Chọn giống cây trồng ngắn ngày - Chương 5: Chọn tạo giống cây có củ

7/17/15 1 Chương 5 CHỌN TẠO GIỐNG CÂY CÓ CỦ 5.1 CHỌN TẠO GIỐNG KHOAI LANG 5.1.1 Giới thiệu Khoai lang (Ipomoea batatas L. Lam) là một cây lương thực thứ 7 trong 10 loại cây lương thực quan trọng nhất thế giới xếp thứ 6 về sản lượng • Mục đích sử dụng: Làm lương thực, thức ăn gia súc, nguyên liệu chế biến sản phẩm khác • Giá trị: 5.1.2 Nguồn gốc, phân loại và đa dạng khoai lang • Nguồn gốc lục bội của khoai lang trồng trọt, các nhà khoa học thống nhất về tính gần gũi giữa khoai lang trồng I. batatas với loài I. trifida, tuy nhiên vẫn còn nhiều vấn đề tranh luận • so sánh hình thái nhiễm sắc thể và thành phần, tổ chức của rDNA giữa khoai lang trồng và khoai lang dại cũng khẳng định loài I. trifida có thể là tổ tiên của khoai lang trồng và giữa chúng còn có một dạng trung gian là I. tabascana. • Trung Mỹ là khởi nguyên của cây khoai lang (Zhang và cs., 2000). Phân bố của khoai lang từ trung tâm phát tấn và có mặt ở các châu lục, ngày nay trồng ở 113 nước với diện tích 7,9 triệu ha • Đa dạng nguồn gen khoai lang Tại trung tâm khoai thế giới (CIP) lưu giữ 5.526 mẫu giống khoai trồng trọt, trong đó có 4.168 mẫu giống bản địa và cải tiến từ 57 quốc gia và 1.358 dòng chọn giống; tại các Quốc gia thuộc châu Á, châu Phi hay châu Mỹ có những mẫu giống bản địa • Phân loại • Khoai lang (Ipomoea batatas L. Lam) thuộc họ Bìm bìm (Convolvulaceae), trong họ có 50 chi và hơn 1000 loài, chỉ có loài I. batatas là có giá trị kinh tế. Khoai lang thuộc chi Ipomoea, chi phụ Eriospermum, phân chi Eriospermum, nhóm Batatas, loài Ipomoea batatas (L.) Lam (Huaman CIP, 1999). Trong họ Convolvulaceae ước tính có 400 loài Ipomoea hoang dại, nhóm Batatas có 13 loài dại có liên quan với khoai lang (Austin, 1978; 1979 • Bộ nhiễm sắc thể (NST) của khoai lang 2n = 6x = 90. Điều này chỉ ra rằng cây lục bội với bộ NST cơ bản x = 15. Trong các loài dại I. tabascana và I. tiliacea là tứ bội 2n = 4x = 60. Các loài khác lưỡng bội 2n = 2x = 30. Các loài đa bội là I. cordatotriloba là 2x và 4x, loài I. trifida là 2x, 3x, 4x, và 6x • Đa dạng của khoai lang, ngoài kiểu hình, còn được đánh giá bằng chỉ thị phân tử như Zhang và cs. (2001) 5.1.3 Đặc điểm thực vật học và sinh sản • Khoai lang là cây thân thảo lâu năm, nhưng được trồng như cây hàng năm nhân giống vô tính bằng củ hay đoạn thân, tập tính sinh trưởng ưu thế là lan bò trên mặt đất • Màu sắc của thân đa dạng như xanh, đỏ, tím, một số thân màu xanh có đốm tía, có đốm tía đậm. Thân có lông hoặc không có lông. Lá đơn và sắp xếp xoắn ốc trên thân, hình dạng lá tròn, hình mác, tim, xẻ thùy và phân tách. xẻ thùy nông, trung bình, sâu và xẻ thùy rất sâu • 9 dạng củ chính là tròn, elip tròn, elip, ovan, thuôn, thuôn dài, elip dài, dài không đều và rất nhiều dạng trung gian khác. Màu sắc vỏ củ gồm màu đỏ, đỏ tía, trắng, màu kem, màu hồng và màu sắc trung gian khác Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ 7/17/15 2 • quả nang (apsule), hình cầu có núm ở đỉnh quả, quả có lông hoặc nhẵn, quả chuyển màu vàng khi chín. Một quả có 1 đến 4 hạt, dạng hạt bẹt, một bên lồi hơn bên kia, có góc cạnh hoặc tròn nhẵn. Màu hạt từ nâu đến đen, kích thước xấp xỉ 3 mm, phôi và nội nhũ được bảo vệ bằng lớp vỏ cứng • Tính bất hợp và tự bất hợp ở khoai lang đã được các nhà khoa học phát hiện từ rất sớm • chia chi Ipomoea thành 2 nhóm không có khả năng lai với nhau: nhóm A và nhóm B. Những loài thuộc nhóm A gồm: I. lacunosa, I. triloba, I. trichocarpa, I. tiliacea và I. gracilis, những loài này tự tương hợp (có khả năng tự phối) trong khi nhóm B gồm các loài I. trifida, I. litoralis và I. batatas thể hiện tính tự bất hợp cao 5.1.4 Di truyền của một số tính trạng của khoai lang • di truyền số lượng của đặc điểm hình thái như dạng lá, màu sắc thân, chiều dài thân nhận thấy dạng lá xẻ thùy sâu là trội và một số gen ảnh hưởng đến mầu sắc thân, màu sắc đỏ là trội so với màu sắc thân xanh • Di truyền một số tính trạng của củ như vỏ củ màu nâu (B) và vỏ củ màu nhạt (r). Hérnandez và cs. (1965) cho rằng màu trắng của thịt củ trội không hoàn toàn so với màu cam. Kumagai và cs. (1990) phân tích hoạt động của ß-amylase trong rễ củ đã tìm ra hoạt động của enzym này do 2 gen quy định. 5.1.5 Mục tiêu chọn giống, giới thiệu một số thành tựu • Mục tiêu chọn giống: - Làm lương thực, thức ăn gia súc, nguyên liệu chế biến, làm rau - năng suất cao Chất lượng, chống chịu điều kiện bất thuận và sâu bệnh tốt. • một số thành tựu chọn tạo giống khoai lang ở nước ta - HOÀNG LONG (nhập nội từ TQ) - HƯNG LỘC 4 (HL4)-nam bộ - HL518 (Nhật đỏ) - KL5-Viên Cây LT - KB1 - VĐ - VX37: 5.1.6 Các phương pháp chọn giống khoai lang • Chọn dòng vô tính • Lai hữu tính • Lai tế bào soma • Đột biến • Chuyển gen Phương pháp 1: chọn dòng vô tính Phương pháp 2:lai chọn giống khoai lang hiệu quả (nguồn CIP, 1989) Quá trình lai tạo giống khoai lang ở Nhật Bản (nguồn CIP, 1989) Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ 7/17/15 3 Phương pháp 3: Đa giao tạo giống khoai lang Các thao tác lai bằng tay (nguồn Jill E. Wilson và cs., 1989) a) Bao hoa bố mẹ b) Hoa bố chuẩn bị lai c) thụ phấn Ví dụ • Thí nghiệm - Thí nghiệm vườn dòng (Seedling nursery - SN) • Phương pháp bố trí, trồng: Kích thước 30 x 15 cm, 1 cây/1 dòng • Tính trạng đánh giá: Đánh giá bệnh ghẻ lá (điểm) thời điểm thu hoạch, chiều dài dây, độ dày dây, leo hay không leo, màu sắc vỏ củ, thịt củ tươi. Phương pháp 4: đột biến Một số công cụ mới trong chọn giống khoai lang • Ngày nay, trên cơ sở những tiến bộ của di truyền phân tử được ứng dụng trong chọn tạo giống khoai lang như: • - Lai tế bào soma • - Gây đột biến tế bào soma • - Chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử • - Chuyển gen CÂU HỎI ÔN TẬP CHỌN GIỐNG KHOAI LANG • Hãy trình bày đặc điểm sinh sản của cây khoai lang ứng dụng trong chọn giống • Di truyền một số tính trạng quan trọng ở khoai lang ứng dụng trong chọn giống • Phương pháp chọn dòng vô tính ở khoai lang • Trình bày và giải thích sơ đồ chọn giống khoai lang hiệu quả do CIP đề xuất năm 1989 • Phương pháp tạo giống khoai lang bằng đa giao • Phương pháp đột biến tạo giống khoai lang TÀI LIỆU THAM KHẢO (giao trình) 5.2 CHỌN GIỐNG KHOAI TÂY 5.2.1 Giới thiệu: Khoai tây trồng (Solanum tuberosum L.) là cây lương thực, thực phẩm quan trọng • được trồng ở 161 quốc gia với diện tích 19,2 triệu ha, năng suất 19,4 tấn/ha và sản lượng đạt 374,3 triệu tấn (FAO, 2011). Năng suất biến động khác nhau ở các quốc gia, từ 2 đến 44 tấn/ha. 5.2.2 Nguồn gốc, đa dạng và phân loại • Nguồn gốc: ở vùng núi cao khoảng 3.800 m của Peru, tập trung vùng xung quanh hồ Titicaca và được thuần hóa ít nhất 7.000 năm trước đây • Chi Solanum có trên 2.000 loài trong đó có 150 loài có củ. NST(x = 12), chi Solanum có một số loài đa bội, từ lưỡng bội (2n = 2x = 24) đến lục bội (2n = 6x =72), trong đó gần như tất cả các loài lưỡng bội là tự bất hợp Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 7/17/15 4 • Phân loại - Khoai tây (S. tuberosum) thuộc họ Solanaceae, chi Solanum và nhóm Petot - Trên cơ sở số nhóm và loài tùy thuộc vào mức độ biến dị của các cây trong loài so với loài khác, có 3 hệ thống phân loại các loài khoai tây trồng là 3, 8 hay 18 loài - Trong 8 loài trồng của nhóm Petota, chỉ có loài S. tuberosum loài phụ ssp. tuberosum được trồng rộng khắp trên thế giới • Đa dạng nguồn gen khoai tây - khoảng 1.300 mẫu đã được CIP thu thập và bảo tồn trong ngân hàng gen khoai tây quốc tế. - đa dạng về hình thái và di truyền, đa dạng hình thái dựa trên mô tả của CIP. gồm 17 đặc điểm với 32 tính trạng hình thái trong đó có 18 đặc điểm ổn định ở các điều kiện môi trường khác nhau 5.2.3 Đặc điểm sinh học của cây khoai tây • Đặc điểm thực vật học • cây thân thảo, thân đứng và bán đứng, , thân bao đốt trên mặt đất có thể hình thành rễ bất định,. Củ là biến thái của thân và là cơ quan dự trữ chính, củ rất đa dạng • là cây sinh sản hữu tính nhưng nhân giống vô tính, • hoa chùm hữu hạn, một chùm có từ 1 đến 30 hoa. Hoa năm cánh và có đường kính 3 - 4 cm, đầu nhụy có 2 thùy. Cánh hoa có kích thước và màu sắc đa dạng- trắng, vàng, xanh, đỏ tía. Nhị đính với tràng hoa, bao phấn có màu vàng trừ bao phấn bất dục. Hoa nở từ dưới lên, và tồn tại 2 - 4 ngày,, đầu nhụy nhận phấn khoảng 2 ngày. Hoa nở vào buổi sáng,cả ngày. ra hoa trong điều kiện ánh sáng ngày dài (khoảng 16 h), nhiệt độ mát • Khoai tây có ưu thế nghiêng về tự thụ phấn, mặc dù giao phấn khi có côn trùng (ong),gió • lai cần bao cách ly và khử đực hoa trướcnở 1 - 2 ngày. Lấy phấn ở hoa bố là những hoa mới nở và hong khô phấn để thụ phấn vào sáng hôm sau. Phấn nảy mầm trong 30 phút và thụ tinh trong khoảng 12 giờ. Quả có 50-500 hạt 5.2.4 Di truyền một số tính trạng của cây khoai tây • Khoai tây S. tuberosum là cây tự đa bội (2n = 4x = 48, 4EBN) và như vậy có 4 alen khác nhau tại 1 locus • Ưu thế lai dựa trên tương tác không cộng tính của các gen, trong locus (siêu trội, lấn át) giữa các gen và các alen • di truyền năng suất, ngủ nghỉ, sự tạo củ, hàm lượng vật chất khô và tinh bột, đường; Những tính trạng này được xem là tính trạng đa gen phức tạp • Di truyền chất lượng dạng củ do một locus đơn Ro và dạng củ tròn là trội so với dạng củ dài. • Di truyền khả năng chống chịu bệnh có 5 gen có khả năng kháng bệnh có giá trị . Gem Ry (từ andigena, trên NST 11) có khả năng kháng với PVY • gen về tính kháng bệnh rụng lá, ghẻ, virus (PVY, PVA, PVX, PVM, và PVS), tuyến trùng nang và tuyến trùng rễ đã được lập bản đồ 5.2.5 Mục tiêu trong chọn tạo giống khoai tây • năng suất cao; năng suất tinh bột cao • chất lượng làm rau, chế biến trực tiếp; • đường khử phù hợp cho kt chíp, rán • khả năng ngcó ủ nghỉ; • chống chịu bất thuận 5.2.6 Phương pháp chọn giống khoai tây • Chọn lọc từ tập đoàn • Lai và chọn dòng vô tính Các bước chọn tạo giống khoai tây bằng phương pháp lai và chọn dòng Năm Giai đoạn Số dòng vô tính chọn 0 Lai , thu hoạch hạt, thông thường lai nhiều tổ hợp 106 1 Gieo hạt, 250 – 1.000 hạt một THL, giữ lại 1 củ/1 cây chọn 600.000 2 Những dòng vô tính năm thứ nhất, 1 cây/dòng. Thu hoạch sớm, giữ lại 6 - 8 củ/cây chọn 60.000 3 Dòng vô tính năm thứ 2, 6 đến 8 cây/dòng, thu hoạch sớm, tất các củ của một dòng giữa lại 15.000 4 Dòng vô tính năm thứ 3, một ô/dòng để lấy củ, thu hoạch sớm (20 cây); thí nghiệm quan sát ô và thu hoạch khi chín (16 - 20 cây) 5.000 5 Dòng vô tính năm thứ 4, một lô củ/một dòng, thu hoạch sớm, thí nghiệm quan sát ô (16 - 20 cây) tại một số điểm (địa phương) không lặp lại, thu hoạch đúng thời gian 1.500 6 Dòng vô tính năm thứ 5; một lô củ/một dòng, thu hoạch sớm, thí nghiệm quan sát ô (16 - 20 cây) tại nhiều điểm (địa phương), một số chúng thử nghiệm ở nước khác; không lặp lại, thu hoạch đúng thời gian; những dòng tốt nhất đưa vào thí nghiệm sàng lọc (screening trail - ST) 500 7 ST. Các dòng tốt nhất năm trước của các nhà tạo giống so sánh với nhà tạo giống khác trong ô thí nghiệm quan sát (16 - 20 cây) ở nhiều địa phương không lặp lại, củ tạo ra phân riêng. Các dòng tốt nhất từ năm thứ nhất trong ST và đánh giá ở năm thứ 2 tốt đưa vào thử ngiệm quốc gia (National Trail - NT) 200 9 NT. Các dòng được so sánh với một số dòng đã khuyến cáo trong thí nghiệm năng suất ở nhiều địa phương có lặp lại. Đánh giá tất cả các tính trạng (ít nhất 30 tính trạng quan trọng) 15 - 20 10 Khuyến cáo giống: Chỉ những dòng đã được cải tiến và đã qua khảo nghiệm quốc gia mới vào danh mục giống khuyến cáo 3 - 6 7/17/15 5 Lai xa ở khoai tây chọn giống khoai tây bằng phương pháp đột biến (nguồn IAEA Bulletin, 4/1992) Thế hệ Đặc điểm M1(M1V1) Hạt, hạt phấn, bộ phận sinh dưỡng hoặc mô nuôi cấy in vitro được xử lý tác nhân lý học hoặc hóa học. VD: 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, hoặc 50 Gy, hoạt động 6,5 Gy/phút M2(M1V2) Quần thể trồng từ hạt (M2) hoặc bộ phận sinh dưỡng (M1V2) thu hoạch từ M1 hoặc M1V1. Chọn lọc đột biến mong muốn của thế hệ này cho thế hệ tiếp theo. M3 – M8 (M1V3 - M1V8 ) Tiếp tục chọn lọc, khẳng định di truyền, nhân và ổn định hóa biểu hiện các dòng đột biến trên đồng ruộng. 3 thế hệ tiếp theo Phân tích so sánh các dòng đột biến qua các vụ, các năm và các địa phương khác nhau. 2 thế hệ tiếp theo Thí nghiệm khảo nghiệm trước khi phóng thích giống mới • Lai tế bào soma tạo giống khoai tây: lai giữa các loài khoai tây như lai khoai tây trồng và khoai tây dại nhằm chuyển gen đặc thù từ 2 loài vào con lai • củ và lá ( ký hiệu 62) của dòng khoai tây lai tế bào soma giữa khoai tây dại và khoai tây trồng (nguồn Menke và cs., 1996 • Chọn lọc MAS ở khoai tây 5 bước chính chọn lọc khoai tây nhờ marker (MAS) gồm: • Lai để tạo con cái các thế hệ phân ly, nắm được giá trị di truyền và hệ số di truyền của con cái. • Trồng cây con • Chọn mẫu và tách chiết DNA từ mỗi con cái – PCR trực tiếp khi không yêu cầu phân lập thêm DNA – Một bước phân lập DNA – Nhiều bước lâp lập DNA không có ni tơ lỏng – Nhiều bước phân lập DNA có ni tơ lỏng • Để áp dụng chỉ thị phân tử với các mẫu DNA có thể thực hiện – Một bước ứng dụng chỉ thị phân tử (như real-time PCR) – Hoặc đa bước bao gồm khuyếch đại, nhân bản và quan sát • Để chọn lọc cây con hầu hết các alen chuyên biệt được xác định bằng marker Hiệu quả kinh tế của phương pháp, nó được chứng minh có ít nhất một bố mẹ của tổ hợp lai được đánh giá chỉ thị phân tử • Chọn giống khoai tây cho hạt thực sinh (TPS): nhằm mục đích để sản xuất giống tứ bội, hoặc từ lai 4x × 4x trong đó ưu thế lai được khai thác giữa tuberosum và andigena (Simmonds, 1997), từ 4x × 2x, trong đó bố mẹ 2x tạo ra tần số cao của giao tử 2n do FDR, do vậy 83% dị hợp tử của nó là truyền đến con cái • Khoai tây biến đổi gen: Gen mong muốn có thể được tìm thấy trong khoai tây canh tác và họ hàng hoang dại tương thích của chúng, được tách dòng gen (gene cloning), và được chuyển vào cây trồng bằng phương pháp chuyển gen. Các sản phẩm chuyển đổi yêu cầu sàng lọc để chọn biến nạp tốt nhất đáp ứng nhu cầu thương mại 5.2.7 Công nghệ nhân giống khoai tây • Phương pháp nhân giống truyền thống • Phương pháp nhân giống in vitro tạo giống sạch bệnh 5.2.8 Một số giống khoai tây ở Việt Nam • Thường Tín • Mariella • KT-2 được chọn từ tổ hợp lai giữa dòng 381064 với giống khoai tây chịu nhiệt LT-7. • Hồng hà 2 -Giống của Ấn Độ • Solara • Diamant • Sinora Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 7/17/15 6 CÂU HỎI ÔN TẬP CHỌN GIỐNG KHOAI TÂY 1. Đa dạng nguồn gen cây khoai tây sử dụng trong tạo giống 2. Đặc điểm sinh học của cây khoai tay liên quan đến chọn giống 3. Di truyền một số tính trạng ở khoai tây 4. Chọn lọc cải tiến giống khoai tây 5. Lai và chọn dòng vô tính trong chọn giống khoai tây 6. Lai xa trong tạo giống khoai tây bằng lai bắc cầu 7. Lai tế bào sô ma ở khoai tây 8. Đột biến tạo giống khoai tây TÀI LIỆU THAM KHẢO 5.3 CHỌN GIỐNG SẮN 5.3.1 Giới thiệu • Sắn là cây lương thực của người dân ở nhiều vùng • cây trồng có nhiều công dụng trong chế biến công nghiệp, thức ăn gia súc và lương thực thực phẩm • Thành phần dinh dưỡng trong củ sắn tươi gồm có tỷ lệ chất khô 38 - 40%, tinh bột 16 - 32%, giàu vitamin C, calcium, vitamin B và các chất khoáng, nghèo chất béo, muối khoáng, vitamin và nghèo đạm • Trong lá sắn ngoài các chất dinh dưỡng, cũng chứa một lượng độc tố axít xianhidric (HCN) đáng kể • Các giống sắn ngọt có 80 - 110 mg HCN/ 1kg lá tươi. Các giống sắn đắng chứa 160 - 240 mg HCN/ 1kg lá tươi. Lá sắn ngọt là một loại rau rất bổ dưỡng nhưng cần chú ý luộc kỹ để làm giảm hàm lượng HCN 5.3.2 Nguồn gốc, đa dạng và phân loại sắn a) Nguồn gốc giống sắn trồng hiện đại M. esculenta subsp. Esculenta có nguồn gốc tiến hóa từ loài dại phụ M. esculenta subsp. Flabellifolia b) Đa dạng: • Cây sắn (Manihot esculenta Crantz) được trồng rộng khắp ở vùng nhiệt đới ẩm (Cock, 1985). Chi Manihot có nguồn gốc ở Trung và Nam Mỹ, nơi có 2 trung tâm đa dạng là Brazil và Mexico. thường được nhân giống vô tính, mặc dù vẫn có sinh sản và tạo thành hạt • được thuần hóa đầu tiên ở châu Mỹ khoảng 5.000 đến 7.000 năm trước công nguyên (Lathrap, 1970) • đã nhận biết 8.577 bộ gen đơn ở sắn với mật độ trung bình một chỉ thị phân tử là 7 kb c) Phân loại • Cây sắn thuộc nhóm Fruticosae của chi Manihot, họ Euphorbiaceae. Chi sắn bao gồm khoảng 98 loài • 5.3.3 Đặc điểm sinh học cây sắn • a) Đặc điểm thực vật học • thân gỗ mảnh, cao 3 - 6m. có thể phân cành hoặc không. Thân thẳng • Lá đơn xen kẽ trên thân. Phiến xẻ thùy có khía nông hay sâu, có 5 - 7 thùy, có giống lá nguyên. cuống dài dài tới 30 - 40cm). Màu sắc cuống lá thay đổi từ lục đến đỏ tía, lá non có màu lục đến đỏ hồng hoặc vàng sáng. xanh đậm hoặc xanh vàng. thường có lá kèm (lá kèm là lá nguyên dài có 1 - 2 thùy). Rễ sắn trồng bằng hạt thì rễ cọc. rễ con mọc từ các mắt hom dưới mặt đất có thể phát triển thành củ b) Sinh sản của cây sắn - cây hoa đơn tính cùng gốc, thời gian từ trồng đến ra hoa từ 12 đến trên 24 tháng. Trên bông hoa cái thường ở gốc và trên đỉnh bông hoa là hoa đực, hoa nhỏ đường kính 0,5 cm (hoa đực), hoa cái lớn hơn, nở hoa vào buổi trưa trong một ngày. Thời gian nở hoa từ hoa đầu tiên đến kết thúc từ 1 - 2 tuần, xảy ra cả tự thụ phấn và sib và sự có mặt của côn trùng ra hoa phụ thuộc độ dài chiếu sáng đến 16 giờ, khoảng 24ºC. Hạt phấn hoa sắn khá lớn, đường kính từ 90 - 150 µm, c) Di truyền một số tính trạng của cây sắn\ • 36 nhiễm sắc thể (NST), trong đó thường thấy dạng lưỡng bội. • Manihot là dạng dị nguyên tứ bội (allo-tetraploids) bắt nguồn từ lai giữa hai loài có giao tử đơn bội gồm sáu NST thường và có ba NST khác biệt. • Lượng HCN do một hệ thống phức tạp các gen phụ kiểm soát • MeGI và gen khác MeCOL1, MeCO, MeCOL2 và ELF4 là những gen điều khiển quang chu kỳ. • gen tích lũy protein ở sắn cũng đã được nhận biết như tích lũy Glutamate synthase (GS) do 2 gen điều khiển là GS1 và GS2, tích lũy Glutamine oxoglutarate aminotransferase (GOGAT) do 2 gen là GLT và GLU Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 7/17/15 7 5.3.4 Mục tiêu chọn giống + Tạo giống sắn năng suất cao + Chất lượng củ, hàm lượng tinh bột và hàm lượng chất khô + Tạo giống sắn có hàm lượng protein và dinh dưỡng khác + Hàm lượng axit cyanhytric thấp + Tạo giống sắn chống chịu sâu bệnh + Tạo giống chống chịu điều kiện bất thuận 5.3.5 Các phương pháp tạo giống sắn • Chọn lọc cải tiến quần thể PP 1 của Hershey (1984) Năm thứ nhất Trồng 50.000 đới (CIAT) trên cơ sở các bố mẹ thích nghi cho các vùng sinh thái đặc thù. Sau 6 tháng trồng, chọn kiểu cây và rễ còn 25.000 cây. Một hom từ mỗi cây chọn lọc sử dụng để thí nghiệm vùng, phần còn lại giữ trong thí nghiệm Năm thứ 2: Trồng 3.000 dòng chọn lọc từ năm thứ nhất, các ô đánh giá không lặp lại, chọn lọc các đặc điểm như năm thứ nhất và thêm các chỉ tiêu hàm lượng chất khô rễ và HCN Năm thứ 3:Trồng 300 dòng chọn lọc từ năm thứ 2 đánh giá năng suất Năm thứ 4:Trồng 100 dòng chọn lọc từ năm thứ 3 thử nghiệm rộng Năm thứ 5:Trồng 20 dòng chọn lọc đánh giá và khảo nghiệm • Năm thứ 6: đánh giá ở các Trung tam Quốc gia Phương pháp 2: Chọn lọc giống sắn kháng bệnh theo (IITA) Phương pháp 3: Chọn tạo giống sắn ở châu Á vùng bán khô hạn (CIAT) b) Lai hữu tính tạo giống • Lai hữu tính để chọn tạo giống sắn gồm lai gần và lai xa, sắn có thể tự thụ phấn và giao phấn tự nhiên, cáh ly 500m. Điều kiện cần thiết là nở hoa trùng khớp • Lai đa giao c) Đột biến tạo giống sắn • xử lý tia X với liều lượng cao (10 Krad) lên hom sắn, tạo dòng đột biến trong NST và thu được dòng đột biến có hàm lượng tinh bột cao, hàm lượng HCN thấp. Tia X cũng được dùng để tạo dòng đột biến sắn chín sớm, dạng cây đứng, khỏe, hàm lượng HCN thấp, các đặc tính chống chịu sâu bệnh • chiếu tia gamma nguồn 60Co với liều lượng 200 Gy và tia neutron nhanh 0,2 MeV (235 U) đối với vật liệu là 1.400 hạt của 6 gia đình anh em đồng máu và nửa máu là CM9331, GM155, SM3015, SM3045, C4 và C127): Tự thụ phấn các cây M1 để nhận được hạt và các cây M2 Đánh giá các cây M2 về kiểu hình thân, lá và rễ theo Fukuda và Guevara (1998), Sàng lọc tiềm năng đột biến, nhận biết đột biến thể khảm ở M2, M1 (Micke and Donini, 1993). 5.3.6 Một số giống sắn ở Việt Nam • KM60 .Thời gian thu hoạch: Miền Nam 6 - 9 tháng. Năng suất củ tươi ở miền Nam 27,5 tấn/ha, miền Bắc từ 22,3 - 35,0 tấn/ha. Tỷ lệ chất khô 38,0%. Hàm lượng tinh bột 27,2% • KM94 tên gốc là MKUC 28 - 77 - 3, được nhập từ CIAT - Thái Lan. Thời gian thu hoạch 7 - 12 tháng. NS 40,6 tấn/ha (vượt 45% so với giống sắn KM60), ở miền Bắc từ 25 - 40 tấn/ha. chất khô 38,6%. tinh bột 27,4% • KM95 • HL23 • HL24 • KM95-3 • NA1 • KM98-7 CÂU HỎI ÔN TẬP CHỌN GIỐNG CÂY SẮN • Đa dạng nguồn gen cây sắn • Đặc điểm sinh học của cây sắn liên quan đến tạo giống • Các phương pháp chọn lọc cải tiến giống sắn • Đa giao chọn tạo giống sắn • Đột biến tạo giống sắn TÀI LIỆU THAM KHẢO CÂY SẮN Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 7/17/15 8 5.4 CHỌN GIỐNG KHOAI SỌ 5.4.1 Mở đầu • Khoai sọ, Colocasia esculenta (L.) Schott, rất phổ biến ở các vùng nhiệt đới. Khoai môn sọ là cây thực phẩm quan trọng trong số các cây trồng lấy củ (sau khoai tây, sắn, khoai lang và củ từ (Theo www.fao.org), là loài rất đa dạng về hình thái, được trồng phổ biến từ khu vực xích đạo tới Nhật Bản (45 độ vĩ Bắc) và có khoảng hơn 10,000 giống địa phương (Ivancic và Lebot, 2000) • Ở Việt Nam, khoai sọ được thuần hoá trước cả cây lúa, đã có thời gian nó là nguồn lương thực quan trọng trong bữa ăn của cư dân các vùng đồng bằng Sông Hồng và sông Cửu Long • phát triển khoai sọ hiện nay, có một số vấn đề cần phải được tiếp cận giải quyết. Thứ nhất, khoai sọ có thời gian sinh trưởng dài, chiếm đất lâu. Thứ hai, nó chưa thực sự có thị trường tiêu thụ. Thứ ba, khả năng chế biến còn hạn chế do thiếu công nghệ phù hợp 5.4.2 Nguồn gốc, phân loại và đa dạng a. Nguồn gốc. từ trung tâm Indo-Malay, cũng như giữa vùng miền Đông Ấn Độ và Bangladesh (Plucknett, 1983; Purseglove, 1988) hoặc miền Nam Trung Quốc (Cable, 1984). • Khoảng 100 năm trước công nguyên, khoai sọ đã được trồng ở Trung Quốc và Ai Cập b. Phân loại • Khoai sọ thuộc chi Colocasia, trong họ phụ Colocasioideae của họ một lá mầm Araceae, lớp Colocasia esculenta, • ít nhất hai nhóm hình thái đối với cây khoai sọ Colocasia esculenta (Purseglove, 1972) • Colocasia esculenta (L.) Schott var. esculenta; • Colocasia esculenta (L.) Schott var. antiquorum • Nhóm C. esculenta var. esculenta được đặc trưng bởi củ trung tâm tròn và lớn với ít củ con • Nhóm C. esculenta var. antiquorum thì ngược lại có củ trung tâm tròn với một vài củ con lớn phát triển từ củ trung tâm So sánh hình dạng củ giữa hai nhóm giống C. esculenta var. esculenta và C. esculenta var. antiquorum (nguồn Masalkar and Keskar, 1998) c. Đa dạng di truyền • về hình thái là một cơ sở chính phân loại thực vật học khác nhau, nhưng còn rất ít biết về đa dạng di truyền của loài. Purseglove (1979) hệ thống hóa gồm một loài nhưng hai nhóm thực vật học: C. esculenta var. esculenta (đặt tên là dasheen) và C. esculenta var. antiquorum (đặt tên là eddoe), sự khác nhau chính là đoạn thừa bất dục của bông mo • Phân tích phân nhóm theo 5 đặc điểm chính: giống trồng, dạng dại; giống thực vật học (dasheen, eddoe hoặc trung gian), điều kiện thích nghi (ngập, canh tác nhờ nước trời), có thân bò hay không, thời gian sinh trưởng (chín sớm hay chín muộn). Trên cơ sở tiếp cận này xây dựng vốn gen và phân nhóm khác nhau • hiện Trung tâm tài nguyên di truyền thực vật đang lưu giữ kép tập hợp nguồn gen của 195 mẫu giống khoai sọ và khoai môn 5.4.3 Đặc điểm thực vật và sinh sản • Đặc điểm hình thái cây thân thảo, chiều cao từ 1 - 2 mét, lá lớn gắn trên một thân ngầm nằm dưới đất (thường gọi là củ). Phiến lá rộng mỏng ,cuống lá dài và thẳng. Phiến dài từ 25 - 80 cm và rộng từ 20 - 60 cm, hình oval , rễ dạng chùm và tập trung chủ yếu trên tầng đất mặt, thân ngầm thường nhỏ, tròn và được bao bởi một vài củ con, củ cháu • Sinh sản Hoa bông mo, cuống hoa thẳng. Ở gốc của mỗi cuống hoa, có một lá bao như lá đòng. Số lượng bông mo trong một cây hường là 5 • cây đơn tính cùng gốc. Các hoa chét nhỏ và xuất hiện trên mỗi cụm hoa kéo dài. Cụm hoa được chia thành nhiều phần: phần cái (bên dưới), phần đai bất dục, phần đực và đầu mút bất dục. Các hoa chét không có cuống. Hoa cái, thường lẫn với một số hoa bất dục, có thể được phân biệt với hoa cái hữu dục bằng màu của hoa. Hoa cái hữu dục luôn luôn có màu xanh với vòi nhuỵ phát triển tốt • Bộ phận đực của cụm hoa bao gồm những hoa chét đực không có cuống. Hoa đực có từ 2 - 6 bao phấn nhưng không có cuống, hợp sinh lại thành dạng tháp. Đỉnh của tháp phần lớn có dạng sáu cạnh, bằng. Bao phấn nứt ra từ lỗ ở phía đầu mút và giải phóng hạt phấn. Hạt phấn khoai môn sọ hình cầu và có ba nhân. Tỷ lệ hoa cái bất dục nằm rải rác giữa những hoa cái hữu dục, phụ thuộc vào kiểu gen, vị trí của cụm hoa so với các cụm hoa khác và một số yếu tố môi trường, như dinh dưỡng đất, đất, độ ẩm, bóng râm, mật độ và vĩ độ. • Đặc điểm nở hoa của khoai sọ: Dấu hiệu đầu tiên của quá trình nở hoa là sự xuất hiện của lá bao. Lá bao này cơ bản là như nhau trong tất cả các kiểu gen của loài C. esculenta. Sự khác biệt chính là kích thước, màu sắc, hình dạng và hướng của đầu lá. Khi lá đòng bắt đầu mở, thì cụm hoa đầu tiên thường xuất hiện trong 1-3 tuần, phụ thuộc vào kiểu gen và môi trường. Quá trình nở hoa của khoai sọ thường bắt đầu với sự xuất hiện của hợp chất có mùi từ hoa. Mùi hương này là chất hấp dẫn hiệu quả cho côn trùng truyền phấn (ruồi, và các côn trùng nhỏ hơn). Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 7/17/15 9 Cấu tạo hoa khoai môn (Nguồn Wilson, 1990) Quả của khoai sọ có dạng quả mọng, có thể chứa trên 50 hạt 5.4.4 Đặc điểm di truyền một số tính trạng trên cây khoai sọ • Bộ NST của khoai sọ có thể là 2n = 22, 26, 28, 38 và 42. Có sự chệnh lệch của số lượng NST bởi quá trình phân bào. 2 dạng phổ biến nhất được ghi nhận là 2n = 28 (2x) và 2n = 42 (3x) 5.4.5 Mục tiêu và hướng tiếp cận trong chọn giống môn sọ • Năng suất củ • Chất lượng của củ • Kháng bệnh nấm, virút, tuyến trùng • Kháng và chịu sâu hại • Chín sớm (ngắn ngày) • Chịu thâm canh • Thích ứng • Chịu mặn • Mang tính trạng trang trí • Tăng số lượng hoa và sản lượng hoa a. Khai thác nguồn gen và chu kz tạo giống khoai sọ Quá trình tạo giống khoai sọ (nguồn Okpul và cs., 2002) Phương pháp chọn lọc chu kỳ cải tiến trên cây khoai sọ (Ivancic và Lebot, 2000) C. Lai chọn dòng vô tính tạo giống khoai sọ Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ 7/17/15 10 • Nhân giống cây khoai sọ 5.4.7 Một số giống khoai sọ ở Việt Nam • Khoai Lủi dọc tím Giống được trồng nhiều ở Hà Nam, Quáng Ninh, Hoà Bình . Thân mọc đứng, cao trung bình 0,7 – 1,0m. Dọc màu xanh đậm pha sọc tím hoặc tím nhạt. • Khoai Trứng Hà Nội Giống được trồng nhiều ở các vùng ven ngoại thành Hà Nội như Từ Liêm, Đông Anh, Thanh Trì, Vĩnh Phúc, Phú Thọ Thân mọc đứng, cao trung bình 0.8 – 1.0m. Dọc lá nhẵn, không phấn, màu xanh gần rốn lá dọc có màu tía. Rốn lá màu xanh nhạt. • Khoai Mộng Hương Giống được trồng nhiều ở Hưng Yên, Thái Bình, Quảng Ninh Thân mọc nghiêng, thấp cây (0.5 – 0.8m). Dọc màu tím nhạt. Chân dọc giáp củ màu trắng • Khoai Sọ đỏ Giống được trồng phổ biến ở Hà Tĩnh, Quảng Bình. Thân mọc nửa đứng, thấp cây (0.5 – 0.7m). Dọc màu xanh, chân dọc giáp củ màu hồng • Khoai sọ KS4 • Nguồn gốc và phương pháp: Chọn lọc từ quần thể Lủi sớm Hà Bắc theo phương pháp chọn lọc dòng vô tính CÂU HỎI ÔN TẬP CÂY KHOAI SỌ • Nguồn gốc, phân loại và đa dạng cây khoai sọ • Đặc điểm sinh học của cây khoai sọ • Di truyền một số tính trạng quan trọng • Phương pháp tạo giống bằng chọn lọc chu kz • Phương pháp tạo giống bằng lai và chọn dòng vô tính TÀI LIỆU THAM KHẢO Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/