7/18/15
Mục tiêu môn học:
MÔN HỌC NGUYÊN LÝ VÀ PHƢƠNG PHÁP CHỌN GIỐNG CÂY TRỒNG
Cung cấp những nguyên lý, phƣơng
pháp và kỹ thuật cơ bản áp dụng
Lý thuyết: 22 tiết
trong chọn tạo và cải tiến giống cây
Thực hành: 08 tiết
trồng
Giảng viên: TS. Trần Văn Quang
NỘI DUNG
1. Một số khái niệm trong chọn giống cây trồng
Nhiệm vụ của sinh viên:
2. Nguồn gen thực vật trong chọn giống cây trồng
3. Sinh sản ở thực vật ứng dụng trong chọn giống cây trồng
• Dự lớp đầy đủ
4. Thống kê sinh học ứng dụng trong chọn giống cây trồng
• Thực hành và viết báo cáo
5. Phƣơng pháp tạo biến dị trong chọn giống cây trồng
6. Chọn giống ở cây sinh sản vô tính
• Tham gia thảo luận, viết tiểu luận.
7. Chọn giống ở cây tự thụ phấn
8. Chọn giống ở cây giao phấn
9. Chọn giống ƣu thế lai
10. Đánh giá và công nhận giống cây trồng
TÀI LIỆU THAM KHẢO
• Giáo trình: Chọn giống cây trồng, 1997, 2000, 2005, 2013
TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ
• Giáo trình chọn giống (Viện KHKT NN Việt Nam), 1997
• Allard, R. W. Principles of Plant Breeding. John Wiley and
- Bài tập, thực tập, seminar, tiểu luận: 10%
Sons, Inc., N.Y., 1960.
• Borojevic, S. Principles and Methods of Plant Breeding.
- Kiểm tra giữa học kỳ: 30%
Elsevier, 1990.
• George Acquaah (2007), Principles of Plant Genetics and
- Thi cuối học kỳ: 60%
Breeding" ; Wiley-Blackwell
Principles of Crop Improvement.
• Simmonds, N. W.
Thang điểm: 10
Longman Group Ltd., London, 1979.
• Tạp chí chuyên ngành
• Mạng Internet
1
7/18/15
1.1. KHÁI NIỆM
N.I.Vavilov (1951): “Chọn giống cây trồng là sự định hƣớng tiến hóa của thực vật bởi con ngƣời”,
Chƣơng 1
MỞ ĐẦU
Stebbins (1957): “Chọn giống cây trồng tƣơng tự nhƣ là sự tiến hóa của thực vật trong tự nhiên, nó đơn thuần là sự tiếp tục tiến hóa của các loài cây trồng nhƣng theo hƣớng tốt hơn cho con ngƣời”;
Frankel (1958): “Chọn giống cây trồng là điều khiển cây trồng phục vụ con ngƣời”;
Smith (1966): “Chọn giống cây trồng là một khoa học và là một nghệ thuật cải tiến phƣơng thức di truyền ở thực vật
liên quan đến các tính trạng kinh tế của chúng cho mục đích sử dụng của con ngƣời”;
Riley (1978): “Chọn tạo giống cây trồng là công nghệ tạo ra giống cây trồng phù hợp với nhu cầu của con ngƣời”;
Pháp lệnh giống cây trồng (Số 15/2004/PL-UBTV11 ngày 24 tháng 3 năm 2004) đã đƣa ra khái niệm về giống cây trồng và giống cây trồng mới nhƣ sau:
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 lƣợng thị trƣờng”;
Giống cây trồng là một quần thể cây trồng đồng nhất về hình thái và có giá trị kinh tế nhất định, nhận biết đƣợc bằng sự biểu hiện của các đặc tính do kiểu gen quy định và phân biệt đƣợc với bất kỳ quần thể cây trồng nào khác thông qua sự biểu hiện của ít nhất một đặc tính và di truyền đƣợc cho đời sau.
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 ngƣời”.
Giống cây trồng mới là giống cây trồng mới đƣợc chọn, tạo ra hoặc mới đƣợc nhập khẩu lần đầu có tính khác biệt, tính đồng nhất, tính ổn định nhƣng chƣa có trong Danh mục giống cây trồng đƣợc phép sản xuất, kinh doanh.
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 nhƣ nhân tạo có trong quần thể để tạo ra giống mới”.
Bảng 1.1. Những sự kiện nổi bật trong lịch sử di truyền và chọn tạo giống cây trồng 1.2. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA KHOA HỌC CHỌN GIỐNG CÂY TRỒNG
Năm
Sự kiện nổi bật
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 lƣơng thực quan trọng đã đƣợc thuần hóa của thế giới cổ
Khoa học chọn giống cây trồng đã trải qua ba thời kỳ:
xƣa
1000 BC Tất cả các cây lƣơng thực quan trọng đã đƣợc thuần hóa của thế giới hiện
đại
(i) Thời kỳ thứ nhất bắt đầu từ khi con ngƣời phát
1694
Camerarius ngƣời Đức chứng minh giới tính ở thực vật và gợi ý lai là một phƣơng pháp để nhận đƣợc kiểu cây mới
minh ra nền nông nghiệp;
1716 1719
Mather ngƣời Mỹ quan sát lai tự nhiên ở ngô Thomas Fairchild tạo tổ hợp lai đầu tiên (Carnation x Sweet William), cẩm chƣớng khác loài (Dianthus caryophyllus L. x Dianthus barbatus L.)
(ii) Thời kỳ thứ hai trƣớc Mendel
1727
1766
(iii) Thời kỳ thứ ba sau Mendel cho đến nay.
1859 1866 1899
Công ty Vilorin của Pháp giới thiệu phƣơng pháp chọn lọc phả hệ (Pedigree Method) Koelreuter ngƣời đầu tiên lai tạo giống và mô tả con lai giữa hai loài thuốc lá Darwin công bố cuốn sách “Nguồn gốc các loài qua chọn lọc tự nhiên” Mendel phát minh các định luật di truyền Hopkins mô tả phƣơng pháp chọn lọc bắp trên hàng trong chọn tạo giống ngô
2
7/18/15
Bảng 1.1. Những sự kiện nổi bật trong lịch sử di truyền và chọn tạo giống cây trồng (tiếp) Bảng 1.1. Những sự kiện nổi bật trong lịch sử di truyền và chọn tạo giống cây trồng Sự kiện nổi bật Năm Sự kiện nổi bật Năm 1900 De Vries, Correns và Tscherrmark độc lập tái khẳng định các định luật di
1940 Jenkins mô tả phƣơng pháp chọn lọc chu kỳ
truyền của Mendel
1944 Avery, Macleod và McCarty khám phá ADN là vật liệu di truyền
1903 Johansen đƣa ra thuật ngữ kiểu gen, kiểu hình và dòng thuần; Lý thuyết
chọn lọc dòng thuần đƣợc đƣa ra lần đầu tiên
1945 Hull đề xƣớng phƣơng pháp chọn lọc chu kỳ trong tạo giống
1908 Shull và East độc lập đƣa ra giả thuyết siêu trội của hiện tƣợng ƣu thế lai ở
1953 Watson, Crick và Wilkins phát minh mô hình chuỗi xoắn kép của phân tử ADN 1966 Giống lúa cải tiến thấp cây đầu tiên lai tạo ở IRRI giữa Dee-Geo-woo-gen x
ngô
Peta (1962) và đƣa ra sản xuất năm 1966
1908 Davenport lần đầu tiên đƣa ra giả thuyết tính trội của hiện tƣợng ƣu thế lai
1970
1909 Hardy và Weinberg đƣa ra định luật cân bằng di truyền quần thể
1914 Shull lần đầu tiên sử dụng thuật ngữ Heterosis mô tả sức sống ƣu thế lai
- 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 đƣợc coi là cha đẻ lúa lai.
1917 Jones phát triển giống ngô lai thƣơng mại đầu tiên
1925 East và Mangelsdorf lần đầu tiên phát hiện tự bất hợp giao tử ở thuốc lá
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
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 tƣơng đồng”
cho công trình nghiên cứu của mình
1928 Stadler lần đầu tiên sử dụng tia X gây đột biến tạo giống cây trồng
1974 Giống lúa lai ba dòng chọn tạo thành công và thƣơng mại ở Trung Quốc
1935 Vavilov xuất bản cuốn sách “Cơ sở khoa học của chọn giống cây trồng”
1986 Mỹ cấp Patent cho ngô chuyển gen đầu tiên
1937 Harrington đề xuất phƣơng pháp chọn lọc phả hệ trong tạo giống
2000 Giải trình tự toàn bộ genome cây Arabidopsis
1939 Goulden lần đầu tiên đƣa ra phƣơng pháp chọn lọc một hạt ƣu tú
2002 Goff và cs.; Yu và cs., 2002 giải trình tự bộ genome của lúa
1.3. TẦM QUAN TRỌNG VÀ MỤC TIÊU
1.3.2. Mục tiêu
1.3.1. Tầm quan trọng của chọn tạo giống cây trồng
Đảm bảo nâng cao đa dạng di truyền, đa dạng sinh học cho phát triển bền vững; Tăng năng suất và sản lƣợng đảm bảo an ninh lƣơng thực; 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. Đáp ứng nhu cầu ngày càng đa dạng của con ngƣời về cải tiến Các kỹ thuật mới đƣợc sử dụng trong chọn giống cây đƣợc ứng dụng để tạo ra các tế bào hoặc những giống mới. chất lƣợng, giá trị kinh tế, văn hoá, khoa học, thẩm mỹ… Tạo giống thích ứng với môi trƣờng, đặc biệt với môi trƣờng thay đổi; Tạo giống chống chịu sâu bệnh và dịch hại; Sự phát triển giống mới có năng suất cao là biện pháp chính để tăng sản lƣợng lƣơng thực. Tuy nhiên, các giống mới lại đòi hỏi điều kiện sản xuất thâm canh không phải nơi nào cũng đáp ứng đƣợc. Tạo giống phù hợp cho cơ giới hóa; Tạo giống phù hợp cho công nghiệp chế biến; Tạo giống rút ngắn thời gian sinh trƣởng. Hiện tƣợng biến đổi khí hậu đòi hỏi công tác chọn tạo giống cần phải tạo những giống cây trồng có năng suất, chất lƣợng, thích nghi với điều kiện bất thuận sinh học (sâu, bệnh) hay bất thuận phi sinh học (hạn, mặn, nóng, lạnh…)
1.4. THÀNH TỰU CHỌN TẠO GIỐNG CÂY TRỒNG
1.5. NHỮNG TIẾN BỘ MỚI TRONG 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 Chọn tạo giống ƣu thế lai đã thành công ở nhiều loài cây trồng tạo ra bƣớc nhảy vọt về năng suất và chất lƣợng (Virmani S.S. và là những nƣớc nghèo trong việc đảm bảo an ninh lƣơng thực. cs., 2003). Chọn giống cây trồng cũng có mục tiêu nâng cao tính trạng về thành phần các hợp chất hữu cơ trong sản phẩm nhƣ chất lƣợng 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 dinh dƣỡng hoặc đáp ứng yêu cầu của công nghiệp chế biến. kiện bất thuận của môi trƣờng, giống chất lƣợng. Chọn giống thích ứng với điều kiện môi trƣờng, chống chịu điều kiện bất thuận phi sinh học hạn, lạnh, nóng, ngập… cũng đƣợc IRRI đã thành công tạo giống chịu ngập, hạn, kháng bệnh bạc lá, giống lúa chất lƣợng tăng protein và sắt trong hạt (Golden rice), giống lúa C4 (IRRI, 2011); quan tâm. Cà chua có thời gian bảo quản dài thành công năm 1994, ngô Chọn giống chống chịu sâu bệnh và dịch hại thành công với nhiều đƣờng chuyển gen kháng sâu (FAO, 2004). loài cây trồng
