NGHIÊN CỨU TIỀM NĂNG NÔNG HỌC – DI TRUYỀN VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG NGUỒN DI TRUYỀN IRRDB’81 TRONG CẢI TIẾN GIỐNG CÂY CAO SU Hevea brasiliensis LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP TP. Hồ Chí Minh – Năm 2011 i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LẠI VĂN LÂM NGHIÊN CỨU TIỀM NĂNG NÔNG HỌC – DI TRUYỀN VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG NGUỒN DI TRUYỀN IRRDB’81 TRONG CẢI TIẾN GIỐNG CÂY CAO SU Hevea brasiliensis Chuyên ngành: Trồng trọt Mã số: 62 62 01 01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: 1. Phó Giáo Sư Tiến Sĩ Phan Thanh Kiếm 2. Tiến Sĩ Trần Thị Thúy Hoa TP. Hồ Chí Minh – Năm 2011 ii LỜI CẢM TẠ Tác giả chân thành cám ơn sâu sắc: PGS. TS. Phan Thanh Kiếm và TS. Trần Thị Thúy Hoa đã tận tình hướng dẫn khoa học và quan tâm động viên trong suốt quá trình thực hiện luận án. Ông Mai Văn Sơn, nguyên Viện Trưởng Viện Nghiên Cứu Cao Su Việt Nam đã tạo điều kiện thuận lợi, động viên trong quá trình thực hiện luận án. Tác giả trân trọng cảm ơn: Bộ Giáo Dục và Đào Tạo, Trường Đại Học Nông Lâm TP. HCM đã cho phép thực hiện luận án. Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn, Tập Đoàn Công Nghiệp Cao Su Việt Nam, Viện Nghiên Cứu Cao Su Việt Nam đã cấp nguồn kinh phí thực hiện các đề tài liên quan đến luận án. Phòng Đào Tạo Sau Đại Học và Khoa Nông Học Trường Đại Học Nông Lâm đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ nhiều mặt trong quá trình học tập chương trình nghiên cứu sinh. Các cán bộ nghiên cứu Bộ Môn Giống và Trung Tâm Tây Nguyên thuộc Viện Nghiên Cứu Cao Su Việt Nam đã cộng tác triển khai thí nghiệm, thu thập số liệu, xử lý số liệu, đặc biệt ThS. Lê Mậu Túy, ThS. Vũ Văn Trường, ThS. Lê Thị Thùy Trang, ThS. Phạm Hải Dương, ThS. Lê Hoàng Ngọc Anh, KS. Trần Thanh, TS. Huỳnh Bảo Lam. GS. Ngô Văn Hoàng, nguyên Phó Viện Trưởng Viện Nghiên Cứu Cao Su Việt Nam, đã đặt nền móng ban đầu cho công tác lưu giữ và nghiên cứu nguồn di truyền cây cao su. Gia đình đã ủng hộ trong quá trình học tập và thực hiện luận án. Tác giả luận án Lại Văn Lâm iii LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu mà tôi trực tiếp tiến hành và tổ chức thực hiện, dưới sự hướng dẫn của PGS. TS. Phan Thanh Kiếm và TS. Trần Thị Thúy Hoa, tại Viện Nghiên Cứu Cao Su Việt Nam, với sự cộng tác của Bộ Môn Giống và Trung Tâm Nghiên Cứu Chuyển Giao Kỹ Thuật Cao Su Tây Nguyên thuộc Viện Nghiên Cứu Cao Su Việt Nam. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực do tôi đúc kết và đã được đăng tải từng phần trên các tạp chí chuyên ngành trong và ngoài nước. Tác giả luận án Lại Văn Lâm iv TÓM TẮT Các nghiên cứu đã được thực hiện nhằm đánh giá tiềm năng nông học, sự đa dạng và cấu trúc di truyền, cũng như khả năng ứng dụng vào chương trình cải tiến giống cao su của nguồn gen IRRDB’81 đang được lưu giữ tại Việt Nam. Tổng số 916 mẫu giống cao su, trong đó có 820 mẫu giống thuộc nguồn gen IRRDB’81, đã được đánh giá về đặc tính năng suất mủ, sinh trưởng, các bệnh hại chính và các đặc tính phụ khác ở giai đoạn trưởng thành trên 4 thí nghiệm đồng ruộng ở Đông Nam bộ và Tây Nguyên. Nghiên cứu đa dạng di truyền và cấu trúc di truyền đã được thực hiện với chỉ thị isozyme cho 204 mẫu giống trong đó có 162 mẫu giống thuộc nguồn gen IRRDB’81, và với chỉ thị RAPD cho 250 mẫu giống trong đó có 150 mẫu giống thuộc nguồn gen IRRDB’81. Tổng số 2.988 cây lai trong đó có 1.428 cây lai giữa nguồn gen Wickham với nguồn gen IRRDB’81 đã được đánh giá về các đặc tính năng suất mủ, sinh trưởng và bệnh phấn trắng trên 5 thí nghiệm tuyển non tại Viện Nghiên cứu cao su Việt Nam. Ngoài ra, một số thông số di truyền học cũng được nghiên cứu cho cây lai từ nguồn gen IRRDB’81 ở giai đoạn non. Nhìn chung, nguồn gen IRRDB’81 thua kém xa nguồn gen thuần hóa Wickham, vốn đã được cải tiến di truyền gần một thế kỷ qua, về năng suất mủ và ở mức độ ít hơn về sinh trưởng. Tuy nhiên nguồn gen IRRDB’81 cho thấy có sự biến thiên rất lớn về năng suất mủ, giúp việc chọn lọc các mẫu giống thuộc nguồn gen này về năng suất có hiệu quả. Không có sự khác biệt về nguồn gốc địa lý trong nguồn gen IRRDB’81 cho đặc tính năng suất mủ và sinh trưởng, và phần lớn sự biến thiên ở các đặc tính này chủ yếu do biến thiên bởi bản thân các mẫu giống. Kết quả đánh giá cũng cho thấy trong nguồn gen IRRDB’81 có sự hiện diện những mẫu giống có khả năng chống chịu bệnh phấn trắng, rụng lá mùa mưa, nấm hồng và loét sọc mặt cạo. Dựa trên kết quả đánh giá, đã chọn lọc được 53 mẫu giống thuộc nguồn gen IRRDB’81 có triển vọng về năng suất, sinh trưởng và một số đặc tính phụ để bổ sung vào sử dụng trong chương trình cải tiến giống cao su lâu dài. Trong số các mẫu giống được chọn lọc RO 6226, MTI2 và MT 827 có năng suất mủ v triển vọng cần được đưa vào khảo nghiệm trên qui mô lớn nhằm mục đích ứng dụng vào sản xuất. Nghiên cứu đánh giá tính đa dạng và cấu trúc di truyền của nguồn gen IRRDB’81 bằng chỉ thị isozyme và chỉ thị RAPD cho thấy nguồn gen này có sự đa dạng di truyền rất cao có thể giúp mở rộng hữu hiệu vốn di truyền cây cao su ở Việt Nam. Biến thiên di truyền do các cá thể mẫu giống góp phần quan trọng vào tổng lượng biến thiên di truyền của nguồn gen này hơn là biến thiên do nguồn gốc địa lý. Trên cơ sở chỉ thị RAPD có thể phân nguồn gen IRRDB’81 thành 3 nhóm chính theo quan hệ di truyền. Chỉ thị RAPD cũng giúp phân nhóm rõ rệt cho 150 mẫu giống IRRDB’81 theo khoảng cách di truyền. Cả hai chỉ thị đều có hiệu quả trong nghiên cứu đánh giá sự đa dạng di truyền nguồn gen IRRDB’81, trong đó chỉ thị RAPD hiệu quả hơn do có số lượng alen đa hình cao hơn nhiều. Kết quả đánh giá hậu duệ lai giữa nguồn gen Wickham với IRRDB’81 ở giai đoạn non cho thấy có sự biến thiên di truyền rất lớn về năng suất mủ và sinh trưởng ở quần thể cây lai. Tổng cộng có 70 dòng lai Wickham x IRRDB’81 xuất sắc về năng suất mủ và sinh trưởng đã được chọn lọc cho các bước đánh giá qui mô lớn tiếp theo. Đã phát hiện được một số tổ hợp bố mẹ và mẫu giống IRRDB’81 làm bố có khả năng tạo cây lai chống chịu với bệnh phấn trắng. Nghiên cứu các đặc điểm di truyền ở cây lai tạo ra từ tổ hợp Wickham x IRRDB’81 cho thấy quần thể này có hệ số biến thiên kiểu hình và kiểu gen rất lớn cho năng suất mủ và sinh trưởng. Ngoài ra, hệ số di truyền theo nghĩa rộng và nghĩa hẹp cao về năng suất mủ và sinh trưởng ở quần thể cây lai cho thấy việc chọn lọc cây lai từ nguồn gen IRRDB’81 theo kiểu hình vẫn có hiệu quả cho các tính trạng này. Trong tương lai cần tiếp tục di nhập thêm nguồn gen IRRDB’81, hình thành bộ sưu tập công tác để tập trung nguồn lực nghiên cứu sâu, nâng cấp di truyền bản thân nguồn gen IRRDB’81 và đưa các mẫu giống IRRDB’81 có triển vọng vào chương trình lai hữu tính nhằm khai thác hiệu quả lai xa. vi SUMMARY Studies on agronomic – genetic potentials of the IRRDB’81 germplasm and its utilization in the breeding program of the rubber tree Hevea brasiliensis. A total of 916 Hevea accessions, including 820 from the IRRDB’81 germplasm, was evaluated for their latex yield, growth, major rubber diseases and other secondary characteristics at the maturity stage in 4 field trials in the Southeast region and the Highlands. Genetic variability and structure were studied for 204 Hevea accessions, including 162 from the IRRDB’81 germplasm, using isozyme markers, and for 250 Hevea accessions, including 150 from the IRRDB’81 germplasm, using RAPD markers. A total of 2,988 rubber offspring, among them 1,428 derived from crosses of Wickham and IRRDB’81 germplasm, was evaluated at the nursery stage for their latex yield, growth and Oidium disease in 5 early selection trials at the Rubber Research Institute of Vietnam. Additionally, various genetic parameters were also explored for offspring derived from the IRRDB’81 germplasm at the nursery stage. In general, the IRRDB’81 germplasm was far inferior to the domesticated Wickham genetic resource, which has been genetically improved for nearly a century, in latex productivity and to a lesser extent, in growth. However, the IRRDB’81 germplasm possessed very large variation in latex yield leading to good response to selection for latex productivity. Differences due to geographical origins in latex yield and growth were not detected and most of the variation for these characteristics could be accounted for by individual accessions themselves. Results also showed that accessions tolerant to powdery mildew disease, Phytophthora leaf fall disease, pink disease and black stripe disease existed in the IRRDB’81 germplasm. A total of 53 IRRDB’81 accessions of promising performance in latex yield, growth and secondary characteristics was selected for further utilization in the long term rubber breeding program. Among them, RO 6226, MTI2 and MT 827 vii exhibited good latex productivity and should be further tested on large scales for commercial application purpose. Studies on the genetic variability and structure in the IRRDB’81 germplasm using isozyme and RAPD markers showed that the resource possessed the very large genetic variability which would help to effectively broaden the Hevea genetic base in Vietnam. The genetic variability contributed by individual accessions accounted for much greater part of the total genetic variability than that contributed by geographical origins. The IRRDB’81 germplasm could be generally divided into three clusters based on the genetic relationship by RAPD markers. Based on the genetic distance by RAPD markers, 150 studied IRRDB’81 accessions were also clearly clustered into various groups. Although both markers were effective in evaluation of the genetic variability of the IRRDB’81 germplasm but RAPD markers with higher numbers of polymorphic alleles exhibited better performance. Results of evaluation of offspring derived from Wickham x IRRDB’81 crosses at the nursery stage showed that there existed the great genetic variation for latex yield and growth in the hybrid population. A total of 70 hybrids derived from Wickham x IRRDB’81 crosses were selected for their excellent performance in latex productivity and growth for further testing on large scales. Certain crosses and IRRDB’81 accessions as male parents which could create offspring tolerant to powdery mildew disease were also recorded. The Wickham x IRRDB’81 hybrid population possessed the high genotypic and phenotypic coefficients of variation for latex yield and growth. Additionally, the high broad sense and narrow sense heritability estimates for latex yield and growth recorded in the hybrid population indicated that the selection in offspring derived from the IRRDB’81 germplasm based on phenotypic values would still be effective for these characteristics. In the future, to introduce more IRRDB’81 accessions to Vietnam, to create the working collection for focussed studies and to include promising IRRDB’81 accessions into the rubber breeding program for exploitation of the outbreeding effects would be necessary tasks. viii MỤC LỤC trang Trang phụ bìa i Lời cảm tạ ii Lời cam đoan iii Tóm tắt iv Summary vi Mục lục viii Danh mục các chữ viết tắt xi Danh mục các bảng xiii Danh mục biểu đồ, các hình xvi 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 ..………………….……………..… 3 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu …………………………….……………..… 4 5. Những đóng góp mới của luận án …………………………….…………….… 4 Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU .………………………....….…..………..... 4 1.1. Tóm lược lịch sử và hiện trạng phát triển cao su thiên nhiên trên thế giới và Việt Nam …...........……………………………………..…...........………… 5 1.1.1. Lịch sử di nhập cây cao su Hevea vào châu Á …………..……….……….. 5 1.1.2. Phát triển cao su thiên nhiên trên thế giới ………………………….......….. 5 1.1.3. Phát triển cao su ở Việt Nam ………………………………………...……. 6 1.2. Các đặc điểm của cây cao su …..………..…………………………...……… 7 1.2.1. Vùng phân bố tự nhiên của cây cao su …………………………...……….. 7 1.2.2. Đặc tính thực vật học của cây cao su Hevea brasiliensis …………...……... 8 1.2.3. Đặc điểm di truyền của cây cao su Hevea brasiliensis ………………......... 10 1.2.4. Các phương thức nhân giống ở cây cao su …………………………...…… 11 1.3. Các nguồn di truyền cây cao su ……………….………..…………………… 12 1.3.1. Nguồn di truyền cây cao su Wickham …………………………………….. 12 1.3.2. Các nguồn di truyền cây cao su sau nguồn Wickham …………………….. 14 1.3.3. Nguồn di truyền cây cao su IRRDB’81 ……………………………...……. 14 1.4. Cải tiến giống cây cao su ………….……….…………..………………...….. 15 1.4.1. Mục tiêu cải tiến giống cây cao su ……………………………………....... 15 1.4.2. Phương pháp cải tiến giống cao su cơ bản …………………………...…… 16 1.5. Nghiên cứu đánh giá và ứng dụng nguồn di truyền IRRDB’81 .....…….…… 24 1.5.1. Đánh giá về phân loại học ……………………………………………...…. 24 1.5.2. Đánh giá về đặc điểm nông học và sinh học ………………………...……. 24 ix 1.5.3. Đánh giá về đa dạng di truyền …..………………………………......… 27 1.5.4. Nghiên cứu sử dụng nguồn di truyền IRRDB’81 ….………………………. 30 1.5.5. Nghiên cứu đánh giá nguồn di truyền IRRRDB’81 tại Việt Nam ............... 32 Chƣơng 2 NỘI DUNG, VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...… 36 2.1. Nghiên cứu đánh giá các đặc tính nông học của nguồn di truyền IRRDB’81.. 36 2.2. Nghiên cứu đánh giá sự đa dạng di truyền của nguồn gen IRRDB’81 bằng chỉ thị isozyme và chỉ thị RAPD .......…….......………………………….….. 40 2.2.1. Nghiên cứu đánh giá sự đa dạng di truyền của nguồn gen IRRDB’81 bằng chỉ thị isozyme …………………….......…...…………………………........ 40 2.2.2. Nghiên cứu đánh giá sự đa dạng di truyền của nguồn gen IRRDB’81 bằng chỉ thị RAPD ...………………………………........……………………...… 43 2.3. Nghiên cứu khả năng ứng dụng nguồn gen IRRDB’81 vào chương trình cải tiến giống cao su ….....…………………………………...……….................. 47 Chƣơng 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN …....…………....…...………………… 53 3.1. Đặc tính nông học của nguồn di truyền cao su IRRDB’81 ….…....…………. 53 3.1.1. Năng suất mủ cao su ……………………………………….......………….. 53 3.1.2. Sinh trưởng, tăng trưởng trong khi cạo và dầy vỏ nguyên sinh …...………. 66 3.1.3. Đặc tính mẫn cảm – chống chịu bệnh hại ….........………………………… 76 3.1.4. Chọn lọc nguồn di truyền IRRDB’81 về các đặc tính nông học ………….. 82 3.2. Đặc điểm đa dạng di truyền của nguồn gen IRRDB’81 ………………....….. 86 3.2.1. Đặc điểm đa dạng di truyền của nguồn gen IRRDB’81 bằng chỉ thị isozyme .......................................................................................................... 86 3.2.1.1. Đa dạng di truyền theo chỉ thị isozyme ………........................….............. 86 3.2.1.2. Quan hệ di truyền theo chỉ thị isozyme ………………………………..… 91 3.2.2. Đặc điểm đa dạng di truyền của nguồn gen IRRDB’81 bằng chỉ thị RAPD 97 3.2.2.1. Đa dạng di truyền theo chỉ thị RAPD…………………………………….. 97 3.2.2.2. Thành phần biến thiên phân tử theo chỉ thị RAPD ………………............ 104 3.2.2.3. Quan hệ di truyền theo chỉ thị RAPD …………………………...…….…. 106 3.3. Ứng dụng nguồn di truyền IRRDB’81 vào chương trình cải tiến giống cao su 114 3.3.1. Đặc điểm nông học cây lai xuất phát từ nguồn gen IRRDB’81 …….......…. 114 3.3.1.1. Đặc điểm năng suất mủ và sinh trưởng …................……………….......... 114 3.3.1. 2. Chọn lọc cây lai từ nguồn gen IRRDB’81 có triển vọng về năng suất và sinh trưởng .…………….........................................................................………. 121 3.3.1.3. Đặc điểm chống chịu bệnh phấn trắng của cây lai từ nguồn gen IRRDB’81 ...…. 127 3.3.2. Đặc điểm di truyền của cây lai và bố mẹ lai trong tổ hợp Wickham x IRRDB’81 .………………………………………………………..........….. 129 3.3.2.1. Tương quan giữa tính trạng năng suất và sinh trưởng giai đoạn non ở cây lai trong tổ hợp Wikcham x IRRDB’81 ..….....…………………………. 129 3.3.2.2. ớc lượng các thông số di truyền giai đoạn non …………………...……. 130 3.3.3. Phương hướng cải tiến và vận dụng nguồn gen IRRDB’81 .………...…….. 134 3.3.3.1. Mở rộng nguồn gen IRRDB’81…………………………………………... 134 x 3.3.3.2. Đánh giá nguồn gen IRRDB’81 và hình thành bộ sưu tập công tác …….. 134 3.3.3.3. Nâng cấp di truyền quần thể nguồn gen IRRDB’81 và sử dụng vào chương trình cải tiến giống cao su ………………………………...……. 135 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ………………………………………................…... 140 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 143 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ……………………………........….. 154 PHỤ LỤC .......………………………………………………………......…….....… 155 xi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT AC : Nguồn di truyền cây cao su IRRDB’81 được sưu tập từ bang Acre của Brasil. AMOVA : Analysis of molecular variance: Phân tích phương sai phân tử. ANRPC : Association of Natural Rubber Producing Countries: Hiệp hội các nước sản xuất cao su thiên nhiên. CIRAD : Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développment: Trung tâm hợp tác quốc tế nghiên cứu phát triển nông nghiệp Pháp. ctv : Cộng tác viên GCA : Khả năng phối hợp chung (General combining ability). GCV% : Genotypic Coefficient of Variation: Hệ số biến thiên kiểu gen. gcc : Gram mủ khôcâylần cạo mủ. IRRDB : International Rubber Research and Development Board: Ủy hội nghiên cứu và phát triển cao su quốc tế. IRRDB’81 : Nguồn di truyền cây cao su do IRRDB sưu tập tại 3 bang Acre, Mato Grosso và Rondonia thuộc Brasil năm 1981. IRSG : International Rubber Study Group: Tổ chức nghiên cứu cao su quốc tế. LH : Ký hiệu giống cao su được lai tạo bởi Viện nghiên cứu cao su Việt Nam đang trong giai đoạn nghiên cứu. MRB : Malaysian Rubber Board: Tổng cục cao su Malaysia. MT : Nguồn di truyền cây cao su IRRDB’81 được sưu tập từ bang Mato Grosso của Brasil. N : Số lượng mẫu giống. PCV% : Phenotypic Coefficient of Variation: Hệ số biến thiên kiểu hình. RAPD : Random Amplified Polymorphic DNA. RRII : Rubber Reserach Institute of India: Viện nghiên cứu cao su Ấn Độ. RRIM : Rubber Research Institute of Malaysia: Viện nghiên cứu cao su Malaysia. RRIT : Rubber Research Institute of Thailand: Viện nghiên cứu cao su Thái Lan. RO : Nguồn di truyền cây cao su IRRDB’81 được sưu tập từ bang Rondonia của Brasil. SGLK91 : Thí nghiệm đánh giá nguồn gen IRRDB’81 tại trung tâm Lai Khê, Bình Dương (VCS), trồng năm 1991. SGLK94 : Thí nghiệm đánh giá nguồn gen IRRDB’81 tại trung tâm Lai Khê , Bình Dương (VCS), trồng năm 1994. SGLK96 : Thí nghiệm đánh giá nguồn gen IRRDB’81 tại trung tâm Lai Khê, Bình Dương (VCS), trồng năm 1996. SGCS97 : Thí nghiệm đánh giá nguồn gen IRRDB’81 tại công ty cao su Chư xii Sê, Gia Lai, trồng năm 1997. TNLK98 : Thí nghiệm tuyển non giống cao su lai tại trung tâm Lai Khê, Bình Dương (VCS), trồng năm 1998. TNLK99 : Thí nghiệm tuyển non giống cao su lai tại trung tâm Lai Khê, Bình Dương (VCS), trồng năm 1999. TNLK01 : Thí nghiệm tuyển non giống cao su lai tại trung tâm Lai Khê, Bình Dương (VCS), trồng năm 2001. TNLK02 : Thí nghiệm tuyển non giống cao su lai tại trung tâm Lai Khê, Bình Dương (VCS), trồng năm 2002 TNLK04 : Thí nghiệm tuyển non giống cao su lai tại trung tâm Lai Khê, Bình Dương (VCS), trồng năm 2004. UPGMA : Unweighted Pair Group Method with Arithmatic Mean. VCS : Viện nghiên cứu cao su Việt Nam WA : Nguồn giống cao su do lai tạo giữa nguồn di truyền Wickham và nguồn di truyền Amazone khác nguồn IRRDB’81 Wickham W : Nguồn di truyền cao su do Wickham di nhập vào châu Á năm 1876 xiii DANH MỤC CÁC ẢNG Trang Bảng 2.1 Các thí nghiệm đánh giá đặc tính nông học nguồn gen IRRDB’81 38 Bảng 2.2 Số lượng các mẫu giống trong nghiên cứu chỉ thị isozyme 42 Bảng 2.3 Các chỉ thị isozyme trong nghiên cứu và số alen đa hình 43 Bảng 2.4 Số lượng các mẫu giống trong nghiên cứu chỉ thị RAPD 44 Bảng 2.5 Danh sách các đoạn mồi sử dụng trong nghiên cứu chỉ thị RAPD 45 Bảng 2.6 Chu kỳ nhiệt cho các đoạn mồi 46 Bảng 2.7 Chi tiết các thí nghiệm tuyển non cây lai 48 Bảng 2.8 Bảng phân tích phương sai 49 Bảng 3.1 Năng suất mủ khô (g c c) của các nguồn di truyền trên thí nghiệm SGLK91 54 Bảng 3.2 Năng suất mủ khô (g c c) của các nguồn di truyền trên thí nghiệm SGLK94 55 Bảng 3.3 Năng suất mủ khô (g c c) của các nguồn di truyền trên thí nghiệm SGLK96 55 Bảng 3.4 Năng suất mủ khô (g c c) của các nguồn di truyền trên thí nghiệm SGCS97 56 Bảng 3.5 Năng suất mủ khô (g c c) của các tiểu nhóm địa lý trong nguồn di truyền IRRDB’81 trên các thí nghiệm 60 Bảng 3.6 ệ số biến thiên kiểu hình và biến thiên kiểu gen cho năng suất mủ của nguồn di truyền IRRDB’81 62 Bảng 3.7 So sánh năng suất mủ khô của nguồn gen IRRRDB’81 sưu tập từ hạt và từ cành ghép trên thí nghiệm S LK91 63 Bảng 3.8 Chọn lọc một số mẫu giống IRRDB’81 về năng suất mủ 65 Bảng 3.9 Sinh trưởng của các nguồn di truyền lúc mở cạo thí nghiệm SGLK91 68 Bảng 3.10 Sinh trưởng của các nguồn di truyền lúc mở cạo thí nghiệm SGLK94 68 Bảng 3.11 Sinh trưởng của các nguồn di truyền lúc mở cạo thí nghiệm SGLK96 68 Bảng 3.12 Sinh trưởng của các nguồn di truyền lúc mở cạo thí nghiệm SGCS97 69 Bảng 3.13 Sinh trưởng lúc mở cạo (Vanh thân, cm) của các tiểu nhóm địa lý trong nguồn di truyền IRRDB’81 70 Bảng 3.14 Hệ số biến thiên kiểu hình và hệ số biến thiên kiểu gen cho sinh trưởng của nguồn di truyền IRRDB’81 70 Bảng 3.15 Sinh trưởng nguồn gen IRRDB’81 sưu tập từ hạt và cành ghép xiv trên thí nghiệm S LK91 71 Bảng 3.16 Các mẫu giống IRRDB’81 có sinh trưởng hàng đầu 72 Bảng 3.17 Tăng trưởng trong khi cạo (Tăng vanh thân, cm năm) của các nguồn gen 73 Bảng 3.18 Tăng trưởng trong khi cạo (Tăng vanh thân, cm năm) của các tiểu nhóm địa lý trong nguồn gen IRRDB’81 74 Bảng 3.19 Độ dầy vỏ nguyên sinh (mm) của các nguồn di truyền 75 Bảng 3.20 Độ dầy vỏ nguyên sinh (mm) của các tiểu nhóm địa lý trong nguồn di truyền IRRDB’81 76 Bảng 3.21 Mức độ nhiễm bệnh phấn trắng (Oidium heveae) trên các nguồn gen 78 Bảng 3.22 Phân bố cấp bệnh phấn trắng ở nguồn gen IRRDB’81 ( quần thể) 78 Bảng 3.23 Mức độ nhiễm bệnh nấm hồng (Corticium salmoniclolor), bệnh rụng lá mùa mưa và loét sọc mặt cạo (Phytopphthora sp.) trên các nguồn gen 80 Bảng 3.24 Phân bố cấp bệnh nấm hồng, rụng lá mùa mưa và loét sọc mặt cạo ở nguồn gen IRRDB’81 ( quần thể) 81 Bảng 3.25 Năng suất mủ và sinh trưởng của các mẫu giống thuộc nguồn gen IRRDB’81 được chọn lọc 8485 Bảng 3.26 Số lượng alen của 12 loci isozyme của các nguồn di truyền 88 Bảng 3.27 Các alen isozyme đặc thù của các nhóm địa lý nguồn gen IRRDB’81 90 Bảng 3.28 ệ số khoảng cách di truyền Nei (1972) theo chỉ thi isozyme giữa các nhóm địa lý của nguồn gen IRRDB’81, nguồn gen Wickham và WA 92 Bảng 3.29 ệ số khoảng cách di truyền Nei (1972) theo chỉ thị isozyme giữa các tiểu nhóm địa lý của nguồn gen IRRDB’81, nguồn gen Wickham và WA 93 Bảng 3.30 Trình tự đoạn mồi, số băng và kích thước các sản ph m được khuếch đại cho các nguồn gen theo chỉ thị RAPD 99 Bảng 3.31 Số lượng băng khuếch đại và băng đa hình cho các nhóm và tiểu nhóm địa lý theo chỉ thị RAPD 101 Bảng 3.32 Các thông số di truyền cho các nhóm và tiểu nhóm địa lý theo chỉ thị RAPD 103 Bảng 3.33 Kết quả phân tích AMOVA chỉ thị RAPD cho các nguồn gen cao su. 105 Bảng 3.34 ệ số khoảng cách di truyền Nei (1972) giữa các nhóm địa lý của nguồn gen IRRDB’81, nguồn gen Wickham và WA theo chỉ thị RAPD 107 xv Bảng 3.35 ệ số khoảng cách di truyền Nei (19720) giữa các tiểu nhóm địa lý của nguồn gen IRRDB’ 81, nguồn gen Wickham và WA theo chỉ thị RAPD 111 Bảng 3.36 Năng suất mủ (g c c) trên các thí nghiệm tuyển non 117 Bảng 3.37 Sinh trưởng (Vanh thân, cm) trên các thí nghiệm tuyển non 119 Bảng 3.38 ệ số biến thiên kiểu hình và biến thiên kiểu gen cho năng suất mủ và sinh trưởng giai đoạn non ở cây lai nguồn gen IRRDB’81 121 Bảng 3.39 Chọn lọc cây lai thuộc nguồn di truyền IRRDB’81 về năng suất và sinh trưởng 123125 Bảng 3.40 Tỉ lệ nhiễm bệnh phấn trắng của các tổ hợp Wickham x IRRDB’81 theo cấp bệnh ( quần thể) 129 Bảng 3.41 Tương quan giữa năng suất mủ và sinh trưởng ở cây lai IRRDB’81 trên thí nghiệm tuyển non. 130 Bảng 3.42 ớc lượng hệ số di truyền theo theo nghĩa rộng (h2 BS) và nghĩa hẹp (h2 NS) ở cây lai Wickham x IRRDB’81 132 Bảng 3.43 Thành phần biến thiên về năng suất mủ và sinh trưởng của các cây lai Wickham x IRRDB’81 ở các thí nghiệm tuyển non 133 xvi DANH MỤC CÁC IỂU ĐỒ Trang Biểu đồ 3.1 Phân bố năng suất mủ trung bình 5 năm cạo đầu (g c c) của nguồn di truyền IRRDB’81 trên thí nghiệm S CS97 57 Biểu đồ 3.2 Phân bố năng suất mủ trung bình 5 năm cạo đầu (g c c) của nguồn di truyền Wickham trên thí nghiệm S CS97 57 Biểu đồ 3.3 Phân bố năng suất mủ trung bình 5 năm cạo đầu (g c c) của nguồn di truyền Lai hoa Việt Nam trên thí nghiệm S CS97 58 Biểu đồ 3.4 Phân bố năng suất mủ trung bình 5 năm cạo đầu (g c c) của nguồn di truyền Nam Mỹ khác trên thí nghiệm S CS97 58 Biểu đồ 3.5 Phân bố năng suất mủ trung bình 5 năm cạo đầu (g c c) của các nhóm địa lý thuộc nguồn gen IRRDB’81 trên thí nghiệm S CS97 59 Biểu đồ 3.6 Thành phần biến thiên cho năng suất mủ ở thí nghiệm S LK94 61 Biểu đồ 3.7 Thành phần biến thiên cho năng suất mủ ở thí nghiệm S LK96 61 Biểu đồ 3.8 Thành phần biến thiên ở nguồn gen IRRDB’81 theo chỉ thị isozyme 90 Biểu đồ 3.9 Phân nhóm quan hệ di truyền theo chỉ thị isozyme cho các nhóm địa lý của nguồn gen IRRDB’81, nguồn gen Wickham và WA bằng phương pháp UPGMA 92 Biểu đồ 3.10 Phân nhóm quan hệ di truyền theo chỉ thị isozyme cho các tiểu nhóm địa lý của nguồn gen IRRDB’81 bằng phương pháp UPGMA 94 Biểu đồ 3.11 Phân nhóm quan hệ di truyền theo chỉ thị isozyme cho các tiểu nhóm địa lý của nguồn gen IRRDB’81, nguồn gen Wickham và WA bằng phương pháp UPGMA 94 Biểu đồ 3.12 Phân nhóm quan hệ di truyền theo chỉ thị RAPD cho các nhóm địa lý của nguồn gen IRRDB’81, nguồn gen Wickham và WA bằng phương pháp UPGMA 107 Biểu đồ 3.13 Phân nhóm quan hệ di truyền theo chỉ thị RAPD cho các tiểu nhóm địa lý của nguồn gen IRRDB’81 bằng phương pháp UPGMA 110 Biểu đồ 3.14 Phân nhóm quan hệ di truyền theo chỉ thị RAPD cho các tiểu nhóm địa lý của nguồn gen IRRDB’81, nguồn gen Wickham và WA bằng phương pháp UP MA 110 Biểu đồ 3.15 Phân nhóm quan hệ di truyền theo chỉ thị RAPD cho các mẫu giống của nguồn gen IRRDB’81 bằng phương pháp UP MA 112 Biểu đồ 3.16 Phân bố năng suất mủ giai đoạn tuyển non thí nghiệm TNLK02 115 Biểu đồ 3.17 Phân bố năng suất mủ giai đoạn tuyển non thí nghiệm TNLK04 115 Biểu đồ 3.18 Phân bố sinh trưởng giai đoạn tuyển non (vanh thân) thí nghiệm TNLK02 120 xvii Biểu đồ 3.19 Phân bố sinh trưởng giai đoạn tuyển non (vanh thân) thí nghiệm TNLK04 120 Biểu đồ 3.20 Phân cấp bệnh phấn trắng theo bố trên cùng mẹ PB 260 128 Biểu đồ 3.21 Phân cấp bệnh phấn trắng theo bố trên cùng mẹ RRIC 110 128 DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1 Vùng phân bố tự nhiên của chi Hevea và loài H. brasiliensis (George, 2000) 8 Hình 1.2 Chu trình cải tiến giống cao su cơ bản 17 Hình 3.1 Phổ điện di isozyme của một số mẫu giống thuộc nguồn gen IRRDB81 85 Hình 3.2 Sản ph m PCR với đoạn mồi OPA18 98 Hình 4.3 Sản ph m PCR với đoạn mồi OPA18 phân tích bằng phần mềm Vision WorksLS
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LẠI VĂN LÂM NGHIÊN CỨU TIỀM NĂNG NÔNG HỌC – DI TRUYỀN VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG NGUỒN DI TRUYỀN IRRDB’81 TRONG CẢI TIẾN GIỐNG CÂY CAO SU Hevea brasiliensis LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP TP Hồ Chí Minh – Năm 2011 i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LẠI VĂN LÂM NGHIÊN CỨU TIỀM NĂNG NÔNG HỌC – DI TRUYỀN VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG NGUỒN DI TRUYỀN IRRDB’81 TRONG CẢI TIẾN GIỐNG CÂY CAO SU Hevea brasiliensis Chuyên ngành: Trồng trọt Mã số: 62 62 01 01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: Phó Giáo Sư Tiến Sĩ Phan Thanh Kiếm Tiến Sĩ Trần Thị Thúy Hoa TP Hồ Chí Minh – Năm 2011 ii LỜI CẢM TẠ Tác giả chân thành cám ơn sâu sắc: PGS TS Phan Thanh Kiếm TS Trần Thị Thúy Hoa tận tình hướng dẫn khoa học quan tâm động viên suốt trình thực luận án Ông Mai Văn Sơn, nguyên Viện Trưởng Viện Nghiên Cứu Cao Su Việt Nam tạo điều kiện thuận lợi, động viên trình thực luận án Tác giả trân trọng cảm ơn: Bộ Giáo Dục Đào Tạo, Trường Đại Học Nông Lâm TP HCM cho phép thực luận án Bộ Nông Nghiệp Phát Triển Nơng Thơn, Tập Đồn Cơng Nghiệp Cao Su Việt Nam, Viện Nghiên Cứu Cao Su Việt Nam cấp nguồn kinh phí thực đề tài liên quan đến luận án Phòng Đào Tạo Sau Đại Học Khoa Nông Học Trường Đại Học Nơng Lâm tận tình hướng dẫn, giúp đỡ nhiều mặt trình học tập chương trình nghiên cứu sinh Các cán nghiên cứu Bộ Môn Giống Trung Tâm Tây Nguyên thuộc Viện Nghiên Cứu Cao Su Việt Nam cộng tác triển khai thí nghiệm, thu thập số liệu, xử lý số liệu, đặc biệt ThS Lê Mậu Túy, ThS Vũ Văn Trường, ThS Lê Thị Thùy Trang, ThS Phạm Hải Dương, ThS Lê Hoàng Ngọc Anh, KS Trần Thanh, TS Huỳnh Bảo Lam GS Ngơ Văn Hồng, ngun Phó Viện Trưởng Viện Nghiên Cứu Cao Su Việt Nam, đặt móng ban đầu cho công tác lưu giữ nghiên cứu nguồn di truyền cao su Gia đình ủng hộ trình học tập thực luận án Tác giả luận án Lại Văn Lâm iii LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu mà trực tiếp tiến hành tổ chức thực hiện, hướng dẫn PGS TS Phan Thanh Kiếm TS Trần Thị Thúy Hoa, Viện Nghiên Cứu Cao Su Việt Nam, với cộng tác Bộ Môn Giống Trung Tâm Nghiên Cứu Chuyển Giao Kỹ Thuật Cao Su Tây Nguyên thuộc Viện Nghiên Cứu Cao Su Việt Nam Các số liệu, kết nêu luận án trung thực đúc kết đăng tải phần tạp chí chun ngành ngồi nước Tác giả luận án Lại Văn Lâm iv TÓM TẮT Các nghiên cứu thực nhằm đánh giá tiềm nông học, đa dạng cấu trúc di truyền, khả ứng dụng vào chương trình cải tiến giống cao su nguồn gen IRRDB’81 lưu giữ Việt Nam Tổng số 916 mẫu giống cao su, có 820 mẫu giống thuộc nguồn gen IRRDB’81, đánh giá đặc tính suất mủ, sinh trưởng, bệnh hại đặc tính phụ khác giai đoạn trưởng thành thí nghiệm đồng ruộng Đơng Nam Tây Nguyên Nghiên cứu đa dạng di truyền cấu trúc di truyền thực với thị isozyme cho 204 mẫu giống có 162 mẫu giống thuộc nguồn gen IRRDB’81, với thị RAPD cho 250 mẫu giống có 150 mẫu giống thuộc nguồn gen IRRDB’81 Tổng số 2.988 lai có 1.428 lai nguồn gen Wickham với nguồn gen IRRDB’81 đánh giá đặc tính suất mủ, sinh trưởng bệnh phấn trắng thí nghiệm tuyển non Viện Nghiên cứu cao su Việt Nam Ngồi ra, số thơng số di truyền học nghiên cứu cho lai từ nguồn gen IRRDB’81 giai đoạn non Nhìn chung, nguồn gen IRRDB’81 thua xa nguồn gen hóa Wickham, vốn cải tiến di truyền gần kỷ qua, suất mủ mức độ sinh trưởng Tuy nhiên nguồn gen IRRDB’81 cho thấy có biến thiên lớn suất mủ, giúp việc chọn lọc mẫu giống thuộc nguồn gen suất có hiệu Khơng có khác biệt nguồn gốc địa lý nguồn gen IRRDB’81 cho đặc tính suất mủ sinh trưởng, phần lớn biến thiên đặc tính chủ yếu biến thiên thân mẫu giống Kết đánh giá cho thấy nguồn gen IRRDB’81 có diện mẫu giống có khả chống chịu bệnh phấn trắng, rụng mùa mưa, nấm hồng loét sọc mặt cạo Dựa kết đánh giá, chọn lọc 53 mẫu giống thuộc nguồn gen IRRDB’81 có triển vọng suất, sinh trưởng số đặc tính phụ để bổ sung vào sử dụng chương trình cải tiến giống cao su lâu dài Trong số mẫu giống chọn lọc RO 62/26, MT/I/2 MT 8/27 có suất mủ v triển vọng cần đưa vào khảo nghiệm qui mô lớn nhằm mục đích ứng dụng vào sản xuất Nghiên cứu đánh giá tính đa dạng cấu trúc di truyền nguồn gen IRRDB’81 thị isozyme thị RAPD cho thấy nguồn gen có đa dạng di truyền cao giúp mở rộng hữu hiệu vốn di truyền cao su Việt Nam Biến thiên di truyền cá thể mẫu giống góp phần quan trọng vào tổng lượng biến thiên di truyền nguồn gen biến thiên nguồn gốc địa lý Trên sở thị RAPD phân nguồn gen IRRDB’81 thành nhóm theo quan hệ di truyền Chỉ thị RAPD giúp phân nhóm rõ rệt cho 150 mẫu giống IRRDB’81 theo khoảng cách di truyền Cả hai thị có hiệu nghiên cứu đánh giá đa dạng di truyền nguồn gen IRRDB’81, thị RAPD hiệu có số lượng alen đa hình cao nhiều Kết đánh giá hậu duệ lai nguồn gen Wickham với IRRDB’81 giai đoạn non cho thấy có biến thiên di truyền lớn suất mủ sinh trưởng quần thể lai Tổng cộng có 70 dòng lai Wickham x IRRDB’81 xuất sắc suất mủ sinh trưởng chọn lọc cho bước đánh giá qui mô lớn Đã phát số tổ hợp bố mẹ mẫu giống IRRDB’81 làm bố có khả tạo lai chống chịu với bệnh phấn trắng Nghiên cứu đặc điểm di truyền lai tạo từ tổ hợp Wickham x IRRDB’81 cho thấy quần thể có hệ số biến thiên kiểu hình kiểu gen lớn cho suất mủ sinh trưởng Ngoài ra, hệ số di truyền theo nghĩa rộng nghĩa hẹp cao suất mủ sinh trưởng quần thể lai cho thấy việc chọn lọc lai từ nguồn gen IRRDB’81 theo kiểu hình có hiệu cho tính trạng Trong tương lai cần tiếp tục di nhập thêm nguồn gen IRRDB’81, hình thành sưu tập công tác để tập trung nguồn lực nghiên cứu sâu, nâng cấp di truyền thân nguồn gen IRRDB’81 đưa mẫu giống IRRDB’81 có triển vọng vào chương trình lai hữu tính nhằm khai thác hiệu lai xa vi SUMMARY Studies on agronomic – genetic potentials of the IRRDB’81 germplasm and its utilization in the breeding program of the rubber tree Hevea brasiliensis A total of 916 Hevea accessions, including 820 from the IRRDB’81 germplasm, was evaluated for their latex yield, growth, major rubber diseases and other secondary characteristics at the maturity stage in field trials in the Southeast region and the Highlands Genetic variability and structure were studied for 204 Hevea accessions, including 162 from the IRRDB’81 germplasm, using isozyme markers, and for 250 Hevea accessions, including 150 from the IRRDB’81 germplasm, using RAPD markers A total of 2,988 rubber offspring, among them 1,428 derived from crosses of Wickham and IRRDB’81 germplasm, was evaluated at the nursery stage for their latex yield, growth and Oidium disease in early selection trials at the Rubber Research Institute of Vietnam Additionally, various genetic parameters were also explored for offspring derived from the IRRDB’81 germplasm at the nursery stage In general, the IRRDB’81 germplasm was far inferior to the domesticated Wickham genetic resource, which has been genetically improved for nearly a century, in latex productivity and to a lesser extent, in growth However, the IRRDB’81 germplasm possessed very large variation in latex yield leading to good response to selection for latex productivity Differences due to geographical origins in latex yield and growth were not detected and most of the variation for these characteristics could be accounted for by individual accessions themselves Results also showed that accessions tolerant to powdery mildew disease, Phytophthora leaf fall disease, pink disease and black stripe disease existed in the IRRDB’81 germplasm A total of 53 IRRDB’81 accessions of promising performance in latex yield, growth and secondary characteristics was selected for further utilization in the long term rubber breeding program Among them, RO 62/26, MT/I/2 and MT 8/27 vii exhibited good latex productivity and should be further tested on large scales for commercial application purpose Studies on the genetic variability and structure in the IRRDB’81 germplasm using isozyme and RAPD markers showed that the resource possessed the very large genetic variability which would help to effectively broaden the Hevea genetic base in Vietnam The genetic variability contributed by individual accessions accounted for much greater part of the total genetic variability than that contributed by geographical origins The IRRDB’81 germplasm could be generally divided into three clusters based on the genetic relationship by RAPD markers Based on the genetic distance by RAPD markers, 150 studied IRRDB’81 accessions were also clearly clustered into various groups Although both markers were effective in evaluation of the genetic variability of the IRRDB’81 germplasm but RAPD markers with higher numbers of polymorphic alleles exhibited better performance Results of evaluation of offspring derived from Wickham x IRRDB’81 crosses at the nursery stage showed that there existed the great genetic variation for latex yield and growth in the hybrid population A total of 70 hybrids derived from Wickham x IRRDB’81 crosses were selected for their excellent performance in latex productivity and growth for further testing on large scales Certain crosses and IRRDB’81 accessions as male parents which could create offspring tolerant to powdery mildew disease were also recorded The Wickham x IRRDB’81 hybrid population possessed the high genotypic and phenotypic coefficients of variation for latex yield and growth Additionally, the high broad sense and narrow sense heritability estimates for latex yield and growth recorded in the hybrid population indicated that the selection in offspring derived from the IRRDB’81 germplasm based on phenotypic values would still be effective for these characteristics In the future, to introduce more IRRDB’81 accessions to Vietnam, to create the working collection for focussed studies and to include promising IRRDB’81 accessions into the rubber breeding program for exploitation of the outbreeding effects would be necessary tasks viii MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cảm tạ Lời cam đoan Tóm tắt Summary Mục lục Danh mục chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục biểu đồ, hình MỞ ĐẦU …………………………….………………… .…… .… Tính cấp thiết đề tài … ………………………… …………… ….… Mục tiêu đề tài … ……………………………….………………… Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài ………………….…………… … Đối tượng phạm vi nghiên cứu …………………………….…………… … Những đóng góp luận án …………………………….…………….… Chƣơng TỔNG QUAN TÀI LIỆU ……………………… ….… ……… 1.1 Tóm lược lịch sử trạng phát triển cao su thiên nhiên giới Việt Nam … …………………………………… … ………… 1.1.1 Lịch sử di nhập cao su Hevea vào châu Á ………… ……….……… 1.1.2 Phát triển cao su thiên nhiên giới ………………………… .… 1.1.3 Phát triển cao su Việt Nam ……………………………………… …… 1.2 Các đặc điểm cao su … ……… ………………………… ……… 1.2.1 Vùng phân bố tự nhiên cao su ………………………… ……… 1.2.2 Đặc tính thực vật học cao su Hevea brasiliensis ………… …… 1.2.3 Đặc điểm di truyền cao su Hevea brasiliensis ……………… 1.2.4 Các phương thức nhân giống cao su ………………………… …… 1.3 Các nguồn di truyền cao su ……………….……… …………………… 1.3.1 Nguồn di truyền cao su Wickham …………………………………… 1.3.2 Các nguồn di truyền cao su sau nguồn Wickham …………………… 1.3.3 Nguồn di truyền cao su IRRDB’81 …………………………… …… 1.4 Cải tiến giống cao su ………….……….………… ……………… … 1.4.1 Mục tiêu cải tiến giống cao su …………………………………… 1.4.2 Phương pháp cải tiến giống cao su ………………………… …… 1.5 Nghiên cứu đánh giá ứng dụng nguồn di truyền IRRDB’81 .…….…… 1.5.1 Đánh giá phân loại học …………………………………………… … 1.5.2 Đánh giá đặc điểm nông học sinh học ……………………… …… trang i ii iii iv vi viii xi xiii xvi 1 4 5 7 10 11 12 12 14 14 15 15 16 24 24 24 ix 1.5.3 Đánh giá đa dạng di truyền … ……………………………… … 1.5.4 Nghiên cứu sử dụng nguồn di truyền IRRDB’81 ….……………………… 1.5.5 Nghiên cứu đánh giá nguồn di truyền IRRRDB’81 Việt Nam Chƣơng NỘI DUNG, VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU … 2.1 Nghiên cứu đánh giá đặc tính nơng học nguồn di truyền IRRDB’81 2.2 Nghiên cứu đánh giá đa dạng di truyền nguồn gen IRRDB’81 thị isozyme thị RAPD .…… .………………………….… 2.2.1 Nghiên cứu đánh giá đa dạng di truyền nguồn gen IRRDB’81 thị isozyme …………………… .… ………………………… 2.2.2 Nghiên cứu đánh giá đa dạng di truyền nguồn gen IRRDB’81 thị RAPD ……………………………… …………………… … 2.3 Nghiên cứu khả ứng dụng nguồn gen IRRDB’81 vào chương trình cải tiến giống cao su … ………………………………… ……… Chƣơng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN … ………… … ………………… 3.1 Đặc tính nơng học nguồn di truyền cao su IRRDB’81 ….… ………… 3.1.1 Năng suất mủ cao su ……………………………………… .………… 3.1.2 Sinh trưởng, tăng trưởng cạo dầy vỏ nguyên sinh … ……… 3.1.3 Đặc tính mẫn cảm – chống chịu bệnh hại … .………………………… 3.1.4 Chọn lọc nguồn di truyền IRRDB’81 đặc tính nơng học ………… 3.2 Đặc điểm đa dạng di truyền nguồn gen IRRDB’81 ……………… … 3.2.1 Đặc điểm đa dạng di truyền nguồn gen IRRDB’81 thị isozyme 3.2.1.1 Đa dạng di truyền theo thị isozyme ……… … 3.2.1.2 Quan hệ di truyền theo thị isozyme ……………………………… … 3.2.2 Đặc điểm đa dạng di truyền nguồn gen IRRDB’81 thị RAPD 3.2.2.1 Đa dạng di truyền theo thị RAPD…………………………………… 3.2.2.2 Thành phần biến thiên phân tử theo thị RAPD ……………… 3.2.2.3 Quan hệ di truyền theo thị RAPD ………………………… …….… 3.3 Ứng dụng nguồn di truyền IRRDB’81 vào chương trình cải tiến giống cao su 3.3.1 Đặc điểm nông học lai xuất phát từ nguồn gen IRRDB’81 …… .… 3.3.1.1 Đặc điểm suất mủ sinh trưởng … ……………… 3.3.1 Chọn lọc lai từ nguồn gen IRRDB’81 có triển vọng suất sinh trưởng …………… .……… 3.3.1.3 Đặc điểm chống chịu bệnh phấn trắng lai từ nguồn gen IRRDB’81 … 3.3.2 Đặc điểm di truyền lai bố mẹ lai tổ hợp Wickham x IRRDB’81 ……………………………………………………… … 3.3.2.1 Tương quan tính trạng suất sinh trưởng giai đoạn non lai tổ hợp Wikcham x IRRDB’81 … ………………………… 3.3.2.2 ớc lượng thông số di truyền giai đoạn non ………………… …… 3.3.3 Phương hướng cải tiến vận dụng nguồn gen IRRDB’81 ……… …… 3.3.3.1 Mở rộng nguồn gen IRRDB’81………………………………………… 27 30 32 36 36 40 40 43 47 53 53 53 66 76 82 86 86 86 91 97 97 104 106 114 114 114 121 127 129 129 130 134 134 177 Thí nghiệm SGLK96 Tăng trưởng Dầy vỏ Cấp bệnh Mẫu giống nguyên cạo phấn trắng sinh (mm) (cm/năm) AC 37/41 28,95 45,60 4,28 7,00 2,0 AC 4/42 22,28 49,62 5,54 6,75 1,0 AC 40/47 21,13 62,55 3,48 6,17 3,0 AC 59/4 15,97 59,43 4,14 6,25 0,5 AC 55/8 12,46 64,29 3,86 6,34 1,5 MT 30/31 39,42 53,12 3,45 6,67 4,5 MT 31/15 26,09 52,15 1,86 6,42 2,0 MT 27/27 20,96 51,49 4,51 6,38 3,5 MT 10/20 20,70 54,55 4,37 5,17 0,5 10 RO 24/58 32,98 67,20 8,29 5,50 0,5 11 RO 25/15 31,73 52,68 1,73 6,13 4,0 12 RO 23/66 23,66 56,73 3,96 5,92 1,3 13 RO 23/28 21,44 57,12 2,23 5,50 0,5 14 RO 32/57 19,26 62,55 4,71 5,42 3,0 15 RO 32/23 16,93 58,20 5,49 5,00 2,5 GT đối chứng 44,79 48,00 1,18 5,50 4,0 g/c/c trung bình năm cạo đầu; Vanh thân 04/2004; Trung bình năm 2004 – 2008; Đánh giá 2004; Đánh giá 2008 Năng suất mủ (g/c/c) Sinh trưởng lúc mở cạo (cm) Thí nghiệm SGCS97 Sinh Cấp Tăng trưởng Dầy vỏ Cấp trưởng Cấp bệnh bệnh nguyên bệnh Mẫu giống lúc mở loét sọc rụng cạo sinh phấn cạo mặt cạo mùa (cm/năm)3 (mm)4 trắng (cm) mưa AC 56/335 36,44 45,13 2,08 7,17 2,0 2,0 3,0 MT 10/41 22,95 44,46 3,29 5,67 0,5 2,0 2,8 MT 11/14 8,39 54,62 3,27 6,20 0,0 2,0 3,0 MT 27/19 18,14 48,18 4,11 6,25 1,0 2,0 2,8 MT 27/62 15,12 48,70 5,03 7,00 1,0 1,5 2,8 MT 29/68 36,06 58,00 4,57 6,33 2,0 2,0 3,0 MT 30/26 18,36 53,00 5,35 6,75 1,5 2,0 3,0 RO 23/239 17,89 55,18 3,75 5,90 2,5 5,0 3,0 RO 24/82 41,36 52,03 3,61 5,95 1,0 3,0 2,8 RRIM 712 đc 72,57 47,00 2,65 6,00 1,0 3,0 2,5 g/c/c trung bình năm cạo đầu; Vanh thân 04/2005; Trung bình năm 2005 – 2009; Đánh giá 2005; Đánh giá 2008; Đánh giá 2005 Năng suất mủ (g/c/c) 178 Phụ lục 10: Hình số mẫu giống IRRDB’81 chọn lọc RO 62/26: suất mủ cao – sinh trưởng (Thí nghiệm SGLK91) MT I/2: suất mủ cao (Thí nghiệm SGLK91) 179 MT 8/27: suất mủ cao (Thí nghiệm SGLK94) RO 24/58: suất mủ – sinh trưởng khỏe (Thí nghiệm SGLK 96) 180 Phụ lục 11: Phân tích AMOVA cho tiểu vùng vùng địa lý nguồn gen IRRDB’81 theo thị isozyme Nguồn biến thiên Df Giữa vùng địa lý Giữa tiểu vùng địa lý Giữa kiểu di truyền Tổng số Stat PhiRT PhiPR PhiPT SS MS Est Var % 142,432 71,216 1,010 12,84% 10 138 150 171,448 796,101 1109,980 17,145 5,769 1,084 5,769 7,862 13,78% 73,37% Value P(rand >= data) 0,128 0,010 0,158 0,010 0,266 0,010 PB235 PB217 RRIM600 IRCA130 LH88/326 LH82/92 FX3899 GU1479 RO44/268 RO33/56 RO25/266 RO25/288 MT30/15 MT50/20 MT50/15 MT49/13 AC6/59 AC6/47 AC4/67 M AC4/34 Phụ lục 12 : Một số kết điện di thị RAPD 1500pb 1000pb 500pb 100pb z Sản phẩm PCR với đoạn mồi A18 (M thang DNA chuẩn, Promega, USA) M M TR3702 PB314 VM515 PB280 RRIC121 RRIC117 FX2804 FX3925 RO32/5 RO2/10 RO24/232 RO24/163 MT57/78 MT26/45 MT27/35 MT57/54 AC58/57 AC40/64 AC21/260 PB252 PB330 LH91/1029 PB260 LH83/87 LH90/90 LH90/952 LH82/182 RO22/271 RO23/221 RO24/307 RO22/189 MT28/146 MT7/57 MT30/101 MT18/45 AC41/169 AC39/10 AC13/124 AC21/230 M AC38/162 181 1500pb 1000pb 500pb 100pb z Sản phẩm PCR với đoạn mồi OPA – 04 (M thang DNA chuẩn, Promega, USA) M 1500pb 1000pb 500pb 100pb z Sản phẩm PCR với đoạn mồi O4 (M thang DNA chuẩn, Promega, USA) M M TR3702 PB314 VM515 PB280 RRIC121 RRIC117 FX2804 FX3925 RO32/5 RO2/10 RO24/232 RO24/163 MT57/78 MT26/45 MT27/35 MT57/54 AC58/57 AC40/64 AC21/260 TR3702 PB314 VM515 PB280 RRIC121 RRIC117 FX2804 FX3925 RO32/5 RO2/10 RO24/232 RO24/163 MT57/78 MT26/45 MT27/35 MT57/54 AC58/57 AC40/64 AC21/260 AC38/162 M AC38/162 182 1500pb 1000pb 500pb 100pb z Sản phẩm PCR với đoạn mồi OPA – 18 (M thang DNA chuẩn, Promega, USA) M 1500pb 1000pb 500pb 100pb z Sản phẩm PCR với đoạn mồi OPA – 16 (M thang DNA chuẩn, Promega, USA) M M RRIC102 GT1 PB255 PB254 MDX17 MDX98 GU1296 LH83/75 RO25/471 RO24/57 RO25/518 RO32/19 MT27/1 MT26/60 MT30/135 MT28/91 AC56/276 AC21/146 AC55/136 PB5/51 PR306 PR303 RRIM712 GU176 GU174 GU198 GU164 RO32/73 RO33/86 RO23/370 RO23/67 MT48/88 MT48/5 MT49/8 MT9/66 AC64/167 AC35/309 AC37/325 AC53/106 M AC54/916 183 1500pb 1000pb 500pb 100pb z Sản phẩm PCR với đoạn mồi OPC – 05 (M thang DNA chuẩn, Promega, USA) M 1500pb 1000pb 500pb 100pb z Sản phẩm PCR với đoạn mồi OPB – 12 (M thang DNA chuẩn, Promega, USA) M TR3702 PB314 VM515 PB280 RRIC121 RRIC117 FX2804 FX3925 RO32/5 RO2/10 RO24/232 RO24/163 MT57/78 MT26/45 MT27/35 MT57/54 AC58/57 AC40/64 AC21/260 M AC38/162 184 1500pb 1000pb 500pb 100pb z Sản phẩm PCR với đoạn mồi P – 10 (M thang DNA chuẩn, Promega, USA) Phụ lục 13: Tỉ lệ nhiễm bệnh phấn trắng theo tổ hợp mẹ bố Phụ lục 13.1: Tỉ lệ nhiễm bệnh phấn trắng tổ hợp PB 260 x IRRDB’81 Tổ hợp mẹ bố Số lai PB 260 x RO 44/268 PB 260 x RO 44/71 PB 260 x RO 22/119 PB 260 x MT 17/47 PB 260 x AC 6/23 PB 260 x AC 35/114 PB 260 x AC 38/125 Tổng cộng theo mẹ PB 260 23 35 109 20 34 52 18 291 χ2= 153,84*** Tỉ lệ nhiễm bệnh (%) Nhẹ Trung bình Nặng (cấp – 1) (cấp – 3) (cấp -5) 39,13 60,87 0,00 31,43 68,57 0,00 6,42 73,39 20,18 5,00 75,00 20,00 2,94 73,53 23,53 0,00 65,38 34,62 0,00 94,44 5,56 9,97 71,82 18,21 M 185 Phụ lục 13.2: Tỉ lệ nhiễm bệnh phấn trắng tổ hợp RRIC 110 x IRRDB’81 Tổ hợp mẹ Số lai RRIC 110 x RO 44/268 RRIC 110 x RO 44/71 RRIC 110 x MT 12/16 RRIC 110 x RO 22/119 RRIC 110 x RO 44/160 RRIC 110 x MT 17/47 RRIC 110 x AC 35/114 RRIC 110 x AC 6/23 Tổng cộng theo mẹ RRIC 110 15 23 19 86 46 50 18 31 288 Tỉ lệ nhiễm bệnh (%) Nhẹ Trung bình Nặng (cấp – 1) (cấp – 3) (cấp -5) 33,33 66,67 0,00 26,09 73,91 0,00 15,79 68,42 15,79 4,65 90,70 4,65 4,35 89,13 6,52 2,00 88,00 10,00 0,00 88,89 11,11 0,00 80,65 19,35 7,29 84,72 7,99 χ2= 64,07*** Phụ lục 14: Phân tích ANOVA tuyển non suất, sinh trưởng theo mơ hình North Carolina II TNLK98 Source of variation Males Females m x f = (m-1)(f-1) Error = m x f x (n-1) Source of variation Males Females m x f = (m-1)(f-1) Error = m x f x (n-1) df 2 180 Vanh 34 tháng tuổi Sum of Squares 10,9488 12,5995 3,7463 304,3848 Mean of Squares 5,4744 12,5995 1,8731 1,6910 df 2 180 Năng suất 34 tháng tuổi Sum of Squares 5,3521 1,3588 0,6541 5,6740 Mean of Squares 2,6760 1,3588 0,3271 0,0315 186 TNLK99 Source of variation Males Females m x f = (m-1)(f-1) Error = m x f x (n-1) Source of variation Males Females m x f = (m-1)(f-1) Error = m x f x (n-1) df 22 66 46.530 df 22 66 46.530 Vanh 34 tháng Sum of Squares 287,0584 72,0425 9,5126 1693,4767 Mean of Squares 13,0481 24,0142 0,1441 0,0364 Năng suất 34 tháng Sum of Squares Mean of Squares 22,9653 1,0439 4,8143 1,6048 0,7116 0,0108 23,0474 0,0005 TNLK01 Source of variation Males Females m x f = (m-1)(f-1) Error = m x f x (n-1) Males Females m x f = (m-1)(f-1) Error = m x f x (n-1) df 2.352 Vanh 34 tháng Sum of Squares 19,3476 15,3954 3,8632 587,1135 Mean of Squares 9,6738 5,1318 0,6439 0,2496 df 906 Năng suất 34 tháng Sum of Squares 3,2366 0,9182 0,3785 21,6742 Mean of Squares 1,6183 0,3061 0,0631 0,0239 df 7 2.282 Vanh 34 tháng Sum of Squares 110,7488 8,8877 4,4218 907,3979 Mean of Squares 15,8213 8,8877 0,6317 0,3976 df 7 2.282 Năng suất 34 tháng Sum of Squares 18,54895 0,57997 0,23184 25,74877 Mean of Squares 2,64985 0,57997 0,03312 0,01128 TNLK02 Source of variation Males Females m x f = (m-1)(f-1) Error = m x f x (n-1) Source of variation Males Females m x f = (m-1)(f-1) Error = m x f x (n-1) ... DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LẠI VĂN LÂM NGHIÊN CỨU TIỀM NĂNG NÔNG HỌC – DI TRUYỀN VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG NGUỒN DI TRUYỀN IRRDB’81 TRONG CẢI TIẾN GIỐNG... Các nguồn di truyền cao su sau nguồn Wickham …………………… 1.3.3 Nguồn di truyền cao su IRRDB’81 …………………………… …… 1.4 Cải tiến giống cao su ………….……….………… ……………… … 1.4.1 Mục tiêu cải tiến giống cao su. .. chức nghiên cứu cao su quốc tế Ký hiệu giống cao su lai tạo Viện nghiên cứu cao su Việt Nam giai đoạn nghiên cứu Malaysian Rubber Board: Tổng cục cao su Malaysia Nguồn di truyền cao su IRRDB’81