Tài liệu đánh giá đa dạng di truyền nguồn vật liệu bố mẹ phục vụ chọn tạo giống bông lai f1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ------------------ PHẠM ðÌNH ỔN ðÁNH GIÁ ðA DẠNG DI TRUYỀN NGUỒN VẬT LIỆU BỐ MẸ PHỤC VỤ CHỌN TẠO GIỐNG BÔNG LAI F1 LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ------------------ PHẠM ðÌNH ỔN ðÁNH GIÁ ðA DẠNG DI TRUYỀN NGUỒN VẬT LIỆU BỐ MẸ PHỤC VỤ CHỌN TẠO GIỐNG BÔNG LAI F1 LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng Mã số: 60.6205 Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. PHAN HỮU TÔN HÀ NỘI - 2011 LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa từng ñược sử dung ñể bảo vệ một học vị nào. Các thông tin trích dẫn trong Luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc./. Hà Nội, ngày 08 tháng 09 năm 2011 Tác giả Phạm ðình Ổn Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. i LỜI CẢM ƠN Lời ñầu tiên, tôi xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất ñến PGS. TS. Phan Hữu Tôn người thầy ñã tận tình dìu dắt hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện ñề tài. Tôi xin trân trọng cảm ơn các Thầy, Cô giáo Bộ môn Công nghệ Sinh học ứng dụng, Khoa Công nghệ Sinh học và Viện ðào tạo sau ñại học, Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã tạo ñiều kiện giúp ñỡ tôi trong quá trình thực hiện ñề tài. Tôi xin trân trọng cảm ơn ban lãnh ñạo và các cán bộ Công ty C.P Bông Miền Bắc ñã ủng hộ, tạo ñiều kiện giúp ñỡ về mọi mặt ñể tôi thực hiện ñề tài này. Cuối cùng, tôi xin tỏ lòng chân thành cảm ơn tới gia ñình, người thân và bạn bè luôn chia sẻ và ñộng viên tôi lúc khó khăn ñể tôi hoàn thành ñề tài. Hà Nội, ngày 08 tháng 09 năm 2011 Tác giả Phạm ðình Ổn Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. ii MỤC LỤC LỜI CAM ðOAN ...............................................................................................i LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii MỤC LỤC........................................................................................................ iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT……………………………………..……vi DANH MỤC CÁC BẢNG.............................................................................. vii DANH MỤC CÁC HÌNH…………………………….………………..….....ix I. MỞ ðẦU........................................................................................................1 1.1 Tính cấp thiết của ñề tài .............................................................................. 1 1.2. Mục ñích và yêu cầu .................................................................................. 2 1.2.1. Mục ñích.................................................................................................. 2 1.2.2. Yêu cầu.................................................................................................... 3 1.3. Ý nghĩa của ñề tài....................................................................................... 3 1.3.1. Ý nghĩa khoa học .................................................................................... 3 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn ..................................................................................... 3 II. TỔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU ............................................4 2.1. Sơ lược về cây bông, tình hình sản xuất bông trên thế giới và Việt Nam ................................................................................................................... 4 2.1.1. Sơ lược về cây bông................................................................................ 4 2.1.2. Tình hình sản xuất bông trên thế giới ..................................................... 4 2.1.3. Tình hình sản xuất bông ở Việt Nam...................................................... 6 2.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng giống bông lai ...................................... 7 2.3.Chọn giống ưu thế lai.................................................................................. 8 2.3.1. Lai giống và nguyên tắc chọn cặp bố mẹ................................................ 8 2.3.2. Xác ñịnh mức ñộ biểu hiện ưu thế lai ................................................... 12 2.4. Một số ñặc ñiểm chính của giống bông lai F1 ......................................... 12 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. iii 2.5. ða dạng di truyền và ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống cây trồng................................................................................................................. 13 2.5.1. ða dạng di truyền và khái niệm về chỉ thị di truyền............................. 13 2.5.2. Một số chỉ thị ứng dụng trong nghiên cứu ña dạng di truyền thực vật. 15 2.5.3. Ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn giống cây trồng.......................... 17 III. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..............................24 3.1. Vật liệu nghiên cứu .................................................................................. 24 3.1.2. Mồi (primers) và các vật tư khác .......................................................... 25 3.2. Nội dung nghiên cứu................................................................................ 25 3.3. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................... 26 3.3.1. ðánh giá bố mẹ bằng các chỉ tiêu hình thái .......................................... 26 3.3.2. ðánh giá nguồn vật liệu bố mẹ bằng chỉ thị SSR ................................. 26 3.3.3. ðánh giá, so sánh sơ bộ bố mẹ và các tổ hợp lai ................................. 27 3.4. Chỉ tiêu theo dõi ....................................................................................... 27 3.4.1. Theo dõi chỉ tiêu trong phòng ............................................................... 27 3.4.2. Theo dõi chỉ tiêu ngoài ñồng................................................................. 27 3.5. Phương pháp xử lý số liệu........................................................................ 30 IV. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU......................................................................31 4.1. Kết quả ñánh giá một số ñặc ñiểm hình thái của các bố mẹ .................... 31 4.1.1. Một số ñặc ñiểm hình thái chính của các mẫu giống bố mẹ................ 31 4.1.2. Thời gian sinh trưởng và ñặc ñiểm thực vật học chính của các mẫu giống bố mẹ..................................................................................................... 34 4.1.3. Tình hình sâu, bệnh hại trên các giống bố mẹ ...................................... 36 4.1.4. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các giống bố mẹ...... 39 4.1.5. Chất lượng xơ bông của các giống bố mẹ............................................. 42 4.1.6. Phân nhóm di truyền giữa các giống bố mẹ.......................................... 44 4.2. Kết quả ñánh giá nguồn vật liệu bố mẹ bằng chỉ thị phân tử SSR .......... 51 4.2.1. Tách chiết ADN và chọn lọc mồi ñánh giá ña hình vật liệu khởi ñầu ...... 51 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. iv 4.2.2. Phân nhóm di truyền vật liệu khởi ñầu ................................................. 54 4.3. Kết quả so sánh một số tổ hợp lai trên một số tính trạng chính............... 60 4.3.1. Ưu thế lai tính trạng thời gian sinh trưởng và chiều cao cây................ 60 4.3.2. Ưu thế lai tính trạng số quả/m2 và khối lượng quả ............................... 62 4.3.3. Ưu thế lai tính trạng năng suất lý thuyết và năng suất thực thu ........... 64 4. 3.4. Ưu thế lai tính trạng ñộ dài và ñộ bền xơ............................................. 66 4.3.5. Tình hình sâu bệnh hại trên các tổ hợp lai ............................................ 68 V. KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ ......................................................................74 5.1. Kết luận .................................................................................................... 74 5.2. ðề nghị ..................................................................................................... 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................76 PHỤC LỤC 1: XỬ LÝ THỐNG KÊ ............................................................82 PHỤC LỤC 2. DANH SÁCH VÀ TRÌNH TỰ CÁC CẶP MỒI................89 PHỤ LỤC 3 .....................................................................................................91 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ICAC International Cotton Advisory Committee - Ủy ban tư ván bông thế giới NSG Ngày sau gieo TGST Thời gian sinh trưởng TGST3 Thời gian sinh trưởng từ gieo ñến 50% số cây có quả ñầu tiên nở CCC Chiều cao cây TL Tỷ lệ TLB Tỷ lệ bệnh NS Năng suất NSLT Năng suất lý thuyết KNKHR Khả năng kết hợp riêng KCDT Khoảng cách di truyền ð/C ðối chứng Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. vi DANH MỤC CÁC BẢNG STT Tên bảng Trang 2.1: Diện tích, năng suất và sản lượng bông của một số quốc gia ñứng ñầu thế giới trong các liên vụ gần ñây ........................................................................6 2.2: Diện tích, năng suất và sản lượng bông Việt Nam trong một số vụ gần ñây ...............6 4.1. Một số ñặc ñiểm hình thái của các mẫu giống bông bố mẹ (mã số) ......................32 4.2. Một số ñặc ñiểm hình thái của các mẫu giống bông bố mẹ (mã số) ................33 4.3. Thời gian sinh trưởng và ñặc ñiểm thực vật học của các mẫu giống bố mẹ ..........35 4.4 : Tỷ lệ cây phản ứng với Kanamycin 0,50/00 và khả năng kháng sâu xanh của các giống thí nghiệm .............................................................................37 4.5: Mức ñộ nhiễm rầy xanh và khả năng kháng bệnh xanh lùn, mốc sương và ñốm cháy lá của các mẫu giống bố mẹ .........................................................37 4.6. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các mẫu giốngbố mẹ ...........41 4.7. Một số chỉ tiêu về chất lượng xơ bông của các mẫu giống bố mẹ..................43 4.8. Tương quan di truyền của các giống bố mẹ phân tích bằng chỉ thị hình thái ....47 4.9. Một số ñặc ñiểm thực vật học và sinh trưởng của các nhóm ...........................49 4.10. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các nhóm ..........................50 4.11. Chất lượng xơ trung bình của các nhóm ......................................................50 4.12. Các tổ hợp lai dự kiến có triển vọng theo chỉ thị hình thái ............................51 4.13. Trình tự tổng số phân ñoạn nhân ñược và số ñoạn ña hình của các cặp mồi nghiên cứu ...........................................................................................53 4.14. Tương quan di truyền của các giống bố mẹ (phân tích bằng chỉ thị phân tử) ..............................................................................................................56 4.15. Các tổ hợp lai dự kiến có triển vọng theo chỉ thị phân tử SSR ......................59 4.16. Khoảng cách di truyền, ưu thế lai trên tính trạng TGST và chiều cao cây ..........61 4.17 Khoảng cách di truyền, ưu thế lai trên tính trạng số quả/cây và khối lượng quả .............................................................................................................63 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. vii 4.18. Khoảng cách di truyền , ưu thế lai trên tính trạng năng suất lý thuyết và năng suất thực thu .......................................................................................65 4.19. Khoảng cách di truyền, ưu thế lai trên tính trạng ñộ dài và ñộ bền xơ ...........67 4.20. Tỷ lệ cây phản ứng với Kanamycin 0,50/00 và khả năng kháng sâu xanh của các tổ hợp lai ........................................................................................68 4.21. Mức ñộ nhiễm rầy xanh và khả năng kháng bệnh xanh lùn mốc sương và ñốm cháy lá của các tổ hợp lai .....................................................................70 4.22. Thời gian sinh trưởng và các ñặc ñiểm thực vật học chính của các tổ hợp lai triển vọng ..............................................................................................72 4.23. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lai triển vọng .............72 4.24. Một số chỉ tiêu chất lượng xơ bông của các tổ hợp lai triển vọng ..................73 4.25. Một số chỉ tiêu sâu bệnh hại của các tổ hợp lai triển vọng ............................73 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. viii DANH MỤC CÁC HÌNH STT Tên hình Trang 4.1. Phân nhóm di truyền các bố mẹ theo chỉ thị hình thái ....................................46 4.2: Kết quả ñiện di sản phẩm SSR với cặp mồi BNL 1317 trên agarose 3% ........52 4.3: Kết quả ñiện di sản phẩm SSR với cặp mồi BNL 2882 trên agarose 3% ........52 4.4. Sơ ñồ phân nhóm di truyền theo chỉ thị phân tử của các giống thí nghiệm ......55 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. ix I. MỞ ðẦU 1.1 Tính cấp thiết của ñề tài Cây bông (Gossypium malvacearumL.) là cây công nghiệp quan trọng, có giá trị kinh tế cao và sản phẩm ña dạng. Hiện nay toàn thế giới có hơn 80 quốc gia trồng bông với diện tích 30-35 triệu ha/năm, tổng giá trị hàng hóa 35 tỷ USD; ñược trồng nhiều nhất ở Ấn ðộ, Mỹ, Trung Quốc, Pakistan, Uzbekistan, Braxin, Thổ Nhĩ Kỳ...(ICAC, 2010) [30]. Ở Việt Nam, bông là cây trồng truyền thống, ñược trồng chủ yếu ở miền Trung, miền Nam, Tây Nguyên và Tây Bắc. Tuy nhiên, hiện nay diện tích và sản lượng bông của ta còn rất thấp niên vụ bông 2007-2008 diện tích chỉ còn 7446 ha và sản lượng 7324 tấn, chỉ ñáp ứng 1-2 % nhu cầu may mặc trong nước (Theo Công ty Bông Việt Nam) [15]. Có nhiều nguyên nhân hạn chế việc mở rộng diện tích và tăng sản lượng bông của nước ta, trong ñó, vấn ñề thiếu giống năng suất cao, chất lượng tốt, chống chịu sâu bệnh hại và ngoại cảnh bất thuận là một nguyên nhân chính. Ý thức ñược vấn ñề này, trong các năm qua ngành bông ñã chú trọng vào công tác chọn tạo giống bông, thể hiện qua các dự án ñầu tư phát triển giống bông giai ñoạn một (2001 - 2005) và giai ñoạn hai (2006 - 2010). Trong ñó, tập trung nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học cho chọn tạo giống bông có năng suất cao, chất lượng tốt chống chịu sâu bệnh và ngoại cảnh bất thuận. Bằng con ñường chọn tạo giống truyền thống trong những năm qua ngành bông ñã ñưa ra một số giống bông lai như GL03, VN15, VN01-2, VN01-4, VN02-2, VN04-3, VN04-4, VN04-5... Các giống bông lai này có UTL vượt trội so với các giống bông thuần. Tuy nhiên, con ñường lai và chọn tạo truyền thống ñã bộc lộ nhiều hạn chế như: phải ñược tiến hành trên quy mô lớn, tốn nhiều diện tích, thời gian, công sức và chi phí lớn... Hơn nữa Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 1 trong quá trình lai, chọn tạo giống thường sử dụng các chỉ tiêu hình thái ñể ñánh giá nguồn vật liệu bố mẹ, ñôi lúc còn mang tính chủ quan và các tính trạng số lượng thường biến ñộng lớn dưới tác ñộng của ñiều kiện ngoại cảnh vì thế hiệu quả chưa cao. Hiện nay, với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ sinh học ñã mang lại nhiều thành tựu to lớn trong nông nghiệp. Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học vào chọn tạo giống cây trồng ñã ñược nhiều nhà khoa học quan tâm. Trong ñó, việc sử dụng các chỉ thị phân tử ñã trở thành công cụ mạnh mẽ ñể phân tích ña dạng di truyền và xác ñịnh các mối quan hệ giữa các giống cây trồng, vật nuôi như RAPD, SSR, RFLP, AFLP... Trong ñó, chỉ thị SSR là một loại chỉ thị ñược sử dụng khá phổ biến, chính xác và hữu hiệu trong nghiên cứu ña dạng di truyền, phân loại các giống cây trồng vật nuôi khác nhau trong cùng một loài ñộng hay thực vật. Ngày nay, sử dụng kỹ thuật SSR ñã ñược nhiều nhà khoa học quan tâm nhằm xây dựng bản ñồ liên kết, phân lập (gen) xác ñịnh quan hệ di truyền của các giống cây trồng, vật nuôi và chuẩn ñoán cặp lai trong lai tạo giống cho UTL cao. Vì vậy, ñể nâng cao hiệu quả trong công tác chọn giống bông thì việc sử dụng kết hợp giữa chỉ thị hình thái và chỉ thị phân tử ñể ñáng giá sự ña dạng di truyền của nguồn vật liệu bố mẹ nhằm tạo ra những giống bông lai F1 có UTL cao là việc làm hết sức cần thiết. Chính vì vậy chúng tôi tiến hành ñề tài: “ðánh giá ña dạng di truyền nguồn vật liệu bố mẹ phục vụ chọn tạo giống bông lai F1” 1.2. Mục ñích và yêu cầu 1.2.1. Mục ñích - ðánh giá mức ñộ ña dạng di truyền của các mẫu giống bố mẹ theo các chỉ thị hình thái và phân tử (SSR) làm cơ sở ñể phân nhóm và ghép cặp lai. - Xác ñịnh ñược một số tổ hợp lai có triển vọng cho ưu thế lai cao ñể phục vụ việc sản xuất bông F1 hiện nay. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 2 1.2.2. Yêu cầu - ðánh giá nguồn vật liệu bố mẹ bằng chỉ thị hình thái. - Khảo sát, ñánh giá một số ña dạng di truyền bằng chỉ thị SSR và xác ñịnh khoảng cách di truyền ñể lựa chọn các tổ hợp lai thích hợp có ưu thế lai cao. - ðánh giá ưu thế lai của các tổ hợp lai giữa các bố mẹ có khoảng cách di truyền xa nhau. 1.3. Ý nghĩa của ñề tài 1.3.1. Ý nghĩa khoa học - Xác ñịnh ñược ña dạng di truyền của nguồn vật liệu mẫu giống bông bố mẹ bằng chỉ thị SSR. - Xác ñịnh ñược mối quan hệ giữa khoảng cách di truyền với khả năng kết hợp và cho ưu thế lai ở một số tính trạng của một số tổ hợp lai F1. 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn - Sử dụng chỉ thị hình thái và chỉ thị phân tử SSR ñể xác ñịnh khoảng cách di truyền và ghép cặp lai cho ưu thế lai cao làm giảm quy mô lai, rút ngắn thời gian và nâng cao hiệu quả chọn tạo giống bông lai F1. - Kết quả nghiên cứu của ñề tài bước ñầu giới thiệu một số tổ hợp lai F1có triển vọng phù hợp cho sản xuất bông ở miền Bắc. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 3 II. TỔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU 2.1. Sơ lược về cây bông, tình hình sản xuất bông trên thế giới và Việt Nam 2.1.1. Sơ lược về cây bông Cây bông (Gossypium sp.) thuộc chi bông (Gossypyum), họ Cẩm Quỳ (Malvaceae). Chi Bông có 45-50 loài, trong ñó , 40-45 loài nhị bội ( 2n = 2x = 26) và 5 loài tứ bội (2n = 4x = 52). Có 4 loài bông trồng trọt: 2 loài nhị bội là loài bông Cỏ châu Á (G. arboreum L.) và bông Cỏ châu Phi (G. herbaceum L.), có trung tâm khởi nguyên ở Ấn ðộ, Tây Nam Châu Á (Cỏ châu Á) và ðông Phi (Cỏ châu Phi); có 2 loài tứ bội là loài bông Luồi (G. hirsutum L.) và bông Hải ðảo (G. barbadense L.), có trung tâm khởi nguyên ở trung Mỹ (Luồi) và trung tâm khởi nguyên ở Nam Mỹ (Hải ðảo) (Brubaker et al., 1999 [16]; Endrizzi et al., 1984 [19]; Fryxell, 1992 [21]). Loài bông cỏ châu Á ñược trồng chủ yếu ở Ấn ðộ và Pakistan, loài bông Cỏ châu Phi chỉ ñược trồng ở vùng khô hạn của châu Phi và châu Á. Hiện nay, loài bông Luồi và Hải ðảo chiếm ưu thế về diện tích và sản lượng trên thế giới. Loài bông Hải ðảo có chất lượng xơ tốt , ñược trồng ở Liên Xô (cũ), Xu ðăng, Pêru, Ấn ðộ và một số quốc gia khác, cung cấp 8% sản lượng bông xơ. Loài bông Luồi có chất lượng kém hơn bông Hải ðảo, nhưng cho năng suất cao hơn và ñược trồng rộng rãi khắp nơi trên thế giới, ñóng góp 90% sản lượng bông xơ (Zhang et al., 2007) [49]. 2.1.2. Tình hình sản xuất bông trên thế giới Theo Babacan et al. (2010) [13] và ICAC (2010) [27], niên vụ 2009/2010, diện tích trồng bông trên toàn thế giới khoảng 30,4 triệu ha, sản lượng ñạt 22,3 triệu tấn bông xơ và có giá trị trên 35 tỷ USD. Trong ñó, gần 80% diện tích trồng bông và 85% sản lượng bông xơ của Ấn ðộ (10,3 triệu ha Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 4 và 5,1 triệu tấn), Trung Quốc (5,3 triệu ha và 6,8 triệu tấn), Mỹ (3,1 triệu ha và 2,7 triệu tấn), Pakistan (3,0 triệu ha và 2,1 triệu tấn), Uzbekistan (1,3 triệu ha và 0,9 triệu tấn) và Braxin (0,8 triệu ha và 1,3 triệu tấn). Trên thế giới, có gần 100 quốc gia trồng bông, nhưng diện tích trồng lớn tập trung chủ yếu ở một vài nước. Hơn 3 thập kỷ gần ñây, có 4 quốc gia dẫn ñầu về sản lượng bông của thế giới là Trung Quốc, Ấn ðộ, Mỹ và Pakistan. Ở niên vụ 1970/1971, 4 nước này ñóng góp 48% sản lượng bông xơ thế giới, ñến niên vụ 2009/2010, tỷ lệ này là 75%. ðặc biệt, sự gia tăng sản lượng bông xơ của Trung Quốc và Ấn ðộ làm cho tỷ lệ ñóng góp của Châu Á vào sản lượng bông xơ thế giới tăng từ 35% (niên vụ 1980/1981) ñến 65% (niên vụ 2009/2010) (Babacan et al., 2010) [13]. Từ năm 1950 ñến nay, năng suất bông thế giới trải qua các giai ñoạn tăng trưởng chậm xen kẽ với giai ñoạn tăng trưởng nhanh, nhưng sản lượng bông xơ liên tục tăng từ niên vụ 1977/1978 (khoảng 12 triệu tấn) ñến niên vụ 2003/2004 (khoảng 26,3 triệu tấn). Việc chấp thuận và trồng ngày càng nhiều bông chuyển gen dẫn tới năng suất bông tăng vọt trong giai ñoạn 1999/20002003/2004. Tuy nhiên năng suất và sản lượng bông xơ dường như bước vào giai ñoạn tăng trưởng chậm từ niên vụ 2005/2006, do tỷ lệ mở rộng diện tích trồng bông chuyển gen bị chậm lại ( Babacan et al., 2010) [13]. Trong vài thập kỷ tới, hy vọng những tiến bộ mới về công nghệ có thể tạo ra giai ñoạn tăng trưởng mới về năng suất và sản lượng bông xơ. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 5 Bảng 2.1: Diện tích, năng suất và sản lượng bông của một số quốc gia ñứng ñầu thế giới trong các liên vụ gần ñây Nhiện vụ Quốc gia Trung Quốc Mỹ Ấn ðộ Pakistan Uzbekistan Braxin Thổ Nhĩ Kỳ Toàn thế giới Diện tích Năng suất bông Sản lượng bông (triệu ha) hạt (tạ/ha) hạt (triệu tấn) 2006/07 2007/08 2006/07 2007/08 2006/07 2007/08 6,0 6,1 23,2 22,5 13,92 13,73 5,2 4,3 12,9 14,1 6,71 6,06 9,2 9,5 10,0 10,9 9,20 10,36 3,3 3,3 13,3 12,0 4,39 3,96 1,4 1,5 16,1 16,6 2,25 2,49 1,1 1,2 23,8 23,3 2,62 2,80 0,6 0,6 20,5 18,8 1,31 1,07 33,8 33,6 13,6 13,8 45,97 46,37 Nguồn: USDA, April 2008, Wrorld Agricultural Production. India Cotton Production and Yield 1994/95 - 2007/08) [46]. 2.1.3. Tình hình sản xuất bông ở Việt Nam Về năng suất, do phụ thuộc quá lớn về thời tiết nên năng suất bông trồng nhờ nước trời không ổn ñịnh. Có thể nói trong 7 năm qua năng suất bông của nước ta không tăng mà dao ñộng từ 1,0 - 1,2 tấn/ha. Riêng ở vụ 2004 và 2005 năng suất bông có giảm ñạt khoảng 0,8 - 0,9 tấn/ha do thời tiết không phù hợp. Bảng 2.2: Diện tích, năng suất và sản lượng bông Việt Nam trong một số vụ gần ñây Niên Vụ nhờ nước trời Vụ có tưới Tổng niên vụ Bông DT NS SL DT NS SL DT NS SL Xơ (ha) (tạ/ha) (tấn) (ha) (tạ/ha) (tấn) (ha) (tạ/ha) (tấn) (tấn) 01-02 24112 11,01 26552 2654 9,94 2638 26766 10,91 29190 10735 02-03 28931 9,81 28367 3334 12,78 4260 32265 10,11 32627 12049 03-04 19316 11,48 22169 4317 15,01 6481 23633 12,12 28650 10237 04-05 18647 8,75 16308 1613 18.91 3050 20260 9,55 19358 6913 05-06 21390 8,32 17796 1708 20,24 3458 23098 9,20 21254 7558 06-07 14145 10,39 14700 1300 20,00 2600 15445 11,20 17300 6400 07-08 6830 9,00 6122 616 19,51 1202 7446 9,83 7324 2709 vụ Ghi chú: DT: diện tích, NS: năng suất, SL: sản lượng. (nguồn công ty cổ phần bông Việt Nam, tháng 5/2009) Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 6 Về diện tích, từ năm 1995, nhờ có các tiến bộ kỹ thuật và ñổi mới về phương thức quản lý sản xuất nên sản lượng bông tăng mạnh, cao nhất là niên vụ 2002 - 2003 ñạt 32267 ha, vụ 2003 - 2004, diện tích bắt ñầu giảm sút. ðến năm 2006 - 2007, diện tích giảm mạnh còn 17300 ha (chỉ bằng hơn nửa diện tích năm 2002 - 2003) và hiện nay vụ 2007 - 2008 chỉ còn 7324 ha. Theo Công ty Bông Việt Nam [12], thực trạng trên là do nhiều nguyên nhân, chủ yếu là: (1) - Năng suất và giá thu mua bông thấp; (2) - Khí hậu, thời tiết thay ñổi thất thường ñối với diện tích trồng bông nhờ nước trời, mà diện tích này chiếm rất lớn khoảng 90% tổng diện tích trồng bông; (3) - Những hạn chế trong việc thực hiện các dự án quy hoạch phát triển bông; (4) - Chính sách khuyến khích sản xuất bông chưa phát triển. Hiện nay, diện tích sản xuát bông hàng năm của Việt Nam dao ñộng khoảng 8-10 nghìn ha (Viện nghiên cứu Bông và phát triền Nông nghiệp Nha Hố, 2010/ [12]. Cho nên, thời gian tới, ñể khôi phục và phát triển cây bông theo như các yêu cầu và chỉ tiêu nêu ra trong Quyết ñịnh 29/Qð-TTg [11], bên cạnh áp dụng các giải pháp quy hoạch, ñầu tư tài chính …, thì các giải pháp công nghệ mà trong ñó có ñẩy mạnh nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học ñể tạo giống bông chuyển gen kháng sâu mới, có năng suất cao, chất lượng tốt, phù hợp với ñiều kiện sinh thái Việt Nam là rất cần thiết. 2.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng giống bông lai Ưu thế lai là hiện tượng phổ biến ở nhiều loại cây trồng. Trên cây bông, ưu thế lai về sinh trưởng và năng suất lần ñầu tiên ñược công bố bởi Mell (1894, dẫn theo ðặng Minh Tâm [7]); sau ñó, Shull (1908), theo Basu và Paroda, 1994, [17]) là người ñặt nền móng cho khái niệm ưu thế lai hiện ñại. Theo Moffett (1983) [35], Cook (1909) xác nhận có thể khai thác ưu thế lai thương mại ñối với các con lai khác loài giữa bông luồi với bông hải ñảo. Trên thế giới, Ấn ðộ là quốc gia tiên phong khai thác và sử dụng các giống bông ưu thế lai với mục ñích thương mại. Ngay từ năm 1970, giống Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 7 bông lai ñầu tiên của thế giới Hybrid 4 (H4) ñã ñược ñưa vào sản xuất tại Ấn ðộ; kể từ ñó, nhiều giống bông lai mới lần lượt ra ñời và việc sử dụng các giống bông lai trong sản xuất gia tăng một cách nhanh chóng. Nghiên cứu khai thác ưu thế lai cây bông rất thành công tại quốc gia này, nhiều giống bông lai cùng loài hay khác loài ñã chứng tỏ ưu thế lai về khả năng cho năng suất, tính thích nghi, ñặc biệt là ưu thế lai về chất lượng xơ. Hiện tại, Ấn ðộ là một trong những nước ñứng ñầu thế giới về sản xuất bông vải, hơn 40% diện tích trồng bông ở Ấn ðộ ñược trồng bằng các giống ưu thế lai. Diện tích sản suất hàng năm chiếm 21% diện tích sản suất của cả thế giới, sản lượng chiếm 12%. Mặc dù giá thành hạt giống bông lai còn cao hơn hạt giống thuần, nhưng bù lại các giống bông lai cho năng suất cao hơn (trung bình ñạt trên 0,8 tấn/ha) vì thế các giống bông lai vẫn ñược sử dụng rộng rãi trong sản xuất (Bhagirath Choudhary và Gaurav Laroia, 2001) [15]. Theo Hsu và Gale, 2001 [22], ICAC, 2007 [26], Trung Quốc cũng là quốc gia ñứng ñầu thế giới về sản xuất và tiêu thụ bông vải với ña phần diện tích trồng các giống bông lai (chiếm khoảng 50% diện tích), việc sản xuất bông lai ở Trung Quốc chủ yếu tiến hành bằng phương pháp thủ công. 2.3.Chọn giống ưu thế lai 2.3.1. Lai giống và nguyên tắc chọn cặp bố mẹ Lai giống là sự giao phối giữa 2 hay nhiều nhiều dạng bố mẹ có tính di truyền khác nhau ñể tạo ra biến dị tổ hợp. Các dạng thực vật do sự giao phối tự nhiên hoặc nhân tạo ñã kết hợp ñược những tính trạng di truyền của bố mẹ và tạo ra các cây (con) lai. Lai giống là phương pháp cơ bản ñể tạo ra biến dị tổ hợp phục vụ cho việc chọn tạo giống. Thông qua quá trình lai giống mà có thể phối hợp ñược các ñặc tính và tính trạng có lợi giữa các dạng bố mẹ vào con lai. Bố mẹ truyền cho con cái bộ gen của chúng và kết quả của quá trình tái tổ hợp mà Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 8 nhiều kiểu gen mới ñã ñược tạo ra, sau khi tương tác với môi trường ñã tạo ra các kiểu hình mới rất có ích cho chọn giống (Nguyễn Văn Hiển)[3]. Mục ñích của chọn giống là chọn ñược các kiểu gen mong muốn vì thế kết quả của phương pháp lai là ñiều quyết ñịnh. Chọn ñược bố mẹ ñể thỏa mãn các yêu cầu ñặt ra là cơ sở ñể tạo ra các biến dị tổ hợp mong muốn. Dựa vào kinh nghiệm và thành tựu của các nhà chọn giống thế giới, trên cơ sở di truyền học người ta ñã ñưa ra các nguyên tắc cơ bản ñể chọn cặp bố mẹ khi lai như nguyên tắc khác nhau về kiểu sinh thái ñịa lý, các yếu tố cấu thành năng suất, thời gian các giai ñoạn sinh trưởng, tính chống chịu và các tính trạng bổ sung ñặc biệt. 2.3.1.1. Nguyên tắc khác nhau về kiểu sinh thái ñịa lý Kiểu hình là kết quả của mối tương tác giữa kiểu gen và môi trường. Trong quá trình chọn lọc tự nhiên và nhân tạo ñã hình thành những thích nghi với các ñiều kiện môi trường nhất ñịnh. Thực chất của nguyên tắc chọn lọc bố mẹ theo loại hình sinh thái ñịa lý là liên kết các tính trạng và ñặc tính của các dạng hoặc giống xa về ñịa lý, sinh thái vào một giống mới. Các dạng lai xa nhau về ñịa lý là sự tổ hợp các gen khác nhau của bố mẹ. Sự khác biệt về mặt di truyền ñược biểu hiện ra bên ngoài bằng các tính trạng và ñặc tính như chịu hạn, chịu úng, chịu chua, chịu rét, thời gian sinh trưởng ngắn, dài... Việc chọn bố mẹ xa nhau về ñịa lý nhằm tổ hợp ñược các kiểu gen kiểm tra tính trạng khác nhau. Do ñó kết quả của lai giống sẽ chắc chắn hơn và vật liệu cung cấp cho quá trình chọn lọc sẽ phong phú hơn, xác suất chọn ñược giống tốt phù hợp với ñiều kiện sinh thái ñịa phương cao hơn. Ở Việt Nam, bằng nguyên tắc này các nhà chọn lọc giống ñã tạo ra ñược nhiều giống có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao như giống lúa NN1 do Bác sĩ Lương ðình Của tạo ra bằng lai giữa giống Ba Thắc của Nam Bộ và Bunco của Nhật Bản, Giống VN10 do Trần Như Nguyện lai tạo giữa hai dạng xa nhau về ñịa lý (A5 là dòng ñột biến có nguồn gốc ðông Nam Á và Rumani Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 9