Luận án tiến sĩ: Ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống cà chua kháng bệnh xoăn vàng lá và mốc sương

• Tác giả: Tống Văn Hải
• Người hướng dẫn: GS. Phan Hữu Tôn
• Trường học: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Công nghệ Sinh học
• Đề tài: Nghiên Cứu Ứng Dụng Chỉ Thị Phân Tử Trong Chọn Tạo Giống Cà Chua Kháng Bệnh Ở Miền Bắc Việt Nam
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Mục tiêu của đề tài
• 1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1.3.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.4.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.4.2. Vật liệu nghiên cứu
• 1.4.3. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 1.5. Những đóng góp mới của luận án
• 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU
• 2.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cà chua trên thế giới và ở Việt Nam
• 2.1.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cà chua trên thế giới
• 2.1.2. Sản xuất và tiêu thụ cà chua ở Việt Nam
• 2.2. Những nghiên cứu về bệnh xoăn vàng lá và mốc sương
• 2.2.1. Những nghiên cứu về bệnh xoăn vàng lá
• 2.2.2. Những nghiên cứu về bệnh mốc sương
• 2.2.3. Nghiên cứu về gen kháng bệnh xoăn vàng lá, bệnh mốc sương và các chỉ thị phân tử DNA liên kết
• 2.2.3.1. Những nghiên cứu về gen kháng bệnh xoăn vàng lá và các chỉ thị liên kết
• 2.2.3.2. Những nghiên cứu về gen kháng bệnh mốc sương và các chỉ thị liên kết
• 3. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Vật liệu nghiên cứu
• 3.2. Nội dung nghiên cứu
• 3.2.1. Đánh giá đặc điểm nông sinh học chính của 230 mẫu giống cà chua
• 3.2.2. Phát hiện gen kháng bệnh xoăn vàng lá và gen kháng bệnh mốc sương bằng chỉ thị phân tử
• 3.2.3. Xác định gen kháng bệnh xoăn vàng lá và bệnh mốc sương cà chua hữu hiệu bằng lây nhiễm nhân tạo. Lai, chọn tạo giống mới
• 3.3. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 3.4. Phương pháp nghiên cứu
• 3.4.1. Phương pháp đánh giá đặc điểm nông sinh học chính của 230 mẫu giống cà chua
• 3.4.2. Phương pháp phát hiện gen kháng bệnh xoăn vàng lá và gen kháng bệnh mốc sương bằng chỉ thị phân tử
• 3.4.3. Phương pháp xác định gen kháng bệnh hữu hiệu bằng lây nhiễm nhân tạo
• 3.4.4. Phương pháp lai, chọn tạo giống mới
• 3.4.5. Phương pháp, kỹ thuật chăm sóc cây con
• 3.4.6. Phương pháp xử lý số liệu thí nghiệm
• 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Đặc điểm nông sinh học chính của 230 mẫu giống cà chua nghiên cứu
• 4.1.1. Nghiên cứu về kiểu hình sinh trưởng
• 4.1.2. Nghiên cứu về các giai đoạn sinh trưởng
• 4.1.3. Một số đặc điểm hình thái lá và cấu trúc cây
• 4.1.4. Một số đặc điểm hình thái, cấu trúc hoa và đặc điểm nở hoa
• 4.1.5. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất
• 4.1.6. Một số đặc điểm hình thái, chất lượng quả
• 4.2. Phát hiện gen kháng bệnh xoăn vàng lá và bệnh mốc sương bằng chỉ thị phân tử
• 4.2.1. Phát hiện gen kháng bệnh xoăn vàng lá
• 4.2.2. Phát hiện gen kháng bệnh mốc sương
• 4.2.3. Xác định gen kháng bệnh xoăn vàng lá và bệnh mốc sương hữu hiệu bằng lây nhiễm nhân tạo
• 4.2.3.1. Lây nhiễm nhân tạo xác định gen kháng bệnh xoăn vàng lá hữu hiệu
• 4.2.3.2. Lây nhiễm nhân tạo xác định gen kháng bệnh mốc sương hữu hiệu
• 4.3. Lai, chọn tạo giống mới
• 4.3.1. Lai giữa những mẫu giống cà chua chứa gen kháng với các mẫu giống tốt
• 4.3.2. Chọn lọc các cá thể trong quần thể F2 mang gen kháng bệnh đồng hợp tử. Đánh giá và so sánh các dòng chọn lọc
• 4.3.3. Khảo nghiệm các dòng cà chua ưu tú
• 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về cà chua và tầm quan trọng của nghiên cứu

Cà chua, với tên khoa học là Lycopercicum esculentum Mill, là một trong những loại cây rau ăn quả phổ biến trên toàn thế giới, bao gồm cả Việt Nam. Cà chua không chỉ cung cấp dinh dưỡng mà còn có giá trị kinh tế cao. Tuy nhiên, sản xuất cà chua ở Việt Nam đang gặp nhiều khó khăn do các loại bệnh hại, đặc biệt là bệnh xoăn vàng lá và bệnh mốc sương. Những bệnh này gây thiệt hại nghiêm trọng đến năng suất và chất lượng cà chua, với thiệt hại có thể lên đến 90%. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển giống cà chua kháng bệnh là rất cần thiết để nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.

1.1. Tình hình sản xuất cà chua ở Việt Nam

Theo thống kê, diện tích trồng cà chua ở Việt Nam đạt khoảng 23,719 nghìn ha với sản lượng 673 triệu tấn. Các tỉnh như Bắc Giang, Hải Phòng, và Sơn La là những vùng trồng cà chua chủ yếu. Tuy nhiên, năng suất cà chua vẫn chưa đạt yêu cầu do ảnh hưởng của bệnh hại. Việc phát triển giống cà chua kháng bệnh sẽ giúp cải thiện tình hình sản xuất và tăng thu nhập cho nông dân.

II. Nghiên cứu về bệnh hại và gen kháng

Bệnh xoăn vàng lá cà chua, do virus Tomato Yellow Leaf Curl Virus (TYLCV) gây ra, là một trong những bệnh nghiêm trọng nhất đối với cây cà chua. Bệnh này lây lan qua côn trùng và có thể gây thiệt hại lên đến 100% năng suất nếu không được kiểm soát. Bệnh mốc sương, do nấm Phytophthora infestans gây ra, cũng là một mối đe dọa lớn. Việc phát hiện và ứng dụng các gen kháng bệnh như Ty1, Ty2, Ty3 cho bệnh xoăn vàng lá và Ph2, Ph3 cho bệnh mốc sương là rất quan trọng trong việc chọn tạo giống mới.

2.1. Các gen kháng bệnh

Các nhà khoa học đã phát hiện nhiều gen kháng bệnh cà chua, trong đó có 6 gen kháng bệnh xoăn vàng lá và 5 gen kháng bệnh mốc sương. Việc ứng dụng các chỉ thị phân tử DNA để phát hiện và chọn lọc các giống cà chua mang gen kháng là một phương pháp hiệu quả, giúp tăng cường khả năng kháng bệnh cho giống mới. Điều này không chỉ giúp nâng cao năng suất mà còn giảm thiểu chi phí sản xuất cho nông dân.

III. Phương pháp nghiên cứu và ứng dụng chỉ thị phân tử

Nghiên cứu này áp dụng phương pháp Marker-Assisted Selection (MAS) để chọn tạo giống cà chua kháng bệnh. Phương pháp này cho phép xác định nhanh chóng các giống cà chua mang gen kháng thông qua các chỉ thị phân tử. Việc sử dụng PCR để phát hiện các gen kháng giúp tăng độ chính xác trong quá trình chọn lọc giống. Nghiên cứu đã thu thập 230 mẫu giống cà chua và tiến hành đánh giá đặc điểm nông sinh học cũng như khả năng kháng bệnh của các mẫu này.

3.1. Quy trình nghiên cứu

Quy trình nghiên cứu bao gồm các bước như đánh giá nguồn gen, phát hiện gen kháng bằng chỉ thị phân tử, và lai tạo giống mới. Các mẫu giống được chọn lọc dựa trên khả năng kháng bệnh và năng suất. Kết quả nghiên cứu cho thấy có nhiều dòng giống cà chua mới mang gen kháng bệnh, hứa hẹn sẽ đáp ứng nhu cầu sản xuất và tiêu thụ trong tương lai.

IV. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy một số dòng cà chua mới đã được chọn tạo thành công, với năng suất đạt trên 55 tấn/ha và khả năng kháng bệnh tốt. Việc ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống đã chứng minh được hiệu quả, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí trong quá trình nghiên cứu. Những giống cà chua này không chỉ có giá trị kinh tế cao mà còn góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe con người.

4.1. Ý nghĩa thực tiễn

Nghiên cứu này không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn mang lại giá trị thực tiễn cao. Việc phát triển giống cà chua kháng bệnh sẽ giúp nông dân giảm thiểu thiệt hại do bệnh hại, từ đó nâng cao thu nhập và cải thiện đời sống. Đồng thời, nghiên cứu cũng mở ra hướng đi mới trong việc ứng dụng công nghệ sinh học vào sản xuất nông nghiệp, góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành nông nghiệp Việt Nam.