ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM NÔNG HỌC CỦA CÁC DÒNG NGÔ MỚI ĐƯỢC CẢI TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP BACKCROSS Vương Huy Minh 1 , Phan Xuân Hào 1 SUMMARY Evaluation of some agronomic characteristics of newly
Trang 1ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM NÔNG HỌC CỦA CÁC DÒNG NGÔ MỚI ĐƯỢC CẢI TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP BACKCROSS
Vương Huy Minh 1 , Phan Xuân Hào 1
SUMMARY
Evaluation of some agronomic characteristics of newly developed maize lines using
Backcross method
Backcross is a good method for improving the performance of inbred lines, by that 8 elite lines (parental lines of some commercial hybrid maize of &ational Maize Research Institute of Vietnam) have been improved in recent years, particularly H1 line: improved
on ability of resistance to leaf spot disease, especially after completing pollination stage; kernel set and kernel filling; tassel and first tassel branches; H2: improved on ability of resistance to leaf spot disease after pollination, and root lodging tolerance; H3 and H7: significantly improved on ear length and kernel filling; H4: improved on leaf disease resistance and lodging tolerance; H5: improved on leaf disease resistance; H6: improved
on tassel, number of tassel branches, ear length and kernel filling; H8: improved on pest and disease resistance;
By these above results, backcross method can be identified as a promising way to improve the performance of some maize elite lines
Keywords: Maize, agronomic characteristics, Backcross
I §ÆT VÊN §Ò
Tái tạo dòng là một hướng chủ yếu và
quan trọng trong chọn tạo giống ngô những
năm gần đây Tái tạo dòng nhằm cải thiện
các điểm yếu của dòng và tăng tính ổn định
của dòng và giống lai Nếu như vào những
năm 1930, các giống lai chủ yếu sử dụng
các dòng bố mẹ là từ các quần thể gốc,
những năm 1960 dòng tái tạo đã chiếm
50%, từ năm 1980 đến nay chủ yếu sử dụng
các dòng tái tạo (Brewbaker, 2002)
Có nhiều phương pháp được áp dụng để
tái tạo dòng, trong đó phương pháp lai trở
lại (Backcross-BC) là một trong những
phương pháp được áp dụng rộng rãi và đem
lại hiệu quả cao Sử dụng phương pháp này
một mặt kế thừa được các tính trạng tốt của
dòng bố mẹ, mặt khác gia tăng được các
tính trạng mong muốn trên cơ sở nâng cao
tần suất các gen quy định tính trạng đó (Ngô Hữu Tình, 2009) Sử dụng phương pháp lai ngược trong quá trình tái tạo dòng
đã được nhiều tác giả đề cập (Murphy, 1942), nghiên cứu (Falcorner, 1961) và hoàn thiện (Sanchez, 1990, 1992, 1993) Các tác giả C L Armstrong, J Romero-Severson và T K Hodges cũng sử dụng phương pháp BC để cải thiện dòng ưu tú B73 qua lai trở lại với dòng A188, sau 6 BC thì bắt đầu tự phối Dòng B73 được cải thiện đáng kể về các đặc tính nông học cơ bản Một số dòng nổi tiếng thế giới đã được cải tạo bằng phương pháp BC: A619, SD15, H49 (1 lần BC); A632, B14A, A634 (3 lần BC) và W59E (nhiều lần BC) (Brewbaker, 2002) Phương pháp tái tạo dòng (recycling) từ các nguồn vật liệu ưu tú đã được các nhà tạo giống trên thế giới sử dụng từ những
1
Viện Nghiên cứu Ngô
Trang 2năm 30 của thế kỷ trước Nếu như vào năm
1936, theo Jenking-1978, tại Mỹ có 2% số
dòng được tạo ra bằng phương pháp tái tạo,
thì đến năm 1976, số dòng được cải tạo
bằng phương pháp này đã chiếm đến 67%
và từ những năm 1980 đến nay thì hầu như
các dòng được tạo mới là bằng phương
pháp tái tạo dòng
Bằng cách lai các dòng ưu tú với nguồn
có đặc điểm mong muốn để truyền đặc tính
này sang dòng được cải tạo, rồi lai lại dòng
ưu tú để thu hồi các đặc tính quý của dòng,
với mục đích ngày càng nâng cao hơn nữa
năng suất và sản lượng ngô của Việt Nam
Năm 2008 Ngô Hữu Tình là người đầu
tiên đề cập tới vấn đề tạo dòng năng suất cao
với hai công trình “Thuần hóa tích hợp” và
“Chọn dòng tương đồng thế hệ mới” với hai
tính trạng chiều dài bắp và tính nhiều bắp
Thông qua BC có thể chọn lọc được các dòng
chín sớm, khả năng kết hợp chung và phương
sai khả năng kết hợp riêng cao hơn dòng bố
mẹ Kết quả thí nghiệm cũng cho thấy khi cải
tiến nâng cao năng suất dòng bố mẹ thì ưu thế
lai có xu hướng giảm nhưng không ảnh
hưởng tới sự tăng năng suất của các tổ hợp lai
riêng biệt (Ngô Thị Minh Tâm, Bùi Mạnh
Cường, Phùng Quốc Tuấn, 2009)
II VËT LIÖU Vµ PH¦¥NG PH¸P NGHI£N
CøU
1 Vật liệu nghiên cứu
- Các dòng bố mẹ của các giống lai thương mại của Viện Nghiên cứu Ngô: DF1 (H8), DF2 (H7), DF4 (H3), DF5 (H1), DF7 (H2), CML161 (H4), 2A (H5), 2B (H6) và một số dòng triển vọng khác
- Các dòng dùng để cải tạo: DF5.2, DF10, CP333
2 Phương pháp nghiên cứu
- Lai các dòng tốt nhất về khả năng kết hợp cùng nhóm ưu thế lai
- BCn, tự phối
- Lai thử
III KÕT Qu¶ Vµ TH¶O LUËN
1 Đặc tính sinh trưởng và phát triển của các dòng mới cải tạo (BC4S2)
Kết quả theo dõi cho thấy:
Các dòng có thời gian sinh trưởng thuộc nhiều nhóm khác nhau; các dòng mới cải tạo sinh trưởng tương đương và ngắn hơn các dòng ban đầu
Hầu hết các dòng mới cải tạo đều có xu thế cao cây hơn, có số lá tương đương, bông cờ to hơn và số nhánh cờ cấp 1 lớn hơn so với các dòng ban đầu Do đã cải tạo qua 4 thế hệ Backcross và 2 đời tự phối nên các đặc trưng hình thái đã gần hoàn toàn giống dòng ban đầu (bảng 1 và 2)
Bảng 1 Thời gian sinh trưởng, đặc tính hình thái (vụ xuân 2010)
Dòng TGST (ngày) Cao cây (cm) Số lá Dài cờ (cm)
Cải tạo Ban đầu Cải tạo Ban đầu Cải tạo Ban đầu Cải tạo Ban đầu
Trang 3Bảng 2 Đặc tính hình thái và tính chống chịu của các dòng (vụ xuân 2010)
Dòng Số nhánh cờ Sâu đục thân (điểm) Khô vằn (điểm) Đốm lá (điểm) Đổ (%) Cải tạo Ban đầu Cải tạo Ban đầu Cải tạo Ban đầu Cải tạo Ban đầu Cải tạo Ban đầu
Khả năng chống chịu là đặc tính được
quan tâm nhiều trong chương trình cải tạo
dòng Một số dòng có khả năng kết hợp rất
tốt, tuy nhiên lại bị sâu bệnh hại nặng và
chống đổ kém Việc cải tạo các dòng này để
tăng hiệu quả sử dụng là công việc quan
trọng Theo dõi đặc tính chống chịu của các
dòng cho thấy, hầu hết các dòng mới đều ít
bị sâu đục thân gây hại, nhiễm bệnh khô
vằn và đốm lá nhẹ hơn, đặc biệt chống đổ
tốt hơn các dòng ban đầu Như vậy có thể
thấy, các dòng mới đã được cải thiện đáng
kể về các đặc tính chống chịu Các dòng bị
đốm lá nặng như H1, H5 và H8 dã được cải
thiện nhiều nhất về bệnh này, dòng H2 và
H4 đã cải thiện được khả năng chống đổ rễ
2 Một số yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng
Theo dõi một số yếu tố cấu thành năng suất của các dòng cho thấy, các dòng mới
có bắp dài hơn, đường kính bắp lớn hơn, số hàng hạt và tỷ lệ hạt trên bắp tương đương Tuy nhiên, do sinh trưởng khoẻ hơn, ít nhiễm sâu bệnh hơn nên bắp của các dòng mới kết hạt tốt hơn, hạt chắc và mNy hơn nên năng suất của các dòng mới cao hơn so với các dòng ban đầu Sự khác biệt về các đặc tính này là không lớn, tuy nhiên chất lượng hạt của dòng được tăng lên đáng kể (bảng 3, hình 1)
Bảng 3 Một số yếu tố cấu thành năng suất
Dòng
Dài bắp (cm) ĐKB (cm) Số HH (hàng) TL hạt/bắp (%) Năng suất (tạ/ha) Cải tạo Ban
đầu Cải tạo
Ban đầu Cải tạo
Ban đầu Cải tạo
Ban đầu Cải tạo Ban đầu
Trang 4TB 25,62 23,77
Dòng H1 được cải thiện đáng kể về bệnh lá, bông
cờ và số nhánh cờ cấp 1, khả năng kết hạt và độ
chắc của hạt
Dòng H2 được cải thiện đáng kể về bệnh lá, bông cờ và
số nhánh cờ cấp 1, khả năng kết hạt, độ chắc của hạt
và chiều dài bắp
Dòng H3 được cải thiện về bông cờ và số nhánh cờ
cấp 1, khả năng kết hạt, độ chắc của hạt và chiều
dài bắp
Dòng H4 cải tạo được tình trạng bệnh lá,
khả năng kết hạt
Hình 1 Một số hình ảnh của các dòng mới cải tạo
3 Kết quả phân tích đa dạng di truyền
và độ thuần của các dòng mới
Cải tạo các dòng ưu tú là công việc
quan trọng trong chọn giống ngô, tuy nhiên
cải tạo một số đặc tính sinh trưởng và phát
triển của các dòng không dẫn đến sự sai
khác đáng kể về di truyền và đặc bịêt không
làm mất đi khả năng kết hợp của dòng
Đánh giá đa dạng di truyền của các dòng
mới cải tạo để biết được độ thuần của
chúng và độ khác biệt di truyền của chúng
so với các dòng ban đầu
Từ cây phả hệ cho thấy, các dòng mới
cải tạo đã có khoảng cách rất gần so với các
dòng ban đầu (R-cải tạo):
- Dòng H1 (5002) và H1R (15); H2 (5029) và H2R (28); H3 (5058) và H3R (5052); H4 (5303) và H4 (106); H5 (5282)
và H5R (92); H6 (5210) và H6R (190); H7 (5113) và H7R (142) và H8 (5111) và H8R (172) Việc các dòng mới chưa hoàn toàn trùng với dòng ban đầu là do số lần backcross chỉ là 4 lần
- Từ bảng 4 “tỷ lệ dị hợp tử của các dòng” cho thấy: Hầu hết các dòng mới cải tạo đều chưa đạt độ thuần 100%, do chỉ mới qua 1 lần tự phối
Bảng 4 Tỷ lệ dị hợp tử của các dòng
Trang 5Dòng % dị hợp (H) Dòng % dị hợp (H)
Hình 2 Cây phả hệ của 20 dòng ngô-xuân 2010-Tạo giống 1
Trang 6T¹p chÝ khoa häc vµ c«ng nghÖ n«ng nghiÖp ViÖt Nam
6
IV KÕT LUËN Vµ §Ò NGHÞ
1 Kết luận
Backcross là một phương pháp chủ yếu để cải tạo dòng thuần Kết quả cải tạo 8 dòng
ưu tú (là bố, mẹ của một số giống lai thương mại của Viện Nghiên cứu Ngô) trong những năm qua, một số dòng đã được cải thiện đáng kể về các đặc tính sinh trưởng và phát triển: Dòng H1 đã cải thiện được khả năng chống bệnh đốm lá, nhất là sau khi thụ phấn xong; khả năng kết hạt và độ chắc của hạt; bông cờ và số nhánh cờ cấp 1
Dòng H2 cải thiện được tình trạng bệnh đốm lá nặng sau thụ phấn và khả năng chống
đổ rễ
Dòng H3, H7 được cải thiện đáng kể về chiều dài bắp và độ chắc của hạt
Dòng H4 cải thiện được tình trạng bệnh đốm lá và khả năng chống đổ
Dòng H5 cải thiện được tình trạng bệnh đốm lá
Dòng H6 cải thiện được bông cờ, số nhánh cờ, chiều dài bắp và độ chắc của hạt Dòng H8 cải thiện được tình trạng sâu bệnh hại
2 Đề nghị
Cần đưa việc cải tạo dòng thành các nội dung chủ yếu trong các đề tài chọn tạo giống ngô
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 &gô Hữu Tình, 2009 Chọn lọc và lai tạo giống ngô NXB Nông nghiệp, Hà Nội
2 &gô Hữu Tình, 2008 Phương pháp “thuần hóa tích hợp” trong chọn tạo dòng thuần ở
3 &gô Thị Minh Tâm, Bùi Mạnh Cường, Phùng Quốc Tuấn, 2009 Cải tiến nâng cao
năng suất dòng ngô thuần bằng phương pháp lai ngược (Backcross), Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn số 10-T10/ 2009
4 C L Armstrong, J Romero-Severson and T K Hodges Improved tissue culture
response of an elite maize inbred through backcross breeding, and identification of chromosomal regions important for regeneration by RFLP analysis www Springgerlink.com,
TS Nguyễn Văn Vấn
