Nghiên cứu biến dị và khả năng di truyền tính trạng sinh trưởng và tính chất gỗ của keo lá liềm (acacia crassicarpa a cunn ex benth ) trong một số khảo nghiệm hậu thế TT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM LÊ XUÂN TOÀN NGHIÊN CỨU BIẾN DỊ VÀ KHẢ NĂNG DI TRUYỀN TÍNH TRẠNG SINH TRƯỞNG VÀ TÍNH CHẤT GỖ CỦA KEO LÁ LIỀM (Acacia crassicarpa A.Cunn ex Benth.) TRONG MỘT SỐ KHẢO NGHIỆM HẬU THẾ Ngành đào tạo: Di truyền chọn giống lâm nghiệp Mã ngành: 62 02 07 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP Hà Nội - 2022 Cơng trình hồn thành Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Phí Hồng Hải PGS TS Nguyễn Hồng nghĩa Chủ tịch Hội đồng: GS.TS Võ Đại Hải Phản biện 1: PGS.TS Phạm Đức Tuấn Phản biện 2: TS Đoàn Ngọc Dao Phản biện 3: PGS.TS Bùi Văn Thắng Luận án bảo vệ trước hội đồng chấm luận án cấp Viện họp Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam Vào hồi phút, ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận án tại: Thư viện Quốc gia Thư viện Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Keo liềm (Acacia crassicarpa Acunn ex Benth.) có nguồn gốc từ Australia, Papua New Guinea Indonesia Đây lồi đa mục đích, có khả sinh trưởng nhanh, cạnh tranh với cỏ dại, sinh trưởng tốt đất nghèo dinh dưỡng (Harwood cộng sự, 1993) Nghiên cứu cải thiện giống Keo liềm giới cho thấy xuất xứ từ Papue New Guinea (PNG) thích nghi với đất kiềm nhẹ, song thân dễ bị uốn cong gẫy gió lốc (Thomson, 1994; Minquan Yutian, 1991) Các xuất xứ từ Queensland (Qld) chịu gió lốc tốt sinh trưởng chậm xuất xứ PNG Ở Việt Nam, nghiên cứu khẳng định Keo liềm lồi có khả sinh trưởng nhanh thích ứng tốt đất đồi đất cát nội đồng có lên líp (Lê Đình Khả, 2003; Nguyễn Hồng Nghĩa, 2003; Nguyễn Thị Liệu, 2006) Các xuất xứ từ PNG thường xuất xứ có sinh trưởng nhanh Qua công tác chọn giống, đến Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn công nhận nhiều xuất xứ 11 gia đình có suất cao (trên 20 m3/ha/năm) hàm lượng cellulose cao (Phí Hồng Hải, 2016) Trải qua nhiều bước cải thiện giống, nhiều xuất xứ Keo liềm nhập nội đặc biệt xuất xứ có nguồn gốc từ Queensland (QLD) với mục đích làm tăng đa dạng di truyền giống Keo liềm có Việt Nam, nhiều khảo nghiệm hậu kết hợp xây dựng vườn giống cho Keo liềm hệ thiết lập số vùng sinh thái khác Để đáp ứng mục tiêu chọn tạo giống Keo liềm theo hướng nâng cao suất chất lượng gỗ, đặc biệt cung cấp gỗ xẻ, tăng tính đa dạng di truyền khả chống chịu, việc tiếp tục bổ sung sở khoa học cho nghiên cứu cải thiện giống cần thiết Do vậy, đề tài “Nghiên cứu biến dị khả di truyền tính trạng sinh trưởng tính chất gỗ Keo liềm (Acacia crassicarpa A.Cunn ex Benth.) số khảo nghiệm hậu thế” có ý nghĩa khoa học thực tiễn sản xuất Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Ý nghĩa khoa học Kết luận án bổ sung hiểu biết đặc điểm biến dị, khả di truyền số tính chất gỗ liên quan chặt chẽ tới gỗ xẻ mối quan hệ di truyền tính trạng sinh trưởng với chất lượng thân số tính chất gỗ, làm sở khoa học cho chọn, tạo giống Keo liềm - Ý nghĩa thực tiễn + Đã chọn xuất xứ Luncida Cape Melville từ Queensland có sinh trưởng chậm tuổi - so với xuất xứ từ Papua New Guinea song lại sinh trưởng nhanh tuổi - 12, có khối lượng riêng mơ đun đàn hồi cao + Đã chọn 15 gia đình Keo liềm (25, 26, 31, 32 Nam Đàn; 38, 25, 44, 45, 18, 16, 73 Cam Lộ 89, 35, 94, 71 Hàm Thuận Nam) có sinh trưởng nhanh, chất lượng thân chất lượng gỗ tốt KNHT hệ phục vụ trồng rừng gỗ lớn Mục tiêu nghiên cứu - Mục tiêu chung Xác định đặc điểm biến dị, khả di truyền số tính trạng quan trọng làm sở khoa học góp phần nghiên cứu cải thiện giống Keo liềm có suất cao chất lượng gỗ tốt phục vụ trồng rừng gỗ lớn tỉnh miền Trung - Mục tiêu cụ thể + Đánh giá đặc điểm biến dị khả di truyền tính trạng sinh trưởng, chất lượng thân số tính chất gỗ cho gia đình Keo liềm KNHT hệ 2; + Xác định tương quan tính trạng sinh trưởng với tính trạng chất lượng thân số tính chất gỗ; xác định mức độ tương quan kiểu gen – hoàn cảnh cho tính trạng sinh trưởng + Xác định tăng thu di truyền lý thuyết thực tế chọn giống Keo liềm + Đề xuất số giải pháp chọn, tạo giống Keo liềm hệ Những điểm đề tài - Lần nghiên cứu toàn diện đặc điểm biến dị khả di truyền cho độ chéo thớ gỗ, góc vi thớ sợi gỗ, khối lượng riêng bản, độ co rút mô đun đàn hồi gia đình Keo liềm KNHT hệ 2, phục vụ chọn giống cho trồng rừng gỗ lớn - Đã chọn bổ sung xuất xứ Luncida Cape Melville từ Queensland 15 gia đình Keo liềm có sinh trưởng nhanh, chất lượng thân tốt, khối lượng riêng gỗ mô đun đàn hồi cao và/hoặc độ co rút độ chéo thớ gỗ thấp phục vụ trồng rừng gỗ lớn Đối tượng nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu biến dị khả di truyền cho tính trạng sinh trưởng số tính chất gỗ 186 gia đình (thuộc 14 xuất xứ nguyên sản lô hạt thu từ vườn giống rừng giống Việt Nam) Keo liềm KNHT hệ - Đối tượng nghiên cứu tăng thu di truyền thực tế lô hạt thu hái từ gia đình tốt KNHT hệ Cam Lộ - Quảng Trị, lô hạt hỗn hợp 20 gia đình tốt KNHT hệ Hàm Thuận Nam - Bình Thuận, kết hợp với lô hạt nguyên sản Malta từ PNG lô hạt trồng rừng sản xuất khu vực miền Trung Phạm vi nghiên cứu - Về nội dung (1) Luận án thực nghiên cứu mức độ biến dị khả di truyền cho tính trạng sinh trưởng chất lượng thân gia đình Keo liềm KNHT hệ tuổi khác nhau; cụ thể: Nam Đàn - Nghệ An tuổi 2, 7, 12; Cam Lộ - Quảng Trị tuổi 3, 5, 10; Hàm Thuận Nam - Bình Thuận tuổi (2) Do thời gian kinh phí có hạn nên nghiên cứu biến dị khả di truyền cho khối lượng riêng, mô đun đàn hồi thực tuổi Nam Đàn - Nghệ An, tính trạng khối lượng riêng, độ co rút, độ chéo thớ gỗ góc vi thớ sợi gỗ thực tuổi 10 Cam Lộ - Quảng Trị (3) Các nghiên cứu tăng thu di truyền thực tế bố trí tỉnh Quảng Trị, lập địa đất đồi huyện Cam Lộ lập địa đất cát nội đồng thôn Lệ Xuyên, xã Triệu Trạch, huyện Triệu Phong, tỉnh Quảng Trị Bố cục luận án - Mở đầu: trang - Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu 30 trang - Chương 2: Nội dung, vật liệu phương pháp nghiên cứu 19 trang - Chương 3: Kết nghiên cứu thảo luận 72 trang - Kết luận, tồn kiến nghị: trang Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Thông tin chung Keo liềm Keo liềm (Acacia crassicarpa A Cunn ex Benth.) thuộc Đậu (Fabales), họ Trinh nữ (Mimosaceae) Keo liềm có nguồn gốc từ Australia, Papua New Guinea Indonesia Keo liềm loài đa tác dụng có khả sinh trưởng nhanh, chịu gió, cát, cạnh tranh với cỏ dại (đặc biệt cỏ tranh), sinh trưởng tốt đất nghèo dinh dưỡng (Harwood cộng sự, 1993) Đây lồi keo có triển vọng lồi thuộc chi keo gây trồng rộng rãi nhiều nước (Turnbull cộng sự, 1998) 1.2 Ảnh hưởng số tính chất gỗ tới chất lượng gỗ xẻ - Đường kính khúc gỗ quan trọng người chế biến gỗ (Steele, 1984) Nhìn chung, gỗ trịn có đường kính lớn cho khả tạo lượng gỗ xẻ cao hơn, với chi phí cố định thấp tỷ lệ ván xẻ chất lượng cao (Walker, 2006) Hai số tính trạng dễ dàng thực nỗ lực cải thiện giống cho trồng rừng gỗ xẻ độ thẳng thân độ nhỏ cành, ảnh hưởng chúng đến chất lượng gỗ sản lượng gỗ rõ ràng (Zobel & Jett, 1995) - Khối lượng riêng gỗ tính trạng quan trọng cần xem xét sản xuất gỗ xẻ (Rozenberg & Cahalan, 1997) Gỗ sử dụng kết cấu chịu lực cần khối lượng riêng độ bền cao, gỗ có khối lượng riêng thấp thích hợp cho sản xuất giấy bột giấy cho xây dựng (Barnett & Jeronimidis, 2003) - Độ co rút gỗ (Shrinkage) tính chất quan trọng ổn định kích thước gỗ Sự co rút mức trình sấy gây tượng cong vênh (cong, vênh, chéo vặn), nứt móp méo gỗ (Ormarsson cộng sự, 1998; Skaar, 1988) - Mô đun đàn hồi gỗ (Modulus of elasticity, MoE) độ bền uốn tĩnh (Modulus of rupture, MoR) đặc tính quan trọng ba sản phẩm gỗ xẻ, đồ nội thất, ván sàn gỗ xây dựng Mô đun đàn hồi độ bền uốn tĩnh bị ảnh hưởng góc vi thớ sợi gỗ, tỷ lệ lignin mức độ chéo thớ gỗ (Huang cộng sự, 2003; Aggarwal cộng sự, 2002) - Độ chéo thớ gỗ (Spiral grain) gây vặn xoắn, biến dạng ván vấn đề bề mặt trình gia công (Ekevad, 2005) Độ chéo thớ thường cao gỗ lõi (Ormarsson & Cown, 2005) - Góc vi thớ sợi gỗ (microfibril angle, MFA) lớp vách tế bào S2 tế bào sợi gỗ tính chất ảnh hưởng lớn tới độ bền uốn tĩnh gỗ (Evans & Ilic, 2001) Gần đánh giá MFA cho số lượng lớn mẫu gỗ phương pháp nhiễu xạ tia X - SilviScan2 phát triển, chi phí đắt đỏ nên chưa có nhiều cơng bố biến đổi di truyền MFA (Yang & Evans, 2003) 1.3 Tổng quan vấn đề nghiên cứu giới Keo liềm (Acacia crassicarpa Acunn ex Benth.) có nguồn gốc từ Australia, Papua New Guinea Indonesia Đây loài đa mục đích, có khả sinh trưởng nhanh, cạnh tranh với cỏ dại, sinh trưởng tốt đất nghèo dinh dưỡng (Harwood cộng sự, 1993) Vào năm 1990, Keo liềm lần giới thiệu lồi thay ngành cơng nghiệp giấy bột giấy (Turnbull cộng sự, 1998) Nghiên cứu cải thiện giống Keo liềm giới cho thấy xuất xứ từ Papue New Guinea (PNG) thích nghi với đất kiềm nhẹ, song thân dễ bị uốn cong gẫy gió lốc (Thomson, 1994; Minquan Yutian, 1991) Các xuất xứ từ Queensland (Qld) chịu gió lốc tốt sinh trưởng chậm xuất xứ PNG Đến có vài nghiên cứu biến dị di truyền Keo liềm cơng bố, nghiên cứu Harwood cộng (1993) Australia, Arif (1997) Indonesia, Arnold Cuevas (2003) Philippines Các nghiên cứu ghi nhận có sai khác rõ rệt sinh trưởng xuất xứ gia đình xuất xứ Nhưng hệ số di truyền tính trạng sinh trưởng mức thấp đến trung bình, độ thẳng thân chiều cao cành có hệ số di truyền thấp, đạt từ 0,01 đến 0,14 Các nghiên cứu cải thiện tính chất gỗ cho xuất xứ Keo liềm ghi nhận Indonesia Malaysia; chưa thấy có nghiên cứu thực mức độ biến dị di truyền gia đình Keo liềm nhân giống chủ yếu từ hạt Cây non sinh trưởng nhanh, giai đoạn non khoảng tháng tuổi đem trồng thích hợp (Thomson, 1994) Keo liềm nhân giống phương pháp ghép chiết từ tuổi, già khó khăn (Thomson, 1994) Giống Keo liềm loài khó nhân giống vơ tính, tượng già hóa nhanh vật liệu nhân giống Do đó, việc nhân giống hàng loạt cho giống chọn lọc phải thực theo phương thức kinh doanh lâm nghiệp dòng vơ tính theo gia đình (clonal family forest – CFF) bước đầu cho kết khả quan Indonesia (White cộng sự, 2007) Nhân giống in vitro bước đầu nghiên cứu, điển hình nghiên cứu Yang cộng (2006) 1.4 Tổng quan vấn đề nghiên cứu nước Keo liềm lồi có sinh trưởng nhanh có khả thích ứng tốt đất đồi đặc biệt đất cát, đất cát nội đồng có lên líp (Lê Đình Khả, 2003; Nguyễn Hồng Nghĩa, 2003; Nguyễn Thị Liệu, 2006) Trên vùng đồi Keo liềm có khả sinh trưởng tương đương với Keo tai tượng, Keo lai cao Keo tràm Về giá trị sử dụng, Nguyễn Tử Kim cộng (2015) cho gỗ Keo liềm mềm nhẹ, gỗ có hệ số co rút thể tích trung bình điểm bão hòa thớ gỗ thấp nên thuận lợi q trình phơi sấy Gỗ dùng làm vật dụng thông thường, làm nhà dân dụng Các nghiên cứu biến dị xuất xứ khẳng định xuất xứ PNG xuất xứ có sinh trưởng nhanh (Lê Đình Khả, 2001) Ở tuổi - 5,5, hệ số di truyền theo nghĩa hẹp tiêu sinh trưởng KNHT hệ Cam Lộ, Phong Điền Hàm Thuận Nam tương đối thấp (Hà Huy Thịnh cộng sự, 2011) Tại KNHT hệ 2, hệ số di truyền theo nghĩa hẹp tính trạng sinh trưởng chất lượng thân mức thấp khảo nghiệm Cam Lộ Quy Nhơn (h2 = 0,01 - 0,14), đạt mức trung bình Ba Vì (h2 = 0,16 - 0,24) (Phí Hồng Hải cộng sự, 2014) Cho tới nay, nghiên cải thiện tính chất gỗ Phạm Xuân Đỉnh (2010) Phạm Xuân Đỉnh cộng (2014) thực cho khối lượng riêng hàm lượng cellulose cho KNHT hệ Keo liềm Cam Lộ, Phong Điền Hàm Thuận Nam tuổi - 10 Nghiên cứu nhân giống hom Nguyễn Thị Liệu (1998) thực Đối với nhân giống nuôi cấy mô, Đặng Thái Dương (2015) bước đầu nghiên cứu Trong nhân giống mơ theo gia đình (clonal family forest – CFF), Phí Hồng Hải Văn Thu Huyền (2016) tiến hành nghiên cứu nhân giống cho gia đình ưu việt Keo liềm vườn giống hệ Quảng Trị Bình Thuận phương pháp nuôi cấy mô tế bào 1.5 Đánh giá chung - Trên giới cơng trình nghiên cứu cải thiện giống cho Keo liềm chưa nhiều, chủ yếu chọn xuất xứ, số nghiên cứu biến dị di truyền cho KNHT số nước tập trung cho tính trạng sinh trưởng chất lượng thân tuổi - 13 Trong nghiên cứu cải thiện chất lượng gỗ xẻ thực mức độ xuất xứ - Ở nước, từ khảo nghiệm loài/xuất xứ, KNHT hệ 2, xác định Keo liềm lồi keo có triển vọng phát triển nước ta Các KNHT hệ đánh giá biến dị khả di truyền chọn tính trạng sinh trưởng, chất lượng thân cây, khối lượng riêng gỗ hàm lượng cellulose Các KNHT hệ 2, đánh giá biến dị khả di truyền cho tính trạng sinh trưởng chất lượng thân tuổi - 4; - Keo liềm trồng hữu tính từ nguồn giống chưa chọn lọc có chất lượng chưa kiểm sốt Các nghiên cứu trước khẳng định Keo liềm khơng thể phát triển dịng vơ tính tượng già hóa nhanh vật liệu nhân giống, nghiên cứu chọn giống Keo liềm phải tập trung chọn lọc cá thể ưu việt gia đình ưu việt KNHT để phát triển giống Keo liềm theo phương thức kinh doanh lâm nghiệp dịng vơ tính theo gia đình (Clone Family Forest CFF) 12 quy định TCVN 8754:2017 Giống lâm nghiệp Giống công nhận 2.3.5 Phương pháp xử lý số liệu Số liệu xử lý phần mềm thống kê thông dụng cải thiện giống, bao gồm DATAPLUS 3.0, Genstat 12.0 ASREML 4.1 (VSN International) Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Biến dị sinh trưởng, chất lượng thân tính chất gỗ xuất xứ gia đình KNHT hệ 3.1.1 Biến dị xuất xứ a) Về sinh trưởng chất lượng thân Giữa xuất xứ Keo liềm khảo nghiệm Nam Đàn có phân hóa rõ rệt sinh trưởng chất lượng thân (F.pro