Luận án tiến sĩ nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai năng suất cao, chịu rét phù hợp với điều kiện sản xuất ở đồng bằng sông hồng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ***************** PHẠM THANH THỦY NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ LAI NĂNG SUẤT CAO, CHỊU RÉT PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN SẢN XUẤT Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ***************** PHẠM THANH THỦY NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ LAI NĂNG SUẤT CAO, CHỊU RÉT PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN SẢN XUẤT Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG Chuyên ngành: Di truyền Chọn giống trồng Mã số: 96 20 111 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NƠNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: GS.TSKH TRẦN ĐÌNH LONG HÀ NỘI - 2021 iii MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH vi MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu 3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Những đóng góp đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC 1.1 Vai trị, vị trí ngơ 1.2 Tình hình tiêu thụ, sản xuất ngơ giới nước 1.2.1 Tình hình tiêu thụ sản xuất ngơ giới 1.2.2 Tình hình tiêu thụ sản xuất ngơ nước 10 1.3 Khả kết hợp, sở di truyền chọn lọc tính trạng 13 chương trình chọn tạo giống ngô 1.3.1 Đa dạng di truyền nguồn gen ngô 13 1.3.2 Chọn lọc nguồn vật liệu tạo dòng 14 1.3.3 Một số phương pháp tạo dòng 15 1.3.3.1 Phương pháp tự thụ phấn (Self pollination) 16 1.3.3.2 Phương pháp cận phối (Full sib Half sib) 17 1.3.3.3 Phương pháp lai trở lại (Back cross) 17 1.3.3.4 Phương pháp tạo dòng đơn bội kép (Doubled haploid) 18 iii 1.3.4 Khả kết hợp đánh giá khả kết hợp 18 1.3.4.1 Khả kết hợp 18 1.3.4.2 Đánh giá khả kết hợp 20 1.3.4.3 Đánh giá tương tác kiểu gen với môi trường KNKH 23 GGE - Biplot 1.3.5 Chọn tạo giống ngô phương pháp chọn lọc truyền thống 25 kết hợp ứng dụng công nghệ sinh học 1.3.5.1 Ứng dụng thị phân tử chọn tạo giống ngơ thích ứng 25 với điều kiện bất thuận 1.3.5.2 Ứng dụng thị phân tử đánh giá đa dạng di truyền 27 dự đốn nhóm ưu lai ngô 1.3.6 Chỉ số chọn lọc ứng dụng chọn tạo giống ngô 28 1.4 Nghiên cứu sử dụng giống ngơ lai chín sớm, chịu rét 30 1.4.1 Cơ sở khoa học tính chín sớm 30 1.4.2 Tình hình nghiên cứu, sử dụng giống ngơ lai ngắn ngày 32 giới Việt Nam 1.4.2.1 Tình hình nghiên cứu, sử dụng giống ngơ lai ngắn ngày 32 giới 1.4.2.2 Tình hình nghiên cứu sử dụng giống ngô lai ngắn ngày 33 Việt Nam 1.4.3 Vai trị giống chín sớm sản xuất nông nghiệp 34 1.4.4 Những nghiên cứu chọn tạo giống ngô chịu rét 36 1.4.5 Nhu cầu sử dụng giống ngơ chín sớm, chịu rét 38 1.4.6 Những kết nghiên cứu ngơ Đơng Việt Nam 38 1.4.7 Tình hình sản xuất ngô vùng đồng sông Hồng 43 1.4.8 Những nhận định rút từ tổng quan nghiên cứu 44 CHƯƠNG VẬT LIỆU, NỘI DUNG 46 VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu nghiên cứu 46 2.2 Nội dung nghiên cứu 47 iii 2.3 Phương pháp nghiên cứu 48 2.3.1 Phương pháp thiết kế thí nghiệm đồng ruộng 48 2.3.2 Phương pháp chọn tạo dòng đánh giá dòng 49 2.3.3 Phương pháp đánh giá khả kết hợp 50 2.3.4 Phương pháp khảo sát tổ hợp lai đỉnh lai luân phiên 50 2.3.5 Phương pháp chọn lọc dòng số chọn lọc 51 2.3.6 Phương pháp phân tích đa dạng di truyền thị phân tử SSR 51 2.3.7 Phương pháp tách chiết tinh DNA 52 2.3.8 Phương pháp đánh giá tính thích ứng ổn định 54 2.3.9 Phương pháp khảo nghiệm 55 2.3.10 Phương pháp thu thập xử lý số liệu thí nghiệm 55 2.3.11 Các tiêu theo dõi đánh giá dòng so sánh THL 56 2.4 Địa điểm thời gian nghiên cứu 58 2.4.1 Địa điểm nghiên cứu 58 2.4.2 Thời gian nghiên cứu 58 2.5 Sơ đồ trình chọn tạo 58 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 60 3.1 Kết đánh giá chọn lọc dịng ngơ chịu rét, chín sớm 60 3.1.1 Diễn biến yếu tố khí hậu vùng đồng sông Hồng 60 3.1.2 Đánh giá đặc điểm nông sinh học 53 dịng ngơ nghiên cứu 61 3.1.2.1 Thời gian sinh trưởng 53 dịng ngơ nghiên cứu 61 3.1.2.2 Đặc điểm hình thái dịng ngơ nghiên cứu 66 3.1.2.3 Năng suất dịng ngơ nghiên cứu 71 3.1.3 Kết chọn lọc dịng chín sớm, có khả chịu rét 75 3.1.3.1 Kết chọn lọc dịng chín sớm, có khả chịu rét số 75 chọn lọc 3.1.3.2 Thời gian sinh trưởng 30 dòng chọn lọc 78 3.1.3.3 Đặc điểm hình thái 30 dịng chọn lọc 80 3.1.3.4 Yếu tố cấu thành suất suất 30 dòng 83 chọn lọc iii 3.1.3.5 Khả chống chịu 30 dòng chọn lọc 87 3.1.3.6 Khả kết hạt 30 dòng chọn lọc 90 3.2 Kết phân tích đánh giá đa dạng di truyền 30 dòng 92 chọn lọc 3.3 Kết đánh giá khả kết hợp dòng nghiên cứu 96 3.3.1 Kết đánh giá khả kết hợp chung 96 3.3.2 Kết đánh giá khả kết hợp riêng 98 3.4 Kết chọn lọc tổ hợp lai triển vọng 100 3.4.1 Sinh trưởng suất tổ hợp lai đỉnh 100 3.4.2 Sinh trưởng suất tổ hợp lai luân phiên 102 3.4.3 Tuyển chọn tổ hợp lai triển vọng 103 3.5 Kết đánh giá tính ổn định suất số 106 tổ hợp lai triển vọng 3.5.1 Đặc điểm nông sinh học tổ hợp lai triển vọng 107 3.5.2 Đánh giá ổn định tổ hợp lai triển vọng 111 3.6 Khả sinh trưởng, suất giống VN158 hệ thống 115 khảo nghiệm Quốc gia 3.6.1 Thời gian sinh trưởng VN158 116 3.6.2 Đặc điểm hình thái VN158 118 3.6.3 Khả chống chịu sâu bệnh tỷ lệ đổ gãy VN158 119 khảo nghiệm 3.6.4 Yếu tố cấu thành suất suất VN158 121 3.6.5 Năng suất giống ngô lai VN158 khảo nghiệm 122 3.6.6 Năng suất giống ngô lai VN158 khảo nghiệm sản xuất 124 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 127 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Giải thích ADN Acid Deoxyribonucleic - Axit Deoxyribonucleic BIBD Balanced Incomplete Block Design - Thiết kế thí nghiệm khối ngẫu nhiên khơng đủ cân đối CIMMYT Tiếng Tây Ban Nha: Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo; Tiếng Anh: International Maize and Wheat Improvement Center: Trung tâm Cải tạo giống ngô lúa mì Quốc tế cs Cộng CRI Crops Research Institute - Viện Nghiên cứu Cây có hạt CV Coefficient of Variation - Hệ số biến động DH Double Haploid - Đơn bội kép DUS Distinctness Uniformity Stability - Tính khác biệt, tính đồng tính ổn định FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations - Tổ chức Nông nghiệp Lương thực Liên Hiệp Quốc GCA General Combining Ability - Khả kết hợp chung GE Genotype × Environment - Kiểu gen × Mơi trường GEM Germplasm Enhancement of Maize - Tăng cường nguồn gen ngô Hbp Heterobeltiosis - Ưu lai thực Hmp Midparent Heterosis - Ưu lai trung bình Hs Standard Heterosis - Ưu lai chuẩn IITA International Institute of Tropical Agriculture - Viện Nghiên cứu Nông nghiệp Nhiệt đới Quốc tế KNKH Khả kết hợp KNKHC Khả kết hợp chung KNKHR Khả kết hợp riêng iv Viết tắt Giải thích LSD Least Significant Difference - Sai khác nhỏ có ý nghĩa LVN Lai Việt Nam MAS Marker Assisted Selection - Chọn lọc nhờ thị phân tử NST Nhiễm sắc thể PCR Polymerase Chain Reaction - Phản ứng chuỗi Polymerase PTNT Phát triển nông thôn QTLs Quantitative Trait Loci - Những locus tính trạng số lượng RAPD Random Amplified Polymorphic DNA - Đa hình đoạn ADN nhân ngẫu nhiên RCBD Randomized Complete Block Design - Bố trí thí nghiệm theo khối ngẫu nhiên đầy đủ RFLP Restriction Fragment Length Polymorphism - Đa hình chiều dài đoạn cắt giới hạn SARI Selian Agriculture Research Institute - Viện Nghiên cứu Nông nghiệp Selian SCA Specific Combining Ability - Khả kết hợp riêng SNP Single Nucleotide Polymorphism - Đa hình đơn nucleotide SSR Simple Sequence Repeat - Sự lặp lại trình tự đơn giản TGST Thời gian sinh trưởng THL Tổ hợp lai UPGMA Unweighted Pair Group Method with Arthmetical Averages Phương pháp nhóm cặp khơng trọng số với giá trị trung bình số học USDA United States Department of Agriculture - Bộ Nông nghiệp Mỹ VCU Value of Cultivation and Use - Giá trị canh tác, giá trị sử dụng PHỤ LỤC 4: CÁC YẾU TỐ KHÍ HẬU TRUNG BÌNH TỪ NĂM 2010 - 2016 (TẠI TRẠM LÁNG - HÀ NỘI) Nhit  trung bình tháng ti trm Láng - Hà Ni (0C) Tháng/nm 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 18,1 12,8 14,6 15,3 17,7 18,1 17,1 20,9 17,7 16,2 19,9 17,2 19,2 16,9 21,9 17,1 20,2 24,0 19,9 21,6 20,3 23,5 23,8 26,2 25,0 25,3 25,4 25,6 28,7 27,2 28,9 28,9 29,3 30,6 28,8 30,9 29,5 30,3 30,0 30,1 30,9 31,5 30,7 29,9 29,6 28,9 29,5 30,4 30,7 28,6 28,9 29,3 29,1 29,0 30,1 29,6 28,7 27,6 28,0 27,0 29,2 28,5 29,4 10 25,7 24,5 26,8 25,6 27,0 27,2 28,1 11 22,1 23,8 23,4 22,8 22,9 24,6 23,3 12 19,4 17,4 18,7 16,3 17,6 18,6 21,5 