Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: 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 ven biển tỉnh Nghệ An

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

VEN BIỂN TỈNH NGHỆ AN

Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng

Mã số:

9.62.01.11

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ

NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2019

Công 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

Hội Giống cây trồng Việt Nam

Viện Di truyền nông nghiệp

Trung tâm Tài nguyên thực vật

Phản biện 1: PGS.TS. Nguyễn Thị Trâm Phản biện 2: PGS.TS. Đặng Trọng Lƣơng Phản biện 3: PGS.TS. Lã Tuấn Nghĩa

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

PHẦN 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

từ 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

lượng 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...

Bên 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.

1.5.2. 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).

2.3. 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

cần 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.

2.5.3. 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 PHƢƠNG 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

thích 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. PHƢƠNG 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. PHƢƠNG 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.

- Xây dựng sơ đồ hình cây để so sánh hệ số tương đồng di truyền theo

- 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. phương pháp UPGMA bằng phần mềm NTSYS 2.1.

PHẦN 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

Tính trạng

Mức độ biểu hiện

Tỷ lệ (%)

Số quả/ nách lá

Số quả/cây

Số hạt/quả

Khối lượng 1000 hạt (g)

Năng suất cá thể (g)

1 quả/nách lá 3 quả/nách lá Ít quả: < 30 Trung bình: 30 - 40 Nhiều quả: > 40 Quả ít hạt: < 80 Trung bình: 80 - 100 Quả nhiều hạt: > 100 Hạt nhỏ: < 2,5 Hạt trung bình: 2,5 - 3,0 Hạt lớn: 3,1 - 3,5 Hạt rất lớn: > 3,5 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

Số mẫu giống 31 25 10 23 23 33 6 17 15 35 5 1 5 42 8 1

55,36 44,64 17,86 41,07 41,07 58,93 10,71 41,07 26,79 62,50 8,93 1,79 8,93 75,00 14,28 1,79

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

bình 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

Đại học Vinh có tính đa hình cao, là vật liệu quan trọng cho công tác nghiên cứu và chọn tạo giống vừng năng suất cao ở Việt Nam.

Hình 4.2. Cây phân nhóm đa dạng di truyền của 56 mẫu giống vừng dựa trên chỉ thị phân tử 4.1.4. Kết quả tuyển chọn bộ giống vừng triển vọng từ tập đoàn thu thập

Từ kết quả đánh giá tập đoàn 56 mẫu giống vừng có nguồn gốc trong nước và nhập nội đã tuyển chọn được 9 mẫu giống vừng có khả năng sinh trưởng, phát triển tốt và có tiềm năng năng suất khá (năng suất cá thể > 7,78 g/cây).

Bảng 4.2. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cá thể của 9 mẫu giống vừng tuyển chọn tại huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An

TT Mẫu giống

Số quả/cây

Số quả/ nách lá

Số hạt/quả

P 1000 hạt (gam)

NSCT (g/cây)

55,8±6,6

79,9±4,4 2,71±0,03 8,94±0,17

Số hàng hạt 4

46,8±4,3

74,0±4,9 2,92±0,06 7,80±0,34

47,6±9,0

81,9±4,4 2,95±0,06 8,27±0,57

G10

46,2±9,4

74,8±3,0 3,15±0,03 7,78±1,01

G14

38,6±3,5

75,7±1,7 3,59±0,07 8,23±0,92

G15

45,9±3,2

127,0±3,2 2,42±0,04 8,97±1,33

G26

52,5±2,8

88,9±6,1 2,99±0,02 7,90±0,44

G49

64,4±3,5

73,2±2,5 2,56±0,05 9,40±0,62

G51

48,3±6,1

85,2±3,2 3,04±0,03 9,66±0,69

G53

Trong 9 mẫu giống vừng tuyển chọn, có 3 mẫu giống là G26, G51 và G53 có tiềm năng năng suất cao với năng suất cá thể đạt tương ứng là 8,97, 9,40 và 9,66. Đây đều là những mẫu giống có 3 quả/nách lá, quả có 4 - 8 hàng hạt, cây phân cành... cần tiếp tục gửi khảo nghiệm và đưa ra phục vụ sản xuất. Tuy nhiên, các mẫu giống này cũng có những hạn chế nhất định như mẫu giống G53 có góc lá nằm ngang, trong khi mẫu giống G51 lá không rụng khi chín.

4.2. CÁC ĐẶC ĐIỂM SINH TRƢỞNG, PHÁT TRIỂN CỦA CÁC MẪU

GIỐNG BỐ MẸ VÀ CÁC TỔ HỢP LAI

4.2.1. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cá thể

Về mặt nông học, năng suất là kết quả phản ánh tổng hợp quá trình hoạt động sống của cây trồng, là thước đo phản ánh sự sinh trưởng phát triển với khả năng chống chịu các điều kiện bất thuận của môi trường, là sản phẩm của quá trình sinh lý sinh hoá diễn ra bên trong cơ thể thực vật. Kết quả nghiên cứu về các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cá thể của các mẫu giống bố mẹ và các tổ hợp lai của chúng được trình bày ở bảng 4.3a và 4.3b. Bảng 4.3a. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cá thể của các dòng, giống bố mẹ trong vụ Xuân 2012

Ký hiệu dòng

Số quả/cây Số hạt/quả

G7 G8 G15 G23 G51 G53 G20 G56 V6 S.E.

45,00 bc 48,56 c 41,03 abc 33,14 a 57,36 d 46,17 c 34,33 a 37,36 ab 46,43 c 3,80

67,73 ab 67,25 a 74,33 c 72,36 bc 74,09 c 85,63 d 101,26 e 97,16 e 111,22 f 2,26

P1000 hạt (gam) 3,05 e 2,54 bc 3,53 g 3,34 f 2,62 cd 3,09 e 2,46 b 2,34 a 2,66 d 0,05

Năng suất cá thể (gam) 6,28 a 6,58 a 8,83 b 6,37 a 10,05 b 9,64 b 6,09 a 7,16 a 9,62 b 0,77

Ghi chú: Các giá trị trong cột có cùng chữ cái không sai khác ở mức ý nghĩa 0,05 Năng suất cá thể của các mẫu giống bố mẹ biến động từ 6,09 - 10,05 g/cây. Cao nhất là mẫu giống G51, đạt 10,05 g/cây, tiếp theo đó là mẫu giống G53, G56 và G15 (mức b), đạt tương ứng là 9,64, 9,62 và 8,83 g/cây. Mẫu giống G20 có năng suất cá thể thấp nhất, chỉ đạt 6,09 g/cây.

Tổ hợp lai

Số quả/cây

Số hạt/quả P1000 hạt (gam) Năng suất cá thể

(gam)

V6xG7

G20xG7

G56xG7

V6xG8

G20xG8

G56xG8

V6xG15

G20xG15

G56xG15

V6xG23

G20xG23

G56xG23

V6xG51

G20xG51

G56xG51

V6xG53

G20xG53

53,74 cde 57,47 def 46,69 abc 51,26 b-e 57,60 def 51,43 b-e 48,09 a-d 45,39 abc 51,63 b-e 47,40 a-d 42,29 ab 38,21 a 50,70 b-e 53,56 cde 60,88 ef 50,10 bcd 66,19 f 52,96 cde

70,61 b 73,07 b 72,02 b 72,42 b 70,92 b 71,81 b 82,26 cd 83,69 cd 73,49 b 77,27 bc 81,14 cd 61,07 a 84,14 d 63,07 a 62,22 a 84,83 d 85,79 d 79,91 cd

2,99 c 3,00 c 3,06 c 2,66 b 2,68 b 2,53 ab 3,54 f 3,39 ef 3,40 ef 3,31 de 3,37 ef 2,94 c 2,52 ab 2,43 a 2,63 b 3,03 c 3,13 cd 3,05 c

9,41 c-f 10,75 fg 8,47 c 8,72 cd 9,84 c-g 8,52 c 10,37 efg 11,14 g 8,46 c 8,86 cde 8,82 cde 5,49 a 9,29 c-f 6,87 b 9,47 c-f 10,25 d-g 14,02 h 10,00 c-g

G56xG53

4,38

2,87

S.E.

0,09

0,66

Ghi chú: Các giá trị trong cột có cùng chữ cái không sai khác ở mức ý nghĩa 0,05 Trong các tổ hợp lai, năng suất cá thể biến động từ 5,49 - 14,02 gram/cây. Tổ hợp lai G20 x G53 có năng suất cá thể lớn nhất, 14,02 gram/cây và sai khác có ý nghĩa so với các tổ hợp lai còn lại. Tiếp theo đó là tổ hợp G20 x G15, G20 x G7, G56 x G53, V6 x G53 và V6 x G15 đạt tương ứng là 11,14, 10,75, 10,25, 10,00, 10,37 gram/cây. Mặc dù mẫu giống G51 có năng suất cá thể cao nhất nhưng các con lai của chúng lại không có năng suất cao nhất. Kết quả này tương tự như nghiên cứu của Jadhav and Mohrir (2013); Ramesh et al. (2014); Saxena and Bisen (2017) và Karande et al. (2018).

Bảng 4.3b. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cá thể của các tổ hợp lai trong vụ Xuân 2012

Như vậy, có sự sai khác ở mức ý nghĩa giữa các mẫu giống bố mẹ và con lai cho thời gian sinh trưởng, chiều cao cây, chiều cao đóng quả, số cành cấp 1 trên cây, số quả/cây, số hạt/quả, P1000 hạt và năng suất cá thể. Kết quả này tương tự như công bố của Chaudhari et al. (2015) và Saxena and Bisen (2017).

4.3. ƢU THẾ LAI CỦA CÁC TỔ HỢP LAI

4.3.1. Ƣu thế lai về P1000 hạt

Theo Mahajan et al. (2007), khối lượng 1000 hạt có tương quan thuận có ý nghĩa với năng suất cá thể và số hạt trên quả. Tính trạng này tương quan nghịch với chiều cao cây và chiều dài quả. Bên cạnh đó, Azeez and Morakinyo (2014) cho rằng, khối lượng 1000 hạt ở cây vừng được kiểm soát bởi các gen hoạt động theo cơ chế cộng gộp. Bảng 4.4. Ƣu thế lai của các tổ hợp về số hạt trên quả, P1000 hạt và năng suất cá thể

Năng suất cá thể

P1000 hạt

Hb (%) Hm (%) Hs (%) Hb (%) Hm (%) Hs (%)

0,00

5,51** -0,39** 0,28** -3,97** -3,69** -1,94** 1,51** -1,30** -5,26** -7,50** 0,38** -1,86** -1,64** 0,33** -1,00** 0,70** -12,16** 0,08 0,13 0,19

2,31** 7,20** 3,76** 14,33** 13,14** 15,86** 5,34** 12,98** 12,35** -4,61** -4,52** 6,18** 4,85** 8,89** 13,61** 10,27** 16,03** 3,40** 0,07 0,12 0,17

0,00 0,75** -4,89** 32,96** 27,32** 27,69** 13,78** 17,79** 14,54** -5,26** -8,77** -1,00** 12,53** 12,78** 15,04** 24,44** 26,57** 10,40** 0,07 0,12 0,17

-9,36** 49,62** 18,94** 7,76** 26,25** -4,15** 6,29** 45,47** 3,73** -7,56** -31,65** -5,77** -2,22** 71,16** 18,29** -7,87** 38,46** -23,31** 0,68 1,14 1,64

7,68** 55,41** 24,02** 12,40** 49,44** 5,82** 6,40** 78,34** 19,02** -5,56** -14,88** 10,01** 18,33** 73,82** 26,07** 10,86** 41,61** -18,82** 0,59 0,99 1,42

-9,36** 2,29** -11,43** 7,76** 15,84** -12,06** 6,51** 45,77** 3,95** -3,47** -28,62** -1,59** -2,22** 11,71** -11,92** -7,87** -8,32** -42,90** 0,59 0,99 1,42

Tổ hợp/ dòng V6xG8 G20xG8 G56xG8 V6xG15 G20xG15 G56xG15 V6xG53 G20xG53 G56xG53 V6xG51 G20xG51 G56xG51 V6xG7 G20xG7 G56xG7 V6xG23 G20xG23 G56xG23 S.E ± CD0,05 CD0,01

Ghi chú: * mức ý nghĩa α = 0,05; ** mức ý nghĩa α = 0,01

Kết quả đánh giá ưu thế lai khối lượng 1000 hạt của các tổ hợp lai cho thấy, có 5, 15 và 8 tổ hợp lai có ưu thế lai thực, ưu thế lai trung bình và ưu thế lai chuẩn dương có ý nghĩa. Kết quả này phù hợp với nghiên cứu của Hassan and Sedeck (2015); Chaudrari et al. (2015); Patel et al. (2016); Virani et al. (2017) và Karande et al. (2018). 4.3.2. Ƣu thế lai về năng suất cá thể

Ưu thế lai dương về năng suất cá thể là mong muốn của nhà chọn giống. Năng suất cá thế là tính trạng đa gen, hoạt động theo hiệu ứng di truyền cộng gộp. Do vậy, với tính trạng này có thể áp dụng biện pháp chọn lọc theo phả hệ (Pedigree) để chọn các cá thể mong muốn ở thế hệ phân ly sớm (Hassan and Sedeck, 2015). Kết quả ở Bảng 4.3 cho thấy:

Trong 18 tổ hợp lai giữa các giống vừng có nguồn gốc khác nhau với ba giống vừng hiện trồng phổ biến ở Nghệ An có 10, 15 và 7 tổ hợp lai có ưu thế lai thực, ưu thế lai trung bình và ưu thế chuẩn tương ứng dương có ý nghĩa. Kết quả này phù hợp với công bố của Azeez and Morakinyo (2014); Rani et al. (2015), Hassan and Sedeck (2015); Virani et al. (2017) và Karande et al. (2018). 4.4. KHẢ NĂNG KẾT HỢP CỦA CÁC MẪU GIỐNG VỚI DÕNG THỬ Kết quả phân tích khả năng kết hợp của các mẫu giống vừng trong thí nghiệm với các giống thử là các giống được trồng phổ biến ở vùng Bắc Trung Bộ được trình bày ở Bảng 4.5a và 4.5b. 4.4.1. Khả năng kết hợp về số quả trên cây

Số quả/cây là tính trạng có tương quan thuận chặt chẽ với chiều cao cây, số hạt trên quả và năng suất cá thể (Vinoth et al., 2018). Tính trạng này được kiểm soát bởi các gen hoạt động theo hiệu ứng di truyền không cộng gộp (Azeez and Morakinyo, 2014).

Trong các mẫu giống bố mẹ như G53 (4,99), G51 (3,63) và G20 (2,33) là những dòng có khả năng kết hợp chung cao cho tính trạng số quả/cây. Có 3 tổ hợp lai cho giá trị sca sai khác có ý nghĩa là V6 x G8(7,44), G20 x G51 (6,95) và V6 x G23 (5,97). Ở các tổ hợp lai này đều có chung đặc điểm là sự kết hợp của dòng có khả năng kết hợp chung trung bình (G8) hoặc tốt (G51) và dòng có khả năng kết hợp chung kém (G56 và V6) hoặc trung bình (V6). Ba tổ hợp lai trên có nhiều tiềm năng trong chọn lọc các dòng có số quả/cây cao góp phần tăng năng suất ở các thế hệ con lai. Kết quả này tương tự như nghiên cứu của

Azeez and Morakinyo (2014); Joshi et al. (2015) và Hassan and Sedeck (2015). Bảng 4.5a. Giá trị khả năng kết hợp chung của các mẫu giống bố mẹ đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cá thể trong vụ Xuân 2012

Năng suất cá

Mẫu giống bố mẹ

Số quả/cây

Số hạt/quả

P1000 hạt (gam)

thể (gam)

GCA (Bố)

2,01

-3,27

-0,36

-0,35

-3,05

4,83

0,46

0,62

4,99

8,53

0,09

2,05

3,63

-5,18

-0,45

-0,83

1,21

-3,08

0,04

0,17

-8,79

-1,83

0,22

-1,65

G8 G15 G53 G51 G7 G23

S.E.

1,71

1,08

0,03

0,28

2,86

1,82

0,05

0,47

4,09

2,60

0,08

0,67

C.D.0,05 C.D.0,01

GCA (Mẹ)

2,33

1,29

0,02

0,87

-1,12

-4,90

-0,05

-0,97

-1,21

3,60

0,03

0,11

G20 G56 V6

S.E.

1,21

0,77

0,02

0,20

2,02

1,28

0,04

0,33

2,89

1,84

0,06

0,47

C.D.0,05 C.D.0,01

4.4.2. Khả năng kết hợp về số hạt trên quả

Tính trạng số hạt trên quả được kiểm soát bởi các gen hoạt động theo hiệu ứng di truyền không cộng gộp (Saxena and Bisen, 2017). Với những tính trạng này sử dụng phương pháp chọn lọc chu kỳ kiểu hình ở những thế hệ phân ly đời đầu, sau đó áp dụng chọn lọc phả hệ để phân lập các dòng có số hạt/quả theo mong muốn của nhà chọn giống (Mungala et al., 2017).

Trong các mẫu giống bố mẹ, giá trị gca về số hạt trên quả biến động từ - 5,18 (G51) đến 8,53 (G53). Có 3 trong 9 mẫu giống bố mẹ có biểu thị hiệu ứng dương có ý nghĩa là G15, G20, G53 và V6, đây là các mẫu giống có nhiều ưu thế để phát triển các dòng vừng mới có số hạt trên quả cao góp phần tăng năng suất vừng.

Bảng 4.5b. Giá trị khả năng kết hợp riêng (sca) của các tổ hợp lai về các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cá thể trong vụ Xuân 2012

P1000 hạt (gam) Năng suất cá thể (gam)

Số quả/cây 7,44** 1,84 -5,31* -2,67 -3,81 2,51 -2,34 -0,88 4,38 -3,30 6,95* -4,82 -5,11* -0,96 0,93 5,97* -3,14 2,31 2,95 4,95 7,09

Số hạt/quả 0,99 -2,09 2,58 6,69 -8,04 -0,13 1,30 4,99 -1,42 -7,19 -2,69 5,02 -2,28 -2,90 -1,16 0,50 10,73 -4,89** 1,88 3,15 4,51

0,05 0,04 -0,07 0,14** -0,12* -0,04 0,02 -0,05 0,00 -0,22** 0,15** 0,09* -0,07 0,01 0,07 0,08 -0,03 -0,05 0,06 0,09 0,14

1,73** -0,05 0,29 0,23 -2,54** 0,34 -0,45 0,47 -0,56 -1,26** 1,90** -0,10 -1,28** -0,41 0,27 1,03* 0,64 -0,24 0,48 0,81 1,16

Tổ hợp lai V6xG8 G20xG8 G56xG8 V6xG15 G20xG15 G56xG15 V6xG53 G20xG53 G56xG53 V6xG51 G20xG51 G56xG51 V6xG7 G20xG7 G56xG7 V6xG23 G20xG23 G56xG23 SE (sca) C.D.0,05 C.D.0,01

Ghi chú: * mức ý nghĩa α = 0,05; ** mức ý nghĩa α = 0,01

Giá trị khả năng kết hợp riêng của các tổ hợp lai cho tính trạng số hạt trên quả biến động từ -8,04 (G20 x G15) đến 10,73 (G20 x G23). Có 4 trong 18 tổ hợp lai có giá trị sca biểu thị hiệu ứng dương có ý nghĩa, trong đó cao nhất là tổ hợp lai G20 x G23 (10,73), tiếp theo đó là V6 x G15 (6,69), G56 x G51 (5,02) và G20 x G53 (4,99). Các tổ hợp lai này là sự kết hợp của các dòng bố và mẹ có khả năng kết hợp chung tốt như G15 và V6; G53 và G20 hoặc kém như G51 và G56, hoặc giữa dòng có khả năng kết hợp chung tốt (G20) với dòng có khả năng kết hợp chung kém (G23). Kết quả này cũng tương tự như nghiên cứu của Ramesh et al. (2014) và Joshi et al. (2015).

4.4.3. Khả năng kết hợp về khối lƣợng 1000 hạt

Trong các mẫu giống bố mẹ, giá trị gca về khối lượng 1000 hạt biến động từ -0,45 (G51) đến 0,46 (G15). Có 6 trong 9 mẫu giống bố mẹ có biểu thị

hiệu ứng dương, trong đó cao nhất là G15 (0,46), tiếp theo đó là G23 (0,22) và G53 (0,09). Giá trị khả năng kết hợp riêng của các tổ hợp lai cho tính trạng khối lượng 1000 hạt biến động từ -0,22 (V6 x G51) đến 0,15 (G20 x G51). Có 9 trong 18 tổ hợp lai có giá trị sca biểu thị hiệu ứng dương, trong đó có 3 tổ hợp lai có giá trị sca dương có ý nghĩa là G20 x G51 (0,15), V6 x G15 (0,14) và G56 x G51 (0,09). Ba tổ hợp lai này là cơ sở để chọn được các dòng vừng mới có kích thước hạt lớn. Kết quả này cũng tương tự như nghiên cứu của Ramesh et al. (2014). Joshi et al. (2015) và Mungala et al. (2017).

4.4.4. Khả năng kết hợp về năng suất cá thể

Năng suất là một yếu tố tổng hợp, đa gen và chịu ảnh hưởng lớn với điều kiện môi trường (Divya et al., 2018). Trong các mẫu giống bố mẹ, có 5 trong 9 mẫu giống bố mẹ có biểu thị hiệu ứng dương, trong đó cao nhất là dòng G53 (2,05), tiếp theo đó là G20 (0,87) và G15 (0,62). Có 9 trong 18 tổ hợp lai có giá trị sca biểu thị hiệu ứng dương, trong đó có 3 tổ hợp lai cho giá trị sca dương có ý nghĩa là G20 x G51 (1,90), V6 x G8 (1,73) và V6 x G23 (1,03). Các tổ hợp lai này là sự kết hợp giữa dòng bố có khả năng kết hợp chung kém (G8 và G23) với dòng có khả năng kết hợp chung trung bình (V6), hoặc giữa dòng bố có khả năng kết hợp chung kém (G51) với dòng có khả năng kết hợp chung trung bình (V6). Kết quả này cũng tương tự như nghiên cứu của Ramesh et al. (2014); Joshi et al. (2015) và Mungale et al. (2017).

Bảng 4.6. Sự biểu hiện của 5 tổ hợp lai có triển vọng về năng suất cá

thể và các chỉ tiêu liên quan đến các thế hệ con lai

Tổ hợp lai

Hb (%)

Hs (%)

Hiệu ứng sca

NS cá thể (g)

Di truyền có ý nghĩa Di truyền có ý nghĩa cho các tính trạng cho các tính trạng vƣợt đối chứng vƣợt bố mẹ tốt hơn TG, CDQ, SN, P, NS CC, CC1, SQ, NS SN, P, NS

CC1, P, NS

SN, SQ, NS

CC1, SN, SQ, P, NS

SN, P

CC1, SQ, P

G20xG7 10,75 71,16** 11,71** -0,41 V6xG15 10,37 7,76** 7,76** 0,23 G20xG15 11,14 26,25** 15,84** -2,54** SN, SQ, NS V6xG53 10,25 6,29** 6,51** -0,45 G20xG53 14,02 45,47** 45,77** 0,47

Ghi chú: * mức ý nghĩa α = 0,05; ** mức ý nghĩa α = 0,01; H = các bố mẹ tốt với gca có ý nghĩa theo hướng mong muốn; M = các bố mẹ trung bình với gca không có ý nghĩa theo cả hai hướng. TG = thời gian sinh trưởng; CC = chiều cao cây; CC1 = chiều cao đến quả đầu tiên; CDQ = chiều dài đóng quá; SN = số cành cấp 1 trên cây; SQ = số quả/cây; P = khối lượng 1000 hạt; NS = năng suất cá thể.

Từ các kết quả nghiên cứu về khả năng kết hợp ở trên cho tất cả các tính trạng cho thấy, không có mẫu giống vừng nào có khả năng kết hợp chung tốt cho tất cả các tính trạng. Bên cạnh đó, không có tổ hợp lai nào có khả năng kết hợp riêng tốt cho tất cả các tính trạng. Trong nghiên cứu này, dựa vào độ lớn về năng suất cá thể của 5 tổ hợp lai cao nhất trong 18 tổ hợp lai, chúng ta có những so sánh về mức độ biểu hiện của năng suất cá thể của các tổ hợp lai này với ưu thế lai thực, ưu thế lai chuẩn và ảnh hưởng của khả năng kết hợp riêng (Bảng 4.6).

Trong 5 tổ hợp lai trên, có 2 tổ hợp lai V6 x G15 và G20 x G53 có giá trị sca cho năng suất cá thể > 0 và hoạt động của gen có thể là do hiệu ứng cộng (Ramesh et al., 2014). Những tổ hợp lai này có thể sử dụng phương pháp chọn lọc phả hệ để phát triển dòng vừng mới theo mục tiêu chọn tạo giống. Tuy nhiên, chọn lọc nên tiến hành ở các thế hệ muộn để xuất hiện các dạng công tính do hoạt động của gen lẫn át. 4.5. ĐẶC ĐIỂM QUẦN THỂ F2 CỦA CÁC TỔ HỢP LAI

Biểu hiện của các tính trạng di truyền ở con cái của các tổ hợp lai đời thứ nhất (F1) đều thể hiện tương đối đồng đều, nhìn chung tuần theo quy luật di truyền tính trội.

Bảng 4.7. Sự phân ly một số tính trạng hình thái của con lai F2

THL

χ2

tn (3:1) 1,46 2,05 1,52 1,58 0,13 2,15 1,40 1,08 1,65 1,59 2,15 1,17

1 quả 81 89 78 82 72 79 84 71 79 89 79 82 - - - - - -

Lông trên quả Nhẵn - 26 21 - - - 25 - - - 21 23 21 - - - 20 19

tn (3:1) 0,11 0,58 0,08 0,58 0,39 1,40 1,46 1,52

Rậm - 84 76 - - - 80 - - - 76 80 84 - - - 81 78

V6xG8 G20xG8 G56xG8 V6xG15 G20xG15 G56xG15 V6xG53 G20xG53 G56xG53 V6xG51 G20xG51 G56xG51 V6xG7 G20xG7 G56xG7 V6xG23 G20xG23 G56xG23

Ghi chú: Giá trị χ2

Số quả/nách lá χ2 3 quả 20 21 19 20 22 18 21 18 19 22 18 21 - - - - - - lý thuyết = 3,84 ở mức ý nghĩa α = 0,05

trong vụ Hè Thu 2012

Nhưng đến đời thứ hai (F2) các tính trạng di truyền ở con cái của các tổ hợp lai không còn đồng nhất nữa, mà đều có biểu hiện phân ly theo các tỷ lệ khác nhau. Chúng tôi chỉ trình bày hiểu hiện đặc điểm di truyền của một vài tính trạng hình thái và tính trạng liên quan đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất.

4.5.1. Lông trên quả

Lông rậm là một tính trạng đặc trưng ở cây vừng và có thể quan sát thấy ở nhiều bộ phân của cây như thân, lá, hoa và quả (Weiss, 1983). Tính trạng lông rậm được đánh giá là có lợi thế trong chống chịu sâu bệnh ở cây vừng (Furat and Uzun, 2010). Tất cả các con lai của 8 tổ hợp ở thế hệ F1 đều có lông trên quả rậm khi lai giữa giống có lông trên quả rậm với giống lông trên quả nhẵn. Ở thế hệ F2, 8 quần thể từ 8 tổ hợp lai ở Bảng 4.7 cho thấy chúng phân ly theo tỷ lệ 3 lông rậm: 1 lông nhẵn ở tất cả các tổ hợp lai. Kết quả này chứng tỏ lông rậm được kiểm soát bởi 1 gen và lông rậm là trội so với tính trạng lông nhẵn. Kết quả nghiên cứu này phù hợp với công bố của Falusi et al. (2002); Yol and Uzun (2011) và Venkata et al. (2012).

4.5.2. Số quả trên nách lá

Kết quả khi lai giữa giống có 1 quả/nách lá với giống có 3 quả/nách lá thì 100% con lai thế hệ F1 có 1 quả/nách lá, điều này cho thấy tính trạng 1 quả/nách lá là trội so với tính trạng 3 quả/nách lá. Ở thế hệ F2, các quần thể của 12 tổ hợp lai ở Bảng 4.7 phân ly theo tỷ lệ 3 : 1. Như vậy, tính trạng số quả trên nách lá được kiểm soát bởi một cặp gen. Tính trạng 1 quả/nách lá là trội so với tính trạng 3 quả/nách lá. Ashri (2007) đưa ra ký hiệu “T” cho tính trạng 1 quả/nách lá và “t” cho tính trạng 3 quả/nách lá. Kết quả này cũng tương tự như những nghiên cứu của Bayadar and Turgut (2000); Baydar (2005) và nghiên cứu của Yol and Uzun (2011). 4.6. KẾT QUẢ CHỌN LỌC CÁC DÕNG VỪNG TRIỂN VỌNG 4.6.1. Kết quả đánh giá sơ bộ các dòng vừng mới

Từ kết quả chọn lọc đến thế hệ con lai F5 chúng tôi đã chọn lọc được 12 dòng vừng có nhiều ưu điểm, các dòng vừng này được đánh giá sơ bộ trong vụ Xuân năm 2014 để lựa chọn 1 dòng triển vọng có năng suất cao, hạt màu đen, kiểu cây thâm canh, có nhiều quả/cây… đưa vào thí nghiệm khảo nghiệm trong các vụ tiếp theo.

Bảng 4.8. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng vừng mới thế hệ F5 trong vụ Xuân 2014 Số hạt/quả Số quả/cây

TT Ký hiệu giống

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

30,33 30,81 33,07 44,48 30,29 40,29 32,67 33,81 40,24 46,62 31,10 35,71

P1000 hạt (g) 2,32 2,21 2,69 2,52 2,43 2,79 2,21 2,87 2,98 3,02 2,73 2,52

Năng suất cá thể (g) 7,32 6,15 6,02 8,72 7,52 7,01 7,93 6,19 9,02 9,98 5,56 8,96

112,81 94,35 72,05 98,76 108,52 70,04 112,28 66,23 78,02 75,34 68,72 111,24

NLV1 NLV2 NLV3 NLV4 NLV5 NLV6 NLV7 NLV8 NLV9 NLV10 NLV11 V6 4.6.2. Dòng vừng NLV10

Dòng NLV10 là có thời gian sinh trưởng thuộc nhóm dài ngày, trong vụ Xuân muộn, giống có thời gian sinh trưởng khoảng 90 ngày, trong vụ mùa khoảng 85 ngày. Giống có khả năng sinh trưởng nhanh, thân đứng, không phân cành, chiều cao từ gốc đến quả đầu tiên thấp (35,37 - 39,13 cm). Dòng NVL10 đã tổ hợp được các tính trạng tốt từ 2 bố mẹ như cây không phân cành, bộ lá đứng và rụng khi chín, quả có 4 hàng hạt, quả có dạng thuôn rộng, số quả/cây đạt 50,58 - 58,42 quả, khối lượng 1000 hạt của NLV10 đạt 2,99 - 3,03 gam thuộc nhóm hạt lớn. Năng suất cá thể đạt 8,91 gam/cây. 4.6.3. Kết quả khảo nghiệm dòng vừng NLV10 4.6.3.1. Năng suất

Năng suất thực thu của các mẫu giống vừng nghiên cứu biến động từ 8,99 - 12,71 tạ/ha trong vụ Hè Thu 2014 và 8,76 - 11,73 tạ/ha trong vụ Hè Thu 2015.

Bảng 4.9. Năng suất của các dòng/giống vừng

TT Ký hiệu

giống

Năng suất cá thể (gam/cây)

Năng suất lý thuyết (tạ/ha)

Năng suất thực thu (tạ/ha)

2014

2015

2014

2015

VĐHS V6 VĐ11 NLV10 VĐHK

1 2 3 4 5 SE±

5,74a 8,15c 5,59a 8,43c 6,84b 0,32

5,16a 7,58c 5,29a 8,25c 6,72b 0,39

2014 14,92a 21,20c 14,53a 21,92c 17,78b 0,82

2015 13,42a 19,71c 13,75a 21,45c 17,48b 1,02

8,99a 12,71c 10,02b 12,60c 11,15b 0,37

8,76a 11,70c 9,35a 11,73c 10,72b 0,41

Ghi chú: Các giá trị trong cột có cùng chữ cái không sai khác ở mức ý nghĩa 0,05

4.6.3.2. Thành phần sinh hóa và các chỉ số lipid trong hạt vừng

Hàm lượng lipit của 5 vừng biến động từ 42,16 (VĐHK) đến 50,15% (V6). Hàm lượng protein của các giống vừng nghiên cứu biến động từ 23,19 (V6) đến 26,82% (NLV10). Các mẫu giống vừng nghiên cứu có chỉ số axít biến động từ 8,49 (VĐHS) đến 9,40 (VĐHK). Chỉ số Iod biến động từ 108,26 (V6) đến 112,00 (NLV10 và VĐHK) và đều cao hơn 100.

TT Ký hiệu giống

Hàm lƣợng lipid (%)

Chỉ số xà phòng

Chỉ số Iod

Chỉ số axít

45,23 50,15 43,34 44,23 42,16

23,71 23,19 23,56 26,82 24,09

111,56 108,26 108,43 112,00 112,00

8,49 8,83 9,12 9,39 9,40

188,51 189,97 180,43 180,6 181,56

1 2 3 4 5

VĐHS V6 VĐ11 NLV10 VĐHK

Bảng 4.10. Thành phần sinh hóa và các chỉ số lipid trong hạt vừng Hàm lƣợng protein (%)

Một số nhận xét rút ra từ nội dung nghiên cứu chọn tạo giống mới:

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 và rụng khi chín. Có khả năng thích ứng tốt trong điều kiện trồng thâm canh và trồng dày.

NLV10 có chiều cao cây cao, mang nhiều quả trên thân, quả có 4 hàng hạt, hạt có khối lượng lớn (>3,00 gram). Tiềm năng năng suất cao. Năng suất biến động từ 11,73 - 12,60 tạ/ha, tương đương với giống vừng V6 và vượt xa so với giống vừng VĐ11.

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.

PHẦN 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

5.1. KẾT LUẬN

1) Thu thập được tập đoàn gồm 56 mẫu giống vừng trong nước và nhập nội. Đã phân nhóm chúng theo các đặc điểm nông sinh học và thực vật học với 44,64% giống có 3 quả/nách lá, 64,29% giống với quả có 4 hàng hạt,

66,07% giống có hạt màu đen, 62,50% giống có phiến lá trơn, 51,59% giống có lá mọc đối, 69,64% giống lá rụng hoàn toàn khi chín và 71,43% phân cành đốt dưới.

2) Đã nghiên cứu đa dạng di truyền của 56 mẫu giống vừng bằng 2 phương pháp dựa trên đặc điểm hình thái và chỉ thị phân tử. Đã có 11 nhóm được phân chia dựa trên đặc điểm hình thái và 7 nhóm được phân chia dựa trên chỉ thị phân tử SSR và SRAP. Các sơ đồ phần bố di truyền hình cây theo 2 phương pháp có thể là những gợi ý có giá trị trong nghiên cứu di truyền và lai tạo giống.

3) Từ tập đoàn nghiên cứu đã tuyển chọn được 9 mẫu giống vừng có nhiều đặc điểm tốt về các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cao như G4, G6, G10, G14, G15, G26, G49, G51, G53, trong đó có 3 mẫu giống nổi bật 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.

4) Từ nghiên cứu một số tổ hợp lai đã xác định được 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 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. Bên cạnh đó, đã 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.

5) Nghiên cứu 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 gram), 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. 5.2. ĐỀ NGHỊ

1) Tiếp tục công tác đánh giá và chọn lọc các thế hệ phân ly của các tổ hợp lai nhằm phát hiện ra các dạng tái tổ hợp có năng suất và hàm lượng dầu cao phục vụ nhu cầu sản xuất vừng trên địa bàn các tỉnh vùng Bắc Trung Bộ.

2) Tiếp tục khảo nghiệm sản xuất dòng vừng mới NLV10 và xây dựng quy

trình kỹ thuật thâm canh cho dòng vừng mới này để đưa ra phục vụ sản xuất.

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ

CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

1. Nguyễn Tài Toàn, Trần Tú Ngà và Vũ Văn Liết (2016). Nghiên cứu đặc điểm thực vật học, nông sinh học và đa dạng di truyền của các mẫu giống vừng có nguồn gốc khác nhau trong vụ Hè Thu tại Việt Nam. Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn - Tập 2, Tháng 12/2016, tr. 151 - 161.

2. Nguyễn Tài Toàn, Trần Tú Ngà, Vũ Văn Liết và Nguyễn Quốc Trung (2017). Đánh giá đa dạng di truyền của các mẫu giống vừng (Sesamum indicum L.) sử dụng chỉ thị SSR và SRAP. Tạp chí Khoa học và Phát triển. Tập 15, Số 2, tr.164-170.

3. Nguyễn Tài Toàn, Trần Tú Ngà, Vũ Văn Liết và Nguyễn Công Thành (2018). Di truyền một số tính trạng hình thái và nông sinh học ở cây vừng (Sesamum indicum L.). Tạp chí Khoa học, Trường Đại học Vinh. Tập 47, Số 2A, tr. 45-51.

4. Nguyễn Tài Toàn, Vũ Văn Liết, Trần Tú Ngà và Lê Văn Khánh (2018). Đặc điểm nông sinh học, năng suất và thành phần sinh hóa của một số dòng/giống vừng triển vọng tại Nghệ An. Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn - Tập 19, Tháng 10/2019, tr. 27 - 32.