Luận án Tiến sĩ Nghiên cứu đa dạng di truyền nguồn gen mướp (Luffa aegyptiaca Mill.) ở miền Bắc Việt Nam phục vụ công tác chọn tạo giống

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM LÊ THỊ THU TRANG NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG DI TRUYỀN NGUỒN GEN MƯỚP (Luffa aegyptiaca Mill.) Ở MIỀN BẮC VIỆT NAM PHỤC VỤ CÔNG TÁC CHỌN TẠO GIỐNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Hà Nội –2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM LÊ THỊ THU TRANG NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG DI TRUYỀN NGUỒN GEN MƯỚP (Luffa aegyptiaca Mill.) Ở MIỀN BẮC VIỆT NAM PHỤC VỤ CÔNG TÁC CHỌN TẠO GIỐNG Chuyên ngành: Di truyền chọn giống trồng Mã số: 96.20.111 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Trần Thị Minh Hằng PGS.TS Lã Tuấn Nghĩa Hà Nội –2020 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết nghiên cứu trình bày luận án tơi trực tiếp thực Các số liệu kết nghiên cứu luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu khác Mọi giúp đỡ hoàn thành luận án cảm ơn trích dẫn sử dụng luận án ghi rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Tác giả luận án Lê Thị Thu Trang ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án này, nghiên cứu sinh nhận quan tâm, tận tình giúp đỡ nhiều tập thể cá nhân Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS TS Trần Thị Minh Hằng - Học viện Nông nghiệp Việt Nam PGS TS Lã Tuấn Nghĩa Trung tâm Tài nguyên thực vật tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi suốt q trình nghiên cứu khoa học hoàn chỉnh luận án Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn thầy, cô Ban Thông tin Đào tạo, Ban lãnh đạo Viện Khoa học nông nghiệp Việt Nam, Ban lãnh đạo Trung tâm Tài nguyên thực vật giúp đỡ tơi q trình học tập Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn Bộ Khoa học Công nghệ, PGS TS Lã Tuấn Nghĩa chủ nhiệm nhiệm vụ quỹ gen cấp nhà nước: “Đánh giá tiềm di truyền số nguồn gen rau địa phương họ bầu bí hoa thập tự miền Bắc Việt Nam” mã số 10/2016-HĐ-NVQG hỗ trợ kinh phí để thực đề tài nghiên cứu Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn cán bộ, bạn bè đồng nghiệp môn Đa dạng sinh học nông nghiệp - Trung tâm Tài nguyên thực vật, Viện Cây lương thực thực phẩm, Viện nghiên cứu rau quả, hợp tác, giúp đỡ động viên phối hợp trình thực luận án Sau gia đình ln động viên, khích lệ, tạo điều kiện thời gian, công sức kinh phí để tơi hồn thành cơng trình nghiên cứu Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Tác giả Lê Thị Thu Trang iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG vii DANH MỤC HÌNH x MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu đề tài Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài Những đóng góp luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu chung mướp 1.1.1 Nguồn gốc, phân loại phân bố mướp 1.1.2 Giá trị dinh dưỡng sử dụng mướp 1.1.3 Đặc điểm thực vật học 1.1.4 Yêu cầu điều kiện ngoại cảnh 1.2 Tình hình sản xuất tiêu thụ mướp giới Việt Nam 11 1.2.1 Tình hình sản xuất tiêu thụ rau họ bầu bí 11 1.2.2 Tình hình sản xuất tiêu thụ mướp giới 13 1.2.3 Tình hình sản xuất tiêu thụ mướp Việt Nam 14 1.3 Tình hình nghiên cứu mướp 17 1.3.1 Tình hình thu thập, bảo tồn nguồn gen mướp 17 1.3.2 Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống mướp 23 1.3.3 Nghiên cứu đa dạng di truyền mướp 25 iv 1.4 Những nhận định tổng quan tài liệu 34 CHƯƠNG 35 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35 2.1 Vật liệu nghiên cứu 35 2.2 Nội dung nghiên cứu 37 2.2.1 Đánh giá đặc điểm nơng sinh học mẫu giống mướp miền Bắc Việt Nam 37 2.2.2 Đánh giá đa dạng di truyền mẫu giống mướp miền Bắc Việt Nam 38 2.2.3 Đánh giá, xác định số mẫu giống mướp triển vọng 38 2.3 Địa điểm thời gian nghiên cứu 38 2.4 Phương pháp nghiên cứu 38 2.4.1 Phương pháp mô tả, đánh giá đặc điểm nơng sinh học mẫu giống mướp 39 2.4.2 Các phương pháp sử dụng đánh giá đa dạng di truyền mẫu giống mướp 46 2.4.3 Phương pháp đánh giá, xác định số giống mướp triển vọng 50 2.4.4 Phương pháp phân tích xử lý số liệu 53 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 54 3.1 Đánh giá đặc điểm nông sinh học mẫu giống mướp miền Bắc Việt Nam 54 3.1.1 Thời gian qua giai đoạn sinh trưởng, phát triển mẫu giống mướp nghiên cứu 54 3.1.2 Đặc điểm hình thái mẫu giống mướp nghiên cứu 58 3.1.4 Đánh giá khả kháng, nhiễm bệnh đồng ruộng mẫu giống mướp nghiên cứu 78 3.2 Đánh giá đa dạng di truyền mẫu giống mướp miền Bắc Việt Nam 84 v 3.2.1 Đánh giá đa dạng di truyền mẫu giống mướp dựa vào kiểu hình 84 3.2.2 Đánh giá đa dạng di truyền mẫu giống mướp thị SSR 88 3.3 Đánh giá, xác định số mẫu giống mướp triển vọng 98 3.3.1 Đánh giá số đặc điểm mẫu giống mướp triển vọng 102 3.3.2 Giới thiệu số mẫu giống mướp triển vọng cho sản xuất 113 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 115 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO 118 PHỤ LỤC 135 vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Diễn giải ADN : Axit deoxyribonucleic bp : Base pair (Cặp bazơ) cs : Cộng CSB : Chỉ số bệnh CTAB : Cetyl Trimethyl Ammonium Bromide et al : Và người khác FAO : Tổ chức Nông Lương giới (The Food and Agriculture Organization of the United Nations) GCV : Hệ số phương sai kiểu gen (Genotypic coefficient of variation) IPGRI : Viện Tài nguyên Di truyền Thực vật Quốc tế (International Plant Genetic Resources Institute) ISSR : Chuỗi lặp lại đơn giản (Inter- Simple Sequence Repeat) NCBI : Trung tâm Thông tin Công nghệ sinh học Quốc gia (National Center for Biotechnology Information) NSLT : Năng suất lý thuyết NSTT : Năng suất thực thu PCR : Phản ứng khuếch đại chuỗi polymerase (Polymerase Chain Reaction) PCV : Hệ số phương sai kiểu hình (Phenotypic coefficient of variation) PIC : Hệ số thơng tin đa hình (Polymorphic Information Content) QCVN : Qui chuẩn Việt Nam SSR : Kỹ thuật chuỗi lặp lại đơn giản (Simple Sequence Repeat) TCN : Tiêu chuẩn ngành TB : Trung bình TGST : Thời gian sinh trưởng vii DANH MỤC BẢNG TT bảng Tên bảng Trang 1.1 Diện tích, suất sản lượng số rau họ bầu bí (bí đỏ, 12 bí xanh bầu) giới năm 2012 2017 1.2 Diện tích, suất sản lượng mướp Việt Nam, năm 2018 15 1.3 Diện tích, suất sản lượng mướp số tỉnh miền Bắc 16 Việt Nam, năm 2018 1.4 Nguồn gen mướp thu thập phân theo vùng sinh thái 20 1.5 Nguồn gen mướp thu thập phân theo vùng sinh thái dân 21 tộc sở hữu 2.1 Danh sách thị SSR sử dụng nghiên cứu 36 2.2 Mức độ kháng, nhiễm bệnh phấn trắng mẫu giống mướp 45 dựa vào số bệnh (Wang et al., 1995) 2.3 Mức độ kháng, nhiễm bệnh sương mai mẫu giống mướp 46 dựa vào số bệnh (Boso et al., 2006) 2.4 Các tính trạng đặc trưng mướp 46 2.5 Thang cấp bệnh đánh giá bệnh phấn trắng dựa vào 52 phần trăm diện tích bị bệnh 2.6 Mức độ kháng, nhiễm giống dựa vào số bệnh (%) 53 3.1 Phân nhóm mẫu giống mướp theo thời gian mọc, thật, 544 phân nhánh tham số thống kê (Vụ xuân hè – năm 2017 3.2 Phân nhóm mẫu giống mướp theo thời gian hoa đực, 56 hoa cái, thu hoạch tham số thống kê (Vụ xuân hè, năm 2017) 3.3 Phân nhóm mẫu giống mướp nghiên cứu theo đặc điểm hình thái (Vụ xuân hè- năm 2017, Hải Dương) 59 viii TT bảng 3.4 Tên bảng Tham số thống kê tính trạng số lượng thân, mẫu Trang 61 giống mướp phân theo nhóm 3.5 Phân nhóm mẫu giống mướp nghiên cứu theo đặc điểm hình 65 thái hoa (Vụ xuân hè - năm 2017, Hải Dương) 3.6 Phân nhóm mẫu giống mướp nghiên cứu theo đặc điểm hình 67 thái (Vụ xuân hè - năm 2017, Hải Dương) 3.7 Tham số thống kê đặc điểm mẫu giống mướp 69 phân theo nhóm (Vụ xuân hè 2017- Hải Dương) 3.8 Phân nhóm độ đặc, độ thơm (trước sau nấu), độ dẻo 71 mẫu mướp nghiên cứu 3.9 Tham số thống kê số tính trạng hạt mẫu giống mướp 75 (Vụ xuân hè, 2017 - Hải Dương) 3.10 Phân nhóm mẫu giống mướp theo yếu tố cấu thành 77 suất (Vụ xuân hè- Hải Dương, 2017) 3.11 Diễn biến gây hại ruồi đục tập đoàn mướp nghiên 79 cứu (Vụ xuân hè 2017- Hải Dương) 3.12 Diễn biến gây hại bệnh phấn trắng tập đoàn mướp 80 nghiên cứu (Vụ xuân hè, năm 2017- Hải Dương) 3.13 Diễn biến gây hại bệnh sương mai tập đoàn mướp 82 nghiên cứu (Vụ xuân hè, năm 2017- Hải Dương) 3.14 Thông tin mẫu giống mướp kháng sâu bệnh chọn lọc 83 3.15 Đa hình locut SSR mẫu giống mướp 93 3.16 Danh sách mẫu giống mướp chọn sử dụng phần mềm 100 hệ số chọn lọc M89 M90 M67 M68 M69 M70 M71 M72 M73 M74 M75 M76 M77 M78 M79 M80 M81 M82 M83 M84 M85 M86 M87 M88 0.67 0.65 0.62 0.63 0.61 0.65 0.65 0.60 0.63 0.56 0.65 0.59 0.65 0.64 0.67 0.64 0.64 0.68 0.72 0.63 0.63 0.61 0.62 0.64 0.65 0.61 0.62 0.61 0.62 0.61 0.62 0.62 0.67 0.59 0.61 0.67 0.62 0.63 0.63 0.58 0.63 0.65 0.61 0.60 M91 M92 M93 0.64 0.67 0.66 0.64 0.66 0.67 0.71 0.60 0.70 0.64 0.63 0.71 0.60 0.62 0.67 0.69 0.64 0.75 0.71 0.69 0.79 0.65 0.64 0.71 0.63 0.60 0.58 0.64 0.66 0.67 0.64 0.67 0.67 0.66 0.66 0.66 0.64 0.66 0.61 0.60 0.61 0.59 0.73 0.62 0.70 0.69 0.62 0.73 0.66 0.62 0.62 0.63 0.68 0.65 0.62 0.65 0.62 0.62 0.65 0.62 0.66 0.65 0.65 0.67 0.66 0.62 M94 M95 M96 0.65 0.67 0.61 0.65 0.64 0.59 0.74 0.67 0.64 0.68 0.67 0.65 0.60 0.64 0.63 0.71 0.77 0.62 0.73 0.73 0.65 0.71 0.70 0.64 0.62 0.63 0.66 0.66 0.64 0.61 0.62 0.69 0.66 0.67 0.65 0.66 0.62 0.65 0.61 0.57 0.64 0.60 0.66 0.65 0.70 0.72 0.64 0.69 0.64 0.68 0.68 0.61 0.65 0.62 0.62 0.63 0.66 0.59 0.65 0.66 0.60 0.63 0.65 0.64 0.67 0.59 M97 M98 M99 M100 0.57 0.60 0.64 0.63 0.66 0.67 0.65 0.72 0.62 0.70 0.63 0.62 0.62 0.70 0.65 0.59 0.60 0.64 0.60 0.58 0.60 0.74 0.70 0.64 0.58 0.69 0.76 0.65 0.60 0.65 0.75 0.65 0.68 0.62 0.61 0.65 0.67 0.70 0.69 0.60 0.62 0.60 0.71 0.67 0.66 0.65 0.66 0.61 0.66 0.68 0.59 0.63 0.60 0.60 0.59 0.69 0.63 0.70 0.61 0.61 0.62 0.70 0.67 0.59 0.65 0.64 0.65 0.63 0.67 0.68 0.60 0.68 0.62 0.59 0.60 0.63 0.63 0.63 0.58 0.63 0.63 0.66 0.64 0.62 0.61 0.67 0.67 0.60 M101 M102 M103 M104 M105 M106 0.62 0.70 0.62 0.62 0.58 0.69 0.67 0.68 0.58 0.61 0.61 0.63 0.65 0.66 0.69 0.73 0.73 0.71 0.71 0.64 0.67 0.70 0.72 0.69 0.60 0.59 0.63 0.64 0.66 0.64 0.63 0.67 0.68 0.64 0.66 0.62 0.60 0.61 0.69 0.70 0.67 0.62 0.62 0.64 0.67 0.66 0.63 0.58 0.64 0.69 0.59 0.63 0.61 0.63 0.64 0.62 0.59 0.65 0.66 0.61 0.64 0.58 0.65 0.61 0.61 0.58 0.65 0.65 0.68 0.70 0.78 0.71 0.70 0.64 0.70 0.67 0.78 0.79 0.61 0.60 0.59 0.58 0.57 0.60 0.67 0.64 0.68 0.66 0.65 0.71 0.61 0.60 0.68 0.68 0.66 0.65 0.71 0.65 0.73 0.67 0.65 0.68 0.68 0.70 0.68 0.60 0.70 0.62 0.64 0.67 0.59 0.63 0.63 0.63 0.63 0.60 0.66 0.58 0.66 0.64 0.67 0.64 0.60 0.58 0.63 0.62 0.67 0.67 0.67 0.60 0.64 0.65 M107 0.58 M108 0.65 0.64 0.63 0.65 0.62 0.66 0.60 0.71 0.63 0.64 0.61 0.61 0.64 0.59 0.68 0.67 0.63 0.60 0.63 0.67 0.66 0.66 0.65 0.70 0.64 0.64 0.67 0.66 0.65 0.62 0.57 0.65 0.65 0.63 0.60 0.61 0.72 0.61 0.70 0.58 0.64 0.62 0.65 M89 M90 M89 M90 M91 M92 M93 M94 M95 M96 M97 M98 M99 M100 M101 M102 M103 M104 M105 M106 M107 M108 1.00 0.64 1.00 M91 M92 M93 0.62 0.68 0.67 0.56 0.76 0.59 1.00 0.59 0.73 1.00 0.63 1.00 M94 M95 M96 0.61 0.66 0.69 0.61 0.64 0.66 0.69 0.73 0.66 0.59 0.68 0.70 0.76 0.73 0.65 1.00 0.69 0.69 1.00 0.66 1.00 M97 M98 M99 M100 0.63 0.57 0.60 0.68 0.63 0.63 0.60 0.61 0.60 0.68 0.71 0.61 0.69 0.62 0.64 0.69 0.60 0.75 0.78 0.64 0.61 0.75 0.74 0.63 0.58 0.66 0.73 0.64 0.64 0.66 0.63 0.66 1.00 0.64 0.59 0.66 1.00 0.70 0.66 1.00 0.66 1.00 M101 M102 M103 M104 M105 M106 0.63 0.65 0.65 0.59 0.58 0.61 0.60 0.56 0.68 0.65 0.64 0.59 0.65 0.59 0.65 0.66 0.63 0.63 0.63 0.63 0.65 0.60 0.62 0.64 0.63 0.64 0.65 0.67 0.62 0.61 0.61 0.67 0.70 0.87 0.66 0.67 0.67 0.68 0.77 0.64 0.65 0.64 0.64 0.63 0.69 0.68 0.64 0.66 0.66 0.61 0.61 0.62 0.64 0.64 0.62 0.63 0.66 0.72 0.67 0.67 0.61 0.61 0.67 0.69 0.60 0.58 0.66 0.70 0.63 0.59 0.60 0.64 1.00 0.69 0.70 0.60 0.70 0.69 1.00 0.61 0.63 0.63 0.65 1.00 0.68 0.73 0.68 1.00 0.73 0.70 1.00 0.72 1.00 M107 0.66 M108 0.67 0.70 0.69 0.61 0.62 0.64 0.68 0.62 0.61 0.58 0.63 0.64 0.63 0.63 0.65 0.66 0.62 0.63 0.65 0.56 0.60 0.61 0.70 0.67 0.65 0.60 0.63 0.64 0.65 0.64 0.69 0.72 0.65 0.66 0.66 1.00 0.62 1.00 PHỤ LỤC 11 KẾT QUẢ CHỌN LỌC BẰNG PHẦN MỀM CHỈ SỐ DI TRUYỀN Chi so di truyen Ver 1.0 Nguyen dinh Hien So dong