Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu tạo dòng ngô đơn bội kép chịu hạn bằng công nghệ kích tạo đơn bội phục vụ chọn tạo giống ngô lai

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

7
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án "Nghiên cứu tạo dòng ngô đơn bội kép chịu hạn bằng công nghệ kích tạo đơn bội phục vụ chọn tạo giống ngô lai" được hoàn thành với mục tiêu nhằm chọn tạo được các dòng và tổ hợp lai ngô đơn bội kép chịu hạn bằng công nghệ kích tạo đơn bội.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu tạo dòng ngô đơn bội kép chịu hạn bằng công nghệ kích tạo đơn bội phục vụ chọn tạo giống ngô lai

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ----- ----- NGUYỄN ĐỨC THÀNH NGHIÊN CỨU TẠO DÒNG NGÔ ĐƠN BỘI KÉP CHỊU HẠN BẰNG CÔNG NGHỆ KÍCH TẠO ĐƠN BỘI PHỤC VỤ CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ LAI Chuyên ngành: Di truyền và Chọn giống cây trồng Mã số: 9620111 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - 2023
Công trình được hoàn thành tại: Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam Người hướng dẫn khoa học: 1. TS. Đặng Ngọc Hạ 2. PGS. TS. Nguyễn Thế Hùng Phản biện 1: TS. Trần Trung Kiên Phản biện 2: PGS.TS. Ninh Thị Phíp Phản biện 3: PGS.TS. Nguyễn Huy Hoàng Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận án cấp Viện họp tại Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam vào hồi …….. giờ ………., ngày …… tháng …….. năm 2023. Có thể tìm hiểu Luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam - Thư viện Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu Trên thế giới và ở Việt Nam, hạn hán trong những năm qua đang là thách thức lớn, hạn là yếu tố làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến năng suất ngô, đặc biệt là ở những vùng trồng ngô chỉ nhờ nước trời, không có khả năng tưới. Với sự phát triển của khoa học công nghệ, việc ứng dụng các công nghệ mới trong chọn, tạo dòng/giống ngô lai chịu hạn là cần thiết. Vì vậy, đề tài: “Nghiên cứu tạo dòng ngô đơn bội kép chịu hạn bằng công nghệ kích tạo đơn bội phục vụ chọn tạo giống ngô lai” được thực hiện. 2. Mục tiêu nghiên cứu Chọn tạo được các dòng và tổ hợp lai ngô đơn bội kép chịu hạn bằng công nghệ kích tạo đơn bội. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3.1. Ý nghĩa khoa học Cung cấp thêm số liệu, dữ liệu khoa học, kết quả nghiên cứu thực nghiệm về việc tạo dòng ngô đơn bội kép chịu hạn bằng phương pháp sử dụng cây kích tạo đơn bội. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn Đã xác định được 9 dòng ngô đơn bội kép có khả năng chịu hạn: D4, D6, D7, D8, D10, D14, D20, D22 và D23, từ đó đã lai tạo và chọn được 2 tổ hợp lai đơn triển vọng là TH32 và TH2 có tiềm năng phát triển thành giống phục vụ sản xuất. 4. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 4.1. Đối tượng nghiên cứu Các giống ngô lai đang thương mại ở Việt Nam, có khả năng chịu hạn như: NK67, NK4300, NK7328, DK8868, DK9901, CP333, 30Y87, VN8960, LCH9; 3 dòng kích tạo đơn bội nhập từ CIMMYT (TAILP1, TAILP2 và TAILP1 x TAILP2); dòng đối chứng chịu hạn
2 21CM, CH1, 2 cây thử trong thí nghiệm lai đỉnh là bố và mẹ của giống ngô lai đơn LVN61. 4.2. Phạm vi nghiên cứu Trong khuôn khổ đề tài luận án, phạm vi nghiên cứu được tập trung vào các vấn đề: 1) Nghiên cứu tạo dòng ngô đơn bội kép từ 3 nguồn kích tạo nhập từ CIMMYT và 10 nguồn vật liệu ưu tú; 2) Đánh giá đặc điểm nông sinh học, khả năng chịu hạn của các dòng ngô đơn bội kép; 3) Đánh giá đa dạng di truyền, khả năng kết hợp của các dòng ngô đơn bội kép; 4) Tạo, đánh giá tổ hợp lai được tạo ra từ các dòng ngô đơn bội kép. 5. Những đóng góp mới của luận án Đã ứng dụng thành công công nghệ kích tạo đơn bội tạo dòng ngô đơn bội kép chịu hạn. Chọn tạo được 9 dòng ngô đơn bội kép chịu hạn, sinh trưởng phát triển và khả năng kết hợp tốt. Từ 9 dòng đã tạo được 2 tổ hợp ngô lai triển vọng, chịu hạn phục vụ cho sản xuất. Bổ sung thêm dữ liệu khoa học về tỷ lệ kích tạo đơn bội, khung thời vụ áp dụng của 3 nguồn kích tạo nhập từ CIMMYT sử dụng cho nghiên cứu chọn tạo dòng, giống ngô lai chịu hạn ở Việt Nam. 6. Bố cục luận án Luận án có 135 trang, gồm: Mở đầu, chương tổng quan tài liệu, vật liệu nội dung và phương pháp, kết quả nghiên cứu, kết luận và đề nghị, với 35 bảng số liệu, 26 hình. Có 169 tài liệu tham khảo, gồm 26 tài liệu tiếng Việt, 139 tài liệu tiếng nước ngoài và 4 tài liệu từ các trang website.
3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và ở Việt Nam 1.1.1 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới Ngô cùng với lúa mỳ và lúa nước là 3 cây lương thực quan trọng nhất trên thế giới. Cây ngô có vai trò quan trọng trong sản xuất nông nghiệp của nhiều nước, góp phần đảm bảo an ninh lương thực cho người, thức ăn chăn nuôi và chế biến thực phẩm. nhu cầu về ngô tiếp tục gia tăng trong những năm tiếp theo. 1.1.2. Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam Tại Việt Nam ngô là cây lương thực quan trọng thứ hai sau cây lúa nước và là cây màu quan trọng nhất. Ngô không những cung cấp lương thực cho người, làm thức ăn cho chăn nuôi mà còn cung cấp nguyên liệu cho các ngành công nghiệp chế biến nhiên liệu sinh học, làm bánh kẹo, đóng đồ hộp, làm dược phẩm. Ngành sản xuất ngô của Việt Nam tăng trưởng liên tục trong 25 năm qua. 1.2. Những nghiên cứu tạo dòng ngô đơn bội kép bằng cây kích tạo đơn bội 1.2.1. Cơ sở di truyền của cây kích tạo đơn bội Khả năng kích tạo đơn bội được kiểm soát bởi đa gen [95]. Kết quả lập bản đồ di truyền đã xác định 2 QTLs trên nhiễm sắc thể số 1 và số 2 là nguyên nhân gây ảnh hưởng hưởng lớn đến việc tạo ra thể đơn bội[31]. QTL qhir1 nằm trên nhiễm sắc thể số 1 (bin 1.04) và qhir8 trên nhiễm sắc thể số 9 (bin 9.01) gây ra kích tạo đơn bội [127]. Nghiên cứu hệ gen (GWAS) đã chia qhir1 thành 2 vùng, vùng qhir11 và qhir12, xác định qhir11 gây ra kích tạo đơn bội [87],[119]. Trong vùng qhir11, một gen mã hóa phospholipase A xác định là nguyên nhân gây ra đơn bội và được đặt tên là MTL[93], NLD [82] và ZmPLA1 [100]. Nghiên cứu gần đây đã xác định, gen ZmDMP
4 mã hóa protein DUF679 nằm trong QTL qhir8 làm thay đổi trình tự nucleotide để tạo đơn bội [177] và alen mất chức năng (ZmPLD3) là nguyên nhân gây ra đơn bội [98]. Đến nay, cơ sở di truyền để kích hoạt, tạo ra thể đơn bội tiếp tục được nhiều nhà khoa học trên thế giới nghiên cứu và làm rõ. 1.2.2. Quá trình hình thành và phát triển của cây kích tạo đơn bội Thể đơn bội được phát hiện trong quần thể ngô tự nhiên [118]. Chase đã tìm ra hạt đơn bội ở tần suất thấp khoảng 1/1.000 ở các nguồn vật liệu ngô khác nhau ở Mỹ [61]. CIMMYT và trường Đại học Hohenheim của Đức đã cùng nhau phát triển thành công cây kích tạo đơn bội thích ứng vùng nhiệt đới cho tỷ lệ kích tạo từ 6 - 9 % ở thế hệ 1 và HIR từ 9 - 14% ở thế hệ cây kích tạo thứ 2 [51],[54]. 1.2.3. Cơ chế tạo đơn bội ở cây kích tạo đơn bội Đến nay cơ chế tạo ra thể đơn bội vẫn chưa làm sáng tỏ [52]. Có hai giả thuyết trái ngược nhau kèm theo thực nghiệm được đưa ra để giải thích hiện tượng đơn bội: (i) thụ tinh đơn thay vì thụ tinh kép bình thường; (ii) loại bỏ nhiễm sắc thể của bố (inducer) sau quá trình thụ tinh bình thường [96],[97] [130], [149], [176]. 1.2.4. Nghiên cứu duy trì, phát triển và cải tiến cây kích tạo đơn bội Các nghiên cứu đã khẳng định HIR, khả năng thích ứng có thể được cải thiện thông qua lai tạo và chọn lọc [66], [94], [110]. 1.2.5. Những nghiên cứu về các bước thực hiện tạo dòng ngô đơn bội kép bằng phương pháp sử dụng cây kích tạo đơn bội 1.2.5.1 Nhận biết, phân loại hạt, cây đơn bội Phân biệt đơn bội/lưỡng bội dựa trên dấu chỉ thị sắc tố tím của hạt kích tạo đơn bội do gen R1-nj [49],[113],[120]. Các phương pháp khác đang tiếp tục được nghiên cứu [50],[51],[52],[62],[64], [79],[99], [100],[108] [111], [112], [113], [114],[125], [156],[175].
5 1.2.5.2 Lưỡng bội nhiễm sắc thể hạt đơn bội Lưỡng bội NST bằng phương pháp nhân tạo Việc khôi phục khả năng sinh sản của cơ quan đực đơn bội (HMF) là một yếu tố hạn chế trong tạo các dòng đơn bội kép (DH) [94],[133],[158]. Colchicine được sử dụng rộng rãi để nhân đôi nhiễm sắc thể bằng phương pháp nhân tạo trong quy trình tạo dòng DH [49], [55],[109], [126]. Nghiên cứu sử dụng mộ số thuốc trừ cỏ, N2O lưỡng bội hóa NST thay thế cho colchicine [86], [109], [115]. Lưỡng bội hóa NST dựa trên cơ chế tự nhân đôi NST phục hồi cơ quan sinh sản của cây ngô đơn bội Lưỡng bội hóa NST dựa vào cơ chế tự nhân đôi nhiễm sắc thể, tự phục hồi khả năng sinh sản, cây đơn bội tự tạo ra hạt phấn, đang được nghiên cứu [52], [60], [94],[134],[158],[114], [165]. Khả năng tự phục hồi sinh sản được kiểm soát bởi hai hoặc nhiều gen chính có hiệu ứng cộng gộp [158]. 1.2.6. Nghiên cứu ứng dụng công nghệ kích tạo đơn bội tại Việt Nam Giai đoạn 2011 - 2015, thông qua nội dung của dự án “Phát triển giống ngô lai”, Viện Nghiên cứu Ngô đã hợp tác với CIMMYT chuyển giao quy trình “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ kích tạo đơn bội trong chọn tạo giống ngô lai” và nhập 3 nguồn kích tạo đơn bội TAILP1, TAILP2 và TAILP1xTAILP2. Sau 3 năm thực hiện, Viện Nghiên cứu Ngô đã hoàn thiện và đưa ra quy trình duy trì cây kích tạo, chọn tạo dòng DH bằng cây kích tạo đơn bội. Năm 2016, nhóm nghiên cứu thuộc Viện Nghiên cứu và phát triển Cây trồng - Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã đánh giá khả năng thích ứng, duy trì tỷ lệ kích tạo đơn bội của cây UH400 tại phía Bắc Việt Nam [21].
6 1.2.7. Đánh giá tiềm năng của các dòng ngô đơn bội kép được tạo ra bằng phương pháp sử dụng cây kích tạo đơn bội Đánh giá đặc điểm nông sinh học, khả năng chống chịu và tạo các tổ hợp lai, giống triển vọng từ các nguồn dòng ngô đơn bội kép được nhiều đơn vị nghiên cứu trên thế giới thực hiện, phục vụ cho chương trình phát triển giống ngô lai [38], [146], [147], [157]. 1.3. Khái niệm và cơ sở khoa học về khả năng chịu hạn ở ngô 1.3.1 Khái niệm và phân loại hạn Hạn là một trong những nguyên nhân quan trọng nhất làm giảm năng suất, mất mùa trong hàng thế kỷ nay [107]. Hạn được chia làm hai loại: Hạn không khí và hạn đất [6]. 1.3.2 Cơ chế chống chịu hạn của cây trồng Cây trồng thường thể hiện 4 cơ chế phản ứng với hạn là: tránh hạn; thoát hạn; chịu hạn; phục hồi sau khi gặp hạn [71]. Khả năng chịu hạn là khả năng chống lại sự mất nước thông qua các hoạt động sinh lý khác nhau của thực vật [27], [44], [102], [140], [70], [75],[150], [151]. 1.3.3 Ảnh hưởng của hạn đến sản xuất ngô trên thế giới và Việt Nam * Ảnh hưởng của hạn đến sản xuất ngô trên thế giới Tại các khu vực của Châu Phi sẽ bị thiệt hại khoảng 65% diện tích trồng khi nhiệt độ trung bình tăng 10C, ước tính sẽ tăng lên 100% diện tích bị hạn hán [101]. Ở vùng Nam Á và Đông Nam Á, khoảng 80% diện tích trồng ngô là nhờ nước trời, nguy cơ ảnh hưởng của hạn gây ra rất cao, sản lượng ngô có thể bị giảm từ 6 - 23% [43]. * Ảnh hưởng của hạn đến sản xuất ngô ở Việt Nam Ở Việt Nam, ngô được trồng trên diện tích chủ yếu là nhờ nước trời, ước tính diện tích khoảng 80%, nguy cơ thiếu nước cho khoảng 0,3 triệu ha diện tích trồng ngô [14]. Theo nghiên cứu hạn đã gây thiệt hại khoảng 30% diện tích trồng ngô, các vùng bị hạn thường
7 xuyên như Bắc Trung Bộ, Duyên Hải Nam Trung Bộ và Tây Nguyên [8]. Hiện tượng Elnino sảy ra từ năm 2015 - 2017, và dự báo sẽ lặp lại vào những năm 2020 - 2025 [25]. 1.3.4. Một số tính trạng sử dụng trong nghiên cứu khả năng chịu hạn ở Ngô Khả năng chịu hạn ở ngô được do đa gen quy định và chịu ảnh hưởng mạnh của môi trường, biểu hiện qua kiểu hình [131]. Các tính trạng liên quan đến chịu hạn như chênh lệch tung phấn phun râu (ASI), tốc độ già hóa lá, nồng độ diệp lục, sự phát triển của hệ thống rễ, yếu tố cấu thành năng suất, năng suất [28], [29], [35], [42], [69], [75], [173]. Dựa theo độ suy giảm (SG) của các tính trạng trong điều kiện hạn để chọn dòng/THL chịu hạn [40],[106]. 1.3.5. Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai chịu hạn trên thế giới và ở Việt Nam * Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai chịu hạn trên thế giới Bằng phương pháp chọn tạo giống truyền thống và phương pháp ứng dụng công nghệ sinh học các nhà khoa học đã đạt được nhiều thành công trong chọn tạo giống ngô lai chịu hạn [68],[35], [78], [39], [89], [116]. * Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai chịu hạn ở Việt Nam Nghiên cứu ngô tại Việt Nam đạt những thành công từ năm 1990, dựa trên nguồn vật liệu chịu hạn của CIMMYT, chọn tạo bằng phương pháp truyền thống, ứng dụng công nghệ sinh học đã tạo ra những giống ngô lai có khả năng chịu hạn [5], [14], [22]. 1.4. Nghiên cứu đa dạng di truyền, dự đoán ưu thế lai dựa vào các chỉ thị phân tử SSR. Chỉ thị SSR được các nhà nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Phương pháp này đáng tin cậy, mức độ đa hình cao [144]. Chỉ thị SSR sử dụng nhiều trong đánh giá đa hình di truyền của dòng
8 ngô. Ở Việt Nam, trong 10 năm trở lại đây chỉ thị phân tử SSR được các tác giả sử dụng để đánh giá đa dạng di truyền, phân nhóm và dự đoán ưu thế lai cho nhiều chương trình chọn tạo giống ngô lai [7]. 1.5. Đánh giá khả năng kết hợp bằng phương pháp lai đỉnh 1.5.1. Khả năng kết hợp Dòng thuần được cho là tốt ngoài có những đặc tính nông sinh học quý, cần phải có KNKH cao. Khả năng kết hợp chung (KNKHC) được biểu hiện phản ứng trung bình của một dạng quan sát được ở tất cả các tổ hợp lai mà dòng đó tham gia. KNKHC bị chi phối bởi tác động gen cộng. Khả năng kết hợp riêng (KNKHR) được tính bằng độ lệch của một cặp lai nào đó so với giá trị trung bình. KNKHR chủ yếu do tác động của yếu tố trội, siêu trội, ức chế và điều kiện môi trường [19]. 1.5.2. Đánh giá khả năng kết hợp bằng phương pháp lai đỉnh Lai đỉnh được Davis đề xuất năm 1927 sau đó đã được Jenkin và Bruce phát triển vào những năm 1932. Có 2 kiểu thiết kế lai đỉnh gồm: Lai đỉnh toàn phần và lai đỉnh từng phần. Lai đỉnh toàn phần là tất cả các dòng được lai với cây thử chung. Lai đỉnh từng phần là mỗi dạng bố mẹ không lai với tất cả mà chỉ lai với một số cây thử. 1.5.3. Đánh giá khả năng kết hợp bằng phương pháp luân giao Có hai phương pháp luân giao, đó là phương pháp Hayman và phương pháp Griffing. Đến nay, phương pháp Griffing được ứng dụng nhiều và rộng rãi hơn trong đánh giá khả năng kết hợp. Phương pháp này giúp cho các nhà nghiên cứu chọn tạo giống xác định các thành phần phương sai khả năng kết hợp chung và riêng. Từ đó ước lượng các thành phần biến động do hiệu quả cộng tính, hiệu quả trội và siêu trội của các gen. Phương pháp Griffing có 4 mô hình, mô hình 4 được sử dụng phổ biến, thực hiện đơn giản, tiết kiệm chi phí.
9 1.5.4. Đánh giá tương tác kiểu gen với môi trường, tính ổn định giống và khả năng kết hợp bằng GGE Biplot Đánh giá giống, việc đánh giá ở nhiều môi trường khác nhau nhằm lựa chọn được kiểu gen tốt, xác định tương tác kiểu gen × môi trường, tính ổn định giống là việc làm cần thiết cần thiết. [178]. CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu và dụng cụ nghiên cứu Vật liệu nghiên cứu Các nguồn vật liệu làm mẹ để tạo dòng ngô đơn bội kép đều có khả năng chịu hạn tốt, năng suất cao, ổn định được trích dẫn trong các báo cáo kết quả khảo nghiệm, đánh giá giống của Trung tâm Khảo kiểm nghiệm Giống sản phẩm cây trồng Quốc Gia, Tây Nguyên, Miền Trung và Viện Nghiên cứu Ngô [11], [18], [20], [21], [22], [23], [24]. 23 cặp mồi SSR do SIGMA cung cấp. 3 nguồn kích tạo đơn bội nhập từ CIMMYT. 2.2. Nội dung nghiên cứu 2.2.1 Tạo dòng ngô đơn bội kép bằng phương pháp sử dụng cây kích tạo đơn bội 2.2.2 Đánh giá đặc điểm nông sinh học khả năng chịu hạn của các dòng ngô đơn bội kép 2.2.3 Đánh giá đa dạng di truyền và khả năng kết hợp của các dòng ngô đơn bội kép 2.2.4 Tạo các tổ hợp lai từ các dòng ngô đơn bội kép triển vọng, khảo nghiệm, đánh tại các địa điểm 2.3. Phương pháp nghiên cứu 2.3.1. Phương pháp tạo dòng ngô đơn bội kép bằng cây kích tạo đơn bội: Được thực hiện theo quy trình của CIMMYT [49]
10 2.3.2 Phương pháp đánh giá đặc điểm nông sinh học, khả năng chịu hạn của các dòng ngô đơn bội kép 2.3.2.1. Đánh giá khả năng chịu hạn của 24 dòng ngô đơn bội kép ở giai đoạn cây con trong nhà lưới. Được thực hiện theo hướng dẫn của Lê Trần Bình và Bùi Thị Muội năm 1998; Camacho và cộng sự năm 1994 [2],[41] 2.3.2.2. Đánh giá khả năng chịu hạn của 24 dòng ngô đơn bội kép bằng phương pháp gây hạn nhân tạo trên đồng ruộng. Được thực hiện theo hướng dẫn của Zaidi năm 2012; Zaidi và cộng sự năm 2005 [170],[171]. 2.3.3. Phương pháp đánh giá đa dạng di truyền và khả năng kết hợp của các dòng ngô đơn bội kép 2.3.3.1. Phương pháp đánh giá đa dạng di truyền của 24 dòng ngô đơn bội kép - Tách DNA tổng số: Quy trình tách chiết DNA theo phương pháp của (Saghai-Maroof, 1984)[138] - Chạy phản ứng PCR, điện di sản phẩm PCR, xử lý và phân tích số liệu: Thực hiện theo AMBIONET, (2004) [112]. Số liệu được xử lý bằng chương trình Excel và phần mềm NTSYS2.1 - Hệ số tương đồng di truyền: GS là hệ số tương đồng di truyền được tính theo hệ số Jacard (Jacard và cs, 1997). Phân nhóm bằng phương pháp UPGMA (Unweighted Pair Group Meyhod with Arithmetical Averages) - Thí nghiệm được thực hiện trong vụ Xuân năm 2017 tại phòng thí nghiệm của Viện Nghiên cứu Ngô 2.3.3.2. Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng ngô đơn bội kép về tính trạng năng suất Phương pháp được thực hiện theo hướng dẫn của Zaidi năm 2012; Zaidi và cộng sự năm 2005 [170],[171]. Các tổ hợp lai tạo ra
11 từ lai đỉnh và luân giao được bố trí thí nghiệm theo khối ngẫu nhiên hoàn thiện RCBD, 3 lần nhắc lại, mỗi công thức thí nghiệm gieo 4 hàng, mỗi hàng dài 5 m, khoảng cách hàng là 0,7 m, khoảng cách cây là 0,25 cm. Phương pháp chăm sóc: Quy trình chăm sóc được tiến hành theo quy trình chăm sóc của Viện Nghiên cứu Ngô. Thí nghiệm lai đỉnh thực hiện trong vụ Xuân 2018 tại Hà Nội, Hòa Bình, Thái Nguyên và Đồng Nai. Vụ Đông Xuân 2017 - 2018 thực hiện tại Ninh Thuận; Thí nghiệm luân giao được thực hiện trong vụ Đông Xuân năm 2018 - 2019 tại Ninh Thuận. 2.3.4. Tạo, đánh giá các tổ hợp lai từ các dòng ngô đơn bội kép triển vọng - Các tổ hợp lai ưu tú từ thí nghiệm luân giao vụ Đông Xuân năm 2018 - 2019 tại Ninh Thuận được nhân đủ số hạt, đưa đi đánh giá tại các điểm. - Phương pháp bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được thiết kế và thực hiện tương tự như thí nghiệm khảo sát tổ hợp luân giao. 2.4. Phương pháp chăm sóc và quản lý thí nghiệm đồng ruộng Các nội dung thí nghiệm được quản lý và chăm sóc theo quy trình của Viện Nghiên cứu Ngô. 2.5 Phương pháp thu thập và xử lý số liệu thí nghiệm 2.5.1. Thu thập số liệu: Các chỉ tiêu thời gian sinh trưởng, tung phấn, phun râu, chỉ tiêu hình thái, đặc điểm nông sinh học, năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của dòng/THL ở các thí nghiệm được dõi thu thập theo hướng dẫn của Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 01-56:2011/BNNPTNT về khảo nghiệm giá trị canh tác và sử dụng của giống ngô [2]. 2.5.2 Xử lý số liệu thí nghiệm - Các tham số trung bình, CV%, LSD0,05 được xử lý trên phần mềm Excel và phần mềm IRRISTAT5.0.
12 - Độ suy giảm (%) giữa các tính trạng trong điều kiện tưới đủ và hạn được tính theo công thức: TĐ - GH SG (%) = x 100 TĐ Trong đó: SG là độ suy giảm của một tính trạng nào đó (%); Giá trị tính trạng trong điều kiện tưới đủ; GH: Giá trị tính trạng trong điều kiện gây hạn. - Giá trị KNKHC, KNKHR, các tham số di truyền được xử lý trên phần mềm AGD - R [136]. - Mối quan hệ di truyền giữa các dòng được xử lý bằng phần mềm NTSYS 2.1, GS là hệ số tương đồng di truyền được tính theo hệ số Jacard (Jacard và cộng sự, 1997). Phân nhóm bằng phương pháp UPGMA. - Ưu thế lai Hmp, HBP được tính theo (Omarov, 1975) [122]. - Phân tích hồi quy tuyến tính đơn, xác định mối tương quan giữa các biến bằng chương trình Exceel 2016. - Tương tác kiểu gen với môi trường, lựa chọn kiểu gen tốt dựa trên mô hình 8 ggebiplot metan của Yan năm 2007 [163], xử lý bằng phần mềm RStudio. CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả tạo dòng ngô đơn bội kép bằng phương pháp sử dụng cây kích tạo đơn bội 3.1.1. Kết quả tạo hạt đơn bội và xử lý lưỡng bội hóa NST Tổng số hạt thu được khi lai 10 nguồn vật liệu với 3 cây kích tạo là 95.616 hạt, phân loại được 5.526 hạt đơn bội. Số hạt đơn bội của các nguồn dao động trong khoảng 348 hạt (NK67) đến 852 hạt
13 (CP333). Tỷ lệ hạt đơn bội (HIR) của các nguồn dao động trong khoảng 4,13% (DK8868) đến 7,19% (CP333) (bảng 3.1) Xử lý lưỡng bội hóa NST, số mầm sống đưa ra ngôi trồng ngoài nhà lưới dao động trong khoảng 298 - 655 mầm, nguồn CP333 có số mầm sống cao nhất, nguồn NK67 có số mầm sống thấp nhất (298 mầm). Tổng số mầm sống đạt 4.143 mầm, đạt 75% so với số hạt đơn bội thu được. Tổng số dòng tạo ra từ vụ Thu Đông 2016 là 217 dòng ngô đơn bội kép thế hệ D0 được theo dõi đánh giá ngoài đồng ruộng dựa vào các chỉ tiêu nông học như: Khả năng sinhh trưởng phát triển, trạng thái cây, chênh lệch tung phấn phun râu (ASI), khả năng cho phấn và khả năng kết hạt đã chọn ra được 24 dòng ngô đơn bội kép ưu tú làm vật liệu cho thí nghiệm tiếp theo (bảng 3.1) Bảng 3.1. Kết quả tạo dòng ngô đơn bội kép Trong vụ Hè Thu và Thu Đông năm 2016 tại Đan Phượng - Hà Nội Tổng Số mầm Số dòng Tổng số Số dòng số hạt sống sau D1 hạt đơn Tỷ lệ HIR D0 hữu Vật liệu thu xử lý chọn bội (%) thụ hoạch lưỡng bội được (hạt) (dòng) (hạt) (mầm) (dòng) NK67 7.250 348 4,8 298 19 1 NK4300 10.046 655 6,52 459 23 1 NK4300x 2 465 5,25 325 36 NK67 8.857 NK7328 9.338 578 6,19 456 25 2 DK8868 8.814 364 4,13 265 20 3 DK9901 9.035 459 5,08 412 18 4 CP333 11.850 852 7,19 655 20 4 30Y87 11.315 568 5,02 348 12 4 VN8960 9.670 645 6,67 561 23 1 LCH9 9.442 592 6,27 364 21 2 Tổng 95.616 5.526 4.143 217 Ghi chú: HIR: Tỷ lệ hạt đơn bội
14 3.1.2 Ảnh hưởng của nguồn vật liệu, khung thời vụ đến tỷ lệ tạo hạt đơn bội của 3 nguồn kích tạo đơn bội nhập từ CIMMYT vụ Hè Thu và vụ Thu Đông năm 2016 Qua kết quả nghiên cứu cho thấy: Trung bình tỷ lệ kích tạo đơn bội của các nguồn vật liệu trong vụ Hè Thu 2016 đạt giá trị 5,71 cao hơn so với giá trị HIR trung bình của vụ Thu Đông (3,93). Hầu hết các nguồn vật liệu trong vụ Thu Đông đều cho tỷ lệ hạt đơn bội giảm so với vụ Hè Thu năm 2016. 3.2. Đặc điểm nông sinh học và khả năng chịu hạn và của các dòng ngô đơn bội kép 3.2.1. Khả năng chịu hạn của các dòng ngô đơn bội kép 3.2.1.1 Khả năng chịu hạn ở giai đoạn cây con của các dòng ngô đơn bội kép trong điều kiện hạn nhân tạo vụ Hè Thu 2017 tại khu nhà lưới của Viện Nghiên cứu Ngô. Qua thí nghiệm đánh giá khả năng chịu hạn của 24 dòng ngô đơn bội kép trong chậu đã chọn được các dòng D4, D6, D7, D8, D10, D14, D20, D22 và D23 có sự suy giảm các giá trị tính trạng liên quan đến khả năng chịu hạn thấp, có khả năng chịu hạn tốt ở giai đoạn cây con. 3.2.1.2 Khả năng chịu hạn của các dòng ngô đơn bội kép trên đồng ruộng vụ Đông Xuân 2017 - 2018 tại Ninh Thuận Khả năng chịu hạn của 24 dòng ngô đơn bội kép trên đồng ruộng được trình bày tại bảng 3.2. Kết quả bảng 3.2 cho thấy: Trong điều kiện tưới đủ năng suất trung bình của 24 dòng dao động từ 25,7 tạ/ha đến 34,7 tạ/ha, dòng D5 có năng suất trung bình thấp nhất (27,0 tạ/ha), dòng D8 có năng suất trung bình cao nhất (34,7 tạ/ha). Dòng D4, D6, D8, D9 và D14 có năng suất trung bình cao hơn 2 dòng đối chứng ở mức tin cậy 95%,
15 dòng D7 năng suất trung bình cao hơn so với dòng 21CM nhưng tương đương với dòng CH1 ở mức P ≤ 0,05. Trong điều kiện hạn, năng suất thực thu trung bình của các dòng dao động từ 17,5 tạ/ha (dòng D21) đến 28,2 tạ/ha (dòng D8). Dòng D4, D6, D7, D8, D10, D14 và D20 có năng suất thực thu trung bình cao hơn 2 dòng đối chứng ở mức tin cậy 95%, dòng D9 có năng suất thực thu trung bình cao hơn so với dòng 21CM nhưng tương đương với dòng CH1 ở mức P ≤ 0,05. Sự suy giảm năng suất thực thu trung bình trong điều kiện hạn so với tưới đủ dao động từ 17,7 % (dòng D4) đến 35,2% (dòng D21). Các dòng D4, D6, D7, D8, D10, D14, D20, D22 có % suy giảm năng suất thấp hơn 2 dòng đối chứng, dòng D23 suy giảm thấp hơn dòng 21CM nhưng cao hơn so với dòng CH1. Dòng D4, D6, D7, D8, D10, D14, D20, D22 và D23 có chỉ số chịu hạn >1 là những dòng có khả năng chịu hạn tốt. Bảng 3.2 Năng suất và chỉ số chịu hạn của các dòng ngô đơn bội kép trong điều kiện tưới đủ và gây hạn tại Ninh Thuận vụ ĐX. 2017 - 2018 NSTT (tạ/ha) CT2/ Dòng DI CT1 CT2 SG (%) CT1 D1 27,4 18,8 31,2 0,7 0,93 D2 28,9 19,5 32,6 0,7 0,91 D3 26,2 18,6 28,9 0,7 0,96 D4 33,0* 27,2* 17,7 0,8 1,11 D5 25,7 18,6 27,5 0,7 0,98 D6 34,1* 27,2* 20,3 0,8 1,08 D7 32,6 26,0* 20,3 0,8 1,08 D8 34,7* 28,2* 18,8 0,8 1,10 D9 33,3* 24,6 26,0 0,7 1,00 D10 31,6 25,4* 19,5 0,8 1,09
16 NSTT (tạ/ha) CT2/ Dòng DI CT1 CT2 SG (%) CT1 D11 28,4 18,9 33,5 0,7 0,90 D12 29,6 20,6 30,5 0,7 0,94 D13 31,2 22,9 26,7 0,7 0,99 D14 34,0* 27,1* 20,2 0,8 1,08 D15 29,4 21,5 27,0 0,7 0,99 D16 26,3 19,0 27,7 0,7 0,98 D17 27,9 19,5 30,4 0,7 0,94 D18 30,6 22,6 26,2 0,7 1,00 D19 30,9 22,4 27,7 0,7 0,98 D20 31,5 25,3 19,6 0,8 1,09 D21 27,0 17,5 35,2 0,6 0,88 D22 31,4 24,2 22,8 0,8 1,05 D23 31,6 24,0 24,1 0,8 1,03 D24 27,4 19,2 29,9 0,7 0,95 21CM 30,6 23,8 24,4 0,8 1,02 CH1 31,5 24,2 23,2 0,8 1,04 TB 30,3 22,6 25,8 0,7 1,00 CV% 2,5 1,9 LSD0,05 1,23 0,71 Ghi chú: NSTT: Năng suất thực thu; CT1: Tưới đủ; CT2: Gây hạn; DI: Chỉ số chịu hạn của dòng; * Cao hơn 2 đối chứng ở mức tin cậy 0,95%; SG: % suy giảm trong điều kiện hạn so tưới đủ 3.2.2 Đặc điểm nông sinh học và khả năng chống chịu của các dòng ngô đơn bội kép vụ Đông năm 2017 và Xuân năm 2018 tại Đan Phượng - Hà Nội ánh giá đặc điểm nông sinh học của 24 dòng ngô đơn bội kép trong Vụ Đông 2017 và Xuân 2018 đã chọn được dòng D4, D6, D7, D8, D9, D10, D14, D20, D22 và D23 có khả năng sinh trưởng phát triển tốt, nhiễm nhẹ các loại sâu bệnh hại, năng suất dòng lớn hơn 30 tạ/ha.
17 Trong đó, dòng D4, D6, D7, D8, D9 và D14 có năng suất thực thu trung bình cao hơn 2 dòng đối chứng ở mức tin cậy 95%. 3.3. Kết quả nghiên cứu đa dạng di truyền và khả năng kết hợp của các dòng ngô đơn bội kép 3.3.1 Kết quả nghiên cứu đa dạng di truyền và phân nhóm ưu thế lai cho các dòng ngô đơn bội kép bằng chỉ thị phân tử SSR vụ Xuân năm 2017 Tỷ lệ dị hợp tử của 24 dòng ngô đơn bội kép từ 0 đến 9,09% (dòng D16), qua đó đã minh chứng cho khả năng loại bỏ NST cây kích tạo đơn bội chưa hết sau khi hình thành thể đơn bội, dẫn đến xuất hiện dị hợp tử [130],[149]. Giá trị trung bình tỉ lệ dị hợp tử là 0,38% thể hiện các dòng ngô có độ thuần rất cao trên các locus khảo sát. 24 dòng ngô nghiên có độ thuần di truyền cao. Tỷ lệ khuyết số liệu trung bình của 24 dòng là 1,63% và ở mức rất thấp và thấp hơn 15%, vì vậy số liệu của 24 dòng ngô đảm bảo độ tin cậy khi sử dụng để phân tích. Kết quả phân nhóm di truyền theo phương pháp UPGMA ở hệ số tương đồng di truyền 0,30 các dòng ngô chia làm 2 nhóm lớn: Nhóm lớn I bao gồm 21 dòng, bao gồm: D1, D2, D12, D14, D15, D3, D4, D16, D17, D5, D6, D11, D21, D22, D13, D8, D18, D20, D19, D23, D24; Nhóm lớn II bao gồm 3 dòng: D7, D9, D10. Nhóm lớn I ở hệ số tương đồng di truyền 0,32 được chia thành các nhóm nhỏ: Nhóm thứ cấp I.1 bao gồm 15 dòng: D1, D2, D12, D14, D15, D3, D4, D16, D17, D5, D6, D11, D21, D22, D13; Nhóm thứ cấp I.2 bao gồm 6 dòng: D8, D18, D20, D19, D23, D24. Qua kết quả phân nhóm cho thấy dòng D10, D12, D13 tạo ra từ nguồn DK9901 và dòng D8, D7, D9 tạo ra từ giống DK8868 nhưng các dòng lại thuộc hai nhóm lớn (I) và (II), điều này có thể giải thích các dòng được tạo ra bằng phương pháp kích tạo đơn bội có sự đa
18 dạng về di truyền do các dòng này có thể thừa hưởng nền di truyền của bố hoặc mẹ hay cả bố và mẹ của nguồn vật liệu [59]. 3.3.2. Khả năng kết hợp về năng suất của các dòng ngô đơn bội kép 3.3.2.1 Khả năng kết hợp về năng suất của 24 dòng ngô đơn bội kép bằng phương pháp lai đỉnh Kết quả đánh giá KNKHC về tính trạng năng suất bằng phương pháp lai đỉnh trong vụ Xuân năm 2018 tại 4 địa điểm Hà Nội, Thái Nguyên, Hòa Bình và Đồng Nai trong vụ Xuân 2018 như hình 3.1. Dòng có KNKHC cao gồm: D8, D20, D4, D23, D22, D6, D7 và D10. Hình 3.1. Giá trị khả năng kết hợp chung gộp tại 4 điểm Hòa Bình, Đồng Nai, Thái Nguyên và Hà Nội vụ, Xuân 2018 Vụ Đông Xuân năm 2017 - 2018 tại Ninh Thuận trong 2 điều kiện tưới đủ và gây hạn đã chọn được các dòng có giá trị khả năng kết hợp chung cao là: D4, D6, D7, D8, D10, D14, D20, D22 và D23 (hình 3.2). Hình 3.2. Khả năng kết hợp chung của 24 dòng trong điều kiện tưới đủ (site 1) và hạn (site 2) tại Ninh Thuận vụ Đông Xuân năm 2017 - 2018