Header Page 1 of 16.

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

LÊ XUÂN PHƢƠNG

CHỌN TẠO GIỐNG LÚA CHỊU MẶN BẰNG
PHƢƠNG PHÁP CHỈ THỊ PHÂN TỬ CHO VÙNG
VEN BIỂN ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Thái Nguyên - 2014

Footer Page 1 of 16.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

http://www.lrc-tnu.edu.vn/


Header Page 2 of 16.

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

LÊ XUÂN PHƢƠNG

CHỌN TẠO GIỐNG LÚA CHỊU MẶN BẰNG PHƢƠNG
PHÁP CHỈ THỊ PHÂN TỬ CHO VÙNG VEN BIỂN
ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG

Thái Nguyên, ngày 19 tháng 9 năm 2014
Tác giả luận văn

Lê Xuân Phƣơng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
Footer Page 3 of 16.

http://www.lrc-tnu.edu.vn/


Header Page 4 of 16.

ii
LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn thạc sỹ này, tôi xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc tới
TS. Lê Hùng Lĩnh - Trưởng Bộ môn sinh học phân tử - Viện Di truyền Nông
Nghiệp, người đã hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và giúp đỡ tôi trong suốt quá
trình thực hiện đề tài và hoàn chỉnh luận văn của mình.
Bên cạnh đó, tôi cũng xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn, giúp đỡ
quý báu, nhiệt tình của tập thể cán bộ thuộc:
1. Bộ môn Sinh học phân tử - Viện Di truyền Nông nghiệp
2. Khoa Khoa học sự sống, Đại học Khoa học Thái Nguyên
Cuối cùng, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới gia đình,
đồng nghiệp và bạn bè đã luôn động viên, khích lệ, chia sẻ những khó khăn
cùng tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.

Thái Nguyên, ngày 19 tháng 9 năm 2014
Tác giả luận văn


Bảng 3.3. Kết quả thanh lọc mặn sau 2 tuần của các dòng ............................ 50
Bảng 3.4
2013 tại Giao Thủy, Nam Định................................ 51
Bảng 3.5. Năng suất và các yếu tố cấu tăng năng suất của các dòng tham g
2013..............................................53
Bảng 3.6.
2014 tại Giao Thủy, Nam Định............................... 55
Bảng 3.7. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất các dòng tham gia thí
nghiệm tại Giao Thủy, Nam Định 2014 .......................................................... 57

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
Footer Page 5 of 16.

http://www.lrc-tnu.edu.vn/


Header Page 6 of 16.

iv

DANH MỤC HÌNH
Hình

Tên hình

trang

Hình 1.1. Dự báo sự thay đổi của mực nước biển đến năm 2100 .................... 6
Hình 1.2. Diễn biến nhiệt độ ở quy mô toàn cầu và khu vực ........................... 6

TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Từ viết tắt
ANLT
BĐKH
CNSH
Cs
CTAB
EB
ENSO
FAO
IPCC

10 IRRI
11 MABC
12 MAS
13 NST
14 PCR
15 QTL/QTLs
16 SSR
17

giản
Tris - Bric Acid - EDTA
Tris - EDTA
Thời gian sinh trưởng
Ngân hàng thế giới

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
Footer Page 7 of 16.

http://www.lrc-tnu.edu.vn/


Header Page 8 of 16.

vi

MỤC LỤC
Lời cam đoan ................................................................................................................... i
Lời cám ơn ...................................................................................................................... ii
Danh mục bảng ..............................................................................................................iii
Danh mục hình............................................................................................................... iv
Danh mục các từ viết tắt ................................................................................................. v
Mục lục........................................................................................................................... vi
MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................. 1
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài .................................................................. 2
3. Nội dung Nghiên cứu ................................................................................2
4. Ý nghĩa của đề tài ....................................................................................... 3
4.1. Ý nghĩa khoa học ....................................................................................... 3
4.2. Ý nghĩa thực tiễn ........................................................................................ 3

2.4.2. Phương pháp chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử và lai trở lại (MABC) ........... 32
2.4.3. Phương pháp thí nghiệm đồng ruộng .................................................... 34
2.4.4. Phương pháp thử độ mặn nhân tạo........................................................ 34
2.4.5. Phương pháp tách chiết DNA và phân tích di truyền chỉ thị phân tử ... 37
Chƣơng 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................................. 43
3.1. Kết quả đánh giá xác định vật liệu bố mẹ trong nghiên cứu chọi tạo giống
lúa chịu mặn .................................................................................................... 43
3.1.1 Kết quả đánh giá khả năng chịu mặn của các giống lúa trong điều kiện
nhân tạo ........................................................................................................... 43
ịnh vật liệu bố mẹ

3.1.2. Kết quả

.......................................................................................... 44
3.2. Kết quả chọn tạo dòng lúa chịu mặn từ tổ hợp lai TL6/FL478 ............... 45
ữa FL478 và TL6 . 45

3.2.1. Kết quả kiể

ử dụng chỉ thị phân tử xác định các cá thể mang locus gen
chịu mặn trong quần thể BC1F1. ...................................................................... 47
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
Footer Page 9 of 16.

http://www.lrc-tnu.edu.vn/


Header Page 10 of 16.

viii

với nhân loại trong thế kỷ 21. BĐKH dẫn đến nhiều thay đổi bất thường của
thời tiết, tác động nghiêm trọng đến sản xuất, đời sống và môi trường. BĐKH
còn làm tăng tính biến động và tính cực đoan của các hiện tượng thời tiết
nguy hiểm như bão, tố, lốc, các thiên tai thời tiết khô nóng, lũ, ngập úng, hay
hạn hán, rét hại, xâm nhập mặn, sâu bệnh, làm ảnh hưởng rất lớn đến sản xuất
nông nghiệp. Hậu quả của BĐKH đối với Việt Nam là nghiêm trọng và là
một nguy cơ hiện hữu cho mục tiêu xoá đói giảm nghèo, cho việc thực hiện
các mục tiêu thiên niên kỷ và sự phát triển bền vững của đất nước.
Cây lúa là cây trồng quan trọng nhất ở Việt Nam, đồng thời cũng là
nguồn thức ăn quan trọng nhất cho một nửa dân số thế giới. Việt Nam là
nước xuất khẩu gạo đứng hàng thứ 2 trên thế giới sau Thái Lan. Lúa gạo là
nguồn thu ngoại tệ lớn nhất của nền nông nghiệp xuất khẩu Việt Nam và
cũng là nguồn thức ăn chính của 86 triệu dân số trong nước. Đồng bằng Sông
Hồng và đồng bằng sông Cửu Long có sản lượng gạo lần lượt là 17% và 50%
[5]. Đáp ứng sản lượng lúa ở Việt Nam là rất cần thiết cho ứng phó với điều
kiện biến đổi khí hậu. Do vậy, chọn tạo giống lúa năng suất cao chống chịu
mặn là hết sức cần thiết và có ý nghĩa cho an toàn lương thực và tăng thu
nhập của nông dân tại vùng chịu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu.
Chọn giống bằng chỉ thị phân tử (Marker assisted selection - MAS) là
phương pháp thiết thực, hiệu quả trong việc chuyển locus gen quy định tính
trạng di truyền số lượng (Quantitative Trait Loci - QTL) hay gen đích vào
giống mới. Phương pháp MAS cho phép rút ngắn quá trình chọn lọc, chọn lọc
được những tính trạng khó và đắt tiền hay nhiều gen cùng một lúc. Chọn

Footer Page 11 of 16.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

http://www.lrc-tnu.edu.vn/



- Nghiên cứu đánh giá vật liệu bố mẹ trong nghiên cứu chọn tạo giống

lúa chịu mặn
- Ứng dụng chỉ thị phân tử xác định cá thể mang locus gen Saltol.

Footer Page 12 of 16.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

http://www.lrc-tnu.edu.vn/


Header Page 13 of 16.

3

- Đánh giá và trồng thử nghiệm các dòng chịu mặn được chọn tạo bằng
phương pháp chọn giống nhờ chỉ thị phân tử. Xác định các dòng chịu mặn
triển vọng phục vụ công tác phát triển giống lúa chịu mặn cho sản xuất.
4. Ý nghĩa của đề tài
4.1. Ý nghĩa khoa học
Ứng dụng phương pháp chọn giống bằng chỉ thị phân tử để chọn tạo giống
lúa chịu mặn giúp chọn lọc nhanh và chính xác nguồn gen chịu mặn ở các thế
hệ chọn tạo giống, nhờ vậy có thể rút ngắn thời gian chọn lọc trên đồng
ruộng, giảm số lượng cá thể gieo trồng hàng vụ, giảm diện tích gieo trồng,
giảm lao động nặng nhọc, giảm chi phí cho những thí nghiệm đồng ruộng
góp phần tăng đầu tư cho nghiên cứu trong phòng thí nghiệm một cách chuẩn
mực.
4.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Những thành công bước đầu trong việc ứng dụng chỉ thị phân tử để chọn
lọc các cá thể lai sẽ mở ra hướng ứng dụng rộng rãi trong công tác chọn tạo

Định.
Thời gian nghiên cứu: Từ năm 2012 đến năm 2014.

Footer Page 14 of 16.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

http://www.lrc-tnu.edu.vn/


Header Page 15 of 16.

5

Chƣơng 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tình hình của BĐKH trên Thế giới và Việt Nam
1.1.1. Tình hình của BĐKH trên Thế giới
Biến đổi khí hậu là do các hoạt động trực tiếp và gián tiếp của con
người gây ra, nó làm thay đổi các thành phần trong khí quyển toàn cầu.
BĐKH đã và đang gây ra những ảnh hưởng tiêu cực đến cuộc sống của con
người trên mọi lĩnh vực, cả về môi trường và kinh tế-xã hội. Trong 150 năm
qua, nhiệt độ bình quân bề mặt trái đất giai đoạn 1900-2005 tăng khoảng 0,80
C; nhiệt độ đại dương tăng 0,50 C nhiệt độ bình quân bề mặt toàn cầu đã tăng
0,760C [20]. Sự nóng lên toàn cầu đã gây nên khí hậu thay đổi nhiều hơn, như
những biến đổi của mưa và gia tăng tần suất, cường độ và tính biến động và
tính cực đoan của các hiện tượng thời tiết nguy hiểm như bão, lốc, các thiên
tai liên quan đến nhiệt độ và mưa như thời tiết khô nóng, lũ, ngập lụt, hạn
hán, rét hại, xâm nhập mặn, dịch bệnh và dẫn đến mực nước biển bình quân
toàn cầu dâng cao.
Theo các nhà khoa học về BĐKH toàn cầu và nước biển dâng cho thấy,

7

Các từ viết tắt:
- CCSR/NIES: Trung tâm nghiên cứu hệ thống khí hậu và Viện nghiên
cứu môi trường Quốc gia; Sử dụng mô hình CCSR/NIES AGCM + CCSR
OGCM Models 1890-2100.
- CCCma: Trung tâm phân tích và xây dựng mô hình khí hậu Canada.
Sử dụng mô hình CGCm2 Model 1900-2100
- CSIRO: Tổ chức nghiên cứu công nghiệp và khoa học về sức khỏe. Sử
dụng mô hình CSIRO-Mk2 model 1961-2100.
- Hadley Centre: Trung tâm nghiên cứu và dự báo khí hậu Hadley. Sử
dụng mô hình HADCM3 model 1950-2099.
- GFDL: Phòng nghiên cứu biến động các chất lỏng theo địa vật lý. Sử
dụng mô hình R30 Model 1961-2100.
- MPI-M: Viện khí tượng Max Planck. Sử dụng mô hình
ECHAM4/OPYC coupled model 1990-2100.
- NCAR PCM: Trung tâm nghiên cứu khí quyển Quốc gia Mỹ. Sử dụng
mô hình PCM model 1980-2099.
- NCAR CSM: Trung tâm cứu khí quyển Quốc gia Mỹ. Sử dụng mô
hình CSM Model 2000-2099.
Tuy nhiên, mực nước biển thay đổi không đồng đều trên toàn bộ đại
dương thế giới: Một số vùng tốc độ dâng có thể gấp một vài lần tốc độ dâng
trung bình toàn cầu trong khi mực nước biển ở một số vùng khác lại có thể hạ
thấp. Xu thế tăng của mực nước trung bình xuất hiện hầu hết tại các trạm
quan trắc trên toàn cầu, mặc dù, vẫn xuất hiện một số khu vực có xu hướng
giảm như ở bờ biển phía Đông của Nam Mỹ và khu vực ven biển phía Nam
Alaska và Đông Bắc Canada, vùng biển Scandinavia. Theo một số báo cáo

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
Footer Page 17 of 16.

nước đang phát triển bị ảnh hưởng khi mực nước biển dâng cao 1m. Với kịch
bản nước biển dâng cao 1m, Bahamas (khu vực Mỹ latinh và Caribê) là nước
bị ảnh hưởng nặng nhất xét về diện tích bị ảnh hưởng (12% tổng diện tích).
Việt Nam đứng đầu danh sách 10 nước bị ảnh hưởng về dân số, khu vực đô

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
Footer Page 18 of 16.

http://www.lrc-tnu.edu.vn/


Header Page 19 of 16.

9

thị và đất ngập nước (khoảng 10%). Nông nghiệp của Ai Cập bị ảnh hưởng
nhiều nhất, gần 13%. 28% diện tích đất ngập nước của Việt Nam, Jamaica và
Belize có thể bị ảnh hưởng khi mực nước biển dâng cao 1m. Xét về tất cả các
chỉ thị, theo Báo cáo của WB, Việt Nam nằm trong danh sách 5 nước bị ảnh
hưởng nhiều nhất cùng với Ai Cập, Suriname và Bahamas [14].
Dự báo mức gia tăng trung bình toàn cầu của nhiệt độ không khí và
mực nước biển theo các kịch bản biến đổi khí hậu khác nhau được thể hiện ở
bảng 1.1.
Bảng 1.1. Dự báo mức gia tăng trung bình toàn cầu của nhiệt độ không
khí và mực nước biển theo các kịch bản biến đổi khí hậu khác nhau
(Nguồn: IPCC 2007) [20]
Biến đổi của nhiệt độ (0C)
(Giai đoạn 2090 – 2099 so với giai
đoạn 1980-1999)a


1,1 – 2,9

0,18 – 0,38

Kịch bản A1T

2,4

1,4 – 3,8

0,20 – 0,45

Kịch bản B2

2,4

1,4 – 3,8

0,20 – 0,43

Kịch bản A1B

2,8

1,7 – 4,4

0,21 – 0,48

Kịch bản A2


- b: Hàm lượng khí nhà kính (KNK) cố định năm 2000 được lấy từ
AOGCMs.
1.1.2. Ảnh hƣởng của BĐKH tại Việt Nam
Cũng như các nước khác trên thế giới, khí hậu đã, đang và sẽ biến đổi
trên lãnh thổ Việt Nam. Kết quả phân tích các số liệu khí hậu cho thấy những
biến đổi chủ yếu của các yếu tố khí hậu và mực nước biển như sau:
- Nhiệt độ: Trong 50 năm qua (1958 - 2007), nhiệt độ trung bình năm ở
Việt Nam tăng lên khoảng từ 0,50C đến 0,70C. Nhiệt độ mùa đông tăng nhanh
hơn nhiệt độ mùa hè và nhiệt độ ở các vùng khí hậu phía Bắc tăng nhanh hơn
ở các vùng khí hậu phía Nam (hình1.3a). Nhiệt độ trung bình năm của 4 thập
kỷ gần đây (1961 - 2000) cao hơn trung bình năm của 3 thập kỷ trước đó
(1931 - 1960). Nhiệt độ trung bình năm của thập kỷ 1991 - 2000 ở Hà Nội,
Đà Nẵng, thành phố Hồ Chí Minh đều cao hơn trung bình của thập kỷ 1931 1940 lần lượt là 0,8; 0,4 và 0,60C. Năm 2007, nhiệt độ trung bình năm ở cả 3
nơi trên đều cao hơn trung bình của thập kỷ 1931 - 1940 là 0,8 - 1,30C và cao
hơn thập kỷ 1991 - 2000 là 0,4 - 0,50C.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
Footer Page 20 of 16.

http://www.lrc-tnu.edu.vn/


Header Page 21 of 16.

11

Hình 1.3. Diễn biến của nhiệt độ (a) và lượng mưa (b) ở Việt Nam
trong 50 năm
- Lượng mưa: Trên từng địa điểm, xu thế biến đổi của lượng mưa trung
bình năm trong 9 thập kỷ vừa qua (1911 - 2000) không rõ rệt theo các thời kỳ

sông ngòi, kênh rạch và tầng chứa nước ngầm ở đồng bằng châu thổ sông
Hồng – Thái Bình, Đồng bằng sông Cửu Long và đồng bằng ven biển miền
Trung, làm cho nước nhạt (nước ngọt) bị nhiễm mặn và do đó làm giảm
lượng nước nhạt có thể khai thác, sử dụng. Theo kết quả các kịch bản biến
đổi khí hậu đã được đưa ra, nếu mực nước biển có thể dâng cao 0,75 – 1 m
so với thời kỳ 1980 – 1999, thì khoảng 20 – 38% diện tích Đồng bằng sông
Cửu Long và đồng bằng sông Hồng bị ngập, là hai vùng sản xuất lúa chính

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
Footer Page 22 of 16.

http://www.lrc-tnu.edu.vn/


Header Page 23 of 16.

13

của Việt Nam và do đó ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất lương thực để
cung cấp cho hơn 86 triệu dân Việt Nam và gần 100 triệu dân trên thế giới.
Việt Nam có bờ biển dài khoảng 3260 km, hơn một triệu km2 lãnh hải và
trên 3000 hòn đảo gần bờ và hai quần đảo xa bờ là Hoàng Sa và Trường Sa,
nhiều vùng đất thấp ven biển. Nước biển dâng cùng với nước dâng do bão,
sóng lớn, triều cường ảnh hưởng lớn đến hạ tầng cơ sở (hệ thống đê biển,
bờ bao, giao thông, du lịch, công trình dân sinh và quốc phòng…) vùng ven
bờ biển và những vùng đất thấp nằm dọc theo bờ biển. Nước biển dâng
cũng sẽ tác động đến các đầm phá, vũng vinh, đảo nhỏ, các cồn cát và bãi
tắm, các bãi phù sa, đánh bắt và nuôi trồng thủy sản.
Ở Việt Nam là một trong 5 nước trên thế giới được đánh giá là sẽ chịu
ảnh hưởng nghiêm trọng của BĐKH và nước biển dâng. Trong đó, đồng bằng

trait loci), cơ chế chống chịu mặn phức tạp, và rất khó để đánh giá chính xác
những tính trạng sinh lý liên quan đến khả năng chịu mặn. Có một số phương
pháp chọn giống chống chịu mặn được các nhà chọn giống thường xuyên áp
dụng như, cải tạo các giống lúa địa phương có khả năng chống chịu mặn bằng
cách gây đột biến hay lai tạo rồi chọn lọc theo phương pháp truyền thống. Sử
dụng công nghệ sinh học bằng cách tạo mô sẹo (callus) từ phôi hay nuôi cấy
bao phấn, sàng lọc và tái sinh cây trong môi trường bổ xung hàm lượng NaCl
với nồng độ khác nhau, hay chuyển gen chịu mặn vào giống có tiềm năng
năng suất nhưng mẫn cảm với mặn. Biện pháp chọn tạo giống lúa chống chịu
mặn nhờ chỉ thị phân tử (MAS) tỏ ra là phương pháp hiệu quả, chính xác đã
được các nhà chọn giống sự dụng trong những năm gần đây trên thế giới.
Rất nhiều nghiên cứu đã chứng minh yếu tố di truyền tính chống chịu
mặn biến động khác nhau giữa các giống lúa. Vì vậy, muốn chọn giống lúa
chống chịu mặn có hiệu quả, cần nghiên cứu sâu về cơ chế di truyền tính
chống chịu mặn, từ đó loại bỏ ở ngay từ những thế hệ đầu, những dòng không
đáp ứng được yêu cầu của người chọn giống. Nghiên cứu di truyền số lượng
tính chống chịu mặn cho thấy, cả hai ảnh hưởng hoạt động của gen cộng tính
và gen không cộng tính đều có ý nghĩa trong di truyền tính chống chịu mặn
[19], [25].
Bằng những thí nghiệm đánh giá tính chống chịu mặn tại giai đoạn mạ
của cây lúa trong dung dịch dinh dưỡng Yoshida có độ mặn tương đối cao

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
Footer Page 24 of 16.

http://www.lrc-tnu.edu.vn/


Header Page 25 of 16.


Footer Page 25 of 16.

http://www.lrc-tnu.edu.vn/