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 Ngành: Mã số: Di truyền chọn giống trồng 62 01 11 Người hướng dẫn: GS.TS Trần Tú Ngà GS.TS Vũ Văn Liết NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NƠNG NGHIỆP - 2019 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tôi, 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 Toàn i LỜI CẢM ƠN Trong suốt q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận án này, nhận hướng dẫn, giảng giải tận tình thầy giáo, động viên giúp đỡ bạn bè, gia đình đồng nghiệp Tơi xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới GS.TS Trần Tú Ngà GS.TS Vũ Văn Liết tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian, tạo điều kiện cho suốt trình học tập thực đề tài Tơi xin bày tỏ lịng 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 hoàn thành luận án Tơi xin cảm ơn hỗ trợ kinh phí Bộ Khoa học Công nghệ Trường Đại học Vinh để tơi hồn thành khóa học Để hồn thành đề tài này, tơi cịn 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 q trình học tập hồn 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 Trang Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục chữ viết tắt vii Danh mục bảng viii Danh mục hình x Thesis abstract xiii 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 12 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 iii 2.5.2 Đa dạng di truyền vừng 16 2.5.3 Ưu lai vừng 19 2.5.4 Khả kết hợp vừng 20 2.5.5 Di truyền tính trạng vừng 23 2.5.6 Chọn tạo giống vừng 27 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 32 2.7 Những điều rút từ tổng quan 35 Phần Nội dung phƣơng pháp nghiên cứu 36 3.1 Địa điểm nghiên cứu 36 3.2 Thời gian nghiên cứu 36 3.3 Vật liệu nghiên cứu 36 3.4 Nội dung nghiên cứu 37 3.5 Sơ đồ nghiên cứu 37 3.6 Phương pháp nghiên cứu 37 3.6.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm 37 3.6.2 Phương pháp theo dõi, đánh giá tiêu 43 3.6.3 Phương pháp phân tích xử lý số liệu 46 3.6.4 Phương pháp phân tích số liệu 49 Phần Kết nghiên cứu thảo luận 50 4.1 Kết thu thập đánh giá nguồn gen 50 4.1.1 Kết thu thập phân nhóm mẫu giống vừng 50 4.1.2 Đánh giá đặc điểm nông sinh học suất mẫu giống vừng 53 4.1.3 Đánh giá đa dạng di truyền dựa đặc điểm hình thái thị phân tử 58 4.1.4 Kết tuyển chọn giống vừng triển vọng từ tập đoàn thu thập 65 4.2 Các đặc điểm sinh trưởng, phát triển mẫu giống bố mẹ tổ hợp lai 68 4.2.1 Các tiêu sinh trưởng, phát triển giống bố mẹ 69 4.2.2 Các yếu tố cấu thành suất suất cá thể 71 4.3 Ưu lai tổ hợp lai 74 4.3.1 Ưu lai thời gian sinh trưởng 74 4.3.2 Ưu lai chiều cao 75 4.3.3 Ưu lai chiều cao đóng 76 4.3.4 Ưu lai chiều cao đến 77 iv 4.3.5 Ưu lai số cành cấp 78 4.3.6 Ưu lai số 80 4.3.7 Ưu lai số hạt/quả .80 4.3.8 Ưu lai P1000 hạt 81 4.3.9 Ưu lai suất cá thể 81 4.4 Khả kết hợp mẫu giống với dòng thử 82 4.4.1 Khả kết hợp thời gian sinh trưởng 82 4.4.2 Khả kết hợp chiều cao .83 4.4.3 Khả kết hợp chiều cao đóng 85 4.4.4 Khả kết hợp chiều cao đến 85 4.4.5 Khả kết hợp số cành cấp 86 4.4.6 Khả kết hợp số 86 4.4.7 Khả kết hợp số hạt 87 4.4.8 Khả kết hợp khối lượng 1000 hạt 89 4.4.9 Khả kết hợp suất cá thể 89 4.5 Đặc điểm di truyền số tính trạng vừng 90 4.5.1 Lông .91 4.5.2 Số nách .92 4.5.3 Số hàng hạt 93 4.5.4 Tính phân cành vừng 94 4.5.5 Năng suất cá thể 95 4.6 Kết chọn lọc dòng vừng triển vọng 97 4.6.1 Quá trình chọn lọc 97 4.6.2 Kết đánh giá sơ dòng vừng 98 4.6.3 Dòng vừng NLV10 .100 Phần Kết luận đề nghị 108 5.1 Kết luận 108 5.2 Đề nghị .109 Danh mục cơng trình cơng bố có liên quan đến luận án .110 Tài liệu tham khảo 111 v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ AFLP 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) 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) vi 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 Dịng 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) vii DANH MỤC CÁC BẢNG Tên bảng TT Trang 2.1 Diện tích trồng vừng giới giai đoạn 2012 - 2016 (ha) 2.2 Năng suất vừng giới giai đoạn 2012-2016 (tạ/ha) 2.3 Sản lượng vừng giới giai đoạn 2012-2016 (tấn) 10 2.4 Diện tích, suất sản lượng vừng Việt Nam từ 2013-2017 11 2.5 Tình hình sản xuất vừng Nghệ An 10 năm gần 12 3.1 Các thị SSR SRAP sử dụng nghiên cứu 39 3.2 Các dòng bố mẹ sử dụng sơ đồ lai 40 3.3 Các dịng/giống sử dụng thí nghiệm đánh giá số mẫu giống vừng triển vọng 42 4.1 Các mẫu giống vừng phân theo nguồn gốc xuất xứ 51 4.2 Phân nhóm mẫu giống vừng thu thập theo số đặc điểm thực vật học 52 4.3 Phân nhóm mẫu giống vừng nghiên cứu theo số đặc điểm nông sinh học 54 Phân nhóm mẫu giống vừng nghiên cứu theo số yếu tố cấu thành 4.4 suất suất cá thể 56 4.5 Số alen thu PCR sử dụng thị SSR SRAP 62 4.6 Một số đặc điểm thực vật học mẫu giống vừng tuyển chọn huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An 65 4.7 Một số đặc điểm nông sinh học mẫu giống vừng tuyển chọn 66 4.8 Các yếu tố cấu thành suất suất cá thể mẫu giống vừng tuyển chọn huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An 67 a 4.9 Một số đặc điểm nông sinh học mẫu giống bố mẹ vụ Xuân 2012 69 b 4.9 Một số đặc điểm nông sinh học tổ hợp lai vụ Xuân 2012 70 a 4.10 Các yếu tố cấu thành suất suất cá thể mẫu giống bố mẹ vụ Xuân 2012 72 b 4.10 Các yếu tố cấu thành suất suất cá thể tổ hợp lai vụ Xuân 2012 73 4.11 Ưu lai tổ hợp thời gian sinh trưởng chiều cao 74 4.12 Ưu lai tổ hợp chiều cao đóng chiều cao đến 76 4.13 Ưu lai tổ hợp số cành cấp số 78 4.14 Ưu lai tổ hợp số hạt quả, P1000 hạt suất cá thể 79 viii Analysis of variance Variate: NSTT Source of variation LAP_LAI stratum LAP_LAI.*Units* stratum Giong Residual Total d.f s.s 0.1321 m.s 0.0661 v.r 0.27 F pr 14 22.0030 1.9799 24.1150 5.5007 0.2475 22.23