Tóm tắt Luận án tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu cải tiến năng suất một số dòng/giống lúa bằng chỉ thị phân tử

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
.....................................
NGUYỄN THỊ THÚY ANH

NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN NĂNG SUẤT MỘT SỐ
DÒNG/GIỐNG LÚA BẰNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ
Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
Mã số: 9420201

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

HÀ NỘI, 2018


Công trình đƣợc hoàn thành tại:
VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:
1. GS.TS. Trần Trung
2. PGS.TS. Trần Đăng Khánh

Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:

Luận án đƣợc bảo vệ trƣớc Hội đồng chấm luận án cấp Viện họp
tại:
Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam
Vào ngày tháng năm

Có thể tìm hiểu luận án tại thƣ viện:
1. Thƣ viện Quốc gia Việt Nam
2. Thƣ viện Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam


DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
1. Nguyễn Thị Thúy Anh, Trần Trung, Khuất Hữu Trung, Lê Hùng
Lĩnh, Tạ Hồng Lĩnh, Hoàng Kim Thành, Thân Thị Thành, Nguyễn
Như Toản, Nguyễn Thị Loan, Trần Đăng Khánh (2016), “Ứng
dụng chỉ thị phân tử chọn lọc cá thể BC 1F1 (tổ hợp lai KD18/KC25)
mang QTL/gen tăng số hạt trên bông và có nền di truyền cao nhất
giống cây nhận gen”, Hội thảo quốc gia về Khoa học Cây trồng lần
thứ hai, tr 331-336, Nhà xuất bản Nông nghiệp.
2. Nguyễn Thị Thúy Anh, Trần Trung, Khuất Hữu Trung, Trần Đăng
Khánh (2017), “Ứng dụng chỉ thị phân tử chọn lọc cá thể mang
QTL/gen quy định tính trạng tăng số hạt trên bông ở quần thể
BC2F1 để cải tiến năng suất giống lúa Khang dân 18”, Tạp chí Khoa
học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam, số 6, tr 1-6.
3. Nguyễn Thị Thúy Anh, Trần Trung, Khuất Hữu Trung, Lê Hùng
Lĩnh, Trần Đăng Khánh (2017), “Chọn lọc cá thể mang QTL/gen
quy định tính trạng tăng số hạt trên bông ở quần thể BC 2F1 để cải
tiến năng suất dòng NPT1 nhờ ứng dụng chỉ thị phân tử”, Tạp chí
Khoa học và Công nghệ Việt Nam, số 12, tr 37-40.


MỞ ĐẦU
1.Tính cấp thiết của luận án
Lúa (Oryza sativa L.) là cây lương thực quan trọng nhất ở Việt
Nam, đồng thời cũng là nguồn cung cấp thức ăn chính cho hơn một nửa

dân số thế giới. Hiện nay, trước áp lực dân số ngày một tăng nhanh,
cùng với sự giảm dần diện tích đất nông nghiệp và những ảnh hưởng
cực đoan từ biến đổi khí hậu đã và đang ảnh hưởng lớn đến năng suất và
diện tích trồng lúa. Những năm gần đây, với sự phát triển mạnh mẽ của
công nghệ sinh học hiện đại, nhiều chỉ thị phân tử liên kết với các tính
trạng cấu thành năng suất được xác định. Các nhà khoa học, các nhà
chọn giống bắt đầu quan tâm nhiều hơn tới vấn đề ứng dụng chỉ thị
phân tử trong chọn tạo giống. Phương pháp chọn giống nhờ chỉ thị phân
tử và lai trở lại (MABC) được đưa ra nhằm chọn tạo giống nhanh chóng
và hiệu quả. Từ những vấn đề nêu trên cho thấy việc ứng dụng chỉ thị
phân tử và lai trở lại trong việc lai chuyển các QTL/gen tăng năng suất
vào giống lúa trồng đại trà là một vấn đề cấp thiết. Vì vậy chúng tôi xây
dựng luận án: “Nghiên cứu cải tiến năng suất một số dòng/giống lúa
bằng chỉ thị phân tử”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Sử dụng phương pháp chọn giống nhờ chỉ thị phân tử và lai trở
lại để lai chuyển QTL/gen yd7 quy định tính trạng tăng số hạt trên
bông, từ đó nhằm cải tiến năng suất một số dòng/giống lúa đang trồng
đại trà và dòng lúa mới, triển vọng cho vùng đồng bằng sông Hồng.
3. Nội dung nghiên cứu
3.1. Đánh giá nguồn vật liệu phục vụ cho công tác chọn tạo giống lúa.
3.2. Sử dụng chỉ thị phân tử khảo sát đa hình giữa dòng/giống cho và
nhận QTL/gen
3.3. Cải tiến năng suất giống lúa trồng đại trà cho đồng bằng sông Hồng
và dòng NPT (Dạng hình mới) triển vọng bằng chỉ thị phân tử và lai trở
lại

1

3.4. Trồng thử nghiệm và đánh giá một số dòng/giống triển vọng
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
4.1. Ý nghĩa khoa học
Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp thêm nhiều thông tin, dẫn liệu
khoa học phục vụ công tác chọn tạo giống lúa bằng phương pháp ứng
dụng chỉ thị phân tử và lai trở lại.
Những thành công trong công tác chọn giống bằng phương
pháp MABC nhằm chuyển QTL/gen yd7 quy định tính trạng tăng số hạt
trên bông vào một số dòng/giống lúa sẽ mở ra khả năng ứng dụng rộng
rãi trong công tác chọn tạo giống lúa nói chung.
4.2. Ý nghĩa thực tiễn
Sử dụng phương pháp chọn giống nhờ chỉ thị phân tử và lai trở
lại đã chọn lọc nhanh chóng và chính xác nguồn QTL/gen tăng số hạt
trên bông, quy tụ vào giống lúa đang được trồng phổ biến tại đồng bằng
sông Hồng và dòng lúa mới triển vọng, nhờ vậy có thể rút ngắn thời gian
chọn lọc trên đồng ruộng, giúp khắc phục được những hạn chế của
phương pháp chọn giống truyền thống.
Những dòng/giống lúa triển vọng được chọn lọc sẽ là nguồn vật
liệu khởi đầu quan trọng phục vụ cho công tác chọn tạo giống, cải tiến
năng suất lúa cho vùng đồng bằng sông Hồng, giúp đảm bảo an ninh
lương thực và tăng thu nhập cho người trồng lúa.
5. Những đóng góp mới của luận án
- Đây là một trong những công trình nghiên cứu đầu tiên ở Việt
Nam về ứng dụng chỉ thị phân tử và phương pháp lai trở lại đã lai
chuyển thành công QTL/gen yd7 quy định tính trạng tăng số hạt trên
bông để cải tiến năng suất lúa.
- Nghiên cứu đã xác định được chỉ thị đa hình giữa dòng/giống
cho gen và dòng/giống nhận gen tại vị trí QTL/gen yd7 để chọn lọc cá

2

thể mang gen mục tiêu và các chỉ thị đa hình trải đều trên 12 NST để
chọn lọc nền di truyền.
- Cải tiến thành công năng suất một số dòng/giống lúa nhờ chỉ
thị phân tử và lai trở lại mà không làm thay đổi các tính trạng quý của
giống gốc. Trong đó, chọn tạo được dòng K2 có năng suất tăng 28,3%
so với giống đối chứng Khang dân 18, dòng N8 có năng suất tăng 9,4%
so với dòng đối chứng NPT1.
6. Cấu trúc của luận án
Luận án được trình bày gồm 137 trang không kể phụ lục, 55
hình và 33 bảng. Luận án sử dụng 120 tài liệu tham khảo, trong đó gồm
21 tài liệu tiếng Việt, 98 tài liệu tiếng Anh và 1 trang web.
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Ứng dụng chỉ thị di truyền trong chọn tạo giống lúa
1.1.1. Khái niệm và phân loại chỉ thị di truyền
Chỉ thị di truyền là vị trí đặc biệt trên nhiễm sắc thể, được sử
dụng cho phân tích hệ gen, để phân biệt các cá thể khác nhau của một
loài. Các chỉ thị di truyền thường liên kết với gen và được di truyền
theo qui luật di truyền [17], [54].
Chỉ thị di truyền có thể chia thành hai loại: chỉ thị truyền thống
và chỉ thị ADN. Từ cuối thế kỷ 20, các nhà khoa học phân loại chỉ thị
di truyền thành 3 nhóm: chỉ thị hình thái; chỉ thị sinh hóa; chỉ thị phân
tử ADN [17], [47].
1.1.2. Ứng dụng chỉ thị phân tử trong nghiên cứu và chọn giống
Chỉ thị phân tử có thể được sử dụng trong các nghiên cứu di
truyền, biến dị trong hệ gen, tiến hóa và chọn lọc liên kết giữa alenalen và alen với tính trạng kiểu hình.
Chọn giống nhờ chỉ thị hoặc chọn giống nhờ chỉ thị và lai trở
lại được xem như là một dạng đơn giản nhất của chọn giống nhờ ứng

3


dụng chỉ thị. Mục đích của MABC là chuyển một hoặc một vài
QTL/gen quan tâm từ một nguồn vật liệu di truyền vào các dòng/giống
ưu tú để cải tiến tính trạng mục tiêu.
1.2. Ứng dụng chỉ thị phân tử cải tiến năng suất lúa
1.2.1. Khái quát về năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất
Năng suất và yếu tố cấu thành năng suất lúa được tạo thành bởi
các yếu tố: số bông trên khóm, số hạt trên bông và khối lượng nghìn
hạt. Trong đó tính trạng số bông trên khóm lại phụ thuộc vào khả năng
đẻ nhánh, số nhánh hữu hiệu. Số hạt trên bông cũng do 2 yếu tố cấu
thành gồm: số nhánh con, tỷ lệ tạo hạt của bông con. Khối lượng nghìn
hạt được quy định bởi ba yếu tố: chiều dài, chiều rộng và độ dày hạt
[45], [48], [78], [106].
1.2.2. Các gen/QTL liên kết với các tính trạng năng suất
Tính trạng cấu thành năng suất là một tính trạng nông học phức
hợp do nhiều gen quy định, và là tính trạng di truyền số lượng (QTL).
Cho tới nay, hàng trăm QTL liên quan tới các tính trạng năng suất đã
được xác định và phân bổ đều trên toàn bộ hệ gen lúa.
1.2.3. Ứng dụng chỉ thị phân tử cải tiến năng suất lúa
Lúa là một trong những cây lương thực quan trọng cung cấp
lương thực cho con người. Chính vì vậy lúa là đối tượng được nghiên
cứu nhiều nhất, ứng dụng các kĩ thuật tiên tiến để cải tiến năng suất.
Với thông tin về nhân bản các QTL, cùng với hệ thống chỉ thị liên kết
chặt với QTL, nhiều chương trình chọn tạo giống nhờ chỉ thị phân tử đã
được thực hiện để cải tiến năng suất lúa.
Từ những năm 1995, dựa trên phân tích chỉ thị phân tử và thí
nghiệm đồng ruộng, các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã xác định được
hai QTL từ dòng lúa hoang dại O. rufipogon là yld1 và yld2. Mỗi QTL

này đều góp phần làm tăng năng suất lúa thêm 18% so với dòng lúa lai

4


Weiyou 64. Ashikari và cộng sự (2005) đã tạo dòng con lai giữa lúa
Japonica Koshihikari và lúa Indica Habataki. Hai dòng mang gen Gn1
và Ph1 được lai với nhau tăng 23% sản lượng và chiều cao cây giảm
20% so với Koshihikari [26].
Nghiên cứu về những đặc điểm này, Zhang và cộng sự (2012)
đã đưa ra báo cáo rằng có một QTL chính quy định chiều dài hạt là
qGL3. Trong điều kiện đồng ruộng, dòng NIL mang alen qGL3 biểu
hiện tăng 16,20% năng suất [115]. Nghiên cứu về tính trạng số nhánh
trên bông, Sasaki và cộng sự (2017) đã phát hiện một QTL mới là
qTSN12 có nguồn gốc từ giống lúa dạng kiểu hình mới YTH83. Trong
quần thể dòng NIL được tạo thành từ tổ hợp lai giữa giống lúa IR64 và
YTH83, năng suất lúa tăng từ 18% đến 36% [79].
1.3. Nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa
ở Việt Nam
Ở Việt Nam, những nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử trong
chọn giống thực tế đã được triển khai từ những năm cuối của thế kỷ
trước. Các tính trạng được quan tâm nghiên cứu trên đối tượng cây lúa
ở Việt Nam bao gồm năng suất, chất lượng gạo, mùi thơm, các đặc tính
kháng bệnh (bạc lá, đạo ôn, rầy nâu, virut) và chống chịu (ngập, mặn,
hạn, nóng) cũng như các nghiên cứu về hệ gen cây lúa phục vụ chọn tạo
giống. Tuy nhiên, ở nước ta chưa có công trình nghiên cứu chuyên sâu
QTL/gen quy định tính trạng năng suất, trong khi các nhà chọn giống
trên thế giới đã thu được những kết quả khả quan về ứng dụng chỉ thị
phân tử để cải tiến năng suất lúa. Chính vì vậy mục tiêu của đề tài luận
án là ứng dụng MABC để chuyển QTL/gen quy định tính trạng tăng số

hạt trên bông vào một số giống lúa trồng đại trà ở Việt Nam, từ đó giúp
cải tiến năng suất lúa.

5


CHƢƠNG 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
2.1. Vật liệu
2.1.1. Các dòng/giống lúa làm vật liệu nghiên cứu
- 13 dòng được chọn làm dòng cho gen là các dòng mang
QTL/gen yd7 quy định tính trạng tăng số hạt trên bông.
- Nguồn vật liệu nhận gen bao gồm giống Khang dân 18 đang
được trồng phổ biến ở vùng đồng bằng sông Hồng và dòng lúa mới
triển vọng NPT1 được cung cấp bởi Viện Di truyền Nông nghiệp.
2.1.2. Chỉ thị phân tử dùng trong nghiên cứu
Nghiên cứu này đã sử dụng 6 chỉ thị SSR liên kết với QTL yd7
để chọn lọc cá thể mang gen và 156 chỉ thị SSR trải đều trên 12 NST
sàng lọc đa hình bố mẹ, đánh giá nền di truyền.
2.1.3. Hóa chất và thiết bị
2.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
*Địa điểm nghiên cứu:
- Thí nghiệm được triển khai tại: Bộ môn Sinh học Phân tử, Bộ
môn Kĩ thuật Di truyền-Viện Di truyền Nông nghiệp, Trung tâm
Chuyển giao Công nghệ và Khuyến nông (Thanh Trì, Hà Nội), khu
đồng ruộng thí nghiệm thuộc phường Tây Mỗ (Từ Liêm, Hà Nội); xã
Lại Yên (Hoài Đức, Hà Nội).
* Thời gian nghiên cứu: Từ năm 2013 đến năm 2017
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu
Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm đồng ruộng

Phƣơng pháp lai hữu tính, lai trở lại giữa dòng/giống cho và nhận
QTL/gen
Phƣơng pháp chọn giống nhờ chỉ thị phân tử

6


Lai tạo cây F1 giữa dòng/giống cho và nhận QTL/gen. Phát
triển quần thể BCnFn bằng phương pháp lai truyền thống. Sử dụng chỉ
thị phân tử SSR, xác định cây mang QTL/gen và có nền di truyền gần
nhất với giống nhận gen trong các quần thể BC1F1, BC2F1, BC3F1.
Phƣơng pháp đánh giá khả năng chống chịu, năng suất và yếu tố
cấu thành năng suất của các dòng, giống lúa nghiên cứu
Các chỉ tiêu được đánh giá theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia
về Khảo nghiệm giá trị canh tác và giá trị sử dụng của giống lúa
(QCVN01-55: 2011/BNNPTNT) do Bộ Nông nghiệp và Phát triển
Nông thôn ban hành năm 2011.
Một số kỹ thuật sử dụng trong phòng thí nghiệm: Kỹ thuật tách
chiết và tinh sạch ADN , Phương pháp PCR với mồi SSR, Phương
pháp điện di
Phƣơng pháp phân tích kết quả và xử lý số liệu
Thí nghiệm đồng ruộng (khảo sát, đánh giá) được xử lý theo
chương trình IRRISTAT 5.0; Excel 2007.
Kỹ thuật thu thập số liệu và phân tích số liệu trong phòng thí
nghiệm được xử lý bằng phần phần mềm Graphical Genotypes 2 (GGT
2.0) và một số phương pháp phân tích thống kê thông dụng khác.
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Đánh giá nguồn vật liệu phục vụ cho công tác chọn tạo giống
lúa
- Đánh giá một số tính trạng nông sinh học của 13 dòng/giống

cho QTL/gen cho thấy, dòng KC25 là dòng có tiềm năng năng suất cao
nhất, có khả năng chống chịu sâu bệnh ở mức khá, đặc biệt dòng KC25
có độ thuần khá hơn các dòng còn lại. Vì vậy, dòng KC25 đã được lựa
chọn là giống cho QTL/gen quy định tính trạng tăng số hạt trên bông.

7


- Kết quả đánh giá các đặc điểm sinh trưởng, phát triển, các yếu
tố cấu thành năng suất đã lựa chọn được 2 dòng/giống triển vọng là giống
Khang dân 18 và dòng NPT1 làm dòng nhận gen bởi Khang dân 18 là
giống lúa được trồng khá phổ biến ở các tỉnh đồng bằng sông Hồng và
dòng NPT1 là dòng lúa mới triển vọng.
3.2. Sử dụng chỉ thị phân tử khảo sát đa hình ADN giữa dòng/giống
cho và nhận QTL/gen tăng số hạt trên bông trên các nhiễm sắc thể
3.2.1. Kết quả xác định chỉ thị phân tử đa hình tại vị trí QTL/gen
quy định tính trạng tăng số hạt trên bông giữa dòng/giống cho và
nhận QTL/gen
Trong nghiên cứu này, 6 chỉ thị phân tử trên NST số 7 được
khảo sát nhằm xác định chỉ thị đa hình giữa dòng KC25 và giống
Khang dân 18, NPT1, từ đó có thể sử dụng để phát hiện QTL/gen yd7
trong các cá thể con lai. Kết quả chúng tôi đã xác định được 3 chỉ thị
cho đa hình tại vị trí QTL/gen quy định tính trạng tăng số hạt trên bông
gồm: RM445, RM500 và RM21615. Trong đó chỉ thị RM445 nằm trên
vùng QTL/gen yd7 tại vị trí 17,46 Mb, chỉ thị RM500 và RM21615 là
chỉ thị cận biên nằm về 2 phía QTL/gen, ở vị trí lần lượt 15,91 Mb,
18,25 Mb.

Hình 3.1: Hình ảnh khảo sát đa hình ADN giữa giống cho và nhận
QTL/gen với chỉ thị RM445, RM500, RM21615

L: Ladder 50bp; 1: Khang dân 18; 2:NPT1; 3:KC25
3.2.2. Kết quả khảo sát đa hình trên 12 NST giữa dòng/giống cho
và nhận QTL/gen quy định tính trạng tăng số hạt trên bông

8


Nhận dạng đa hình ADN giữa các giống cho gen và nhận gen
với các chỉ thị SSR trên 12 NST nhằm phục vụ chọn lọc nền di truyền
các cá thể con lai. Tổng số 156 chỉ thị SSR trải đều trên 12 NST được
sàng lọc để khảo sát đa hình giữa giống cho và nhận QTL/gen.
Qua kết quả sàng lọc và phân tích kết quả điện di đã thu được
62/156 chỉ thị cho đa hình giữa dòng KC25 và giống Khang dân 18;
63/156 chỉ thị cho đa hình giữa dòng NPT1 với KC25. Các chỉ thị cho
đa hình giữa giống cho và giống nhận QTL/gen trên 12 NST sẽ được sử
dụng để xác định nền di truyền của các cá thể con lai trong các thí
nghiệm tiếp theo.
3.3. Cải tiến năng suất giống lúa trồng đại trà cho đồng bằng sông
Hồng và dòng NPT1 triển vọng bằng chỉ thị phân tử và lai trở lại
3.3.1. Kết quả sử dụng chỉ thị phân tử đa hình chọn lọc cá thể con
lai của tổ hợp lai Khang dân 18/KC25
- Kết quả sử dụng chỉ thị phân tử đa hình chọn lọc cá thể trong quần
thể BC1F1
Có 32/84 cá thể mang kiểu gen dị hợp tử ở vị trí chỉ thị RM500. Cá
thể con lai BC1F1 dị hợp tử này được chọn kiểm tra nền di truyền với các chỉ
thị đa hình trải đều trên 12NST.

Hình 3.9: Kết quả điện di của 84 cá thể BC1F1 (tổ hợp KD18/KC25)
với chỉ thị RM500
1-84: Các cá thể BC1F1; M: KD18; B: KC25; L: Ladder 50bp

Qua phân tích bằng phần mềm GGT2 đã xác định được cá thể
số 74 có nền di truyền cao nhất giống mẹ đạt 83,4%.

9


- Kết quả sử dụng chỉ thị phân tử đa hình chọn lọc cá thể trong quần
thể BC2F1
Kết hợp sử dụng hai chỉ thị RM500 và RM21615 đã chọn lọc
được 15 cá thể lai BC2F1 mang QTL/gen quy định tính trạng tăng số hạt
trên bông gồm các cá thể số: 8, 18, 22, 32, 35, 42, 56, 59, 60, 61, 70,
86, 88, 97 và 101.

Hình 3.14: Kết quả điện di sàng lọc cá thể trong quần thể BC2F1 (tổ
hợp KD18/KC25) với chỉ thị RM500
L: 50bp ladder; M: KD18; B: KC25; A: Đồng hợp tử; H: Dị hợp tử;
1-61: Các cá thể trong quần thể BC2F1

Hình 3.15: Kết quả điện di sàng lọc cá thể trong quần thể BC2F1 (tổ
hợp KD18/KC25) với chỉ thị RM21615
L: 50bp ladder; M: KD18; B: KC25; A: Đồng hợp tử; H: Dị hợp tử;
1-61: Các cá thể BC2F1
Mười lăm cá thể con lai BC2F1 mang QTL/gen đủ điều kiện để
kiểm tra nền di truyền với 62 chỉ thị đa hình trải đều trên 12 NST. Qua
phân tích đánh giá nền di truyền, cá thể số 61 và cá thể số 59 mang

10


QTL/gen tăng số hạt trên bông được xác định có nền di truyền cao nhất

giống cây nhận gen đạt 91,8 % và 92,3%.
- Kết quả sử dụng chỉ thị phân tử đa hình chọn lọc cá thể trong quần
thể BC3F1
Sử dụng các chỉ thị đa hình tại vị trí QTL yd7 gồm RM445,
RM500, RM21615, 24 cá thể mang QTL/gen quy định tính trạng tăng
số hạt trên bông được xác định bao gồm các cá thể: 1, 5, 6, 7, 9, 10, 14,
19, 21, 22, 25, 28, 29, 30, 37, 38, 46, 48, 61, 67, 70, 74, 79 và 95 tương
ứng.

Hình 3.20: Kết quả điện di trên các cá thể BC3F1 (tổ hợp
KD18/KC25) với chỉ thị RM500
1-95: Các cá thể BC3F1; M: Khang dân 18; B: KC25; L: Ladder 50bp
Đánh giá 24 cá thể mang QTL/gen quy định tính trạng tăng số
hạt trên bông với 62/65 chỉ thị đa hình trải đều trên 12 NST, số liệu
được xử lý bằng chương trình phần mềm GGT2 đã xác định được cá
thể C1-74-59-14 mang nền di truyền giống Khang dân18 nhất, đạt xấp
xỉ 100% (hình 3.23).

11


Hình 3.23: Bản đồ di truyền của cá thể C1-74-59-14 thế hệ BC3F1
tổ hợp KD18/KC25
A: Đồng hợp tử với Khang dân 18; B: Đồng hợp tử với KC25;
H: Dị hợp tử; U: Mẫu không biểu hiện
- Kết quả sử dụng chỉ thị phân tử đa hình chọn lọc cá thể trong

quần thể BC3F2
Sử dụng ba chỉ thị RM445, RM500 và RM21615 đã chọn lọc
được 11 cá thể BC3F2 mang QTL/gen quy định tính trạng tăng số hạt

trên bông đồng hợp tử với KC25 tại vị trí các chỉ thị liên kết chặt với
QTL/gen yd7 gồm các cá thể số: 12, 21, 23, 24, 26, 34, 53, 56, 73, 85
và 95. Các cá thể này cho tự thụ, tiếp tục đánh giá trên đồng ruộng để
chọn dòng thuần.
3.3.2. Kết quả sử dụng chỉ thị phân tử đa hình chọn lọc cá thể con
lai của tổ hợp lai NPT1/KC25

12


- Kết quả sử dụng chỉ thị phân tử đa hình chọn lọc cá thể trong quần
thể BC1F1

Hình 3.27: Kết quả điện di sàng lọc cá thể BC1F1 (tổ hợp
NPT1/KC25) với chỉ thị RM445
1-62: Các cá thể BC1F1; M: NPT1; B: KC25; L: Ladder 50bp
Như vậy, việc sử dụng chỉ thị RM445, RM500 đã xác định
được 19 cá thể dị hợp tử với NPT1 gồm các cá thể số: 1, 5, 6, 10, 11,
15, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 31, 33, 40, 46, 48, 51 và 54. Các cá thể này
mang QTL/gen yd7 tăng số hạt trên bông, đủ điều kiện sàng lọc, kiểm
tra nền di truyền.

Hình 3.28: Kết quả điện di sàng lọc cá thể BC1F1 (tổ hợp
NPT1/KC25) với chỉ chỉ thị RM500
1-62: Các cá thể BC1F1; M: NPT1; B: KC25; L: Ladder 50bp
Kết quả phân tích nền di truyền cho thấy cá thể số 54 có nền di
truyền cao nhất giống NPT1 đạt 81,2%. Như vậy, cá thể số 54 được
chọn để tiếp tục lai tạo và phát triển quần thể BC2F1.
- Kết quả sử dụng chỉ thị phân tử đa hình chọn lọc cá thể trong quần
thể BC2F1

13


Sử dụng 03 chỉ thị RM445, RM500 và RM21615 đã xác định
được 10 cá thể mang QTL/gen gồm các cá thể số: 9, 13, 14, 30, 98, 99,
122, 124, 142 và 143. Các cá thể mang QTL/gen này được tiến hành
kiểm tra nền di truyền. Kết quả phân tích cho thấy cá thể số C37-54122 có nền di truyền giống NPT1 nhất đạt 96,2%.

Hình 3.33: Kết quả điện di sàng lọc các cá thể BC2F1 (tổ hợp
NPT1/KC25) với chỉ thị RM500
1-36: Các cá thể BC2F1; M: NPT1; B: KC25; L: Ladder 50bp

Hình 3.34: Kết quả điện di sàng lọc các cá thể BC2F1 (tổ hợp
NPT1/KC25) với chỉ thị RM21615
1-36: Các cá thể BC2F1; M: NPT1; B: KC25; L: Ladder 50bp
- Kết quả sử dụng chỉ thị phân tử đa hình chọn lọc cá thể trong quần
thể BC3F1

Hình 3.38: Kết quả điện di sàng lọc các cá thể BC3F1 (tổ hợp
NPT1/KC25) với chỉ thị RM500
1-27: Các cá thể BC3F1; M: NPT1; B: KC25; L: Ladder 50bp

14


Hình 3.39: Kết quả điện di sàng lọc các cá thể BC3F1 (tổ hợp
NPT1/KC25) với chỉ thị RM21615
1-27: Các cá thể BC3F1; M: NPT1; B: KC25; L: Ladder 50bp
Như vậy, việc sử dụng kết hợp 03 chỉ thị RM445, RM500 và

RM21615 đã chọn lọc được 13 cá thể BC3F1 mang QTL/gen yd7 tăng
số hạt trên bông gồm các cá thể số: 1, 30, 35, 39, 40, 46, 47, 48, 49, 51,
52, 59 và cá thể số 76.

Hình 3.41: Bản đồ di truyền của cá thể C37-122-51 thế hệ
BC3F1 tổ hợp NPT1/KC25
A: Đồng hợp tử với NPT1; B: Đồng hợp tử với KC25; H: Dị hợp tử; U:
Mẫu không biểu hiện

15


Các cá thể này được kiểm tra nền di truyền mang QTL/gen quy
định tính trạng tăng số hạt trên bông. Kết quả đã xác định được hai cá
thể là cá thể C37-122-51 và cá thể C37-122-59 mang nền di truyền gần
nhất với NPT1 tại các locus đạt gần 100%.
- Kết quả sử dụng chỉ thị phân tử đa hình chọn lọc cá thể trong quần
thể BC3F2
Kết quả sàng lọc với 3 chỉ thị RM445, RM500 và RM21615,
chúng tôi đã thu được 10 cá thể có kiểu gen đồng hợp tử với bố trên cả
3 chỉ thị là cá thể số: 19, 32, 38, 51, 57, 78, 99, 103, 107 và 121. Các cá
thể này cho tự thụ, tiếp tục đánh giá trên đồng ruộng để chọn dòng
thuần.
3.4. Trồng thử nghiệm và đánh giá một số dòng/giống triển vọng
3.4.1. Kết quả trồng thử nghiệm và đánh giá một số dòng/giống
triển vọng của tổ hợp KD18 x KC25
- Kết quả đánh giá năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của
các dòng/giống triển vọng của tổ hợp KD18 x KC25 (thế hệ BC3F3)

Hình 3.45: Năng suất thực thu của các dòng triển vọng (tổ hợp

KD18/KC25) so với giống đối chứng vụ Xuân 2016

16


Bảng 3.12: Các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng triển vọng
(tổ hợp KD18/KC25) vụ Xuân 2016 tại Hoài Đức - Hà Nội
Tổng số
hạt/bông

Số hạt
chắc/
bông

Tỷ
lệ
hạt
chắc
(%)

KL
1000
hạt
(g)

NSLT
(tạ/ha)

NSTT
(tạ/ha)

Dòng

Bông/
khóm

K1

5,8

298,8

227,1

76,0

20,0

106,5

71,4

K2

6,0

279,5

229,8

82,2

20,4

113,2

72,3

K3

5,3

250,3

216,8

86,6

20,0

92,6

64,3

K4

4,6

241,2

191,9

79,6

24,8

86,6

60,7

K5

6,8

237,8

188,2

79,1

20,7

107,7

73,9

K6

4,8

250,5

208,6

83,3

22,2

89,1

61,8

K7

5,6

291,1

252,5

86,7

20,1

115,5

75,1

K8

5,4

281,6

224,9

79,9

20,8

101,5

70,4

K9

5,8

282,5

230,9

81,7

20,1

107,2

72,9

K10

6,5

249,4

143,2

57,4

22,3

83,8

55,7

K11

6,3

248,9

216,7

87,1

20,3

112,4

70,3

KD18
(đ/c)
CV%

5,5

192,1

168,5

87,7

20,1

74,7

54,8

LSD0,05

10,7
13,4

Bảng 3.12 cho thấy, hầu hết ở các chỉ tiêu theo dõi đều có sự
sai khác đáng kể giữa các dòng thí nghiệm và giống đối chứng KD18.
Đặc biệt, các dòng triển vọng trong thí nghiệm đều có số hạt/bông
tương đối cao và cao hơn giống đối chứng KD18. Điều này chứng tỏ
việc ứng dụng chỉ thị phân tử đã lai chuyển thành công QTL/gen yd7

quy định tính trạng tăng số hạt trên bông vào giống lúa được trồng phổ
biến tại vùng đồng bằng sông Hồng.
Qua bảng 3.12 và hình 3.44 cho thấy hầu hết các dòng tham gia
thí nghiệm đều có NSTT cao hơn đối chứng KD18. Dòng có NSTT cao

17


nhất là dòng K7 đạt 75,1 tạ/ha, có 07 dòng có NSTT >7 tấn/ha. Bảy
dòng triển vọng này được tiếp tục lựa chọn để đánh giá ở vụ tiếp theo
- Kết quả đánh giá năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của
các dòng triển vọng của tổ hợp KD18xKC25 (thế hệ BC3F4)
Qua bảng 3.15 cho thấy, hầu hết các chỉ tiêu theo dõi của các
dòng thí nghiệm đều cao hơn so với giống đối chứng KD18. Đặc biệt
chỉ tiêu số hạt trên bông của các dòng cao hơn giống đối chứng KD18
khá rõ rệt. Dòng có số hạt trên bông cao nhất là dòng K1 có 285,8 số
hạt trên bông, trong khi KD18 chỉ có 188,1 hạt trên bông.
Bảng 3.15: Các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng triển vọng
(tổ hợp KD18/KC25) vụ Mùa 2016 tại Hoài Đức - Hà Nội
Tỷ
lệ
hạt
chắc
(%)

KL
1000
hạt
(g)

NSLT
(tạ/ha)

NSTT
(tạ/ha)

Dòng

Bông/
khóm

Tổng Số
hạt/bông

Số
hạt
chắc/
bông

K1

6,8

285,8

237,9

83,2

19,2

108,7

71,9

K2

6,9

279,0

229,6

82,3

19,9

110,3

73,2

K5

7,8

240,2

189,4

78,9

20,7

107,0

70,3

K7

6,6

245,9

214,8

87,4

19,5

96,8

62,7

K8

6,5

279,7

241,9

86,5

20,2

111,2

70,4

K9

6,6

275,8

230,7

83,6

21,2

113,0

72,9

K11

7,4

258,2

218,1

84,5

19,8

111,8

71,9

KD18(đ/c)

6,5

188,1

155,5

88,8

21,3

75,4

57,7

CV %

8,1

LSD0,05

10,8

Qua đánh giá đặc điểm nông sinh học và các yếu tố cấu thành
năng suất của các dòng tham gia thí nghiệm, chúng tôi đã lựa chọn
được dòng K2 có năng suất thực thu cao nhất, đạt 73,2 tạ/ha, cao hơn
giống KD18 đối chứng là 15,5 tạ/ha và tăng 26,8% năng suất.

18


Hình 3.46: Năng suất thực thu của các dòng triển vọng (tổ hợp
KD18/KC25) so với giống đối chứng vụ Mùa 2016
3.4.2. Kết quả trồng thử nghiệm và đánh giá một số dòng/giống
triển vọng của tổ hợp NPT1 x KC25
- Kết quả đánh giá năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của
các dòng/giống thí nghiệm của tổ hợp NPT1xKC25 (thế hệ BC3F3)

Hình 3.48: Năng suất thực thu của các dòng triển vọng (tổ hợp
NPT1/KC25) so với giống đối chứng vụ Xuân 2016

19


Số liệu kết quả từ bảng 3.18 cho thấy, ở hầu hết chỉ tiêu theo
dõi đều có sự khác biệt giữa các dòng với nhau và khác với dòng đối
chứng NPT1. Ta thấy có 5 dòng có năng suất thực thu cao trên 7 tấn/ha
và cao hơn dòng đối chứng NPT1. Đó là các dòng N2, N3, N4, N8 và

N9. Các dòng triển vọng có năng suất thực thu cao tiếp tục được gieo
trồng vào vụ tiếp theo.
Bảng 3.18: Các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng triển vọng
(tổ hợp NPT1/KC25) vụ Xuân 2016 tại Hoài Đức - Hà Nội

Dòng

Bông/
khóm

Tổng
Số
hạt/
bông

Số hạt
chắc/
bông

Tỷ
lệ
hạt
chắc
(%)

KL
1000
hạt
(g)

NSLT
(tạ/ha)

NSTT
(tạ/ha)

N1

5,7

214,3

185,8

85,3

21,4

90,6

67,1

N2

5,7

228,0

200,7

88,0

23,6

108,0

76,6

N3

6,0

229,4

202,3

88,1

22,0

106,8

74,1

N4

5.4

248,3

213,0

85,8

23,8

109,5

76,6

N5

5,4

237,3

180,3

76,0

23,6

92,0

68,0

N6

5,4

223,5

185,5

83,0

22,8

91,3

68,5

N7

5,4

239,5

201,5

84,1

21,4

93,1

68,4

N8

6,0

225,7

194,7

86,2

22,8

106,5

74,5

N9

5,7

246,3

201,6

81,9

21,4

98,3

73,7

N10

6,0

214,7

178,5

83,1

21,5

92,1

67,1

NPT1
(đ/c)

5,7

206,7

183,4

84,6

22,8

95,34

71,5

CV%

5,3

LSD0,05

6,9

- Kết quả đánh giá năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của
các dòng/giống chọn lọc(thế hệ BC3F4)

20


Bảng 3.21: Các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng triển vọng
(tổ hợp NPT1/KC25) vụ Mùa 2016 tại Hoài Đức - Hà Nội
Bông
/
khóm

Tổng
số
hạt/
bông

Số
hạt

chắc/
bông

Tỷ lệ
hạt
chắc
(%)

KL
1000
hạt
(g)

NSLT
(tạ/ha)

NSTT
(tạ/ha)

N2

6,0

218,8

188,2

86,0

23,6

93,2

67,1

N3

6,5

215,4

185,8

86,2

23,0

97,2

70,9

N4

5,7

238,6

198,4

83,1

23,6

93,4

66, 3

N8

6,5

218,8

196,2

89,6

22,8

101,7

73,2

N9

6,0

213,4

189,0

88,5

22,7

90,1

64,8

NPT1
(đ/c)

6,0

201,5

173,4

86,2

23,2

89,35

66,4

Dòng

CV%

6,0

LSD 0,05

8,7

Hình 3.49: Năng suất thực thu của các dòng triển vọng (tổ hợp
NPT1/KC25) so với giống đối chứng vụ Mùa 2016
Qua đánh giá các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng tham
gia thí nghiệm, chúng tôi đã lựa chọn được dòng N8 có năng suất thực
thu cao nhất 73,2 tạ/ha, cao hơn dòng đối chứng NPT1 là 6,8 tạ/ha và
tăng 10,35%.

21


3.4.3. Kết quả đánh giá dòng K2 (thế hệ BC3F5 của tổ hợp KD18 x
KC25) và dòng N8 (thế hệ BC3F5 của tổ hợp NPT1 x KC25)
- Kết quả đánh giá yếu tố cấu thành năng suất và năng suất thực thu
của của dòng K2 và dòng N8
Bảng 3.24: Yếu tố cấu thành năng suất và năng suất thực thu của
dòng K2 và dòng N8 vụ Xuân 2017 tại Hoài Đức - Hà Nội
Chỉ tiêu

Số
bông/khóm

Số
hạt/bông

Tỷ lệ
lép
(%)

KL
1000
hạt (g)

NSTT
(tạ/ha)

KD18 (đ/c)

5,8

189,0

12,2

19,8

57,2

K2

6,2

242,5

15,6

20,2

73,4

Tên giống

CV%

11,5

NPT1 (đ/c)

6,0

205,1

13,4

23,2

67,8

N8

6,4

226,8

14,2

23,6

74,2

CV%

6,3

Hình 3.51: Năng suất thực thu của dòng K2 và dòng N8 so với
giống đối chứng KD18 và dòng NPT1 vụ Xuân 2017

22