Nghiên cứu biến dị tế bào soma và xử lý tia gamma trong chọn tạo các dòng đậu nành (glycine max (l ) merrill) chống chịu mặn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ
NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG
MÃ NGÀNH: 62 62 01 10

NGHIÊN CỨU BIẾN DỊ TẾ BÀO SOMA VÀ
XỬ LÝ TIA GAMMA TRONG CHỌN TẠO
CÁC DÒNG ĐẬU NÀNH (Glycine max (L.)
Merrill) CHỐNG CHỊU MẶN

Cán bộ hƣớng dẫn

PGS. TS. Nguyễn Bảo Toàn
Thực hiện

Lê Hồng Giang

2019
i


LỜI CẢM TẠ
Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS. TS. Nguyễn Bảo Toàn, ngƣời
thầy đã tận tình dìu dắt, giúp đỡ tôi trong công tác, cũng nhƣ truyền đạt kiến
thức, kinh nghiệm quý báu để hƣớng dẫn tôi hoàn thành luận án tiến sĩ.
Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:
- Ban Giám hiệu Trƣờng Đại học Cần Thơ, Ban Chủ nhiệm Khoa Nông
nghiệp, Khoa Sau đại học và các đơn vị phòng ban.
- Quý thầy cô giảng dạy các môn học nghiên cứu sinh, quý thầy cô tham

dự các hội đồng bảo vệ đề cƣơng, tiểu luận và các chuyên đề nghiên cứu sinh.
- Quý thầy cô, các anh chị và các em đang công tác tại Bộ môn Sinh lý
Sinh hóa, Bộ môn Khoa học Cây trồng, Bộ môn Khoa học đất, Khoa Nông
nghiệp, và Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ sinh học đã động viên,
tƣ vấn và nhiệt tình giúp đỡ.
- TS. Nguyễn Phƣớc Đằng và cô Thái Kim Tuyến, Bộ môn Di truyền và
chọn giống cây trồng, Khoa Nông nghiệp đã nhiệt tình giúp đỡ, cung cấp các
giống đậu nành phục vụ cho thí nghiệm.
- Công ty Vạn Đức (Ấp Đông Hòa, Xã Song Thuận, Huyện Châu Thành,
Tỉnh Tiền Giang) đã cung cấp các giống đậu nành phục vụ cho thí nghiệm.
- Viện Nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt đã giúp đỡ thực hiện chiếu xạ tia
gamma mẫu cấy.
- TS. Đỗ Tấn Khang đã hỗ trợ thực hiện phân tích kỹ thuật sinh học phân
tử.
- Các em sinh viên Huỳnh Văn Hải, Võ Quang Tiếp, Huỳnh Thị Ý Nhi,
Nguyễn Thị Cẩm Tiên, Nguyễn Thị Minh Thi, Trần Thị Tuyết Lan cùng các
em sinh viên lớp Sinh học K37, Công nghệ rau hoa quả và Cảnh quan K42 đã
nhiệt tình giúp đỡ, hỗ trợ thực hiện thí nghiệm.
Xin trân trọng ghi nhớ công ơn của cha mẹ và gia đình đã luôn bên cạnh
động viên, chia sẻ, giúp đỡ để tôi yên tâm trong học tập và công tác. Xin chân
thành cảm ơn sự động viên, chia sẻ, hỗ trợ của thầy cô, các anh chị, các em và
bạn bè đã luôn bên tôi trong những lúc khó khăn, dành tình cảm tốt đẹp và tạo
điều kiện thuận lợi cho tôi trong học tập và nghiên cứu.

ii


TÓM TẮT
Cây đậu nành là một trong những cây thực phẩm có giá trị cao, cải tạo
đất rất tốt nhƣng cũng là giống cây nhạy cảm với mặn. Đề tài “Nghiên cứu

biến dị tế bào soma và xử lý tia gamma trong chọn tạo các dòng đậu nành
(Glycine max (L.) Merrill) chống chịu mặn” đƣợc thực hiện nhằm mục tiêu
xác định phƣơng pháp chọn tạo dòng đậu nành có khả năng chống chịu mặn.
Nội dung nghiên cứu bao gồm xác định khả năng chống chịu mặn của một số
giống đậu nành phổ biến ở ĐBSCL, xác định môi trƣờng nuôi cấy mô cây đậu
nành thích hợp để tạo nguồn vật liệu khởi đầu cho các phƣơng pháp chọn lọc
và đánh giá khả năng chọn tạo các dòng đậu nành chống chịu mặn bằng
phƣơng pháp tạo biến dị soma và chiếu xạ tia gamma. Kết quả cho thấy trong
các giống đậu nành đƣợc canh tác phổ biến ở ĐBSCL, các giống MTĐ 748-1,
ĐH 4 và MTĐ 720 có khả năng chịu mặn cao ở nồng độ muối NaCl 4 g/L khi
đánh giá bằng phƣơng pháp thủy canh. Giống MTĐ 878-3 nhạy cảm với mặn
và giống MTĐ 760-4 chết hoàn toàn ở nồng độ muối này. Trong chọn lọc tính
chống chịu mặn, giống không chịu mặn là MTĐ 760-4 đã tạo ra những dòng
mô sẹo và cây chịu mặn. Trong các phƣơng pháp chọn lọc các dòng đậu nành
chống chịu mặn thì phƣơng pháp gây biến dị soma trên mẫu trục phôi đậu
nành MTĐ 760-4 đạt đƣợc 01 dòng cây đậu nành có khả năng chống chịu mặn
ở nồng độ NaCl 5 g/L. Có sự khác biệt di truyền trong cấu trúc DNA của mẫu
chồi chống chịu mặn so với mẫu đối chứng không xử lý mặn khi phân tích
bằng chỉ thị phân tử ISSR22. Cây đậu nành MTĐ 760-4 sau chọn lọc mặn với
muối NaCl 5 g/L sinh trƣởng bình thƣờng sau 5 tuần thuần dƣỡng trong điều
kiện tƣới mặn ở nhà lƣới. Cả hai phƣơng pháp gây biến dị soma và phƣơng
60

pháp chiếu xạ tia gamma Co kết hợp chọn lọc mặn với muối NaCl trên mẫu
mô sẹo đều thu đƣợc các dòng mô sẹo có khả năng chịu mặn với nồng độ 5
g/L ở mẫu không chiếu xạ và mẫu chiếu xạ liều 10 Gy. Phân tích di truyền với
chỉ thị ISSR22 cho thấy ở hai mẫu mô sẹo này đều không có sự xuất hiện của
băng DNA khoảng 450 bp so với mẫu đối chứng. Đối với mẫu trục phôi xử lý
chiếu xạ tia gamma kết hợp chọn lọc mặn chƣa thu đƣợc các dòng chống chịu
mặn. Kết quả nghiên cứu đề xuất có thể áp dụng phƣơng pháp gây biến dị

soma trên mẫu trục phôi để tạo dòng đậu nành có khả năng chống chịu mặn,
tiếp tục nhân dòng chịu mặn và trồng thử nghiệm ở điều kiện tự nhiên để đánh
giá sự ổn định di truyền của tính chống chịu mặn cũng nhƣ quan sát thêm các
đặc tính nông học khác.
Từ khóa: Biến dị soma, chiếu xạ tia gamma, chống chịu mặn, đậu nành,
Glycine max (L.) Merrill, ISSR

iii


ABSTRACT
Soybean is one of food crops that have high value and considerably
improve soil, but also is sensitive to salt. The PhD thesis “Study on somaclonal
cell variation and gamma treatment in selection for salt tolerant soybean lines
(Glycine max (L.) Merrill)” was carried out to determine the method to select
the soybean line that is salt tolerant. Study contents included determing the salt
tolerance ability of some soybean varieties which were popular in the Mekong
Delta, the tissue culture medium of soybean suitale for obtaining initial
sources for selection methods and evaluating the ability of selection for salt
tolerant soybean lines by somaclonal cell variation creating and gamma
irradiation method. The results showed that among soybean varieties popularly
cultivated in the Mekong Delta, MTD 748-1, DH 4 and MTD 720 had the high
salt tolerant ability at 4 g/L NaCl when evaluated by hydroponic method.
MTD 878-3 variety was sensitive to salt and MTD 760-4 completely died at
this salt concentration. In selection for salt tolerance, the intolerant variety
which was MTD 760-4 formed salt tolerant callus and plantlet lines. In
selection methods to achieve salt tolerant soybean lines, creating somaclonal
variation on embryo axes of MTD 760-4 soybean obtained one soybean
plantlet line that was salt tolerant at NaCl of 5 g/L. There was genetic
difference in DNA structure of the salt tolerant shoot compared to the control

with non-salt treatment when analyzed by molecular marker of ISSR22. MTD
760-4 soybean plantlets after selected with 5 g/L NaCl normally grew after 5
weeks acclimatized under saline water irrigating condition in the greenhouse.
60

Both methods of creating somaclonal variation and Co gamma irradiation
combined with NaCl salt selection on callus achieved two salt tolerant callus
lines to NaCl dose of 5 g/L at none irradiated explants and irradiated explants
with gamma dose of 10 Gy. Genetic analysis with ISSR22 marker in these two
callus explants showed that there was no appearance of DNA band 450 bp
compared to control explants. To embyro axes which were gamma irratiated
and salt selected, there was not obtained salt tolerant lines. The study results
suggested that the method of creating somaclonal variation can be applied to
form salt tolerant soybean lines and these should be constinuously multiplied
and cultivated in the field to evaluate the genetic stability of salt tolerance as
well as observe further other agronomical characteristics.
Key words: ISSR, gamma irradiation, Glycine max (L.) Merrill, salt tolerant,
somaclonal variation, soybean

iv


CAM KẾT KẾT QUẢ
Tôi xin cam kết luận án này đƣợc hoàn thành dựa trên các kết quả nghiên
cứu của tôi và các kết quả của nghiên cứu này chƣa đƣợc dùng cho bất cứ
luận án cùng cấp nào khác.
Ngƣời hƣớng dẫn

Tác giả luận án

PGS. TS. Nguyễn Bảo Toàn

Lê Hồng Giang

v


MỤC LỤC
Nội dung
Trang
Lời cảm tạ ..........................................................................................................
ii
Tóm tắt ..............................................................................................................
iii
Abstract .............................................................................................................
vi
Cam kết kết quả .................................................................................................
v
Mục lục .............................................................................................................
vi
Danh sách bảng .................................................................................................
xi
Danh sách hình ................................................................................................
xiv
Danh mục từ viết tắt ........................................................................................
xvi
CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU................................................................................
1
1.1 Đặt vấn đề ....................................................................................................
1

1.2 Mục tiêu của đề tài .......................................................................................
2
1.3 Nội dung nghiên cứu ....................................................................................
2
1.4 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ...............................................................
2
1.4.1 Đối tƣợng nghiên cứu ...............................................................................
2
1.4.2 Phạm vi nghiên cứu ..................................................................................
2
1.5 Ý nghĩa của luận án .....................................................................................
3
1.5.1 Ý nghĩa khoa học ......................................................................................
3
1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn .......................................................................................
3
1.6 Những điểm mới của luận án .......................................................................
4
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ...........................................................
5
2.1 Nguồn gốc và phân loại cây đậu nành .........................................................
5
2.1.1 Nguồn gốc .................................................................................................
5
2.1.2 Phân loại ...................................................................................................
5
2.2 Đặc điểm thực vật ........................................................................................
5
2.2.1 Rễ ..............................................................................................................
5

2.2.2 Thân ..........................................................................................................
5
2.2.3 Lá ..............................................................................................................
6
2.2.4 Hoa ............................................................................................................
7
2.2.5 Trái và hạt .................................................................................................
7
2.3 Yêu cầu sinh thái của cây đậu nành .............................................................
8
2.3.1 Đất .............................................................................................................
8
2.3.2 Nhiệt độ .....................................................................................................
8
2.3.3 Nƣớc..........................................................................................................
9
2.3.4 Ánh sáng ...................................................................................................
9
2.4 Đất mặn và tình hình xâm nhập mặn ở Đồng bằng sông Cửu Long .........
10
2.4.1 Khái niệm đất mặn ..................................................................................
10
vi


2.4.2 Tình hình xâm nhập mặn ở Đồng bằng sông Cửu Long................................ 11
2.5 Sự chống chịu mặn của cây đậu nành....................................................................... 12
2.5.1 Ảnh hƣởng của mặn trên cây đậu nành............................................................... 12
2.5.2 Các nghiên cứu về sự chống chịu mặn trên cây đậu nành............................14
2.5.3 Cơ chế chống chịu mặn của cây đậu nành.......................................................... 15

2.6 Sơ lƣợc về nuôi cấy mô và tế bào thực vật............................................................ 19
2.7 Phƣơng pháp chọn lọc biến dị tế bào soma các dòng cây trồng chống chịu
mặn................................................................................................................................................ 21
2.7.1 Khái niệm biến dị soma.............................................................................................. 21
2.7.2 Cơ sở của biến dị soma............................................................................................... 21
2.7.3 Phƣơng pháp chọn lọc biến dị tế bào soma tính chống chịu mặn.............23
2.7.4 Một số ƣu và khuyết điểm của phƣơng pháp chọn lọc biến dị tế bào soma24
2.7.4.1 Ƣu điểm....................................................................................................................... 24
2.7.4.2 Khuyết điểm................................................................................................................ 24
2.7.5 Đặc điểm của cây chịu mặn trong chọn lọc in vitro........................................ 25
2.8 Một số kết quả nghiên cứu về chọn lọc biến dị tế bào soma các dòng cây
trồng chống chịu mặn trên thế giới và trong nƣớc..................................................... 26
2.9 Phƣơng pháp gây đột biến cây trồng in vitro........................................................ 28
2.9.1 Khái niệm đột biến....................................................................................................... 28
2.9.2 Sự phát sinh đột biến................................................................................................... 28
2.9.3 Ƣu điểm của phƣơng pháp tạo đột biến thông qua nuôi cấy mô...............29
2.9.4 Phƣơng pháp tạo đột biến in vitro bằng xử lý tia gamma............................. 29
2.9.4.1 Bức xạ gamma (γ)..................................................................................................... 29
2.9.4.2 Một số đặc trƣng của chất phóng xạ................................................................. 30
2.9.4.3 Phƣơng pháp thực hiện.......................................................................................... 30
2.9.5 Kết quả nghiên cứu về tạo đột biến in vitro bằng xử lý tia gamma trên
thế giới và trong nƣớc........................................................................................................... 32
2.10 Ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn giống cây trồng..................................... 36
CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................................................ 38
3.1 Phƣơng tiện........................................................................................................................ 38
3.1.1 Vật liệu............................................................................................................................. 38
3.1.2 Hóa chất........................................................................................................................... 38
3.1.3 Thiết bị.............................................................................................................................. 38
3.1.4 Thời gian và địa điểm nghiên cứu.......................................................................... 39
3.2 Phƣơng pháp nghiên cứu.............................................................................................. 40

3.2.1 Nội dung 1: Xác định khả năng chống chịu mặn của một số giống đậu
nành phổ biến ở ĐBSCL....................................................................................................... 40
3.2.1.1 Thí nghiệm 1: Ảnh hƣởng của muối NaCl lên sự sinh trƣởng của các
giống đậu nành MTĐ 176, MTĐ 748-1, MTĐ 760-4, Nhật 17A và OMĐN 2940
vii


3.2.1.2 Thí nghiệm 2: Ảnh hƣởng của muối NaCl lên sự sinh trƣởng của các
giống đậu nành ĐH 4, MTĐ 720, MTĐ 860-1, MTĐ 878-3 và MTĐ 885-2 . 41
3.2.2 Nội dung 2: Xác định môi trƣờng nuôi cấy mô cây đậu nành thích hợp để
tạo nguồn vật liệu khởi đầu cho các phƣơng pháp chọn lọc................................... 41
3.2.2.1 Thí nghiệm 3: Ảnh hƣởng của 2,4-D và BA lên sự hình thành mô sẹo
từ tử diệp đậu nành MTĐ 760-4......................................................................................... 41
3.2.2.2 Thí nghiệm 4: Ảnh hƣởng của NAA và khoáng đa lƣợng đến sự tạo rễ
từ đoạn thân đậu nành MTĐ 760-4................................................................................... 42
3.2.2.3 Thí nghiệm 5: Ảnh hƣởng của giá thể đến sự thuần dƣỡng cây đậu
nành in vitro trong điều kiện nhà lƣới............................................................................. 43
3.2.3 Nội dung 3: Đánh giá khả năng chọn tạo các dòng đậu nành chống chịu
mặn bằng phƣơng pháp tạo biến dị soma và chiếu xạ tia gamma........................43
3.2.3.1 Thí nghiệm 6: Ảnh hƣởng của muối NaCl lên sự sinh trƣởng của mô
sẹo đậu nành MTĐ 760-4..................................................................................................... 43
3.2.3.2 Thí nghiệm 7: Ảnh hƣởng của muối NaCl lên sự tạo chồi và sinh
trƣởng của chồi từ trục phôi đậu nành MTĐ 760-4................................................... 46
60

3.2.3.3 Thí nghiệm 8: Ảnh hƣởng của chiếu xạ tia gamma Co và muối NaCl
lên sự sinh trƣởng của mô sẹo đậu nành MTĐ 760-4............................................... 48
60

3.2.3.4 Thí nghiệm 9: Ảnh hƣởng của chiếu xạ tia gamma Co và muối NaCl

lên sự tạo chồi và sinh trƣởng của chồi từ trục phôi đậu nành MTĐ 760-4.....49
3.2.3.5 Đánh giá sự sai khác di truyền của các dòng đậu nành chống chịu mặn50
3.2.3.6 Thí nghiệm 10: Đánh giá khả năng sinh trƣởng và phát triển của các
dòng đậu nành chống chịu mặn trong điều kiện nhà lƣới........................................ 52
3.2.3.7 Xử lý số liệu................................................................................................................ 53
CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN................................................................ 55
4.1 Nội dung 1: Xác định khả năng chống chịu mặn của một số giống đậu
nành phổ biến ở ĐBSCL....................................................................................................... 55
4.1.1 Thí nghiệm 1: Ảnh hƣởng của muối NaCl lên sự sinh trƣởng của các
giống đậu nành MTĐ 176, MTĐ 748-1, MTĐ 760-4, Nhật 17A và OMĐN 2955
4.1.1.1 Tỉ lệ sống...................................................................................................................... 55
4.1.1.2 Chiều cao cây............................................................................................................. 57
4.1.1.3 Số lóng trên thân chính........................................................................................... 59
4.1.1.4 Chiều dài rễ................................................................................................................. 60
4.1.2 Thí nghiệm 2: Ảnh hƣởng của muối NaCl lên sự sinh trƣởng của các
giống đậu nành ĐH 4, MTĐ 720, MTĐ 860-1, MTĐ 878-3 và MTĐ 885-2 . 64
4.1.2.1 Tỉ lệ sống...................................................................................................................... 64
4.1.2.2 Chiều cao cây............................................................................................................. 66
4.1.2.3 Số lóng trên thân chính........................................................................................... 67
4.1.2.4 Chiều dài rễ................................................................................................................. 69
viii


4.2 Nội dung 2: Xác định môi trƣờng nuôi cấy mô cây đậu nành thích hợp để
tạo nguồn vật liệu khởi đầu cho các phƣơng pháp chọn lọc................................... 71
4.2.1 Thí nghiệm 3: Ảnh hƣởng của 2,4-D và BA lên sự hình thành mô sẹo từ
tử diệp đậu nành MTĐ 760-4.............................................................................................. 71
4.2.1.1 Tỉ lệ tạo mô sẹo......................................................................................................... 71
4.2.1.2 Tỉ lệ tạo rễ.................................................................................................................... 73
4.2.2 Thí nghiệm 4: Ảnh hƣởng của NAA và khoáng đa lƣợng đến sự tạo rễ từ

đoạn thân đậu nành MTĐ 760-4........................................................................................ 75
4.2.2.1 Tỉ lệ tạo rễ.................................................................................................................... 75
4.2.2.2 Số rễ............................................................................................................................... 76
4.2.2.3 Chiều dài rễ................................................................................................................. 77
4.2.2.4 Chiều cao chồi............................................................................................................ 78
4.2.2.5 Số lá............................................................................................................................... 79
4.2.3 Thí nghiệm 5: Ảnh hƣởng của giá thể đến sự thuần dƣỡng cây đậu nành
in vitro trong điều kiện nhà lƣới........................................................................................ 81
4.2.3.1 Tỉ lệ cây sống............................................................................................................. 81
4.2.3.2 Chiều cao gia tăng.................................................................................................... 82
4.2.3.3 Số lá gia tăng.............................................................................................................. 83
4.3 Nội dung 3: Đánh giá khả năng chọn tạo các dòng đậu nành chống chịu
mặn bằng phƣơng pháp tạo biến dị soma và chiếu xạ tia gamma........................84
4.3.1 Thí nghiệm 6: Ảnh hƣởng của muối NaCl lên sự sinh trƣởng của mô sẹo
đậu nành MTĐ 760-4............................................................................................................. 84
4.3.1.1 Thí nghiệm 6a: Ảnh hƣởng của muối NaCl lên sự sinh trƣởng của mô
sẹo đậu nành MTĐ 760-4 trong lần chọn lọc 1............................................................ 84
4.3.1.2 Thí nghiệm 6b: Ảnh hƣởng của muối NaCl lên sự sinh trƣởng của mô
sẹo đậu nành MTĐ 760-4 trong lần chọn lọc 2............................................................ 86
4.3.1.3 Thí nghiệm 6c: Ảnh hƣởng của muối NaCl lên sự sinh trƣởng của mô
sẹo đậu nành MTĐ 760-4 trong lần chọn lọc 3............................................................ 86
4.3.1.4 Thí nghiệm 6d: Ảnh hƣởng của muối NaCl lên sự sinh trƣởng của mô
sẹo đậu nành MTĐ 760-4 trong lần chọn lọc 4............................................................ 87
4.3.2 Thí nghiệm 7: Ảnh hƣởng của muối NaCl lên sự tạo chồi và sinh trƣởng
của chồi từ trục phôi đậu nành MTĐ 760-4................................................................... 89
4.3.2.1 Thí nghiệm 7a: Ảnh hƣởng của muối NaCl lên sự tạo chồi và sinh
trƣởng của chồi trong lần chọn lọc 1............................................................................... 89
4.3.2.2 Thí nghiệm 7b: Ảnh hƣởng của muối NaCl lên sự sinh trƣởng của chồi
trong lần chọn lọc 2................................................................................................................. 91
4.3.2.3 Thí nghiệm 7c: Ảnh hƣởng của muối NaCl lên sự sinh trƣởng của chồi

trong lần chọn lọc 3................................................................................................................. 93

ix


60

4.3.3 Thí nghiệm 8: Ảnh hƣởng của chiếu xạ tia gamma Co và muối NaCl
lên sự sinh trƣởng của mô sẹo đậu nành MTĐ 760-4............................................... 97
60

4.3.3.1 Thí nghiệm 8a: Ảnh hƣởng của chiếu xạ tia gamma Co và muối NaCl
lên sự sinh trƣởng của mô sẹo đậu nành MTĐ 760-4 trong lần chọn lọc 1......97
60

4.3.3.2 Thí nghiệm 8b: Ảnh hƣởng của chiếu xạ tia gamma Co và muối NaCl
lên sự sinh trƣởng của mô sẹo đậu nành MTĐ 760-4 trong lần chọn lọc 2......99
60

4.3.3.3 Thí nghiệm 8c: Ảnh hƣởng của chiếu xạ tia gamma Co và muối NaCl
lên sự sinh trƣởng của mô sẹo đậu nành MTĐ 760-4 trong lần chọn lọc 3 .. 101
60

4.3.3.4 Thí nghiệm 8d: Ảnh hƣởng của chiếu xạ tia gamma Co và muối NaCl
lên sự sinh trƣởng của mô sẹo đậu nành MTĐ 760-4 trong lần chọn lọc 4 .. 103
60

4.3.4 Thí nghiệm 9: Ảnh hƣởng của chiếu xạ tia gamma Co và muối NaCl
lên sự tạo chồi và sinh trƣởng của chồi từ trục phôi đậu nành MTĐ 760-4 .. 107
60

4.3.4.1 Thí nghiệm 9a: Ảnh hƣởng của chiếu xạ tia gamma Co và muối NaCl
lên sự tạo chồivà sinh trƣởng của chồitrong lần chọn lọc 1................................. 107
60

4.3.4.2 Thí nghiệm 9b: Ảnh hƣởng của chiếu xạ tia gamma Co và muối NaCl
lên sự sinh trƣởng của chồi trong lần chọn lọc 2...................................................... 112
60

4.3.4.2 Thí nghiệm 9c: Ảnh hƣởng của chiếu xạ tia gamma Co và muối NaCl
lên sự sinh trƣởng của chồi trong lần chọn lọc 3...................................................... 113
4.3.5 Đánh giá sự sai khác di truyền của các dòng đậu nành chống chịu mặn115
4.3.5.1 Sự sai khác di truyền của các dòng mô sẹo đậu MTĐ 760-4 chống chịu
60

mặn sau chọn lọc biến dị soma và chiếu xạ tia gamma Co ............................... 115
4.3.5.2 Sự sai khác di truyền của các dòng cây đậu nành MTĐ 760-4 chống
chịu mặn sau chọn lọc biến dị soma.............................................................................. 117
4.3.6 Thí nghiệm 10: Đánh giá khả năng sinh trƣởng và phát triển của các
dòng đậu nành chống chịu mặn trong điều kiện nhà lƣới..................................... 117
4.3.6.1 Chiều cao chồi gia tăng........................................................................................ 117
4.3.6.2 Số lóng gia tăng...................................................................................................... 119
CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT................................................................. 124
5.1 Kết luận............................................................................................................................. 124
5.2 Đề xuất............................................................................................................................... 124
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................. 125
PHỤ LỤC 1............................................................................................................................. 140
PHỤ LỤC 2............................................................................................................................. 142
PHỤ LỤC 3............................................................................................................................. 145
PHỤ LỤC 4............................................................................................................................. 147

x


DANH SÁCH BẢNG
Bảng
Tên Bảng
2.1 Gen mã hóa transporter vận chuyển ion liên quan đến sự chống
chịu mặn ở đậu nành
2.2
Một số giống cây trồng đƣợc xử lý đột biến in vitro bằng chiếu
xạ tia gamma trên thế giới
4.1 Tỉ lệ sống (%) của các giống đậu nành ảnh hƣởng bởi muối
NaCl ở 1, 3 và 5 tuần SKT
4.2 Chiều cao cây (cm) của các giống đậu nành ảnh hƣởng bởi muối
NaCl ở 1, 3 và 5 tuần SKT
4.3 Số lóng trên thân chính của các giống đậu nành ảnh hƣởng bởi
muối NaCl ở 1, 3 và 5 tuần SKT
4.4 Chiều dài rễ (cm) của các giống đậu nành ảnh hƣởng bởi muối
NaCl ở 1, 3 và 5 tuần SKT
4.5 Tỉ lệ sống (%) của các giống đậu nành ảnh hƣởng bởi muối
NaCl ở 1, 3 và 5 tuần SKT
4.6 Chiều cao cây (cm) của các giống đậu nành ảnh hƣởng bởi muối
NaCl ở 1, 3 và 5 tuần SKT
4.7 Số lóng trên thân chính của các giống đậu nành ảnh hƣởng bởi
muối NaCl ở 2, 3 và 5 tuần SKT
4.8 Chiều dài rễ (cm) của các giống đậu nành ảnh hƣởng bởi muối
NaCl ở 1, 3 và 5 tuần SKT
4.9 Tỉ lệ tạo mô sẹo (%) từ tử diệp đậu nành MTĐ 760-4 ảnh hƣởng
bởi 2,4-D và BA ở 1, 2, 3 và 4 tuần SKC

4.10 Tỉ lệ tạo rễ (%) từ tử diệp đậu nành MTĐ 760-4 ảnh hƣởng bởi
2,4-D và BA ở 2 và 4 tuần SKC
4.11 Tỉ lệ tạo rễ (%) của chồi đậu nành MTĐ 760-4 ảnh hƣởng bởi
NAA và khoáng đa lƣợng ở 2 và 4 tuần SKC
4.12 Số rễ của chồi đậu nành MTĐ 760-4 ảnh hƣởng bởi NAA và
khoáng đa lƣợng ở 2 và 4 tuần SKC
4.13 Chiều dài rễ (cm)của chồi đậu nành MTĐ 760-4 ảnh hƣởng bởi
NAA và khoáng đa lƣợng ở 4 tuần SKC
4.14 Chiều cao chồi (cm)của đậu nành MTĐ 760-4 ảnh hƣởng bởi
NAA và khoáng đa lƣợng ở 2và 4 tuần SKC
4.15 Số lá của chồi đậu nành MTĐ 760-4 ảnh hƣởng bởi NAA và
khoáng đa lƣợng ở 2 và 4 tuần SKC

xi

Trang
17
33
57
58
60
62
65
67
68
70
72
74
75
77

78
79
80


4.16 Tỉ lệ sống (%) của cây đậu nành MTĐ 760-4 ảnh hƣởng bởi giá
thể ở 1, 2, 3 và 4 tuần SKTD
4.17 Chiều cao gia tăng (cm) của cây đậu nành MTĐ 760-4 ảnh
hƣởng bởi giá thể ở 1, 2, 3 và 4 tuần SKTD
4.18 Số lá gia tăng của cây đậu nành MTĐ 760-4 ảnh hƣởng bởi giá
thể ở 1, 2, 3 và 4 tuần SKTD
4.19 Tỉ lệ sống (%) của mô sẹo đậu nành MTĐ 760-4 ảnh hƣởng bởi
muối NaCl từ 1 đến 5 tuần SKC trong lần chọn lọc 1
4.20 Tỉ lệ sống (%) của mô sẹo đậu nành MTĐ 760-4 ảnh hƣởng bởi
muối NaCl từ 1 đến 5 tuần SKC trong lần chọn lọc 2
4.21 Tỉ lệ sống (%) của mô sẹo đậu nành MTĐ 760-4 ảnh hƣởng bởi
muối NaCl từ 1 đến 5 tuần SKC trong lần chọn lọc 3
4.22 Tỉ lệ sống (%) của mô sẹo đậu nành MTĐ 760-4 ảnh hƣởng bởi
muối NaCl từ 1 đến 5 tuần SKC trong lần chọn lọc 4
4.23 Hàm lƣợng proline của mô sẹo đậu nành MTĐ 760-4 sau 4 lần
chọn lọc với muối NaCl (mol g trọng lƣợng tƣơi)
4.24 Tỉ lệ tạo chồi (%) của trục phôi đậu nành MTĐ 760-4 ảnh hƣởng
4.25
4.26
4.27
4.28
4.29
4.30
4.31

bởi muối NaCl trong lần chọn lọc 1
Chiều cao chồi (cm) của đậu nành MTĐ 760-4 ảnh hƣởng bởi
muối NaCl trong lần chọn lọc 1
Chiều cao chồi gia tăng (cm) của đậu nành MTĐ 760-4 ảnh
hƣởng bởi muối NaCl trong lần chọn lọc 2
Số lá gia tăng của chồi đậu nành MTĐ 760-4 ảnh hƣởng bởi
muối NaCl trong lần chọn lọc 2
Chiều cao chồi gia tăng (cm) của chồi đậu nành MTĐ 760-4 ảnh
hƣởng bởi muối NaCl trong lần chọn lọc 3
Số lá gia tăng của chồi đậu nành MTĐ 760-4 ảnh hƣởng bởi
muối NaCl trong lần chọn lọc 3
Số cây đậu nành có khả năng chống chịu mặn ở các nồng độ
muối NaCl
Hàm lƣợng proline của chồi đậu nành MTĐ 760-4 sau 3 lần

chọn lọc với muối NaCl (mol g trọng lƣợng tƣơi)
4.32 Tỉ lệ sống của mô sẹo (%) ảnh hƣởng bởi chiếu xạ tia gamma

81
82
83
84
86
87
87
88
90
90
92
92

93
94
95
97
98

60

Co và muối NaCl ở 1, 3 và 5 tuần SKC trong lần chọn lọc 1
4.33 Tỉ lệ sống của mô sẹo (%) ảnh hƣởng bởi chiếu xạ tia gamma
60
Co và muối NaCl ở 1, 3 và 5 tuần SKC trong lần chọn lọc 2
4.34 Tỉ lệ sống của mô sẹo (%) ảnh hƣởng bởi chiếu xạ tia gamma
xii

100
102


60

Co và muối NaCl ở 1, 3 và 5 tuần SKC trong lần chọn lọc 3
4.35 Tỉ lệ sống của mô sẹo (%) ảnh hƣởng bởi chiếu xạ tia gamma

104

60

Co và muối NaCl ở 1, 3 và 5 tuần SKC trong lần chọn lọc 4
4.36 Hàm lƣợng proline của mô sẹo (mol g trọng lƣợng tƣơi) ảnh

106

60

hƣởng bởi chiếu xạ tia gamma Co và muối NaCl sau 4 lần
chọn lọc
4.37 Tỉ lệ sống của trục phôi (%) ảnh hƣởng bởi chiếu xạ tia gamma

108

60

Co và muối NaCl ở 2, 4 và 6 tuần SKC trong lần chọn lọc 1
4.38 Tỉ lệ tạo chồi (%) ảnh hƣởng bởi chiếu xạ tia gamma Co 60 và
muối NaCl ở 4 và 6 tuần SKC trong lần chọn lọc 1
4.39 Chiều cao chồi (cm) ảnh hƣởng bởi chiếu xạ tia gamma Co60 và
muối NaCl ở 4 và 6 tuần SKC trong lần chọn lọc 1
4.40 Chiều cao chồi gia tăng (cm) ảnh hƣởng bởi chiếu xạ tia gamma

110
112
113

60

Co và muối NaCl ở 1, 2 và 3 tuần SKC trong lần chọn lọc 2
4.41 Chiều cao chồi gia tăng (cm) ảnh hƣởng bởi chiếu xạ tia gamma
60
Co và muối NaCl ở 1, 2 và 3 tuần SKC trong lần chọn lọc 3

4.42 Chiều cao chồi gia tăng (cm) ảnh hƣởng bởi tƣới nƣớc mặn
4.43 Số lóng gia tăng (lóng) ảnh hƣởng bởi tƣới nƣớc mặn

xiii

114
118
119


DANH SÁCH HÌNH
Hình
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
4.1

4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8

4.9

4.10

4.11
4.12

Tên hình
Trang
Tử diệp của giống đậu nành MTĐ 760-4 đƣợc tách bỏ trục
42
phôi (a) và nuôi cấy trên môi trƣờng (b)
Sinh trƣởng mô sẹo trên môi trƣờng chọn lọc với muối
44
NaCl
Mẫu trục phôi của giống đậu nành MTĐ 760-4 đƣợc tách
46
bỏ trục phôi (a) và nuôi cấy trên môi trƣờng (b)
Sinh trƣởng của trục phôi sau khi đƣợc chiếu xạ và chọn lọc
49
với muối NaCl
Cây đậu nành chuẩn bị thuần dƣỡng ở nhà lƣới
52
Ảnh hƣởng của muối NaCl trên sự sống và sinh trƣởng của
56
5 giống đậu nành Nhật 17A, MTĐ 748-1, MTĐ 176, MTĐ
760-4, OMĐN 29 (từ phải sang) ở 5 tuần sau khi trồng
Ảnh hƣởng của nồng độ muối NaCl trên sự sinh trƣởng của
61
rễ cây đậu nành ở 5 tuần sau khi trồng
Triệu chứng ngộ độc mặn (NaCl 4 g L) trên lá đậu nành ở 5
63
tuần sau khi trồng
Ảnh hƣởng của muối NaCl trên sự sống và sinh trƣởng của

66
5 giống đậu nành ở 5 tuần sau khi trồng
Sự hình thành mô sẹo từ tử diệp đậu nành ở 2 tuần sau khi
71
cấy
Sự tạo rễ của cây đậu nành trên môi trƣờng MS bổ sung
78
NAA
Sinh trƣởng của cây đậu nành sau 4 tuần thuần dƣỡng
83
Sự sinh trƣởng của mô sẹo đậu nành MTĐ 760-4 trên môi
85
trƣờng MS bổ sung muối NaCl sau 5 tuần nuôi cấy trong
lần chọn lọc 1
Sự sinh trƣởng của mô sẹo đậu nành MTĐ 760-4 trên môi
88
trƣờng MS bổ sung muối NaCl sau 5 tuần nuôi cấy trong
lần chọn lọc 4
Sự tạo chồi đậu nành MTĐ 760-4 trên môi trƣờng bổ sung
91
muối NaCl
Sinh trƣởng của chồi đậu nành MTĐ 760-4 chịu mặn sau
95
chọn lọc trên môi trƣờng MS
Nhân các dòng đậu nành có khả năng chống chịu mặn trên
96
môi trƣờng MS bổ sung nƣớc dừa 50 ml L và NAA 0,2
xiv

4.13
4.14

mg/L
Mức độ sống sót của mô sẹo đậu nành MTĐ 760-4 sau 5
tuần nuôi cấy ở lần chọn lọc 1
Mức độ sống sót của mô sẹo đậu nành MTĐ 760-4 sau 5
tuần nuôi cấy ở lần chọn lọc 4

111

60

114

Ảnh hƣởng của chiếu xạ tia gamma Co và NaCl lên sự tạo
chồi đậu nành MTĐ 760-4 trong lần chọn lọc 1

4.16

Ảnh hƣởng của chiếu xạ tia gamma Co và NaCl lên sự
sinh trƣởng của chồi đậu nành MTĐ 760-4
Phổ diện điện di sản phẩm PCR với mồi ISSR02 (giếng 13), ISSR03 (giếng 4-6), ISSR13 (giếng 7-9) và ISSR19
(giếng 10-12)
Phổ diện điện di sản phẩm PCR với mồi ISSR22 (giếng 1-3)
và ISSR27 (giếng 4-6)
Phổ diện điện di sản phẩm PCR với mồi ISSR22
Ảnh hƣởng của tƣới mặn NaCl 5 g L lên sinh trƣởng của
cây đậu nành MTĐ 760-4 đối chứng ở 5 tuần sau khi trồng
Sinh trƣởng của các dòng đậu nành trong điều kiện tƣới

mặn ở 4 tuần sau khi trồng
Sơ đồ phƣơng pháp tạo biến dị soma dòng đậu nành MTĐ
760-4 chống chịu mặn từ mẫu cấy trục phôi

4.18
4.19
4.20
4.21
4.22

xv

105

60

4.15

4.17

99

115

116
117
120
121
123

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
2,4-D
AFLP
BA
ctv.
ĐBSCL
DNA
et al.
FAO
Gy
IAA
IAEA
ISSR
MS
NAA
PCR
PEG
RAPD
ROS
SKC
SKT
SKTD
SSPs
SSRs
SSSA

2,4-Dichlorophenoxy acetic acid
Amplified fragment length polymorphism
Benzyl adenine

cộng tác viên
Đồng bằng sông Cửu Long
Deoxyribo nucleic acid
và cộng tác viên
Food and Agricultural Organization
Gray
3-Indole acetic acid
International Atomic Energy Agency
Inter simple sequence repeat
Murashige và Skoog
1-Naphthalene acetic acid
Polymerase chain reaction
Polyethylene glygol
Random amplified polymorphic DNA
Reactive oxygen species
sau khi cấy
sau khi trồng
sau khi thuần dƣỡng
Single specific primers
Simple sequence repeats
Soil Science Society of America

xvi


CHƢƠNG 1
GIỚI THIỆU
1.1 Đặt vấn đề
Đậu nành (Glycine max (L.) Merrill) là cây thực phẩm có giá trị kinh tế rất
cao không chỉ đƣợc trồng làm thức ăn cho ngƣời và gia súc vì có hàm lƣợng

protein cao (40%), lipid (18%), các acid amin cơ bản và nhiều loại vitamin, đậu
nành còn là cây luân canh cải tạo đất rất tốt (Phạm Văn Biên và ctv., 1996). Biện
pháp luân canh cây đậu nành với cây lúa vừa hạn chế đƣợc dòng đời sâu bệnh
phát triển, vừa góp phần làm cho đất thêm màu mỡ, mang lại hiệu quả kinh tế cao
cho cả lúa và đậu nành giúp cho nông dân tăng thêm thu nhập, cải thiện đời sống
và giúp cho ngành chăn nuôi, thủy sản có thêm nguyên liệu để chế biến. Đồng
bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là trọng điểm nông nghiệp của cả nƣớc, việc
chuyển đổi cơ cấu cây trồng là một nhu cầu bức thiết nhằm xây dựng nền nông
nghiệp bền vững, phá thế độc canh cây lúa và cắt sự lây truyền của sâu rầy. Vì
vậy, việc đƣa cây đậu nành vào cơ cấu luân canh với cây lúa là một trong những
biện pháp hữu hiệu (Nguyễn Phƣớc Đằng và ctv., 2010). Tuy nhiên, hiện nay do
tình hình biến đổi khí hậu, ĐBSCL là một trong những vùng chịu ảnh hƣởng trực
tiếp, đặc biệt là tình trạng xâm nhập mặn vào sâu trong đất liền khiến cho nhiều
diện tích đất canh tác bị thu hẹp. Đậu nành đƣợc xem là loài nhạy cảm với mặn
(Lauchli, 1984). Sản lƣợng của các giống đậu nành nhạy cảm với mặn giảm rất
nghiêm trọng dƣới điều kiện mặn (Chang et al., 1994, Katerji et al., 2003). Chính
vì vậy, để có thể canh tác tốt và mở rộng diện tích cây trồng này ở ĐBSCL, việc
sử dụng giống chịu mặn là một trong các phƣơng pháp thích hợp nhất và ít tốn
kém nhất so với các phƣơng pháp khác nhƣ cải tạo đất hoặc làm đê bao ngăn
mặn. Đối với những vùng bị nhiễm mặn, vào những mùa vụ năng suất trồng lúa
không cao thì nông dân có thể trồng cây đậu nành thay thế. Theo Wang et al.
(2003), hiện nay chọn giống là một chiến lƣợc quan trọng để cải thiện tính chống
chịu mặn trên cây đậu nành. Tuy nhiên, công tác lai tạo và chọn giống theo cách
cổ điển rất khó, tốn nhiều thời gian, công sức và chi phí. Trong khi đó phƣơng
pháp chọn lọc các biến dị thích nghi với mặn thông qua nuôi cấy mô đã đƣợc
thực hiện thành công trên nhiều cây trồng. Đặc biệt là hiệu quả chọn lọc có thể
đƣợc tăng cƣờng bằng cách kết hợp với kỹ thuật gây đột biến in vitro. Rất nhiều
báo cáo đã cho thấy các dòng cây trồng chống chịu mặn có thể đƣợc tạo bằng các
kỹ thuật này nhƣ lúa (Dang Minh Tam and Nguyen Thi Lang, 2003; Saleem et
al., 2005; Zinnah et al., 2013), mía (Patade et al., 2008), lúa mì (El-Sayed et al.,

2007), khoai tây (Yaycili and Alikamanoglu, 2012)… Trên thế

1


giới, việc ứng dụng phƣơng pháp này để chọn lọc tính chống chịu mặn trên
cây đậu nành cũng đã thực hiện nhƣng còn rất hạn chế và chƣa đƣợc nghiên
cứu một cách đầy đủ. Một số kỹ thuật nuôi cấy in vitro cây đậu nành cơ bản
cũng đã đƣợc thực hiện ở một số giống, tuy nhiên, một quy trình nuôi cấy đầy
đủ cũng chƣa có. Vì vậy, các nghiên cứu về chọn lọc các dòng đậu nành chống
chịu mặn để thích nghi với sự bất lợi của môi trƣờng nhƣ sự xâm nhập mặn ở
ĐBSCL là rất cần thiết và hứa hẹn sẽ mang lại nhiều đóng góp giá trị cho công
tác chọn tạo giống đậu nành mới.
1.2 Mục tiêu của đề tài
Xác định phƣơng pháp chọn tạo dòng đậu nành có khả năng chống chịu
mặn.
1.3 Nội dung nghiên cứu
Nội dung 1: Xác định khả năng chống chịu mặn của một số giống đậu
nành phổ biến ở ĐBSCL.
Nội dung 2: Xác định môi trƣờng nuôi cấy mô cây đậu nành thích hợp
để tạo nguồn vật liệu khởi đầu cho các phƣơng pháp chọn lọc.
Nội dung 3: Đánh giá khả năng chọn tạo các dòng đậu nành chống chịu
mặn bằng phƣơng pháp tạo biến dị soma và chiếu xạ tia gamma.
- Tạo biến dị tế bào soma từ mô sẹo và trục phôi bằng cách nuôi cấy trên
môi trƣờng mặn (bổ sung muối NaCl).
60

- Chiếu xạ tia gamma Co mẫu mô sẹo và trục phôi và chọn lọc trên môi
trƣờng mặn (bổ sung muối NaCl).
- Đánh giá sự sai khác di truyền của các dòng đậu nành chống chịu mặn

sau chọn lọc bằng kỹ thuật sinh học phân tử.
- Đánh giá khả năng sinh trƣởng và phát triển của các dòng đậu nành
chống chịu mặn sau chọn lọc trong điều kiện tƣới mặn ở nhà lƣới.
1.4 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
1.4.1 Đối tƣợng nghiên cứu
Đặc tính chống chịu mặn của cây đậu nành.
1.4.2 Phạm vi nghiên cứu
- Xác định khả năng chống chịu mặn của các giống đậu nành bằng
phƣơng pháp thủy canh đƣợc thực hiện trong nhà lƣới.

2


- Xác định môi trƣờng nuôi cấy mô cây đậu nành thích hợp để tạo nguồn
vật liệu khởi đầu cho các phƣơng pháp chọn lọc và thực hiện chọn tạo các
dòng đậu nành có khả năng chịu mặn trong phòng thí nghiệm với 1 giống đã
đƣợc đánh giá mức độ chịu mặn trong nhà lƣới.
- Đánh giá sự sai khác di truyền của các dòng đậu nành chống chịu mặn
sau chọn lọc bằng kỹ thuật sinh học phân tử.
- Thuần dƣỡng và trồng thử nghiệm dòng đậu nành sau chọn lọc trong
nhà lƣới.
1.5 Ý nghĩa của luận án
1.5.1 Ý nghĩa khoa học
- Kết quả luận án đã xác định đƣợc khả năng chống chịu mặn của một số
giống đậu nành phổ biến ở ĐBSCL bằng kỹ thuật thủy canh.
- Luận án đã xác định đƣợc các môi trƣờng nuôi cấy mô thích hợp cho
giống đậu nành MTĐ 760-4 là giống có khả năng chịu mặn kém nhƣng có các
đặc tính sinh trƣởng tốt để tạo nguồn vật liệu khởi đầu cho các phƣơng pháp
chọn lọc.
- Luận án đã ứng dụng phƣơng pháp tạo biến dị soma và chiếu xạ tia

60

gamma Co để chọn tạo các các dòng đậu nành chống chịu mặn, sử dụng chỉ
thị phân tử ISSR để đánh giá sự sai khác di truyền của các dòng đậu nành
chống chịu mặn sau chọn lọc và đánh giá khả năng sinh trƣởng và phát triển
của các dòng này trong điều kiện tƣới mặn ở nhà lƣới.
- Kết quả của luận án đã xác định đƣợc phƣơng pháp tạo dòng đậu nành
MTĐ 760-4 có khả năng chống chịu mặn, cung cấp nguồn tài liệu trong nghiên
cứu khoa học, làm tiền đề cho các nghiên cứu tiếp theo và phục vụ trong giảng
dạy.
1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn
Trƣớc tình trạng xâm nhập mặn ở ĐBSCL đang ngày càng trở nên
nghiêm trọng, đe dọa ảnh hƣởng đến năng suất nhiều giống cây trồng, trong
đó có cây đậu nành là một trong những giống cây trồng có giá trị thực phẩm
cao, đồng thời cũng là giống cây trồng cải tạo đất rất tốt, nhƣng là giống cây
nhạy cảm với mặn, việc nghiên cứu để chọn tạo các dòng/giống cây đậu nành
có khả năng chống chịu mặn để có thể canh tác tốt và mở rộng diện tích cây
trồng này ở ĐBSCL là rất cần thiết. Ứng dụng phƣơng pháp gây biến dị tế bào
soma có thể chọn lọc đƣợc dòng đậu nành chống chịu mặn. Kết quả luận án đã
đạt đƣợc 01 dòng đậu nành MTĐ 760-4 có khả năng chống chịu mặn ở nồng
3


độ muối NaCl 5 g/L. Từ đó có thể trồng thử nghiệm và phát triển giống mới
này ra điều kiện tự nhiên, đặc biệt là những vùng đất canh tác đang bị nhiễm
mặn ở ĐBSCL.
1.6 Những điểm mới của luận án
- Kết quả luận án đã đánh giá đƣợc khả năng chống chịu mặn của 10 giống
đậu nành trồng ở ĐBSCL là MTĐ 176, MTĐ 748-1, MTĐ 760-4, Nhật 17A,
OMĐN 29, ĐH 4, MTĐ 720, MTĐ 860-1, MTĐ 878-3 và MTĐ 885-2 bằng

phƣơng pháp thủy canh. Trong đó, các giống MTĐ 748-1, ĐH 4 và MTĐ
720 có khả năng chịu mặn cao ở nồng độ muối NaCl 4 g/L. Giống MTĐ 878-3
nhạy cảm với mặn và giống MTĐ 760-4 chết hoàn toàn ở nồng độ muối này.
- Luận án đã tạo ra những dòng mô sẹo và cây chịu mặn từ giống không
chịu mặn là MTĐ 760-4.
- Trong các phƣơng pháp chọn lọc các dòng đậu nành chống chịu mặn
thì phƣơng pháp gây biến dị soma trên mẫu trục phôi đậu nành MTĐ 760-4
đạt đƣợc 01 dòng cây đậu nành có khả năng chống chịu mặn ở nồng độ NaCl
5 g/L. Có sự khác biệt di truyền trong cấu trúc DNA của mẫu chồi chống chịu
mặn so với mẫu đối chứng không xử lý mặn khi phân tích bằng chỉ thị phân tử
ISSR22. Cây đậu nành MTĐ 760-4 sau chọn lọc mặn với muối NaCl 5 g/L
sinh trƣởng bình thƣờng sau 5 tuần thuần dƣỡng trong điều kiện tƣới mặn ở
nhà lƣới.
- Cả hai phƣơng pháp gây biến dị soma và phƣơng pháp chiếu xạ tia
60

gamma Co kết hợp chọn lọc mặn với muối NaCl trên mẫu mô sẹo đều thu
đƣợc các dòng mô sẹo có khả năng chịu mặn với nồng độ 5 g/L ở mẫu không
chiếu xạ và mẫu chiếu xạ liều 10 Gy. Phân tích di truyền với chỉ thị ISSR22
cho thấy ở hai mẫu mô sẹo này đều không có sự xuất hiện của băng DNA
khoảng 450 bp so với mẫu đối chứng.

4


CHƢƠNG 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Nguồn gốc và phân loại cây đậu nành
2.1.1 Nguồn gốc
Đậu nành (đậu tƣơng) là một trong những loại cây trồng mà loài ngƣời

đã biết sử dụng và trồng trọt từ lâu đời, vì vậy nguồn gốc của cây đậu nành
cũng sớm đƣợc xác minh. Những bằng chứng về lịch sử, địa lý và khảo cổ học
đều công nhận rằng đậu nành có nguyên sản ở châu Á và có nguồn gốc từ
Trung Quốc. Cây đậu nành đƣợc thuần hóa ở Trung Quốc qua nhiều triều đại
tiền phong kiến và đƣợc đƣa vào trồng trọt và khảo sát có thể trong triều đại
Shang (năm 1700-1100 B.C) trƣớc công nguyên. Những thông tin về nguồn
gốc đậu nành đƣợc trình bày chi tiết trong tài liệu của trong Ngô Thế Dân và
ctv. (1999).
2.1.2 Phân loại
Đậu nành Glycine max (L.) Merrill thuộc họ đậu Leguminosae, họ phụ
cánh bƣớm Papilionoideae và bộ Phaseoleae (Bernard and Weiss, 1973).
Đậu nành đƣợc thuần hóa từ đậu nành hoang, G. soja Sieb. and Zucc., là
một loài dây leo hằng niên có trái chứa hạt màu đen (Hymowitz, 1970). Đậu
nành canh tác và tổ tiên của nó G. soja thuộc chi phụ Soja (Moench.) F.J.
Herm. (Singh and Hymowitz, 1989).
2.2 Đặc điểm thực vật
2.2.1 Rễ
Rễ cây đậu nành khác với rễ cây hòa thảo là có rễ chính và rễ phụ. Rễ
chính có thể ăn sâu 30-50 cm và có thể trên 1 m. Trên rễ chính mọc ra nhiều rễ
2

phụ, rễ phụ cấp 2, cấp 3 tập trung nhiều ở tầng đất 7-8 cm, rộng 30-40 cm
(Nguyễn Danh Đông, 1982). Trên rễ chính và rễ phụ có nhiều nốt sần. Bộ rễ
phân bố nông sâu, rộng hẹp, số lƣợng nốt sần ít hay nhiều phụ thuộc vào
giống, đất đai, khí hậu và kỹ thuật trồng (Trần Văn Điền, 2007).
2.2.2 Thân
Tùy theo đặc điểm của giống và điều kiện môi trƣờng mà cây đậu nành
có số lóng và số cành khác nhau (Nguyễn Thị Xuân Thu và Lê Vĩnh Thúc,
2011).
Thân cây đậu nành thuộc thân thảo, có hình tròn, trên thân có nhiều lông

nhỏ.
5


Thân khi còn non có màu xanh hoặc màu tím khi về già chuyển sang
màu nâu nhạt, màu sắc của thân khi còn non có liên quan chặt chẽ với màu sắc
của hoa sau này. Nếu thân lúc còn non màu xanh thì hoa màu trắng và nếu khi
còn non thân có màu tím thì hoa có màu tím đỏ.
Thân có trung bình 14-15 lóng, các lóng ở phía dƣới thƣờng ngắn, các
lóng ở phía trên thƣờng dài (vì những lóng phía trên phát triển từ ngày 35-40
trở đi vào lúc cây đang sinh trƣởng nhanh nên lóng thƣờng dài). Tùy theo
giống và thời vụ gieo mà chiều dài lóng có sự khác nhau thƣờng biến động từ
3-10 cm. Cây đậu nành trong vụ hè thƣờng có lóng dài hơn vụ xuân và vụ
đông. Chiều dài của lóng góp phần quyết định chiều cao của thân. Thân cây
đậu nành thƣờng cao từ 0,3-1,0 m. Giống đậu nành dại cao 2-3 m. Những
giống thân nhỏ lóng dài dễ bị đổ hay mọc bò thƣờng làm thức ăn cho gia súc.
Những giống thân to thƣờng là thân đứng và có nhiều hạt và chống đƣợc gió
bão. Toàn thân có một lớp lông tơ ngắn, mọc dày bao phủ từ gốc lên đến ngọn,
đến cả cuống lá. Thực tế cũng có giống không có lông tơ. Những giống có mật
độ lông tơ dày, màu sẫm có sức kháng bệnh, chịu hạn và chịu rét khỏe. Ngƣợc
lại những giống không có lông tơ thƣờng sinh trƣởng không bình thƣờng, sức
chống chịu kém. Thân có lông tơ nhiều ít dài ngắn, dày thƣa là một đặc điểm
phân biệt giữa các giống với nhau (Trần Văn Điền, 2007).
2.2.3 Lá
Cây đậu nành có 4 loại lá bao gồm lá mầm (lá tử diệp), lá sơ cấp đơn, lá
kép lông chim và lá bắc (một cặp lá đơn dài 1 mm ở gốc của mỗi nhánh bên)
(Carlson and Lersten, 2004).
Phần lớn trên lá có nhiều lông tơ. Lá có nhiều hình dạng khác nhau tùy
theo giống, những giống lá nhỏ và dài chịu hạn khỏe nhƣng thƣờng cho năng
suất thấp. Những giống lá to chống chịu hạn kém nhƣng thƣờng cho năng suất

cao hơn. Nếu 2 lá kép đầu to và dày thƣờng biểu hiện giống có khả năng
chống chịu rét. Số lƣợng lá kép nhiều hay ít, diện tích lá to hay nhỏ chi phối
rất lớn đến năng suất và phụ thuộc vào thời vụ gieo trồng. Các lá nằm cạnh
chùm hoa nào giữ vai trò chủ yếu cung cấp dinh dƣỡng cho chùm hoa ấy. Nếu
vì điều kiện nào đó làm cho lá bị úa vàng thì trái ở vị trí đó thƣờng bị rụng
hoặc lép.
Các nhà chọn giống đậu nành đƣa ra cơ sở để nâng cao năng suất đậu
nành là tăng cƣờng quá trình quang hợp và muốn quang hợp với hiệu quả cao
thì phải chọn những cây có bộ lá nhỏ, dày, thế lá đứng và lá có dạng hình
trứng.

6


Số lá nhiều to khỏe nhất vào thời kỳ đang ra hoa rộ. Khi phiến lá phát
triển to, rộng, mỏng, phẳng, có màu xanh tƣơi là biểu hiện cây sinh trƣởng
khỏe có khả năng cho năng suất cao (Trần Văn Điền, 2007).
2.2.4 Hoa
Chồi bên phát triển thành cụm gồm 2-35 hoa. Hoa rụng từ 20-80%. Đậu
nành có hoa có tràng cánh bƣớm (Carlson and Lersten, 2004). Hoa đậu nành
thuộc loại hoa đồng chu lƣỡng tính trong hoa có nhị và nhụy, mỗi hoa gồm 5
lá đài, 5 cánh hoa có 10 nhị và 1 nhụy.
+ Đài hoa có màu xanh, nhiều bông.
+ Cánh hoa: Một cánh to gọi là cánh cờ, 2 cánh bƣớm và 2 cánh thìa.
+ Nhị đực: 9 nhị đực cuốn thành ống ôm lấy vòi nhụy cái và 1 nhị riêng
lẻ.
+ Nhụy cái: Bầu thƣợng, tử phòng một ngăn có 1-4 tâm bì (noãn) nên
thƣờng trái đậu nành có 2-3 hạt.
Các cánh hoa vƣơn ra khỏi lá đài từ ngày hôm trƣớc và việc thụ phấn
xảy ra vào sáng ngày hôm sau lúc 8-9 giờ sáng trƣớc khi nụ hoặc hoa chƣa nở

hoàn toàn. Mùa hè hoa thƣờng nở sớm hơn mùa đông và thời gian nở hoa rất
ngắn sáng nở chiều tàn. Hoa đậu nành thƣờng thụ phấn trƣớc khi hoa nở và là
cây tự thụ phấn, tỉ lệ giao phấn rất thấp chiếm trung bình 0,5-1% (Ngô Thế
Dân và ctv., 1999).
2.2.5 Trái và hạt
Chùm hoa ở mỗi đốt có thể phát triển từ 1 đến hơn 20 trái. Một cây có
thể có đến 400 trái. Trái đậu nành tƣơng tự nhƣ trái các cây họ đậu khác. Một
trái thƣờng chứa 1 đến 3 hạt và hiếm khi 4 hạt, ngoại trừ các cây có na allele
có những lá chét hẹp và có tỉ lệ trái 4 hạt cao hơn (Singh et al., 2007).
Trái đậu nành thẳng hoặc hơi cong, có chiều dài từ 2-7 cm hoặc hơn. Trái
có màu sắc biến động từ vàng trắng tới vàng sẫm, nâu hoặc đen. Màu sắc trái
phụ thuộc vào sắc tố caroten, xanthophyll, màu sắc của lông, sự có mặt của các
sắc tố antocyanin. Lúc trái non có màu xanh nhiều lông (có khả năng quang
hợp do có diệp lục), khi chín có màu nâu. Hoa đậu nành ra nhiều nhƣng tỉ lệ
đậu trái thấp 20-30%.
Ví dụ trong vụ xuân 1 cây có thể có 120 hoa nhƣng chỉ đậu 30-40 trái là
cao, trên một chùm 5-8 hoa chỉ đậu 2-3 trái. Những đốt ở phía gốc thƣờng trái
ít hoặc không có trái, từ đốt thứ 5-6 trở lên tỉ lệ đậu trái cao và trái chắc nhiều.
Trên cành thƣờng từ đốt 2-3 trở lên mới có trái chắc, những trái trên đầu cành
7


thƣờng lép nhiều. Sau khi hoa nở đƣợc 2 ngày thì cánh hoa héo và rụng, ngày
thứ 3 đến ngày thứ 5 sau hoa nở đã hình thành trái và 7-8 ngày sau là thấy
nhân trái xuất hiện. Trong 18 ngày đầu trái lớn rất nhanh sau đó chậm dần, vỏ
dày lên và chuyển từ màu xanh sang màu vàng. Hạt lớn nhanh trong vòng 3035 ngày sau khi hình thành trái.
Hạt có nhiều hình dạng khác nhau: Hình tròn, hình bầu dục, tròn dẹt...
Giống có màu vàng giá trị thƣơng phẩm cao. Trong hạt, phôi thƣờng chiếm
2%, 2 lá tử điệp chiếm 90% và vỏ hạt 8% tổng khối lƣợng hạt. Hạt to nhỏ
khác nhau tùy theo giống, khối lƣợng một nghìn hạt (M1.000 hạt) thay đổi từ

20-400 g trung bình từ l00-200 g.
Rốn hạt của các giống khác nhau thì có màu sắc và hình dạng khác nhau,
đây là một biểu hiện đặc trƣng của các giống (Trần Văn Điền, 2007).
2.3 Yêu cầu sinh thái của cây đậu nành
2.3.1 Đất
Cây đậu nành không yêu cầu nghiêm khắc về đất trồng. Loại đất thích
hợp nhất đối với cây đậu nành là loại đất có tầng canh tác sâu, giàu chất hữu
cơ, Ca, K và pH trung tính, mực nƣớc ngầm sâu, giữ ẩm tốt, dễ thoát nƣớc,
trong đó khả năng giữ nƣớc và thoát nƣớc có ảnh hƣởng nhiều nhất đến khả
năng sinh trƣởng phát triển và năng suất cây đậu nành.
Đậu nành chịu mặn và chịu chua kém hơn nhiều cây trồng khác. Độ pH
có thể phát triển bình thƣờng đƣợc là từ 5,0-8,0, độ pH thích hợp nhất là 6,07,0, dƣới 4,0 và trên 9,5 đậu nành không sống đƣợc (Trần Văn Điền, 2007).
Ở miền Nam nƣớc ta, đậu nành cũng đƣợc trồng trên nhiều loại đất nhƣ
đất phù sa mới, đất phù sa cổ, đất đỏ, đất xám, đất phèn ít, đất phèn mặn, đất
hữu cơ… (Nguyễn Thị Xuân Thu và Lê Vĩnh Thúc, 2011).
2.3.2 Nhiệt độ
0

Đậu nành đƣợc trồng rải ở nhiều nƣớc trên thế giới, có thể trồng tới 47
vĩ bắc (Ngô Thế Dân và ctv., 1999). Đậu nành có nguyên sản ở Trung Quốc
nên nói chung đậu nành là một loại cây ƣa nhiệt độ ấm. Nhiều tài liệu nghiên
cứu cho rằng muốn trồng cây đậu nành phải có nhiệt độ đầy đủ trong các thời
0

kì sinh trƣởng hay tổng tích ôn không nhỏ quá 2400 C (Nguyễn Danh Đông,
1982). Đậu nành có thể trồng đƣợc ở những vùng nào nhiệt độ trong suốt thời
0

0

gian sinh trƣởng từ 17 C đến 29 C và nhiệt độ ban đêm không thấp dƣới
0

15 C (Lawn, 1982). Cây đậu nành ƣa nhiệt độ cao nhƣng tùy theo thời kỳ
sinh trƣởng khác nhau mà yêu cầu nhiệt độ khác nhau (Trần Văn Điền, 2007).

8


2.3.3 Nƣớc
Theo Nguyễn Thị Xuân Thu và Lê Vĩnh Thúc (2011), nƣớc là một trong
những yếu tố hàng đầu của môi trƣờng có ý nghĩa rất quan trọng đối với sự
sinh trƣởng và phát triển của đậu nành. Trong thực tế sản xuất, mặc dù hiếm
có trƣờng hợp đậu nành chết vì hạn, nhƣng nƣớc là một yếu tố thƣờng hạn
chế năng suất đậu nành, nhất là trong điều kiện mùa khô ở miền Nam.
So với lúa, bắp, cao lƣơng, khi nảy mầm hạt đậu nành hút thu một lƣợng
nƣớc lớn hơn rất nhiều, nhƣng sức hút nƣớc của hạt thì lại kém hơn các loại
trên. Trong trƣờng hợp độ ẩm của đất chỉ đủ cho hạt trƣơng lên mà không đủ
đảm bảo cho hạt nảy mầm, cũng nhƣ trong điều kiện đất bị úng ở tuần đầu thì
hạt thƣờng bị nấm mốc tấn công và thối. Đây là nguyên nhân gây ra tình trạng
đậu nành mọc không đều ở ngoài đồng.
Đậu nành không chịu đƣợc hạn lẫn úng. Bộ rễ của cây tập trung phần lớn
ở tầng đất cày nên khả năng sử dụng nƣớc ở các tầng đất sâu khó hơn. Muốn
cho quá trình sinh trƣởng của cây không bị kìm hãm thì ẩm độ đất trong
khoảng 75-90% độ ẩm giới hạn ngoài đồng ở tầng đất 1-20 cm. Ẩm độ đất
dƣới 75% ẩm độ giới hạn ngoài đồng sẽ kìm hãm sự sinh trƣởng của cây đậu
nành nhƣng mức độ kìm hãm thay đổi tùy theo điều kiện khí hậu, nhiệt độ và
giai đoạn sinh trƣởng của cây (Trần Thƣợng Tuấn và ctv., 1983).

Trong cả vụ, nhu cầu nƣớc đối với cây đậu nành dao động từ khoảng 350

tới 800 mm (Mayer et al., 1992). Nhƣng nhu cầu nƣớc phụ thuộc vào độ dài
thời gian sinh trƣởng, tốc độ phát triển của cây trƣớc khi phủ kín đất và lƣợng
nƣớc sẵn có trong đất. Trong suốt thời gian sinh trƣởng, nhu cầu nƣớc của
cây không đồng đều qua các giai đoạn. Ở giai đoạn nảy mầm và cây con, tỉ lệ
sử dụng nƣớc thấp do tán cây còn nhỏ và phần lớn số nƣớc mất đi do bay hơi
trên mặt đất. Nhu cầu nƣớc của cây đậu nành tăng dần khi cây ở giai đoạn từ
3-5 lá kép, tăng nhanh và cao nhất ở giai đoạn sinh trƣởng sinh thực từ khi cây
ra hoa đến khi quả vào chắc. Giai đoạn quả bắt đầu chín, nhu cầu nƣớc lại
giảm đi cùng với sự tàn của lá và lƣợng nƣớc bay hơi giảm.
Ảnh hƣởng của nƣớc có thể do thừa nƣớc gây tổn thƣơng bộ rễ do thiếu
không khí hoặc có thể do thiếu nƣớc dẫn đến cây bị héo. Nƣớc ảnh hƣởng
đến sinh trƣởng của cây bao gồm về cả sinh lý, sinh hóa, hình thái và giải
phẫu của cây dẫn đến làm giảm năng suất (Trần Văn Điền, 2007).
2.3.4 Ánh sáng
Đậu nành thuộc cây ngày ngắn. Tuy nhiên, ngày nay nó phân bố rất rộng
trên thế giới với những giống có phản ứng rất khác nhau với quang kỳ. Trong
9