Đề tài: Ứng dụng công nghệ sinh học để nâng cao chất lượng giống bắp nếp, bắp nù ở tỉnh An Giang

TIỂU LUẬN

ĐỀ TÀI: “ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐỂ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG GIỐNG BẮP NẾP, BẮP NÙ Ở TỈNH AN GIANG”

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐỂ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG GIỐNG BẮP NẾP, BẮP NÙ Ở TỈNH AN GIANG

Nguyễn Thị Lang Viện lúa Đồng bằng sông Cửu Long

1. Đặt vấn đề

Cây bắp hay còn gọi là cây ngô (Zea mays) là cây lương thực quan trọng trong nền kinh tế nông nghiệp của thế giới và Việt Nam. Ở Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), bắp nếp và bắp nù được trồng nhiều ở các tỉnh An Giang, Cần Thơ, Tiền Giang, Đồng Tháp, Bến Tre,… Từ lâu, nó đã trở thành sản phẩm màu của nhiều địa phương. Tuy nhiên, trong quá trình trồng thường xảy ra các vấn đề bất cập vấn đế giống cây trồng do cây bắp có tượng tạp giao thường xảy ra nên rất dễ bị thoái hóa, năng suất không cao. Sâu bệnh trên bắp… Góp phần không nhỏ làm suy thoái nguồn gen tự nhiên của bắp địa phương. Hầu hết các giống bắp trồng hiện nay thường là giống lai F1, do có năng suất cao, tuy nhiên hạt cứng, không dẽo và nhiều chất sơ cao hơn nữa nguồn gen này không để giống được cho vụ sau do sự phân ly trong các thế hệ sau. Do đó đề tài “Ứng dụng công nghệ sinh học để nâng cao chất lượng giống bắp nếp, bắp nù” là một hướng đi cần thiết và tất yếu. Nó góp phần vào công tác chọn giống, làm cơ sở giúp các nhà chọn giống sớm tạo ra được giống mới, đặc biệt là những giống mang thương hiệu cho An Giang nói riêng và Việt Nam nói chung.

- Mục tiêu nghiên cứu

- Ứng dụng công nghệ sinh học phân tích độ thuần di truyền để phục tráng giống bắp nếp, bắp nù của tỉnh An Giang.

- Xây dựng mô hình tình diễn giống nếp, bắp nù phục tráng 4 địa điểm, quy mô mỗi điểm 1ha.

- Cung cấp giống siêu nguyên chủng cho tỉnh.

- Nội dung

Các nội dung tập trung vào: Chọn lọc theo quần thể, điều tra trong quần thể theo phương pháp của Viện bảo tồn Quốc tế. Đánh giá vật liệu theo 30 chỉ tiêu của Quốc tế. Phục tráng: Trồng ngoài đồng đánh giá chọn trái. Tuyển chọn: Chọn theo phương pháp kiểu hình và phương pháp maker phân tử. Duy trì vật liệu: Trong phòng, trong nhà lưới và ngoài đồng. Sản xuất giống gốc ngoài đồng. Xây dựng mô hình và chuyển giao sản phẩm cho tỉnh.

2.Vật liệu và phương pháp nghiên cứu

2.1. Vật liệu

45 dòng bắp nếp và 41 mẫu bắp nù được thu thập từ huyện của tỉnh An Giang được chọn lọc trong tháng 7 năm 2007

Địa điểm bố trí thí nghiệm: tập trung các huyện: Chợ Mới, An Phú và Phú Tân, Tân Châu, tỉnh An Giang .

2.2. Phương pháp

DNA theo phương pháp của Lang 2002 và Lang ,2007

Các chỉ tiêu năng suất và thành phần năng suất theo tiêu chuẩn của Viện Tài nguyên Quốc tế .

2.3. Phân tích kết quả PCR bằng phần mềm NTSYSpc 2.1 .

3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Kết quả điều tra thu thập bắp nếp

Cây bắp được tiến hành điều tra thu thập ở các huyện thị của tỉnh An Giang trong đó tập trung mạnh ở 3 huyện Chợ Mới, Phú Tân, An Phú. Trên 72% hộ nông dân chuyên trồng bắp đều sử dụng các giống bắp lai F1 Hai Mũi Tên Đỏ của công ty Syngenta, bắp lai F1 của công Ty Trang Nông, Bắp nếp của công ty Bảo Vệ Thực Vật An Giang. Và chỉ có 28% còn sử dụng giống địa phương Nù Vàng, Nù Xanh, Nếp Vàng, nếp Xanh… Nhưng các hộ điều tra điều cho rằng năng suất cao, chất lượng tốt, nhưng dễ nhiễm sâu bệnh và dạng hình bị phân ly và đã thoái hóa dạng hạt. Do đó trong các hộ gia đình ghi nhận có nhiều hộ trồng cả hai nhóm Nù và Nếp. Một số gia đình trồng lẫn lộn giữa bắp Nù và Nếp. Các giống thu thập được trồng tiếp tục để đánh giá và phân tích các chỉ tiêu nông học.

Nói chung, do giống được thu thập từ nhiều nguồn đem trồng lại nên đã có sự phân ly rất cao thể hiện qua hình thái bên ngoài ghi nhận được. Phân loại theo hình thái còn mang tính chủ quan chỉ để tham khảo bên cạnh những tính trạng số lượng. Muốn có kết quả chính xác cần phải kiểm tra đến kiểu gen.

3.2. Đánh giá các tính trạng số lượng

Ngoài các đặc tính nông học về hình dạng, màu sắc và kích thước, thí nghiệm ngoài đồng còn thu được một số chỉ tiêu về các tính trạng quyết định năng suất thể hiện qua trồng các vụ khác nhau.

Hơn 100 mẫu giống nếp, nù thu thập trong ngân hàng gen nhưng tồn tại và lưu giữ không nhiều. Tuy nhiên, giống gốc vẫn thường xuyên bảo quản và phục tráng lại cho tỉnh tại Viện lúa Đồng bằng sông Cửu Long

Trong năm 2007 chúng tôi tiếp tục thu thập 100 dòng bắp nếp và bắp nù tại các huyện của tỉnh An Giang để chọn lọc và đánh giá phục tráng giống bắp cho tỉnh An Giang nói riêng và phục vụ cho cả nước nói chung. Bắp nếp dẽo, ngọt rất đặc sắc bởi vì nó bao gồm cả hai loại hình nù và nếp. Nếp dẽo, có vị ngọt mùi thơm thuộc loại hình nếp là giống rất hiếm trên thế giới và hiện nay rất hiếm ở ĐBSCL. Các dòng bắp nếp và nù được chọn lọc thuần và ghi nhận các tính chất quan trọng: như chất lượng giống bắp nếp của An Giang.

Giống bắp nếp được thu thập ở những vùng canh tác các vùng cù lao cho năng suất cao như An Phú và Phú Tân, Chợ Mới. Các giống này được nông dân chọn lọc và giữ qua nhiều năm. Tuy nhiên, để đáp ứng yêu cầu sản xuất chúng tôi tiếp tục phục tráng để giữ giống lúa này lâu dài phục vụ cho sản xuất.

Qua quan sát, ghi nhận những đặc tính nông học bao gồm chiều cao cây, số trái trên cây, trọng lượng một trăm hạt, năng suất cho thấy sự đa dạng của 45 dòng nù và 41 dòng nếp về mặt kiểu hình. Các dòng khác biệt với nhau về thống kê trên tất cả các chỉ tiêu ở mức ý nghĩa 1%. Sự đa dạng được thể hiện như sau:

Điểm trồng giống bắp nếp tại huyện Chợ Mới. Xét về các tính trạng năng suất và thành phần năng suất của các giống đều có ý nghĩa thống kê.

Các mẫu bắp nếp được thu thập tại hai vùng chính là Chợ Mới và Tân Châu và của tỉnh An Giang. Sau đó chúng được phân loại theo vùng thu thập và đánh giá dựa trên mức phân bố về các tính trạng ngoài đồng. Trong nghiên cứu, chúng tôi sử dụng biểu đồ để biểu hiện mức phân bố tính trạng của tổng số mẫu thu thập,

đồng thời biểu hiện phân bố của những mẫu có năng suất lý thuyết lớn hơn hoặc bằng 5 tấn/ha (chiếm một phần trong tổng số các mẫu nghiên cứu).

3.3. Các tính trạng hình thái

Hình dạng và màu sắc các giống trên cũng đã thể hiện tính đa dạng phong phú của bắp. Tuy nhiên, những mô tả về hình thái cũng có tính tương đối dựa vào các kiểu hình cơ bản. Năng suất của các dòng có hệ số biến thiên cao nhất trong các chỉ tiêu 44.85%. Năng suất trung bình của các dòng biến động từ 4,8 tấn/ha đến 6 tấn/ha và trung bình là và trung bình là 5,5 tấn/ha.

3.4. Ứng dụng phương pháp công nghệ cao để chọn dòng thuần của bắp:

Thông qua ba primer được sử dụng trên 86 mẫu tương ứng với kết quả ly trích của 86 dòng bắp cho chất lượng DNA tốt sau khi phân tích AFLP trên máy sequencer cho ra sơ đồ với dạng đỉnh sóng tương ứng với số cặp base của đoạn được phân cắt bởi hai enzyme EcoRI. ACA/Mse 1 CAC và EcoRI/AAC/CAC.Kết quả phân nhóm di truyền dựa vào kiểu gen cũng chia ra làm hai nhóm chính và 4 nhóm phụ. Việc phân nhóm bằng phương pháp AFLP sẽ cho kết quả chính xác hơn phân nhóm dựa trên các đặc tính hình thái. Dựa vào marker phân tử có thể đánh giá gián tiếp sự hiện diện hay không hiện diện của gen chọn lọc nhờ marker mà không chịu sự chi phối bởi ảnh hưởng của môi trường.Đánh giá nhờ marker phân tử có thể dự đoán những cá thể có khả năng tạo ưu thế lai trong chọn tạo giống.

3.5. Phục tráng và chọn lọc cá thể

Từ 45 dòng Nù và 41 dòng Nếp được chọn lọc năm đầu chọn lại còn lại 9 giống đặt tên lần lượt là : B 4 ,B10, B21, B35, B16, BN 40, BN 11, B36, B17 .

Hạt bắp cũng to nhỏ khác nhau do đó sự biến động trọng lượng 1090 hạt của các dòng cũng thay đổi và biến động khá lớn. Chứng tỏ quần thể phân hóa trong tự nhiên qua các năm rất biến động. Năng suất và thành phần giống bắp cũng khác nhau (Bảng 1).

Bảng 1: Đặc tính năng suất và thành phần năng suất của các giống Bắp tại Viện lúa ĐBSCL Vụ Đông Xuân 2007

Hàng/trái Hạt/trái P100 hạt (g) Hạt tới chóp Tên giống Năng suất hạt (Tấn/ha) Trọng lượng cùi hạt

(Tấn/ha)

27 26.5b 11.36c 6.2c Tốt 14 B4

28 25.5d 12.36b 7.2b Tốt 14 B10

25 27.7a 11.5c 5.9c Tốt 14 B35

27 27.2a 13.8a 8.0a Tốt 15 BN40

24 25.7dc 11.86c 5.2d Tốt 14 B16

24 25.5dc 10.8e 4.6e Tốt 12 B22

24 25.5dc 11.2dc 7.2b Tốt 13 BN11

28 25.8c 11.3c 5.6d Tốt 14 B36

28 25.6d 11.5c 5.9c Tốt 15 B17

24 Chưa 25.7dc 10.86de 4.2f 14

Bắp Nếp (Đ/c)

24 nù 12 Chưa 25.5dc 10.97e 5.6d

Bắp (Đ/C)

1.26 2.33 3.67 CV

0.55 0.45 0.38 LSD 5%

Trong vụ Hè Thu 2007 các giống bắp nếp và nù được đưa trình diễn tại các điểm khác nhau. Trong vụ hè thu 07 thử nghiệm trên 4 điểm trên địa bàn tỉnh An Giang và Viện Lúa, Long Kiến (Chợ Mới), Hội An (Chợ Mới), An Trung (Phú Tân) với 8 giống thử nghiệm và 1 giống đối chứng địa phương.

Bảng 2: Năng suất trung bình của các giống bắp tại 5 điểm vụ hè thu 07

Phú Tân Chợ Mới Viện lúa Long Kiến- CM Hội An- CM Tên giống

B10 6.22 5 6.98 6.85 3.98

B35 5.12 5.25 4.08 6.12 4.08

BN40 9.25 7.45 7.02 9.25 4.02

B16 5.8 4.5 5.75 4.8 3.75

B22 5.25 4.67 5.97 3.85 3.97

BN11 6.1 5.08 5.03 4.1 4.03

B36 3.95 4.95 5.88 3.95 3.88

B17 5 5.9 5.87 3.7 3.87

ĐC 4.45 4.1 3.95 4.4 3.95

TB 5.68 5.21 5.61 5.22 3.95

5.64 CV% 5.13 5.05 4.23 5.98

LSD 5% 0.56 0.46 0.49 0.39 0.42

Hình 2: Đánh giá giống bắp tại Chợ Mới, An Giang

Theo 2 giống bắp BN40 trồng vùng Long Kiến và Phú Tân cho năng suất cao nhất đạt được 9.25 tấn/ha, kế đến là Hội An là 7.45 tấn/ha, tiếp theo là Chợ Mới và cuối

cùng là Viện Lúa chỉ đạt được 4.08 tấn/ha. Giống cho năng suất cao nhất là BN40 đạt được 9.25 tấn/ha có ý nghĩa khác biệt so với giống đối chúng của địa phương là 4.45 tấn/ha. Giống cho năng suất kế tiếp là B35 đạt được 7.64 tấn/ha.

Qua 4 vụ thực hiện khảo nghiệm ở Viện Lúa và 3 huyện của tỉnh An Giang chúng tôi đã chọn lọc được 4 dòng bắp B40, B35, B17, B10, có thời gian sinh trưởng ngắn 75-85 ngày, năng suất cao, chất lượng ngon ngọt dẽo, hàm lượng amylose thấp. Thích hợp cả 2 vụ hè thu và đông xuân, có khả năng thích hợp trên nhiều môi trường, ít đỗ ngã chống chịu tốt với điều kiện bất lợi. Trong đó chọn hai giống BN40 và B10. Hàm lượng amylose biến động từ 1,2% đối với B10 và 1,88% đối với BN40. Năng suất trung bình 7,2 tấn/ha cho bắp B10 và 8 tấn/ha đối với giống BN40

GIỐNG B 10 GIỐNG B 17 GIỐNG BN 40

Hình 1: Các giống bắp được phục tráng

Hình 2: Trái bắp nếp B 10 và trái Bắp BN40

3.6. Kết quả đánh giá chất lượng

Chất lượng trái được đánh giá bằng cách thử trực tiếp trên trái nấu chín. Chọn những trái bắp vừa vàng bẹ, không non cũng không quá già, nấu không cho thêm muối. Trái được cắt ngang có độ dày khoảng 3 cm và nhiều người. Điểm đánh giá theo các mức độ ngọt và dẽo ngon của từng người thử phẩm chất.

3.7. Phần đánh giá bệnh (evaluation)

Sâu đục thân 19 dòng kháng/100 mẫu giống được thanh lọc.

Sâu đục trái 9 dòng kháng/100 mẫu giống được thanh lọc.

Bệnh rĩ sắt 12 dòng kháng/100mẫu giống được thanh lọc.

Bệnh đốm lá 10 dòng kháng/100 mẫu giống được thanh lọc.

Bệnh đốm vằn 16 dòng kháng/100 mẫu giống được thanh lọc.

Bệnh cháy lá 17 dòng kháng/100 mẫu giống được thanh lọc.

Trồng theo cá thể theo từng hạt để đánh gía và theo dõi và chọn các dòng tốt nhất. Các dòng tốt được ghi nhận như sau:

3.8. Bảo quản ex-situ

- Tập đoàn căn bản: 100 mẫu giống (Hiện tại giữa ngân hàng gen của Viện lúa).

- Tập đoàn hoạt động: 7 mẫu giống, bảo quản ở nhiệt độ -5oC

- Tập đoàn công tác: 7 mẫu giống, bảo quản ở nhiệt độ 5-10oC

Số mẫu giống phải trồng lại hàng năm ở ruộng là 4 dòng đưa về tỉnh.

Đánh giá vật liệu theo 30 chỉ tiêu của Viện tài nguyên Quốc Tế

- Phần định tính: Chống chịu phèn, Chống chịu hạn

Bộ môn di truyền chọn giống (Viện lúa ĐBSCL) đã đánh giá các tính trạng nông học, phẩm chất và sinh hóa…

4. Kết luận: Đề tài đã đạt được những kết quả chính sau đây:

- Kết quả đo đạt các chỉ tiêu ngoài đồng ruộng sau khi được xử lý trên excell và phân tích bằng phần mềm SAS 9.0 biến động cao bởi vì ngoài sự kiểm soát của kiểu gen, cây bắp còn chịu ảnh hưởng rất lớn của môi trường sống như khí hậu, đất đai, mùa vụ, chế độ chăm sóc, côn trùng gây hại, nấm bệnh… Do đó, việc

phân nhóm di truyền dựa vào các đặc tính hình thái phân thành hai nhóm tại mức tương đồng 21,22. Các quần thể trong cùng một nhóm thì không có sự đồng nhất về kiểu hình.

Việc phân nhóm di truyền dựa vào các đặc tính hình thái và phân nhóm di truyền dựa vào kết quả phân tích kiểu gen gần như độc lập nhau.

- Đã nghiên cứu các tính trạng phẩm chất và khả năng chống chịu sâu bệnh của nguồn gen.

- Phục tráng được vài dòng bắp nếp và nù đưa vào sử dụng trong quần thể rất rộng lớn.

- Đã tìm hiểu tình hình nguồn gen bắp của An Giang, đã chọn lọc được B10 và BN40 cho tỉnh

- Đã tìm hiểu ảnh hưởng của môi trường điều kiện canh tác như thời vụ, tương tác kiểu gen và môi trường... đến năng suất và phẩm chất của giống bắp, làm cơ sở xây dựng biện pha1tp kỹ thuật canh tác cho từng giống bắp nếp và nù khác nhau.

- Đã sử dụng bốn mô hình trồng bắp được khảo sát và đánh giá hai dòng chọn lựa năng suất cao, hàm lượng amylose dẽo và prtotein cao là B10 và BN40. Hai giống bắp Nù, Nếp với tên B10 và BN40 được đạt năng suất cao 7,8 tấn/ha và 8 tấn/ha, Phẩm chất ngon hàn lượng amylose dưới 2%. Protein đạt trên 15%.

Cung cấp kịp thời các giống gốc cho địa phương vượt kế hoạch đề ra.

- Các thông tin cần thiết của 40 tính trạng để cung cấp cho địa phương cơ sở ban đầu cho việc nhận dạng giống và giúp cho thông tin xây dựng.

- Ngoài ra các thông tin giúp cho tỉnh một thông tin giãi mã DNA của gen được đang ký trên Ngân hàng gen với mã số B40 với chuỗi mã dài 497bp và B10 với chuỗi mã DNA dài 404. Hai mã nầy đã được đăng ký trên ngân hàng gen.

- Đào tạo nguồn lực cho tỉnh các nông dân giỏi chuẩn bị thay đổi cơ cấu cây trồng bên cạnh cây lúa.

Đề nghị

Trong quá trình hội nhập quốc tế và hội nhập với các quốc gia trong khu vực, chúng ta luôn luôn đứng trước những rủi ro do thiếu kinh nghiệm và thiếu quy họach có tính tổng thể, lâu dài. Nông sản có phẩm chất ngon hiện được trồng rãi

rác theo kiểu kinh tế hộ, không biểu thị rõ vùng chuyên canh để có sản phẩm hàng hóa đủ sức cạnh tranh cả về “lượng” và “chất”. Đối với từng giống bắp dễ bị thoái hóa nguồn gen do vậy chúng tôi đề nghị:

- Nhân rộng hai giống bắp BN40 và B10 để tiến tới diện tích đạt sản lượng xây dựng nhản hiệu hàng hóa cây bắp đặc sản cho tỉnh.

- Xây dựng vùng nguyên liệu của địa phương để có điều kiện bảo quản nguồn gen quý này.

- Cần tiếp tục xây dựng mạng lưới nhân giống cây bắp trong vùng địa phương với ba huyện có khả năng trồng cây màu như Chợ Mới, An Phú và Phú Tân.

- Xây dựng bước hai là lập thủ tục đăng ký nhản hiệu hàng hóa cho tỉnh về các giống bắp này.