BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM MAI TRUNG KIÊN ĐOÀN NGMAIỌC DAO NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM BIẾN DỊ VÀ KHẢ NĂNG DI TRUYỀN VỀ SINH TRƯỞNG VÀ MỘT SỐ TÍNH CHẤT GỖ CỦA BẠCH ĐÀN URÔ VÀ MỘT SỐ DÒNG BẠCH ĐÀN LAI TẠI VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Hà Nội - 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM MAI TRUNG KIÊN ĐOÀN NGỌC DAO NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM BIẾN DỊ VÀ KHẢ NĂNG DI TRUYỀN VỀ SINH TRƯỞNG VÀ MỘT SỐ TÍNH CHẤT GỖ CỦA BẠCH ĐÀN URÔ VÀ MỘT SỐ DÒNG BẠCH ĐÀN LAI TẠI VIỆT NAM Chuyên ngành đào tạo: Di truyền và chọn giống cây lâm nghiệp Mã số: 62-62-02-07 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: TS. Hà Huy Thịnh GS.TS. Lê Đình Khả1. GS.TS. Lê Đình Khả 2. TS. Hà Huy Th ị nh i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu khoa học này là do tôi thực hiện, các số liệu trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa được người khác công bố trong bất kỳ tài liệu hay công trình nào khác, nếu sai tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm. Các số liệu và kết quả trình bày trong luận án là do tôi trực tiếp thu thập, đồng thời có kế thừa kết quả đề tài “Nghiên cứu cải thiện giống nhằm tăng năng suất, ch ất lượng cho một số loài cây trồng rừng chủ lực” giai đoạn 2006 – 2010. Đề tài luận án của tôi là một phần trong kết quả đề tài “Nghiên cứu cải thiện giống nhằm tăng năng suất, chất lượng cho một số loài cây trồng rừng chủ lực” giai đoạn 2011 – 2015 do TS Hà Huy Thịnh làm chủ nhiệm mà tôi là cộng tác viên và đã được chủ nhiệm đề tài cho phép. Hà Nộ i, ngày 10 tháng 02 năm 2014 Tác giả Mai Trung Kiên i LỜI CẢM ƠN Luận án được hoàn thành tại Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam năm 2013. Có được kết quả này ngoài sự nỗ lực của nghiên cứu sinh không thể thiếu sự giúp đỡ của Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam và đặc biệt là của Viện Nghiên cứu Giống và Công nghệ sinh học Lâm nghiệp, đơn vị trực tiếp hỗ trợ về nhân lực, vật liệu giống và hiện trường nghiên cứ u của các đề tài nghiên cứu cải thiện giống do Viện Nghiên cứu Giống và Công nghệ sinh học Lâm nghiệp chủ trì thực hiện. Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và kính trọng đến GS.TS Lê Đình Khả và TS. Hà Huy Thịnh, là những thầy hướng dẫn khoa học, đã dành nhiều thời gian và công sức để giúp đỡ nghiên cứu sinh hoàn thành luận án. Xin chân thành cám ơn TS. Phí Hồng Hải, TS. Nguyễn Đức Kiên và tập thể cán bộ Vi ện Nghiên cứu Giống và Công nghệ sinh học lâm nghiệp đã giúp đỡ nghiên cứu sinh trong việc thu thập, xử lý số liệu và hoàn thiện luận án. Hà Nội, tháng 02 năm 2014 ii MỤC LỤC TT Trang LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ iii MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1 6 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 6 1 Trên thế giới 6 1.1 Phân bố và đặc điểm sinh học của Bạch đàn urô và pellita 6 1.2 Nghiên cứu về biến dị Bạch đàn urô và pellita 9 1.2.1 Biến dị giữa các xuất xứ 9 1.2.2 Khả năng di truyền 11 1.2.3 Hệ số tương quan giữa sinh trưởng và một số tính chất gỗ 12 1.2.4 Tương tác kiểu gen - hoàn cảnh 13 1.3 Nghiên cứu về lai giống trong các loài bạch đàn 14 1.4 Chọn lọc dòng vô tính và phát triển rừng trồng dòng vô tính 17 2 Ở Việt Nam 20 2.1 Biến dị giữa các xuất xứ và gia đình Bạch đàn urô và pellita 20 2.1.1 Bạch đàn urô 20 2.1.2 Bạch đàn pellita 22 2.2 Khả năng di truyền 23 2.2.1 Hệ số di truyền 23 2.2.2 Hệ số tương quan giữa sinh trưởng với khối lượng riêng của gỗ 24 2.2.3 Tương tác kiểu gen hoàn cảnh 25 2.2.4 Đánh giá cấu trúc di truyền quần thể chọn giống bạch đàn urô 26 2.3 Nghiên cứu về lai giống trong các loài Bạch đàn 27 2.4 Chọn lọc dòng vô tính và phát triển rừng trồng dòng vô tính 30 2.5 Nghiên cứu sâu bệnh hại 32 2.6 Một số nhận định 33 CHƯƠNG 2 35 iii NỘI DUNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35 2.1 Nội dung nghiên cứu 35 2.2 Vật liệu nghiên cứu 35 2.3 Phương pháp nghiên cứu 41 2.3.1 Phương pháp tiếp cận 41 2.3.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 41 2.3.3 Phương pháp thu thập số liệu 43 2.3.4 Phương pháp xác định khối lượng riêng và hàm lượng cellulose của gỗ 45 2.3.5 Phương pháp xử lý số liệu 47 CHƯƠNG 3 51 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 51 3.1 Biến dị về sinh trưởng và chất lượng thân cây Bạch đàn urô và Bạch đàn lai UP 51 3.1.1 Biến dị giữa các nguồn hạt giống Bạch đàn urô 52 3.1.2 Biến dị giữa các gia đìnhBạch đàn urô 53 3.1.3 Biến dị giữa các dòng vô tính Bạch đàn urô 60 3.1.4 Biến dị giữa các dòng vô tính Bạch đàn lai UP 64 3.1.5 Tổng hợp chung các dòng vô tính Bạch đàn urô và Bạch đàn lai UP 67 3.2 Biến dị về khối lượng riêng và hàm l ượng cellulose của Bạch đàn urô và Bạch đàn lai UP 68 3.2.1 Biến dị về khối lượng riêng 70 a Biến dị giữa các gia đình Bạch đàn urô 70 b Biến dị giữa các dòng Bạch đàn urô 73 c Biến dị giữa các dòng Bạch đàn lai UP 75 3.2.2 Biến dị về hàm lượng cellulose giữa các dòng Bạch đàn urô và Bạch đàn lai UP 77 3.3 Khả năng di truyền của các tính trạng sinh trưởng, độ thẳng thân 80 3.3.1 Khả năng di truyền ở các gia đình Bạch đàn urô 81 3.3.2 Khả năng di truyền ở các dòng vô tính Bạch đàn urô 84 3.3.3 Khả năng di truyền ở các dòng vô tính Bạch đàn lai UP 86 3.4 Tương quan tính trạng – tính trạng của Bạch đàn urô và Bạch đàn lai UP 88 iv 3.4.1 Tương quan tính trạng – tính trạng của các gia đình Bạch đàn urô 88 3.4.2 Tương quan tính trạng – tính trạng của các dòng Bạch đàn urô 89 3.4.3 Tương quan tính trạng – tính trạng của các dòng Bạch đàn lai UP 91 3.5 Tương quan tuổi – tuổi của các tính trạng sinh trưởng trong các trong các khảo nghiệm hậu thế thế hệ 2 và Bạch đàn urô 93 3.6 Tương tác kiểu gen – hoàn cảnh ở Bạch đàn urô và Bạch đàn lai UP 94 3.6.1 Tương tác gia đình – hoàn cảnh ở Bạch đàn urô 95 3.6.2 Tươ ng tác dòng - hoàn cảnh ở Bạch đàn urô và Bạch đàn lai UP 97 3.7 Một số đề xuất cho cải thiện giống Bạch đàn urô và Bạch đàn lai UP 101 3.7.1 Cải thiện các tính trạng sinh trưởng và tính chất gỗ ở các chương trình cải thiện giống Bạch đàn urô 101 3.7.2 Độ tuổi trong nghiên cứu chọn giống Bạch đàn urô 104 3.7.3 Phát triển các dòng Bạch đàn urô và Bạch đàn lai UP ưu việt 104 KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KHUYẾN NGHỊ 106 4.1 Kết luận 106 4.2 Tồn tại 110 4.3 Khuyến nghị 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO 114 v BẢNG KÊ CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu viết tắt Nghĩa đầy đủ CV a Hệ số biến động di truyền CV G Hệ số biến động kiểu gen D Đường kính ngang ngực Den Khối lượng riêng của gỗ ĐC Đối chứng Đ nc Độ nhỏ cành Đ tt Độ thẳng thân F .pr Xác suất của F (Fisher) tính toán F tính Giá trị F tính h 2 Hệ số di truyền theo nghĩa hẹp H 2 Hệ số di truyền theo nghĩa rộng H Chiều cao vút ngọn I cl Chỉ tiêu chất lượng tổng hợp KNDVT Khảo nghiệm dòng vô tính KNHT Khảo nghiệm hậu thế L.sd (Least Significant Diference) Khoảng sai dị đảm bảo PP Chỉ số pilodyn (đo gián tiếp khối lượng riêng của gỗ) P tn Phát triển ngọn SSO Vườn giống hữu tính S k Sức khỏe vi TB Trung bình TBVG Trung bình vườn giống XH Xếp hạng V% Hệ số biến động σ 2 a Phương sai di truyền lũy tích vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Tên bảng Trang 2.1 Số lượng gia đình/dòng Bạch đàn urô và Bạch đàn lai UP, năm trồng và nguồn gốc vật liệu của các khảo nghiệm giống được sử dụng trong các nội dung nghiên cứu của luận án 37 2.2 Đặc điểm khí hậu các địa điểm nghiên cứu 38 2.3 Tính chất vật lý và hóa học của đất ở các địa điểm 40 3.1 Sinh trưởng và chất lượng thân cây của các nguồn hạt Bạch đàn urô tại khảo nghiệm hậu thế thế hệ 2 ở Ba Vì và Đông Hà (6 tuổi) 52 3.2 Sinh trưởng và chất lượng thân cây giữa các gia đình bạch đàn urô tại khảo nghiệm hậu thế thế hệ 2 ở Ba Vì – Hà Nội (6 tuổi) 56 3.3 Sinh trưởng và chất lượng thân cây giữa các gia đình Bạch đàn urô tại khảo nghiệm hậu thế thế hệ 2 ở Đông Hà – Quảng Trị (6 tuổi) 59 3.4 Sinh trưởng và chất lượng thân cây của các dòng vô tính Bạch đàn urô tại Nam Đàn (5 tuổi) và Ba Vì (4 tuổi) 62 3.5 Sinh trưởng và chất lượng thân cây của các dòng vô tính Bạch đàn lai UP tại Đông Hà (5 tuổi) và tại Ba Vì (4 tuổi) 66 3.6 Sinh trưởng và trị số pilodyn của các gia đình Bạch đàn urô tại các khảo nghiệm hậu thế thế hệ 2 tại Ba Vì (3 tuổi) và Đông Hà (3 tuổi) 71 3.7 Khối lượng riêng của gỗ, trị số Pilodyn và thứ tự xếp hạng về sinh trưởng của các dòng Bạch đàn urô trong khảo nghiệm dòng vô tính tại Ba Vì (4 tuổi) và Nam Đàn (5 tuổi) 74 3.8 Khối lượng riêng của gỗ, trị số Pilodyn và thứ tự xếp hạng về sinh trưởng của các dòng Bạch đàn lai UP trong khảo nghiệm dòng vô tính tại Ba Vì (4 tuổi) và Đông Hà (5 tuổi) 76 3.9 Hàm lượng cellulose và thứ tự xếp hạng về sinh trưởng của các dòng Bạch đàn urô trong khảo nghiệm dòng vô tính tại Ba Vì (4 tuổi) 77 3.10 Hàm lượng cellulose và thứ tự xếp hạng về sinh trưởng của 78 [...]... Bạch đàn lai UP mới nghiên cứu đánh giá về biến dị sinh trưởng Vì vậy, việc đi sâu nghiên cứu biến dị di truyền về sinh trưởng và một số tính chất gỗ, nhằm đẩy nhanh quá trình chọn giống đối với Bạch đàn urô và Bạch đàn lai UP, tạo ra các giống vừa sinh trưởng nhanh vừa có chất lượng tốt là rất cần thiết Đề tài Nghiên cứu đặc điểm biến dị và khả năng di truyền về sinh trưởng và một số tính chất gỗ của. .. các dòng Bạch đàn lai UP trong khảo nghiệm dòng vô tính tại Ba Vì (4 tuổi) và Đông Hà (5 tuổi) 3.11 Hệ số di truyền (h2) và hệ số biến động di truyền lũy tích (CVa) của các tính trạng sinh trưởng và chất lượng ở các gia đình Bạch đàn urô tại Ba Vì (6 tuổi) và Đông Hà (6 tuổi) 82 3.12 Hệ số di truyền (H2) và hệ số biến động kiểu gen (CVG) của các tính trạng sinh trưởng và chất lượng của các dòng vô tính. .. hóa khảo nghiệm hậu thế thế hệ 2 thành vườn giống có chất lượng 3 Mục tiêu nghiên cứu - Mục tiêu chung Xác định được một số cơ sở khoa học phục vụ chọn giống bạch đàn - Mục tiêu cụ thể + Xác định được đặc điểm biến dị và khả năng di truyền của một số tính trạng sinh trưởng, chất lượng thân cây và một số tính chất gỗ + Xác định được một số dòng Bạch đàn urô và Bạch đàn lai UP có năng suất cao và chất. .. Những điểm mới của luận án - Là lần đầu tiến đánh giá một cách tổng hợp và toàn di n biến dị và khả năng di truyền về các tính trạng sinh trưởng, chất lượng thân cây, khối lượng riêng của gỗ và hàm lượng cellulose của các gia đình trong các khảo nghiệm hậu thế thế hệ 2 và dòng vô tính Bạch đàn urô - Cung cấp một số cơ sở khoa học cho việc chọn giống Bạch đàn lai UP sinh trưởng nhanh, có tính chất gỗ tốt... học của đề tài Kết quả của luận án là cơ sở khoa học cho cải thiện giống bạch đàn theo hướng nâng cao năng suất và chất lượng gỗ cho trồng rừng gỗ xẻ - Ý nghĩa thực tiễn của đề tài + Dựa trên các kết quả nghiên cứu về biến dị và khả năng di truyền về sinh trưởng và chất lượng gỗ trong các khảo nghiệm hậu thế thế hệ 2 và các khảo nghiệm giống lai UP, đề tài đã chọn được 11 dòng Bạch đàn urô và 3 Bạch đàn. .. tính Bạch đàn urô tại khảo nghiệm Ba Vì (4 tuổi) và Nam Đàn (5 tuổi) 85 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 Hệ số di truyền (H2) và hệ số biến động kiểu gen (CVG) của các tính trạng sinh trưởng và chất lượng của các dòng vô tính Bạch đàn lai UP trong các khảo nghiệm tại Ba Vì (4 tuổi) và Quảng Trị (5 tuổi) Hệ số tương quan di truyền giữa đường kính và chiều cao với trị số pilodyn của các gia đình Bạch. .. Bạch đàn urô tại Ba Vì và Đông Hà Tương quan giữa các tính trạng sinh trưởng, khối lượng riêng của gỗ và hàm lượng cellulose ở các dòng bạch đàn urô tại khảo nghiệm Ba Vì (4 tuổi) và Nam Đàn (5 tuổi) Tương quan giữa các tính trạng sinh trưởng, khối lượng riêng của gỗ và hàm lượng cellulose ở các dòng Bạch đàn lai UP tại khảo nghiệm Ba Vì (4 tuổi) và Đông Hà (5 tuổi) Hệ số tương quan kiểu gen (Rg) và. .. Guinea) Sự 11 khác nhau giữa đặc điểm sinh trưởng, dáng thân và tỷ lệ sống đã thể hiện rõ giữa các gia đình trong một xuất xứ 1.2.2 Khả năng di truyền 1 Hệ số di truyền Các tính trạng sinh trưởng của cây rừng có hệ số di truyền từ thấp đến trung bình và có hệ số biến động di truyền lũy tích cao (Cornelius, 1994) [42] Hệ số di truyền theo nghĩa hẹp của các tính trạng sinh trưởng biến động từ 0,10 đến 0,30,... chất gỗ tốt và xác định được một số dòng ưu việt Bạch đàn lai UP 5 Đối tượng nghiên cứu 80 gia đình Bạch đàn urô trồng khảo nghiệm hậu thế thế hệ 2 tại Ba Vì – Hà Nội vào tháng 10 năm 2005 và tại Đông Hà – Quảng Trị trồng tháng 12 năm 2005; 47 dòng Bạch đàn urô trồng tháng 12 năm 2007 tại Nam Đàn – Nghệ An và 67 dòng tại Ba Vì – Hà Nội trồng tháng 8 năm 2008; 39 dòng Bạch đàn lai UP trồng tại Ba Vì tháng... Nội + Khảo nghiệm hậu thế (thế hệ 2) tại Đông Hà - Quảng Trị 5 + Khảo nghiệm dòng vô tính Bạch đàn urô tại Ba Vì - Hà Nội và Nam Đàn - Nghệ An + Khảo nghiệm dòng vô tính Bạch đàn lai UP tại Ba Vì - Hà Nội và Đông Hà - Quảng Trị + Nghiên cứu về khối lượng riêng của gỗ và hàm lượng cellulose tại Phòng thí nghiệm Viện nghiên cứu giống và công nghệ sinh học Lâm nghiệp (Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam) . được đặc điểm biến dị và khả năng di truyền của một số tính trạng sinh trưởng, chất lượng thân cây và một số tính chất gỗ. + Xác định được một số dòng Bạch đàn urô và Bạch đàn lai UP có năng. chất gỗ của Bạch đàn urô (E. urophylla ST. Blake) và một số dòng Bạch đàn lai tại Việt Nam của nghiên cứu sinh là một phần trong đề tài Nghiên cứu cải thiện giống nhằm tăng năng suất, chất. và Bạch đàn lai UP, tạo ra các giống vừa sinh trưởng nhanh vừa có chất lượng tốt là rất cầ n thiết. Đề tài Nghiên cứu đặc điểm biến dị và khả năng di truyền về sinh trưởng và một số tính chất