Đánh giá khả năng kết hợp của một số dòng ngô thuần có nguồn gốc địa lý khác nhau được tạo ra tại việt nam

luận văn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ------------------*------------------- LƯU CAO SƠN ðÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KẾT HỢP CỦA MỘT SỐ DÒNG NGÔ THUẦN CÓ NGUỒN GỐC ðỊA LÝ KHÁC NHAU ðƯỢC TẠO RA TẠI VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SỸ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: Di truyền và Chọn giống cây trồng Mã số : 60.62.05 Người hướng dẫn khoa học: TS. LÊ QUÝ KHA HÀ NỘI – 2009 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học nông nghiệp…………… ii LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án này là trung thực và chưa hề ñược sử dụng trong bất kỳ công trình nào khác. Mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận án này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận án này ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả luận văn Lưu Cao Sơn Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học nông nghiệp…………… iii LỜI CẢM ƠN ðể hoàn thành luận văn tốt nghiệp, tôi nhận ñược sự quan tâm, giúp ñỡ dạy bảo tận tình của thầy cô giáo giảng dạy. Ban lãnh ñạo và tập thể cán bộ phòng ðào tạo Sau ðại Học – Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam ñã tạo ñiều kiện trong suốt thời gian tham gia học tập và nghiên cứu. Tôi xin chân thành cám ơn: TS. Mai Xuân Triệu- Viện trưởng, cùng Ban lãnh ñạo Viện Nghiên cứu Ngô ñã quan tâm, tạo mọi ñiều kiện thuận lợi cho tôi học tập và nghiên cứu ñể hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Tôi nhận ñược sự chỉ dẫn tận tình của thầy hướng dẫn khoa học, TS. Lê Quý Kha – Trưởng Bộ môn Chọn tạo giống Ngô, ñã quan tâm, giúp ñỡ và ân cần chỉ bảo về phương pháp nghiên cứu, phân tích kết quả nghiên cứu và tạo ñiều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành học tập và nghiên cứu. TS. Bùi Mạnh Cường Trưởng Bộ môn CNSH ñã tạo ñiều kiện giúp ñỡ cho tôi về việc phân tích ña dạng di truyền. Nhân dịp này tôi xin chân thành cám ơn sự giúp ñỡ quý báu của các anh, chị và các bạn bè ñồng nghiệp. ðặc biệt là TS. Nguyễn Thị Lưu – người ñã cung cấp nguyên liệu và tổ Tạo giống 3 ñã ñộng viên, tạo mọi ñiều kiện thuận lợi, giúp ñỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Cuối cùng, tôi rất biết ơn bố, mẹ và các em của tôi ñã giúp ñỡ tôi hoàn thành công việc học tập, nghiên cứu trong suốt những năm qua. Học viên Lưu Cao Sơn Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học nông nghiệp…………… iv MỤC LỤC MỞ ðẦU .0 1. Tính cấp thiết của ñề tài 0 2. Mục tiêu của ñề tài 2 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài .3 3.1. Ý nghĩa khoa học .3 3.2. Ý nghĩa thực tiễn .3 CHƯƠNG 1 .4 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ðỀ TÀI VÀ TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 1. Cơ sở khoa học của ñề tài .4 1.1. Cơ sở của cải tạo nguồn nguyên liệu ngô trên thế giới .4 1.2. Một số chương trình cải tạo nguồn nguyên liệu phục vụ chương trình ngô lai trên thế giới .5 1.3. Khái niệm liên quan ñến nguồn nguyên liệu và ña dạng di truyền cây ngô .6 1.3.1. Nguồn gốc ñịa lý .6 1.3.2. Nguồn gốc di truyền .8 1.3.3. ða dạng di truyền ở cây ngô .8 1.4. Dòng thuần và phương pháp tạo dòng thuần 9 1.4.1. Khái niệm dòng thuần .9 1.4.2. Nguồn nguyên liệu tạo dòng .10 1.5. Khả năng kết hợp và ñánh giá khả năng kết hợp 12 1.5.1. Khả năng kết hợp 12 1.5.2. ðánh giá khả năng kết hợp bằng phương pháp lai ñỉnh .13 1.5.3. ðánh giá khả năng kết hợp bằng phương pháp lai luân phiên 16 1.6. Nghiên cứu sử dụng nguyên liệu trên thế giới và trong nước .16 1.6.1. Một số kết quả nghiên cứu nguồn nguyên liệu ngô trên thế giới . 16 1.6.2. Một số kết quả nghiên cứu sử dụng nguyên liệu ngô khác vùng ñịa lý 18 1.6.3. Một số kết quả nghiên cứu trong nước về sử dụng nguồn nguyên liệu ngô .20 2. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và Việt Nam . 22 2.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới . 22 2.2. Thực trạng và mục tiêu sản xuất ngô trong nước ñến 2020 23 2.3. Mục tiêu chiến lược sản xuất ngô của Việt Nam 25 CHƯƠNG 2 .27 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 2.1. Vật liệu nghiên cứu 27 2.2. Nội dung nghiên cứu 28 2.3. ðịa ñiểm, thời gian thực hiện . 28 2.3.1. ðịa ñiểm: 28 2.3.2. Thời gian: . 28 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học nông nghiệp…………… v 2.4. Phương pháp nghiên cứu .28 2.4.1. Phương pháp nghiên cứu trên ñồng ruộng .28 2.4.2. Các chỉ tiêu theo dõi .29 2.3.3. Các phương pháp tính toán và xử lý số liệu 30 CHƯƠNG 3 .31 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 31 3.1. ðánh giá ñặc ñiểm nông sinh học của 26 dòng 31 3.1.1 Thời gian sinh trưởng và ñặc ñiểm hình thái của các dòng . 31 3.1.2. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất . 35 3.1.3. Khả năng chống chịu với một số sâu bệnh chính và khả năng chống ñổ của các dòng 39 3.1.4. Kết quả phân tích ña dạng di truyền của 26 dòng 42 3.1.5. Kết quả chọn lọc dòng thông qua chỉ số chọn lọc… .45 3.2. ðánh giá khả năng kết hợp thông qua lai ñỉnh .45 3.2.1. ðặc ñiểm hình thái và thời gian sinh trưởng của các tổ hợp lai ñỉnh ở 2 vụ: X.09 và T.09 .45 3.2.2. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các THL ñỉnh 49 3.2.2. Khả năng kết hợp về năng suất .55 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ………………………………………………………62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 PHỤ LỤC Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học nông nghiệp…………… vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Nhu cầu thế giới ñối với 3 cây trồng chủ yếu (triệu tấn) .22 Bảng 1.2. Diện tích, năng suất, sản lượng ngô ở Việt Nam (2000 – 2008) 23 Bảng 1.3. Dự kiến diện tích, năng suất và sản lượng ngô cả nước ñến 2020 .26 Bảng 2.1. Nguồn gốc và ñặc ñiểm của 26 dòng 27 Bảng 3.1. Thời gian sinh trưởng và số lá của các dòng ở vụ T.08 và X.09 tại ðan Phượng – Hà Nội 32 Bảng 3.2. Chiều cao cây, cao ñóng bắp và số nhánh cờ của 26 dòng ở 2 vụ T.08 và X.09 tại ðan Phượng – Hà Nội 34 Bảng 3.3. Dài bắp và ñường kính bắp của các dòng ở vụ T.08 và X.09 tại ðan Phượng – Hà Nội .36 Bảng 3.4. Số hàng hạt, số hạt/hàng, P1000 hạt và năng suất của các dòng vụ T.08 và X.09 tại ðan Phượng – Hà Nội .38 Bảng 3.5. Khả năng chống chịu của các dòng ở vụ Xuân 2009 tại ðan Phượng – Hà Nội 40 Bảng 3.6. Chỉ số chọn lọc và ñặc ñiểm các tính trạng của 5 dòng ngô ñược chọn vụ Thu 2008 .44 Bảng 3.7. Chỉ số chọn lọc và ñặc ñiểm các tính trạng của 5 dòng ngô ñược chọn vụ Xuân 2009 .45 Bảng 3.8. ðặc ñiểm hình thái và thời gian sinh trưởng của các THL ñỉnh vụ X.09 tại ðan Pượng – Hà Nội 47 Bảng 3.9. ðặc ñiểm hình thái và thời gian sinh trưởng của các THL ñỉnh vụ T.09 tại ðan Phượng – Hà Nội .49 Bảng 3.10. Các yếu tố cấu thành năng suất của các THL ñỉnh, X.09 tại ðan Phượng – Hà Nội 51 Bảng 3.11. Các yếu tố cấu thành năng suất của các THL ñỉnh vụ T.09 tại ðan Phượng – Hà Nội .52 Bảng 3.12. Phân tích phương sai của 24 dòng vụ X.09 .55 Bảng 3.13. Phân tích phương sai của 22 dòng vụ T.09 .56 Bảng 3.14. Giá trị KNKH chung của các dòng với cây thử trong lai ñỉnh vụ X.09 và T.09…………………………………………………58 Bảng 3.15. Giá trị KNKH riêng về năng suất của các dòng với cây thử trong lai ñỉnh vụ X.09 và T.09 61 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học nông nghiệp…………… vii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 3.1. Năng suất các dòng nhóm 1 ở vụ: T.08 và X.09 40 Hình 3.2. Năng suất các dòng nhóm 2 ở vụ: T.08 và X.09 40 Hình 3.3. Sơ ñồ ña dạng di truyền của 28 dòng ngô dựa trên chỉ thị SSR .43 Hình 3.4. Năng suất các THL ñỉnh với cây thử CMYT.18’ (S1) vụ X.09 .53 Hình 3.5. Năng suất các THL ñỉnh với cây thử MSTo.919 (S2) vụ X.09 54 Hình 3.6. Năng suất các THL ñỉnh với cây thử CMYT.18' (S1) vụ T.09…. .55 Hình 3.7. Năng suất các THL ñỉnh với cây thử MSTo.919 (S2) vụ T.09 55 Hình 3.8. Giá trị KNKH chung của dòng vụ X.09 59 Hình 3.9. Giá trị KNKH chung của dòng vụ T.09 .59 PHỤ LỤC Phụ lục 1. Kết quả xử lý ANOVA năng suất của 26 dòng vụ T.08 Phụ lục 2. Kết quả xử lý ANOVA năng suất của 26 dòng vụ X.09 Phụ lục 3. Kết quả xử lý ANOVA năng suất của các tổ hợp lai ñỉnh vụ X.09 Phụ lục 4. Kết quả xử lý ANOVA năng suất của các tổ hợp lai ñỉnh vụ T.09 Phụ lục 5. Phân tích chọn dòng vụ T.08 Phụ lục 6. Phân tích chọn dòng vụ X.09 Phụ lục 7. Kết quả phân tích KNKH của 24 dòng vụ X.09 Phụ lục 8. Kết quả phân tích KNKH của 22 dòng vụ T.09 Phụ lục 9. Ảnh một số dòng có triển vọng Phụ lục 10. Ảnh một số tổ hợp lai ñỉnh năng suất cao tại ðan Phượng – Hà Nội vụ Xuân 2009 Phụ lục 11. Ảnh một số tổ hợp lai ñỉnh năng suất cao tại ðan Phượng – Hà Nội vụ Thu 2009 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học nông nghiệp…………… viii NHỮNG TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN 1. CD : Chiều dài 2. ðK : ðường kính 3. NS : Năng suất 4. KNKH : Khả năng kết hợp 5. Min : Giá trị nhỏ nhất 6. Max : Giá trị lớn nhất 7. TGST : Thời gian sinh trưởng 8. TPTD : Thụ phấn tự do 9. THL : Tổ hợp lai 10. TB : Trung bình 11. ƯTL : Ưu thế lai MỞ ðẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Chương trình giống ngô lai ở Việt Nam ñược bắt ñầu từ những năm 1970 với sự giúp ñỡ của nhiều chuyên gia từ Châu Âu. Tuy nhiên, do nguồn nguyên liệu ñể tạo dòng ñược nhập từ vùng ôn ñới và từ giống ñịa phương của Việt Nam, nên ñến gần cuối những năm 1980 hầu như chúng ta chưa ñạt ñược một kết quả nào ñáng kể. Từ những năm 1990, chương trình ngô lai ở Việt Nam thực sự khởi sắc, khi các giống ngô lai nhiệt ñới và cận nhiệt ñới ñược ñưa vào trồng ở nước ta. Giai ñoạn ñầu (1991 – 1995) là các giống lai không quy ước, tiếp là các giống lai quy ước từ lai kép, lai ba và hiện nay là lai ñơn. Năm 2008, diện tích ngô Việt Nam là 1.125,9 nghìn ha, năng suất ñạt 40,2 tạ/ha và sản lượng 4,5 triệu tấn [13]. Mặc dù ñã ñạt ñược nhiều kết quả, nhưng ngành sản xuất ngô ở nước ta vẫn còn nhiều vấn ñề ñặt ra: Năng suất ngô của nước ta mặc dù cao hơn năng suất trung bình của các nước ñang phát triển nhưng vẫn còn thấp so với trung bình của thế giới (50 tạ/ha trên diện tích 156 triệu ha), khá thấp so với Trung Quốc (55,1 tạ/ha trên diện tích > 29,5 triệu ha), rất thấp so với Hoa Kỳ (>96,3 tạ/ha ở diện tích 31,49 triệu ha); Giá thành sản xuất vẫn còn cao; Chênh lệch lớn về năng suất giữa các vùng và mùa vụ; ðồng thời ñang thiếu bộ giống ngắn ngày, chống chịu với các ñiều kiện bất thuận như hạn, ñổ, các loại sâu bệnh hại chính. Hiệu quả của công việc tạo dòng ngô thuần ñược quyết ñịnh bởi nguồn nguyên liệu ban ñầu. Nếu chọn ñược nguồn nguyên liệu phù hợp thì quá trình tạo dòng sẽ nhanh và ñạt hiệu quả cao [28]. Nguồn nguyên liệu tạo dòng rất ña dạng về mặt di truyền, có thể là giống tổng hợp, hỗn hợp, các giống lai ñơn, lai kép, lai ba hoặc giống ñịa phương. Mỗi dạng nguyên liệu ñều sử dụng thành công, nhưng giống và các quần thể có nền di truyền hẹp là nguồn nguyên liệu ñược sử dụng phổ biến và hiệu quả hơn [28]. Vùng xuất xứ ñịa lý của nguồn nguyên liệu tạo dòng cũng có ý nghĩa rất quan trọng ñến thành công của chương trình phát triển giống ngô lai. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học nông nghiệp…………… 1 Ở cây ngô, quỹ gen ñang bị ñe dọa trong ñiều kiện tự nhiên nhưng trái lại những nguyên liệu ñã thu thập ñang ñược bảo quản và phân loại chưa ñược sử dụng triệt ñể trong chươg trình tạo giống (W, Salhuana, 1988). Các nước Mỹ La Tinh ñã thu thập nguồn gen ngô từ những trung tâm ña dạng chính, tạo cơ sở cho các tập ñoàn ngô ở Mêhicô, Côlômbia và Braxin, từ ñó mà công việc thu thập ñã ñược mở rộng sang các nước Trung – Nam Mỹ và các ñảo vùng Caribê. Qua hơn 70 năm sử dụng giống ngô lai ở Hoa Kỳ, các nhà khoa học nhận thấy nền di truyền của những dòng bố mẹ sử dụng ñược là rất hạn hẹp (chủ yếu Mo17, A632, C103 và OH43), tình trạng này kéo dài sẽ gây rủi ro nhiễm sâu bệnh, kém chống chịu bất thuận thời tiết khí hậu. Một số nước lớn (Hoa Kỳ, Trung Quốc), nhiều công ty ña quốc gia ở khắp các châu lục và châu Mỹ La Tinh ñều lo ngại tình trạng sử dụng giống ngô lai ñã và ñang thu hẹp nền di truyền và có những dự án cải tạo, mở rộng nền di truyền. Vì vậy vào năm 1994, Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ ñã phê duyệt dự án GEM (tăng cường nguồn nguyên liệu ngô). Phương pháp cơ bản là lai giữa các dòng cơ bản ôn ñới, cận nhiệt ñới với các nguồn nguyên liệu nhiệt ñới nhập nội ñể ña dạng hoá nguồn gen. Năm 1995, Trung Quốc cũng phê duyệt Dự án “Tăng cường, cải tạo và phát triển nguyên liệu ngô”. Ở Viêt Nam ngô là cây nhập nội do vậy không phong phú ña dạng nguồn gen. Theo nghiên cứu phân loại ngô ñịa phương Việt Nam [9] từ những năm 60 của thế kỷ 20 cho ñến nay cho thấy ngô Việt Nam tập trung chủ yếu vào hai loại phụ chính là ñá rắn và nếp. Ngày nay ñể ñánh giá sự ña dạng di truyền của một loài, người ta không chỉ dựa vào các ñặc ñiểm thực vật học dễ nhận biết và riêng rẽ mà cần phân tích trên cơ sở nhiều tính trạng ñể phân biệt các nhóm cách biệt di truyền. Mặc dầu nguồn gen ngô ñã ñược thu thập và bảo tồn khá phong phú và an toàn, song ta bỏ qua khá nhiều nguồn gen quý. Các nhà tạo giống ngô ở Hoa Kỳ chỉ sử dụng 2% số nguồn nguyên liệu ngô hiện có. Nguyên do ñược nêu là: không ñủ số lượng và chất lượng hạt giống nguyên liệu ñể nghiên cứu, thiếu các thông tin về nguồn gốc và các ñặc . lý do trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu ñề tài: “ðánh giá khả năng kết hợp của một số dòng ngô thuần có nguồn gốc ñịa lý khác nhau ñược tạo ra tại Việt. giá và tìm hiểu một số tính trạng của các dòng có nguồn gốc ñịa lý khác nhau, ñể có hướng sử dụng các dòng thuần này. Giới thiệu các dòng có khả năng kết