Tài liệu Luận án nghiên cứu chọn tạo giống hoa lay ơn (gladiolus sp.) chất lượng cao

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN THỊ HỒNG NHUNG NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG HOA LAY ƠN (Gladiolus sp.) CHẤT LƯỢNG CAO LUẬN TIẾ SĨ NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2022 HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN THỊ HỒNG NHUNG NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐ G HOA LAY Ơ (Gladiolus sp.) CHẤT LƯỢNG CAO Ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng Mã số: 9 62 01 11 Người hướng dẫn: PGS.TS. Đặng Văn Đông PGS.TS. Vũ Đình Hòa HÀ NỘI – 2022 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 để bảo vệ lấy bất kỳ học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày… tháng… năm 2022 Tác giả luận án Nguyễn Thị Hồng Nhung i LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình. Nhân dịp hoàn thành luận án, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Đặng Văn Đông và PGS.TS Vũ Đình Hòa đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ môn Di truyền và chọn giống cây trồng, Khoa Nông Học - Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận án. Tôi xin cảm ơn TS Bùi Thị Thu Hương - Khoa Công nghệ sinh học - Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã giúp đỡ tôi trong quá trình tiến hành thí nghiệm của đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Hoa, cây cảnh - Viện Nghiên cứu Rau Quả đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận án./. Hà Nội, ngày ... tháng ... năm 2022 Tác giả luận án Nguyễn Thị Hồng Nhung ii MỤC LỤC Trang Lời cam đoan ..................................................................................................................... i Lời cảm ơn ........................................................................................................................ ii Mục lục ............................................................................................................................ iii Danh mục chữ viết tắt ..................................................................................................... vii Danh mục bảng .............................................................................................................. viii Danh mục hình ................................................................................................................. xi Trích yếu luận án ........................................................................................................... xiii Thesis abstract................................................................................................................. xv Phần 1. Mở đầu ............................................................................................................... 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài ....................................................................................... 1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ............................................................................ 2 1.2.1. Mục tiêu tổng quát ............................................................................................... 2 1.2.2. Mục tiêu cụ thể .................................................................................................... 2 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ....................................................................... 3 1.3.1. Đối tượng nghiên cứu .......................................................................................... 3 1.3.2. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................. 3 1.4. Những đóng góp mới của đề tài .......................................................................... 3 1.5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài ................................................ 4 1.5.1. Ý nghĩa khoa học ................................................................................................. 4 1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn ................................................................................................. 4 Phần 2. Tổng quan tài liệu ............................................................................................. 5 2.1. Giới thiệu chung về cây hoa lay ơn ..................................................................... 5 2.1.1. Nguồn gốc, phân bố của cây hoa lay ơn .............................................................. 5 2.1.2. Phân loại thực vật của cây hoa lay ơn ................................................................. 5 2.1.3. Sự hình thành các loài lay ơn trồng ..................................................................... 6 2.2. Sản xuất và tiêu thụ hoa lay ơn trên thế giới và Việt Nam .................................. 7 2.2.1. Sản xuất và tiêu thụ hoa lay ơn trên thế giới ....................................................... 7 iii 2.2.2. Sản xuất và tiêu thụ hoa lay ơn tại Việt Nam ...................................................... 9 2.3. Đa dạng di truyền và di truyền tính trạng của hoa lay ơn .................................. 11 2.3.1. Đa dạng di truyền nguồn gen hoa lay ơn ........................................................... 11 2.3.2. Hệ số biến động kiểu gen và hệ số biến động kiểu hình ở hoa lay ơn ............... 14 2.3.3. Hệ số di truyền và tiến bộ di truyền các tính trạng ở hoa lay ơn ....................... 16 2.3.4. Tương quan các tính trạng liên quan đến chất lượng hoa ở lay ơn ................... 17 2.3.5. Phân tích hệ số đường các tính trạng liên quan đến chất lượng hoa ở lay ơn ................................................................................................................. 19 2.4. Hiện tượng khô đầu lá ở hoa lay ơn .................................................................. 20 2.5. Chọn tạo giống hoa lay ơn trên thế giới và Việt Nam ....................................... 22 2.5.1. Chọn tạo giống hoa lay ơn bằng phương pháp lai hữu tính trên thế giới .......... 22 2.5.2. Chọn tạo giống hoa lay ơn bằng phương pháp đột biến trên thế giới ............... 25 2.5.3. Tuyển chọn và lai tạo giống hoa lay ơn tại Việt Nam ....................................... 26 2.5.4. Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng hoa lay ơn ....................................................... 28 2.6. Kỹ thuật nhân giống hoa lay ơn trên thế giới và Việt Nam ............................... 29 2.6.1. Nhân giống hoa lay ơn trên thế giới .................................................................. 29 2.6.2. Nhân giống hoa lay ơn ở Việt Nam ................................................................... 33 2.7. Kết luận và định hướng nghiên cứu................................................................... 35 Phần 3. Nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu .......................................................... 37 3.1. Địa điểm nghiên cứu .......................................................................................... 37 3.2. Thời gian nghiên cứu ......................................................................................... 37 3.3. Vật liệu nghiên cứu ............................................................................................ 38 3.3.1. Các mẫu giống hoa lay ơn sử dụng làm vật liệu................................................ 38 3.3.2. Các mồi ISSR sử dụng trong phân tích đa dạng di truyền ................................ 39 3.4. Nội dung nghiên cứu ......................................................................................... 39 3.4.1. Đánh giá nguồn vật liệu phục vụ cho lai tạo giống hoa lay ơn mới .................. 39 3.4.2. Tạo quần thể lai, đánh giá và chọn lọc các dòng lai mới tạo ra......................... 40 3.4.3. Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật tăng hiệu quả nhân giống của dòng lai lay ơn mới tạo ra ........................................................................................... 40 3.5. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................... 40 3.5.1. Đánh giá nguồn vật liệu phục vụ cho lai tạo giống hoa lay ơn mới .................. 40 iv 3.5.2. Lai hữu tính tạo quần thể lai .............................................................................. 46 3.5.3. Phương pháp đánh giá, chọn lọc dòng lai .......................................................... 47 3.5.4. Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật tăng hiệu quả nhân giống của dòng lai lay ơn mới tạo ra ........................................................................................... 48 3.5.5. Kỹ thuật canh tác sử dụng ................................................................................. 53 3.5.6. Phương pháp xử lý số liệu ................................................................................. 53 Phần 4. Kết quả và thảo luận ....................................................................................... 54 4.1. Đánh giá nguồn vật liệu phục vụ cho lai tạo giống hoa lay ơn mới .................. 54 4.1.1. Đánh giá đặc điểm nông sinh học của các mẫu giống lay ơn nghiên cứu ......... 54 4.1.2. Đánh giá đa dạng di truyền các mẫu giống lay ơn nghiên cứu .......................... 61 4.1.3. Khảo sát các tham số di truyền và mối tương quan giữa các tính trạng đặc trưng của hoa lay ơn .......................................................................................... 69 4.1.4. Đặc điểm hình thái, sức sống và chất lượng hạt phấn hoa lay ơn ..................... 75 4.2. Kết quả tạo quần thể lai, đánh giá và chọn lọc các dòng lai lay ơn mới tạo ra .................................................................................................................. 87 4.2.1. Kết quả lai hữu tính tạo quần thể lai .................................................................. 87 4.2.2. Đánh giá cá thể trong quần thể lai ..................................................................... 88 4.2.3. Đánh giá các dòng lai hoa lay ơn....................................................................... 91 4.2.4. Đánh giá chọn lọc các dòng lai hoa lay ơn ưu tú ............................................... 97 4.2.5. Kết quả trồng thử nghiệm các dòng lai lay ơn triển vọng tại một số địa phương ....................................................................................................... 108 4.3. Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật nhằm tăng hiệu quả nhân giống của dòng lai lay ơn J11 mới tạo ra ......................................................................... 112 4.3.1. Xác định hóa chất khử trùng phù hợp nhất cho mẫu cấy ................................ 112 4.3.2. Xác định loại mẫu cấy thích hợp cho giai đoạn vào mẫu ................................ 113 4.3.3. Xác định môi trường thích hợp cho giai đoạn nhân nhanh ............................. 115 4.3.4. Xác định môi trường tạo củ thích hợp ............................................................. 117 4.3.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ chiếu sáng đến khả năng tạo củ và chất lượng củ của dòng lai J11 ................................................................................ 119 4.3.6. Xác định hàm lượng đường bổ sung đến khả năng tạo củ và chất lượng củ hoa lay ơn tạo ra .............................................................................................. 121 4.3.7. Xác định loại phân bón lá bổ sung phù hợp cho giai đoạn trồng củ bi hoa lay ơn của dòng lai J11 .................................................................................... 122 v 4.3.8. Ảnh hưởng của thời điểm thu hoạch đến năng suất, chất lượng củ giống của dòng lai J11 ............................................................................................... 124 Phần 5. Kết luận và đề nghị ....................................................................................... 127 5.1. Kết luận............................................................................................................ 127 5.2. Đề nghị ............................................................................................................ 127 Danh mục các công trình công bố ............................................................................. 128 Tài liệu tham khảo ...................................................................................................... 129 Phụ lục ......................................................................................................................... 142 vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ/nghĩa tiếng Việt AFLP BP CD CR CTTD CTTN DAMD GA GCV ISSR MI PCA PCV PIC RAPDs RFLP SNPs SRAP SSRs TB TGTD TT gián tiếp UN Comtrade UPGMA UPOV Amplified Fragment Length Polymorphism/ Đa hình chiều dài các đoạn cắt khuếch đại Bao phấn Chiều dài Chiều rộng Chỉ tiêu theo dõi Công thức thí nghiệm Directed Amplification of Minisatellite-region DNA/ Khuếch đại có định hướng của ADN vùng tiểu vệ tinh Genetic advance/ Tiến bộ di truyền Genotypic coefficient of variation/ Hệ số biến động kiểu gen Inter simple Sequence Repeat/ Chuỗi lặp lại đơn giản giữa Marker index/ Chỉ số mồi Principal Component Analysis/ Phân tích thành phần chính Phenotypic coefficient of variation / Hệ số biến động kiểu hình Polymorphic Information Content/ Thông tin đa hình Random Amplified Polymorphic DNA/ ADN đa hình được nhân bản ngẫu nhiên Restriction Fragment Length Polymorphism/ Đa hình độ dài đoạn cắt giới hạn Single Nucleotide Polymorphism/ Đa hình nucleotide đơn Sequence-related amplified polymorphism/ Đa hình các chuỗi liên quan được nhân bản Simple Sequence Repeats (Microsatellites)/ Các chuỗi lặp lại đơn giản Trung bình Thời gian theo dõi Tương tác gián tiếp United Nations Comtrade/ Cơ sở dữ liệu thống kê thương mại quốc tế của Liên hợp quốc Unweighted Pair Group Method using arithmetic Averages/ Phương pháp nhóm cặp không trọng số với giá trị trung bình số học The International Union for the Protection of New Varieties of Plants/ Liên minh quốc tế về bảo vệ các giống cây trồng mới vii DANH MỤC BẢNG TT Tên bảng Trang 3.1. Danh sách các mẫu giống lay ơn nghiên cứu .................................................... 38 3.2. Danh sách các mồi ISSR sử dụng trong nghiên cứu ......................................... 39 3.3. Danh sách các tổ hợp lai hoa lay ơn được thực hiện ......................................... 46 4.1. Thời gian sinh trưởng, phát triển của các mẫu giống lay ơn nghiên cứu (Vụ Đông Xuân 2015 - 2016 tại Gia Lâm - Hà Nội) ......................................... 54 4.2. Đặc điểm lá và mức độ khô đầu lá của các mẫu giống lay ơn nghiên cứu (Vụ Đông Xuân 2015 - 2016 tại Gia Lâm - Hà Nội) ......................................... 56 4.3. Đặc điểm chất lượng hoa của các mẫu giống lay ơn nghiên cứu (Vụ Đông Xuân 2015 - 2016 tại Gia Lâm - Hà Nội) .......................................................... 58 4.4. Năng suất hoa và khả năng nhân giống của các mẫu giống lay ơn nghiên cứu (Vụ Đông Xuân 2015 - 2016 tại Gia Lâm - Hà Nội) .................................. 60 4.5. Bảng phân nhóm các mẫu giống lay ơn theo các tính trạng hình thái .............. 62 4.6. Giá trị PIC và phần trăm phân đoạn đa hình của 25 mẫu giống lay ơn với các chỉ thị ISSR ................................................................................................. 64 4.7. Hệ số tương đồng di truyền của các mẫu giống lay ơn nghiên cứu................... 66 4.8. So sánh phân nhóm dựa vào hình thái và chỉ thị phân tử của các mẫu giống lay ơn nghiên cứu .................................................................................... 68 4.9. Thành phần di truyền của các tính trạng số lượng trên 25 mẫu giống hoa lay ơn nghiên cứu .............................................................................................. 69 4.10. Tương quan kiểu hình của các tính trạng nghiên cứu trên các mẫu giống lay ơn ................................................................................................................. 71 4.11. Tác động trực tiếp và gián tiếp của các tính trạng với chiều dài cành hoa ........ 73 4.12. Tác động trực tiếp và gián tiếp của các tính trạng với số hoa/cành ................... 74 4.13. Tổng hợp mẫu giống lay ơn phù hợp với các tính trạng mục tiêu ..................... 74 4.14. Đặc điểm của bao phấn và thời điểm bung phấn các mẫu giống hoa lay ơn ..... 76 4.15. Đặc điểm và chất lượng của hạt phấn của các mẫu giống hoa lay ơn .............. 80 4.16. Tỷ lệ hạt phấn hữu dục của các mẫu giống ở các nhiệt độ bảo quản khác nhau ..... 81 4.17. Tỷ lệ hạt phấn nảy mầm của các mẫu giống hoa lay ơn ở các nhiệt độ bảo quản khác nhau .................................................................................................. 83 viii 4.18. Kích thước hạt phấn của các giống ở nhiệt độ bảo quản khác nhau .................. 84 4.19. Ảnh hưởng của vị trí hoa lấy phấn đến chất lượng hạt phấn hoa lay ơn .......... 86 4.20. Tỷ lệ đậu quả và tỷ lệ mọc mầm của các tổ hợp lai lay ơn (Vụ Đông Xuân 2015 - 2016 tại Gia Lâm - Hà Nội) ................................................................... 87 4.21. Đặc điểm sinh trưởng, mức độ khô đầu lá và đặc điểm củ thu được của các tổ hợp lai hoa lay ơn ở giai đoạn củ bi (Vụ Xuân 2016 tại Gia Lâm Hà Nội) .............................................................................................................. 89 4.22. Đặc điểm sinh trưởng và mức độ khô đầu lá của các tổ hợp lai hoa lay ơn ở giai đoạn củ nhỡ (Vụ Đông Xuân 2016 - 2017 tại Mộc Châu - Sơn La) ...... 90 4.23. Đặc điểm củ và hệ số nhân giống của các tổ hợp lai hoa lay ơn ở giai đoạn củ nhỡ (Vụ Đông Xuân 2016 - 2017 tại Mộc Châu - Sơn La) .......................... 91 4.24. Số lượng các dòng lai hoa lay ơn được tách ra .................................................. 92 4.25. Đặc điểm về sinh trưởng, chất lượng hoa của các dòng lai hoa lay ơn (Vụ Đông Xuân 2017-2018 tại Gia Lâm - Hà Nội) .................................................. 93 4.26. Tương quan kiểu hình của các tính trạng nghiên cứu trên 238 dòng lai hoa lay ơn ................................................................................................................. 96 4.27. Tỷ lệ mọc mầm và thời gian sinh trưởng của các dòng lai ưu tú (Vụ Đông Xuân 2018 - 2019 tại Gia Lâm - Hà Nội) .......................................................... 98 4.28. Đặc điểm chất lượng hoa của các dòng lai lay ơn ưu tú (Vụ Đông Xuân 2018 - 2019 tại Gia Lâm - Hà Nội) ................................................................. 100 4.29. Năng suất hoa của các dòng lai lay ơn ưu tú (Vụ Đông Xuân 2018 - 2019 tại Gia Lâm - Hà Nội) ...................................................................................... 103 4.30. Đặc điểm hình thái của các dòng lay ơn ưu tú (Vụ Đông Xuân 2018 2019 tại Gia Lâm - Hà Nội) ............................................................................. 104 4.31. Mức độ bị sâu, bệnh hại của các dòng lai lay ơn ưu tú (Vụ Đông Xuân 2018 - 2019 tại Gia Lâm - Hà Nội) ................................................................. 105 4.32. Đánh giá thử nghiệm mức độ mẫn cảm khô đầu lá của các dòng lai trong điều kiện in vitro .............................................................................................. 107 4.33. Các dòng lai lay ơn triển vọng được chọn theo chỉ số chọn lọc (Vụ Đông Xuân 2018 - 2019 tại Gia Lâm - Hà Nội) ........................................................ 108 4.34. Khả năng sinh trưởng và mức độ khô đầu lá của các dòng/giống hoa lay ơn tại các địa phương (Vụ Đông Xuân 2019-2020) ........................................ 109 4.35. Đặc điểm chất lượng và năng suất hoa của các giống lay ơn triển vọng tại các địa phương (Vụ đông xuân 2019-2020) .................................................... 110 ix 4.36. Ảnh hưởng của hóa chất khử trùng mẫu cấy đến khả năng tái sinh chồi của dòng lai J11 (sau 4 tuần nuôi cấy)............................................................. 112 4.37. Ảnh hưởng của chủng loại mẫu cấy đến khả năng tái sinh chồi của dòng lai J11 (sau 4 tuần nuôi cấy) ............................................................................ 113 4.38. Ảnh hưởng của tổ hợp BAP/ α-NAA đến khả năng nhân nhanh chồi hoa lay ơn (sau 6 tuần nuôi cấy) ............................................................................. 115 4.39. Kết quả tạo củ lay ơn in vitro dòng lai J11 trên các môi trường và nồng độ IBA khác nhau (sau 18 tuần nuôi cấy) ....................................................... 118 4.40. Ảnh hưởng của chế độ chiếu sáng đến khả năng tạo củ từ chồi đơn hoa lay ơn (sau 18 tuần nuôi cấy) ........................................................................... 120 4.41. Ảnh hưởng của hàm lượng đường đến kích thước củ (sau 18 tuần nuôi cấy) .................................................................................................................. 121 4.42. Ảnh hưởng của loại phân bón lá đến động thái tăng trưởng kích thước lá của dòng lai J11 ............................................................................................... 123 4.43. Ảnh hưởng của loại phân bón lá đến chất lượng củ giống thu được của dòng lai J11 ...................................................................................................... 124 4.44. Ảnh hưởng của thời điểm thu hoạch đến năng suất chất lượng củ giống hoa lay ơn ........................................................................................................ 125 x DANH MỤC HÌNH TT Tên hình Trang 2.1. Mức độ biểu hiện khô đầu lá ở các lá trên giống hoa lay ơn mẫn cảm với Flo ................................................................................................................ 21 4.1. Một số mẫu giống hoa lay ơn được đánh giá trong tập đoàn ............................ 59 4.2. Sơ đồ hình cây biểu thị mối quan hệ di truyền giữa các mẫu giống lay ơn nghiên cứu thông qua kiểu hình ........................................................................ 63 4.3. Ảnh điện di sản phẩm PCR của chỉ thị Issr824 trên các mẫu lay ơn ................. 65 4.4. Ảnh điện di sản phẩm PCR của chỉ thị Issr46 trên các mẫu lay ơn ................... 65 4.5. Ảnh điện di sản phẩm PCR của chỉ thị Issr69 trên các mẫu lay ơn ................... 65 4.6. Sơ đồ hình cây biểu thị mối quan hệ di truyền giữa các mẫu giống lay ơn nghiên cứu thông qua chỉ thị phân tử ................................................................ 67 4.7. Đặc điểm hình thái bao phấn, hạt phấn và chất lượng hạt phấn của mẫu giống GL1 .......................................................................................................... 77 4.8. Đặc điểm hình thái bao phấn, hạt phấn và chất lượng hạt phấn của mẫu giống GL2 .......................................................................................................... 78 4.9. Đặc điểm hình thái bao phấn, hạt phấn và chất lượng hạt phấn của mẫu giống GL3 .......................................................................................................... 78 4.10. Đặc điểm hình thái bao phấn, hạt phấn và chất lượng hạt phấn của mẫu giống GL6 .......................................................................................................... 79 4.11. Đặc điểm hình thái bao phấn, hạt phấn và chất lượng hạt phấn của mẫu giống GL24 ........................................................................................................ 79 4.12. Độ hữu dục của hạt phấn mẫu giống GL1 sau các giai đoạn bảo quản ở điều kiện -15-(-17) oC ........................................................................................ 82 4.13. Độ hữu dục của hỗn hợp hạt phấn của mẫu giống GL1 tại các vị trí lấy mẫu khác nhau ................................................................................................... 86 4.14. Quá trình lai hữu tính các tổ hợp lai hoa lay ơn ................................................ 88 4.15a. Đặc điểm hoa của các dòng lai lay ơn ưu tú .................................................... 101 4.15b. Đặc điểm hoa của các dòng lai lay ơn ưu tú .................................................... 102 4.16. Các dòng hoa lay ơn triển vọng được trồng tại một số địa phương (vụ Đông Xuân 2019-2020) ................................................................................... 111 xi 4.17. Khả năng phát sinh hình thái ở các chủng loại mẫu cấy khác nhau của dòng lai lay ơn J11 ........................................................................................... 114 4.18. Khả năng nhân nhanh tạo cụm chồi của dòng lai lay ơn J11 trên các môi trường khác nhau ............................................................................................. 116 4.19. Chất lượng củ in vitro của dòng lai lay ơn J11 trên các môi trường tạo củ khác nhau ......................................................................................................... 119 4.20. Khả năng tạo củ in vitro của dòng lai lay ơn J11 ở các chế độ chiếu sáng khác nhau ......................................................................................................... 120 4.21. Chất lượng củ in vitro của dòng lai lay ơn J11 khi bổ sung hàm lượng đường khác nhau .............................................................................................. 122 4.22. Chất lượng củ thương phẩm tạo ra của dòng lai lay ơn J11 tại Mộc Châu – Sơn La .............................................................................................................. 126 xii TRÍCH YẾU LUẬN ÁN Tên tác giả: Nguyễn Thị Hồng Nhung Tên Luận án: Nghiên cứu chọn tạo giống hoa lay ơn (Gladiolus sp.) chất lượng cao Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng Mã số: 9 62 01 11 Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam Mục đích nghiên cứu - Đánh giá và tuyển chọn được nguồn vật liệu cho chọn tạo giống hoa lay ơn mới thông qua các đặc điểm nông sinh học, đa dạng di truyền và khảo sát các tham số di truyền. - Lai tạo, chọn lọc được các dòng lai triển vọng có chất lượng cao và thích hợp với điều kiện trồng trọt tại một số địa phương. - Nghiên cứu được một số biện pháp kỹ thuật làm tăng hiệu quả nhân giống dòng lai lay ơn mới tạo ra bằng nuôi cấy mô tế bào kết hợp các giai đoạn ngoài đồng ruộng để phát triển giống mới ra ngoài sản xuất. Phƣơng pháp nghiên cứu Đánh giá nguồn vật liệu: Các mẫu giống lay ơn được bố trí theo khối ngẫu nhiên đầy đủ với 3 lần lặp lại, 300 cây/giống tại Hà Nội. Phân nhóm đa dạng dựa vào kiểu hình (hệ số tương đồng di truyền Jaccard và phương pháp UPGMA) sử dụng 10 tính trạng nông học và dựa vào 19 chỉ thị phân tử ISSR. Khảo sát biến dị di truyền: Hệ số biến động kiểu gen (GCV), hệ số biến động kiểu hình (PCV), tiến bộ di truyền và phân tích hệ số đường của các tính trạng đặc trưng liên quan đến chất lượng hoa lay ơn. Đánh giá cá thể trong quần thể lai theo phương pháp chọn giống đối với những cây sinh sản vô tính. Các dòng ưu tú được chọn lọc theo mục tiêu. Các dòng triển vọng được đánh giá tính ổn định kiểu hình tại một số địa phương . Quy trình nhân giống các dòng lai mới áp dụng phương pháp nuôi cấy mô để tạo củ in vitro và kết hợp với giai đoạn tạo củ thương phẩm ngoài đồng ruộng. Số liệu được xử lý thống kê bằng phần mềm IRRISTAT 5.0, SPSS ver.20, EXCEL 2013, NTSYS 2.1 và Selindex. Kết quả chính và kết luận 1) Đề tài khẳng định việc tiếp cận nguồn vật liệu ban đầu thông qua đánh giá đặc điểm nông sinh học kết hợp khảo sát các tham số di truyền có ý nghĩa rất lớn đến hiệu quả chọn tạo giống hoa lay ơn chất lượng cao. Mười hai mẫu giống được lựa chọn làm bố/mẹ phù hợp với mục tiêu tạo giống là GL1, GL2, GL3, GL6, GL7, GL10, GL14, xiii GL17, GL20, GL22, GL24 và GL25. Các mẫu giống này có đặc điểm chiều dài cành hoa lớn từ 100 – 142,8 cm, số lượng hoa/cành từ 10,6 - 14 hoa/cành, đường kính cành hoa từ 1,2 - 1,4 cm, màu sắc hoa đa dạng và ít mẫn cảm với khô đầu lá. 2) Lai hữu tính là phương pháp hiệu quả trong chọn tạo giống hoa lay ơn mới có chất lượng cao ở Việt Nam. Bằng phương pháp này, đề tài đã tạo ra 14 tổ hợp lai, tách dòng được 238 dòng. Chọn lọc được 3 dòng lai triển vọng C6, I9, J11 có màu sắc mới và chất lượng hoa cao: chiều dài cành hoa 130,7 - 156,9 cm, số hoa/cành 15 - 17 hoa, đường kính hoa 10,1 - 11,6 cm, năng suất hoa cao hơn đối chứng từ 11 - 15%, mức độ khô đầu lá nhẹ (cấp 1), các dòng lai có biểu hiện kiểu hình ổn định ở các địa phương đánh giá. 3) Đề tài khẳng định việc áp dụng phương pháp tạo củ bi in vitro và tạo củ thương phẩm ngoài đồng ruộng góp phần tăng hệ số nhân 4,8 lần, chất lượng củ giống tạo ra cao với tỷ lệ tạo củ in vitro là 93,3%; khối lượng củ đạt 0,96 - 1,02 g; đường kính củ đạt 0,93 - 0,96 cm, tỷ lệ củ thương phẩm loại 1 đạt cao 70,5%, chu vi củ trung bình 12,1 cm, rút ngắn thời gian tạo giống và phát triển giống ra ngoài sản xuất. xiv THESIS ABSTRACT PhD candidate: Nguyen Thi Hong Nhung Thesis title: Breeding gladious varieties (Gladiolus sp.) for high quality Major: Plant genetics and breeding Code: 9 62 01 11 Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA) Research Objectives 1) To evaluate and select materials for breeding of gladiolus varieties based on agronomic characteristics, genetic diversity and genetic variability. 2) To create hybrid population, select promising hybrid lines with high quality and suitable for cultival conditions in some localities. 4) Research some technical measures to increase the efficiency of propagation of the new gladiolus hybrid lines by cormel in vitro and corm production in field stages to develop new varieties for production. Materials and Methods Evaluating materials: gladiolus varieties were designed following Randomized Completely Block Design with 3 replicates, 300 plants/variety in Gia Lam - Hanoi. Clustering based on morphological traits: Jaccard genetic similarity coefficient and UPGMA method based on 10 agronomic traits. Clustering based on molecular 19 ISSR markers. Evaluation of genetic variability of quantitative traits: Genotypic coefficient of variation (GCV) and phenotypic coefficient of variation (PCV), genetic advance, path coefficient analysis of some characteristic traits related to gladiolus quality. Evaluating individual hybrids in the hybrid population by breeding method for asexual plants. The elite hybrids were selected according to the target. The promising lines were evaluated the stability in some localities. The experimental data were statistically processed by software IRRISTAT 5.0, SPSS ver.20, EXCEL 2013, NTSYS 2.1 and Selindex. Main findings and conclusions 1) Evaluating the agronomic, genetic diversity by morphology and molecular markers and genetic variability, correlation, path coefficient analysis is an important basis for determining parent varieties for breeding gladiolus varieties. The study has given 12 varieties as valuable materials for breeding new gladiolus varieties, namely GL1, GL2, GL3, GL6, GL7, GL10, GL14, GL17, GL20, GL22, GL24, GL25. These xv varieties have long spike from 100 - 142.8 cm, number of flowers/rachis from 10.6 - 14 flowers, diameter of flower spike from 1.2 - 1.4 cm, varios color and low susceptible to leaf scorch. 2) Sexual hybridization is an effective method in breeding new gladiolus varieties with high quality in Vietnam Through this method, the study has obtained 14 hybrid combinations, separating 238 hybrid lines. Three promising hybrid lines were selected C6, I9, J11 with new colors and high flower quality: spike length 130.7 - 156.9 cm, number of florets/spike 15 - 17 florets, floret diameter 10.1 - 11.6 cm, spike yield is 11 15% higher than control variety, low susceptibility to leaf scorch and stablity in some location. 3) Established propagation protocols for new gladiolus varieties using in vitro cormel production and corm production in the field contribute to increase the multiplication coefficient 4.8 times, in vitro cormel production rate of 93.3%; cormels weight reached 0.96 - 1.02g; cormels diameter is 0.93 - 0.96 cm, the percentage of grade 1 corm is high at 70.5%, corms diameter is 12.1 cm, shorten the breeding process and develop the varieties for production. xvi PHẦN 1. MỞ ĐẦU 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI So với các lĩnh vực nông nghiệp khác, hoa cây cảnh là một ngành kinh tế non trẻ, nhưng những năm qua đã phát triển với tốc độ khá mạnh mẽ. Năm 2019, hoa cắt cành là sản phẩm có tổng giá trị giao dịch toàn cầu là 8,94 tỷ đô la, thương mại hoa cắt cành chiếm 0,049% tổng thương mại thế giới (OEC, 2021). Do cây hoa mang lại lợi nhuận khá cao nên được nhiều nước chú trọng đầu tư, đặc biệt là cho công tác nghiên cứu tạo giống, mỗi năm có hàng nghìn giống hoa mới được đưa vào sản xuất. Những nước có nền công nghiệp hoa phát triển là Hà Lan, Pháp, Mỹ, Colombia, Kenia... Một số nước đang có kế hoạch đầu tư phát triển, đưa cây hoa lên thành một ngành kinh tế quan trọng là Trung Quốc, Đài Loan, Hàn Quốc, Thái Lan, Singapo, Italia... Ở Việt Nam, hoa cây cảnh là một trong những đối tượng góp phần chuyển đổi cơ cấu cây trồng đem lại giá trị kinh tế cao tại nhiều địa phương. Hiện cả nước có khoảng 45.000 ha hoa, cây cảnh, giá trị sản lượng tăng 27,5 lần đạt 23.400 tỷ đồng, trong đó xuất khẩu xấp xỉ 80 triệu USD (Nguyễn Văn Tỉnh, 2020). Hoa lay ơn (Gladiolus sp.) là một loài hoa đẹp, bền, màu sắc phong phú, cành gọn nhẹ dễ vận chuyển đi xa. Về diện tích và sản lượng hoa cắt trên thế giới, hoa lay ơn xếp vị trí thứ 5 sau tulip (Tulipa spp.), lily (Lilium spp.), lan Nam Phi (Freesia spp.) và lan huệ (Hippeastrum spp.) (Singh & cs., 2017). Ở Việt Nam, hoa lay ơn rất được ưa chuộng, sản lượng chỉ đứng sau hoa cúc, hoa hồng, lily nhưng lại là loại hoa có tiềm năng xuất khẩu cao bởi đặc điểm cành hoa dễ bao gói, vận chuyển và chịu được thời gian bảo quản lạnh kéo dài. Hơn thế, hoa lay ơn có khả năng sinh trưởng, phát triển tốt ở nhiều vùng sinh thái của nước ta và dễ dàng mở rộng diện tích sản xuất (Nguyễn Văn Tỉnh, 2020). Thực tế, vào những năm 80 vùng sản xuất hoa Đằng Hải - Hải Phòng đã từng sản xuất hoa lay ơn trắng để xuất khẩu sang Liên Bang Nga nhưng do chủng loại không đa dạng, chất lượng hoa không đảm bảo và nguồn giống bị thoái hoá do người dân tự để giống nên việc xuất khẩu hoa lay ơn của vùng không còn được duy trì (Đoàn Hữu Thanh, 2005). Để xuất khẩu hoa ra thị trường quốc tế thì giống sản xuất cần có bản quyền giống, phải đáp ứng được các tiêu chuẩn về hoa cắt, cung cấp được số lượng và chất lượng ổn định ở các thời điểm trong năm là yêu cầu cần thiết. Theo tiêu chuẩn hoa cắt của thị trường thương mại hoa quốc tế, chiều dài cành và số lượng hoa 1 là hai chỉ tiêu quan trọng để phân chia hoa lay ơn thương mại thành 4 cấp: lý tưởng, đặc biệt, tiêu chuẩn và có thể sử dụng (NAGC, 2012). Trong khi đó, chủng loại giống hoa lay ơn được trồng ở nước ta hiện nay phần lớn được nhập nội từ Hà Lan, Trung Quốc; màu sắc hoa chủ yếu là đỏ, hồng; chất lượng cành hoa chỉ đảm bảo ở mức có thể sử dụng và đặc biệt chưa có giống hoa lay ơn tạo ra trong nước được thương mại ngoài sản xuất. Mặt khác, chất lượng hoa lay ơn còn được quyết định bởi giá trị thẩm mỹ của bộ lá, mức độ tổn thương trên lá yêu cầu ở mức không hoặc tối thiểu. Hiện tượng khô đầu lá (còn gọi là tổn thương do flouride) là một trong những nguyên nhân nghiêm trọng có thể dẫn đến giảm năng suất và chất lượng hoa từ 10 - 70% (Ullad & cs., 2016). Hầu hết các giống lay ơn đang được trồng ở nước ta hiện nay đều bị khô đầu lá, mặc dù mức độ tổn thương khác nhau ở các giống hoặc các vùng nhưng đều ảnh hưởng lớn đến chất lượng và hiệu quả sản xuất (Lê Thị Thu Hương, 2012). Ở Việt Nam chưa có nghiên cứu nào liên quan đến chọn tạo giống hoa lay ơn không/ít mẫn cảm với khô đầu lá. Như vậy, vấn đề lớn đặt ra trong nghiên cứu tạo giống hoa lay ơn ở nước ta là cần tạo ra giống mới mang bản quyền Việt Nam, có màu sắc đẹp, chất lượng hoa đáp ứng được tiêu chuẩn xuất khẩu và ít mẫn cảm với khô đầu lá. Để tạo ra giống hoa lay ơn mới, các phương pháp được sử dụng gồm lai hữu tính, xử lý đột biến và chuyển gen (Cantor & Tolety, 2011). Phần lớn các giống lay ơn làm hoa cắt được tạo ra bằng cách lai khác loài và cùng loài. Lai hữu tính giữa các giống là phương pháp có thể áp dụng để tạo giống hoa lay ơn mới có chất lượng hoa cao (cành hoa dài cùng với số hoa/cành nhiều) và ít/không mẫn cảm với khô đầu lá. Kết hợp lai để tạo kiểu gen mới với nuôi cấy mô tế bào là con đường nhanh và hiệu quả để phát triển giống ra ngoài sản xuất. 1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 1.2.1. Mục tiêu tổng quát Chọn tạo và phát triển được một số dòng lai lay ơn có màu sắc mới, đẹp, chất lượng hoa cao đáp ứng được tiêu chuẩn xuất khẩu với cành hoa dài >100cm, số lượng hoa/cành >12 hoa và ít mẫn cảm với khô đầu lá thông qua lai hữu tính. 1.2.2. Mục tiêu cụ thể - Đánh giá và tuyển chọn được nguồn vật liệu cho chọn tạo giống hoa lay ơn mới thông qua các đặc điểm nông sinh học, đa dạng di truyền và khảo sát các tham số di truyền. 2