BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
------- -------
TRẦN THỊ KHEN
CHỌN LỌC VÀ ðÁNH GIÁ CÁC DẠNG
ðỘT BIẾN Ở CÁC QUẦN THỂ ðẬU TƯƠNG
XỬ LÝ TIA GAMMA Ở THẾ HỆ M2 VÀ M3
LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP
Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng
Mã số
: 60.62.05
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Vũ ðình Hòa
Hµ Néi - 2011
LỜI CAM ðOAN
Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Kết
quả nghiên cứu trong luận văn là kết quả lao ñộng của chính tác giả. Các
số liệu và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng
ñược ai công bố trong bất cứ công trình nào khác.
Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn
này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã
ñược chỉ rõ nguồn gốc.
Tác giả luận văn
Trần Thị Khen
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………….
i
LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian thực tập tại Bộ môn Công nghệ sinh học ứng dụng, Bộ
môn Công nghệ sinh học thực vật, ñược sự quan tâm giúp ñỡ và dìu dắt tận tình
của các thầy cô giáo, các cán bộ tại phòng thí nghiệm bộ môn, cùng sự cố gắng
và nỗ lực của bản thân tôi ñã hoàn thành luận văn tốt nghiệp của mình.
Với tấm lòng chân thành tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc
tới PGS.TS Vũ ðình Hòa, trưởng khoa Công nghệ sinh học ñã tận tình hướng
dẫn và dạy dỗ tôi trong suốt quá trình thực tập.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Th.S Trịnh Hồng Kiên ñã chu ñáo,
tận tình hướng dẫn, giúp ñỡ và tạo ñiều kiện cho tôi trong suốt thời gian thực tập.
Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo, các cán bộ tại bộ môn
Di truyền và Chọn giống cây trồng, khoa Nông học ñã giúp ñỡ và tạo mọi ñiều
kiện thuận lợi nhất giúp tôi hoàn thành luận văn này..
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới KS Nguyễn Thị Thủy, KS
Phạm Thị Thu Hằng cán bộ tại phòng thí nghiệm bộ môn Công nghệ sinh học
thực vật ñã giúp ñỡ và tạo mọi ñiều kiện thuận lợi nhất giúp tôi hoàn thành ñề tài
thực tập tốt nghiệp của mình.
Qua ñây tôi cũng xin gửi lời cảm ơn ñến toàn thể các phòng, ban của khoa
Nông học, khoa Công nghệ sinh học, gia ñình và toàn thể bạn bè ñã giúp ñỡ,
ñộng viên và tạo mọi ñiều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập
cũng như thực tập tốt nghiệp.
TÔI XIN TRÂN TRỌNG CẢM ƠN!
Tác giả luận văn
Trần Thị Khen
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………….
ii
MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ðOAN .............................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................ii
MỤC LỤC........................................................................................................iii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ....................................................................... vi
DANH MỤC CÁC BẢNG..............................................................................vii
DANH MỤC CÁC HÌNH................................................................................ ix
Phần I: MỞ ðẦU ............................................................................................ 1
1.1. ðẶT VẤN ðỀ............................................................................................ 1
1.2. MỤC ðÍCH YÊU CẦU CỦA ðỀ TÀI...................................................... 2
1.2.1. Mục ñích.................................................................................................. 2
1.2.2. Yêu cầu.................................................................................................... 3
PHẦN II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................. 4
2.1. VÀI NÉT SƠ LƯỢC VỀ CÂY ðẬU TƯƠNG......................................... 4
2.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ðẬU TƯƠNG Ở TRÊN THẾ GIỚI VÀ
VIỆT NAM ....................................................................................................... 5
2.2.1. Tình hình nghiên cứu ñậu tương trên thế giới ........................................ 5
2.2.2. Tình hình nghiên cứu ñậu tương ở Việt Nam ....................................... 11
2.3. ðỘT BIẾN VÀ PHƯƠNG PHÁP GÂY ðỘT BIẾN PHÓNG XẠ
TRONG CÔNG TÁC CHỌN TẠO GIỐNG CÂY TRỒNG.......................... 13
2.3.1. Khái niệm và phân loại ñột biến ........................................................... 13
2.3.2. Vai trò của ñột biến trong công tác chọn tạo giống cây trồng .............. 15
2.3.2. ðột biến phóng xạ ................................................................................. 16
2.3.3. Một số nghiên cứu, thành tựu và triển vọng của ngành chọn tạo giống
bằng ñột biến phóng xạ ................................................................................... 17
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………….
iii
2.3. CHỈ THỊ PHÂN TỬ VÀ ỨNG DỤNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ TRONG
ðÁNH GIÁ ðA DẠNG DI TRUYỀN CỦA ðẬU TƯƠNG......................... 32
2.3.1. Khái niệm chỉ thị phân tử...................................................................... 32
2.3.2. Một số chỉ thị phân tử ........................................................................... 34
Phần III: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.................... 40
3.1. VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU ..................................................................... 40
3.2. THỜI GIAN VÀ ðỊA ðIỂM NGHIÊN CỨU......................................... 40
3.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................................................ 40
3.3.1. Thế hệ M2 .............................................................................................. 40
3.3.2. Thế hệ M3 ............................................................................................. 40
3.3.3. Bố trí thí nghiệm ................................................................................... 41
3.3.4. Phân tích chỉ thị SSR............................................................................. 42
3.4. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU ........................................................ 45
PHẦN IV: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ........................ 46
4.1. MỘT SỐ ðẶC ðIỂM HÌNH THÁI, ðẶC ðIỂM SINH TRƯỞNG
PHÁT TRIỂN CỦA CÁC GIỐNG ðẬU TƯƠNG ðƯỢC SỬ DỤNG LÀM
VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM.............................................................................. 46
4.2. NHỮNG BIẾN ðỔI Ở CÁC QUẦN THỂ ðẬU TƯƠNG XỬ LÝ TIA
GAMMA Ở THẾ HỆ M2 .............................................................................. 48
4.2.1. Những biến ñổi vể diệp lục ................................................................... 48
4.2.2. Những biến dị về hình thái ở các quần thể ñậu tương xử lý tia gamma
thế hệ M2. ........................................................................................................ 51
4.2.3. Những biến ñổi ở các cơ quan sinh sản và các biến ñổi liên quan ñến
thời gian sinh trưởng của các quần thể ñậu tương ñột biến ............................ 62
4.2.4 Các dạng biến dị khác ............................................................................ 64
4.3.1. Những biến ñổi ở các quần thể ñậu tương xử lý tia gamma ở thế hệ M3....73
4.3.2. Hệ số biến dị trên một số tính trạng của các dòng ñậu tương xử lya tia
gamma ở thế hệ M3......................................................................................... 76
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………….
iv
4.4. ðÁNH GIÁ CÁC ðẶC ðIỂM NÔNG SINH HỌC, NĂNG SUẤT VÀ
CÁC YẾU TỐ CẤU THÀNH NĂNG SUẤT CỦA CÁC DÒNG ðẬU
TƯƠNG ðỘT BIẾN THẾ HỆ M3. ................................................................ 77
4.4.1. ðặc ñiểm sinh trưởng phát triển của các dòng ñậu tương ñột biến ...... 77
4.4.2. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cả các dòng ñậu tương ñột
biến thế hệ M3................................................................................................. 80
4. 5. XÁC ðỊNH SỰ SAI KHÁC DI TRUYỀN CỦA CÁC DÒNG ðẬU
TƯƠNG ðỘT BIẾN DỰA TRÊN CHỈ THỊ PHÂN TỬ SSR ....................... 86
4.5.1 Kết quả tách chiết DNA tổng số của các dòng ñậu tương ..................... 86
4.5.2 Kết quả thu ñược từ chỉ thị SSR ............................................................ 88
PHẦN V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..................................................... 91
5.1. Kết luận .................................................................................................... 91
5.2. ðề nghị ..................................................................................................... 92
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 93
PHỤ LỤC ..................................................................................................... 100
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………….
v
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
AICRPS
The All India Coordinted Research Project on Soybean
AVRDC
Trung tâm nghiên cứu và phát triển rau Châu Á
CCTN
Công thực thí nghiệm
ð/C
ðối chứng
Df
Bậc tự do
DNA
ADN
FAO
Tổ chức lương thực thế giới
IAEA
Trung tâm năng lượng nguyên tử quốc tế
IITA
The International Institute of Tropical Agriculture
MS
Bình phương trung bình
NN&PTNT
Nông nghiệp và phát triển nông thôn
NRCS
Trung tâm nghiên cứu ñậu tương quốc tế
NSCT
Năng suất cá thể
PCR
Phản ứng chuỗi trùng hợp
SEARCA
The Southeast Asian Regional Center for Graduate Study
and Research in Agriculture
SS
Tổng bình phương
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………….
vi
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Tình hình sản xuất ñậu tương ở Việt Nam ..................................... 11
Bảng 3.1: 4 cặp mồi SSR ñược sử dụng trong phòng thí nghiệm .................. 44
Bảng 3.2: Thành phần các chất tham gia cho 1 phản ứng PCR...................... 45
Bảng 4.1 Một số ñặc ñiểm hình thái của các giống gốc tham gia thí nghiệm 46
Bảng 4.2: ðặc ñiểm Sinh trưởng, phát triển, các yếu tố cấu thành năng suất và
năng suất của các giống gốc tham gia thí nghiệm .......................................... 47
Bảng 4.3. Các dạng biến dị về diệp lục thu nhận ñược ở thế hệ M2 .............. 48
Bảng 4.4. Các dạng ñột biến ở lá thu nhận ñược ở thế hệ M2........................ 53
Bảng 4.5: Các dạng biến dị về thân và cành thu nhận ñược ở thế hệ M2....... 56
Bảng 4.6: Tần số biến dị về thân cành thu nhận ñược ở thế hệ M2................ 56
Bảng 4.7: Bảng phân tích phương sai trên một số tính trạng của các giống ñậu
tương xử lý tia gamma ở thế hệ M2................................................................ 57
Bảng 4.8. Chiều cao cây và hệ số biến dị của các dòng ñậu tương xử lý tia
gamma thế hệ M2............................................................................................ 59
Bảng 4.9: Số cành cấp 1 và hệ số biến dị trên số cành cấp 1 của các dòng ñậu
tương xử lý tia gamma thế hệ M2 ................................................................... 61
Bảng 4.10: Tổng số quả/cây của các dòng ñậu tương xử lý tia gamma ở
thế hệ M2 .............................................................................................. 66
Bảng 4.11: Trung bình chiều cao ñóng quả của một số dòng trên các quần thể
ñậu tương xử lý tia gamma ở thế hệ M2 ......................................................... 67
Bảng 4.12: P1000 hạt của các dòng ñậu tương xử lý tia gamma thế hệ M2 .. 68
Bảng 4.13: Các dạng ñột biến biến ñổi màu sắc hạt và hình dạng hạt thu nhận
ñược ở thế hệ M2 ............................................................................................ 70
Bảng 4.14: Tần số ñột biến trên tính trạng màu sắc và hình dạng hạt............ 70
Bảng 4.15: Mức ñộ di truyền biểu hiện ở thế hệ M3 ...................................... 74
Bảng 4.16: Tần số biến dị mới xuất hiện ở quần thể M3 (%)......................... 75
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………….
vii
Bảng 4.17. Hệ số biến dị của một số tính trạng ở các quần thể ñậu tương thế
hệ M3............................................................................................................... 76
Bảng 4.18: Thời gian sinh trưởng của một số dòng ñậu tương xử lý tia gamma
thế hệ M3......................................................................................................... 78
Bảng 4.19: ðặc ñiểm chiều cao cây của một số dòng ñậu tương xử lý tia
gamma thế hệ M3............................................................................................ 79
Bảng 4.20: Số cành cấp 1, số ñốt hữu hiệu trên một số dòng ñậu tương xử lý
ñột biến thế hệ M3........................................................................................... 81
Bảng 4.21a: Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất thế hệ M3 của các
dòng ñậu tương xử lý ñột biến có nguồn gốc từ giống ðT12......................... 83
Bảng 4.21b: Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất thế hệ M3 của các
dòng ñậu tương xử lý ñột biến có nguồn gốc từ giống ðT20......................... 84
Bảng 4.21c: Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất thế hệ M3 của các
dòng ñậu tương xử lý ñột biến có nguồn gốc từ giống ðVN6 ....................... 85
Bảng 4.22. Nồng ñộ DNA ñược xác ñịnh bằng máy ño OD .......................... 87
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………….
viii
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1. Một số dạng biến dị về diệp lục thu nhận ñược ở thế hệ M2............. 50
Hinh 1.1: Kiểu ñột biến bạch tạng trên giống ðT12....................................... 50
Hình 1.2: ðột biến lá có màu vàng sáng giống ðT12 .................................... 50
Hình 1.3: Khảm lá có vệt trắng và nếp nhăn trên giống ðVN6 ..................... 50
Hình 2:Một số biến dị trên lá thu nhận ñược ở thế hệ M2.............................. 52
Hình 2.1: Biến dị giảm số lượng lá chét trong 1 lá kép giống ðT12.............. 52
Hình 2.2: Thay ñổi số lượng và hình dạng lá chét trên giống ðT12 .............. 52
Hình 2.3: 5 lá chét/1 lá kép ở giống ðT12...................................................... 52
Hình 2.4: 4 lá chét/1 lá kép ở Giống ðT20..................................................... 52
Hình 2.5. 2 lá chét cùng chung 1 cuống lá trên giống ðVN6......................... 52
Hình 2.6: Sự biến ñổi về số lượng và hình dạng lá chét trên cùng 1 cá thể trên
giống ðT12 ..................................................................................................... 52
Hình 3: Một số biến dị ở thân cành thu nhận ñược ở thế hệ M2 .................... 54
Hình 3.1: Thay ñổi màu sắc thân trên giống ðVN6 ....................................... 54
Hình 3.2: Thay ñổi màu sắc thân trên giống ðT12......................................... 54
Hình 3.3: Biến ñổi thân thấp và phân nhánh sớm trên giống ðT12 ............... 54
Hình 3.4: Cây không phân nhánh trên giống ðVN6 ...................................... 54
Hình 3.5: Biến ñổi thân chính tách thành 2 thân nhỏ trên giống ðVN6 ........ 54
Hình 3.6: Dừng sinh trưởng ở giai ñoạn 5 lá thật trên giống ðT20 ............... 54
Hình 4: Một số biến ñổi về cơ quan sinh sản trên các quần thể ñậu tương thu
nhận ñược ở thế hệ M2.................................................................................... 64
Hình 4.1: Kiểu ñột biến bất dục hoàn toàn trên giống ðT20.......................... 64
Hình 4.2: Kiểu ñột biến nửa bất dục trên giống ðVN6 .................................. 64
Hình 4.3: Thay ñổi màu sắc hoa trên giống ðT20.......................................... 64
Hình 4.4: Thay ñổi về thời gian ra hoa trên giống ðT20 ............................... 64
Hình 4.5: Kiểu chín sớm trên giống ðT20 ..................................................... 64
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………….
ix
Hình 4.6: Cây ñối chứng của giống ðT20 ...................................................... 64
Hình 5: Một số biến ñổi về màu sắc hạt và hình dạng hạt trên các quần thể
giống ñậu tương thu nhận ở thế hệ M2 ........................................................... 72
Hình 5.1: Biến ñổi màu sắc hạt cây 2-12 giống ðVN6 .................................. 72
Hình 5.2: Biến ñổi màu sắc hạt cây 1-44 giống ðVN6 ................................. 72
Hình 5.3: Màu sắc và hình dạng hạt cây 30-5 giống ðT12 ............................ 72
Hình 5.4: Màu sắc và hình dạng hạt cây 32-1 giống ðT20 ............................ 72
Hình 6: ðiện di DNA tổng số của một số dòng ñậu tương thí nghiệm .......... 87
Hình 7.1: ðiện di sản phẩm PCR với cặp mồi Satt556 trên gel agarose 3%.. 88
Hình 7.2: ðiện di sản phẩm PCR với cặp mồi Satt242 trên gel agarose 3%.. 88
Hình 7.3: ðiện di sản phẩm PCR với cặp mồi Satt309 trên gel agarose 3%.. 89
Hình 7.4: ðiện di sản phẩm PCR với cặp mồi Satt521 trên gel agarose 3%.. 89
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………….
x
Phần I
MỞ ðẦU
1.1. ðẶT VẤN ðỀ
Cây ñậu tương Glycine max (L) Merrill là một trong những cây trồng
quan trọng ở nước ta. ðậu tương là cây họ ñậu ngắn ngày, có thể trồng ñược 3
- 4 vụ trong năm trong các hệ thống luân canh tăng vụ trên 7 vùng sinh thái
của nước ta.
Sản phẩm cây ñậu tương không những là nguồn thực phẩm giàu
protein, vitamin và các khoáng chất trong bữa ăn hàng ngày của người dân
các nước ñang phát triển mà còn là nguyên liệu cho các nghành công nghiệp
chế biến và là nguồn thức ăn quan trọng cho chăn nuôi.
Bên cạnh ñó, cây ñậu tương cũng ñược coi là một thành phần quan
trọng trong hệ thống canh tác về phương diện sinh thái. Do có khả năng cố
ñịnh ñạm, ñậu tương ít bị phụ thuộc vào phân ñạm hơn so với các cây trồng
khác. ðậu tương cũng góp phần nâng cao ñộ phì nhiêu của ñất và cung cấp
nguồn ñạm cho cây trồng vụ sau. Vì thế ñậu tương ñã trở thành cây trồng
quan trọng trong luân canh và trồng xen ở nhiều nước trên thế giới.
ðối với Việt Nam, ñậu tương là một cây luân canh, xen canh, gối vụ rất
quan trọng trong cơ cấu cây trồng, góp phần nâng cao năng suất cây trồng vụ
sau và nâng cao hệ số sử dụng ñất. ðiều này có ý nghĩa to lớn trong phương
châm chuyển ñổi cơ cấu, ña dạng hóa cây trồng ở nước ta hiện nay. ðặc biệt,
trong chiến lược thâm canh tăng vụ, việc ñưa vào luân canh những cây trồng
có giá trị cải tạo ñất là một vấn ñề thiết yếu, nhằm nâng cao năng suất cây
trồng và sử dụng ñất bền vững. Chính vì những giá trị ñó, cây ñậu tương
chiếm giữa một vị trí quan trọng trong nền nông nghiệp ở nước ta.
Ngày nay, sự phát triển của di truyền học ñã mở ra những phương pháp
cải tiến tính di truyền của thực vật trong ñó có thể kể ñến: Phương pháp ưu
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………….
1
thế lai, phương pháp ña bội thể thực nghiệm và gây ñột biến bằng tác ñộng
của phóng xạ và hoá chất thích hợp.
ðậu tương là một cây trồng tự thụ phấn, tỷ lệ giao phấn tự nhiên chỉ ñạt
0,5 - 1%, do ñó có sự biến ñộng di truyền hạn chế. Trong khi ñó do những ñặc
ñiểm về cấu tạo hoa nên chọn giống bằng phương pháp lai thường cho hiệu
quả không cao trong do số lượng hạt lai thu ñược không nhiều. Tuy nhiên ñậu
tương lại là cây trồng mang lại nhiều kết qủa trong xử lý ñột biến cảm ứng ñể
tạo ra các giống và nguồn vật liệu mới.
Những thành tựu của các lĩnh vực di truyền phóng xạ và hoá học ngày
càng ñược ứng dụng rộng rãi trong nông nghiệp ñể gây nên các dạng ñột biến
một cách nhanh chóng làm cơ sở cho việc chọn lọc và tạo ra giống mới. ðột
biến thực nghiệm là một trong những phương pháp mang lại hiệu quả cao
trong việc cải tiến giống cũ và tạo ra giống mới. Do ñó chọn giống bằng
phương pháp ñột biến ñã trở thành phương tiện chọn giống cây trồng nói
chung và chọn giống ñậu tương nói riêng của các nhà chọn giống.
ðể góp phần tạo ra các nguồn vật liệu mới phục vụ cho công tác chọn
giống ñậu tương bằng con ñường ñột biến chúng tôi tiến hành thực hiện ñề
tài: “Chọn lọc và ñánh giá các dạng ñột biến ở các quần thể ñậu tương xử
lý tia gamma ở thế hệ M2 và M3”.
1.2. MỤC ðÍCH YÊU CẦU CỦA ðỀ TÀI
1.2.1. Mục ñích
1) Phân lập và chọn lọc các dạng ñột biến ở các quần thể ñậu tương xử
lý tia gamma.
2) ðánh giá các ñặc ñiểm nông học, năng suất và các yếu tố cấu thành
năng suất của các dòng ñậu tương ñột biến.
3) Xác ñịnh sự sai khác di truyền giữa các dạng ñột biến và giống gốc
thông qua chỉ thị phân tử SSR.
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………….
2
1.2.2. Yêu cầu
- Thiết lập các quần thể thế hệ M2, M3 theo phương pháp cây thành hàng
- Theo dõi các ñặc ñiểm sinh trưởng phát triển, các ñặc ñiểm nông sinh
học, hình thái, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cá thể trong từng gia
ñình ở hai thế hệ M2 và M3. Nhận biết, phân lập và chọn lọc các dạng ñột biến.
- Phân tích sự sai khác di truyền giữa các dạng ñột biến với giống gốc
dựa trên chỉ thị phân tử AND.
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………….
3
PHẦN II
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. VÀI NÉT SƠ LƯỢC VỀ CÂY ðẬU TƯƠNG
ðậu tương (Glycine max (L.) Merrill.) là một trong những cây trồng có
từ lâu ñời. ðậu tương thuộc họ ñậu Fabaceae, họ phụ Faboideae, tộc
Phaseoleae, tộc phụ Glycininae, chi Glycine Willd. Glycine gồm hai chi phụ là
Glycine và Soja. ðậu tương ñược thuần hóa từ ñậu tương hoang dại Glycine
soja Sieb. & Zucc. Tên khoa học của ñậu tương Glycine max (L.) Merrill, do
Ricker và Morse ñề xuất năm 1948 rồi trở thành tên gọi chính thức.
Các nghiên cứu dựa trên tài liệu về ngôn ngữ, ñịa lý, lịch sử và các
bằng chứng khảo cổ học ñều chỉ ra rằng phía Bắc Trung Quốc là trung tâm
khởi nguyên và ña dạng của ñậu tương trồng ngày nay (Hymowitz, 1970)
[40]. Sau ñó, ñậu tương ñược phát tán ñến các nước Châu Á khác như Hàn
Quốc, Nhật Bản, Indonesia, Philippines, Ấn ðộ, Thái Lan, Việt Nam và
Nepal. ðến thế kỷ thứ 16, 17, ñậu tương ñược du nhập vào Châu Âu và Bắc
Mỹ (Singh and Hymowitz, 1999) [55].
Ba vốn gen cây trồng là vốn gen sơ cấp, thứ cấp và tam cấp dựa trên tỷ
lệ thành công khi lai giữa các loài (Harlan and de Wet, 1971) [37]. Vốn gen
sơ cấp của ñậu tương gồm ñậu tương trồng (G. max) tổ tiên hoang dại của nó
(G. soja) và dạng cỏ dại (G. gracilis). Vốn gen thứ cấp ñược ñịnh nghĩa là
“Tất cả các loài có thể lai với vốn gen sơ cấp nhưng phải có ít nhất một số cá
thể hữu dục ở F1”, và như vậy, ñậu tương không có vốn gen thứ cấp (Singh
and Hymowitz, 1999) [55]. Vốn gen tam cấp của G. max gồm có 16 loài
hoang dại lâu năm trong chi phụ Glycine, chủ yếu là các loài bản ñịa của
Ôxtrâylia. Một số các loài khác trong chi phụ Glycine cũng ñược tìm thấy ở
các ñảo phía nam Thái Bình Dương và ñảo Miyako của Nhật Bản. Riggs và
cộng sự (1988) [52] ñã chỉ ra rằng chuyển gen từ các loài hoang dại sang ñậu
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………….
4
tương có thể thực hiện ñược thông qua lai giữa các chi và các dòng lưỡng bội
hữu dục cải tiến.
ðậu tương là một cây trồng cho hạt có giá trị kinh tế quan trọng và có
giá trị sử dụng ở nhiều mặt do giàu protein (trong khoảng 30% - 48%, trung
bình 40%) và dầu (trong khoảng 13 - 22%, trung bình 20%) (Singh and
Hymowitz, 1999) [55]. Do ñó, ñậu tương là nguồn protein, vitamin và khoáng
chất quan trọng cho con người và gia súc. Các thành phần khác của hạt ñậu
tương cũng ñược sử dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp như làm men,
vec-ni, xà phòng, thực phẩm, các dược phẩm và sản phẩm nông nghiệp. Các
sản phẩm ñậu tương như sữa ñậu nành, ñậu phụ, tương ñã trở nên phổ biến
trong bữa ăn hàng ngày của người Châu Á. Các nước phương Tây sử dụng
ñậu tương trong bơ thực vật, dầu nấu và dầu làm salad (Lu, 2004) [49]. Hơn
nữa, ñậu tương ñược xếp ñứng ñầu về sản xuất dầu trên thị trường thương mại
quốc tế (48%) so với các cây trồng khác như hạt bông, lạc, hướng dương, dừa
và cọ dầu.
Ngày nay, ñậu tương là một cây trồng quan trọng trên thế giới với diện
tích gieo trồng khoảng 80 triệu hecta và sản lượng khoảng 197 triệu khối
(Charron và cộng sự, 2005) [26]. Mỹ, Trung Quốc, Bắc Triều Tiên, Hàn
Quốc, Braxin và Achentina là những nước sản xuất ñậu tương chính, chiếm
90% sản lượng của thế giới (Lu , 2004) [49].
2.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ðẬU TƯƠNG Ở TRÊN THẾ GIỚI VÀ
VIỆT NAM
2.2.1. Tình hình nghiên cứu ñậu tương trên thế giới
Cây ñậu tương ngày nay ñã ñược trồng rộng rãi khắp các châu lục, trải
dài từ 48o vĩ ñộ Bắc ñến 15o vĩ ñộ Nam. Mục tiêu của các nhà chọn giống hiện
nay là nâng cao năng suất ñậu tương, ngoài ra còn quan tâm ñến việc tạo ra
các giống có phẩm chất cao, khả năng chống chịu sâu bệnh tốt, thích hợp với
việc cơ giới hoá nông nghiệp. Nhiều phương pháp khác nhau ñã ñược sử dụng
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………….
5
trong chọn tạo giống ñậu tưong như lai tạo, ña bội thể, ñột biến, ghép sinh
dưỡng và chuyển gen.
Vật liệu khởi ñầu ñóng vai trò quan trọng trong chọn tạo giống cây
trồng. Vật liệu khởi ñầu có thể là các loài hoang dại, các giống ñậu tương ñịa
phương và các biến dị ñược phát hiện trong tự nhiên. ðặc biệt, các loài hoang
dại cung cấp nguồn gen cho các tính trạng như tính chống chịu sâu bệnh và
ñiều kiện ngoại cảnh bất lợi, và phản ứng ñặc biệt với quang chu kỳ (Fernie
và cộng sự, 2006) [33]. Ví dụ một số loài ñậu tương hoang dại có mang tính
trạng mong muốn như tính chống chịu sâu bệnh, kháng thuốc diệt cỏ, có khả
năng chịu ñược khô hạn và ít mẫn cảm với quang chu kỳ. Hiện nay nguồn gen
ñậu tương ñược lưu giữ chủ yếu ở 15 nước trên thế giới: ðài Loan, Úc, Trung
Quốc, Pháp, Nigieria, Ấn ðộ, Nhật Bản, Indonesia, Nam Triều Tiên, Bắc
Triều Tiên, Nam Phi, Thụy ðiển, Thái Lan, Mỹ và Liên Xô (Trần ðình Long,
1991) [7].
Năng suất ñậu tương trên thế giới trong những năm qua tăng lên không
ñáng kể. Nguyên nhân là do qua nhiều năm, chọn tạo giống ñậu tương chỉ giới
hạn trong lai tạo giữa các loài trong vốn gen sơ cấp và chọn lọc những giống có
năng suất, thành phần protein và dầu cao, dẫn ñến nền di truyền hẹp. Ví dụ, chỉ
có 6 loài ñóng góp vào hơn một nửa nền di truyền của các giống ñậu tương
trồng ở miền Bắc nước Mỹ (Gizlice và cộng sự, 1994) [35]. Nền di truyền hẹp
cũng có thể ảnh hưởng ñến phương pháp chọn tạo giống. Các phương pháp
chọn giống truyền thống thường ñược sử dụng trong chọn tạo các giống cho
năng suất cao, kháng sâu, thời gian sinh trưởng, chịu úng, hàm lượng dầu và
protein là phương pháp phả hệ, trồng dồn, hỗn hợp và phương pháp một hạt.
Hơn nữa, do ñậu tương phản ứng với quang chu kỳ nên việc sử dụng các nhóm
sinh trưởng khác nhau trong lai tạo giống ở ñậu tương là rất hiếm.
Một số nước rất chú trọng ñến chọn tạo giống ñậu tương bao gồm Mỹ,
Canada, Brazil và Trung Quốc, Mỹ và Canada hiện nay có gần 10.000 mẫu
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………….
6
giống, ñưa vào sản xuất hơn 100 dòng có khả năng thích ứng rộng và chống
chịu tốt với bệnh do Phytopthora, ñiển hình như các giống Amsoy71, Harkey
36, Clark36. Hướng nghiên cứu chính của các nhà chọn giống Mỹ là sử dụng
các tổ hợp lai phức tạp và thuần hoá giống nhập nội thành giống thích nghi
với từng vùng sinh thái (Johnson và Bernard, 1967) [44].
Ở Braxin, từ năm 1976 ñến nay trung tâm nghiên cứu quốc gia Braxin
ñã chọn tạo ra ñược nhiều giống mới như Doko, Numbaira, Cristalin…với
1500 dòng giống ñậu tương khác nhau. Trong ñó, năng suất cao nhất là giống
Cristalin ñạt 38 tạ/ha. Thời gian tới Braxin chọn giống theo hướng có thời
gian sinh trưởng 107- 120 ngày, năng suất cao, kháng sâu bệnh rộng và chất
lượng tốt (Tsukuba, Japan, 1993) [64].
Trung Quốc là quốc gia sản xuất ñậu tương hàng ñầu châu Á. Dựa trên
nguồn vật liệu di truyền thu thập từ nhiều quốc gia và vùng sinh thái, Trung
Quốc ñã tạo ra nhiều giống ñậu tương có năng suất cao, chất lượng tốt, chống
chịu với các ñiều kiện ngoại cảnh bất thuận. ðiển hình là các giống CN001,
CN002, HTF18, YAT12, ñạt năng suất trên diện rộng là 24 - 42 tạ/ha (The
Asian Soybean Network, 1994) [64]. Trong số các giống có năng suất cao,
giống Tạp Hoàng ñược nhập vào Việt Nam có tiềm năng năng suất 40 – 45
tạ/ha (Dương ðình Tường, 2006) [16].
Trong các phương pháp chọn tạo giống ở ñậu tương, lai hữu tính vẫn là
phương pháp hiệu quả nhất. Lai hữu tính có thể tạo ra các tổ hợp mới mang
tính trạng mong muốn của bố mẹ và có khả năng vượt trội bố mẹ. Bằng cách
lai hai giống Wiliam và Rexon (1970), sau ñó tiến hành chọn lọc liên tiếp ñến
F4 ñã tạo ra giống Efl thuộc nhóm chín III và thấp cây (55cm) hơn nhiều so
với Wiliam (93cm) chống ñổ tốt năng suất cao (Johnson và Bernard, 1967)
[44]. Từ lai giữa các ñột biến phóng xạ, Liên Xô ñã thu ñược giống ñậu tương
Sudo - orusi 77 có khối lượng 1000 hạt lớn (450 gam), lá lớn thân dầy, năng
suất ñạt 35 tạ/ha (Trần ðình Long, 1978) [6]. Giống Lee thu ñược từ lai S Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………….
7
100 x CNS có năng suất khá, chống ñược các bệnh mụn mủ, bỏng rộp, ñốm
mắt ếch và chấm ñỏ ở hạt (FAO, 1990) [20].
Tuy nhiên, một trong những khó khăn khi lai hữu tính ở ñậu tương là
hoa bé và tỷ lệ ñậu quả thấp, ñòi hòi phải thụ phấn nhiều hoa, tốn nhiều thời
gian và công sức. Mặt khác, hoa ñậu tương là hoa thụ phấn ngậm (quá trình
thụ phấn thụ tinh xảy ra khi hoa chưa nở) nên ñòi hỏi phải khử ñực ñúng thời
ñiểm. Charlen A.Srin ñã phát hiện ra cây ñậu tương bất dục ñực nhưng nhụy
vẫn có khả năng thụ tinh tốt. Do ñó, dòng bất dục ñực có thể sử dụng làm cây
mẹ khi lai và như vậy sẽ cho phép lai ñược nhiều hơn, giảm thời gian và công
sức (Trần ðình Long, 1977) [5].
Chọn giống ñột biến ở ñậu tương ñi sau rất nhiều so với các cây trồng
quan trọng khác như lúa, lúa mì nhưng cũng là một trong các phương pháp
hiệu quả nhờ ñem lại nhiều biến dị phong phú.Tác nhân gây ñột biến, chủ yếu
là tác nhân hóa học, ñã ñược sử dụng thành công trong cải tiến một số tính
trạng ở ñậu tương. Ví dụ, sử dụng tác nhân hóa học (ethyl methansulfonate
EMS hay ethyl nittrosourea) ñã thu ñược các dòng ñậu tương có khả năng
chống chịu thuốc diệt cỏ (Sebastian và cộng sự, 1989) [54]. ðặc biệt, tác nhân
hóa học ñược sử dụng rất hiệu quả trong việc tạo ra những biến ñộng về hàm
lượng các acid béo trong ñậu tương như palmitic (11%), stearic (3%), oleic
(22%), linoleic (56%) và linolenic acid (8%). Một dòng chứa trung bình 4,1%
linolenic acid ñã ñược chọn lọc từ thế hệ M4 qua gây ñột biến bằng EMS
(Hammond and Fehr 1983) [36]. Wilcox và cộng sự (1984) [62] ñã thu ñược
cá thể ñột biến ổn ñịnh di truyền và có hàm lượng linolenic acid thấp (3,4%)
từ các thế hệ M2, cũng từ gây ñột biến bằng EMS. Hai dòng ñột biến khác có
chứa 8,5 axit palmitic và 17,2% axit palmetic cũng thu ñược từ sử dụng EMS.
ðậu tương cũng là loại cây trồng mẫn cảm với nhiều sâu bệnh. Do ñó,
chọn tạo giống có khả năng chống chịu sâu bệnh luôn là mối quan tâm của
các nhà chọn giống. Ví dụ, bệnh gỉ sắt ñậu tương do nấm Phakopsora
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………….
8
pachyrhizi có thể làm giảm năng suất từ 30 - 80% nếu thời gian bị bệnh trùng
với thời gian cây ra hoa ñậu quả. Bệnh gỉ sắt nay ñã xuất hiện khắp châu Á, từ
Trung Quốc ñến ðông Nam Á, xuôi về phía nam ñến Úc.
Năm 1971, Úc ñã nhập 3 giống ñậu tương PI.200492, Tainung 3,
Tainung 4 chống bệnh gỉ sắt ñể thử nghiệm và lai tạo. Từ thế hệ F3 của 4 cặp
lai P.I.200492 x Ogden, Tainung 3 x Ross, Tainung 4 x Gilbent và Tainung 4
x Ross, mức ñộ chống chịu và kiểu phản ứng với bệnh gỉ sắt ñã ñược chia
thành 3 kiểu: Kiểu I - miễn dịch với bệnh, không có vết bệnh xuất hiện trên
lá; kiểu R - có vết bệnh hoại thư, không có bào tử xuất hiện; Kiểu S - có vết
bệnh hoại thư, có bào tử nấm xuất hiện. Ba giống bản ñịa (Ogden, Ross và
Gilbent) phản ứng theo kiểu S, và 4 quần thể F3 thì mỗi quần thể phản ứng
theo cả ba kiểu phản ứng ñó là kiểu I, R, S (ðậu Anh Quốc, Trần Văn Lài (TL
dịch), 1987) [11].
Ngày nay, công nghệ gen mở ra một hướng mới cho chọn tạo giống nói
chung và chọn tạo giống ñậu tương nói riêng. Một số gen quý và thể hiện các
tính trạng sinh lý tốt ñã ñược chuyển vào cây ñậu tương nhằm mục ñích tạo
năng suất, phẩm chất tốt và tăng tính chống chịu với ñiều kiện bất lợi. Hiện nay
khoảng 80% lượng ñậu tương ñược trồng phục vụ trong thương mại ñều là ñậu
tương chuyển gen (James và Gresshoff, 2000) [43]. ðậu tương chuyển gen
ñược trồng chủ yếu ở Mỹ, Achentina, Braxin, Canada, Ấn ðộ và Trung Quốc.
Duzan và cộng sự (2005) [32] ñã tìm ra nhân tố Nod (một loại vi sinh
vật cộng sinh) tạo ra khả năng kháng bệnh phấn trắng. Họ cũng phát hiện ra
rằng khi sử dụng Nod ở nồng ñộ thấp (10-6M) ñậu tương vẫn tiếp tục kháng
lại bệnh, kể cả hai tuần sau khi xử lý bằng Nod.
Li và cộng sự (2005) [48] ñã tiến hành chuyển gen γ- zein từ ngô vào giống
ñậu tương Jack ñể sản xuất ra loại protein giàu lưu huỳnh có chứa cả methionin và
cystein. Kỹ thuật này ñã ñem lại 3 giống ñậu tương chuyển gen trong ñó có hai
giống có hàm lượng methionine và cysteine tăng ñáng kể (methionine cao hơn
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………….
9
- Xem thêm -
.PDF 
146 
2 
93 
