Phát triển các dòng thuần phục vụ chọn giống ngô lai cho điều kiện canh tác nhờ nước trời của miền Bắc, Việt Nam (LA tiến sĩ) Phát triển các dòng thuần phục vụ chọn giống ngô lai cho điều kiện canh tác nhờ nước trời của miền Bắc, Việt Nam (LA tiến sĩ) Phát triển các dòng thuần phục vụ chọn giống ngô lai cho điều kiện canh tác nhờ nước trời của miền Bắc, Việt Nam (LA tiến sĩ) Phát triển các dòng thuần phục vụ chọn giống ngô lai cho điều kiện canh tác nhờ nước trời của miền Bắc, Việt Nam (LA tiến sĩ) Phát triển các dòng thuần phục vụ chọn giống ngô lai cho điều kiện canh tác nhờ nước trời của miền Bắc, Việt Nam (LA tiến sĩ) Phát triển các dòng thuần phục vụ chọn giống ngô lai cho điều kiện canh tác nhờ nước trời của miền Bắc, Việt Nam (LA tiến sĩ) Phát triển các dòng thuần phục vụ chọn giống ngô lai cho điều kiện canh tác nhờ nước trời của miền Bắc, Việt Nam (LA tiến sĩ) Phát triển các dòng thuần phục vụ chọn giống ngô lai cho điều kiện canh tác nhờ nước trời của miền Bắc, Việt Nam (LA tiến sĩ) Phát triển các dòng thuần phục vụ chọn giống ngô lai cho điều kiện canh tác nhờ nước trời của miền Bắc, Việt Nam (LA tiến sĩ) Phát triển các dòng thuần phục vụ chọn giống ngô lai cho điều kiện canh tác nhờ nước trời của miền Bắc, Việt Nam (LA tiến sĩ)
Trang 1HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
NGUYỄN THỊ HÂN
PHÁT TRIỂN CÁC DÒNG THUẦN PHỤC VỤ CHỌN TẠO
GIỐNG NGÔ LAI CHO ĐIỀU KIỆN CANH TÁC NHỜ NƯỚC TRỜI CỦA MIỀN BẮC, VIỆT NAM
CHUYÊN NGÀNH: DI TRUYỀN VÀ CHỌN GIỐNG CÂY TRỒNG
MÃ SỐ: 62 62 01 11
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ
HÀ NỘI - 2017
Trang 2Công trình hoàn thành tại:
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
Người hướng dẫn: 1 GS TS VŨ VĂN LIẾT
2 PGS.TS NGUYỄN VĂN CƯƠNG
Phản biện 1: PGS.TS Vũ Đình Hòa
Phản biện 2: TS Khuất Hữu Trung
Viện Di truyền nông nghiệp
Phản biện 3: TS Đặng Ngọc Hạ
Viện Nghiên cứu Ngô
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Học viện họp tại:
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Vào hồi giờ, ngày tháng năm 2017
Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:
- Thư viện Quốc gia Việt Nam
- Thư viện Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Trang 3PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Ngô (Zea mays L.) có nguồn gốc ở Mexico cách đây 7000 năm và châu Mỹ
là quê hương chuyển ngô thành nguồn lương thực tốt hơn cho con người Hạt ngô chứa xấp xỉ 72% tinh bột, 10% protein và 4% chất béo, nó cung cấp năng lượng sinh học (365 Kcal/100g) cho hoạt động sống Ngô được trồng rộng khắp trên thế giới, những nước có diện tích sản xuất và sản lượng lớn nhất là Mỹ, Trung Quốc và Brazil, ba nước này tạo ra xấp xỉ 717 triệu tấn/năm Ngô sử dụng làm lương thực, thức ăn chăn nuôi, công nghiệp khác, trong 10 năm gân đây ngô được sử dụng làm nguyên liệu cho công nghiệp chế biến nhiên liệu sinh học, do vậy nhu cầu ngô của
thế giới ngày càng tăng (Peter et al., 2014)
Hầu hết 160 triệu ha diện tích trồng ngô toàn cầu trong điều kiện canh tác nhờ nước trời Tỷ lệ diện tích trồng ngô có tưới ở Mỹ khoảng 14%, Trung Quốc khoảng 40% và chỉ có Ai Cập cao nhất là 100% Còn lại, các nước khác trên thế giới chỉ khoảng 10% diện tích trồng ngô là có tưới Thống kê toàn cầu, thiệt hại năng suất ngô do hạn trung bình hàng năm là 15%, tương đương với 120 triệu tấn ngô hạt, với giá hiện nay tương đương với 36 tỷ đô la Tuy nhiên, ảnh hưởng và tổn thất thực sự của hạn hán là tác động của nó đến cuộc sống của con người ở những vùng ngô được sử dụng làm lương thực hàng ngày, như sa mạc Châu Phi và các nước nghèo, ước tính khoảng 300 triệu người Chương trình lương thực thế giới đã phải mua 410.000 tấn ngô với kinh phí hơn 100 triệu đô la cứu đói cho những vùng này, năm
2011 hạn cũng làm thiệt hại nông nghiệp của Mỹ 5,2 tỷ đô la (Doug, 2012) Vì thế, chọn giống ngô chống chịu hạn vẫn đóng vai trò vô cùng quan trọng với thế giới trong mục tiêu phát triển thiên niên kỷ chống nghèo đói (WFP, 2012)
Hạn hán xảy ra nghiêm trọng trong những thập kỷ qua đã ảnh hưởng nặng nề đến năng suất và sản lượng của các vùng trồng ngô trên thế giới Các phương pháp nhận biết và phát triển ngô lai chịu hạn là mục tiêu quan trọng của các nhà nghiên cứu Những cố gắng của các nhà tạo giống cơ bản tập trung tạo giống có năng suất
ổn định khi gặp điều kiện bất thuận hạn, nhận biết để cải tiến khả năng chịu hạn thông qua các tính trạng gián tiếp Các tính trạng gián tiếp có thể nhận biết ở các dòng thuần bố mẹ và khả năng di truyền của chúng cho con cái là tổ hợp lai giữa các bố mẹ chịu hạn (Meghyn, 2010)
Mở rộng nền di truyền bằng tạo ra nguồn vật liệu di truyền chịu hạn là tiềm năng to lớn để tạo ra giống ngô chịu hạn, đặc biệt quan trọng với điều kiện môi
trường khắc nghiệt ở các nước đang phát triển (Weiwei et al., 2011) Diện tích
trồng ngô ở Việt Nam chủ yếu trên đất dốc của vùng núi, nơi không có hệ thống tưới tiêu do vậy canh tác ngô chủ yếu là canh tác nhờ nước trời Những điều kiện canh tác này cần thiết có giống ngô lai năng suất cao và có khả năng chịu hạn
Ngô Hữu Tình (1997) cho rằng ngô của Việt Nam được trồng chủ yếu ở miền núi trên đất dốc canh tác hoàn toàn phụ thuộc vào nước mưa, nên thường
Trang 4xuyên gặp bất thuận thiếu hụt nước giai đoạn đầu và cuối của cây ngô, bởi vì giai đoạn này lượng mưa thấp nhất Để giảm ảnh hưởng của hạn đến sản xuất ngô Viện Nghiên cứu Ngô đã nghiên cứu quản lý và chọn giống chịu hạn đã thu được những kết quả đáng ghi nhận Tuy nhiên các giống chịu hạn vẫn còn hạn chế và chưa đáp ứng cho từng tiểu vùng sinh thái miền núi Tây Bắc, Việt Nam
Biến đổi khí hậu tác động đến Việt Nam ngày càng rõ nét, những ảnh hưởng tiêu cực như nước biển dâng, nhiệt độ cao, đặc biệt hạn hán ngày càng khốc liệt ảnh hưởng đến sinh kế của người dân và tác động tiêu cực đến nông nghiệp (Nguyễn Văn Thắng và cs., 2010) Một trong những giải pháp ứng phó với biến đổi khí hậu là chọn giống cây trồng chống chịu và thích nghi với các điều kiện bất thuận
Ở vùng Trung du và Miền núi phía Bắc, ngô là cây lương thực chính chỉ đứng sau cây lúa Năm 2015, diện tích ngô là 519,3 nghìn ha (Tổng cục Thống kê, 2015) Sản xuất ngô chủ yếu trên đất dốc và nhờ nước trời (chiếm khoảng 80% diện tích) Năng suất ngô của vùng Trung du và Miền núi phía bắc chỉ đạt 36,8 tạ/ha, bằng 82,12% so với trung bình cả nước Năng suất ngô của vùng này đạt thấp như vậy là do thiếu bộ giống ngô thích hợp với điều kiện của vùng Nhu cầu giống ngô lai mới của vùng Trung du và Miền núi phía bắc là rất lớn Vì vậy, việc nghiên cứu chọn các giống ngô ngắn ngày, chịu hạn, năng suất cao cho vùng là cần thiết và cấp bách
1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Phát triển tập đoàn dòng đời thấp và chọn lọc và chọn lọc một số dòng thuần
có đặc điểm nông sinh học tốt, chị hạn, khả năng kết hợp cao làm nguồn vật liệu cho công tác tạo giống ngô lai năng suất cao, chất lượng, thích hợp với điều kiện canh tác nhờ nước trời ở Miền Bắc, Việt Nam
Chọn tạo được một số tổ hợp lai ngô năng suất cao thích hợp với điều kiện canh tác nhờ nước trời ở miền Bắc, Việt Nam
Ứng dụng được phương pháp kích tạo đơn bội trên các vật liệu ngô ở điều kiện nhiệt đới bằng sử dụng cây kích tạo UH400 nhằm phát triển dòng thuần nhanh hơn
1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Phát triển dòng tự phối thuần bằng thụ phấn cưỡng bức từ 32 dòng tự phối đời S3- S4 ban đầu phát triển từ nguồn gen có nguồn gốc địa phương và nhập nội về các đặc điểm nông sinh học, năng suất và khả năng chịu hạn
Thử khả năng kết hợp và đánh giá khả năng chịu hạn của các tổ hợp lai ưu tú trong điều kiện nhân tạo và canh tác nhờ nước trời
Nghiên cứu khả năng thích nghi, khả năng kích tạo đơn bội của dòng kích tạo đơn bội UH400 để phát triển dòng đơn bội kép đối với các dòng ngô nhiệt đới
1.4 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI
Xây dựng cơ sở khoa học trong công tác chọn tạo dòng tự phối chịu hạn để chọn tạo các giống ngô lai cho điều kiện canh tác nhờ nước trời ở miền Bắc, Việt Nam Phát triển được 30 dòng tự phối, đã chọn được 4 dòng (D5, D14, D22 và
D28) chịu hạn và có khả năng kết hợp cao về năng suất
Trang 5Tạo được 2 tổ hợp lai (THL1, THL8) ưu tú, năng suất cao chống chịu tốt, thích ứng với điều kiện canh tác nhờ nước trời có thể phát triển thành giống mới
Đề tài đã khẳng định UH400 có khả năng thích nghi và kích tạo đơn bội với các dòng ngô nhiệt đới có thể sử dụng để phát triển dòng thuần nhanh hơn ở ngô
2-129 tài liệu tiếng anh, ngoài ra có 5 phụ lục ghi rõ các số liệu thí nghiệm, đặc điểm nông sinh học của các dòng thuần và tổ hợp lai mới được tạo ra
PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 SẢN XUẤT NGÔ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM
2.1.1 Vai trò của cây ngô
Ngô là lương thực quan trọng của nhiều nước, lương thực là quyền cơ bản nhất của con người Ngô là một trong ba cây lương thực quan trọng nhất và đứng thứ 3 sau lúa nước và lúa mỳ, như là nguồn cung cấp calo hàng ngày cho người dân
ở các nước đang phát triển, ngô rẻ hơn hạt ngũ cốc khác Ngô đặc biệt quan trọng với hơn 900 triệu người nghèo của các nước thuộc châu Phi, châu Á và Mỹ La Tinh (CIMMYT and IITA, 2011)
2.1.2 Sản xuất ngô trên thế giới
Vào năm 1961, năng suất ngô trung bình của thế giới chỉ xấp xỉ 20 tạ/ha, thì
Trang 6tấn lên 1.038,28 triệu tấn (gấp 4,96 lần), diện tích tăng từ 105,55 triệu lên 183,32 triệu hecta (hơn 1,75 lần) (FAO, 2014)
Bảng 2.1 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới giai đoạn 1961- 2014
2.1.3 Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam
Sản xuất ngô của nước ta tăng nhanh về diện tích, năng suất và sản lượng trong giai đoạn 2000 – 2015 Từ năm 2000, năng suất và sản lượng ngô của Việt Nam đã có những bước tiến nhảy vọt Tốc độ tăng trưởng diện tích, năng suất và sản lượng ngô của Việt Nam cao hơn nhiều lần của thế giới, lợi nhuận trồng ngô lai cao hơn hẳn các loại cây trồng khác Năm 2015, diện tích ngô tăng đáng kể, đạt khoảng 1.179,3 nghìn ha, tăng xấp xỉ 61,5% so với năm 2000 Về năng suất, sau 10 năm kể từ năm 2005 đã tăng từ 36,0 tấn/ha lên 44,8 tấn/ha (tăng 24,4% so với năm 2003) Tổng sản lượng ngô sơ bộ của cả nước năm 2014 đạt trên 5,2 triệu tấn, tăng 65,6 % so với năm 2004 (Tổng cục Thống kê, 2015)
2.2 ĐA DẠNG NGUỒN GEN VÀ DI TRUYỀN CHỊU HẠN Ở NGÔ
2.2.1 Nghiên cứu đa dạng nguồn gen ngô trên thế giới
Nguồn gen ngô có tầm quan trọng to lớn đối với đa dạng sinh học, đa dạng di truyền và chọn tạo giống nên được quan tâm thu thập, bảo tồn và sử dụng Bảo tồn được thực hiện với cả hai phương thức là bảo tồn in - situ và ex - situ Trung tâm phát triển ngô và lúa mỳ Quốc tế CIMMYT vẫn đang cố gắng tiếp tục thu thập và
Trang 7bảo tồn nguồn gen ngô theo mục tiêu và các hướng chính như: thu thập nguồn gen ngô bản địa đại diện cho châu Mỹ La Tinh như là một điểm tài nguyên di truyền của cây ngô, tiếp tục hợp tác với các quốc gia ở Mỹ La Tinh và các vùng khác trên thế giới để thu thập, nhân và bảo tồn đa dạng giống bản địa Nhận biết và bảo tồn
đa dạng các giống bản địa của Châu Phi, Châu Á bởi vì chúng là những nguồn gen duy nhất có khả năng thích nghi với khí hậu và thổ nhưỡng của vùng Nhiệt đới, Á
nhiệt đới và vùng cao (Taba et al., 2004)
2.2.2 Đa dạng nguồn gen ngô của Việt Nam
Nguồn gen ngô của miền núi phía bắc Việt Nam rất đa dạng, thu thập trên phạm vi một huyện ở tỉnh Điện Biên các nhà nghiên cứu có 24 mẫu giống ngô Phân loại các mẫu giống ngô thu thập được theo phân bố địa lý, dân tộc và phân loại thực vật kết quả cho thấy các xã vùng sâu, vùng xa Việt Nam có bộ giống ngô rất đa dạng, phân bố theo tiểu vùng sinh thái và dân tộc đây là một điểm chú ý nghiên cứu nguồn gen thực vật nói chung và nguồn gen ngô nói riêng (Vũ Văn Liết
2.4 CÁC NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ CHỐNG CHỊU HẠN
Việt Nam cũng đã xác định được một số chỉ thị SSR liên kết với các gen chịu hạn và một số chỉ thị liên quan đặc tính chịu hạn ở ngô (Bùi Mạnh Cường, 2013) Nguồn gen ngô địa phương Việt Nam rất đa dạng cần khai thác và sử dụng trong chọn tạo giống ngô thích ứng với các điều kiện sinh thái khác nhau cũng đã được quan tâm nghiên cứu ở Việt Nam Vũ Văn Liết và cs (2013) đã thực hiện đề tài
“Chọn lọc dòng ngô có khả năng chịu hạn dựa trên kiểu hình và marker phân tử” Hai mươi tám dòng tự phối của ngô có nguồn gốc khác nhau được đánh giá để chọn dòng bố mẹ có khả năng chịu hạn phục vụ cho tạo giống ngô ưu thế lai Thí nghiệm đánh giá khả năng chịu hạn được trồng trong chậu plastic Sử dụng marker phân tử SSR để dò tìm các gen và QTL (locus tính trạng số lượng) điều khiển một số tính trạng liên quan đến khả năng chịu hạn với 3 cặp mồi: UMC1862 dò tìm QTL điều khiển năng suất ngô dưới điều kiện bất thuận nước (YS), UMC2359 dò tìm QTL
Trang 8điều khiển chỉ số chống chịu bất thuận nước (STI), NC133 dò tìm QTL điều khiển
di truyền khả năng chống chịu bất thuận nước (TOL) Kết quả dựa trên đánh giá kiểu hình và marker phân tử đã chọn ra 5 dòng TP17, TP12, TP2, TP5 và TP24 ưu
tú có thể sử dụng để lai thử khả năng kết hợp chọn tạo giống ngô lại chịu hạn Qua các kết quả về nghiên cứu và sản xuất ngô ở Việt Nam có thể thấy nhu cầu sử dụng ngô ngày một tăng, đặc biệt là nhu cầu cho ngành công nghiệp thức
ăn chăn nuôi (theo Bộ NN & PTNT sáu tháng đầu năm 2016, Việt Nam đã chi tới hơn 650 triệu USD, tương đương hơn 14.650 tỉ đồng để nhập 3,3 triệu tấn ngô) Tuy nhiên các nghiên cứu ngô ở Việt Nam còn hạn chế, các giống ngô lai mới tạo
ra còn ít chưa đủ đáp ứng cho thị trường Mặt khác ngô ở Việt Nam chủ yếu được trồng ở miền núi nơi khó khăn về nước tưới, những giống đang sử dụng ở miền núi vẫn chủ yếu là giống địa phương, năng suất thấp, giống thụ phấn tự do cải tiến và một số giống lai của các công ty nước ngoài sản xuất với giá thành cao Từ thực tế
đó, nghiên cứu và chọn tạo các giống ngô lai chất lượng tốt, năng suất cao, phù hợp với điều kiện canh tác của từng vùng là một vấn đề rất cần thiết đối với các nhà chọn tạo giống ở Việt Nam
PHẦN 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu được tiến hành tại Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng, Khoa Công nghệ Sinh học, Phòng thí nghiệm Dự án JICA– Học Viện Nông nghiệp Việt Nam Thời gian nghiên cứu từ năm 2012 đến năm 2016
3.2 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU
Vật liệu là 32 dòng ngô tự phối đời S3 – S4 phát triển từ các giống ngô có nguồn gốc địa phương và nhập nội do Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng, Học Viện Nông nghiệp Việt Nam cung cấp, giống đối chứng là LCH9, VN8960 và DK 9901
3.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Nội dung 1: Đánh giá các dòng tự phối ngô đời thấp về đặc điểm nông sinh học, khả năng chống chịu, năng suất và chịu hạn qua các thí nghiệm đồng ruộng, nhà lưới, chậu vại, chỉ thị phân tử và đánh giá khả năng kết hợp chung sớm tại Gia Lâm, Hà Nội
Nội dung 2: Phát triển dòng thuần, đánh giá dòng tự phối đời cao tại Gia Lâm, Hà Nội Lai thử khả năng kết hợp riêng đối với các dòng tuyển chọn bằng lai diallel theo mô hình Griffing 4
Nội dung 3: Đánh giá các dòng bố mẹ và tổ hợp lai tại Gia Lâm, Hà Nội Khảo
nghiệm các tổ hợp lai ưu tú tại môi trường canh tác nhờ nước trời ở Mai Sơn, Sơn La
Nội dung 4: Tạo và phát triển các dòng đơn bội kép bằng kích tạo đơn bội, sử dụng dòng UH400 tại Gia Lâm, Hà Nội
Trang 93.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.4.1 Phương pháp thí nghiệm đồng ruộng, đánh giá dòng tự phối thế hệ S 3 -S 4
và thí nghiệm so sánh
Phương pháp bố trí thí nghiệm đánh giá 32 dòng tự phối thế hệ S3-S4
+ Thí nghiệm bố trí mạng lưới (Lattice) sử dụng đánh giá 32 dòng tự phối
thế hệ S3-S4 theo IPGRI năm 2001, diện tích ô thí nghiệm 14m2, 2 lần lặp lại, đối
chứng là VN8960, LCH9 Sơ đồ thí nghiệm tóm tắt như sau:
(Ghi chú: A, B, C : Vật liệu nghiên cứu)
Thời gian và địa điểm tiến hành thí nghiệm: Thí nghiệm được thực hiện năm
2012 tại Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng
+ Thí nghiệm so sánh cơ bản các tổ hợp lai
Thí nghiệm bố trị khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD) theo phương pháp của
(Gomez, 1984); 3 lần nhắc lại, diện tích ô thí nghiệm 14m2, đối chứng LCH9, VN8960
Thí nghiệm đánh giá các THL ưu tú tại môi trường mục tiêu canh tác nhờ nước
trời (Mai Sơn, Sơn La) vụ Xuân Hè 2016 Thí nghiệm bố trí bố trí khối ngẫu nhiên
hoàn chỉnh (RCBD) theo quy chuẩn Việt Nam (QCVN 01 - 56: 2011/ BNNPTNT), 3
lần nhắc lại, diện tích ô thí nghiệm 14m2, đối chứng LCH9 và DK9901
3.4.2 Phương pháp thí nghiệm đánh giá khả năng chịu hạn của dòng tự phối
và tổ hợp lai
+ Đánh giá chịu hạn giai đoạn cây con của ngô trồng trong chậu vại theo
phương pháp của (Camacho et al., 1994)
Bố trí thí nghiệm chậu plastic trong nhà có mái che, ba lần nhắc lại mẫu
được trồng trong chậu plastic lớn có thể rút được nước (chậu cao 35 cm, đường
kính 20 cm), mỗi mẫu được trồng trong 3 chậu, mỗi chậu 3 cây Các chậu đặt
trong nhà có mái che, tưới nước ẩm Ngừng tưới nước, gây hạn 10 ngày thì thu
mẫu Thu mẫu sau gieo 4 tuần bằng cách nhổ cả cây và rễ để đánh giá các chỉ tiêu:
Diện tích lá/cây; thể tích rễ = V (tổng) - V (nước); Chiều dài rễ dài nhất; Chiều
cao cây; Khối lượng rễ tươi; Khối lượng rễ khô; Khối lượng thân khô; Tỷ lệ
RDW/SDW (khối lượng rễ khô/khối lượng thân tươi)
+ Đánh giá chịu hạn ở các giai đoạn sinh trưởng, phát triển khác nhau trong nhà
có mái che theo phương pháp của (Pervez et al., 2002)
Bố trí thí nghiệm tuần tự theo thời điểm (thời vụ) gieo khác nhau trong nhà
có mái che tại Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng Vật liệu nghiên cứu gồm
32 dòng ngô đời S3 - S4, đối chứng là VN8960 và LCH9 Các dòng trồng 4 thời vụ,
thời vụ 1 gieo ngày 2/3 và cứ sau 10 ngày gieo các thời vụ tiếp theo Mỗi thời vụ
trồng 2 hàng chiều dài 5m Gây hạn tại thời vụ 1 đã vào chắc, thời vụ 2 vào giai
Trang 10đoạn trỗ cờ- phun râu và thời vụ 3 giai đoạn cây xoắn nõn và thời vụ 4 giai đoạn 7 – 9 lá, sau gây hạn tưới trở lại và theo dõi đánh giá khả năng chịu hạn dựa trên các chỉ tiêu chính gồm độ cuốn lá, độ tàn lá, chênh lệc trỗ cờ phun râu, năng suất và yếu tố tạo thành năng suất
Các chı̉ số đánh giá chi ̣u ha ̣n
Chỉ số mẫn cảm hạn (Stress Susceptibility Index) của Fischer and Maurer (1978)
Y
Y p
Y
Y −
Chỉ số chịu hạn : Theo CIMMYT (Fischer et al., 1983; Zadi, 2000) Có thể
đánh giả khả năng chịu hạn (DI) theo công thức
Yp = Năng suất trong điều kiê ̣n có tưới
Ys = Năng suất trong điều kiê ̣n bất thuâ ̣n
Bảng 3.1 Tên và trình tự mồi
umc1719 Forward: CCTGGAAGCACCACTGATACTAGC
Reverse: AGCTCCAGCCTGCCTACCAG Chỉ số chịu hạn
Reverse: GCAAGGGAATAAGGTGACGA Khả năng chịu hạn
umc1432 Forward: GGCCATGATACAGCAAGAAATGAT
umc2359 Forward: CTGGATCAGATGAAAAAGAAGGGA
Reverse: GCCTGACATGAATGTTACATGAGC Năng suất trung bı̀nh
dưới điều kiện hạn, chỉ số chịu bất thuận
umc1862 Forward: ATGGGCACATGAAAAAGAGACATT
Reverse: CCCATGAGAAGAGTGAAGACAACA
Năng suất dưới điều kiện hạn
Trang 11Tách chiết DNA từ 3 lá non của cây ở giai đoạn 4 đến 5 lá thật bằng phương
pháp CTAB (cetyl trimethylammonium bromide - CTAB) cải tiến của (Nobuo et al., 1998); Số lượng và chất lượng DNA đánh giá trên máy quang phổ UV –
spectrophotometer Sử sụng 10µl hỗn hợp DNA của các cá thể, 10µl tổng số thể tích DNA phản ứng PCR cho vào đệm phản ứng 1X PCR chứa 2,0mM MgCl2; 0,2mM dNTP mix; 0,4µM mỗi bộ primer 0,5 U Taq DNA polymerase (SIGMA) và điều chỉnh đến 10µl bằng nước cất 2 lần (dd H2O) Khuếch đại trong máy PCR với chu kỳ nhiệt như sau chu kỳ 1: làm biến tính tại 94oC trong 5 phút, tiếp theo 35 chu
kỳ tại nhiệt độ 94oC trong 30 giây, nhiệt độ 55oC trong 1 phút và 72oC trong 1 phút
và 30 giây, cuối cùng là chu kỳ mở rộng tại 72oC trong 10 phút Sản phẩm khuếch đại đưa vào các giếng của bản agarose 2,0% trong đệm 1X TBE (89 mM Tris, 89
mM Boric acid và 2,5 mM EDTA pH 8,0), chứa 0,15 µg/µl Ethidium Bromide Điện
di ở hiệu điện thế 100V, thời gian 90 phút, soi bản gel trên đèn UV và chụp ảnh
3.4.3 Phương pháp phát triển dòng thuần
+ Phát triển dòng thuần bằng tự thụ phấn cưỡng bức, theo phương pháp của (Shull, 1909)
+ Phương pháp tạo dòng đơn bội kép
Đánh giá tỷ lệ kích tạo hạt đơn bội theo dõi các chỉ tiêu: Số hàng hạt/bắp, số
hạt/hàng, số hạt đơn bội dựa trên chỉ thị hình thái R1 –nj (màu tía nội nhũ đỉnh hạt),
số hạt tự thụ (không có màu tía cả nội nhũ và phôi), số hạt lai F1 (có màu tía ở cả nội nhũ và phôi theo phương pháp của Andrés and Hartwig (2010) và tính tỷ lệ hạt đơn bội = số hạt đơn bội/tổng số hạt/bắp
Hình 3.1 Nhận biết hạt đơn bội thông qua chỉ thị hình thái
+ Nhận biết các dòng đơn bội kép bằng chỉ thị phân tử
Nhân đôi bộ nhiễm sắc thể đơn bội bằng colchicine theo bài giảng của Schipprack đại học Hohenhiem, 2012 Hạt cho nảy mầm, cắt đỉnh mầm những vào dung dịch colchicine nồng độ 0,06% Đặt các bình xử lý vào điều kiện tối và ở nhiệt độ phòng Sau đúng 8 giờ tại nhiệt độ phòng và tối chuyển hạt nảy mầm từ dung dịch xử lý ra hộp rửa dưới vòi nước sạch trong 30 phút Giữ độ ẩm mầm đến khi nhúng vào dung dịch và sau khi xử lý cũng giữ ẩm đến khi trồng Hạt sau xử lý trồng vào khay trồng là các khay có hốc nhỏ, cho vào các hốc khoảng ½ đất và tưới Sau khoảng 10 ngày, cây ở giai đoạn 3 lá có thể trồng ra ngoài ruộng Tiến hành chăm sóc, theo dõi tất cả các cây trồng trên đồng ruộng Bao cách ly và thụ phấn bắt buộc cho các cây trong thí nghiệm Đánh giá khả năng lưỡng bội hóa
Trang 12thông qua những chỉ thị hình thái nhất định.
bnlg1520 Left End: TCCTCTTGCTCTCCATGTCC (bmc1520 forward) Repeat:
AG(22) RightEnd: ACAGCTGCGTAGCTTCTTCC (bmc1520 reverse) 2.09
bnlg1233 LeftEnd: GAACACCAGAGGAGAGTGGG (bmc1233 forward) Repeat:
AG(24)
2.08 Right End: TTCACTTGTCCACCACTGGA (bmc1233 reverse)
bnlg1258 LeftEnd: GGTGAGATCGTCAGGGAAAA (bmc1258 forward) Repeat:
AG(24)
2.08 Right End: GAGAAGGAACCTGATGCTGC(bmc1258 reverse)
Right End: ACACATTTAGACCCACCCCA
3.4.4 Phương pháp đánh giá khả năng kết hợp
+ Đánh giá KNKH chung bằng lai đỉnh theo Kempthorne (1957)
Đánh giá KNKH chung (GCA) bằng lai đỉnh các dòng hai cây thử DT3 và KE5 do viện Nghiên cứu và Phát triển cây trổng cung cấp Lai 32 dòng tự phối đời S3-S4 với 2 cây thử tạo ra 64 THL đỉnh, đối chứng là LCH9 đưa vào thí nghiệm đánh giá KNKH chung
+ Đánh giá khả năng kết hợp riêng theo mô hình Griffing 4
Đánh giá khả năng kết hợp riêng bằng lai các dòng thuần đã được đánh giá chọn lọc theo mô hình Griffing 4, lai một chiều không tự phối Kết quả chọn các dòng và sơ đồ lai như sau:
Bảng 3.4 Sơ đồ lai Griffing 4 của 6 dòng và kí hiệu các THL
D5 D5xD22 (THL1) D5xD23 (THL2) (THL3) D5xD9 D5xD14 (THL4) D5xD28 (THL5) D22
D22xD23 (THL6)
D22xD9 (THL7)
D22xD14 (THL8)
D22xD28 (THL9) D23
D23xD9 (THL10)
D23xD14 (THL11)
D23xD28 (THL12) D9
D9xD14 (THL13)
D9xD28 (THL14) D14
D14xD28 (THL15) D28
3.4.5 Phân tích đa dạng di truyền của 30 dòng tự phối đời cao dựa trên đặc điểm hình thái
Đánh giá đa dạng di truyền trên 11 tính trạng: Năng suất thực thu, KL1000, ASI, số hàng hạt, số hạt trên hàng, đường kính bắp, chiều dài bắp, LAI, thời gian sinh trưởng, sô lá cuối cùng, chiều cao cây
3.5 CHỈ TIÊU THEO DÕI CÁC THÍ NGHIỆM
Các chỉ tiêu theo dõi được tiến hành theo hướng dẫn đánh giá và thu thập số liệu ở các thí nghiệm của CYMMYT theo quy phạm khảo nghiệm giống ngô Quốc gia QCVN 01- 56: 2011/BNNPTNT
Trang 13Chỉ tiêu sinh trưởng, chỉ tiêu hình thái, chỉ tiêu về chống chịu, chỉ tiêu về năng suất và yếu tố cấu thành năng suất
- Đánh giá đặc điểm chịu hạn trên đồng ruộng:
+ Độ cuốn lá: Xác định độ cuốn lá bằng thang điểm từ 1- 5
(Điểm 1: Không cuốn, Điểm 2: Bắt đầu cuốn, Điểm 3: Cuốn hình chữ V, Điểm 4:
Lá cuốn tròn lại, Điểm 5: Lá cuộn tròn như lá hành)
+ Độ tàn lá: Quan sát chung triệu chứng của lá trong một ô trên cơ sở tổng diện tích lá bị khô để cho điểm Một hệ thống thang điểm thông dụng là từ 1 - 10 điểm:
+ Chênh lệch trỗ cờ - phun râu
3.6 PHÂN TÍCH SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM
+ Phân tích phương sai (ANOVA), hệ số biến động (CV%), sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa (LSD0,05)
+ Phân tích đa dạng di truyền theo mô hình toán hệ số của Nei and Li's (1979) + Phân tích line x tester theo mô hình thống kê của Singh and Chaundhary
(1996) Phân tích theo mô hình thống kê chủa Singh và Chaundhary,1996)
+ Phân tích khả năng kết hợp riêng theo mô hình lai diallel của Griffing 4
+ Phần mềm sử dụng phân tích IRRISTAT ver 5.0, NTsys PC ver 2.0, chương trình thống kê của Nguyễn Đình Hiền (1995)
+ Tính giá trị ưu thế lai với một số tính trạng
PHẦN 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ 32 DÒNG TỰ PHỐI ĐỜI THẤP S 3 - S 4 (VẬT LIỆU ) 4.1.1 Đánh giá đặc điểm nông sinh học, khả năng chống chịu, năng suất và yếu tố tạo thành năng suất ở thí nghiệm đồng ruộng
Phân tích đặc điểm nông sinh học, khả năng chống chịu, năng suất và yếu tố cấu thành năng suất của 32 dòng tự phối đời S3-S4 cho thấy các dòng nhìn chung
có khả năng chống chịu và năng suất khá Trong đó có một số dòng có năng suất và khả năng chống chịu tốt hơn các dòng khác là: H17, H15, H7, H23, H24, H6, H28, H4, H29, H14, H20, H30, H19, H21 và H18
4.1.2 Đánh giá sàng lọc khả năng chịu hạn của dòng tự phối đời S 3 -S 4 bằng phương pháp chậu vại
Kết quả thí nghiệm trong chậu vại đã nhận biết được 15 dòng tự phối đời S4 có khả năng chịu hạn tốt nhất trên các tính trạng diện tích lá, độ tàn lá, tỷ lệ rễ trên thân lá là: H17, H24, H23, H6, H15, H28, H4, H26, H18, H14, H29, H19, H30, H27 và H20
S3-4.1.3 Sàng lọc khả năng chịu hạn trong nhà có mái che của 32 dòng tự phối đời S 3 -S 4
Đánh giá trong nhà có mái che và trong điều kiện đủ nước xác định hạn giai
