Bài giảng môn học Nguyên lý và phương pháp chọn giống cây trồng - Chương 1: Mở đầu cung cấp cho người đọc các kiến thức: Khái niệm, tầm quan trọng và mục tiêu, thành tựu chọn tạo giống cây trồng, những tiến bộ mới trong chọn tạo giống cây trồng,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nơng Nghiệp Việt Nam 7/18/15 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ MƠN HỌC NGUYÊN LÝ VÀ PHƢƠNG PHÁP CHỌN GIỐNG CÂY TRỒNG Mục tiêu môn học: Cung cấp nguyên lý, phƣơng Lý thuyết: 22 tiết pháp kỹ thuật áp dụng Thực hành: 08 tiết chọn tạo cải tiến giống Giảng viên: TS Trần Văn Quang trồng NỘI DUNG Một số khái niệm chọn giống trồng Nhiệm vụ sinh viên: Nguồn gen thực vật chọn giống trồng Sinh sản thực vật ứng dụng chọn giống trồng Thống kê sinh học ứng dụng chọn giống trồng Phƣơng pháp tạo biến dị chọn giống trồng Chọn giống sinh sản vơ tính Chọn giống tự thụ phấn • Dự lớp đầy đủ • Thực hành viết báo cáo • Tham gia thảo luận, viết tiểu luận Chọn giống giao phấn Chọn giống ƣu lai 10 Đánh giá công nhận giống trồng TÀI LIỆU THAM KHẢO TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ • Giáo trình: Chọn giống trồng, 1997, 2000, 2005, 2013 • Giáo trình chọn giống (Viện KHKT NN Việt Nam), 1997 - Bài tập, thực tập, seminar, tiểu luận: 10% • Allard, R W Principles of Plant Breeding John Wiley and Sons, Inc., N.Y., 1960 - Kiểm tra học kỳ: 30% • Borojevic, S Principles and Methods of Plant Breeding Elsevier, 1990 - Thi cuối học kỳ: 60% • George Acquaah (2007), Principles of Plant Genetics and Breeding" ; Wiley-Blackwell Thang điểm: 10 • Simmonds, N W Principles of Crop Improvement Longman Group Ltd., London, 1979 • Tạp chí chun ngành • Mạng Internet Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 7/18/15 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ 1.1 KHÁI NIỆM N.I.Vavilov (1951): “Chọn giống trồng định hƣớng tiến hóa thực vật ngƣời”, Chƣơng MỞ ĐẦU Stebbins (1957): “Chọn giống trồng tƣơng tự nhƣ tiến hóa thực vật tự nhiên, đơn tiếp tục tiến hóa loài trồng nhƣng theo hƣớng tốt cho ngƣời”; Frankel (1958): “Chọn giống trồng điều khiển trồng phục vụ ngƣời”; Smith (1966): “Chọn giống trồng khoa học nghệ thuật cải tiến phƣơng thức di truyền thực vật liên quan đến tính trạng kinh tế chúng cho mục đích sử dụng ngƣời”; Riley (1978): “Chọn tạo giống trồng công nghệ tạo giống trồng phù hợp với nhu cầu ngƣời”; Riley (1979): “Chọn giống trồng cơng nghệ có mục đích tạo vật liệu trồng trọt giống, tiến giống có suất, tính ổn định, lợi ích nơng học chất lƣợng thị trƣờng”; Poehlman & Sleeper (1995): “Chọn giống trồng khoa học nghệ thuật cải tiến di truyền thực vật theo lợi ích ngƣời” Một khái niệm chung“Chọn giống môn khoa học môn nghệ thuật thay đổi, cải thiện tính di truyền trồng Nói cách khác chọn tạo giống trồng “chọn lọc” từ biến dị tự nhiên nhƣ nhân tạo có quần thể để tạo giống mới” Pháp lệnh giống trồng (Số 15/2004/PL-UBTV11 ngày 24 tháng năm 2004) đƣa khái niệm giống trồng giống trồng nhƣ sau: Giống trồng quần thể trồng đồng hình thái có giá trị kinh tế định, nhận biết đƣợc biểu đặc tính kiểu gen quy định phân biệt đƣợc với quần thể trồng khác thông qua biểu đặc tính di truyền đƣợc cho đời sau Giống trồng giống trồng đƣợc chọn, tạo đƣợc nhập lần đầu có tính khác biệt, tính đồng nhất, tính ổn định nhƣng chƣa có Danh mục giống trồng đƣợc phép sản xuất, kinh doanh Bảng 1.1 Những kiện bật lịch sử di truyền chọn tạo giống trồng 1.2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA KHOA HỌC CHỌN GIỐNG CÂY TRỒNG Năm Sự kiện bật 9000 BC Bằng chứng hóa thực vật hoang dại thành trồng vùng đồi sông Tigris (sông chảy từ Đông Nam Thổ Nhĩ Kỳ qua Iraq) Khoa học chọn giống trồng trải qua ba thời kỳ: (i) Thời kỳ thứ ngƣời phát minh nông nghiệp; (ii) Thời kỳ thứ hai trƣớc Mendel (iii) Thời kỳ thứ ba sau Mendel 3000 BC Tất lƣơng thực quan trọng đƣợc hóa giới cổ xƣa 1000 BC Tất lƣơng thực quan trọng đƣợc hóa giới đại 1694 Camerarius ngƣời Đức chứng minh giới tính thực vật gợi ý lai phƣơng pháp để nhận đƣợc kiểu 1716 1719 Mather ngƣời Mỹ quan sát lai tự nhiên ngô Thomas Fairchild tạo tổ hợp lai (Carnation x Sweet William), cẩm chƣớng khác loài (Dianthus caryophyllus L x Dianthus barbatus L.) 1727 Công ty Vilorin Pháp giới thiệu phƣơng pháp chọn lọc phả hệ (Pedigree Method) Koelreuter ngƣời lai tạo giống mô tả lai hai lồi thuốc Darwin cơng bố sách “Nguồn gốc loài qua chọn lọc tự nhiên” Mendel phát minh định luật di truyền Hopkins mô tả phƣơng pháp chọn lọc bắp hàng chọn tạo giống ngô 1766 1859 1866 1899 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 7/18/15 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ Bảng 1.1 Những kiện bật lịch sử di truyền chọn tạo giống trồng (tiếp) Bảng 1.1 Những kiện bật lịch sử di truyền chọn tạo giống trồng Năm Sự kiện bật Năm De Vries, Correns Tscherrmark độc lập tái khẳng định định luật di truyền Mendel Johansen đƣa thuật ngữ kiểu gen, kiểu hình dịng thuần; Lý thuyết chọn lọc dịng đƣợc đƣa lần 1940 Jenkins mô tả phƣơng pháp chọn lọc chu kỳ 1944 Avery, Macleod McCarty khám phá ADN vật liệu di truyền 1945 Hull đề xƣớng phƣơng pháp chọn lọc chu kỳ tạo giống 1908 Shull East độc lập đƣa giả thuyết siêu trội tƣợng ƣu lai ngô 1953 1966 1908 Davenport lần đƣa giả thuyết tính trội tƣợng ƣu lai Watson, Crick Wilkins phát minh mơ hình chuỗi xoắn kép phân tử ADN Giống lúa cải tiến thấp lai tạo IRRI Dee-Geo-woo-gen x Peta (1962) đƣa sản xuất năm 1966 1909 Hardy Weinberg đƣa định luật cân di truyền quần thể 1970 1914 Shull lần sử dụng thuật ngữ Heterosis mô tả sức sống ƣu lai 1917 Jones phát triển giống ngô lai thƣơng mại - Norman Borlaug nhận giải Nobel cho cách mạng xanh - Trung Quốc khám phá công cụ di truyền CMS cho chọn tạo giống lúa lai, Yuan Longping đƣợc coi cha đẻ lúa lai 1925 East Mangelsdorf lần phát tự bất hợp giao tử thuốc 1973 1926 Vavilov phát Trung tâm phát sinh trồng giới (8 trung tâm trung tâm thứ cấp) học thuyết “Dãy biến dị tƣơng đồng” Herbert Boyer Stanley Cohen bắt đầu sử dụng enzymes cắt plasmid vi khuẩn lồng sợi đôi ADN khác vào plamid 1975 1928 Stadler lần sử dụng tia X gây đột biến tạo giống trồng Paul Naim Berg trình bày tái tổ hợp ADN, ông nhận giải Nobel năm 1980 cho công trình nghiên cứu 1935 Vavilov xuất sách “Cơ sở khoa học chọn giống trồng” 1974 Giống lúa lai ba dịng chọn tạo thành cơng thƣơng mại Trung Quốc 1937 Harrington đề xuất phƣơng pháp chọn lọc phả hệ tạo giống 1986 Mỹ cấp Patent cho ngô chuyển gen 1939 Goulden lần đƣa phƣơng pháp chọn lọc hạt ƣu tú 2000 Giải trình tự tồn genome Arabidopsis 2002 Goff cs.; Yu cs., 2002 giải trình tự genome lúa 1900 1903 1.3 TẦM QUAN TRỌNG VÀ MỤC TIÊU 1.3.1 Tầm quan trọng chọn tạo giống trồng Giống góp phần làm cho sản xuất nông nghiệp phát triển: giống lúa tăng suất 50-60%, ngô tăng từ đến 10 tấn/ha Sự kiện bật 1.3.2 Mục tiêu Đảm bảo nâng cao đa dạng di truyền, đa dạng sinh học cho phát triển bền vững; Tăng suất sản lƣợng đảm bảo an ninh lƣơng thực; Các kỹ thuật đƣợc sử dụng chọn giống đƣợc ứng dụng để tạo tế bào giống Đáp ứng nhu cầu ngày đa dạng ngƣời cải tiến Sự phát triển giống có suất cao biện pháp để tăng sản lƣợng lƣơng thực Tuy nhiên, giống lại đòi hỏi điều kiện sản xuất thâm canh nơi đáp ứng đƣợc Tạo giống thích ứng với mơi trƣờng, đặc biệt với mơi trƣờng thay Hiện tƣợng biến đổi khí hậu địi hỏi cơng tác chọn tạo giống cần phải tạo giống trồng có suất, chất lƣợng, thích nghi với điều kiện bất thuận sinh học (sâu, bệnh) hay bất thuận phi sinh học (hạn, mặn, nóng, lạnh…) Tạo giống phù hợp cho giới hóa; 1.4 THÀNH TỰU CHỌN TẠO GIỐNG CÂY TRỒNG Chọn giống trồng đại tạo giống trồng suất cao, đóng góp quan trọng vào phát triển quốc gia, nƣớc nghèo việc đảm bảo an ninh lƣơng thực Chọn giống trồng có mục tiêu nâng cao tính trạng thành phần hợp chất hữu sản phẩm nhƣ chất lƣợng dinh dƣỡng đáp ứng yêu cầu công nghiệp chế biến Chọn giống thích ứng với điều kiện môi trƣờng, chống chịu điều kiện bất thuận phi sinh học hạn, lạnh, nóng, ngập… đƣợc quan tâm Chọn giống chống chịu sâu bệnh dịch hại thành cơng với nhiều lồi trồng chất lƣợng, giá trị kinh tế, văn hoá, khoa học, thẩm mỹ… đổi; Tạo giống chống chịu sâu bệnh dịch hại; Tạo giống phù hợp cho công nghiệp chế biến; Tạo giống rút ngắn thời gian sinh trƣởng 1.5 NHỮNG TIẾN BỘ MỚI TRONG CHỌN TẠO GIỐNG CÂY TRỒNG Chọn tạo giống ƣu lai thành cơng nhiều lồi trồng tạo bƣớc nhảy vọt suất chất lƣợng (Virmani S.S cs., 2003) Giống trồng biến đổi gen có thành cơng to lớn chọn tạo giống trồng kháng sâu bệnh, chống chịu điều kiện bất thuận môi trƣờng, giống chất lƣợng IRRI thành công tạo giống chịu ngập, hạn, kháng bệnh bạc lá, giống lúa chất lƣợng tăng protein sắt hạt (Golden rice), giống lúa C4 (IRRI, 2011); Cà chua có thời gian bảo quản dài thành công năm 1994, ngô đƣờng chuyển gen kháng sâu (FAO, 2004) Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 7/18/15 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ 1.6 CÁC BƢỚC TRONG CHỌN TẠO GIỐNG CÂY TRỒNG 1.7 MỐI QUAN HỆ CHỌN GIỐNG CÂY TRỒNG VỚI CÁC LĨNH VỰC KHÁC - Thu thập vật liệu di truyền (nguồn gen thực vật) - Đánh giá phân loại vật liệu di truyền Hoá sinh thực vật Thực vật học Di truyền học - Tạo biến dị cho nguồn vật liệu - Chọn lọc Côn trùng học - Khảo nghiệm (khảo nghiệm DUS VCU) Công nghệ sinh học Chọn giống trồng - Đánh giá sau chọn lọc Bệnh học Khoa học trồng - Khu vực hóa - Nghiên cứu kỹ thuật sản xuất hạt giống Sinh lý thực vật Thống kê sinh học - Thƣơng mại giống trồng ... truyền Hopkins mô tả phƣơng pháp chọn lọc bắp hàng chọn tạo giống ngô 17 66 18 59 18 66 18 99 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 7 /18 /15 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/... vật học Di truyền học - Tạo biến dị cho nguồn vật liệu - Chọn lọc Côn trùng học - Khảo nghiệm (khảo nghiệm DUS VCU) Công nghệ sinh học Chọn giống trồng - Đánh giá sau chọn lọc Bệnh học Khoa học. ..Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 7 /18 /15 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ 1. 1 KHÁI NIỆM N.I.Vavilov (19 51) : ? ?Chọn giống trồng định