3.3.3. Phương hướng cải tiến và vận dụng nguồn gen IRRDB’81
3.3.3.3. Nâng cấp di truyền quần thể nguồn gen IRRDB’81 và sử dụng vào chương trình cải tiến giống cao su
Do bản chất hoang dại chưa được cải tiến di truyền về các tính trạng kinh tế, vì vậy cần xây dựng chương trình nghiên cứu dài hạn để nâng cấp di truyền quần thể nguồn gen IRRDB’81 nhằm vận dụng chúng hiệu quả hơn vào chương trình lai hữu tính tạo giống cao su mới. Việc nâng cấp di truyền quần thể nguồn gen
IRRDB’81 có thể được thực hiện theo hướng lai hữu tính tự do có cách ly với bố mẹ ban đầu gồm các mẫu giống của nguồn gen này đã được đánh giá về các đặc điểm nông học và đã được đánh giá về các đặc điểm di truyền thông qua kỹ thuật lai kiểm tra với nguồn gen Wickham (Clément-Demange và ctv, 1990). Hậu duệ sau đó sẽ được đánh giá, chọn lọc, để trở thành bố mẹ cho chu kỳ tái tổ hợp tiếp theo trong nội bộ quần thể IRRDB’81. Việc nâng cấp có thể được thực hiện riêng biệt cho các nhóm lớn để duy trì sự đa dạng di truyền của nguồn gen IRRDB’81. Để đẩy nhanh chu kỳ thế hệ cần chọn lọc sớm ở giai đoạn non các hậu duệ IRRDB’81 có thể bố mẹ cho chu kỳ kế tiếp một cách tin cậy. Do đó, cần có các nghiên cứu nhằm cải tiến độ tin cậy của phương pháp tuyển non bằng việc ứng dụng các chỉ thị phân tử vào hỗ trợ chọn giống sớm và thiết lập các thí nghiệm nghiên cứu di truyền cho nguồn gen IRRDB’81 để hiểu rõ bản chất di truyền trong lai tạo của nguồn gen này. Hậu duệ xuất sắc trong từng chu kỳ có thể được lai tạo với nguồn gen Wickham nhằm chọn lọc được con lai tiến bộ có khả năng ứng dụng cho sản xuất. Công tác nâng cấp di truyền quần thể nguồn gen IRRDB’81 có thể sẽ rất lâu dài và tốn kém nhưng rất cần thiết.
Bên cạnh đó, việc đưa các mẫu giống IRRDB’81 có triển vọng vào chương trình lai hữu tính nhân tạo để làm bố lai với nguồn gen Wickham làm mẹ là cần thiết để khai thác hiệu quả lai xa trong cao su. Những kết quả bước đầu trong nghiên cứu này cho thấy có triển vọng tạo ra các dòng lai xuất sắc có thể ứng dụng được trong sản xuất thông qua con đường này. Trong đó, việc mở rộng bố lai đa dạng rất cần thiết để tạo lượng biến thiên di truyền lớn nơi hậu duệ lai. Dòng lai xuất sắc sau đó có thể hồi giao với nguồn gen Wickham để cải thiện hơn nữa các tính trạng kinh tế chính.
Tóm tắt chương 3
Kết quả đánh giá các đặc tính nông học chủ yếu trên nguồn gen IRRDB’81 cho thấy nhìn chung nguồn gen mới, vốn chưa được trải qua chọn lọc và cải tạo về mặt di truyền, có giá trị các đặc tính này thua kém nguồn gen thuần hóa Wickham vốn đã được cải tiến gần một thế kỷ qua. Tuy nhiên nguồn gen IRRDB’81 cho thấy có sự biến thiên rất lớn về các đặc tính nông học đặc biệt về năng suất chứng tỏ nguồn gen này có sự biến thiên di truyền phong phú và đa dạng có thể giúp mở rộng nguồn vốn di truyền của cây cao su một cách hữu hiệu. Sự biến thiên di truyền lớn đã giúp chọn lọc được một số mẫu giống IRRDB’81 có năng suất khá và sinh trưởng tốt để bổ sung vào chương trình tạo tuyển giống cao su Việt Nam. Nguồn gen IRRDB’81 được sưu tập vật liệu cành ghép (dòng vô tính) trên cây mẹ được đánh giá cao sản và sinh trưởng khỏe không cho thấy sự ưu việt mà thậm chí còn thua kém so với nguồn vật liệu sưu tập từ hạt. Kết quả đánh giá cũng cho thấy trong nguồn gen IRRDB’81 có sự hiện diện những mẫu giống có khả năng chống chịu một số bệnh lá, thân cành và mặt cạo là nguồn vật liệu di truyền ban đầu quan trọng cho công tác tạo tuyển giống cao su chống chịu bệnh. Kết quả cũng cho thấy một số kiểu gen IRRDB’81 có khả năng thích nghi với vùng ngoài truyền thống mở ra khả năng sử dụng chúng vào công tác chọn tạo giống caosu cho vùng ít thuận lợi.
Nghiên cứu cũng cho thấy không có sự khác biệt về nguồn gốc vùng địa lý và tiểu vùng địa lý cho các đặc tính nông học chính và biến thiên về các đặc tính này chủ yếu do biến thiên tạo ra bởi bản thân các mẫu giống cá thể vì vậy chọn lọc trong nguồn gen này cho các đặc tính nông học có thể thực hiện trên căn bản từng mẫu giống. Dựa trên kết quả đánh giá, đã chọn lọc được 53 mẫu giống IRRDB’81 có triển vọng về năng suất, sinh trưởng và các đặc tính phụ để bổ sung vào chương trình nghiên cứu cải tiến giống cao su lâu dài, trong đó có một số mẫu giống có triển vọng về năng suất cần được khảo nghiệm trên qui mô lớn hơn nhằm khẳng định thành tích cho mục đích sử dụng trực tiếp như RO 62/26, MT/I/2 và MT 8/27.
Nghiên cứu đánh giá tính đa dạng di truyền và cấu trúc quan hệ di truyền của nguồn gen IRRDB’81 bằng chỉ thị isozyme và chỉ thị RAPD cho thấy nguồn gen này có sự đa dạng di truyền rất cao và phong phú so với nguồn gen thuần hóa Wickham. Sự đa dạng di truyền của các cá thể mẫu giống góp phần quan trọng vào sự biến thiên di truyền của nguồn gen này hơn là ảnh hưởng của nguồn gốc địa lý.
Trên cơ sở chỉ thị RAPD có thể phân nguồn gen IRRDB’81 thành 3 nhóm chính theo khoảng cách di truyền. Chỉ thị RAPD cũng giúp phân nhóm hiệu quả cho 150 mẫu giống IRRDB’81 theo khoảng cách di truyền. Sự phân nhóm này giúp việc hoạch định chương trình cải tiến di truyền và sử dụng nguồn gen IRRDB’81 được hiệu quả hơn. Kết quả nghiên cứu cho thấy cả hai chỉ thị đều có thể được sử dụng khá hiệu quả vào nghiên cứu đánh giá sự đa dạng di truyền nguồn gen IRRDB’81, trong đó chỉ thị RAPD tốt hơn do có số lượng alen đa hình cao hơn nhiều.
Kết quả đánh giá hậu duệ lai giữa nguồn gen Wickham với IRRDB’81 ở giai đoạn non cho thấy có sự biến thiên di truyền rất lớn về năng suất và sinh trưởng ở quần thể cây lai. Do đó tuy giá trị trung bình của quần thể cây lai về hai đặc tính này thấp hơn so với quần thể cây lai trong nguồn gen Wickham nhưng vẫn phát hiện được một số hậu duệ lai xuất sắc. Các cây lai này có sự cải tiến vượt trội về năng suất và sinh trưởng mở ra triển vọng có thể chọn lọc được một số dòng vô tính Wickham x IRRDB’81 có tiềm năng sử dụng thương mại. Kết quả cũng cho thấy có sự cải tiến đáng kể về năng suất mủ ở cây lai Wickham x IRRDB’81 so với bản thân nguồn gen IRRDB’81 này. Tổng cộng có 70 dòng lai Wickham x IRRDB’81 xuất sắc về năng suất và sinh trưởng đã được chọn lọc cho các bước đánh giá qui mô lớn tiếp theo, trong đó có một số đạt năng suất giai đoạn non từ 150% đối chứng PB 260 trở lên. Các cây lai này cần được đưa nhanh vào hệ thống khảo nghiệm giống. Trong số đó có 3 dòng vô tính LH 98/0377 (PB 260 x RO 24/76), LH 97/0267 (PB 260 x RO 24/473) và LH 97/0647 (PB 260 x RO 22/112) đã bước đầu tiếp tục khẳng định được thành tích tốt ở giai đoạn trưởng thành trong thí nghiệm sơ tuyển giống. Đánh giá khả năng chống chịu bệnh phấn trắng đã phát hiện được một
số tổ hợp bố mẹ và mẫu giống IRRDB’81 làm bố có khả năng chống chịu cao với bệnh Phấn trắng tạo cơ sở cho việc vận dụng nguồn gen này vào công tác chọn giống chống bệnh. Nghiên cứu các đặc điểm di truyền học quần thể lai Wickham x IRRDB’81 cho thấy quần thể này có hệ số biến thiên kiểu gen rất lớn cho năng suất và sinh trưởng chứng tỏ nguồn gen mới đã mở rộng vốn di truyền cho chương trình tạo giống cao su một cách hiệu quả, cũng như tạo hiệu quả chọn lọc cao. Nghiên cứu cũng phát hiện bản chất di truyền có tính cộng chiếm ưu thế ở quần thể cây lai cho hai tính trạng năng suất mủ và sinh trưởng. Hệ số di truyền cao cho thấy việc chọn lọc cây lai Wickham x IRRDB’81 theo giá trị kiểu hình truyền thống vẫn hiệu quả.
Các phương hướng dài hạn trong công tác cải tiến và vận dụng nguồn gen này gồm việc xây dựng bộ sưu tập công tác để tập trung nghiên cứu chúng mục đích phát hiện gen chống chịu bệnh hại và môi trường bất thuận, nâng cấp di truyền quần thể nguồn gen IRRDB’81 thông qua con đường tái tổ hợp trong quần thể theo các nhóm riêng biệt với chu kỳ thế hệ được đẩy nhanh hơn, vận dụng các mẫu giống xuất sắc vào lai tạo với nguồn gen Wickham để tạo các hậu duệ có triển vọng sử dụng vào sản xuất nhờ hiệu quả lai xa.
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
1. KẾT LUẬN
1. Nguồn gen IRRDB’81 thua kém xa nguồn gen thuần hóa Wickham về hai đặc điểm nông học chính: năng suất mủ trung bình chỉ bằng 11 – 19% năng suất của nguồn gen Wickham cho 3 – 6 năm cạo mủ đầu tiên, sinh trưởng trung bình chỉ đạt 76 – 93% Wikcham. Nguồn gen IRRDB’81 có các đặc tính phụ: tăng trưởng trong khi cạo và độ dầy vỏ nguyên sinh tương đương đến cao hơn nguồn gen Wickham. Nguồn gen IRRDB’81 có sự biến thiên di truyền lớn về năng suất với hệ số biến thiên kiểu gen từ 23 – 122%, ít hơn về sinh trưởng, chỉ từ 9 – 16%.
2. Tổng số có 53 mẫu giống IRRDB’81 được chọn lọc, năng suất trung bình của các nhóm được chọn lọc bằng 33 – 95% năng suất của các dòng vô tính đối chứng, bằng 202 – 388% quần thể gốc. Sinh trưởng trung bình bằng 107 – 118%
vanh thân của đối chứng, 118 – 141% quần thể gốc. Trong đó, có 3 mẫu giống RO 62/26, MT/I/2 và MT 8/27 có năng suất cao từ 128 – 153% và sinh trưởng từ 103 – 113% so với đối chứng GT 1.
3. Nguồn gen IRRDB’81 có sự đa dạng di truyền lớn hơn nhiều theo chỉ thị isozyme và RAPD so với nguồn gen Wickham. Nguồn gen mới đã góp phần mở rộng vốn di truyền cây cao su ở Việt Nam. Biến thiên di truyền do cá thể mẫu giống chiếm ưu thế trong tổng biến thiên so với nguồn gốc địa lý cho cả chỉ thị RAPD lẫn isozyme. Dựa trên chỉ thị RAPD nguồn gen IRRDB’81 được phân thành 3 nhóm lớn theo quan hệ di truyền có khác biệt với nguồn gốc địa lý. Chỉ thị RAPD có thể phân nhóm rõ rệt các mẫu giống của nguồn gen IRRDB’81 theo quan hệ di truyền, tạo cơ sở ứng dụng vào công tác cải tiến giống cao su.
4. Lai tạo giữa nguồn gen Wickham và IRRDB’81 đã cải tiến được năng suất và sinh trưởng của nguồn gen IRRDB’81 đáng kể, nhưng vẫn còn thấp về năng suất
chỉ bằng 16 – 54% so với đối chứng PB 260 ở giai đoạn tuyển non. Cây lai Wickham x IRRDB’81 có biến thiên di truyền rất cao về năng suất với hệ số biến thiên kiểu gen từ 61 – 172% cho hiệu quả cao trong chọn lọc về năng suất.
Mở rộng nguồn bố mẹ lai rất quan trọng trong lai tạo giữa Wickham và IRRDB’81.
5. Tổng số 70 dòng lai Wickham x IRRDB’81 có triển vọng về năng suất và sinh trưởng giai đoạn tuyển non được chọn lọc, có năng suất từ 222 – 709% năng suất quần thể gốc và đạt 96 – 143% năng suất PB 260 đối chứng. Trong số được chọn lọc, có 3 dòng LH 98/0377, LH 97/0267 và LH 97/0647 đã tiếp tục khẳng định được thành tích tốt ở giai đoạn trưởng thành; xác định được 6 dòng xuất sắc khác có năng suất từ 148 – 225% và sinh trưởng từ 96 – 123% so với PB 260 đối chứng trong tuyển non.
6. Hệ số di truyền theo nghĩa rộng và nghĩa hẹp cho năng suất và sinh trưởng ở quần thể cây lai Wickham x IRRDB’81 đều rất cao, vì vậy chọn lọc dựa trên kiểu hình sẽ hiệu quả ở hậu duệ lai Wickham x IRRDB’81 cho các đặc tính này.
7. Hai mẫu giống IRRDB’81, RO 44/268 và RO 44/71, làm bố sản sinh hậu duệ có khả năng chống chịu bệnh phấn trắng.
2. ĐỀ NGHỊ
Xây dựng bộ sưu tập công tác cho nguồn gen IRRDB’81 gồm các mẫu giống đã được chọn lọc thông qua các đánh giá ở giai đoạn trưởng thành trước đây và trong nghiên cứu này để tập trung nguồn lực nghiên cứu và ứng dụng.
Đưa 3 mẫu giống RO 62/26, MT/I/2 và MT 8/27 vào khảo nghiệm diện rộng trên các vùng sinh thái khác nhau, cũng như đưa vào chương trình lai hữu tính tạo giống cao su.
Đưa 53 mẫu giống mới được chọn lọc vào khảo nghiệm ở một số vùng cao su ngoài truyền thống để đánh giá khả năng chống chịu khủng hoảng phi sinh học trong đó ưu tiên tính kháng hạn và kháng rét; nghiên cứu đánh giá tính kháng bệnh lá, ưu tiên bệnh vàng rụng lá do nấm Corynespora.
Đưa nhanh các dòng lai Wickham x IRRDB’81 xuất sắc đã được chọn lọc vào hệ thống thí nghiệm đánh giá giống trong đó ưu tiên các con lai có thành tích cao về năng suất. Đưa một số dòng lai đầu bảng về năng suất làm bố lai để đẩy nhanh chu kỳ thế hệ cải tiến nguồn gen IRRDB’81.
Thiết lập các thí nghiệm nghiên cứu di truyền trên nguồn gen IRRDB’81 và mở rộng ứng dụng các chỉ thị phân tử vào nghiên cứu di truyền nguồn gen IRRDB’81.