Luận án: Phát triển giống đậu cô ve năng suất cao, chịu nóng và chống bệnh gỉ sắt

Luận án tiến sĩ nghiên cứu Phát triển nguồn vật liệu đậu cô ve phaseolus vulgaris l phục vụ chương trình chọn tạo giống năng, phân tích chuyên sâu, xây dựng mô hình lý thuyết, đề

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Luận án

2017

194
1
0

Phí lưu trữ

45 Point

Tóm tắt

I. Giống đậu cô ve chịu nóng Hướng đi mới cho nông nghiệp

Đậu cô ve (Phaseolus vulgaris L.) là cây trồng quan trọng trên toàn cầu, cung cấp nguồn protein và dinh dưỡng vi lượng thiết yếu cho hàng trăm triệu người. Tại Việt Nam, đậu cô ve là một phần không thể thiếu trong cơ cấu cây trồng, tuy nhiên sản xuất thường xuyên đối mặt với nhiều thách thức. Biến đổi khí hậu làm gia tăng nhiệt độ, trong khi các dịch bệnh, đặc biệt là bệnh gỉ sắt, gây thiệt hại nặng nề về năng suất. Theo nghiên cứu của Ngô Thế Dân và cộng sự (1999), thiếu giống năng suất cao và có khả năng chống chịu là những yếu tố chính hạn chế sản xuất đậu đỗ. Để giải quyết vấn đề này, việc phát triển các giống đậu cô ve chịu nóng, chống gỉ sắt năng suất cao trở thành một nhiệm vụ cấp bách. Một nghiên cứu đột phá của Phạm Thị Ngọc (2017) tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã mở ra hướng đi mới, tập trung vào việc tạo lập và phát triển nguồn vật liệu di truyền ưu tú. Mục tiêu của chương trình là chọn tạo các dòng đậu cô ve vừa cho năng suất đậu que vượt trội, vừa có khả năng thích ứng với điều kiện khí hậu khắc nghiệt và kháng lại các sâu bệnh hại đậu cô ve phổ biến. Việc phát triển thành công các giống này không chỉ giúp ổn định sản xuất, tăng thu nhập cho nông dân mà còn góp phần đảm bảo an ninh lương thực và phát triển nông nghiệp bền vững. Hướng tiếp cận này bao gồm việc quy tụ các gen quý từ các giống bản địa và nguồn gen hoang dại vào các giống thương mại, tạo ra những giống cây trồng có nền di truyền đa dạng và khả năng chống chịu toàn diện. Đây là chiến lược chìa khóa để nâng cao giá trị kinh tế và dinh dưỡng của cây đậu cô ve tại Việt Nam.

1.1. Vai trò của các giống cây trồng chịu hạn và nhiệt độ cao

Trong bối cảnh ấm lên toàn cầu, nhiệt độ cao là một trong những yếu tố phi sinh học gây ảnh hưởng nghiêm trọng nhất đến sản xuất nông nghiệp. Cây đậu cô ve vốn thích nghi với khí hậu mát, nhiệt độ tối ưu cho giai đoạn sinh trưởng sinh thực là 20-25°C. Khi nhiệt độ ban ngày vượt 30°C, năng suất sẽ giảm đáng kể do các quá trình sinh lý bị ảnh hưởng. Do đó, việc chọn tạo giống cây trồng chịu hạn và nóng là yêu cầu tất yếu. Các giống chịu nhiệt có khả năng duy trì hoạt động quang hợp, giảm tỷ lệ rụng hoa và quả non, đảm bảo sức sống của hạt phấn ngay cả trong điều kiện nhiệt độ cao. Việc khai thác các nguồn gen có khả năng thích nghi tốt với môi trường bất lợi là nền tảng để cải tiến di truyền, tạo ra những giống đậu que chịu nhiệt có khả năng sản xuất ổn định, đặc biệt là khi canh tác trong thời vụ trồng đậu cô ve vào mùa hè.

1.2. Tìm hiểu các đặc tính nông học quan trọng của đậu cô ve

Để chọn tạo giống thành công, việc hiểu rõ các đặc tính nông học của cây đậu cô ve là vô cùng quan trọng. Các đặc tính này bao gồm dạng hình sinh trưởng (thân bụi hay leo giàn), thời gian sinh trưởng, màu sắc quả, hình dạng hạt, và các yếu tố cấu thành năng suất như số quả trên cây, số hạt trên quả. Nghiên cứu của Phạm Thị Ngọc (2017) đã tiến hành thu thập và đánh giá 60 mẫu giống đậu cô ve đa dạng. Kết quả cho thấy sự phong phú về di truyền, bao gồm cả loại hình đậu cô ve leo giàngiống đậu lùn năng suất cao. Việc phân tích các đặc điểm này không chỉ giúp phân loại nguồn gen mà còn là cơ sở để lựa chọn các cá thể bố mẹ ưu tú cho chương trình lai tạo, hướng đến mục tiêu kết hợp các đặc tính mong muốn như năng suất cao, chất lượng quả tốt và khả năng chống chịu sâu bệnh.

II. Thách thức Bệnh gỉ sắt và nhiệt độ cao ở cây đậu cô ve

Canh tác đậu cô ve tại các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới như Việt Nam luôn phải đối mặt với hai thách thức lớn: nhiệt độ cao và bệnh gỉ sắt trên đậu. Theo CIAT (1991), năng suất đậu cô ve thường không ổn định do các yếu tố bất thuận phi sinh học như khí hậu và thời tiết. Nhiệt độ cao, đặc biệt là vào ban đêm (>20°C) trong giai đoạn ra hoa, là nguyên nhân chính gây rụng hoa, giảm sức sống hạt phấn và làm giảm tỷ lệ đậu quả, dẫn đến sụt giảm năng suất nghiêm trọng. Bên cạnh đó, bệnh gỉ sắt, do nấm Uromyces appendiculatus gây ra, là một trong những dịch bệnh nguy hiểm nhất. Bệnh tấn công trên lá, thân và quả, làm giảm khả năng quang hợp của cây, gây rụng lá sớm và ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng quả. Lindgen và cộng sự (1995) chỉ ra rằng, cứ tăng 1% mức độ nhiễm bệnh gỉ sắt sẽ làm giảm năng suất khoảng 19 kg/ha. Các giống đậu cô ve đang được trồng phổ biến tại Việt Nam chủ yếu là giống nhập nội, khả năng thích ứng với điều kiện nóng ẩm và kháng bệnh còn nhiều hạn chế. Việc sử dụng thuốc hóa học để phòng trừ bệnh không chỉ làm tăng chi phí sản xuất mà còn tiềm ẩn nguy cơ gây hại cho môi trường và sức khỏe con người. Do đó, việc phát triển các giống kháng bệnh và chịu nhiệt là giải pháp bền vững và hiệu quả nhất. Thách thức này đòi hỏi các nhà khoa học phải tìm kiếm và khai thác các nguồn gen kháng bệnh hiệu quả, đồng thời nghiên cứu cơ chế di truyền của tính chịu nóng để ứng dụng vào công tác chọn tạo giống.

2.1. Nhận diện tác hại của bệnh gỉ sắt do nấm U. appendiculatus

Bệnh gỉ sắt do nấm Uromyces appendiculatus gây ra có thể làm giảm năng suất và chất lượng đậu cô ve trên toàn thế giới. Triệu chứng ban đầu là các đốm nhỏ màu trắng trên lá, sau đó phát triển thành các ổ bào tử màu nâu đỏ như gỉ sắt. Các ổ bào tử này phá vỡ lớp biểu bì, giải phóng hàng ngàn bào tử lây lan theo gió. Bệnh nặng có thể làm lá vàng úa, khô và rụng sớm, cây còi cọc, quả nhỏ và biến dạng. Nấm U. appendiculatus có tính đa dạng di truyền rất cao với hơn 300 chủng sinh lý đã được ghi nhận, gây khó khăn cho việc tạo ra các giống kháng bệnh có phổ kháng rộng và bền vững. Việc tìm ra thuốc trị bệnh gỉ sắt hiệu quả và an toàn là một thách thức, do đó giải pháp chọn tạo giống mang gen kháng vẫn được ưu tiên hàng đầu.

2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ khi trồng đậu cô ve mùa hè

Việc trồng đậu cô ve mùa hè thường gặp nhiều khó khăn do nhiệt độ cao vượt ngưỡng sinh lý của cây. Giai đoạn ra hoa và thụ phấn là thời kỳ mẫn cảm nhất. Nhiệt độ ban ngày trên 30°C và nhiệt độ ban đêm trên 20°C có thể gây ra hiện tượng bất dục ở hạt phấn, làm giảm khả năng thụ tinh và dẫn đến rụng hoa hàng loạt. Ngoài ra, nhiệt độ cao cũng làm tăng tốc độ thoát hơi nước, khiến cây dễ bị stress do thiếu nước, ảnh hưởng đến quá trình quang hợp và tích lũy dinh dưỡng. Những yếu tố này trực tiếp làm giảm số lượng và chất lượng quả, khiến năng suất đậu que sụt giảm nghiêm trọng. Phát triển giống đậu que chịu nhiệt là giải pháp then chốt để mở rộng sản xuất và đảm bảo hiệu quả kinh tế trong vụ hè.

III. Phương pháp chọn tạo giống đậu cô ve chịu nóng chống gỉ sắt

Để tạo ra giống đậu cô ve chịu nóng, chống gỉ sắt năng suất cao, chương trình nghiên cứu đã áp dụng một quy trình khoa học, kết hợp phương pháp truyền thống và công nghệ sinh học hiện đại. Quá trình này được mô tả chi tiết trong luận án của Phạm Thị Ngọc (2017). Đầu tiên, các nhà khoa học đã tiến hành thu thập một tập đoàn gồm 60 mẫu giống đậu cô ve từ các nguồn trong nước và nhập nội. Tập đoàn này được đánh giá chi tiết về các đặc tính nông học, khả năng sinh trưởng, năng suất và phản ứng với điều kiện bất lợi. Dựa trên kết quả đánh giá, các mẫu giống ưu tú đã được tuyển chọn để làm vật liệu cho giai đoạn lai tạo. Cụ thể, 4 mẫu giống có khả năng chịu nóng tốt (CV41, CV42, CV67, CV69) và 3 mẫu giống có tiềm năng năng suất cao (CV05, CV22, CV07) đã được chọn làm bố mẹ. Quá trình lai hữu tính được thực hiện để tổ hợp các gen mong muốn vào cùng một cá thể. Các thế hệ con lai sau đó được trồng và chọn lọc qua nhiều vụ để xác định những dòng có đặc tính vượt trội. Điểm đột phá của nghiên cứu là việc ứng dụng chỉ thị phân tử. Chỉ thị SSR được sử dụng để đánh giá đa dạng di truyền, giúp lựa chọn bố mẹ lai hiệu quả hơn. Đặc biệt, chỉ thị SCAR được dùng để sàng lọc và nhận diện các dòng mang gen kháng bệnh gỉ sắt trên đậu, giúp đẩy nhanh quá trình chọn lọc và tăng độ chính xác, thay vì chỉ dựa vào đánh giá kiểu hình trên đồng ruộng. Phương pháp này giúp rút ngắn thời gian tạo giống và đảm bảo các dòng mới mang gen kháng mục tiêu.

3.1. Kỹ thuật trồng và sàng lọc hạt giống đậu cô ve tiềm năng

Giai đoạn đầu tiên và quan trọng nhất là sàng lọc nguồn vật liệu di truyền. Kỹ thuật trồng đậu cô ve trong các thí nghiệm được bố trí theo phương pháp khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD) để đảm bảo tính khách quan. 60 mẫu giống được trồng và theo dõi các chỉ tiêu về thời gian sinh trưởng, chiều cao cây, khả năng phân cành, và các yếu tố năng suất. Đồng thời, các thí nghiệm đánh giá khả năng chịu nóng được thực hiện trong vụ Xuân Hè, nơi nhiệt độ cao là yếu tố chọn lọc tự nhiên. Các mẫu hạt giống đậu cô ve được đánh giá dựa trên tỷ lệ đậu quả và năng suất trong điều kiện stress nhiệt. Qua quá trình này, 15 mẫu giống triển vọng nhất đã được chọn lọc để đi vào các nghiên cứu sâu hơn, làm nền tảng cho việc lai tạo.

3.2. Quy trình lai tạo và chăm sóc các giống kháng bệnh mới

Sau khi chọn được các cá thể bố mẹ, quy trình lai tạo được tiến hành theo phương pháp lai hữu tính truyền thống, khử đực và thụ phấn bằng tay. Các tổ hợp lai được tạo ra giữa các dòng chịu nóng và dòng năng suất cao. Các thế hệ con lai từ F1 đến F4 được gieo trồng và chọn lọc liên tục. Cách chăm sóc đậu cô ve trong các thế hệ phân ly đòi hỏi sự tỉ mỉ, đảm bảo điều kiện tối ưu để các tính trạng di truyền được biểu hiện đầy đủ. Việc chọn lọc dựa trên cả đặc điểm hình thái (dạng cây, dạng quả) và các chỉ tiêu nông học (năng suất, khả năng chống chịu). Song song với đó, việc bón phân bón cho đậu cô ve được chuẩn hóa để loại bỏ ảnh hưởng của dinh dưỡng đến kết quả đánh giá, tập trung vào tiềm năng di truyền của từng dòng.

IV. Bí quyết nhận diện gen kháng bệnh và tính trạng chịu nhiệt

Thành công của chương trình chọn tạo giống đậu cô ve chịu nóng, chống gỉ sắt năng suất cao nằm ở việc xác định chính xác các cơ sở di truyền kiểm soát các tính trạng mục tiêu. Nghiên cứu đã tập trung vào hai hướng chính: nhận diện gen kháng bệnh gỉ sắt và đánh giá cơ chế chịu nhiệt. Đối với bệnh gỉ sắt, phương pháp lây nhiễm nhân tạo được thực hiện trong điều kiện nhà kính. Các mẫu bệnh thu thập tại miền Bắc Việt Nam được sử dụng để lây nhiễm lên 15 mẫu giống đậu cô ve tuyển chọn. Dựa trên phản ứng của cây (kích thước ổ bào tử, mức độ hoại tử), các nhà khoa học đã xác định được mẫu giống DLO22 có khả năng kháng bệnh cao. Song song đó, công nghệ sinh học phân tử đóng vai trò quyết định. Mười chỉ thị SCAR liên kết với các gen kháng gỉ sắt đã biết đã được sử dụng để kiểm tra bộ gen của các mẫu giống. Kết quả phân tích cho thấy gen Ur-11 có mặt trên các giống kháng hiệu quả nhất với các chủng nấm tại Việt Nam. Theo Phạm Thị Ngọc (2017), “Ur-11 là gen kháng có ý nghĩa quan trọng nhất trong phản ứng kháng bệnh gỉ sắt đậu cô ve ở miền Bắc Việt Nam”. Việc xác định được gen này là chìa khóa để phát triển các dòng mang giống kháng bệnh một cách chủ động thông qua chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử (MAS). Đối với tính chịu nhiệt, nghiên cứu tập trung vào các chỉ số sinh lý và nông học như độ hữu dục của hạt phấn, tỷ lệ đậu quả và chỉ số mẫn cảm nóng (HSI). Kết quả đã xác định được 4 mẫu giống (CV41, CV42, CV67, CV69) có khả năng duy trì năng suất đậu que ổn định trong điều kiện nhiệt độ cao của vụ Xuân Hè.

4.1. Gen Ur 11 Chìa khóa vàng trong việc tạo giống chống gỉ sắt

Trong số nhiều gen kháng bệnh gỉ sắt đã được phát hiện trên thế giới, việc xác định gen nào hiệu quả với các chủng nấm địa phương là vô cùng quan trọng. Nghiên cứu đã chứng minh rằng gen Ur-11 mang lại khả năng kháng mạnh mẽ với các chủng U. appendiculatus phổ biến ở miền Bắc Việt Nam. Gen này thuộc vốn gen Mesoamerica, vốn được biết đến là có phổ kháng rộng hơn. Việc xác định được chỉ thị phân tử đặc hiệu cho gen Ur-11 (SAE19) cho phép các nhà chọn giống có thể sàng lọc nhanh chóng hàng ngàn cá thể con lai ngay từ giai đoạn cây non, chọn ra những cây mang gen kháng mà không cần chờ đến khi cây bị bệnh. Đây là một công cụ mạnh mẽ, giúp quy tụ gen Ur-11 vào các giống đậu lùn năng suất cao hoặc các giống đậu cô ve leo giàn khác một cách hiệu quả.

4.2. Các chỉ số đánh giá và lựa chọn giống đậu que chịu nhiệt

Để đánh giá khả năng chịu nhiệt của một giống đậu que chịu nhiệt, không thể chỉ dựa vào cảm quan. Nghiên cứu đã sử dụng các chỉ số khoa học cụ thể. Độ hữu dục của hạt phấn được kiểm tra dưới kính hiển vi để xem tỷ lệ hạt phấn có sức sống trong điều kiện nhiệt độ cao. Chỉ số mẫn cảm nóng (HSI - Heat Susceptibility Index) và chỉ số chịu nóng (HTI - Heat Tolerance Index) được tính toán dựa trên sự sụt giảm năng suất giữa vụ trồng trong điều kiện thuận lợi (vụ Đông) và vụ có stress nhiệt (vụ Xuân Hè). Các giống có chỉ số HSI thấp và HTI cao được xác định là có khả năng chịu nóng tốt. Những chỉ số này cung cấp một phương pháp định lượng khách quan để sàng lọc và chọn lọc các dòng ưu tú cho việc trồng đậu cô ve mùa hè.

V. Top dòng đậu cô ve chịu nóng năng suất cao triển vọng nhất

Từ những nỗ lực lai tạo và chọn lọc không ngừng, nghiên cứu đã tạo ra một loạt các dòng đậu cô ve thế hệ F4 ưu tú, kết hợp thành công các đặc tính mong muốn. Đây là những thành quả thực tiễn quan trọng, hứa hẹn sẽ sớm được đưa vào sản xuất, mang lại lợi ích kinh tế cho người nông dân. Các dòng này được chia thành hai nhóm chính: nhóm chịu nóng, năng suất cao và nhóm kháng bệnh gỉ sắt. Nhóm chịu nóng, năng suất cao bao gồm 5 dòng nổi bật là BH1, BH2, BH3, BH4 và BH11. Các dòng này được tạo ra từ tổ hợp lai giữa các giống chịu nóng và giống có tiềm năng năng suất. Kết quả đánh giá trong vụ Xuân Hè 2016 cho thấy, các dòng này không chỉ duy trì được năng suất đậu que cao trong điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt mà còn có các đặc tính nông học tốt như dạng quả đẹp, chất lượng ăn ngon. Đặc biệt, năng suất của các dòng này trong vụ Xuân Hè (vụ nghịch) cao hơn đáng kể so với giống đối chứng, chứng tỏ khả năng thích ứng vượt trội. Nhóm thứ hai là các dòng mang gen kháng bệnh gỉ sắt Ur-11, bao gồm hai dòng triển vọng là BR8/15/16 và BR11/38/27. Các dòng này được chọn lọc bằng chỉ thị phân tử SAE19, đảm bảo 100% cá thể mang gen kháng. Trong các thí nghiệm đánh giá trên đồng ruộng, hai dòng này thể hiện khả năng chống chịu gần như tuyệt đối với bệnh gỉ sắt, trong khi các giống nhiễm bệnh bị thiệt hại nặng nề. Việc tạo ra các dòng này là một bước tiến lớn, cung cấp nguồn hạt giống đậu cô ve chất lượng cao và giảm sự phụ thuộc vào thuốc trị bệnh gỉ sắt.

5.1. Giới thiệu 5 dòng đậu cô ve chịu nóng BH1 BH2 BH3 BH4 BH11

Năm dòng đậu cô ve thế hệ F4 (BH1, BH2, BH3, BH4, BH11) được xem là những ứng viên sáng giá cho việc phát triển sản xuất trong vụ Xuân Hè ở miền Bắc. Các dòng này đều là dạng đậu cô ve leo giàn, có thời gian sinh trưởng phù hợp, cho thu hoạch quả tươi. Đặc điểm nổi bật là khả năng đậu quả tốt trong điều kiện nhiệt độ cao. Theo số liệu từ nghiên cứu của Phạm Thị Ngọc (2017), năng suất cá thể của các dòng này trong vụ Xuân Hè 2016 cao hơn giống đối chứng GS012. Ví dụ, dòng BH11 cho năng suất cao và ổn định ở cả hai vụ, thể hiện sự thích ứng rộng. Các dòng này có chất lượng quả tốt, quả thẳng, giòn, ngọt, phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng, hứa hẹn mang lại hiệu quả kinh tế cao.

5.2. Hai dòng ưu tú mang gen kháng gỉ sắt Ur 11 BR8 BR11

Hai dòng BR8/15/16 và BR11/38/27 là thành tựu nổi bật trong việc ứng dụng công nghệ sinh học để tạo giống kháng bệnh. Cả hai dòng đều được xác nhận mang gen kháng gỉ sắt Ur-11 thông qua phân tích ADN. Đánh giá trên đồng ruộng trong điều kiện áp lực bệnh cao cho thấy, trong khi các giống mẫn cảm bị bệnh gây hại nặng (cấp 7-9), hai dòng này chỉ biểu hiện triệu chứng rất nhẹ hoặc không có triệu chứng (cấp 1-3). Việc tích hợp thành công gen Ur-11 vào các dòng có nền nông học tốt không chỉ giúp bảo vệ năng suất mà còn là một giải pháp canh tác bền vững, giảm thiểu việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, góp phần bảo vệ môi trường và an toàn thực phẩm. Đây là nguồn vật liệu quý giá cho các chương trình chọn tạo giống trong tương lai.

VI. Hướng đi tương lai cho giống đậu cô ve chống gỉ sắt Việt Nam

Kết quả từ nghiên cứu phát triển giống đậu cô ve chịu nóng, chống gỉ sắt năng suất cao đã đặt nền móng vững chắc cho tương lai của ngành trồng trọt Việt Nam. Việc tạo ra các dòng F4 ưu tú như BH1, BH2, BH11 hay BR8, BR11 không chỉ mang ý nghĩa khoa học mà còn có giá trị thực tiễn to lớn. Hướng đi tiếp theo là tiếp tục đánh giá các dòng triển vọng này trên quy mô lớn hơn, tại nhiều vùng sinh thái khác nhau để khẳng định tính ổn định về năng suất và khả năng chống chịu. Quá trình khảo nghiệm và công nhận giống cần được đẩy mạnh để sớm đưa hạt giống đậu cô ve chất lượng đến tay người nông dân. Tương lai của công tác chọn tạo giống sẽ tập trung vào việc quy tụ nhiều gen kháng bệnh và các tính trạng chống chịu khác nhau vào cùng một giống. Ví dụ, lai tạo giữa các dòng chịu nóng (nhóm BH) và các dòng kháng gỉ sắt (nhóm BR) để tạo ra một giống "tất cả trong một", vừa có năng suất cao, vừa chịu được nhiệt độ khắc nghiệt, lại kháng được cả bệnh gỉ sắt. Việc ứng dụng các công cụ di truyền phân tử thế hệ mới, như giải trình tự gen, sẽ giúp quá trình này diễn ra nhanh chóng và chính xác hơn. Hơn nữa, việc bảo tồn và khai thác nguồn gen đậu cô ve bản địa và hoang dại vẫn là một nhiệm vụ quan trọng. Đây là kho tàng các gen quý có thể giúp đối phó với những thách thức mới của biến đổi khí hậu và các dịch bệnh trong tương lai, đảm bảo sự phát triển bền vững cho cây đậu cô ve tại Việt Nam.

6.1. Ý nghĩa thực tiễn trong việc cung cấp giống năng suất cao

Ý nghĩa thực tiễn lớn nhất của nghiên cứu là tạo ra các dòng giống cụ thể có thể giải quyết các vấn đề của sản xuất. Việc cung cấp các giống đậu lùn năng suất caođậu cô ve leo giàn chất lượng, thích ứng tốt với điều kiện canh tác tại Việt Nam sẽ giúp nông dân chủ động hơn trong sản xuất, giảm rủi ro do thời tiết và dịch bệnh. Các giống mới này có tiềm năng tăng năng suất đậu que từ 15-20% so với các giống cũ, đặc biệt là trong các vụ trái mùa. Điều này trực tiếp nâng cao thu nhập và cải thiện đời sống cho người nông dân, đồng thời góp phần ổn định nguồn cung thực phẩm cho thị trường.

6.2. Triển vọng phát triển nông nghiệp theo hướng bền vững

Việc sử dụng các giống kháng bệnh là một trụ cột của nông nghiệp bền vững. Bằng cách giảm sự phụ thuộc vào thuốc trừ sâu hóa học để kiểm soát sâu bệnh hại đậu cô ve, các giống mới giúp bảo vệ môi trường đất, nước và không khí. Đồng thời, sản phẩm nông nghiệp tạo ra sẽ an toàn hơn cho người tiêu dùng. Các giống đậu que chịu nhiệt cũng là một giải pháp thích ứng thông minh với biến đổi khí hậu, giúp duy trì sản xuất nông nghiệp ổn định ngay cả khi điều kiện thời tiết trở nên khắc nghiệt hơn. Hướng đi này hoàn toàn phù hợp với chiến lược phát triển nông nghiệp xanh và bền vững của quốc gia.

15/10/2025

Trích đoạn nội dung tài liệu

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM PHẠM THỊ NGỌC PHÁT TRIỂN NGUỒN VẬT LIỆU ĐẬU CÔ VE (PHASEOLUS VULGARIS L.) PHỤC VỤ CHƯƠNG TRÌNH CHỌN TẠO GIỐNG NĂNG SUẤT CAO, CHỊU NÓNG VÀ CHỐNG BỆNH GỈ SẮT Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng Mã số: 62 62 01 11 Người hướng dẫn khoa học: GS. Vũ Văn Liết NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo vệ lấy bất kỳ học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày… tháng… năm 2017 Tác giả luận án Phạm Thị Ngọc i LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình.

Nhân dịp hoàn thành luận án, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới GS. Vũ Văn Liết đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ môn Di truyền và chọn giống cây trồng, Khoa Nông học - Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức Viện nghiên cứu và phát triển cây trồng, Dự án JICA-DCG, Bộ môn Công nghệ vi sinh – Khoa Công nghệ sinh học đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.

Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp và các em sinh viên thực tập tốt nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận án. Hà Nội, ngày. năm 2017 Tác giả luận án Phạm Thị Ngọc ii MỤC LỤC Trang Lời cam đoan. ii Mục lục.

iii Danh mục chữ viết tắt. vi Danh mục bảng. viii Danh mục hình. x Trích yếu luận án.

xi Thesis abstract. Tính cấp thiết của đề tài. Mục tiêu của đề tài. Phạm vi nghiên cứu.

Những đóng góp mới của đề tài. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. Ý nghĩa khoa học. Ý nghĩa thực tiễn.

Tổng quan tài liệu. Đa dạng di truyền nguồn gen cây đậu cô ve. Nguồn gốc và phân bố. Đa dạng di truyền nguồn gen đậu cô ve hoang dại.

Đa dạng di truyền đậu cô ve trồng (giống bản địa và giống cải tiến). Khai thác nguồn gen hoang dại và họ hàng hoang dại. Chọn giống đậu cô ve chịu nóng. Phản ứng chịu bất thuận nóng ở cây trồng.

Di truyền tính chịu nóng ở cây trồng. Di truyền tính chịu nóng ở đậu cô ve. Nguồn gen đậu cô ve chịu nóng. Công tác chọn giống đậu cô ve chịu nóng.

Chọn giống đậu cô ve kháng bệnh gỉ sắt. Đặc điểm của nấm U. appendiculatus gây hại trên đậu cô ve. Đa dạng và phân loại bệnh gỉ sắt trên đậu cô ve.

Di truyền và đa dạng nguồn gen kháng bệnh gỉ sắt ở đậu cô ve. Chọn giống đậu cô ve kháng bệnh gỉ sắt. Vật liệu và Phương pháp nghiên cứu. Địa điểm nghiên cứu.

Thời gian nghiên cứu. Vật liệu nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu.

Nội dung 1: Thu thập và đánh giá đánh giá nguồn vật liệu đậu cô ve. Nội dung 2: Đánh giá khả năng sinh trưởng phát triển, năng suất và khả năng chịu nóng của các mẫu giống đậu cô ve tuyển chọn. Nội dung 3: Kết quả lai tạo và chọn lọc dòng đậu cô ve năng suất, chịu nóng. Nội dung 4: Sàng lọc và tạo nguồn vật liệu đậu cô ve kháng bệnh gỉ sắt.

Phương pháp phân tích kết quả thí nghiệm. Phương pháp phân tích số liệu. Kết quả và thảo luận. Thu thập và đánh giá nguồn vật liệu đậu cô ve.

Đánh giá một số đặc điểm nông sinh học chính của các mẫu giống đậu cô ve. Đánh giá đa dạng di truyền của các mẫu giống đậu cô ve thu thập dựa trên chỉ thị hình thái và chỉ thị phân tử. Đánh giá khả năng sinh trưởng phát triển, năng suất và khả năng chịu nóng của các mẫu giống đậu cô ve tuyển chọn. Đặc điểm sinh trưởng phát triển của 15 mẫu giống đậu cô ve tuyển chọn.

Đặc điểm hình thái quả của 15 mẫu giống đậu cô ve. Đặc điểm hình thái hạt của các mẫu giống đậu cô ve tuyển chọn. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất quả tươi của 15 mẫu giống đậu cô ve. Đánh giá khả năng chống chịu với sâu bệnh hại tự nhiên của các mẫu giống đậu cô ve tuyển chọn.

Đánh giá khả năng chịu nóng của các mẫu giống đậu cô ve tuyển chọn. Kết quả lai tạo và chọn lọc dòng đậu cô ve năng suất, chịu nóng. Lựa chọn bố mẹ cho các tổ hợp lai. Đánh giá biến động di truyền của một số tính trạng liên quan đến năng suất của các dòng bố mẹ.

Kết quả lai tạo. Đặc điểm nông sinh học của các dòng đậu cô ve mới. Đặc điểm hình thái, chất lượng quả của các dòng đậu cô ve mới lai tạo. Đặc điểm hình thái hạt của các dòng đậu cô ve mới lai tạo.

Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng đậu cô ve mới lai tạo. Đánh giá khả năng chịu nóng của các dòng đậu cô ve mới lai tạo. Khả năng chống chịu sâu bệnh hại trên đồng ruộng của các dòng đậu cô ve mới lai tạo. Sàng lọc và tạo nguồn vật liệu đậu cô ve kháng bệnh gỉ sắt.

Nghiên cứu, sàng lọc mẫu giống đậu cô ve kháng bệnh gỉ sắt bằng lây nhiễm nhân tạo. Đánh giá phản ứng với nấm gỉ sắt trên đồng ruộng của các mẫu giống đậu cô ve tuyển chọn. Kiểm tra sự có mặt của các gen kháng gỉ sắt bằng chỉ thị phân tử. Tạo nguồn vật liệu mang gen kháng bệnh gỉ sắt.

Kết luận và đề nghị. 108 Danh mục các công trình đã công bố. 109 Tài liệu tham khảo. 131 v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ Amplified Fragment Length Polymorphism AFLP (Đa hình chiều dài các đoạn ADN nhân bản chọn lọc) bp Base pair (Cặp nucleotit – bazơ ni tơ) Portuguese Bank of Plant Germplasm BPGV (Ngân hàng nguồn gen cây trồng Bồ Đào Nha) cDNA complementary DNA (DNA bổ sung) Consultative Goup for International Agicultural CGIAR (Tổ chức tư vấn nông nghiệp quốc tế) International Central for Topical Agiculture CIAT (Trung tâm Nông nghiệp nhiệt đới quốc tế) cM Centimorgan (Đơn vị chiều dài bản đồ di truyền) DNA Deoxyribonucleic Acid (Axit deoxyribonucleic EDTA Ethylene Diamine Tetra Acetic Food and Agiculture Organization of the United Nations FAO (Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc) GCV Genotypic Coefficient of Variation (Hệ số biến động kiểu gen) GMP Geometric Mean Productivity (Năng suất trung bình hình học) HII Heat Intensity Index (Chỉ số cường độ nhiệt) HSI Heat Susceptibility Index (Chỉ số mẫn cảm nóng) Hsps Heat-shock proteins (Protein sốc nhiệt) HTI Heat Tolerance Index (Chỉ số chịu nóng) iPBS Interprimer binding sites Intergoverment Panel on Climate Change IPCC (Ủy ban Liên Chính phủ về biến đổi khí hậu) International Plant Genetic Resources Institute IPGRI (Viện Tài nguyên di truyền thực vật Quốc tế) Isolate Mẫu bệnh thu thập Japan International Cooperation Agency JICA (Cơ quan hợp tác quốc tế Nhật Bản) MAS Marker Assisted Selection (Chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử) MP Mean Productivity (Năng suất trung bình) NILs Nearly Isogenic Lines (Dòng đẳng gen) NST Nhiễm sắc thể Nu Nucleotit NSLT Năng suất lý thuyết NSTT Năng suất thực thu OP Open pollinated (Thụ phấn tự do) PCR Polymerase Chain Reaction (Phản ứng chuỗi trùng hợp) PCV Phenotypic Coefficient of Variation (Hệ số biến động kiểu hình) vi PIC Polymorphic Information Content (Hàm lượng thông tin đa hình) QTL Quantitative Trait Loci (Vị trí tính trạng số lượng) Randomly Amplified Polymorphic DNAs RAPD (Đa hình các đoạn ADN khuếch đại ngẫu nhiên) RCBD Randomized Complete Block Designs (Khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh) Restriction Fragment Length Polymorphism RFLP (Đa hình chiều dài mảng phân cắt giới hạn) Sequence Characterized Amplified Region SCAR (Vùng khuếch đại trình tự đặc trưng) Single Nucleotide Polymorphism SNPs (Đa hình của các nucleotide đơn) SSR Simple Sequence Repeats (Những trình tự lặp lại đơn giản) TOL Tolerance (Chỉ số chống chịu) Unweighted Pair Group Method using Arithmetic Averages (Phương UPGMA pháp nhóm cặp không trọng số trung bình toán học) USDA United States Department of Agriculture (Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ) vii DANH MỤC BẢNG TT Tên bảng Trang 2.1 Một số tính trạng quan trọng tìm thấy trong các loài cô ve thuần hóa và loài dại .2 Danh sách và hệ thống danh pháp phân loại chủng sinh lý của nấm gỉ sắt Uromyces appendiculatus tại Hội thảo Quốc tế lần thứ 3 năm 2002 tại Nam Phi.3 Thang điểm đánh giá mức độ nhiễm bệnh gỉ sắt trên đối tượng đậu cô ve theo phương pháp của Stavely et al.4 Thang điểm đánh giá mức độ nhiễm bệnh gỉ sắt dưới điều kiện đồng ruộng theo phương pháp của Van Schoonhoven and Pastor-Corrales, 1987.5 Một số giống đậu cô ve kháng gỉ sắt .1 Các giai đoạn phát triển của cây đậu cô ve .2 Phân nhóm hình dạng Quả dựa theo chiều dài và chiều rộng quả .3 Phân nhóm màu sắc hạt .4 Phân nhóm hình dạng hạt dựa theo tỷ lệ chiều dài/chiều rộng hạt .5 Thang điểm đánh giá mức độ nhiễm bệnh thối gốc, lở cổ rễ .6 Đánh giá cấp độ gây hại .1 Phân nhóm các mẫu giống đậu cô ve trong tập đoàn theo mục đích sử dụng .2 Phân nhóm các mẫu giống đậu cô ve trong tập đoàn theo một số đặc điểm hình thái hạt .3 Phân nhóm các mẫu giống đậu cô ve nghiên cứu dựa trên một số tính trạng hình thái quả.4 Phân nhóm dựa theo các tính trạng năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất .5 Số alen và chỉ số PIC của 20 chỉ thị SSR.6 Danh sách 15 mẫu giống đậu cô ve được chọn lọc năm 2013 tại Gia Lâm, Hà Nội .

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ