TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG CAO THỊ CẨM TÚ ẢNH HƢỞNG CỦA BỐN MỨC NỒNG ĐỘ ETHYL METHANE SULPHONATE LÊN GIỐNG ĐẬU XANH TAICHUNG Luận văn tốt nghiệp Ngành: NÔNG HỌC Cần Thơ, 2013 TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN DI TRUYỀN GIỐNG NÔNG NGHIỆP Luận văn tốt nghiệp Kỹ sƣ ngành Nông học với đề tài: ẢNH HƢỞNG CỦA BỐN MỨC NỒNG ĐỘ ETHYL METHANE SULPHONATE LÊN GIỐNG ĐẬU XANH TAICHUNG Do sinh viên Cao Thị Cẩm Tú thực hiện. Kính trình hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp. Cần Thơ, ngày…….tháng……năm 2013 Giáo viên hƣớng dẫn Ths. Trần Thị Thanh Thủy i TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN DI TRUYỀN GIỐNG NÔNG NGHIỆP Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp đã chấp nhận luận văn với đề tài: ẢNH HƢỞNG CỦA BỐN MỨC NỒNG ĐỘ ETHYL METHANE SULPHONATE LÊN GIỐNG ĐẬU XANH TAICHUNG Do sinh viên Cao Thị Cẩm Tú thực hiện và bảo vệ trƣớc Hội đồng. Luận văn tốt nghiệp đƣợc Hội đồng đánh giá ở mức:.............................................. Ý kiến của hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp: ....................................................... .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Cần Thơ, ngày……tháng…..năm 2013 Thành viên Hội đồng .......................... .............................. ............................. DUYỆT KHOA Trƣởng Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học ứng Dụng ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân. Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào trƣớc đây. Tác giả luận văn Cao Thị Cẩm Tú iii QUÁ TRÌNH HỌC TẬP I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC Họ và tên: Cao Thị Cẩm Tú Giới tính: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 17/07/1992 Dân tộc: Kinh Nơi sinh: Thốt Nốt, Cần Thơ Con Ông: Cao Văn Minh Con Bà: Nguyễn Thị Kim Loan Chỗ ở hiện tại: Ấp Tân Hƣng, Xã Thạnh Lộc, Huyện Vĩnh Thạnh, Thành Phố Cần Thơ. II. QÚA TRÌNH HỌC TẬP 1. Tiểu học Thời gian: 1998-2003 Trƣờng: Tiểu học Trung Hƣng I Địa chỉ: xã Trung Hƣng, huyện Vĩnh Thạnh, TP. Cần Thơ. 2. Trung học Cơ Sở Thời gian: 2003-2007 Trƣờng: Trung học Cơ Sở Trung Hƣng Địa chỉ: xã Trung An, huyện Cờ Đỏ, TP. Cần Thơ. 3. Trung học Phổ Thông Thời gian: 2007-2010 Trƣờng: Trung học Phổ Thông Trung An Địa chỉ: xã Trung An, huyện Cờ Đỏ, TP. Cần Thơ. 4. Đại học Thời gian: 2010-2013 Trƣờng: Đại Học Cần Thơ Địa chỉ: Đƣờng 3/2, Phƣờng Xuân Khánh, Quận Ninh Kiều, TP. Cần Thơ. Chuyên ngành: Nông học ( khóa 36). Ngày…….tháng……năm 2013 Cao Thị Cẩm Tú iv LỜI CẢM TẠ Kính dâng! Cha mẹ đã suốt đời nuôi nấng và dạy dỗ con khôn lớn nên ngƣời. Xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến  Thầy Trƣơng Trọng Ngôn đã dạy bảo, truyền đạt kinh nghiệm, gợi ý và cho những lời khuyên hết sức bổ ích trong việc nghiên cứu và hoàn thành tốt luận văn này.  Cô cố vấn học tập Trần Thị Thanh Thủy, ngƣời luôn luôn quan tâm, lo lắng, dìu dắt và tận tình giúp đỡ lớp, đồng thời cô cũng đã hƣớng dẫn tôi hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp.  Quý Thầy, Cô trƣờng Đại Học Cần Thơ, Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng đã truyền đạt kiến thức trong suốt quá trình học đại học của tôi.  Viện Nghiên Cứu & Phát Triển Công Nghệ Sinh Học trƣờng Đại Học Cần Thơ đã cho tôi mƣợn nhà lƣới và dụng cụ trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn Anh Đạt, chị Chi, chị Hằng, các anh chị Nông Học K35 và các bạn Nông Học K36 đã hết lòng giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Thân gửi Quý Thầy, Cô, các anh chị và các bạn lời chúc sức khỏe và thành công trong cuộc sống. Cao Thị Cẩm Tú v CAO THỊ CẨM TÚ, 2013 “ẢNH HƢỞNG CỦA BỐN MỨC NỒNG ĐỘ ETHYL METHANE SULPHONATE LÊN GIỐNG ĐẬU XANH TAICHUNG”. Luận văn tốt nghiệp Kỹ sƣ Nông học, khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng, trƣờng Đại Học Cần Thơ. Giáo viên hƣớng dẫn: Ths. Trần Thị Thanh Thủy và Ts. Trƣơng Trọng Ngôn. TÓM LƢỢC Đề tài “ Ảnh hƣởng của bốn mức nồng độ Ethyl Methane Sulphonate lên giống đậu xanh Taichung” đƣợc thực hiện tại nhà lƣới Viện Nghiên Cứu và Phát Triển Công Nghệ Sinh Học, trƣờng Đại Học Cần Thơ từ ngày 01/08/2012 đến ngày 05/10/2012 nhằm xác định đƣợc mức nồng độ EMS thích hợp gây biến dị cao trên giống đậu xanh Taichung, giúp tạo nguồn gen mới phục vụ công tác chọn giống. Thí nghiệm đƣợc bố trí theo thể thức khối hoàn toàn ngẫu nhiên, một nhân tố, gồm năm nghiệm thức, trong đó nghiệm thức đối chứng không xử lý EMS, bốn nghiệm thức còn lại xử lý EMS theo từng nồng độ khác nhau (0,2%, 0,4%, 0,6% và 0,8% EMS). Mỗi nghiệm thức gieo hai hàng, mỗi hàng dài 3m, khoảng cách 40 x 0,4 cm, 1hạt/hốc với ba lần lặp lại. Bón phân theo công thức 60N - 60 P2O5 - 40 K2O. Kết quả cho thấy EMS đã gây đột biến hình thái ở lá nhƣ: số lƣợng lá chét (chủ yếu ở nghiệm thức 0,2% EMS, 4,35%), dạng lá chét (chủ yếu ở nghiệm thức 0,4% EMS, 4,35%), màu sắc lá (chủ yếu ở nghiệm thức 0,6% EMS, 5,49%) và lá chẻ thùy (chủ yếu ở nghiệm thức 0,4% EMS, 5,24%) trên giống đậu xanh Taichung. Hóa chất EMS đã tác động đến số lóng của giống đậu xanh Taichung làm cho số lóng trên thân chính ít lại. Các đặc tính nông học nhƣ số trái/cây, chiều dài trái, số hạt/ trái, số hạt/cây, trọng lƣợng 1000hạt và trọng lƣợng hạt/cây ít chịu sự tác động của EMS. Nồng độ 0.8% EMS làm chậm khả năng mọc mầm của giống đậu xanh Taichung. Nồng độ 0,8% EMS thì tần số đột biến (26,38) cao nhất. Hệ số biến dị của các tính trạng chiều cao cây, số hạt/cây, số trái/cây, trọng lƣợng 1000hạt và trọng lƣợng hạt/cây nhìn chung cao ở nồng độ 0,6% EMS. vi MỤC LỤC Lời cam đoan ................................................................................................................... iii Quá trình học tập......................................................................................................................... iv Lời cảm tạ .....................................................................................................................................v Tóm lƣợc ..................................................................................................................................... vi Mục lục ...................................................................................................................................... vii Danh sách hình..............................................................................................................................x Danh sách bảng ........................................................................................................................... xi Danh sách từ viết tắt .................................................................................................................. xii MỞ ĐẦU ............................................................................................................................ CHƢƠNG 1 LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU ........................................................................ 2 1.1 NGUỒN GỐC CỦA ĐẬU XANH ........................................................................ 2 1.2 ĐẶC TÍNH THỰC VẬT CỦA ĐẬU XANH ...................................................... 2 1.2.1 Rễ ...................................................................................................................... 2 1.2.2 Thân và cành ..................................................................................................... 3 1.2.3 Đặc điểm của lá ................................................................................................ 3 1.2.4 Hoa .................................................................................................................... 3 1.2.5 Quả .................................................................................................................... 4 1.2.6 Hạt ..................................................................................................................... 4 1.3 ĐIỀU KIỆN NGOẠI CẢNH ............................................................................... 5 1.3.1 Ánh sáng ........................................................................................................... 5 1.3.2 Nhiệt độ............................................................................................................. 5 1.3.3 Lƣợng mƣa ........................................................................................................ 5 1.3.4 Đất đai ............................................................................................................... 5 1.3.5 Dinh dƣỡng ....................................................................................................... 6 1.3.6 Sâu bệnh ............................................................................................................ 6 1.4 BIẾN DỊ VÀ ĐỘT BIẾN ...................................................................................... 7 1.4.1 Khái niệm về biến dị và đột biến ...................................................................... 7 1.4.2 Phân loại đột biến ........................................................................................... 7 1.4.2.1Phân theo mức độ biểu hiện ........................................................................ 7 1.4.2.2 Phân theo vị trí, loại tế bào đột biến .......................................................... 7 1.4.2.3 Phân theo cấu trúc di truyền ....................................................................... 7 1.4.3 Vai trò của đột biến........................................................................................... 8 1.5 ĐỘT BIẾN CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ ỨNG DỤNG VÀO CÔNG TÁC CHỌN TẠO CÁC GIỐNG CÂY TRỒNG................................................................ 8 1.5.1 Các phƣơng pháp chọn giống ........................................................................... 8 1.5.2 Chọn giống bằng phƣơng pháp đột biến ........................................................... 8 1.5.2.1 Ý nghĩa của phƣơng pháp chọn giống đột biến. ........................................ 8 1.5.2.2 Nguyên nhân đột biến ................................................................................ 9 vii 1.5.2.3 Cơ chế gây đột biến gen của Ethyl Methane Sulphonate (EMS) .............. 9 1.6 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ ĐỘT BIẾN EMS .............................................. 10 CHƢƠNG 2 PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP ................................................ 12 2.1 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM ............................................................................. 12 2.2 PHƢƠNG TIỆN ................................................................................................. 12 2.2.1 Vật liệu nghiên cứu ........................................................................................ 12 2.2.2 Thiết bị, hóa chất và vật tƣ ............................................................................ 12 2.3 PHƢƠNG PHÁP ................................................................................................ 13 2.3.1 Cách pha dung dịch đệm và dung dịch EMS.................................................. 13 2.3.2 Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm ....................................................................... 13 2.3.3 Phƣơng pháp xử lý hạt .................................................................................... 14 2.3.4 Phƣơng pháp canh tác .................................................................................... 14 2.3.5 Phƣơng pháp thu thập và phân tích chỉ tiêu................................................... 15 2.3.5.1 Đặc tính sinh trƣởng................................................................................. 15 2.3.5.2 Sức sống của cây sau xử lý đột biến ........................................................ 15 2.3.6 Thu thập các kiểu đột biến hình thái ............................................................... 16 2.3.7 Thu thập các chỉ tiêu nông học ....................................................................... 16 2.3.8 Đánh giá các chỉ tiêu sâu bệnh ....................................................................... 17 2.4 PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THỐNG KÊ ................................................... 19 CHƢƠNG 3 KẾT QỦA VÀ THẢO LUẬN ................................................................ 20 3.1 GHI NHẬN TỔNG QUÁT ................................................................................. 20 3.1.1 Tình hình thời tiết khí hậu .............................................................................. 20 3.1.2 Tình hình sâu bệnh cỏ dại và đổ ngã. ............................................................. 20 3.2 ẢNH HƢỞNG CỦA EMS LÊN ĐẶC TÍNH SINH TRƢỞNG CỦA GIỐNG ĐẬU XANH TAICHUNG .......................................................................... 21 3.2.1 Thời gian mọc mầm ........................................................................................ 21 3.2.2 Thời gian trổ hoa ............................................................................................. 21 3.2.3 Thời gian sinh trƣởng ..................................................................................... 22 3.3 ẢNH HƢỞNG CỦA EMS LÊN SỨC SỐNG GIỐNG ĐẬU XANH TAICHUNG ............................................................................................................... 22 3.3.1 Tỉ lệ sống của cây con .................................................................................... 22 3.4 ẢNH HƢỞNG CỦA EMS LÊN KIỂU HÌNH Ở GIỐNG ĐẬU XANH TAICHUNG ............................................................................................................... 24 3.4.1 Đột biến về màu sắc lá của giống đậu xanh Taichung ................................... 24 3.4.2 Đột biến về dạng lá của giống đậu xanh Taichung ......................................... 26 3.4.3 Đột biến về số lƣợng lá của giống đậu xanh Taichung .................................. 27 3.5 ẢNH HƢỞNG CỦA EMS LÊN ĐẶC TÍNH NÔNG HỌC CỦA GIỐNG ĐẬU XANH TAICHUNG ......................................................................................... 30 3.5.1 Chiều cao cây lúc chín .................................................................................... 30 viii 3.5.2 Số lóng trên thân chính ................................................................................... 30 3.5.3 Số trái trên cây ................................................................................................ 30 3.5.4 Chiều dài trái ................................................................................................... 31 3.5.5 Số hạt trên trái ................................................................................................. 31 3.5.6 Số hạt trên cây ................................................................................................ 31 3.5.7 Trọng lƣợng 1000 hạt ..................................................................................... 32 3.5.8 Trọng lƣợng hạt trên cây ................................................................................ 32 3.5.9 Hệ số biến dị (CV%)....................................................................................... 32 CHƢƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ..................................................................... 34 4.1 KẾT LUẬN .......................................................................................................... 34 4.2 ĐỀ NGHỊ .............................................................................................................. 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................ PHỤ CHƢƠNG ................................................................................................................. ix DANH SÁCH HÌNH Hình 3.1 3.2 3.3 3.4 Tên hình Cây đậu xanh có màu sắc lá bị đột biến Các kiểu đột biến về dạng lá trên cây đậu xanh Biến dị về số lƣợng lá chét khi xử lý EMS ở giống đậu xanh Taichung Ảnh hƣởng của nồng độ EMS lên hệ số biến dị của giống đậu xanh Taichung x Trang 25 26 28 32 DANH SÁCH BẢNG Bảng 1.1 Tên bảng Các tác nhân gây đột biến hóa học thông dụng trong chọn giống 2.1 Đặc tính của giống đậu xanh Taichung 12 2.2 Các nghiệm thức trong thí nghiệm 14 3.1 Tình hình thời tiết khí hậu qua các tháng 08, 09, 10/2012 tại Cần Thơ. Tỉ lệ cây chết do héo cây con và cấp đánh giá bệnh ở các nghiệm thức Các đặc tính sinh trƣởng của giống đậu xanh Taichung, vụ Hè Thu 2012 20 3.4 Ảnh hƣởng của các mức nồng độ EMS đến sức sống của giống đậu xanh Taichung 23 3.5 Tần số đột biến, hiệu quả và hiệu suất đột biến của các mức nồng độ EMS trên giống đậu xanh Taichung 29 3.6 Chiều cao cây và số lóng của giống đậu xanh Taichung ở các nghiệm thức, vụ Hè Thu 2012 30 3.7 Thành phần năng suất của giống đậu xanh Taichung ở vụ Hè Thu 2012 31 3.2 3.3 xi Trang 9 21 22 DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT AVRDC CCC CV ĐBSCL ĐHCT EMS Hạt/cây Hạt/trái LOC NSKG TL 1000 hạt TL hạt/cây Trái/cây : Asian Vegetable Research and Development Center : Chiều cao cây : Coefficient of variation : Đồng Bằng Sông Cửu Long : Đại Học Cần Thơ : Ethyl Methane Sulphonate : Số hạt trên cây : Số hạt trên trái : Lethality over control : Ngày sau khi gieo : Trọng lƣợng 1000 hạt : Trọng lƣợng hạt trên cây : Số trái trên cây xii MỞ ĐẦU Đậu xanh Vigna radiata (L.) Wilczek là một trong ba cây đậu đỗ chính trong nhóm các cây đậu ăn hạt. Trồng đậu xanh không những cung cấp nguồn thực phẩm giàu đạm, đáp ứng nhu cầu về dinh dưỡng của con người và vật nuôi, mà còn có tác dụng cải tạo và bồi dưỡng đất do rễ của cây đậu xanh có các nốt sần chứa một số loài vi sinh vật cố định đạm sống cộng sinh. Vì vậy đậu xanh cũng là cây trồng có vị trí quan trọng trong nền nông nghiệp của nhiều nước, trong đó có Việt Nam. Tuy nhiên do một số nhược điểm như chín không đồng loạt phải thu nhiều lần và bị sâu bệnh hại nên dần dần nông dân không còn hứng thú với loại cây trồng này nữa. Vấn đề đặt ra là cần nghiên cứu chọn tạo các giống đậu xanh mới có chất lượng tốt, chống chịu sâu bệnh, chín đồng loạt và có năng suất cao để đáp ứng nhu cầu của nông dân. Có rất nhiều phương pháp để tạo ra giống mới như: chọn lọc, lai xa, đa bội hóa, tạo giống ưu thế lai, ứng dụng công nghệ sinh học và xử lý đột biến. Trong các phương pháp trên thì phương pháp xử lý đột biến được thực hiện nhiều nhất vì tính thuận tiện, hiệu quả và nhanh chóng. Các nhà khoa học có thể sử dụng tia phóng xạ hoặc dùng hóa chất để xử lý đột biến. Tuy nhiên xử lý đột biến bằng tia phóng xạ thì nguy hiểm, liều lượng cao, ảnh hưởng đến môi trường và khó thực hiện nên xử lý đột biến bằng hóa chất thì được sử dụng rộng rãi hơn. Các tác nhân hóa học gây đột biến như : acid nitrơ (HNO2), các chất thuộc nhóm acridin, các chất đồng đẳng của bazơ nitơ, các hợp chất gây alkyl hóa: Nitro Methyl Ure (NMU), Ethylen Imin (EI), Methyl Methane Sulphonate (MMS), Ethyl Methane Sunphonate (EMS). Trong các nhóm trên thì các hợp chất gây alkyl hóa được sử dụng nhiều trong nghiên cứu vì có hiệu quả gây đột biến với sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân chuẩn, thêm vào đó sự alkyl hóa Guanin (G) và Thymin (T) đều gây hiện tượng ghép đôi sai, dẫn đến các đồng hoán A-TG-C và G-CA-T, sự alkyl hóa guanin còn dẫn đến sự khử purin, hoặc mất nhóm bazơ nitơ bị alkyl hóa trên phân tử DNA, do phá vỡ liên kết giữa nitơ của purin và đường deoxyriboza, có thể gây các đột biến. Vì những lý do trên mà đề tài “Ảnh hưởng của bốn mức nồng độ EMS lên giống đậu xanh Taichung” được thực hiện nhằm xác định nồng độ EMS thích hợp gây biến dị cao và có lợi trên giống đậu xanh Taichung để góp phần tạo ra nguồn vật liệu mới phục vụ cho công tác chọn giống đậu xanh bằng con đường đột biến. 1 CHƢƠNG 1 LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU 1.1 NGUỒN GỐC CỦA ĐẬU XANH Theo Vavilov, đậu xanh có nguồn gốc từ Ấn Độ, được phân bố rộng rãi ở các nước Đông và Nam Á, khu vực Đông Dương. Đậu xanh có bộ NST 2n = 22, là loại cây ăn hạt, thân thảo. Dạng dại của V. radiata cũng được tìm thấy ở Madagasca, bên bờ Ấn Độ Dương, Đông Phi. Đậu xanh cũng được biết đến như là cây trồng của tiểu lục địa và có thể trồng ba vụ trong một năm đều cho năng suất cao (Malik, 1994). Cây đậu xanh (Vigna radiata (L.) Wilczec) thuộc ngành Magnoliophyta, lớp Magnoliopsida, bộ Fabales, họ Fabaceae, chi Vigna. Chi Vigna là một trong những chi lớn trong họ Đậu, bao gồm 7 chi phụ: Vigna, Haydonia, Plactropic, Macrhyncha, Ceratotropic, Lasiospron, Sigmaidotrotopis. Đậu xanh theo quan điểm lấy hạt của nhân dân ta bao gồm các loài thuộc hai chi phụ là Ceratotropic, còn được gọi là nhóm đậu châu Á, bao gồm 16 loài hoang dại và 5 loài trồng trọt là V. radiata, V. mungo, V. aconitifolia, V. angularis, V. umbellata (Nguyễn Đăng Khôi, 1997; Trần Đình Long và Lê Khả Tường, 1998). 1.2 ĐẶC TÍNH THỰC VẬT CỦA ĐẬU XANH 1.2.1 Rễ Rễ đậu xanh thuộc loại rễ cọc bao gồm rễ chính và các rễ phụ. Rễ chính thường ăn sâu khoảng 20 – 30 cm, trong điều kiện thuận lợi có thể ăn sâu tới 70 – 100 cm, rễ phụ thường gồm 30 – 40 cái, dài khoảng 20 – 25 cm (Trần Văn Lài và ctv, 1993). Trên rễ phụ có nhiều lông hút do biểu bì rễ biến đổi thành, có vai trò tăng cường sức hút nước và các chất dinh dưỡng cho cây. Tuy nhiên, bộ rễ của cây đậu xanh yếu hơn nhiều so với các cây loại đậu khác nên khả năng chịu úng tương đối kém. Nếu bộ rễ phát triển tốt thì bộ lá xanh lâu, cây ra nhiều hoa, quả, hạt. Ngược lại, bộ rễ phát triển kém thì cây sẽ chóng tàn, các đợt ra hoa sẽ khó đậu quả hoặc quả sẽ bị lép (Nguyễn Đăng Khôi, 1997, Trần Đình Long và Lê Khả Tường, 1998). Trên rễ cây họ đậu có nhiều nốt sần chứa vi khuẩn cố định đạm Rhizobium. Các nốt sần trên rễ bắt đầu hình thành khi cây có 2 – 3 lá thật và đạt tối đa khi cây ra hoa rộ. Trên mỗi cây có khoảng 10 – 20 nốt sần, tập trung chủ yếu ở cổ rễ. Kích thước của các nốt sần không giống nhau, đường kính dao động từ 4 – 5 mm, so với đậu tương và đậu phộng thì nốt sần cây đậu xanh ít và nhỏ hơn. Trên các loại rễ thì lớp rễ đầu tiên có nhiều nốt sần, còn các lớp rễ mọc ra từ cổ rễ về sau ít nốt sần hơn. Người ta nhận thấy rằng những nốt sần hình thành sau khi cây ra hoa (nốt sần thứ 2 cấp) hoạt động mạnh hơn loại nốt sần sinh ra ở nửa đầu thời kỳ sinh trưởng. Trung bình mỗi vụ, một héc ta đậu xanh có thể bù lại cho đất tương ứng 85 – 107 kg nitơ làm cho đất tơi xốp hơn. 1.2.2 Thân và cành Thân cây đậu xanh thuộc loại thân thảo hình trụ, phân đốt, cao khoảng 40 – 70 cm mọc thẳng đứng, có khi hơi nghiêng. Thân đậu xanh nhỏ, tròn, có màu xanh hoặc màu tím tùy thuộc vào kiểu gen, có một lớp lông màu nâu sáng bao bọc. Trên thân chia 7 – 8 đốt, ở giữa hai đốt gọi là lóng. Độ dài của các lóng thay đổi tùy theo vị trí trên cây và điều kiện khác. Các lóng dài khoảng 8 – 10 cm, các lóng ngắn chỉ 3 – 4 cm. Từ các đốt mọc ra các cành, trung bình có 1 – 5 cành. Các cành mọc ra từ các nách lá thứ 2, 3 phát triển mạnh gọi là cành cấp I, trên mỗi cành này lại có trung bình 2 – 3 mắt, từ các mắt này mọc ra các chùm hoa. Các đốt thứ 4, 5, 6 thường mọc ra các chùm hoa. Thời kỳ trước khi cây có 3 lá chét thì tốc độ tăng trưởng của thân chậm, sau đó mới tăng nhanh dần đến khi ra hoa và hoa rộ, đạt chiều cao tối đa lúc đã có quả chắc. Đường kính trung bình của thân chỉ 8 – 12 mm và tăng trưởng tỷ lệ thuận với tốc độ tăng trưởng của chiều cao cây (Trần Đình Long và Lê Khả Tường, 1998). 1.2.3 Đặc điểm của lá Lá cây đậu xanh thuộc loại lá kép, có ba lá chét, mọc cách. Trên mỗi thân chính có 7 – 8 lá thật, chúng xuất hiện sau khi xuất hiện lá mầm và lá đơn. Lá thật hoàn chỉnh gồm có: lá kèm, cuống lá và phiến lá. Cả hai mặt trên và dưới của lá đều có lông bao phủ. Diện tích của các lá tăng dần từ dưới lên, các lá mọc ở giữa thân rồi lại giảm dần lên phía ngọn. Chỉ số diện tích lá (m2 lá/m2 đất) có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất quang hợp và năng suất thu hoạch. Số lượng lá, kích thước, hình dạng và chỉ số diện tích lá thay đổi tùy thuộc vào giống, đất trồng và thời vụ (Đường Hồng Dật, 2006). 1.2.4 Hoa Hoa đậu xanh là loại hoa lưỡng tính, tự thụ phấn, mọc thành chùm to, xếp xen kẽ nhau ở trên cuống. Các chùm hoa chỉ phát sinh ra từ các mắt thứ ba ở trên thân, nhiều nhất là ở mắt thứ tư, còn ở các cành thì tất cả các mắt đều có khả năng ra hoa. Thường sau khi cây mọc 18 – 20 ngày thì mầm hoa hình thành, sau 35 – 40 ngày thì nở hoa. Trong một chùm hoa, từ khi hoa đầu tiên nở đến hoa cuối cùng kéo dài 10 – 15 ngày. Mỗi chùm hoa dài từ 2 – 10 cm và có từ 10 – 125 hoa. Khi mới hình thành hoa có hình cánh bướm, màu xanh tím, khi nở cánh hoa có màu vàng nhạt (Trần Đình Long và Lê Khả Tường, 1998). 3 Hoa đậu xanh thường nở rải rác, các hoa ở thân trước, các hoa ở cành nở sau, chậm hơn, có khi còn chậm hơn các chùm hoa cuối cùng ở ngọn cây. Trên cùng một cành, các chùm hoa nở chênh lệch nhau có khi đến 10 – 15 ngày. Trong một chùm hoa cũng vậy, từ khi hoa đầu tiên nở đến hoa cuối cùng có thể chênh 10 – 15 ngày. Hoa nở được 24 giờ là tàn, sau khi nở hoa và thụ tinh khoảng 20 ngày là quả chín. Số lượng hoa dao động rất lớn, từ 30 đến 280 hoa trên một cây. Theo Trần Đình Long thì thời gian nở hoa có thể chia ra thành 3 nhóm: - Nhóm ra hoa tập trung: Hoa nở kéo dài < 16 ngày. - Nhóm ra hoa không tập trung: Hoa nở liên tiếp > 30 ngày. - Nhóm ra hoa trung gian: Hoa nở từ 16 đến 30 ngày. 1.2.5 Quả Quả đậu xanh thuộc loại quả giáp, có dạng hình trụ, dạng tròn hoặc dạng dẹt, có 2 gân nổi rõ dọc hai bên quả, đa số là quả thẳng, có một số hơi cong, khi còn non quả có màu xanh, khi chín vỏ quả có màu nâu vàng hoặc xám đen, đen… gặp nắng dễ bị tách vỏ. Một cây trung bình có khoảng 20 – 30 quả. Trên vỏ quả được bao phủ một lớp lông mịn. Mật độ lông phụ thuộc vào đặc điểm của giống và khả năng chống chịu của cây. Những giống đậu xanh chống chịu bệnh khảm vàng virus và sâu đục quả có mật độ lông dày, vào thời kì chín hoàn toàn lông trên quả thường rụng đi hoặc tự tiêu biến (Nguyễn Mạnh Chính và Nguyễn Mạnh Cường, 2008; Đường Hồng Dật, 2006). Các quả của những lứa hoa đầu lại thường chín chậm hơn các quả ra lứa sau đó, nhưng quả to hơn và mẩy hơn. Các quả của những đợt hoa ra sau thường ngắn, ít hạt, hạt không mẩy, màu hạt cũng nhạt và bé hơn. Các quả sinh ra từ các chùm hoa trên thân nhiều quả và quả to, dài hơn quả của các chùm hoa ở cành. Quả đậu xanh chín rải rác, có khi kéo dài đến 20 ngày. 1.2.6 Hạt Hạt đậu xanh không có nội nhũ, phôi cong, hai lá mầm dày, lớn và chứa nhiều chất dinh dưỡng. Hạt gồm vỏ hạt, rốn hạt, hai lá mầm và một mầm non. Mầm non là nơi thu nhỏ của mầm rễ, hai lá đơn, thân chính và lá kép đầu tiên. Hạt có hình tròn, hình trụ, hình ô van, hình thoi và có nhiều màu sắc khác nhau như: màu xanh mốc, xanh bóng, xanh nâu, vàng mốc, vàng bóng nằm ngăn cách nhau bằng những vách xốp của quả. Ruột hạt màu vàng, xanh, xanh nhạt. Hình dạng hạt kết hợp với màu sắc và độ lớn của hạt là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng của hạt. Mỗi quả có từ 8–15 hạt. Hạt của những quả trên thân thường to, mẩy hơn hạt của các quả ở cành. Hạt của các quả lứa đầu cũng to và mẩy hơn các quả lứa sau. Số lượng hạt trung bình trong một quả là một trong những yếu tố chủ yếu tạo thành năng suất của đậu xanh. Trọng lượng hạt của mỗi cây biến động lớn từ 20–90 gam tùy giống, thời vụ và chế độ canh tác. 4 1.3 ĐIỀU KIỆN NGOẠI CẢNH 1.3.1 Ánh sáng Theo Phạm Văn Thiều (1999) thì đậu xanh là cây ưa sáng. Khi có đủ ánh sáng, lá sẽ dày, có màu xanh đậm, hoa và trái nhiều, đạt năng suất cao. Độ dài chiếu sáng cũng ảnh hưởng đến việc ra hoa của cây đậu xanh. Trong thí nghiệm chiếu sáng nhân tạo từ 12-16 giờ/ngày cho 1273 mẫu giống đậu xanh AVRDC đã kết luận: chỉ có 47% giống nở hoa bình thường, 10% nở hoa chậm hơn 10 ngày, 32% nở hoa khi được chiếu sáng 16 giờ, còn lại 3% không có biểu hiện rõ rệt. Cũng như cây đậu nành người ta xếp cây đậu xanh vào cây ngày ngắn. Tuy nhiên, khoảng thời gian hình thành nụ hoa tùy thuộc vào từng giống, vì thế trên thực tế người ta chia đậu xanh thành từng nhóm theo đặc tính cảm quang: cảm quang mạnh, ít cảm quang và không cảm quang. Thông thường các giống chín muộn có phản ứng ánh sáng mạnh hơn các giống ngắn ngày. Trong điều kiện ngày ngắn, chất khô tích lũy vào trái nhiều. Trong điều kiện ngày dài chất khô chủ yếu tích lũy vào thân, rễ theo Trần Thượng Tuấn (1983). 1.3.2 Nhiệt độ Theo Phạm Hữu Trinh và cộng tác viên (1986) thì cây đậu xanh là cây nhiệt đới, nhiệt độ thích hợp cho sự tăng trưởng, ra hoa, kết quả là 25–300C, nhiệt độ dưới 150C cây đậu xanh không tăng trưởng được. 1.3.3 Lƣợng mƣa Đậu xanh cần vũ lượng 750–1700 mm/năm là đủ cung cấp nước để phát triển quanh năm (Trần Kim Thủy, 1969). Ở ĐBSCL, vũ lượng hàng năm 1500 mm nhưng do lượng mưa phân bố không đều nên gây ảnh hưởng không tốt cho sự trồng đậu cả về mùa vụ cũng như về diện tích. 1.3.4 Đất đai Đậu xanh trồng được trên nhiều loại đất khác nhau từ đất sét đến đất phù sa nhiều hữu cơ (pH = 4,5–6,5), đất có độ mặn trung bình (đất chứa 0,4% muối). Theo Phạm Hữu Trinh và ctv. (1986) về mặt đất đai, đậu xanh thích ứng với nhiều loại đất, trừ các loại đất phèn, mặn nhiều. Đất úng nước càng không thích hợp vì chỉ đọng nước là lá bị vàng và rễ bị thối. Tuy nhiên, để được năng suất cao, đất trồng đậu xanh cần có các điều kiện sau đây: xốp, nhiều chất hữu cơ, dễ thoát nước. Giống như nhiều loại cây trồng khác, đậu xanh cũng yêu cầu đất tơi xốp. Vì vậy, cần cày bừa kỹ, làm cỏ, cây không chịu ngập úng, tùy địa thế mà chọn biện pháp làm đất như là đánh luống, tỉa lan. Ở các chân đất không bằng phẳng nên gieo giống theo hàng và chú ý vấn đề tạo rãnh thoát nước (Bùi Việt Ngữ, 1999). 5 1.3.5 Dinh dƣỡng Trong quá trình sinh trưởng và phát triển đậu xanh có yêu cầu khá cao với 3 nguyên tố: N, P, K. Ngoài ra đậu còn cần các nguyên tố khác: Ca, Mg, S, Cu, Zn, Mn, Bo, Mo. Đặc biệt đậu rất nhạy cảm với điều kiện thiếu vi lượng, khi thiếu vi lượng đậu dễ phát sinh các bệnh sinh lý (Nguyễn Hữu Quán, 1984). Đạm là yếu tố chính của sự tăng trưởng và cho năng suất cao. Để sinh trưởng cây cần được cung cấp đầy đủ đạm mới sinh trưởng nhanh, ra nhiều thân lá, lá mới có màu xanh đậm. Lân cũng cần như đạm, là yếu tố sinh trưởng, yếu tố tạo ra protein, tổng hợp ATP, mỡ, các enzyme và nhiều thành phần khác. Nó tham gia trực tiếp vào các hoạt động sinh lý của cây. Kali giúp cho quá trình quang hợp, sự hoạt động của các enzyme, tăng hàm lượng tinh bột trong hạt, tăng lượng cellulose, giúp cây chống bệnh, chống đỗ ngã. 1.3.6 Sâu bệnh Dòi đục thân (Ophiomyia phaseoli): thường xuất hiện khi cây còn non khoảng 10-12 ngày sau khi gieo. Sâu đục trái (Maruca testulalis): xuất hiện vào khoảng 30–40 ngày sau khi gieo vào thời kỳ tăng trưởng chậm đến hết thời kỳ tạo trái và hột. Sâu xanh (Spodoptera exigua): xuất hiện suốt chu kỳ sinh trưởng của cây. Sâu ăn tạp (Spodoptera litura): xuất hiện vào khoảng 30–40 ngày sau khi gieo và phá hại chủ yếu ở thời kỳ tăng trưởng chậm. Bệnh héo cây con (Rhizoctonia solani): xuất hiện vào khoảng 7–20 ngày sau khi gieo vào giai đoạn cây con. Bệnh đốm lá (Cercospora canescens) và bệnh rỉ (Uromyces appendicuslatus): xuất hiện khoảng 50–60 ngày sau khi gieo vào giai đoạn phát triển của trái và hột. Bệnh khảm (cực vi khuẩn SMV): xuất hiện khoảng 30–70 ngày sau khi gieo có thể nó xuất hiện từ giai đoạn tăng trưởng chậm đến cuối giai đoạn tạo trái và hột. 1.4 BIẾN DỊ VÀ ĐỘT BIẾN 1.4.1 Khái niệm về biến dị và đột biến Biến dị: Biến dị là quá trình phản ánh tương tác của cơ thể với môi trường. Xét từ quan điểm di truyền học, biến dị cũng là kết quả của phản ứng giữa kiểu gen trong quá trình phát triển cá thể đối với các điều kiện của môi trường ngoài (Phạm Thành Hổ, 1988). 6 Đột biến (mutation): là những biến đổi bất thường trong vật chất di truyền ở cấp độ phân tử (DNA, gen) hoặc cấp độ tế bào (nhiễm sắc thể), dẫn đến sự biến đổi đột ngột của một hoặc một số tính trạng, những biến đổi này có tính chất bền vững và có thể di truyền cho các đời sau (Phạm Thành Hổ, 1988). Theo Vũ Đình Hòa (2005). Đột biến là một cơ chế chủ yếu tạo ra biến dị di truyền ở mọi cơ thể sống. Đột biến ở thực vật là những thay đổi di truyền đột ngột xảy ra trong toàn bộ vật chất di truyền (phân tử DNA) của cây. Đối với chọn tạo giống, đột biến cung cấp nguồn vật liệu di truyền mang các tính trạng mới để trực tiếp hoặc gián tiếp tạo ra giống mới. 1.4.2 Phân loại đột biến 1.4.2.1 Phân theo mức độ biểu hiện Đột biến lớn: là những biến đổi gắn với sự phát triển của một cơ quan nguyên vẹn, dễ nhận thấy ở những cá thể riêng lẻ. Đột biến nhỏ: là những biến đổi nhỏ về hình thái, sinh lý và các tính trạng số lượng. 1.4.2.2 Phân theo vị trí, loại tế bào đột biến Đột biến sinh sản: đột biến xảy ra ở giao tử hay tế bào mẹ, nếu trội sẽ biểu hiện ra kiểu hình ngay ở cơ thể được tạo thành, nếu đột biến lặn thì biểu hiện khi đồng hợp tử. Đột biến Xoma: đột biến sinh ra ở tế bào lưỡng bội 2n, tần số xuất hiện giống đột biến sinh sản. Đột biến tiền phôi: đột biến xảy ra ở hợp tử, trước khi hình thành phôi. 1.4.2.3 Phân theo cấu trúc di truyền Đột biến gen: là những biến đổi nhỏ xảy ra trong cấu trúc của gen. Những biến đổi này thường liên quan đến một số cặp nucleotide hoặc một cặp nucleotide trong gen (đột biến mất, thêm, thay thế một cặp nucleotide). Đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể: một nhiễm sắc thể bình thường thì các gen sắp xếp trên đó theo một trình tự nhất định. Nhưng vì nguyên nhân nào đó làm cho các đoạn của nhiễm sắc thể bị thay đổi như: chuyển đoạn, đảo đoạn, mất đoạn và thêm đoạn, và từ đây cơ thể sinh vật có nhiễm sắc thể bị biến đổi ấy có những dấu hiệu đột biến. Đột biến số lƣợng nhiễm sắc thể: liên quan hiện tượng đa bội, đơn bội và lệch bội. 7 1.4.3 Vai trò của đột biến Đột biến gen được xem là cơ sở của hiện tượng đa hình di truyền trong quần thể và là nguồn biến dị di truyền sơ cấp vô cùng phong phú và đa dạng cho quá trình chọn lọc và tiến hóa. Người ta lợi dụng đặc tính biến đổi này để xây dựng các phương pháp gây đột biến khác nhau và có thể kết hợp với lai hữu tính hoặc sử dụng kỹ thuật di truyền để cải tiến bộ gen của cây trồng về tính trạng cần quan tâm. Ngoài ra đột biến còn là nguồn nguyên liệu tốt cho chọn giống cây trồng (Nguyễn Hữu Đống, 1997). 1.5 ĐỘT BIẾN-CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ ỨNG DỤNG VÀO CÔNG TÁC CHỌN TẠO CÁC GIỐNG CÂY TRỒNG 1.5.1 Các phƣơng pháp chọn giống Để tạo ra nguồn biến dị mới có nhiều tính trạng mong muốn, các nhà chọn giống đã áp dụng nhiều phương pháp khác nhau để tạo ra giống mới có chất lượng. Các phương pháp chọn giống như Phương pháp chọn lọc Phương pháp lai xa Phương pháp tạo giống ưu thế lai Phương pháp ứng dụng thể đa bội Phương pháp ứng dụng công nghệ sinh học Phương pháp đột biến Trong các phương pháp trên thì chọn giống bằng phương pháp đột biến ngày một tăng với sự tiến bộ của ngành chọn giống vì nguồn biến dị di truyền dự trữ của các loại cây trồng dần cạn kiệt (Phạm Văn Duệ, 2005). 1.5.2 Chọn giống bằng phƣơng pháp đột biến 1.5.2.1 Ý nghĩa của phương pháp chọn giống đột biến. Cùng với sự tiến bộ của ngành chọn giống thì chọn giống bằng phương pháp đột biến cũng ngày một tăng vì nguồn biến dị di truyền dự trữ của các loài cây trồng dần cạn kiệt. Hơn thế, đột biến còn cung cấp nguồn vật liệu di truyền mang các tính trạng mới để trực tiếp hoặc gián tiếp tạo ra giống mới. Thậm chí, đột biến còn cải tiến đồng thời nhiều tính trạng ví dụ giống lúa mì đột biến “Sharbati Sonora” có màu sắc hạt tốt hơn, có năng suất cao, hàm lượng protein và lyzin cao hơn giống gốc “Sonora 64”. Phƣơng pháp đột biến đƣợc áp dụng khi: nguồn biến dị tự nhiên không có tính trạng mong muốn, tính trạng mong muốn có trong nguồn gen cây trồng nhưng liên kết chặt chẽ với tính trạng không mong muốn, cải tiến một tính trạng đơn giản, cần biến dị mới ở cây sinh sản bằng con đường vô tính, tính trạng mong muốn có 8 trong nguồn gen cây dại có họ hàng thân thuộc, nhưng khó lai và liên kết chặt chẽ với tính trạng không mong muốn. 1.5.2.2. Nguyên nhân đột biến Nguyên nhân tạo ra các đột biến tự nhiên cho đến nay người ta chưa thể xác định được một cách chính xác. Nhưng nhiều yếu tố vật lý và hóa học đã được dùng để làm tăng tần số đột biến lên gấp nhiều lần so với đột biến tự nhiên. Tác nhân vật lý: tia gây ion hóa, tia tử ngoại, nhiệt. Tác nhân hóa học: Bảng 1.1 Các tác nhân gây đột biến hóa học thông dụng trong chọn giống Loại hóa chất Trên hạt thực vật Đột biến điểm Đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể 1. Hóa chất alkyl hóa Ethyl hóa Methyl hóa Buthyl hóa Iprit 2. Hóa chất tương đương gốc bazơ nitơ 5- Bromuraxin 2- Aminchurin 3. Hóa chất vô cơ Acid nitơ HNO2 Hydroxylamin NH2OH Rất mạnh Vừa phải Mạnh Nhẹ Nhẹ Rất mạnh Vừa phải Mạnh Nhẹ Nhẹ Nhẹ Nhẹ Mạnh Mạnh Nguồn: Nguyễn Hữu Đống và Đào Thanh Bằng, 1997. 1.5.2.3 Cơ chế gây đột biến gen của Ethyl Methane Sulphonate (EMS) EMS có công thức hóa học là CH3SO3C2H5. EMS là tác nhân alkyl hóa đơn chức năng gây ra các dạng đột biến : khử hóa purin, thay thế cùng nhóm (transition), tạo triester ở sườn phân tử DNA. EMS tạo ra đột biến ngẫu nhiên trong vật liệu di truyền của nucleotide thay thế, đặc biệt là guanine-alkyl hóa. Khi xử lý bằng EMS, hóa chất này nhường nhóm ethyl (CH3-CH2) cho DNA mà cụ thể là cho O6 của guanine tạo ra O6 alkyl-guanine. Base được alkyl hóa này cặp với thymine thay vì cytosine. Kết quả là sinh ra đồng hoán G-C→A-T ở lần tái bản sau. Ở nồng độ 1% EMS có thể gây ra đột biến với một tỉ lệ 5x10-4 đến 5x10-2 mỗi gen (Konzak và ctv. 1965). 9 1.6 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ ĐỘT BIẾN EMS Nyla Jabeen và Bushra Miza (2004) đã thành công trong việc tạo ra các đột biến hình thái trên giống ớt. Hạt giống ớt được xử lý bằng EMS ở nồng độ 0,5% trong 3 giờ đã gây ra đột biến điểm hình thái như: cây ớt đột biến có kiểu hình khác so với cây bình thường. Những dạng đột biến khác biệt về hình thái bao gồm: dạng thân cao, thân lùn, chín sớm và trưởng thành muộn. Đột biến thay đổi diện tích lá, trật tự lá, hình dạng của lá, cách phân nhánh và dạng đối xứng của hoa. Đột biến hữu thụ trong nghiên cứu này có giá trị liên kết và lập bản đồ di truyền về cây ớt và có thể được xem như là các marker di truyền. Điều này cho thấy giống đột biến là một giống cây trồng có giá trị. Nguyễn Thị Lý Anh, Lê Hải Hà, Vũ Hoàng Hiệp (2009), nghiên cứu ảnh hưởng của EMS invitro đối với cây cẩm chướng. Kết quả là EMS làm giảm khả năng sống, khả năng phát sinh chồi từ đoạn thân mang mắt ngủ của cây cẩm chướng invitro. Nồng độ EMS càng cao, thời gian xử lý mẫu càng dài thì tỷ lệ mẫu sống và phát sinh chồi càng giảm. Xử lý EMS đã làm tăng tỷ lệ biến dị cho cây cẩm chướng nuôi cấy invitro từ 5,1 đến 22,7 so với đối chứng. Nồng độ và thời gian xử lý thích hợp là 0,4% EMS trong 2 giờ. Raijb Roychowdhury và Jagatpati Tab (2011), đánh giá hiệu quả gây đột biến của ba hóa chất, consixin, EMS và sodium axit ( SA) ở ba mức nồng độ 0,1%, 0,4% và 0,7% đối với hoa cẩm chướng ở thế hệ M1. Kết quả là ảnh hưởng của EMS đối với hạt giống và sự vô sinh của phấn hoa cao hơn nhiều so với consixin và SA. Consixin ở nồng độ 0,4% thì ảnh hưởng hiệu quả đối với các đặc tính nông học. Khi tăng liều lượng xử lý của EMS và SA thì tỷ lệ nảy mầm và tỷ lệ sống sót giảm còn đối với consixin thì tỷ lệ nảy mầm tăng khi tăng liều lượng xử lý nhưng chỉ ở giai đoạn cây con không kéo dài đến giai đoạn trưởng thành. Hiệu quả của ba hóa chất được xếp hạng như EMS>consixin>SA. Lamseejan và ctv (1983) và Chow và Loo (1988) đã xử lý EMS ở 0,1% và 0,2% EMS trên hạt đậu xanh, kết quả đã làm thay đổi các đặc tính về hình thái, sinh lý, di truyền, thay đổi tần số đột biến. Nat. Sei và ctv (1998). Xử lý đột biến trên hai giống đậu xanh KPS 1 và CN 36 từ tia phóng xạ gama (500 Gy) và hóa chất EMS 1%. Kết quả là ở thế hệ M1 thì không ảnh hưởng đến tỷ lệ nảy mầm nhưng ảnh hưởng đến sự tăng trưởng cây con. Tìm thấy nhiều loại chlorophyl bị đột biến ở thế hệ M2. Tất cả các thế hệ đều có tính kháng bệnh phấn trắng ở giống KPS 1 nhưng giống CN 36 hơi nhảy cảm. Đối chứng và các dòng được chọn có tính kháng bệnh đốm lá. Hai giống đều có năng suất cao hơn giống ban đầu. 10 Singh, R., and Kole, C. R. (2005) ảnh hưởng của EMS lên sự nảy mầm và các đặc tính nông học trên đậu xanh. Kết quả làm thay đổi các đặc tính nông học của đậu xanh nhưng không ảnh hưởng đến sự nảy mầm. Samiullah Khan và Sonu Goyal (2009) đã sử dụng EMS ở nồng độ 0,1% và 0,2% để gây đột biến trên 2 giống đậu xanh K-851 và PS-16. Kết quả đã cải thiện được năng suất và gia tăng tính biến dị di truyền về các tính trạng số lượng của hai giống này như: số cành hữu hiệu, số trái trên cây và năng suất hạt trên cây. Giá trị trung bình và các thông số di truyền ở mỗi tính trạng kể trên đều cao hơn so với giống đối chứng trong thế hệ M5. Res. J. Bot (2010). Nghiên cứu ảnh hưởng của EMS ở các mức nồng độ khác nhau trên giống đậu xanh và đậu đen. Kết quả là làm thay đổi giá trị trung bình của năng suất và cải thiện đặc điểm năng suất ở thế hệ M2 trong khi không có sự thay đổi lớn của hai đặc tính trên ở thế hệ M1 của cả hai giống. Tuy nhiên giá trị trung bình của tổng hàm lượng protêin trong hạt thay đổi lớn trong cả hai thế hệ ở hai giống. RNA của đậu xanh bị ảnh hưởng nhiều hơn đậu đen ở cả hai thế hệ và trong hai thế hệ RNA được tìm thấy cao hơn trong thế hệ M2. RNA ở hai thế hệ và hai giống có xu hướng giống như tổng hàm lượng protêin trong hạt. Roychowdbury R và ctv (2012) phân tích các thông số di truyền trên các cá thể đậu xanh đã bị gây đột biến bằng EMS. Kết quả là các nghiệm thức đã xử lý EMS có thông số di truyền cao hơn so với nghiệm thức đối chứng, đặc biệt ở nồng độ 0,4% EMS và 0,6% EMS thì thông số di truyền là cao nhất. Kiểu hình, kiểu gen, gen mong muốn và hệ số di truyền tăng so với đối chứng. 11 CHƢƠNG 2 PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP 2.1 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM + Thời gian thực hiện: từ 01/08/2012 đến 05/10/2012. + Địa điểm: thí nghiệm được thực hiện tại phòng thí nghiệm Công nghệ sinh học phân tử và nhà lưới của Viện Nghiên Cứu & Phát Triển Công Nghệ Sinh Học, trường Đại Học Cần Thơ. 2.2 PHƢƠNG TIỆN 2.2.1 Vật liệu nghiên cứu Giống đậu xanh Taichung có nguồn gốc từ Đài Loan. Bảng 2.1 Đặc tính của giống đậu xanh Taichung Đặc tính Thời gian sinh trưởng (ngày) Chiều cao cây (cm) Số trái trên cây (trái) Chiều dài trái (cm) Số hạt trên trái (hạt) Trọng lượng 1000 hạt (g) Năng suất (tấn/ha) Giá trị 60-70 68-81 9-12 9-10 10-12 58-60 1,14-1,81 Nguồn: Trần Thị Thanh Thủy, Trương Trọng Ngôn, 2010. 2.2.2 Thiết bị, hóa chất và vật tƣ + Các loại thiết bị: tủ sấy, micropipet, cân phân tích, máy đo ẩm độ hạt, máy chụp hình kỹ thuật số Lumix 14, các dụng cụ phục vụ cho việc xử lý hạt, chăm sóc, thu hoạch và thu thập chỉ tiêu. + Hóa chất: Ethyl Methane Sulphonate, Na2HPO4.12H2O, NaH2PO4.2H2O và nước cất. + Vật tư: Phân: Urea: (46%N), Super lân (16% P2O5), KCL (60% K2O). Thuốc phòng trừ sâu, bệnh: Diazan 60EC, Thianmectin 0.5 ME, Marthian 90 SP, Tilt Super 30EC. 12 2.3 PHƢƠNG PHÁP 2.3.1 Cách pha dung dịch đệm và dung dịch EMS + Pha 800ml dung dịch đệm Phosphate (0,1 M), pH = 7,0. Dung dịch A (Na2HPO4) 0,2 M: cân 28,64 g Na2HPO4.12H2O để vào bình định mức, lên thể tích bằng nước cất tới 400 ml, dùng đủa thủy tinh khuấy tan Na2HPO4.12 H2O. Dung dịch B (NaH2PO4) 0,2 M: cân 12,48 g NaH2PO4. 2H2O để vào bình định mức, lên thể tích bằng nước cất tới 400 ml, dùng đủa thủy tinh khuấy tan NaH2PO4.2H2O. Dùng micropipet rút 244ml Na2HPO4 và 156ml NaH2PO4 để vào bình định mức sau đó lên thể tích bằng nước cất đến 800ml, rồi lắc đều.  Phương pháp pha dung dịch đệm Phosphate 0,1M, pH=7,0 theo công thức của Sorenson (1909). + Pha dung dịch EMS Nồng độ 0,2% EMS: dùng micropipet rút 400 ul EMS để vào bình định mức, lên thể tích bằng dung dịch đệm Phosphate (0,1 M) tới 200 ml. Nồng độ 0,4% EMS: dùng micropipet rút 800 ul EMS để vào bình định mức, lên thể tích bằng dung dịch đệm Phosphate (0,1 M) tới 200 ml. Nồng độ 0,6% EMS: dùng micropipet rút 1200 ul EMS để vào bình định mức, lên thể tích bằng dung dịch đệm Phosphate (0,1 M) tới 200 ml. Nồng độ 0,8% EMS: dùng micropipet rút 1600 ul EMS để vào bình định mức, lên thể tích bằng dung dịch đệm Phosphate (0,1 M) tới 200 ml. 2.3.2 Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm Thí nghiệm được bố trí theo thể thức khối hoàn toàn ngẫu nhiên một nhân tố, gồm 5 nghiệm thức, trong đó nghiệm thức đối chứng không xử lý EMS, 4 nghiệm thức còn lại xử lý EMS theo từng nồng độ khác nhau (Bảng 2.2). Mỗi nghiệm thức gieo 2 hàng, mỗi hàng dài 3m, khoảng cách 40 x 0,4cm, 1hạt/hốc, lặp lại 3 lần. 13 Bảng 2.2 Các nghiệm thức trong thí nghiệm Số TT 1 2 3 4 5 Nghiệm thức 0% EMS (đối chứng) 0,2% EMS 0,4% EMS 0,6% EMS 0,8% EMS 2.3.3 Phƣơng pháp xử lý hạt + Bốn nghiệm thức xử lý EMS Cho vào bốn túi vải, mỗi túi 380 hạt đậu tốt ( hạt không bị nứt, không bị sâu, mọt, tỷ lệ nảy mầm 100%), mỗi một nghiệm thức tương ứng một túi vải, số hạt trong một túi vải đủ cho ba lần lặp lại. Ngâm các túi hạt giống trong nước cất 10 giờ ở nhiệt độ phòng. Sau đó, vớt các túi hạt giống ra để ráo nước và ngâm trong dung dịch EMS theo từng mức nồng độ (Bảng 2.2) trong 6 giờ. Rửa hạt giống lại với nước cất 4 lần cho sạch dung dịch EMS bám trên bề mặt hạt, để ráo nước khoảng 1 giờ và lập tức đem gieo ngay ra ruộng thí nghiệm. + Nghiệm thức đối chứng Chuẩn bị túi vải đựng 380 hạt giống, ngâm trong nước cất 16 giờ, để ráo 1 giờ, đem gieo một lượt với các nghiệm thức có xử lý EMS. 2.3.4 Phƣơng pháp canh tác - Làm đất: dọn cỏ, cuốc xới, lượm sạch gốc cỏ, lên liếp, mỗi liếp cao 0,25m, chiều rộng 3m, chiều dài 15m. Tưới nấm Tricô ĐHCT để xử lý đất (250g/m2) 7 ngày trước khi gieo hạt. - Bón phân theo công thức phân: 60N-60P2O5-40K2O. Phân được chia làm 3 lần bón Bón lót: toàn bộ lượng Super lân (1,69kg) và clorua kali (0,3kg) một ngày trước khi gieo hạt. Bón thúc: lần 1 lúc 15-20 ngày sau khi gieo với ½ lượng urea (0,3kg). lần 2 lúc 30-35 ngày sau khi gieo với ½ lượng urea (0,3kg). Lưu ý: bón thúc kết hợp làm cỏ, vun gốc. 14 2.3.5 Phƣơng pháp thu thập và phân tích chỉ tiêu 2.3.5.1 Đặc tính sinh trưởng + Ngày mọc mầm: Ghi nhận ngày có 50% số cây trong hàng mọc mầm (cây mọc mầm khi có hai tử diệp xòe ra). + Ngày trổ: Ghi nhận ngày có 50% số cây trong hàng bắt đầu trổ hoa đầu tiên trên thân chính hoặc trên cành. + Thời gian trổ: Ghi nhận ngày có 50% số cây trổ hoa đến 50% số cây trong hàng có hoa trên ngọn dứt trổ. + Ngày chín: Quan sát 95% số cây mang trái chín (vỏ trái chuyển sang màu đặc trưng của giống). + Thời gian sinh trưởng: Tính từ ngày gieo hạt đến ngày chín (95% số trái trên cây chín). 2.3.5.2 Sức sống của cây con sau xử lý đột biến + Tỉ lệ sống của cây con: Đếm tổng số cây con còn sống ở thời điểm 15 NSKG, sau đó tính tỉ lệ sống của cây con theo công thức: Tỉ lệ sống của cây = con Số cây con còn sống Số cây con quan sát x 100 + Tỉ lệ gây chết so với đối chứng ở 15 NSKG (LOC) Đếm số cây còn sống ở nghiệm thức đối chứng vào giai đoạn 15 NSKG, đếm số cây còn sống ở các nghiệm thức có xử lý EMS ở 15 NSKG, sau đó tính LOC theo công thức: LOC = Số cây đối chứng - Số cây xử lý EMS x 100 Số cây đối chứng + Tỉ lệ sống của cây lúc trổ: đếm số cây còn sống lúc trổ, sau đó tính tỉ lệ sống của cây theo công thức: Tỉ lệ sống của cây = Số cây sống lúc trổ Tổng cây ở 15 NSKG 15 x 100 2.3.6 Thu thập các kiểu đột biến hình thái Quan sát các kiểu đột biến hình thái của cây đậu xanh ở các nghiệm thức từ 7 NSKG đến khi thu hoạch, như đột biến về màu sắc lá, số lượng lá chét, dạng lá chét ở các giai đoạn sinh trưởng của cây. Đếm tổng số cá thể có xảy ra đột biến, sau đó tính tần số đột biến, tỉ lệ gây chết lúc thu hoạch, Hiệu quả đột biến (Mutagenic effectiveness), Mức độ hiệu quả đột biến (Mutagenic efficiency) theo các công thức sau: Tần số đột biến (%) = (Số cá thể có đột biến/Số cá thể quan sát lúc trổ) x 100 Tỉ lệ cây chết lúc trổ (%) = 100 % - tỉ lệ cây sống lúc trổ Hiệu quả đột biến = Tần số đột biến/Nồng độ xử lý Hiệu suất đột biến = Tần số đột biến/Tỉ lệ cây chết lúc trổ 2.3.7 Thu thập các chỉ tiêu nông học + Chiều cao cây lúc chín (cm) Đo từ mặt đất đến đỉnh sinh trưởng của 5 cây được chọn ngẫu nhiên (5 cây mẫu) lúc thu hoạch. + Số lóng trên thân chính: Đếm số lóng trên thân chính, lúc thu hoạch (trục hạ diệp được kể là 1 lóng). + Chiều dài trái (cm) Đo lấy giá trị trung bình của 10 trái chín ngẫu nhiên trên 5 cây mẫu. + Số hạt/trái Lấy số hạt trung bình trên 10 trái đã đo chiều dài. + Số trái /cây Đếm số trái trên 5 cây mẫu và lấy giá trị trung bình. +Trọng lượng 1000 hạt (g) Lấy ngẫu nhiên 1000 hạt bình thường, cân khối lượng và quy về ẩm độ chuẩn 12% theo công thức: W12% = W * (100  H 0 ) 88 16 Trong đó: W: trọng lượng hạt lúc cân. H0: ẩm độ hạt lúc cân (đo bằng máy đo ẩm độ PFEUFFER – HE50 + Trọng lượng hạt trên cây thực tế (g/cây) Cân hạt của 63 cây ở mỗi nghiệm thức (tương ứng 1 m2), quy vể ẩm độ chuẩn 12% và lấy bình quân. 2.3.8 Đánh giá các chỉ tiêu sâu bệnh + Đánh giá sâu hại Chú ý các loại sâu hại thường xuyên xuất hiện như: Sâu ăn tạp (Spodoptera litura). Mức độ gây hại được đánh giá theo 5 cấp của AVRDC như sau: Cấp 1: Không bị sâu phá hoại. Cấp 2: Nhẹ, 1-10% cây bị hại, rải rác một vài lá đến ¼ diện tích lá. Cấp 3: Vừa, có 11-50% cây bị hại và trên các cây này có 1/4-1/2 diện tích lá bị hại. - Cấp 4: Nặng, 51-75% cây bị hại và trên các cây có 1/2-2/3 diện tích lá bị hại. - Cấp 5: Rất nặng, 76-100% cây bị hại và trên các cây có hơn 2/3 diện tích lá bị hại. Sâu đục thân (Melanagromyza phaseoli). Mức độ gây hại được đánh giá theo 5 cấp của AVRDC như sau: - - Cấp 1: 0-5% cây, kháng. Cấp 2: 6-10% cây, hơi kháng. Cấp 3: 11-25% cây, hơi nhiễm. Cấp 4: 26-50% cây nhiễm. Cấp 5: > 50% cây, rất nhiễm. Sâu đục trái (Maruca testulalis). Mức độ gây hại được đánh giá theo 5 cấp của AVRDC như sau: - Cấp 1: trái không bị hại, kháng. Cấp 2: 1-10% trái, hơi kháng. Cấp 3: 11-50% trái, hơi nhiễm. Cấp 4: 51-75% trái nhiễm. Cấp 5: > 75% trái rất nhiễm. 17 + Đánh giá mức độ các bệnh chính Ghi nhận các loại bệnh chính như: bệnh héo cây con (Rhizoctonia solani), bệnh đốm lá (Cercospora canescens), bệnh rỉ (Uromyces appendicuslatus), bệnh khảm (cực vi khuẩn SMV). Mức độ đánh giá theo 5 cấp của AVRDC như sau: Bệnh héo cây con (Rhizoctonia solani) Ghi nhận ở giai đoạn cây con đến cuối giai đoạn sinh trưởng, đếm số cây chết trên giống suy ra phần trăm bị chết của giống đó. - Cấp 1: không bị hại. Cấp 2: 1-3% cây chết, hơi kháng. Cấp 3: 4-8% cây chết, hơi nhiễm. Cấp 4: 9-20% cây chết, nhiễm. Cấp 5: trên 20% cây chết, rất nhiễm. Bệnh đốm lá (Cercospora canescens) Cách đánh giá: Đếm số lá có vết bệnh và diện tích vết bệnh trên diện tích lá ở giai đoạn 50-60 ngày sau khi gieo. - Cấp 1: Không có vết bệnh, rất kháng. Cấp 2: lá có vết bệnh nhỏ rải rác một vài lá đến 1/4 diện tích lá, kháng. Cấp 3: lá có vết bệnh chiếm 1/4-1/2 diện tích lá, hơi kháng. Cấp 4: lá có bệnh nhiễm 1/2-3/4 diện tích lá bị hại, nhiễm vừa. Cấp 5: trên ¾ diện tích lá bị hại, rất nhiễm. Bệnh khảm (Mosaic Virus) Đếm số cây bị bệnh trên giống, đánh giá theo 5 cấp của AVRDC. - Cấp 1: lá không bị hại, rất kháng. Cấp 2: 1-5% lá bị hại, kháng. Cấp 3: 6-15% lá bị hại, hơi kháng. Cấp 4: 16-25% lá bị hại, hơi nhiễm. Cấp 5: trên 40% lá bị hại, rất nhiễm. Đánh giá mức độ ngã Ghi nhận mức độ ngã vào ngày chín đánh giá theo 5 cấp - Cấp 1: không đổ ngã, bình thường. Cấp 2: hơi nghiêng hoặc ít cây ngã. Cấp 3: tất cả nghiêng 300 hoặc 25-50% số cây đổ. Cấp 4: tất cả nghiêng 450 hoặc 50-70% số cây đổ. Cấp 5: tất cả đều đổ ngã. 18 2.4 PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THỐNG KÊ Các số liệu thu thập được phân tích như sau: - Chương trình Microsof Excel dùng để xử lý số liệu thô và tính các đặc số thống kê như số trung bình, hệ số biến thiên (CV%), độ lệch chuẩn (SD). - Phần mềm MSTATC dùng để phân tích phương sai và kiểm định DUNCAN các trung bình nghiệm thức. 19 CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 GHI NHẬN TỔNG QUÁT 3.1.1 Tình hình thời tiết khí hậu Bảng 3.1: Tình hình thời tiết khí hậu qua các tháng 08, 09, 10/2012 tại Cần Thơ. Tháng 8 9 10 Trung bình Ẩm độ (%) 84 88 84 85,3 Lƣợng mƣa (mm) 90,7 299,7 200,6 197 Số giờ nắng (giờ) 250,8 148,6 250,8 216,7 Nhiệt độ (0C) 27,8 26,6 27,6 27,3 Nguồn: Trung tâm khí tượng thủy văn thành phố Cần Thơ, 2012. Qua Bảng 3.1 cho thấy nhiệt độ và ẩm độ từ tháng 8 đến tháng 10 năm 2012 chênh lệch không đáng kể, nhiệt độ trung bình của 3 tháng là 27,30C và ẩm độ trung bình là 85,3% thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của cây đậu xanh. Trong vụ này lượng mưa trung bình là 197mm, lượng mưa thấp nhất vào tháng 8 (90,7mm), lượng mưa cao nhất vào thời điểm tháng 9 (299,7mm) trùng khớp với thời điểm đậu xanh trổ hoa, hình thành trái, lượng mưa cao đã làm rụng hoa, rụng trái non, cây bị đỗ ngã nhiều nhất là ở nghiệm thức đối chứng (không xử lý EMS). Số giờ nắng cao nhất vào tháng 8 (250,8 giờ) và tháng 9 cũng là tháng có số giờ nắng thấp nhất (148,6 giờ), số giờ nắng thấp ảnh hưởng đến khả năng tích lũy chất khô của cây đậu xanh. Tuy số giờ nắng vào tháng 10 tương đối cao nhưng giai đoạn ra hoa cây đã không tích lũy được nhiều chất khô nên năng suất thấp. 3.1.2 Tình hình sâu bệnh cỏ dại và đổ ngã Thí nghiệm được thực hiện trong nhà lưới nên sâu bệnh và cỏ dại xuất hiện ở mức độ thấp, không ảnh hưởng nhiều đến năng suất. Đầu vụ bệnh héo cây con (Rhizoctonia solani) gây hại vào thời điểm 3-15 ngày sau khi gieo (NSKG), nấm bệnh tấn công hầu hết các nghiệm thức, cao nhất ở nghiệm thức 0,6% EMS (Cấp 3) và thấp nhất là ở các nghiệm thức đối chứng, 0,2% EMS, 0,4% EMS và 0,8% EMS (Cấp 2). Qua số liệu ở Bảng 3.2 cho thấy tỉ lệ cây chết do bệnh héo cây con và nồng độ xử lý EMS không có mối tương quan với nhau. Nhiều chỉ tiêu quan sát thì thay đổi rất phức tạp trong tự nhiên, bởi vì nó không những bị ảnh hưởng bởi kiểu gen mà còn bị ảnh hưởng lớn từ sự biến động của yếu tố môi trường (Roychowdhury et al., 2011b). Giai đoạn ra hoa và đậu trái (38 ngày đến 60 NSKG) bệnh đốm lá (Cercospora canescens) xuất hiện trên tất cả các nghiệm thức. Ở nghiệm thức 0,6% EMS vết bệnh chiếm dưới 1/4 diện tích lá được đánh giá là kháng (Cấp 2) và các 20 nghiệm thức còn lại thì vết bệnh chiếm 1/4–1/2 diện tích lá được đánh giá là hơi kháng (Cấp 3). Bảng 3.2: Tỉ lệ cây chết do héo cây con và cấp đánh giá bệnh ở các nghiệm thức TT Nghiệm thức Số cây quan sát (cây) Tỉ lệ cây chết do héo cây con (%) Đánh giá bệnh héo cây con (cấp) Đánh giá bệnh đốm lá (cấp) 1 0,0% EMS (ĐC) 380 2,11 2 3 2 0,2% EMS 380 2,63 2 3 3 0,4% EMS 380 1,84 2 3 4 0,6% EMS 380 4,21 3 2 5 0,8% EMS 380 1,84 2 3 Khoảng 20 NSKG cỏ dại phát triển rải rác khắp khu đất thí nghiệm trong nhà lưới, nhưng sau đó cỏ được kiểm soát bằng cách nhổ tay, vì vậy đến khi đậu giáp tán mật độ cỏ xuất hiện ít hơn. Bên cạnh đó, hệ thống tưới và thoát nước tốt nên khu đất thí nghiệm không bị thiếu nước lúc nắng và không bị ngập úng khi trời mưa. 3.2 ẢNH HƢỞNG CỦA EMS LÊN ĐẶC TÍNH SINH TRƢỞNG CỦA GIỐNG ĐẬU XANH TAICHUNG 3.2.1 Thời gian mọc mầm Thời gian mọc mầm của giống đậu xanh Taichung giữa các nghiệm thức có sự khác biệt ở mức ý nghĩa 1% qua phân tích thống kê. Thời gian mọc mầm nhanh nhất thuộc về nghiệm thức đối chứng (3 ngày), thời gian mọc mầm chậm nhất ở nghiệm thức 0,8% EMS (6 ngày). Số liệu ở Bảng 3.3 cho thấy thời gian mọc mầm càng chậm khi nồng độ EMS càng tăng. Có thể nói, thời gian mọc mầm bị ảnh hưởng không những bởi hóa chất EMS mà còn bởi nồng độ EMS. Tỉ lệ mọc mầm của các nghiệm thức là như nhau (100%) nhưng thời gian mọc mầm của các nghiệm thức lại khác nhau như vậy là EMS đã tác động lên các alen điều khiển thời gian mọc mầm của giống đậu xanh Taichung. 3.2.2 Thời gian trổ hoa Qua Bảng 3.3 cho thấy thời gian trổ hoa của giống đậu xanh Taichung giữa các nghiệm thức khác biệt không có ý nghĩa qua phân tích thống kê. Thời gian trổ hoa sớm nhất ở nghiệm thức 0,2% EMS (34 ngày) và thời gian trổ hoa muộn nhất ở các nghiệm thức còn lại (36 ngày) chỉ chênh lệch nhau 2 ngày nên có thể cho rằng 21 thời gian trổ hoa của giống đậu xanh Taichung ở các nghiệm thức là đồng loạt và EMS đã chưa tác động đến đặc tính này. Bảng 3.3: Các đặc tính sinh trƣởng của giống đậu xanh Taichung, vụ Hè Thu 2012 STT Nghiệm thức Thời gian mọc mầm (ngày) Thời gian trổ hoa (ngày) Thời gian sinh trƣởng (ngày) 1 0,0% EMS (ĐC) 3,3b 36 59 2 0,2% EMS 3,7b 34 57 3 0,4% EMS 4,0b 36 59 4 0,6% EMS 4,0b 36 59 5 0,8% EMS 6,0a 36 58 Trung bình 4,2 35,6 58,4 Giá trị F ** ns ns CV (%) 8,13 3,62 1,68 Những số trong cùng một cột có chữ theo sau giống nhau thì không khác biệt qua phép thử DUNCAN. (**): khác biệt ở mức ý nghĩa 1%; ns: khác biệt không có ý nghĩa 3.2.3 Thời gian sinh trƣởng Thời gian sinh trưởng của giống đậu xanh Taichung ở các nghiệm thức dao động từ 57 ngày (0,2% EMS) đến 59 ngày (đối chứng, 0,4% EMS và 0,6% EMS). Thời gian sinh trưởng ở các nghiệm thức khác biệt không có ý nghĩa qua phân tích thống kê (Bảng 3.3). Qua đó cho thấy EMS đã không tác động đến các alen điều khiển thời gian sinh trưởng của giống đậu xanh Taichung. Thời gian trổ hoa và thời gian sinh trưởng của giống đậu xanh Taichung ít bị ảnh hưởng bởi hóa chất EMS bởi vì hai đặc tính này do đa gen kiểm soát, có thể hóa chất EMS chỉ tác động lên một ít gen. 3.3 ẢNH HƢỞNG CỦA EMS LÊN SỨC SỐNG GIỐNG ĐẬU XANH TAICHUNG 3.3.1 Tỉ lệ sống của cây con Tỉ lệ sống của cây con ở thời điểm 15 NSKG trong thế hệ đột biến đầu tiên (M1) của cây đậu xanh Taichung dao động từ 80,16% (0,4% EMS) đến 84,68% (ĐC) (Bảng 3.4). Tất cả bốn nghiệm thức có xử lý EMS đều có tỷ lệ cây sống thấp 22 hơn so với nghiệm thức đối chứng. Có thể nói hóa chất EMS là nguyên nhân gây chết cây con ở thế hệ M1. Kết quả này cũng được tìm thấy bởi Rajib Roychowdhury và ctv. (2011) trên cây Cẩm Chướng, Pedavai và Dhanavel (2004) trên cây đậu nành, Singh và Kole (2005) trên cây đậu xanh. Số liệu ở bảng 3.4 cho thấy tỉ lệ sống của cây con ở thời điểm 15 NSKG biểu hiện độc lập với nồng độ xử lý, có thể ở giai đoạn này cây con vẫn chưa ổn định với mức nồng độ xử lý EMS. Bảng 3.4: Ảnh hƣởng của các mức nồng độ EMS đến sức sống của giống đậu xanh Taichung Tổng số cây Tỉ lệ (%) Cây sống ở Gây chết so với ĐC 15 NSKG (*) Cây sống lúc trổ Lúc quan sát 15 NSKG Lúc trổ 0,0% EMS (ĐC) 372 315 284 84,68 0,00 90,16 0,2% EMS 370 297 276 80,27 5,71 92,93 0,4% EMS 373 299 267 80,16 5,08 89,30 0,6% EMS 364 300 255 82,42 4,76 85,00 0,8% EMS 373 301 254 80,70 4,44 84,39 Nghiệm thức (*) Tỉ lệ gây chết so với đối chứng ở 15 NSKG Tỉ lệ sống của cây đậu xanh lúc trổ hoa thấp nhất thuộc về nghiệm thức 0,8% EMS (84,39%) và cao nhất thuộc về nghiệm thức 0,2% EMS (92,93%) (Bảng 3.4). Do tổng số cây còn sống vào thời điểm 15 NSKG ở nghiệm thức 0,2% EMS là thấp nhất (297 cây) nên dẫn đến tỉ lệ cây sống lúc trổ ở nghiệm thức 0,2% EMS là cao nhất nhưng qua Bảng 3.4 thì tổng số cây lúc trổ cao nhất lại ở nghiệm thức đối chứng (284 cây). Qua đó cho thấy hóa chất EMS đã ảnh hưởng đến sức sống của cây đậu xanh ở 15 NSKG và lúc trổ hoa. Kết quả này cũng được tìm thấy ở tài liệu của Mahna và ctv. (1989) trên cây đậu xanh bốn mùa (đậu mười), Afsar và ctv. (1980) trên lúa. Từ thời điểm 15 NSKG đến lúc trổ hoa sức sống của cây tiếp tục giảm, đặc biệt là ở nghiệm thức 0,8% EMS đã chết 47 cây. Nhưng tỉ lệ sống của cây lúc trổ lại cao hơn tỉ lệ sống của cây ở thời điểm 15 NSKG (Bảng 3.4), do từ lúc quan sát đến 15 NSKG cây chết nhiều hơn từ thời điểm 15 NSKG đến giai đoạn trổ hoa, có thể kết luận rằng hóa chất EMS ảnh hưởng mạnh đến cây con vào thời điểm 15 NSKG hơn là ở thời điểm trổ hoa. Kết quả tương tự cũng được tìm thấy trong thí nghiệm của Mahna và ctv. (1989) ở đậu xanh bốn mùa (đậu mười). 23 Tỉ lệ gây chết so với đối chứng cho biết ở mức nồng độ nào thì tốc độ gây chết của cây là cao nhất. Tỉ lệ gây chết cao nhất thuộc về nghiệm thức 0,2% EMS (5,71%) và giảm dần theo nồng độ (Bảng 3.4). Nguyên nhân cây chết có thể là do ảnh hưởng của EMS đến các mô phân sinh của hạt trong lúc nảy mầm hoặc có thể do nhiễm sắc thể bị tổn thương về mặt sinh lý và sinh hóa ( Singh et al., 1997; Nilan et al.,1976). Ngoài ra, EMS cũng tác động đến quá trình phân bào nguyên nhiễm làm cho quá trình này bị đình trệ trong giai đoạn đầu (Yadav, 1987). Ananthaswamy và ctv. (1971) thì cho rằng sự sai hình nhiễm sắc thể làm ảnh hưởng đến các enzyme cảm ứng như enzyme catalase và enzyme lipase cũng như hoạt động của các nội tiết tố từ đó làm giảm sự nảy mầm và khả năng sống của cây. 3.4 ẢNH HƢỞNG CỦA EMS LÊN KIỂU HÌNH Ở GIỐNG ĐẬU XANH TAICHUNG Ảnh hưởng của các mức nồng độ EMS khác nhau lên kiểu hình của giống đậu xanh Taichung ở thế hệ M1 được đánh giá bằng sự tổn thương sinh lý học. Theo Blixt et al., 1965 tần số đột biến của diệp lục tố trong thế hệ M1 được xem như một chỉ tiêu để đánh giá sự ảnh hưởng của EMS đối với cây trồng cũng như chỉ tiêu sinh trưởng hay sống sót của cây con, tổn thương sinh lý học chủ yếu là sự thiếu hoặc không có diệp lục tố trong lá, điều đó dẫn đến lá có những mức độ màu sắc khác nhau, chủ yếu xuất hiện trên các lá đơn đầu tiên hoặc ở giai đoạn sau thì xuất hiện một trong ba lá chét trên một cuống lá, những lá ở giai đoạn sau sẽ xuất hiện nhiều hơn bình thường. Ngoài đột biến diệp lục tố, trong ruộng đậu còn xuất hiện các loại đột biến khác như sự biến đổi hình dạng lá chét và số lượng lá chét. 3.4.1 Đột biến về màu sắc lá của giống đậu xanh Taichung Vào giai đoạn 30 NSKG trên ruộng đậu bắt đầu xuất hiện nhiều lá có màu sắc khác với màu lá cây đậu xanh bình thường như là bị vàng một phần của lá (Hình 3.1 A), vàng cả lá (Hình 3.1 B), gân lá có màu tím đỏ (Hình 3.1 C) và lá vàng nhưng gân lá xanh (Hình 3.1 D). Tỉ lệ đột biến về màu sắc lá của giống đậu xanh Taichung được ghi nhận lần lượt là 5,49% (0,6% EMS), 4,33% (0,8% EMS), 4,12% (0,4% EMS) và 1,45% (0,2% EMS). Nguyên nhân là do EMS gây tổn thương cây đậu về mặt sinh lý chủ yếu làm chất diệp lục bị rối loạn, đột biến diệp lục tố có thể liên quan đến gen hoặc thay đổi nhiễm sắc thể hoặc chỉ là một cơ chế sinh lý của cây. Ở các mức nồng độ khác nhau thì ảnh hưởng đến diệp lục tố cũng khác nhau, điều đó dẫn đến lá có những mức độ màu sắc khác nhau, chủ yếu xuất hiện trên các lá đơn đầu tiên hoặc giai đoạn sau. Tuy nhiên, ở giai đoạn sau sẽ xuất hiện nhiều hơn bình thường và không bị chết. Hóa chất EMS ở mức nồng độ nào cũng đều gây đột biến chất diệp lục và tăng theo liều lượng (Asencion et al., 1994). Bahl và Gupta 24 (1983) cũng cho rằng tỉ lệ đột biến gia tăng thường đi đôi với việc gia tăng nồng độ xử lý và kiểu gen điều khiển tính trạng đột biến diệp lục tố thường ở thể dị hợp tử. A B C D Hình 3.1: Cây đậu xanh có màu sắc lá bị đột biến (A) lá chét có màu vàng ở một góc lá; (B) lá chét có màu vàng do thiếu diệp lục tố; (C) lá chét có gân lá màu tím đỏ và (D) lá chét có màu vàng nhưng gân lá xanh. 25 3.4.2 Đột biến về dạng lá của giống đậu xanh Taichung A B C D E F Hình 3.2: Các kiểu đột biến về dạng lá trên cây đậu xanh. (A) lá chét bị chẻ thúy sâu; (B) lá chét bị chẻ thùy cạn; (C) lá chét nhăn nhúm giống khảm; (D) lá chét bị vàng và nhăn; (E) lá chét bị tiêu nứa lá và (F) lá chét bị nhăn và nhỏ 26 Ngoài gây đột biến diệp lục tố, hóa chất EMS còn làm cho lá có những hình dạng bất thường như dạng lá chẻ thùy sâu (Hình 3.2 A), dạng lá chẻ thùy cạn (Hình 3.2 B). Tỉ lệ được ghi nhận lần lượt là 5,24% (0,4% EMS), 4,33% (0,8% EMS), 3,92% (0,6% EMS) và 1,81% (0,2% EMS). Trong ruộng đậu cũng có các dạng như lá nhăn nhúm (Hình 3.2 C và D), lá chỉ còn một nữa (Hình 3.2 E), hoặc lá nhỏ và nhăn (Hình 3.2 F). Tỉ lệ cũng được ghi nhận lần lượt là 4,35% (0,4% EMS), 1,97% (0,8% EMS), 1,57% (0,6% EMS) và 0,36% (0,2% EMS). Asencion và ctv (1994) cũng quan sát thấy những hình dạng tương tự như vậy khi xử lý đột biến bằng hóa chất trên đậu xanh, ông giải thích rằng nguyên nhân do sự thiếu hụt diệp lục tố ở bên trong lá. Ngoài ra cũng có thể là do chất diệp lục và tiền chất của nó bị giảm mạnh, lục lạp phát triển khiếm khuyết, các thylakoid không xếp chồng lên nhau thành hạt grana, ít chất nền stroma dẫn đến việc trì hoãn việc lắp ráp thylakoid. 3.4.3 Đột biến về số lƣợng lá của giống đậu xanh Taichung Thông thường mỗi lá kép ở cây đậu xanh có 3 lá chét, nhưng khi qua xử lý EMS thì quan sát thấy mỗi lá kép có nhiều hơn 3 lá xuất hiện khá nhiều trên ruộng đậu như dạng có 4 lá chét trên một cuống, cách mọc thêm lá thứ 4 cũng có nhiều kiểu khác nhau (Hình 3.3 A, B, C) hoặc lá thứ 4 mọc lên từ nách lá (Hình 3.3 D). Ngoài ra cũng có dạng 5 lá chét (Hình 3.3 E) hoặc dạng 6 lá chét (Hình 3.3 F) nhưng tỉ lệ không nhiều bằng dạng 4 lá chét. Tỉ lệ đột biến về số lượng lá được ghi nhận lần lượt là 4,35% (0,2% EMS), 4,33% (0,8% EMS), 3,00% (0,4% EMS) và 1,96% (0,6% EMS). Khi mọc thêm lá chét thì lá chét có xu hướng nhỏ hơn lá chét bình thường. 27 A B C D E F Hình 3.3: Biến dị về số lƣợng lá chét khi xử lý EMS ở giống đậu xanh Taichung (A) dạng có 4 lá chét; (B) dạng có 4 lá chét; (C) dạng có 4 lá chét; (D) lá chét mọc lên từ nách lá; (E) dạng có 5 lá chét và (F) dạng có 6 lá chét 28 Ngoài việc phân biệt các dạng đột biến kiểu hình ở lá, việc phân tích tần số đột biến, tỉ lệ gây chết lúc trổ, hiệu quả đột biến, hiệu suất đột biến ở các mức xử lý nồng độ EMS khác nhau cũng được tiến hành (Bảng 3.5). Tần số đột biến là một chỉ số khảo sát ảnh hưởng của chất gây đột biến đến sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng (Blixt et al., 1965). Tần số đột biến cao nhất ở nghiệm thức 0,8% EMS (26,38%) và thấp nhất ở nghiệm thức 0,2% EMS (10,87%). Số liệu ở Bảng 3.5 cho thấy nồng độ xử lý càng cao thì tần số đột biến càng tăng chứng tỏ rằng tần số đột biến tỉ lệ thuận với nồng độ xử lý. Hiệu quả đột biến (Mutagenic Effectiveness) là chỉ số nói lên mức độ đáp ứng của kiểu gen tới sự gia tăng nồng độ của chất gây đột biến. Kết quả được trình bày ở Bảng 3.5, cho thấy hiệu quả đột biến cao nhất ở nghiệm thức 0,2% EMS (54,35) tiếp tục giảm dần theo từng mức nồng độ tương ứng và thấp nhất ở nồng độ 0,8% EMS (32,98). Có nghĩa là ở nghiệm thức có nồng độ EMS cao thì hiệu quả đột biến thấp do tần số đột biến và liều lượng xử lý tăng tỉ lệ thuận. Bảng 3.5 Tần số đột biến, hiệu quả và hiệu suất đột biến ở các mức nồng độ EMS trên giống đậu xanh Taichung Nghiệm thức Số cây quan sát (cây) Số cây đột biến (cây) Tần số đột biến (%) Tỉ lệ cây chết lúc trổ (%) Hiệu quả đột biến Hiệu suất đột biến 0,2% EMS 276 30 10,87 7,07 54,35 1,54 0,4% EMS 267 44 16,48 10,70 41,20 1,54 0,6% EMS 255 54 21,18 15,00 35,30 1,41 0,8% EMS 254 67 26,38 15,61 32,98 1,69 Hiệu suất đột biến (Mutagenic Efficiency) là chỉ số dùng để đánh giá mức độ đột biến của kiểu gen lên tỉ lệ đột biến gây chết. Hiệu suất đột biến cao nhất quan sát được ở nghiệm thức 0,8% EMS (1,69) và thấp nhất ở nghiệm thức 0,6% EMS (1,41). Để đạt được hiệu suất cao, ảnh hưởng của chất gây đột biến nên lấn át được những tác động của các tác nhân khác trong tế bào như là sự sai hình của nhiễm sắc thể và các ảnh hưởng độc. Konzak và ctv (1965) cho rằng hiệu suất của đột biến ở nồng độ thấp thì sẽ lớn hơn so với hiệu suất ở nồng độ cao vì ở nồng độ cao thường có hiện tượng gây chết và bị tổn thương gia tăng nhanh hơn so với tốc độ đột biến. Nhưng ở nghiệm thức 0,8% EMS lại cao hơn là do tốc độ tăng của tỉ lệ gây chết thấp hơn nhiều so với tốc độ tăng của tần số đột biến, có nghĩa là ở nồng độ 0,8% EMS các đột biến không mong muốn lại ít hơn dù mức đột biến cao. 29 3.5 ẢNH HƢỞNG CỦA EMS LÊN ĐẶC TÍNH NÔNG HỌC CỦA GIỐNG ĐẬU XANH TAICHUNG 3.5.1 Chiều cao cây lúc chín Ở đậu xanh cây đạt chiều cao tối đa lúc đã có trái chắc (Phạm Văn Thiều, 1999). Chiều cao cây lúc chín của các nghiệm thức biến động từ 73cm (0,8% EMS) đến 86,53cm (0,2% EMS), chiều cao cây trung bình của 5 nghiệm thức là 79,91cm, chiều cao cây lúc chín của các nghiệm thức khác biệt không có ý nghĩa qua phân tích thống kê (Bảng 3.6). Tuy chiều cao cây không khác biệt nhưng qua số liệu ở Bảng 3.6 thì chiều cao cây có khuynh hướng giảm dần khi tăng nồng độ xử lý. Thông thường thì chiều cao cây phụ thuộc vào kiểu gen, thời vụ gieo, đất đai và sự chăm sóc. Chiều cao cây giữa có xử lý và không xử lý EMS không thể hiện mối quan hệ nào nên có lẻ EMS chưa có ảnh hưởng nhiều đến tính trạng chiều cao cây. Bảng 3.6 Chiều cao cây và số lóng của giống đậu xanh Taichung ở các nghiệm thức, vụ Hè Thu 2012 STT 1 2 3 4 5 Nghiệm thức 0,0% EMS (ĐC) 0,2% EMS 0,4% EMS 0,6% EMS 0,8% EMS Trung bình Giá trị F CV (%) Chiều cao cây (cm) 84,67 86,53 77,67 77.67 73,00 79,91 ns 14,34 Số lóng 9,47 a 8,60 ab 7,80 b 8,20 b 8,47 b 8,51 * 5,46 Những số trong cùng một cột có chữ theo sau giống nhau thì không khác biệt qua phép thử DUNCAN. (ns): khác biệt không có ý nghĩa; (*): khác biệt ở mức ý nghĩa 5%. 3.5.2 Số lóng trên thân chính Số lóng trên thân chính giữa các nghiệm thức khác biệt ở mức ý nghĩa 5% qua phân tích thống kê. Số lóng ít nhất thuộc về nghiệm thức 0,4% EMS (8 lóng) và số lóng nhiều nhất thuộc về nghiệm thức đối chứng (9 lóng). Số liệu ở Bảng 3.6 cho thấy nghiệm thức đối chứng có số lóng tương đương với nghiệm thức xử lý 0,2% EMS nhưng khác biệt với các nghiệm thức xử lý EMS còn lại. Qua đó cho thấy khi có xử lý EMS thì số lóng sẽ ít lại, nên có thể kết luận rằng EMS đã ảnh hưởng đến số lóng trên thân chính nhưng ở từng mức nồng độ khác nhau chưa thấy ảnh hưởng rõ rệt. 3.5.3 Số trái trên cây Số trái trên cây của giống đậu xanh Taichung ở tất cả các nghiệm thức đều khác biệt không có ý nghĩa qua phân tích thống kê. Tuy nhiên qua số liệu ở Bảng 3.7 cho thấy số trái trên cây cao nhất ở nghiệm thức đối chứng và thấp nhất ở nghiệm thức 0,8% EMS, số trái trên cây tỉ lệ nghịch với nồng độ xử lý, nghĩa là càng tăng nồng độ lên thì số trái càng giảm, ở nghiệm thức 0,2% EMS là 8 trái nhưng ở nghiệm thức 0,8% EMS chỉ còn 7 trái. Nhìn chung số trái trên cây ở các 30 nghiệm thức có xử lý EMS đều thấp hơn so với số trái trên cây ở nghiệm thức không xử lý EMS, nguyên nhân là do ở các nghiệm thức có xử lý EMS có một số cây chỉ có một trái hoặc không có trái nào (cây bất thụ). Malik (1996) giải thích rằng hóa chất EMS đã làm giảm độ hữu thụ của hạt phấn, ảnh hưởng đến quá trình thụ tinh, dẫn đến số trái trên cây ở các nghiệm thức có xử lý EMS đều thấp hơn so với số trái trên cây ở nghiệm thức đối chứng. Kết quả này cũng tương tự kết quả của Roychowdhury (2012) trên cây Cẩm Chướng. Bảng 3.7 Thành phần năng suất của giống đậu xanh Taichung ở vụ Hè Thu 2012 STT Nghiệm thức 1 2 3 4 5 0,0% EMS (ĐC) 0,2% EMS 0,4% EMS 0,6% EMS 0,8% EMS Trung bình Giá trị F CV (%) Số trái/cây 11,5 8,1 7,7 7,5 6,7 8,3 ns 22,1 Chiều dài trái (cm) 8,5 8,7 8,9 8,4 8,7 8,6 ns 6,6 Số hạt/trái Số hạt/cây TL 1000 hạt (g) TL hạt/cây (g) 8,6 7,5 7,7 7,8 8,1 7,9 ns 7,2 83 68 69 62 66 69,6 ns 25,4 48,9 50,8 45,7 48,9 47,0 48,3 ns 4,76 3,3 3,2 2,7 3,1 3,0 3,1 ns 28,4 Những số trong cùng một cột có chữ theo sau giống nhau thì không khác biệt qua phép thử DUNCAN. (ns): khác biệt không có ý nghĩa 3.5.4 Chiều dài trái Qua Bảng 3.7 cho thấy chiều dài trái của giống đậu xanh Taichung ở các nghiệm thức khác biệt không có ý nghĩa qua phân tích thống kê, chiều dài trái trung bình của giống là 8,7 cm, cao nhất ở nghiệm thức 0,4% EMS (8,9 cm) và thấp nhất ở nghiệm thức 0,6% EMS (8,4 cm), chiều dài trái của các nghiệm thức dao động nhỏ chỉ chênh lệch 0,5 cm nên có thể nói rằng EMS không có hoặc ít tác động lên chiều dài trái của cây. 3.5.5 Số hạt trên trái Số liệu ở Bảng 3.7 cho thấy số hạt trên trái cao nhất ở nghiệm thức đối chứng (9 hạt) và thấp nhất ở nghiệm thức 0,2% EMS (8 hạt), trung bình số hạt trên trái là 7,9 hạt, số hạt trên trái ở các nghiệm thức dao động nhỏ chỉ chênh lệch 1,1 hạt. Số hạt trên trái của các nghiệm thức khác biệt không có ý nghĩa qua phân tích thống kê. 3.5.6 Số hạt trên cây Số hạt trên cây trung bình là 69,6 hạt, số hạt trên cây cao nhất thuộc về nghiệm thức đối chứng (83 hạt) và thấp nhất thuộc về nghiệm thức 0,6% EMS (62 hạt) thể hiện ở Bảng 3.6. Số hạt trên cây của giống đậu xanh Taichung ở các nghiệm thức khác biệt không ý nghĩa qua phân tích thống kê, nhưng qua Bảng 3.7 có thể thấy khi không xử lý EMS thì số hạt trên cây cao hơn nhiều so với các nghiệm thức có xử lý EMS. Số hạt trên cây và số trái trên cây ở nghiệm thức đối chứng có khuynh hướng cao hơn các nghiệm thức có xử lý EMS. 31 3.5.7 Trọng lƣợng 1000 hạt Trọng lượng 1000 hạt của giống đậu xanh Taichung qua phân tích thống kê thì không có sự khác biệt ý nghĩa giữa các nghiệm thức. Qua Bảng 3.7 thì trọng lượng 1000 hạt cao nhất ở nghiệm thức 0,2% EMS (50,8g) và thấp nhất thuộc về nghiệm thức 0,4% EMS (45,7g), chênh lệch 5,1g. Trọng lượng 1000 hạt được kiểm soát bởi kiểu gen ít bị biến đổi do môi trường nên chưa thấy sự tác động của EMS lên tính trạng này. 3.5.8 Trọng lƣợng hạt trên cây Trọng lượng hạt trên cây của giống đậu xanh Taichung ở các nghiệm thức khác biệt không có ý nghĩa qua phân tích thống kê. Trọng lượng hạt trên cây cao nhất ở nghiệm thức đối chứng (3,3g) và thấp nhất ở nghiệm thức 0,4% EMS (2,7g). Trọng lượng hạt trên cây ở các nghiệm thức có xử lý EMS đều tương đồng với đối chứng, chỉ chênh lệch nhau 0,6g có thể nói hóa chất EMS ít ảnh hưởng đến năng suất giống đậu xanh Taichung. 3.5.9 Hệ số biến dị (CV%) Hệ số biến dị phản ánh mức độ sai biệt giữa các cá thể trong quần thể với một tính trạng nào đó. Một tính trạng có hệ số biến dị cao, nghĩa là mức độ biến dị của các cá thể trong quần thể ở tính trạng đó lớn. Tuy nhiên, mức độ biến dị phụ thuộc vào hai yếu tố: biến dị do kiểu gen và biến dị do yếu tố môi trường tác động. Vì vậy, việc xác định biến dị nào do kiểu gen quy định là điều rất cần thiết, nó sẽ giúp ít nhiều cho nhà chọn giống trong việc thiết lập chương trình cải thiện giống. Khảo sát hệ số biến dị xác định được tính trạng nào ở mức biến dị cao và ở nồng độ nào từ đó có thể đưa ra các biện pháp xử lý thích hợp. CV% 70 60 Cao cây Trái/cây Hạt/cây 50 40 TL 1000 hạt TL hạt/ cây 30 20 10 0 Nghiệm Thức Đối chứng 0,2% EMS 0,4% EMS 0,6% EMS 0,8% EMS Hình 3.4 Ảnh hƣởng của nồng độ EMS lên hệ số biến dị CV của giống đậu xanh Taichung 32 Trong số 5 tính trạng được khảo sát, thì hệ số biến dị cao nhất thuộc về tính trạng số hạt trên cây tương ứng mức nồng độ 0,2% EMS và 0,6% EMS. Tiếp theo đó là các tính trạng số trái trên cây, trọng lượng hạt trên cây, chiều cao cây và cuối cùng là trọng lượng 1000 hạt ( Hình 3.4). Nhìn chung thì ở nồng độ 0,0% EMS (đối chứng) ở 5 tính trạng khảo sát đều có hệ số biến dị thấp nhất. Trong khi các nghiệm thức được xử lý bởi các nồng độ EMS thì đa số các tính trạng có hệ số biến dị cao đều thuộc về nghiệm thức có nồng độ 0,6% EMS (Hình 3.4 và phụ chương 12). 33 CHƢƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 4.1 KẾT LUẬN Từ kết quả thí nghiệm có thể rút ra một số kết luận sau: Nồng độ EMS càng cao thì thời gian mọc mầm càng chậm. Ở nồng độ 0,8% EMS đã làm chậm khả năng mọc mầm của giống đậu xanh Taichung. Tần số đột biến tăng dần theo nồng độ xử lý EMS, ở nồng độ 0,8% EMS thì tần số đột biến (26,38) là cao nhất. Hiệu quả đột biến giảm dần theo nồng độ, thấp nhất ở nghiệm thức 0,8% EMS (32,98). Hiệu suất đột biến cũng giảm dần theo nồng độ nhưng đến mức nồng độ nhất định 0,6% EMS thì nó tăng. EMS đã làm xuất hiện nhiều dạng lá đột biến như chẻ thùy sâu, chẻ thùy cạn, nhăn nhúm, tiêu biến nữa lá. Ngoài ra EMS còn làm thay đổi màu sắc lá như lá vàng gân vàng, lá vàng gân xanh, lá xanh gân đỏ tím. Số lượng lá chét cũng bị biến đổi khi xử lý EMS, xuất hiện những lá kép có 4 lá chét, 5 lá chét và 6 lá chét. Các dạng đột biến hình thái chủ yếu xuất hiện ở nồng độ 0,4% EMS (16,71%). Hệ số biến dị của các tính trạng chiều cao cây, số hạt/cây, số trái/cây trọng lượng 1000hạt và trọng lượng hạt/cây nhìn chung cao ở nồng độ 0,6% EMS. EMS đã tác động đến số lóng của cây đậu xanh Taichung làm cho số lóng ít lại khi xử lý EMS. Ngoài ra, các tính trạng khác như số trái/cây, chiều dài trái, số hạt/cây, số hạt/trái, trọng lượng 1000 hạt và trọng lượng hạt/cây ít chịu sự tác động của hóa chất EMS ở thế hệ M1. 4.2 ĐỀ NGHỊ Tiếp tục gieo trồng hạt ở các thế hệ kế tiếp (M2, M3, M4,…) để đánh giá sự phân ly của các kiểu gen đột biến trong quần thể, nhằm tìm ra được những dòng tốt, phục vụ cho công tác cải thiện giống. 34 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng anh Adamu, A. K. and H. Aliyu. 2007. Morphological effects of sodium azide on tomato (Lycopersicon esculentum Mill). Science World Journal. 2(4): 9-12. Dianthus caryophyllus for economic traits. Electronic. J. Plt. Dubey, V. 1988. Effect of ethyl methane sulphonate (EMS) and diethyl sulphate (DES) in Faba bean. FABIS Newsletter. 32: 18-22. Khan, S. and S. Goyal. 2009. Improvement of mungbean varieties through induced mutations. Afr. J. Plant Sci. 3: 174-180. [22] Kozgar, M. I., S. Goyal and S. Khan. 2011. EMS induced mutation variability in Vigna radiata and Vigna mungo. Res. J. Bot. 6: 31-37. Kharkwal, M.C. and Q.Y. Shu. 2009. The Role of Induced Mutations in World Food Security. In: Shu, Q.Y. (Ed.), Induced Plant Mutations in the Genomics Era, Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, Italy, pp. 33-38. Lee, S. Y., B. W. Yae and K. S. Kim. 2005. Segregation patterns of several morphological characters and RAPD markers in interspecific hybrids between Dianthus giganteus and D.carthusianorum. Scientia Horticulturae. 105: 53-64. Nandanwar, R. S. and Y. G. Khamankar. 1996. Induced variability for quantitative character in Mung bean (Vigna radiata L. Wilczek.) in M1 generation. In: Proc. of seminar on Strategies for increases pulse production in Maharashtra. Novak, F.J. and H. Brunner. 1992. Plant breeding: Induced mutation technology for crop improvement. IAEA Bull. 4: 25-32. Padavai, P. and D. Dhanavel. 2004. Effect of EMS, DES and Colchicine treatment in soybean. Crop Res. 28 (1, 2 & 3): 118-120. Roychowdhury, R. 2011. Effect of Chemical Mutagens on Carnation (Dianthus caryophyllus L.): A Mutation Breeding Approach, LAP Lambert Academic Publishing, Germany, pp. 14. Roychowdhury, R. and J. Tah. 2011. Mutation breeding in Singh, R. and C. R. Kole. 2005. Effect of mutagenic treatments with EMS on germination and some seedling parameters in mungbean. Crop Res. 30(2): 236-240. Staby, G. L., J. L. Robertson, D. C. Kiplinger and C. A. Conover. 1978. Chain of Life, Ohio Florist’s Association, Ohio State University, Columbus. Yadav, R. D. S. 1987. Effect of mutagens on mitotic index, seedling vigour and chlorophyll mutation in mung bean (Vignaradiata L. Wilczek). J. Nuclear Agric. Bio. 16(1): 13-17. Tiếng việt Đổ Lê Thăng. (2001). Giáo trình di truyền học. Nhà xuất bản Hà Nội. Khuất Hữu Thanh, (2003). Cơ sở di truyền phân tử và kỹ thuật gen trường đại học Bách Khoa Hà Nội. Nguyễn Hữu Đống, Ks Đào Thanh Bằng, Ks Lâm Quang Dụ, Ks Phan Đức Trực. (1997) . Đột biến: cơ sở lý luận và ứng dụng. Nhà xuất bản Nông Nghiệp Hà Nội. Phạm Thành Hổ. (1988). Giáo trình di truyền học. Nhà xuất bản giáo dục. Phạm Văn Duệ. (2005). Giáo trình di truyền và chọn giống cây trồng. Nhà xuất bản Hà Nội. Trần Kim Thủy. (1969). Cây đậu xanh, đặc tính thực vật và sự canh tác đậu xanh tại Việt Nam, viện khảo cứu Sài Gòn. Trần Thị Thanh Thủy và Trương Trọng Ngôn. (2010). Phân tích và đánh giá các mô hình tương tác giữa kiểu gen và môi trường của các giống đậu xanh triển vọng. Báo cáo nghiệm thu đề tài cấp trường. Vũ Đình Hòa, PGS.TS. Nguyễn Văn Hoan, TS. Vũ Văn Liệt. (2009). Giáo trình chọn giống cây trồng. Nhà xuất bản Hà Nội. PHỤ CHƢƠNG Phụ chƣơng 1 Bảng phân tích phương sai tỉ lệ thời gian mọc mầm của giống đậu xanh Taichung, vụ Hè Thu 2012. Nguồn biến động Lặp lại Nghiệm thức Sai số Tổng cộng CV (%)= 8,13 Độ tự do 2 4 8 14 Tổng bình phƣơng 0,400 13,067 0,933 14,400 Trung bình bình phƣơng 0,200 3,267 0,117 F tính Xác suất 1,7143 0,2401 28,0000** 0,0001 **: khác biệt ở mức ý nghĩa 1% Phụ chƣơng 2 Bảng phân tích phương sai thời gian trổ hoa của giống đậu xanh Taichung, vụ Hè Thu 2012. Nguồn biến động Lặp lại Nghiệm thức Sai số Tổng cộng CV (%)= 3,62 Độ tự do 2 4 8 14 Tổng bình phƣơng 3,333 6,667 13,333 23,333 Trung bình bình phƣơng 1,667 1,667 1,667 F tính Xác suất 1,0000 1,0000ns ns: khác biệt không có ý nghĩa Phụ chƣơng 3 Bảng phân tích phương sai thời gian sinh trưởng của giống đậu xanh Taichung, vụ Hè Thu 2012. Nguồn biến động Lặp lại Nghiệm thức Sai số Tổng cộng CV (%)= 1,68 Độ tự do 2 4 8 14 ns: khác biệt không có ý nghĩa Tổng bình phƣơng 25,600 6,267 7,733 39,600 Trung bình bình phƣơng 12,800 1,567 0,967 F tính Xác suất 13,2414 1,6207ns 0,0029 0,2598 Phụ chƣơng 4 Bảng phân tích phương sai chiều cao cây của giống đậu xanh Taichung, vụ Hè Thu 2012. Nguồn biến động Lặp lại Nghiệm thức Sai số Tổng cộng CV (%)= 14,34 Độ tự do 2 4 8 14 Tổng bình phƣơng 21,829 372,923 1050,517 1445,269 Trung bình bình phƣơng 10,915 93,231 131,315 F tính Xác suất 0,0831 0,7100ns ns: khác biệt không ý nghĩa Phụ chƣơng 5 Bảng phân tích phương sai số lóng của giống đậu xanh Taichung, vụ Hè Thu 2012. Nguồn biến động Lặp lại Nghiệm thức Sai số Tổng cộng CV (%)= 5,46 Độ tự do 2 4 8 14 Tổng bình phƣơng 0,485 4,576 1,728 6,789 Trung bình bình phƣơng 0,243 1,144 0,216 F tính Xác suất 1,1235 5,2963* 0,3715 0,0220 *: khác biệt ở mức ý nghĩa 5% Phụ chƣơng 6 Bảng phân tích phương sai số trái trên cây của giống đậu xanh Taichung, vụ Hè Thu 2012. Nguồn biến động Lặp lại Nghiệm thức Sai số Tổng cộng CV (%)= 22,05 Độ tự do 2 4 8 14 ns: khác biệt không có ý nghĩa Tổng bình phƣơng 0,665 41,931 26,701 69,297 Trung bình bình phƣơng 0,333 10,483 3,338 F tính Xác suất 0,0997 3,1407ns 0,0789 Phụ chƣơng 7 Bảng phân tích phương sai chiều dài trái của giống đậu xanh Taichung, vụ Hè Thu 2012. Nguồn biến động Lặp lại Nghiệm thức Sai số Tổng cộng CV (%)= 6,62 Độ tự do 2 4 8 14 Tổng bình phƣơng 0,680 0,592 2,625 3,897 Trung bình bình phƣơng 0,340 0,148 0,328 F tính Xác suất 1,0368 0,4514ns 0,3978 ns: khác biệt không có ý nghĩa Phụ chƣơng 8 Bảng phân tích phương sai số hạt trên trái của giống đậu xanh Taichung, vụ Hè Thu 2012. Nguồn biến động Lặp lại Nghiệm thức Sai số Tổng cộng CV (%)=7,17 Độ tự do 2 4 8 14 Tổng bình phƣơng 1,275 2,069 2,583 5,927 Trung bình bình phƣơng 0,637 0,517 0,323 F tính Xác suất 1,9736 1,6018ns 0,2010 0,2642 ns: khác biệt không có ý nghĩa Phụ chƣơng 9 Bảng phân tích phương sai số hạt trên cây của giống đậu xanh Taichung, vụ Hè Thu 2012. Nguồn biến động Lặp lại Nghiệm thức Sai số Tổng cộng CV (%)=25,38 Độ tự do 2 4 8 14 ns: khác biệt không có ý nghĩa Tổng bình phƣơng 593,509 727,157 2500,891 3821,557 Trung bình bình phƣơng 296,755 181,789 312,611 F tính 0,9493 0,5815ns Xác suất Phụ chƣơng 10 Bảng phân tích phương sai trọng lượng hạt trên cây của giống đậu xanh Taichung, vụ Hè Thu 2012. Nguồn biến động Lặp lại Nghiệm thức Sai số Tổng cộng CV (%)=28,37 Độ tự do 2 4 8 14 Tổng bình phƣơng 0,908 0,596 6,035 7,540 Trung bình bình phƣơng 0,454 0,149 0,754 Xác suất F tính 0,6020 0,1976ns ns: khác biệt không có ý nghĩa Phụ chƣơng 11 Bảng phân tích phương sai trọng lượng 1000 hạt của giống đậu xanh Taichung, vụ Hè Thu 2012. Nguồn biến động Lặp lại Nghiệm thức Sai số Tổng cộng CV (%)= 4,76 Độ tự do 2 4 8 14 Tổng bình phƣơng 14,934 46,210 42,240 103,385 Trung bình bình phƣơng 7,467 11,553 5,280 F tính Xác suất 1,4142 2,1880ns 0,2979 0,1607 ns: khác biệt không có ý nghĩa Phụ chƣơng 12 Hệ số biến dị (CV%) của các tính trạng năng suất và thành phần năng suất ở các mức nồng độ EMS. Nghiệm thức Cao cây (cm) 0,0% EMS (ĐC) 0,2% EMS 0,4% EMS 0,6% EMS 0,8% EMS 11,89 14,94 21,51 16,48 17,52 Trái/cây Hạt/cây TL 1000 TL hạt (g) hạt/cây (g) 28,72 29,41 3,19 3,19 45,53 59,76 3,96 3,96 42,94 49,06 4,75 4,75 59,00 59,62 5,42 5,42 58,91 45,68 7,98 7,98 Điểm Xếp hạng 1 4 3 2 2 3 4 1 3 2 [...]... tính sinh trƣởng của giống đậu xanh Taichung, vụ Hè Thu 2012 20 3.4 Ảnh hƣởng của các mức nồng độ EMS đến sức sống của giống đậu xanh Taichung 23 3.5 Tần số đột biến, hiệu quả và hiệu suất đột biến của các mức nồng độ EMS trên giống đậu xanh Taichung 29 3.6 Chiều cao cây và số lóng của giống đậu xanh Taichung ở các nghiệm thức, vụ Hè Thu 2012 30 3.7 Thành phần năng suất của giống đậu xanh Taichung ở vụ... 3.4 Tên hình Cây đậu xanh có màu sắc lá bị đột biến Các kiểu đột biến về dạng lá trên cây đậu xanh Biến dị về số lƣợng lá chét khi xử lý EMS ở giống đậu xanh Taichung Ảnh hƣởng của nồng độ EMS lên hệ số biến dị của giống đậu xanh Taichung x Trang 25 26 28 32 DANH SÁCH BẢNG Bảng 1.1 Tên bảng Các tác nhân gây đột biến hóa học thông dụng trong chọn giống 2.1 Đặc tính của giống đậu xanh Taichung 12 2.2... của giống đậu xanh Taichung Thời gian trổ hoa và thời gian sinh trưởng của giống đậu xanh Taichung ít bị ảnh hưởng bởi hóa chất EMS bởi vì hai đặc tính này do đa gen kiểm soát, có thể hóa chất EMS chỉ tác động lên một ít gen 3.3 ẢNH HƢỞNG CỦA EMS LÊN SỨC SỐNG GIỐNG ĐẬU XANH TAICHUNG 3.3.1 Tỉ lệ sống của cây con Tỉ lệ sống của cây con ở thời điểm 15 NSKG trong thế hệ đột biến đầu tiên (M1) của cây đậu. .. phá vỡ liên kết giữa nitơ của purin và đường deoxyriboza, có thể gây các đột biến Vì những lý do trên mà đề tài Ảnh hưởng của bốn mức nồng độ EMS lên giống đậu xanh Taichung được thực hiện nhằm xác định nồng độ EMS thích hợp gây biến dị cao và có lợi trên giống đậu xanh Taichung để góp phần tạo ra nguồn vật liệu mới phục vụ cho công tác chọn giống đậu xanh bằng con đường đột biến 1 CHƢƠNG 1 LƢỢC KHẢO... và Dhanavel (2004) trên cây đậu nành, Singh và Kole (2005) trên cây đậu xanh Số liệu ở bảng 3.4 cho thấy tỉ lệ sống của cây con ở thời điểm 15 NSKG biểu hiện độc lập với nồng độ xử lý, có thể ở giai đoạn này cây con vẫn chưa ổn định với mức nồng độ xử lý EMS Bảng 3.4: Ảnh hƣởng của các mức nồng độ EMS đến sức sống của giống đậu xanh Taichung Tổng số cây Tỉ lệ (%) Cây sống ở Gây chết so với ĐC 15 NSKG... khi nồng độ EMS càng tăng Có thể nói, thời gian mọc mầm bị ảnh hưởng không những bởi hóa chất EMS mà còn bởi nồng độ EMS Tỉ lệ mọc mầm của các nghiệm thức là như nhau (100%) nhưng thời gian mọc mầm của các nghiệm thức lại khác nhau như vậy là EMS đã tác động lên các alen điều khiển thời gian mọc mầm của giống đậu xanh Taichung 3.2.2 Thời gian trổ hoa Qua Bảng 3.3 cho thấy thời gian trổ hoa của giống đậu. .. nhổ tay, vì vậy đến khi đậu giáp tán mật độ cỏ xuất hiện ít hơn Bên cạnh đó, hệ thống tưới và thoát nước tốt nên khu đất thí nghiệm không bị thiếu nước lúc nắng và không bị ngập úng khi trời mưa 3.2 ẢNH HƢỞNG CỦA EMS LÊN ĐẶC TÍNH SINH TRƢỞNG CỦA GIỐNG ĐẬU XANH TAICHUNG 3.2.1 Thời gian mọc mầm Thời gian mọc mầm của giống đậu xanh Taichung giữa các nghiệm thức có sự khác biệt ở mức ý nghĩa 1% qua phân... trên đều cao hơn so với giống đối chứng trong thế hệ M5 Res J Bot (2010) Nghiên cứu ảnh hưởng của EMS ở các mức nồng độ khác nhau trên giống đậu xanh và đậu đen Kết quả là làm thay đổi giá trị trung bình của năng suất và cải thiện đặc điểm năng suất ở thế hệ M2 trong khi không có sự thay đổi lớn của hai đặc tính trên ở thế hệ M1 của cả hai giống Tuy nhiên giá trị trung bình của tổng hàm lượng protêin... mầm và các đặc tính nông học trên đậu xanh Kết quả làm thay đổi các đặc tính nông học của đậu xanh nhưng không ảnh hưởng đến sự nảy mầm Samiullah Khan và Sonu Goyal (2009) đã sử dụng EMS ở nồng độ 0,1% và 0,2% để gây đột biến trên 2 giống đậu xanh K-851 và PS-16 Kết quả đã cải thiện được năng suất và gia tăng tính biến dị di truyền về các tính trạng số lượng của hai giống này như: số cành hữu hiệu,... (2011), đánh giá hiệu quả gây đột biến của ba hóa chất, consixin, EMS và sodium axit ( SA) ở ba mức nồng độ 0,1%, 0,4% và 0,7% đối với hoa cẩm chướng ở thế hệ M1 Kết quả là ảnh hưởng của EMS đối với hạt giống và sự vô sinh của phấn hoa cao hơn nhiều so với consixin và SA Consixin ở nồng độ 0,4% thì ảnh hưởng hiệu quả đối với các đặc tính nông học Khi tăng liều lượng xử lý của EMS và SA thì tỷ lệ nảy