MỞ ĐẦU

Cây lúa (Oryza sativa L) là cây lương thực giữ vai trò quan trọng hàng đầu. Mỗi năm, khoảng 1/2 dân số thế giới sử dụng lúa gạo làm lương thực chính. Lúa được trồng phổ biến ở các nước Châu á, Châu Phi, Châu Mĩ La Tinh. Đối với các nước Châu như: Ấn Độ, Trung Quốc, Inđônêxia, Băngladesh, Miến Điện, Thái Lan và Việt Nam thì lúa gạo là cây lương thực đặc biệt quan trọng trong đời sống con người.

Trong những năm gần đây, cùng với đà tăng dân số, sự phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp và đô thị hoá nông thôn làm cho diện tích đất trồng trọt ngày càng thu hẹp lại. Nếu mở rộng diện tích sẽ gặp rất nhiều khó khăn và tốn kém. Để đáp ứng đủ nhu cầu lúa gạo của người tiêu dùng và an ninh lương thực quốc gia, các nhà tạo giống phải tìm cách làm tăng năng suất, sản lượng lúa trên diện tích đất trồng không thể mở rộng. Phương án sử dụng các biện pháp kỹ thuật thâm canh trên những giống lúa cao sản, chịu thâm canh là thích hợp nhất.

Bằng các phương pháp lai hữu tính, phương pháp chuyển gen bất dục đực mẫn cảm nhiệt độ vào các giống lúa thuần, phương pháp xử lý đột biến v.v…các nhà tạo giống đã có nhiều thành công với những giống mới có năng suất và sản lượng cao. Song việc sử dụng các phương pháp tạo giống như đã nói ở trên tuy có tạo ra những tổ hợp lai năng suất cao nhưng độ thuần chưa ổn định. Mặt khác, nếu áp dụng phương pháp chuyển gen bất dục đực mẫn cảm nhiệt độ vào các giống lúa thuần rồi chọn thuần như các giống lúa thuần thì phải mất khoảng 10 vụ bởi vì giống bất dục đực mẫn cảm với nhiệt độ chỉ kết hạt trong điều kiện nhiệt độ < 240C. Như vậy, thời gian từ tạo được giống đến khi phổ biến sản xuất thực tiễn đại trà phải mất 10 năm. Trong những năm gần đây, việc ứng dụng biện pháp nuôi cấy bao phấn tạo các dòng nhịbội, nhanh chóng tạo các giống lúa thuần có năng suất cao, chống chịu tốt, đã thu được nhiều kết quả. Đó là phương pháp tạo dòng thuần nhanh và hiệu quả nhất.

Tuy nhiên, mỗi dòng lúa với những tính trạng di truyền khác nhau, sẽ có hàm lượng Auxin trong cây khác nhau do đó sẽ có những phản ứng khác nhau với điều kiện nuôi cấy. Để thành công trong việc tạo các dòng thuần bằng kỹ thuật nuôi cấy đó thì phải xác định được những yêu cầu về vật liệu cấy, môi trường dinh dưỡng, các tác nhân vật lý, hoá học…của các dòng lúa và đánh giá được khả năng thích ứng của chúng trên đồng ruộng.

Xuất phát từ những vấn đề trên, chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu tạo vật liệu khởi đầu phục vụ chọn tạo giống bằng kỹ thuật nuôi cấy bao phấn ở cây lúa”

2. Mục đích của đề tài

- Xác định được mức ảnh hưởng của các nhân tố: vật lý, môi trường nuôi cấy, nồng độ hormon kích thích sinh trưởng đến khả năng tạo mô sẹo, tái sinh chồi và ra rễ trong quá trình tạo cây lúa hoàn chỉnh bằng phương pháp nuôi cấy bao phấn.

- Tạo được dòng thuần trong quá trình nuôi cấy

- Bước đầu đánh giá được dòng có triển vọng cho năng suất cao, thích nghi với điều kiện sinh thái đồng ruộng ở Thái Nguyên, có khả năng làm vật liệu khởi đầu trong công tác tạo giống lúa ưu thế lai.

3. Yêu cầu của đề tài

- Xác định được thời gian xử lý lạnh thích hợp nhất đối với nuôi cấy bao phấn lúa

- Xác định được nồng độ chất khử trùng hypocloratnatri thích hợp nhất

cho xử lý mẫu cấy.

- Xác định được ảnh hưởng của môi trường MS và môi trường N6 đến khả năng tạo mô sẹo

- Xác định được nồng độ các chất 2,4 D; NAA thích hợp nhất cho quá trình tạo mô sẹo của mẫu cấy.

- Xác định được nồng độ các chất Kinetin và BAP thích hợp nhất cho tái sinh chồi từ mô sẹo.

- Xác định được nồng độ chất NAA thích hợp nhất cho quá trình ra rễ từ chồi xanh.

- Xác định ảnh hưởng của các loại môi trường thuần dưỡng đến quá trình sinh trưởng của cây lúa.

- Đánh giá sơ bộ năng suất, các yếu tố cấu thành năng suất và một số đặc điểm sinh trưởng phát triển, khả năng kháng bệnh của 20 dòng lúa được tạo ra bằng phương pháp nuôi cấy bao phấn.

4. Ý nghĩa của đề tài

* Ý nghĩa trong nghiên cứu khoa học:

- Kết quả nghiên cứu sẽ góp phần bổ sung quy trình kỹ thuật tạo cây lúa thuần đồng hợp tử bằng phương pháp nuôi cấy bao phấn. Từ đó làm cơ sở cho việc chọn các dòng tế bào như:

+ Chọn dòng kháng sâu bệnh.

+ Chọn dòng chịu thâm canh…

- Lựa chọn sơ bộ được một số dòng thuần, làm vật liệu khởi đầu cho công tác tạo giống ưu thế lai.

- Kết quả nghiên cứu sẽ góp phần định hướng, làm tăng tính khả thi cho những đề tài nghiên cứu về bao phấn lúa tiếp theo.

* Ý nghĩa trong thực tiễn sản xuất:

Rút ngắn thời gian tạo giống, do đó giảm giá thành sản xuất giống lúa mới đồng thời nhanh chóng đưa được nhiều giống lúa mới vào sản xuất.

Trang phụ bìa

Lời cảm ơn

MỤC LỤC

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt

Danh mục các bảng

Danh mục các hình vẽ ảnh chụp đồ thị

MỞ ĐẦU . 1

1. Đặt vấn đề .. 1

2. Mục đích của đề tài. 2

3. Yêu cầu của đề tài .. 2

4. Ý nghĩa của đề tài 3

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU. 4

1.1. Tình hình nghiên cứu mô tế bào thực vật . 4

1.1.1. Lịch sử phát triển . 4

1.1.1.1. Giai đoạn khởi xướng (1898-1930) 4

1.1.1.2. Giai đoạn nghiên cứu sinh lý (1930 -1950) 4

1.1.1.3. Giai đoạn phát sinh hình thái (1950 - 1960) .. 5

1.1.1.4. Giai đoạn nghiên cứu di truyền (1960 đến nay) 6

1.1.2. Tình hình nuôi cấy bao phấn lúa trên thế giới 6

1.1.3. Tình hình nuôi cấy bao phấn ở Việt Nam . 10

1.2. Khái niệm nhân giống Invitro 12

1.3. Cơ sở khoa học của nuôi cấy Invitro 12

1.3.1. Tính toàn năng của tế bào 12

1.3.2. Sự phân hoá và phản phân hoá tế bào. 13

1.3.3. Cơ chế di truyền thông qua các hệ tế bào . 14

1.3.4. Môi trường nuôi cấy (môi trường dinh dưỡng).. 15

1.3.4.1. Khái niệm 15

1.3.4.2. Một số môi trường cơ bản 15

1.3.6. Điều kiện ánh sáng và nhiệt độ.. 20

1.3.6.1. Ánh sáng: . 20

1.3.6.2. Nhiệt độ 21

1.3.7. Vật liệu nuôi cấy .. 21

1.3.8. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nuôi cấy mô, tế bào.. 21

1.3.8.1. Kiểu gen của cây cho bao phấn 21

1.3.8.2. Giai đoạn phát triển của bao phấn .. 22

1.3.8.3. Điều kiện sinh lý của cây cho bao phấn 22

1.3.8.4. Nhiệt độ và thời gian xử lý đòng . 23

1.4. Các giai đoạn chính trong nuôi cấy mô tế bào thực vật . 24

1.4.1. Khái niệm nuôi cấy bao phấn .. 24

1.4.2. Các giai đoạn chính.. 25

1.4.2.1. Giai đoạn 1: Chuẩn bị 25

1.4.2.2. Giai đoạn 2: Cấy mẫu tạo mô sẹo . 25

1.4.2.3. Giai đoạn 3: Tái sinh chồi 25

1.4.2.4. Giai đoạn 4: Nhân nhanh chồi 25

1.4.2.5. Giai đoạn 5: Cấy tạo rễ.. 26

1.4.2.6. Giai đoạn 6: Đưa cây tái sinh trở về điều kiện sống tự nhiên

.. 26

1.5. Kỹ thuật đơn bội Invitro và công tác giống cây trồng 26

1.5.1. Cây đơn bội . 26

1.5.2. Kỹ thuật đơn bội trong công tác chọn tạo giống cây trồng 27

1.5.2.1. Tạo cây từ hạt phấn của các dòng lai F1 27

1.5.2.2. Ứng dụng kỹ thuật đơn bội trong chọn tạo giống mới và dòng thuần ở cây lúa 29

CHƯƠNG II: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. 32

2.1. Vật liệu và phạm vi nghiên cứu 32

2.1.1 Vật liệu 32

2.1.2. Phạm vi nghiên cứu . 32

2.1.2.1. Điều kiện nghiên cứu. 32

2.1.2.2. Địa điểm và thời gian tiến hành . 33

2.2. Nội dung và phương pháp nghiên cứu .. 33

2.2.1. Nội dung nghiên cứu 33

2.2.1.1. Nội dung nghiên cứu trong phòng thí nghiệm . 33

2.2.1.2. Nội dung nghiên cứu ở đồng ruộng .. 34

2.2.2. Phương pháp nghiên cứu . 34

2.2.2.1. Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm 34

2.2.2.2. Phương pháp nghiên cứu ngoài đồng ruộng 40

2.2.2.3. Các chỉ tiêu và phương pháp theo dõi đánh giá . 42

2.3. Xử lý số liệu: . 46

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .. 47

3.1. Kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm .. 47

3.1.1. Ảnh hưởng của thời gian xử lý lạnh đến khả năng tạo mô sẹo

(callus) của mẫu cấy . 47

3.1.2. Ảnh hưởng của nồng độ chất khử trùng đến tỷ lệ sống của mẫu

cấy . 50

3.1.3. Ảnh hưởng của các loại môi trường (MS và N6) đến khả năng tạo callus từ bao phấn lúa .. 53

3.1.4. Ảnh hưởng của nồng độ 2.4D đến khả năng hình thành callus

của bao phấn. 54

3.1.5. Ảnh hưởng của nồng độ NAA đến khả năng hình thành callus của bao phấn. 56

3.1.7. Ảnh hưởng của nồng độ BAP đến khả năng tái sinh chồi xanh 62

3.1.8. Ảnh hưởng của nồng độ NAA đến khả năng ra rễ của mẫu cấy

(sau 20 ngày nuôi cấy) . 66

3.1.9. Ảnh hưởng của môi trường thuần dưỡng đến khả năng sinh trưởng của cây . 70

3. 2. Kết quả nghiên cứu ở ngoài đồng ruộng . 76

3.2.1. Sơ bộ đánh giá về các giai đoạn sinh trưởng và thời gian sinh trưởng của các dòng lúa trong vụ mùa năm 2008 77

3.2.3. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng lúa trong vụ mùa 2008. 82

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ . 86

1. Kết luận . 86

1.1. Kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm: . 86

1.2. Kết quả nghiên cứu ngoài đồng ruộng. .. 86

4.2. Đề nghị . 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO 88