Luận án tiến sĩ: Chọn tạo giống ngô lai năng suất cao chịu rét phù hợp ĐBSH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ***************** PHẠM THANH THỦY NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ LAI NĂNG SUẤT CAO, CHỊU RÉT PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN SẢN XUẤT Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ***************** PHẠM THANH THỦY NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ LAI NĂNG SUẤT CAO, CHỊU RÉT PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN SẢN XUẤT Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG Chuyên ngành: Di truyền và Chọn giống cây trồng Mã số: 96 20 111 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: GS. TRẦN ĐÌNH LONG HÀ NỘI - 2021 iii MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH vi MỞ ĐẦU 1 1. Tính cấp thiết của đề tài 1 2. Mục tiêu nghiên cứu 3 3.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4 5. Những đóng góp mới của đề tài 4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC 5 1.

Vai trò, vị trí của cây ngô 5 1. Tình hình tiêu thụ, sản xuất ngô trên thế giới và trong nước 8 1. Tình hình tiêu thụ và sản xuất ngô trên thế giới 8 1. Tình hình tiêu thụ và sản xuất ngô trong nước 10 1.

Khả năng kết hợp, cơ sở di truyền chọn lọc tính trạng 13 và chương trình chọn tạo giống ngô 1. Đa dạng di truyền và nguồn gen cây ngô 13 1. Chọn lọc nguồn vật liệu tạo dòng 14 1. Một số phương pháp tạo dòng thuần 15 1.

Phương pháp tự thụ phấn (Self pollination) 16 1. Phương pháp cận phối (Full sib hoặc Half sib) 17 1. Phương pháp lai trở lại (Back cross) 17 1. Phương pháp tạo dòng đơn bội kép (Doubled haploid) 18 iii 1.

Khả năng kết hợp và đánh giá khả năng kết hợp 18 1. Khả năng kết hợp 18 1. Đánh giá khả năng kết hợp 20 1. Đánh giá tương tác kiểu gen với môi trường và KNKH 23 bằng GGE - Biplot 1.

Chọn tạo giống ngô bằng phương pháp chọn lọc truyền thống 25 kết hợp ứng dụng công nghệ sinh học 1. Ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống ngô thích ứng 25 với điều kiện bất thuận 1. Ứng dụng chỉ thị phân tử trong đánh giá đa dạng di truyền 27 và dự đoán nhóm ưu thế lai ở ngô 1. Chỉ số chọn lọc và ứng dụng trong chọn tạo giống ngô 28 1.

Nghiên cứu và sử dụng giống ngô lai chín sớm, chịu rét 30 1. Cơ sở khoa học về tính chín sớm 30 1. Tình hình nghiên cứu, sử dụng giống ngô lai ngắn ngày 32 trên thế giới và ở Việt Nam 1. Tình hình nghiên cứu, sử dụng giống ngô lai ngắn ngày 32 trên thế giới 1.

Tình hình nghiên cứu và sử dụng giống ngô lai ngắn ngày 33 ở Việt Nam 1. Vai trò của giống chín sớm trong sản xuất nông nghiệp 34 1. Những nghiên cứu chọn tạo về giống ngô chịu rét 36 1. Nhu cầu về sử dụng giống ngô chín sớm, chịu rét 38 1.

Những kết quả nghiên cứu về cây ngô Đông ở Việt Nam 38 1. Tình hình sản xuất ngô ở vùng đồng bằng sông Hồng 43 1. Những nhận định rút ra từ tổng quan nghiên cứu 44 CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG 46 VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.

Vật liệu nghiên cứu 46 2. Nội dung nghiên cứu 47 iii 2. Phương pháp nghiên cứu 48 2. Phương pháp thiết kế thí nghiệm đồng ruộng 48 2.

Phương pháp chọn tạo dòng thuần và đánh giá dòng thuần 49 2. Phương pháp đánh giá khả năng kết hợp 50 2. Phương pháp khảo sát các tổ hợp lai đỉnh và lai luân phiên 50 2. Phương pháp chọn lọc dòng bằng chỉ số chọn lọc 51 2.

Phương pháp phân tích đa dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử SSR 51 2. Phương pháp tách chiết và tinh sạch DNA 52 2. Phương pháp đánh giá tính thích ứng và ổn định 54 2. Phương pháp khảo nghiệm 55 2.

Phương pháp thu thập và xử lý số liệu thí nghiệm 55 2. Các chỉ tiêu theo dõi trong đánh giá dòng và so sánh các THL 56 2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu 58 2. Địa điểm nghiên cứu 58 2.

Thời gian nghiên cứu 58 2. Sơ đồ quá trình chọn tạo 58 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 60 3. Kết quả đánh giá và chọn lọc dòng ngô thuần chịu rét, chín sớm 60 3.

Diễn biến các yếu tố khí hậu vùng đồng bằng sông Hồng 60 3. Đánh giá đặc điểm nông sinh học của 53 dòng ngô nghiên cứu 61 3. Thời gian sinh trưởng của 53 dòng ngô nghiên cứu 61 3. Đặc điểm hình thái của các dòng ngô nghiên cứu 66 3.

Năng suất của các dòng ngô nghiên cứu 71 3. Kết quả chọn lọc dòng chín sớm, có khả năng chịu rét 75 3. Kết quả chọn lọc dòng chín sớm, có khả năng chịu rét bằng chỉ số 75 chọn lọc 3. Thời gian sinh trưởng của 30 dòng được chọn lọc 78 3.

Đặc điểm hình thái của 30 dòng được chọn lọc 80 3. Yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của 30 dòng 83 được chọn lọc iii 3. Khả năng chống chịu của 30 dòng được chọn lọc 87 3. Khả năng kết hạt của 30 dòng được chọn lọc 90 3.

Kết quả phân tích và đánh giá đa dạng di truyền của 30 dòng 92 chọn lọc 3. Kết quả đánh giá khả năng kết hợp của các dòng nghiên cứu 96 3. Kết quả đánh giá khả năng kết hợp chung 96 3. Kết quả đánh giá khả năng kết hợp riêng 98 3.

Kết quả chọn lọc tổ hợp lai triển vọng 100 3. Sinh trưởng và năng suất các tổ hợp lai đỉnh 100 3. Sinh trưởng và năng suất các tổ hợp lai luân phiên 102 3. Tuyển chọn các tổ hợp lai triển vọng 103 3.

Kết quả đánh giá tính ổn định về năng suất của một số 106 tổ hợp lai triển vọng 3. Đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lai triển vọng 107 3. Đánh giá sự ổn định của các tổ hợp lai triển vọng 111 3. Khả năng sinh trưởng, năng suất giống VN158 trong hệ thống 115 khảo nghiệm Quốc gia 3.

Thời gian sinh trưởng của VN158 116 3. Đặc điểm hình thái của VN158 118 3. Khả năng chống chịu sâu bệnh và tỷ lệ đổ gãy của VN158 119 trong khảo nghiệm 3. Yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của VN158 121 3.

Năng suất của giống ngô lai VN158 trong khảo nghiệm cơ bản 122 3. Năng suất của giống ngô lai VN158 trong khảo nghiệm sản xuất 124 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 127 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Giải thích ADN Acid Deoxyribonucleic - Axit Deoxyribonucleic BIBD Balanced Incomplete Block Design - Thiết kế thí nghiệm khối ngẫu nhiên không đủ cân đối CIMMYT Tiếng Tây Ban Nha: Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo; Tiếng Anh: International Maize and Wheat Improvement Center: Trung tâm Cải tạo giống ngô và lúa mì Quốc tế cs. Cộng sự CRI Crops Research Institute - Viện Nghiên cứu Cây có hạt CV Coefficient of Variation - Hệ số biến động DH Double Haploid - Đơn bội kép DUS Distinctness Uniformity Stability - Tính khác biệt, tính đồng nhất và tính ổn định FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations - Tổ chức Nông nghiệp và Lương thực Liên Hiệp Quốc GCA General Combining Ability - Khả năng kết hợp chung GE Genotype × Environment - Kiểu gen × Môi trường GEM Germplasm Enhancement of Maize - Tăng cường nguồn gen cây ngô Hbp Heterobeltiosis - Ưu thế lai thực Hmp Midparent Heterosis - Ưu thế lai trung bình Hs Standard Heterosis - Ưu thế lai chuẩn IITA International Institute of Tropical Agriculture - Viện Nghiên cứu Nông nghiệp Nhiệt đới Quốc tế KNKH Khả năng kết hợp KNKHC Khả năng kết hợp chung KNKHR Khả năng kết hợp riêng iv Viết tắt Giải thích LSD Least Significant Difference - Sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa LVN Lai Việt Nam MAS Marker Assisted Selection - Chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử NST Nhiễm sắc thể PCR Polymerase Chain Reaction - Phản ứng chuỗi Polymerase PTNT Phát triển nông thôn QTLs Quantitative Trait Loci - Những locus tính trạng số lượng RAPD Random Amplified Polymorphic DNA - Đa hình đoạn ADN được nhân ngẫu nhiên RCBD Randomized Complete Block Design - Bố trí thí nghiệm theo khối ngẫu nhiên đầy đủ RFLP Restriction Fragment Length Polymorphism - Đa hình chiều dài đoạn cắt giới hạn SARI Selian Agriculture Research Institute - Viện Nghiên cứu Nông nghiệp Selian SCA Specific Combining Ability - Khả năng kết hợp riêng SNP Single Nucleotide Polymorphism - Đa hình đơn nucleotide SSR Simple Sequence Repeat - Sự lặp lại trình tự đơn giản TGST Thời gian sinh trưởng THL Tổ hợp lai UPGMA Unweighted Pair Group Method with Arthmetical Averages - Phương pháp nhóm cặp không trọng số với giá trị trung bình số học USDA United States Department of Agriculture - Bộ Nông nghiệp Mỹ VCU Value of Cultivation and Use - Giá trị canh tác, giá trị sử dụng v DANH MỤC BẢNG Thứ tự Tên bảng Trang bảng 1.1 Diện tích, năng suất và sản lượng ngô Việt Nam từ năm 12 2017 - 2019 1.2 Chỉ số đánh giá thời gian sinh trưởng theo thang điểm FAO 31 1.3 Diện tích trồng ngô vụ Đông giai đoạn 1985 - 2019 42 1.4 Diện tích, năng suất, sản lượng ngô ở đồng bằng sông Hồng 44 giai đoạn 2014 - 2017 2.1 Danh sách và nguồn gốc di truyền của các dòng ngô nghiên cứu 46 2.2 Sơ đồ tạo các tổ hợp lai đỉnh (Top cross) 49 2.3 Sơ đồ tạo các tổ hợp lai luân giao (Dialell cross) 49 2.4 Danh sách 22 chỉ thị phân tử SSR sử dụng trong nghiên cứu 51 2.5 Hóa chất tách chiết và tinh sạch DNA 52 2.6 Chu trình nhiệt cho từng mồi phản ứng 53 3.1 Diễn biến các yếu tố khí hậu vùng đồng bằng sông Hồng 60 3.2 Thời gian sinh trưởng của 53 dòng ngô nghiên cứu ở vụ 62 Đông 2012 và vụ Đông 2013 tại Đan Phượng - Hà Nội 3.3 Một số đặc điểm hình thái của 53 dòng ngô nghiên cứu 67 ở vụ Đông 2012 và vụ Đông 2013 tại Đan Phượng - Hà Nội (Thời vụ 25/9) 3.4 Năng suất của 53 dòng ngô thí nghiệm qua hai vụ theo các trà 71 tại Đan Phượng - Hà Nội 3.5 Mục tiêu và cường độ chọn lọc của các dòng ngô thí nghiệm 76 3.6 Số liệu thống kê mô tả 53 dòng nghiên cứu 76 3.7 Chỉ số chọn lọc và các giá trị của 30 dòng được chọn 77 3.