Thạc Sĩ Nghiên cứu chọn lọc các dòng bông mang gen kháng sâu đục quả từ quần thể nhập nội

Luận văn thạc sĩ năm 2011
Đề tài: Nghiên cứu chọn lọc các dòng bông mang gen kháng sâu đục quả từ quần thể nhập nội

MỤC LỤC
Lời cam ñoan i
Lời cảm ơn ii
Mục lục iii
Danh mục bảng V
Danh mục hình Vi
Danh mục ký hiệu viết tắt Vii
Phần 1. MỞ ðẦU 1
1.1. ðặt vấn ñề 1
1.2. Mục ñích và yêu cầu 3
1.2.1. Mục ñích 3
1.2.2. Yêu cầu 3
1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3
1.3.1. Ý nghĩa khoa học 3
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn 3
Phần 2. TỔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU 4
2.1. Nguồn gốc và phân loại cây bông 4
2.2. Tình hình sản xuất bông trên thế giới và Việt Nam 5
2.2.1. Tình hình sản xuất bông trên thế giới 5
2.2.2. Tình hình sản xuất bông ở Việt Nam 7
2.3. Tình hình sản xuất bông biến ñổi gen, bông Bt kháng sâu và lợi ích của
việc trồng bông Bt
10
2.3.1. Tình hình sản xuất bông biến ñổi gen, bông Bt trên thế giới 10
2.3.2. Các loại bông biến ñổi gen kháng sâu 13
2.3.3. Ý nghĩa của trồng bông Bt kháng sâu 17
Phần 3. NỘI DUNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22
3.1. Nội dung 22
3.2. Vật liệu 22
3.3. Nguồn gốc vật liệu 22
3.4. Sơ ñồ tạo giống 23
3.5. Phương pháp nghiên cứu 23
3.5.1. ðịa ñiểm 23
3.5.2. Phương pháp nghiên cứu ngoài ñồng 23
3.5.3. Phương pháp nghiên cứu trong phòng 24
3.5.4. Các chỉ tiêu theo dõi 25
3.5.5. Phương pháp xử lý số liệu 27
Phần 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28
4.1. Kết quả nghiên cứu chọn tạo, ñánh giá và xác ñịnh quần thể F2 phù hợp 28
4.2. Nghiên cứu ñặc ñiểm tính trạng ở các quần thể phân ly 31
4.2.1. Thời gian sinh trưởng và các ñặc ñiểm nông sinh học chính 31
4.2.2. ðánh giá tính kháng sâu của quần thể F2 35
4.2.3. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất 43
4.2.4. Chất lượng xơ của các ñầu dòng 48
4.2.5. Kết quả ñánh giá các vật liệu có triển vọng 51
4.3. Kết quả ñánh giá, chọn lọc dòng F3 phù hợp 55
4.3.1. Thời gian sinh trưởng và các ñặc ñiểm tính trạng nông sinh học chính 56
4.3.2. Tình hình sâu bệnh hại trên các vật liệu có triển vọng 57
4.3.3. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất 59
4.3.4. Kết quả ñánh giá các vật liệu F3 có triển vọng 61
Phần 5. KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 64
5.1. Kết luận 64
5.2. ðề nghị 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO 65
PHỤ LỤC 70

Phần 1. MỞ ðẦU
1.1. ðặt vấn ñề
Cây bông (Gossypium spp.) là cây lấy sợi quan trọng của ngành Dệt may
Việt Nam. Hiện nay, cây bông vải ñược trồng ở hơn 80 quốc gia với diện tích là
33,8 triệu ha, trong ñó các nước có diện tích trồngbông ñứng ñầu thế giới là: Ấn
ðộ (9300 nghìn ha), Trung Quốc (5433 nghìn ha), Mỹ (4246 nghìn ha), Pakistan
(3260 nghìn ha), Uzbekistan (1450 nghìn ha), Brazil(1109,9 nghìn ha) và Thổ
Nhĩ Kỳ (735 nghìn ha), với sản lượng ñạt từ 20-25 triệu tấn bông xơ, tương
ñương trị giá 20 tỷ USD (FAO, 2008) [23]. ðến niên vụ 2009/2010 diện tích ñã
giảm khoảng 3% xuống còn 30,1 triệu ha. Cây bông bịrất nhiều loài sâu gây hại.
Hàng năm, mức tổn thất do sâu hại gây ra chiếm khoảng 24,5% tổng sản lượng
bông và tiêu tốn thêm khoảng 25% tổng lượng thuốc trừ sâu sử dụng trong nông
nghiệp (Krattiger, 1997) [44].
Ở Việt Nam, bông là cây trồng truyền thống, có lịchsử phát triển lâu ñời,
ñược trồng chủ yếu ở các tỉnh miền núi phía Bắc, duyên hải miền Trung, Tây
Nguyên và ðông Nam bộ. Tuy nhiên, diện tích và năngsuất bông nước ta còn rất
thấp, chỉ ñáp ứng ñược khoảng từ 3-5% nhu cầu nguyên liệu xơ bông hàng năm
của ngành dệt may (Viện Nghiên cứu Bông và Phát triển nông nghiệp Nha Hố,
2008) [12]. Có rất nhiều nguyên nhân hạn chế việc mở rộng diện tích và tăng sản
lượng bông của nước ta. Bên cạnh việc cạnh tranh cây trồng và một số nguyên
nhân khác về cơ chế chính sách thì sâu hại là một trong các nhân tố ảnh hưởng
chính. Nước ta có khí hậu nhiệt ñới ẩm nên sâu hại thường phát sinh và gây hại
quanh năm trên cây bông. Các loài sâu hại phổ biến là sâu xanh, sâu keo, sâu
khoang và sâu hồng. Trong ñó, sâu xanh là loài sâu hại nguy hiểm nhất, có mặt và
gây hại nặng ở hầu hết các vùng trồng bông chính trong cả nước (Nguyễn Hữu
Bình, 1990; Nguyễn Thị Hai, 1996; Ngô Trung Sơn, 1999) [1; 4; 9]. Vào thời
ñiểm trước năm 2000, khi các giống bông chưa ñược chuyển gen kháng sâu thì số
lần phun thuốc trừ sâu trên một vụ bông tăng cao, chi phí thuốc bảo vệ thực vật ñể
phòng trừ ñối tượng sâu hại là rất lớn.
ðể khôi phục và phát triển cây bông, thời gian gần ñây Chính phủ ñã chỉ
ñạo cho các Bộ, Ngành và các ñơn vị có liên quan xây dựng chiến lược phát triển
nguồn nguyên liệu cho ngành dệt may, trong ñó bông là cây trồng chủ lực. Theo
ñó, ñến năm 2015 sản lượng bông xơ cả nước phải ñạt40.000 tấn và ñến năm
2020 là 20.000 tấn [11]. ðể hiện thực hóa mục tiêu này, bên cạnh việc áp dụng
ñồng bộ các chính sách, các biện pháp kỹ thuật canhtác mới thì việc nghiên cứu
chọn tạo các giống bông mới có khả năng kháng sâu là hết sức cần thiết. Mặt
khác, hiện nay Chính phủ ñã cho phép khảo nghiệm cây trồng biến ñổi gen, trong
ñó có cây bông, ngô và ñậu tương. ðây là cơ sở pháplý quan trọng ñể tiếp tục
nghiên cứu và phát triển các giống bông chuyển gen Bt kháng sâu ở nước ta. Tuy
nhiên, từ trước ñến nay, việc chọn tạo giống bông chủ yếu là sử dụng phương
pháp lai và chọn lọc truyền thống nên thời gian chọn giống thường kéo dài, nguy
cơ mất gen kháng rất lớn và tốn kém chi phí. Vì vậycần phải có cách tiếp cận mới
ñể vừa rút ngắn thời gian chọn tạo giống vừa tiết kiệm ñược chi phí và ñạt ñộ
chính xác cao bằng cách kết hợp giữa phương pháp truyền thống với sử dụng các
chỉ thị phân tử ñể chọn lọc các dòng bông mang gen kháng sâu mong muốn. Xuất
phát từ ñó, chúng tôi thực hiện ñề tài “Nghiên cứu chọn lọc các dòng bông
mang gen kháng sâu ñục quả từ quần thể nhập nội”
1.2. Mục ñích và yêu cầu
1.2.1. Mục ñích
Xác ñịnh ñược khả năng chọn lọc cá thể mang gen kháng sâu có các ñặc
tính nông sinh học và kinh tế phù hợp từ quần thể lai ñơn của các giống lai F
1
nhập nội từ Ấn ðộ.
1.2.2. Yêu cầu
- Chọn lọc ñược các dòng bông mang gen Bt có các ñặc tính nông sinh
học, năng suất, chất lượng xơ tốt.
- ðánh giá khả năng kháng sâu của các dòng bông mang gen Bt.
- Xác ñịnh sự hiện diện của gen Bt bằng marker phân tử.
1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
1.3.1. Ý nghĩa khoa học
- Bổ sung nguồn gen kháng sâu xanh ñục quả (H. armigera)hiện chưa có.
- Khẳng ñịnh có thể chọn ñược các dòng bông triển vọng bằng phương
pháp chọn truyền thống từ các quần thể F
1
và thế hệ phân ly ñời sau.
- Việc sử dụng giống bông thường và giống bông lailàm ña dạng hóa
nguồn giống sử dụng trong sản xuất.
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Các giống bông thường kháng sâu góp phần làm giảm chi phí ñầu vào
(giống, phân bón, thuốc bảo vệ thực vật ), giảm ô nhiễm môi trường và nâng
cao hiệu quả kinh tế.
- Các giống bông thường trồng dày kết hợp phun chất ñiều hòa sinh trưởng
PIX và Ethrel góp phần rút ngắn thời gian sinh trưởng/vụ và tăng năng suất quần
thể.

Phần 2. TỔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU
2.1. Nguồn gốc và phân loại cây bông
Cây bông trồng trọt gồm có 4 loài: hai loài nhị bội là Gossypium arboreumL.
và Gossypium herbaceum L., hai loài bông tứ bội là Gossypium hirsutum L. và
Gossypium barbadense L.
Loài bông cỏ (Gossypium arboreumL.) ñược trồng chủ yếu ở Ấn ðộ,
Pakistan, loài Gossypium herbaceum L. chỉ ñược trồng ở vùng khô hạn của Châu Phi
và Châu Á. Hiện nay, loài bông Luồi (Gossypium hirsutum L.) và bông Hải ñảo
(Gossypium barbadense L.) chiếm ưu thế về diện tích và sản lượng bông trên thế
giới. Loài bông Hải ñảo có chất lượng xơ tốt ñược trồng ở Liên Xô (cũ), Xu ðăng,
Pêru, Ấn ðộ và một số quốc gia khác, cung cấp khoảng 8% sản lượng sợi trên thế
giới. Loài bông Luồi có chất lượng xơ kém hơn bông Hải ñảo nhưng lại cho năng
suất cao hơn và ñược trồng rộng rãi trên thế giới, ñóng góp khoảng 90% sản lượng
bông của toàn thế giới (Kohel và Lewis, 1984) [43].
Cây bông thuộc họ Malvaceae, chi Gossipium. Chi Gossipiumcó 39 loài và
rất ña dạng (Fryxell, 1984) [25]. Các loài khác nha u của chi Gossipiumñược tìm thấy
ở nhiều vùng khác nhau trên thế giới. Căn cứ vào phân bố ñịa lý có thể chia thành các
loài sau:
- 31 loài hoang dại lưỡng bội ñược phân nhỏ thành 3 nhóm ñịa lý: nhóm Châu
Úc 11 loài, nhóm Châu Mỹ 12 loài, nhóm Châu Phi và các nước Ả Rập 8 loài.
- 2 loài trồng trọt lưỡng bội là Gossypium arboreumL. và Gossypium
herbaceum L. có Trung tâm khởi nguyên là Ấn ðộ, Tây Nam Châu Á và ðông Phi.
- 6 loài bông tứ bội, trong ñó có 2 loài trồng trọt và 4 loài hoang dại ñược phân
bố như sau: G. tomentosum:vùng Hawaii, G. mustelium:vùng tây bắc Braxin, G.
dawinii:vùng Archipelago, G. lanceolatum:vùng tây Mêhicô, G. barbadense:vùng
trung tâm Nam Mỹ và G. hirsutum:vùng Trung Mỹ, nhưng ñược trồng khắp nơi trên
thế giới.
Các nghiên cứu về tế bào học cho thấy, loài lưỡng bội có số nhiễm sắc thể là
26 (2n = 2x = 26), loài tứ bội có số nhiễm sắc thể là 52 (2n = 4x = 52). Loài bông Cỏ
Châu Phi (Gossypium herbaceum L) và bông Cỏ Châu Á (Gossypium arboreumL.)
thuộc nhóm lưỡng bội (2n = 2x = 26), loài bông Luồi ( Gossypium hirsutum L.) và
bông Hải ñảo (Gossypium barbadense L.) thuộc nhóm tứ bội (2n = 4x = 52).
2.2. Tình hình sản xuất bông trên thế giới và Việt Nam
2.2.1. Tình hình sản xuất bông trên thế giới
Bảng 2.1. Tình hình sản xuất bông của thế giới trong những năm gần ñây

TÀI LIỆU THAM KHẢO
A. TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT
[1] Nguyễn Hữu Bình (1990), Nghiên cứu một số ñặc tính chống chịu sâu miệng
nhai (Heliothis armigera và Spodoptera exigua) của các giống bông ở Việt
Nam và bước ñầu ứng dụng chúng trong chọn tạo giốngbông có mức thiệt
hại do sâu thấp, Luận án Phó Tiến sĩ Khoa học nông nghiệp, Viện Khoa học
kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam, Hà Nội.
[2] Nguyễn Hữu Bình và ðào Hữu Vinh (1998), Tiềm năng to lớn và hiệu quả
kinh tế của cây bông vải ở nước ta, Kỹ thuật trồng bông năng suất cao, Nhà
xuất bản nông nghiệp, TP. Hồ Chí Minh, tr.15.
[3] Dương Xuân Diêu (2011), Nghề trồng bông,Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà
Nội.
[4] Nguyễn Thị Hai (1996), Nghiên cứu ñặc tính sinh học, sinh thái của một số
loài sâu hại chính và thiên ñịch trên cây bông ở ðồng Nai và Ninh Thuận,
Luận án Phó Tiến sĩ Khoa học nông nghiệp, Viện Khoahọc kỹ thuật Nông
nghiệp Việt Nam, Hà Nội.
[5] Vũ Công Hậu (1962), Cây bông Việt Nam,Nhà xuất bản Nông thôn, Hà Nội.
[6] Vũ Công Hậu (1971), Phát triển nghề trồng bông ở Việt Nam và vấn ñề
giống bông,Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội.
[7] Hoàng ðức Phương (1983) Giáo trình cây bông, Nhà xuất bản Khoa học kỹ
thuật, Hà Nội.
[8] Lê Quang Quyến (1995), Khai thác tiềm năng tập ñoàn giống bông luồi
(G.hirsutum L.) ở Việt Nam vào việc lai tạo và chọnlọc giống mới, Luận án
Phó Tiến sĩ Khoa học Nông nghiệp, Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp
Việt Nam, Hà Nội.
[9] Ngô Trung Sơn (1999), Nghiên cứu sử dụng HaNPV trong phòng trừ tổng
hợp sâu xanh hại bông ở Ninh Thuận, Luận án Phó Tiến sĩ Khoa học Nông
nghiệp, Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam, Hà Nội.
[10] Nguyễn Minh Tuyên (2000), Biến ñộng số lượng của sâu xanh hại bông
(Heliothis armigera) và biện pháp phòng trừ,Luận án Tiến sĩ Khoa học
Nông nghiệp, Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam, Hà Nội.
[11] Thủ tướng Chính phủ (2008), Quyết ñịnh số 36/2008/Qð-TTg về việc phê
duyệt chiến lược phát triển công nghiệp Dệt May ñếnnăm 2015, ñịnh hướng
ñến năm 2020,Hà Nội, ngày 10 tháng 3 năm 2008.
[12] Viện Nghiên cứu Bông và PTNN Nha Hố (2008), Báo cáo tại Hội nghị
triển khai Quyết ñịnh số 36/2008/Qð-TTg về việc phê duyệt chiến lược phát
triển công nghiệp Dệt May ñến năm 2015, ñịnh hướng ñến năm 2020,TP.
Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2008.
[13] Viện Nghiên cứu và Phát triển Cây bông (2006), Kết quả thực hiện Dự án
ñầu tư cho nghiên cứu giống bông giai ñoạn 2001 - 2005. Báo cáo tại Hội
ñồng KHCN Bộ Công nghiệp, Hà Nội năm 2006.
B. TÀI LIỆU TIẾNG ANH
[14] Abios (2009), Biotech Crop Database, http://www.abios.com/dbase.php.
[15] Badiane O., D. Ghura, L. Goreux and P. Masson (2002), Cotton sector
strategies in west and central africa,World bank policy research working
paper, No. 2867.
[16] Benedict, J. and D.W. Altman (2001), Commercialization of transgenic
cotton expressing insecticidal crytal protein.In Jenkins, J. and S. Saha (eds),
Genetic Improvement of Cotton: Emerging Technologies. Science
Publications, Enfileld, New Hampshire, USA. 8: 137-201.
[17] Betz, F., B. Hammond and R. Fuchs (2000), “Safety and advantages of
Bacillus thuringensis – protected plants to controlinsect pests”, Regulatory
Toxicology and Pharmacology, 32: pp. 156-173.
[18] Carpenter, J., A. Felsot, T. Goode, M. Hammig,D. Onstad and S. Sankula
(2002), Comparative environmental impacts of biotechnology – derived and
traditional soybean, corn, and cotton crops. Council for Agricultural Science
and Technology (CAST): Ames, Iowa, USA. Pp.189.
http://www.castscience.org/pubs/biotechcropsbenefit.pdf.
[19] Chen M.S., Johnson B., Wen L., et al. (1992), Rice cystatin: bacterial
expression, purification, cysteine proteinase inhibitory activity and insect
growth suppressing activity of truncated from of the protein, Protein Expr
Purif, 3: pp. 41-49.
[20] Edge, J.M., J.H. Benedict, J.P. Carroll and H.K. Reding (2001), Bollgard
Cotton: An assessment of global economic, environmental, and social
benefits. The journal of cotton.
[21] English, L., and S.L. Slatin (1992), “Mode of action of delta-endotoxin from
Bacillus thuringensis: Acomparison with other bacterial toxins. Insect
Biocem”, Molec. Biol, 22: pp. 1-7.
[22] English, L., H.L. Robbins, M.A. Vontersch, C.A. Kulescza, D. Avi,
D.Coyle, C.S. Jany and S.L. Slatin (1994), “Mode of action of CryIIA: A
Bacillus thuringensis endotoxin. Insect Biocem”, Molec. Biol, 24: pp. 1025-1035.
[23] FAO (2008), Cotton area harvested and production quality, year 2007.
http//faostat.fao.org/site/567/DestopDefault.aspx?PageID=567.
[24] Fitt, G.P (2002), Personal communication. Deployment and impact of
transgenic Bt cottons in Australia.In Kalaizandonakes, N.G. (ed). Global
Impacts of Biotechnology.Kluwer (In Press).
[25] Fryxell P.A (1984), “Taxnomy and germplasm resouses”, Cotton,
Publishers Madison, wiscosin, USA, PP. 27-56.
[26] Gould, F. (1998), “Sustainability of transgenic insecticidal cultivars:
Integrating pest genetics and ecology”Ann. Rev. Entomol, 43: pp. 701-726.
[27] Giannessi, L.P., C.S. Silvers, S. Sankula and J.E. Carpenter (2002), Plant
biotechnology: Current and potential impact for improving pest management
in US agriculture. An analysis of 40 case studies. National Center for Food
and Agricultural Policy, Washington DC, USA. Pp 75.
http//www.ncfap.org/40casestudies.htm.
[28] Greenplate, J.T., J.W. Mullins, S.R. Penn, A. Dahm, B.J. Reich, J.A.
Osborn, P.R. Rahn, L. Ruschke and Z. Shappley. In press. Partial
characterization of cotton plants experessing two toxin proteins from Bacillus
thuringensis: Relative toxin contribution, toxin interaction, and resistance
management.J. Appl. Entomol (In press).
[29] ICAC [International Cotton Advisory Committee], (2001), “Why Yeilds
vary among countries”, Technical Informtion Bulletin,Vol. XIX, No. 1,
march 2001.
[30] ICAC (2008), World Cotton Area Projected Stable in 2008/2009, Press
release, January, 2008.
[31] ICAC [International Cotton Advisory Committee], (2011), Extra-Fine
cotton this month(3, 2011).
[32] ICAR (2002), Personal communication. Report on 2001 IPM trial Cost
Benefit Analysis. Indian Council of Agricultural Research, New Delhi, India.
[33] ISAAA (2002e), Bt cotton in Indonesia. http://www.isaaa.orgkc.
[34] Ismael, Y., R. Bennett, S. Morse and T.J Buthelezi (2002a), Bt cotton,
pesticides, labor and health,Presentation at the 6
th
International ICABR
Conference, Ravello, Italy, 11-14 July 2002.
[35] Ismael, Y., R. Bennett, S. Morse (2002b), Bt cotton, pesticides, labor and
health: A case.
[36] Ismael, Y., R. Bennett, S. Morse (2002c), Do small-scale Bt cotton adopters
in South Africa gain an economic advantage? 6
th
International ICABR
Conference, Ravello, Italy, 11-14 July 2002. pp. 1-16.
[37] Jacson, R.E., J.R. Bradley JR., A.D. Burd, andJ.W. Van Duyn (2000), Field
and greenhouse performance of bollworm on Bollgard II cotton genotypes,
Indugger, P. and D. Richter (eds); Proceeding of the Beltwide Cotton
Conference; Memphis, TN, USA; National Cotton Council, pp. 1048-1051.
[38] Jacson, R.E., J.R. Bradley JR., J.W. Van Duyn and A.D. Burd, (2001),
Efficacy of Bollgard® II cottons against bollworm Helicoverpa zea (Boddie)
in field and greenhouse studies.Proceedings of the Beltwide Cotton
Conference; Memphis, TN, USA; National Cotton Council. 2: 815-819.
[39] James, C (1998), Global Review of Commercialized Transgenic Crops:
1998. ISAAA Briefs No.8. ISAAA: Ithaca, NY, USA. pp. 43.
[40] James, C. (2004). Global Status of Commercialized Biotech/GM Crops:
2004, ISAAA Briefs No. 32.ISAAA: Ithaca, NY.
[41] James, C. (2008). Global Status of Commercialized Biotech/GM Crops:
2008, ISAAA Briefs No. 39.ISAAA: Ithaca, NY.
[42] Jia, S.R. (1998), Development of resistance management strategies for
commercial cultivation of Bt cotton in China. In Proceedings of 5
th
International Symposium. The Biosafety Results of field Test of Genetically
Modified Plants and Microorganisms, Braunschweig, Germany, 6-10
September 1998.
[43] Koheh R.J, and Lewis C.F. (1984), Cotton,Publishers Madi