Luận án tiến sĩ: Tuyển chọn giống mía Saccharum Officinarum nhập nội năng suất cao tại Tây Ninh và Khánh Hòa

Lời cam đoan

Lời cảm ơn

Tóm tắt

Summary

Mục lục

Danh sách các chữ viết tắt

Danh sách các bảng

Danh sách các hình

MỞ ĐẦU

1. Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Giới thiệu sơ lược cây mía

1.2. Nguồn gốc và lịch sử phát triển

1.3. Đặc điểm thực vật học của cây mía

1.4. Yêu cầu sinh thái của cây mía

1.5. Tình hình sản xuất mía đường Việt Nam những năm gần đây

1.6. Cơ cấu giống mía sản xuất tại Việt Nam

1.7. Cơ cấu giống mía tại hai tỉnh Tây Ninh và Khánh Hòa

2.1. Tuyển chọn giống mía

2.2. Tiêu chuẩn chọn giống mía

2.3. Các phương pháp chọn tạo giống mía

2.3.1. Tuyển chọn từ nguồn giống sẵn có

2.3.2. Chọn giống với sự hỗ trợ của chỉ thị phân tử MAS (Marker - assisted - selection)

2.3.3. Phương pháp đột biến

2.3.4. Phương pháp chuyển gen

3.1. Một số kết quả nghiên cứu giống mía trên thế giới và ở Việt Nam

3.2. Một số kết quả nghiên cứu giống mía trên thế giới

3.3. Một số kết quả nghiên cứu giống mía ở Việt Nam

3.4. Tình hình hạn và vấn đề chọn tạo giống mía chịu hạn

3.5. Nhu cầu nước của cây mía

3.6. Các thiệt hại trong sản xuất mía do khô hạn gây ra

3.7. Quan hệ giữa ẩm độ và phản ứng của cây mía

3.7.1. Khô hạn và sinh trưởng, phát triển của cây mía

3.7.2. Khô hạn và phản ứng tế bào/mô

3.7.3. Khô hạn và phản ứng sinh hóa

3.7.4. Khô hạn và phản ứng mức độ biểu hiện gen

2. Chương 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Nội dung nghiên cứu

2.2. Thời gian và địa điểm nghiên cứu

2.2.1. Thời vụ, điều kiện thời tiết và đặc điểm đất thí nghiệm tại tỉnh Tây Ninh

2.2.2. Thời vụ, điều kiện thời tiết và đặc điểm đất thí nghiệm tại tỉnh Khánh Hoà

2.3. Vật liệu nghiên cứu

2.4. Các hóa chất dùng trong nghiên cứu

2.5. Phương pháp nghiên cứu

2.5.1. Nội dung 1: Sơ tuyển và đánh giá đa dạng di truyền tập đoàn 32 giống mía nhập nội bằng chỉ thị phân tử SSR

2.5.1.1. Thí nghiệm 1: Sơ tuyển 32 giống mía nhập nội tại tỉnh Tây Ninh

2.5.1.2. Thí nghiệm 2: Đánh giá đa dạng di truyền tập đoàn 32 giống mía nhập nội bằng chỉ thị phân tử SSR

2.5.2. Nội dung 2: Khảo nghiệm cơ bản 10 giống mía tiềm năng được chọn lọc từ sơ tuyển 32 giống mía nhập nội tại hai tỉnh Tây Ninh và Khánh Hòa

2.5.2.1. Thí nghiệm 3: Khảo nghiệm cơ bản 10 giống mía tiềm năng tại tỉnh Tây Ninh

2.5.2.2. Thí nghiệm 4: Khảo nghiệm cơ bản 10 giống mía tiềm năng tại tỉnh Khánh Hòa

2.5.3. Nội dung 3: Nghiên cứu khả năng chống chịu với điều kiện khô hạn của 5 giống mía triển vọng

2.5.3.1. Thí nghiệm 5: Đánh giá đặc điểm bề mặt lá và mật độ khí khổng của 5 giống mía triển vọng

2.5.3.2. Thí nghiệm 6: Nghiên cứu biểu hiện gen P5CS trong điều kiện khô hạn của 5 giống mía triển vọng

3. Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Sơ tuyển và đánh giá đa dạng di truyền tập đoàn 32 giống mía nhập nội sử dụng chỉ thị phân tử SSR

3.1.1. Sơ tuyển 32 giống mía nhập nội tại tỉnh Tây Ninh

3.1.1.1. Đặc điểm sinh trưởng của 32 giống mía nhập nội

3.1.1.2. Khả năng chống chịu sâu, bệnh, đổ ngã và trổ cờ

3.1.1.3. Năng suất, CCS và năng suất đường của 32 giống mía

3.1.1.4. Tương quan giữa các chỉ tiêu chọn giống

3.1.2. Đánh giá đa dạng di truyền tập đoàn 32 giống mía nhập nội bằng chỉ thị phân tử SSR

3.1.2.1. Một số đặc điểm hình thái của các giống mía nhập nội được khảo sát

3.1.2.2. Kết quả ly trích DNA tổng số

3.1.2.3. Kết quả đánh giá đa dạng di truyền của tập đoàn 32 giống mía nhập nội

3.1.2.4. Phân tích tương đồng di truyền của 32 giống mía nhập nội

3.1.2.5. Thảo luận về kết quả nghiên cứu đa dạng di truyền đối với 32 giống mía khảo nghiệm

3.2. Khảo nghiệm cơ bản 10 giống mía tiềm năng được chọn lọc từ sơ tuyển 32 giống mía nhập nội tại hai tỉnh Tây Ninh và Khánh Hòa

3.2.1. Khảo nghiệm cơ bản 10 giống mía được tuyển chọn tiềm năng tại tỉnh Tây Ninh

3.2.1.1. Đặc điểm sinh trưởng ở giai đoạn đẻ nhánh, tái sinh của 10 giống mía trong khảo nghiệm cơ bản tại tỉnh Tây Ninh

3.2.1.2. Diễn tiến mật độ cây qua các giai đoạn sinh trưởng của cây mía được khảo nghiệm

3.2.1.3. Chiều cao cây và tốc độ vươn cao của các giống mía khảo nghiệm

3.2.1.4. Khả năng chống chịu sâu đục thân (Phragmataecia castaneae)

3.2.1.5. Mức độ trổ cờ và khả năng chống đổ ngã

3.2.1.6. Các yếu tố cấu thành năng suất mía của các giống thí nghiệm

3.2.1.7. Năng suất mía, chữ đường (CCS) và năng suất đường

3.2.2. Thí nghiệm 4: Khảo nghiệm cơ bản 10 giống mía được tuyển chọn tiềm năng tại tỉnh Khánh Hòa

3.2.2.1. Khả năng mọc mầm, tái sinh và đẻ nhánh của các giống mía khảo nghiệm

3.2.2.2. Diễn biến mật độ cây qua các giai đoạn sinh trưởng chính của các giống mía khảo nghiệm tại tỉnh Khánh Hòa

3.2.2.3. Chiều cao cây và tốc độ vươn cao của các giống mía khảo nghiệm

3.2.2.4. Khả năng đề kháng sâu đục thân (Phragmataecia castaneae) và bệnh trắng lá (Phytoplasma)

3.2.2.5. Khả năng trổ cờ và chống đổ ngãc của các giống mía khảo nghiệm

3.2.2.6. Chiều cao cây nguyên liệu và đường kính thân của các giống mía khảo nghiệm

3.2.2.7. Năng suất mía, chữ đường (CCS) và năng suất đường của các giống mía khảo nghiệm

3.2.2.8. Năng suất mía, chữ đường và năng suất đường trung bình 2 vụ (tơ và gốc I) của các giống mía khảo nghiệm

3.3. Nghiên cứu đặc tính chống chịu với điều kiện khô hạn của 5 giống mía triển vọng

3.3.1. Thí nghiệm 5: Đánh giá đặc điểm bề mặt lá và mật độ khí khổng của 5 giống mía triển vọng

3.3.2. Thí nghiệm 6: Biểu hiện gen P5CS trong điều kiện khô hạn của 5 giống mía triển vọng

3.3.2.1. Khuếch đại gen mục tiêu P5CS bằng kỹ thuật PCR

3.3.2.2. Tạo dòng gen P5CS

3.3.2.3. Định lượng biểu hiện gen P5CS dựa vào đường chuẩn

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

I. Giới thiệu và mục tiêu nghiên cứu

Luận án tiến sĩ tập trung vào tuyển chọn giống mía Saccharum Officinarum nhập nội có năng suất cao, thích hợp tại hai tỉnh Tây Ninh và Khánh Hòa. Mục tiêu chính là đánh giá đặc điểm nông học và di truyền của 32 giống mía nhập nội, từ đó chọn ra các giống triển vọng phục vụ sản xuất. Nghiên cứu cũng nhằm đánh giá khả năng chịu hạn của các giống mía thông qua biểu hiện gen P5CS trong điều kiện khô hạn.

1.1. Đánh giá đa dạng di truyền

Nghiên cứu sử dụng chỉ thị phân tử SSR để đánh giá đa dạng di truyền của 32 giống mía nhập nội. Kết quả cho thấy các giống mía có hệ số tương đồng từ 35% đến 85%, với 5 nhóm di truyền được phân tách ở mức tương đồng 63%. Điều này cung cấp cơ sở quan trọng cho việc chọn lọc giống mía phù hợp với điều kiện canh tác tại Tây Ninh và Khánh Hòa.

1.2. Tuyển chọn giống mía năng suất cao

Qua sơ tuyển, 8 giống mía tiềm năng đã được chọn lọc, với năng suất đường từ 11,5 đến 16,3 tấn/ha. Các giống này thuộc các nhóm di truyền khác nhau, đảm bảo sự đa dạng và khả năng thích ứng với các điều kiện canh tác khác nhau.

II. Khảo nghiệm giống mía tại Tây Ninh và Khánh Hòa

Nghiên cứu tiến hành khảo nghiệm 10 giống mía tiềm năng tại hai tỉnh Tây Ninh và Khánh Hòa. Kết quả cho thấy các giống ECU01, FG05-088, FG05-623, và MPT97-004 có năng suất đường cao, tương đương hoặc vượt trội so với giống đối chứng K95-84. Đặc biệt, giống FG05-623 đạt năng suất mía và đường cao nhất ở cả hai vụ tơ và gốc.

2.1. Kết quả tại Tây Ninh

Tại Tây Ninh, giống FG05-623 cho năng suất mía đạt 119,6 tấn/ha và năng suất đường đạt 12,8 tấn/ha. Giống này cũng thể hiện khả năng chống chịu tốt với điều kiện khô hạn và sâu đục thân.

2.2. Kết quả tại Khánh Hòa

Tại Khánh Hòa, giống FG05-256 nổi bật với năng suất mía trung bình 114,0 tấn/ha và năng suất đường 12,4 tấn/ha. Giống này cũng có khả năng chống chịu sâu đục thân và thích ứng tốt với điều kiện khô hạn.

III. Nghiên cứu khả năng chịu hạn của giống mía

Nghiên cứu đánh giá khả năng chịu hạn của 5 giống mía triển vọng thông qua biểu hiện gen P5CS. Kết quả cho thấy các giống FG05-256, FG05-623, VMC96-161, và KK3 có biểu hiện gen P5CS gia tăng trong điều kiện khô hạn 2 tuần so với đối chứng không ngừng tưới.

3.1. Biểu hiện gen P5CS

Biểu hiện gen P5CS được xác định bằng phương pháp PCR và giải trình tự DNA. Kết quả cho thấy sự gia tăng biểu hiện gen này trong điều kiện khô hạn, giúp cải thiện khả năng chống chịu của cây mía.

3.2. Ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu này cung cấp cơ sở khoa học cho việc chọn tạo giống mía chịu hạn, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu đang ảnh hưởng đến sản xuất mía tại Việt Nam.

IV. Kết luận và đề xuất

Luận án đã thành công trong việc tuyển chọn hai giống mía FG05-623 và FG05-256 có năng suất cao và khả năng chống chịu tốt, phù hợp với điều kiện canh tác tại Tây Ninh và Khánh Hòa. Nghiên cứu cũng cung cấp dữ liệu di truyền và nông học quan trọng cho các chương trình chọn tạo giống mía trong tương lai.

4.1. Giá trị thực tiễn

Kết quả nghiên cứu có thể áp dụng trực tiếp vào sản xuất mía, giúp nâng cao năng suất và chất lượng mía tại các vùng canh tác chính của Việt Nam.

4.2. Hướng nghiên cứu tương lai

Cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về các giống mía chịu hạn và khả năng thích ứng với biến đổi khí hậu, đồng thời mở rộng ứng dụng các kỹ thuật phân tử trong cải tiến giống mía.

Luận án tiến sĩ: Tuyển chọn giống mía Saccharum Officinarum nhập nội phù hợp với điều kiện Tây Ninh và Khánh Hòa