Bài giảng Chọn giống cây trồng ngắn ngày - Chương 10: Chọn giống bông

Bài giảng Chọn giống cây trồng ngắn ngày - Chương 10: Chọn giống bông cung cấp đến học viên các kiến thức về giá trị kinh tế của cây bông, nguồn gốc và phân loại cây bông, đặc điểm thực vật học, quỹ gen cây bông, mục tiêu tạo giống cây bông, phương pháp chọn tạo giống cây bông,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

CHƯƠNG 6 CHỌN GIỐNG BÔNG

Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam

https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/

 Trước những giá trị quan trọng của cây bông, chúng ta cần có chương trình chọn tạo giống bông vải có năng suất cao , chất lượng xơ tốt và chống chịu với sâu bệnh và điều kiện bất thuận của tự nhiên

Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam

https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/

II.GIÁ TRỊ KINH TẾ

 Bông ( gossypium ) là cây lấy sợi quan trọng nhất cung cấp vải mặc cho con người, ngoài việc cung cấp xơ hạt bông còn dùng ép dầu

ăn cho người và thức ăn gia súc

 Thân cây còn làm nguyên liệu cho ngành sản xuất giấy, gỗ ép, làm chất đốt và làm phân xanh cải tạo đất

 Cây bông là cây công nghiệp quan trọng có hiệu quả kinh tế và lợi nhuận cao cho một số nước trồng bông lớn như Mỹ, Australia, Nga, Trung Quốc, Ấn Độ

 Ở Việt Nam, diện tích đất trồng bông hiện nay đạt 3,5 vạn ha, sản lượng 14.000 tấn bông xơ, tự túc 15-20% nguyên liệu trong nước cho công nghiệp dệt

 Cây bông vải là cây xóa đói giảm nghèo cho đồng bào miền núi

III NGUỒN GỐC VÀ PHÂN LOẠI

• Gossypium arboreum L cây bông trồng trọt ở châu Á

• Gossypium barbadense L bông hải đảo có nguồn gốc Nam Mỹ

• Gossypium hirsutum L bông luồi có nguồn gốc Ai Cập

• Gossypium herbaceum L bông cỏ, có nguồn gốc châu Phi

 Các loại bông không trồng trọt

• Gossypium sturtianum J.H Willis – cây bông Úc hay hồng sa mạc

Hình 6.1 Tiến hóa và mối quan

hệ phát sinh loài trong chi

Gossypium

3.2 Phân loại và đa dạng

Bông có mức độ đa dạng cao, chi Gossypium có 43 loài trong đó 37 loài lưỡng bội (2n = 2x = 26) và 6 loài tam bội (2n = 4x = 52)

Fryxell (1992) liệt kê 50 loài, hay các tác giả khác (Percival và cs., 1999; Brubaker và cs., 2002) liệt kê có 49 loài nhưng chỉ có 5 loài tam bội

Sự khác nhau về số loài tam bội có những tranh luận liên quan đến tình trạng G lanceolatum chứng minh phát triển ở địa phương và phân loại G hirsutum không phân tách các loài

Chi Gossypium được nhóm thành 8 nhóm genom lưỡng bội, đã xác định A - G và K, một nhóm tam bội, trên cơ sở bộ nhiễm sắc thể

Mỗi genom đại diện của một nhóm các loài có hình thái giống nhau, chỉ một số ít là lai giữa loài này với loài khác

Bảng 6.2 Phân loại các loài Gossypium

Loài Nhóm genom Phân bố Các loài lưỡng bội

G herbaceum L A1 Loài trồng tế giới cổ, châu

Phi, châu Á

G arboretum L (syn G aboreum L.) A2 Loài trồng tế giới cổ, châu

Phi, châu Á, Đông Nam Á, Trung Quốc

G anomalum Wawr and Peyr B1 Châu Phi

G triphyllum (Harv And Sand.) Hochr B2 Châu Phi

Bảng 6.2 Phân loại các loài Gossypium (tiếp)

Loài Nhóm genom Phân bố

G lobatum Gentry D7

G laxum Phillips D8

G trilobum (DC.) Skov D9

G turneri Fryx D10

G schwendimanii Fryxell & S Koch D11

G stocksii Mast.ex Hook E1

G somalense (Gϋrke) Hutch E2

G areysianum (Defl.) Hutch E3

G incanum (Schwartz) Hille E4

Bảng 6.2 Phân loại các loài Gossypium (tiếp)

Loài Nhóm genom Phân bố

G enthyle Fryxell, Craven & J.M.Stewart K WA,

G exgiuum Fryxell, Craven & J.M.Stewart K WA,

G londonderriense Fryxell, Craven &

J.M Stewart

K

G marchantii Fryxell, Craven & J.M.Stewart K

G nobile Fryxell, Craven & J.M.Stewart K WA,

G pilosum Fryx K WA,

G populifolium (Benth.)Tod K WA,

G pulchellum (C.A Gardn.) Fryx K WA,

G rotundifolium Fryxell, Craven & J.M

Stewart

Các loài tam bội

G hirsutum L (AD)1 Loài trồng, Trung Mỹ

G barbadense L (AD)2 Loài trồng, Nam Mỹ

G tomentosum Nutt ex Seem (AD)3

G mustelinum Miers ex Watt (AD)4

G darwinii Watt (AD)5

G lanceolatum Tod d (AD)

Bảng 6.3 Thành phần hệ gen của một số loài bông

4.1 Rễ:

Bông có 1 rễ cọc đâm sâu xuống đất, từ rễ cọc phát triển rễ thứ cấp và phân nhánh mạnh

IV ĐẶC ĐIỂM THỰC VẬT HỌC

4.3 Lá:

Lá có màu xanh, một số giống có màu nâu đỏ Lá bông có từ 3-5 đến 7 thùy

Hoa cây bông

4.5 Xơ

• Xơ là biến dạng lớp biểu bì của hạt Sau khi thụ tinh xơ bông

trưởng thành cùng quả và hạt, sau hoa nở 15-20 ngày xơ bông đạt chiều dài cao nhất khi quả chín xơ khô có dạng sợi xoắn

4.6 Quả và Hạt

• Một cây có từ 100-300 quả, mỗi quả nặng từ 4-6g, mỗi quả có

4-5 múi, mỗi múi có 6-7 hạt

V QUỸ GEN

 Nhóm bông có sợi dài >50cm tập trung ở vùng Trung Á, Ai cập, Australia Nguồn gen nhóm này hiện đang được lưu trữ nhiều nhất tại trung tâm bông thế giới Azecbaizan

 Nhóm bông kháng bệnh héo xanh, héo rũ tập trung ở các nước châu Á, đặc biệt là các nước Nam Á và Đông Nam Á

 Viện nghiên cứu cây trồng VIR thuộc liên bang Nga đã thu thập tập đoàn giống bông trồng và bông dại khoảng 6.000 mẫu giống

 Việt Nam: Trung tâm nghiên cứu bông Nha Hố đã thu thập, nghiên cứu và bảo quản gần 1500 mẫu giống trong đó gồm 45 giống bông cỏ châu Á, 56 giống bông Hải Đảo và 1215 giống bông luồi

Vốn gen cây bông được Stewart (1995) phân loại thành vốn gen sơ cấp, vốn gen thứ cấp và vốn gen tam cấp:

Vốn gen sơ cấp (Primary gene pool): bao gồm tất cả Gossypium tam bội khác nguồn (2AD) có thể lai với các dòng G hirsutum tái tổ hợp trực tiếp di truyền giữa genom bố mẹ, tạo con lai hữu tính không yêu cầu kỹ thuật đặc thù của các loài trong vốn gen này với các loài nở hoa trùng khớp với nó

Vốn gen tứ cấp (Secondary gene pool): Bao gồm chủ yếu các genom lưỡng bội A và D bởi vì chúng có quan hệ gần gũi dẫn đến tương hợp A và D tứ bội Nó cũng bao gồm các loài genom B và F bởi

vì chúng có quan hệ gần gũi với genom A Chọn tạo con lai hữu dục giữa G hirsutum với vốn gen thứ cấp, yêu cầu kỹ thuật thụ phấn bằng tay một số thời điểm Mặc dù vậy, tiềm năng tái tổ hợp của vốn gen thứ cấp cao khi lai với vốn gen tứ bội

Vốn gen tam cấp (Tertiary gene pool): bao gồm tất cả các loài

Gossypium spp của Úc và một số của châu Phi thuộc genom C, G, K

và E giảm sự đồng hợp của nhiễm sắc thể bông trồng tứ bội Vốn gen này có thể hoặc không lai dễ dàng với bông tứ bội và tạo ra mức tái

tổ hợp di truyền rất thấp

Bảng 6.4 Danh sách các loài Gossypium spp sắp xếp theo vốn gen

Loài Genom Ghi chú

Vốn gen sơ cấp (Primary Germplasm Pool)

G hirsutum AD1 Giống trồng cũ hoặc hiện tại, nguyên liệu tạo giống, mẫu

nguồn gen hoang dại hoặc sơ cấp

G barbadense AD2 Giống trồng cũ hoặc hiện tại, nguyên liệu tạo giống, mẫu

nguồn gen hoang dại hoặc sơ cấp

G tomentosum AD3 Hoang dại

G mustelinum AD4 Hoang dại

G darwinii AD5 Hoang dại

Vốn gen thứ cấp (Secondary Germplasm Pool)

G herbaceum A1 Giống trồng và giống bản địa của châu Phi và Tiểu Á,

một loài dại của Nam Phi

G arboreum A2 Giống trồng và giống bản địa của Tiểu Á và Đông Nam

Châu Á, Trung Quốc và một số châu Phi

G anomalum B1 Hoang dại

G triphyllum B2 Hoang dại

G capitis-viridis B3 Hoang dại,

G trifurcatum (B) Hoang dại,

G longicalyx F1 Hoang dại, dạng bụi thường xanh, Đông Trung Phi

Bảng 6.4 Danh sách các loài Gossypium spp sắp xếp theo vốn gen

Loài Genom Ghi chú Vốn gen thứ cấp (Secondary Germplasm Pool)

G thurberi D1 Hoang dại,

G armourianum D2-1 Hoang dại,

G harknessii D2-2 Hoang dại,

G davidsonii D3-d Hoang dại,

G klotzschianum D3—k Hoang dại,

G aridum D4 Hoang dại, thân gỗ, vùng pacific

G raimondii D5 Hoang dại, vùng pacific

G gossypioides D6 Hoang dại, trung Nam Mexico

G lobatum D7 Hoang dại, thân gỗ, Tây Nam Mexico

G trilobum D8 Hoang dại, trung Tây

G laxum D9 Hoang dại, thân gỗ, Tây Nam Mexico

G turneri D10 Hoang dại, thân gỗ, Tây Nam Mexico

G schwendimanii D11 Hoang dại, thân gỗ, Tây Nam Mexico

Vốn gen Tam Cấp (Tertiary Germplasm Pool)

G sturtianum C1 Hoang dại, Cây cảnh trung Úc

G robinsonii C2 Hoang dại, Tây Úc

G bickii G1 Hoang dại, Trung Úc

G australe (G) Hoang dại, Bắc Úc

G nelsonii (G) Hoang dại, Trung Úc

G costulatum (K) Hoang dại, thân bò, Bắc Kimberleys của Tây Úc

Bảng 6.4 Danh sách các loài Gossypium spp sắp xếp theo vốn gen

Loài Genom Ghi chú Vốn gen Tam Cấp (Tertiary Germplasm Pool)

G enthyle (K) Hoang dại, thẳng, , Úc

G exgiuum (K) Hoang dại, cong rạp, , Úc

G londonderriense (K) Hoang dại, thân bò, , Úc

G merchantii (K) Hoang dại, thân bò, Úc

G nobile (K) Hoang dại, thẳng đứng, , Úc

G pilosum (K) Hoang dại, hướng thiên, , Úc

G pulchellum (K) Hoang dại, thẳngt, , Úc

G rotundifolium (K) Hoang dại, Cong rạp , Úc

G anapoides (K) Hoang dại, thẳng, , Úc

G stocksii E1 Hoang dại,, và mỏm Châu Phi

G somalense E2 Châu Phi và

VI DI TRUYỀN MỘT SỐ TÍNH TRẠNG

Cây bông là “cây tự thụ phấn” nhƣng khả năng giao phấn ngoài khá cao nên một giống bông có thể có tỷ lệ cây dị hợp tử cao, điều này không đặc trƣng cho loài cây tự thụ

Bất dục đực di truyền và bất dục đực tế bào chất (CMS) đƣợc xác định ở cây bông tứ bội Gen trội Ms 4 ở biểu hiện bất dục hoàn toàn ở cây bông

Sắc tố tím (anthocyanin) trong bông đƣợc kiểm soát bởi hàng loạt các đa alen

Màu sắc hoa do 2 gen kép Y 1 Y 2 kiểm soát ( trừ G darwinii) Y 1 kiểm soát cánh hoa vàng ở các thể tứ bội khác nguồn, Y 2 kiểm soát màu vàng cánh hoa Màu vàng cánh hoa ở G barbadense đƣợc kiểm soát bởi Y 1 Ở G hirsutum, hầu hết là cánh hoa màu kem do Y 1 Y 1 y 2 y 2 kiểm soát

Có 11 locus bất dục đực đã đƣợc xác định, trong đó có 19 locus đƣợc tìmh thấy ở G hirsutum và 1 ở G barbadense.

Tế bào học bông có 7 bộ genom của loài Gossypium được đặt tên là

A, B, C, D E, F và G đã được nhận biết theo kích thước NST và mối quan hệ tại giai đoạn giảm nhiễm

Số NST cơ bản là 13 của hầu hết các loài được biết (45) là lưỡng bội (2n = 2x = 26) Bông có thể phân thành 2 nhóm chính là bông cổ (2n = 26), bông hiện đại (2n = 52)

Bản đồ di truyền liên kết của G barbadense và G hirsutum đã được xây dựng Các cặp gen đồng nhất liên quan với một số NST đã được khám phá

Những nghiên cứu chỉ ra rằng chỉ có một gen phục hồi Rf liên quan đến CMS-D2-2 Không có liên kết giữa Rf và chỉ thị hình thái 13 (gồm cả 1 trên NST số 18)

VII MỤC TIÊU TẠO GIỐNG

 Làm bông y tế và băng vệ sinh: các giống bông có sợi dài 30mm, năng suất cao và màu trắng

 Bông cách nhiệt: năng suất cao và sợi ngắn

 Làm sợi dệt vải: các giống có chiều dài sợi 40mm

 Làm chỉ: tập trung vào làm chỉ cao cấp, các sợi dài ít nhất 50mm, chỉ siêu bền đạt mức >60mm

V MỤC TIÊU TẠO GIỐNG (tiếp)

 Làm thực phẩm: trong hạt bông có lƣợng dầu, sau khi đƣợc xử lý tạo ra dầu bông có chất lƣợng cao, giá bông

là loại thực phẩm ngon

 Làm hoa và cây cảnh khô

 Chọn tạo giống bông có khả năng chống chịu với các loại sâu bệnh nhƣ sâu xanh, bệnh héo rũ

VIII PHƯƠNG PHÁP CHỌN TẠO GIỐNG

8.1 Nhập nội giống

 Nguồn nhập nội từ Viện tài nguyên di truyền cây trồng quốc

tế (IPGRI), Viện nghiên cứu cây trồng (VIR) liên bang Nga, ngoài ra còn nhập từ một số nước trồng nhiều bông trên thế giới như: Mỹ, Ấn Độ, Trung Quốc…

 Khi nhập nội cần kiểm dịch thực vật sau đó đưa ra khảo nghiệm đánh giá, nếu vượt các đối chứng hiện có thì tiến tới công nhận giống

8.2 Lai hữu tính

 Cây bông là cây tự thụ nhưng có tỷ lệ thụ phấn ngoài khá cao 0.5-3% Hiện nay có 2 phương pháp lai hữu tính đó là lai trong loài và lai xa

 Lai trong loài để tạo ra các dạng biến dị tổ hợp tốt liên quan tới năng suất, chất lượng do vậy phương pháp chủ yếu là chọn dòng thuần theo phương pháp pedigree và bulk

 Lai xa để tạo ra con lai có năng suất cao, chất lượng tốt và khả năng chống chịu tốt với một số loại sâu bệnh: sâu xanh, sâu đục quả, bệnh héo nhũn, xoăn lùn do virus

 Nếu tổ chức lai xa giữa bông luồi và bông cỏ con lai F1 thường bất dục nên phải tiến hành backcross

8.3 Phương pháp gây đột biến

 Phương pháp gây đột biến được tiến hành phổ biến

ở châu Âu, thành tựu nổi bật là ở Liên Xô cũ

 Có 2 nguồn đột biến: Tác nhân vật lý và tác nhân hóa học

 Tác nhân vật lý: xử lý tia phóng xạ γ Co60

 Tác nhân hóa học: Nitrozomethyl ure 0.005%

 Sử dụng đột biến để tạo ra các giống bông màu

Hình 6.7 Sơ đồ quá trình chọn lọc có sự trợ giúp của chương trình marker (MAS)

8.4 Chọn tạo giống ưu thế lai

 Hoa bông to và hở nên công tác khử đực tương đối dễ dàng và sản xuất hạt lai F1 bằng lao động thủ công

 Các bước sản xuất bông lai:

+ Bước 1: Làm thuần cách ly 1-2 lần từng cá thể

+ Bước 2: Chọn bố mẹ theo 5 nguyên tắc rồi đưa vào phép lai dialen thử khả năng kết hợp theo sơ đồ Griffing 4, không nên tiến hành quá 7 giống

Sơ đồ 4 (Griffing 4): Lai thuận, không có tự phối

Cây bông Bt Cây bông không Bt

Đối chứng Cây chuyển gen

Chuyển gen bằng vi khuẩn Agrobacterium

IX THÀNH TỰU CHỌN GIỐNG

 Thu thập và bảo tồn đƣợc nguồn gen cây bông khá phong phú với

1947 mẫu giống, bao gồm: 831 mẫu giống bông Luồi ( G hirsutum ), 61 mẫu giống bông Hải đảo ( G barbadanse ), 53 mẫu giống bông Cỏ ( G arboreum ) và 2 loài hoang dại

 Nhiều mẫu giống mang gen quí nhƣ chín sớm, quả to, tiềm năng năng suất cao, tỷ lệ xơ cao, phẩm chất xơ tốt và chống chịu sâu bệnh

 Hàng năm, tƣ vấn sử dụng và cung cấp từ 30-50 lƣợt giống cho chọn tạo giống

 Công tác tƣ liệu hóa đã hoàn chỉnh lý lịch của khoảng 1.400 mẫu giống cho 30 tính trạng

 Chọn tạo và cải tiến giống bông

 Chọn tạo và phóng thích thành công 8 giống bông thuộc loài bông luồi (G hirsutum L.) gồm: TH1, TH2, M456-10, MCU9, TM1, LRA5166, C118 và D16-2 trong giai đoạn 1977-1995

 Hiện tại, một số giống bông có triển vọng nhƣ: KS02-63, KS02-67, D20-9 và D99-1 đang đƣợc thử nghiệm ở các vùng

 Nghiên cứu sử dụng ƣu thế lai

 Xác định rõ kiểu di truyền của hầu hết các tính trạng số lƣợng quan trọng

 Xác định nhiều giống bố mẹ có khả năng kết hợp chung cao

và sử dụng chúng có hiệu quả trong chọn tạo giống

 Lai tạo và phóng thích thành công 8 giống bông lai, gồm: L18, VN20, VN35, VN15, VN01-2, VN01-4, VN02-2 và GL03

từ năm 1995 đến nay

 Hiện tại, một số giống lai có triển vọng nhƣ 1,

VN04-2, VN04-3, VN04-4 và VN04-5 đang đƣợc thử nghiệm ở các vùng

2 Giống bông lai VN35

nhận là giống bông Quốc gia năm 1999

 Thời gian sinh trưởng từ gieo đến 50% số cây có quả đầu tiên nở khoảng 110-120 ngày

 VN35 có khả năng sinh trưởng khỏe, chịu hạn tốt, khả năng tái sinh phục hồi năng suất tốt; có từ 1-2 cành đực/cây, mật độ lông trên lá nhiều

 VN35 có khả năng kháng rầy xanh ( Amrasca devastans ) cao, khả năng thích nghi rộng, tiềm năng cho năng suất cao (20-30 tạ bông hạt/ha) và ổn định

 Chất lượng xơ đạt tiêu chuẩn cấp I Việt Nam

3 Giống bông lai VN15

 VN15 là tổ hợp lai cùng loài bông luồi giữa giống mẹ CS95

và giống bố LRA5166, đƣợc công nhận giống quốc gia năm

 Giống có khả năng thích nghi rộng, cho năng suất khá cao (25- 35 tạ/ha)

 Chất lƣợng xơ tốt, đạt tiêu chuẩn cấp I Việt Nam