BỘ CÔNG THƯƠNG TỔNG CÔNG TY GIẤY VIỆT NAM VIỆN NGHIÊN CỨU CÂY NGUYÊN LIỆU GIẤY ĐỀ CƯƠNG ĐỀ TÀI CẤP BỘ NĂM 2010 Tên đề tài: NGHIÊN CỨU CHỌN LỌC, LAI TẠO GIỐNG BẠCH ĐÀN NĂNG SUẤT GỖ CAO Cơ quan chủ quản: BỘ CÔNG THƯƠNG Cơ quan chủ trì: VIỆN NC CÂY NL GIẤY Chủ nhiệm: ThS. Nguyễn Đức Thế 8681 Phú Thọ, 2009 BỘ CÔNG THƯƠNG TỔNG CÔNG TY GIẤY VIỆT NAM VIỆN NGHIÊN CỨU CÂY NGUYÊN LIỆU GIẤY BÁO CÁO KẾT QUẢ ĐỀ TÀI CẤP BỘ NĂM 2010 Tên đề tài: NGHIÊN CỨU CHỌN LỌC, LAI TẠO GIỐNG BẠCH ĐÀN NĂNG SUẤT GỖ CAO Cơ quan chủ quản: Cơ quan chủ trì: Chủ nhiệm: BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NC CÂY NGUYÊN LIỆU GI ẤY ThS. Nguyễn Đức Thế PHÚ THỌ, 2010 MỤC LỤC TÓM TẮT BÁO CÁO i DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH ii PHẦN I. TỔNG QUAN 1 1.1. Cơ sở pháp lý 1 1.2. Tính cấp thiết và mục tiêu nghiên cứu 1 1.2.1. Tính cấp thiết 1 1.2.2. Mục tiêu nghiên cứu 2 1.3. Địa điểm, đối tượng và nội dung nghiên cứu 3 1.3.1. Địa điểm nghiên cứu 3 1.3.2. Đối tượng nghiên cứu 3 1.3.3. Nội dung nghiên cứu 3 1.4. Tổng quan vấn đề nghiên cứu 4 1.4.1. Trên thế giới 4 1.4.2. Ở Việt Nam 5 PHẦN 2. THỰC NGHIỆM 7 2.1. Phương pháp 7 2.1.1. Phương pháp chọn lọc cây trội và dẫn dòng vô tính 7 2.1.2. Phương pháp xác định mùa ra hoa, kết quả 10 2.2. Kết quả và thảo luận 11 2.2.1. Chọn lọc cây trộ i và dẫn dòng vô tính bạch đàn 11 2.2.2. Mùa ra hoa, kết quả của Bạch đàn nâu (E.urophylla) 18 2.2.3. Kỹ thuật thu phấn và bảo quản hạt phấn 20 2.2.4. Kỹ thuật thụ phấn bạch đàn 26 PHẦN 3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 30 3.1. Kết luận 30 3.2. Kiến nghị 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO 31 PHỤ BIỂU: BẢ NG ĐIỂM ĐÁNH GIÁ CÂY TRỘI 32 i TÓM TẮT BÁO CÁO Bạch đàn là một trong những loài cây trồng rừng chính của nước ta, đặc biệt với ngành giấy, gỗ bạch đàn chiếm hơn 50% trong tổng lượng gỗ nguyên liệu chế biến bột giấy. Trong những năm qua, công tác cải thiện giống bạch đàn đã tập trung vào việc chọn lọc cây trội và khảo nghiệm dòng vô tính, nhờ đó đã tìm được những giống mớ i, góp phần gia tăng nhanh chóng diện tích rừng trồng dòng vô tính. Cũng vì thế mà nguồn biến dị tổ hợp của các loài bạch đàn suy giảm nhiều và dẫn đến hạn chế chọn được giống mới bằng con đường chọn lọc cây trội từ những biến dị có sẵn trong tự nhiên. Được sự đồng ý của Bộ Công thương, Viện nghiên cứu cây nguyên liệu giấy bắt đầ u triển khai đề tài “Nghiên cứu chọn lọc, lai tạo giống bạch đàn năng suất gỗ cao”. Năm 2010 đã thu được những kết quả sau: Chọn lọc được 9 cây trội Bạch đàn nâu (Eucalyptus urophylla); tạo được 32 cây chiết từ 6 cây trội để dẫn dòng vô tính về vườn tập hợp giống công tác; Đã xác định được cây Bạch đàn nâu ở các tỉnh Tuyên Quang, Phú Thọ và Vĩnh Phúc có mùa ra hoa và kết quả t ừ tháng 5 vào kéo dài đến tháng 10 hằng năm; Đã xác định được kỹ thuật thu hái và bảo quản hạt phấn Bạch đàn nâu; Đã xác định được kỹ thuật thụ phấn có kiểm soát với Bạch đàn nâu. Dù đã hoàn thành các công việc của năm 2010 theo cam kết với cơ quan chủ quản, nhưng với mong muốn đẩy mạnh nghiên cứu cải thiện giống bạch đàn, nâng cao năng suấ t rừng trồng, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế, xã hội và môi trường vùng nông thôn miền núi, Viện nghiên cứu cây nguyên liệu giấy kính đề nghị và rất mong được Bộ Công thương tiếp tục đầu tư vốn cho các nội dung nghiên cứu của đề tài. ii DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH Bảng 2. 1. Cây trội Bạch đàn nâu (E. urophylla) chọn năm 2010 12 Bảng 2. 2. Thống kê số cây Bạch đàn nâu (E.urophylla) theo quá trình hình thành, phát triển của nụ và hoa 18 Bảng 2. 3. Tỷ lệ hạt phấn Bạch đàn nâu nảy mầm 25 Hình 2. 1. Cây trội Bạch đàn nâu VX03 (Vạn Xuân - Phú Thọ) 13 Hình 2. 2. Cây trội Bạch đàn nâu VX07 (Vạn Xuân - Phú Thọ) 14 Hình 2. 3. Vết khoanh vỏ chiết cành tạ o cây vô tính 16 Hình 2. 4. Tạo bầu cây chiết 17 Hình 2. 5. Nụ hoa Bạch đàn nâu (màu xanh nhạt) 19 Hình 2. 6. Nụ hoa sắp nở (màu vàng nhạt) và hoa Bạch đàn nâu (nắp nụ đã rụng khỏi hoa) 19 Hình 2. 7. Bông hoa Bạch đàn nâu (Nhụy hoa ở giữa; Nhị hoa ở xung quanh) 21 Hình 2. 8. Bọc nụ hoa sắp nở bằng túi ni lông và cắm vào xô nước 22 Hình 2. 9. Mở túi ni lông và cắt nhữ ng bông hoa đã nở 23 Hình 2. 10. Đặt các bông hoa vào bình hút ẩm kín khí 24 1 PHẦN I. TỔNG QUAN 1.1. Cơ sở pháp lý Đề tài "Nghiên cứu chọn lọc, lai tạo giống bạch đàn năng suất gỗ cao" được thực hiện dựa trên các căn cứ pháp lý sau: - Quyết định số 6228/QĐ-BCT ngày 10/12/2009 của Bộ trưởng Bộ Công thương về việc đặt hàng thực hiện nhiệm vụ khoa học và công nghệ năm 2010. - Hợp đồng nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ s ố 16.10.RD/HĐ-KHCN ký ngày 01/02/2010 giữa Bộ Công thương và Viện nghiên cứu cây nguyên liệu giấy. - Quyết định số 17/VNC-QĐ.KHTH ngày 04/02/2010 của Viện trưởng Viện nghiên cứu cây nguyên liệu giấy về việc giao nhiệm vụ nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ năm 2010. 1.2. Tính cấp thiết và mục tiêu nghiên cứu 1.2.1. Tính cấp thiết Bạch đàn là một trong những loại cây trồng chính ở nước ta. Đặc biệt với ngành công nghi ệp sản xuất giấy, hiện nay gỗ bạch đàn được sử dụng chế biến bột giấy chiếm tỷ lệ gần 50% trong tổng số gỗ nguyên liệu và có một số công ty lâm nghiệp chỉ sử dụng bạch đàn để trồng rừng. Hơn 10 năm qua, công tác cải thiện giống bạch đàn đã chú trọng vào việc chọn lọc dòng vô tính từ những rừ ng trồng thuần loài, bằng cách đó đã tìm được những giống như PN2, PN14, PN3d, PN46, PN47, PN54, PN108, PN116 , những giống này có sức sinh trưởng, phát triển tốt ở nhiều vùng sinh thái, góp phần tăng năng suất rừng trồng bạch đàn lên gấp đôi, gấp ba những năm 1980. Nhưng vì diện tích trồng bạch đàn 2 đã được "vô tính hóa" rất nhiều, làm cho nguồn biến dị tổ hợp đã cạn kiệt, dẫn đến hạn chế hiệu quả công tác chọn lọc dòng vô tính từ nguồn biến dị này. Bắt đầu từ những năm 1990, các kỹ thuật cơ bản trong lai giống bạch đàn đã được kế thừa từ những nước tiên tiến và nghiên cứu ứng dụng vào đi ều kiện nước ta, Viện khoa học lâm nghiệp Việt Nam đã có những thành công bước đầu trong việc lai giống bạch đàn và keo, tạo tiền đề hết sức quan trọng, mở ra hướng đi mới cho hoạt động nghiên cứu cải thiện giống cây rừng nói chung và bạch đàn nói riêng. Nhờ có lai giống, đã tạo được nguồn biến dị tổ hợp mới, đó là những tổ hợ p lai trong loài và lai khác loài có nhiều triển vọng, đáp ứng tốt cho công tác chọn lọc dòng vô tính. Chọn lọc dòng vô tính từ những tổ hợp bạch đàn lai đã thu được một số giống mới có năng suất vượt trội so với các giống cũ. Tóm lại, lai giống và chọn lọc giống lai đang là hướng nghiên cứu mới, có nhiều triển vọng trong thực tiễn công tác cải thiện giống bạch đàn. Vì vậy, đề tài "Nghiên cứu chọn lọc, lai tạo giống bạch đàn năng suất gỗ cao" cần được triển khai. 1.2.2. Mục tiêu nghiên cứu 1.2.2.1. Mục tiêu từ năm 2010 - 2015 Chọn lọc, lai tạo được giống bạch đàn mới thích nghi với điều kiện lập địa vùng nguyên liệu giấy Trung tâm, có năng suất gỗ rừng trồng cao. 1.2.2.2. Mục tiêu năm 2010 - Chọn được cây trộ i Bạch đàn nâu (Eucalyptus urophylla) làm bố mẹ cho các phép lai giống. 3 - Dẫn được dòng vô tính của cây trội Bạch đàn nâu về vườn tập hợp giống công tác. - Xác định được mùa ra hoa, kết quả của Bạch đàn nâu ở các tỉnh Tuyên Quang, Phú Thọ và Vĩnh Phúc. - Thu hái và bảo quản được hạt phấn Bạch đàn nâu. - Xác định được kỹ thuật thụ phấn Bạch đàn nâu. 1.3. Địa điểm, đối tượng và nội dung nghiên cứu 1.3.1. Địa điể m nghiên cứu Các nội dung nghiên cứu đã được thực hiện tại các huyện Sơn Dương (tỉnh Tuyên Quang), huyện Sông Lô và Lập Thạch (tỉnh Vĩnh Phúc), huyện Đoan Hùng, Hạ Hòa, Tam Nông, Thanh Thủy, Phù Ninh và Lâm Thao (tỉnh Phú Thọ). 1.3.2. Đối tượng nghiên cứu Loài Bạch đàn nâu (Eucalyptus urophylla ST.Blake) trồng ở các tỉnh vùng Trung tâm Bắc bộ. 1.3.3. Nội dung nghiên cứu Để đạt được các mục tiêu đã đặt ra cho năm 2010, đề tài tiến hành nghiên cứ u bốn nội dung chính sau: - Chọn lọc cây trội và dẫn dòng vô tính cây Bạch đàn nâu. - Nghiên cứu xác định mùa ra hoa, kết quả của Bạch đàn nâu. - Nghiên cứu kỹ thuật thu hái và bảo quản hạt phấn. - Nghiên cứu kỹ thuật thụ phấn bạch đàn có kiểm soát. 4 1.4. Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.4.1. Trên thế giới Với sự phát triển của khoa học chọn giống và công nghệ sinh học, người ta có thể tạo ra nhiều dạng cây trồng mới bằng các con đường khác nhau như gây đột biến, đa bội hóa, biến nạp gen v.v Song lai giống và chọn lọc cây lai vẫn là phương pháp chủ yếu để tạo ra các giống cây trồng mới có năng suất cao. Có thể nói hơn m ột nửa số giống có năng suất cao đang được sử dụng trong sản xuất nông nghiệp là các giống lai (Lê Đình Khả, 2006). Vì thế, tạo và sử dụng giống lai đang là mối quan tâm hàng đầu của các nhà chọn giống nông lâm nghiệp trên thế giới. Trước đây, lai giống cây rừng chủ yếu phát triển ở châu Âu, hiện nay lai giống và giống lai trong lâm nghiệp đang được sử dụng ở nhiề u nước. Riêng Brazil đến năm 1987 đã có hơn 5.000 dòng vô tính Bạch đàn lai được tạo ra với 126 triệu cây hom của giống lai Eucalyptus urophylla x E.grandis (Campinhos.E and Ikemori.Y.K, 1988). Để tạo được cây lai, việc đầu tiên là phải chọn được cây bố mẹ. Muốn tổ hợp được các đặc tính di truyền mong muốn ở cây lai, cần chọn các cây trội có các tính trạng mong muốn ở mức cao nhất làm cây bố mẹ để lai giống với nhau. Hiện nay người ta có thể ứng dụng các phương pháp chỉ thị phân tử vào chọn cặp bố mẹ lai theo mối quan hệ huyết thống giữa các loài, xuất xứ, các cá thể v.v như các phương pháp Isozyme, đa hình chiều dài đoạn cắt giới hạn RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism) và các kỹ thuật dựa trên phản ứng chuỗi trùng hợp PCR (Polymerase Chain Reaction) với các mồi nhân bản khuyếch đại ADN ngẫu nhiên RADP (Random Amplified Polymorphism DNA). Các phương pháp chỉ thị phân tử cho ta biết bản chấ t quan hệ 5 huyết thống giữa những loài, xuất xứ hoặc cá thể sẽ được chọn làm bố mẹ lai, giúp các nhà chọn giống loại bỏ nhanh và chính xác các cây có quan hệ di truyền quá gần gũi trong xây dựng vườn giống (Nybom.H, Schal.B.A, 1990; Richar.G, Olmstead, Jeffrey.D, Palmer, 1994). Khi lai khác loài, bố mẹ càng gần gũi về quan hệ di truyền càng dễ thành công. Nhưng khi lai trong loài lại đòi hỏi bố mẹ có quan hệ xa nhau mới tạo được ưu thế lai. Ưu thế lai chỉ có thể tạo ra khi bố mẹ có sai khác nhất định về kiểu gen (genotype), khi bố mẹ có quan hệ quá gần nhau thì khó tạo ra được ưu thế lai, ngược lại bố mẹ quá xa nhau về mặt di truyền lại không thể lai giống với nhau. Ưu thế lai tối đa phụ thuộc vào tiềm năng phép lai làm tăng tính dị hợp tại một số locus di truyền quan trọng. Trong các phép lai tương đối gần (lai trong loài) ưu thế lai tối ưu có thể thể hiện khi lai các cá thể khác biệt nhau cho phép làm tăng tính dị hợp (Henry Robert.J, Mervyn Sepherd, 2000). 1.4.2. Ở Việt Nam Bạch đàn đang là một trong những cây trồng rừng chính ở nước ta, công tác khảo nghiệm loài và xuất xứ đã xác định được một số loài có triển vọng gây trồng như Eucalyptus urophylla, E. camandunensis, E. grandis Nghiên cứu về giống lai và lai giống cây rừng cũng đã được thực hiện ở Việt Nam. Giống lai tự nhiên giữa Bạch đàn caman (E.camandulensis) với Bạch đàn đỏ (E.robusta) được phát hiện vào cuối những năm 1960 ở các tỉnh miền Bắc, các giống lai này có thể tích thân cây cao hơn các loài bố mẹ từ 3-4 lần (Lê Đình Khả, 1970). Trong những năm 1990, đã phát hiện và chọn được giống Keo lai tự nhiên giữa Keo tai tượng với Keo lá tràm (A.mangium x A.auriculiformis), một số giống có năng suất cao g ấp 2-3 lần giống bố mẹ (Lê Đình Khả, 1999; Lê Đình Khả, Nguyễn Việt Cường, 2001). [...]... 2006) Tiến hành lai giống giữa các loài bạch đàn sẽ tạo được giống lai, là nguồn cung cấp vật liệu chọn lọc giống có ưu thế lai về sinh trưởng và chất lượng cho trồng rừng Mặc dù công tác lai giống bạch đàn đã đạt được nhiều kết quả khả quan xong vẫn còn có những tồn tại như số lượng tổ hợp lai có triển vọng cho sản xuất vần còn ít Những tồn tại trên cũng đồng thời là hướng nghiên cứu sẽ được bổ sung... nghiên cứu kỹ thuật thụ phấn + Kế thừa có chọn lọc các tài liệu nghiên cứu mô tả về kỹ thuật lai giống bạch đàn có kiểm soát của Việt Nam và các nước + Áp dụng thử một số kỹ thuật lai với Bạch đàn nâu (E.urophylla) + Tổ chức thảo luận, đúc rút cơ sở thực tiễn để xây dựng tài liệu kỹ thuật thực hành lai giống 10 2.2 Kết quả và thảo luận 2.2.1 Chọn lọc cây trội và dẫn dòng vô tính bạch đàn 2.2.1.1 Chọn lọc. . .Nghiên cứu về lai xa giữa các loài Bạch đàn nâu (E.urophylla), Bạch đàn trắng (E.camandulensis) và Bạch đàn liễu (E.exerta) đã tạo ra các tổ hợp lai có năng suất cao 1,5-3 lần các giống bố mẹ (Lê Đình Khả, Nguyễn Việt Cường, 2001) Một số giống lai xa giữa Keo tai tượng với Keo lá tràm có ưu thế lai cũng được tạo ra trong những năm gần đây nhờ lai xa (Nguyễn Việt Cường, 2003;... cây bố mẹ cho các nghiên cứu tiếp theo Ngoài những cây trội mới chọn lọc kể trên, đề tài cũng đã kế thừa 11 giống bạch đàn của Viện nghiên cứu cây nguyên liệu giấy đã được Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn công nhận là giống Tiến bộ kỹ thuật và giống Quốc gia để nghiên cứu lai giống Đây là những giống bạch đàn đã được khảo nghiệm dòng vô tính và chúng đã chứng minh được khả năng di truyền các... Trong năm tới trồng mỗi giống bạch đàn này khoảng 20 - 30 cây làm bố mẹ lai giống Như vậy, bằng cách chọn lọc cây trội ở những khu rừng trồng từ cây hạt và kế thừa kết quả chọn lọc cây trội và khảo nghiệm dòng vô tính Bạch đàn nâu, đề tài đã có được giống của 9 cây trội và 11 cây ưu việt dùng làm bố mẹ Bạch đàn nâu (Eucalyptus urophylla) cho các phép lai 2.2.1.2 Dẫn dòng vô tính Bạch đàn nâu (E urophylla)... được hạt phấn Bạch đàn nâu - Đã xác định được kỹ thuật cơ bản thụ phấn hoa Bạch đàn nâu 3.2 Kiến nghị Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu đã thu được và những ý kiến kết luận ban đầu, với mong muốn sớm lai tạo được giống mới, đề tài có một số kiến nghị sau: - Tiếp tục chọn thêm cây bố mẹ của loài Bạch đàn trắng (Eucalyptus camandulensis), Bạch đàn têrê (Eucalyptus tereticornis), Bạch đàn grandis (E... hợp giống công tác 9 2.1.2 Phương pháp xác định mùa ra hoa, kết quả + Kế thừa có chọn lọc các tài liệu nghiên cứu mô tả về mùa ra hoa, kết quả của Bạch đàn nâu ở Việt Nam + Khảo sát, thu thập thông tin bổ sung về thời gian bắt đầu xuất hiện nụ, thời gian nụ sinh trưởng và phát triển thành hoa ở các địa điểm nghiên cứu 2.1.3 Phương pháp nghiên cứu kỹ thuật thu hái và bảo quản phấn hoa + Kế thừa có chọn. .. tính bạch đàn 2.2.1.1 Chọn lọc cây trội Bạch đàn nâu (E.urophylla) Với mục đích phục vụ các nghiên cứu cải thiện sản lượng gỗ rừng trồng bạch đàn, đề tài đã tiến hành áp dụng tiêu chuẩn chọn lọc cây trội cho nhóm cây lấy gỗ Sơ đồ tiến trình chọn lọc được tóm tắt như sau: Bằng cách làm như trên, từ tháng 3 đến tháng 7 năm 2010, đã tiến hành khảo sát rừng trồng Bạch đàn nâu (E.urophylla) ở địa bàn các huyện... vườn tập hợp giống Số cây chiết dẫn về vườn tập hợp giống công tác sẽ được sử dụng nhằm thay thế dần các cây trội ngoài rừng để lai giống 17 2.2.2 Mùa ra hoa, kết quả của Bạch đàn nâu (E.urophylla) Nắm được mùa ra hoa, kết quả có ý nghĩa hết sức quan trọng trong việc nghiên cứu lai giống, nó cho biết thời vụ thu hái hạt phấn, thụ phấn và thu hái quả lai có phẩm chất di truyền và phẩm chất sinh lý tốt nhất... tài này 6 PHẦN 2 THỰC NGHIỆM 2.1 Phương pháp 2.1.1 Phương pháp chọn lọc cây trội và dẫn dòng vô tính 2.1.1.1 Phương pháp chọn lọc cây trội Cây trội Bạch đàn nâu (Eucalyptus urophylla) làm bố mẹ lai được chọn lọc theo các tiêu chí đánh giá của Quy phạm kỹ thuật xây dựng rừng giống và vườn giống (QPN 15-93), Quy phạm kỹ thuật xây dựng rừng giống chuyển hóa (QPN 16-93) và tiêu chuẩn ngành số 04TCN Nội . tiễn công tác cải thiện giống bạch đàn. Vì vậy, đề tài " ;Nghiên cứu chọn lọc, lai tạo giống bạch đàn năng suất gỗ cao& quot; cần được triển khai. 1.2.2. Mục tiêu nghiên cứu 1.2.2.1. Mục tiêu. từ những tổ hợp bạch đàn lai đã thu được một số giống mới có năng suất vượt trội so với các giống cũ. Tóm lại, lai giống và chọn lọc giống lai đang là hướng nghiên cứu mới, có nhiều triển. Nghiên cứu về lai xa giữa các loài Bạch đàn nâu (E.urophylla), Bạch đàn trắng (E.camandulensis) và Bạch đàn liễu (E.exerta) đã tạo ra các tổ hợp lai có năng suất cao 1,5-3 lần các giống