Luận án Tiến sĩ: Tạo dòng ngô đơn bội kép chịu hạn bằng công nghệ kích tạo, 2023

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 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - 2023 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 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. Đặng Ngọc Hạ 2. Nguyễn Thế Hùng HÀ NỘI - 2023 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án này là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự chỉ dẫn của các thầy hướng dẫn và sự giúp đỡ của đồng nghiệp. Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án là hoàn toàn trung thực, các thông tin trích dẫn đều được ghi rõ nguồn gốc.

Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về những số liệu đã công bố trong luận án. Tác giả Nguyễn Đức Thành LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện đề tài tôi luôn nhận được sự ủng hộ và giúp đỡ của Cơ quan, quý Thầy Cô, đồng nghiệp, bạn bè và gia đình. Trước tiên, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Ban lãnh đạo Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, Ban Thông tin và Đào tạo Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam đã tạo điều kiện thuận lợi và tận tình giúp đỡ trong suốt quá trình học tập cũng như hoàn thành luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Nghiên cứu Ngô, cán bộ Bộ môn Nông học, Bộ môn Chọn tạo giống ngô, Bộ môn Công nghệ sinh học đã hỗ trợ, tạo điều kiện thuận lợi cho Tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án.

Đặc biệt, tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới hai thầy hướng dẫn khoa học TS. Đặng Ngọc Hạ - Phó Viện trưởng Viện Nghiên cứu Ngô PGS. Nguyễn Thế Hùng - Học viện Nông nghiệp Việt Nam Hai Thầy đã giành thời gian, tận tình hướng dẫn tôi thực hiện đề tài và hoàn thành luận án. Tôi xin cảm ơn Ban quản lý Dự án cấp nhà nước “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ kích tạo đơn bội trong chọn tạo giống ngô lai”, Ban quản lý Đề tài cấp bộ “Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày, chịu hạn năng suất cao phục vụ chuyển đổi cây trồng cho vùng Trung du miền núi phía Bắc”, tập thể cán bộ Công ty cổ phần Giống cây trồng Nha Hố, Trung tâm Sản xuất giống cây trồng Nha Hố đã tạo điều kiện thuận lợi và nhiệt tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu.

Nhân dịp này, tôi xin gửi lời cảm ơn đặc biệt đến gia đình và những người thân đã động viên giúp đỡ cả về vật chất và tinh thần để tôi hoàn thành luận án. Hà Nội, ngày tháng năm 2023 Nghiên cứu sinh Nguyễn Đức Thành iii MỤC LỤC Trang Lời cam đoan. ii Mục lục. iii Danh mục chữ viết tắt.

iv Danh mục các bảng. vi Danh mục hình. 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và ở Việt Nam .1 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới.

Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam. Những nghiên cứu tạo dòng ngô đơn bội kép bằng cây kích tạo đơn bội. Cơ sở di truyền của cây kích tạo đơn bội. Quá trình hình thành và phát triển của cây kích tạo đơn bội.

Cơ chế tạo đơn bội. Nghiên cứu duy trì, phát triển và cải tiến cây kích tạo đơn bội. Nghiên cứu về các bước tạo dòng ngô đơn bội kép bằng công nghệ kích tạo đơn bội. Nghiên cứu ứng dụng công nghệ kích tạo đơn bội tại Việt Nam.

Đánh giá tiềm năng của các dòng ngô đơn bội kép được tạo ra bằng công nghệ kích tạo đơn bội. Khái niệm và cơ sở khoa học về khả năng chịu hạn ở ngô .1 Khái niệm và phân loại hạn .2 Cơ chế chống chịu hạn của cây trồng .3 Ảnh hưởng của hạn đến sản xuất ngô trên thế giới và Việt Nam. Một số tính trạng sử dụng trong nghiên cứu khả năng chịu hạn ở Ngô. Nghiên cứu đa dạng di truyền, dự đoán ưu thế lai dựa vào các chỉ thị phân tử SSR.

Đánh giá khả năng kết hợp bằng phương pháp lai đỉnh và luân giao. Khả năng kết hợp. Đánh giá khả năng kết hợp bằng phương pháp lai đỉnh. Đánh giá khả năng kết hợp bằng phương pháp luân giao.

Đánh giá tương tác kiểu gen với môi trường, tính ổn định giống và khả năng kết hợp bằng GGE Biplot. 40 CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Vật liệu nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu.

Phương pháp nghiên cứu. Phương pháp tạo dòng ngô đơn bội kép bằng cây kích tạo đơn bội .2 Phương pháp đánh giá đặc điểm nông sinh học, khả năng chịu hạn của các dòng ngô đơn bội kép. Phương pháp đánh giá đa dạng di truyền và khả năng kết hợp của các dòng ngô đơn bội kép .4 Tạo, đánh giá các tổ hợp lai từ các dòng ngô đơn bội kép triển vọng. Quy trình chăm sóc và quản lý thí nghiệm đồng ruộng .5 Phương pháp thu thập và xử lý số liệu thí nghiệm.

Thu thập số liệu.2 Xử lý số liệu thí nghiệm. Sơ đồ nghiên cứu thực hiện đề tài luận án….……………………54 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU. Kết quả tạo dòng ngô đơn bội kép bằng công nghệ kích tạo đơn bội. Kết quả tạo hạt đơn bội và xử lý lưỡng bội hóa NST.2 Ảnh hưởng của nguồn vật liệu, khung thời vụ đến tỷ lệ tạo hạt đơn bội.

Đặc điểm nông sinh học và khả năng chịu hạn và của các dòng ngô đơn bội kép. Khả năng chịu hạn của các dòng ngô đơn bội kép .2 Đặc điểm nông sinh học và khả năng chống chịu của các dòng ngô đơn bội kép. Kết quả nghiên cứu đa dạng di truyền và khả năng kết hợp của các dòng ngô đơn bội kép vụ Xuân năm 2017 tại Viện Nghiên cứu Ngô .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. Khả năng kết hợp về năng suất của các dòng ngô đơn bội kép.

Tạo các tổ hợp lai từ các dòng ngô đơn bội kép triển vọng, khảo nghiệm tác giả. 130 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ. 134 CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN. 136 TÀI LIỆU THAM KHẢO.

137 iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ AFLP Amplified Fragment Length Polymorphism - Đa hình chiều dài đoạn nhân bản ASI Chênh lệch thời gian tung phấn và phun râu Bộ NN & PTNT Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn CC Chiều cao cây CĐB Chiều cao đóng bắp CIMMYT Centro Internacional de Mejoramiento de Maiz y Trigo - Trung tâm cải lương giống ngô và lúa mì quốc tế CV(%) Coefficients of variation - Hệ số biến động CS Cộng sự DB Chiều dài bắp DH Double haploid - Đơn bội kép ĐV Dạng hạt đá màu vàng BĐV Dạng hạt bán đá màu vàng ĐX Vụ Đông Xuân ĐKB Đường kính bắp GMP Global Maize Program - Chương trình ngô toàn cầu H/H Số hạt/hàng HMP Midparent heterosis - Ưu thế lai trung bình HBP Heterobeltiosis- Ưu thế lai thực HT Vụ Hè Thu HIR Haploid induction rate - Tỷ lệ đơn bội KNKHC Khả năng kết hợp chung KNKHR Khả năng kết hợp riêng LSD Least Signification Difference - Sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa Viết tắt Viết đầy đủ NSTB Năng suất trung bình NTT Năng suất thực thu P1000 Khối lượng 1000 hạt IRRISTAT International Rice Research Institute statistical research tool - Phần mềm quản lý nghiên cứu thống kê QTLs Quantitative trait locus Locus - tính trạng số lượng RNV Dạng hạt răng ngựa màu vàng SHH Số hàng hạt SG % suy giảm RFLP Restriction Fragment Length Polymorphism - Đa hình chiều dài đoạn cắt giới hạn RAPD Randomly Amplified Polymorphic DNA - Đa hình các đoạn ADN được khuếch đại ngẫu nhiên PR Thời gian phun râu TAIL Tropical adapted kích tạo đơn bội line - Dòng kích tạo đơn bội thích ứng vùng nhiệt đới TB Trung bình TĐ Trong điều kiện tưới đủ THL Tổ hợp lai TTC Trạng thái cây TGST Thời gian sinh trưởng TP Thời gian tung phấn ƯTL Ưu thế lai vi DANH MỤC CÁC BẢNG TT bảng Tên bảng Trang Bảng 1. Các phản ứng của cây trồng trong điều kiện hạn. Tác động của thời tiết bất thuận tới 8 vùng ở Việt Nam. Các vùng sinh thái thường xảy ra hạn ở Việt Nam.1 Nguồn gốc, đặc điểm vật liệu làm mẹ để tạo hạt đơn bội .2 Thời điểm tưới nước cho thí nghiệm tưới đủ và gây hạn.

Quy trình chăm sóc và quản lý thí nghiệm. Kết quả tạo dòng ngô đơn bội kép trong vụ Thu Đông và Đông năm 2017 tại Đan Phượng - Hà Nội. Tổng bình phương (SS) và bình phương trung bình (MS) tỷ lệ hạt đơn bội trong vụ Hè Thu và Thu Đông năm 2016 tại khu ruộng thí nghiệm Viện Nghiên cứu Ngô. Giá trị trung bình tỷ lệ hạt đơn bội thu được từ các nguồn vật liệu trong 2 vụ Hè Thu và Thu Đông năm 2016 tại khu ruộng thí nghiệm Viện Nghiên cứu Ngô.

Tỷ lệ cây bị héo và cây phục hồi của các dòng ngô đơn bội kép vụ Hè Thu năm 2017 tại khu nhà lưới Viện Nghiên cứu Ngô .5 Ảnh hưởng của hạn đến chỉ tiêu chiều dài thân lá, chiều dài rễ của các dòng ngô đơn bội kép vụ Hè Thu năm 2017 tại khu nhà lưới Viện Nghiên cứu Ngô. Ảnh hưởng của hạn đến chỉ tiêu khối lượng thân khô và rễ khô (gram) của các dòng trong điều kiện tưới đủ và gây hạn trong nhà lưới vụ Hè Thu 2017. Thời gian sinh trưởng của các dòng ngô đơn bội kép trong điều kiện tưới đủ và hạn tại Ninh Thuận vụ Đông Xuân 2017 - 2018. Đặc điểm hình thái của các dòng ngô đơn bội kép trong điều kiện tưới đủ và hạn tại Ninh Thuận vụ Đông Xuân 2017 - 2018.

Độ già hóa lá, độ cuốn lá của các dòng ngô đơn bội kép trong điều kiện tưới đủ và hạn tại Ninh Thuận vụ Đông Xuân 2017 - 2018 .