Luận án Phát triển các dòng thuần phục vụ chọn tạo giống ngô lai cho điều kiện canh tác nhờ nước trời của miền Bắc, Việt Nam
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
NGUYỄN THỊ HÂN
PHÁT TRIỂN CÁC DÒNG THUẦN PHỤC VỤ CHỌN TẠO
GIỐNG NGÔ LAI CHO ĐIỀU KIỆN CANH TÁC
NHỜ NƯỚC TRỜI CỦA MIỀN BẮC, VIỆT NAM
LUẬN ÁN TIẾN SĨ
NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2017
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
NGUYỄN THỊ HÂN
PHÁT TRIỂN CÁC DÒNG THUẦN PHỤC VỤ CHỌN TẠO
GIỐNG NGÔ LAI CHO ĐIỀU KIỆN CANH TÁC NHỜ
NƯỚC TRỜI CỦA MIỀN BẮC, VIỆT NAM
Chuyên ngành:
Mã số:
Di truyền và Chọn giống cây trồng
62.62.01.11
Người hướng dẫn khoa học:
1. GS. TS. Vũ Văn Liết
2. PGS.TS. Nguyễn Văn Cương
HÀ NỘI - 2017
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên
cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng dùng bảo vệ để
lấy bất kỳ học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cám
ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc.
Hà Nội, ngày tháng năm 2017
Tác giả luận án
Nguyễn Thị Hân
i
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận án này, tôi đã nhận được sự quan tâm giúp đỡ của các thầy,
cô giáo, các tập thể, cá nhân cùng gia đình, bạn bè đồng nghiệp.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS. Vũ Văn Liết, PGS.TS. Nguyễn
Văn Cương - Học viện Nông nghiệp Việt Nam, người thầy đã tận tình hướng dẫn, giúp
đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ
môn Di truyền và Chọn giống cây trồng, Khoa Nông học, Khoa Công nghệ sinh học,
Phòng thí nghiệm dự án JICA thuộc Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ
tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức Viện Nghiên cứu và
Phát triển Cây trồng. Đặc biệt là các cán bộ Phòng Cây trồng cạn - các em sinh viên
khóa 54, 55, 56, 57 chuyên ngành Di truyền và Chọn giống, chuyên ngành Công nghệ
Sinh học đã giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu.
Tôi xin chân thành cảm ơn Sở Giáo dục và Đào tạo Bắc Ninh, Trường THPT
Lương Tài 2 đã tạo điều kiện để tôi hoàn thành luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn Trung tâm giống Vật nuôi, Cây trồng, Thủy sản Sơn
La đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành luận án.
Sau cùng tôi xin cảm ơn gia đình đã luôn động viên, khích lệ, tạo mọi điều kiện
thuận lợi để giúp tôi hoàn thành luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng năm 2017
Tác giả
Nguyễn Thị Hân
ii
MỤC LỤC
Lời cam đoan
Lời cảm ơn
i
ii
Mục lục
iii
vii
ix
xiii
xiv
xvi
1
Danh mục viết tắt
Danh mục bảng
Danh mục hình
Trích yếu luận án
Thesis abstrac
PHẦN 1 MỞ ĐẦU
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
Tính cấp thiết của đề tài
1
Mục tiêu của đề tài
Phạm vi nghiên cứu
2
3
Những đóng góp mới của đề tài
3
Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài
3
PHẦN 2 TỔNG QUAN
5
2.1
Sản xuất ngô trên thế giới và Việt Nam
5
2.1.1
2.1.2
2.1.3
2.1.4
2.2
Vai trò của cây ngô
5
Sản xuất ngô trên thế giới
5
Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam
8
Tình hình sản xuất ngô ở các tỉnh Trung du và Miền núi phía Bắc
Đa dạng nguồn gen và di truyền chịu hạn ở ngô
Nghiên cứu đa dạng nguồn gen ngô trên thế giới
Đa dạng nguồn gen ngô của Việt Nam
Phản ứng của ngô với điều kiện hạn
11
13
13
16
17
18
22
22
26
28
31
2.2.1
2.2.2
2.2.3
2.2.4
2.3
Nghiên cứu di truyền chịu hạn ở ngô
Các phương pháp phát triển dòng thuần cho tạo giống ngô ưu thế lai chịu hạn
Phát triển dòng thuần ở ngô
2.3.1
2.3.2
2.3.3
2.3.4
Đánh giá dòng thuần phục vụ chọn tạo giống ngô lai
Chọn tạo đánh giá dòng thuần chịu hạn
Thành tựu phát triển dòng thuần
iii
2.4
Các nghiên cứu về khả năng kết hợp và chọn giống ngô lai
Khả năng kết hợp chung và khả năng kết hợp riêng
Nghiên cứu khả năng kết hợp chịu hạn
32
32
32
34
34
38
41
41
41
41
41
41
42
42
43
2.4.1
2.4.2
2.5
Các nghiên cứu chọn tạo giống ngô chống chịu hạn
Nghiên cứu chọn tạo giống ngô chịu hạn trên thế giới
Nghiên cứu chọn tạo giống ngô chịu hạn ở Việt Nam
2.5.1
2.5.2
PHẦN 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1
Địa điểm và thời gian nghiên cứu
Địa điểm nghiên cứu
3.1.1
3.1.2
3.2
Thời gian nghiên cứu
Vật liệu nghiên cứu
3.2.1
3.2.2
3.3
Vật liệu ban đầu
Đặc điểm của giống đối chứng và cây thử
Nội dung nghiên cứu
3.4
Phương pháp thí nghiệm
3.4.1
Phương pháp thí nghiệm đồng ruộng, đánh giá dòng tự phối và thí
nghiệm so sánh
43
3.4.2
Phương pháp thí nghiệm đánh giá khả năng chịu hạn của dòng tự phối và
tổ hợp lai
45
48
50
3.4.3
3.4.4
3.4.5
Phương pháp phát triển dòng thuần
Phương pháp đánh giá khả năng kết hợp
Phân tích đa dạng di truyền của 30 dòng tự phối đời cao dựa trên đặc
điểm hình thái
51
51
3.5
Chỉ tiêu theo dõi các thí nghiệm
3.5.1
Theo dõi các giai đoạn sinh trưởng, phát triển, năng suất và yếu tố cấu
thành năng suất
51
53
54
54
55
58
58
3.5.2
3.5.3
3.5.4
3.6
Đánh giá khả năng chống chịu sâu bệnh
Đánh giá đặc điểm chịu hạn trên đồng ruộng
̣ ̣
Ky thuât ap dung
́
̃
Phương pháp phân tích số liệu
PHẦN 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1 Kết quả đánh giá 32 dòng tự phối đời thấp (vật liệu)
iv
4.1.1
4.1.2
Đánh giá đặc điểm nông sinh học, khả năng chống chịu, năng suất và yếu
tố tạo thành năng suất ở thí nghiệm đồng ruộng
58
Đánh giá sàng lọc khả năng chịu hạn của các dòng tự phối đời S3-S4 bằng
phương pháp chậu vại
73
75
4.1.3
4.1.4
4.1.5
4.1.6
4.2
Sàng lọc khả năng chịu hạn trong nhà có mái che
Dò tìm QTL kiểm soát một số tính trạng chịu hạn bằng chỉ thị phân tử SSR
Chọn lọc các dòng tự phối đời S3-S4 có khả năng chịu hạn
Đánh giá khả năng kết hợp chung
97
99
103
Đánh giá đặc điểm nông sinh học và đa dạng di truyền 30 dòng ngô tự
phối (S6 – S8) vụ xuân 2014
112
112
4.2.1
4.2.2
Các giai đoạn sinh trưởng, phát triển và đặc điểm hình thái của 30 dòng
ngô tự phối (thế hệ S6 – S8)
Khả năng chống chịu và một số đặc điểm hình thái của các dòng (thế hệ
S6 – S8)
113
115
116
4.2.3
4.2.4
4.3
Năng suất và yếu tố cấu thành năng suất của 30 dòng (thế hệ S6 – S8)
Phân tích đa dạng di truyền 30 dòng tự phối (thế hệ S6 – S8)
Đánh giá 6 dòng bố mẹ và 15 THL vụ xuân 2015 tại Gia Lâm, Hà Nội.
Khảo nghiệm 8 THL ưu tú tại Mai Sơn, Sơn La
118
118
128
4.3.1
4.3.2
Đánh giá đặc điểm nông sinh học, năng suất các tổ hợp lai và dòng bố mẹ
trong vụ Xuân 2015 tại Gia Lâm, Hà Nội
Đánh giá về khả năng chịu hạn của bố mẹ và các tổ hợp lai ở thời kỳ cây
con trong thí nghiệm chậu vại vụ Xuân 2015
4.3.3
4.3.4
4.3.5
4.3.6
4.4
Dò tìm QTL chịu hạn của một số tính trạng quan trọng liên quan đến chịu hạn 130
Đánh giá khả năng kết hợp của 6 dòng (thế hệ S6 – S8)
Đánh giá ưu thế lai của các tổ hợp lai so với bố mẹ.
Kết quả đánh giá 8 tổ hợp lai triển vọng tại Sơn La vụ Xuân Hè 2016
Phát triển dòng bằng kích tạo đơn bội
132
134
135
140
4.4.1
Đánh giá đặc điểm nông sinh học, chống chịu và năng suất của dòng UH400
gieo trồng ở 6 thời vụ khác nhau trong năm 2013 tại Gia Lâm, Hà Nội
Nhận biết hạt đơn bội, lưỡng bội và hạt tự thụ dựa trên chỉ thị N1- rj vụ
Xuân 2014
140
4.4.2
4.4.3
143
145
Nhận biết các dòng đơn bội kép bằng chỉ thị phân tử
v
4.4.4
4.4.5
Nhân đôi nhiễm sắc thể các hạt đơn bội bằng colchicine
146
Đánh giá đặc điểm nông sinh học, khả năng chống chịu và năng suất của
các dòng đơn bội kép trong điều kiện vụ Xuân 2014 tại Gia Lâm, Hà Nội 148
PHẦN 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
151
151
151
152
153
165
5.1
5.2
Kết luận
Kiến nghị
Danh mục công trình đã công bố
Tài liệu tham khảo
Phụ lục
vi
DANH MỤC VIẾT TẮT
Tiếng Anh
Chữ viết tắt
ABA
Tiếng Việt
Abscisic acid
Axit Abxixic
ADN
Deoxyrybonucleic acid
Amplified Fragment Length
Polimorfirm
Axit deoxyribonucleic
AFLP
Chỉ thị đoạn dài khuếch đại đa hình
ASI
Anthesis-silking interval
Chênh lệch tung phấn - phun râu
Bộ Nông nghiệp và Phát triển
nông thôn
BNN&PTNT Ministry of Agricultural and
Rural Development
CDR
Root length
Chiều dài rễ
CIMMYT
International Maize and Wheat
Improvement Center
Tester
Trung tâm cải tiến ngô và lúa mỳ
Quốc tế
CT
Cây thử
DH
Double Haploid
Lai Diallel
Đơn bội kép
Diallel
Lai luân phiên cả chiều thuận,
nghịch và tự phối
Diện tích
DT
Area
DTL
ĐC
Leaf area
Check
Diameter
Field
Diện tích lá
Đối chứng
ĐK
ĐR
Đường kính
Đồng ruộng
FAO
Food and Agriculture Organization Tổ chức Nông Lương Liên Hợp
of the United Nations
Quốc
GCA
IITA
General Combining Ability
Khả năng kết hợp chung
International Institute of Tropical Viện Nông nghiêp Nhiệt đới
Agriculture
Quốc tế
IL
Inbred line
Dòng tự phối thuần
Khối lượng thân khô
Khả năng kết hợp
Viện Nghiên cứu và Phát triển
cây trồng
KLTK
KNKH
Viện NC &
PTCT
Shoot dry weight
Combining ability
Institute for Crop Research and
Development
vii
NS
Yield
Năng suất
NSLT
NSTT
PCR
PR
Theoretical Yield
Gain yield
Năng suất lý thuyết
Năng suất thực thu
Phản ứng chuỗi trùng hợp
Phun râu
Polimerase chain reaction
Silking
QCVN
QTLs
SCA
SL
National Technical Regulation
Quantitative trait loci
Specifical Combining Ability
Quantitative
Quy chuẩn Việt Nam
Locut tính trạng số lượng
Khả năng kết hợp riêng
Sản lượng
SSR
TB
Simple sequence repeat
Mean
Trình tự lặp lại đơn giản
Trung bình
TGST
THL
TP
Growth duration
Crosses
Thời gian sinh trưởng
Tổ hợp lai
Anthesis
Tung phấn
viii
DANH MỤC BẢNG
Số bảng
2.1
Tên bảng
Trang
6
Tình hình sản xuất ngô trên thế giới giai đoạn 1961- 2014
Diện tích, năng suất, sản lượng ngô, lúa mì, lúa nước của thế giới năm 2014
Sản xuất ngô ở một số châu lục trên thế giới năm 2014
Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam trong giai đoạn 2000 - 2015
Tình hình sản xuất ngô ở các vùng năm 2015
2.2
7
2.3
8
2.4
9
2.5
10
12
41
47
49
51
2.6
Tình hình sản xuất ngô các tỉnh trung du Miền núi phía Bắc năm 2015
Danh sách 32 dòng ngô tự phối đời S3 – S4 và nguồn gốc phát triển dòng
Tên và trình tự mồi
3.1
3.2
3.3
Tên và trình tự mồi
3.4
Sơ đồ lai Griffing 4 của 6 dòng và kí hiệu các THL
4.1
Các giai đoạn sinh trưởng, phát triển của các dòng tự phối đời S3-S4 trong
thí nghiệm vụ Xuân 2012 tại Gia Lâm, Hà Nội
60
62
64
67
69
71
74
76
78
80
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10
Đặc điểm hình thái của các dòng tự phối đời S3-S4 trong điều kiện vụ
Xuân năm 2012 tại Gia Lâm, Hà Nội
Một số đặc điểm hình thái của các dòng tự phối đời S3-S4 trong điều kiện
vụ Xuân 2012 tại Gia Lâm, Hà Nội
Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng tự phối đời S3-S4 trong điều
kiện thí nghiệm vụ Xuân 2012 tại Gia Lâm, Hà Nội
Khả năng chống chịu và mức độ nhiễm sâu bệnh của các dòng tự phối
đời S3-S4 trong vụ Xuân năm 2012 tại Gia Lâm, Hà Nội
Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng tự phối đời S3-
S4 trong điều kiện vụ Xuân 2012 tại Gia Lâm, Hà Nội
Các chỉ tiêu thân lá, rễ của các dòng tự phối đời S3-S4 trong chậu vại vụ
Xuân 2012 tại Gia Lâm, Hà Nội
Các giai đoạn sinh trưởng của các dòng tự phối đời S3-S4 ở thí nghiệm đồng
ruộng và trong nhà mái che vụ Xuân 2012 tại Gia Lâm, Hà Nội
Đánh giá mức độ cuốn lá, độ tàn lá của các dòng tự phối đời S3-S4 ở thí
nghiệm đồng ruộng và trong nhà mái che vụ Xuân 2012 tại Gia Lâm, Hà Nội
So sánh chiều cao cây của các các dòng tự phối đời S3-S4 ở thí nghiệm
đồng ruộng và trong nhà mái che vụ Xuân 2012 tại Gia Lâm, Hà Nội
ix
4.11
4.12
4.13
4.14
4.15
4.16
4.17
4.18
4.19
4.20
4.21
4.22
4.23
4.24
4.25
4.26
So sánh chiều dài bắp của các dòng tự phối đời S3-S4 ở thí nghiệm đồng
ruộng và trong nhà mái che vụ Xuân 2012 tại Gia Lâm, Hà Nội
So sánh đường kính bắp của các dòng tự phối đời S3-S4 ở thí nghiệm
đồng ruộng và trong nhà mái che vụ Xuân 2012 tại Gia Lâm, Hà Nội
So sánh số hàng hạt/bắp của các dòng tự phối đời S3-S4 ở thí nghiệm
đồng ruộng và trong nhà mái che vụ Xuân 2012 tại Gia Lâm, Hà Nội
So sánh số hạt/hàng của các dòng tự phối đời S3-S4 ở thí nghiệm đồng
ruộng và trong nhà mái che vụ Xuân 2012 tại Gia Lâm, Hà Nội
So sánh số bắp/cây của các dòng tự phối đời S3-S4 ở thí nghiệm đồng
ruộng và trong nhà mái che vụ Xuân 2012 tại Gia Lâm, Hà Nội
So sánh tỷ lệ hạt/bắp của các dòng tự phối đời S3-S4 ở thí nghiệm đồng
ruộng và trong nhà mái che vụ Xuân 2012 tại Gia Lâm, Hà Nội
So sánh khối lượng 1000 hạt của các dòng tự phối đời S3-S4 ở thí nghiệm
đồng ruộng và trong nhà mái che vụ Xuân 2012 tại Gia Lâm, Hà Nội
So sánh năng suất của các dòng tự phối đời S3-S4 ở thí nghiệm đồng
ruộng và trong nhà mái che vụ Xuân 2012 tại Gia Lâm, Hà Nội
81
83
84
86
87
89
91
92
̣ ̣
Cac chı số đanh gia chiu han đối với 32 dòng tự phối đời S3-S4 trong
́ ́
́
̉
nghiên cứu
95
Các đặc điểm hình thái, năng suất đưa vào chọn lọc các dòng tự phối đời
S3-S4 trong thí nghiệm đồng ruộng
100
100
101
101
102
102
104
Chỉ số chọn lọc và các đặc điểm hình thái, năng suất của các dòng tự
phối đời S3-S4 được chọn trong thí nghiệm đồng ruộng
Các đặc điểm và tính trạng đưa vào chọn lọc các dòng tự phối đời S3-S4
trong thí nghiệm chậu vại
Chỉ số chọn lọc và các đặc điểm hình thái của các dòng tự phối đời S3-S4
được chọn trong chậu vại
Các đặc điểm và tính trạng đưa vào chọn lọc các dòng tự phối đời S3-S4 ở
thí nghiệm trong nhà có mái che
Chỉ số chọn lọc về hình thái và năng suất của các các dòng tự phối đời
S3-S4ở thí nghiệm trong nhà có mái che
Đặc điểm hình thái của các tổ hợp lai đỉnh vụ Xuân năm 2013 tại Gia
Lâm, Hà Nội
x
4.27
Khả năng chống chịu đồng ruộng của các tổ hợp lai trong vụ Xuân năm
2013 tại Gia Lâm, Hà Nội
106
107
109
111
4.28
4.29
4.30
4.31
Một số chỉ tiêu về bắp của các tổ hợp lai
Các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lai
Khả năng kết hợp chung của 32 dòng tự phối ngô đời S3-S4 nghiên cứu
Các giai đoạn sinh trưởng, phát triển và đặc điểm hình thái của 30 dòng
(thế hệ S6 – S8) vụ Xuân 2014
113
114
115
4.32
4.33
Khả năng chống chịu và một số đặc điểm hình thái của 30 dòng (thế hệ
S6 – S8) vụ Xuân 2014
Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của 30 dòng (thế hệ S6 – S8)
vụ Xuân 2014
4.34
4.35
Các đặc điểm và tính trạng đưa vào chọn lọc của 30 dòng (thế hệ S6 – S8) 117
Chỉ số chọn lọc và các đặc điểm hình thái của các dòng (thế hệ S6 – S8)
được chọn
118
119
121
122
124
126
4.36
4.37
4.38
4.39
4.40
4.41
Các giai đoạn sinh trưởng, phát triển của các tổ hợp lai và dòng bố mẹ
trong Vụ Xuân 2015 tại Gia Lâm, Hà Nội
Đặc điểm hình thái của các tổ hợp lai và dòng bố mẹ trong vụ Xuân năm
2015 tại Gia Lâm, Hà Nội
Một số đặc điểm hình thái của các tổ hợp lai và dòng bố mẹ trong vụ
Xuân 2015 tại Gia Lâm, Hà Nội
Một số đặc điểm nông sinh học, khả năng chống chịu đồng ruộng của các
tổ hợp lai và dòng bố mẹ trong vụ Xuân 2015 tại Gia Lâm, Hà Nội
Các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lai và dòng bố mẹ trong vụ
Xuân 2015 tại Gia Lâm, Hà Nội
Chỉ tiêu đánh giá khả năng chịu hạn của bố mẹ và các tổ hợp lai ở thời kỳ
cây con trong thí nghiệm chậu vại vụ Xuân 2015
Bảng phân tích phương sai I
129
132
132
133
134
4.42
4.43
4.44
4.45
4.46
Bảng phân tích phương sai II
Khả năng kết hợp chung của 6 dòng (thế hệ S6 – S8)
Giá trị khả năng kết hợp riêng của 6 dòng ngô (thế hệ S6 – S8)
Ưu thế lai của các THL so với trung bình bố mẹ về năng suất và các yếu
tố cấu thành năng suất
135
xi
̉
̉
4.47
4.48
4.49
4.50
4.51
Cac giai đoan
̣
sinh trương phat triên cua 8 tô hơp
̣
lai triển vọng vu
̣
Xuân
̉
̉
́
́
He 2016 tai
̣
Mai Sơn, Sơn La
136
137
137
138
̀
Môt
2016 tai
Ty lê nhiêm
Xuân He 2016 tai
̣
số
đăc
Mai Sơn, Sơn La
cac sâu bênh hai
Mai Sơn, Sơn La
chı tiêu hınh thai băp cua 8 tô hơp
̣ ̣ ̣
điêm hınh thai cây cua 8 tô hơp lai triển vọng vu Xuân He
̉ ̉
̉
́ ̀
̀
̣
̃
̉ ̉
̣ ̣ ̣
va đô gay cua 8 tô hơp lai triển vọng vu
̀
̃
̉
̣
̣
̉
́
̣
̀
̉
Môt
2016 tai
Cac yêu tô
2016 tai Mai Sơn, Sơn La
Năng suâ
̣
số
́
̣
lai triển vọng vu
̣
lai triển vọng vu Xuân He
̀
̣
Xuân He
̉
̉
́
̀
̀
̣
Mai Sơn, Sơn La
câu thanh năng suâ
̉
́
́
́
́
t cua 8 tô hơp
̣
́
̀
̉
̣
139
140
̉
4.52
4.53
́
t cua 8 tô hơp
̣
̣ ̣
lai triển vọng vu Xuân He 2016 tai Mai Sơn, Sơn La
̀
̉
Các giai đoạn sinh trưởng, phát triển và đặc điểm nông sinh học dòng
kích tạo đơn bội UH400 gieo trồng ở các thời vụ khác nhau năm 2013 tại
Gia Lâm, Hà Nội
141
142
4.54
4.55
Khả năng chống đổ sâu bệnh hại của dòng kích tạo đơn bội UH400 ở các
thời vụ khác nhau năm 2013 tại Gia Lâm, Hà Nội
Đặc điểm hình thái, năng suất và yếu tố tạo thành năng suất của dòng
kích tạo đơn bội UH400 ở các thời vụ khác nhau năm 2013 tại Gia Lâm,
Hà Nội
143
144
4.56
4.57
Tỉ lệ kích tạo đơn bội của UH400 với các dòng tự phối nhận phấn
Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng mẹ tự thụ với dòng bố kích tạo
đơn bội UH400
145
147
4.58
4.59
Tỷ lệ nảy mầm và tạo đơn bội kép sau xử lý với colchicine hạt đơn bội
Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng đơn bội kép trong điều kiện
vụ Xuân 2014 tại Gia Lâm, Hà Nội
148
149
150
4.60
4.61
Mức độ nhiễm sâu bệnh hại và màu sắc thân,cờ của các dòng đơn bội kép
trong điều kiện vụ Xuân 2014 tại Ga Lâm, Hà Nội
Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng đơn bội kép
trong điều kiện vụ Xuân 2014 tại Gia Lâm, Hà Nội
xii
DANH MỤC HÌNH
Tên hình
Số hình
2.1
Trang
Diễn biến lượng mưa trung bình các tháng trong năm giai đoạn 2006-2015
Nhận biết hạt đơn bội thông qua chỉ thị hình thái
40
48
3.1
4.1
Năng suất thực thu của các dòng tự phối đời S3-S4 trong thí nghiệm đồng
ruộng và nhà có mái che
93
4.2
Sản phẩm PCR với mồi umc1862, umc2359, nc133, umc1432, umc1447,
umc1719 của 32 dòng tự phối và 2 đối chứng trên gel Agarose 2%
Khả năng kết hợp chung về năng suất của 32 dòng ngô đời S3-S4
98
4.3
4.4
4.5
110
Sơ đồ phân nhóm tương đồng của 30 dòng (thế hệ S6 – S8) dựa trên kiểu hình 117
Sản phẩm PCR với mồi nc133, umc2359, umc1862, umc1432, umc1719,
umc1447, umc1862 của 21 mẫu vật liệu và 1 đối chứng trên gel Agarose 2% 130
Khả năng kết hợp chung của 6 dòng ngô (thế hệ S6 – S8) trong thí
4.6
4.7
4.8
nghiệm vụ Xuân 2015 tại Gia Lâm, Hà Nội
Hình thái phôi và nội nhũ hạt của 3 dạng hạt sau khi kích tạo đơn bội với
dòng UH400
133
145
146
Kết quả chạy điện di mồi bnlg1175, bnlg1233, bnlg1258, bnlg1520,
bmc1714, trên gel agarose 2%
xiii
TRÍCH YẾU LUẬN ÁN
Tên tác giả: Nguyễn Thị Hân
Tên luận án: Phát triển các dòng thuần phục vụ chọn giống ngô lai cho điều kiện canh
tác nhờ nước trời của miền Bắc, Việt Nam
Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng Mã số: 62 62 01 11
Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Mục đích nghiên cứu
Lựa chọn được một số dòng tự phối có các đặc điểm nông sinh học giá trị và
chịu hạn làm nguồn vật liệu cho công tác tạo giống ngô lai năng suất cao, chất lượng,
thích hợp với điều kiện canh tác nhờ nước trời.
Chọn tạo được một số tổ hợp lai ngô năng suất cao thích hợp với điều kiện canh
tác nhờ nước trời ở miền Bắc, Việt Nam.
Ứng dụng được phương pháp kích tạo đơn bội trên các vật liệu ngô ở điều kiện
nhiệt đới bằng sử dụng cây kích tạo UH400 nhằm phát triển dòng thuần nhanh hơn.
Phương pháp nghiên cứu
- Vật liệu nghiên cứu: Vật liệu là 32 dòng ngô tự phối đời S3 – S4 phát triển từ các giống
ngô có nguồn gốc địa phương và nhập nội do Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng,
Học Viện Nông nghiệp Việt Nam cung cấp, giống đối chứng là LCH9, VN8960 và DK
9901.
- Phương pháp nghiên cứu:
Đánh giá 32 dòng tự phối đời S3 – S4 về đặc điểm nông sinh học, chống chịu
đồng ruộng, năng suất và yếu tố tạo thành năng suất. Thí nghiệm đồng ruộng được bố trí
theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD).
Đánh giá khả năng chịu hạn của các dòng trong chậu plastic theo phương pháp
của Camacho and Caraballo (1994). Đánh giá khả năng chịu hạn của các dòng trong nhà
có mái che theo phương pháp của (Pervez et al., 2002).
Xác định QTL kiểm soát một số tính trạng chịu hạn bằng chỉ thị phân tử SSR
theo Mohammadreza (2011), với 6 mồi là umc1862, umc2359, nc133, umc1432,
umc1447, umc1719.
Phát triển dòng thuần bằng tự thụ phấn cưỡng bức theo phương pháp của Shull
(1909) có cải tiến theo Ngô Hữu Tình (2009) và phát triển dòng thuần bằng kích tạo đơn
bội theo phương pháp của Schipprack et al. (2012).
Xác định dòng đơn bội kép bằng chỉ thị phân tử: Sử dụng 5 primers phù hợp
với ngô theo Veiga et al. (2012) có 5 primers là bnlg1175, 1520, 1233, 1258 và
bmc1714.
xiv
Lai: Tạo các tổ hợp lai bằng phép lai dialen theo mô hình griffing 4.
Đánh giá các tổ hợp lai ưu tú bằng thí nghiệm so sánh giống theo (RCBD).
Kết quả chính và kết luận
1) Phát triển và đánh giá 32 dòng tự phối thế hệ S3 - S4 về các đặc điểm
nông sinh học, khả năng chống chịu đồng ruộng, năng suất và yếu tố cấu thành năng
suất. Kết hợp với đánh giá khả năng chịu hạn trong chậu vại, nhà lưới, phân tích chỉ thị
phân tử. Nghiên cứu đã chọn được 15 dòng thế hệ S3 - S4 có giá trị sử dụng cho chương
trình chọn giống ngô chịu hạn.
2) Đánh giá khả năng kết hợp chung của 32 dòng tự phối thế hệ S3 - S4, đã chọn
được 15 dòng có KNKH chung dương, chịu hạn tốt làm nguồn vật liệu để tiếp tục tự
phối phát triển dòng. Tạo được 30 dòng ở thế hệ S6 - S8 sử dụng cho nghiên cứu và chọn
tạo giống ngô lai thích ứng với điều kiện canh tác nhờ nước trời.
3) Phân tích, đánh giá 30 dòng tự phối đời cao phát triển từ các dòng tự phối thế
hệ S3 – S4 về đặc điểm nông sinh học và phân tích đa dạng di truyền đã chọn được 6
dòng ưu tú: D5, D9, D14, D22, D23 và D28.
4) Kết quả lai luân giao 6 dòng. Chúng tôi chọn được 4 dòng (D5, D14, D22 và
D28) có KNKH riêng cao và 8 THL ưu tú có khả năng chống chịu tốt, năng suất cao và
chịu hạn. Đánh giá 8 tổ hợp lai ưu tú tại Sơn La đã chọn được 2 THL (THL1, THL8) ưu
tú, có năng suất vượt hơn cả 2 đối chưng va vượt so vơi mưc năng suất trung bınh cua
̉
́ ̀ ́ ́
̀
cac giống ngô lai đang sản xuất tại Mai Sơn, Sơn La trong điều kiện canh tác nhờ nước
́
trời. Hai THL này có triển vọng cho sản xuất.
5) Khẳng định UH400 có khả năng thích nghi và kích tạo đơn bội với các dòng
ngô ở điều kiện nhiệt đới. Nhận biết hạt đơn bội, cây đơn bội kép dựa trên kiểu hình N1-
rj và chỉ thị phân tử là thống nhất với nhau, như vậy có thể sử dụng chỉ thị kiểu hình
N1-rj để xác định hạt đơn bội, nhân đôi nhiễm sắc thể bằng colchicine có hiệu quả với
tỷ lệ sống sót, sinh trưởng phát triển và cho thu hoạch là 6,41%. Kết quả tạo ra 10 dòng
đơn bội kép.
xv
THESIS ABSTRAC
PhD candidate: Nguyen Thi Han
Thesis title: Development of the inbred maize lines to hybrid maize breeding adapted
for rainfed cultivation condition in Northern, Vietnam
Major: Plant Genetics and Breeding
Code: 62 62 01 11
Educational organization: Vietnam National University of Agriculture
Research Objectives
Selecting inbred lines having valuable agro-biological characteristics and drought
tolerance as sources for production of productive and high-quality hybrid maize suitable for
rainfed cultivation condition.
Selecting drought tolerant inbred lines for hybrid maize in rainfed cultivation
condition in Northern region of Vietnam.
Applying haploid induction in maize sources in tropical condition by sung UH400 to
gain faster development of pure lines.
Materials and Methods
Material: Thirty two S3 - S4 maize lines developed from the local and imported
maize, provided by Crops Research and Development Institute, Vietnam National
University of Agriculture, reference lines are LCH9, VN8960, and DK 9901.
Methods:
Evaluated thirty two S3 - S4 maize lines are on the agro-biological characteristics,
tolerance to biotic and abiotic stress, yield and yield component in field experiement in
randomized complete block design (RCBD).
Evaluated for drought tolerance lines in plastic pots by Camacho and Caraballo
method (1994). Assessing the drought tolerance of lines in sheltered houses by the
method of Pervez et al., 2002.
Detected the QTL that related to drought tolerance in maize by molecular marker
SSR was reference from Mohammadreza (2011) with 6 primers were umc1862,
umc2359, nc133, umc1432, umc1447, umc1719.
Developed the inbred lines by self-pollination by Shull (1909) and modified by
Ngo Huu Tinh (2009) and utilizes the doubled haploid (DH) technology to develop
purity lines according to Schipprack et al. (2012).
Determining doubled haploid lines by the molecular marker by using 5 primers
suitable with maize according to Veiga et al. (2012), including bnlg1175, 1520, 1233,
1258 and bmc1714.
xvi
Hybridizing crossing combinations by dialen method according to the Griffing 4
model.
Evaluated excellent crossing combinations by comparision experiment according
to RCBD.
Main findings and conclusions
1) The thesis developed and assessed 32 S3 - S4 inbred lines in terms of the agro-
biological characteristics, field tolerance, productivity and productivity components.
The assessment of drought tolerance in plastic jars, nethouses, molecular marker
analysis and combination test were also used. The research selected 15 lines having
positive joint-combining ability and good drought tolerance as the sources to develop
drought-tolerant lines.
2) The thesis assessed the combination ability of 32 S3 - S4 inbred lines and
selected 15 lines having positive joint-combining ability and good drought tolerance as
the sources to develop the lines. As the result. 30 S
6
- S lines were created for
8
researching and selecting the hybrid maize compatible with the rainfed cultivation
condition.
3) The research analyzed and assessed 30 inbred lines from S
3
– S generation in
4
terms of the agro-biological characteristics. The genetic diversity analysis selected 6
excellent lines (D5, D9, D14, D22, D23 and D28).
4) The thesis crossed 6 selected lines. The researchers selected 4 lines (D5, D14,
D22 and D28) having good separate combining ability and 8 excellent crossing
combinations having good tolerance, high productivity and great drought tolerance. The
assessment of 8 excellent crossing combinations in Son La selected 2 excellent crossing
combinations (THL1, THL8), productivity of which was higher than the 2 referenced
lines and the average productivity of hybrid maize produced in Mai Son, Son La in the
rainfed cultivation condition. These two crossing combination are prospective for
production.
5) UH400 was claimed to be able to adapt and create haploid induction with tropical
maize lines. It is consistent to determine haploid seeds and doubled haploid maize by N1-
rj marker and molecular marker; therefore, N1-rj marker can be used to determine
haploid seeds. Doubling chromosomes by colchicine was proved to be efficient, with
the survival rate, growth rate and harvestability rate of 6.41%. As the result, 10 pure
lines produced by haploid induction were created.
xvii
PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Ngô (Zea mays L.) có nguồn gốc ở Mexico cách đây 7000 năm và châu
Mỹ là quê hương chuyển ngô thành nguồn lương thực tốt hơn cho con người. Hạt
ngô chứa xấp xỉ 72% tinh bột, 10% protein và 4% chất béo, nó cung cấp năng
lượng sinh học (365 Kcal/100g) cho hoạt động sống. Ngô được trồng rộng khắp
trên thế giới. Những nước có diện tích sản xuất và sản lượng lớn nhất là Mỹ,
Trung Quốc và Brazil, ba nước này tạo ra xấp xỉ 717 triệu tấn/năm. Ngô sử dụng
làm lương thực, thức ăn chăn nuôi, công nghiệp khác, trong 10 năm gân đây ngô
được sử dụng làm nguyên liệu cho công nghiệp chế biến nhiên liệu sinh học, do
vậy nhu cầu ngô của thế giới ngày càng tăng (Peter et al., 2014).
Hầu hết 160 triệu ha diện tích trồng ngô toàn cầu trong điều kiện canh tác
nhờ nước trời. Tỷ lệ diện tích trồng ngô có tưới ở Mỹ khoảng 14%, Trung Quốc
khoảng 40% và chỉ có Ai Cập cao nhất là 100%. Còn lại, các nước khác trên thế
giới chỉ khoảng 10% diện tích trồng ngô là có tưới. Thống kê toàn cầu, năng suất
ngô bị thiệt hại do hạn trung bình hàng năm là 15%, tương đương với 120 triệu
tấn ngô, với giá hiện nay tương đương với 36 tỷ đô la. Tuy nhiên, ảnh hưởng và
tổn thất thực sự của hạn hán là tác động của nó đến cuộc sống của con người ở
những vùng ngô được sử dụng làm lương thực hàng ngày, như sa mạc Châu Phi
và các nước nghèo, ước tính khoảng 300 triệu người. Chương trình lương thực
thế giới đã phải mua 410.000 tấn ngô với kinh phí hơn 100 triệu đô la cứu đói
cho những vùng này. Năm 2011 hạn cũng làm thiệt hại nông nghiệp của Mỹ 5,2
tỷ đô la (Doug, 2012). Vì thế, chọn giống ngô chống chịu hạn vẫn đóng vai trò
vô cùng quan trọng với thế giới trong mục tiêu phát triển thiên niên kỷ chống
nghèo đói (WFP, 2012).
Hạn hán xảy ra nghiêm trọng trong những thập kỷ qua đã ảnh hưởng nặng
nề đến năng suất và sản lượng của các vùng trồng ngô trên thế giới. Các phương
pháp nhận biết và phát triển ngô lai chịu hạn là mục tiêu quan trọng của các nhà
nghiên cứu. Những cố gắng của các nhà tạo giống cơ bản tập trung tạo giống có
năng suất ổn định khi gặp điều kiện bất thuận hạn, nhận biết để cải tiến khả năng
chịu hạn thông qua các tính trạng gián tiếp. Các tính trạng gián tiếp có thể nhận
biết ở các dòng thuần bố mẹ và khả năng di truyền của chúng cho con cái là tổ
hợp lai giữa các bố mẹ chịu hạn (Meghyn, 2010).
1
Tải về để xem bản đầy đủ
227 trang
19160
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận án Phát triển các dòng thuần phục vụ chọn tạo giống ngô lai cho điều kiện canh tác nhờ nước trời của miền Bắc, Việt Nam", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- luan_an_phat_trien_cac_dong_thuan_phuc_vu_chon_tao_giong_ngo.pdf
- DT&CGCT - TTLA - Nguyen Thi Han.pdf
- TTT - Nguyen Thi Han.pdf
