NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG NGUỒN GEN CÂY SEN (Nelumbo nucifera Gaertn.) PHỤC VỤ CÔNG TÁC BẢO TỒN VÀ CHỌN TẠO GIỐNG. LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM - HOÀNG THỊ NGA NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG NGUỒN GEN CÂY SEN (Nelumbo nucifera Gaertn.) PHỤC VỤ CÔNG TÁC BẢO TỒN VÀ CHỌN TẠO GIỐNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Hà Nội - 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM HOÀNG THỊ NGA NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG NGUỒN GEN CÂY SEN (Nelumbo nucifera Gaertn.) PHỤC VỤ CÔNG TÁC BẢO TỒN VÀ CHỌN TẠO GIỐNG Chuyên ngành: Di truyền Chọn giống trồng Mã số: 62.62.01.11 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN THỊ NGỌC HUỆ PGS.TS LÃ TUẤN NGHĨA Hà Nội - 2016 iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu kết nghiên cứu luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác Tơi xin cam đoan rằng, giúp đỡ, hợp tác cho việc thực luận án cám ơn thơng tin trích dẫn luận án dẫn rõ nguồn gốc Tác giả luận án Hoàng Thị Nga iv LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án này, nhận quan tâm giúp đỡ nhiệt tình Thầy, Cơ giáo, tập thể, cá nhân bạn bè đồng nghiệp gia đình Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Thị Ngọc Huệ Hội Giống trồng Việt Nam, PGS.TS Lã Tuấn Nghĩa - Giám đốc Trung tâm Tài nguyên thực vật - Cô Thầy tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi suốt q trình thực đề tài hồn thành luận án Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Trung tâm Tài nguyên thực vật, Lãnh đạo Bộ môn Quản lý Ngân hàng gen, bạn bè đồng nghiệp Trung tâm Tài nguyên thực vật tạo điều kiện thuận lợi cho trình học tập thực đề tài Tơi xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô giáo, anh, chị, em Ban Đào tạo sau đại học, Viện Khoa học Nơng nghiệp Việt Nam tận tình giúp đỡ bảo tơi suốt q trình học tập thực đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể, cá nhân, bà nông dân Bắc Ninh, Bắc Giang, Hà Nam, Hà Nội, Hải Dương, Hưng Yên, Hải Phòng, Nghệ An, Quảng Ninh, Thừa Thiên Huế, Đồng Tháp sở chế biến sen lão Hưng Yên hợp tác giúp đỡ chia sẻ thông tin, kinh nghiệm quý báu, cung cấp mẫu giống sen trình thực đề tài Cuối vô biết ơn thành viên gia đình ln bên cạnh, động viên khích lệ, tiếp thêm sức mạnh nghị lực để tơi hồn thiện cơng trình nghiên cứu Tơi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng Tác giả Hoàng Thị Nga năm 2016 v MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC ii iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH vii x MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1.1 Giới thiệu chung sen 1.1.1 Nguồn gốc sen 6 1.1.2 Phân loại phân bố sen 1.1.3 Giá trị sen 1.1.4 Đặc điểm thực vật học sen 1.1.5 Yêu cầu điều kiện ngoại cảnh sen 1.2 Tình hình sản xuất thị trường sản phẩm từ sen giới Việt Nam 1.2.1 Tình hình sản xuất tiêu thụ sản phẩm từ sen giới 1.2.2 Tình hình sản xuất tiêu thụ sản phẩm từ sen Việt Nam 11 12 1.3 Phân tích đa dạng di truyền sen 1.3.1 Đa dạng di truyền phương pháp đánh giá đa dạng di truyền 1.3.2 Một số loại thị phân tử thường sử dụng đánh giá đa dạng di truyền sen 1.3.3 Kết nghiên cứu đa dạng di truyền sen 1.4 Thu thập, lưu giữ sử dụng nguồn gen sen 1.4.1 Thu thập lưu giữ nguồn gen sen 1.4.2 Khai thác sử dụng nguồn gen sen 1.5 Nghiên cứu biện pháp kỹ thuật canh tác 1.5.1 Kỹ thuật nhân giống 1.5.2 Kỹ thuật trồng trọt, chăm sóc, quản lý sâu bệnh hại 1.5.3 Thu hoạch bảo quản 19 19 CHƢƠNG VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15 15 16 22 24 29 29 32 35 35 36 38 40 vi 2.1 Vật liệu nghiên cứu 2.2 Nội dung nghiên cứu 40 42 2.2.1 Điều tra tình hình sản xuất, thị trường thu thập mẫu giống sen số tỉnh Việt Nam 42 2.2.2 Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học mẫu giống tập đoàn sen 2.2.3 Nghiên cứu đa dạng di truyền mẫu giống sen 43 43 2.2.4 Đánh giá xác định số mẫu giống sen triển vọng 2.3 Địa điểm thời gian nghiên cứu 43 43 2.4 Phương pháp nghiên cứu 2.4.1 Phương pháp điều tra tình hình sản xuất, thị trường thu thập mẫu giống sen 44 2.4.2 Phương pháp, mô tả đánh giá đặc điểm nông sinh học mẫu giống sen 2.4.3 Các phương pháp sử dụng đánh giá đa dạng di truyền 2.4.4 Đánh giá, xác định số giống sen triển vọng 2.4.5 Phương pháp đánh giá mức độ sâu bệnh hại 2.4.6 Phương pháp phân tích xử lý số liệu CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Hiện trạng sản xuất, thị trường thu thập mẫu giống sen số tỉnh Việt Nam 3.1.1 Hiện trạng sản xuất, thị trường sản phẩm từ sen 3.1.2 Thu thập mẫu giống tạo lập tập đoàn sen 3.2 Đánh giá đặc điểm nông sinh học mẫu giống sen 3.2.1 Đặc điểm thân, mẫu giống tập đoàn sen 3.2.2 Đặc điểm nụ hoa hoa mẫu giống tập đoàn sen 3.2.3 Đặc điểm nhị hoa mẫu giống tập đoàn sen 3.2.4 Đặc điểm gương, hạt sen mẫu giống tập đoàn sen 3.2.5 Khả sinh trưởng, phát triển mẫu giống sen 3.2.6 Xác định mối tương quan số tính trạng 3.2.7 Đánh giá tình hình sâu bệnh hại mẫu giống sen 3.2.8 Năng suất yếu tố cấu thành suất hạt sen mẫu giống 44 47 49 53 56 58 59 59 59 75 78 78 83 90 95 99 101 103 107 vii 3.3 Đánh giá tính đa dạng di truyền mẫu giống sen tập đoàn 3.3.1 Đánh giá đa dạng di truyền mẫu giống sen dựa vào kiểu hình 110 111 3.3.2 Đánh giá đa dạng di truyền mẫu giống sen thị SSR 3.3.3 Đề xuất hướng khai thác sử dụng nguồn gen sen có 121 129 3.4 Đánh giá, xác định số mẫu giống sen triển vọng có tiềm khai thác mở rộng sản xuất 3.4.1 Nghiên cứu xác định mẫu giống triển vọng từ nhóm sen lấy hoa 131 131 3.4.2 Nghiên cứu xác định mẫu giống triển vọng từ nhóm sen lấy hạt 3.4.3 Nghiên cứu, xác định mẫu giống sen lấy củ 138 148 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 150 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 152 153 viii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT AFLP Amplified Fragment Length Polymorphism ARN Đa hình độ dài nhân chọn lọc Ribonucleic Acid- Axit Ribonucleic bp Base pair- Cặp bazơ BGCI Botanic Gardens Conservation International Bảo tồn vườn thực vật quốc tế Cinet DNA dNTP ĐBSCL Trang thơng tin điện tử Bộ Văn hóa, Thể thao, Du lịch Deoxyribonucleic Acid-Axit Deoxyribonucleic Deoxyribonucleotide triphosphate Đồng sông Cửu Long ĐBSH Đồng sông Hồng International Waterlily and Water Gardening Society – Hiệp hội làm vườn thủy sinh hoa súng quốc tế Inter-Simple Sequence Repeats -Chuỗi lặp lại đơn giản Kilobase (=1.000 cặp bazơ) Royal Botanic Gardens, Kew-Vườn thực vật Hoàng Gia Anh Kew Nông nghiệp Phát triển nông thôn Phương pháp phân tích phối hợp IWGS ISSR Kb Kew NN PTNT PCA PCR RAPD SSR SWOT TNTV TPP VHTTDL WA Polymerase Chain ReactionPhản ứng khuếch đại chuỗi polymerase Randomly Amplified Polymorphic DNA DNA đa hình nhân ngẫu nhiên Simple Sequence Repeats – Kỹ thuật chuỗi lặp lại đơn giản Strengths - Weaknesses - Opportunities - Threats Phân tích SWOT: điểm mạnh, điểm yếu, hội thách thức Tài nguyên thực vật Trans-Pacific Strategic Economic Partnership Agreement Hiệp định Đối tác Kinh tế Xuyên Thái Bình Dương Văn hóa Thể thao Du lịch Water Agar -Mơi trường nước Agar ix DANH MỤC BẢNG TT Tên bảng Bảng 1.1 Giá trị dinh dưỡng 100g củ sen hạt sen Trang 2.1 Danh sách mẫu giống sen thu thập năm 2011-2012 bảo 40 tồn Trung tâm TNTV (An Khánh-Hoài Đức-Hà Nội) 2.2 Danh sách thị SSR sử dụng nghiên cứu 42 2.3 Thành phần phản ứng PCR cho mẫu giống sen 3.1 Diện tích giống sen trồng địa phương, (Kết điều tra năm 2012-2013) 3.2 Phương thức canh tác sen điểm điều tra 51 60 3.3 Các sản phẩm từ sen suất sen vùng điều tra, năm 2012-2013 3.4 Các sản phẩm từ sen thị trường tiêu thụ ( Điều tra năm 2012-2013) 3.5 Các yếu tố hạn chế sản xuất sen điểm điều tra 3.6 Phân tích điểm mạnh, điểm yếu, hội thách thức canh tác phát triển sen vùng nghiên cứu 3.7 Danh sách 42 mẫu giống sen tọa độ địa lý nơi thu thập 65 3.8 Phân nhóm mẫu giống sen theo đặc điểm thân, (năm 2012-2013, Hồi Đức-Hà Nội) 3.9 Tham số thống kê tính trạng số lượng thân mẫu giống sen theo nhóm (năm 2012-2013, Hồi Đức-Hà Nội) 3.10 Phân nhóm mẫu giống sen theo đặc điểm nụ hoa hoa (năm 2012-2013, Hoài Đức-Hà Nội) 3.11 Tham số thống kê tính trạng số lượng cánh hoa lớp bên ngồi mẫu giống sen phân theo nhóm (năm 2012-2013, Hoài ĐứcHà Nội) 3.12 Tham số thống kê tính trạng số lượng cánh hoa lớp bên mẫu giống sen phân theo nhóm (năm 2012-2013, Hồi ĐứcHà Nội) 3.13 Phân nhóm mẫu giống sen theo đặc điểm nhị hoa (năm 2012-2013, Hoài Đức-Hà Nội) 79 62 69 72 73 75 81 84 88 90 91 x TT Tên bảng Bảng 3.14 Tham số thống kê tính trạng số lượng nhị hoa mẫu giống sen (năm 2012-2013, Hoài Đức-Hà Nội) Trang 93 3.15 Tham số thống kê tính trạng số lượng nụ, hoa suất hoa 94 mẫu giống sen (năm 2012-2013, Hoài Đức-Hà Nội) 3.16 Phân nhóm mẫu giống theo đặc điểm gương sen hạt sen (năm 98 2012-2013, Hoài Đức-Hà Nội) 3.17 Phân nhóm mẫu giống sen qua giai đoạn sinh trưởng tham 100 số thống kê (năm 2012-2013, Hoài Đức- Hà Nội) 3.18 Tình hình sâu hại sen (Hoài Đức, 2012-2014) 3.19 Mức độ nhiễm bệnh thối thân sen (Hoài Đức, 2015) 104 105 3.20 Phân nhóm mẫu giống sen theo số tính trạng suất hạt sen (năm 2012-2013, Hồi Đức-Hà Nội) 3.21 Phân nhóm mẫu giống mức tương đồng 0,355 3.22 Thơng tin đa hình locut SSR mẫu giống sen nghiên cứu 3.23 Tỷ lệ dị hợp (H%) tỷ lệ khuyết số liệu (M%) 42 mẫu giống sen 3.24 Đặc điểm sinh trưởng mẫu giống thuộc nhóm sen lấy hoa (năm 2014, Hoài Đức-Hà Nội) 108 3.25 Đặc điểm sinh trưởng phát triển mẫu giống thuộc nhóm sen lấy hoa (năm 2014, Hoài Đức-Hà Nội) 3.26 Số lượng cánh hoa, nhị hoa mẫu giống thuộc nhóm sen lấy hoa (năm 2014, Hoài Đức-Hà Nội) 3.27 Năng suất chất lượng hoa mẫu giống thuộc nhóm sen lấy hoa (năm 2014, Hồi Đức-Hà Nội) 3.28 Phân nhóm 33 mẫu giống sen lấy hạt theo sinh trưởng, phát triển tham số thống kê (năm 2012-2013, Hoài Đức-Hà Nội) 3.29 Đặc điểm sinh trưởng, phát triển 18 mẫu giống sen lấy hạt (năm 2013, Hồi Đức, Hà Nội) 3.30 Một số đặc điểm nơng học suất hạt 18 mẫu giống sen lấy hạt (năm 2013-2014, Hoài Đức-Hà Nội) 3.31 Đặc điểm sinh trưởng phát triển giống sen lấy hạt triển vọng (năm 2014, Hoài Đức, Hà Nội) 134 118 124 126 134 135 137 140 142 144 145 xi TT Tên bảng Bảng 3.32 Một số tính trạng suất giống sen lấy hạt triển vọng (năm 2014, Hoài Đức-Hà Nội) Trang 146 3.33 Đặc điểm hạt sen mẫu giống sen lấy hạt triển vọng 146 (năm 2014, Hoài Đức-Hà Nội) 3.34 Kết qủa phân tích chất lượng hạt sen 147 3.35 Đặc điểm sinh trưởng phát triển giống sen lấy củ (năm 2012-2013, Hoài Đức-Hà Nội) 148 3.36 Một số tính trạng suất giống sen lấy củ (năm 2012-2013, Hoài Đức-Hà Nội) 149 xii DANH MỤC HÌNH TT Tên hình Trang Hình 2.1 Quy trình tách chiết ADN tổng số từ sen 50 2.2 Sơ đồ tuyển chọn, xác định giống sen lấy hạt triển vọng 54 3.1 Một số hình ảnh hoạt động điều tra tình hình sản xuất, thị 68 trường tiêu thụ sản phẩm từ sen 3.2 Quá trình chế biến hạt sen lão thành sen trắng 71 3.3 Bản đồ phân bố 42 mẫu giống sen thu thập vùng khác 76 nước 3.4 Hình dạng nụ hoa mẫu giống tập đoàn sen 85 3.5 Cấu tạo kiểu hoa mẫu giống tập đoàn sen 85 3.6 Hình dạng hoa mẫu giống tập đồn sen 86 3.7 Cánh hoa lớp cánh bên ngồi, lớp cánh bên 86 hình dạng nhị hoa mẫu giống tập đoàn sen 3.8 Hình dạng gương sen chín 96 3.9 Bề mặt gương sen vị trí đính hạt gương sen 96 3.10 Cách xếp hạt gương sen 97 3.11 Hình dạng hạt sen mẫu giống tập đoàn 97 3.12 Tương quan màu sắc nụ hoa màu sắc hoa 101 3.13 Tương quan suất sen chè tỷ lệ hạt chắc/gương 102 3.14 Tương quan suất sen chè số hạt/gương sen 102 3.15 Tương quan suất sen chè khối lượng 100 hạt 102 3.16 Tương quan suất sen chè số hàng hạt/gương sen 102 3.17 Nấm Pythium sp Phythopthora sp gây thối thân sen Lai lùn S7 106 3.18 Sơ đồ hình mối quan hệ di truyền 42 mẫu giống sen dựa 114 thị hình thái với 26 tính trạng hình thái nơng học 3.19 Hình ảnh điện di ADN tổng số 42 mẫu giống sen gel agarose 1% 121 xiii TT Tên hình Trang Hình 3.20 Hình ảnh điện di sản phẩm PCR 42 mẫu giống sen với cặp 123 mồi Nelumbo-34, PR01, PR10, PL 69 PL 74 3.21 Sơ đồ hình mối quan hệ di truyền 42 mẫu giống sen 128 thị SSR 3.22 Hình dạng nụ hoa mẫu giống thuộc nhóm sen lấy hoa 132 3.23 Hình dạng hoa mẫu giống thuộc nhóm sen lấy hoa 132 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Ở Việt Nam sen mọc hoang dại trồng phổ biến suốt từ Bắc vào Nam ao, hồ, đầm, ruộng sâu nhiều bùn, chí sinh trưởng, phát triển tốt điều kiện đất trũng, nước ngập sâu mà trồng khác khơng thể tồn Diện tích trồng sen nước ta cịn ít, ước chừng khoảng 3000 ha, hàng năm cung cấp từ vài trăm đến 1.000 hạt sen cho thị trường nước xuất Từ lâu sen trở nên thân thuộc gần gũi với người dân Việt Nam Miền Bắc tiếng với sen Tây Hồ dùng làm hoa cảnh ướp chè; miền Trung có sen Hồng Nghệ An; sen Trắng Đại nội Huế dùng lấy hạt, làm hoa cảnh; miền Nam có sen Hồng Đồng Tháp lấy hạt Giá trị sen không dừng lại ý nghĩa vật chất, kinh tế mà mang ý nghĩa mặt tinh thần Tại Myanmar từ cuống sen người ta cịn sản xuất tơ vải lụa gắn với tín ngưỡng Phật giáo (Bộ Ngoại giao Việt Nam, 2013) Hầu hết phận sen sử dụng văn hóa ẩm thực y học Từ phiến lá, cuống lá, nụ, hoa, hạt đến ngó sen, củ sen dùng để chế biến ăn, thức uống ngon bổ dưỡng nộm ngó sen, mứt sen, chè sen Huế, gà hấp sen, cá hấp sen, bánh sen, củ sen muối, cốm sen, trà sen Tây Hồ, rượu sen Đồng Tháp… mang đậm nét văn hóa Việt Hạt sen củ sen thực phẩm quý, giàu dinh dưỡng, chứa nhiều nguyên tố vi lượng, vitamin, chất xơ… giúp tăng cường sức khỏe cho người (Nguyen, Q., 2001b) Hạt sen, tâm sen, sen nguyên liệu quý thuốc cổ truyền giúp an thần, điều trị ngủ, ổn định huyết áp cầm máu Giá trị tinh thần mà sen mang lại thể lĩnh vực văn học, văn hóa mỹ thuật Hình ảnh hoa sen xuất nhiều thơ ca nhằm ca ngợi Bác Hồ kính yêu: “Tháp Mười đẹp bơng sen/Việt Nam đẹp có tên Bác Hồ”; Ca ngợi sức sống bền vững mãnh liệt: “Hoa sen mọc bãi cát lâm/Tuy lấm láp mầm hoa sen” ca ngợi tình u đơi lứa: “Hơm qua tát nước đầu đình/Bỏ qn áo cành hoa sen” Hình ảnh hoa sen cịn xuất nhiều tác phẩm nghệ thuật từ thời Đinh, Lý, Trần, Lê kiến trúc Chùa Một Cột, bia tiến sĩ Văn Miếu, bệ tượng Phật… biểu tượng Hãng hàng không quốc gia Việt Nam hay trang thông tin điện tử Bộ VHTTDL Tại vùng trồng sen người dân gắn với du lịch sinh thái để phục vụ giáo dục quảng bá hình ảnh quê hương đất nước Tuy có vị trí định đời sống văn hóa đậm nét tiềm thức người Việt đến hoa sen chưa lựa chọn, suy tôn Quốc hoa Việt Nam, kết lựa chọn Quốc hoa Bộ VHTTDL tổ chức năm 2011 người dân hưởng ứng, có 62,1% ý kiến hỏi mạng internet chọn hoa sen Quốc hoa Việt Nam (Thanh Hoài, 2013) Một số nguyên nhân xác định do: (1) Hoa sen Trắng Ấn Độ tôn vinh Quốc hoa; (2) Bộ sưu tập hoa sen Việt Nam nghèo nàn, đồng thời miền Bắc nước ta có vụ sen/năm; (3) Hoa sen nhanh tàn; (4) Nghiên cứu khai thác cơng dụng sen cịn hạn chế, giá trị vị sen chưa xứng tầm với vốn có thuộc lồi (Đặng Văn Đơng, 2011), cần có nghiên cứu sâu thêm giống kỹ thuật canh tác Trong đó, giống sen địa phương có đặc tính q bị suy giảm cách nghiêm trọng đứng trước nguy dần theo thời gian phương thức tự để giống lối canh tác theo kinh nghiệm dân gian, sản xuất manh mún, tự phát, thiếu qui hoạch tổng thể diện tích trồng sen có xu hướng giảm dần qũy đất nông nghiệp ngày hạn hẹp Việc chế biến sản phẩm sen tươi hoàn tồn thủ cơng chưa có máy móc hỗ trợ nên khơng thể sản xuất hàng hóa lớn nguyên nhân hạn chế việc mở rộng diện tích trồng sen nhiều vùng có điều kiện thuận lợi phát triển sen Hơn nữa, việc nghiên cứu sen chưa nhiều, chủ yếu tập trung vào lĩnh vực thực phẩm dược liệu dùng làm thuốc, thực phẩm chức thơng thường, có số nghiên cứu nhập nội giống kỹ thuật canh tác công tác bảo tồn chọn tạo giống sen Việt Nam chưa quan tâm nghiên cứu 3 Tạo lập tập đoàn sen với đầy đủ liệu quản lý, liệu mô tả, đánh giá giống sen Việt Nam để phục vụ công tác bảo tồn khai thác sử dụng việc làm tất yếu, cấp bách phục vụ công tác bảo tồn khai thác tài nguyên hoa sen kinh tế tri thức Đánh giá nguồn gen, bao gồm đánh giá đa dạng di truyền xác định đơn vị bảo tồn (kiểu gen) công đoạn quan trọng công tác bảo tồn sử dụng nguồn gen thực vật Hiểu biết phân loại, phân nhóm mối quan hệ di truyền nguồn gen sở để sử dụng hiệu nguồn vật liệu cho công tác chọn tạo giống sen định hướng bảo tồn thực quyền sở hữu trí tuệ sản phẩm hoa sen địa quí Tuy nhiên, đến chưa có cơng trình nghiên cứu công tác thu thập, bảo tồn, đánh giá phân lập tập đoàn sen Việt Nam dựa vào đặc điểm hình thái đặc trưng giống thị phân tử, từ đề xuất hướng khai thác sử dụng nguồn gen sen phục vụ cho bảo tồn chọn tạo cải tiến giống sen Xuất phát từ thực tế tiến hành đề tài: “Nghiên cứu đa dạng nguồn gen sen (Nelumbo nucifera Gaertn.) phục vụ công tác bảo tồn chọn tạo giống” Mục tiêu đề tài Điều tra thu thập tạo lập tập đoàn sen có quy mơ 35-40 mẫu giống, xây dựng đồ phân bố mẫu giống sen tập đồn Đánh giá đặc điểm nơng sinh học, đa dạng hình thái mức độ đa dạng di truyền mẫu giống sen tập đoàn phục vụ cho công tác bảo tồn chọn tạo giống Tuyển chọn, xác định mẫu giống sen triển vọng, phù hợp cho mục đích sử dụng khác (lấy hoa, lấy hạt, lấy củ) số tổ hợp lai tiềm phục vụ cho công tác chọn tạo, cải tiến giống sen 4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 3.1 Ý nghĩa khoa học Kết nghiên cứu đề tài cung cấp dẫn liệu khoa học có giá trị đặc điểm nơng sinh học, phân nhóm theo tính trạng đặc trưng mức độ đa dạng di truyền tập đoàn 42 mẫu giống sen thu thập từ vùng miền Việt Nam nguồn vật liệu di truyền khởi đầu cho công tác bảo tồn chọn tạo giống sen Luận án tài liệu tham khảo tốt cho công tác nghiên cứu, đào tạo, bảo tồn phát triển nguồn gen sen Việt Nam 3.2 Ý nghĩa thực tiễn Đã khó khăn hạn chế sản xuất tiêu thụ sen, góp phần thiết thực vào việc định hướng bảo tồn phát triển sen ĐBSH nói riêng nước nói chung Kết đánh giá đặc điểm nông sinh học phân tích đa dạng di truyền sở khoa học để đề xuất hướng khai thác sử dụng hiệu tập đồn 42 mẫu giống sen có Đề tài tuyển chọn giới thiệu cho sản xuất giống sen triển vọng, có giống sen lấy hoa gồm sen Tây Hồ (S21), sen Trắng (S22) sen Cảnh (S25) giống sen lấy hạt sen Mặt Bằng (S2), sen Bát xanh (S12) sen Cánh hồng (S18) Bước đầu đề xuất tổ hợp lai cho mục đích sen lấy hoa, sen lấy hạt, phục vụ công tác chọn tạo giống sen Những đóng góp đề tài Tạo lập tập đoàn với 42 mẫu giống sen Việt Nam với đầy đủ liệu quản lý liệu mô tả nguồn vật liệu di truyền q phục vụ cơng tác bảo tồn khai thác sử dụng nguồn gen sen Việt Nam Bổ sung dẫn liệu khoa học đặc điểm nông sinh học đa dạng di truyền 42 mẫu giống sen thu thập từ miền Việt Nam Kết phân nhóm mẫu giống theo tính trạng đặc trưng, theo mối quan hệ di truyền dựa kết hợp phân tích thị hình thái thị phân tử sở khoa học tin cậy cho công tác bảo tồn khai thác sử dụng hiệu nguồn gen sen có Giới thiệu tổ hợp lai giống sen triển vọng cho mục đích lấy hoa, lấy hạt phục vụ sản xuất, nhằm nâng cao giá trị sử dụng giá trị kinh tế sen Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu đề tài 5.1 Đối tượng nghiên cứu Các mẫu giống sen tồn sản xuất trồng Việt Nam; trạng sản xuất thị trường sen vùng ĐBSH; đa dạng di truyền 42 mẫu nguồn gen sen có 5.2 Phạm vi nghiên cứu Điều tra, đánh giá tình hình sản xuất thị trường tiêu thụ sản phẩm từ sen tiến hành tỉnh miền Bắc bao gồm Bắc Giang, Bắc Ninh, Hà Nội, Hải Dương, Hưng Yên Hà Nam Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học, đa dạng hình thái tính đa dạng di truyền tập đoàn 42 mẫu giống sen thu thập từ 10 tỉnh thành nước gồm: Hà Nội, Bắc Ninh, Hải Dương, Hưng Yên, Hà Nam, Hải Phòng, Quảng Ninh, Nghệ An, Thừa Thiên Huế Đồng Tháp Tuyển chọn xác định giống sen triển vọng theo mục đích sử dụng Tồn thí nghiệm đề tài thực Trung tâm Tài nguyên thực vật thời gian từ 2011-2015 6 CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1.1 Giới thiệu chung sen 1.1.1 Nguồn gốc sen Cây sen (Nelumbo nucifera Gaertn.) loại thủy sinh đa niên có nguồn gốc từ nước châu Á nhiệt đới (Trần Hợp, 2000), xuất phát từ Ấn Độ (Makino and Tomitaro, 1979), sau đưa đến Trung Quốc, Nhật Bản, vùng bắc châu Úc nhiều nước khác Ngày nay, sen trồng phổ biến Ấn Độ, Nhật Bản, Trung Quốc… đồng thời sản phẩm từ sen tiêu thụ mạnh khắp châu Á (Nguyễn Phước Tuyên, 2007) Sen 12 loài thủy sinh trồng cách 3.000 năm Cây sen coi số cổ Năm 1972, nhà khảo cổ Trung Quốc tìm thấy hóa thạch hạt sen 5.000 tuổi tỉnh Vân Nam Năm 1973, hạt sen 7.000 tuổi khác tìm thấy tỉnh Chekiang Một lượng lớn hạt sen khám phá tỉnh Shan-tung, Liaoning ngoại thành phía tây Bắc Kinh có niên đại 1.000 năm Shen Miller cs., (1995) phát hạt sen 1228±271 tuổi hồ cổ tỉnh Putatien, Liaoning khả nẩy mầm, kỷ lục sức sống bền lâu ghi nhận từ trước tới Hạt sen tìm thấy Đơng bắc Trung Quốc nằm vùng nhiệt độ thấp phủ lớp bùn, hạt trì sức sống sau 600 năm (Xueming H., 1987) Các nhà khảo cổ Nhật Bản tìm thấy hạt sen bị đốt cháy hồ cổ sâu 6m Chiba có niên đại 1.200 năm (Iwao, 1986) Một số giống sen lấy hạt có nguồn gốc từ Nhật Bản giống sen lấy củ xuất phát từ Trung Quốc (Takahashi B., 1994) Các giống sen Trung Quốc du nhập sang Nhật Bản bị nội địa hóa mang tên gọi Nhật Bản Taihakubasu, Benitenjo, Kunshikobasu, Sakurabasu Tenjinkubasu (Yamaguchi M., 1990) Ngày nay, quẩn thể sen dạng hoang dại tìm thấy dễ dàng nước châu Á châu Mỹ (Qichao and Xingyan, 2005) 7 1.1.2 Phân loại phân bố sen Cây sen (N nucifera Gaertn.) thuộc chi Nelumbo Adans, họ sen Nelumbonaceae, sen -Nelumbonales, phân lớp Mộc Lan - Magnoliales, lớp hai mầm - Dicotyledonae, ngành thực vật hạt kín - Angiospermea (Phạm Văn Duệ, 2005) Trong sen có họ sen họ sen có chi Nelumbo Adans với hai lồi gần N nucifera N lutea (Savolainen and Chase, 2003) Loài N nucifera Gaertn phân bố châu Á châu Đại Dương N lutea Willd (sen Mỹ) phân bố Bắc Nam Mỹ (Qichao and Xingyan, 2005) Hai loài sen khác biệt đặc điểm hình thái chúng kích cỡ cây, hình dạng lá, hình dạng màu sắc cánh hoa (Zhang Xy et al., 2011) Loài N nucifera Gaernt có nhiễm sắc thể 2n=16, trồng làm sen cảnh, sen lấy củ sen lấy hạt Đặc điểm thân dày, cao nhiều gai, củ phát triển đáy ruộng ao, gần trịn có đường kính lớn Cây non có khả thích nghi nước sâu nhanh (Magness et al., 1971) Một chu kỳ sống sen thường chưa tới 12 tháng, thông thường sen cần phải từ 4-6 tháng để hình thành lá, nụ, hoa, hạt, củ, trưởng thành trước bước sang giai đoạn ngừng sinh trưởng (Xueming, 1987) Lồi N lutea Willd hình thành tầng nước nông phát triển vùng nước sâu hơn, mực nước thích hợp từ 0,6-2,0 m Thời gian nở hoa từ tháng 6-9, hoa màu vàng màu kem, đường kính từ 7,6 đến 20,0 cm, kéo dài 3-4 ngày Ở châu Mỹ, môi trường sống sen tự nhiên bị phá hủy nên quần thể sen loài N lutea Willd giảm đáng kể diện tích, chúng đưa vào danh sách lồi có nguy tuyệt chủng New Jersey, Pennsylvania bị đe dọa Michigan, Delaware (Sayre, 2004) Theo kết nghiên cứu Warner-Orozco O (2009), hầu hết giống sen lai tạo loài N lutea với N nucifera giống sen cảnh Ở Việt Nam, sen có lồi N nucifera, phân bố rộng rãi khắp nơi ao, hồ, đầm lầy hay ruộng sâu Các tỉnh trồng nhiều sen Bắc