i
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
-------------------------------*------------------------------
NGUYỄN VĂN MẠNH
NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN CÁC GIỐNG ĐẬU TƯƠNG DT2008,
DT96 VÀ ĐT26 BẰNG PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ ĐỘT BIẾN
TIA GAMMA NGUỒN Co60
Chuyên ngành: Di truyền và Chọn giống cây trồng
Mã số:
96 20 111
LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP
Người hướng dẫn khoa học
1. GS. TS. Lê Huy Hàm
2. TS. Lê Đức Thảo
HÀ NỘI - 2020
ii
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình khoa học do tôi trực tiếp thực hiện, dưới
sự hướng dẫn khoa học của GS. TS. Lê Huy Hàm và TS. Lê Đức Thảo.
Các số liệu, kết quả nghiên cứu trình bày trong luận án là trung thực và
chưa được công bố trong bất cứ công trình nào khác.
Tác giả
Nguyễn Văn Mạnh
iii
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận án, bên cạnh sự nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được
sự giúp đỡ quý báu của các thầy hướng dẫn, cơ sở đào tạo, đồng nghiệp, bạn bè
và gia đình.
Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới GS.TS. Lê
Huy Hàm và TS. Lê Đức Thảo - Viện Di truyền Nông nghiệp đã tận tình hướng
dẫn tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ Ban Thông tin và Đào tạo - Viện
Khoa học Nông nghiệp Việt Nam đã giúp đỡ tôi trong học tập và hoàn thành luận
án.
Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy cô giáo giảng dạy, các anh chị em, bạn
bè đồng nghiệp tại Bộ môn Đột biến và Ưu thế lai - Viện Di truyền Nông nghiệp
và gia đình đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong học tập, nghiên cứu và
hoàn thành luận án.
Tác giả
Nguyễn Văn Mạnh
iv
MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN
ii
LỜI CẢM ƠN
iii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
vii
DANH MỤC BẢNG
viii
DANH MỤC HÌNH
xii
MỞ ĐẦU
1
1
Tính cấp thiết của đề tài
1
2
Mục tiêu nghiên cứu
2
3
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
2
3.1
Ý nghĩa khoa học
2
3.2
Ý nghĩa thực tiễn
3
4
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3
4.1
Đối tượng nghiên cứu
3
4.2
Phạm vi nghiên cứu
3
5
Những đóng góp mới của luận án
4
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
5
Giới thiệu về cây đậu tương
5
1.1
1.1.1 Nguồn gốc và giá trị sử dụng
5
1.1.2 Đặc điểm và yêu cầu sinh thái
6
1.1.3
Tình hình sản xuất, tiêu thụ đậu tương trên thế giới và tại Việt
Nam
9
1.2
Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống đậu tương trên thế giới và
tại Việt Nam
12
1.2.1 Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống đậu tương trên thế giới
13
1.2.2 Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống đậu tương tại Việt Nam
15
1.3
18
Đột biến và ứng dụng trong chọn tạo giống cây trồng
v
1.3.1 Đột biến
18
1.3.2 Ứng dụng đột biến trong chọn tạo giống cây trồng
27
1.4
31
Nghiên cứu chọn tạo giống đậu tương đột biến
1.4.1 Nghiên cứu chọn tạo giống đậu tương đột biến trên thế giới
31
1.4.2 Nghiên cứu chọn tạo giống đậu tương đột biến tại Việt Nam
35
1.5
Những nhận xét rút ra từ tổng quan tài liệu
39
CHƯƠNG II. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
40
Vật liệu nghiên cứu
40
2.1
2.1.1 Giống đậu tương
40
2.1.2 Tác nhân gây đột biến
40
2.2
Nội dung nghiên cứu
41
2.3
Phương pháp nghiên cứu
42
2.3.1
Phương pháp chiếu xạ tia gamma giống đậu tương DT2008,
DT96 và ĐT26
42
2.3.2
Nghiên cứu ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma (Co60) đến sinh
trưởng phát triển của các giống đậu tương.
43
2.3.3
Nghiên cứu chọn lọc các dòng đậu tương đột biến có ý nghĩa cho
chọn tạo giống mới
45
2.3.4 Khảo nghiệm các giống đậu tương đột biến triển vọng
48
2.3.5 Phân tích hàm lượng dinh dưỡng hạt
48
2.3.6 Các chỉ tiêu theo dõi
48
2.3.7 Xử lý số liệu
51
2.4
51
Thời gian và địa điểm nghiên cứu
2.4.1 Địa điểm nghiên cứu
51
2.4.2 Thời gian nghiên cứu
51
3.1
CHƯƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
52
Nghiên cứu ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma (Co60) đến sinh
trưởng phát triển của các giống đậu tương
52
vi
3.1.1
Nghiên cứu ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma (Co60) hạt khô
đến sinh trưởng phát triển của các giống đậu tương
52
3.1.2
Nghiên cứu ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma (Co60) hạt nảy
mầm đến sinh trưởng phát triển của các giống đậu tương
62
3.1.3
Nghiên cứu ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma (Co60) cây ra hoa
đến sinh trưởng phát triển của các giống đậu tương
70
3.1.4
Đánh giá sự di truyền một số biến dị hình thái xuất hiện khi gây
đột biến bằng chiếu xạ tia gamma (Co60)
77
3.2
Nghiên cứu, chọn lọc các dòng đậu tương đột biến có ý nghĩa cho
chọn tạo giống
80
3.2.1 Chọn lọc các dòng đột biến có ý nghĩa cho chọn tạo giống
80
3.2.2 Đánh giá, so sánh một số dòng đột biến triển vọng
92
3.2.3
Đánh giá đa dạng di truyền của một số dòng đậu tương đột biến
triển vọng bằng chỉ thị phân tử SSR
106
3.3
Khảo nghiệm các giống đậu tương đột biến triển vọng
111
3.3.1 Đặc điểm hình thái
111
3.3.2 Đặc điểm sinh trưởng
112
3.3.3 Mức độ chống chịu
114
3.3.4 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất
114
3.3.5 Hàm lượng dinh dưỡng
118
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
120
1
Kết luận
120
2
Đề nghị
121
DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
MỘT SỐ HÌNH ẢNH MINH HỌA
PHỤ LỤC
vii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Thứ tự
Chữ viết tắt
Chữ viết đầy đủ
1
ADN
Axit deoxyribonucleic
2
AFLP
Amplified Fragments Length Polymorphism
Trung tâm nghiên cứu Nông nghiệp Quốc tế Australia
3
ACIAR
4
EU
5
FAO
6
IAEA
7
IITA
8
TT
(Australian Center for International Agricultural
Research)
Liên minh châu âu
(European Union)
Tổ chức lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc
(Food and Agriculture Organization)
Cơ quan Năng lượng nguyên tử Quốc tế
(International Atomic Energy Agency)
Viện Nông nghiệp Quốc tế nhiệt đới
(International Institute of Tropical Agricultural
Thứ tự
viii
DANH MỤC BẢNG
Bảng
Tên bảng
Trang
1.1
Tình hình sản xuất, tiêu thụ đậu tương trên thế giới từ năm 2016
đến 2020
10
1.2
Tình hình sản xuất đậu tương tại Việt Nam từ năm 2010 đến
2018
11
1.3
Một số tính trạng trên cây đậu tương được cải tiến bằng phương
pháp đột biến tại Việt Nam
36
3.1
Ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma (Co60) hạt khô đến tỷ lệ nảy
mầm của các giống đậu tương ở thế hệ M1 và M2
52
3.2
Ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma (Co60) hạt khô đến tỷ lệ sống
sót của các giống đậu tương ở thế hệ M1 và M2
53
3.3
Ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma (Co60) hạt khô đến thời gian
sinh trưởng của các giống đậu tương ở thế hệ M1 và M2
54
3.4
Ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma (Co60) hạt khô đến chiều cao
cây của các giống đậu tương ở thế hệ M1 và M2
55
3.5
Ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma (Co60) hạt khô đến số quả
chắc trên cây của các giống đậu tương ở thế hệ M1 và M2
56
3.6
Ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma (Co60) hạt khô đến năng suất
cá thể của các giống đậu tương ở thế hệ M1 và M2
57
3.7
Ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma (Co60) hạt khô đến tần số
biến dị của các giống đậu tương ở thế hệ M1 và M2
58
3.8
Tần số biến dị của các giống đậu tương ở thế hệ M1 khi chiếu xạ
tia gamma (Co60) hạt khô
59
3.9
Tần số biến dị của các giống đậu tương ở thế hệ M2 khi chiếu xạ
tia gamma (Co60) hạt khô
60
3.10
Ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma (Co60) hạt khô đến phổ biến
dị của các giống đậu tương ở thế hệ M1 và M2
61
3.11
Ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma (Co60) hạt nảy mầm đến tỷ
lệ nảy mầm của các giống đậu tương ở thế hệ M2
62
3.12
Ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma (Co60) hạt nảy mầm đến tỷ
lệ sống sót của các giống đậu tương ở thế hệ M1 và M2
63
ix
3.13
Ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma (Co60) hạt nảy mầm đến thời
gian sinh trưởng của các giống đậu tương ở thế hệ M1 và M2
64
3.14
Ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma (Co60) hạt nảy mầm đến
chiều cao cây của các giống đậu tương ở thế hệ M1 và M2
65
3.15
Ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma (Co60) hạt nảy mầm đến số
quả chắc trên cây của các giống đậu tương ở thế hệ M1 và M2
66
3.16
Ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma (Co60) hạt nảy mầm đến
năng suất cá thể của các giống đậu tương ở thế hệ M1 và M2
67
3.17
Ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma (Co60) hạt nảy mầm đến tần
số biến dị của các giống đậu tương ở thế hệ M1 và M2
68
3.18
Ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma (Co60) hạt nảy mầm đến phổ
biến dị của các giống đậu tương ở thế hệ M1 và M2
69
3.19
Ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma (Co60) cây ra hoa đến tỷ lệ
nảy mầm và tỷ lệ sống sót của các giống đậu tương ở thế hệ M1
và M2
70
3.20
Ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma (Co60) cây ra hoa đến thời
gian sinh trưởng của các giống đậu tương ở thế hệ M1 và M2
71
3.21
Ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma (Co60) cây ra hoa đến chiều
cao cây của các giống đậu tương ở thế hệ M1 và M2
72
3.22
Ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma (Co60) cây ra hoa đến số quả
chắc trên cây của các giống đậu tương ở thế hệ M1 và M2
73
3.23
Ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma (Co60) cây ra hoa đến năng
suất cá thể của các giống đậu tương ở thế hệ M1 và M2
74
3.24
Ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma (Co60) cây ra hoa đến tần số
biến dị của các giống đậu tương ở thế hệ M1 và M2
75
Ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma (Co60) cây ra hoa đến phổ
3.25
biến dị của các giống đậu tương ở thế hệ M1 và M2
76
3.26
Sự di truyền một số biến dị hình thái của các giống đậu tương ở
thế hệ M2, M3 và M4
77
3.27
Kết quả chọn lọc các cá thể, dòng đột biến từ chiếu xạ tia gamma
(Co60) giống DT2008
81
3.28
Đặc điểm một số dòng đột biến ở thế hệ M7 từ chiếu xạ tia
gamma (Co60) giống DT2008
83
x
3.29
Kết quả chọn lọc các cá thể, dòng đột biến từ chiếu xạ tia gamma
(Co60) giống DT96
85
3.30
Đặc điểm một số dòng đột biến ở thế hệ M7 từ chiếu xạ tia
gamma (Co60) giống DT96
86
3.31
Kết quả chọn lọc các cá thể, dòng đột biến từ chiếu xạ tia gamma
(Co60) giống ĐT26
89
3.32
Đặc điểm một số dòng đột biến ở thế hệ M7 từ chiếu xạ tia
gamma (Co60) giống ĐT26
90
3.33
Đặc điểm hình thái của các dòng đột biến triển vọng từ giống
DT2008 tại Hà Nội
93
3.34
Đặc điểm sinh trưởng, phát triển của các dòng đột biến triển
vọng từ giống DT2008 tại Hà Nội
94
3.35
Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng đột
biến triển vọng từ giống DT2008 tại Hà Nội
95
3.36
Mức độ chống chịu của các dòng đột biến triển vọng từ giống
DT2008 tại Hà Nội
96
3.37
Đặc điểm hình thái của các dòng đột biến triển vọng từ giống
DT96 tại Hà Nội
98
3.38
Đặc điểm sinh trưởng, phát triển của các dòng đột biến triển
vọng từ giống DT96 tại Hà Nội
99
3.39
Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng đột
biến triển vọng từ giống DT96 tại Hà Nội
100
3.40
Mức độ chống chịu của các dòng đột biến triển vọng từ giống
DT96 tại Hà Nội
101
3.41
Đặc điểm hình thái của các dòng đột biến triển vọng từ giống
ĐT26 tại Hà Nội
102
3.42
Đặc điểm sinh trưởng, phát triển của các dòng đột biến triển
vọng từ giống ĐT26 tại Hà Nội
103
3.43
Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng đột
biến triển vọng từ giống ĐT26 tại Hà Nội
104
3.44
Mức độ chống chịu của các dòng đột biến triển vọng từ giống
ĐT26 tại Hà Nội
105
3.45
Hệ số PIC, số alen và tổng số ADN thể hiện trên từng cặp mồi
108
xi
3.46
Tỷ lệ khuyết thiếu số liệu và tỷ lệ di hợp tử của các dòng đậu
tương đột biến triển vọng
109
3.47
Hệ số tương đồng di truyền giữa các dòng đậu tương đột biến
triển vọng so với giống gốc
110
3.48
Đặc điểm hình thái của các giống đột biến triển vọng
112
3.49
Đặc điểm sinh trưởng của các giống đột biến triển vọng
113
3.50
Mức độ chống chịu của các giống đột biến triển vọng
114
3.51
Các yếu tố cấu thành năng suất của các giống đột biến triển vọng
115
3.52
Năng suất thực thu của các giống đột biến triển vọng
116
3.53
Năng suất thực thu của giống đậu tương đen DT215 trong khảo
nghiệm Quốc gia năm 2018-2019
117
3.54
Hàm lượng dinh dưỡng trong hạt của các giống đậu tương đột
biến triển vọng
119
xii
DANH MỤC HÌNH
Hình
Tên hình
Trang
1.1
Số lượng giống cây trồng đột biến trên thế giới từ năm 1969 đến
2016
27
1.2
Số lượng giống cây trồng đột biến trên thế giới năm 2016
27
1.3
Số lượng giống cây trồng đột biến theo châu lục năm 2016
27
1.4
Số lượng giống cây trồng đột biến theo Quốc gia năm 2016
27
1.5
Số lượng giống đậu tương đột biến trên thế giới từ năm 1960
đến 2016
32
1.6
Số lượng giống đậu tương đột biến theo quốc gia đến năm 2016
32
1.7
Số lượng các giống đậu tương đột biến theo tác nhân gây đột
biến trên thế giới đến năm 2016
32
1.8
Số lượng giống đậu tương đột biến từ chiếu xạ tia gamma trên
thế giới đến năm 2016
32
2.1
Sơ đồ chọn lọc các dòng đậu tương đột biến có ý nghĩa cho chọn
giống
46
3.1
Ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma (Co60) hạt khô đến tần số
biến dị của các giống đậu tương ở thế hệ M1 và M2
58
3.2
Ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma (Co60) hạt nảy mầm đến tần
số biến dị của các giống đậu tương ở thế hệ M1 và M2
68
3.3
Ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma (Co60) cây ra hoa đến tần
số biến dị của các giống đậu tương ở thế hệ M1 và M2
75
3.4
Kết quả điện di một số cặp mồi
107
3.5
Sơ đồ hình cây về mối quan hệ di truyền giữa các dòng đậu
tương đột biến triển vọng với giống gốc
111
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Đậu tương (Glycine max (L.) Merrill) là cây ngắn ngày, có hàm lượng
dinh dưỡng cao (Protein 30 - 45%, lipit 15 – 22%...), dễ trồng và khả năng thích
nghi rộng. Đặc biệt, đậu tương có khả năng tự cố định đạm vô cơ từ không khí,
giúp cải tạo đất và góp phần cắt đứt dây chuyền sâu bệnh khi luân canh với các
cây trồng khác (Ngô Thế Dân và cs, 1999; Phạm Văn Thiều, 2002; Mai Quang
Vinh và cs, 2012).
Tại Việt Nam, đậu tương là cây trồng truyền thống, được trồng tại 28/63
tỉnh/thành phố, chiếm vị trí quan trọng trong sản xuất nông nghiệp, có giá trị
kinh tế và hiệu quả cao trong chuyển đổi cơ cấu cây trồng (Mai Quang Vinh và
cs, 2012) nhưng diện tích đang giảm dần. Diện tích năm 2010 đạt 197,8 nghìn
ha với sản lượng 298,6 nghìn tấn, năm 2018 chỉ còn 53,1 nghìn ha với sản lượng
80,8 nghìn tấn (https://www.gso.gov.vn), mới chỉ đáp ứng khoảng 8% nhu cầu
trong nước, còn lại phải nhập khẩu. Trong khi lượng tiêu thụ ngày càng tăng
do ép dầu và làm thức ăn chăn nuôi ngày càng tăng. Năm 2016, Việt Nam đã
phải nhập khẩu 1,56 triệu tấn hạt với giá trị 661 triệu USD
(https://www.gso.gov.vn), nếu tính cả các sản phẩm từ đậu tương (đặc biệt là
khô dầu) thì còn cao hơn nhiều. Nguyên nhân do chưa có bộ giống năng suất
cao, chất lượng tốt, chống chịu khá với sâu bệnh, điều kiện canh tác khó khăn
do biến đổi khí hậu, kỹ thuật canh tác lạc hậu, đầu tư thâm canh thấp. Vì vậy,
chọn tạo giống đậu tương mới năng suất cao, chất lượng tốt, thích hợp cho
nhiều vụ khác nhau là yêu cầu cấp bách và cần thiết hiện nay.
Đậu tương có hoa nhỏ, dễ nát, dễ bị tổn thương, gây khó khăn khi khử
đực và làm rụng hoa (>75%) thậm chí trong điều kiện thuận lợi (Johnson và
Bornard, 1976). Ngoài ra, đậu tương có tính tự thụ hoàn toàn nên tạo ra các
2
biến dị di truyền bằng lai hữu tính là một quá trình khó. Chọn giống đậu tương
bằng phương pháp đột biến, trong đó có chiếu xạ tia gamma (Co60) sẽ tạo ra các
biến dị mới, tăng đa dạng di truyền, rút ngắn thời gian tạo giống, đặc biệt là có
hiệu quả cao khi cải tiến các giống đang gieo trồng trong sản xuất.
Các giống đậu tương DT2008, DT96 và ĐT26 là giống chính thức nhưng
diện tích chưa nhiều do có một số nhược điểm như thời gian sinh trưởng dài, khả
năng chống đổ kém… Để đa dạng hóa bộ giống, góp phần mở rộng diện tích,
phát triển sản xuất đậu tương tại Việt Nam, chúng tôi đã thực hiện đề tài
“Nghiên cứu cải tiến các giống đậu tương DT2008, DT96 và ĐT26 bằng
phương pháp xử lý đột biến tia gamma nguồn Co60”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Cải tiến các giống đậu tương DT2008, DT96 và ĐT26 theo hướng rút
ngắn thời gian sinh trưởng, giảm chiều cao cây, nâng cao khả năng chống
đổ…bằng phương pháp đột biến chiếu xạ tia gamma nguồn Co60, tạo ra giống
mới đáp ứng yêu cầu sản xuất hiện nay.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
3.1. Ý nghĩa khoa học
Kết quả nghiên cứu của luận án là những dữ liệu khoa học mới về chọn
tạo giống đậu tương bằng phương pháp đột biến chiếu xạ tia gamma (Co60) theo
hướng cải tiến thời gian sinh trưởng, giảm chiều cao cây, nâng cao khả năng
chống đổ, thay đổi màu sắc hạt….
Luận án đã xác định được các liều chiếu xạ của tia gamma (Co60) có hiệu
quả cao, phục vụ công tác chọn tạo giống đậu tương đột biến mới.
Các số liệu công bố trong luận án là tài liệu tham khảo phục vụ công tác
giảng dạy và nghiên cứu tại các trường đại học và các viện nghiên cứu.
3
3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu của luận án đã tạo ra 01 giống đậu tương đột biến
DT215 được tự công nhận lưu hành và 02 giống đậu tương đột biến triển vọng
là DT96ĐB và ĐT26ĐB, có năng suất cao (> 2,5 tấn/ha), chất lượng tốt (hàm
lượng protein > 40%, hàm lượng lipid > 18%), chịu bệnh khá (phấn trắng, gỉ
sắt), đáp ứng được yêu cầu sản xuất hiện nay.
Tập đoàn 234 dòng đậu tương đột biến ở thế hệ M7 từ giống DT2008,
DT96 và ĐT26 đã cải tiến một hoặc một số tính trạng so với giống gốc làm vật
liệu khởi đầu quý, phục vụ công tác chọn tạo giống mới.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
4.1. Đối tượng nghiên cứu
Các giống đậu tương được sử dụng làm vật liệu nghiên cứu là DT2008,
DT96 và ĐT26.
Tác nhân gây đột biến sử dụng là tia gamma nguồn Cobal 60 (Co60).
4.2. Phạm vi nghiên cứu
Gây tạo đột biến các giống đậu tương DT2008, DT96 và ĐT26 bằng
chiếu xạ tia gamma (Co60) hạt khô, hạt nảy mầm và cây ra hoa.
Đánh giá ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma (Co60) đến sinh trưởng phát
triển của các giống đậu tương.
Chọn lọc các dòng đậu tương đột biến có ý nghĩa cho chọn tạo giống mới
theo hướng rút ngắn thời gian sinh trưởng, giảm chiều cao cây, nâng cao khả
năng chống đổ, năng suất và thay đổi màu sắc hạt, màu lông… Đồng thời đánh
giá, so sánh để xác định giống đột biến triển vọng cho sản xuất.
Khảo nghiệm sản xuất các giống đậu tương đột biến triển vọng
4
5. Những đóng góp mới của luận án
Luận án đã xác định liều chiếu xạ tia gamma (Co60) hiệu quả cho chọn
tạo giống đậu tương đột biến trên hạt khô là 150Gy, 200Gy và 250Gy, trên hạt
nảy mầm là 25Gy và 50Gy và cây ra hoa là 10Gy và 20Gy.
Tạo ra tập đoàn 234 dòng đậu tương đột biến có một hoặc một số tính
trạng cải tiến so với giống gốc như thời gian sinh trưởng, chiều cao cây, thay
đổi màu sắc hạt… làm vật liệu khởi đầu phục vụ chọn tạo giống mới.
Chọn tạo được 01 giống đậu tương đột biến DT215 (có vỏ hạt màu đen
khác so với giống gốc có vỏ hạt màu vàng, thời gian sinh trưởng từ 90 – 95
ngày, chín sớm hơn giống gốc từ 5 – 10 ngày, năng suất thực thu từ 2,71 – 3,32
tấn/ha) được tự công nhận lưu hành và 02 giống đậu tương đột biến triển vọng
là DT96ĐB (chống đổ tốt hơn giống gốc, thời gian sinh trưởng từ 90 – 94 ngày,
năng suất thực thu từ 2,22 – 3,06 tấn/ha) và ĐT26ĐB (có vỏ hạt màu đen khác
so với giống gốc có vỏ hạt màu vàng, thời gian sinh trưởng từ 86 – 91 ngày,
năng suất từ 2,23 – 2,55 tấn/ha) sinh trưởng tốt, chống chịu bệnh khá, năng suất
cao, đáp ứng nhu cầu của sản xuất hiện nay.
5
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Giới thiệu về cây đậu tương
1.1.1. Nguồn gốc và giá trị sử dụng
a) Nguồn gốc
Nguồn gốc xuất xứ của đậu tương được nghiên cứu và công bố trong
nhiều công trình khoa học khác nhau (Guo và cs, 2012). Đậu tương là cây họ
đậu, có nguồn gốc từ Trung Quốc, được con người biết đến cách đây khoảng
5000 năm (Hymowitz, 2014). Khoảng 200 năm trước Công nguyên, đậu tương
được đưa tới Triều Tiên, sau đó là Nhật Bản. Đến giữa thế kỷ 17, đậu tương
mới trồng tại châu Âu, sau đó phát triển mạnh tại Hoa Kỳ, Braxin, Canada
(Pratap và cs, 2012). Tại Việt Nam, theo sách “Vân Đài loại ngữ” của Lê Quý
Đôn, đậu tương được trồng từ thế kỷ thứ VI tại Cao Bằng, Lạng Sơn.
Đậu tương trồng có tên khoa học là Glycine max (L.) Merrill do Ricker
và Morse đề nghị năm 1948, thuộc bộ Fabales, họ Fabaceae, họ phụ
Papiomoideae, chi Glycine, chi phụ soja. Đậu tương có số lượng nhiễm sắc thể
2n = 40 (Hymowitz, 2014), bộ gen chứa khoảng 1,1 tỷ cặp bazơ (Nguyen và
cs, 2007) với tỷ lệ vùng lặp đoạn tương đồng lớn trên các nhiễm sắc thể (Pagel
và cs, 2004).
b) Giá trị sử dụng
Đậu tương là nguồn cung cấp protein và dầu thực vật chủ lực cho con
người và vật nuôi. Hạt có chứa gần như đầy đủ các axit amin cơ bản (isoleucin,
leucin, methyonin, phenylalanin, tryptofan, valin...), protein từ 30 – 45%, lipit
từ 15 – 22% (axit oleic từ 30 – 35%, axit linoleic từ 45 – 55%) và các loại
vitamin (B1, B2, C, A, K…). Ngoài ra, hạt nảy mầm giàu vitamin E, isoflavon,
saponin rất có lợi cho sức khỏe con người (Phạm Văn Thiều, 2002). Từ hạt có
6
thể chế biến khoảng 600 loại thực phẩm khác nhau, từ cổ truyền phương Đông
(đậu phụ, tương chao, sữa…) đến các sản phẩm hiện đại (cà phê, socola, bánh
kẹo, thịt nhân tạo…) (Mai Quang Vinh và cs, 2012).
Khoảng 85% hạt đậu tương được sử dụng để ép dầu, chiếm 28% lượng
dầu thực vật trên thế giới (ICRISAT, 2010). Thân, lá và khô dầu dùng làm thức
ăn chăn nuôi (Ngô Thế Dân và cs, 1999). Ngoài ra, đậu tương còn được sử dụng
làm si, sơn, xà phòng, mực in, chất dẻo, cao su nhân tạo (Mai Quang Vinh và
cs, 2012).
Đậu tương là thành phần quan trọng trong hệ thống cây trồng vùng nhiệt
đới và á nhiệt đới, thích hợp với nhiều hệ thống trồng trọt khác nhau. Đậu tương
có thời gian sinh trưởng ngắn nên có thể trồng xen, trồng gối, luân canh với các
cây trồng khác, giúp cân bằng dinh dưỡng cho đất, cắt đứt dây chuyền sâu bệnh.
Đậu tương còn giúp cải tạo đất, thân lá sử dụng làm phân xanh, rễ ăn sâu, phân
nhánh nhiều làm đất tơi xốp. Trên rễ có nốt sần, có khả năng cố định nitơ tự do
trong không khí (Mai Quang Vinh và cs, 2012).
1.1.2. Đặc điểm và yêu cầu sinh thái
a) Đặc điểm
Rễ gồm rễ cái và nhiều rễ con, có thể ăn sâu 150cm, trung bình từ 20 30cm. Đặc điểm quan trọng nhất của rễ là sự xâm nhập của vi khuẩn Rhizobium
jabonicum cộng sinh hình thành nốt sần, có khả năng cố định nitơ tự do trong
không khí. Nốt sần phân bố trên rễ chính và rễ bên, đường kính từ 4 - 10mm,
bên trong chứa hàng triệu vi khuẩn. Số lượng nốt sần trên rễ có thể hàng chục,
hàng trăm, phân bố chủ yếu ở lớp đất mặt từ 0 - 20cm, càng xuống sâu nốt sần
càng ít. Nốt sần cắt ngang có màu đỏ hồng thì khả năng cố định nitơ mạnh, nốt
sần cắt ngang có màu đen thì không còn khả năng cố định nitơ (Mai Quang
Vinh và cs, 2012).
7
Thân thuộc loại thân thảo, có màu xanh, xanh nhạt hoặc tím nhạt với
chiều cao từ 20 – 50 cm, có thể tới 150 cm, có từ 14 - 26 đốt. Thân có nhiều
loại như thân đứng, bán đứng, leo.... Dựa vào sự sinh trưởng của thân, đậu
tương chia thành ba loại hình sinh trưởng là sinh trưởng hữu hạn (thân ngừng
phát triển khi quả chín), sinh trưởng vô hạn (quả sắp chín thân vẫn tiếp tục dài
ra) và sinh trưởng bán hữu hạn (Mai Quang Vinh và cs, 2012).
Cành mọc từ đốt 1 tới đốt 12, mọc nhiều ở đốt 5 và 6. Khi cây có 1 - 2 lá
thật thì bắt đầu phân cành, sự phân cành kết thúc khi cây bắt đầu ra hoa.
Lá có 3 loại là lá mầm (xuất hiện đầu tiên, cung cấp dinh dưỡng ở thời
kỳ đầu, sau đó rụng đi), lá đơn (mọc đối, là lá thật chưa hoàn chỉnh nhưng có
khả năng quang hợp) và lá thật (lá thật có 3 lá chét, lá chét có nhiều hình dạng
như trái xoan, ngọn giáo, trứng, trứng nhọn...).
Hoa có màu tím, tím nhạt, trắng, thường mọc ở nách lá, đầu cành và ngọn
thân. Số hoa trên cây từ 10 – 500, mọc thành chùm, từ 1 – 10 hoa, trung bình
từ 3 – 5 hoa. Hoa thường nở từ 8h đến 12h (Đoàn Thị Thanh Nhàn và cs, 1996).
Quả thuộc loại quả giáp, chiều dài từ 2 – 7cm, có từ 1 - 4 hạt, thường là
2 - 3 hạt. Số lượng quả trên cây từ 10 – 20 quả, có thể lên tới 150 – 500 quả.
Tỷ lệ quả 2 hạt từ 45 - 60%, tỷ lệ quả 1 hạt từ 5 - 20% và tỷ lệ quả 3 hạt từ 15
– 30%. Trên quả có lông, khi chín lông có màu vàng, vàng xám, nâu hoặc đen.
Hạt có hình tròn, dẹt, bầu dục. Hạt có nhiều màu như vàng, vàng rơm,
xanh, đen... Rốn hạt có màu vàng, trắng, nâu hoặc đen. Khối lượng 1000 hạt
khô từ 50 - 400g (Mai Quang Vinh và cs, 2012). Hạt có phôi phát triển giữa hai
tử diệp màu vàng, khi chín nội nhũ tiêu dần, chỉ còn vài lớp bào dẹp áp sát vào
vỏ (Đoàn Thị Thanh Nhàn và cs, 1996).
b) Yêu cầu sinh thái
8
Nhiệt độ: Đậu tương có nguồn gốc ôn đới nhưng không chịu rét, tổng
tích ôn từ 1.700 - 3.8000C. Nhiệt độ tối thấp sinh học cho sinh trưởng sinh
dưỡng từ 8 - 120C, sinh trưởng sinh thực từ 15 - 180C. Nhiệt độ thích hợp nảy
mầm từ 18 - 260C, sinh trưởng phát triển từ 22 - 27oC và ra hoa từ 25 - 290C.
Ánh sáng: Đậu tương là cây ngày ngắn, phản ứng chặt chẽ với độ dài ngày,
rất ít giống không nhạy cảm với quang chu kỳ (Ngô Thế Dân và cs,1999). Đậu
tương bão hòa ánh sáng ở 23.680 lux, quá trình phân hóa mầm hoa khi cường
độ ánh sáng > 1.076 lux. Đậu tương yêu cầu số giờ nắng ở thời kỳ gieo hạt đến
nảy mầm từ 5,0 – 5,5 giờ/ngày, nảy mầm đến ra hoa từ 4,5 – 5,0 giờ/ngày, ra
hoa đến chín từ 4,0 – 5,0 giờ/ngày (Đoàn Thị Thanh Nhàn và cs, 1996).
Nước: Thời kỳ nảy mầm và cây con của đậu tương sử dụng nước ít, nhu
cầu tăng khi cây có 3 – 5 lá thật, tăng nhanh và cao nhất khi cây ra hoa đến quả
vào chắc. Độ ẩm đất thích hợp cho hạt nảy mầm từ 65 – 75%, thời kỳ nảy mầm
đến 2 lá thật từ 75 – 85%, ra hoa từ 75 – 80%, quả vào chắc từ 80 – 85% và
chín từ 70 – 75% (Đoàn Thị Thanh Nhàn và cs, 1996; Đường Hồng Dật, 2007).
Đậu tương rất mẫn cảm với điều kiện khô hạn. Hạn ảnh hưởng lớn đến sinh
trưởng phát triển, năng suất hạt (Ries và cs, 2012; Du và cs, 2013 và Prasad và
cs, 2015), gặp hạn muộn sau khi ra hoa làm quả, năng suất giảm khoảng 60%
(Garside và cs, 2014). Nếu úng ở thời kỳ cây non thì năng suất giảm từ 17 –
43%, nếu úng ở thời kỳ trưởng thành thì năng suất giảm từ 50 – 60% (Caswell
và cs, 2012; Cornelious và cs, 2013 và Githiri và cs, 2013).
Dinh dưỡng: Đậu tương cần nhiều nguyên tố cho quá trình sinh trưởng
phát triển như C, H, O, N, P, K, Ca, S, Mo, Cu, B, Zn, Cl, Co... Trong đó:
- Đạm (N) là yếu tố dinh dưỡng mà cây có nhu cầu lớn nhất, cần đủ ngay
từ thời kỳ cây con. Nhu cầu đạm ngày một tăng ở thời kỳ kế tiếp, nhiều nhất
khi ra hoa rộ đến quả mẩy. Đậu tương có thể lấy đạm từ 3 nguồn là đất, phân
- Xem thêm -