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

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 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 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 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

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 dịng 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 ... Wickham / W : Sê, Gia Lai, trồng năm 1997 Thí nghiệm tuyển non giống cao su lai trung tâm Lai Khê, Bình Dương (VCS), trồng năm 1998 Thí nghiệm tuyển non giống cao su lai trung tâm Lai Khê, Bình Dương... cao su lai trung tâm Lai Khê, Bình Dương (VCS), trồng năm 2001 Thí nghiệm tuyển non giống cao su lai trung tâm Lai Khê, Bình Dương (VCS), trồng năm 2002 Thí nghiệm tuyển non giống cao su lai trung... 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