Luận án tiến sĩ nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai cho vùng tây bắc việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ĐÀO NGỌC ÁNH NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ LAI CHO VÙNG TÂY BẮC VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ĐÀO NGỌC ÁNH NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ LAI CHO VÙNG TÂY BẮC VIỆT NAM Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng Mã số: 62.62.01.11 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: 1. TS. Mai Xuân Triệu 2. TS. Phan Xuân Hào HÀ NỘI - 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận án này là trung thực và chưa sử dụng bảo vệ trong một học vị nào.Các thông tin trích dẫn trong luận án đều đã được chỉ rõ nguồn gốc. Ngày tháng năm 2014 Tác giả luận án Đào Ngọc Ánh LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện luận án, tôi luôn nhận được sự quan tâm giúp đỡ của cơ quan, các thầy cô, gia đình cùng bạn bè đồng nghiệp. Trước tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban lãnh đạo Viện Nghiên cứu Ngô đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập, thực hiện đề tài nghiên cứu và hoàn thành luận án. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc TS. Mai Xuân Triệu, TS. Phan Xuân Hào đã tận tình hướng dẫn và đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho tôi trong quá trình thực hiện đề tài và hoàn thành luận án. Tôi xin được cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của anh chị em đồng nghiệp, cán bộ công nhân viên Viện Nghiên cứu Ngô, Bộ môn Tạo giống ngô đã chia sẻ kinh nghiệm, công việc và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi suốt quá trình thực hiện luận án. Tôi xin chân thành cám ơn, Ban lãnh đạo và tập thể cán bộ Ban Đào tạo Sau đại học, các Ban của Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam và quý thầy cô đã quan tâm giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận án. Đan Phượng, ngày tháng năm 2014 Học viên Đào Ngọc Ánh MỤC LỤC Trang Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục các chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC 5 1.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ ngô thế giới 5 1.1.1. Tình hình sản xuất ngô thế giới 5 1.1.2. Tiêu thụ ngô trên thế giới 7 1.2. Tình hình sản xuất, tiêu thụ ngô tại Vi ệt Nam 8 1.2.1. Sản xuất ngô Việt Nam 8 1.2.2. Tiêu thụ ngô tại Việt Nam 10 1.3. Điều kiện tự nhiên, xã hội và sản xuất, tiêu thụ ngô Tây Bắc 10 1.3.1. Điều kiện tự nhiên và xã hội Tây Bắc 10 1.3.2. Tình hình sản xuất ngô tại Tây Bắc 13 1.3.3. Tình hình tiêu thụ ngô Tây Bắc 17 1.4. Đa dạng di truyền và vai trò trong chọn tạo giống ngô 19 1.4.1. Đa dạng di truyền: 19 1.4.2. Ý nghĩa của sự đa dạng di truyền trong chọ n tạo giống ngô 19 1.5. Nguồn vật liệu tạo dòng (nguồn gen) 21 1.5.1. Khái niệm 21 1.5.2. Những đặc tính cơ bản của nguồn vật liệu 22 1.5.3. Vai trò của nguồn vật liệu trong tạo dòng thuần 23 1.5.4. Các nguồn vật liệu để tạo dòng 23 1.6. Nghiên cứu vật liệu tạo dòng thuần ngô trên thế giới và Việt Nam 27 1.6.1. Nghiên cứu nguồn vật liệu tạo dòng thuần ở Mỹ 28 1.6.2. Nghiên cứu nguồn vật liệu tạo dòng thuần ở Trung Quốc 28 1.6.3. Nghiên cứu vật liệu tạo dòng thuần ở Thái Lan 29 1.6.4. Nghiên cứu nguồn vật liệu cho tạo dòng ở Việt Nam 29 1.7. Những đặc tính nông sinh học cần quan tâm trong chọn tạo dòng thuần ngô…………………………………………………….………………….30 1.8. Một số phương pháp tạo dòng 32 1.8.1. Phương pháp tự phối (Standard method) 32 1.8.2. Phương pháp Sib (cận phối) hoặc Fullsib (cận phối giữa chị em) 33 1.8.3. Phương pháp chọn lọc phả hệ (Pedigree selection) 33 1.8.4. Tạo dòng đơn bội kép (Double haploid - DH) 34 1.9. Đánh giá các đặc tính nông sinh học của dòng 38 1.10. Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng 39 1.10.1. Đánh giá khả năng kết hợp bằng phương pháp lai đỉnh 40 1.10.2. Đánh giá khả năng kết hợp bằng phương pháp lai luân phiên 42 CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 44 2.1. Vật liệu nghiên cứu 44 2.1.1. Vật liệu để chọn tạo dòng thuần 44 2.1.2. Các dòng thuần được tạo ra từ các nguồn vật liệu khác nhau 45 2.1.3. Các dòng triển vọng được lựa chọn đánh giá tại Tây Bắc 45 2.1.4. Các tổ hợp lai đỉ nh giữa các dòng triển vọng và cây thử 46 2.1.5. Các tổ hợp lai luân phiên (Dialen) 46 2.1.6. Các tổ hợp lai triển vọng 46 2.1.7. Các mồi sử dụng trong phân tích đa dạng di truyền 46 2.2. Nội dung nghiên cứu 47 2.3. Phương pháp nghiên cứu 48 2.3.1. Phương pháp phân tích đa dạng di truyền bằng chỉ thị SSR 48 2.3.2. Bố trí thí nghiệm đồng ruộng 49 2.3.3. Chỉ tiêu theo dõi 49 2.3.4. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu 51 2.4. Địa điểm và thời gian nghiên cứu 52 2.4.1. Địa điểm nghiên cứu 52 2.4.2. Thời gian nghiên cứu 52 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 53 3.1. Một số đặc tính nông sinh học chính của các nguồn vật liệu tạo dòng 53 3.2. Kết quả chọn tạo, đánh giá và chọn lọc tập đoàn dòng được tạo từ các nguồn vật liệu khác nhau 60 3.3. Đánh giá đặc điểm nông sinh học của các dòng triển vọng tại Tây Bắc 70 3.3.1. Thời gian sinh trưởng của các dòng tham gia thí nghiệm 71 3.3.2. Đặc điểm hình thái của các dòng 72 3.3.3.Khả năng chống chịu của các dòng 82 3.3.4. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất 85 3.4. Đánh giá đa dạng di truyền của các dòng bằng chỉ thị phân tử SSR 94 3.4.1. Kết quả khảo sát các mồi trên các dòng nghiên cứu 94 3.4.2. Kết quả đánh giá độ thuần di truyền của các dòng nghiên cứu 95 3.4.3. Đa dạng di truyền của các dòng nghiên cứu 97 3.5. Kết quả đánh giá KNKH của các dòng thông qua lai đỉnh 99 3.5.1. Thời gian sinh trưởng qua các giai đoạn của các tổ hợp lai 100 3.5.2. Đặc tính hình thái của các tổ hợp lai 102 3.5.3. Đặc tính chống chịu của các tổ hợp lai 104 3.5.4. Yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lai 106 3.5.5.Đánh giá khả năng kết hợp về năng suất qua lai đỉnh 108 3.6. Kết quả đánh giá KNKH của các dòng thông qua lai luân phiên 112 3.6.1. Thời gian sinh trưởng và đặc điểm hình thái của THL luân phiên 112 3.6.2. Khả năng chống chịu của các tổ hợp lai luân phiên 114 3.6.3. Yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của tổ hợp lai luân phiên 116 3.6.4. Kết quả đánh giá ưu thế lai thông qua các tổ hợp lai luân phiên 120 3.6.5. Đánh giá KNKH về năng suất qua lai luânphiên 126 3.7. Kết qủa thí nghiệm so sánh các tổ hợp lai triển vọng 127 3.8. Khảo nghiệm sản xuất, khảo nghiệ m VCU giống ngô lai LVN 26 133 3.8.1. . Kết quả khảo nghiệm Quốc gia 138 3.8.2. Kết quản khảo nghiệm sản xuất giống ngô lai LVN 26 133 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 142 DANH MỤC CÔNG TRÌNH TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN Từ viết tắt Từ gốc CIMMYT International Maize and Wheat Improvement Center (Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo – Trung tâm cải tạo ngô và lúa mì quốc tế) GEM Germplasm enhancement of maize (Tăng cường nguồn gen cây ngô) TPTD Thụ phấn tự do THL Tổ hợp lai DT Diện tích NS Năng suất KNKH Khả năng kết hợp SSR Simple sequence repeat (Trình tự lặp lại đơn giản – Vi vệ tinh) TGST Thời gian sinh trưởng SĐT Sâu đục thân ĐKB Đường kính bắp RCK Rễ chân kiềng KV Khô vằn ĐL Đốm lá DB Dài bắp HH/B Số hàng hạt/bắp H/H Số hạt/hàng % H/B Tỷ lệ hạt/bắp SĐT Sâu đục thân X Xuân DANH MỤC BẢNG TT bảng Tên bảng Trang 1.1 Sản xuất ngô, lúa mì, lúa nước thế giới, 1961 - 2013 6 1.2 Sản xuất ngô Việt Nam giai đoạn năm 1975 - 2013 9 1.3 Diện tích, năng suất, sản lượng lúa và ngô của vùng Tây Bắc so với cả nước năm 2013 14 1.4 Diễn biến năng suất sản lượng ngô của tỉnh Sơn La và vùng Tây Bắc (1995 - 2013) 16 1.5 Phần trăm (%) nỗ lực phát triển dòng thuần từ các nguồn vật liệu khác nhau 23 1.6 Tầm quan trọng của các đặc điểm quan tâm trong tạo dòng thuần tương lai cho vùng Vành đai ngô 30 1.7 Tầm quan trọng và tính hiệu quả của chọn lọc bằng mắt đối với các tính trạng trong tạo dòng thuần ở vùng Vành Đai Ngô 31 1.8 Một số chỉ tiêu cần quan tâm trong quá trình tạo dòng thuần 38 2.1 Nguồn vật liệu chọn tạo dòng thuần 44 2.2 Các dòng được tạo ra từ nguồn vật liệu khác nhau 45 2.3 Các dòng triển vọng được chọn để tiếp tục đánh giá tại Tây Bắc 46 2.4 Danh sách 17 mồi SSR được sử dụng trong nghiên cứu(*) 47 2.5 Thành phần của một phản ứng PCR 48 2.6 Chu trình nhiệt của phản ứng PCR 49 3.1 Đặc điểm nông sinh học của các nguồn vật liệu tạo dòng 55 3.2 Khả năng chống chịu của các nguồn vật liệu tạo dòng 56 3.3 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các nguồn vật liệu tạo 57 3.4 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các nguồn vật liệu tạo 58 3.5 Thời gian sinh trưởng của tập đoàn dòng trong vụ 61 3.6 Chiều cao cây, cao đóng bắp của tập đoàn dòng vụ Thu Đông năm 2008 62 3.7 Khả năng chống chịu sâu bện hại chính của các dòng trong vụ Thu Đông năm 2008 64 3.8 Yếu tố cấu thành năng suất của các dòng trong vụ Thu Đông năm 2008 67 3.9 Khối lượng 1000 hạt và năng suất của tập đoàn dòng trong vụ Thu Đông năm 2008 68 3.10 Thời gian sinh trưởng của các dòng triển vọng vụ Hè Thu 2009 & Hè Thu 2010 71 3.11 Bảng 3.11. Chiều cao cây, chiều cao đóng bắp của các dòng triển vọng vụ Hè Thu 2009 & Hè Thu 2010 73 3.12 Số lá sau trỗ và chỉ số diện tích lá của các dòng triển vọng vụ Hè Thu 2009 & Hè Thu 2010 75 3.13 Một số đặc điểm hình thái của các dòng triển vọng vụ Hè Thu 2009 & Hè Thu 2010 77 3.14 Các đặc điểm về thân, cờ của các dòng triển vọng vụ Hè Thu 2009 & Hè Thu 2010 80 3.15 Thời gian cho phấn của các dòng triển vọng vụ Hè Thu 2009 & Hè Thu 2010 81 3.16 Đặc tính chống chịu của các dòng triển vọng vụ Hè Thu 2009 & Hè Thu 2010 84 3.17 Chỉ tiêu về số bắp/cây chiều dài và đường kính bắp của các dòng triển vong vụ Hè Thu 2009 & Hè Thu 2010 87 3.18 Chỉ tiêu về số hàng hạt và số hạt/hàng của các dòng triển vọng vụ Hè Thu 2009 & Hè Thu 2010 89 3.19 Tỷ lệ hạt/bắp, P.1000 hạt và năng suất của các dòng triển vọng 90 3.20 Hệ số PIC, tỷ lệ khuyết số liệu & số alen xuất hiện ở 17 mồi nghiên cứu 94 [...]... bổ sung thêm các giống mới, phù hợp với điều kiện sản xuất ngô tại Tây Bắc cho năng suất cao phục vụ sản xuất, chúng tôi thực hiện đề tài: Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai cho vùng Tây Bắc Việt Nam 2 Mục tiêu nghiên cứu - Lựa chọn được nguồn vật liệu phù hợp trong chương trình chọn giống ngô lai cho vùng Tây Bắc Việt Nam - Xác định được 1 - 2 tổ hợp lai triển vọng cho vùng Tây Bắc 3 Ý nghĩa khoa... 21.71 Viên Nghiên cứu Ngô 2.51 Giống ngô lai LVN10 CRI Hình 1.1.Thị trường tiêu thụ hạt giống ngô lai tại Sơn La năm 2013 Như vậy, với diện tích 250,9 nghìn ha ngô được trồng tại các tỉnh của Tây Bắc, thì có đến trên 95 % diện tích sử dụng giống lai Thị trường vùng Tây Bắc có nhu cầu hàng năm khoảng 5.000 tấn hạt giống, trong khi hiện nay giống ngoại đang chiếm đến hơn 70 % về lượng giống ngô lai F1 hiện... loài phụ khác nhau Sử dụng đa dạng di truyền trong tạo giống lai để có được ưu thế lai đã được hầu hết các nhà chọn giống công nhận và áp dụng Nhiều tác giả khi nghiên cứu về vật liệu khởi đầu cho việc tạo giống ngô lai đã đưa ra những kết luận sau: Khi nghiên cứu ưu thế lai ở các dòng ngô thuần có nguồn gốc địa lý khác nhau cho thấy hiện tượng ưu thế lai tăng khi sự khác biệt di truyền giữa bố và mẹ... 30/12/2014), cho phép sản xuất thử nghiệm 4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài 4.1 Đối tượng nghiên cứu: - Giống ngô thụ phấn tự do và giống ngô lai thương mại được nhập nội - Dòng thuần được tạo ra từ các nguồn vật liệu khác nhau - Các tổ hợp lai đỉnh, lai luân phiên từ các dòng triển vọng 4 4.2 Phạm vi nghiên cứu: - Thí nghiệm đánh giá vật liệu tạo dòng - Thí nghiệm chọn lọc đánh giá dòng... đang được trồng tại Tây Bắc với giá bán rất cao (hầu hết đều có giá từ 80.000 110.000 đồng/kg), cao hơn giá bán của giống ngô nội từ 30.000 - 50.000 đồng/kg Nếu tính bình quân của 70 % giống ngoại tương đương khoảng 3.500 tấn hạt giống với chênh lệch 40.000 đồng/kg, thì nông dân Tây Bắc mỗi một năm đã phải bỏ thêm 140 tỷ đồng để mua giống Do đó, việc nghiên cứu chọn tạo các giống ngô lai mới có khả năng... theo hướng Tây Bắc - Đông Nam đóng vai trò của một bức trường thành ngăn không cho gió mùa đông (hướng Đông Bắc - Tây Nam) vượt qua để vào lãnh thổ tiểu vùng Tây Bắc mà không bị suy yếu nhiều Trái với vùng Đông Bắc, hệ thống các vòng cung mở rộng theo hình quạt làm cho các đợt gió lạnh có thể theo đó mà xuống đến tận đồng bằng sông Hồng và xa hơn nữa về phía Nam Vì vậy, nền khí hậu vùng Tây Bắc nói chung... có thị trường kinh doanh hạt giống ngô sôi động nhất Thị trường tiêu thụ tại đây khoảng 3.500 tấn hạt giống ngô lai các loại/năm, là sức hút hấp dẫn cho hầu hết các công ty lớn, nhỏ, trong và ngoài nước đang kinh doanh hạt giống ngô ở Việt Nam như: Sygenta, Monsanto, Pioneer, CP, Bioseed, Cty CP Giống Cây trồng miền Nam, Cty CP giống Cây trồng TW, , và Viện Nghiên cứu Ngô 18 Cty CP 3.06 22.42 Sygenta... sự đa dạng di truyền trong chọn tạo giống ngô Sự đa dạng di truyền có ý nghĩa lớn trong chọn tạo giống ngô, đặc biệt trong chương trình chọn tạo giống lai Ngay từ khi khoa học chưa phát hiện ưu thế lai, đa dạng di truyền đã được nền văn minh các bộ tộc Aztec và Maya vùng trung Mỹ sử dụng Trong các lễ hội tôn giáo trước khi gieo trồng ngô, người ta thường trộn lẫn các loại ngô khác nhau thu thập từ các... xuất, tiêu thụ ngô Tây Bắc 1.3.1 Điều kiện tự nhiên và xã hội Tây Bắc Điều kiện tự nhiên: Vùng Tây Bắc bao gồm 4 tỉnh Lai Châu, Điện Biên, Sơn La và Hoà Bình có diện tích tự nhiên 37.533,8 km2 (chiếm 11,33% diện tích tự nhiên của cả nước) Phía Bắc giáp với Trung Quốc, phía Tây giáp Lào, phía Đông giáp 11 với Đông Bắc và một phần của vùng đồng bằng sông Hồng và phía Nam giáp với vùng Bắc Trung Bộ[21]... 70,65 %), và ngô đạt 33,75/44,30 tạ/ha (bằng 76,19 %)[22],[82] Cây ngô là cây lương thực có vị trí số 1 về diện tích và sản lượng tại Tây Bắc, năm 2013 diện tích trồng ngô của cả vùng Tây Bắc là 250,9 nghìn ha và sản lượng đạt 942,9 nghìn tấn Vì vậy, ngô là cây lương thực quan trọng nhất trong cơ cấu nông nghiệp của các tỉnh Tây Bắc, phần lớn sản lượng ngô được sản xuất ra của Tây Bắc là ngô hàng hoá . TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ĐÀO NGỌC ÁNH NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ LAI CHO VÙNG TÂY BẮC VIỆT NAM LUẬN. thêm các giống mới, phù hợp với điều kiện sản xuất ngô tại Tây Bắc cho năng suất cao phục vụ sản xuất, chúng tôi thực hiện đề tài: Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai cho vùng Tây Bắc Việt Nam Mục tiêu nghiên cứu - Lựa chọn được nguồn vật liệu phù hợp trong chương trình chọn giống ngô lai cho vùng Tây Bắc Việt Nam. - Xác định được 1 - 2 tổ hợp lai triển vọng cho vùng Tây Bắc. 3.