Chọn tạo các dòng đậu xanh (vigna radiata l ) bằng đột biến EMS trên hai giống đx208 và taichung

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP TRẦN THỊ THANH THỦY CHỌN TẠO CÁC DÒNG ĐẬU XANH (Vigna radiata L.) BẰNG ĐỘT BIẾN EMS TRÊN HAI GIỐNG ĐX208 VÀ TAICHUNG LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP TIẾN SĨ NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG MÃ NGÀNH 9620110 2019 TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP TRẦN THỊ THANH THỦY CHỌN TẠO CÁC DÒNG ĐẬU XANH (Vigna radiata L.) BẰNG ĐỘT BIẾN EMS TRÊN HAI GIỐNG ĐX208 VÀ TAICHUNG LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP TIẾN SĨ NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG MÃ NGÀNH 9620110 CÁN BỘ HƢỚNG DẪN PGS TS TRƢƠNG TRỌNG NGÔN 2019 LỜI CẢM TẠ Trong trình thực luận án “Chọn tạo dòng đậu xanh (Vigna radiata L.) đột biến EMS hai giống ĐX208 Taichung” nhận quan tâm giúp đỡ thầy cô bạn bè đồng nghiệp Trước hết xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc kính trọng đến PGs.TS Trương Trọng Ngơn, thầy tận tình bảo hướng dẫn chuyên môn suốt trình thực hồn chỉnh luận án Tơi xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Phước Đằng, thầy tạo điều kiện tốt giúp tơi hồn thành luận án Nhân dịp này, xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám hiệu Trường Đại học Cần Thơ, Ban Chủ nhiệm Khoa Nông nghiệp Sinh học Ứng dụng, Khoa Sau Đại học, Quý thầy cô Bộ môn Di truyền Chọn giống Cây trồng, Bộ môn Khoa học Cây trồng, Viện Nghiên cứu Phát triển Công nghệ Sinh học giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành tốt cơng trình nghiên cứu Ngồi ra, tơi khơng quên gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Huỳnh Kỳ - Trưởng Phòng Thí nghiệm Di truyền Chọn giống, ThS Nguyễn Châu Thanh Tùng - Trưởng Phòng thí nghiệm Chọn giống Ứng dụng Công nghệ Sinh học cung cấp nhiều kiến thức bổ ích, để tơi thực trình SSR-PCR, việc thiết kế mồi giải trình tự gen Em Lâm Thị Trúc Linh, Trần Thanh Cao, Nguyễn Thị Diễm, Đặng Thị Xn, Nguyễn Hồng Tính, Văn Quốc Giang em sinh viên thực tập tốt nghiệp ngành Nông học chun ngành Cơng nghệ giống trồng từ khóa 35 đến khóa 40 đồng hành tơi suốt thời gian thực thí nghiệm Sau lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình ln động viên khích lệ, tạo điều kiện thời gian cơng sức để tơi hồn thành tốt luận án tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn! Cần Thơ, ngày 24 tháng 04 năm 2019 Tác giả Trần Thị Thanh Thủy i TÓM TẮT Chọn tạo giống đậu xanh phương pháp đột biến hóa chất Ethyl Methane Sulphonate áp dụng nhiều nơi giới Việc lựa chọn phát triển đột biến thành giống triển vọng đề xuất cho nông dân thực thành công nhiều quốc gia, nhiên Việt Nam thơng tin Nghiên cứu thực nhằm tạo nguồn vật liệu khởi đầu cho chọn giống đậu xanh chọn từ đến dòng đậu xanh đột biến ngắn ngày, suất cao, trái chín đồng loạt M Luận án tiến hành từ năm 2013 đến năm 2017 Trường Đại học Cần Thơ Công ty Sinh Hóa Phù Sa Các thí nghiệm ngồi đồng (M2-M6) bố trí theo thể thức khối hồn tồn ngẫu nhiên, nhân tố, lần lặp lại, khoảng cách gieo 45x20 cm, cây/hốc, sử dụng công thức phân 60N-60P2O5-40K2O Nội dung nghiên cứu bao gồm (i) Gây tạo đột biến ethyl methane sulphonate (EMS) lên giống ĐX208 Taichung; (ii) Xác định hiệu quả, hiệu suất đột biến M1; (iii) Đánh giá biến dị hình thái, nơng học chọn dòng đột biến tốt M2, M3; (iv) Khảo nghiệm sơ khởi suất 32 dòng đậu xanh đột biến M4, M5; (v) Khảo nghiệm suất, thành phần suất kiểu chín đồng loạt 33 dòng đậu xanh đột biến M 6; (vi) Phân tích gen liên quan đến tính trạng khối lượng 1.000 hạt ngày trổ hoa dòng đột biến M dấu SSR dấu SNPs Kết (1) tạo nguồn vật liệu đột biến có tiềm năng suất cao; (2) Chọn 11 dòng đậu xanh đột biến M (ĐX8-1-28-8B, ĐX6-5-1-10, ĐX4A-3-3-1, ĐX2-1-26-5, TC8-4-3-5B, TC8-1-20-3, TC6-6-15-8, TC6-6-24-4, TC6-3-13-8, TC4-6-10-1, TC4-1-12-10) Các dòng có thời gian sinh trưởng ngắn (56-62 ngày), trái chín đồng loạt, suất cao (2,99 – 3,39 tấn/ha); (3) Ba mươi ba dòng đột biến M mang kiểu gen đồng hợp kiểu gen dòng đột biến thay đổi so với giống gốc (ĐX208, Taichung tương ứng) tính trạng khối lượng 1.000 hạt ngày trổ hoa; (4) Trình tự gen dòng đậu xanh đột biến giống gốc khác nhau, dòng ĐX8-1-28-8B, ĐX66-28-14, TC8-4-3-5B TC2-1-33-11 khác biệt mặt di truyền so với giống ĐX208 Taichung tương ứng; (5) Số trái cây, suất hạt/cây (g) chiều cao (cm) M3 kiểm sốt gen cộng tính, áp dụng phương pháp chọn lọc cải thiện tính trạng này; (6) Xử lý EMS nồng độ 0,2% EMS cho hiệu gây đột biến cao giống ĐX208 Taichung Tuy nhiên, hiệu suất gây đột biến cao giống ĐX208 0,4% EMS nồng độ 0,8% EMS giống Taichung Từ khóa: hình thái học, đậu xanh, đột biến, quần thể, chín đồng loạt ii ABSTRACT Breeding mungbean variety by Ethyl Methane Sulphonate (EMS) induced mutation has been doing research over the world Selection and development mutants for new variety were proposed and sucessful in many countries; however, there is few this information in Viet Nam This study was conducted with the aim to make the material source for the mungbean improvement and to breed from to mutant mungbean lines with short maturity duration, high yielding and synchronous pod maturity The dissertation was carried out from 2013 to 2017 at Can Tho University and Phu Sa Biotech Company The experiments in the field from M2-M6 were arranged in a randomized complete block design (RCBD), one factor, replications, spacing of 45x20 cm, plants per hill The applied fertilizer was 60N-60P2O5-40K2O The researches contents include (i) inducing mutations by EMS on two DX208 and Taichung varieties; (ii) Determining of mutagenic effectiveness and efficiency in M1 populations; (iii) Evaluating morphological and agronomic traits variations, selecting good mutant lines in M and M3; (iv) Preliminary seed yield trial of 32 selected mungbean lines in M 4, M5 generations; (v) Assay of seed yield, yield components and synchronous pod maturity in 33 mungbean mutant lines at M6 generation; (vi) Genotyping analysis related to 1,000-seed weight and flowering dates of the elite mutant lines in M generation by Simple Sequence Repeat (SSR) and Single Nucleotide Polymorphism (SNPs) markers The results revealed that (i) a mutant source of precious materials with high yield potential was created; (2) there were 11 selected mutant mungbean lines in M6 (DX8-1-28-8B, DX6-5-1-10, DX4A-3-3-1, DX2-4-2-5, TC8-4-3-3, TC6-1-203, TC6-6-15-8, TC6-6-24-4, TC6-3-13-8, TC4 -6-10-1, TC4-1-12-10) with a short days to maturity (56-62 days), synchronous pod maturity, high yield (2.99 -1 3.39 ton ); (3) Thirty-three mutant mungbean lines in M6 are homozygous lines and the genotypes of these mutant lines have changed from the original varieties (DX208, Taichung); (4) It was determined that the gene sequencing of the mutant mungbean lines differing from those of the original varieties, respectively; of which the DX8-1-28-8B, DX6-6-28-14, TC8-4-3-5B and TC2-133-11 lines have the most genetic differences; (5) The number of pods per plant, the seed yield per plant (g) and the plant height (cm) in M are controlled by the additive genes, therefore, these selective methods can be applie; (6) A concentration of 0.2% EMS resulted in high mutagenic effectiveness in the DX208 and Taichung varieties However, the high mutagenic efficiency of the DX208 variety was 0.4% EMS and 0.8% EMS Taichung variety Keywords: morphology, mungbean, mutan, population, synchrony iii CAM KẾT KẾT QUẢ Tơi xin cam kết luận văn hồn thành dựa kết nghiên cứu với hướng dẫn PGS.TS Trương Trọng Ngôn Các kết nghiên cứu chưa dùng cho luận văn cấp khác Ngày 24 tháng 04 năm 2019 Ngƣời hƣớng dẫn Nghiên cứu sinh Trần Thị Thanh Thủy iv MỤC L Lời cảm tạ Tóm tắt Abstract Mục lục Danh sách bảng Danh sách hình Danh mục từ viết tắt Chƣơng 1: Giới thiệu 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục tiêu phạm vi nghiên cứu 1.2.1Mục tiêu 1.2.2Đối tượn 1.3 Nội dung nghiên cứu 1.4 Thời gian thực 1.5 Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án 1.5.1Ý nghĩa 1.5.2Ý nghĩa 1.6 Những điểm luận án Chƣơng 2: Tổng quan tài liệu 2.1 Nguồn gốc, phân loại gen đậu xanh 2.1.1Nguồn g 2.1.2Phân loạ 2.1.3Bộ gen c 2.2 Đặc điểm nông học đậu xanh 2.2.1Hệ rễ 2.2.2 Thân cành 2.2.3Lá v 2.2.4Hoa 2.2.5Trái 2.2.6Hạt 2.3 Sâu bệnh gây hại đậu xanh 2.4 Thời gian sinh trưởng mùa vụ canh tác 2.4.1Thời gian s 2.4.2Mùa vụ can 2.5 Tình hình sản xuất nghiên cứu chọn tạo giống đậu xanh 2.5.1Vai trò 2.5.2Trên giớ 2.5.3Ở Việt Nam 2.6 Ý nghĩa đột biến cảm ứng chọn tạo giống trồng 2.7 Cơ sở khoa học vai trò chọn giống đột biến cảm ứng 2.7.1Cơ sở khoa 2.7.2 Vai trò đột biến cảm ứng 2.7.3Mục tiêu củ 2.8 Cơ sở di truyền đột biến 2.9 Các tác nhân gây đột biến 2.9.1Cơ chế gây 2.9.2Cơ chế gây 2.9.3Cơ chế tác 2.10 Sự biểu kiểu đột biến 2.10.1 Các loại đột biến 2.10.2 Những biểu đột biến 2.11 Quá trình phát sinh đột biến cách nghiên cứu chúng 2.11.1 Chuẩn bị vật liệu sinh sản hạt 2.11.2 Chọn tác nhân gây đột biến liều lượng xử lý 2.11.3 Theo dõi chọn lọc đột biến 2.12 Các biểu hình thái đột biến vi 2.12.1 Đ 2.12.2 Đ 2.12.3 Đ 2.12.4 Đ 2.12.5 Đ 2.12.6 Đ 2.13 Tình hình phát triển giống trồng đột biến 2.14 Hệ số di truyền hệ số phương sai 2.15 So sánh kiểu gen dòng đột biến giống gốc 2.16 Các nghiên cứu tạo giống trồng xử lý EMS 2.16.1 Trên giới 2.16.2 Ở 2.17 Giải trình tự DNA kỹ thuật SSR 2.17.1 G 2.17.2 Kỹ thu Chƣơng 3: Vật liệu, nội dung phƣơng pháp nghiên cứu 3.1 Thời gian địa điểm 3.2 Vật liệu nghiên cứu 3.2.1 Vật liệu 3.2.2 Thiết bị vật t 3.3 Nội dung phương pháp nghiên cứu 3.3.1 Gây tạo đột b 3.3.2 Nghiên cứu c 3.3.3 Khảo sát 3.3.4 Khảo nghiệm 3.3.5 Khảo nghiệm 3.3.6 Kỹ thuật can 3.3.7 Phương pháp 3.3.8 Phương pháp v 3.3.9 Đánh giá mứ 3.3.10 Phương pháp dấu phân tử hệ M6 3.3.11 Phương pháp đánh giá độ 3.3.12 Phân tích khoảng cách di truyền 3.3.13 Phương pháp tính số Pi số Theta 3.4 Phương pháp xử lý số liệu Chƣơng 4: Kết thảo luận 4.1 Ghi nhận tổng quát 4.2 Sức sống quần thể đậu xanh M1, vụ Thu Đông 2013 4.2.1 Tỉ lệ sống quần thể đậu xanh thời điểm 15 NSKG 4.3 4.4 4.2.2 Tỉ lệ sống củ 4.2.3 Tỉ lệ gây ch Hiệu hiệu suất đột biến 4.3.1 Tần số đột b 4.3.2 Hiệu độ 4.3.3 Hiệu suất độ Kết nghiên cứu quần thể đậu xanh từ M1 đến M3 4.4.1 Đặc tính sinh trưởng quần thể đậu xanh từ M1 đến M3 4.4.2 Biến dị hình 4.4.3 Đặc tính nơ 4.5 Nhận xét kết nghiên cứu quần thể đậu xanh M 1, M2 v 4.6 Ước lược thông số di truyền quần thể đậu xanh M3 4.7 Kết khảo sát đặc tính sinh trưởng, hình thái nơng học dòng đột biến M4, M5 M6 4.7.1 Đặc tính sin 4.7.2 Đặc tính hìn 4.7.3 Đặc tính nơ 4.7.4 Thành phần suất suất giống/dòng đậu xanh từ hệ M4 đến M6 112 178 Phụ chƣơng 113: Bảng hệ số tƣơng đồng di truyền 13 dòng đậu xanh ĐX208 đột biến giống ĐX208 1,00 0,76 0,65 0,74 0,68 0,62 0,53 0,72 0,72 0,63 0,63 0,72 0,65 0,72 31 32 33 34 35 36 37 1,00 0,79 0,79 0,71 0,65 0,59 0,72 0,72 0,60 0,54 0,66 0,65 0,66 Ghi chú:7: giống ĐX208; 1: ĐX4A-3-3-1; 2: ĐX4-6-1-1; 3: ĐX6-5-1-10; 4: ĐX6-6-28-14; 5: ĐX8A-5-18-2; 6: ĐX8-1-28-8B ; 31: ĐX2A-6-3-1; 32: ĐX2-1-26-5; 33: ĐX2-126-6; 34: ĐX4A-3-32-1; 35: ĐX4A-3-5-6; 36: ĐX8-1-28-8A; 37: ĐX8-5-1-3 179 Phụ chƣơng 114: Bảng hệ số tƣơng đồng di truyền 20 dòng đậu xanh Taichung đột biến giống Taichung 10 10 11 11 12 1,00 0,771,00 13 14 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 15 16 17 18 19 20 0,75 0,76 0,76 0,78 0,77 0,81 0,79 0,79 0,75 0,73 0,71 0,78 0,73 0,75 0,75 0,67 0,73 0,73 0,75 21 22 23 0,83 0,78 0,68 0,74 0,75 0,75 0,81 0,81 0,77 0,73 0,75 0,74 0,79 0,79 0,75 0,75 0,73 0,71 0,75 24 25 26 27 28 29 30 1,00 0,80 0,74 0,76 0,71 0,75 0,79 0,77 0,71 0,73 0,73 0,72 0,75 0,75 0,73 0,73 0,75 0,71 0,73 Ghi chú: 10: Taichung (ĐC); 11: TC6-6-15-8; 12: TC6-3-13-8; 13: TC8-1-17-2; 14: TC8-1-20-3; 15: TC6-6-24-4 ; 16: TC2-1-33-11 ; 17: TC4-6-10-1; 18: TC8-3-16-9; 19: TC8-4-3-5A; 20: TC8-4-3-5B; 21: TC2A-2-10-11; 22: TC2A-3-24-8 ; 23: TC2A-5-9-5; 24: TC4-1-4-11 ; 25: TC8-2-8-4; 26: TC2A-4-33-4; 27: TC2-6-16-12; 28: TC2-5-3-5; 29: TC4-1-6-3; 30: TC4-1-12-10 180 1,00 0,83 0,81 0,82 0,82 0,78 0,78 0,68 0,76 0,72 0,71 0,72 0,72 0,72 0,70 0,70 0,68 0,70 Phụ chƣơng 115: Kết đa hình đƣợc ghi nhận thị phân tử STT Tên mồi SSR CEDAAG002 CEDG014 CEDG026 CEDG030 CEDG037 CEDG088 CEDG198 CEDG232 DMBSSR160 10 DMBSSR167 11 MSBSSR039 12 MBSSR087 13 VM37 14 VRSSR035 15 VR095 16 VR293 17 VR304 Tổng Trung bình Ghi chú: (1): Kết đa hình 13 dòng ĐX208 đột biến giống ĐX208 (2): Kết đa hình 20 dòng Taichung đột biến giống Taichung 181 Phụ chƣơng 116: Kết SSR-PCR 33 dòng đột biến giống gốc (ĐX208 Taichung) với cặp mồi VRSSR035 Ghi chú: (M): kb plus ladder; (7): giống ĐX208; (1): ĐX4A-3-3-1; (2): ĐX4-6-1-1; (3): ĐX6-5-110;(4): ĐX6-6-28-14; (5): ĐX8A-5-18-2; (6): ĐX8-1-28-8; (31): ĐX2A-6-3-1; (32): ĐX2-1-26-5; (33): ĐX2-1-26-6; (34): ĐX4A-3-32-1A; (35): ĐX4A-3-5-6; (36): ĐX8-1-28-8A ; (37): ĐX8-5-1-3; (10): giống Taichung; (11): TC6-6-15-8; (12): TC6-3-13-8; (13): TC8-1-17-2; (14): TC8-1-20-3; (15): TC6-6-24-4; (16): TC2-1-33-1; (17): TC4-6-10-1; (18): TC8-3-16-9; (19): TC8-4-3-5A; (20): TC8-4-3-5B; (21): TC2A-2-10-11; (22): TC2A-3-24-8; (23): TC2A-5-9-5;( 24): TC4-1-4-11; (25): TC8-2-8-4; (26): TC2A-4-33-4; (27): TC2-6-16-12; (28): TC2-5-3-5; (29): TC4-1-6-3; (30): TC4-112-10 182 Phụ chƣơng 117: Kết SSR-PCR 33 dòng đột biến giống gốc (ĐX208 Taichung) với cặp mồi DMBSSR167 Ghi chú: (M): kb plus ladder; (7): giống ĐX208; (1): ĐX4A-3-3-1; (2): ĐX4-6-1-1; (3): ĐX6-5-110;(4): ĐX6-6-28-14; (5): ĐX8A-5-18-2; (6): ĐX8-1-28-8; (31): ĐX2A-6-3-1; (32): ĐX2-1-26-5; (33): ĐX2-1-26-6; (34): ĐX4A-3-32-1A; (35): ĐX4A-3-5-6; (36): ĐX8-1-28-8A ; (37): ĐX8-5-1-3; (10): giống Taichung; (11): TC6-6-15-8; (12): TC6-3-13-8; (13): TC8-1-17-2; (14): TC8-1-20-3; (15): TC6-6-24-4; (16): TC2-1-33-1; (17): TC4-6-10-1; (18): TC8-3-16-9; (19): TC8-4-3-5A; (20): TC8-4-3-5B; (21): TC2A-2-10-11; (22): TC2A-3-24-8; (23): TC2A-5-9-5;( 24): TC4-1-4-11; (25): TC8-2-8-4; (26): TC2A-4-33-4; (27): TC2-6-16-12; (28): TC2-5-3-5; (29): TC4-1-6-3; (30): TC4-112-10 183 Phụ chƣơng 118: Kết SSR-PCR 33 dòng đột biến giống gốc (ĐX208 Taichung) với cặp mồi CEDG026 Ghi chú: (M): kb plus ladder; (7): giống ĐX208; (1): ĐX4A-3-3-1; (2): ĐX4-6-1-1; (3): ĐX6-5-110;(4): ĐX6-6-28-14; (5): ĐX8A-5-18-2; (6): ĐX8-1-28-8; (31): ĐX2A-6-3-1; (32): ĐX2-1-26-5; (33): ĐX2-1-26-6; (34): ĐX4A-3-32-1A; (35): ĐX4A-3-5-6; (36): ĐX8-1-28-8A ; (37): ĐX8-5-1-3; (10): giống Taichung; (11): TC6-6-15-8; (12): TC6-3-13-8; (13): TC8-1-17-2; (14): TC8-1-20-3; (15): TC6-6-24-4; (16): TC2-1-33-1; (17): TC4-6-10-1; (18): TC8-3-16-9; (19): TC8-4-3-5A; (20): TC8-4-3-5B; (21): TC2A-2-10-11; (22): TC2A-3-24-8; (23): TC2A-5-9-5;( 24): TC4-1-4-11; (25): TC8-2-8-4; (26): TC2A-4-33-4; (27): TC2-6-16-12; (28): TC2-5-3-5; (29): TC4-1-6-3; (30): TC4-112-10 184 Phụ chƣơng 119: So sánh trình tự gen liên quan đến tính trạng khối lượng 1.000 hạt dòng ĐX208 đột biến giống ĐX208 185 186 187 Phụ chƣơng 120: So sánh trình tự gen liên quan đến tính trạng khối lượng 1.000 hạt dòng Taichung đột biến giống Taichung 188 189 190 Phụ chƣơng 121: Giải thích cách đặt tên dòng đột biến Ví dụ 1: ĐX6-5-1-10 - ĐX: Từ viết tắt tên giống gốc (ĐX208) - Số thứ nhất: biểu thị cho nồng độ EMS (số nghĩa dòng xử lý - Mỗi gạch (-) tượng trưng cho hệ: (-) thứ hệ thứ - Các số theo sau (-) biểu thị số thứ tự đột biến chọn hệ tương ứng - Như dòng ĐX6-5-1-10 giải thích sau: Đây dòng tạo từ giống ĐX208 xử lý đột biến nồng độ 0,6 EMS, hệ đột biến thứ (M1) chọn số thu hạt Trồng số thành dòng, thu hạt số (M2) từ dòng số Trồng số thành dòng thu hạt số 10 (M 3) từ dòng số - A B thứ tự phân dòng mới, sau đặt tên dòng mà quần thể phân ly 191 ... liệu cho công tác chọn tạo giống giống đậu xanh luận án Chọn tạo dòng đậu xanh (Vigna radiata L. ) đột biến EMS hai giống ĐX208 Taichung thực 1.2 Mục tiêu phạm vi nghiên cứu 1.2.1 Mục tiêu Tạo. .. phổ biến rộng rãi châu Á đậu xanh (Vigna radiata) , đậu mười (Vigna mungo), đậu bướm (Vigna aconitifolia), đậu đỏ (Vigna angularis), đậu nho nhe (Vigna umbellate) Dạng hoang dại thuộc chi Vigna radiata. .. HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP TRẦN THỊ THANH THỦY CHỌN TẠO CÁC DÒNG ĐẬU XANH (Vigna radiata L. ) BẰNG ĐỘT BIẾN EMS TRÊN HAI GIỐNG ĐX208 VÀ TAICHUNG LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP TIẾN SĨ NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG