Đánh giá một số nguồn vật liệu để tạo dòng đơn bội kép phục vụ chọn tạo giống ngô làm thức ăn xanh

Nghiên cứu được thực hiện trên 10 nguồn vật liệu và 2 giống đối chứng nhằm đánh giá khả năng sử dụng vật liệu để tạo dòng đơn bội kép trong chương trình chọn giống ngô làm thức ăn xanh.

Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Nơng nghiệp Việt Nam - Số 3(100)/2019 ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ NGUỒN VẬT LIỆU ĐỂ TẠO DÒNG ĐƠN BỘI KÉP PHỤC VỤ CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ LÀM THỨC ĂN XANH Nguyễn Văn Trường1, Nguyễn Ngọc Diệp1, Bùi Hương Giang1, Nguyễn Mạnh Hùng1, Hà Thế Long1 Nguyễn Như Tiền1 TÓM TẮT Nghiên cứu thực 10 nguồn vật liệu giống đối chứng nhằm đánh giá khả sử dụng vật liệu để tạo dịng đơn bội kép chương trình chọn giống ngô làm thức ăn xanh Kết xác định nguồn vật liệu B17-2, B17-6 B17-8 có thời gian sinh trưởng trung bình, chênh lệch tung phấn - phun râu thấp, thân to lớn, khả chống chịu tốt, đồng thời, có suất sinh khối cao (từ 47,8 - 53,8 tấn/ha) Ba nguồn vật liệu nguồn có khả tạo phơi cao (tỷ lệ tạo phơi B17-2: 19,00%; B17-6: 16,33% B17-8: 11,87%), tỷ lệ tái sinh tốt (B17-2: 78,59%, B17-6: 94,90% B17-8: 74,73%) tỷ lệ tạo hoàn thiện cao, đạt là: 48,67%, 49,98% 58,71% Đây nguồn vật liệu tốt phục vụ cho mục đích tạo dịng đơn bội kép có sinh khối cao phương pháp ni cấy bao phấn Thí nghiệm tạo 884 đơn bội kép, từ phát triển thành dịng phục vụ cho cơng tác lai tạo giống ngơ có suất sinh khối cao Từ khóa: Dịng đơn bội kép, ni cấy bao phấn, ngô thức ăn xanh, vật liệu ĐẶT VẤN ĐỀ Trong năm gần đây, Việt Nam phải nhập lượng lớn ngô hạt để làm nguyên liệu cho thức ăn chăn nuôi Hơn nữa, thiếu hụt thức ăn thô xanh vấn đề hạn chế lớn chăn nuôi gia súc Cây ngô đánh giá trồng lý tưởng làm thức ăn xanh cho gia súc tính ưu việt giá trị dinh dưỡng, suất chất xanh tổng thu lượng cao (dễ tiêu hóa) Tại Việt Nam, chưa có giống ngơ cơng nhận sử dụng cho mục đích thu sinh khối làm thức ăn xanh, chế biến thức ăn ủ chua dự trữ cho chăn nuôi Các giống sử dụng cho mục đích sản xuất chủ yếu giống ngơ lấy hạt có đặc điểm thân to xanh bền Để chủ động nguồn giống nước nguồn thức ăn xanh phục vụ cho nhu cầu chăn nuôi tạo giống ngơ sinh khối hướng vững Để tạo giống ngơ lai có suất cao, ổn định yêu cầu số phải có dịng bố mẹ có độ di truyền cao, có khả kết hợp thể ưu lai cao Tuy nhiên, tạo dòng theo phương pháp truyền thống thường đòi hỏi từ - 10 hệ tự thụ để thu dòng ngô từ nguồn vật liệu không đồng mặt di truyền (Bùi Mạnh Cường, 2007) Việc yêu cầu trình chọn tạo lâu dài tốn Hiện nay, áp dụng phương kỹ thuật đơn bội rút ngắn việc tạo dịng hệ (Lê Huy Hàm ctv., 2006) Trong điều kiện in vitro, thành công kỹ thuật nuôi cấy bao phấn phụ thuộc vào kiểu gen, môi trường nuôi cấy, điều kiện sinh trưởng cho bao phấn biện pháp kỹ thuật tác động Nghiên cứu tiến hành đánh giá đặc điểm nông sinh học, sinh khối khả sử dụng ni cấy bao phấn tạo dịng đơn bội kép số nguồn vật liệu chương trình chọn tạo giống ngô làm thức ăn xanh II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu nghiên cứu - Các nguồn vật liệu sử dụng để nghiên cứu trình bày bảng Bảng Danh sách nguồn vật liệu sử dụng thí nghiệm STT 10 11 12 Ký hiệu B17-1 B17-2 B17-3 B17-4 B17-5 B17-6 B17-7 B17-8 B17-9 B17-10 LCH9 NK7328 Tên vật liệu MM18 MM19 MM21 SS6443 TN9201 TN9204 TN9304 TN9402 PAC999 Đối chứng Đối chứng Kiểu di truyền vật liệu Giống lai đơn Giống lai đơn Giống lai đơn Giống lai đơn Giống lai đơn Giống lai đơn Giống lai đơn Giống lai đơn Giống lai đơn Giống lai đơn Giống lai đơn Giống lai đơn Nguồn gốc vật liệu Ấn Độ Công ty Dhannya Ấn Độ Công ty Dhannya Ấn Độ Công ty Dhannya Ấn Độ Công ty TNHH Syngenta Việt Nam Công ty TNHH Dekalb Việt Nam Công ty TNHH Dekalb Việt Nam Công ty TNHH Dekalb Việt Nam Công ty TNHH Dekalb Việt Nam Công ty Advanta Việt Nam Viện Nghiên cứu Ngô Công ty TNHH Syngenta Việt Nam Viện Nghiên cứu Ngơ 37 Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 3(100)/2019 - Hệ thống môi trường nuôi cấy bao gồm: + Môi trường tạo cấu trúc phơi: Mơi trường YP, có bổ sung Cazein hydrolysate, TIBA, L-Proline, đường Sucrose, than hoạt tính, pH 5,8 + Môi trường tái sinh cây: Môi trường N6 có bổ sung Kinetin, IAA, Sucrose, pH 5,8 + Mơi trường tạo hồn chỉnh: Mơi trường MS có bổ sung NAA, IAA, đường Sucrose, than hoạt tính, pH 5,8 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp thí nghiệm đồng ruộng - Bố trí thí nghiệm đồng ruộng tiêu theo dõi thực theo hướng dẫn Viện Nghiên cứu Ngô Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia khảo nghiệm giá trị canh tác sử dụng giống ngô QCVN01-56: 2011/BNNPTNT (Bộ Nông nghiệp PTNT, 2011) - Các tiêu theo dõi: + Các tiêu sinh trưởng hình thái: Thời gian sinh trưởng, chênh lệch tung phấn - phun râu, chiều cao (cm), chiều cao đóng bắp (cm), đường kính thân (cm), số lá, chiều dài chiều rộng (cm) + Khả chống chịu sâu đục thân, bệnh đốm lớn, chống đổ gãy + Các tiêu sinh khối: Khối lượng chất xanh/ (g), khối lượng thân lá/cây (g) khối lượng bắp bi/cây (g), suất sinh khối (tấn/ha) 2.2.2 Phương pháp tạo dịng ngơ kỹ thuật ni cấy bao phấn Thí nghiệm tạo dịng ngơ đơn bội kép kỹ thuật nuôi cấy bao phấn tiến hành theo quy trình Bùi Mạnh Cường (2007) - Các nguồn vật liệu gieo trồng nhà lưới, chăm sóc thu cờ để ni cấy, xử lý lạnh nhiệt độ 10°C 14 ngày, ánh sáng - Thí nghiệm ni cấy bố trí lần nhắc, lần nhắc 10 đĩa petri, cấy 100 bao phấn/đĩa Bao phấn cấy môi trường tạo phôi YP Các cấu trúc phôi cấy chuyển sang môi trường tái sinh N6 Cây tái sinh chuyển sang mơi trường tạo hồn chỉnh MS - Các tiêu theo dõi bao gồm: Tỷ lệ tạo phôi, tỷ lệ tái sinh cây, tỷ lệ hoàn thiện 2.2.3 Phương pháp xử lý số liệu Số liệu xử lý phần mềm IRRISTAT 5.0 Microsoft Excel 38 2.3 Thời gian địa điểm nghiên cứu Nghiên cứu thực từ tháng năm 2017 đến tháng năm 2018 Viện Nghiên cứu Ngô, Đan Phượng - Hà Nội III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đặc điểm nông sinh học sinh khối nguồn vật liệu Kết đánh giá đặc điểm nông sinh học nguồn vật liệu vụ Xuân 2018 trình bày bảng cho thấy: Thời gian từ gieo đến chín sáp nguồn vật liệu dao động từ 84 ngày đến 91 ngày, ngắn tương đương với giống LCH9 ngắn hẳn giống đối chứng NK7328; Thời gian sinh trưởng nguồn vật liệu dao động từ 100 ngày (B17-10) đến 110 ngày (B17-1 B17-4) mức trung ngày, tương đương với giống LCH9 ngắn ngày giống NK7328; 10 nguồn vật liệu thí nghiệm giống đối chứng có thời gian chênh lệch tung phấn phun râu từ - ngày, nguồn vật liệu B17-7 B17-8 có thời gian tung phấn phun râu trùng nhau; B17-2 có khoảng cách tung phấn phun râu lớn (3 ngày) Nhìn chung nguồn vật liệu có giai đoạn tung phấn - phun râu trùng pha, không ảnh hưởng đến suất hạt Kết theo dõi tiêu thân trình bày bảng cho thấy: Các nguồn vật liệu tham gia thí nghiệm có chiều cao mức cao (trên 200 cm), chiều cao trung bình nguồn 207,8 cm Chiều cao đóng bắp nguồn dao động từ 94,3 cm (B17-3) đến 113,7 cm (B17-5), trung bình 100,3 cm Đường kính thân nguồn vật liệu thí nghiệm tương đương đạt trung bình 2,01 cm, sai khác nguồn vật liệu khơng có ý nghĩa thống kê Các nguồn vật liệu đánh giá có số dao động từ 17,7 đến 19,5 lá/cây, chiều dài bắp biến động từ 93,7 cm đến 113,8 cm, chiều rộng bắp trung bình 10,2 cm, hai nguồn B17-2 B17-7 có chiều rộng bắp lớn so với nguồn lại (Bảng 2) Kết đánh giá có ý nghĩa việc xác định nguồn vật liệu ngô đáp ứng yêu cầu tạo giống ngô làm thức ăn xanh Đồng thời với việc đánh giá đặc điểm hình thái nguồn vật liệu, đánh giá khả chống chịu nguồn vật liệu cho kết quả: Các nguồn vật liệu có mức độ nhiễm bệnh đốm lớn, sâu đục thân thấp Các nguồn vật liệu B17-3, B17-5 B17-9 bị nhiễm nhẹ bệnh đốm lớn sâu đục thân Hai nguồn vật liệu B17-2 B17-6 bị đổ rễ mức nhẹ, nguồn vật liệu cịn lại khơng bị đổ rễ Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Nơng nghiệp Việt Nam - Số 3(100)/2019 Bảng Đặc điểm nông sinh học nguồn vật liệu vụ Xuân 2018 STT Nguồn vật liệu B17-1 B17-2 B17-3 B17-4 B17-5 B17-6 B17-7 B17-8 B17-9 10 B17-10 11 LCH9 12 NK7328 CV (%) LSD 0,05 Số ngày từ gieo đến… (ngày) Chín Chín sáp sinh lý 91 110 90 108 92 108 92 110 89 107 91 108 85 102 89 105 84 105 84 100 91 108 94 112 - Khoảng cách TP-PR (ngày) 2,0 3,0 1,3 0,7 0,7 1,7 0,0 0,0 1,0 1,0 0,7 0,7 - Chiều Chiều cao đóng cao bắp (cm) (cm) 207,9 205,7 201,1 206,0 214,9 213,3 223,1 201,0 200,0 204,5 198,2 176,0 3,0 9,5 Năng suất sinh khối nguồn vật liệu xác định sở khối lượng chất xanh thu hoạch giai đoạn chín sáp Kết thu trình bày bảng cho thấy: Khối lượng chất xanh/cây dao động từ 711,1 g/cây đến 1.000 g/cây, kết cao kết nghiên cứu Barh cộng tác viên (2014) giống F1 đạt trung bình 785 g/cây Hai nguồn B17-1 (966,7 g/cây), B17-2 (1000 g/cây) có khối lượng chất xanh/cây cao có ý nghĩa so với giống đối chứng NK7328 nguồn giống đối chứng B17-9 (711,1 g/cây) B17-4 (728,9 g/cây), nguồn lại có khối lượng chất xanh/cây tương đương với đối chứng Bên cạnh đó, hầu hết nguồn vật liệu có khối lượng thân lá/cây tương đương với giống đối chứng Hai nguồn B17-1 B17-2 có khối lượng bắp/cây tương đương với đối chứng NK7328 cao có ý nghĩa so với đối chứng LCH9, nguồn có chất lượng chất xanh cao nguồn vật liệu lại (Bảng 3) Năng suất sinh khối nguồn có khác biệt, dao động từ 42,2 tấn/ha (B17-9) đến 54,9 tấn/ha (B17-1); Nguồn vật liệu B17-1 có suất sinh khối (54,9 tấn/ha) cao đối chứng chắn, nguồn B17-2 đạt suất sinh khối 53,8 tấn/ha cao giống LCH9 tương đương với NK7328, suất sinh khối nguồn lại tương đương với giống đối chứng mức tin cậy 95% Năng suất sinh khối nguồn vật liệu thí nghiệm thấp suất sinh khối tổ hợp lai 99,6 90,2 94,3 102,7 113,7 99,7 111,2 97,3 98,1 96,4 103,3 88,7 6,8 10,6 Đường kính thân (cm) 2,08 1,99 1,95 1,90 2,14 2,04 2,04 1,93 1,96 1,98 1,94 1,97 6,7 0,22 Số 18,9 18,7 18,2 18,3 19,5 18,9 18,5 18,2 17,7 18,6 17,8 18,1 4,0 1,2 Dài bắp (cm) Rộng bắp (cm) 100,1 105,8 94,9 105,8 93,9 104,3 113,8 101,7 97,3 93,7 104,1 94,0 3,7 5,9 10,7 11,8 10,4 9,2 9,1 9,0 11,1 10,6 9,2 10,5 11,0 10,8 5,1 0,8 triển vọng (58,93 - 64,05 tấn/ha) nghiên cứu Ngô Thị Minh Tâm cộng tác viên (2017) Bảng Các tiêu, suất sinh khối suất hạt khô nguồn vật liệu vụ Xuân 2018 STT 10 11 12 Khối Khối Khối Năng lượng lượng Nguồn lượng suất sinh chất bắp khối vật liệu thân lá/ xanh/ bi/ (g) (tấn/ha) (g) (g) B17-1 966,7 591,1 375,6 54,9 B17-2 1.000,0 623,9 376,1 53,8 B17-3 853,3 533,3 320,0 45,2 B17-4 728,9 460,0 268,9 45,0 B17-5 868,9 524,4 344,4 49,2 B17-6 908,9 563,9 345,0 47,8 B17-7 931,1 614,4 316,7 54.0 B17-8 806,7 531,1 275,6 50,4 B17-9 711,1 448,3 262,8 42,2 B17-10 836,7 498,9 337,8 42,3 LCH9 926,7 597,8 305,6 45,4 NK7328 855,6 528,0 405,0 46,8 CV (%) 5,8 9,5 9,4 9,9 80,8 82,3 49,0 7,6 LSD0,05 Như vậy, thông qua kết đánh giá đặc điểm nông sinh học, khả chống chịu suất sinh khối cho thấy 10 nguồn vật liệu có chiều cao cây, đường kính thân to, tốt, chống chịu 39 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Nơng nghiệp Việt Nam - Số 3(100)/2019 bất thuận tốt phù hợp cho mục đích tạo dịng chương trình tạo giống ngô sinh khối Các nguồn vật liệu tiếp tục đánh giá khả tạo dòng đơn bội kép thông qua phương pháp nuôi cấy bao phấn 3.2 Kết tạo phôi, tái sinh tạo hồn thiện nguồn vật liệu ni cấy bao phấn Các nguồn vật liệu nuôi cấy bao phấn có phản ứng tạo cấu trúc phơi, tỷ lệ tạo phôi dao động từ 9,2% (nguồn B17-7 B17-10) đến 19,00% (B17-2), tỷ lệ trung bình đạt 11,34%, tỷ lệ cao so với kết nghiên cứu Bùi Mạnh Cường cộng tác viên (2006) đạt 9,71% Trong đó, có 4/10 nguồn vật liệu có tỷ lệ tạo phơi cao khác biệt có ý nghĩa thống kê so với nguồn vật liệu lại mức tin cậy 95% B17-2 (19,00%); B17-6 (16,33%); B17-8 (11,87%) B17-3 (10,40%) (Bảng 4) Bảng Kết tạo phôi, tái sinh hoàn thiện nguồn vật liệu STT Nguồn vật liệu B17-1 B17-2 B17-3 B17-4 B17-5 B17-6 B17-7 B17-8 B17-9 10 B17-10 Tổng cộng CV (%) LSD0,05 Phôi cảm ứng Số phôi Tỷ lệ tạo cảm ứng phôi (%) trung bình 91,67 9,17 190,00 19,00 104,00 10,40 96,33 9,63 94,33 9,43 163,33 16,33 92,00 9,20 118,67 11,87 95,33 9,53 92,00 9,20 2,2 4,34 Cây tái sinh Số tái Tỷ lệ sinh trung tái sinh bình (%) 63,33 69,12 149,33 78,59 63,67 61,24 63,00 65,40 65,00 68,90 155,00 94,90 62,33 67,75 88,67 74,73 63,33 66,52 63,00 68,45 3,10 4,49 Kết tái sinh thể tất nguồn ni cấy có khả tái sinh, tỷ lệ tái sinh trung bình đạt 71,56% Có nguồn vật liệu có tỷ lệ tái sinh cao, nguồn B17-6 đạt tỷ lệ cao Cây hồn thiện Số Tỷ lệ hoàn thiện hoàn trung bình thiện (%) 12,67 20,05 72,67 48,67 12,67 19,89 12,00 19,10 13,33 20,56 91,00 58,71 11,00 17,65 44,33 49,98 13,00 20,53 12,00 19,08 4,00 2,00 94,90%; nguồn B17-2 đạt tỷ lệ 78,59% nguồn B17-8 đạt tỷ lệ 74,73% Nguồn vật liệu B17-3 có tỷ lệ tái sinh thấp (61,24%) Hình Biểu đồ tỷ lệ tạo phơi, tái sinh hoàn thiện nguồn vật liệu 40 Tổng số hoàn thiện 38 218 38 36 40 273 33 133 39 36 884 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Nơng nghiệp Việt Nam - Số 3(100)/2019 Tất nguồn ni cấy có khả tạo hoàn thiện, tỷ lệ tạo hồn thiện trung bình nguồn vật liệu đạt 29,42% Có nguồn B17-6, B17-8 B17-2 có tỷ lệ tạo hoàn thiện cao mức trung bình khác biệt có ý nghĩa thống kê với nguồn vật liệu lại mức tin cậy 95%; nguồn B17-6 đạt tỷ lệ cao 58,71%; nguồn B17-8 đạt tỷ lệ 49,98%, B17-2 đạt tỷ lệ 48,67% Nguồn B17-7 có tỷ lệ tái sinh thấp (17,65%) Tổng số đơn bội kép hoàn thiện tạo từ 10 nguồn vật liệu nuôi cấy 884 Tổng hợp kết nuôi cấy bao phấn để tạo dòng đơn bội kép nguồn vật liệu nghiên cứu hình cho thấy tỷ lệ tạo phôi, tỷ lệ tái sinh cây, tỷ lệ tạo hoàn thiện nguồn B17-6 cao so với nguồn vật liệu lại Nguồn B17-2 B17-8 có tỷ lệ tạo phơi tương đương so với nguồn khác, tỷ lệ tái sinh tạo hoàn thiện nguồn lại cao có ý nghĩa thống kê so với nguồn cịn lại Vì nguồn B17-2, B17-6 (Hình 2), B17-8 nguồn vật liệu tốt cho mục đích tạo dịng phương pháp ni cấy bao phấn IV KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 4.1 Kết luận Kết nghiên cứu đánh giá 10 nguồn vật liệu xác định 03 nguồn vật liệu B17-2, B17-6 B17-8 có thời gian sinh trưởng trung bình, chênh lệch tung phấn - phun râu thấp, thân to lớn, khả chống chịu tốt suất sinh khối cao (từ 47,8 - 53,8 tấn/ha) Các nguồn có khả tạo phơi cao, tái sinh tạo hoàn thiện tốt, phù hợp cho mục đích tạo dịng phương pháp ni cấy bao phấn 4.2 Đề nghị Đề nghị tiếp tục phát triển 884 đơn bội kép thành dòng phục vụ cho chương trình chọn giống ngơ sinh khối cao làm thức ăn xanh TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ Nông nghiệp PTNT, 2011 QCVN 01-56: 2011/ BNNPTNT Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia khảo nghiệm giá trị canh tác sử dụng giống ngô Bùi Mạnh Cường, Ngơ Thị Minh Tâm, Đồn Thị Bích Thảo, Ngụy Thị Hương Lan, Nguyễn Thị Thu Hồi, 2006 Chuyển đổi dịng ngơ thường thành dịng ngơ QPM phương pháp ni cấy bao phấn Tạp chí Nơng nghiệp PTNT, số 13/2006 Bùi Mạnh Cường, 2007 Công nghệ sinh học chọn tạo giống ngô NXB Nông nghiệp Lê Huy Hàm, Phạm Thị Lý Thu, Nguyễn Thị Khánh Vân, Đỗ Năng Vịnh, 2006 Một số thành tựu ứng dụng công nghệ sinh học chọn tạo giống ngô Việt Nam Trong Kỷ yếu Hội nghị tổng kết khoa học công nghệ nông nghiệp 2001-2005 NXB Nông nghiệp Ngô Thị Minh Tâm, Bùi Mạnh Cường, Nguyễn Văn Trường, Ngụy Thị Hương Lan, Nguyễn Phúc Quyết, Nguyễn Thị Ánh Thu, 2017 Đánh giá khả kết hợp suất xanh số dịng ngơ Tạp chí Nơng nghiệp PTNT, số 21/2017 Hình Ảnh tạo phơi, tái sinh tạo hoàn thiện nguồn vật liệu B17-6 thông qua nuôi cấy bao phấn Ghi chú: A: Bao phấn ni cấy phịng tối; B: tạo phôi từ bao phấn nuôi cấy; C: tái sinh; D: hoàn thiện Barh, A., M Kumar, N.K Sing, 2014 Prospects of maize ˟ teosinte hybridization in fodder improvement maize In Abstracts of 12th Asian Maize Conference and Expert Consultation on Maize for Food, Feed, Nutrition and Environmental Security, 30 Oct-1 Nov 2014, Bangkok, Thailand 41 ... với nguồn lại (Bảng 2) Kết đánh giá có ý nghĩa việc xác định nguồn vật liệu ngô đáp ứng yêu cầu tạo giống ngô làm thức ăn xanh Đồng thời với việc đánh giá đặc điểm hình thái nguồn vật liệu, đánh. .. thiện tạo từ 10 nguồn vật liệu nuôi cấy 884 Tổng hợp kết ni cấy bao phấn để tạo dịng đơn bội kép nguồn vật liệu nghiên cứu hình cho thấy tỷ lệ tạo phôi, tỷ lệ tái sinh cây, tỷ lệ tạo hoàn thiện nguồn. .. nghiệp Việt Nam - Số 3(100)/2019 bất thuận tốt phù hợp cho mục đích tạo dịng chương trình tạo giống ngơ sinh khối Các nguồn vật liệu tiếp tục đánh giá khả tạo dịng đơn bội kép thơng qua phương