Phát triền nguồn vật liệu đậu cô ve (Phaseolus vulgaris L.) phục vụ chương trình chọn tạo giống năng suất cao, chịu nóng và chống bệnh gỉ sắt (LA tiến sĩ)

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

PHẠM THỊ NGỌC

PHÁT TRIỂN NGUỒN VẬT LIỆU ĐẬU CÔ VE
(PHASEOLUS VULGARIS L.) PHỤC VỤ CHƯƠNG TRÌNH
CHỌN TẠO GIỐNG NĂNG SUẤT CAO, CHỊU NÓNG
VÀ CHỐNG BỆNH GỈ SẮT

LUẬN ÁN TIẾN SĨ

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2017


HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

PHẠM THỊ NGỌC

PHÁT TRIỂN NGUỒN VẬT LIỆU ĐẬU CÔ VE
(PHASEOLUS VULGARIS L.) PHỤC VỤ CHƯƠNG TRÌNH
CHỌN TẠO GIỐNG NĂNG SUẤT CAO, CHỊU NÓNG
VÀ CHỐNG BỆNH GỈ SẮT

Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng
Mã số: 62 62 01 11
Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. Vũ Văn Liết

HÀ NỘI - 2017


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên
cứu đƣợc trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chƣa từng dùng để bảo vệ
lấy bất kỳ học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã đƣợc cám ơn,
các thông tin trích dẫn trong luận án này đều đƣợc chỉ rõ nguồn gốc.
Hà Nội, ngày… tháng… năm 2017
Tác giả luận án

Phạm Thị Ngọc

i


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án, tôi đã nhận đƣợc sự
hƣớng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng
nghiệp và gia đình.
Nhân dịp hoàn thành luận án, cho phép tôi đƣợc bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn
sâu sắc tới GS.TS Vũ Văn Liết đã tận tình hƣớng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và
tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ
môn Di truyền và chọn giống cây trồng, Khoa Nông học - Học viện Nông nghiệp Việt Nam
đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức Viện nghiên cứu và
phát triển cây trồng, Dự án JICA-DCG, Bộ môn Công nghệ vi sinh – Khoa Công nghệ sinh
học đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn gia đình, ngƣời thân, bạn bè, đồng nghiệp và các em sinh viên
thực tập tốt nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên
khuyến khích tôi hoàn thành luận án./.

Hà Nội, ngày ... tháng ... năm 2017
Nghiên cứu sinh

Phạm Thị Ngọc

ii


MỤC LỤC

Lời cam đoan

i

Lời cảm ơn

ii

Mục lục

iii

Danh mục chữ viết tắt

vi

Danh mục bảng

viii

Danh mục hình

xi

Trích yếu của luận án

xii

Thesis abstract

xiv

PHẦN 1 MỞ ĐẦU

1

1.1

Tính cấp thiết của đề tài

1

1.2

Mục tiêu của đề tài

3

1.3

Phạm vi nghiên cứu

3

1.4

Những đóng góp mới của đề tài

4

1.5

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

4

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

5

2.1

Đa dạng di truyền nguồn gen cây đậu cô ve

5

2.1.1

Nguồn gốc và phân bố

5

2.1.2

Đa dạng di truyền nguồn gen đậu cô ve hoang dại

6

2.1.3

Đa dạng di truyền đậu cô ve trồng (giống bản địa và giống cải tiến)

7

2.1.4

Khai thác nguồn gen hoang dại và họ hàng hoang dại

10

2.2

Chọn giống đậu cô ve chịu nóng

12

2.2.1

Phản ứng chịu bất thuận nóng ở cây trồng

13

2.2.2

Di truyền tính chịu nóng ở cây trồng

14

2.2.3

Di truyền tính chịu nóng ở đậu cô ve

17

2.2.4

Nguồn gen đậu cô ve chịu nóng

17

2.2.5

Công tác chọn giống đậu cô ve chịu nóng

18

2.3

Chọn giống đậu cô ve kháng bệnh gỉ sắt

20

2.3.1

Đặc điểm của nấm U. appendiculatus gây hại trên đậu cô ve

20

2.3.2

Đa dạng và phân loại bệnh gỉ sắt trên đậu cô ve

23

2.3.3

Di truyền và đa dạng nguồn gen kháng bệnh gỉ sắt ở đậu cô ve

26

iii


2.3.6

Chọn giống đậu cô ve kháng bệnh gỉ sắt

PHẦN 3 VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

30

35

3.1

Địa điểm nghiên cứu

35

3.2

Thời gian nghiên cứu

35

3.3

Vật liệu nghiên cứu

35

3.4

Nội dung nghiên cứu

36

3.5

Phƣơng pháp nghiên cứu

36

3.5.1

Nội dung 1: Thu thập và đánh giá đánh giá nguồn vật liệu đậu cô ve

36

3.5.2

Nội dung 2: Đánh giá năng suất và khả năng chịu nóng của các mẫu
giống đậu cô ve tuyển chọn từ tập đoàn

41

3.5.3

Nội dung 3: Lai tạo và chọn lọc dòng đậu cô ve năng suất, chịu nóng

42

3.5.4

Nội dung 4: Sàng lọc và tạo nguồn vật liệu đậu cô ve kháng bệnh gỉ sắt

42

3.5.5

Phƣơng pháp phân tích kết quả thí nghiệm

44

3.5.6

Phƣơng pháp phân tích số liệu

46

PHẦN 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

47

4.1

Thu thập và đánh giá nguồn vật liệu đậu cô ve

47

4.1.1

Đánh giá một số đặc điểm nông sinh học chính của các mẫu giống đậu cô ve

47

4.1.2

Đánh giá đa dạng di truyền của các mẫu giống đậu cô ve thu thập dựa
trên chỉ thị hình thái và chỉ thị phân tử

4.2

53

Đánh giá khả năng sinh trƣởng phát triển, năng suất và khả năng chịu
nóng của các mẫu giống đậu cô ve tuyển chọn

59

4.2.1

Đặc điểm sinh trƣởng phát triển của 15 mẫu giống đậu cô ve tuyển chọn

60

4.2.2

Đặc điểm hình thái quả của 15 mẫu giống đậu cô ve

62

4.2.3

Đặc điểm hình thái hạt của các mẫu giống đậu cô ve tuyển chọn

63

4.2.4

Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất quả tƣơi của 15 mẫu giống

đậu cô ve

4.2.5

65

Đánh giá khả năng chống chịu với sâu bệnh hại tự nhiên của các mẫu
giống đậu cô ve tuyển chọn

66

4.2.6

Đánh giá khả năng chịu nóng của các mẫu giống đậu cô ve tuyển chọn

68

4.3

Kết quả lai tạo và chọn lọc dòng đậu cô ve năng suất, chịu nóng

79

4.3.1

Lựa chọn bố mẹ cho các tổ hợp lai

79

iv

4.3.2

Đánh giá biến động di truyền của một số tính trạng liên quan đến năng
suất của các dòng bố mẹ

80

4.3.3

Kết quả lai tạo

82

4.3.4

Đặc điểm nông sinh học của các dòng đậu cô ve mới

83

4.3.5

Đặc điểm hình thái, chất lƣợng quả của các dòng đậu cô ve mới lai tạo

85

4.3.6

Đặc điểm hình thái hạt của các dòng đậu cô ve mới lai tạo

87

4.3.7

Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng đậu cô ve mới
lai tạo

87

4.3.8

Đánh giá khả năng chịu nóng của các dòng đậu cô ve mới lai tạo

90

4.3.9

Khả năng chống chịu sâu bệnh hại trên đồng ruộng của các dòng đậu cô
ve mới lai tạo

93

4.4

Sàng lọc và tạo nguồn vật liệu đậu cô ve kháng bệnh gỉ sắt

94

4.4.1

Nghiên cứu, sàng lọc mẫu giống đậu cô ve kháng bệnh gỉ sắt bằng lây
nhiễm nhân tạo

4.4.2

94

Đánh giá phản ứng với nấm gỉ sắt trên đồng ruộng của các mẫu giống
đậu cô ve tuyển chọn

97

4.4.3

Kiểm tra sự có mặt của các gen kháng gỉ sắt bằng chỉ thị phân tử

99

4.4.4

Tạo nguồn vật liệu mang gen kháng bệnh gỉ sắt

105

PHẦN 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

108

5.1

Kết luận

108

5.2

Đề nghị

108

Danh mục các công trình đã công bố

109

Tài liệu tham khảo

110

Phụ lục

131

v


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
AFLP
bp

BPGV
cDNA
CGIAR

CIAT

Chữ viết đầy đủ
Amplified Fragment Length Polymorphism
(Đa hình chiều dài các đoạn ADN nhân bản chọn lọc)
Base pair (Cặp nucleotit – bazơ ni tơ)
Portuguese Bank of Plant Germplasm
(Ngân hàng nguồn gen cây trồng Bồ Đào Nha)
complementary DNA (DNA bổ sung)
Consultative Goup for International Agicultural
(Tổ chức tƣ vấn nông nghiệp quốc tế)
International Central for Topical Agiculture
(Trung tâm Nông nghiệp nhiệt đới quốc tế)

cM

Centimorgan (Đơn vị chiều dài bản đồ di truyền)

DNA

Deoxyribonucleic Acid (Axit deoxyribonucleic

EDTA

Ethylene Diamine Tetra Acetic

FAO

Food and Agiculture Organization of the United Nations
(Tổ chức Lƣơng thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc)

GCV

Genotypic Coefficient of Variation (Hệ số biến động kiểu gen)

GMP

Geometric Mean Productivity (Năng suất trung bình hình học)

HII

Heat Intensity Index (Chỉ số cƣờng độ nhiệt)

HSI

Heat Susceptibility Index (Chỉ số mẫn cảm nóng)

Hsps

Heat-shock proteins (Protein sốc nhiệt)

HTI

Heat Tolerance Index (Chỉ số chịu nóng)

iPBS

Interprimer binding sites

IPCC

IPGRI
Isolate
JICA

Intergoverment Panel on Climate Change
(Ủy ban Liên Chính phủ về biến đổi khí hậu)
International Plant Genetic Resources Institute
(Viện Tài nguyên di truyền thực vật Quốc tế)
Mẫu bệnh thu thập
Japan International Cooperation Agency
(Cơ quan hợp tác quốc tế Nhật Bản)

vi


MAS

Marker Assisted Selection (Chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử)

MP

Mean Productivity (Năng suất trung bình)

NILs

Nearly Isogenic Lines (Dòng đẳng gen)

NST

Nhiễm sắc thể

Nu

Nucleotit

NSLT

Năng suất lý thuyết

NSTT

Năng suất thực thu

OP

Open pollinated (Thụ phấn tự do)

PCR

Polymerase Chain Reaction (Phản ứng chuỗi trùng hợp)

PCV

Phenotypic Coefficient of Variation (Hệ số biến động kiểu hình)

PIC

Polymorphic Information Content (Hàm lƣợng thông tin đa hình)

QTL

Quantitative Trait Loci (Vị trí tính trạng số lƣợng)

RAPD
RCBD
RFLP

SCAR

SNPs

Randomly Amplified Polymorphic DNAs
(Đa hình các đoạn ADN khuếch đại ngẫu nhiên)
Randomized Complete Block Designs (Khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh)
Restriction Fragment Length Polymorphism
(Đa hình chiều dài mảng phân cắt giới hạn)
Sequence Characterized Amplified Region
(Vùng khuếch đại trình tự đặc trƣng)
Single Nucleotide Polymorphism
(Đa hình của các nucleotide đơn)

SSR

Simple Sequence Repeats (Những trình tự lặp lại đơn giản)

TOL

Tolerance (Chỉ số chống chịu)

UPGMA
USDA

Unweighted Pair Group Method using Arithmetic Averages (Phƣơng
pháp nhóm cặp không trọng số trung bình toán học)
United States Department of Agriculture (Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ)

vii


DANH MỤC BẢNG

STT
2.1

Tên bảng

Trang

Một số tính trạng quan trọng tìm thấy trong các loài cô ve thuần hóa và
loài dại

2.2

11

Danh sách và hệ thống danh pháp phân loại chủng sinh lý của nấm gỉ sắt
Uromyces appendiculatus tại Hội thảo Quốc tế lần thứ 3 năm 2002 tại
Nam Phi

2.3

24

Thang điểm đánh giá mức độ nhiễm bệnh gỉ sắt trên đối tƣợng đậu cô ve
theo phƣơng pháp của Stavely et al., 1983

2.4

25

Thang điểm đánh giá mức độ nhiễm bệnh gỉ sắt dƣới điều kiện đồng ruộng
theo phƣơng pháp của Van Schoonhoven and Pastor-Corrales, 1987.

26

2.5

Một số giống đậu cô ve kháng gỉ sắt

33

3.1

Các giai đoạn phát triển của cây đậu cô ve

37

3.2

Phân nhóm hình dạng Quả dựa theo chiều dài và chiều rộng quả

38

3.3

Phân nhóm màu sắc hạt

38

3.4

Phân nhóm hình dạng hạt dựa theo tỉ lệ chiều dài/chiều rộng hạt

39

3.5

Thang điểm đánh giá mức độ nhiễm bệnh thối gốc, lở cổ rễ

40

3.6

Đánh giá cấp độ gây hại

40

4.1

Phân nhóm các mẫu giống đậu cô ve trong tập đoàn theo mục đích sử dụng

47

4.2

Phân nhóm các mẫu giống đậu cô ve trong tập đoàn theo một số đặc điểm
hình thái hạt

4.3

48

Phân nhóm các mẫu giống đậu cô ve nghiên cứu dựa trên một số tính
trạng hình thái quả

4.4

49

Phân nhóm dựa theo các tính trạng năng suất và các yếu tố cấu thành
năng suất

50

4.5

Số alen và chỉ số PIC của 20 chỉ thị SSR

56

4.6

Danh sách 15 mẫu giống đậu cô ve đƣợc chọn lọc năm 2013 tại Gia Lâm,
Hà Nội

4.7

59

Thời gian qua các giai đoạn sinh trƣởng của 15 mẫu giống đậu cô ve
trong vụ Đông 2013 và vụ Xuân 2014 tại Gia Lâm, Hà Nội

viii

60


4.8

Một số đặc điểm sinh trƣởng phát triển và hình thái của 15 mẫu giống
đậu cô ve nghiên cứu

61

4.9

Đặc điểm hình thái quả của 15 mẫu giống đậu cô ve nghiên cứu

62

4.10

Một số đặc điểm hình thái hạt của 15 mẫu giống đậu cô ve nghiên cứu

64

4.11

Các yếu tố cấu thành năng suất của 15 mẫu giống đậu cô ve leo nghiên
cứu trong vụ Đông 2013 và vụ Xuân 2014 tại Gia Lâm, Hà Nội

4.12

Khả năng chống chịu sâu bệnh hại tự nhiên của các mẫu giống đậu cô ve
tuyển chọn trong vụ Đông 2013 và vụ Xuân 2014 tại Gia Lâm, Hà Nội

4.13

65

67

Một số đặc điểm và tính trạng liên quan đến khả năng chịu nóng của 15
dòng đậu cô ve nghiên cứu trong vụ Xuân Hè năm 2013 và 2014 tại Gia
Lâm, Hà Nội

4.14

69

Độ hữu dục của hạt phấn của 15 mẫu giống đậu cô ve nghiên cứu trong
vụ Xuân Hè năm 2013 và 2014 tại Gia Lâm, Hà Nội

4.15

Các chỉ số chịu nóng của các mẫu giống đậu cô ve dựa trên năng suất quả
tƣơi trong năm 2013 và 2014 tại Gia Lâm, Hà Nội

4.16

77

Hệ số tƣơng quan giữa các chỉ số chống chịu nóng tính theo năng suất cá
thể quả tƣơi

4.19

77

Hệ số tƣơng quan giữa các tính trạng liên quan đến khả năng chịu nóng
với năng suất hạt khô và các chỉ số chống chịu nóng

4.20

74

Hệ số tƣơng quan giữa các chỉ số chống chịu nóng tính theo năng suất cá
thể hạt khô

4.18

73

Các chỉ số chống chịu nóng của các mẫu giống đậu cô ve tính theo năng
suất hạt khô trong năm 2013 và 2014 tại Gia Lâm, Hà Nội

4.17

70

78

Hệ số tƣơng quan giữa các tính trạng liên quan đến khả năng chịu nóng
với năng suất quả tƣơi và các chỉ số chống chịu nóng

78

4.21

Một số đặc điểm của các mẫu giống chọn lọc là bố mẹ

79

4.22

Một số mô tả thống kê và thông số biến động di truyền của một số tính
trạng liên quan đến năng suất của các các dòng bố mẹ

4.23

4.24

80

Hệ số tƣơng quan giữa phƣơng sai kiểu gen (nửa phía trên) và phƣơng sai
kiểu hình (nửa phía dƣới) với các tính trạng năng suất

81

Đặc điểm hình thái của các dòng đậu cô ve thế hệ F4

83

ix


4.25

Thời gian qua các giai đoạn sinh trƣởng và đặc điểm sinh trƣởng của các
dòng đậu cô ve thế hệ F4 trong vụ Xuân và Xuân Hè 2016 tại Gia Lâm,
Hà Nội

84

4.26

Một số đặc điểm hình thái quả của các dòng đậu cô ve mới lai tạo

85

4.27

Một số chỉ tiêu chất lƣợng quả tƣơi của các dòng đậu cô ve mới lai tạo
(điểm)

86

4.28

Một số đặc điểm hình thái hạt của các dòng đậu cô ve mới lai tạo

87

4.29

Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng đậu cô ve mới
lai tạo trong vụ Xuân và vụ Xuân Hè năm 2016 tại Gia Lâm, Hà Nội

4.30

Một số chỉ tiêu liên quan đến khả năng chịu nóng của các dòng đậu cô ve
thế hệ F4 trong vụ Xuân Hè 2016 tại Gia Lâm, Hà Nội

4.31

92

Khả năng chống chịu sâu bệnh hại trên đồng ruộng của các dòng đậu cô
ve mới lai tạo trong vụ Xuân và Xuân Hè 2016 tại Gia Lâm, Hà Nội

4.33

91

Một số chỉ số chịu nóng của các dòng đậu cô ve mới lai tạo trong vụ
Xuân Hè 2016 tại Gia Lâm, Hà Nội

4.32

88

93

Kết quả lây nhiễm nhân tạo bào tử nấm gỉ sắt trên các mẫu giống đậu cô
ve nghiên cứu trong vụ Xuân 2015 tại Gia Lâm, Hà Nội

96

4.34

Đánh giá mức độ nhiễm bệnh gỉ sắt dựa trên diện tích lá bị bệnh

97

4.35

Đánh giá cấp độ bệnh gỉ sắt theo kích thƣớc cụm bào tử

98

4.36

Kết quả chạy PCR tìm 8 gen kháng gỉ sắt trên các mẫu giống đậu cô ve

103

4.37

Kết quả chạy PCR kiểm tra gen kháng Ur-11 ở các dòng đậu cô ve thế hệ F4

106

4.38

Một số đặc điểm nông sinh học của 2 dòng đậu cô ve F4 mang gen kháng
gỉ sắt Ur-11 trong vụ Đông 2016

107

x


DANH MỤC HÌNH

STT

Tên hình

Trang

2.1

Phân bố địa sinh thái hai vốn gen đậu cô ve

2.2

Sơ đồ tóm tắt phản ứng của thành tế bào với bất thuận nóng

14

2.3

Chu kỳ sống của nấm gỉ sắt đậu cô ve

22

2.4

Triệu chứng bệnh trên lá, thân và quả đậu cô ve

23

2.5

Vị trí chỉ thị OX11630 và OF101,050, biểu hiện khoảng cách di truyền (cM)

liên kết với khối gen kháng bệnh gỉ sắt

2.6

6

28

Một phần bản đồ liên kết của đậu cô ve phát triển bằng chỉ thị AFLP và
SCAR nhận biết gen Ur-13

29

2.7

Gen kháng trên nhóm di truyền 4, 8 và 11 của đậu cô ve

30

4.1

Sơ đồ quan hệ di truyền 60 mẫu giống nghiên cứu dựa trên chỉ thị hình thái

54

4.2

Kết quả chạy điện di sản phẩm PCR của 60 mẫu giống đậu cô ve nghiên
cứu với chỉ thị BM200

4.3a

55

Sơ đồ quan hệ di truyền của 22 mẫu giống đậu cô ve thân bụi nghiên cứu
xác định bằng chỉ thị SSR

4.3b

57

Sơ đồ quan hệ di truyền 38 mẫu giống đậu cô ve thân leo nghiên cứu xác
định bằng chỉ thị SSR

58

4.4

Sơ đồ lai tạo các dòng đậu cô ve

82

4.5

Biều đồ năng suất cá thể của 11 dòng đậu cô ve mới lai tạo trong vụ
Xuân và vụ Xuân Hè 2016

89

4.6

Ảnh thí nghiệm lây nhiễm nhân tạo nấm bệnh gỉ sắt

95

4.7

Phản ứng với nấm gỉ sắt trên đồng ruộng

98

4.8

Ảnh điện di PCR 10 chỉ thị SCAR liên kết với 8 gen kháng gỉ sắt

4.9

Ảnh điện di sản phẩm PCR của 28 dòng đậu cô ve thế hệ F4 với chỉ thị
SAE19

100

106

xi


TRÍCH YẾU CỦA LUẬN ÁN
Tên tác giả: Phạm Thị Ngọc
Tên Luận án: Phát triển nguồn vật liệu đậu cô ve (Phaseolus vulgaris L.) phục vụ

chƣơng trình chọn tạo giống năng suất cao, chịu nóng và chống bệnh gỉ sắt.
Chuyên ngành: Di truyền và Chọn giống cây trồng

Mã số: 62 62 01 11

Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Mục đích nghiên cứu
Tạo lập tập đoàn công tác, phát triển và cung cấp nguồn vật liệu di truyền ƣu tú
cho chƣơng trình chọn tạo giống đậu cô ve năng suất cao, chịu nóng và chống bệnh gỉ
sắt cho các tỉnh phía Bắc Việt Nam.
Phƣơng pháp nghiên cứu
- Các đặc điểm nông sinh học, đa dạng di truyền của nguồn vật liệu đƣợc đánh giá
theo phƣơng pháp đánh giá nguồn gen của IPGRI, 2001. Thí nghiệm đƣợc bố trí theo
phƣơng pháp khảo sát tập toàn, 2 lần nhắc lại, diện tích ô thí nghiệm 5m2.
- Thí nghiệm đánh giá khả năng chịu nóng của 15 mẫu giống đậu cô ve tuyển chọn
từ tập đoàn đƣợc trồng trong 3 vụ là vụ Đông 2013, vụ Xuân 2014 và vụ Xuân Hè 2014.
Phƣơng pháp đánh giá theo CIAT, 2012.
- Thí nghiệm đánh giá phản ứng nhiễm bệnh gỉ sắt trên đồng ruộng của 15 mẫu
giống đậu cô ve tuyển chọn từ tập đoàn đƣợc trồng trong vụ Xuân 2015. Phƣơng pháp
đánh giá theo phƣơng pháp của Van Schoonhoven and Pastor-Corrales (1987).
- Thí nghiệm đánh giá các dòng đậu cô ve thế hệ F4 mới lai tạo đƣợc trồng trong vụ
Xuân và vụ Xuân Hè 2016.
Các thí nghiệm đƣợc bố trí theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD), 2 lần lặp lại,
mỗi ô 5m2.
- Phƣơng pháp chỉ thị phân tử: sử dụng chỉ thị phân tử SSR đánh giá đa dạng di
truyền, chỉ thị SCAR dò tìm gen kháng bệnh gỉ sắt, ADN đƣợc chiết tách theo phƣơng
pháp của Doyle and Doyle (1990) có cải tiến, phản ứng PCR khuyếch đại và điện di trên
gel agarose 4%.
- Phƣơng pháp lây nhiễm nấm gỉ sắt nhân tạo: đƣợc thực hiện theo phƣơng pháp
của Ariarathne và Pradeep Nuwan (2001) và có thay đổi cho phù hợp với điều kiện thí

nghiệm.
- Phƣơng pháp lai: lai tạo theo phƣơng pháp truyền thống: Lai hữu tính, lai đơn
khử đực và thụ phấn bằng tay, cách ly bằng bao cách ly.

xii


Các kết quả chính và kết luận:
1) Thu thập đƣợc 60 mẫu giống đậu cô ve khá đa dạng bao gồm 2 loại hình sinh
trƣởng là thân bụi (22 mẫu giống) và thân leo (38 mẫu giống) với 2 loại hình sử dụng: ăn
quả tƣơi và ăn hạt, 3 nhóm màu sắc quả (xanh, vàng, tím) và 8 nhóm màu sắc hạt. Trên cơ
sở dữ liệu đặc điểm nông sinh học kết hợp với sử dụng chỉ thị phân tử SSR đã phân nhóm
di truyền của của 60 mẫu giống trong tập đoàn công tác. Dựa trên dữ liệu về đặc điểm nông
sinh học đã phân chia tập đoàn thành 4 nhóm với hệ số tƣơng đồng di truyền dao động từ
0,1 đến 0,5. Dựa trên 15 chỉ thị phân tử SSR cho đa hình đã phân chia 22 mẫu giống đậu cô
ve thân bụi thành 2 nhóm với hệ số tƣơng đồng di truyền từ 0,52 đến 1,0 và 38 mẫu giống
đậu cô ve thân leo cũng đƣợc phân thành 2 nhóm với hệ số tƣơng đồng di truyền từ 0,55
đến 1,0. Đây là nguồn vật liệu di truyền khá đa dạng phục vụ chƣơng trình chọn giống đậu
cô ve ở Việt Nam.
2) Chọn đƣợc 15 mẫu giống từ tập đoàn thu thập để đánh giá sàng lọc cho chọn
giống. Đã nhận biết 3 mẫu giống có tiềm năng năng suất cao là CV05, CV07 và CV22; 4
mẫu giống có khả năng chịu nóng khi trồng trong vụ Xuân Hè là CV41, CV42, CV67 và
CV69; 1 mẫu giống kháng với mẫu bệnh gỉ sắt thu thập là DLO22.
3) Từ kết quả đánh giá mức độ phản ứng với nấm bệnh gỉ sắt của 15 mẫu giống đậu
cô ve tuyển chọn từ tập đoàn thu thập thông qua thí nghiệm lây nhiễm nhân tạo, khảo sát
trên đồng ruộng kết hợp với kiểm tra sự có mặt của các gen kháng gỉ sắt bằng 10 chỉ thị
SCAR cho thấy Ur-11 là gen kháng với các mẫu bệnh gỉ sắt thu thập tại Việt Nam.
4) Sử dụng các dòng đậu cô ve chịu nóng trong lai giống, đã chọn đƣợc 5 dòng đậu
cô ve thế hệ F4 là BH1, BH2, BH3, BH4 và BH11 có năng suất cao và chịu nóng, thích hợp
với vụ Xuân Hè ở miền Bắc.

5) Sử dụng dòng đậu cô ve kháng bệnh gỉ sắt trong lai giống đã chọn đƣợc 2 dòng F4
mang gen kháng gỉ sắt Ur-11 đó là BR8/15/16 và BR11/38/27 có khả năng chống chịu với
chủng gỉ sắt ở miền Bắc Việt Nam.

xiii


THESIS ABSTRACT
PhD. candidate: PHAM THI NGỌC
Thesis title: Development of the common bean (Phaseolus vulgaris L.) germplasm for
variety breeding with high yield, heat tolerance and rust resistance.
Major: Plant Genetics and Breeding

Code: 62.62.02.11

Education organization: Vietnam National University of Agriculture
Research Objectives: To creat common bean working collection to develop common
bean germplasm to identify new promising lines with high yield, tolerance to heat
temperature and rust resistance for common bean breeding in the North of Vietnam.
Materials and Methods:
Characterization of gene resources using method of IPGRI, 2001 (International
Plant Genetic Resources Institute) including 60 accessions from domestic and exotic
germplasm collection.
Evaluation of germplasm accessions in the field experiment which is laid out as
the simple lattice design with 2 replications, the area of plots: 5 m2 (1 x 5m).
Characterization and screening for heat tolerance genotypes on the field
experiment is used by method of CIAT (2012).
Evaluation of genotypes for rust resistant on the field experiment is used by
method of Van Schoonhoven and Pastor-Corrales (1987)
Evaluation of genotypes for rust resistant in geenhouse was implemented by

Ariarathne and Pradeep Nuwan (2001) method with modifying.
Using SSR marker to evaluated diversity, and SCAR marker detected genes
resistance to rust, DNA was extracted according to Doyle and Doyle method (1990)
with modified, amplified DNA fragments and Amplification products were separated in
4% agarose gel containing 10 µg ethidium bromide/ml, visualized under UV light.
Hybridization method is single cross between two parents and emasculated and
pollinated technique by hand and utilization isolated by bag.
Statistical analysis: the quantitative traits were analysed for various statistical
parameters. mean, range, variances, correlations etc. Phenotypic and genotypic
2

coefficients of variation (PCV and GCV) for each trait were computed as PCV = (σ P/
mean) x 100, GCV = (σ2G/ mean) x 100 as per (Burton, 1952). Broad sense heritability
was estimated as h2 (bs) = (σ2G / σ2P) x 100 as per Lush (1940). Heat Toletance Index is
calculated by method of Fernandez (1993). Genetic similarity according to Nei and Li
(1979). Software used are EXCEL 2013, IRRISTAT ver.5.0, and NTSYS-pc version 2.1

xiv


(Rohlf, 2000).
Main findings and Conclusions
Scientific and practical significance:
- Evaluated and identified genetic diversity of common bean germplasm collected
from domestic and exotic
- Identifying for heat tolerance and rust resistance in common bean germplasm
which were collected from domestic and exotic and utilized for breeding progam of
common bean.
- Selected the elite lines from crosses with character of heat tolerance and rust
resistance.

Conclusions:
- There were selected 60 accessions of common bean with two kinds of gowth
habit (bush and climbing habit) and two kinds of consumption produce (snap bean and
dry bean) with 3 goups of pod color (geen, purple and yellow) and 8 goups of seed
color. This is valuable germplasm using for common bean breeding progam.
- Identified bio-agonomical characteristics of collecting materials, classified
genetic goups by phonotypical and molecular markers. This is basis data using for
breeding of common bean.
- Screening germplasm and selected 15 best accessions from germplasm among
them there are 3 high yield accessions (CV05, CV07, CV22); 4 heat tolerant accessions
(CV41, CV42, CV67 and CV69); 1 rust resistant accession (DLO22).
- Combination of checked rust resistance genes to detect on the genome of 15
selected common bean accessions with the results of evaluation rust resistant accessions
in geenhouse and in the field showed that Ur-11 gene can resist to rust isolates, that
collected in the North of Vietnam.
- Crossing and segment selecting were selected 5 high yield, heat tolerant lines
which adapted with Spring – summer season in North of Vietnam including BH1, BH2,
BH3, BH4 and BH11.
- Selected 2 lines from F4 populations (BR8/15/16 and BR11/38/27) which
contained Ur-11 gene resistance to rust isolates collecting from the North of Vietnam.

xv


PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Đậu cô ve (Phaseolus vulgaris L.) đã đƣợc thuần hóa khoảng 8000 năm
trƣớc đây ở châu Mỹ và ngày nay trở thành một loại thực phẩm chính trên phạm
vi toàn thế giới. Bên cạnh việc cung cấp năng lƣợng, đậu cô ve còn là nguồn
protein và dinh dƣỡng vi lƣợng cho con ngƣời. Nó đƣợc sử dụng rộng rãi ở các

nƣớc đang phát triển bởi giá thành rẻ hơn protein động vật, lại có thể tồn trữ, bảo
quản đƣợc thời gian dài hơn. Cũng nhƣ các loài cây họ đậu khác, đậu cô ve còn
có giá trị to lớn về kinh tế và môi trƣờng do nó có khả năng cố định đạm nên
trong quá trình canh tác loài cây trồng này có thể giảm bớt việc sử dụng phân bón
hóa học - chìa khóa của vệ sinh an toàn thực phẩm và phát triển nông nghiệp bền
vững (Castro-Guerrero et al., 2016).
Với những giá trị to lớn của cây trồng này, đậu cô ve đã trở thành cây họ
đậu quan trọng đƣợc trồng rộng rãi khắp trên thế giới, là nguồn dinh dƣỡng của
hơn 300 triệu ngƣời, đặc biệt ở Đông Phi và Mỹ La Tinh đậu cô ve cung cấp 85%
lƣợng protein và 32% năng lƣợng sinh học (Petry et al., 2015). Với sản lƣợng
hàng năm khoảng 12 triệu tấn, Châu Mỹ La tinh là khu vực đứng đầu về sản xuất
đậu cô ve, trong đó hai nƣớc sản xuất lớn nhất là Brazil và Mexico. Châu Phi là
vùng quan trọng thứ 2, sản xuất khoảng 2,5 triệu tấn/năm, tập trung ở các nƣớc
Uganda, Kenya, Rwanda, Burundi, Tanzania, và Congo. Ở châu Á, hai nƣớc có
sản lƣợng lớn nhất là Ấn Độ và Trung Quốc với khoảng hơn 4 triệu tấn/năm. Ở
Mỹ, đậu cô ve là cây trồng kinh tế quan trọng với diện tích trồng đậu cô ve lấy
hạt là 769 nghìn ha năm 2012 và đã đem lại giá trị 1,5 triệu đô la (Petry et al.,
2015; CGIAR, 2016).
Theo CIAT (1991), cây đậu cô ve có đặc điểm chung là năng suất không ổn
định do các yếu tố bất thuận phi sinh học nhƣ khí hậu thời tiết và đất đã ảnh
hƣởng đến sinh trƣởng và phát triển của cây. Cây đậu cô ve thƣờng đƣợc trồng
dƣới điều kiện canh tác nhờ nƣớc trời, trong điều kiện đó bệnh hại là một yếu tố
khiến năng suất thấp và không ổn định. Nông dân thƣờng trồng muộn hoặc sớm
hơn để tránh bệnh hại và điều đó đã do đó ảnh hƣởng đến khả năng đậu quả của
cây đậu cô ve do thời gian ra hoa rơi vào thời điểm thời tiết khí hậu không phù
dẫn tới giảm tỉ lệ đậu quả khiến năng suất thấp.
Luque and Creamer (2014) đã phối hợp với CIAT nghiên cứu nhận biết

1

những trở ngại chính và xu hƣớng sản xuất, tiêu thụ trong sản xuất đậu cô ve.
Các tác giả đã đề xuất rằng cần chọn lọc giống với một số tính trạng nhƣ chống
chịu điều kiện bất thuận, cải tiến năng suất, kháng sâu bệnh và sản phẩm phù hợp
với yêu cầu thị trƣờng, cải tiến chất lƣợng dinh dƣỡng. Lima et al., 2015 cho
rằng một giống đậu cô ve triển vọng phải tổ hợp đƣợc một số tính trạng mà ngƣời
sản xuất và ngƣời tiêu dùng chấp nhận. Ở Brazil, ngƣời sản xuất yêu cầu phải có
năng suất cao, cấu trúc cây phù hợp, kháng một số sâu bệnh chính và dạng hạt
phù hợp với thị trƣờng, trong khi đó ngƣời tiêu dùng quan tâm đến tính trạng
chất lƣợng hạt. Do vậy, một chƣơng trình chọn tạo giống cố gắng đáp ứng đƣợc
những yêu cầu thị trƣờng (Lima et al., 2015).
Nghiên cứu của Singh (2001) cũng kết luận sản xuất đậu cô ve trên thế giới
bị hạn chế do gặp bất thuận sinh học và phi sinh học. Nền di truyền của các giống
thƣơng mại ở mức hẹp và không phù hợp cho chống chịu bất thuận sinh học và
phi sinh học. Để sản xuất đậu cô ve bền vững cần chọn tạo giống đậu cô ve có
năng suất cao, chất lƣợng tốt, giảm phụ thuộc vào nƣớc tƣới, phân bón, thuốc trừ
sâu bệnh và chi phí công lao động. Yêu cầu này đặt ra mục tiêu cải tiến giống
bằng quy tụ các alen phù hợp từ các giống trồng, họ hàng hoang dại vào giống
thƣơng mại ƣu tú. Cách tiếp cận của chƣơng trình tạo giống đậu cô ve gồm: (i)
chuyển gen từ nguồn gen vào giống phổ biến trong sản xuất, (ii) quy tụ các allele
phù hợp từ các nguồn khác nhau, và (iii) cải tiến đồng thời một số tính trạng năng
suất, chất lƣợng và chống chịu. Ngày nay, với sự hỗ trợ của kỹ thuật phân tử có
thể nhận biết và quy tụ gen chống chịu từ loài dại và giống bản địa vào nền di
truyền ƣu tú một cách dễ dàng hơn (Gujaria-Verma et al., 2016). Griffiths (2009)
khuyến cáo rằng đậu cô ve ăn quả là một cây trồng rất quan trong ở nhiều nƣớc,
nó đem lại giá trị kinh tế và dinh dƣỡng cho ngƣời dân. Mặc dù vậy, bệnh gỉ sắt
(Uromyces appendiculatus) và bất thuận phi sinh học nhƣ nhiệt độ cao đã hạn
chế sản xuất đậu cô ve ở nhiều khu vực vùng nhiệt đới. Nâng cao khả năng chống
chịu với nhiều chủng gỉ sắt cũng nhƣ thích nghi với nhiệt độ cao là chiến lƣợc
chìa khóa trong tạo giống đậu cô ve ở các nƣớc nhiệt đới.

Ở Việt Nam, Ngô Thế Dân và cs. (1999), Nguyễn Văn Thiết và cs. (2002),
Trần Thị Trƣờng và cs. (2013) đã chỉ ra rằng sâu bệnh hại, thiếu giống cho năng
suất cao, giống có khả năng chống chịu với sâu bệnh hại là những yếu tố chính
gây hạn chế sản xuất cây đậu đỗ. Với cây đậu cô ve, công tác chọn tạo và phát
triển giống còn rất hạn chế. Tính đến năm 2009 mới có 3 giống đậu cô ve đƣợc

2


công nhận giống là: giống đậu cô ve leo do Công ty Giống cây trồng miền Nam
tuyển chọn từ giống đậu nhập nội của Đài Loan, đƣợc trồng phổ biến từ năm
1996; giống đậu cô ve leo hạt trắng, do Công ty Cổ phần Giống cây trồng miền
Nam chọn lọc quần thể từ giống OP nhập nội của Ấn Độ, mở rộng sản xuất năm
2000; giống đậu cô ve lùn hạt trắng do Công ty cổ phần Giống cây trồng miền
Nam chọn lọc quần thể từ giống OP nhập nội; mở rộng vào sản xuất năm 2000
(Phạm Đồng Quảng và cs., 2009). Viện nghiên cứu Rau quả cũng đã nhập nội và
tuyển chọn đƣợc 2 giống đậu cô ve thân leo TL1 và giống đậu cô ve tím CVT02
(Trần Văn Lài và cs., 2005). Những giống có trong sản xuất hiện nay chủ yếu là
giống nhập nội hoặc do các công ty nƣớc ngoài cung cấp, khả năng thích ứng với
điều kiện nóng ẩm cũng nhƣ khả năng chống chịu bệnh kém (Phạm Đồng Quảng
và cs., 2009).
Nghiên cứu về đa dạng di truyền nguồn gen và bệnh gỉ sắt trên cây đậu đỗ ở
Việt Nam Chu Hoàng Mậu và cs. (2011) đã nghiên cứu đa dạng nguồn vật liệu di
truyền và kháng bệnh gỉ sắt trên cây đậu tƣơng hay nghiên cứu của Vũ Thanh
Trà và cs. (2011) về mối quan hệ di truyền của một số giống đậu tƣơng Việt Nam
có phản ứng khác nhau với bệnh gỉ sắt. Tuy nhiên, nghiên cứu vật liệu di truyền
và kháng bệnh trên đậu cô ve còn rất hạn chế.
Từ những đòi hỏi thực tiễn trên, việc phát triển vật liệu đậu cô ve để phục vụ
cho công tác chọn giống có năng suất cao, chống chịu tốt với điệu kiện bất thuận
và sâu bệnh là chiến lƣợc quan trọng trong chọn tạo giống đậu cô ve ở Việt Nam.

1.2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Tạo lập tập đoàn công tác các mẫu giống đậu cô ve, chọn lọc và phát triển
các dòng đậu cô ve mới theo hƣớng năng suất, chịu nóng và kháng bệnh gỉ sắt
cho các tỉnh phía Bắc Việt Nam.
1.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu cơ sở về tập đoàn công tác cây đậu cô ve (60 mẫu giống) thu
thập trong nƣớc và nhập nội.
- Đánh giá chi tiết các mẫu giống tuyển chọn ở các mùa vụ về các đặc điểm
nông sinh học, khả năng chịu nóng và kháng bệnh gỉ sắt.
- Phát triển nguồn vật liệu các dòng đậu cô ve mới có khả năng chịu nóng
và kháng bệnh gỉ sắt tại miền Bắc Việt Nam.

3


1.4. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI
- Thu thập và đánh giá đƣợc mức độ đa dạng di truyền của tập đoàn công
tác bao gồm 60 mẫu giống đậu cô ve mới trong nƣớc và nhập nội ở điều kiện
miền Bắc Việt Nam. Đây là nguồn vật liệu di truyền có giá trị trong chọn tạo
giống và phát triển sản xuất đậu cô ve.
- Đã xác định đƣợc 4 mấu giống đậu cô ve trong tập đoàn nghiên cứu có
khả năng chịu nóng tốt (CV41, CV42, CV67, CV69), nhiều dòng đậu cô ve mang
một số gen kháng bệnh gỉ sắt khác nhau, trong đó đã xác định đƣợc gen Ur-11 có
ý nghĩa quan trọng nhất trong phản ứng kháng bệnh gỉ sắt đậu cô ve ở miền Bắc
Việt Nam.
- Chọn lọc đƣợc 5 dòng đậu cô ve thế hệ F4 có khả năng chịu nóng khi
trồng trái vụ (vụ Xuân Hè) và 2 dòng mang gen kháng gỉ sắt Ur-11 góp phần vào
công tác chọn tạo giống đậu cô ve ở Việt Nam.
1.5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1.5.1. Ý nghĩa khoa học

Đề tài đã phân tích, đánh giá mức độ đa dạng di truyền của nguồn vật liệu
đậu cô ve thu thập trong nƣớc và nhập nội, phân lập các nhóm vật liệu theo các
tính trạng mục tiêu làm cơ sở dữ liệu cho công tác chọn tạo giống đậu cô ve năng
suất, chịu nóng và kháng bệnh gỉ sắt.
Thông qua lây nhiễm nhân tạo kết hợp với sử dụng chỉ thị phân tử ADN để
xác định gen kháng hiệu quả với các mẫu bệnh thu thập đã xác định đƣợc gen
Ur-11 có ý nghĩa quan trọng nhất trong phản ứng kháng bệnh gỉ sắt ở đậu cô ve ở
miền Bắc Việt Nam.
1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn
Tạo lập tập đoàn mẫu giống khá phong phú góp phần cho công tác bảo tồn,
khai thác và phát triển giống đậu cô ve ở Việt Nam.
Chọn tạo đƣợc 5 dòng đậu cô ve mới (thế hệ F4) có khả năng chịu nóng,
thích hợp với trồng vụ Xuân Hè và 2 dòng mang gen kháng gỉ sắt Ur-11 góp
phần vào công tác chọn tạo giống đậu cô ve ở Việt Nam.

4


PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. ĐA DẠNG DI TRUYỀN NGUỒN GEN CÂY ĐẬU CÔ VE
2.1.1. Nguồn gốc và phân bố
Gepts (1998) đã công bố về nguồn gốc và tiến hóa của đậu cô ve
(Phaseolus vulgaris L. 2n = 2x =22) rằng, cây trồng này đƣợc trồng ở tất cả các lục
địa trừ Nam Cực. Cây đậu cô ve có 3 loại sản phẩm thu hoạch: loại ăn hạt (dry
beans), thu hoạch khi hạt chín hoàn toàn; loại thu quả (shell beans), thu hoạch khi
hạt chín sinh lý và loại thu quả xanh (geen hoặc snap beans), thu hoạch quả trƣớc
khi hạt phát triển.
Đậu cô ve (Phaseolus vulgaris L.) thuộc họ đậu hoặc họ cánh bƣớm
(Fabaceae or Leguminosae family). Tổ tiên hoang dại của đậu cô ve ở khu vực
Trung và Nam Mỹ. Những dạng tổ tiên của đậu cô ve tìm thấy ở các vùng khí hậu

từ nóng trung bình, khí hậu khô cằn đến nhiệt đới đất thấp ẩm và ngay cả tại khu
vực mát hơn nhƣ vùng núi Nam Mỹ. Trong số các cây họ đậu đỗ thì chi Phaseolus
là chi lớn nhất, với hơn 70 loài có nguồn gốc từ Trung Mỹ và Bắc Mỹ (Freytag and
Debouck, 2002). Năm loài trong số này đã đƣợc thuần hóa là P. vulgaris; P.
dumosus, P. coccineus, P. acutifolius, P. lunatus và thêm một vài loài đang bắt đầu
đƣợc thuần hóa (Delgado-Salinas et al., 2006). Trong số 5 loài này thì 2 loài có
nguồn gốc Mesoamerica (P. dumosus và P. coccineus) là có quan hệ gần gũi nhất
với P. vulgaris. Giữa ba loài này có thể xảy ra lai xa. Dựa trên dữ liệu giải trình tự
gen tổng hợp chất ức chế α – amylase thì P. vulgaris tách ra từ P. dumosus và P.
coccineus cách đây khoảng 2 triệu năm (Gepts et al., 1999).
Những kiến thức về nguồn gốc và tiến hóa của loài cây trồng có ý nghĩa
quan trọng cho nghiên cứu bảo tồn và khai thác sử dụng chọn tạo vật liệu di
truyền hiệu quả. Bitocchi et al. (2012) đã nghiên cứu nguồn gốc đậu cô ve bằng
phƣơng pháp đánh giá đa dạng nucleotit tại 5 locus gen của số lƣợng lớn mẫu thu
thập đại diện cho các khu vực phân bố sinh thái địa lý của các dạng đậu cô ve
dại. Kết quả chỉ ra rằng, Mesoamerica (khu vực Trung và phía Nam Bắc Mỹ) là
nguồn gốc của đậu cô ve.
Nƣớc ta chƣa có tài liệu nào công bố chi tiết về sự hiện diện của đậu cô ve
vào thời gian nào chỉ biết các thƣơng gia đem đậu cô ve (Haricot vert) quả màu
xanh và đậu cô bơ (Haricot beurre) quả màu vàng vào nƣớc ta hàng trăm năm
nay (Tạ Thu Cúc, 2006).

5


2.1.2. Đa dạng di truyền nguồn gen đậu cô ve hoang dại
Nhiều bằng chứng cho thấy đậu cô ve dại có nguồn gốc ở hai vùng địa lý
sinh thái khác biệt và đã hình thành nên vốn nguồn gen di truyền hoang dại khác
nhau (Mesoamerica và Andean), nó phân tách từ quẩn thể đậu cô ve hoang dại tổ
tiên hơn 100.000 năm trƣớc đây. Từ các vốn gen hoang dại này, gần 8.000 năm

trƣớc đậu cô ve đã đƣợc thuần hóa độc lập và hình thành đậu cô ve Mexico và
Nam Mỹ ngày nay (Mamidi et al., 2013; Bitocchi et al., 2013).
Các giống thuần hóa thích nghi địa phƣơng đã phát triển thành các giống
bản địa có các đặc điểm khác biệt. Đậu cô ve bản địa Mexico thuần hóa cùng thời
gian với ngô và là một phần trong hệ thống canh tác ‗milpa‘ (hệ thống canh tác
gồm đậu cô ve, ngô với bí xanh), hệ thống này thích nghi khắp châu Mỹ. Sự
thuần hóa đã dẫn đến những thay đổi về hình thái của cây đậu cô ve nhƣ tăng số
hạt, kích thƣớc lá, thay đổi tập tính sinh trƣởng, phản ứng quang chu kỳ và biến
động về màu sắc vỏ hạt (Singh et al., 1991; McClean et al., 2002; ZizumboVillarreal et al., 2010).

Hình 2.1. Phân bố địa sinh thái hai vốn gen đậu cô ve
Nguồn: Schmutz et al. (2014)

6


Đậu cô ve hoang dại lần đầu đƣợc mô tả ở Argentina (Burkart, 1941;
Burkart and Brucher, 1953) và Guatemala (McBryde, 1947), sau đó đƣợc Gept
và Debouk tổng hợp năm 1991. Gần đây, Debouk et al. (1993) và Freyre et al.
(1996) đã mô tả chi tiết hơn về tập tính và mối quan hệ di truyền của đậu cô ve
hoang dại ở Ecuador-Comlombia và Bolivia. Trên cơ sở những kiến thức hiện có
đã cho thấy đậu cô ve đƣợc trồng ở phạm vi rất rộng, từ miền Bắc Mexico (380 N)
đến Tây Bắc Argentina (350 S), ở độ cao 500 đến 2000m và lƣợng mƣa 500 đến
1800mm. Hai nhóm phụ đã đƣợc mô tả là P. vulgaris var. aborigineus và P.
vulgaris var. mexicanus (Delgado-Salinas, 1985). Chúng đƣợc phân biệt cả về
hình thái và ở mức độ phân tử rất rõ rệt (Gepts, 1998).
Một hội nghị quốc tế về sử dụng nguồn gen đậu cô ve hoang dại và họ hàng
hoang dại để cải tiến giống đậu cô ve đã đƣợc tổ chức vào năm 2012 tại Trung
tâm nông nghiệp nhiệt đới CIAT, bởi vì đây là cây họ đậu quan trọng trên thế
giới nhƣng bất thuận sinh học và phi sinh học đã hạn chế năng suất đậu cô ve đến

600kg/ha, giảm thu nhập ở các nƣớc sản xuất. Năng suất thấp cũng ảnh hƣởng
đến an ninh lƣơng thực trong tình trạng nhu cầu tăng tƣơng ứng với tỷ lệ tăng
dân số, đặc biệt với sự đe dọa của biến đổi khí hậu. Biến đổi khí hậu liên quan
đến các bất thuận nhƣ nhiệt độ cao, hạn và bệnh hại ảnh hƣởng mạnh đến đậu cô
ve. Để vƣợt qua những bất thuận này, những biến dị di truyền mới đã đƣợc nhận
biết và sử dụng trong chƣơng trình tạo giống. Đa dạng di truyền hiện nay của các
loài đậu trồng rất hẹp trong khi các loài dại và họ hàng hoang dại chƣa sử dụng
có mức đa dạng rất lớn (Porch et al., 2013). Cải tiến nền di truyền của các giống
đậu cô ve bằng cách sử dụng nguồn gen chƣa từng đƣợc sử dụng, đó là các loài
đậu cô ve hoang dại và họ hàng hoang dại là một hƣớng quan trọng trong công
tác chọn tạo giống ứng phó với biến đổi khí hậu. Bằng cách lai quy tụ gen từ các
loài dại và họ hàng hoang dại nhƣ P. acutifolius, P. coccineus, P. costaricensis
và P. dumosus vào loài trồng dƣới sự hỗ trợ của những công cụ di truyền phân tử
mới đã đem lại thành công.
2.1.3. Đa dạng di truyền đậu cô ve trồng (giống bản địa và giống cải tiến)
Những bằng chứng khảo cổ đã chứng minh rằng đậu cô ve đƣợc biết đến từ
khoảng 7.000 năm trƣớc và là cây lâu đời nhất ở Địa Trung Hải (Aguilar et al., 2012).
Đậu cô ve lấy hạt đƣợc trồng ở Mỹ La tinh, tại những vùng có nhiệt độ
trung bình từ 17,5 đến 250C, hầu hết các vùng trồng có nhiệt độ trung bình 210C.

7


Sự tiến hóa của đậu cô ve trong quá trình thuần hóa đã khiến chúng thích nghi
đƣợc với điều kiện ấm hơn và quang chu kỳ ngày dài. Ví dụ nhƣ đậu cô ve trồng
ở California với nhiệt độ trung bình trong mùa vụ trồng là 270C. Đậu cô ve lấy
hạt cũng trồng đƣợc ở miền Bắc châu Âu (Gepts, 1998).
Mức độ da dạng của giống đậu cô ve bản địa là rất lớn và đã đƣợc nhiều
nghiên cứu công bố. Nghiên cứu đa dạng nguồn gen đậu cô ve ở Italy của Raggi
et al. (2013) đã chỉ ra rằng đậu cô ve là loài cây trồng quan trọng có nguồn gốc từ

Mesoamerica. Các giống bản địa của Italy đƣợc phân chia rõ ràng thành 3 nhóm
và không gắn với các vốn gen gốc. Cấu trúc quan sát đƣợc cũng có thể do sự
thích nghi với môi trƣờng, cũng có thể do ảnh hƣởng bởi độ cao so với mực nƣớc
biển. Sự phối hợp sử dụng số liệu hình thái, hóa sinh và phân tử đã nhận biết sự
khác biệt rõ ràng ở hầu hết các giống bản địa. Kết quả thu đƣợc có thể giúp cho
công tác bảo tồn nội vi các giống bản địa ở Italy cũng nhƣ sử dụng để đăng ký
trong danh mục bảo tồn và chỉ dẫn địa lý ở châu Âu, phục vụ cho mục đích
thƣơng mại và phân phối hạt giống đậu cô ve bản địa tốt hơn. Sử dụng đa dạng di
truyền nguồn gen bản địa còn phục vụ cho công tác chọn tạo giống, ứng dụng
trong hệ thống canh tác hữu cơ và canh tác truyền thống (Raggi et al., 2013).
Đến năm 2001, bộ mẫu nguồn gen đậu (Phaseolus) có khoảng 65.000 mẫu
trong các ngân hàng gen giống cây trồng, trong đó hơn 90% là P. vulgaris. Trung
tâm nông nghiệp nhiệt đới quốc tế (CIAT) có bộ sƣu tập lớn nhất thế giới, bao
gồm hơn 40.000 mẫu, trong đó có 26.500 là đậu cô ve trồng (thuần hóa), khoảng
1.300 mẫu là loại đậu cô ve hoang dã và phần còn lại là họ hàng xa của đậu cô ve
(CIAT, 2001).
Vùng cao nguyên Đông Phi là vùng sản xuất đậu cô ve quan trọng và các
giống đậu cô ve ở đây có sự đa dạng cao. Asfaw et al. (2009) đã đánh giá mức độ
đa dạng và cấu trúc quần thể của 192 giống bản địa của Ethiopia và Kenya cùng
với 4 kiểu gen đối chứng thông qua phân tích đặc điểm kiểu hình (morphological
phenotyping) và sử dụng chỉ thị phân tử SSR. Nguồn gen đem phân tích là đại
diện cho các vùng sinh thái sản xuất đậu cô ve khác nhau và các dạng hạt của đậu
cô ve của các nƣớc này. Kết quả cho thấy, các giống bản địa biểu hiện đa dạng và
thuộc hai vốn gen Andean và Mesoamerica, tuy nhiên có rất ít sự chuyển gen
giữa 2 nhóm này. Các kiểu gen Mesoamerica chiếm ƣu thế ở Ethiopia trong khi
các kiểu gen Andean lại có ƣu thế ở Kenya. Giống bản địa của cùng một nƣớc có
xu hƣớng nằm trong cùng một nhóm, điều này chỉ ra rằng nguồn gen khác biệt ở

8