HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN TÀI TOÀN 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... MỤC TIÊU NGH
Trang 1HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
NGUYỄN TÀI TOÀN
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
Trang 2Công trình hoàn thành tại:
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
Người hướng dẫn khoa học: 1 GS.TS Trần Tú Ngà
2 GS.TS Vũ Văn Liết
Phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Thị Trâm
Hội Giống cây trồng Việt Nam
Phản biện 2: PGS.TS Đặng Trọng Lương
Viện Di truyền nông nghiệp
Phản biện 3: PGS.TS Lã Tuấn Nghĩa
Trung tâm Tài nguyên thực vật
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 phút, ngày tháng năm 2019
Có thể tìm hiểu luận án tại:
Thư viện Quốc gia Việt Nam
Thư viện Lương Định Của - Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Trang 3PHẦN 1 MỞ ĐẦU
1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Vừng (Sesamum indicum L.) là cây trồng hàng năm thuộc họ
Pedaliaceae (Zeb et al., 2017) Cây trồng này được xem là cây có dầu cổ xưa
nhất và đã được trồng ở châu Á trên 5.000 năm (Toan Pham Duc, 2011) Vừng được trồng phổ biến ở vùng có khí hậu nhiệt đới và á nhiệt đới (Zerihun, 2013) Những năm gần đây, diện tích trồng vừng trên thế giới khoảng từ 10,07 - 10,58 triệu ha với sản lượng biến động từ 6,01 - 6,53 triệu tấn (FAOSTAT, 2018) Loài cây này được xem là “hoàng hậu” của những cây
có dầu thông qua ưu điểm tuyệt vời của dầu từ hạt vừng (Falusi and Salako,
2001) Hàm lượng dầu bình quân trong hạt vừng biến động từ 34,4 đến 59,8% (Ashri, 1998)
Trong dầu vừng có hàm lượng axít béo không no có thể đạt đến 80% thành phần của dầu và có chất chống oxy hóa nên dầu vừng mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe (Toan Pham Duc, 2011) Dầu vừng tinh chế được xem là loại dầu ăn hảo hạng ngày càng được sử dụng nhiều thay thế cho mỡ động vật bởi ăn dầu vừng tránh được bệnh xơ cứng động mạch Ngoài ra, do không bị ôxi hoá nên dầu vừng có thể cất giữ lâu mà không bị ôi và nó có hương vị đặc thù nên được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp thực phẩm
Bên cạnh đó, dầu vừng là nguồn cung cấp protein (19 - 25%),
carbonhydrate (13-14%) (Tripathy et al., 2016) và một số nguyên tố như Fe,
Mg, Cu, Ca… (Zerihun, 2013) Hạt vừng còn chứa 2 chất rất quý là sesamin
và sesamolin Cả hai chất này đều thuộc về một nhóm chất xơ có ích đặc biệt gọi là lignan, chống cao huyết áp và tăng nguồn cung cấp vitamin E ở động vật Sesamin cũng được biết là có khả năng bảo vệ gan khỏi tác hại oxy hóa
(Kato et al., 1998) Bên cạnh đó, sesamin có hoạt tính diệt vi khuẩn và côn
trùng đồng thời chất này cũng được xem như là chất chống oxy hóa có tác dụng hấp thụ cholesterol và sự sản xuất cholesterol ở trong gan Dầu vừng được sử dụng như là chất hòa tan, tá dược lỏng nhờn cho các loại thuốc, chất làm mềm da và sử dụng trong chế tạo bơ thực vật và xà phòng (Graham, 1998) Chlorosesamone thu được từ rễ cây vừng có hoạt tính kháng nấm
(Begum et al., 2000)
Ở Việt Nam, vừng là cây lấy dầu quan trọng được trồng phổ biến tại vùng Bắc Trung Bộ, Nam Trung Bộ và Tây Nguyên Diện tích trồng vừng biến động
Trang 4từ 36,70 - 54,50 nghìn ha với năng suất bình quân trong 10 năm qua đạt 6,97 tạ/ha và sản lượng hàng năm đạt khoảng 30 nghìn tấn/năm (Tổng cục Thống
kê, 2017)
Tại Nghệ An, cây vừng được xác định là 1 trong 10 loại cây trồng trọng điểm cần đầu tư nghiên cứu và phát triển Diện tích trồng vừng hàng năm khoảng từ 3.201 đến 6.071 ha, phân bố chủ yếu các huyện ven biển như Diễn Châu, Nghi Lộc và Quỳnh Lưu (Cục Thống kê tỉnh Nghệ An, 2017) Sản lượng vừng bình quân trong giai đoạn từ 2007 - 2017 đạt 2.666 tấn/năm, nếu tính theo giá vừng bình quân trên thế giới năm 2017 là 1.364 USD/tấn thì hàng năm cây vừng mang lại cho Nghệ An khoảng 3,64 triệu USD Trên địa bàn tỉnh Nghệ An, diện tích đất cát ven biển tỉnh Nghệ An đạt khoảng 21.428
ha, đất này được đặc trưng bởi thành phân cơ giới thô, kết cấu rời rạc, dung tích hấp thụ thấp, nghèo dinh dưỡng, khả năng giữ nước kém nên thường bị hạn nặng trong mùa hè Do đó, để nâng cao hiệu quả sản xuất thì cần lựa chọn loại cây trồng có khả năng chịu được hạn, nhiệt độ và bức xạ mặt trời cao trong khoảng thời gian từ tháng 5 đến tháng 8 và tránh được mưa bão từ cuối tháng 8 đến đầu tháng 9 (Phan Thị Thu Hiền, 2017) Trong điều kiện đó, cây vừng hoặc cây đậu xanh hoàn toàn có thể khắc phục được các hạn chế cũng như phát huy các lợi thế của vùng đất cát ven biển trong một hệ thống cây trồng bền vững do cây vừng và cây đậu xanh có phổ thích nghi rộng, chịu hạn tốt và thời gian sinh trưởng ngắn
Ở Việt Nam nói chung và Nghệ An nói riêng, việc nghiên cứu, khai thác
và phát triển nguồn gen cây vừng còn rất hạn chế Đa số các giống vừng trồng phổ biến hiện nay là các giống vừng địa phương hoặc nhập nội có các đặc tính chưa phù hợp với các điều kiện canh tác vùng đất cát ven biển Trong đó, có 3 giống vừng được trồng phổ biến như vừng vàng Diễn Châu, vừng đen Hương Sơn (Trần Văn Lài và cs., 1993) và vừng trắng V6 (Nguyễn Vi và cs., 1995)
Trong đó, vừng vàng Diễn Châu và vừng đen Hương Sơn là 2 giống địa phương có nhiều đặc điểm rất tốt như thích nghi với điều kiện đất đai, khí hậu
ở Nghệ An, đòi hỏi mức đầu tư thấp, chống chịu sâu bệnh, thích hợp với kiểu quảng canh, Nhưng năng suất thấp, hàm lượng dầu không cao Còn vừng V6
là giống nhập nội có nguồn gốc Nhật Bản, có năng suất tương đối cao Tuy nhiên, quá trình canh tác thời gian qua đã bộc lộ một số nhược điểm như mẫn cảm với một số loại sâu bệnh nhất là bệnh héo xanh vi khuẩn, quá trình chọn lọc nhằm giữ giống không đảm bảo do đó độ thuần của giống không cao, sản
Trang 5lượng không ổn định
Xuất phát từ những nhu cầu thực tiễn và khoa học nói trên, cần phải thực hiện nghiên cứu này nhằm chọn tạo giống vừng có năng suất cao, chất lượng tốt và thời gian sinh trưởng phù hợp Đây được xem là giải pháp căn bản để thích ứng với điều kiện canh tác trên vùng đất cát pha ven biển tỉnh Nghệ An
1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
- Thu thập và đánh giá được tập đoàn 56 mẫu giống vừng trong nước và nhập nội về các đặc điểm thực vật học, nông sinh học, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất
- Xác định được đặc điểm di truyền của 1 số tính trạng di truyền ở cây vừng phục vụ chọn tạo giống vừng
- Tuyển chọn được 1 - 2 dòng vừng có năng suất và hàm lượng dầu cao thích hợp với điều kiện sinh thái trên địa bàn tỉnh Nghệ An
1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Các đặc điểm nông sinh học, đa dạng di truyền của nguồn vật liệu được thực hiện trong vụ Hè Thu 2013, 2014 và 2015 trên vùng đất cát pha ven biển
xã Nghi Phong, huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An
- Thí nghiệm đánh giá đa dạng di truyền của 56 mẫu giống vừng bằng chỉ thị phân tử SRAP và SSR được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Chọn giống phân tử, Trung tâm Nghiên cứu cây trồng Việt Nam - Nhật Bản, Học viện Nông nghiệp Việt Nam
- Thí nghiệm đánh giá khả năng kết hợp của 18 tổ hợp lai được thực hiện trong vụ Xuân 2012 tại xã Nghi Phong, huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An
- Sự di truyền của một số tính trạng của 18 quần thể F1 và F2 được bố trí trong vụ Xuân 2012 và vụ Hè Thu 2012 tại xã Nghi Phong, huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An
- Các mẫu giống vừng triển vọng được thực hiện trong vụ Hè Thu 2014
và 2015 trên địa bàn xã Nghi Phong, huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An và Trung tâm thực nghiệp Nông học, Viện Nông nghiệp và Tài nguyên, Trường Đại
học Vinh
1.4 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI
- Đã thu thập và bảo tồn thành công 56 mẫu giống vừng, trong đó có 46 mẫu giống thu thập trong nước và 10 mẫu giống vừng nhập nội Các mẫu giống vừng này là nguồn vật liệu phục vụ cho công tác chọn tạo giống theo các mục tiêu khác nhau như chọn giống năng suất và có hàm lượng dầu cao
Trang 6Bên cạnh đó đã tuyển chọn được 03 mẫu giống là G26, G51 và G53 có tiềm năng năng suất khá với năng suất đạt tương ứng là 8,97, 9,40 và 9,66 g/cây
- Đã đánh giá được mức độ đa dạng di truyền của 56 mẫu giống vừng dựa trên đặc điểm hình thái và chỉ thị phân tử SSR và SRAP Kết quả đánh giá đa dạng di truyền chỉ ra rằng cần thiết phải bảo tồn nguồn gen vừng Trong chọn giống mới, cần sử dụng nguồn gen thuộc các nhóm di truyền khác nhau nhằm tăng khả năng tạo biến dị tái tổ hợp cho giống tương lai
- Đã xác định được các dòng bố là dòng G15 và G53 có khả năng kết hợp chung cao cho năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất Dòng mẹ G20 (vừng vàng Diễn Châu) và giống V6 có khả năng kết hợp chung cao về các chỉ tiêu số quả/cây và số hạt/quả Một số tổ hợp lai như V6 x G8, G20 x G51, V6 x
G23 và V6 x G15 có khả năng kết hợp riêng cao, phục vụ công tác chọn tạo giống mới có năng suất và hàm lượng dầu cao
- Đã sơ bộ xác định được sự di truyền của một số tính trạng như lông trên quả, đặc tính phân cành, số hàng hạt trên quả, số quả trên nách lá được kiểm soát bởi một cặp gen alen theo kiểu trội lặn và ở F2 phân ly theo tỷ lệ 3:1 Đây là những thông tin quan trọng phục vụ chọn lọc kiểu cây thâm canh trong chọn giống vừng
- Đã chọn tạo được dòng vừng mới NLV10 có thời gian sinh trưởng trung bình, vụ Xuân 85 - 90 ngày, vụ Hè Thu 80 - 85 ngày Giống có thân đứng, không phân cành, bộ lá đứng, rụng khi chín, thích hợp trồng thâm canh và trồng dày Dòng NLV10 có cây cao, nhiều quả trên thân, quả có 4 hàng hạt, hạt
có khối lượng lớn (>3,00 g), năng suất biến động từ 11,73 - 12,60 tạ/ha, tương đương với giống vừng V6 và vượt khoảng 25% so với giống vừng VĐ11 Bên cạnh đó, dòng NLV10 có hàm lượng dầu trung bình (44,23%), tỷ lệ Oleic/Linoleic thấp (0,87) và chỉ số Iod cao (112) phù hợp để chế biến dầu cao cấp phục vụ nhu cầu trong nước và hướng đến xuất khẩu
1.5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1.5.1 Ý nghĩa khoa học
- Kết quả nghiên cứu của đề tài luận án cung cấp các dẫn liệu khoa học
về đặc điểm sinh trưởng, phát triển, di truyền của các dòng/giống vừng thu thập trong nước và nhập nội
- Kết quả luận án là tài liệu tham khảo cho công tác giảng dạy, nghiên cứu khoa học trong các Trường đại học, Viện nghiên cứu nông nghiệp về cây
có dầu nói chung, cây vừng nói riêng
Trang 71.5.2 Ý nghĩa thực tiễn
- Thu thập được tập đoàn gồm 56 mẫu dòng/giống vừng có có mức độ đa dạng cao về các đặc điểm thực vật học và hình thái phục vụ nhu cầu chọn tạo giống vừng năng suất và hàm lượng dầu cao cho tỉnh Nghệ An Bên cạnh đó, một số mẫu giống vừng như G26 và G51 được thu thập tại Đô Lương và mẫu giống G53 được thu thập tại Quảng Trị là những giống có tiềm năng năng suất cao có thể sử dụng trực tiếp phục vụ nhu cầu trong sản xuất
- Chọn được dòng vừng mới NLV10 có các đặc tính ưu việt phục vụ nhu cầu sản xuất vừng tại Nghệ An nói riêng và các tỉnh vùng Bắc Trung Bộ nói chung Dòng vừng NLV10 có chiều cao cây cao, mang nhiều quả trên thân, quả có 4 hàng hạt, hạt có khối lượng lớn (P1.000 >3,00 gram), bộ lá đứng và rụng hoàn toàn khi chín Tiềm năng năng suất cao Năng suất biến động từ 11,73 - 12,60 tạ/ha, tương đương với giống vừng V6 và vượt khoảng 25% so với giống vừng VĐ11
PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 PHÂN LOẠI VÀ NGUỒN GỐC CÂY VỪNG
Theo Ashri (1995), cây vừng có nguồn gốc ở châu Phi, sau đó được đưa vào vùng Tây Á, Trung Quốc và Nhật Bản, tại đây cây vừng được thuần hóa trở thành một loài cây trồng và vùng này được xem như trung tâm phát sinh thứ cấp của cây vừng
Theo Kobayashi et al (1990), chi vừng có 36 loài đã được nhận biết và
trong đó có 22 loài được tìm thấy ở châu Phi, 5 loài ở châu Á và 7 loài ở cả châu Phi và châu Á, và 01 loài ở Crete và Brazil
2.2 ĐẶC ĐIỂM THỰC VẬT HỌC VÀ THỤ PHẤN Ở CÂY VỪNG
Vừng là loài cây trồng tự thụ phấn có hoa lưỡng tính (Mukta and Neeta, 2017) và quần thể thường tồn tại ở dạng tập hợp các cá thể đồng hợp tử (Furat and Uzun, 2010) Pathirana (1994) cho rằng mức độ giao phấn chéo biến động từ 4,02 - 5,10% tùy thuộc vào giống và vị trí của hoa ở trên cây Các hoa
ở vị trí thấp có mức độ giao phấn chéo khoảng 1,03 - 1,31%, các hoa ở giữa cây có tỷ lệ giao phấn chéo khoảng 1,51 - 2,08%, các hoa ra muộn ở ngọn cây
có tỷ lệ giao phấn ngoài cao nhất là 2,27 - 2,49% (dẫn theo Stein et al., 2017)
Trang 82.3 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VỪNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 2.3.1 Tình hình sản xuất vừng trên thế giới
Theo FAOSTAT (2018), trên thế giới có khoảng 10,58 triệu ha vừng với sản lượng khoảng 5,7 - 6,3 triệu tấn Hiện nay, châu Phi đã trở thành khu vực có diện tích và sản lượng vừng đứng hàng đầu thế giới với 6,0 triệu ha và 3,2 triệu tấn
2.3.2 Tình hình sản xuất vừng ở Việt Nam
Theo Tổng cục Thống kê (2017), trong 5 năm qua diện tích trồng vừng ở Việt Nam biến động trong khoảng từ 36,70 - 54,50 nghìn ha, trong đó ở miền Bắc biến động từ 7,90 - 13,50 nghìn ha và miền Nam từ 29,20 - 46,00 nghìn
ha Năng suất vừng đạt bình quân 7,01 tạ/ha Sản lượng hàng năm khoảng 31,27 nghìn tấn
2.3.3 Tình hình sản xuất vừng ở Nghệ An
Trong giai đoạn 2007 - 2016, bình quân diện tích trồng vừng và năng suất đạt 4.894 ha và 5,52 tạ/ha Trong đó, năm 2009 có diện tích trồng vừng lớn nhất, đạt 6.071 ha và thấp nhất là năm 2016, chỉ đạt 3.201 ha Sản lượng hàng năm của Nghệ An đạt 2.666 tấn
2.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ CÂY VỪNG Ở TRÊN THẾ GIỚI 2.4.1 Thu thập, đánh giá và khai thác nguồn gen vừng
Viện Tài nguyên Di truyền thực vật thế giới (IPGRI) đã thu thập và bảo quản được 6.658 mẫu giống vừng, trong đó có 4.126 mẫu thu thập trong nước
và 2.522 mẫu có nguồn gốc nước ngoài (Bisht et al., 1998)
Ngân hàng gen Quốc gia Trung Quốc đã lưu giữ 5.550 mẫu giống vừng,
trong đó có 453 mẫu giống ở dạng nguồn gen hạt nhân (Zhang et al., 2012)
Khoảng 300 dòng ưu tú bao gồm dòng có hàm lượng dầu cao và chống chịu cao với bệnh đốm trên thân đã được nhận dạng Một số giống cải tiến đã được
đưa ra sản xuất và dùng làm vật liệu tạo giống lai (Zhang et al., 2000)
Ngân hàng gen của Hàn Quốc (RDA) đã thu thập được tổng cộng 7.698 mẫu giống, bao gồm 3.538 mẫu giống nhập nội, 2.660 mẫu giống bản địa,
1.072 mẫu giống cải tiến và 428 mẫu giống khác (Kang et al., 2006)
2.4.2 Đa dạng di truyền cây vừng
Đa dạng di truyền ở cây trồng đóng vai trò quan trọng trong phát triển bền vững và an ninh lương thực (Esquinas-Alcazar, 2005) Các thông tin về đa dạng
di truyền trong loài và giữa các giống cây trồng có quan hệ gần gũi là thông tin
Trang 9cần thiết cho tỷ lệ sử dụng nguồn gen Phân tích sự biến động di truyền trong loài và giữa các vật liệu chọn giống là sự quan tâm đầu tiên của các nhà chọn giống Nó là cơ sở cần thiết trong chọn lọc bố mẹ để sử dụng trong các chương trình lai Bên cạnh đó, nó đóng góp vào đánh giá nguồn gen và có thể sử dụng
để dự đoán tiềm năng di truyền Đa dạng di truyền có thể được phân tích dựa
trên các đặc điểm hình thái và chỉ thị phân tử (Pham et al., 2010)
2.4.3 Ƣu thế lai ở cây vừng ở cây vừng
Nhiều tác giả trên thế giới đã tiến hành nghiên cứu lai và ưu thế lai ở cây vừng và cho thấy trên cây vừng ưu thế lai biểu hiện khá rõ trên nhiều tính trạng hình thái và tính trạng số lượng, đặc biệt đáng quan tâm là ưu thế lai thể hiện trên các yếu tố tạo thành năng suất và năng suất Do đó lai và chọn lọc các tổ hợp lai tốt là một biện pháp cần thiết trong chọn giống vừng (Sundari and
Kamala, 2012; Chaudhari et al., 2015; Rani et al., 2015 và Patel et al., 2016)
2.4.4 Di truyền các tính trạng ở cây vừng
Cho đến nay, các nghiên cứu về di truyền của các tính trạng ở cây vừng còn rất hạn chế Hầu hết các thông tin có sẵn về tập tính phân cành, số quả/nách lá, bất dục đực, tính đóng quả khi chín, chiều dài quả và phản ứng với ánh sáng đã được nghiên cứu trong giai đoạn 1930 - 1950, sau đó được Joshi (1961) tổng kết lại Tuy nhiên, tính hệ thống trong các nghiên cứu này chưa cao
2.5 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ CÂY VỪNG Ở VIỆT NAM
2.5.1 Thu thập, đánh giá và khai thác nguồn gen vừng
Ở Việt Nam, vừng đã được trồng từ lâu đời và hiện nay phân bố chủ yếu
ở vùng Bắc Trung Bộ và vùng Đông Nam Bộ Trong ngân hàng gen Quốc gia,
có 107 nguồn gen vừng được thu thập từ những vùng khác nhau trong cả nước, trong đó có khoảng 60 mẫu giống thu thập ở vùng Bắc Trung Bộ (Trung tâm Tài nguyên thực vật, 2016)
2.5.2 Đa dạng di truyền cây vừng
Tại Việt Nam, việc nghiên cứu đánh giá đa dạng di truyền của các mẫu giống vừng còn khá hạn chế Cho đến nay chỉ có một số ít công trình của
Pham et al (2009); Pham et al (2010); Nguyễn Thị Thúy Mai và Nguyễn
Văn Mùi (2011); Phạm Đức Toàn và cs (2015) Các công trình này đều tập trung sử dụng đặc điểm hình thái hoặc chỉ thị RAPD
Trang 102.5.3 Chọn giống vừng
Các nghiên cứu về giống vừng ở nước ta tập trung theo hướng nhập nội
và chọn lọc dòng thuần từ các quần thể giống địa phương Nhìn chung các giống vừng mới ít được bổ sung, ở nhiều vùng các giống địa phương vẫn chiếm ưu thế trong sản xuất
2.6 NHỮNG ĐIỀU RÖT RA TỪ TỔNG QUAN
- Tại Việt Nam, việc thu thập, đánh giá và khai thác tiềm năng di truyền của cây vừng chưa được quan tâm đúng mức, chưa có bất cứ thông tin nào về
tư liệu hóa nguồn gen hiện có của cây này phục vụ chọn giống Cây vừng vẫn
bị xem là cây trong phụ mặc dù đóng góp của chúng là vô vùng lớn ở một số vùng trồng vừng lớn như vùng Bắc Trung Bộ và Đông Nam Bộ
- Các thông tin về đa dạng di truyền còn rất hạn chế, các nghiên cứu trong nước chỉ tập trung sử dụng chỉ thị hình thái và chỉ thị RAPD nên chưa đảm bảo sự đa dạng trong nghiên cứu cũng như chưa đánh giá được tiềm năng của các phương pháp khác có độ tin cậy cao hơn Vì vậy, nghiên cứu này sẽ góp phần xác định sự đa dạng di truyền các giống vừng ở khu vực Bắc Trung
Bộ dựa trên đặc điểm hình thái và chỉ thị phân tử từ đó định hướng sử dụng cho các chương trình chọn giống trong tương lai
- Các giống vừng hiện nay có sự biến động về năng suất và hàm lượng dầu ở các điều kiện môi trường khác nhau Việc hiểu biết cơ chế cũng như mức biến động của các kiểu gen sẽ góp phần tạo cơ hội chọn lọc được các kiểu gen có năng suất và hàm lượng dầu cao từ nguồn tập đoàn hiện có trong nghiên cứu này
- Trên thế giới, các thông tin nghiên cứu về sự kiểm soát di truyền của các tính trạng quan trọng đã được chú ý đầu tư nghiên cứu Tuy nhiên, tại Việt Nam việc nghiên cứu theo hướng này chưa được quan tâm đúng mức do
đó làm giảm tiến độ công tác chọn giống vừng hiện nay
- Công tác chọn tạo giống vừng ở Việt Nam nói chung và vùng Bắc Trung Bộ nói riêng còn rất hạn chế, các giống hiện nay sử dụng tại vùng Bắc Trung Bộ đều có nguồn gốc địa phương và nhập nội từ Nhật Bản Kết quả nghiên cứu này sẽ chọn lọc được các dòng vừng triển vọng có năng suất và hàm lượng dầu cao phục vụ cho thực tiễn sản xuất
PHẦN 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
1 Thu thập và đánh giá đa dạng di truyền tập đoàn 56 mẫu giống vừng trong nước và nhập nội dựa trên đặc điểm hình thái và chỉ thị phân tử
2 Lai tạo và chọn lọc các dòng vừng có năng suất và hàm lượng dầu cao
Trang 11thích hợp với điều kiện sinh thái Nghệ An
3 Đánh giá khả năng sinh trưởng, năng suất và hàm lượng dầu của một
số dòng/giống vừng triển vọng
3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Các đặc điểm nông sinh học, năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của 56 mẫu giống vừng thu thập được đánh giá theo phương pháp đánh giá nguồn gen của IPGRI (2001) Thí nghiệm được bố trí tuần tự, không nhắc lại, diện tích ô thí nghiệm 2 m2
tại vùng đất cát ven biển huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An
- Đánh giá đa dạng di truyền của các mẫu giống vừng bằng chỉ thị phân tử
SRAP và SSR theo phương pháp của Zhang et al (2012) và Wu et al (2014),
có cải tiến theo Phòng thí nghiệm Chọn giống phân tử, Trung tâm Nghiên cứu Cây trồng Việt Nam - Nhật Bản, Học viện Nông nghiệp Việt Nam
- Thí nghiệm đánh giá khả năng kết hợp của 18 tổ hợp lai được tạo ra từ
vụ Hè Thu năm 2011 và 9 mẫu giống bố mẹ của chúng được bố trí theo khối ngẫu nhiên đầy đủ (RCB), 3 lần lặp lại, diện tích ô thí nghiệm 5 m2 Sử dụng giống vừng V6 làm giống đối chứng
- Sự di truyền của một số tính trạng của 18 quần thể F1 và F2 được bố trí theo phương pháp hoàn toàn ngẫu nhiên, không lặp lại, diện tích ô thí nghiệm lần lượt là 5 m2
cho thế hệ F1 và 10 m2 cho thế hệ F2 Trong mỗi ô thí nghiệm, tiến hành trồng 6 hàng, mỗi hàng cách nhau 30 cm, cây cách cây 15 cm Các ô thí nghiệm bố trí cách nhau 35 cm
- Đánh giá các dòng/giống vừng triển vọng được bố trí theo khối ngẫu nhiên đầy đủ (RCB), 3 nhắc lại, diện tích ô thí nghiệm 10 m2 trong vụ Hè Thu
2014 và 2015
3.3 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU
- Phân tích mức độ biểu hiện của con lai F1, khả năng kết hợp chung
(gca), khả năng kết hợp riêng (sca) và kiểm định khi bình phương (2) được tiến hành trên phần mềm Microsoft Excel 2010
- Giá trị trung bình của các chỉ tiêu nghiên cứu được phân tích phương sai (ANOVA) và sự sai khác của các giá trị trung bình của các công thức được so sánh theo phép so sánh đa biên độ Duncan ở mức ý nghĩa 0,05 bằng phần mềm GenStat 18th
Edition
- Xây dựng sơ đồ hình cây để so sánh hệ số tương đồng di truyền theo phương pháp UPGMA bằng phần mềm NTSYS 2.1
Trang 12PHẦN 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
4.1 KẾT QUẢ THU THẬP VÀ ĐÁNH GIÁ NGUỒN GEN
4.1.1 Đánh giá một số đặc điểm nông sinh học
Nguồn vật liệu của đề tài là 56 mẫu giống vừng, trong đó có 46 mẫu giống có nguồn gốc trong nước và 10 mẫu giống có nguồn gốc nước ngoài Dựa trên tính trạng số quả/nách lá, 56 mẫu giống vừng được chia thành 2 nhóm : (i) nhóm có 3 quả/nách lá có 25 mẫu giống ; (ii) nhóm có 1 quả/nách
lá có 31 mẫu giống Các mẫu giống vừng có sự đa dạng về màu sắc hạt, trong
đó màu đen là màu phổ biến nhất với 37 mẫu giống (chiếm 66,07%), tiếp theo
đó là màu nâu khía đỏ với 5 mẫu giống Dựa vào số hàng hạt/quả, 56 mẫu giống vừng được phân thành 4 nhóm: (i) quả 4 hàng hạt có 36 mẫu giống; (ii) quả có 8 hàng hạt có 13 mẫu giống; (iii) nhóm quả 6 - 8 hàng hạt có 4 mẫu giống; và (iv) nhóm quả 12 hàng hạt có 3 mẫu giống
Bảng 4.1 Phân nhóm các mẫu giống vừng nghiên cứu theo một số yếu tố cấu
thành năng suất và năng suất cá thể
Số quả/cây Ít quả: < 30
Trung bình: 30 - 40 Nhiều quả: > 40
10
23
23
17,86 41,07 41,07
Số hạt/quả Quả ít hạt: < 80
Trung bình: 80 - 100 Quả nhiều hạt: > 100
33
6
17
58,93 10,71 41,07 Khối lượng 1000
hạt (g)
Hạt nhỏ: < 2,5 Hạt trung bình: 2,5 - 3,0 Hạt lớn: 3,1 - 3,5
(g)
Năng suất thấp: < 3,85 Năng suất trung bình: 3,86 - 7,69 Năng suất khá: 7,70 - 9,62 Năng suất cao: > 9,62
4.1.2 Mỗi quan hệ di truyền dựa trên đặc điểm hình thái
Quan hệ di truyền giữa các mẫu giống vừng được phân tích bằng phần mềm NTSYS 2.10, từ đó xác định hệ số tương đồng di truyền và cây di truyền của các mẫu giống vừng dựa trên 22 tính trạng kiểu hình qua 3 vụ nghiên cứu
Hệ số tương đồng di truyền của 56 mẫu giống dao động từ 0,14 - 0,40, trung
Trang 13bình đạt 0,196 Với hệ số tương đồng di truyền 0,196 biểu thị trên cây di truyền (Hình 4.1) 56 mẫu giống vừng được chia thành 11 nhóm Kết quả trên cây di truyền cũng cho thấy, việc phân nhóm các mẫu giống vừng không dựa trên sự phân bố về địa lý mà dựa trên sự khác nhau về đặc điểm hình thái của các kiểu gen gen Điều đó chứng tỏ sự tách biệt về địa lý không phải là yếu tố làm nên sự đa dạng di truyền ở cây vừng Trong các chương trình lai tạo giống mới, nên chọn các kiểu gen bố mẹ thuộc các nhóm khác nhau, khoảng cách di truyền giữa các nhóm càng lớn thì phổ di truyền giữa các bố mẹ các
rộng (Parameshwarappa et al., 2010)
Hình 4.1 Phân nhóm di truyền của tập đoàn nghiên cứu dựa
trên 22 tính trạng kiểu hình của các giống vừng 4.1.3 Đa dạng di truyền dựa trên chỉ thị SRAP và SSR
Hệ số tương đồng di truyền của 56 mẫu giống dao động từ 0,52 - 0,97, đạt trung bình 0,70 Với hệ số tương đồng di truyền > 0,7 biểu thị trên cây di truyền (Hình 4.2), 56 mẫu giống vừng được chia thành 7 nhóm Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy, tập đoàn các mẫu giống vừng hiện có tại Trường