Tên đề tài: “SƯU TẬP, TUYỂN CHỌN VÀ LỌC THUẦN GIỐNG LÚA MÙA CHỊU MẶN PHỤC VỤ MÔ HÌNH LÚA-TÔM”.

Tác giả:  Trần Hữu Phúc, Khóa: 2015

Chuyên ngành: Khoa học cây trồng; Mã số: 62620110. Nhóm ngành: Nông, lâm nghiệp và thuỷ sản.

Người hướng dẫn chính: TS. Vũ Anh Pháp - Trường Đại học Cần Thơ.

Người hướng dẫn phụ: TS. Huỳnh Kỳ - Trường Đại học Cần Thơ.

1. Tóm tắt nội dung luận án

Đề tài được thực hiện thực hiện nhằm: Sưu tập, đánh giá một số giống lúa mùa tại một số tỉnh ven biển vùng Đồng bằng sông Cửu Long; Lọc thuần được 02 giống lúa mùa chịu mặn, thích hợp cho mô hình canh tác lúa-tôm, có năng suất cao (trung bình ≥ 3,5 tấn/ha), tỷ lệ bạc bụng thấp (≤ 15%), gạo mềm cơm (amylose trung bình ≤ 24%), có mang gen chống chịu mặn và gen kháng rầy nâu.

Nội dụng 1: Sưu tập, khảo sát đánh giá nguồn gen giống lúa mùa chịu mặn và kháng rầy nâu phục vụ mô hình canh tác lúa-tôm. Sưu tập mẫu giống tại địa phương được 24 giống kết hợp với nguồn giống nhận từ Ngân hàng gene Trường Đại học Cần Thơ. Tổng cộng có 41 giống được đánh giá đa dạng di truyền (Thí nghiệm 1) về hình thái, đặc tính nông học và 50 dấu phân tử SSR thông qua hệ số PIC. Những giống lúa này được tiếp tục đánh giá khả năng chống chịu mặn (thí nghiệm 2) trong môi trường dinh dưỡng Yoshida, đánh giá mức độ chống chịu mặn (SES) ở giai đoạn tăng trưởng theo Gregorio et al. (1997). Thí nghiệm 3 dùng dấu phân tử SSR liên kết tính chống chịu mặn (RM3412, RM493), tính kháng rầy nâu (B121 và RM5479) và tính thơm (BADH2) nhằm nhận diện những gen quý của các giống lúa. Kết quả chọn được 11/41 giống lúa có khả năng đáp ứng mục tiêu đề tài, tiếp tục thực hiện đánh giá năng suất 11 giống lúa này trong mô hình canh tác lúa tôm với thí nghiệm 4 và 5 tại tỉnh Cà mau.

Nội dung 2: Lọc thuần được 2 giống lúa mùa chịu mặn, thích hợp mô hình canh tác lúa-tôm. Tiến hành với nội dung lọc thuần 2 giống lúa được đánh giá tốt nhất ở nội dung 1. Kết quả thí nghiệm 6, đánh giá 206 dòng/giống Ba bông mẵn qua 11 chỉ tiêu đánh giá (chiều cao, bông/m², khối lượng 1.000 hạt, năng suất, gạo lức, gạo trắng, gạo nguyên, chiều dài gạo trắng, bạc bụng, amylose), có 73 dòng/giống đạt tối đa 11/11 chỉ tiêu đánh giá. Giống lúa Bờ liếp 2 (thí nghiệm 7) số dòng được đánh giá là 201 dòng/giống, qua 11 chỉ tiêu được trình bày ở trên có 61 dòng/giống đạt điểm tối đa 11/11 chỉ tiêu. Những dòng đạt yêu cầu được hỗn lại được dùng để nhân giống.

Tiến hành khảo nghiệm diện hẹp (2017-2018) với 6 thí nghiệm (thí nghiệm 8-13) bố trí theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên 3 lần lặp tại tại 3 huyện của tỉnh Cà Mau. Hai giống lúa Bờ liếp 2 và Ba bông mẵn đã được lọc thuần, tiếp tục được đánh giá tính thích nghi trong mô hình lúa-tôm, nhằm so sánh với giống lúa Bờ liếp 2 và Ba bông mẵn chưa được lọc thuần, cùng với hai giống lúa được trồng phổ biến nhất tại Cà Mau là giống Một bụi đỏ cao CM và Một bụi đỏ lùn CM. Tiến hành khảo nghiệm diện rộng (2018-2019) tại 4 tỉnh ven biển là Kiên Giang, Cà Mau, Bạc Liêu và Sóc Trăng với 8 thí nghiệm (thí nghiệm 14-21) nhằm kiểm tra tính ổn định năng suất và khả năng chống chịu ở mùa vụ khác nhau, tại những điểm khác nhau trong mô hình lúa-tôm.

Kết quả, giống lúa mùa Ba bông mẵn đã lọc thuần thích hợp cho mô hình canh tác lúa-tôm và có mang gen kháng rầy nâu, có năng suất khá 3,9 tấn/ha (cải thiện năng xuất 18,2% so với giống Ba bông mẵn đối chứng chưa lọc thần 3,4 tấn/ha), chất lượng xay chà tốt, tỷ lệ bạc bụng 10% cải thiện được gần 38% so với giống chưa lọc thuần và hàm lượng amylose trung bình là 21,4% (cải thiện được tính mềm cơm 9,7%). Giống lúa mùa Bờ liếp 2 đã lọc thuần thích hợp cho mô hình canh tác lúa-tôm và có mang gen kháng rầy nâu, có năng suất khá 3,8 tấn/ha (cải thiện năng suất 15,8% so với giống Bờ liếp 2 đối chứng chưa lọc thần 3,2 tấn/ha), chất lượng xay chà tốt, tỷ lệ bạc bụng 7% cải thiện được gần 46% so với giống chưa lọc thuần và hàm lượng amylose trung bình là 20,7% (cải thiện được tính mềm cơm 8,4%).

2. Những đóng góp mới của đề tài

- Số liệu được nghi nhận từ luận án cung cấp một phần về bộ dữ liệu, để xây dựng cơ sở dữ liệu của 41 nguồn gen lúa mùa nói riêng cũng như cơ sở dữ liệu của nguồn gen cây lúa.

            - Kết quả nghiên cứu của luận án đã cung cấp thêm thông tin cho các nhà chọn giống về các đặc tính hình thái, nông học, khả năng chống chịu mặn của 41 giống lúa mùa.

            - Kết quả nghiên cứu của luận án còn đóng góp cho thực tiễn 2 giống lúa mùa được lọc thuần là: Ba bông mẵn và Bờ liếp 2 phục vụ cho các vùng nhiễm mặn sản xuất lúa luân canh với lúa tôm.

- Kết quả của các nghiên cứu này cũng là tài liệu tham khảo có giá trị cho các nhà khoa học về bảo tồn nguồn gen cây lúa mùa vùng ĐBSCL, chọn giống cây trồng và các lĩnh vực khác có liên quan.

3. Ý nghĩa thực tiễn và khả năng ứng dụng của luận án

Đã sưu tập bổ sung một số giống lúa mùa vùng nhiễm mặn của Đồng bằng sông Cửu Long, góp phần bảo tồn nguồn giống lúa mùa bản địa phục vụ công tác nghiên cứu, giảng dạy và lai tạo.

Ứng dụng dấu phân tử trong nghiên cứu chất lượng, tính chống chịu mặn và rầy nâu, góp phần tăng tính chính xác trong nghiên cứu. Các số liệu trong nghiên cứu này có thể góp phần công tác giảng dạy và tài liệu tham khảo cho các ngành liên quan.

Tuyển chọn, lọc thuần thành công 02 giống lúa mùa góp phần bảo đảm được nguồn giống lúa mùa chịu mặn, thuần chất lượng, đáp ứng nhu cầu giống chất lượng cao phục vụ sản xuất lúa trong mô hình canh tác lúa-tôm.

1. Overall academic merit of the dissertation

   This project is entitled “Collection, selection and pure lines selection of salt-tolerant rice varieties for rice-shrimp systems.” The objective is the collection and evaluation of some local rice varieties in some coastal provinces in the Mekong Delta. The aim is to identify two purified local rice varieties that exhibit salt tolerance, suitability for rice-shrimp systems, high yield (average ≥3.5 tons/ha), chalkiness of endosperm ≤15%, amylose ≤24%, and genes for salt tolerance and BPH resistance.

             Plant genetic resources on local rice varieties in the saline area of ​​the Mekong Delta play a very important role in agricultural production towards diversification and modernization. Therefore, the collection, conservation, and study of genetic diversity of this resource are very important in the preservation, conservation, and exploitation of rice genetic resources for the selection of varieties that are adapted to the changing climate. As a result, 24 rice varieties were collected, cleaned, dried, cleansed of diseased seeds, and packaged for the documentation of genetic resources.

          The results show that a collection of 41 rice varieties was evaluated for morphological properties, agronomic properties, yield, rice quality, genetic diversity based on 50 SSR molecular markers, and salt-tolerant testing at seedling stage following the IRRI standard system (2014). Based on the common season of the rice-shrimp area, only varieties with a growth period of about 4.5–5 months should be selected, and the time of harvest is around the end of December every year. This results in selected varieties with growth time less than or equal to 135 days (4.5 months) and yield greater than or equal to 3.5 tons/ha to meet the objectives of the topic. Varieties were selected with amylose content lower than 24.1% (IRRI, 2013), good salt tolerance (level 1–5 according to the salt tolerance scale [SES] at the growth stage [Gregorio et al., 1997]), and presence of salt resistance genes and planthopper resistance genes. For the results of experiments 1, 2, and 3, varieties that meet the requirements of each criterion are rated as 1, and unsatisfactory varieties are rated as 0. In total, through six evaluation criteria (growth time, yield, amylose content, salinity tolerance [SES], salt resistance genes, and brown planthopper resistance genes), there were 11 rice varieties with the maximum assessment target score of 6/6. The satisfactory rice varieties presented in Table 3.2 will be further tested for adaptation in the rice-shrimp system.

            In experiments 4 and 5 conducted in 2015–2016, the EC index (Table 3.3 and Table 3.4) exceeded the tolerance limit of rice, so all 11 rice varieties had a yield lower than 3.5 tons/ha and yield was lower than in experiment 1, which was conducted in 2014–2015 (Table 3.2). According to Grattan et al. (2002), the published salt tolerance threshold has an EC value of 3 dS/m. Experimental results show that three high-yielding rice varieties are Ba bong man (2.7 tons/ha), Nam tai 1 (2.5 tons/ha), and Bo liep 2 (2.5 tons/ha). The objective of the study was to introduce the production of soft rice varieties to improve the quality of rice in the rice-shrimp farming areas. The Bo liep 2 variety was selected because of its high yield (2.5 tons/ha), which is equivalent to the Nam tai 1 variety but with a low amylose content (Table 3.2). The rice variety Ba bong man was selected because of its higher yield compared to the Nam tai 1 variety at two experimental sites. As a result, the varieties Ba bong man and Bo liep 2 were selected for pure screening because of their ability to satisfy the research objectives.

The results of experiment 6 evaluated 206 lines/varieties of Ba bong man. There were 11 evaluation criteria for Table 3.6, Table 3.7, and Table 3.8 (height, panicle/m², 1,000-grain weight, yield, brown rice, white rice, head rice, length of white rice, white belly, amylose), and there are 73 lines/varieties with the maximum of 11 points. Similarly, the rice variety Bo liep 2 was evaluated (experiment 7) at 201 lines/variety. There were 11 criteria that were evaluated, and 61 lines/varieties achieved the maximum score of 11 points. Satisfactory lines are mixed and used for seed production. The two rice varieties, Bo liep 2 and Ba bong man, have been purified and continue to be evaluated for their adaptability in the rice-shrimp system: Narrow-area evaluation of two purebred varieties in the rice-shrimp system in Ca Mau province (experiment 8-13), Wide-area evaluation of two pure filtered varieties (experiment 14-21).

          In summary, the two rice varieties Ba bong man and Bo liep 2 have been purified with the aim of improving yield and quality. They were pure-filtered using a combination of traditional and molecular markers (SSR). The results of the study were tested in the field during experiments in 2017–2018 in rice-shrimp systems at six experimental sites in three districts of Ca Mau province. The two rice varieties, Ba bong man and Bo liep 2, have been purified, resulting in higher yields than the unrefined seed source. The stability testing at eight experimental sites in 2018–2019 was carried out in four coastal provinces. The following two rice varieties have been purified, are well adapted to the rice-shrimp system, and have high yields, satisfying the research objectives.

2. New contributions of the thesis

The data obtained from the thesis provides a part of the data set, to build a database of 41 local rice genetic resources as well as a database of rice genetic resources;

The research results of the thesis have provided more information for breeders about the morphological, agronomic, and salt tolerance characteristics of 41 local rice varieties;

The research results of the thesis also contribute to the practice of two local rice varieties that are pure-filtered: Ba bong man and Bo liep 2 serving saline areas to produce rice-shrimp systems;

The results of these studies are also valuable references for scientists on conservation of local rice genetic resources in the Mekong Delta, selection of plant varieties and other related fields.

3. Practical significance and applicability of the thesis

   Some local rice varieties have also been collected in saline areas of the Mekong Delta, contributing to the conservation of local rice varieties. This has contributed to research and teaching.

The application of molecular markers in the study of quality, salt tolerance, and brown planthopper resistance has contributed to increasing the accuracy of the research. The data in this study can contribute to important teaching and reference work.

          The study successfully selected and purified two local rice varieties, contributing to providing a source of salt-tolerant local rice varieties. It has provided a source of high-quality seed for rice production in the rice-shrimp model.

• Xem chi tiết nội dung luận án
• Xem thông tin đăng tải tại Website Bộ giáo dục và Đào tạo. (Nhập tên NCS vào ô tìm kiếm)