Nghiên cứu ảnh hưởng của loài cây mẹ và biến dị, di truyền về sinh trưởng và tính chất gỗ trong chọn giống keo lai tự nhiên

i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM ĐỖ HỮU SƠN NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA LOÀI CÂY MẸ VÀ BIẾN DỊ, DI TRUYỀN VỀ SINH TRƢỞNG VÀ TÍNH CHẤT GỖ TRONG CHỌN GIỐNG KEO LAI TỰ NHIÊN LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP Hà Nội - 2017 ii BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM ĐỖ HỮU SƠN NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA LOÀI CÂY MẸ VÀ BIẾN DỊ, DI TRUYỀN VỀ SINH TRƢỞNG VÀ TÍNH CHẤT GỖ TRONG CHỌN GIỐNG KEO LAI TỰ NHIÊN Chuyên ngành đào tạo: Di truyền chọn giống lâm nghiệp Mã số: 62 62 02 07 LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS Hà Huy Thịnh GS.TS Lê Đình Khả Hà Nội - 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu khoa học thực hiện, số liệu luận án hoàn toàn trung thực chưa công bố tài liệu hay công trình nghiên cứu khác, sai hoàn toàn chịu trách nhiệm Số liệu kết trình bày luận án trực tiếp thu thập, đồng thời đồng ý cho phép kế thừa kết nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu cải thiện giống nhằm tăng suất, chất lượng cho số loài trồng rừng chủ yếu” giai đoạn 2006 – 2010 2011 – 2015 dự án ACIAR “Các phương pháp chọn tạo phát triển giống tiến cho loài keo nhiệt đới” giai đoạn 2009 – 2015 Tiến sỹ Hà Huy Thịnh (Viện nghiên cứu Giống Công nghệ Sinh học Lâm nghiệp) làm chủ nhiệm đề tài, dự án làm cộng tác viên Hà Nội, ngày 10 tháng 06 năm 2017 Tác giả Đỗ Hữu Sơn ii LỜI CẢM ƠN Luận án hoàn thành Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam năm 2017 Có kết xin chân thành cảm ơn giúp đỡ Lãnh đạo Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, Ban Đào tạo Hợp tác quốc tế tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trình học tập nghiên cứu Viện Tôi xin chân thành cảm ơn Viện Nghiên cứu Giống Công nghệ sinh học Lâm nghiệp, đơn vị trực tiếp hỗ trợ kinh phí, nhân lực, vật liệu giống trường nghiên cứu thông qua đề tài dự án nghiên cứu cải thiện giống đơn vị chủ trì thực Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc kính trọng đến TS Hà Huy Thịnh, GS.TS Lê Đình Khả, người hướng dẫn khoa học, dành nhiều thời gian, công sức giúp đỡ hoàn thành luận án Xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Đức Kiên, TS Chris Harwood, TS Phí Hồng Hải tập thể cán Viện Nghiên cứu Giống Công nghệ sinh học Lâm nghiệp, Trung tâm Khoa học Lâm nghiệp Bắc Trung Bộ, Trung tâm Nghiên cứu thực nghiệm Lâm nghiệp Đông Nam Bộ, giúp đỡ việc thu thập, xử lý số liệu có ý kiến đóng góp quý giá để hoàn thành luận án Xin chân thành cảm ơn động viên, giúp đỡ gia đình bạn bè đồng nghiệp Hà Nội, ngày 10 tháng 06 năm 2017 Tác giả Đỗ Hữu Sơn iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU - Chƣơng TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Keo lai tự nhiên giới 1.1.1 Lịch sử phát đặc tính, đặc trưng - 1.1.2 Tình hình gây trồng tiềm phát triển - 1.1.3 Tình hình nghiên cứu cải thiện giống - 1.2 Keo lai tự nhiên Việt Nam 15 1.2.1 Lịch sử phát đặc tính, đặc trưng 15 1.2.2 Tình hình gây trồng tiềm phát triển 16 1.2.3 Tình hình nghiên cứu cải thiện giống 16 1.3 Nhận định chung - 27 Chƣơng NỘI DUNG, VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - 29 2.1 Nội dung nghiên cứu 29 2.2 Vật liệu nghiên cứu 29 2.2.1 Vật liệu nghiên cứu đánh giá biến dị sinh trưởng chất lượng thân -29 2.2.2 Vật liệu nghiên cứu biến dị tính chất gỗ 31 2.2.3 Vật liệu nghiên cứu chọn lọc dòng vô tính -31 2.2.4 Đặc điểm tự nhiên khu vực nghiên cứu -33 2.3 Phương pháp nghiên cứu - 36 2.3.1 Phương pháp chung 36 2.3.2 Phương pháp chọn lọc lai trội -38 2.3.3 Phương pháp bố trí thí nghiệm 39 2.3.4 Phương pháp thu thập số liệu sinh trưởng chất lượng thân 40 2.3.5 Phương pháp lấy mẫu đánh giá tính chất gỗ 41 2.3.6 Phương pháp xác định tính chất gỗ 42 2.3.7 Phương pháp phân tích xử lý số liệu -44 iv Chƣơng KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN - 49 3.1 Biến dị sinh trưởng, chất lượng thân tính chất gỗ - 49 3.1.1 Biến dị sinh trưởng chất lượng thân dòng vô tính khảo nghiệm giống lai 49 3.1.2 Biến dị tính chất gỗ dòng vô tính khảo nghiệm giống lai - 59 3.2 Ảnh hưởng loài mẹ gia đình đến sinh trưởng, chất lượng thân tính chất gỗ - 70 3.2.1 Ảnh hưởng loài mẹ đến sinh trưởng chất lượng thân -70 3.2.2 Ảnh hưởng loài mẹ đến tính chất gỗ -77 3.2.3 Ảnh hưởng gia đình đến sinh trưởng tính chất gỗ dòng vô tính -81 3.3 Ước lượng thông số di truyền, tương tác kiểu gen – hoàn cảnh tương quan tính trạng 83 3.3.1 Hệ số di truyền theo nghĩa rộng hệ số biến động kiểu gen tính trạng sinh trưởng chất lượng thân 83 3.3.2 Hệ số di truyền theo nghĩa rộng hệ số biến động kiểu gen tính trạng tính chất gỗ -86 3.3.3 Tương tác kiểu gen - hoàn cảnh - 87 3.3.4 Tương quan tính trạng -89 3.4 Chọn lọc dòng vô tính keo lai 91 KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ - 96 Kết luận - 96 Tồn - 98 Kiến nghị 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO - 100 TIẾNG VIỆT NAM - 100 TIẾNG NƯỚC NGOÀI - 103 PHỤ LỤC v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT Ký hiệu/Từ viết tắt Giải nghĩa đầy đủ Aa Keo tràm (Acacia auriculiformis) AaxAm Keo lai từ mẹ Keo tràm, bố Keo tai tượng AaBB Keo tràm hạt từ vườn giống Bầu Bàng AaDT Keo tràm hạt đại trà AaNS Keo tràm hạt nguyên sản Úc (xuất xứ Coen River) Am Keo tai tượng (Acacia mangium) AmxAa Keo lai từ mẹ Keo tai tượng, bố Keo tràm AmBB Keo tai tượng hạt từ vườn giống Bầu Bàng AmDT Keo tai tượng hạt đại trà AmNS Keo tai tượng hạt nguyên sản Úc (xuất xứ Pongaki) CSO Vườn giống vô tính (Clonal seed orchard) CVG Hệ số biến động kiểu gen (Genotypic coefficients of variation) D1.3 Đường kính ngang ngực DC Đối chứng DVT Dòng vô tính Dtt Độ thẳng thân Dttt Độ trì trục thân Fpr Xác suất F (Fisher) tính toán GCN Giống công nhận H Chiều cao vút H2 Hệ số di truyền theo nghĩa rộng KLR Khối lượng riêng gỗ vi L.sd Khoảng sai dị đảm bảo (Least significant difference) MoEd Mô đun đàn hồi (Dynamic Modulus of Elasticity) PVBĐ Phạm vi biến động TB Trung bình TBKN Trung bình khảo nghiệm TLS Tỷ lệ sống rp Hệ số tương quan kiểu hình rg Hệ số tương quan kiểu gen Vel Vận tốc truyền sóng âm (Velocity) V% Hệ số biến động X Giá trị trung bình XH Xếp hạng XHST Xếp hạng sinh trưởng XHKLR Xếp hạng khối lượng riêng vii DANH MỤC BẢNG Bảng Tên bảng Trang Bảng 2.1 Số lượng dòng đối chứng địa điểm 30 Bảng 2.2 Đặc điểm khí hậu khu vực nghiên cứu 34 Bảng 2.3 Thành phần giới hóa học đất địa điểm nghiên cứu 35 Bảng 2.4 Thiết kế thí nghiệm biện pháp kỹ thuật lâm sinh áp dụng khảo nghiệm 39 Bảng 3.1 Mức độ sai khác phạm vi biến động trung bình dòng khảo nghiệm giống lai (2 – tuổi) 51 Bảng 3.2 Sinh trưởng chất lượng thân Ba Vì (10/2011 – 11/2014) 52 Bảng 3.3 Sinh trưởng chất lượng thân Yên Thế (5/2012 – 4/2015) 54 Bảng 3.4 Sinh trưởng chất lượng thân Đông Hà (12/2011 – 8/2014) 55 Bảng 3.5 Bảng tổng hợp sinh trưởng chất lượng thân Bầu Bàng (9/2012 – 11/2014) 57 Bảng 3.6 Thể tích thân độ vượt so với trung bình khảo nghiệm dòng keo lai có triển vọng 58 Bảng 3.7 Mức độ sai khác phạm vi biến động KLR MoEd trung bình dòng khảo nghiệm giống lai (2 – tuổi) 60 Bảng 3.8 Khối lượng riêng dòng keo lai Ba Vì (10/2011 – 11/2014) 61 Bảng 3.9 Khối lượng riêng dòng keo lai Yên Thế (5/2012 – 4/2015) 62 Bảng 3.10 Khối lượng riêng dòng keo lai Bầu Bàng (9/2012 – 11/2014) 63 Bảng 3.11 Mô đun đàn hồi dòng keo lai Ba Vì (10/2011 – 11/2014) 65 Bảng 3.12 Mô đun đàn hồi dòng keo lai Yên Thế (5/2012 – 4/2015) 66 Bảng 3.13 Mô đun đàn hồi dòng keo lai Bầu Bàng (9/2012 – 11/2014) 67 viii Bảng 3.14 Thể tích thân cây, khối lượng riêng mô đun đàn hồi mô đun đàn hồi số dòng keo lai có triển vọng 69 Bảng 3.15 Sinh trưởng chất lượng thân keo lai từ nhóm loài mẹ Ba Vì (10/2011-11/2014) 70 Bảng 3.16 Sinh trưởng chất lượng thân keo lai từ nhóm loài mẹ Yên Thế (5/2012 - 4/2015) 72 Bảng 3.17 Sinh trưởng chất lượng thân keo lai từ nhóm loài mẹ Đông Hà (12/2011 - 08/2014) 74 Bảng 3.18 Sinh trưởng chất lượng thân keo lai từ nhóm loài mẹ Bầu Bàng (09/2012 - 11/2014) 76 Bảng 3.19 Khối lượng riêng mô đun đàn hồi keo lai từ nhóm loài mẹ Ba Vì 78 Bảng 3.20 Khối lượng riêng mô đun đàn hồi keo lai từ nhóm loài mẹ Yên Thế 79 Bảng 3.21 Khối lượng riêng mô đun đàn hồi keo lai từ nhóm loài mẹ Bầu Bàng 80 Bảng 3.22 Mức ý nghĩa gia đình phương sai kiểu hình 82 Bảng 3.23 Hệ số di truyền theo nghĩa rộng hệ số biến động kiểu gen tính trạng sinh trưởng chất lượng thân dòng vô tính keo lai 84 Bảng 3.24 Hệ số di truyền theo nghĩa rộng hệ số biến động kiểu gen tính trạng tính chất gỗ dòng keo lai 87 Bảng 3.25 Hệ số tương quan địa điểm nghiên cứu tính trạng sinh trưởng, tiêu chất lượng thân vây tính chất gỗ 88 Bảng 3.26 Hệ số tương quan kiểu gen hệ số tương quan kiểu hình khảo nghiệm giống lai Ba Vì, Yên Thế, Bầu Bàng 90 Bảng 3.27 Sinh trưởng dòng keo lai Đông Hà, Quảng Trị (12/2013 – 11/2016) 93 Bảng 3.28 Sinh trưởng dòng keo lai Quy Nhơn, Bình Định (12/2013 – 11/2016) 94 49 Grand mean 7.888 group rep group hat aa aa x am 6.828 1584 am x aa 9.389 924 cng 10.629 66 hat aa 7.312 33 hat am 11.788 33 seedlot lbb 6.889 11 ldt 7.097 11 lns 7.950 11 tbb tdt tns 11.373 11 13.275 11 10.714 11 rep hat am rep group cng seedlot rep group aa x am seedlot rep group aa x am seedlot rep group aa x am seedlot rep group aa x am seedlot rep group aa x am seedlot rep group aa x am seedlot rep group aa x am seedlot rep group aa x am seedlot rep 10 10.982 11 16 9.321 11 32 10.973 11 33 10.978 11 71 10.384 11 73 11.139 11 102 7.531 11 103 4.877 11 104 3.697 11 105 8.282 11 106 12.308 11 107 7.333 11 108 6.300 11 109 5.996 11 110 6.163 11 111 8.404 11 112 8.479 11 113 6.810 11 114 5.082 11 115 4.450 11 116 4.660 11 117 6.295 11 121 7.918 11 124 6.946 11 125 5.013 11 126 7.592 11 127 4.982 11 128 6.610 11 130 8.579 11 131 4.985 11 133 5.113 11 135 8.855 11 136 6.937 11 140 4.840 11 141 6.087 11 142 9.370 11 143 6.924 11 144 6.738 11 145 5.057 11 146 5.353 11 147 7.784 11 149 5.914 11 151 5.330 11 157 5.801 11 158 5.565 11 161 6.170 11 162 7.666 11 163 7.042 164 7.285 11 165 6.829 167 5.693 11 169 6.180 11 170 6.207 11 173 6.945 11 50 group aa x am seedlot rep group aa x am seedlot rep group aa x am seedlot rep group aa x am seedlot rep group aa x am seedlot rep group aa x am seedlot rep group aa x am seedlot rep group aa x am seedlot rep group aa x am seedlot rep group aa x am seedlot rep group aa x am seedlot rep 174 5.051 11 175 12.555 11 176 8.913 11 177 7.863 11 178 7.537 11 179 6.736 11 181 6.703 11 182 9.787 11 183 5.833 11 184 8.918 11 185 5.867 11 186 6.832 11 191 7.733 11 192 8.809 11 193 7.175 11 194 7.777 11 195 6.556 11 196 5.882 11 199 6.045 11 200 7.031 11 201 6.945 11 203 6.690 11 204 5.779 11 206 6.145 11 212 8.229 11 216 8.466 11 217 5.176 11 219 7.055 11 220 4.604 11 221 5.837 11 222 6.897 11 223 9.351 11 224 6.615 11 225 9.796 11 226 8.950 11 227 10.405 11 228 7.758 11 229 6.330 11 230 4.884 11 231 9.873 11 233 7.377 11 234 5.565 11 235 8.374 15 236 8.034 19 237 6.530 11 239 7.197 11 240 6.597 11 241 6.829 11 244 6.050 11 245 6.028 11 246 5.936 11 249 5.838 11 253 6.205 11 254 3.995 11 255 7.784 11 256 4.867 11 258 5.445 11 259 7.271 11 262 4.919 11 263 4.193 11 264 5.215 11 265 266 270 5.039 11 272 5.478 11 273 5.228 11 9.885 11 9.267 11 276 7.887 11 277 8.288 11 278 8.357 11 279 7.129 11 281 6.560 11 am x aa rep group aa x am seedlot rep 274 4.481 11 51 group aa x am seedlot rep group aa x am seedlot rep group aa x am seedlot rep group aa x am seedlot rep group aa x am seedlot rep 282 9.379 11 283 5.339 11 286 9.778 11 287 7.315 11 289 6.200 11 290 4.988 11 292 4.722 11 293 6.509 11 295 7.676 11 299 7.055 11 301 7.181 11 302 7.900 11 303 7.979 11 308 6.219 11 309 7.675 11 310 5.375 11 311 6.729 11 312 8.029 11 316 7.322 11 317 7.427 11 318 8.045 11 319 7.171 11 320 6.506 11 321 8.102 11 322 6.538 11 323 5.718 11 327 328 329 330 8.587 11 9.114 11 7.773 11 8.798 11 am x aa rep group am x aa seedlot rep group am x aa seedlot rep group am x aa seedlot rep group am x aa seedlot rep group am x aa seedlot rep group am x aa seedlot rep group am x aa seedlot 331 9.218 11 332 9.686 11 334 10.460 11 335 9.733 11 336 8.852 11 337 9.934 11 338 9.836 11 339 5.941 26 340 10.514 11 341 7.756 11 342 11.092 11 345 9.329 11 346 6.900 11 349 8.191 11 350 10.629 11 351 10.513 11 353 7.822 11 354 9.755 11 355 10.297 16 356 9.224 17 358 8.076 11 359 8.558 11 360 11.083 11 361 8.682 16 363 9.748 11 364 8.707 11 365 9.760 11 366 8.507 11 367 8.668 11 368 11.306 11 369 9.209 11 370 9.440 11 372 8.399 11 373 8.934 11 374 10.970 11 375 9.611 11 376 12.113 377 10.594 378 9.418 379 8.603 380 8.698 381 9.946 52 group am x aa rep 11 11 11 11 10 seedlot 390 9.718 11 b010a 9.379 11 b013 10.169 11 b016 7.300 11 b018 10.430 11 b019 8.218 11 b020 12.245 11 b023 10.140 11 b030a 10.363 11 b032 9.869 11 b036 9.170 11 b037 10.886 11 b039 6.950 b040a 7.424 b042 11.974 11 b045 9.864 11 b047 10.681 11 b050 8.208 11 b051 10.320 11 b052 8.540 11 b053 8.650 11 b057 10.669 11 b058 9.129 11 b059 10.139 11 b061 9.388 11 b064 11.936 11 b069 11.036 11 b076 6.976 11 b090 8.506 b095 11.441 11 b102 10.983 11 b80a 9.540 11 b010b 5.870 11 b030b 8.265 11 b040b 9.389 b80b 8.939 11 rep group am x aa seedlot rep group am x aa seedlot rep group am x aa seedlot rep group am x aa seedlot rep group am x aa seedlot rep 53 Phụ lục 14: Kết phân tích, xử lý số liệu tính chất gỗ khảo nghiệm Yên Thế Analysis of variance Variate: v[2]; KLR - khoi luong rieng co ban Source of variation d.f s.s m.s v.r 0.0094303 0.0031434 3.33 repl.plot stratum group group.seedlot Residual 61 195 0.0248115 0.3300143 0.1839197 0.0062029 0.0054101 0.0009432 6.58 5.74 Total 263 0.5481758 repl stratum F pr