Bài giảng môn học Nguyên lý và phương pháp chọn giống cây trồng - Chương 10: Đánh giá và công nhận giống cây trồng cung cấp cho người học các kiến thức: Các giai đoạn cơ bản trong chọn giống cây trồng, nguyên tắc và kỹ thuật đánh giá tính chính xác của TN, phương pháp bố trí thí nghiệm,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 7/18/15 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ CÁC GIAI ĐOẠN CƠ BẢN TRONG CHỌN GIỐNG CÂY TRỒNG Ngân hàng gen Dùng phƣơng pháp chọn tạo giống thích hợp nhƣ: lai, chọn lọc, đột biến, đa bội thể Chƣơng 10 Chọn lọc hệ lai, đột biến ĐÁNH GIÁ VÀ CƠNG NHẬN GIỐNG CÂY TRỒNG Tập đồn quan sát Thí nghiệm khảo nghiệm sơ Nhân nhanh hạt giống Thí nghiệm vùng sinh thái, khảo nghiệm quốc gia, khảo nghiệm sản xuất khu vực hóa Cơng nhận giống 2.2 Tính xác thí nghiệm NGUYÊN TẮC VÀ KỸ THUẬT ĐÁNH GIÁ TÍNH CHÍNH XÁC CỦA TN 2.1 Các nguyên tắc bố trí thí nghiệm giống Điển hình khí hậu: tiến hành liên tục nhiều năm, sát Để đảm bảo tính xác thí nghiệm tránh sai số ngẫu nhiên sai số hệ thống a)Sai số ngẫu nhiên Nguyên nhân dẫn đến sai số ngẫu nhiên do: vùng sản xuất Không đảm bảo độ đồng kỹ thuật canh tác; Điển hình đất đai: loại đất, trình độ canh tác Mức độ biến dị cá thể quần thể giống; Điển hình kỹ thuật canh tác: thời vụ, mật độ trồng, phân bón,… thích hợp cho loại giống, đánh giá đƣợc mức độ thay đổi kiểu hình yếu tố kỹ thuật canh tác thay đổi Nguyên tắc sai khác nhất: Sự sai khác giống Mức độ gây hại sâu bệnh Để khắc phục sai số ngẫu nhiên cần phải: Chọn đất phẳng, đồng độ phì nhiêu, bón phân, cày bừa, gieo cấy, chăm sóc phải đồng đều; Gieo loại hạt có kích thƣớc nhƣ nhau; Khi bị khuyết thiếu, bị sâu bệnh phá hoại phải kịp thời dặm lại Cần phải đảm bảo số lần nhắc lại cần thiết tránh sai số hệ thống b) Sai số hệ thống Sai số hệ thống sai lầm mắc phải do: Không làm phƣơng pháp kỹ thuật thí nghiệm; Khơng ý đến nguyên tắc sai khác Trong trình thí nghiệm, so sánh giống thƣờng gặp số sai số hệ thống sau: 2.3 Kỹ thuật đánh giá giảm bớt sai số thí nghiệm a) Lặp lại Số lần lặp lại thiết phải có thí nghiệm so sánh khảo nghiệm giống đồng ruộng vì: Biến động ln ln xảy vật liệu thí nghiệm điều kiện thí nghiệm (đất đai, nƣớc, nhiệt độ ); Mức độ xác mong muốn thí nghiệm; Số lần lặp lại xác cho giống thí nghiệm đƣợc xác định công thức: V1 Sai số điều kiện gieo trồng hạt giống khác nhau; r= Sai số chọn hạt giống để thí nghiệm khơng đồng đều; Sai số áp dụng biện pháp xử lý hạt giống không Sai số gieo hạt: không đảm bảo độ đồng thời gian gieo, độ sâu lấp hạt, dinh dƣỡng thích hợp cho giống thí nghiệm (V0) (xb) r: số lần lặp lại b: hệ số Smith cho không đồng đất V1 : biến động thí nghiệm theo qui mơ đơn vị thí nghiệm V0 : mức độ xác giá trị trung bình cơng thức Theo tính tốn Gomez thí nghiệm cụ thể V1= 9,041, V0= 1,34506, x = 15 b= 0,249 tính đƣợc r= 3,4 lần 7/18/15 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ c) Khối b) Kích thƣớc hình dạng thí nghiệm Khối kỹ thuật quan trọng thí nghiệm động ruộng: Kích thƣớc thí nghiệm phụ thuộc vào: Nó giảm bớt sai số thí nghiệm; Loại thí nghiệm, Khối làm tăng độ xác thí nghiệm lên 160%; Đối tƣợng trồng cần thí nghiệm, Biến động khối tối thiểu biến động khối cực đại Sự đồng điều kiện thí nghiệm chi phí thí nghiệm Khối có nghĩa đặt giống thí nghiệm nhóm điều kiện thí nghiệm giống nhau, nói cách khác giống có mặt bên khối riêng lẻ độc lập Do vậy, diện tích thí nghiệm tối ƣu tính cơng thức: Phƣơng sai khối đƣợc đƣa vào tính sai số thí nghiệm b(K1 + KgA Xopt = Với thí nghiệm khối hồn tồn ngẫu nhiên (RCBD) khối ngang với số lần lặp lại (hình 1) (1 – b) (K2) (KgB) b: hệ số biến động đất K1 : chi phí thí nghiệm F E B D I H I K2 : chi phí đơn vị diện tích B A C E E F B F C D A I D C C H I H F A B A Kg: chi phí cho khu vực bảo vệ B: tỉ lệ hàng bảo vệ diện tích thí nghiệm H A: diện tích bảo vệ cuối Khối Qua tính tốn Gomez, tổng diện tích thí nghiệm kể hàng bảo vệ 11,1m2 Trong trƣờng hợp bố trí khác nhƣ khối ngẫu nhiên khơng hồn chỉnh (Lattice dessign) khối khơng trùng với số lần lặp lại (hình 2) Khối Khối B E Khối d) Ngẫu nhiên Ngẫu nhiên để tránh sai số thí nghiệm ý muốn chủ quan nhà nghiên cứu biến động vật liệu, điều kiện thí nghiệm Phƣơng pháp dùng bảng số ngẫu nhiên Khối m g d h b c g b h d a c Khối b h c k i a m i k m b i Khối a k i g m d d a c k h g Lặp lần Lần Lần Bƣớc 1: Xác định số thí nghiệm (n) = số giống thí nghiệm (t) x số lần lặp lại (r) Ví dụ: Thí nghiệm có giống, lần lặp lại số thí nghiệm = 4x5=20 Bƣớc 2: Ấn định ký hiệu thích hợp vào ơ, ví dụ dùng số tự nhiên ta có đến 20 Lần Hình Khối thí nghiệm bố trí ngẫu nhiên khơng hồn chỉnh với giống lần lặp lại 11 16 12 17 13 18 14 19 10 15 20 Bƣớc 3: Lấy số ngẫu nhiên cách vào số bảng số e) Giống đối chứng ngẫu nhiên, đọc số cuối lấy 20 số liên tục Bƣớc 4: Lập bảng để ấn định giống vào ô cách ngẫu nhiên Đánh số ô dựa theo số ngẫu nhiên từ nhỏ đến lớn Tất thí nghiệm chọn tạo giống phải gieo trồng giống đối chứng Tất giống thí nghiệm phải lấy giống đối chứng để so sánh, sau Giống Số ngẫu nhiên Ô số Giống Số ngẫu nhiên Ô số A 374 A 182 B 497 11 B 729 18 C 081 C 434 D 615 16 D 948 20 E 530 13 E 040 A 804 19 A 495 10 B 479 B 573 15 C 512 12 C 570 14 D 185 D 712 17 E 279 E 256 so sánh chúng với Giống đối chứng giống đƣợc trồng phổ biến địa phƣơng Đối chứng phải đảm bảo thích hợp cho mục tiêu thí nghiệm (có TGST tƣơng đƣơng, mùa vụ giống quốc gia trồng phổ biến Số lƣợng đối chứng tuỳ theo loại thí nghiệm tính đồng ruộng thí nghiệm Thí nghiệm tập đồn quan sát đất đai đồng ruộng thí nghiệm có đồng cao 20 giống thí nghiệm, ngƣời ta bố trí đối chứng, độ đồng khơng cao 10 giống đối chứng Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 7/18/15 PHƢƠNG PHÁP BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM 3.1 Bố trí thứ tự Nghĩa giống đƣợc xếp theo thứ tự định lần 3.2 Thí nghiệm yếu tố (Single-factor experiment) nhắc lại nhà chọn giống xếp trƣớc theo sơ đồ định sẵn Thí nghiệm yếu tố thí nghiệm chủ yếu chọn tạo giống trồng có yếu tố giống biến động, yếu tố khác đƣợc giữ đồng khơng đổi Thí nghiệm yếu tố áp dụng với thí nghiệm tập đồn quan sát, thí nghiệm so sánh khảo nghiệm Trên lần nhắc lại, chia thành nhỏ có diện tích nhƣ nhau; gieo vào thứ tự giống đƣợc xếp để gieo ô định sẵn Phƣơng pháp dễ bố trí giống tham gia thí nghiệm, nhƣng tính ngẫu nhiên nên xử lý thống kê, độ xác khơng cao 3.3 Thí nghiệm theo phƣơng pháp ngẫu nhiên hồn tồn (CRD) Thí nghiệm áp dụng thí nghiệm tập đoàn quan sát so sánh nhƣng điều kiện đồng ổn định cao nhƣ: phịng thí nghiệm, nhà kính, nhà lƣới Đặc điểm thí nghiệm số lƣợng dịng giống khác Ruộng thí nghiệm cần chọn ruộng tƣơng đối đồng chất lƣợng, tƣới tiêu giống Các bƣớc bố trí thí nghiệm ngẫu nhiên hồn tồn với thí nghiệm so sánh giống: Bƣớc 1: Xác định tổng số thí nghiệm n = (t) × (r) t số giống tham gia thí nghiệm r số lần lặp lại Bƣớc 2: Thiết kế thí nghiệm thực ngẫu nhiên xếp giống vào thí nghiệm Ví dụ có giống lần lặp lại, ta có 12 thí nghiệm, sau thực ngẫu nhiên ta có sơ đồ sau: Ơ thí nghiệm đƣợc phân theo khối đảm bảo đồng điều kiện tự nhiên, khơng nên bố trí dọc theo chiều dài ruộng thí nghiệm Diện tích thí nghiệm tuỳ thuộc vào lƣợng mẫu giống, lồi kinh phí, biến động từ 5-10m2, hình dạng nên thiết kế hình chữ nhật 3.4 Thí nghiệm theo phƣơng pháp khối ngẫu nhiên hoàn toàn (RCBD) Phƣơng pháp đƣợc sử dụng phổ biến thí nghiệm đồng ruộng áp dụng với thí nghiệm so sánh giống, khảo nghiệm giống b a b c a c c b b a c a Các bƣớc thực thí nghiệm Bƣớc 1: Chia thí nghiệm thành lần lặp lại ngang với số khối Bƣớc 2: Chia khối thành ô ngang số giống tham gia thí nghiệm, xếp ngẫu nhiên giống vào khối, ví dụ giống với lần lặp ta có sơ đồ sau: Số lần lặp lại lần, diện tích thí nghiệm 10 đến 11m2 với thấp hàng hẹp, từ 20 đến 25m2 với lớn hàng rộng b d a c Theo CIAT diện tích ô thí nghiệm chiều rộng đảm bảo đƣợc hàng, e b c a chiều dài 10m a c e b Thí nghiệm bố trí thành khối để giảm bớt sai số, nhƣng thí nghiệm c a b d d e d e áp dụng với số lƣợng giống định, không nên áp dụng với thí nghiệm có số giống lớn Nếu điều kiện ruộng thí nghiệm khơng đồng đều, nên so sánh 5-6 giống 7/18/15 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam Bƣớc 1: Chọn sơ đồ latin từ ô vuông La tinh, bảng K phần phụ lục sách 3.5 Thiết kế thí nghiệm theo vng La tinh (Latin square design - viết tắt LS) phƣơng pháp thí nghiệm Ví dụ: Có giống A, B, C, D, E ta lấy bảng latin đƣợc sơ đồ sau: Đặc điểm thí nghiệm đồng thời khống chế đƣợc hai Cột nguồn biến động thí nghiệm giống (vật liệu) điều kiện nơi thí nghiệm Phƣơng pháp thƣờng đƣợc bố trí thí nghiệm đồng ruộng nơi độ A B C D E B A E C D C D B A E E C D B A Hàng màu mỡ đất có hƣớng vng góc với nhau, thí nghiệm nhà kính, phịng thí nghiệm đƣợc lặp lại qua thời gian Thí nghiệm bố trí tối thiểu với giống, tối đa giống tham gia thí nghiệm Cách làm ngẫu nhiên cho thí nghiệm làm ngẫu nhiên cho cột hàng Ví dụ, có giống thí nghiệm có 25 gồm cột hàng Bƣớc 2: Sắp xếp ngẫu nhiên giống hàng (nhƣ phƣơng pháp thực ngẫu nhiên) ta đƣợc sơ đồ sau: C D B E A D E A C D A B E D C E B A C C D B Sơ đồ Ơ vng la tinh mẫu (trong sách PPTN) x x A B C D A B C D A B C D A B C D A B C B A D C B C D A B D A C B A D C B C A C D B A C D A B C A D B C D A B C A B D C A B D A B C D C B A D C B A x x x A B C D E A B C D E F A B C D E F G B A E C D B F D C A E B C D E F G A C D A E B C D E F B A C D E F G A B D E B A C D A F E C B D E F G A B C E C D B A E C A B F D E F G A B C D F E B A D C F G A B C D E G A B C D E F x A D E Các hàng đƣợc thực ngẫu nhiên giống vào ơ, sau làm ngẫu nhiên vị trí cột (không cho giống cột) Bƣớc 3: Thực ngẫu nhiên cột lấy kết ngẫu nhiên hàng ngẫu nhiên cột, ta đƣợc cột vào vị trí cịn cột lại nhƣ sơ đồ sau: E C B A D A D C B E C B D E A B E A D C D A E C B x A B C D E F G H A B C D E F G H I B C D E F G H A B C D E F G H I A C D E F G H A B C D E F G H I A B D E F G H A B C D E F G H I A B C E F G H A B C D E F G H I A B C D F G H A B C D E F G H I A B C D E G H A B C D E F G H I A B C D E F H A B C D E F G H I A B C D E F G I A B C D E F G H CÁC LOẠI THÍ NGHIỆM TRONG Q TRÌNH CHỌN TẠO GIỐNG CÂY TRỒNG 4.1 Thí nghiệm khảo sát tập đồn Thí nghiệm khảo sát tập đồn đƣợc áp dụng nghiên cứu vật liệu khởi đầu, tập đồn cơng tác, đánh giá dịng, giống Thí nghiệm thực quan nghiên cứu chọn tạo giống trồng a) Chọn ruộng thí nghiệm Ruộng thí nghiệm khảo sát tập đồn phải có đồng cao đất đai, tƣới tiêu chủ động phù hợp với loại trồng Số mẫu giống thí nghiệm khảo sát tăng lên sau vụ cần có diện tích dự phịng gấp 1,5-2 lần so với vụ trƣớc Căn vào phƣơng thức sinh sản trồng để có biện pháp cách ly thích hợp khơng gian, thời gian vật cản Kích thƣớc ruộng thí nghiệm tập đồn thƣờng có chiều rộng 15-20m, chiều dài từ 100-150m loài hàng năm Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 7/18/15 b) Bố trí thí nghiệm Bố trí thí nghiệm theo phƣơng pháp hồn tồn ngẫu nhiên, Diện tích thí nghiệm có: đến hàng theo chiều rộng 3m đến 6m dài, hàng có 25 đến 30 Thí nghiệm khảo sát tập đồn khơng cần nhắc lại, Giống đối chứng đƣợc bố trí kẹp 10-15 dòng, giống khảo sát Sử dụng biện pháp kỹ thuật canh tác tối ƣu cho thí nghiệm Số trồng khóm, hốc tƣơng tự nhƣ sản xuất đại trà, Có thẻ ghi rõ số thứ tự để tránh nhầm lẫn Những dòng giống nên xếp theo mục tiêu chọn giống Giống có chiều cao cây, thời gian sinh trƣởng nhƣ đƣợc trồng gần c) Số mẫu giống tham gia thí nghiệm phƣơng pháp thu thập số liệu Số mẫu giống tham gia TN lên tới vài trăm dịng, giống tuỳ thuộc vào điều kiện đất đai, sở vật chất lao động Khi tập đoàn lớn có 50 dịng, giống chia thành nhiều nhóm nhỏ, dịng, giống có thời gian sinh trƣởng, chiều cao, khả chống chịu vào nhóm Số mẫu theo dõi đƣợc lấy trung tâm thí nghiệm dịng, giống phải đƣợc lấy 30 mẫu để đủ đại diện cho dịng, giống Chỉ tiêu theo dõi thí nghiệm khảo sát nên tập trung vào tiêu sử dụng phƣơng pháp đánh giá nhanh cho điểm Thời gian lấy mẫu đến 10 ngày lần vào giai đoạn sinh trƣởng phát triển quan trọng trồng để hạn chế cạnh tranh dinh dƣỡng ánh sáng b) Bố trí thí nghiệm 4.2 Thí nghiệm chọn lọc hệ lai đột biến Thí nghiệm chọn lọc hệ lai đột biến thực từ hệ thứ hai (F2 hay M2) Quần thể hệ thứ hai thƣờng lớn, số cá thể quần thể không nên nhỏ 5.000 cá thể Nhiều nhà chọn giống cho rằng, số cá thể từ 6.000 đến 10.000 cá thể thích hợp để chọn lọc phân ly có lợi a) Chọn ruộng thí nghiệm Phải chọn ruộng có độ phì cao, phẳng, có điều kiện canh tác tối ƣu Số thí nghiệm tăng dần qua hệ, hệ thứ hai (F2 M2) có ơ, đối chứng ô quần thể F2, từ hệ thứ ba gia đình đƣợc trồng Số lƣợng thí nghiệm phụ thuộc vào số gia đình đƣợc chọn, nhân lực, vật lực Khi số TN tăng, ô đƣợc trồng hàng hàng 25-30 Bố mẹ làm đối chứng đƣợc trồng xen kẽ hàng quần thể F2, thƣờng 20 hàng có đối chứng Mật độ trồng thƣa mật độ sản xuất, mật độ hồn toàn nhƣ Chỉ trồng hạt, khóm để đánh giá di truyền cá thể c) Chỉ tiêu phƣơng pháp theo dõi Các tiêu theo dõi nhƣ tiêu theo dõi thí nghiệm khảo sát tập đồn 4.3 Thí nghiệm so sánh giống Thí nghiệm đƣợc thực với dịng, giống có triển vọng đƣợc chọn từ thí 4.4 Thí nghiệm xây dựng qui trình kỹ thuật nghiệm khảo sát tập đoàn, chọn lọc lai đột biến Mục đích thí nghiệm tìm hiểu yêu cầu kỹ thuật tối ƣu a) Bố trí thí nghiệm giống để xây dựng quy trình kỹ thuật cho giống phổ biến giống Thí nghiệm so sánh giống đƣợc bố trí theo phƣơng pháp CRD RCBD, sản xuất đại trà lặp lại 3-4 lần, diện tích TN tối thiểu 10m2 có giống đối chứng Thí nghiệm thăm dị yếu tố kỹ thuật thích hợp với giống gồm thời vụ, Giống đối chứng thí nghiệm phải giống đƣợc công nhận quốc gia mật độ trồng, liều lƣợng phân bón, thời kỳ bón b) Chỉ tiêu phƣơng pháp theo dõi Thiết kế thí nghiệm theo phƣơng pháp thí nghiệm hai yếu tố, 3-4 lần lặp Các tiêu theo dõi thí nghiệm so sánh giống cần đƣợc đánh giá đầy lại, đủ, đặc biệt tiêu suất, yếu tố cấu thành suất khả chống chịu sâu bệnh điều kiện bất thuận Số liệu đƣợc thu thập định kỳ đến 10 ngày lần, theo dõi giai đoạn sinh trƣởng quan trọng trồng Đối chứng mức kỹ thuật phổ biến rộng rãi sản xuất đại trà Thí nghiệm thăm dị mức phân bón cần có mức khơng bón phân làm đối chứng để so sánh Phƣơng pháp theo dõi tiêu giống nhƣ thí nghiệm khảo sát tập đồn Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nơng Nghiệp Việt Nam 7/18/15 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ 4.5 Thí nghiệm khảo nghiệm sinh thái Khảo nghiệm sinh thái có hai phƣơng pháp thực 4.6 Thí nghiệm khảo nghiệm sản xuất a) Phƣơng pháp 1: Khảo nghiệm mạng lƣới khảo nghiệm giống trồng quốc gia Khảo nghiệm sản xuất thƣờng đƣợc bố trí với diện tích lớn điều kiện Phƣơng pháp áp dụng nhƣ thí nghiệm so sánh suất nhƣng đƣợc bố trí điều kiện sinh thái khác nhau, mùa vụ khác để xác định phạm vi thích ứng giống sản xuất, thực chất phƣơng pháp thử nghiệm điều kiện sản xuất Thí nghiệm khảo nghiệm sinh thái thƣờng đƣợc kết hợp với khảo kiểm nghiệm giống quốc gia thực trạm trại mạng lƣới khảo nghiệm Thiết kế thực nhƣ phƣơng pháp thí nghiệm ruộng nông dân b) Phƣơng pháp 2: Thực ruộng nông dân nông dân Khảo nghiệm sinh thái cịn thực ruộng nơng dân điều kiện sinh thái khác Diện tích loại thử nghiệm lớn từ 100 đến 1.000m2 nhƣng không lặp lại Số đối chứng đến hai đối chứng giống đƣợc sử dụng phổ biến c) Thu thập số liệu thí nghiệm Biện pháp canh tác áp dụng nhƣ điều kiện canh tác phổ biến Thu thập tiêu nhƣ thời gian sinh trƣởng, suất yếu tố cấu thành suất, khả thích nghi, khả chống chịu sâu bệnh nông dân vùng đƣợc bổ sung cho phù hợp với yêu cầu giống thực tế nơng dân Diện tích ruộng thí nghiệm thực 100 đến 1.000 m2/một hộ địa phƣơng ... chứng, độ đồng khơng cao 10 giống đối chứng Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 7/18/15 PHƢƠNG PHÁP BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM 3.1 Bố trí thứ tự Nghĩa giống đƣợc xếp theo thứ... Những dòng giống nên xếp theo mục tiêu chọn giống ? ?Giống có chiều cao cây, thời gian sinh trƣởng nhƣ đƣợc trồng gần c) Số mẫu giống tham gia thí nghiệm phƣơng pháp thu thập số liệu Số mẫu giống tham... kiện ruộng thí nghiệm không đồng đều, nên so sánh 5-6 giống 7/18/15 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam Bƣớc 1: Chọn sơ đồ latin từ ô vuông La tinh, bảng K phần