HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN TÀI TOÀN NGHIÊN CỨU KHAI THÁC NGUỒN GEN CÂY VỪNG PHỤC VỤ CHỌN TẠO GIỐNG VỪNG NĂNG SUẤT HẠT VÀ HÀM LƯỢNG DẦU CAO CHO VÙNG ĐẤT CÁT PHA VEN BIỂN TỈNH NGHỆ AN LUẬN ÁN TIẾN SĨ NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2019 HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN TÀI TOÀN NGHIÊN CỨU KHAI THÁC NGUỒN GEN CÂY VỪNG PHỤC VỤ CHỌN TẠO GIỐNG VỪNG NĂNG SUẤT HẠT VÀ HÀM LƯỢNG DẦU CAO CHO VÙNG ĐẤT CÁT PHA VEN BIỂN TỈNH NGHỆ AN Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng Mã số: 9 62 01 11 Người hướng dẫn khoa học: 1. Vũ Văn Liết HÀ NỘI - 2019 LỜI CAM ĐOAN - Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng được sử dụng để bảo vệ bất kỳ học vị nào. - Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án này đã được cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận án này đã được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày.
năm 2019 Tác giả luận án Nguyễn Tài Toàn i LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án này, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, giảng giải tận tình của các thầy cô giáo, sự động viên giúp đỡ của bạn bè, gia đình và đồng nghiệp. Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới GS. Trần Tú Ngà và GS. Vũ Văn Liết đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian, tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Khoa Nông học, Bộ môn Di truyền và Chọn giống cây trồng, Học viện Nông nghiệp Việt Nam; Bộ môn Khoa học cây trồng, Viện Nông nghiệp và Tài nguyên - Trường Đại học Vinh, UBND xã Nghi Phong, huyện Nghi Lộc đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và hoàn thành luận án. Tôi xin cảm ơn sự hỗ trợ về kinh phí của Bộ Khoa học và Công nghệ và Trường Đại học Vinh để tôi hoàn thành khóa học này. Để hoàn thành được đề tài này, tôi còn nhận được sự hỗ trợ của các bạn sinh viên ngành Nông học và học viên cao học ngành Khoa học cây trồng (giai đoạn 2011 - 2015), Viện Nông nghiệp và Tài nguyên, Trường Đại học Vinh trong việc triển khai, theo dõi và tổng hợp các thí nghiệm. Cuối cùng, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, người thân, bạn bè và đồng nghiệp - những người đã tận tụy giúp đỡ, động viên tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận án này.
Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn tất cả những giúp đỡ quý báu của các tập thể và cá nhân dành cho nghiên cứu sinh. Hà Nội, ngày. năm 2019 Tác giả luận án Nguyễn Tài Toàn ii MỤC LỤC Lời cam đoan. ii Mục lục.
iii Danh mục chữ viết tắt. vii Danh mục các bảng. ix Danh mục hình. xi Thesis abstract.
Tính cấp thiết của đề tài. Mục tiêu nghiên cứu. 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.
Nguồn gốc và phân loại cây vừng. Nguồn gốc cây vừng. Phân loại cây vừng. Đặc điểm thực vật học và thụ phấn ở cây vừng.
Đặc điểm thực vật học. Đặc tính thụ phấn của cây vừng. Tình hình sản xuất vừng trên thế giới và ở Việt Nam. Tình hình sản xuất vừng trên thế giới.
Tình hình sản xuất vừng ở Việt Nam. Tình hình sản xuất vừng ở Nghệ An. Đặc điểm khí hậu, đất đai và hệ thống cây trồng trên vùng đất cát ven biển tỉnh Nghệ An. Đặc điểm khí hậu của tỉnh Nghệ An.
Đặc điểm của đất cát ven biển Nghệ An. Hệ thống cây trồng trên vùng đất cát ven biển Nghệ An. Tình hình nghiên cứu về cây vừng ở trên thế giới. Thu thập, đánh giá và khai thác nguồn gen vừng.
Đa dạng di truyền cây vừng. Ưu thế lai ở cây vừng. Khả năng kết hợp ở cây vừng. Di truyền các tính trạng ở cây vừng.
Chọn tạo giống vừng. Tình hình nghiên cứu về cây vừng ở Việt Nam. Thu thập, đánh giá và khai thác nguồn gen vừng. Đa dạng di truyền cây vừng.
Chọn giống vừng. Những điều rút ra từ tổng quan. Nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu. Địa điểm nghiên cứu.
Thời gian nghiên cứu. Vật liệu nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu.
Phương pháp bố trí các thí nghiệm. Phương pháp theo dõi, đánh giá các chỉ tiêu. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu. Phương pháp phân tích số liệu.
Kết quả nghiên cứu và thảo luận. Kết quả thu thập và đánh giá nguồn gen. Kết quả thu thập và phân nhóm các mẫu giống vừng. Đánh giá các đặc điểm nông sinh học và năng suất của các mẫu giống vừng.
Đánh giá đa dạng di truyền dựa trên đặc điểm hình thái và chỉ thị phân tử. Kết quả tuyển chọn bộ giống vừng triển vọng từ tập đoàn thu thập. Các đặc điểm sinh trưởng, phát triển của các mẫu giống bố mẹ và các tổ hợp lai. Các chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển của các giống bố mẹ.
Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cá thể. Ưu thế lai của các tổ hợp lai. Ưu thế lai về thời gian sinh trưởng. Ưu thế lai về chiều cao cây.
Ưu thế lai về chiều cao đóng quả. Ưu thế lai về chiều cao đến quả đầu tiên. Ưu thế lai về số cành cấp 1 trên cây. Ưu thế lai về số quả trên cây.
Ưu thế lai về số hạt/quả. Ưu thế lai về P1000 hạt. Ưu thế lai về năng suất cá thể. Khả năng kết hợp của các mẫu giống với dòng thử.
Khả năng kết hợp về thời gian sinh trưởng. Khả năng kết hợp về chiều cao cây. Khả năng kết hợp về chiều cao đóng quả. Khả năng kết hợp về chiều cao đến quả đầu tiên.
Khả năng kết hợp về số cành cấp 1 trên cây. Khả năng kết hợp về số quả trên cây. Khả năng kết hợp về số hạt trên quả. Khả năng kết hợp về khối lượng 1000 hạt.
Khả năng kết hợp về năng suất cá thể. Đặc điểm di truyền một số tính trạng ở vừng. Lông trên quả. Số quả trên nách lá.
Số hàng hạt trên quả. Tính phân cành ở cây vừng. Năng suất cá thể. Kết quả chọn lọc các dòng vừng triển vọng.
Quá trình chọn lọc. Kết quả đánh giá sơ bộ các dòng vừng mới. Dòng vừng NLV10. Kết luận và đề nghị .110 Danh mục các công trình đã công bố có liên quan đến luận án .111 Tài liệu tham khảo .112 vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ AFLP Đa hình chiều dài phân đoạn khuyếch đại (Amplified Fragment Length Polymorphism) C.
Sự sai khác tới hạn (Critical Difference) CIM Phân tích bản đồ cách quãng (Composite Interval Mapping) CAAS Viện hàn lâm Khoa học Nông nghiệp Trung Quốc (Chinese Academy of Agricultural Sciences) FAO Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc (Food and Agiculture Organization of the United Nations) G Ký hiệu mẫu giống GCA Khả năng kết hợp chung (General Combining Abilities) GCV Hệ số biến động kiểu gen (Genotypic Coefficient of Variation) Hb Ưu thế lai thực Hm Ưu thế lai trung bình Hs Ưu thế lai chuẩn IPGRI Viện Tài nguyên và Di truyền thực vật Quốc tế (International Plant Genetic Resources Institute) Lines Dòng Max Giá trị lớn nhất MCIM Phân tích tương quan hỗn hợp bản đồ cách quãng (Mixed linear composite interval mapping) Min Giá trị nhỏ nhất NBPGR Trung tâm Quốc gia về tài nguyên di truyền thực vật Ấn Độ (National Bureau of Plant Genetic Resources) NL Nách lá NSCT Năng suất cá thể PCA Phân tích thành phần chính (Principal Component Analysis) PCR Phản ứng chuỗi trùng hợp (Polymerase Chain Reaction) PIC Hàm lượng thông tin đa hình (Polymorphic Information Content) vii PCV Hệ số biến động kiểu hình (Phenotypic Coefficient of Variation) RAPD Đa hình các đoạn ADN khuếch đại ngẫu nhiên (Randomly Amplified Polymorphic DNA) RCB Bố trí theo khối ngẫu nhiên đầy đủ (Randomized Complete Block Designs) RFLP Đa hình chiều dài phân cắt giới hạn (Restriction Fragment Length Polymorphism) RSAMPL Đa hình các locus tiểu vệ tinh nhân bản chọn lọc (Random selective amplification of microsatellite polymorphic loci) S. Sai số chuẩn - Standard Error SCA Khả năng kết hợp riêng (Specific Combining Abilities) SSR Những trình tự lặp lại đơn giản (Simple Sequence Repeats) TB Trung bình Tester Dòng thử UPGMA Phương pháp nhóm cặp không trọng số trung bình toán học (Unweighted Pair Group Method using Arithmetic Averages) USDA Bộ Nông nghiệp Mỹ (United States Department of Agriculture) viii DANH MỤC CÁC BẢNG STT Tên bảng Trang 2. Diện tích trồng vừng trên thế giới giai đoạn 2012 - 2016 (ha). Năng suất vừng trên thế giới giai đoạn 2012-2016 (tạ/ha).
Sản lượng vừng trên thế giới giai đoạn 2012-2016 (tấn). Diện tích, năng suất và sản lượng vừng ở Việt Nam từ 2013-2017. Tình hình sản xuất vừng ở Nghệ An trong 10 năm gần đây. Các chỉ thị SSR và SRAP sử dụng trong nghiên cứu.
Các dòng bố mẹ được sử dụng trong sơ đồ lai. Các dòng/giống được sử dụng trong thí nghiệm đánh giá một số mẫu giống vừng triển vọng. Các mẫu giống vừng phân theo nguồn gốc xuất xứ. Phân nhóm các mẫu giống vừng thu thập theo một số đặc điểm thực vật học.
Phân nhóm các mẫu giống vừng nghiên cứu theo một số đặc điểm nông sinh học. Phân nhóm các mẫu giống vừng nghiên cứu theo một số yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cá thể. Số alen thu được bằng PCR sử dụng các chỉ thị SSR và SRAP. Một số đặc điểm thực vật học của 9 mẫu giống vừng tuyển chọn tại huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An.
Một số đặc điểm nông sinh học của các mẫu giống vừng được tuyển chọn. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cá thể của 9 mẫu giống vừng tuyển chọn tại huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An. Một số đặc điểm nông sinh học của các mẫu giống bố mẹ trong vụ Xuân 2012 .