đánh giá biến dị di truyền ở giống đậu xanh tai chung đột biến thế hệ m2 tại cần thơ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN DI TRUYỀN GIỐNG NÔNG NGHIỆP Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp đã chấp nhận luận văn với đề tài: ĐÁNH GIÁ BIẾN DỊ DI T

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:

PGS.TS TRƯƠNG TRỌNG NGÔN MSSV: 3113287

Lớp: NÔNG HỌC K37

Cần Thơ, 2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

BỘ MÔN DI TRUYỀN GIỐNG NÔNG NGHIỆP

Luận văn tốt nghiệp Kỹ sư ngành Nông học với đề tài:

ĐÁNH GIÁ BIẾN DỊ DI TRUYỀN Ở GIỐNG ĐẬU

XANH TAICHUNG ĐỘT BIẾN THẾ HỆ M2

TẠI CẦN THƠ

Do sinh viên Trương Văn Tưởng thực hiện

Kính trình hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp

Cần Thơ, ngày…….tháng…… năm 2014

Giáo viên hướng dẫn

Ths Trần Thị Thanh Thủy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

BỘ MÔN DI TRUYỀN GIỐNG NÔNG NGHIỆP

Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp đã chấp nhận luận văn với đề tài:

ĐÁNH GIÁ BIẾN DỊ DI TRUYỀN Ở GIỐNG ĐẬU XANH TAICHUNG ĐỘT BIẾN THẾ HỆ M2

TẠI CẦN THƠ

Do sinh viên Trương Văn Tưởng thực hiện và bảo vệ trước Hội đồng

Luận văn tốt nghiệp được hội đồng đánh giá ở mức:………

Ý kiến của hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp………

………

………

Cần Thơ, ngày … tháng…… năm 2014 Thành viên Hội đồng ……… ……… ………

DUYỆT KHOA Trưởng Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân Các số liệu, kết quả trình bài trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào trước đây

Tác giả luận văn

QUÁ TRÌNH HỌC TẬP

I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC

Nơi sinh: Thốt Nốt, Cần Thơ

Trường: Trung học Phổ Thông Trung An

Địa chỉ: xã Trung An, huyện Cờ Đỏ, TP Cần Thơ

3 Trung học phổ thông

Thời gian: 2007-2010

Trường: Trung học Phổ Thông Trung An

Địa chỉ: xã Trung An, huyện Cờ Đỏ, TP Cần Thơ

LỜI CẢM TẠ

Trong thời gian ngồi ở giảng đường Đại học tuy không dài nhưng em cảm nhận

sự tận tình trong truyền đạt kiến thức cùng sự quan tâm sâu sắc của quý thầy cô trong Trường cũng như trong khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng Nhờ sự tận tâm của quý thầy cô nên em đã có thêm nhiều kiến thức mới để chuẩn bị hành trang cho nghề nghiệp của mình trong tương lai, đây cũng là cơ sở cho em tự hoàn thiện bản thân

Đặc biệt em xin chân thành biết ơn cô Trần Thị Thanh Thủy và thầy Trương Trọng Ngôn đã tận tình hướng dẫn, góp ý kiến cho em trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Em xin chân thành cảm ơn thầy cố vấn Nguyễn Lộc Hiền đã quan tâm và dạy

dỗ em trong thời gian em học tại trường Đại Học Cần Thơ

Xin cảm ơn bạn bè cùng lớp Nông Học A1 K37 và những người bạn tôi quen biết trong quá trình học tập đã quan tâm và giúp đỡ tôi trong những năm học qua

Tuy gặp nhiều vất vã trong thời gian thực hiện luận văn nhưng qua đó em đã chó thêm nhiều kinh nghiệm và ý thức tự học tập được nâng cao hơn

Xin chân thành cảm ơn!

Trương Văn Tưởng

TRƯƠNG VĂN TƯỞNG, 2014 “ĐÁNH GIÁ BIẾN DỊ DI TRUYỀN Ở GIỐNG

ĐẬU XANH TAICHUNG ĐỘT BIẾN THẾ HỆ M2 TẠI CẦN THƠ” Luận văn tốt

nghiệp kỹ sư Nông học, khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng, trường Đại Học Cần Thơ Giảng viên hướng dẫn: Ths Trần Thị Thanh Thủy và PGS.Ts Trương

Trọng Ngôn

TÓM LƯỢC

Đề tài: “Đánh giá biến dị di truyền ở các dòng đậu xanh đột biến thế hệ M2 tại Cần Thơ” được thực hiện tại trường Đại Học Cần Thơ từ ngày 27/02/2013 đến ngày 14/05/2013 nhằm xác định sự biến dị về mặt di truyền của các dòng đột biến thế hệ

M2 làm cơ sở cho việc tuyển chọn giống mới Đề tài được bố trí theo thể thức khối hoàn toàn ngẫu nhiên, một nhân tố, 5 nghiệm thức, 3 lần lặp lại Bốn nghiệm thức là hạt M2 của giống Taichung ở các mức nồng độ 0,2%EMS, 0,4% EMS, 0,6% EMS và 0,8% EMS Nghiệm thức đối chứng là giống đậu xanh Taichung Mỗi nghiệm thức gieo hai hàng, khoảng cách 50x20cm, hốc/cây Bón phân theo công thức 60N-60P2O5-40K2O

Kết quả cho thấy Ethyl Methane Sulphonate (EMS) gây ra đột biến hình thái ở lá như: màu sắc lá, hình dạng lá và số lượng lá Trong đó, tỷ lệ đột biến hình thái lá cao nhất ở nghiệm thức 0,4% EMS (90,48%) Ngoài ra, qua phân tích thống kê, cho thấy

có sự khác biệt ở mức 5% đối với tính trạng số hạt trên trái Hệ số phương sai kiểu gen (GCV: Genotypic Coefficient of Variance), hệ số phương sai kiểu hình (PCV: Phenotypic Coefficient of Variance) ở tính trạng số trái trên cây và trọng lượng hạt trên cây được đánh giá ở mức cao, cao nhất ở tính trạng số trái trên cây thuộc nghiệm thức 0,6% EMS là 41,22% và 42,05% (0,4% EMS) ở tính trạng trọng lượng hạt trên cây Hệ số di truyền theo nghĩa rộng ( ) ở các tính trạng khảo sát đều được đánh gia

ở mức ý nghĩa cao (> 80%) Ngoài ra, tiến bộ di truyền (GA) ở các tính trạng như số trái trên cây có GA cao nhất ở nghiệm thức 0,6% EMS là 82,41% và trọng lượng hạt trên cây đạt mức cao nhất là 84,19% (0,4% EMS)

MỤC LỤC

Lời cam đoan……… iii

Quá trình học tập……… iv

Lời cảm tạ……… v

Tóm lược……… vi

Mục lục……… vii

Danh sách bảng……… x

Danh sách hình……… xi

Danh sách từ viết tắt……… xii

MỞ ĐẦU………1

CHƯƠNG 1 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU……… 2

1.1 NGUỒN GỐC VỀ CÂY ĐẬU XANH……… 2

1.2 ĐẶC ĐIỂM NÔNG HỌC CỦA CÂY ĐẬU XANH………2

1.2.1 Đặc điểm của rễ………2

1.2.2 Đặc điểm của thân và cành……… 3

1.2.3 Đặc điểm của lá ……… 3

1.2.4 Đặc điểm của hoa ………3

1.2.5 Đặc điểm của quả……….4

1.2.6 Đặc điểm của hạt……… 4

1.2.7 Đặc tính nông học của giống đậu xanh Taichung………5

1.3 CÁC YẾU TỐ NGOẠI CẢNH ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA ĐẬU XANH………5

1.3.1 Nhiệt độ……….5

1.3.2 Ánh sáng………5

1.3.3 Nước, ẩm độ và mưa……….5

1.3.4 Đất đai……… 5

1.4 ĐỘT BIẾN VÀ Ý NGHĨA CỦA PHƯƠNG PHÁP CHỌN GIỐNG ĐỘT BIẾN……… ……… …….6

1.4.1 Đột biến…….……… 6

1.4.2 Ý nghĩa của phương pháp chọn giống đột biến………7

1.5 CƠ CHẾ TÁC ĐỘNG CỦA EMS (CH 3 SO 3 CH 5 )……… 8

1.6 QUY TRÌNH CHỌN LỌC CÁC CÁ THỂ ĐỘT BIẾN ………9

1.7 MỘT SỐ THÀNH TỰU TRONG CHỌN GIỐNG ĐỘT BIẾN……… 10

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP……….12

2.1 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM……… 12

2.2 PHƯƠNG TIỆN………12

2.2.1 Vật liệu nghiên cứu……….12

2.3 PHƯƠNG PHÁP……… 12

2.3.1 Bố trí thí nghiệm……… 12

2.3.2 Kỹ thuật canh tác……….13

2.3.3 Phương phương pháp thu thập và phân tích chỉ tiêu……… 13

2.3.3.1 Đặc tính sinh trưởng……….13

2.3.4 Tính các thông số biến di di truyền……….13

2.3.4.1 Hệ số phương sai kiểu gen (GCV)…… ……… 13

2.3.4.2 Hệ số phương sai kiểu hình (PCV)……… 14

2.3.4.3 Hệ số di truyền theo nghĩa rộng (H 2 )……… 14

2.3.4.4 Tiến bộ di truyền (GA)……… 14

2.3.5 Thu thập các kiểu đột biến hình thái……… 15

2.3.6 Thu thập các chỉ tiêu nông học………15

2.3.7 Đánh gía cá chỉ tiêu sâu bệnh……… 15

2.4 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THỐNG KÊ………17

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ THẢO LUẬN……….18

3.1 GHI NHẬN TỔNG QUÁT……… 18

3.1.1 Tình hình thời tiết và khí hậu……… 18

3.1.2 Tình hình sâu bệnh và đỗ ngã………18

3.2 CÁC ĐẶC TÍNH SINH TRƯỞNG……….19

3.2.1 Thời gian mọc mầm……….19

3.2.2 Thời gian trổ hoa……… 19

3.2.3 Thời gian sinh trưởng……… 19

3.3 SỨC SỐNG CỦA DÕNG ĐỘT BIẾN M 2 TỪ GIỐNG TAICHUNG……… 19

3.3.1 Giai đoạn cây con (10 NSKG)………19

3.3.2 Giai đoạn cây trưởng thành (30 NSKG)……… 20

3.4 BIẾN DỊ KIỂU HÌNH Ở CÁC DÕNG ĐỘT BIẾN M2 20

3.4.1 Đột biến về màu sắc lá………20

3.4.2 Đột biến về dạng lá……… 21

3.4.3 Đột biến về số lượng lá……… 22

3.5 ĐẶC TÍNH NÔNG HỌC……….23

3.5.1 Chiều cao cây lúc chín (cm)………23

3.5.2 Dài trái (cm)………24

3.5.3 Hạt trên trái……… 24

3.5.4 Số trái trên cây……… ……… 24

3.5.5 Trọng lượng 100 hạt (gam)……….25

3.5.6 Trọng lượng hạt trên cây (gam)……… 25

3.5.7 Giá trị trung bình , GCV, PCV, h2 và GA ở một số chỉ tiêu trên dòng đột biến M2 ……… ……… 26

3.5.7.1Hệ số phương sai kiểu gen (GCV)… ……….26

3.5.7.2 Hệ số phương sai kiểu hình (PCV)……… 28

3.5.7.3 Hệ số di truyền theo nghĩa rộng (h 2 )……… ………28

3.5.7.4 Tiến bộ di truyền (GA)……….29

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ……… 30

4.1 KẾT LUẬN………30

4.2 ĐỀ NGHỊ……… 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ CHƯƠNG

DANH SÁCH BẢNG

3.1 Tình hình thời tiết và khí hậu tại Cần Thơ từ tháng 2 đến tháng 5 năm

3.2 Đánh giá cấp độ bệnh đốm lá và tình hình đỗ ngã của thí nghiệm 19 3.3 Đặc tính sinh trưởng của dòng đột biến M2 của giống Taichung 19

3.6 Chiều cao cây, số nhánh và chiều dài trái của dòng đột biến M2 24

3.8 Các đặc số thống kê di truyền của các dòng đột biến M2 27

DANH SÁCH HÌNH

3.1 Đột biến màu sắc lá ở dòng M2 của giống đậu xanh Taichung 21 3.2 Đột biến hình dạng lá ở dòng M2 của giống đậu xanh Taichung 22 3.3 Đột biến số lƣợng lá ở dòng M2 của giống Taichung 23

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT

EMS: Ethyl Methane Sulphonate

GA: Genotic Advance

GCV: Genotypic Coefficient of Variance

PCV: Phenotypic Coefficient of Variance

h2: Hệ số di truyền theo nghĩa rộng

NSKG: Ngày sau khi gieo

CV: hệ số biến động

Trái/cây: số trái trên cây

Hạt/trái: số hạt trên trái

TL hat/cây: trọng lƣợng hạt trên cây

TL 100 hạt: trọng lƣợng 100 hạt

TB: trung bình

MỞ ĐẦU

Đậu xanh [Vigna radiata (L.) Wilczek] là một trong ba cây đậu đỗ chính trong

nhóm các cây đậu ăn hạt, đứng sau đậu tương và lạc Đậu xanh cũng chính là cây trồng có vị trí quan trọng trong nền nông nghiệp của nhiều nước, trong đó có Việt Nam

Trồng đậu xanh không những cung cấp nguồn thực phẩm giàu đạm, đáp ứng nhu cầu về dinh dưỡng của con người và vật nuôi, mà còn có tác dụng cải tạo và bồi dưỡng đất do rễ của cây đậu xanh có các nốt sần chứa một số loài vi sinh vật cố định đạm sống cộng sinh Nhưng thực trạng canh tác cây đậu xanh ở nước ta hiện nay vẫn còn nhiều đặc điểm hạn chế như năng suất thấp, khả năng chống chịu sâu bệnh kém, trái chín không đồng loạt… Vì thế cần nghiên cứu chọn tạo các giống đậu xanh có chất lượng tốt về năng suất và cả về đặc tính nông học, nhưng với phương pháp chọn giống cổ điển để tạo ra một giống cây trồng có năng suất cao và ổn định cần từ 6-10 thế hệ Trong khi đó, việc nghiên cứu chọn tạo giống bằng phương pháp gây đột biến chỉ cần 3-6 thế hệ đã cho ra được giống mới Hiện nay trên thế giới, việc nghiên cứu chọn tạo giống cây trồng nói chung và đậu xanh nói riêng nhờ đột biến gen đã và đang được áp dụng rộng rãi với nhiều tác nhân gây đột biến như tia gama, acid nitrơ (HNO2), Methyl Methane Sulphonate (MMS) Trong đó, hóa chất gây đột biến Ethyl Methane Sulphonate (EMS) là chất được sử dụng phổ biến nhất trong các nghiên cứu

để tạo ra các đột biến gen trong cây trồng đã cho ra nhiều giống mới có ưu thế hơn về đặc tính nông học và cũng như về năng suất Vì thế đề tài “Đánh giá biến dị di truyền

ở giống đậu xanh Taichung đột biến thế hệ M2 tại Cần Thơ” được thực hiện nhằm xác định được sự biến dị về mặt di truyền của các dòng đột biến thế hệ M2 của giống đậu xanh Taichung làm cơ sở cho việc tuyển chọn giống mới

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 NGUỒN GỐC VỀ CÂY ĐẬU XANH

Cây đậu xanh [Vigna radiata (L.) Wilczeck] thuộc ngành Magnoliophyta, lớp

Magnoliopsida, bộ Fabales, họ Fabaceae, chi Vigna Chi Vigna là một trong những

chi lớn trong họ Đậu, bao gồm 7 chi phụ: Vigna, Haydonia, Plactropic, Macrhyncha,

Ceratotropic, Lasiospron, Sigmaidotrotopis Đậu xanh theo quan điểm lấy hạt của

nhân dân ta bao gồm các loài thuộc hai chi phụ là Ceratotropic, còn được gọi là nhóm đậu châu Á, bao gồm 16 loài hoang dại và 5 loài trồng trọt là V radiata, V mungo, V

aconitifolia, V angularis, V umbellata Đậu xanh có bộ NST 2n = 22, là loại cây ăn

hạt, thân thảo Theo Vavilov, đậu xanh có nguồn gốc từ Ấn Độ, được phân bố rộng rãi

ở các nước Đông và Nam Á, khu vực Đông Dương Dạng dại của V radiata cũng

được tìm thấy ở Madagasca, bên bờ Ấn Độ Dương, Đông Phi (Nguyễn Đăng Khôi,

1997 và Trần Đình Long, Lê Khả Tường, 1998)

1.2 ĐẶC ĐIỂM NÔNG HỌC CỦA CÂY ĐẬU XANH.

Đậu xanh là loại cây trồng cạn thu quả và hạt Cây đậu xanh thuộc loại cây thân thảo bao gồm các bộ phận rễ, thân, lá, hoa, quả, hạt

1.2.1 Đặc điểm của rễ

Rễ đậu xanh thuộc loại rễ cọc bao gồm rễ chính và các rễ phụ Rễ chính thường

ăn sâu khoảng 20 - 30 cm, trong điều kiện thuận lợi có thể ăn sâu tới 70 - 100 cm, rễ phụ thường gồm 30 - 40 cái, dài khoảng 20 - 25 cm (Trần Văn Lài và ctv, 1993)

Trên rễ phụ có nhiều lông hút do biểu bì rễ biến đổi thành, có vai trò tăng cường sức hút nước và các chất dinh dưỡng cho cây Tuy nhiên, bộ rễ của cây đậu xanh yếu hơn nhiều so với các cây đậu đỗ khác nên khả năng chịu hạn và chịu úng của cây đậu xanh tương đối kém Nếu bộ rễ phát triển tốt thì bộ lá xanh lâu, cây ra nhiều hoa, quả, hạt mẩy Ngược lại, bộ rễ phát triển kém thì cây sẽ chóng tàn, các đợt ra hoa sau sẽ khó đậu quả hoặc quả sẽ bị lép (Nguyễn Đăng Khôi, 1997; Trần Đình Long và

Lê Khả Tường, 1998).Trên rễ cây họ đậu có nhiều nốt sần chứa vi khuẩn cố định đạm

Rhizobium Các nốt sần trên rễ bắt đầu hình thành khi cây có 2 - 3 lá thật và đạt tối đa

khi cây ra hoa rộ Trên mỗi cây có khoảng 10 - 20 nốt sần, tập trung chủ yếu ở cổ rễ Kích thước của các nốt sần không giống nhau, đường kính dao động từ 4 - 5 mm, so với đậu tương và lạc thì nốt sần của cây đậu xanh ít và nhỏ hơn Trên các loại rễ thì lớp rễ đầu tiên có nhiều nốt sần, còn các lớp rễ mọc ra từ cổ rễ về sau ít nốt sần hơn Người ta nhận thấy rằng những nốt sần hình thành sau khi cây ra hoa (nốt sần thứ cấp) hoạt động mạnh hơn loại nốt sần sinh ra ở nửa đầu thời kỳ sinh trưởng Trung bình mỗi vụ, một ha đậu xanh có thể bù lại cho đất tương ứng 85 - 107 kg nitơ làm cho đất tơi xốp hơn (Viện khoa học kỷ thuật Nông Nghiệp, 1996)

1.2.2 Đặc điểm của thân và cành

Thân cây đậu xanh thuộc loại thân thảo hình trụ, phân đốt, cao khoảng 40 - 70

cm mọc thẳng đứng, có khi hơi nghiêng Thân đậu xanh nhỏ, tròn, có màu xanh hoặc màu tím tùy thuộc vào kiểu gen, có một lớp lông màu nâu sáng bao bọc Trên thân chia 7 - 8 đốt, ở giữa hai đốt gọi là lóng Độ dài của các lóng thay đổi tùy theo vị trí trên cây và điều kiện khác Các lóng dài khoảng 8 - 10 cm, các lóng ngắn chỉ 3 - 4 cm

Từ các đốt mọc ra các cành, trung bình có 1 - 5 cành Các cành mọc ra từ các nách lá thứ 2, 3 phát triển mạnh gọi là cành cấp I, trên mỗi cành này lại có trung bình 2 - 3 mắt, từ các mắt này mọc ra các chùm hoa Các đốt thứ 4, 5, 6 thường là mọc ra các chùm hoa Thời kỳ trước khi cây có 3 lá chét thì tốc độ tăng trưởng của thân chậm, sau đó mới tăng nhanh dần đến khi ra hoa và hoa rộ, đạt chiều cao tối đa lúc đã có quả chắc Đường kính trung bình của thân chỉ từ 8 - 12 mm và tăng trưởng tỷ lệ thuận với tốc độ tăng trưởng của chiều cao cây (Trần Đình Long và Lê Khả Tường, 1998)

1.2.3 Đặc điểm của lá

Lá cây đậu xanh thuộc loại lá kép, có ba lá chét, mọc cách Trên mỗi thân chính

có 7 đến 8 lá thật, chúng xuất hiện sau khi xuất hiện lá mầm và lá đơn Lá thật hoàn chỉnh gồm có: lá kèm, cuống lá và phiến lá Cả hai mặt trên và dưới của lá đều có lông bao phủ Diện tích của các lá tăng dần từ dưới lên các lá mọc ở giữa thân rồi lại giảm dần lên phía ngọn Chỉ số diện tích lá (m2 lá/m2 đất) có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất quang hợp và năng suất thu hoạch Số lượng lá, kích thước, hình dạng và chỉ số diện tích lá thay đổi tuỳ thuộc vào giống, đất trồng và thời vụ (Trần Đình Long và Lê Khả Tường, 1998; Đường Hồng Dật, 2006)

1.2.4 Đặc điểm của hoa

Hoa đậu xanh là loại hoa lưỡng tính, tự thụ phấn, mọc thành chùm to, xếp xen

kẽ nhau ở trên cuống Các chùm hoa chỉ phát sinh ra từ các mắt thứ ba ở trên thân, nhiều nhất là ở mắt thứ tư, còn ở các cành thì tất cả các mắt đều có khả năng ra hoa Thường sau khi cây mọc 18 - 20 ngày thì mầm hoa hình thành, sau 35 - 40 ngày thì nở hoa Trong một chùm hoa, từ khi hoa đầu tiên nở đến hoa cuối cùng kéo dài 10 - 15 ngày Mỗi chùm hoa dài từ 2 - 10 cm và có từ 10 - 125 hoa Khi mới hình thành hoa

có hình cánh bướm, màu xanh tím, khi nở cánh hoa có màu vàng nhạt (Trần Đình Long và Lê Khả Tường, 1998)

Hoa đậu xanh thường nở rải rác, các hoa ở thân nở trước, các hoa ở cành nở sau, chậm hơn, có khi còn chậm hơn các chùm hoa cuối cùng ở ngọn cây Trên cùng một cành, các chùm hoa cũng nở chênh lệch nhau có khi đến 10 -15 ngày Trong một chùm hoa cũng vậy, từ khi hoa đầu tiên nở đến hoa cuối cùng có thể chênh 10 - 15 ngày Hoa nở được 24h là tàn, sau khi nở hoa và thụ tinh khoảng 20 ngày là quả chín

Số lượng hoa dao động rất lớn, từ 30 đến 280 hoa trên một cây

Thời gian nở hoa có thể chia thành 3 nhóm:

- Nhóm ra hoa tập trung: Hoa nở kéo dài < 16 ngày

- Nhóm ra hoa không tập trung: Hoa nở liên tiếp > 30 ngày

- Nhóm ra hoa trung gian: Hoa nở từ 16 đến 30 ngày

1.2.5 Đặc điểm của quả

Quả đậu xanh thuộc loại quả giáp, có dạng hình trụ, dạng tròn hoặc dạng dẹt với đường kính 4 - 6 mm, dài 8 - 14 cm, có 2 gân nổi rõ dọc hai bên quả, đa số là quả thẳng, có một số hơi cong, khi còn non quả có màu xanh, khi chín vỏ quả có màu nâu vàng hoặc xám đen, đen gặp nắng dễ bị tách vỏ Một cây trung bình có khoảng

20 - 30 quả, mỗi quả có từ 5 - 10 hạt Trên vỏ quả được bao phủ một lớp lông mịn Mật độ lông phụ thuộc vào đặc điểm của giống và khả năng chống chịu của cây Những giống đậu xanh chống chịu bệnh khảm vàng virus và sâu đục quả có mật độ lông dày, vào thời kì chín hoàn toàn lông trên quả thường rụng đi hoặc tự tiêu biến (Nguyễn Mạnh Chính, Nguyễn Mạnh Cường, 2008; Đường Hồng Dật, 2006)

Các quả của những lứa hoa đầu lại thường chín chậm hơn các quả ra lứa sau

đó, nhưng quả to và hạt mẩy hơn Các quả của những đợt hoa ra sau thường ngắn, ít hạt, hạt không mẩy, màu hạt cũng nhạt và bé hơn Các quả sinh ra từ các chùm hoa trên thân nhiều quả và quả to, dài hơn quả của các chùm hoa ở cành Quả đậu xanh chín rải rác, có khi kéo dài đến 20 ngày (Viện khoa học kỹ thuật Nông Nghiệp, 1996)

1.2.6 Đặc điểm của hạt

Hạt không nội nhũ, phôi cong, hai lá mầm dày, lớn và chứa nhiều chất dinh dưỡng Hạt gồm vỏ hạt, rốn hạt, 2 lá mầm và 1 mầm non Mầm non là nơi thu nhỏ của mầm rễ, 2 lá đơn, thân chính và lá kép đầu tiên Hạt có hình tròn, hình trụ, hình ô van, hình thoi và có nhiều màu sắc khác nhau như: màu xanh mốc, xanh bóng, xanh nâu, vàng mốc, vàng bóng nằm ngăn cách nhau bằng những vách xốp của quả Ruột hạt màu vàng, xanh, xanh nhạt Hình dạng hạt kết hợp với màu sắc và độ lớn của hạt là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng của hạt Mỗi quả có từ 8 - 15 hạt Hạt của những quả trên thân thường to, mẩy hơn hạt của các quả ở cành Hạt của các quả lứa đầu cũng to và mẩy hơn các quả lứa sau Số lượng hạt trung bình trong một quả là một trong những yếu tố chủ yếu tạo thành năng suất của đậu xanh Trọng lượng hạt của mỗi cây biến động lớn từ 20 - 90 gam tùy giống, thời vụ và chế độ canh tác Trọng lượng 1000 hạt từ 50 - 70 gam (Nguyễn Mạnh Chính và Nguyễn Mạnh Cường, 2008)

1.2.7 Đặc tính nông học của giống đậu xanh Taichung

Đặc tính nông học của giống đậu xanh được sử dụng để gây đột biến được mô

tả ở Bảng 1.1 bên dưới Đây là một trong những giống ngắn ngày, sản xuất giá cho năng suất cao, phẩm chất ngon (Lê Anh Khoa, 2013)

Bảng 1.1 Đặc tính thực vật của giống đậu xanh Taichung

Thời gian sinh trưởng (ngày)

Chiều cao cây (cm)

Số trái trên cây (trái)

Chiều dài trái (cm)

Số hạt trên trái (hạt)

Trọng lượng 1000 hạt (g)

Năng suất (tấn/ha)

60-70 68-81 9-12 9-10 10-12 58-60 1,14-1,81

(Nguồn: Trần Thị Thanh Thủy và Trương Trọng Ngôn, 2010)

1.3 CÁC YẾU TỐ NGOẠI CẢNH ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA ĐẬU XANH

1.3.1 Nhiệt độ

Đậu xanh là cây trồng có nguồn gốc nhiệt đới nên yêu cầu của đậu xanh với nhiệt độ là tương đối cao Nhiệt độ thích hợp cho cây đậu xanh sinh trưởng và phát triển là khoảng 25-300C Theo Đoàn Thị Thanh Nhàn (1996) thì đậu xanh chịu nóng tương đối tốt Nhiệt độ từ 38-400C không ảnh hưởng đến khả năng thụ phấn, thụ tinh của hoa và khả năng phát triển của quả đối với giống cải tiến Nếu nhiệt độ ở mức

140C thì cây sẽ không mọc được và mọi quá trình trao đổi chất sẽ không xảy ra (Raison và chapman, 1978)

1.3.2 Ánh sáng

Đậu xanh là cây ngày ngắn, tuy nhiên phản ứng của đậu xanh đối với quang kỳ

là tương đối yếu Đối với cường độ ánh sáng, đậu xanh là cây ưa sáng, số giờ có nắng phải đạt 180-200 giờ/tháng, trong thời kỳ trổ hoa số giờ nắng phải đạt trên 200 giờ/tháng Nếu số giờ nắng giảm xuống dưới 150 giờ/tháng sẽ làm cây bị yếu, tỷ lệ rụng hoa tăng, sâu bệnh nhiều

1.3.3 Nước, ẩm độ và mưa

Theo Chuang và Hullbell (1978) thì nhu cầu nước của cây đậu xanh là 3,2 mm/ngày Nếu bức xạ lớn thì phải cần đến 4-5 mm/ngày Độ ẩm thường xuyên cho cây đậu xanh mọc tốt là khoảng 70-80%, khi độ ẩm dưới 50% thì năng suất giảm Có hai thời kỳ không thể thiếu ẩm độ thích hợp là lúc mọc mầm và khi ra hoa, đậu quả; thời gian này độ ẩm cần thuyết phải từ 80-90% Chế độ mưa vẫn ảnh hưởng đến năng suất cây đậu xanh, với vũ lượng 750-1700 mm/năm là đủ cung cấp nước để cây đậu phát triển quanh năm (Trần Kim Thủy, 1969)

1.3.4 Đất đai

Do khả năng chống úng kém của rễ đậu xanh nên khi trồng cần chọn loại đất có thành phần cơ cấu nhẹ, có khả năng giữ ẩm và thoát nước tốt Đậu xanh không có yêu cầu chặt chẽ về đất đai, trừ đất sét nặng và đất chua mặn, các loại đất khác đều có thể chồng đậu xanh Tuy nhiên, loại đất thích hợp nhất là đất cát pha, đất thịt nhẹ, có tầng đất mặt sâu trên 50 cm, pH thích hợp là khoảng 5,5-7

1.4 ĐỘT BIẾN VÀ Ý NGHĨA CỦA PHƯƠNG PHÁP CHỌN GIỐNG ĐỘT BIẾN

1.4.1 Đột biến

Đột biến gen hay đột biến điểm: là các biến đổi rất nhỏ trên một đoạn ADN, thường liên quan đến một cặp base đơn của ADN hoặc một số ít cặp base kề nhau Mọi biến đổi đều dẫn đến sự thay đổi trình tự nucleotide tạo ra các alen khác nhau Đột biến xuất hiện trong điều kiện tự nhiên hay do con người tạo ra Về nguồn gốc, đột biến gen được phân ra làm đột biến ngẫu nhiên (spontaneous) và đột biến cảm ứng (induced)

Đột biến ngẫu nhiên là đột biến xuất hiện khi không có sự xử lý của tác nhân đột biến Đột biến ngẫu nhiên được tính là tỷ lệ cơ sở của đột biến và được dùng để ước chừng nguồn biến dị di truyền tự nhiên trong quần thể Tần số đột biến ngẫu nhiên thấp nằm trong khoảng 10-5- 10-8

Đột biến cảm ứng là dạng đột biến xuất hiện với tần số đột biến tăng lên khi xử

lý có mục đích bằng tác nhân gây đột biến hoặc tác nhân môi trường đã được biết Vì vậy đột biến cảm ứng là nguồn đột biến quan trọng cho phân tích di truyền

Các dạng đột biến gen: có hai dạng đột biến gen chính trong phân tử ADN + Đột biến thay thế cặp base (base substitution)

+ Đột biến thêm bớt cặp base (base insertion – base delection)

Các đột biến này có thể phát sinh do ảnh hưởng của môi trường cũng như ảnh hưởng của các tác nhân gây đột biến

* Đột biến thay thế cặp base

Kiểu đột biến đơn giản nhất là thay thế một base, trong đó một cặp nucleotide trong gen được thay thế bằng một cặp nucleotide khác

Ví dụ: A được thay thế bằng G trong sợi ADN Sự thay thế này tạo ra sự bắt cặp base G-T Ở lần sao chép tiếp theo tạo ra cặp G-C trong một phân tử DNA con và cặp A-T ở phân tử DNA con kia

Tương tự, đột biến thay thế A bằng T trên một sợi, tạo ra sự kết cặp tạm thời

T-T Kết quả sao chép tạo ra T-A trên một phân tử DNA con và A-T trên phân tử DNA con kia Trong trường hợp hợp này, cặp base T-A là đột biến và cặp A-T không đột biến

Có hai loại đột biến thay thế: đột biến đồng hoán và đột biến đảo hoán

+ Đột biến đồng hoán (transition mutation): Nếu một đột biến mà bazơ pyrimidine được thay thế bằng một pyrimidine và một purine thay bằng một purine VD: Đột biến đồng hoán có thể là:

T →C hoặc C →T (pyrimidine →pyrimidine)

A →G hoặc G →A (purine →purine)

+ Đột biến đảo hoán (Transversion mutation): Đột biến làm thay một pyrimidine thành một purine hay một purine được thay thế bằng một pyrimidine Các đột biến đảo hoán:

T →A, T →G, C →A hoặc C →G

(Pyrimidine → purine)

A →T, A →C G →T hoặc G →C

(Purine → pyrimidine)

* Đột biến thêm hoặc bớt base (base-pair addition/deletion) còn gọi là indel

mutation (insertion deletion)

Trường hợp đơn giản nhất của đột biến này là thêm hoặc mất một cặp base đơn Đôi khi đột biến làm thêm hoặc mất đồng thời nhiều cặp base Hậu quả của đột biến điểm đến cấu trúc và sự biểu hiện của gen

Đột biến điểm xuất hiện trong vùng mã tác động lên mã di truyền theo 2 hướng: làm thoái hóa mã di truyền hoặc xuất hiện mã kết thúc quá trình dịch mã

• Có các dạng:

Đột biến đồng nghĩa (synonymous mutation): đột biến thay đổi một codon

mã hóa acid amin thành codon mới mã hóa cho cùng acid amin đó Đột biến đồng nghĩa cũng có thể xem là đột biến im lặng (silent mutations)

Đột biến nhầm nghĩa (missense mutation), đôi khi còn gọi là đột biến không đồng nghĩa (nonsynonymous mutation): codon mã hóa cho một acid

amin này bị thay đổi thành codon mã hóa cho một acid amin khác

Đột biến vô nghĩa (nonsense mutation): codon mã hóa cho một acid amin

bị thay đổi thành codon kết thúc dịch mã (translation termination/stop codon)

1.4.2 Ý nghĩa của phương pháp chọn giống đột biến

Đột biến là một cơ chế chủ yếu tạo ra biến dị di truyền ở mọi cơ thể sống Đột biến ở thực vật là những thay đổi di truyền đột ngột xảy ra trong toàn bộ vật chất di truyền (phân tử ADN) của cây Đối với chọn tạo giống, đột biến (bao gồm đột biến gen và đột biến nhiễm sắc thể, đột biến nhân và ngoài nhân, đột biến số lượng nhiễm

sắc thể) cung cấp nguồn vật liệu di truyền mang các tính trạng mới để trực tiếp hoặc gián tiếp tạo ra giống mới

Theo Vũ Đình Hòa (2005) thì phần lớn các giống hiện nay được tạo thành thông qua lai và chọn lọc, trong khi đó số giống tạo thành trực tiếp từ các thể đột biến tương đối ít mặc dù có xu thế tăng Tính đến năm 2003, có 2250 giống đột biến thuộc

175 loài đã được công nhận đưa vào sản xuất (FAO/IAEA), trong đó trên 1000 giống được đưa ra trong 15 năm gần đây Những nước đứng đầu là Trung Quốc, Ấn độ, Hà Lan, Nga, Hà Lan, Mỹ và Nhật Bản

Ý nghĩa của chọn giống bằng phương pháp đột biến ngày một tăng với sự tiến

bộ của chọn giống vì nguồn biến dị di truyền dự trữ của các loài cây trồng dần cạn kiệt Trong một số trường hợp, sử dụng biến dị di truyền cảm ứng thậm chí có hiệu quả hơn Bằng phương pháp đột biến có thể thay đổi, cải tiến những tính trạng đơn gen và đa gen Phương pháp đột biến đã được áp dung thành công để tạo ra khả năng kháng sâu, bệnh, các điều kiện bất lợi của ngoại cảnh, cải tiến hàm lượng các chất có ích, tăng chất lượng sản phẩm, giảm chiều cao cây, tạo ra tính chín sớm, tăng năng suất, tạo ra tính bất dục đực (nhân và tế bào chất) Thậm chí phương pháp đột biến có thể cải tiến đồng thời nhiều tính trạng: màu sắc hạt tốt hơn, có năng suất, hàm lượng protein và lipid cao hơn giống gốc Như vậy, đột biến là một phương pháp bổ sung cho các phương pháp chọn giống khác Các thể đột biến tạo thành, có thể sử dụng trực tiếp làm giống mới hoặc sử dụng gián tiếp làm vật liệu bố mẹ cho phương pháp lai Chẳng hạn, giống lúa Yangdao 6 là giống đột biến có năng suất cao và chất lượng tốt được gieo trồng ở Trung Quốc, được sử dụng làm bố của giống lai

* Phương pháp đột biến được áp dụng khi:

- Nguồn biến dị tự nhiên không có tính trạng mong muốn

- Tính trạng mong muốn có trong nguồn gen cây trồng nhưng liên kết chặt với tính trạng không mong muốn

- Một giống ưu tú đang gieo trồng cần cải tiến một tính trạng đơn giản

- Tính trạng mong muốn có trong nguồn gen cây dại có họ hàng thân thuộc, nhưng khó lai và liên kết chặt với tính trạng không mong muốn

- Cần biến dị mới ở cây sinh sản bằng con đường vô tính (cây cảnh, cây ăn quả)

1.5 CƠ CHẾ TÁC ĐỘNG CỦA EMS (CH 3 SO 3 CH 5 )

Ethyl methane sulfonate (EMS) có công thức hóa học là CH3SO3CH5 EMS là

một tác nhân gây alkyl hóa, làm biến đổi base gây ra sự kết cặp sai Chất EMS sẽ

thêm nhóm alkyl (nhóm ethyl) ở nhiều vị trí trên cả 4 base Tuy nhiên, đột biến hầu như chỉ xảy ra khi nhóm alkyl được thêm vào ở oxy số 6 của guanine tạo ra O-6-alkylguanine Sự alkyl hóa này dẫn đến sự kết cặp nhầm với thymine Kết quả sinh ra

đột biến đồng hoán G-C→A-T trong lần sao chép tiếp theo

Hình 1.1 Cơ chế gây đột biến của Ethyl Methane Sulphonate (EMS)

đó cũng rất quan trọng để xác định độ lớn của M1

Bước 2: Trồng thế hệ M1

Trồng vật liệu xử lý trong điều kiện cách ly hay bao cách ly cùng với đối chứng Thường ở thế hệ M1 có thể quan sát thấy nhiều thay đổi kiểu hình do ảnh hưởng trực tiếp của tác nhân đột biến Tìm những cây khảm và cây không khảm dị hợp tử Tùy theo mục tiêu chọn giống mà quyết định gieo toàn bộ hạt hay một hạt của từng cây hay một hoặc nhiều cơ quan sinh sản (bông, quả, ) của mỗi cây M1 và gieo trồng thế hệ M2 ở dạng hỗn hợp hay theo từng nhóm Thu hoạch và giữ hạt vật liệu một cách phù hợp

Bước 3: Trồng thế hệ M2

i) Trồng theo từng nhóm từ 15-20 cây (số cây phụ thuộc vào tỉ lệ phân ly) để

dễ dàng đánh giá các đột biến lặn đơn gen (như đột biến diệp lục, hình thái, kháng bệnh, tính trạng chất lượng khác )

ii) Trồng cây với khoảng cách như nhau để đánh giá tính trạng số lượng

iii) Tìm thể phân ly, giám định đột biến cảm ứng và thu hạt từ cây đột biến; có thể áp dụng các phương pháp chọn lọc như chọn lọc ở các thế hệ lai: phương pháp hệ thống, phương pháp một hạt

i) Thể đột biến đã chọn được đánh giá sơ bộ về giá trị nông học

ii) Đánh giá tính ổn định di truyền của thể đột biến

iii) Để sử dụng gián tiếp trong chương trình chọn giống lai thể đột biến mong muốn với vật liệu chọn giống

Bước 6 đến 9: Trồng thế hệ M5 và các thế hệ sau

Đánh giá các thể đột biến ổn định ở nhiều điểm Dựa vào năng suất và các tính trạng khác, thể đột biến có thể công nhận và phổ biến là giống cải tiến và/hoặc sử dụng gián tiếp để chuyển tính trạng có ích vào vật liệu chọn giống có triển vọng Bước 10 Khảo nghiệm chính thức và công nhận giống

1.7 MỘT SỐ THÀNH TỰU TRONG CHỌN GIỐNG ĐỘT BIẾN

Anbarasan và ctv (2013) đã nghiên cứu về tác dụng gây đột biến của EMS lên sự nảy mầm và sức sống giống mè MV3 Giống mè MV3 được xử lý EMS với nồng độ

từ 0,2-2 mM Kết qua cho thấy EMS đã ảnh hưởng đến tỷ lệ nảy mầm của hạt vào các thời điểm 5 NSKG, 10 NSKG, các thông số về chiều cao cây, chiều dài gốc và số lượng nhánh bên trong gốc chính giảm khi tăng nồng độ EMS Tỷ lệ gây chết 50% (LD50) đã được tính toán dựa trên 50% số hạt giảm nảy mầm và phát triển của cây giống đã được tìm thấy ở nồng độ 1,0 mM EMS

Ali Benjavad Talebi và ctv (2012), nghiên cứu thành công về sự ảnh hưởng của

Ethyl Methane sulphonate (EMS) gây ra đột biến gen trên giống lúa MR219 của Malaysia ở liều lượng gây chết 50% cây Trong nghiên cứu này hạt giống được xử lý EMS ở nồng độ 0,25%, 0,50%, 0,75%, 1%, 1,25%, 1,5% và 2% Kết quả cho thấy, việc tăng nồng độ EMS, sẽ làm giảm sự nảy mầm, chiều cao cây, chiều dài gốc so với đối chứng (không xử lý EMS) Chiều cao cây và chiều dài rễ cũng giảm với sự gia tăng nồng độ EMS trong một khoảng nhất định Các giá trị LD25 (tỷ lệ gây chết 25%)

và LD50 (tỷ lệ gây chết 50%) đã được quan sát dựa trên sự giảm tăng trưởng của cây con sau khi xử lý EMS ở nồng độ 0,25% và 0,50%

Anand Kumar và ctv (2009) đã sử dụng tia gama và EMS để gây đột biến về

diệp lục tố và hình thái trên cây đậu xanh (Vigna radital (L) Wilczek) Hạt giống của

hai giống đậu xanh PS-16 và Sona được xử lý với bốn mức nồng độ EMS ( 0,1-0,4

%) Cho thấy, sự ảnh hưởng của EMS lên chất diệp lục tỷ lệ thuận với sự gia nồng độ các chất gây đột biến Ngoài ra, các đặc tính như chiều cao cây giảm, kích thước vỏ lớn và ra hoa đồng loạt là đặc tính nông học mong muốn, có thể được sử dụng trong