Bài giảng môn học Nguyên lý và phương pháp chọn giống cây trồng - Chương 1: Mở đầu cung cấp cho người đọc các kiến thức: Khái niệm, tầm quan trọng và mục tiêu, thành tựu chọn tạo giống cây trồng, những tiến bộ mới trong chọn tạo giống cây trồng,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Trang 1MÔN HỌC NGUYÊN LÝ VÀ PHƯƠNG PHÁP CHỌN
GIỐNG CÂY TRỒNG
Lý thuyết: 22 tiết
Thực hành: 08 tiết
Giảng viên: TS Trần Văn Quang
Mục tiêu môn học:
Cung cấp những nguyên lý, phương pháp và kỹ thuật cơ bản áp dụng trong chọn tạo và cải tiến giống cây trồng
NỘI DUNG
1 Một số khái niệm trong chọn giống cây trồng
2 Nguồn gen thực vật trong chọn giống cây trồng
3 Sinh sản ở thực vật ứng dụng trong chọn giống cây trồng
4 Thống kê sinh học ứng dụng trong chọn giống cây trồng
5 Phương pháp tạo biến dị trong chọn giống cây trồng
6 Chọn giống ở cây sinh sản vô tính
7 Chọn giống ở cây tự thụ phấn
8 Chọn giống ở cây giao phấn
9 Chọn giống ưu thế lai
10 Đánh giá và công nhận giống cây trồng
Nhiệm vụ của sinh viên:
• Dự lớp đầy đủ
• Thực hành và viết báo cáo
• Tham gia thảo luận, viết tiểu luận
TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ
- Bài tập, thực tập, seminar, tiểu luận: 10%
- Kiểm tra giữa học kỳ: 30%
- Thi cuối học kỳ: 60%
Thang điểm: 10
TÀI LIỆU THAM KHẢO
• Giáo trình: Chọn giống cây trồng, 1997, 2000, 2005, 2013
• Giáo trình chọn giống (Viện KHKT NN Việt Nam), 1997
• Allard, R W Principles of Plant Breeding John Wiley and
Sons, Inc., N.Y., 1960
• Borojevic, S Principles and Methods of Plant Breeding
Elsevier, 1990
• George Acquaah (2007), Principles of Plant Genetics and
Breeding" ; Wiley-Blackwell
• Simmonds, N W Principles of Crop Improvement
Longman Group Ltd., London, 1979
• Tạp chí chuyên ngành
• Mạng Internet
https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/
Trang 2Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1 KHÁI NIỆM
N.I.Vavilov (1951): “Chọn giống cây trồng là sự định hướng tiến hóa của thực vật bởi con người”,
Stebbins (1957): “Chọn giống cây trồng tương tự như là sự tiến hóa của thực vật trong tự nhiên, nó đơn thuần là sự tiếp tục tiến hóa của các loài cây trồng nhưng theo hướng tốt hơn cho con người”;
Frankel (1958): “Chọn giống cây trồng là điều khiển cây trồng phục vụ con người”;
Smith (1966): “Chọn giống cây trồng là một khoa học và là một nghệ thuật cải tiến phương thức di truyền ở thực vật liên quan đến các tính trạng kinh tế của chúng cho mục đích
sử dụng của con người”;
Riley (1978): “ Chọn tạo giống cây trồng là công nghệ tạo
ra giống cây trồng phù hợp với nhu cầu của con người”;
Riley (1979): “Chọn giống cây trồng là một công nghệ có
mục đích tạo ra vật liệu trồng trọt hoặc giống, tiến bộ hơn
những giống hiện có về năng suất, tính ổn định, lợi ích
nông học hoặc chất lượng thị trường”;
Poehlman & Sleeper (1995): “Chọn giống cây trồng là
khoa học và cũng là nghệ thuật cải tiến di truyền ở thực
vật theo lợi ích của con người”
Một khái niệm chung “Chọn giống là môn khoa học cũng là
môn nghệ thuật về sự thay đổi, cải thiện tính di truyền của
cây trồng Nói một cách khác chọn tạo giống cây trồng là
“chọn lọc” từ các biến dị tự nhiên cũng như nhân tạo có
trong quần thể để tạo ra giống mới”.
Pháp lệnh giống cây trồng (Số 15/2004/PL-UBTV11 ngày 24 tháng 3 năm 2004) đã đưa ra khái niệm về giống cây trồng và giống cây trồng mới như sau:
Giống cây trồng là một quần thể cây trồng đồng nhất về hình thái
và có giá trị kinh tế nhất định, nhận biết được bằng sự biểu hiện của các đặc tính do kiểu gen quy định và phân biệt được với bất
kỳ quần thể cây trồng nào khác thông qua sự biểu hiện của ít nhất một đặc tính và di truyền được cho đời sau.
Giống cây trồng mới là giống cây trồng mới được chọn, tạo ra hoặc mới được nhập khẩu lần đầu có tính khác biệt, tính đồng nhất, tính ổn định nhưng chưa có trong Danh mục giống cây trồng được phép sản xuất, kinh doanh.
1.2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA KHOA HỌC CHỌN GIỐNG CÂY TRỒNG
Khoa học chọn giống cây trồng đã trải qua ba thời kỳ:
(i) Thời kỳ thứ nhất bắt đầu từ khi con người phát
minh ra nền nông nghiệp;
(ii) Thời kỳ thứ hai trước Mendel
(iii) Thời kỳ thứ ba sau Mendel cho đến nay
Bảng 1.1 Những sự kiện nổi bật trong lịch sử di truyền và chọn tạo
giống cây trồng
9000 BC Bằng chứng đầu tiên về thuần hóa thực vật hoang dại thành cây trồng ở vùng đồi trên sông Tigris (sông chảy từ Đông Nam Thổ Nhĩ Kỳ qua Iraq)
3000 BC Tất cả các cây lương thực quan trọng đã được thuần hóa của thế giới cổ xưa
1000 BC Tất cả các cây lương thực quan trọng đã được thuần hóa của thế giới hiện đại
1694 Camerarius người Đức chứng minh giới tính ở thực vật và gợi ý lai là một phương pháp để nhận được kiểu cây mới
1716 Mather người Mỹ quan sát lai tự nhiên ở ngô
1719 Thomas Fairchild tạo tổ hợp lai đầu tiên (Carnation x Sweet William), cẩm chướng khác loài (Dianthus caryophyllus L x Dianthus barbatus L.)
1727 Công ty Vilorin của Pháp giới thiệu phương pháp chọn lọc phả hệ (Pedigree Method)
1766 Koelreuter người đầu tiên lai tạo giống và mô tả con lai giữa hai loài thuốc
lá
1859 Darwin công bố cuốn sách “Nguồn gốc các loài qua chọn lọc tự nhiên”
1866 Mendel phát minh các định luật di truyền
1899 Hopkins mô tả phương pháp chọn lọc bắp trên hàng trong chọn tạo giống ngô
https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/
Trang 3Bảng 1.1 Những sự kiện nổi bật trong lịch sử di truyền và chọn tạo
giống cây trồng (tiếp)
1900 De Vries, Correns và Tscherrmark độc lập tái khẳng định các định luật di
truyền của Mendel
1903 Johansen đưa ra thuật ngữ kiểu gen, kiểu hình và dòng thuần; Lý thuyết
chọn lọc dòng thuần được đưa ra lần đầu tiên
1908 Shull và East độc lập đưa ra giả thuyết siêu trội của hiện tượng ưu thế lai ở
ngô
1908 Davenport lần đầu tiên đưa ra giả thuyết tính trội của hiện tượng ưu thế lai
1909 Hardy và Weinberg đưa ra định luật cân bằng di truyền quần thể
1914 Shull lần đầu tiên sử dụng thuật ngữ Heterosis mô tả sức sống ưu thế lai
1917 Jones phát triển giống ngô lai thương mại đầu tiên
1925 East và Mangelsdorf lần đầu tiên phát hiện tự bất hợp giao tử ở thuốc lá
1926 Vavilov phát hiện các Trung tâm phát sinh cây trồng thế giới (8 trung tâm
chính và 3 trung tâm thứ cấp) và học thuyết “Dãy biến dị tương đồng”
1928 Stadler lần đầu tiên sử dụng tia X gây đột biến tạo giống cây trồng
1935 Vavilov xuất bản cuốn sách “Cơ sở khoa học của chọn giống cây trồng”
1937 Harrington đề xuất phương pháp chọn lọc phả hệ trong tạo giống
1939 Goulden lần đầu tiên đưa ra phương pháp chọn lọc một hạt ưu tú
Bảng 1.1 Những sự kiện nổi bật trong lịch sử di truyền và chọn tạo
giống cây trồng
1940 Jenkins mô tả phương pháp chọn lọc chu kỳ
1944 Avery, Macleod và McCarty khám phá ADN là vật liệu di truyền
1945 Hull đề xướng phương pháp chọn lọc chu kỳ trong tạo giống
1953 Watson, Crick và Wilkins phát minh mô hình chuỗi xoắn kép của phân tử ADN Peta (1962) và đưa ra sản xuất năm 1966
1970 - Norman Borlaug nhận giải Nobel cho cuộc cách mạng xanh
- Trung Quốc khám phá ra công cụ di truyền CMS cho chọn tạo giống lúa lai, Yuan Longping được coi là cha đẻ lúa lai
1973 Herbert Boyer và Stanley Cohen bắt đầu sử dụng enzymes cắt plasmid của vi khuẩn và lồng sợi đôi ADN khác vào plamid
1975 Paul Naim Berg trình bày về tái tổ hợp ADN, ông nhận giải Nobel năm 1980 cho công trình nghiên cứu của mình
1974 Giống lúa lai ba dòng chọn tạo thành công và thương mại ở Trung Quốc
1986 Mỹ cấp Patent cho ngô chuyển gen đầu tiên
2000 Giải trình tự toàn bộ genome cây Arabidopsis
2002 Goff và cs.; Yu và cs., 2002 giải trình tự bộ genome của lúa
1.3 TẦM QUAN TRỌNG VÀ MỤC TIÊU
1.3.1 Tầm quan trọng của chọn tạo giống cây trồng
Giống mới đã góp phần làm cho sản xuất nông nghiệp phát triển:
các giống lúa mới tăng năng suất 50-60%, ngô tăng từ 5 đến 10
tấn/ha
Các kỹ thuật mới được sử dụng trong chọn giống cây được ứng
dụng để tạo ra các tế bào hoặc những giống mới
Sự phát triển giống mới có năng suất cao là biện pháp chính để
tăng sản lượng lương thực Tuy nhiên, các giống mới lại đòi hỏi
điều kiện sản xuất thâm canh không phải nơi nào cũng đáp ứng
được
Hiện tượng biến đổi khí hậu đòi hỏi công tác chọn tạo giống cần
phải tạo những giống cây trồng có năng suất, chất lượng, thích
nghi với điều kiện bất thuận sinh học (sâu, bệnh) hay bất thuận
phi sinh học (hạn, mặn, nóng, lạnh…)
1.3.2 Mục tiêu
Đảm bảo nâng cao đa dạng di truyền, đa dạng sinh học cho phát triển bền vững;
Tăng năng suất và sản lượng đảm bảo an ninh lương thực;
Đáp ứng nhu cầu ngày càng đa dạng của con người về cải tiến chất lượng, giá trị kinh tế, văn hoá, khoa học, thẩm mỹ…
Tạo giống thích ứng với môi trường, đặc biệt với môi trường thay đổi;
Tạo giống chống chịu sâu bệnh và dịch hại;
Tạo giống phù hợp cho cơ giới hóa;
Tạo giống phù hợp cho công nghiệp chế biến;
Tạo giống rút ngắn thời gian sinh trưởng
1.4 THÀNH TỰU CHỌN TẠO GIỐNG CÂY TRỒNG
Chọn giống cây trồng hiện đại là tạo giống cây trồng năng suất
cao, đóng góp quan trọng vào sự phát triển của các quốc gia, nhất
là những nước nghèo trong việc đảm bảo an ninh lương thực
Chọn giống cây trồng cũng có mục tiêu nâng cao tính trạng về
thành phần các hợp chất hữu cơ trong sản phẩm như chất lượng
dinh dưỡng hoặc đáp ứng yêu cầu của công nghiệp chế biến
Chọn giống thích ứng với điều kiện môi trường, chống chịu điều
kiện bất thuận phi sinh học hạn, lạnh, nóng, ngập… cũng được
quan tâm
Chọn giống chống chịu sâu bệnh và dịch hại thành công với nhiều
loài cây trồng
1.5 NHỮNG TIẾN BỘ MỚI TRONG CHỌN TẠO GIỐNG CÂY TRỒNG
Chọn tạo giống ưu thế lai đã thành công ở nhiều loài cây trồng tạo ra bước nhảy vọt về năng suất và chất lượng (Virmani S.S và cs., 2003)
Giống cây trồng biến đổi gen đã có những thành công to lớn trong chọn tạo giống cây trồng kháng sâu bệnh, chống chịu điều kiện bất thuận của môi trường, giống chất lượng
IRRI đã thành công tạo giống chịu ngập, hạn, kháng bệnh bạc lá, giống lúa chất lượng tăng protein và sắt trong hạt (Golden rice), giống lúa C4 (IRRI, 2011);
Cà chua có thời gian bảo quản dài thành công năm 1994, ngô đường chuyển gen kháng sâu (FAO, 2004)
Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/
Trang 41.6 CÁC BƯỚC TRONG CHỌN TẠO GIỐNG CÂY TRỒNG
- Thu thập vật liệu di truyền (nguồn gen thực vật)
- Đánh giá phân loại vật liệu di truyền
- Tạo biến dị cho nguồn vật liệu
- Chọn lọc
- Đánh giá sau chọn lọc
- Khảo nghiệm (khảo nghiệm DUS và VCU)
- Khu vực hóa
- Nghiên cứu kỹ thuật sản xuất hạt giống
- Thương mại giống cây trồng mới
1.7 MỐI QUAN HỆ CHỌN GIỐNG CÂY TRỒNG VỚI CÁC LĨNH VỰC KHÁC
Chọn giống cây trồng
Thực vật học Di truyền học
Công nghệ sinh học
Khoa học cây trồng
Thống kê sinh học Sinh lý thực vật
Bệnh học Côn trùng học Hoá sinh thực vật
https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/