HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM PHẠM QUANG TUÂN NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN NGUỒN VẬT LIỆU PHỤC VỤ CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ NẾP LAI CHẤT LƯỢNG CAO VÀ GIÀU HÀM LƯỢNG ANTHOCYANIN LUẬN ÁN TIẾN SĨ NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2019 HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM PHẠM QUANG TUÂN NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN NGUỒN VẬT LIỆU PHỤC VỤ CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ NẾP LAI CHẤT LƯỢNG CAO VÀ GIÀU HÀM LƯỢNG ANTHOCYANIN Chuyên ngành : Di truyền và chọn giống cây trồng Mã số : 9.11 Người hướng dẫn khoa học: 1. Nguyễn Thế Hùng 2. Nguyễn Việt Long HÀ NỘI - 2019 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 bảo vệ để 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 2019 Tác giả luận án Phạm Quang Tuân i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án này, tôi đã nhận được sự quan tâm giúp đỡ của các thầy, cô giáo, các tập thể, cá nhân cùng gia đình, bạn bè đồng nghiệp. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS. Nguyễn Thế Hùng và PGS. TS Nguyễn Việt Long - Học viện Nông nghiệp Việt Nam, người thầy đã hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Viện Nghiên cứu và Phát triển Cây trồng, Khoa Nông học, Bộ môn Cây Lương Thực, Khoa Công nghệ sinh học thuộc Học Viện Nông nghiệp Việt Nam; đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành công trình nghiên cứu này. Tôi xin chân thành cảm ơn các Thày Cô và các đông nghiệp Phòng NC Rau và Hoa - Viện Nghiên cứu và Phát triển Cây trồng, đã giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn xã Văn Yên - huyện Đại Từ - Thái Nguyên; Trung tâm Giống cây trồng Nghệ An - Thành Phố Vinh Nghệ An; HTXDV và Thương Mại xã Đông Xuyên - Tiền Hải - Thái Bình đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn ban Giám đốc, Ban đào tạo, Học viện Nông nghiệp Việt Nam, đã cho tôi có được môi trường học tập tốt và mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận án.
Sau cùng tôi xin cảm ơn gia đình đã luôn động viên, khích lệ, tạo mọi điều kiện thuận lợi để giúp tôi hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Tác giả Phạm Quang Tuân ii MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục viết tắt vi Danh mục bảng vii Danh mục hình xi Trích yếu luận án xiii Thesis abstract xv Phần 1. Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu 1 1. Mục tiêu nghiên cứu 3 1.
Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 3 1. Những đóng góp mới của luận án 4 1. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 4 Phần 2. Tổng quan tài liệu 6 2.
Nguồn gốc, phân loại và đặc điểm ngô nếp 6 2. Nguồn gốc cây ngô và ngô nếp 6 2. Phân loại thực vật của ngô và ngô nếp 7 2. Đặc điểm thực vật của ngô và ngô nếp 8 2.
Sản xuất ngô nếp trên thế giới và việt nam 8 2. Đa dạng di truyền nguồn gen ngô và ngô nếp 10 2. Đa dạng nguồn gen cây ngô 10 2. Đa dạng di truyền nguồn gen ngô nếp 13 2.
Đa dạng di truyền nguồn gen ngô nếp ở Việt Nam 16 2. Nghiên cứu di truyền tính trạng ở ngô nếp 18 2. Di truyền tính trạng nội nhũ sáp (Wx) 18 2. Di truyền tính trạng chất lượng 21 2.
Di truyền các hoạt chất ở ngô nếp tím 22 2. Cải tiến chất lượng ngô nếp 25 2. Nghiên cứu phát triển dòng thuần ngô nếp 27 iii 2. Phát triển dòng thuần ngô bằng phương pháp tự thụ cưỡng bức 27 2.
Phát triển dòng thuần ngô bằng phương pháp chọn lọc phả hệ 28 2. Thành tựu phát triển dòng thuần ngô trên thế giới 30 2. Phát triển dòng thuần ngô nếp tại Việt Nam 30 2. Nghiên cứu khả năng kết hợp chọn tạo giống ngô nếp lai 31 2.
Nghiên cứu khả năng kết hợp chung 32 2. Nghiên cứu khả năng kết hợp riêng 34 2. Thành tựu chọn tạo giống ngô nếp trên thế giới và Việt Nam 36 2. Thành tựu chọn tạo giống ngô nếp trên thế giới 36 2.
Thành tựu chọn tạo giống ngô nếp tại Việt Nam 37 2. Thành tựu chọn tạo giống ngô nếp tím giàu anthocyanin 38 Phần 3. Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu 40 3. Vật liệu nghiên cứu 40 3.
Nội dung nghiên cứu 41 3. Trình tự thực hiện các thí nghiệm trong nội dung nghiên cứu 41 3. Nội dung và trình tự thực hiện các thí nghiệm nghiên cứu 41 3. Tóm tắt quá trình thực hiện các nội dung nghiên cứu của đề tài 43 3.
Phương pháp nghiên cứu 44 3. Phương pháp nghiên cứu dùng cho các thí nghiệm đồng ruộng 44 3. Các phương pháp thí nghiệm áp dụng cho các thí nghiệm trong phòng 47 3. Các chỉ tiêu theo dõi thí nghiệm 52 3.
Phân tích kết quả thí nghiệm 53 Phần 4. Kết quả và thảo luận 54 4. Đánh giá, sàng lọc nguồn vật liệu ngô nếp 54 4. Đánh giá sàng lọc 56 dòng tự phối ngô nếp nghiên cứu dựa trên kiểu hình 54 4.
Đánh giá độ mỏng vỏ hạt của 56 dòng ngô thí nghiệm bằng chỉ thị phân tử SSR vụ Xuân 2015 tại Gia Lâm - Hà Nội 65 4. Đánh giá đa dạng di truyền của 56 dòng ngô thí nghiệm sử dụng chỉ thị phân tử SSR 66 4. Kết quả chọn lọc các dòng ngô nếp tím ưu tú 69 4. Đánh giá khả năng kết hợp chung (GCA) của các dòng ngô thí nghiệm 71 4.
Kết quả thí nghiệm lai tạo tổ hợp lai đỉnh 71 iv 4. Đánh giá khả năng kết hợp chung của 18 dòng ngô nếp tím ưu tú 71 4. phát triển dòng ngô nếp thuần 80 4. Phát triển dòng thuần bằng phương pháp thụ phấn cưỡng bức 81 4.
Phát triển dòng thuần bằng phương pháp lai trở lại và thụ phấn cưỡng bức 94 4. Đánh giá khả năng kết hợp riêng (SCA) của các dòng thuần tự phối ưu tú và chọn lọc tổ hợp lai triển vọng 101 4. Kết quả lai tạo tổ hợp lai 101 4. Đánh giá khả năng kết hợp riêng của 9 dòng ngô nếp ưu tú 101 4.
Đánh giá độ mỏng vỏ hạt của 15 THL ngô nếp ưu tú bằng chỉ thị phân tử SSR 114 4. Đánh giá so sánh 15 tổ hợp lai ngô nếp ưu tú tại Gia Lâm, Hà Nội 116 4. Thử nghiệm các tổ hợp lai một số vùng sinh thái 123 4. Thời gian sinh trưởng của các tổ hợp lai ngô nếp vụ Thu Đông 2017 và Xuân năm 2018 tại một số vùng sinh thái 123 4.
Các đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lai ngô nếp vụ Thu Đông 2017 và Xuân năm 2018 tại một số vùng sinh thái 125 4. Khả năng chống chịu đồng ruộng và các yếu tố cấu thành năng suất của các THL vụ Thu Đông 2017 và Xuân năm 2018 tại một số vùng sinh thái 127 4. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các THL vụ Thu Đông 2017 và Xuân2018 tại một số vùng sinh thái 128 4. Một số chỉ tiêu chất lượng của các THL vụ Thu Đông và Xuân tại một số vùng sinh thái 131 4.
Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng định lượng của các THL vụ Xuân và Thu Đông tại một số vùng sinh thái 132 Phần 5. Kết luận và đề nghị 135 5. Đề nghị 136 Các công trình đã công bố có liên quan đến luận án 137 Tài liệu tham khảo 138 Phụ lục 149 v DANH MỤC VIẾT TẮT Chữ và ký hiệu Nghĩa tiếng Việt viết tắt trong các bảng CDB Chiều dài bắp ĐK Đường kính ĐR Đồng ruộng DT Diện tích DVH Độ dày vỏ hạt GN Giống nếp KNKH Khả năng kết hợp NC& PTCT Nghiên cứu và Phát triển cây trồng NS Năng suất NSBT Năng suất bắp tươi NSLT Năng suất lý thuyết NSTT Năng suất thực thu T/ha Tấn/ha PIC Polymorphic information content (Giá trị thông tin đa hình) PR Phun râu SH/H Số hạt /hàng SHH Số hàng hạt SL Sản lượng STT Số thứ tự TB Trung bình TCN Tiêu chuẩn ngành TĐ Thu Đông TGST Thời gian sinh trưởng THL Tổ hợp lai TP Tung phấn X Vụ Xuân ns Không sai khác so với đối chứng - Thấp hơn đối chứng + Sai khác so với đối chứng ở mức ý nghĩa 95% ++ Sai khác so với đối chứng ở mức ý nghĩa 99% vi DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang 3. Danh sách các vật liệu ngô sử dụng trong nghiên cứu 40 3.
Các thí nghiệm, thời vụ thực hiện 42 3. Các mồi được sử dụng trong thí nghiệm đánh giá đa dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử SSR 48 3. Tên mồi phân tích các chỉ tiêu chất lượng của ngô nếp 50 3. Trình tự mồi thí nghiệm đánh giá chất lượng sử dụng chỉ thị phân tử DNAError! Bookmark not defi 3.
Thang điểm đánh giá một số chỉ tiêu chất lượng nếm thử ngô nếp 51 3. Xác định các tính trạng vỏ hạt và cấu trúc hạt 52 3. Các giai đoạn sinh trưởng, phát triển của các dòng ngô thí nghiệm vụ Xuân 2015 tại Gia Lâm - Hà Nội 55 3. Các đặc điểm nông sinh học của các dòng ngô thí nghiệm vụ Xuân 2015 tại Gia Lâm - Hà Nội 57 3.
Khả năng chống chịu sâu bệnh và tỷ lệ đổ gốc của các dòng ngô thí nghiệm vụ Xuân2015 tại Gia Lâm - Hà Nội 59 3. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng ngô thí nghiệm vụ Xuân 2015 tại Gia Lâm - Hà Nội 61 3. Chỉ tiêu chất lượng của các dòng ngô thí nghiệm vụ Xuân 2015 tại Gia Lâm - Hà Nội 63 3. Các mồi đa dạng di truyền và giá trị PIC của 56 dòng ngô thí nghiệm 67 3.
Đặc điểm các dòng ngô nếp tím ưu tú vụ Xuân 2015 70 3. Các giai đoạn sinh trưởng và các đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lai ngô nếp vụ Thu Đông 2015 tại Gia Lâm - Hà Nội 72 3. Các chỉ tiêu chống chịu sâu bệnh và tỷ lệ đổ gãy của các tổ hợp lai ngô nếp vụ Thu Đông 2015 tại Gia Lâm - Hà Nội 74 3.