KẾT QUẢ CHỌN TẠO DÒNG NGÔ NẾP THUẦN BẰNG PHƯƠNG PHÁP NUÔI CẤY BAO PHẤN Đinh Công Chính 1 , Bùi Mạnh Cường 2 , Trần Đình Long 3 , Đoàn Thị Bích Thảo 2 , guyễn Thị Thu Hoài 2 , guyễn Thiệ
Trang 1KẾT QUẢ CHỌN TẠO DÒNG NGÔ NẾP THUẦN
BẰNG PHƯƠNG PHÁP NUÔI CẤY BAO PHẤN
Đinh Công Chính 1 , Bùi Mạnh Cường 2 , Trần Đình Long 3 , Đoàn Thị Bích Thảo 2 , guyễn Thị Thu Hoài 2 , guyễn Thiện Huyên 4
SUMMARY
Results on Development of Inbred Lines of Waxy Corn by Double Haploid
using Anther Culture Technology
Development of inbred lines of waxy corn by double haploid using anther culture
technology was undertaken in the ational Maize Research Institute of Vietnam, based on
8 Vietnamese landraces, 5 hybrids imported from China, 17 hybrids from Thailand
Results showed that rate of embryo formation, plant regeneration and fertile plants in
waxy corn was lower than that of field corn Percentage of fertile plants was highest in
anther cultured germplasm from Thailand, at 7.87%, which resulted in 105 waxy corn
lines Among these lines, 36 lines accounted for 34.9% were agronomically acceptable,
good tolerant to abiotic stresses and yielded over 20 quintals per hectare Especially lines
developed from local germplasm had low yield but showed well performance under
drought condition This waxy corn inbred line nurseries have met requirement for analysis
of genetic diversity and development of waxy corn hybrids
Keywords: Anther culture, waxy corn inbred lines, plant regeneration, embryo
formation, fertile plants
I §ÆT VÊN §Ò
Xây dựng tập đoàn dòng thuần phục vụ
công tác chọn tạo giống ngô lai nói chung
có vai trò hết sức quan trọng
Trước đây, công tác chọn tạo dòng
thuần chủ yếu
phương pháp
truyền thống, những năm cuối thế kỷ 20
được bổ sung phương pháp tạo dòng đơn
bội kép (Bùi Mạnh Cường và cs., 1996;
1998; Lê Huy Hàm và cs., 2003, 2005;
Buter B và cs., 1994) Phương pháp này rất
có hiệu quả trong chọn tạo dòng thuần nhờ
những ưu điểm nổi bật như rút ngắn thời gian tạo dòng, tạo ra cá thể có tỷ lệ đồng hợp tử cao về kiểu gen (Bùi Mạnh Cường
và cs., 1996, 1998) Do vậy, được áp dụng rộng rãi trên thế giới và ở Việt Nam (Buter
B, 1997; Chalyka S.T,1999; Gaillard A và
cs., 1991; Genovesi, A.D và cs., 1990)
Ở nước ta, phương pháp này được áp dụng chủ yếu trên đối tượng ngô tẻ Còn ở ngô nếp, ngô đường thì chưa có công trình nào đề cập đến, vì vậy, trong bài báo này chúng tôi muốn trình bày một số kết quả
1 Cục Trồng trọt-Bộ Nông nghiệp và PTNT; 2 Viện Nghiên cứu Ngô; 3 Hiệp hội Giống cây trồng Việt Nam;
4 Đại học Nông nghiệp Hà Nội
Trang 2chọn tạo dòng ngô nếp thuần bằng phương
pháp nuôi cấy bao phấn
II VËT LIÖU Vµ PH¦¥NG PH¸P NGHI£N
CøU
1 Vật liệu nghiên cứu
- Thí nghiệm được tiến hành trên 8
quần thể nếp địa phương đã được chọn lọc
với các tính trạng tốt như chống đổ, chịu
hạn, bệnh, chất lượng ngon, bao gồm: Nếp
M105, nếp Mèo Vạc, nếp Nù Tây Ninh, nếp
trắng Cò Nòi, nếp Cao Lộc, nếp Phú Lương
1, 2, 3 được bảo quản và duy trì tại quỹ gen
của Viện Nghiên cứu Ngô 5 giống ngô nếp
lai nhập nội từ Trung Quốc: You 1, You 2,
You 3, You 4, You 5 và 17 giống nếp lai
nhập nội từ Thái Lan: SW 226-SW290 và 4
tổ hợp lai kép giữa các vật liệu trên
+ Môi trường nuôi cấy: Thí nghiệm tiến
hành trên hệ thống môi trường:
- Môi trường tạo cấu trúc phôi (M1):
YP + 400 mg/l Cazein hydrolysate + 0,1
mg/l TIBA + 100 mg/l L.Proline + 90 g/l
đường sucrose + 5 g/l than hoạt tính
- Môi trường tái sinh cây (M2): MS +
2,0 mg/l Kinetin + 30 g/l đường sucrose +
100 mg/l mio-inositol
- Môi trường ra rễ tạo cây hoàn chỉnh
(M3): 1/2MS + 1,5 mg/l NAA + 30 g/l đường
sucrose +100 mg/l mio-inositol + 5 g/l than
hoạt tính
- Môi trường ra ngôi: Giá thể trấu hun
+ 1/10 MS
2 Phương pháp nghiên cứu
- Tất cả các vật liệu trước khi sử dụng
trong nuôi cấy đều được lai với dòng cảm
ứng AC24
- Xử lý mẫu (cờ) ở nhiệt độ 100C trong
10-14 ngày, không có ánh sáng Soi bào tử
dưới kính hiển vi, chọn đoạn cờ có bào tử phát triển ở giai đoạn hai nhân sớm Khử trùng mẫu cờ bằng dung dịch HgCl2
0,05% Tách lấy bao, cấy vào môi trường tạo cấu trúc phôi (M1) trong đĩa petri Các cấu trúc phôi đạt kích thước từ 1-2 mm được cấy chuyển sang môi trường tái sinh (M2) Cây tái sinh có đủ các bộ phận thân
lá, cao khoảng 1-2cm được cấy chuyển sang môi trường tạo cây hoàn chỉnh (M3) Cây khoẻ mạnh có đầy đủ bộ phận thân, lá,
rễ được luyện trong điều kiện môi trường thích hợp và tiến hành ra ngôi trên nền giá thể trấu hun + 1/10 dung dịch MS Sau
7-10 ngày khi cây ra rễ mới, tiến hành chuyển cây trồng ra đất Chăm sóc và đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển của dòng mới được tạo ra: Đặc điểm hình thái,
tỷ lệ hữu thụ, số cây cho thu hoạch, số cây
dị dạng,
III KÕT QU¶ Vµ TH¶O LUËN
1 Tỷ lệ tạo phôi, tái sinh cây và cây hữu thụ của các vật liệu
Tỷ lệ tạo phôi, tái sinh cây, cây hữu thụ được tóm tắt ở bảng 1, 2, 3, 4: 8 nguồn vật liệu địa phương đưa vào nuôi cấy tạo dòng trong 2 vụ thu 2008 và xuân 2009 có tỷ lệ tạo phôi trung bình trong vụ thu là 2,79%, vụ xuân 4,75%; tỷ lệ tái sinh cây trong vụ thu 7,26% và vụ xuân 4,14%; như vậy, tỷ lệ tạo phôi ở vụ xuân có xu hướng cao hơn ở vụ thu, xong tỷ lệ tái sinh cây thì ngược lại, vụ thu có tỷ lệ cao hơn vụ xuân, điều này được lặp lại ở 5 nguồn vật liệu của Trung Quốc với tỷ lệ tạo phôi vụ thu 3,78% và vụ xuân 3,83%, tỷ lệ tái sinh cây vụ thu 6,49% và vụ xuân 5,21%; ở 17 nguồn vật liệu Thái Lan:
Tỷ lệ tạo phôi vụ thu 4,26%, vụ xuân 5,43%;
tỷ lệ tái sinh cây vụ thu 11,84% và vụ xuân 9,84% Trong 8 nguồn vật liệu địa phương chỉ có 2 nguồn vật liệu là nếp Mèo Vạc và nếp Phú Lương 2 có tỷ lệ cây hữu thụ cao
Trang 3lần lượt 11,3% và 21,3% Tổng số dòng tạo
mới từ 2 nguồn vật liệu này là 25 dòng,
trong đó nếp Mèo Vạc 4 dòng và Phú
Lương 2 là 21 dòng Căn cứ vào tiêu chuNn
đánh giá dòng chọn được 8 dòng có khả
năng sử dụng trong đó nếp Mèo Vạc 2 dòng
và Phú Lương 2 6 dòng Trong 5 nguồn vật
liệu nhập nội từ Trung Quốc chỉ có 2 nguồn
vật liệu là You 4 và You 5 cho tỷ lệ cây hữu
thụ cao lần lượt là 8,4% và 14,4%, tổng số
dòng tạo mới 37, số dòng đạt yêu cầu 4
(bảng 2) Đối với 17 nguồn vật liệu của
Thái Lan có 10 nguồn vật liệu có tỷ lệ tái
sinh cây hữu thụ cao (bảng 3) Số dòng tạo
mới 43, số dòng đạt yêu cầu 26
Đánh giá chung cho thấy (bảng 4) tỷ lệ
tạo phôi trung bình của các vật liệu nhập
nội từ Thái Lan cao nhất đạt 4,71%, tái sinh
cây đạt 9,71% và tỷ lệ cây hữu thụ 7,87%,
thấp nhất là vật liệu địa phương của Việt
N am Tổng số dòng đạt yêu cầu có thể sử
dụng trong các thí nghiệm tiếp theo là 36
dòng N ếu so sánh kết quả trên với vật liệu
ngô tẻ cho thấy tỷ lệ tạo phôi, tái sinh cây,
cây hữu thụ đều thấp hơn, điều này có thể
do các vật liệu chưa được chọn lọc và môi
trường nuôi cấy chưa phù hợp cần tiếp tục
nghiên cứu để hoàn thiện
2 Đặc điểm nông sinh học của các dòng
đơn bội kép
Trên cơ sở 36 dòng được tạo ra từ các
vật liệu bằng phương pháp nuôi cấy bao
phấn, chọn ra 22 dòng ưu tú để đánh giá
đặc tính nông sinh học phục vụ cho các thí
nghiệm tiếp theo Về thời gian sinh trưởng,
các dòng có thời gian sinh trưởng từ 93
ngày (N 17, N 12) đến 105 ngày (N 8, N 9)
đều thuộc nhóm chín sớm Các dòng tạo ra
từ vật liệu địa phương có khả năng chịu
bệnh, sâu và hạn khá hơn các dòng được tạo
ra từ các nguồn vật liệu nhập nội Các tính
trạng hình thái, các dòng có chiều cao trung bình từ 83cm (N 27) đến 165cm (N 8), cờ dài, nhánh cờ nhiều N hìn chung, các dòng
có tính ổn định cao, thể hiện qua chỉ số CV% của các tính trạng cao cây, cao bắp, dài cờ Trong các tính trạng theo dõi thì tính trạng số nhánh cờ có chỉ số CV% cao nhất, bình quân lớn hơn 10% Kết quả trên phản ánh các dòng tạo ra bằng phương pháp nuôi cấy bao phấn có độ thuần di truyền tốt, có thể đáp ứng cho các thí nghiệm lai tạo
3 ?ăng suất và yếu tố cấu thành năng suất
N ăng suất và yếu tố cấu thành năng suất (bảng 5) Các dòng nếp thuần nhìn chung bắp ngắn Dòng có chiều dài bắp dài nhất là N 25 đạt 11,7cm, dòng có chiều dài bắp ngắn nhất N 1 (7,1cm), đường kính bắp trung bình đạt 3,5cm, dòng có đường kính bắp lớn nhất là N 8, N 18 (4,3cm), dòng có đường kính bắp nhỏ nhất là N 1 (2,9cm) Tuy nhiên, có 2 yếu tố cấu thành năng suất đáng lưu ý là số hàng hạt đều đạt từ 12-14 hàng hạt và tỷ lệ hạt/bắp cao, đều đạt trên 80% Đây cũng là 2 yếu tố khá quan trọng quyết định năng suất dòng Các tính trạng này khá ổn định được biểu hiện qua hệ số CV% Ổn định nhất là đường kính bắp, số hàng hạt và chiều dài bắp, về năng suất các dòng nếp đều có năng suất đạt trên 20 tạ/ha, trừ 2 dòng có năng suất đạt thấp nhất là N 1 (11,1 tạ/ha), N 9 (18 tạ/ha), dòng đạt năng suất cao nhất là N 17 (34 tạ/ha), cao tương đương với dòng tạo ra từ gen pool N 30 (34,2 tạ/ha) Ở một khía cạnh nào đó cho thấy, tập đoàn dòng nếp có năng suất cao cho phép tạo ra giống nếp lai có năng suất đạt 50 tạ/ha
IV KÕT LUËN
Trang 41 Có thể ứng dụng kỹ thuật nuôi cấy
bao phấn trong tạo dòng ngô nếp thuần
N guồn vật liệu nhập nội từ Thái Lan có tỷ
lệ tạo phôi, tái sinh cây, cây hữu thụ cao
hơn vật liệu nhập nội từ Trung Quốc và
nguồn vật liệu bản địa của Việt N am
2 Tập đoàn dòng thuần được tạo ra từ
kỹ thuật nuôi cấy bao phấn có các tính trạng
nông học khá ổn định, khả năng chống chịu
khá, năng suất khá cao và ổn định, có thể sử
dụng trong các thí nghiệm phân tích đa hình
di truyền và tạo giống lai
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Bùi Mạnh Cường, Trần Hồng Uy và cộng
sự, 1996 “Kết quả bước đầu nghiên
cứu bao phấn”, Tạp chí N ông nghiệp và
Công nghệ thực phNm, số 403, tr.17-18
Bùi Mạnh Cường, guyễn Hữu Đống và
cộng sự, 1998 “N ghiên cứu tạo cây
ngô đơn bội kép bằng kỹ thuật nuôi cấy
bao phấn”, Tạp chí N ông nghiệp và
Công nghệ thực phNm, số 428, tr.64-65
Lê Huy Hàm, 2003 “N ghiên cứu cải tiến hiệu
quả nuôi cấy bao phấn ngô đối với xử lý
manitol trong điều kiện in vitro” Tạp chí
Di truyền và Ứng dụng, số 2, tr.10-14
Lê Huy Hàm, guyễn Thị Khánh Vân,
2005 “Phát triển và ứng dụng kỹ thuật
đơn bội trong chọn tạo giống ngô ưu
thế lai”, Khoa học Công nghệ N ông
nghiệp và Phát triển nông thôn-20 năm
đổi mới, N XB Chính trị Quốc gia
Buter B., Jumpatong C., 1994 “Application
of the anther culture technique in a corn
breeding project in Thailand, Astracts
7th Intl Congr Of plant tissue and cell
culture, Firenze, June 12-17:85
Buter B., 1997 “In vitro haploid production in
maize” In: “In vitro Haploid production in
higher plants” Kluwer Academic
Publishers, Vol 4: 37-71
Chalyka S.T., 1999 “Use of maternal
haploids for improving maize inbred lines”, Maize Gen Coop N ewsletter
73: 54-56
Gaillard A., Vergne P., 1991
“Optimisation of maize microspore isolation and culture conditions for reliable plant regeneration” Plant Cell Reports 10: 55-58
Genovesi, A.D., R.A.Yingling, 1990
“Isolated microspore culture of Zea mays L.” Abstr 7th Int Congr Plant tissue and cell culture IAPTC, Amsterdam, A7-19: 19
PGS TS N guyễn Văn Tuất
Trang 5Bảng 1 Tỷ lệ tạo phôi, tái sinh cây, cây hữu thụ từ các vật liệu địa phương
(Viện ghiên cứu gô, năm 2007)
T
Tỷ lệ tạo phôi (%) Tỷ lệ tái sinh (%) Tỷ lệ cây hữu thụ
T.08 X.09 TB T.08 X.09 TB T.08 X.09 TB Số dòng
tạo mới
Số dòng
sử dụng
6
7
7 Nếp Phú Lương 2 6,92 5,00 5,96 19,2
8
20,0
0
19,6
4
7
Bảng 2 Tỷ lệ tạo phôi, tái sinh cây, cây hữu thụ của các vật liệu từ Trung Quốc
(Viện ghiên cứu gô, năm 2008)
TT Nguồn gốc
Tỷ lệ tạo phôi (%) Tỷ lệ tái sinh (%) Tỷ lệ cây hữu thụ (%) Tổng số dòng
Số dòng tạo mới
Số dòng
sử dụng
Bảng 3 Tỷ lệ tạo phôi, tái sinh cây, cây hữu thụ của các vật liệu có nguồn gốc từ Thái
Lan (Viện ghiên cứu gô, năm 2008)
Tỷ lệ tạo phôi (%) Tỷ lệ tái sinh (%) Tỷ lệ cây hữu thụ (%) Tổng số dòng
T.08 X.09 TB T.08 X.09 TB T.08 X.09 TB Số dòng
tạo mới
Số dòng
sử dụng
Trang 64 SW 227 2,50 - - - -
14 SW 303 x SW 273 4,17 3,29 3,73 16,00 21,70 18,85 16,90 11,30 14,90 7 4
15 SW 304 x SW 273 5,44 3,25 4,34 12,24 15,38 13,81 21,40 11,80 16,60 3 3
16 SW 273 x SW 304 5,89 6,67 6,28 37,74 15,00 26,37 14,60 5,70 10,15 3 3
Bảng 4 Tỷ lệ tạo phôi, tái sinh cây, cây hữu thụ và số dòng đạt yêu cầu của các vật liệu
(Viện ghiên cứu gô, năm 2009)
nuôi cấy
Tỷ lệ tạo phôi TB (%)
Tỷ lệ tái sinh cây (%)
Tỷ lệ cây hữu thụ (%)
Số dòng đạt yêu cầu
