đánh giá, tuyển chọn một số giống cà chua có khả năng chín chậm và kháng virus xoăn vàng lá

Bộ giáo dục và đào tạo trờng đại học nông nghiệp hà nội NGUYN TH HI LINH NH GI, TUYN CHN MT S GING C CHUA Cể KH NNG CHN CHM V KHNG VIRUS XON VNG L Luận văn thạc sĩ nông nghiệp Chuyên ngành: trồng trọt Mã số: 60.62.01 Ngời hớng dẫn khoa học: PGS.TS. PHAN HữU TÔN Hà Nội - 2011 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam đoan tất cả số liệu và kết quả nghiên cứu trong khóa luận tốt nghiệp này là khách quan, trung thực và chưa từng được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam đoan mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện khóa luận tốt nghiệp này đã được cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong khóa luận đều đã được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày 15 tháng 8 năm 2011 Tác giả Nguyễn Thị Hải Linh Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, ngoài sự nỗ lực cố gắng của bản thân, tôi đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ rất tận tình của các thầy cô, bạn bè cũng như những người thân trong gia đình. Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết sâu sắc tới PGS.TS Phan Hữu Tôn, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi về chuyên môn trong suốt quá trình thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn KS. Tống Văn Hải và toàn thể cán bộ, nhân viên bộ môn công nghệ sinh học ứng dụng, Khoa công nghệ sinh học, ĐH Nông nghiệp Hà Nội đã rất nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong thời gian thực hiện đề tài tại bộ môn. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trường ĐH nông nghiệp Hà Nội đã trang bị cho tôi những kiến thức cần thiết để có thể thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn. Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn những người thân trong gia đình, anh em, bạn bè đã động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành luận văn này. Hà Nội, ngày 15 tháng 8 năm 2011 Tác giả Nguyễn Thị Hải Linh Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… iii MỤC LỤC LỜI CAM ðOAN………………………………………………………………………… i LỜI CẢM ƠN………………………………………………………………………… …ii MỤC LỤC ……………………………………………………………………………… iii DANH MỤC BẢNG …………………………………………………………….……… vi DANH MỤC HÌNH……………………………………………………………… …….vii PHẦN I. MỞ ðẦU 1 1.1. Đặt vấn đề 1 1.2. Mục đích và yêu cầu 2 1.2.1. Mục ñích 2 1.2.2. Yêu cầu 3 PHẦN II. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 2.1. Giá trị dinh dưỡng và giá trị kinh tế của cây cà chua 4 2.2. Các đặc điểm thực vật học cơ bản của cây cà chua 4 2.3. Yêu cầu của cây cà chua đối với điều kiện ngoại cảnh 5 2.3.1 . Nhiệt ñộ 5 2.3.2 Ánh sáng 6 2.3.3 Nước và ñộ ẩm 8 2.3.4. ðất và dinh dưỡng 8 2.4. Một số thành tựu về chọn giống cà chua ở Việt Nam 8 2.5. Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống cà chua kháng virus xoăn vàng lá 10 2.5.1. Nghiên cứu về các nguồn gen kháng virus xoăn vàng lá 10 2.5.2. Bản ñồ phân tử và marker hỗ trợ chọn lọc (MAS) các gen kháng TYLCV 13 2.5.3. ðánh giá các nguồn gen kháng ở các vùng khác nhau 18 2.6. Nghiên cứu về các dạng đột biến liên quan đến sự chín của quả cà chua 20 2.6.1. Ethylene và cơ chế chín của quả 20 2.6.2. Các dạng ñột biến liên quan ñến sự chín của quả 23 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… iv PHẦN III. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 27 3.1. Vật liệu, địa điểm và thời gian nghiên cứu 27 3.1.1. Vật liệu 27 3.1.2. ðịa ñiểm và thời gian nghiên cứu 28 3.2. Nội dung nghiên cứu 28 3.3. Phương pháp nghiên cứu 28 3.3.1. Các thí nghiệm khảo sát ñánh giá tập ñoàn cà chua 28 3.3.2. Nghiên cứu phát hiện gen Ty-3 kháng virus xoăn vàng lá và gen chín chậm rin 34 3.3.3. ðánh giá ñặc tính chín chậm của các mẫu giống mang gen chín chậm rin 36 3.4. Phương pháp xử lý số liệu 37 PHẦN IV. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37 4.1. Khảo sát đánh giá các mẫu giống trong vụ đông xuân (2011) 37 4.1.1. Các giai ñoạn sinh trưởng 37 4.1.2. Một số ñặc ñiểm hình thái và cấu trúc cây 39 4.1.3. Cấu trúc chùm hoa và ñặc ñiểm nở hoa 43 4.1.4. ðánh giá tình hình nhiễm bệnh một số bệnh hại chính trên ñồng ruộng 45 4.1.5. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất 49 4.1.6. ðặc ñiểm hình thái và chất lượng quả 52 4.2. Kết quả PCR phát hiện gen Ty-3 kháng virus xoăn vàng lá và gen chín chậm rin 58 4.2.1. Kết quả PCR phát hiện gen Ty-3 kháng virus xoăn vàng lá 58 4.2.2. Kết quả phát hiện gen chín chậm rin 59 4.3. Đánh giá đặc tính chín chậm của quả 60 4.4. Khảo sát đánh giá một số mẫu giống trong vụ xuân hè muộn (2011) 62 4.4.1. Các giai ñoạn sinh trưởng 62 4.4.2. Một số ñặc ñiểm hình thái và cấu trúc cây 63 4.4.3. Cấu trúc chùm hoa và ñặc ñiểm nở hoa 64 4.4.4. ðánh giá tình hình nhiễm một số sâu bệnh hại chính 64 4.4.5. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất 66 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… v 4.4.6. Một số ñặc ñiểm hình thái và chất lượng quả 68 4.5. Đề xuất một số mẫu giống cà chua triển vọng 71 PHẦN V. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74 4.1. Kết luận 74 4.2. Kiến Nghị 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 PHỤ LỤC 80 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… vi DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1. Nguồn vật liệu sử dụng trong nghiên cứu 27 Bảng 4.1. Các giai đoạn sinh trưởng của các mẫu giống vụ đông xuân 2011 37 Bảng 4.2. Một số đặc điểm cấu trúc cây của các mẫu giống vụ đông xuân 2011 41 Bảng 4.3. Cấu trúc chùm hoa và đặc điểm hoa của các mẫu giống vụ đông xuân 2011 44 Bảng 4.4. Tình hình nhiễm virus xoăn vàng lá trên đồng ruộng 47 của các mẫu giống vụ đông xuân 2011 47 Bảng 4.5. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất 50 của các mẫu giống vụ đông xuân 2011 50 Bảng 4.6.a. Một số đặc điểm hình thái quả của các mẫu giống vụ đông xuân 2011 52 Bảng 4.6.b. Một số đặc điểm về chất lượng quả vụ đông xuân 2011 57 Bảng 4.7. Đánh giá đặc tính chín chậm quả các giống cà chua mang gen rin 61 Bảng 4.8. Thời gian các giai đoạn sinh trưởng vụ xuân hè muộn 2011 62 Bảng 4.9. Một số đặc điểm hình thái và cấu trúc cây vụ xuân hè muộn 2011 63 Bảng 4.10. Cấu trúc chùm hoa và đặc điểm hoa và nở hoa vụ xuân hè muộn 2011 64 Bảng 4.11. Tình hình nhiễm virus xoăn vàng lá trên đồng ruộng 65 vụ xuân hè muộn 2011 65 Bảng 4.12. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các mẫu giống vụ xuân hè muộn 2011 67 Bảng 4.13.a. Một số đặc điểm hình thái quả vụ xuân hè muộn 2011 68 Bảng 4.13.b. Một số đặc điểm về chất lượng quả vụ xuân hè muộn 2011 69 Bảng 4.14. Các tính trạng cơ bản của các mẫu giống triển vọng trong vụ đông xuân Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… vii và vụ xuân hè muộn 2011 72 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1. Vị trí gen Ty-2 trên nhiễm sắc thể số 11 14 Hình 2.2. Bản đồ gen Ty-3 trên nhiễm sắc thể số 6 17 Hình 2.3. Bản đồ phân tử gen Ty-4 trên nhiễm sắc thể số 3 17 Hình 2.4. Bản đồ khoảng cách cM giữa các marker gen Ty-5 trên nhiễm sắc thể 4 18 Các thụ thể tiếp nhận ethylene (Ethylene Receptor) 20 Hình 2.5. Sơ đồ thể hiện cơ chế điều hoà, tác động của Ethylene 22 Hình 2.6. Sự khác biệt về cấu trúc của 5 loại receptor ethylene ở cà chua 23 Hình 2.7. Bản đồ gen rin trên nhiễm sắc thể số 5 của cà chua 24 Hình 2.8. Sơ đồ vị trí của các cặp mồi phát hiện gen rin và mc 25 Hình 2.9. Bản đồ gene Gr và Nr-2 trên nhiễm sắc thể số 1 của cà chua 26 Hình 4.1. Chỉ số mức độ nghiêm trọng bệnh TYLCV 47 Hình 4.2. Một số dạng màu sắc quả 55 Hình 4.3. Ảnh điện di sản phẩm PCR gen Ty-3 bằng cặp mồi P6-25F2/R5 59 Hình 4.4. Ảnh điện di sản phẩm PCR sử dụng cặp mồi C43F/R phát hiện gen rin 60 Hình 4.5. Hình ảnh một số mẫu giống cà chua triển vọng 73 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… 1 PHẦN I. MỞ ðẦU 1.1. ðặt vấn ñề Cây cà chua (Licopersicon esculentum Mill.) thuộc họ cà (Solanaceae) có nguồn gốc từ Châu Mỹ, là một trong những loại rau phổ biến và được trồng rộng rãi ở rất nhiều nước trên thế giới. Sản xuất cà chua ở miền Bắc nước ta khá thuận lợi đặc biệt là vụ đông xuân nên loại rau này được trồng chủ yếu từ tháng 10 đến tháng 4 năm sau (chiếm 70% sản lượng thu hoạch). Cà chua vụ đông xuân cho năng suất và chất lượng khá cao. Tuy nhiên do thu hoạch tập trung nên giá cả tương đối thấp, ảnh hưởng đến thu nhập của người sản xuất. Trong khi đó, từ tháng 6 đến tháng 9 do thời tiết nóng bức mà nhu cầu cà chua ăn tươi, làm nước giải khát hay phục vụ chế biến và công nghiệp đồ hộp lại rất cao, thực tế cà chua ở thời điểm này rất khan hiếm, giá lúc này tăng gấp 2-3 lần so với thời chính vụ. Vì thế, đã có nhiều biện pháp kỹ thuật nhằm rải vụ cà chua như trồng sớm hoặc muộn, trồng trong nhà lưới và dùng các giống chịu nóng, úng và sâu bệnh, tuy nhiên chi phí cho sản xuất cao nên hiệu quả kinh tế không cao hơn so với vụ đông xuân. Hiện nay, trên thế giới đã phát hiện một số dạng đột biến làm quả chín chậm hoặc không chín, từ đó kéo dài thời gian chín và thời gian tồn trữ sau thu hoạch. Những giống cà chua có đặc tính này quả dù đạt kích thước và tích lũy đủ chất khô nhưng không chín trên cây do mất hoặc giảm khả năng sinh tổng hợp ethylene, là hoocmon tín hiệu giúp hoạt hóa nhiều enzyme xúc tiến cho quá trình làm quả chín quả (Barry và cộng sự, 2005). Tính chín chậm hoặc không chín được xác định là do một số gen quy định như: gen ức chế quá trình chín của quả, ký hiệu là rin (repening inhibitor) nằm trên nhiễm sắc thể 5 (Vrebalov và cộng sự, 2002) , gen nor (non-repening) quy định tính không chín nằm trên nhiễm sắc thể số 10, gen Nr (Never-ripening) quy định tính không thể chín nằm trên nhiễm sắc thể số 9 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… 2 (Mirrison và cộng sự, 2001). Hiện nay người ta đã tìm thấy một số chỉ thị phân tử DNA để phát hiện và chọn lọc các gen gây nên tính chín chậm này. Quả cà chua chín chậm có thời gian sử dụng lâu hơn, độ cứng cao hơn cà chua thông thường do đó không bị thối dập trong khi di chuyển, kéo dài được thời gian bảo quản cũng như thời gian sử dụng mà vẫn đảm bảo chất lượng. Chính vì thế, chọn tạo giống cà chua có đặc tính chín chậm là một giải pháp ưu việt nhằm rải vụ mà không cần trồng trái vụ trên đồng ruộng. Một vấn đề nữa mà sản xuất cà chua ở miền bắc cũng như nhiều nơi trên thế giới gặp phải là sự phá hại nặng của virus, đặc biệt ở vụ sớm, muộn và trái vụ. Cho đến nay, biện pháp sử dụng giống cà chua kháng virus được coi là hướng hiệu quả nhất để phòng chống bệnh. Chính vì vậy, chọn tạo giống cà chua có khả năng kháng virus là rất cần thiết. Hiện nay, đã có 5 gen kháng virus được phát hiện là Ty-1, Ty- 2, Ty-3, Ty-4 và Ty-5. Các chỉ thị phân tử DNA dựa trên PCR cho gen Ty-1 (marker JB-1), Ty-2 (T0302) và Ty-3 (P6-25) cũng đã được phát triển và sử dụng rộng rãi (Pena và cộng sự, 2010). Trong số 3 gen này, Ty-3 được cho là có thể mang lại tính kháng tốt với các loài virus ở Đông Nam Á (Ji và cộng sự, 2007a). Trong quá trình giao lưu và hợp tác, bộ môn công nghệ sinh học ứng dụng đã thu thập được một tập đoàn các mẫu giống cà chua đa dạng, phong phú, có chứa các gen chín chậm và kháng virus. Để sử dụng chúng trong việc tạo ra giống có đặc tính điểm chín chậm và kháng virus thì cần thiết phải khảo, sát đánh giá đặc điểm nông sinh học, năng suất, chất lượng, khả năng mang gen kháng virus và gen chín chậm. Vì những lý do trên, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Phan Hữu Tôn, chúng tôi đã tiến hành đề tài: “ ðánh giá, tuyển chọn một số giống cà chua có khả năng chín chậm và kháng virus xoăn vàng lá” 1.2. Mục ñích và yêu cầu 1.2.1. Mục ñích - Đánh giá được các đặc điểm nông sinh học, năng suất, chất lượng, đặc [...]... kháng virus xoăn vàng lá s giúp tăng hi u qu s n xu t, mang l i l i ích thi t th c cho ngư i nông dân 2.5 Tình hình nghiên c u ch n t o gi ng cà chua kháng virus xoăn vàng lá Nhìn chung, các nghiên c u t o gi ng cà chua kháng b nh xoăn vàng lá ñi theo các hư ng ch y u: (1) t o gi ng kháng vector b ph n; (2) t o gi ng kháng virus xoăn vàng lá nh nh ng ngu n kháng t nhiên t cà chua d i và (3) t o gi ng kháng. .. i và cho phép s n xu t th nghi m trên di n r ng t tháng 10/2006 M c dù ñã có nh ng thành t u ñáng k v ch n t o các gi ng cà chua có năng su t cao, chât lư ng t t, ch ng ch u ñư c m t s b nh nhưng ch n t o gi ng cà chua kháng virus xoăn vàng lá và chín ch m v n còn là m t v n ñ l n ñ i v i các nhà ch n gi ng trong nư c Nghiên c u ch n t o gi ng cà chua năng su t cao, ch t lư ng t t, chín ch m và kháng. .. kháng t virus thông qua công ngh RNAi Trong ñó, t o gi ng mang tính kháng t nhiên ñư c cho là hi u qu nh t ñ phòng ch ng b nh (Pena và c ng s , 2010) 2.5.1 Nghiên c u v các ngu n gen kháng virus xoăn vàng lá Loài cà chua tr ng (Solanum lycopersicum) c c kỳ m n c m v i virus xoăn vàng lá (Tomato yellow leaf curl virus – TYLCV) Tuy nhiên, m c ñ kháng cao v i TYLCV ñã ñư c tìm th y trong các loài cà chua. ..tính chín ch m và kháng virus trên ñ ng ru ng c a các m u gi ng cà chua thu th p - Phát hi n gen chín ch m và kháng virus trong t p ñoàn cà chua b ng ch th phân t DNA - Tuy n ch n ñư c m t s dòng gi ng t t 1.2.2 Yêu c u - Kh o sát ñánh giá các ñ c ñi m nông sinh h c, năng su t và ch t lư ng, ñ c tính chín ch m và kháng virus trên ñ ng ru ng c a các m u gi ng cà chua thu th p - S d ng... i kh i lư ng r l n như v y, cà chua ñư c x p vào nhóm cây ch u h n Lá cà chua ña s thu c d ng lá kép, các lá chét có răng cưa, có nhi u d ng khác nhau: d ng chân chim, lá khoai tây, lá t tuỳ thu c vào gi ng mà lá cà chua có màu s c và kích thư c khác nhau Hoa cà chua ñư c m c thành chùm Có ba d ng chùm hoa là ñơn gi n, trung gian và ph c t p S lư ng hoa / chùm, s chùm hoa/cây r t khác nhau các gi... inhibitor) và gen kháng virus xoăn vàng lá Trư ng ð i h c Nông Nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ khoa h c nông nghi p …………………… 3 PH N II T NG QUAN TÀI LI U 2.1 Giá tr dinh dư ng và giá tr kinh t c a cây cà chua Cà chua là ngu n cung c p vitamin A và C r t quan tr ng, là lo i rau ăn qu ñư c s d ng nhi u phương th c khác nhau Trong qu cà chua chín có nhi u dinh dư ng như: ñư ng, vitamin A, vitamin C và các... habrochaites và th y r ng chúng có kh năng kháng cao v i TYLCV, tính kháng t các accession này là tr i (Ji và c ng s , 2007a) Accession LA1777 ñã ñư c công b có kh năng kháng TYLCV, các cây kháng t accession này ñư c ch n ñ lai v i các cây kháng t accession LA0386 ñ t o ra m t qu n th F1 có kh năng kháng cao, qu n th này ñư c s d ng ñ lai v i S lycopersicum và ñã t o ra các cây có kh năng mi n d ch và ch... nhánh m nh, có l p lông dày bao ph , trên thân có nhi u ñ t và có kh năng ra r b t ñ nh Chi u cao Trư ng ð i h c Nông Nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ khoa h c nông nghi p …………………… 4 và s nhánh r t khác nhau ph thu c vào gi ng và ñi u ki n tr ng tr t R cà chua thu c h r chùm, trên ñ ng ru ng r cà chua có th phát tri n r ng t i 1,3 m và sâu t i 1 m V i kh i lư ng r l n như v y, cà chua ñư c x p vào nhóm... habrochaites, và S cheesmaniae M t vài accession c a và S pimpinellifolium cũng bi u hi n m c ñ ch ng ch u t t v i TYLCV (Ji và c ng s , 2007a; Pena và c ng s , 2010) Trong các loài cà chua d i bi u hi n tính kháng v i TYLCV, S chilense, S habrochaites, và S peruvianum cung c p kh năng kháng t t và ñã ñư c s d ng r ng rãi trong chương trình t o gi ng ñ phát tri n các gi ng cà chua thương m i kháng TYLCV (Ji và. .. s 3 và 7 (Ji và c ng s , 2007a) Vi c ñưa gen kháng TYLCV t LA1969 vào cà chua tr ng ñã ñư c ti n hành trong các chương trình t o gi ng c a nhi u nhóm nghiên c u, nó cũng ñã ñư c ñưa vào cà chua tr ng b i m t s công ty gi ng tư nhân (Ji và c ng s , 2007a) Hi n ñã tìm ra S chilense các accession LA1932, LA1938, LA1959, LA1960, LA1961, LA1963, LA1968, LA1969, LA2747, LA2774, và LA2779 có kh năng kháng . dù đã có những thành tựu đáng kể về chọn tạo các giống cà chua có năng suất cao, chât lượng tốt, chống chịu được một số bệnh nhưng chọn tạo giống cà chua kháng virus xoăn vàng lá và chín chậm. chọn tạo giống cà chua kháng virus xoăn vàng lá Nhìn chung, các nghiên cứu tạo giống cà chua kháng bệnh xoăn vàng lá đi theo các hướng chủ yếu: (1) tạo giống kháng vector bọ phấn; (2) tạo giống. giống cà chua ở Việt Nam 8 2.5. Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống cà chua kháng virus xoăn vàng lá 10 2.5.1. Nghiên cứu về các nguồn gen kháng virus xoăn vàng lá 10 2.5.2. Bản ñồ phân tử và