Hiểu được khả năng kết hợp các đặc điểm dinh dưỡng, nông học và công nghiệp ở đậu tương thế hệ F2
Paulo Henrique Menezes das Chagas1, Larissa Pereira Ribeiro Teodoro2, Dthenifer Cordeiro Santana1, Marcelo Carvalho Minhoto Teixeira Filho1, Paulo Carteri Coradi3, Francisco Eduardo Torres4, Leonardo Lopes Bhering5
& Paulo Eduardo Teodoro2
1. Khoa Nông học, Đại học Bang São Paulo (UNESP), Ilha Solteira, SP 15385-000, Brazil.
2. Đại học Liên bang Mato Grosso do Sul (UFMS), Chapadão do Sul, MS 79560-000, Brazil.
3. Phòng nông nghiệp Kỹ thuật, Đại học Liên bang Santa Maria, Cachoeira do Sul, RS 96503-205, Brazil.
4. Đại học bang Mato Grosso do Sul (UEMS), Aquidauana, MS 79200-000, Brazil.
5. Đại học Liên bang Viçosa (UFV), Viçosa, MG 36570-900, Braxin.
*email: eduteodoro@hotmail.com
TÓM TẮT
Việc tìm kiếm các kiểu gen đậu tương kết hợp khả năng hấp thụ dinh dưỡng tốt hơn, hàm lượng dầu và protein cao hơn trong hạt và năng suất hạt cao là một trong những thách thức lớn đối với các chương trình chọn tạo giống hiện nay. Để tránh sự phát triển của các quần thể không triển vọng, việc chọn lọc bố mẹ để lai tạo là một bước quan trọng trong quy trình chọn tạo giống. Do đó, mục tiêu của chúng tôi là ước tính khả năng kết hợp của các giống đậu tương dựa trên thế hệ F2, nhằm xác định các bố mẹ và quần thể phân ly vượt trội về các đặc điểm nông học, dinh dưỡng và công nghiệp. Các thí nghiệm đồng ruộng đã được thực hiện tại hai địa điểm trong vụ mùa 2020/2021. Hàm lượng các chất dinh dưỡng trong lá đã được đánh giá: phốt pho, kali, canxi, magiê, lưu huỳnh, đồng, sắt, mangan và kẽm. Các đặc điểm nông học được đánh giá là số ngày đến khi thu hoạch (DM) và năng suất hạt (GY), trong khi các đặc điểm công nghiệp như protein, dầu, chất xơ và tro cũng được đo lường trong các quần thể được nghiên cứu. Có sự tương tác đáng kể giữa kiểu gen × môi trường (G×A) đối với tất cả các đặc điểm dinh dưỡng, ngoại trừ hàm lượng P, DM và tất cả các đặc điểm công nghiệp. Có thể sử dụng quần thể bố mẹ G3 và các quần thể phân ly P20 và P27 nhằm mục đích đạt được hiệu quả dinh dưỡng cao hơn ở các giống đậu tương mới. Các quần thể phân ly P11 và P26 cho thấy tiềm năng cao hơn trong việc chọn lọc các kiểu gen đậu tương kết hợp ngắn ngày và năng suất hạt cao. Bố mẹ G5 và quần thể phân ly P6 hứa hẹn cho việc chọn lọc nhằm cải thiện các đặc điểm công nghiệp ở đậu tương.
GIỚI THIỆU
Đậu tương (Glycine max L.) là một trong những cây trồng quan trọng nhất trên thế giới nhờ năng suất hạt cao, hàm lượng protein và dầu cao. Sản lượng tăng trong những thập kỷ qua là nhờ tiến bộ công nghệ và chọn tạo giống di truyền nhằm cải thiện một số đặc điểm, chẳng hạn như tăng năng suất hạt1 và tạo ra các kiểu gen thích nghi với điều kiện phi sinh học của vùng trồng2. Do đó, tính đa dạng di truyền là yếu tố thiết yếu đối với các chương trình chọn tạo giống, góp phần vào tính khả thi của các kỹ thuật nhằm xác định các kiểu gen ưu việt và sử dụng chúng để tạo ra các giống đậu tương cải tiến3. Các chương trình chọn tạo giống đang nỗ lực không ngừng để lựa chọn các kiểu gen có năng suất cao hơn so với các giống hiện nay. Tuy nhiên, bên cạnh việc tìm kiếm tăng năng suất hạt6, các nhà chọn tạo giống cũng cần giải quyết một số hạn chế, đặc biệt là về các đặc điểm được ngành công nghiệp quan tâm (hàm lượng dầu và protein)4, khả năng hấp thụ chất dinh dưỡng của các kiểu gen ở Cerrado, Brazil5.
Việc phát triển các giống đậu tương kết hợp năng suất hạt cao và hàm lượng dầu và protein đạt yêu cầu là một quá trình phức tạp do chu kỳ cây trồng và đặc điểm di truyền của hạt, vốn chịu ảnh hưởng rất lớn bởi các yếu tố môi trường7. Tuy nhiên, trong suốt chương trình chọn giống đậu tương, có thể chọn lọc các kiểu gen có hàm lượng dầu và protein cao hơn đến một ngưỡng nhất định, sau đó việc chọn lọc các giá trị trung bình cao hơn cho một biến số sẽ dẫn đến việc giảm giá trị trung bình của biến số còn lại8. Mối liên hệ đó giữa hàm lượng dầu, protein và các biến số khác có giá trị công nghiệp đã được Jiang và cs9 báo cáo trong các tài liệu về hàm lượng chất xơ trong hạt trong suốt quá trình chọn giống. Ngược lại, Santana và cs10, trong một nghiên cứu phân loại kiểu gen đậu tương cho các biến số công nghiệp, họ đã tìm thấy mối tương quan dương mạnh mẽ giữa hàm lượng dầu và protein.
Với kịch bản này, nhu cầu nghiên cứu sâu hơn cũng như tìm hiểu các yếu tố liên quan đến sự biểu hiện của các đặc điểm này, chẳng hạn như di truyền và ảnh hưởng của gen kiểm soát đặc điểm, và sự biến dị di truyền giữa các kiểu gen là rõ ràng. Thông tin như vậy rất quan trọng để có được các kiểu gen cải tiến cho các biến số công nghiệp. Một trong những phương pháp có thể giúp giải quyết những hạn chế này là nghiên cứu khả năng kết hợp giữa các kiểu gen thông qua lai tạo song song. Phương pháp này cung cấp các ước tính tham số hữu ích cho việc chọn lọc bố mẹ để lai tạo và hiểu được hoạt động của các gen liên quan đến việc xác định các đặc điểm được đánh giá11. Khi chọn lọc bố mẹ, bản thân tính đa dạng và năng suất đóng vai trò quan trọng do khả năng lai tạo có kế hoạch giữa bố mẹ hoặc nhóm bố mẹ mang lại hiệu ứng dị hợp cao ở con lai, giúp tạo ra các quần thể có đa dạng di truyền rộng12.
Các nghiên cứu song song được thực hiện để thiết lập các quần thể phân ly ở đậu tương chủ yếu đánh giá các đặc điểm nông học (chiều cao cây, chu kỳ sinh trưởng, năng suất hạt, v.v.). Nghiên cứu tìm cách hiểu sự di truyền của các đặc điểm nông học cùng với các đặc điểm dinh dưỡng (hàm lượng đa lượng và vi lượng) và các đặc điểm công nghiệp (như hàm lượng protein và dầu) ở đậu tương còn rất hạn chế. Mục tiêu là: (i) chọn lọc bố mẹ và phân ly các quần thể về các đặc điểm dinh dưỡng, nông học và công nghiệp ở đậu tương và (ii) tìm hiểu mối quan hệ giữa các đặc điểm này.
KẾT QUẢ
Phân tích phương sai chung và nhóm giá trị trung bình cho các đặc điểm dinh dưỡng
Kiểu gen có ảnh hưởng đáng kể (giá trị p < 0,05) đến hàm lượng dinh dưỡng của P và Mg (Bảng S1). Hiệu ứng GCA chỉ có ý nghĩa đối với hàm lượng Mg, trong khi hiệu ứng SCA có ý nghĩa đối với hàm lượng P và Mg. Hiệu ứng môi trường (E) có ý nghĩa đối với tất cả các hàm lượng dinh dưỡng, ngoại trừ K. Kiểu gen tương tác với môi trường (G×E) và SCA×E có ý nghĩa đối với tất cả các hàm lượng dinh dưỡng, ngoại trừ P. Tương tác GCA×E có ý nghĩa đối với K, Ca, Fe, Mn và Zn. Bảng 1 cho thấy nhóm giá trị trung bình giữa các kiểu gen về mức độ dinh dưỡng đa lượng được đánh giá. Quần thể phân ly P1 nổi bật với mức trung bình cao nhất của K, Ca, Mg và S ở tất cả các vị trí. Quần thể P4 và P5 nổi bật với mức trung bình cao nhất của P, K, Ca và S ở cả hai môi trường. Ngoại trừ hàm lượng Mg ở Chapadão do Sul, quần thể P20 và quần thể bố mẹ G7 có giá trị trung bình cao nhất cho tất cả các chất dinh dưỡng đa lượng được đánh giá.
Bảng 1. Phân nhóm giá trị trung bình cho hàm lượng dinh dưỡng của các chất dinh dưỡng đa lượng (P, K, Ca, Mg và S) được đánh giá ở bố mẹ và quần thể F2 phân lập đậu tương ở Aquidauana (E1) và Chapadão do Sul (E2).
|
Kiểu gen |
P (g/kg) |
K (g/kg) |
Ca (g/kg) |
Mg (g/kg) |
S (g/kg) |
||||
|
E1 |
E2 |
E1 |
E2 |
E1 |
E2 |
E1 |
E2 |
||
|
G1 |
3,02 a |
17,38 a |
13,84 b |
9,56 a |
11,47 a |
4,62 a |
3,76 b |
2,60 b |
1,90 a |
|
P1 |
2,87 b |
16,45 a |
18,12 a |
8,45 a |
12,37 a |
4,35 b |
4,61 a |
3,11 a |
1,81 a |
|
P2 |
2,90 b |
18,17 a |
16,49 a |
8,02 a |
8,27 b |
4,79 a |
3,12 c |
3,40 a |
1,79 a |
|
P3 |
2,52 b |
17,84 a |
16,89 a |
7,76 a |
7,81 b |
4,08 b |
2,83 d |
2,79 b |
1,74 a |
|
P4 |
3,19 a |
17,65 a |
17,32 a |
7,32 a |
10,85 a |
4,42 b |
3,19 c |
3,15 a |
2,37 a |
|
P5 |
3,27 a |
16,88 a |
16,99 a |
7,05 a |
10,70 a |
3,90 c |
3,22 c |
3,33 a |
2,10 a |
|
P6 |
2,95 b |
17,38 a |
17,05 a |
6,70 a |
8,62 b |
4,20 b |
3,14 c |
3,34 a |
1,84 a |
|
P7 |
2,97 b |
17,43 a |
11,61 b |
8,00 a |
12,46 a |
4,40 b |
4,04 b |
3,18 a |
2,18 a |
|
G2 |
2,78 b |
14,37 b |
16,67 a |
6,02 a |
6,87 b |
4,40 b |
3,88 b |
2,35 b |
1,88 a |
|
P8 |
2,89 b |
17,27 a |
15,86 a |
9,77 a |
10,99 a |
4,49 b |
2,77 d |
2,59 b |
1,73 a |
|
P9 |
2,69 b |
15,70 b |
14,53 b |
7,48 a |
7,85 b |
4,21 b |
2,49 d |
2,83 b |
1,81 a |
|
P10 |
2,91 b |
17,29 a |
17,60 a |
7,50 a |
9,38 b |
4,26 b |
3,27 c |
3,38 a |
1,72 a |
|
P11 |
3,14 a |
15,23 b |
16,47 a |
7,23 a |
9,54 b |
4,13 b |
2,83 d |
2,73 b |
1,96 a |
|
P12 |
2,99 b |
13,22 b |
19,04 a |
5,30 a |
9,30 b |
3,43 c |
3,00 c |
2,37 b |
2,12 a |
|
P13 |
2,94 b |
15,47 b |
16,99 a |
6,74 a |
12,46 a |
4,15 b |
3,36 c |
3,00 a |
1,91 a |
|
G3 |
2,97 b |
18,15 a |
18,08 a |
7,63 a |
8,80 b |
4,76 a |
3,75 b |
2,94 a |
1,82 a |
|
P14 |
3,12 a |
16,97 a |
15,22 b |
7,28 a |
9,81 b |
3,47 c |
2,72 d |
3,22 a |
1,69 a |
|
P15 |
2,89 b |
15,59 b |
17,14 a |
7,10 a |
11,03 a |
4,17 b |
2,72 d |
2,92 b |
1,79 a |
|
P16 |
2,94 b |
12,00 b |
15,99 a |
4,98 a |
11,09 a |
3,39 c |
3,40 c |
2,72 b |
1,85 a |
|
P17 |
2,90 b |
15,56 b |
14,54 b |
8,05 a |
9,66 b |
4,49 b |
4,19 b |
2,79 b |
2,18 a |
|
P18 |
3,36 a |
14,37 b |
18,61 a |
7,01 a |
13,09 a |
3,69 c |
3,55 c |
2,81 b |
2,41 a |
|
G4 |
2,92 b |
13,53 b |
13,05 b |
6,12 a |
3,70 d |
3,22 c |
2,39 d |
2,73 b |
1,79 a |
|
P19 |
3,24 a |
17,36 a |
13,72 b |
8,02 a |
10,68 a |
4,37 b |
3,89 b |
2,61 b |
2,06 a |
|
P20 |
3,13 a |
19,15 a |
17,73 a |
8,33 a |
9,68 b |
4,88 a |
3,49 c |
3,11 a |
1,65 a |
|
P21 |
2,86 b |
15,42 b |
14,26 b |
8,03 a |
8,83 b |
4,88 a |
3,23 c |
2,58 b |
1,83 a |
|
P22 |
2,97 b |
12,45 b |
16,12 a |
5,71 a |
8,34 b |
3,42 c |
3,36 c |
2,81 b |
2,31 a |
|
G5 |
3,19 a |
12,77 b |
17,42 a |
7,13 a |
12,76 a |
3,63 c |
3,47 c |
3,02 a |
2,26 a |
|
P23 |
2,82 b |
13,43 b |
11,74 b |
8,15 a |
11,28 a |
4,13 b |
3,90 b |
2,56 b |
1,95 a |
|
P24 |
3,23 a |
15,76 b |
13,93 b |
7,65 a |
9,09 b |
4,62 a |
3,24 c |
2,98 a |
1,89 a |
|
P25 |
2,92 b |
15,76 b |
16,06 a |
8,23 a |
8,49 b |
3,29 c |
2,25 d |
2,85 b |
1,98 a |
|
G6 |
2,83 b |
14,73 b |
15,95 a |
6,56 a |
6,57 c |
3,88 c |
2,38 d |
2,80 b |
1,95 a |
|
P26 |
2,92 b |
12,89 b |
17,49 a |
7,34 a |
6,23 c |
2,90 c |
3,40 c |
2,56 b |
1,92 a |
|
P27 |
3,07 a |
18,58 a |
15,06 b |
7,72 a |
8,37 b |
4,74 a |
4,93 a |
2,86 b |
1,97 a |
|
G7 |
3,36 a |
21,83 a |
17,01 a |
7,95 a |
10,69 a |
5,55 a |
3,45 c |
3,26 a |
1,60 a |
|
P28 |
2,70 b |
15,45 b |
13,47 b |
6,84 a |
9,49 b |
4,29 b |
3,52 c |
3,03 a |
1,65 a |
|
G8 |
2,94 b |
17,43 a |
12,63 b |
7,15 a |
9,83 b |
4,35 b |
3,02 c |
3,26 a |
1,72 a |
Các giá trị trung bình theo sau bởi các chữ cái khác nhau trong cùng một cột sẽ khác nhau theo phép kiểm tra Scott Knott ở mức xác suất 5%.
Bảng 2. Phân nhóm giá trị trung bình cho hàm lượng dinh dưỡng của các chất dinh dưỡng vi lượng (Cu, Fe, Mn và Zn) được đánh giá ở quần thể bố mẹ và quần thể F2 phân lập đậu tương ở Aquidauana (E1) và Chapadão do Sul (E2).
|
Kiểu gen |
Cu (mg/kg) |
Fe (mg/kg) |
Mn (mg/kg) |
Zn (mg/kg) |
||||
|
E1 |
E2 |
E1 |
E2 |
E1 |
E2 |
E1 |
E2 |
|
|
G1 |
13,0 a |
16,0 b |
330,50 c |
112,50 a |
74,0 c |
32,50 b |
54,50 b |
49,0 b |
|
P1 |
13,0 a |
19,50 a |
361,0 b |
108,50 a |
71,0 c |
30,50 b |
54,0 b |
27,0 c |
|
P2 |
12,0 a |
20,50 a |
133,0 e |
106,50 a |
79,0 b |
27,0 b |
71,0 a |
36,0 c |
|
P3 |
8,50 a |
7,50 c |
303,0 c |
103,50 a |
83,0 b |
28,50 b |
64,50 a |
30,50 c |
|
P4 |
11,50 a |
10,0 c |
122,0 e |
115,50 a |
78,50 b |
39,50 a |
74,0 a |
40,50 b |
|
P5 |
12,0 a |
4,0 c |
99,50 e |
99,50 a |
76,0 c |
26,50 b |
63,0 a |
31,50 c |
|
P6 |
10,0 a |
6,50 c |
190,0 d |
94,50 a |
69,0 c |
27,50 b |
67,0 a |
29,50 c |
|
P7 |
12,0 a |
15,50 b |
150,0 e |
108,0 a |
82,0 b |
39,50 a |
71,50 a |
60,0 a |
|
G2 |
10,0 a |
3,5 c |
163,0 e |
106,5 a |
72,5 c |
28,5 b |
64,5 a |
37,0 c |
|
P8 |
9,0 a |
5,0 c |
306,0 c |
103,0 a |
83,0 b |
30,5 b |
51,5 b |
39,5 b |
|
P9 |
14,0 a |
12,5 b |
125,5 e |
97,5 a |
74,0 c |
35,0 a |
57,5 b |
44,5 b |
|
P10 |
12,5 a |
10,0 b |
308,0 c |
111,5 a |
76,0 c |
27,5 b |
59,5 b |
30,5 c |
|
P11 |
10,0 a |
9,5 c |
131,0 e |
103,0 a |
80,0 b |
29,5 b |
61,5 b |
30,5 c |
|
P12 |
11,0 a |
11,0 b |
179,0 d |
106,0 a |
80,5 b |
28,5 b |
65,0 a |
27,5 c |
|
P13 |
11,5 a |
11,5 b |
143,5 e |
109,5 a |
80,0 b |
33,0 b |
70,0 a |
32,0 c |
|
G3 |
16,5 a |
15,0 b |
123,0 e |
113,0 a |
93,0 a |
29,0 b |
64,5 a |
36,0 c |
|
P14 |
11,5 a |
10,0 c |
130,0 e |
108,5 a |
75,0 c |
33,0 b |
64,0 a |
44,5 b |
|
P15 |
16,5 a |
13,0 b |
147,0 e |
195,0 a |
72,5 c |
31,5 b |
60,5 b |
42,0 b |
|
P16 |
11,0 a |
15,5 b |
119,0 e |
110,5 a |
81,5 b |
39,5 a |
68,0 a |
26,5 c |
|
P17 |
11,0 a |
12,0 b |
122,0 e |
111,5 a |
77,0 c |
28,0 b |
65,0 a |
30,0 c |
|
P18 |
10,5 a |
6,0 c |
137,0 e |
107,0 a |
75,5 c |
31,0 b |
52,5 b |
33,0 c |
|
G4 |
11,0 a |
7,0 c |
404,0 b |
109,5 a |
68,0 c |
28,5 b |
53,0 b |
35,0 c |
|
P19 |
16,0 a |
14,0 b |
102,50 e |
105,0 a |
86,0 b |
30,0 b |
62,0 b |
29,50 c |
|
P20 |
11,0 a |
7,5 c |
369,0 b |
101,5 a |
89,0 a |
31,0 b |
75,0 a |
32,0 c |
|
P21 |
14,0 a |
13,5 b |
655,5 a |
102,5 a |
92,5 a |
29,0 b |
50,5 b |
36,0 c |
|
P22 |
11,5 a |
10,5 c |
137,5 e |
116,0 a |
83,5 b |
30,0 b |
70,5 a |
45,0 b |
|
G5 |
11,0 a |
3,5 c |
114,5 e |
100,0 a |
68,5 c |
31,5 b |
51,5 b |
25,5 c |
|
P23 |
11,5 a |
18,0 a |
113,5 e |
102,0 a |
44,5 d |
42,0 a |
53,5 b |
26,5 c |
|
P24 |
12,0 a |
12,0 b |
116,5 e |
96,0 a |
70,5 c |
29,5 b |
61,0 b |
33,0 c |
|
P25 |
9,5 a |
20,0 a |
231,5 d |
121,5 a |
74,5 c |
28,5 b |
61,0 b |
36,0 c |
|
G6 |
10,0 a |
12,5 b |
134,5 e |
116,0 a |
72,5 c |
30,5 b |
54,5 b |
42,0 b |
|
P26 |
17,0 a |
13,0 b |
149,0 e |
117,5 a |
64,5 c |
43,0 a |
55,0 b |
30,5 c |
|
P27 |
10,5 a |
6,0 c |
229,5 d |
124,5 a |
76,5 c |
32,0 b |
59,0 b |
56,5 a |
|
G7 |
11,0 a |
11,0 b |
380,0 b |
121,5 a |
81,0 b |
26,5 b |
77,0 a |
31,5 c |
|
P28 |
11,5 a |
3,0 c |
107,5 e |
103,0 a |
69,0 c |
35,0 a |
66,5 a |
33,0 c |
|
G8 |
12,0 a |
7,5 c |
424,0 b |
110,0 a |
83,0 b |
27,5 b |
71,0 a |
44,0 b |
Các giá trị trung bình theo sau bởi các chữ cái khác nhau trong cùng một cột sẽ khác nhau theo phép kiểm tra Scott Knott ở mức xác suất 5%.
Phân nhóm giá trị trung bình cho hàm lượng vi chất dinh dưỡng được thể hiện trong Bảng 2. Quần thể phân lập P7 nổi bật với giá trị trung bình cao hơn đối với Cu và Zn ở Aquidauana và Fe, Mn và Zn ở Chapadão do Sul.
Phân tích phương sai chung và nhóm các giá trị trung bình cho các đặc điểm nông học
Có tác động đáng kể của kiểu gen và SCC (giá trị p < 0,05) đến năng suất hạt (Bảng S2). Tác động môi trường (E) có ý nghĩa đối với DM và GY. Tương tác G×E, GCA×E và SCA×E có ý nghĩa đối với DM.
Bảng 3 chứa nhóm các giá trị trung bình cho các đặc điểm nông học DM và GY. Bố mẹ G1 cho giá trị trung bình DM cao nhất ở Aquidauana. Các quần thể phân ly P1, P5, P16, P19 và bố mẹ G2 và G7 cho giá trị trung bình DM cao hơn ở cả hai địa điểm. Các quần thể phân ly P3, P10, P18, P21, P22, P24, P28 và bố mẹ G5, G6 và G8 có giá trị trung bình DM cao nhất ở Chapadão do Sul. Các quần thể phân ly P6, P7, P11, P17, P20, P26 và P27 có giá trị trung bình cao hơn đối với GY.
Bảng 3. Phân nhóm giá trị trung bình của các đặc điểm nông học (ngày đến khi trưởng thành và năng suất hạt (kg/ha) được đánh giá ở các quần thể phân ly bố mẹ và F2 của đậu tương ở Aquidauana (E1) và Chapadão do Sul (E2).
|
Kiểu gen |
DM |
Năng suất hạt (kg/ha) |
Kiểu gen |
DM |
Năng suất hạt (kg/ha) |
||
|
E1 |
E2 |
E1 |
E2 |
||||
|
G1 |
104,50 a |
103,50 b |
2488,05 b |
P16 |
104,50 a |
106,00 a |
3017,77 b |
|
P1 |
106,50 a |
104,50 a |
2892,19 b |
P17 |
102,00 b |
104,50 a |
3545,05 a |
|
P2 |
98,50 d |
101,50 b |
2646,08 b |
P18 |
96,50 d |
104,50 a |
2425,13 b |
|
P3 |
97,00 d |
107,00 a |
2606,03 b |
G4 |
102,00 b |
103,00 b |
2979,56 b |
|
P4 |
102,50 b |
103,00 b |
2521,83 b |
P19 |
107,00 a |
104,50 a |
2793,22 b |
|
P5 |
107,50 a |
107,00 a |
2698,79 b |
P20 |
105,00 a |
103,00 b |
4497,47 a |
|
P6 |
96,50 d |
108,00 a |
4508,14 a |
P21 |
100,00 c |
106,00 a |
2598,00 b |
|
P7 |
101,00 c |
106,00 a |
3491,30 a |
P22 |
103,50 b |
104,50 a |
3170,48 b |
|
G2 |
105,50 a |
104,50 a |
2167,32 b |
G5 |
104,00 b |
104,50 a |
2724,62 b |
|
P8 |
101,00 c |
103,00 b |
1942,32 b |
P23 |
101,00 c |
103,00 b |
2515,58 b |
|
P9 |
102,00 b |
102,50 b |
2195,95 b |
P24 |
103,50 b |
106,00 a |
2789,39 b |
|
P10 |
103,00 b |
104,50 a |
2760,15 b |
P25 |
102,50 b |
103,00 b |
2733,54 b |
|
P11 |
97,50 d |
101,00 b |
3594,34 a |
G6 |
101,50 b |
104,50 a |
2735,35 b |
|
P12 |
100,00 c |
103,00 b |
2737,19 b |
P26 |
98,00 d |
104,50 a |
3895,00 a |
|
P13 |
103,00 b |
103,00 b |
2633,44 b |
P27 |
103,00 b |
107,00 a |
3466,19 a |
|
G3 |
99,50 c |
101,50 b |
2388,21 b |
G7 |
105,00 a |
105,50 a |
1739,59 b |
|
P14 |
100,00 c |
102,00 b |
2313,24 b |
P28 |
103,00 b |
104,50 a |
3023,57 b |
|
P15 |
103,50 b |
103,00 b |
3111,25 b |
G8 |
103,50 b |
104,50 a |
2016,76 b |
Các giá trị trung bình theo sau bởi các chữ cái khác nhau trong cùng một cột sẽ khác nhau theo phép kiểm tra Scott Knott ở mức xác suất 5%.
Phân tích phương sai và nhóm giá trị trung bình cho các tính trạng công nghiệp
Có tác động đáng kể của kiểu gen (G) và môi trường (E) (giá trị p < 0,05) đối với các tính trạng công nghiệp PC và OC (Bảng S3). Có tác động đáng kể của GCA và SCA đối với OC. Tương tác G×E và SCA×E có ý nghĩa đối với tất cả các tính trạng được đánh giá. Tương tác GCA×E có ý nghĩa đối với tất cả các tính trạng ngoại trừ AC.
Bảng 4 chứa nhóm giá trị trung bình cho các tính trạng công nghiệp. Quần thể phân ly P16 đạt giá trị trung bình cao nhất cho PC ở Chapadão do Sul, OC và FC ở cả hai địa điểm. Các quần thể bố mẹ G2 và G5 và các quần thể phân ly P10, P15 và P20 đạt giá trị trung bình cao hơn cho PC ở cả hai địa điểm. Quần thể phân ly P24 đạt giá trị trung bình cao hơn cho FC ở cả hai môi trường. Các quần thể P13 và P17 đạt giá trị AC cao hơn ở cả hai môi trường được đánh giá.
Bảng 4. Phân nhóm các giá trị trung bình của các đặc điểm công nghiệp về hàm lượng protein (PC), dầu (OC), chất xơ (FC) và tro (AC) được đánh giá trong các mẫu lá của cây bố mẹ và quần thể đậu tương phân ly F2 ở Aquidauana (E1) và Chapadão do Sul (E2).
|
Kiểu gen |
PC |
OC |
FC |
AC |
||||
|
E1 |
E2 |
E1 |
E2 |
E1 |
E2 |
E1 |
E2 |
|
|
G1 |
37,24 c |
37,81 a |
21,07 d |
20,23 e |
5,48 c |
5,37 c |
5,10 b |
4,96 a |
|
P1 |
37,24 c |
37,24 a |
20,17 e |
20,17 e |
5,62 c |
5,62 c |
4,96 c |
4,96 a |
|
P2 |
36,73 c |
36,20 a |
21,82 c |
21,83 c |
5,48 c |
5,31 c |
5,02 c |
4,91 a |
|
P3 |
37,00 c |
36,48 a |
21,27 d |
21,66 c |
5,61 c |
5,27 b |
5,13 b |
4,94 a |
|
P4 |
37,87 b |
36,35 a |
21,28 d |
21,63 c |
5,42 c |
5,85 c |
5,16 b |
4,98 a |
|
P5 |
37,98 c |
36,79 a |
21,30 d |
20,80 d |
5,36 c |
5,52 c |
4,94 c |
4,89 a |
|
P6 |
36,31 c |
36,31 a |
20,85 d |
20,85 d |
5,32 c |
5,32 c |
4,93 c |
4,93 a |
|
P7 |
36,46 c |
36,14 a |
20,80 d |
21,53 c |
6,16 a |
5,38 c |
5,17 b |
4,91 a |
|
G2 |
38,64 a |
36,82 a |
20,38 d |
21,03 d |
5,46 c |
5,16 c |
5,16 b |
4,92 a |
|
P8 |
37,53 b |
37,23 a |
21,55 d |
21,28 d |
5,44 c |
5,26 c |
4,87 c |
4,99 a |
|
P9 |
38,75 a |
35,73 b |
21,58 d |
21,86 c |
5,83 b |
5,63 c |
5,07 b |
4,92 a |
|
P10 |
39,31 a |
36,60 a |
20,13 e |
20,35 e |
5,49 c |
5,46 c |
5,04 c |
5,03 a |
|
P11 |
36,35 c |
36,35 a |
21,19 d |
21,19 d |
5,67 c |
5,67 b |
4,96 c |
4,96 a |
|
P12 |
36,59 c |
36,59 a |
20,86 d |
20,86 d |
5,55 c |
5,55 c |
4,98 c |
4,98 a |
|
P13 |
37,99 b |
36,62 a |
20,28 e |
21,56 c |
5,55 c |
5,40 c |
5,30 a |
4,97 a |
|
G3 |
35,01 d |
35,01 b |
21,97 c |
21,97 c |
5,51 c |
5,51 c |
4,88 c |
4,88 a |
|
P14 |
38,96 a |
34,91 b |
20,64 e |
22,42 b |
4,93 d |
5,67 b |
4,83 c |
4,93 a |
|
P15 |
38,69 a |
36,28 a |
21,49 c |
21,64 c |
5,72 c |
5,39 c |
5,11 b |
4,97 a |
|
P16 |
36,40 c |
36,40 a |
23,15 a |
23,12 a |
6,20 a |
6,10 a |
4,93 c |
4,93 a |
|
P17 |
38,43 a |
35,29 b |
20,69 e |
22,55 b |
4,89 d |
5,40 c |
5,30 a |
4,96 a |
|
P18 |
37,59 b |
35,69 b |
21,67 c |
21,46 c |
5,81 b |
5,30 c |
5,03 c |
4,95 a |
|
G4 |
37,71 b |
35,05 b |
20,47 e |
21,88 c |
5,36 c |
5,75 b |
4,88 c |
4,93 a |
|
P19 |
36,58 c |
36,58 b |
21,87 c |
21,87 c |
5,23 d |
5,23 c |
4,97 c |
4,97 a |
|
P20 |
38,39 a |
36,07 a |
20,56 e |
21,54 c |
5,39 c |
5,37 c |
4,90 c |
4,96 a |
|
P21 |
37,73 b |
37,47 a |
20,33 e |
21,38 c |
5,85 b |
5,28 c |
5,12 b |
4,94 a |
|
P22 |
38,79 a |
35,93 b |
20,68 e |
20,84 d |
4,78 d |
6,07 a |
4,97 c |
4,96 a |
|
G5 |
38,73 a |
37,12 a |
20,65 e |
21,49 c |
5,54 c |
5,35 c |
5,05 b |
4,96 a |
|
P23 |
37,81 b |
35,81 b |
22,20 c |
22,42 b |
5,51 c |
5,56 c |
5,12 b |
4,96 a |
|
P24 |
36,30 c |
36,30 a |
20,92 d |
20,92 d |
6,15 a |
6,15 a |
4,94 c |
4,94 a |
|
P25 |
37,02 c |
36,33 a |
22,43 b |
22,19 b |
5,59 c |
5,30 c |
5,04 c |
4,90 a |
|
G6 |
35,60 d |
35,60 b |
20,51 e |
20,51 e |
5,80 b |
5,80 b |
4,97 c |
4,97 a |
|
P26 |
39,43 a |
35,50 b |
20,88 d |
21,82 c |
4,81 d |
5,48 c |
5,11 b |
4,91 a |
|
P27 |
37,08 c |
36,54 a |
21,46 c |
21,78 c |
5,59 c |
5,28 c |
4,93 c |
4,94 a |
|
G7 |
35,54 d |
35,54 b |
21,23 d |
21,23 d |
5,46 c |
5,46 c |
4,98 c |
4,98 a |
|
P28 |
36,70 c |
36,00 b |
22,14 c |
22,41 b |
5,68 c |
5,25 c |
4,98 c |
4,98 a |
|
G8 |
35,35 d |
35,35 b |
21,98 c |
21,98 c |
5,60 c |
5,60 c |
4,98 c |
4,98 a |
Các giá trị trung bình theo sau bởi các chữ cái khác nhau trong cùng một cột sẽ khác nhau theo phép kiểm tra Scott Knott ở mức xác suất 5%.
Khả năng kết hợp các đặc điểm dinh dưỡng
Cây bố mẹ G3 nổi bật vì đóng góp các giá trị dương vào hàm lượng K, Mg, Ca, Fe, Mn và Zn trong cả hai môi trường được đánh giá (Bảng 5), ngoại trừ hàm lượng Fe ở Aquidauana và Mn ở Chapadão do Sul có giá trị âm. Tương tự, cây bố mẹ G8 cho kết quả ước tính dương về K, Mg, Ca, Fe, Mn và Zn ở cả hai địa điểm, ngoại trừ hàm lượng K ở Chapadão do Sul và Ca ở Aquidauana có giá trị âm.
Bảng 5. Ước tính khả năng kết hợp chung (hiệu ứng gi) đối với hàm lượng dinh dưỡng của K, Mg, Ca, Fe, Mn và Zn, được đánh giá ở các cây đậu tương bố mẹ tại Aquidauana (E1) và Chapadão do Sul (E2).
|
Bố mẹ |
K (g/kg) |
Mg (g/kg) |
Ca (g/kg) |
Fe (mg/kg) |
Mn (mg/kg) |
Zn (mg/kg) |
|||||
|
E1 |
E2 |
E1 |
E2 |
E1 |
E2 |
E1 |
E2 |
E1 |
E2 |
E1 |
|
|
G1 |
1,23 |
− 0,05 |
0,18 |
0,6 |
0,74 |
14,65 |
− 3,34 |
− 0,26 |
0,14 |
1,29 |
2,96 |
|
G2 |
− 0,49 |
0,93 |
0,02 |
− 0,2 |
− 0,1 |
0,7 |
− 4,24 |
0,04 |
− 1,11 |
− 1,31 |
− 1,79 |
|
G3 |
0,20 |
0,73 |
0,03 |
0,1 |
0,49 |
− 53,3 |
7,36 |
4,04 |
− 0,41 |
0,04 |
0,01 |
|
G4 |
− 0,23 |
− 0,81 |
− 0,24 |
− 0,16 |
− 1,62 |
75,8 |
− 4,09 |
2,99 |
− 0,91 |
− 1,11 |
0,86 |
|
G5 |
− 0,59 |
− 0,03 |
− 0,08 |
0,18 |
0,97 |
− 50,3 |
5,21 |
− 4,96 |
0,89 |
− 2,66 |
− 3,44 |
|
G6 |
− 0,66 |
0,07 |
− 0,08 |
− 0,26 |
− 0,66 |
− 39,35 |
− 0,39 |
− 3,21 |
2,19 |
− 1,71 |
− 0,54 |
|
G7 |
0,51 |
0,11 |
0,16 |
− 0,07 |
− 0,4 |
40,65 |
− 2,04 |
− 0,41 |
− 0,91 |
2,29 |
− 4,09 |
|
G8 |
0,01 |
− 0,95 |
0,02 |
− 0,19 |
0,58 |
11,15 |
1,51 |
1,79 |
0,14 |
3,19 |
6,01 |
Ước tính SCA đối với hàm lượng chất dinh dưỡng đa lượng được đánh giá trong các quần thể đậu tương phân ly F2 được trình bày trong Bảng 6. Quần thể P7 nổi bật vì cho kết quả ước tính dương đối với hàm lượng P, K, Ca, Mg và S ở cả hai địa điểm, ngoại trừ hàm lượng K ở Chapadão do Sul. Tương tự, quần thể P20 cũng cho kết quả ước tính dương đối với các đặc điểm này, ngoại trừ hàm lượng S ở Chapadão do Sul.
Bảng 6. Ước tính khả năng kết hợp riêng (hiệu ứng sij) đối với hàm lượng chất dinh dưỡng đa lượng (P, K, Ca, Mg và S), được đánh giá trong các quần thể đậu tương phân ly F2 ở Aquidauana (E1) và Chapadão do Sul (E2).
|
Quần thể |
P (g/kg) |
K (mg/kg) |
Ca (mg/kg) |
Mg (mg/kg) |
S (mg/kg) |
||||
|
E1 |
E2 |
E1 |
E2 |
E1 |
E2 |
E1 |
E2 |
||
|
P1 |
− 0,02 |
− 0,32 |
1,39 |
0,67 |
2,1 |
− 0,04 |
1,1 |
0,27 |
− 0,1 |
|
P2 |
− 0,08 |
0,71 |
− 0,04 |
− 0,06 |
− 2,59 |
0,38 |
− 0,38 |
0,4 |
− 0,15 |
|
P3 |
− 0,41 |
0,81 |
1,9 |
− 0,06 |
− 0,93 |
− 0,1 |
− 0,36 |
− 0,12 |
− 0,15 |
|
P4 |
0,15 |
0,98 |
1,55 |
− 0,84 |
− 0,49 |
0,16 |
− 0,26 |
0,13 |
0,32 |
|
P5 |
0,29 |
0,28 |
1,12 |
− 0,68 |
0,99 |
− 0,29 |
− 0,28 |
− 0,22 |
0,14 |
|
P6 |
− 0,06 |
− 0,39 |
1,14 |
− 1,22 |
− 1,34 |
− 0,4 |
− 0,43 |
0,35 |
− 0,05 |
|
P7 |
0,01 |
0,16 |
− 3,24 |
0,21 |
1,52 |
0,13 |
0,43 |
0,1 |
0,17 |
|
P8 |
− 0,02 |
1,53 |
− 1,65 |
2,48 |
0,97 |
0,24 |
− 0,58 |
− 0,21 |
− 0,12 |
|
P9 |
− 0,16 |
0,39 |
− 1,44 |
0,45 |
− 0,05 |
0,19 |
− 0,54 |
0,13 |
0 |
|
P10 |
− 0,07 |
2,34 |
0,85 |
0,13 |
− 1,12 |
0,16 |
− 0,02 |
0,57 |
− 0,25 |
|
P11 |
0,23 |
0,35 |
− 0,38 |
0,3 |
0,67 |
0,1 |
− 0,51 |
0,09 |
0,08 |
|
P12 |
0,05 |
− 2,83 |
2,15 |
− 1,82 |
0,18 |
− 1,01 |
− 0,41 |
− 0,41 |
0,31 |
|
P13 |
0,05 |
− 0,08 |
1,16 |
− 0,26 |
2,36 |
0,03 |
− 0,09 |
0,13 |
− 0,02 |
|
P14 |
0,17 |
0,97 |
− 0,56 |
− 0,04 |
1,32 |
− 0,57 |
− 0,3 |
0,35 |
− 0,15 |
|
P15 |
− 0,17 |
− 0,05 |
0,59 |
− 0,56 |
− 0,06 |
0,05 |
− 0,56 |
− 0,05 |
− 0,21 |
|
P16 |
− 0,07 |
− 3,57 |
− 0,67 |
− 2,25 |
1,63 |
− 0,66 |
0,07 |
− 0,08 |
− 0,05 |
|
P17 |
− 0,14 |
− 1,18 |
− 2,16 |
0,63 |
− 0,06 |
0,03 |
0,79 |
− 0,15 |
0,35 |
|
P18 |
0,37 |
− 1,87 |
2,97 |
− 0,28 |
2,4 |
− 0,45 |
0,11 |
− 0,22 |
0,45 |
|
P19 |
0,22 |
2,15 |
− 1,29 |
0,62 |
1,71 |
0,48 |
0,93 |
− 0,27 |
0,1 |
|
P20 |
0,18 |
4,01 |
2,62 |
1,36 |
2,34 |
1,05 |
0,48 |
0,40 |
− 0,21 |
|
P21 |
− 0,12 |
− 0,89 |
− 0,9 |
0,87 |
1,23 |
0,65 |
0,15 |
− 0,27 |
0,04 |
|
P22 |
0,04 |
− 3,36 |
2,03 |
− 1,32 |
− 0,24 |
− 0,49 |
0,24 |
− 0,13 |
0,39 |
|
P23 |
− 0,25 |
− 1,35 |
− 4,15 |
0,84 |
1,34 |
0,23 |
0,63 |
− 0,26 |
− 0,07 |
|
P24 |
0,13 |
− 0,19 |
− 2,00 |
0,15 |
− 1,1 |
0,31 |
− 0,1 |
0,02 |
− 0,07 |
|
P25 |
− 0,14 |
0,31 |
1,19 |
0,86 |
− 2,68 |
− 0,7 |
− 1,13 |
− 0,2 |
− 0,1 |
|
P26 |
− 0,12 |
− 2,99 |
1,46 |
0,28 |
− 2,33 |
− 1,34 |
0,01 |
− 0,23 |
0,06 |
|
P27 |
0,08 |
3,20 |
0,09 |
0,78 |
− 1,17 |
0,82 |
1,49 |
− 0,02 |
− 0,01 |
|
P28 |
− 0,32 |
− 1,1 |
− 1,55 |
− 0,29 |
− 0,31 |
− 0,04 |
0,01 |
0,02 |
− 0,26 |
Bảng 7 chứa các ước tính CEC cho hàm lượng vi chất dinh dưỡng được đánh giá trong các quần thể phân ly F2. Quần thể P7 nổi bật vì cho kết quả dương về hàm lượng Cu, Mn và Zn ở cả hai địa điểm. Quần thể P13 cho kết quả dương về hàm lượng tất cả các vi chất dinh dưỡng, ngoại trừ Fe ở Aquidauana và Zn ở Chapadão do Sul, nhưng lại cho kết quả âm. Quần thể P15 cho kết quả dương về hàm lượng tất cả các vi chất dinh dưỡng ở cả hai địa điểm, ngoại trừ Mn.
Bảng 7. Ước tính khả năng kết hợp đặc hiệu (hiệu ứng sij) đối với hàm lượng vi chất dinh dưỡng (Cu, Fe, Mn và Zn), được đánh giá trong các quần thể đậu tương phân ly F2 ở Aquidauana (E1) và Chapadão do Sul (E2).
|
Quần thể |
Cu (mg/kg) |
Fe (mg/kg) |
Mn (mg/kg) |
Zn (mg/kg) |
||||
|
E1 |
E2 |
E1 |
E2 |
E1 |
E2 |
E1 |
E2 |
|
|
P1 |
1,88 |
8,08 |
137,54 |
5,59 |
− 5,34 |
0,07 |
− 8,32 |
− 10,11 |
|
P2 |
− 0,47 |
6,48 |
− 36,46 |
− 8,01 |
− 1,34 |
− 4,13 |
7,33 |
− 2,91 |
|
P3 |
− 3,37 |
− 4,27 |
4,44 |
0,44 |
3,71 |
− 2,13 |
1,98 |
− 9,26 |
|
P4 |
− 0,67 |
− 3,22 |
− 50,46 |
3,14 |
7,16 |
7,07 |
13,03 |
5,04 |
|
P5 |
0,68 |
− 8,67 |
− 83,91 |
− 7,26 |
2,91 |
− 7,23 |
1,08 |
− 6,86 |
|
P6 |
− 1,87 |
− 5,62 |
− 73,41 |
− 10,61 |
− 6,89 |
− 3,13 |
1,08 |
− 5,31 |
|
P7 |
0,88 |
3,93 |
− 83,91 |
0,66 |
3,91 |
7,82 |
4,68 |
15,09 |
|
P8 |
− 3,07 |
− 6,07 |
150,49 |
− 10,61 |
2,36 |
0,62 |
− 9,57 |
5,34 |
|
P9 |
2,53 |
3,68 |
− 159,11 |
− 4,66 |
− 5,59 |
5,62 |
− 2,42 |
9,49 |
|
P10 |
0,73 |
− 0,27 |
149,49 |
0,04 |
4,36 |
− 3,68 |
1,13 |
− 0,21 |
|
P11 |
− 0,92 |
− 0,22 |
− 38,46 |
− 2,86 |
6,61 |
− 2,98 |
2,18 |
− 3,11 |
|
P12 |
− 0,47 |
1,83 |
− 70,46 |
1,79 |
4,31 |
− 0,88 |
1,68 |
− 2,56 |
|
P13 |
0,78 |
2,88 |
− 76,46 |
1,74 |
1,61 |
2,57 |
5,78 |
− 8,16 |
|
P14 |
− 1,32 |
− 1,42 |
− 100,61 |
− 5,26 |
− 8,59 |
2,92 |
2,73 |
7,69 |
|
P15 |
3,38 |
0,13 |
42,49 |
71,94 |
− 3,14 |
− 0,38 |
0,78 |
9,49 |
|
P16 |
− 1,27 |
3,18 |
3,54 |
− 6,96 |
4,11 |
6,32 |
7,33 |
− 8,91 |
|
P17 |
− 1,82 |
0,23 |
− 73,46 |
− 4,31 |
− 3,19 |
− 2,08 |
0,33 |
− 1,86 |
|
P18 |
− 1,57 |
− 5,22 |
− 28,96 |
− 12,36 |
− 6,89 |
− 0,13 |
− 13,07 |
− 8,96 |
|
P19 |
3,48 |
3,38 |
− 131,11 |
− 6,61 |
11,41 |
− 1,38 |
3,43 |
− 3,86 |
|
P20 |
− 0,67 |
− 2,57 |
124,44 |
− 4,51 |
12,66 |
− 1,68 |
15,48 |
− 4,26 |
|
P21 |
1,78 |
3,98 |
330,94 |
− 1,86 |
13,36 |
− 0,58 |
− 13,02 |
3,29 |
|
P22 |
0,03 |
1,53 |
− 157,56 |
8,09 |
2,16 |
− 0,63 |
6,08 |
2,19 |
|
P23 |
− 0,47 |
6,48 |
− 4,96 |
− 13,31 |
− 23,89 |
7,52 |
− 4,47 |
− 5,46 |
|
P24 |
− 0,52 |
1,03 |
− 81,96 |
− 17,66 |
− 0,69 |
− 1,88 |
− 0,97 |
4,59 |
|
P25 |
− 2,27 |
9,58 |
62,54 |
4,29 |
1,11 |
− 3,93 |
− 1,87 |
− 2,51 |
|
P26 |
5,33 |
2,58 |
− 60,41 |
9,44 |
− 8,44 |
10,32 |
− 7,92 |
− 0,81 |
|
P27 |
− 0,42 |
− 3,87 |
49,59 |
12,89 |
1,36 |
− 1,73 |
− 4,82 |
15,09 |
|
P28 |
0,03 |
− 6,32 |
− 152,41 |
− 6,96 |
− 8,94 |
4,37 |
− 1,32 |
− 4,86 |
Khả năng kết hợp các tính trạng nông học
Đối với GCA của tính trạng DM (Bảng 8), bố mẹ G3 nổi bật vì cho kết quả âm ở cả hai địa điểm được đánh giá. Ngược lại, bố mẹ G6 và G8 cho kết quả dương về tính trạng này ở Aquidauana và Chapadão do Sul.
Bảng 8. Ước tính khả năng kết hợp chung (hiệu ứng gi) đối với tính trạng số ngày đến khi trưởng thành (DM) ở các giống đậu tương bố mẹ tại Aquidauana (E1) và Chapadão do Sul (E2).
|
Bố mẹ |
DM |
Bố mẹ |
DM |
||
|
E1 |
E2 |
E1 |
E2 |
||
|
G1 |
− 0,01 |
0,61 |
G5 |
1,24 |
− 0,19 |
|
G2 |
0,54 |
− 0,74 |
G6 |
0,09 |
0,26 |
|
G3 |
− 1,36 |
− 1,04 |
G7 |
− 0,56 |
0,96 |
|
G4 |
− 0,01 |
− 0,24 |
G8 |
0,09 |
0,36 |
Các quần thể phân ly P1 và P15 nổi bật với các ước tính SCC dương cho các tính trạng số ngày đến khi trưởng thành và năng suất hạt (Bảng 9). Các quần thể khác đáng được chú ý là P11, P12 và P26 với các ước tính âm cho DM ở cả hai địa điểm, cũng như các ước tính GCA dương cho năng suất hạt.
Bảng 9. Ước tính khả năng kết hợp riêng (hiệu ứng sij) đối với các tính trạng nông học số ngày đến khi trưởng thành (DM) và năng suất hạt (GY) được đánh giá trong các quần thể phân ly F2 của đậu tương tại Aquidauana (E1) và Chapadão do Sul (E2).
|
Quần thể |
DM |
GY (kg/ha) |
Quần thể |
DM |
GY (kg/ha) |
||
|
E1 |
E2 |
E1 |
E2 |
||||
|
P1 |
3,91 |
0,42 |
223,83 |
P15 |
1,56 |
0,02 |
540,82 |
|
P2 |
− 2,19 |
− 2,28 |
− 90,98 |
P16 |
3,71 |
2,57 |
− 0,83 |
|
P3 |
− 5,04 |
2,42 |
− 366,66 |
P17 |
1,86 |
0,37 |
784,49 |
|
P4 |
− 0,79 |
− 1,63 |
− 304,92 |
P18 |
− 4,29 |
0,97 |
− 175,6 |
|
P5 |
5,36 |
1,92 |
− 576,13 |
P19 |
3,71 |
0,72 |
− 12,84 |
|
P6 |
− 4,99 |
2,22 |
1491,26 |
P20 |
2,86 |
− 1,23 |
1243,25 |
|
P7 |
− 1,14 |
0,82 |
634,25 |
P21 |
− 1,49 |
1,07 |
− 398,19 |
|
P8 |
− 0,24 |
0,57 |
− 469,71 |
P22 |
1,36 |
0,17 |
334,13 |
|
P9 |
− 0,59 |
− 0,73 |
− 451,71 |
P23 |
− 2,39 |
− 1,28 |
− 592,71 |
|
P10 |
− 0,84 |
1,22 |
258,42 |
P24 |
0,76 |
1,02 |
− 60,86 |
|
P11 |
− 5,19 |
− 2,73 |
644,45 |
P25 |
− 0,89 |
− 1,38 |
43,12 |
|
P12 |
− 2,04 |
− 1,43 |
45,33 |
P26 |
− 3,59 |
− 0,93 |
596,58 |
|
P13 |
0,31 |
− 0,83 |
101,42 |
P27 |
0,76 |
2,17 |
327,61 |
|
P14 |
− 0,69 |
− 0,93 |
− 403,13 |
P28 |
1,41 |
− 1,03 |
143,01 |
Khả năng kết hợp đối với các tính trạng công nghiệp
Cụm bố mẹ G5 nổi bật với các giá trị dương cho tất cả các tính trạng công nghiệp ở cả hai địa điểm (Bảng 10).
Bảng 10. Ước tính khả năng kết hợp chung (hiệu ứng gi) đối với các đặc điểm công nghiệp về hàm lượng protein (PC), dầu (OC) và chất xơ (FC) được đánh giá ở các giống đậu tương bố mẹ ở Aquidauana (E1) và Chapadão do Sul (E2).
|
Bố mẹ |
PC |
OC |
FC |
Bố mẹ |
PC |
OC |
FC |
|
||||||
|
E1 |
E2 |
E1 |
E2 |
E1 |
E2 |
E1 |
E2 |
E1 |
E2 |
E1 |
E2 |
|||
|
G1 |
− 0,24 |
0,51 |
− 0,1 |
− 0,46 |
0,02 |
− 0,05 |
G5 |
0,46 |
0,25 |
0,10 |
0,04 |
0,05 |
0,01 |
|
|
G2 |
0,46 |
0,40 |
− 0,41 |
− 0,42 |
0,04 |
− 0,06 |
G6 |
− 0,18 |
− 0,14 |
0,12 |
0,02 |
0,04 |
0,11 |
|
|
G3 |
− 0,21 |
− 0,4 |
0,43 |
0,47 |
− 0,02 |
0,00 |
G7 |
− 0,39 |
− 0,15 |
− 0,15 |
− 0,03 |
− 0,05 |
− 0,02 |
|
|
G4 |
0,52 |
− 0,27 |
− 0,27 |
0,18 |
− 0,14 |
0,05 |
G8 |
− 0,41 |
− 0,21 |
0,28 |
0,22 |
0,07 |
− 0,04 |
|
Các quần thể phân ly P1, P24, P25, P26 và P27 nổi bật nhờ cho thấy ước tính dương về hàm lượng protein cho cả hai môi trường (Bảng 11). Quần thể phân ly P6 cho thấy ước tính dương về hàm lượng protein và dầu ở Aquidauana và Chapadão do Sul. Quần thể P11 cho thấy ước tính dương về hàm lượng dầu và chất xơ ở cả hai địa điểm và hàm lượng tro ở Aquidauana. Quần thể phân ly P19 cho thấy ước tính dương về hàm lượng dầu và tro ở cả hai địa điểm được đánh giá.
Bảng 11. Ước tính khả năng kết hợp đặc hiệu (hiệu ứng sij) cho các đặc điểm công nghiệp về hàm lượng protein (PC), dầu (OC), chất xơ (FC) và tro (AC) được đánh giá trong các quần thể phân ly F2 của đậu tương ở Aquidauana (E1) và Chapadão do Sul (E2).
|
Quần thể |
PC |
OC |
FC |
AC |
||||||
|
E1 |
E2 |
E1 |
E2 |
E1 |
E2 |
E1 |
E2 |
|
||
|
P1 |
0,33 |
0,56 |
0,09 |
− 0,35 |
− 0,09 |
− 0,03 |
0,02 |
0,03 |
|
|
|
P2 |
− 0,36 |
0,11 |
− 0,5 |
− 0,45 |
0,04 |
0,23 |
− 0,12 |
0,01 |
|
|
|
P3 |
− 0,21 |
− 0,14 |
0,31 |
0,32 |
− 0,04 |
− 0,14 |
0 |
− 0,02 |
|
|
|
P4 |
− 0,66 |
0,02 |
0,46 |
0,44 |
0,2 |
− 0,23 |
0,12 |
0,01 |
|
|
|
P5 |
0,27 |
− 0,63 |
0,10 |
0,54 |
− 0,17 |
0,39 |
0,08 |
0,03 |
|
|
|
P6 |
1,02 |
0,19 |
0,10 |
0,26 |
− 0,23 |
− 0,05 |
− 0,08 |
− 0,04 |
|
|
|
P7 |
− 0,45 |
− 0,28 |
− 0,08 |
− 0,16 |
− 0,17 |
− 0,11 |
− 0,14 |
− 0,02 |
|
|
|
P8 |
− 0,27 |
− 0,39 |
− 0,56 |
0,27 |
0,55 |
− 0,04 |
0,1 |
− 0,03 |
|
|
|
P9 |
0,34 |
− 0,2 |
0,02 |
0,37 |
− 0,14 |
− 0,22 |
0,08 |
− 0,05 |
|
|
|
P10 |
− 0,1 |
1,01 |
0,35 |
− 0,27 |
− 0,1 |
− 0,18 |
− 0,15 |
0,04 |
|
|
|
P11 |
0,39 |
− 0,62 |
1,08 |
0,6 |
0,41 |
0,14 |
0,06 |
− 0,03 |
|
|
|
P12 |
1,01 |
− 0,27 |
− 0,74 |
− 0,78 |
− 0,12 |
0,01 |
− 0,04 |
0,06 |
|
|
|
P13 |
− 1,31 |
− 0,14 |
0,31 |
0,09 |
0,07 |
0,12 |
− 0,06 |
0,01 |
|
|
|
P14 |
− 0,86 |
0,11 |
0,24 |
− 0,19 |
0,05 |
0,13 |
− 0,08 |
0,01 |
|
|
|
P15 |
0,56 |
0,2 |
− 0,77 |
0,26 |
− 0,07 |
− 0,01 |
0,23 |
0,01 |
|
|
|
P16 |
− 1,95 |
− 0,42 |
− 0,08 |
− 0,48 |
0,03 |
0 |
− 0,07 |
− 0,04 |
|
|
|
P17 |
1,27 |
− 0,64 |
− 0,7 |
0,27 |
− 0,43 |
0,12 |
− 0,11 |
0 |
|
|
|
P18 |
1,06 |
0,21 |
− 0,22 |
− 0,38 |
0,17 |
− 0,13 |
0,1 |
0,02 |
|
|
|
P19 |
− 0,59 |
0,71 |
1,42 |
1,16 |
0,66 |
0,58 |
− 0,02 |
0 |
|
|
|
P20 |
1,65 |
− 0,39 |
− 0,78 |
0,6 |
− 0,56 |
− 0,09 |
0,3 |
0,02 |
|
|
|
P21 |
0,83 |
0,07 |
− 0,22 |
− 0,73 |
0,24 |
− 0,17 |
0,03 |
0,01 |
|
|
|
P22 |
− 0,71 |
− 0,63 |
− 0,16 |
0,02 |
0,11 |
0,15 |
− 0,05 |
− 0,01 |
|
|
|
P23 |
− 1,78 |
0,38 |
0,86 |
0,14 |
− 0,2 |
− 0,33 |
− 0,04 |
0,01 |
|
|
|
P24 |
0,67 |
0,26 |
− 0,46 |
− 0,16 |
− 0,04 |
− 0,3 |
− 0,04 |
0,02 |
|
|
|
P25 |
0,22 |
1,67 |
− 0,43 |
− 0,27 |
0,52 |
− 0,25 |
0,13 |
− 0,01 |
|
|
|
P26 |
1,3 |
0,19 |
− 0,51 |
− 1,06 |
− 0,67 |
0,55 |
− 0,03 |
0,01 |
|
|
|
P27 |
0,43 |
0,4 |
− 0,73 |
− 0,1 |
− 0,08 |
− 0,17 |
− 0,03 |
− 0,02 |
|
|
|
P28 |
0,15 |
− 0,53 |
0,81 |
0,85 |
− 0,1 |
− 0,07 |
0,11 |
0 |
|
|
THẢO LUẬN
Phép lai lưỡng tính cho phép ước tính khả năng kết hợp chung (general combining ability – GCA), liên quan chủ yếu đến các gen cộng hợp, và khả năng kết hợp đặc hiệu (specific combining ability - SCA), liên quan đến các gen không có hiệu ứng cộng hợp13. GCA được Sprague và Tatum (1942) định nghĩa là hành vi trung bình của một dòng bố mẹ qua một loạt các tổ hợp lai, và hành vi này là kết quả của hiệu ứng gen cộng hợp của các alen. Các tác giả này định nghĩa SCA là sức sống của phép lai so với sức sống dự kiến của GCA ước tính của các bố mẹ được sử dụng trong lai tạo, được xác định bởi các hiệu ứng di truyền trội (hoàn toàn hoặc một phần) và/hoặc tương tác gen.
SCA được hiểu là một hiệu ứng bổ sung lên biểu hiện của phép lai so với các hiệu ứng GCA của bố mẹ, và có thể là tích cực hoặc tiêu cực. SCA là kết quả của sự tương tác giữa các hiệu ứng GCA của bố mẹ và có thể cải thiện hoặc làm giảm biểu hiện của phép lai so với hiệu ứng dự kiến chỉ dựa trên GCA14. Hiệu ứng SCA, được ước tính là độ lệch của hành vi so với những gì mong đợi dựa trên GCA, là thước đo các hiệu ứng gen không cộng gộp. Những tổ hợp lai có ước tính SCA thuận lợi hơn, bao gồm ít nhất một trong hai bố mẹ cho thấy hiệu ứng GCA thuận lợi nhất, là mong muốn15.
Chúng ta có thể lưu ý rằng các bố mẹ cho thấy sự khác biệt đáng kể về tương tác kiểu gen × môi trường đối với hầu hết các thành phần dinh dưỡng, đây là một trong những thách thức chính trong việc lựa chọn và khuyến nghị các giống cây trồng ưu việt. Tương tác này cho phép xuất hiện các kiểu gen ổn định cho các môi trường cụ thể hoặc các kiểu gen có hành vi chung thích nghi với nhiều môi trường khác nhau16. Trong nghiên cứu này, bên cạnh các yếu tố khí hậu riêng biệt (Hình 2) của từng địa điểm, các đặc tính lý hóa của đất là những yếu tố quan trọng dẫn đến sự xuất hiện của tương tác kiểu gen × môi trường đáng kể. Bên cạnh nhu cầu tạo ra các giống cây trồng năng suất cao hơn, cần phải chi phí nhiều hơn cho phân bón. Việc áp dụng các kiểu gen hiệu quả về dinh dưỡng là một chiến lược, đặc biệt là trên đất Cerrado, nhằm tiết kiệm chi phí và ngăn ngừa tác động đến môi trường.
Khi đánh giá hàm lượng dinh dưỡng, chúng tôi nhận thấy hàm lượng P có ý nghĩa thống kê đối với CEC, trong đó nổi bật là các dòng bố mẹ G1, G5 và G7 và các quần thể phân ly P4, P5, P11, P14, P18, P19, P24 và P27. Do đó, sự khác biệt giữa các giá trị trung bình của các chất dinh dưỡng được đánh giá không chỉ tóm tắt hành vi riêng lẻ của các dòng bố mẹ11,17 mà còn có thể được quy cho điều kiện sinh trưởng của môi trường. Đất ở Cerrado bị phong hóa rất mạnh, với hàm lượng P dễ hấp thụ cho cây trồng thấp, bên cạnh việc giữ lại các chất dinh dưỡng trong keo của chúng18. Trong điều kiện hạn chế P, một số vấn đề chuyển hóa có thể xảy ra ở cây, dẫn đến chậm trưởng thành và giảm năng suất19.
Việc thu thập thông tin về khả năng hấp thụ và chuyển hóa P ở cây trồng cho phép lựa chọn các dòng phát triển tốt trên đất có hàm lượng P thấp, đồng thời giúp giảm lượng phân lân sử dụng, điều này rất cần thiết cho sự bền vững của sản xuất nông nghiệp bằng cách tránh các vấn đề môi trường do sử dụng phân bón không đúng cách20. Bằng cách nghiên cứu hiệu quả và khả năng đáp ứng P ở các kiểu gen đậu tương21, các giống được nghiên cứu đã phân loại thành bốn nhóm: hiệu quả và đáp ứng, hiệu quả và không đáp ứng, không hiệu quả và đáp ứng, và không hiệu quả và không đáp ứng. Các tác giả nhận thấy rằng việc lựa chọn các giống cây trồng hiệu quả sử dụng P trong môi trường có hàm lượng dinh dưỡng này thấp đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc lựa chọn các giống cây trồng đáp ứng với dinh dưỡng này.
Việc sử dụng các kiểu gen có khả năng tích lũy hàm lượng kali (K) tốt hơn dẫn đến cải thiện quá trình chuyển hóa carbohydrate, protein và vận chuyển tinh bột, những yếu tố được sử dụng trong quá trình hình thành hạt22. Tương tự, việc lựa chọn bố mẹ và phân ly các quần thể có hàm lượng Ca cao hơn giúp tăng cường quá trình chuyển hóa cấu trúc, vì nguyên tố này hoạt động trong quá trình tổng hợp thành tế bào, phát triển ống phấn và nảy mầm hạt phấn23. Các kiểu gen hiệu quả hơn trong việc hấp thụ và chuyển hóa lưu huỳnh (S), vốn có chức năng về cấu trúc và chuyển hóa ở thực vật24, có thể là một chiến lược đầy hứa hẹn để phát triển các giống cây trồng thích nghi tốt hơn với đất bạc màu, đặc biệt là ở Cerrado, Brazil.
Hàm lượng Mg có ý nghĩa quan trọng đối với GCA, trong đó các kiểu gen G1, G3 và G7 và các quần thể phân ly P1, P2, P20, P21, P24 và P27 nổi bật. Do đó, ít nhất một trong số các bố mẹ được sử dụng trong phép lai khác biệt so với các bố mẹ khác về nồng độ các alen thuận lợi cho biểu hiện Mg cao hơn17. Sự khác biệt trong việc thu được các dòng có hàm lượng Mg cao hơn ở cây trồng liên quan đến vai trò của chất dinh dưỡng này trong việc kích hoạt các phản ứng enzym và sự hiện diện của nó trong thành phần cấu trúc của cây (phân tử diệp lục)25.
Trong bối cảnh này, việc sử dụng đất ngày càng thâm canh do canh tác liên tục có thể dẫn đến sự thoái hóa đất, gây ra các rối loạn dinh dưỡng ở cây trồng. Việc lựa chọn các kiểu gen chứa hàm lượng vi chất dinh dưỡng cao hơn là rất quan trọng đối với các chương trình nhân giống. Các giống bố mẹ G3 và G8 cùng các quần thể P7, P13 và P15 nổi bật nhờ mối quan hệ của chúng với các vi chất dinh dưỡng. Do đó, việc lựa chọn các kiểu gen hiệu quả trong việc hấp thụ và chuyển hóa vi chất dinh dưỡng giúp cây trồng cần ít dinh dưỡng hơn và có năng suất tương đương các kiểu gen khác để sinh trưởng tốt ở những vùng thiếu hụt dinh dưỡng.
Bên cạnh việc cải thiện hiệu quả dinh dưỡng của cây trồng, các chương trình chọn giống đậu tương cũng hướng đến việc phát triển các giống đậu tương kết hợp giữa thời gian sinh trưởng sớm và năng suất hạt cao hơn26,27. Theo Almeida và cs, các giống đậu tương có thể được phân loại thành sớm (111 ngày), bán sớm (112 đến 124 ngày) và muộn (trên 125 ngày). Đậu tương là một loại cây trồng chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của điều kiện thời tiết. Bằng cách sử dụng các kiểu gen sớm, nông dân có thể giảm thiểu thiệt hại do các bệnh cuối chu kỳ26,28, đồng thời cho phép ngô vụ hai sinh trưởng29.
Trong quá trình tìm kiếm các kiểu gen thích nghi với các môi trường cụ thể, thời gian của giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng là một đặc điểm thiết yếu cần được xem xét. Cây không có gen non sẽ ra hoa sớm, do đó làm giảm kích thước cây và dẫn đến mất năng suất hạt30. Việc chọn các kiểu gen ra hoa sớm có thể dẫn đến năng suất hạt thấp hơn do những cây này có chiều cao và số lượng đốt ngắn hơn31.
Về DM, mong muốn các kiểu gen có giá trị trung bình thấp hơn (tức là thời gian ra hoa sớm hơn) và ít nhất một trong hai bố mẹ có ước tính GCA âm32. Bố mẹ G3 cho thấy ước tính GCA âm cao đối với DM, cho thấy nồng độ alen cao thuận lợi cho việc rút ngắn chu kỳ của các dòng đậu tương này. Hiệu ứng GCA đáng kể cho thấy một số bố mẹ sẽ góp phần truyền số lượng alen thuận lợi cao hơn cho thế hệ con cái33.
Xét các quần thể phân ly được đánh giá trong thí nghiệm này, P2, P9, P11, P12, P14, P23, P25 và P26 nổi bật vì thể hiện khả năng kết hợp đặc hiệu âm ở cả hai địa điểm được đánh giá. Những phát hiện này cho thấy khả năng thu được các kiểu gen sớm hơn từ các phép lai này sau một vài thế hệ cận huyết34. Tuy nhiên, trong số các quần thể này, chỉ có P11, P12, P25 và P26 cho thấy giá trị dương về năng suất hạt, trong đó P11 và P26 cho thấy giá trị trung bình cao nhất.
Bên cạnh việc kết hợp các đặc điểm thuận lợi như hiệu quả dinh dưỡng, thời gian thu hoạch sớm và năng suất cao, các giống đậu tương hiện tại phải có mức độ cải thiện về các đặc điểm được công nghiệp quan tâm. Với việc tiêu thụ protein động vật ngày càng tăng, nhu cầu về cám cho thức ăn gia cầm, gia súc và lợn nuôi nhốt cũng đang tăng lên. Để cung cấp cho ngành này, ngành công nghiệp cần đậu tương có hàm lượng protein và dầu trong hạt cao, ít nhất 40% protein và 20% dầu, trong khi hàm lượng protein trung bình toàn quốc là khoảng 37%35. Các giống đậu tương chu kỳ sớm và không xác định có xu hướng có hàm lượng protein cao hơn, điều này có thể là phản ứng với việc tiếp xúc nhiều hơn với bức xạ mặt trời và nhiệt trong giai đoạn làm đầy hạt36. Khi đánh giá bốn giống đậu tương được phát triển và cải tiến ở Brazil37, chúng tôi nhận thấy hàm lượng protein dao động từ 33,4 – 35,1%, thấp hơn giá trị được tìm thấy ở đây.
Tuy nhiên, việc tăng hàm lượng tro, chất xơ, dầu và protein trong hạt đậu tương là một nhiệm vụ phức tạp đối với các nhà chọn giống, do ảnh hưởng lớn của môi trường lên các gen38 và sự tồn tại mối quan hệ nghịch giữa các đặc điểm này với năng suất hạt. Ví dụ, hàm lượng chất xơ đã giảm theo năm do sự gia tăng hàm lượng dầu, các biến số có tương quan nghịch. Tương tự, hàm lượng dầu có xu hướng giảm khi chọn lọc các kiểu gen có hàm lượng protein cao hơn. Do đó, các kiểu gen nổi bật với các biến số công nghiệp nên được sử dụng thêm trong quá trình lai tạo, nhằm cải thiện các đặc điểm đó đồng thời với các đặc điểm quan tâm khác trong quy trình lai tạo.
Bố mẹ và quần thể phân ly cho thấy những phản ứng khác biệt trong việc chọn lọc các đặc điểm dinh dưỡng, độ chín sớm, năng suất và công nghiệp. Những kiểu gen này cần được theo dõi trong quá trình chọn tạo giống vì chúng định hướng cho các nhà lai tạo hướng đến những gì họ muốn cải thiện và cố gắng đạt được các kiểu gen chứa một hoặc nhiều đặc điểm quan trọng trong một giống đậu tương.
Với mục tiêu xác định bố mẹ và quần thể phân ly của đậu tương có các đặc điểm tốt hơn về khả năng hấp thụ và chuyển hóa chất dinh dưỡng, độ chín sớm, năng suất và hàm lượng tro, chất xơ, dầu và protein, nghiên cứu của chúng tôi nhằm xác định sự biến dị di truyền này giữa bố mẹ và quần thể thông qua phân tích song song. Phát hiện của chúng tôi cho thấy bố mẹ G3 và quần thể phân ly P20 và P27 có thể được sử dụng để cải thiện hiệu quả dinh dưỡng ở các giống đậu tương mới. Các quần thể phân ly P11 và P26 cho thấy tiềm năng cao hơn trong việc chọn lọc các kiểu gen kết hợp chín sớm và năng suất hạt cao. Bố mẹ G5 và quần thể phân ly P6 hứa hẹn cho việc chọn lọc nhằm cải thiện các đặc điểm công nghiệp ở đậu tương.
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
Thu thập thế hệ con cháu ở thế hệ F1
Các giống lai được thu thập trong nhà kính, sử dụng các giống thương mại làm bố mẹ (Bảng 12). Sự khác biệt dựa trên nhóm trưởng thành tương đối (relative maturity group – RMG) được xem xét như một tiêu chí chọn lọc cho bố mẹ. Hai mươi tám giống lai đã được thực hiện để thu được thế hệ F1, như được mô tả trong Bảng 13. Tất cả các phương pháp đều được thực hiện theo các hướng dẫn và luật pháp liên quan của các tổ chức, quốc gia và quốc tế.
Bảng 12. Đặc điểm của các giống đậu tương được sử dụng làm bố mẹ.
|
Giống |
Mã hóa |
rmg |
Màu hoa |
Đặc điểm |
|
Compacta |
G1 |
6,5 |
Purple |
High yield potential. Well-defined size with resistance to lodging. High branching potential |
|
Lança |
G2 |
5,8 |
White |
High yield potential. Adaptation to higher altitude regions. Well-defined size with resistance to lodging. High branching potential |
|
Zeus |
G3 |
5,5 |
White |
High yield potential. Earliness. Adaptation to higher altitude regions. Well-defined size with resistance to lodging |
|
M6410 |
G4 |
6,4 |
Purple |
High performance across different environments. Wide seeding period. Excellent plant branching and compensation |
|
NS6909 |
G5 |
6,3 |
Purple |
High potential and yield response in high-fertility soils. Potential to anticipate second-crop cultivation |
|
TMG7061 |
G6 |
6,1 |
Purple |
High yield. Earliness. Enables second-crop cultivation |
|
TMG7062 |
G7 |
6,9 |
White |
High yield. High grain weight |
|
TMG7063 |
G8 |
7,0 |
White |
High yield. High grain weight |
Bảng 13. Danh sách 28 quần thể đậu tương F1 thu được.
|
Quần thể |
Giống bố |
Giống mẹ |
Quần thể |
Giống bố |
Giống mẹ |
|
P1 |
Compacta |
Lança |
P15 |
Zeus |
NS6909 |
|
P2 |
Compacta |
Zeus |
P16 |
Zeus |
TMG7061 |
|
P3 |
Compacta |
M6410 |
P17 |
Zeus |
TMG7062 |
|
P4 |
Compacta |
NS6909 |
P18 |
Zeus |
TMG7063 |
|
P5 |
Compacta |
TMG7061 |
P19 |
M6410 |
NS6909 |
|
P6 |
Compacta |
TMG7062 |
P20 |
M6410 |
TMG7061 |
|
P7 |
Compacta |
TMG7063 |
P21 |
M6410 |
TMG7062 |
|
P8 |
Lança |
Zeus |
P22 |
M6410 |
TMG7063 |
|
P9 |
Lança |
M6410 |
P23 |
NS6909 |
TMG7061 |
|
P10 |
Lança |
NS6909 |
P24 |
NS6909 |
TMG7062 |
|
P11 |
Lança |
TMG7061 |
P25 |
NS6909 |
TMG7063 |
|
P12 |
Lança |
TMG7062 |
P26 |
TMG7061 |
TMG7062 |
|
P13 |
Lança |
TMG7063 |
P27 |
TMG7061 |
TMG7063 |
|
P14 |
Zeus |
M6410 |
P28 |
TMG7062 |
TMG7063 |
Thu thập các thế hệ con ở thế hệ F2
Việc nhân giống các dòng lai F1 được thực hiện trong nhà kính. Các dòng lai được gieo trong các chậu nhựa 3 lít (cao 0,4 m và rộng 0,3 m) và sau khi xác định được các cây lai có đặc điểm là màu tím của trụ dưới lá mầm, mỗi chậu giữ lại một cây. Công tác phòng trừ sâu bệnh được thực hiện theo khuyến cáo kỹ thuật cho cây trồng, sử dụng 2 lít đất cho mỗi chậu.
Tiến hành nhân giống thế hệ F2
Việc nhân giống các quần thể F2 được thực hiện tại hai địa điểm: Aquidauana và Chapadão do Sul (Hình 1). Tại địa điểm đầu tiên, thử nghiệm được lắp đặt tại Đại học Bang Mato Grosso do Sul, Đơn vị Đại học Aquidauana (20°27′N, 55°48′T và độ cao trung bình 120 m). Khí hậu của khu vực này là Aw (Xavan nhiệt đới) với lượng mưa trung bình hàng năm là 1.200 mm và nhiệt độ trung bình hàng năm là 24,2°C.
Hình 1. Địa điểm thí nghiệm tại bang Mato Grosso do Sul (MS), Brazil.
Tại địa điểm thứ hai, thử nghiệm được tiến hành tại khu vực thực nghiệm của Đại học Liên bang Mato Grosso do Sul, Cơ sở Chapadão do Sul (18°46′N, 52°37′T và độ cao trung bình 810 m). Khí hậu của khu vực được phân loại là Aw, với lượng mưa trung bình hàng năm là 1850 m và nhiệt độ trung bình hàng năm là 20,5°C.
Tại Aquidauana, đất của khu vực thí nghiệm được phân loại là đất sét đỏ thoái hóa có kết cấu cát, với các tính chất hóa học sau: pH (CaCl2) = 6,2; chất hữu cơ = 19,7 (g/dm3); P = 67,5 (mg/dm3); H + Al = 3,2; K = 32,0 (mg/dm3); Ca = 3,30 (cmolc/dm3); Mg = 2,10 (cmolc/dm3); khả năng trao đổi cation (CEC) = 5,1 (cmolc/dm3); độ bão hòa bazơ (V) = 45,0%.
Đất tại khu vực thí nghiệm ở Chapadão do Sul được phân loại là đất đỏ thoái hóa Latossolo, và có các tính chất hóa học sau: pH (CaCl2) = 4,8; chất hữu cơ = 17,6 (g/dm3); P = 5,0 (mg/dm3); H + Al = 5,3; K = 69,0 (mg/dm3); Ca = 1,6 (cmolc/dm3); Mg = 0,5 (cmolc/dm3); khả năng trao đổi cation (CEC) = 7,6 (cmolc/dm3); độ bão hòa bazơ (V) = 30,0%. Ba tháng trước khi gieo hạt, bón vôi trên đất của cả hai khu vực thí nghiệm để tăng độ bão hòa bazơ lên 60%.
Ở cả hai địa điểm, các thí nghiệm được thực hiện bằng cách áp dụng hệ thống canh tác với một lần cày và hai lần bừa (bừa nghiền và bừa san phẳng). Việc xới hàng và bón phân được cơ giới hóa bằng máy gieo hạt 5 hàng, khoảng cách giữa các hàng là 0,45 m. Phân bón cơ bản được sử dụng là 300 kg/ha với công thức NPK 04-14-08. Gieo hạt được thực hiện thủ công bằng cách rải 15 hạt/mét.
Hạt giống được xử lý bằng thuốc diệt nấm (Pyraclostrobin + Methyl Thiophanate) và thuốc trừ sâu (Fipronil), với liều lượng 200 ml sản phẩm thương mại cho mỗi 100 kg hạt giống để bảo vệ chống lại sự tấn công của sâu bệnh và nấm đất. Để cố định đạm sinh học (BNF), hạt giống được tiêm chủng vi khuẩn Bradyrhizobium spp. với liều lượng 200 ml chế phẩm lỏng đậm đặc cho mỗi 100 kg hạt giống.
Việc quản lý cây trồng được thực hiện theo nhu cầu của cây đậu tương. Hình 2 cho thấy điều kiện thời tiết trong suốt quá trình thí nghiệm.
Hình 2. Điều kiện thời tiết trong mùa vụ 2019/2020 tại các thành phố Aquidauana (trái)
và Chapadão do Sul (phải), MS, Brazil.
Thiết kế và xử lý thí nghiệm
Thiết kế khối ngẫu nhiên được sử dụng với hai lần lặp lại, tám cây bố mẹ (Bảng 1) và 28 quần thể F2 (Bảng 2). Các ô thí nghiệm bao gồm một hàng dài 3 m, khoảng cách giữa các hàng là 0,45 m và mật độ 15 cây/m2. Kích thước này được áp dụng do số lượng hạt giống từ các phép lai được thực hiện hạn chế để có thể đánh giá kiểu gen ở hai vị trí.
Các đặc điểm được đánh giá ở thế hệ F2
Sau 60 ngày sau khi nảy mầm (DAE), hàm lượng dinh dưỡng phốt pho (P), kali (K), canxi (Ca), magie (Mg), lưu huỳnh (S), đồng (Cu), sắt (Fe), mangan (Mn) và kẽm (Zn) của mỗi nghiệm thức được đánh giá, theo phương pháp được mô tả trong tài liệu tham khảo39.
Để phân tích dinh dưỡng, chúng tôi sử dụng lá phát triển hoàn chỉnh thứ ba tính từ đỉnh của cây, được coi là lá chẩn đoán cho phân tích dinh dưỡng đậu tương, nơi diễn ra hầu hết các quá trình trao đổi chất chịu trách nhiệm thu nhận năng lượng. Hai mươi lăm lá có cuống lá được thu thập từ mỗi đơn vị thí nghiệm. Hàm lượng dinh dưỡng của các chất dinh dưỡng đa lượng được biểu thị bằng g/kg, trong khi các chất dinh dưỡng vi lượng được biểu thị bằng mg/kg.
Các đặc điểm nông học được đánh giá bao gồm: số ngày đến khi trưởng thành (DM) và năng suất hạt (GY, kg/ha). DM tương ứng với số ngày từ khi nảy mầm đến khi trưởng thành của hơn 50% số cây trong mỗi đơn vị thí nghiệm. GY được đánh giá bằng cách thu hoạch 2 m2 ở giữa mỗi ô và điều chỉnh theo độ ẩm 13%.
Việc đo hàm lượng protein (TP, %), dầu tổng số (TO, %), chất xơ (TF, %) và tro (TC, %) trong quần thể F2 được thực hiện bằng phương pháp quang phổ cận hồng ngoại (NIRS) (Metrohm, máy quang phổ DS2500, Herisau, Thụy Sĩ) với độ chính xác quang học cao. Các mẫu hạt được đồng nhất và đặt vào đĩa lấy mẫu. Phân tích dựa trên việc chiếu sáng mẫu bằng một bước sóng bức xạ cụ thể trong vùng cận hồng ngoại, sau đó đo sự chênh lệch giữa lượng năng lượng phát ra từ máy quang phổ và lượng năng lượng phản xạ từ mẫu đến đầu dò (AOAC, 2000). Sự chênh lệch này được đo trên nhiều dải tần, tạo ra phổ cho mỗi mẫu. Kết quả đầu ra được so sánh với bộ hiệu chuẩn và được biểu thị dưới dạng phần trăm.
Phân tích thống kê
Ban đầu, phân tích phương sai kết hợp được thực hiện trong phần mềm Genes theo mô hình thống kê được mô tả dưới đây:
Yijk = µ + B/Ajk + Gi + Aj + GxAij +eijk (1)
trong đó: Yijk là quan sát ở khối thứ k, được đánh giá ở kiểu gen thứ i và môi trường thứ j; µ là giá trị trung bình chung của các thí nghiệm; B/Ejk là ảnh hưởng của khối k trong môi trường j; Gi là ảnh hưởng của kiểu gen thứ i được coi là cố định; Aj là ảnh hưởng của môi trường thứ j được coi là ngẫu nhiên; GxAij là ảnh hưởng ngẫu nhiên của tương tác giữa kiểu gen i và môi trường j; eijk là sai số ngẫu nhiên liên quan đến Yijk.
Sau đó, việc mở rộng kiểu gen và các hiệu ứng tương tác G × A tại mỗi vị trí được thực hiện theo cấu trúc diallel một phần dựa trên thế hệ con của F2 để thu được các hiệu ứng cộng gộp (gi) và trội (sij). Phân tích diallel tuân theo mô hình 4 do Griffing40 đề xuất để ước tính khả năng kết hợp chung và riêng, như được mô tả dưới đây:
Yij = µ + gi + gj + sij + eij (2)
trong đó: Yij là giá trị trung bình của phép lai giữa dòng thứ i từ nhóm 1 và dòng thứ j từ nhóm 2; µ là giá trị trung bình tổng thể của phép lai; gi là khả năng kết hợp chung của dòng thứ i từ nhóm 1; gj là khả năng kết hợp chung của dòng thứ j từ nhóm 2; sij là khả năng kết hợp riêng giữa các dòng từ nhóm 1 và 2; eij là sai số thực nghiệm trung bình.
Sau đó, việc nhóm các giá trị trung bình (tổng thể giữa các môi trường) của 36 phép lai được thực hiện bằng kiểm định Scott và Knott ở mức xác suất 5%. Tất cả các phân tích được thực hiện bằng phần mềm Genes41, theo các quy trình do Cruz và cs khuyến nghị.
Võ Như Cầm biên dịch
Tài liệu tham khảo
1. de Vasconcelos, E. S., Reis, M. S., Sediyama, T. & Cruz, C. D. Grains productivity, adaptability and stability of earlier and medium cycles of soybean genotypes. Semina Ciências Agrárias (Londrina) 36, 1203–1214 (2015). Article Google Scholar
2. Colombo, G. A., de Carvalho, E. V., Daronch, D. J. & Peluzio, J. M. Capacidade combinatória de genótipos de soja sob condições de cerrado de baixa latitude. Revista de Ciências Agrárias Amazon. J. Agric. Environ. Sci. 61 (2018).
3. da Rocha, F., Stinghen, J. C., Gemeli, M. S., Coimbra, J. L. M. & Guidolin, A. F. Análise dialélica como ferramenta na seleção de genitores em feijão. Rev. Ciênc. Agron. 45, 74–81 (2014). Article Google Scholar
4. Rani, A. & Kumar, V. Soybean breeding. In Fundamentals of Field Crop Breeding 907–944 (Springer, 2022). Chapter Google Scholar
5. Esper Neto, M. et al. Nutrient removal by grain in modern soybean varieties. Front. Plant Sci. 12, 615019 (2021). Article PubMed PubMed Central Google Scholar
6. da Rodrigues, J. I. S. et al. Associação de marcadores microssatélites com teores de óleo e proteína em soja. Pesqui Agropecu Bras. 48, 255–262 (2013). Article Google Scholar
7. Finoto, E. L. et al. Antecipação e retardamento de colheita nos teores de óleo e proteína das sementes de soja, cultivar Valiosa RR. Sci. Agropecu. 8, 99–107 (2017). CAS Google Scholar
8. Lin, R., Glazebrook, J., Katagiri, F., Orf, J. H. & Gibson, S. I. Identification of differentially expressed genes between developing seeds of different soybean cultivars. Genom. Data 6, 92–98 (2015). Article PubMed PubMed Central Google Scholar
9. Jiang, G. L. et al. Genetic analysis of sugar composition and its relationship with protein, oil, and fiber in soybean. Crop Sci. 58, 2413–2421 (2018). Article Google Scholar
10. Santana, D. C. et al. Classification of soybean genotypes for industrial traits using UAV multispectral imagery and machine learning. Remote Sens. Appl. 29, 100919 (2023). Google Scholar
11. Cruz, C. D., Regazzi, A. J. & Carneiro, P. C. S. Modelos biométricos aplicados ao melhoramento (UFV, 2012). Google Scholar
12. Cruz, C. D., Ferreira, F. M. & Pessoni, L. A. Biometria aplicada ao estudo da diversidade genética. Visconde do Rio Branco: Suprema 620 (2011).
13. da Rocha, M. R. et al. Combinatorial analysis of agronomic characters in soybean. Ciênc. Agrotecnol. 43 (2019).
14. Carena, M. J. et al. Testers and combining ability. Quantitative Genetics in Maize Breeding 383–423 (2010).
15. Bordallo, P. do N., Pereira, M. G., Amaral Júnior, A. T. do & Gabriel, A. P. C. Análise dialélica de genótipos de milho doce e comum para caracteres agronômicos e proteína total. Hortic. Bras. 23, 123–127 (2005).
16. Chaves, L. J. Interação de genótipos com ambientes. Recursos genéticos e melhoramento de plantas. Rondonopólis: Fundação MT 675–712 (2001).
17. Pimentel, A. J. B. et al. Comparação de métodos de seleção de genitores e populações segregantes aplicados ao melhoramento de trigo. Bragantia 72, 113–121 (2013). Article Google Scholar
18. de Novais, R. F. & Smyth, T. J. Fósforo em solo e planta em condições tropicais (1999).
19. Hyland, C. et al. Phosphorus basics—The phosphorus cycle. Agron. Fact Sheet Ser. 12, 1–2 (2005). Google Scholar
20. Mendes, F. F. et al. Genetic architecture of phosphorus use efficiency in tropical maize cultivated in a low-P soil. Crop Sci. 54, 1530–1538 (2014). Article Google Scholar
21. Paula, G. de S. Responsividade e eficiência do uso de fósforo de cultivares de soja (2016).
22. Fageria, N. K. The Use of Nutrients in Crop Plants (CRC Press, 2016). Book Google Scholar
23. Faquin, V. Nutrição mineral de plantas (2005).
24. Vitti, G. C., Lima, E. & Cicarone, F. Cálcio, magnésio e enxofre. Nutr. Miner. Plantas 1, 299–325 (2006). Google Scholar
25. Marschner, H. Marschner's mineral nutrition of higher plants. (Academic press, K, 1986). Chapter Google Scholar
26. Bezerra, A. R. G. et al. Agronomical aspects of the development of cultivars. In Soybean Breeding 395–411 (Springer, 2017).
27. Daronch, D. J., Peluzio, J. M., Afferri, F. S., Tavares, A. T. & de Souza, C. M. Eficiência ambiental e divergência genética de genótipos de soja na região central do Tocantins. Rev. Cult. Agron. 28, 1 (2019). Google Scholar
28. Wysmierski, P. T. Universidade de São Paulo Escola Superior de Agricultura ‘Luiz de Queiroz’ Seleção de linhagens experimentais de soja para tolerância à ferrugem asiática e produtividade Piracicaba (2015).
29. Meotti, G. V., Benin, G., Silva, R. R., Beche, E. & Munaro, L. B. Épocas de semeadura e desempenho agronômico de cultivares de soja. Pesqui Agropecu. Bras. 47, 14–21 (2012). Article Google Scholar
30. Kiihl, R. A. S. & Garcia, A. The use of the long-juvenile trait in breeding soybean cultivars. In 4 World Soybean Research Conference Vol. 2 (AASoja, 1989). Google Scholar
31. de Almeida, R. D., Peluzio, J. M. & Afferri, F. S. Correlações fenotípicas, genotípicas e ambientais em soja cultivada sob condições várzea irrigada, sul do Tocantins. Biosci. J. 26, 95–99 (2010). Google Scholar
32. Krause, W., Rodrigues, R. & Leal, N. R. Capacidade combinatória para características agronômicas em feijão-de-vagem. Rev. Ciênc. Agron. 43, 522–531 (2012). Article Google Scholar
33. Ramalho, M. A. P. Experimentação em genética e melhoramento de plantas (Ufla, 2005). Google Scholar
34. Abreu, F. B., Leal, N. R., Rodrigues, R., do Amaral Júnior, A. T. & da Silva, D. J. H. Divergência genética entre acessos de feijão-de-vagem de hábito de crescimento indeterminado. Hortic. Bras. 22, 547–552 (2004). Article Google Scholar
35. de Oliveira, M. A., Mandarino, J. M. G. & Leite, R. S. Características físico-químicas das sementes de soja: teor de proteína, teor de óleo, acidez do óleo e teor de clorofila (2019).
36. Carrão-Panizzi, M. C. et al. Teores de óleo e proteína em genótipos de soja em diferentes situações de manejo. Passo Fundo (2021).
37. Yamada, L. T. P., de Barcelos, M. F. P., de Sousa, R. V. & de Lima, A. L. Composição química e conteúdo de ferro solúvel em soja [Glycine max (L.) Merrill]. Ciênc. Agrotecnol. 27, 406–413 (2003). Article CAS Google Scholar
38. Turquetti-Moraes, D. K., Moharana, K. C., Almeida-Silva, F., Pedrosa-Silva, F. & Venancio, T. M. Integrating omics approaches to discover and prioritize candidate genes involved in oil biosynthesis in soybean. Gene 808, 145976 (2022). Article CAS PubMed Google Scholar
39. da Silva, F. C. Manual de análises químicas de solos, plantas e fertilizantes (Embrapa Informação Tecnológica; Embrapa Solos, 2009). Google Scholar
40. Griffing, B. Concept of general and specific combining ability in relation to diallel crossing systems. Aust. J. Biol. Sci. 9, 463–493 (1956). Article Google Scholar
41. Cruz, C. D. Genes: A software package for analysis in experimental statistics and quantitative genetics. Acta Sci. Agron. 35, 271–276 (2013). Article Google Scholar
Số lần xem: 368
