Nghiên cứu khai thác nguồn gen cây vừng phục vụ chọn tạo giống vừng năng suất hạt và hàm lượng dầu cao cho vùng đất cát pha ven biển tỉnh Nghệ An

HỌC VIỆN NƠNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN TÀI TỒN NGHIÊN CỨU KHAI THÁC NGUỒN GEN CÂY VỪNG PHỤC VỤ CHỌN TẠO GIỐNG VỪNG NĂNG SUẤT HẠT VÀ HÀM LƯỢNG DẦU CAO CHO VÙNG ĐẤT CÁT PHA VEN BIỂN TỈNH NGHỆ AN LUẬN ÁN TIẾN SĨ NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2019 HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN TÀI TOÀN NGHIÊN CỨU KHAI THÁC NGUỒN GEN CÂY VỪNG PHỤC VỤ CHỌN TẠO GIỐNG VỪNG NĂNG SUẤT HẠT VÀ HÀM LƯỢNG DẦU CAO CHO VÙNG ĐẤT CÁT PHA VEN BIỂN TỈNH NGHỆ AN Chuyên ngành: Di truyền chọn giống trồng Mã số: 62 01 11 Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Trần Tú Ngà GS.TS Vũ Văn Liết HÀ NỘI - 2019 LỜI CAM ĐOAN - Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi, số liệu kết nghiên cứu trình bày luận án trung thực, khách quan chưa sử dụng để bảo vệ học vị - Tôi xin cam đoan rằng, giúp đỡ cho việc thực luận án cám ơn thơng tin trích dẫn luận án rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Tác giả luận án Nguyễn Tài Tồn i LỜI CẢM ƠN Trong suốt q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận án này, tơi nhận hướng dẫn, giảng giải tận tình thầy cô giáo, động viên giúp đỡ bạn bè, gia đình đồng nghiệp Tơi xin bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc tới GS.TS Trần Tú Ngà GS.TS Vũ Văn Liết tận tình hướng dẫn, dành nhiều cơng sức, thời gian, tạo điều kiện cho tơi suốt q trình học tập thực đề tài Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Khoa Nông học, Bộ môn Di truyền Chọn giống trồng, Học viện Nông nghiệp Việt Nam; Bộ môn Khoa học trồng, Viện Nông nghiệp Tài nguyên - Trường Đại học Vinh, UBND xã Nghi Phong, huyện Nghi Lộc tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ suốt thời gian học tập hồn thành luận án Tơi xin cảm ơn hỗ trợ kinh phí Bộ Khoa học Công nghệ Trường Đại học Vinh để hồn thành khóa học Để hồn thành đề tài này, tơi nhận hỗ trợ bạn sinh viên ngành Nông học học viên cao học ngành Khoa học trồng (giai đoạn 2011 2015), Viện Nông nghiệp Tài nguyên, Trường Đại học Vinh việc triển khai, theo dõi tổng hợp thí nghiệm Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, người thân, bạn bè đồng nghiệp - người tận tụy giúp đỡ, động viên tơi q trình học tập hoàn thành luận án Một lần xin chân thành cảm ơn tất giúp đỡ quý báu tập thể cá nhân dành cho nghiên cứu sinh Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Tác giả luận án Nguyễn Tài Toàn ii MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục chữ viết tắt vii Danh mục bảng ix Danh mục hình xi Thesis abstract xiv Phần Mở đầu 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Phạm vi nghiên cứu .3 1.4 Những đóng góp đề tài .3 1.5 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài .4 1.5.1 Ý nghĩa khoa học 1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn Phần Tổng quan tài liệu 2.1 Nguồn gốc phân loại vừng 2.1.1 Nguồn gốc vừng 2.1.2 Phân loại vừng 2.2 Đặc điểm thực vật học thụ phấn vừng .7 2.2.1 Đặc điểm thực vật học 2.2.2 Đặc tính thụ phấn vừng .8 2.3 Tình hình sản xuất vừng giới Việt Nam 2.3.1 Tình hình sản xuất vừng giới 2.3.2 Tình hình sản xuất vừng Việt Nam 10 2.3.3 Tình hình sản xuất vừng Nghệ An 11 2.4 Đặc điểm khí hậu, đất đai hệ thống trồng vùng đất cát ven biển tỉnh Nghệ An 12 2.4.1 Đặc điểm khí hậu tỉnh Nghệ An 12 2.4.2 Đặc điểm đất cát ven biển Nghệ An 13 iii 2.4.3 Hệ thống trồng vùng đất cát ven biển Nghệ An .13 2.5 Tình hình nghiên cứu vừng giới .13 2.5.1 Thu thập, đánh giá khai thác nguồn gen vừng 13 2.5.2 Đa dạng di truyền vừng 16 2.5.3 Ưu lai vừng 19 2.5.4 Khả kết hợp vừng 21 2.5.5 Di truyền tính trạng vừng .24 2.5.6 Chọn tạo giống vừng 28 2.6 Tình hình nghiên cứu vừng Việt Nam 30 2.6.1 Thu thập, đánh giá khai thác nguồn gen vừng 30 2.6.2 Đa dạng di truyền vừng 31 2.6.3 Chọn giống vừng 33 2.7 Những điều rút từ tổng quan 35 Phần Nội dung phƣơng pháp nghiên cứu 37 3.1 Địa điểm nghiên cứu 37 3.2 Thời gian nghiên cứu 37 3.3 Vật liệu nghiên cứu 37 3.4 Nội dung nghiên cứu 38 3.5 Sơ đồ nghiên cứu 38 3.6 Phương pháp nghiên cứu .38 3.6.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm 38 3.6.2 Phương pháp theo dõi, đánh giá tiêu .44 3.6.3 Phương pháp phân tích xử lý số liệu .47 3.6.4 Phương pháp phân tích số liệu .50 Phần Kết nghiên cứu thảo luận 51 4.1 Kết thu thập đánh giá nguồn gen 51 4.1.1 Kết thu thập phân nhóm mẫu giống vừng 51 4.1.2 Đánh giá đặc điểm nông sinh học suất mẫu giống vừng 54 4.1.3 Đánh giá đa dạng di truyền dựa đặc điểm hình thái thị phân tử 59 4.1.4 Kết tuyển chọn giống vừng triển vọng từ tập đoàn thu thập 66 4.2 Các đặc điểm sinh trưởng, phát triển mẫu giống bố mẹ tổ hợp lai 69 iv 4.2.1 Các tiêu sinh trưởng, phát triển giống bố mẹ 70 4.2.2 Các yếu tố cấu thành suất suất cá thể 72 4.3 Ưu lai tổ hợp lai 75 4.3.1 Ưu lai thời gian sinh trưởng 75 4.3.2 Ưu lai chiều cao 76 4.3.3 Ưu lai chiều cao đóng 77 4.3.4 Ưu lai chiều cao đến .78 4.3.5 Ưu lai số cành cấp 79 4.3.6 Ưu lai số 81 4.3.7 Ưu lai số hạt/quả .81 4.3.8 Ưu lai P1000 hạt 82 4.3.9 Ưu lai suất cá thể 82 4.4 Khả kết hợp mẫu giống với dòng thử 83 4.4.1 Khả kết hợp thời gian sinh trưởng 83 4.4.2 Khả kết hợp chiều cao .84 4.4.3 Khả kết hợp chiều cao đóng 86 4.4.4 Khả kết hợp chiều cao đến 86 4.4.5 Khả kết hợp số cành cấp 87 4.4.6 Khả kết hợp số 87 4.4.7 Khả kết hợp số hạt 88 4.4.8 Khả kết hợp khối lượng 1000 hạt 90 4.4.9 Khả kết hợp suất cá thể 90 4.5 Đặc điểm di truyền số tính trạng vừng 91 4.5.1 Lông .92 4.5.2 Số nách .93 4.5.3 Số hàng hạt 94 4.5.4 Tính phân cành vừng 95 4.5.5 Năng suất cá thể 96 4.6 Kết chọn lọc dòng vừng triển vọng 98 4.6.1 Quá trình chọn lọc 98 4.6.2 Kết đánh giá sơ dòng vừng 99 4.6.3 Dòng vừng NLV10 .101 v Phần Kết luận đề nghị 109 5.1 Kết luận 109 5.2 Đề nghị .110 Danh mục cơng trình cơng bố có liên quan đến luận án .111 Tài liệu tham khảo 112 vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt AFLP Chữ viết đầy đủ Đa hình chiều dài phân đoạn khuyếch đại (Amplified Fragment Length Polymorphism) C.D Sự sai khác tới hạn (Critical Difference) CIM Phân tích đồ cách quãng (Composite Interval Mapping) CAAS Viện hàn lâm Khoa học Nông nghiệp Trung Quốc (Chinese Academy of Agricultural Sciences) FAO Tổ chức Lương thực Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc (Food and Agiculture Organization of the United Nations) G Ký hiệu mẫu giống GCA Khả kết hợp chung (General Combining Abilities) GCV Hệ số biến động kiểu gen (Genotypic Coefficient of Variation) Hb Ưu lai thực Hm Ưu lai trung bình Hs Ưu lai chuẩn IPGRI Viện Tài nguyên Di truyền thực vật Quốc tế (International Plant Genetic Resources Institute) Lines Dòng Max Giá trị lớn MCIM Phân tích tương quan hỗn hợp đồ cách quãng (Mixed linear composite interval mapping) Min Giá trị nhỏ NBPGR Trung tâm Quốc gia tài nguyên di truyền thực vật Ấn Độ (National Bureau of Plant Genetic Resources) NL Nách NSCT Năng suất cá thể PCA Phân tích thành phần (Principal Component Analysis) PCR Phản ứng chuỗi trùng hợp (Polymerase Chain Reaction) PIC Hàm lượng thông tin đa hình (Polymorphic Information Content) vii PCV Hệ số biến động kiểu hình (Phenotypic Coefficient of Variation) RAPD Đa hình đoạn ADN khuếch đại ngẫu nhiên (Randomly Amplified Polymorphic DNA) RCB Bố trí theo khối ngẫu nhiên đầy đủ (Randomized Complete Block Designs) RFLP Đa hình chiều dài phân cắt giới hạn (Restriction Fragment Length Polymorphism) RSAMPL Đa hình locus tiểu vệ tinh nhân chọn lọc (Random selective amplification of microsatellite polymorphic loci) S.E Sai số chuẩn - Standard Error SCA Khả kết hợp riêng (Specific Combining Abilities) SSR Những trình tự lặp lại đơn giản (Simple Sequence Repeats) TB Trung bình Tester Dòng thử UPGMA Phương pháp nhóm cặp khơng trọng số trung bình tốn học (Unweighted Pair Group Method using Arithmetic Averages) USDA Bộ Nông nghiệp Mỹ (United States Department of Agriculture) viii Source of variation LAP_LAI stratum LAP_LAI.*Units* stratum Giong Residual Total d.f s.s 0.014560 m.s 0.007280 v.r 2.78 F pr 14 1.294307 0.020973 1.329840 0.323577 0.002622 123.42