LUẬN ÁN TIẾN SĨ Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học và biện pháp kỹ thuật để phát triển nguồn gen dưa chuột bản địa vùng Tây Bắc Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM PHẠM QUANG THẮNG NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM NÔNG SINH HỌC VÀ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT ĐỂ PHÁT TRIỂN NGUỒN GEN DƢA CHUỘT BẢN ĐỊA VÙNG TÂY BẮC VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC CÂY TRỒNG HÀ NỘI - 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM PHẠM QUANG THẮNG NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM NÔNG SINH HỌC VÀ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT ĐỂ PHÁT TRIỂN NGUỒN GEN DƢA CHUỘT BẢN ĐỊA VÙNG TÂY BẮC VIỆT NAM CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC CÂY TRỒNG MÃ SỐ: 62.62.01.10 NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. TS. TRẦN THỊ MINH HẰNG 2. GS. TS. TRẦN KHẮC THI HÀ NỘI - 2015 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án này là trung thực và chƣa từng dùng bảo vệ để lấy bất kỳ học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã đƣợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận án này đều đƣợc chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày 20 tháng 05 năm 2015 Tác giả luận án Phạm Quang Thắng ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án này, tôi đã nhận đƣợc sự quan tâm, giúp đỡ của các thầy, cô giáo, các tập thể, cá nhân cùng bạn bè đồng nghiệp. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Trần Thị Minh Hằng và GS.TS. Trần Khắc Thi đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài cũng nhƣ hoàn chỉnh luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo và các thầy, cô giáo Bộ môn Rau quả hoa, cây cảnh, Khoa Nông học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã quan tâm giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện đề tài. Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo Sau đại học, Ban Quản lý Dự án TBU-JICA, Ban Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Thực nghiệm Nông - Lâm nghiệp, Trƣờng Đại học Tây Bắc đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi về mọi mặt cho tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Tôi xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn các tỉnh Sơn La, Điện Biên và Lai Châu; Lãnh đạo phòng Nông nghiệp và Trạm Khuyến nông huyện Mộc Châu, Công ty CP Greenfarm và các sinh viên thực tập tốt nghiệp K51, K52 và K53 đã cộng tác, giúp đỡ tôi thực hiện đề tài trong thời gian qua. Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới các bạn bè, đồng nghiệp, ngƣời thân trong gia đình đã tận tình động viên, giúp đỡ trong suốt thời gian thực hiện luận án. Hà Nội, ngày 20 tháng 05 năm 2015 Tác giả luận án Phạm Quang Thắng iii MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục các chữ viết tắt vi Danh mục các bảng vii Danh mục các hình xi MỞ ĐẦU 1 1 Tính cấp thiết của đề tài 1 2 Mục tiêu của đề tài 2 3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2 4 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 2 5 Những đóng góp mới của luận án 3 Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 1.1 Nguồn gốc, phân bố và phân loại cây dƣa chuột 4 1.1.1 Nguồn gốc và phân bố 4 1.1.2 Phân loại 5 1.2 Yêu cầu điều kiện ngoại cảnh của cây dƣa chuột 7 1.2.1 Nhiệt độ 7 1.2.2 Ánh sáng 7 1.2.3 Độ ẩm đất và không khí 8 1.2.4 Đất và dinh dƣỡng 8 1.3 Tình hình sản xuất dƣa chuột trên thế giới và ở Việt Nam 9 1.3.1 Tình hình sản xuất dƣa chuột trên thế giới 9 1.3.2 Tình hình sản xuất dƣa chuột tại Việt Nam 10 1.4 Tình hình thu thập, bảo tồn, đánh giá và khai thác nguồn gen dƣa chuột trên thế giới và ở Việt Nam 11 1.4.1 Tình hình thu thập, bảo tồn, đánh giá và khai thác nguồn gen dƣa chuột trên thế giới 11 iv 1.4.2 Tình hình thu thập, bảo tồn, đánh giá và khai thác nguồn gen dƣa chuột ở Việt Nam 20 1.5 Tình hình nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật canh tác dƣa chuột trên thế giới và ở Việt Nam 25 1.5.1 Tình hình nghiên cứu biện pháp kỹ thuật canh tác dƣa chuột trên thế giới 25 1.5.2 Tình hình nghiên cứu biện pháp kỹ thuật canh tác dƣa chuột ở Việt Nam 28 1.6 Đặc điểm về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội vùng Tây Bắc 31 Chƣơng 2 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37 2.1 Vật liệu nghiên cứu 37 2.2 Nội dung nghiên cứu 39 2.2.1 Điều tra hiện trạng sản xuất và thu thập các mẫu giống dƣa chuột H’Mông vùng Tây Bắc 39 2.2.2 Đánh giá tập đoàn nguồn gen dƣa chuột H’Mông vùng Tây Bắc 39 2.2.3 Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật thâm canh dƣa chuột H’Mông trong điều kiện đất vƣờn tại Mộc Châu, Sơn La 39 2.3 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 40 2.3.1 Địa điểm 40 2.3.2 Thời gian 40 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 40 2.4.1 Nội dung 1. Điều tra hiện trạng sản xuất và thu thập các mẫu giống dƣa chuột H’Mông vùng Tây Bắc 40 2.4.2 Nội dung 2. Đánh giá tập đoàn nguồn gen dƣa chuột H’Mông 41 2.4.3 Nội dung 3. Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật thâm canh dƣa chuột H’Mông trong điều kiện đất vƣờn tại Mộc Châu, Sơn La 44 2.4.4 Các chỉ tiêu và phƣơng pháp theo dõi 48 2.5 Phƣơng pháp phân tích và xử lý số liệu 54 Chƣơng 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 55 3.1 Hiện trạng sản xuất và thu thập các mẫu giống dƣa chuột H’Mông vùng Tây Bắc 55 3.1.1 Hiện trạng sản xuất dƣa chuột H’Mông vùng Tây Bắc 55 3.1.2 Thu thập mẫu giống dƣa chuột H’Mông vùng Tây Bắc 62 v 3.2 Đánh giá tập đoàn nguồn gen dƣa chuột H’Mông vùng Tây Bắc 63 3.2.1 Đánh giá đặc điểm nông sinh học của các mẫu giống dƣa chuột H’Mông vùng Tây Bắc 63 3.2.2 Đánh giá đa dạng hình thái các mẫu giống dƣa chuột H’Mông 80 3.2.3 Số lƣợng nhiễm sắc thể 2n của các mẫu giống dƣa chuột H’Mông 91 3.2.4 Đánh giá tính đa dạng di truyền các mẫu giống dƣa chuột H’Mông 94 3.3 Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật thâm canh dƣa chuột H’Mông trên đất vƣờn tại Mộc Châu, Sơn La 102 3.3.1 Ảnh hƣởng của thời vụ đến sinh trƣởng, phát triển và năng suất dƣa chuột H’Mông 103 3.3.2 Ảnh hƣởng của khoảng cách trồng kết hợp biện pháp tỉa nhánh đến sinh trƣởng, phát triển, năng suất và chất lƣợng dƣa chuột H’Mông 109 3.3.3 Ảnh hƣởng của loại phân hữu cơ và liều lƣợng bón lót đến sinh trƣởng, phát triển, năng suất và chất lƣợng dƣa chuột H’Mông 117 3.3.4 Ảnh hƣởng của liều lƣợng phân hỗn hợp NPK (13:13:13) đến sinh trƣởng, phát triển, năng suất và chất lƣợng dƣa chuột H’Mông 122 3.3.5 Ảnh hƣởng của số lần phun phân bón lá Pomior 298 đến sinh trƣởng, phát triển, năng suất và chất lƣợng dƣa chuột H’Mông 127 3.3.6 Xây dựng mô hình thâm canh dƣa chuột H’Mông trên đất vƣờn tại Mộc Châu, Sơn La 131 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 139 1 Kết luận 139 2 Đề nghị 140 Danh mục các công trình công bố có liên quan đến luận án 141 Tài liệu tham khảo 142 Phụ lục 149 vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu, chữ viết tắt Diễn giải AVRDC Trung tâm Rau thế giới (The Asian Vegetable Research and Development Center) BNN&PTNT Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn cs. Cộng sự CT Công thức thí nghiệm FAO Tổ chức Nông Lƣơng thế giới (The Food and Agriculture Organization of the United Nations) et al. Và những ngƣời khác IPGRI Viện Tài nguyên Di truyền Thực vật Quốc tế (The International Plant Genetic Resources Institute) IP Trạm giới thiệu thực vật (Plant Introduction) NPGS Hệ thống tài nguyên di truyền thực vật quốc gia Mỹ (US National Plant Germplasm System) p. Trang (page) PRA Điều tra nông thôn có sự tham gia (Participatory Rural Appraisal) QCVN Quy chuẩn Việt Nam SWOT Phân tích điểm mạnh, điểm yếu, cơ hội và thách thức TCN Tiêu chuẩn ngành tr. Trang UPOV Hiệp hội quốc tế bảo hộ giống cây trồng mới (The International Union for the Protection of New Varieties of Plants) vii DANH MỤC CÁC BẢNG STT Tên bảng Trang 1.1 Tình hình sản xuất dƣa chuột của một số nƣớc trên thế giới giai đoạn 2008 - 2012 9 1.2 Diện tích, năng suất và sản lƣợng dƣa chuột ở Việt Nam qua các năm 2009, 2010, 2011 11 1.3 Nguồn gốc của các mẫu giống Cucumis sativus L. tại Trạm giới thiệu thực vật Mỹ, Ames, Iowa 13 1.4 Số liệu khí tƣợng trung bình 6 năm (2005 - 2010) của Sơn La 32 1.5 Kết quả phân tích mẫu đất vùng sản xuất rau an toàn tập trung tại huyện Mộc Châu, tỉnh Sơn La 34 1.6 Kết quả phân tích mẫu nƣớc vùng sản xuất rau an toàn tập trung tại huyện Mộc Châu, tỉnh Sơn La 35 1.7 Quy hoạch diện tích rau an toàn tập trung huyện Mộc Châu, tỉnh Sơn La đến năm 2020 35 2.1 Danh sách các mẫu giống dƣa chuột H’Mông sử dụng trong các thí nghiệm 37 2.2 Danh sách các mồi sử dụng trong nghiên cứu 44 2.3 Các tính trạng đặc trƣng của giống dƣa chuột 51 3.1 Thành phần giống và phƣơng thức để giống dƣa chuột H’Mông 56 3.2 Phƣơng thức canh tác dƣa chuột bản địa của dân tộc H’Mông 58 3.3 Mục đích trồng và thị trƣờng tiêu thụ 60 3.4 Phân tích điểm mạnh, điểm yếu, cơ hội và thách thức của hệ thống canh tác dƣa chuột H’Mông tại vùng Tây Bắc 61 3.5 Phân nhóm các mẫu giống dƣa chuột H’Mông theo thời gian qua các giai đoạn sinh trƣởng, phát triển năm 2011 64 3.6 Phân nhóm các mẫu giống dƣa chuột H’Mông theo chiều dài thân chính, số lá/thân chính và số nhánh cấp 1, năm 2011 68 3.7 Phân nhóm các mẫu giống dƣa chuột H’Mông theo số lƣợng hoa đực, hoa cái và số quả/cây, năm 2011 70 viii 3.8 Phân nhóm các mẫu giống dƣa chuột H’Mông theo cấu trúc quả thƣơng phẩm, năm 2011 72 3.9 Phân nhóm các mẫu giống dƣa chuột H’Mông theo chất lƣợng quả thƣơng phẩm, năm 2011 73 3.10 Phân nhóm các mẫu giống dƣa chuột H’Mông theo mức độ nhiễm bệnh đồng ruộng, năm 2011 76 3.11 Phân nhóm các mẫu giống dƣa chuột H’Mông theo các yếu tố cấu thành năng suất, năm 2011 78 3.12 Phân nhóm các mẫu giống dƣa chuột H’Mông theo đặc điểm hình thái lá và tua cuốn, năm 2011 81 3.13 Phân nhóm các mẫu giống dƣa chuột H’Mông theo đặc điểm hình thái, kích thƣớc hoa và biểu hiện giới tính, năm 2011 83 3.14 Phân nhóm các mẫu giống dƣa chuột H’Mông theo đặc điểm hình thái quả thƣơng phẩm, năm 2011 85 3.15 Phân nhóm các mẫu giống dƣa chuột H’Mông theo đặc điểm hình thái quả chín sinh lý, năm 2011 87 3.16 Phân nhóm các mẫu giống dƣa chuột H’Mông theo đặc điểm hình thái và kích thƣớc hạt giống, năm 2011 89 3.17 Đặc điểm của 04 mẫu giống dƣa chuột H’Mông có triển vọng trong sản xuất ở vùng nguyên sản, năm 2011 91 3.18 Số lƣợng nhiễm sắc thể 2n của các mẫu giống dƣa chuột H’Mông 92 3.19 Sự đa hình, hệ số PIC khi phân tích 11 mồi RAPD với 30 mẫu giống dƣa chuột H’Mông thu thập từ tỉnh Sơn La 98 3.20 Ảnh hƣởng của thời vụ đến thời gian qua các giai đoạn sinh trƣởng chủ yếu của mẫu giống SL20, năm 2011 103 3.21 Ảnh hƣởng của thời vụ đến sinh trƣởng, phát triển và năng suất của mẫu giống SL20, năm 2011 105 3.22 Ảnh hƣởng của thời vụ đến tình hình nhiễm sâu, bệnh hại mẫu giống SL20 trên đồng ruộng, năm 2011 107 3.23 Ảnh hƣởng của thời vụ đến cấu trúc và chất lƣợng quả của mẫu giống SL20, năm 2011 108 [...]... thập, bảo tồn, đánh giá và khai thác nguồn gen dưa chuột ở Việt Nam 1.4.2.1 Tình hình thu thập và bảo tồn nguồn gen dưa chuột ở Việt Nam Trung tâm Tài nguyên Thực vật, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam là đơn vị thu thập và lƣu giữ nhiều nhất nguồn gen dƣa chuột ở Việt Nam hiện nay Công tác thu thập ở đây đƣợc tiến hành thƣờng xuyên hầu nhƣ hàng năm Tính từ thời điểm tháng 8/1997 đến tháng 3/2009, có... sinh học, đa dạng hình thái và mức độ đa dạng di truyền của các mẫu giống dƣa chuột H’Mông Xác định đƣợc giống và biện pháp kỹ thuật thâm canh phù hợp nhằm bảo tồn và phát triển nguồn gen dƣa chuột H’Mông tại vùng nguyên sản 3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3.1 Ý nghĩa khoa học Là công trình đầu tiên nghiên cứu có hệ thống về nguồn gen dƣa chuột bản địa của dân tộc H’Mông ở vùng Tây Bắc, ... giống dƣa chuột H’Mông có triển vọng cho sản xuất tại vùng Tây Bắc (SL20, SL29, SL28 và SL7) và đề xuất đƣợc quy trình thâm canh phù hợp cho mẫu giống SL20 trên đất vƣờn tại Mộc Châu, Sơn La 4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4.1 Đối tượng nghiên cứu Giống dƣa chuột bản địa của dân tộc H’Mông vùng Tây Bắc (dƣa chuột H’Mông) 4.2 Phạm vi nghiên cứu - Đặc điểm nông sinh học, đa dạng hình thái và tính đa... quốc tế đƣợc tiến hành tại Viện Cây lƣơng thực và Cây thực phẩm (từ năm 1975 đến nay) và tại Ban hợp tác Việt Xô thuộc Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam (từ 1982) đã làm cơ sở cho các nghiên cứu đánh giá nguồn gen dƣa chuột ở Việt Nam Kết quả nghiên cứu của Trần Khắc Thi (1985) cho thấy tất cả các giống dƣa chuột Việt Nam trong tập đoàn nghiên cứu đều có gai màu nâu hoặc màu đen Đặc điểm di truyền... biện pháp kỹ thuật thâm canh trên đất vƣờn là cấp thiết, mang tính khoa học và thực tiễn, không chỉ phục vụ cho lợi ích trƣớc mắt mà còn định hƣớng mục tiêu lâu dài trong việc bảo tồn và phát triển nguồn gen dƣa chuột bản địa đặc sản này một cách hiệu quả 2 Mục tiêu của đề tài Thành lập tập đoàn mẫu giống dƣa chuột bản địa của dân tộc H’Mông vùng Tây Bắc (dƣa chuột H’Mông) Đánh giá đƣợc đặc điểm nông sinh. .. 1.4.1.2 Tình hình đánh giá và khai thác nguồn gen dưa chuột trên thế giới * Đánh giá nguồn gen dƣa chuột trên thế giới Pierce and Wehner (1990) đã phát hiện và mô tả 105 gen đột biến ở dƣa chuột Trong 105 gen đã mô tả có 15 gen đột biến về cây con, 8 gen đột biến về rễ, 14 gen đột biến lá, 20 gen đột biến hoa, 18 gen đột biến quả, 12 gen về mầu sắc quả, 15 gen kháng bệnh, 02 gen kháng điều kiện môi... thực và Cây thực phẩm, Viện Di truyền Nông nghiệp và một số Trung tâm nghiên cứu khác (Trung tâm Tài nguyên Thực vật, 2008) 1.4.2.2 Tình hình đánh giá và khai thác nguồn gen dưa chuột ở Việt Nam * Đánh giá nguồn gen dƣa chuột ở Việt Nam Từ những năm 1960 của thế kỷ XX, một số chuyên gia rau quả của Nam Triều Tiên đã tiến hành các thí nghiệm khảo nghiệm cách ly 24 giống dƣa chuột có nguồn gốc từ Nhật Bản, ... Việt Nam 1.4.1 Tình hình thu thập, bảo tồn, đánh giá và khai thác nguồn gen dưa chuột trên thế giới 1.4.1.1 Tình hình thu thập và bảo tồn nguồn gen dưa chuột trên thế giới Công tác thu thập nguồn gen dƣa chuột trên thế giới đƣợc tiến hành từ sớm, song song với quá trình tìm hiểu về nguồn gốc và phân loại nguồn gen loài này Quỹ gen dƣa chuột sơ cấp, thứ cấp và tam cấp đã đƣợc xác định bởi Bates et 11... phƣơng pháp RAPD áp dụng trên dƣa chuột và kết luận rằng không có sự khác biệt quan sát trên băng hình giữa các cây phát sinh từ phôi tế bào sinh dƣỡng và các cây F1 bố mẹ của chúng * Khai thác nguồn gen dƣa chuột trên thế giới Dựa trên những đánh giá chung nhất về dƣa chuột và việc tìm ra các đặc tính sinh học quan trọng kết hợp với công nghệ kĩ thuật cao hiện nay khả năng khai thác nguồn gen dƣa chuột. .. Tây Bắc, góp phần bổ sung dữ liệu khoa học có giá trị về nguồn tài nguyên cây dƣa chuột bản địa Việt Nam Kết quả của luận án góp phần bổ sung nguồn vật liệu di truyền quý cùng thông tin liên quan làm cơ sở khoa học cho việc định hƣớng công tác bảo tồn và khai thác phát triển hiệu quả nguồn gen dƣa chuột H’Mông và có thể làm tài liệu phục vụ nghiên cứu, giảng dạy và ứng dụng thực tiễn 3.2 Ý nghĩa thực . VIỆT NAM PHẠM QUANG THẮNG NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM NÔNG SINH HỌC VÀ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT ĐỂ PHÁT TRIỂN NGUỒN GEN DƢA CHUỘT BẢN ĐỊA VÙNG TÂY BẮC VIỆT NAM CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC. DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM PHẠM QUANG THẮNG NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM NÔNG SINH HỌC VÀ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT ĐỂ PHÁT TRIỂN NGUỒN GEN DƢA CHUỘT. dƣa chuột H’Mông vùng Tây Bắc 55 3.1.2 Thu thập mẫu giống dƣa chuột H’Mông vùng Tây Bắc 62 v 3.2 Đánh giá tập đoàn nguồn gen dƣa chuột H’Mông vùng Tây Bắc 63 3.2.1 Đánh giá đặc điểm nông sinh