Tínhcấpthiếtcủađề tài
Khoai môn sọ (Colocasia esculenta(L.) Schott) thuộc họ Ráy (Araceae), làmột trong những loài cây trồng lấy củ lâu đời nhất, được trồng nhiều ở vùng nhiệtđớivàcậnnhiệtđớiẩm.
Khoaimônsọlàloàicâytrồngcógiátrị.Ởnhiềugiống,hầunhưtấtcảcácbộ phận của cây bao gồm củ cái, củ con, dải bò, thân, lá và hoa đều có thể ăn được.Củ khoai môn sọ chứa hàm lượng hydratcacbon cao, hàm lượng chất béo thấp vànhiều khoáng chất canxi, photpho hơn các loại tinh bột khác Lá khoai môn sọ chứahàm lượng protein cao hơn ở củ và chứa hàm lượng cao đáng kể nguồn caroten,khoáng chất, vitamin Ngoài ra cây khoai môn sọ còn được dùng trong các bàithuốc chữa các bệnh: viêm khớp, sưng hạch, sa trực tràng Chất chiết từ tinh bột củkhoai sọ có khả năng chống tế bào ung thư ruột kết Protein globulin (G1 và G2)trong củ khoai sọ có vai trò quan trọng trong cơ chế chống côn trùng và nấm bệnh.Khoảng 400 triệu người sử dụng khoai môn sọ trong các bữa ăn thường ngày Khoaimôn sọ là loại rau được tiêu thụ đứng hàng thứ 14 và là loài cây có củ được tiêu thụnhiều thứ 5 trên thế giới Vì thế, cây khoai môn sọ có vị trí đáng kể trong viễn cảnhkinh tế thế giới về sự ổn định kinh tế và đa dạng hóa cây trồng Hơn nữa, cây khoaimôn sọ là một trong số ít các cây trồng có khả năng phát triển tốt trên đất đầm lầyhoặc đất trống đồi trọc, do đó sẽ rất có ý nghĩa trong xóa đói giảm nghèo Tuy nhiên,loài cây trồng này cũng đang đối mặt với sự xói mòn di truyền do những thay đổi vềcơ cấu cây trồng, sự phát triển diện tích trồng các giống năng suất cao và sự thu hẹpdiện tích đất trồng nông nghiệp do đô thị hóa và cả những áp lực có tính kỹ thuậtđến sự phát triển củaloài cây này,bao gồm cả những đặct í n h s i n h h ọ c , t í n h d ễ b ị tànlụi,tỉlệnhângiốngthấp,vịngứa,bệnhbạclá,thiếunguồngiốngsạchbệnh
Trên thế giới, các kỹ thuật phân tử (điện di isozyme, RFLP, RAPD,AFLP,SSR) đã được ứng dụng thành công trong nghiên cứu đánh giá đa dạng di truyềnnguồn gen và xác lập bộ sưu tập khoai môn sọ hạt nhân ở nhiều nước ViệtNam cónguồn gen khoai môn sọ rất phong phú Gần 500 mẫu giống từ mọi miền đất nướcđang được bảo tồn tạiNgân hàng gen cây trồng Quốc gia và 195 mẫu giống đangđượclưugiữképtrênđồngruộngtạiđiểmsinhtháiĐàBắc–HòaBìnhlànguồntài nguyên di truyền khoai môn sọ quí giá cần được đánh giá một cách có hệ thống đểbảo tồn và định hướng khai thác hiệu quả, bền vững Chúng ta đã thành công trongviệc thu thập, lưu giữ, đồng thời cũng đã công bố khá nhiều kết quả đánh giáđ a dạng nguồn gen quí giá này Tuy nhiên, các nghiên cứu chủ yếu ở mức hình thái,nông học, một số ở mức sinh hóa và tế bào; nghiên cứu ứng dụng các kỹ thuật ADNđối với nguồn gen khoai môn sọ còn rất hạn chế và mới chỉ bước đầu Tư liệu đặctrưng phân tử của các kiểu hình thái đang được bảo tồn vì thế còn quá ít ỏi. Ứngdụng các kỹ thuật phân tử để phân tích đa hình ADN, phát hiện các chỉ thị ADN hữuích không chỉ có ý nghĩa trong nghiên cứu đa dạng di truyền và tiến hóa của loài câytrồngnàymàsẽrấtcóýnghĩatrongviệcđặctrưngphântửcácgiống,cungcấpcơsở dữ liệu để thiết lập bộ sưu tập hạt nhân (core collection) khoai môn sọ phục vụbảotồncóhiệuquảhơn.
Khaithácnguồngenbằngứngdụngcôngnghệsinhhọc,đặcbiệtứngdụngk ỹ thuậtnuôi cây mô,t ế b à o t h ự c v ậ t k ế t h ợ p v ớ i đ ộ t b i ế n t h ự c n g h i ệ m , c á c n h à khoahọcđãphụctrángvàchọntạoranhiềugiốngcâytrồngmớicónăngsuấtca ovà chất lượng tốt Trên thế giới,nghiên cứucải tiến giống và tạogiốngm ớ i b ằ n g ứng dụng công nghệ sinh học và đột biến thực nghiệm đã được báo cáo ở loài câykhoai môn sọ (Seetohul, 2007; Sukamto, 2003) Ở Việt Nam, nhóm tác NguyễnPhùng Hà, Nguyễn Thị Ngọc Huệ và cs (2010) cũng đã báo cáo kết quả chọn tạogiống khoai sọ KMC1-TN bằng phương pháp truyền thống Tuy nhiên, vẫn chưa cócông trình về nghiên cứu ứng dụng đột biến thực nghiệm trong chọn giống ở loài câytrồng này Nguồn gen giống khoai môn sọ địa phương nổi tiếng có chất lượng củthơm ngon được người tiêu dùng ưa chuộng khá phong phú, khả năngc h ố n g c h ị u các stress sinh học và phi sinh học ở các giống khoai địa phương rất cao nhưng donăng suất thấp, nguồn giống sạch bệnh thiếu đã hạn chế sự phát triển các giống quínày trong sản xuất hàng hóa Thử nghiệm ứng dụng công nghệ sinh học và đột biếnthực nghiệm trong cảitiến giốngvà chọn tạo giốngm ớ i s ẽ g ó p p h ầ n đ ị n h h ư ớ n g khaitháccóhiệuquảnguồngenkhoaimônsọởnướcta.
“Nghiêncứuđadạng ditruyềnvàcảitiếnnguồngen khoaimônsọbảnđịabằngcôngnghệ sinh họcvà đột biếnthựcnghiệm”
Căncứpháplývàcơsởkhoahọccủađịnh hướngnghiên cứu
- Văn bản của Chính phủ Việt Nam: Quyết định số 79/2007/QĐ-TTg của Thủ tướngchính phủ phêd u y ệ t Kế hoạch hành động quốc gia về Đa dạng Sinh học đến 2010vàđịnhhướngđếnnăm2020thựchiệnCôngướcĐadạngsinhhọcvàNghịđ ịnhthưCartagenavềAntoànsinhhọcngày31/5/2007[26];Quyếtđịnhsố80/2005/QĐ-
BNN của Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn ban hànhDanh mụcnguồngencâytrồngquýhiếmcầnbảotồnngày05tháng12năm2005[3].
- Việt Nam có lịch sử văn hóa trồng trọt lâu đời, sự đa dạng giống khoai môn sọ ởnước ta rất cao, tập đoàn giống khoai sọ đang được lưu giữ rất lớn [9], [12], [13], [14].
- Các nghiên cứu đánh giá đa dạng nguồn gen khoai môn sọ đã được bắt đầu khá lâunhưng chủ yếu ở mức hình thái, nông học hoặc mức sinh hóa và tế bào [12], [13],[14], [28], [29], [30], nghiên cứu ứng dụng các kỹ thuật ADN mới ở bước đầu [8].Các tư liệu về đặc trưng phân tử của các kiểu hình thái đang được bảo tồn vì thế cònquá ít ỏi; bộ sưu tập hạt nhân (core collection) khoai môn sọ chưa được xác lập đểbảo tồn có hiệu quả nguồn tài nguyên di truyền và giảm thiểu kinh phí duy trì. Khaithác và sử dụng nguồn gen bảo tồn chỉ mới bước đầu, chưa có thành tựu ứng dụngcôngnghệsinhhọcđểcảitiếnvàchọntạo giốngkhoai mônsọ mới.
-CáckỹthuậtphântửADNđãđượcứngdụngthànhcôngtrongnghiêncứuđánhgiá nguồn gen khoai môn sọ ở nhiều nước trên thế giới: RAPD [52], [61], [84], [96],[98],[101];AFLP[37],[65], [90];SSR[48],[70],[71],[82],[93],[99]
- Trên thế giới các nghiên cứu chọn giống khoai môn sọ bằng đột biến thực nghiệmđãđạtđượcnhữngthànhtựuđángkhíchlệ[94],[103].
Mụctiêu nghiêncứucủađềtài
(1) Xác định được mức độ đa dạng di truyền nguồn gen khoai môn sọ bản địa ở cáctỉnh miền Bắc và Bắc Trung Bộ bằng phân tích hình thái – nông học, chỉ thịRAPDvà chỉ thị SSR; cung cấp tư liệu khoa học cơ bản về đa dạng gen, đặc trưng phân tửcủa mẫu giống; đề xuất bộ sưu tập hạt nhân (core collection) khoai môn sọ phục vụcôngtácbảotồn,khaithác vàsửdụnghiệuquảnguồngenkhoaimôn sọbảnđịa.
(2) Xác định được quan hệ di truyền tiến hóa trong loài khoai môn sọ và với một sốloài gần thuộc chiColocasiavàAlocasiadựa trên các số liệu hình thái và phân tửADN.
(3) Xây dựng được quy trình nhân nhanhin vitromột số giống khoai môn sọ địaphươngchosảnxuất.
(4) Xác định được mức độ mẫn cảm với phóng xạ tia gamma của một số giống khoaimôn sọ địa phương và chọn lọc được một số dòng khoai môn sọ đột biến có triểnvọngphụcvụ chonghiêncứucảitiếngiống.
Nộidungnghiêncứucủađềtài
Đểđạtnhững mụctiêutrên,đềtàitiếnhànhcác nộidung nghiên cứusau:
(1) Khảo sát và đánh giá mức độ đa dạng về một số đặc điểm hình thái và đặc tínhnông học của một số giống khoai địa phương thuộc loài khoai môn sọ (C. esculenta)vàcủamột sốloàicóquanhệgầnphânbốởmiềnBắcvàBắcTrungBộ.
(2) Phân tích đa hình ADN bằng sử dụng kỹ thuật phân tử RAPD và SSR; đánh giásựhữuíchcủacácchỉthịphântử đểđặctrưng phântử cácmẫugiống.
(3) Đánh giá mức độ đa dạng di truyền nguồn gen dựa trên số liệu RAPD và SSR.Phân nhóm giống và phân tích mối quan hệ di truyền trong loài khoai môn sọ và vớicácloàicóquanhệgầnthuộcchiColocasiavàAlocasia.
(4) Nghiên cứu đề xuất bộ sưu tập hạt nhân từ các mẫu giống khoai môn sọ phân tíchdựatrên cácdữliệu hìnhthái –nônghọc,đahìnhRAPD vàSSR.
(5) Phân tích một số chỉ tiêu hóa sinh và phẩm chất củ của các giống khoai môn sọtrongbộmẫugiống khoaimônsọhạtnhân.
(6) Nghiên cứu thử nghiệm ứng dụng kỹ thuật nuôi cấy mô, tế bào thực vật xây dựngquy trình nhân giống câyin vitrovà củin vitrocủa một số giống khoai môn sọ địaphươngphụcvụchosảnxuất.
(7) Bước đầu nghiên cứu mức độ mẫn cảm với phóng xạ tia gamma của một sốgiống khoai môn sọ và đề xuất một số dòng đột biến có triển vọng phục vụ nghiêncứucảitiếngiốngkhoaimôn sọđịaphương.
Ýnghĩakhoahọcvàthựctiễncủađềtài
*Ýnghĩakhoahọccủađềtài: Ứng dụng phương pháp nghiên cứu truyền thống và hiện đại (phân tích đahình RAPD và SSR) trên các mẫu giống khoai môn sọ và một số loài gần, đề tài đãcung cấp cơ sở dữ liệu quan trọng và có ý nghĩa trong đánh giá đa dạng di truyềnnguồn gen khoai môn sọ, nghiên cứu tiến hóa và phát sinh hệ thống trong loài vàgiữacác loài khoaimôn ởViệtNam. Đa hình ADN và các chỉ thị ADN đặc trưng phát hiện trong nghiên cứu đãkhắc phục được những khó khăn gặp phải khi xác định vị trí chủng loại phát sinh củacác loài thuộc chi khoai môn (Colocasia)dựa trên hình thái Đề tài đã cung cấp đượcmột số dữ liệu phân tử ADN hữu ích để đánh giá chính xác hơn đa dạng nguồn gen,đặc trưng phân tử mẫu giống làm cơ sở xác lập tập đoàn hạt nhân khoai môn sọ chobảotồnvàkhaitháchiệuquảnguồngen.
Vi nhân giống thành công bằng nuôi cấy đỉnh chồi và tạo củin vitrođã cungcấp cơ sở ứng dụng khoa học công nghệ có thể chủ động nguồn giống phục vụ mởrộngdiệntíchtrồngkhoai mônsọ đặcsản theođịnhhướngsảnxuất hànghóa.
Kết quả nghiên cứu kết hợp nuôi cây mô, tế bào thực vậtv ớ i p h ó n g x ạ gamma (nguồn Co 60 ) đã cho thấy mức độ mẫn cảm khác nhau với phóng xạ gammacủac á c k i ể u g e n g i ố n g B ư ớ c đ ầ u c h ỉ r a đ ư ợ c l i ề u c h i ế u x ạ c ó h i ệ u q u ả v à o g i a i đoạn câyin vitrovà tiềm năng ứng dụng phóng xạ trong cải tiến giống khoai môn sọđịaphươngởnướcta.
Bảy công trình khoa học đã công bố (5 bài báo đăng tải trên các tạp chí khoahọc, 1 báo cáo khoa học đăng tải trong Kỷ yếu Hội nghị Khoa học quốc gia và
1 báocáo trình bày tại Hội nghị quốc tế về cây họ Ráy) là những tư liệu có giá trị thamkhảo.
* Ýnghĩat h ự c tiễn: Đã đề xuất 12 mẫu giống trong tổng số 40 mẫu giống nghiên cứu vào bộ sưutậphạtnhânkhoaimônsọcầnđượcbảotồnlâudài,và2vùngsinhtháicóđadạng di truyền giống cũng như số lượng alen đặc trưng vùng cao cần có kế hoạch bảo tồntạichỗnguồngen. Đã đề xuất được 1 quy trình nhân nhanhin vitrotừ chồi đỉnh và 1 quy trìnhtạo củin vitrocủa 3 giống khoai địa phương để có thể chủ động nguồn củ giống chosảnxuất. Đã xác định được liều chiếu xạ gamma có hiệu quả áp dụng cho cải tiến3giống khoai môn sọ địa phương, và chọn lọc được 3 dòng khoai môn sọ đột biến cótriển vọng về một số đặc điểm nông sinh học từ 2 giống gốc để tiếp tục nghiên cứuđánhgiá.
Đốitượngvàphạmvinghiêncứucủađềtài
Nghiênc ứ u s ử d ụ n g m ộ t s ố g i ố n g k h o a i m ô n s ọ t h u t h ậ p t ừ m ộ t s ố đ ị a phương ở miền Bắc và Bắc Trung bộ Việt Nam và một số loài có quan hệ gần vớiloàikhoaimônsọ.
* Phạmvinghiêncứu: Đánh giá đa dạng di truyền nguồn gen khoai môn sọ địa phương và phân tíchmối quan hệ di truyền giữa loài khoai môn sọ và một số loài gần sử dụng chỉ thị hìnhthái–nônghọcvàchỉthị phântửADN(RAPDvàSSR).
Thử nghiệm ứng dụng công nghệ nuôi cấy mô, tế bào thực vật kết hợp độtbiếnthựcnghiệmtrongchọntạo,cảitiếnmột sốgiốngkhoai mônsọ địaphương.
ĐÓNGGÓPMỚICỦAĐỀTÀI
Giớithiệuchungvềcâykhoaimônsọ
Khoai môn sọ là loài thực vật thuộc họ Ráy, có tên khoa học làColocasiaesculenta(L.) Schott, là một trong những loài cây trồng lấy củ lâu đời nhất, có niênđạihơn9.000năm[36],[60],[80],[91].
Nguồn gốc của khoai môn sọ hiện vẫn chưa có ý kiến thống nhất hoàn toàntrong các nhà khoa học chuyên nghiên cứu về loài cây này Theo ý kiến của nhiềunhà khoa học, khoai môn sọ hiện nay có chung nguồn gốc ở vùng Indo- Malaysia, cólẽởTâyẤnĐộvàBangladesh.Từ đây,câykhoaimônsọlanrộngvề phíaĐôn gđến Đông Nam Á, Đông Á và các đảo Thái Bình Dương; về phía Tây tới Ai cập vàĐông Địa Trung Hải và cuối cùng về phía Nam đến châu Phi, từ đó di chuyển đếnCaribê và Mỹ [15], [39], [49],
[52], [101], [113] Một quan điểm khác dựa trên dữliệu isozyme và phân tử ADN lại cho rằng đã có sự tiến hóa song song của hai vốngen khoai môn sọ, xuất phát từ hai trung tâm tiến hóa khác nhau (ở vùng Đông Namchâu Á và vùng Tây Nam Thái Bình Dương) [65], [66], [71], [90], [74], [75], [77],[78] Miền tây Melanesia, trung tâm nguồn gốc và thuần hóa của một vài loài câytrồng khác như chuối, dừa, mía, hiện nay có bằng chứng rằng khoai môn sọ có thểcũng đã được thuần hóa ở vùng này Sự chú ý tập chung chủ yếu ở Papua NewGuinea, với bằng chứng về sự định cư của con người khoảng 40.000 năm và có nềnnông nghiệp ít nhất 6.550 – 7.000 năm [56], [57], [41], [42] Phát hiện hạt phấn hóathạch của khoai môn và ráy trên các dụng cụ bằng đá ở phía bắc quần đảo Solomonvới niên đại 28.000 năm đã bổ sung thêm bằng chứng cho quan điểm này [68] Theocách đó, khoai môn sọ trồng được tìm thấy ở Thái Bình Dương đã không được dunhập vào vùng này bởi những người định cư từ vùng Indo-Malaysia như những suyđoán trước đây [87], [67], [60], mà được thuần hóa từ nguồn gốc hoang dại đang tồntạiởMelanesia.TừMelanesia,khoai mônsọđãđượcmang đến Polynesiatrongsuốt quá trình di cư thời tiền sử của con người với sự suy giảm về số lượng và sự đa dạng[111], [112], [62] Cũng theo cách đó, sự thuần hóa khoai môn sọ cũng diễn ra ởĐông Nam châu Á với sự phân chia của vùng đất Sunda và Sahul Hai vốn gen đãxuất hiện ở Đông Nam Á và Thái Bình Dương với sự gối lợp qua vùng Indonesia[74],[75],[77],[78],[113],[114],[112],[62],[63],[ 5 8 ] , [66].
Cây khoai môn sọ thích ứng được với nhiều loại đất khác nhau, được trồngnhiều ở loại đất chua, thành phần đất nhẹ, nhiều mùn và có khả năng chịu được hạn,chịu đất chua, đất mặn, đất nghèo dinh dưỡng phù hợp để khai thác tại những vùngsinh thái khó khăn, nơi những cây trồng khác không thể trồng được hoặc kém pháttriển [9], [14] và [120]. Khoai môn sọ là cây dài ngày, yêu cầu độ ẩm cao cho sinhtrưởng và phát triển Cây đạt năng suất cao nhất trong điều kiện cường độ ánh sángcao, tuy vậy khoai môn sọ lại là loại cây chịu được bóng râm hơn hầu hết các loạicây khác Cây vẫn có thể cho năng suất cao ngay trong điều kiện che bóng, nơinhững cây trồng khác không thể phát triển được Đây là đặc tính ưu việt khiến câykhoai mônsọđượccoilàcâytrồngxenlýtưởng[14].
Ngành: Thực vật hạt kín
(Angiospermatophyta)Lớp:Một lámầm(Monocotyledonae)
Trên thế giới, họ Ráy (Araceae) là một họ tương đối lớn với 106 chi và2.823loài, phân bố chủ yếu ở vùng nhiệt đới (đặc trưng cho rừng ẩm) và cận nhiệt đới ỞViệt Nam, họ Ráy có khoảng 30 chi với khoảng 156 loài, chủ yếu là những loài câyưabóngởtầngthấptrongrừnghoặcbìsinhtrêncâykhác.ĐãcórấtnhiềuloàiRáy mới được phát hiện, tính đến năm 2009, có thêm 38 loài Ráy mới được phát hiện ởĐôngDươngvàViệtNam[4],[5].
Câyk h o a i m ô n , k h o a i s ọ t h u ộ c c h i k h o a i m ô n (Colocasia)l à m ộ t t r o n g những chi quan trọng nhất của họ ráy Trên thế giới chi này bao gồm khoảng 8 loài.Các loài trong chi này được sử dụng làm nguồn lương thực, thực phẩm cho người vàthức ăn cho gia súc Theo các tài liệu đã công bố, Việt Nam có 5 loài làC esculenta(L.) Schott, C gigantea, C indica, C lihengeae và C. menglaensis[4], [5],
ChiColocasiađược xác định bởi Schott năm 1832 trên cơ sở hai loài đã đượcLinnacus mô tả lần đầu tiên vào năm 1753 làArum colocasiavàArum esculentum[14] Schott cũng đã đặt lại tên của hai loài này làC esculentavàC antiquorum.Hiện nay, trong nghiên cứu phân loại chiC o l o c a s i avẫn còn nhiều tranh cãi chưangã ngũ Một số nhà phân loại thực vật học cho rằng có một loài đa hình làC.esculentavà ở mức độ dưới loài biết đến cóC. esculentavar.esculentavàC.esculentavar.antiquorum(Ghani,1984)
[55].MộtsốkháclạichorằngchiColocasiacómộtloàiphứclàC.antiquorumvàởmứcđộdư ớiloàilàC antiquorumvar typica, C antiquorumvar.euchlora, C. autiquorumvar.esculenta (Kumazawa, 1956) [59] Tuy nhiên, có trường phái lại cho rằng, chắc chắn có hailoàiC esc ule nt a và C an ti qu or um đ ư ợ cp hân bi ệt dự av ào nh ữn g đ ặ c đi ể mhìnhthái hoa (Purseglove, 1972) [88] Theo quan điểm này thì loàiC esculentacó phầnphụ vô tính ở đỉnh bông mo thò ra khỏi mo hoa, ngắn hơn cụm hoa đực Còn loàiC.antiquorumcó phần phụ vô tính ở đỉnh bông mo không thò ra khỏi mo hoa, dài hơncụmhoađực. Ở Việt Nam, trong nhiều tài liệu nghiên cứu về cây khoai môn sọ, các tác giảđều sử dụng danh từ chung “Cây khoai môn” vừa để chỉ giống cây thích nghi vớimôitrườngđấtbịngậpnướchoặcẩmướt,vớitênthườnggọilà“Câykhoainước” và cũng để chỉ nhóm cây chịu hạn mà không chịu được ngập úng tên thường gọi là“Cây khoai sọ” (Bùi Công Trừng và cs, 1963) [27], (Nguyễn Đăng Khôi và NguyễnHữuHiến,1985)[18].Đếnnay,têncủaloàicâymônsọtrongcáctàiliệuhiệnhành cũng được sử dụng rất khác nhau Có tác giả cho rằng “Cây khoai môn” là tên chungđể chỉ hai nhóm cây hoàn toàn khác nhau về loài là cây khoai nước (C esculenta) vàcâykhoaisọ(C.antiquorum).Mộtsốkháclạichorằng“Câykhoaimôn”vớit ênloài của nóC esculenta(L.) Schott là tên chung của cả hai nhóm khoai nước vàkhoai sọ (Nguyễn Hữu Bình, 1963) [2], (Nguyễn Đăng Khôi và Nguyễn Hữu Hiến,1985)
[18] Nhóm nghiên cứu cây có củ thuộc Viện Khoa học kỹ thuật nông nghiệpViệt Nam vào những năm thập kỷ 60 lại cho rằng “Cây khoai môn” với tên loài củanóC. antiquorumlà tên chung của hai nhóm cây khoai nước và khoai sọ (dẫn theoNguyễnThịNgọcHuệvàcs,2004)[14].
Từ năm 1998, khi nghiên cứu đa dạng di truyền nguồn gen khoai môn sọ ởViệt Nam, các tác giả Nguyễn Thị Ngọc Huệ, Trương Văn Hộ, Nguyễn Văn Viết,Nguyễn Phùng Hà, cho rằng giả thiết có hai loài phụ dưới loàiC. esculentalàC.esculentavar.esculentavàC esculentavar.antiquorumvới tên gọi khoai môn vàkhoai sọ là có lý hơn cả Nguồn gen khoai môn sọ bao gồm 3 biến dạng thực vật làkhoai môn (Dasheen type), khoai sọ (Eddoe type) và nhóm trung gian Ba biến dạngnày cómối quan hệ khá gần gũi trong quát r ì n h t i ế n h o á t ừ c â y k h o a i n ư ớ c đ ế n khoai mônvàsaucùnglàcâykhoai sọ[14].
Loài phụC esculentavar.esculentatheo phân loại dưới loài cho thấy có hainhóm cây là nhóm khoai nước (chịu ngập úng) và nhóm khoai môn (sử dụng củ cáivà trồng trên đất cao) Hai nhóm này sử dụng củ cái để ăn, củ con để làm giống vàdọc lá dùng để chăn nuôi Hoa có phần phụ vô tính ngắn hơn so với phần cụm hoađực.
Loài phụC esculentavar antiquorumgồm nhóm cây khoai sọ Nhóm này cócủ cái kích thước nhỏ đến trung bình kèm theo nhiều củ con có tính ngủ nghỉ Nhómkhoai sọ phân bố rộng có thể trồng trên đất ruộng lúa nước hoặc trên đất phẳng cótưới, thậm chí trên đất dốc sử dụng nước trời Hoa có phần phụ vô tính dài hơn phầncụm hoa đực Vì vậy nên gọi nhóm cây khoaim ô n s ọ l à c h í n h x á c n h ấ t , k ể c ả k h i chor ằ n g c ó m ộ t l o à i đ a h ì n h l àC antiquorumv àở m ứ c đ ộ d ư ớ i l o à i l àC. antiquorumv a r t y p i c a , C a n t i q u o r u m v a r e u c h l o r a v à C a n t i q u o r u m v a r esculenta[14]. Đểnhậnbiếtcácgiốngcủahai nhómnày,cầndựavàokếtquảphântích tổnghợpcủa3nhómđặcđiểm:
Hình thái của củ cái và củ conSốlượngnhiễmsắcthể Đặcđiểmhìnhthái hoa
NhómC.e s c u l e n t avar.esculenta(Dasheen) bao gồm các giống khoai mônvà khoai nước Đặc điểm của chúng là có một củ cái lớn quyết định năng suất khómkhoai, với một vài củ con nhỏ hoặc dải khoai (Stolon) không dùng để ăn. Bông mocủa nhóm này có phần phụ vô tính ngắn hơn phần hoa đực Khả năng thích nghi củacác giống khoai thuộc nhóm này từ điều kiện đất bị ngập nước (khoai nước ở vùngchiêm trũng Nam Định, Thái Bình) tới những vùng đất cao thuộc các tỉnh trung dumiền núi và cao nguyên sử dụng nước trời như Sơn La, Hoà Bình, Lào Cai, LạngSơn, Cao Bằng, Thanh Hoá, Lâm Đồng với các giống điển hình như khoai mônThuậnChâu,HậuDoàng,PhướcỎi,PhứaLanh,khoaiMánvàng [14]
NhómC esculentavar.antiquorum(Eddoe) gồm hầu hết các giống khoai sọ.Đặc điểm chính của nhóm này là có một củ cái kích thước nhỏ hoặc trung bình, ănsượng và hơi ngái Xung quanh củ cái có nhiều củ con hình cầu hoặc hình trứng kíchthước khác nhau tuỳ thuộc giống Ở các giống khoai sọ, củ con là yếu tố quyết địnhnăngsuấtthương phẩm[14].
Trong những năm gần đây, thực hiện quyếtđ ị n h c ủ a T h ủ t ư ớ n g
C h í n h p h ủ về “Kế hoạch hành động đa dạng sinh học Việt Nam”, dự án “Xây dựng ngân hànggen cây trồng quốc gia” những loài thực vật hữu ích của Bộ Nông nghiệp và Pháttriển nông thôn đã và đang được triển khai tại Viện Khoa học Nông nghiệp ViệtNam Tính đến năm 2012, Trung tâm Tài nguyên thực vật đã thu thập được một tậpđoàn giống cây có củ khá lớn, đáng chú ý là tập đoàn khoai môn sọ (C. esculenta)với478mẫugiốngchiếm21,08%tậpđoàncâycócủđượclưugiữvàbảoquả ntại
An Khánh - Hoài Đức - Hà Nội và 195 mẫu giống đang được lưu giữ kép tại điểmsinhtháithuộc ĐàBắc-HòaBình[9].
Phântíchđadạng ditruyềnởcâykhoai mônsọ
Theo Công ước đa dạng sinh học 1992, đa dạng di truyền được hiểu là sựphong phú những biến dị trong cấu trúc di truyền của các cá thể bên trong hoặc giữacácloài;nhữngbiến dị bêntronghoặcgiữacácquầnthể [20]. Đa dạng di truyền biểu hiện ở nhiều cấp độ khác nhau từ hình thái đến phântử Đa dạng sinh học dù trong phạm vi một loài hay giữa các loài và các hệ sinh tháivới nhau thì đều xuất phát từ loại đa dạng này Đa dạng di truyền là nhân tố quyếtđịnhcuốicùngsựphânchiacũngnhưmốiliênquangiữacácsựsống.Bêncạnhđó, đa dạng di truyền và đa dạng trao đổi chất là đặc biệt quan trọng để hiểu được lịchsử, quá trình tiến hóa và các đặc tính phân loại đặc trưng của sự sống Vật chất ditruyềnchínhlàcơsởchosựhìnhthànhđadạngsinhhọctrongtươnglai[17].
1.2.2 Vịtrívàtầmquantrọngcủađa dạng ditruyền Đa dạng di truyền là cơ sở cho việc tuyển chọn, lai tạo những giống, loài mới.Đa dạng về loài thường là đối tượng khai thác phục vụ mục đích kinh tế Đa dạng vềhệ sinh thái có chức năng bảo vệ môi trường sống Đồng thời các hệ sinh thái đượcduy trì và bảo vệ chính là nhờ sự tồn tại của các quần thể loài sống trong đó [17],[120].
Giá trị ổn định(Porfolio value): Đa dạng di truyền tạo ra sự ổn định cho cáchệ thống nông nghiệp ở qui mô toàn cầu, quốc gia và địa phương Sự thiệt hại củamột giống cây trồng cụ thể được bù đắp bằng năng suất của các giống khácc ù n g loàihoặc cáccâytrồngkhác.
Giá trị lựa chọn(Option value): Đa dạng di truyền tạo ra bảo hiểm sinh họccần thiết chống lại sự thay đổi bất lợi của môi trường do việc tạo ra những tính trạnghữu ích như tính kháng sâu bệnh hay tính thích nghi Giá trị của đa dạng di truyềnđược thể hiện thông qua việc sử dụng và khai thác các tính trạng quí, hiếm của tàinguyên di truyền thực vật như tính chống chịu, khả năng thích nghi, năng suất vàchất lượng Lấy thí dụ, năm
1946, giống lúa mì lùn Nhật Bản, Norin được nhập vàoMỹ và đã góp phần quan trọng trong cải tạo giống và tăng năng suất lúa mì Cácgiống lúa trồng có nguồn gốc Đông Bắc Ấn Độ được sử dụng là nguồn kháng sâubệnh cho nhiều vùng khác nhau trên thế giới Giống lúa tẻ tép của Việt Nam đượcIRRI sử dụng như nguồn kháng bệnh đạo ôn để tạo giống lúa kháng đạo ôn cho thếgiới Những tính trạng này đã góp phần tăng sản lượng lúa bình quân của châu Á lên30%giữanhữngnăm1981và1986(FAO,1996)[53].
Giá trị khai thác(Exploration value): Đa dạng di truyền được xem là kho dựtrữtiềmnăngcáctàinguyênchưađượcbiếtđến.Đâycũnglàlýdocầnphảiduytrì cả các hệ sinh thái hoang dã lẫn các hệ thống nông nghiệp truyền thống Đa dạng ditruyềnlàcơsởchoviệctuyểnchọn,laitạo nhữnggiống,loài mới.
Ngoài ra đa dạng di truyền còn có giá trị thẩm mỹ (thưởng thức, giải trí) vàgiá trị về đạo đức Có một số loài có cả giá trị sử dụng, thẩm mỹ và đạo đức; song vềgiátrịcũngkhông đềunhaugiữacácmặtgiátrịvàgiữacácloài[120].
Trong phân tích đa dạng di truyền thực vật nói chung và khoai môn sọ nóiriêng, người ta có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau, từ phân tích các đặcđiểmhình thái, nônghọc, sinhlí vàhóasinh đếncácđặcđiểmcủaphântửADN.
Trong nghiên cứu, các đặc điểm hình thái được sử dụng như một chỉ thị đểphân tích đa dạng di truyền thực vật khi các tính trạng hình thái được kiểm soát bởimộtl o c u s g e n đ ơ n M ặ c d ù , c h ỉ t h ị h ì n h t h á i đ ư ợ c s ử d ụ n g n h ư m ộ t c h ỉ t h ị d i truyền, song khả năng ứng dụng của nó trong chọn giống còn gặp phải hạn chế bởicác đặc điểm hình thái, nông học phần lớn do nhiều gen xác định, chịu ảnh hưởngcủacác nhântốmôitrường.
Trên đốitượng khoaimôn sọ,nhiềunghiêncứu khoah ọ c t r o n g n ư ớ c v à quốc tế đã sử dụng chỉ thị hình thái để đánh giá đa dạng di truyền Ở Việt Nam,trong số 478 giống đang lưu giữ tại Trung tâm Tài nguyên Thực vật – Viện Khoahọc Nông nghiệp Việt Nam, 201 mẫu giống đã được nghiên cứu đánh giá đa dạng ditruyền sử dụng chỉ thị hình thái hoặc kết hợp chỉ thị hình thái và chỉ thị hóa sinh, tếbào (Nguyễn ThịNgọcHuệvà cs (2000, 2003, 2004)[12], [13],[14];Nguyễn Xuân
Viết và cs (2002, 2006, 2007) [28], [29], [30]) Trên thế giới, chỉ thị hình thái đượcsử dụng kết hợp với chỉ thị sinh hóa và các chỉ thị khác đã thành công trong việcđánh giá đa dạng di truyền,phân loại khoaim ô n s ọ t r ồ n g [ 4 7 ] , [ 6 3 ] v à đ ặ c b i ệ t trong xây dựng bộ sưu tập hạt nhân khoai môn sọ địa phương,quốc gia và khu vựcchomụcđíchbảotồnvàsử dụnghiệuquảnguồngen [65],[85],[99].
Các chỉ thị hóa sinh đa hình như isozyme và các protein dự trữ được phântích bằng kỹ thuật điện di trên gel agarose hoặc gel polyacrylamid để phát hiện cácbiến dị khác nhau của phân tử enzyme Các biến dị này có thể cung cấp thông tinnhư một loại chỉ thị đồng trội Các phương pháp phân tích isozyme tiết kiệm về mặtkinh tế và kỹ thuật đơn giản hơn phương pháp phân tích ADN Tuy nhiên, isozymelà sản phẩm của gen, số lượng của chúng có hạn và chúng chỉ thể hiện ở những giaiđoạnnhấtđịnhtrongquátrìnhpháttriểncáthể Vìvậy,loạichỉthịnàychỉp hảnánhchínhxácmộtphần bản chấtdi truyền. Ởl o à i k h o a i m ô n s ọ (C.e s c u l e n t a),b ằ n g p h ư ơ n g p h á p đ i ệ n d i i s o z y m e , Hiraivàcs(1989)đãpháthiệncácbiếndịđốivớihệisozymeesterasev à peroxida se trong các giống khoai sọ Nhật Bản và đã kết luận rằng có thể sử dụngbiến dị điện di của 2 hệ enzym này để phân loại các giống khoai môn sọ [44] Lebotvà cs
(1992) khi nghiên cứu biến dị điện di đối với 7 hệ enzyme (MDH, IDH, PGI,6- PGD, ME, SKDH và ADH) trong 1417 giống khoai môn trồng và mọc dại ở châuÁ và Thái Bình Dương, đã phát hiện được 143 kiểu hình isozyme, kết quả này chothấybi ến d ị i s o z y m e đ ố i v ớ i c á c g i ố n g k h o a i m ô n s ọ ở h a i v ù n g n à y l à r ấ t c a o Đồng thời cũng cho rằng không có mối tương quan nào giữa kiểu hình điện diisozyme và kiểu hình thái hay mức bội nhiễm sắc thể [63] Nguyen và cs (1998) đãsử dụng đa hình enzyme esterase để phân tích mối quan hệ phát sinh trong 69 mẫugiống khoai môn sọ (C. esculenta), và 15 mẫu giống thuộc một số loài có quan hệgần gũi với khoai môn sọ
(C gigantea, Xanthosoma sagittifolium, Xanthosomaviolaceum, Alocasia odora và
Alocasia macrozzhiza) [80] Kết quả phân tích chothấy, dọc mùng (C gigantea) có quan hệ gần với các loài ráy hơn với khoai môn sọvà vùng Yunnan có thể là vùng quan trọng trong sự mở rộng tiến hóa ở loài khoaimôn sọ Phân tích di truyền các biến dị isozyme của 13 hệ enzyme (ADH,
EST,LAP,PGM,ACP,DIA,GQT,HEX,IDH,PGD,PGI,SKDHvàSODcủaNguy en vàcs(1998,1999)[79], [81],cáctácgiảđãpháthiện21locusgenchi phốivàcungcấpnhiềuchỉthịditruyềncóýnghĩatrongnghiêncứuđadạngditruyền vàchọn giống ở loài khoai môn sọ Lebot và cs (2010) [66] đã đánh giá đa dạng di truyềnkhoai môn sọ ở Châu Á – Thái Bình Dương dựa trên các dữ liệu phân tích isozymevà các đặc điểm hình thái - nông học Tổng số 2.298 mẫu giống khoai môn sọ thuthập ở các nước Việt Nam, Thái Lan, Malaysia, Indonesia, Philippines, Papua NewGuinea và Vanuatu đãđượcmiêu tả dựa trên 23 đặc điểm hình thái. 2081m ẫ u giống được lựa chọn phân tích isozyme sử dụng 6 hệ enzyme (MDH, PGI,
thuthập,bảotồnvàsửdụngnguồngen khoai mônsọ
Nguồngenthựcvậtcótầmquantrọngtolớnnhưngđangđứngtrướcnguyc ơ xói mòn do nhiều nguyên nhân Vì thế, đòi hỏi con người phải có những giảipháp thu thập, bảo tồn đảm bảo cho an ninh lương thực và phát triển bền vững trongtương lai Từ thế kỷ 18, các nhà tạo giống cây trồng, các nhà nông nghiệp đã khảosát và thu thập nguồn gen, tập trung vào các loài thực vật có giá trị kinh tế và giá trịsử dụng đặc biệt như cây ăn quả, cây lương thực phục vụ chọn tạo giống và pháttriểnnôngnghiệp.Kháiniệmvềtrungtâmphátsinhcâytrồngthếgiớivàđadạn gdit r u y ề n đ ư ợ c n ê u t h à n h l ý t h u y ế t k h o a h ọ c N h i ề u c ơ q u a n n g h i ê n c ứ u đ ã t i ế n hành thu thập nguồn gen thực vật với nhiều mục đích khác nhau Phương pháp thuthậpphânthànhhaihìnhthứctruyềnthốngvàhiệnđại.Thuthậphiệnđạithuthậpc ản h ữ n g n g u ồ n g e n c ầ n s ử d ụ n g h i ệ n t ạ i h o ặ c c h ư a s ử d ụ n g n h ư n g s ẽ s ử d ụ n g trong tương lai Thu thập truyền thống chỉ thu thập nguồn gen phục vụ cho nhu cầuhiện tại Cả hai hình thức hoạt động đều góp phần tăng đa dạng nguồn gen và vậtliệuditruyềncần thiếtchonghiêncứupháttriển[21].
Bảo tồn nội vi là duy trì các quần thể thực vật trong điều kiện tự nhiên nơixuất hiện tiến hóa của loài cây trồng đó Nguồn gen thực vật được bảo tồn ở nôngtrại,vườngiađìnhhoặctrênđồngruộng.Cácloàicâylâmnghiệpvàcâyhoangdại thường đượctạo cácvùng bảotồn tựnhiên nhưvườn quốcgia hoặckhu bảotồn
Bảotồntrongvườn gia đình(homegarden conservation);
Bảo tồn ở khu bảo vệ hoặc vườn quốc gia (Conservation of wild and forestplants).
Bảotồnngoạivilàđưanguồngenrakhỏiđiềukiệntựnhiênsinhsốngcủanó hoặc ra khỏi hệ thống sản xuất về bảo tồn ở các trung tâm bảo tồn (Trung tâm tàinguyên di truyền, các Viện nghiên cứu…) Phương pháp và kỹ thuật bảo tồn nội viphụthuộcvàoloàicâytrồng,hiệnnaycó6phươngphápbảotồnkhácnhaugồm:
Bảo tồnin vitrovới hai nhóm cây trồng, cây trồng kết hạt và cây trồng sinhsảnsinhdưỡngvàchiathànhhailoạibảotồntếbào/môvàbảotồnhạtphấn;
Bảo tồn lạnh (cryoconservation banks);Vườnthực vật(botanicalgardens).
Nguồn gen thực vật là tài sản của nhân loại và liên quan đến sự sống của conngười, nó được sử dụng vào nhiều mục tiêu khác nhau Một số tài nguyên di truyềnđang được sử dụng trong hiện tại đáp ứng cho nhu cầu của con người, một số hiệnnaychưađược sửdụngnhưngcótiềmnăngsửdụngtrong tươnglai.Nhữn glĩnhvựccầnsửdụngtàinguyênditruyềnthựcvậtchínhbaogồm:
Nghiên cứu cơ bản: Sử dụng nguồn gen cho nghiên cứu cơ bản chủ yếu ở cáclĩnh vực nghiên cứu di truyền, thực vật học, nghiên cứu ưu thế lai, tính chống chịu,hóasinh,sinhhọc phântử,côngnghệditruyền,côngnghệtếbào, môitrường…
Sửdụngtrongcácchương trìnhtạogiốngvới cácmụctiêukhácn h a u : Nguồn gen được sử trong các chương trình lai giống, chuyển gen, cải tiến giống, tạogiốngthíchnghi,tạogiốngchốngchịu…
Sử dụng thu thập mẫu giống nguồn gen hạt nhân: Sau quá trình thu thập, việcbảo tồn nguồn tài nguyên di truyền thực đã xuất hiện những khó khăn, trở ngại lànguồn gen thu thập và bảo tồn quá lớn dẫn đến khó khăn về tổ chức thu thập cũngnhưxắpxếpbảotồn;nguồngentrongbảotồnquálớnnhưngsốđadạngditruyền sử dụng lại không lớn, gây cản trở việc sử dụng, khai thác Nhận thức đầy đủ về vấnđề này, Frankel (1984) đề nghị giới hạn nguồn gen bằng thu thập nguồn gen hạtnhân, thiết lập từ bộ mẫu giống nguồn gen (ngân hàng gen) đã thu thập với số lượngtối thiểu nhưng đại diện cho đa da dạng di truyền toàn bộ ngân hàng gen (dẫn theoVũVănLiết, 2009)[21].
Thu thập nguồn gen hạt nhân nhằm phục vụ bảo tồn và sử dụng nguồn genchonhiều mụcđích,nhưngcóbamục đíchchínhcủathuthậpnguồngenhạtnhân:
Giúp quản lý nguồn tài nguyên di truyền thực vật;Lưugiữ cácgiốngcâytrồng;
Giúp các nhà nghiên cứu tiếp cận toàn bộ nguồn gen chỉ thông qua một sốlượngtốithiểucácmẫugiốngcủanguồngen.
Phươngp h á p c h ọ n l ọ c n g ẫ u n h i ê n c á c m ẫ u g i ố n g t ừ n g â n h à n g g e n g ố c : Phươngphápnàyđơngiảnnhấtvàhầunhưhiệuquảcũngthấpnhất,nhưngvẫntốthơn phương pháplấy mẫugiống liêntụctheo sốthứ tựxắpxếpngân hàng gen[21]. Phương pháp lấy mẫu giống theo xác xuất: Ví dụ lấy 10% của các mẫu giốngnguồn gen có số thứ tự mà cuối cùng của số thứ tự đó là 0, nhưng phương này chỉthỏa mãn khi không sử dụng bất kỳ thông tin nào của nguồn gen, vì nếu sử dụng sẽlàmthayđổi tínhđạidiệncủamẫugiốngnguồngenhạtnhân.
Các phương pháp thu thập mẫu giống hạt nhân khác: Thu thập nguồn gen hạtnhân dựa trênmức độ ưu tiêncác tính trạng hay mẫu giốngn g u ồ n g e n t h e o m ụ c tiêusửdụng,mức độxóimònnguồngen,sốmẫugiốngđạidiệncho loài,nguồngenhiếm, vùngsinhthái…[21].
Sau khi xác định vật liệu mẫu giống hạt nhân đại diện, bước tiếp theo cần xácđịnh cỡ mẫu giống, cỡ mẫu giống sẽ nhỏ hơn mẫu giống nguồn Cỡ mẫu giống hạtnhân chiếm khoảng 5 - 20% tổng số mẫu giống nguồn gen hiện có Thu thập mẫugiống điểm phải bảo đảm một bộ các mẫu giống đại diện cho đa dạng của các tínhtrạng quý hiếm, hay tính trạng mục tiêu từ nguồn gen hiện có và không có một tỷ lệcốđịnhchotấtcảcáctrườnghợpmàtùytheoloài mụctiêu[21].
Khoai môn sọ là cây trồng quan trọng nhưng không được các cộng đồngnghiên cứu nông nghiệp quốc tế quan tâm thích đáng cho đến năm 1998 [91].
Dự ánTàinguyênditruyềnkhoaimônsọ-TaroGen(TheTaroGeneticResources:Conservation and Utilisation network) được thành lập vào đầu năm 1998 (sau sựbùng nổ của bệnh bạc lá khoai môn sọ ở Samoa) và hoàn thành vào cuối năm 2003.Mục tiêu của TaroGen là phát triển và thực hiện chiến lược khu vực cho bảo tồnnguồn di truyền khoai môn sọ ở Châu Đại Dương Dự án đã hỗ trợ các nước thamgia (Quần đảo Cook, Fiji, Niue, Papua New Guinea, Samoa, Solomon, Tonga vàVanuatu) thu thập, mô tả, bảo tồn và sử dụng nguồn gen khoai môn sọ trong cácchương trình cải tiến giống 2.199 mẫu giống khoai môn sọ được thu thập, mô tả,trong đó, 211 mẫu giống đã được lựa chọn vào bộ sưu tập hạt nhân khoai môn sọvùngdựatrêncácđặcđiểmkiểuhìnhvàđặcđiểmphântửADN[105].
TANSAO (Taro Network for Southeast Asia and Oceania) là một mạng lướiquốc tế khác nghiên cứu về cây khoai môn sọ ở Châu Á và châu Đại Dương, cũngđượcthànhlậpvàonăm1998.CácthànhviênthamgiacủadựánbaogồmIndonesia,Malay sia,Philippines,TháiLan,ViệtNam,PapuaNewGuineavàVanuatu hoạt động phối hợp với Đại học Nông nghiệp Wageningen TANSAOnhằm mục đích nâng cao vị thế cạnh tranh của khoai môn sọ trong hệ thống mùa vụvà thị trường thương mại Dự án hoàn thành vào tháng 12năm 2001, đã thiết lậpthànhcôngngânhànggenkhoaimônsọở7nướcthànhviênvàxáclậpđượcngân hàng gen hạt nhân với 168 mẫu giống dựa trên đặc điểm hình thái và dữ liệuisozyme[105].
Cập nhật những thông tin về bộ sưu tập khoai môn sọ và các loài ăn đượckhác thuộc họ Ráy gặp khá nhiều khó khăn Khó khăn lớn nhất là do các bộ sưu tậpđược thu thập ở các nước bị mất đi một cách nhanh chóng bởi nguồn đầu tư duy trìhạnhẹpvànhữngkhó khăn,phứctạptrongvấnđềbảotồn.
Các bộ sưu tập khoai môn sọ của các nước hầu hết được bảo tồn trên đồngruộng, số lượng nhỏ bảo tồnin vitro Việc sử dụng bộ sưu tập khoai môn sọ ở hầuhết các nước còn chưa được quan tâm, chỉ các bộ sưu tập ở Ấn Độ, Philippines,Papua New Guinea và Vanuatu được sử dụng một phần cho chương trình cải tiếngiống[105].
Việt Nam là nước nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, cóđ i ề u k i ệ n địalý,địahìnhđặcbiệttạonênkhuhệđộngthựcvậtvàvisinhvậtrấtphongph úvà đa dạng, là một trong 16 nước có sự đa dạng sinh học cao nhất thế giới (dẫn theoNguyễn Thị Ngọc Huệ, 2008)
[16] Nguồn gen khoai môn sọ của Việt Nam vì thếcũng rất đa dạng Nghiên cứu bảo tồn khoai môn sọ của Việt Nam được thực hiệntheohaihìnhthức:bảotồn ngoạivivàbảotồnnộivi.
Nghiên cứu bảo tồn ngoại vi do Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệpViệtNam bắt đầu thực hiện từ năm 1990 với các hoạt động điều tra thu thập, lưu giữ trênđồng ruộng, thí nghiệm và đánh giá ban đầu Đến nay phương pháp này cho thấy rấthiệuquả,bảotồnđược nhiềunguồngenquí,đặcsản.Tínhđếnnăm2012,Trun gtâm tài nguyên Thực vật đã thu thập, đánh giá và lưu giữ được 478 giống khoaimôn sọ từ mọi miền đất nước,trong đó 152 giống khoai môn sọ được bảo tồn trongngânhànggeninvitro[10].Tuynhiênphươngphápbảotồnngoại vicònc óhạnchế như: sự tiến hoá tự nhiên của loài bị chậm lại; là cây nhân giống vô tính,khoaimônsọphảibảoquảntrênđồngruộngtốnkémvềnhânlựcvàtàichínhlạidễb ịảnh hưởng do sai sót trong quản lý và nhiễm sâu bệnh hại Để khắc phục những hạnchếtrên,từnăm1999,hướngnghiêncứucơsởkhoahọcbảotồnnộivi(chủyế u theo hướng bảo tồn tại các nông hộ - bảo tồn on-farm) nguồn gen môn sọ đã bắt đầuđượcquantâm.
Vậtliệu
Nghiên cứu sử dụng 40 mẫu giống khoai môn sọ (Colocasia esculenta(L.)Schott) và 11 mẫu giống thuộc một số loài có quan hệ gần với loài cây trồng này:dọc mùng (Colocasia gigantea), khoai môn dại (Colocasia lihengeaevàColocasiamenglaensis),ráy(AlocasiaodoravàAlocasiamacrorrhiza)vàkh oaimùng(Xanthosoma violacium và Xanthosoma sagittifolium) Cácm ẫ u g i ố n g đ ư ợ c t h u thập ở các địa phương khác nhau của Việt Nam trong các năm 2008 và 2009 Trongtổng số 51 mẫu giống sử dụng trong nghiên cứu, 27 mẫu giống do nghiên cứu sinhthu thập, 24 mẫu giống còn lại được Trung tâm Tài nguyên Thực vật cung cấp( Bảng2.1 ).
* Hóa chất sử dụng cho tách chiết ADN: NaCl, Tris HCl, NaOH, HCl, SDS,
EDTA,Chloroform,isoamyl alcohol,ethanol đượcđặtmuacủahãngMerck.
- dNTP,dreamtaq- polymerase,10xdreamtaqbuffer,GeneRuler,6xDNAloadingdye,temede, acrylamide,ethidiume,agarose đượcđặt muacủahãngMerck.
- 28 mồi RAPD thuộc các nhóm mồi: OPN, OPM, UBC, OPO, OPC, S, BiO, OPAđược sử dụng trong nghiên cứu RAPD được đặt tổng hợp tại hãng Invitrogen ( Bảng2.2 ).
- 12 cặp mồi sử dụng trong phân tích SSR được đặt tổng hợp tại hãng Bio BasicCanada ( Bảng 2.3 ) Trong đó 3 cặp mồi SSR: Xuqtem73, Xuqtem55 và Xuqtem91được đặt thiết kế theo Singh và cs (2008) [99], 9 cặp mồi SSR còn lại được đặt thiếtkếtheoHuKanvàcs(2009)[48].
1 Ce1* Khoai sọ Hà Giang
Cáctỉnh ĐôngBắc- Vùng Trung du và miền núiBắc Bộ.
C e sc ul en ta (L ) Sc ho tt
2 Ce2* Khoai sọ đỏ Cao Bằng
5 Ce5* Khoai sọ nương QuảngNinh
7 Ce7 Sọ lủi Bắc Giang
14 Ce14* Hậu Rão Tuyên Quang
15 Ce15* Khoai sọ đồi Yên Bái
16 Ce16* Khoai sọtrắng Lào Cai
17 Ce17* Khoai sọtím Lào cai
18 Ce18* Khoai sọtrắng Hòa Bình
Các tỉnhTâyBắc- Vùng Trung du và miền núiBắc Bộ.
19 Ce19 Cụ Cang Sơn La
21 Ce21* Khoai sọtím Lai Châu
29 Ce29* Khoai vảy Ninh Bình
30 Ce30 KhoaiLệ Phố Ninh Bình
31 Ce31 Sọ trắng Thanh Hóa
C e sc ul en ta (L ) Sc ho tt
33 Ce33 Khoai sọtrắng Thanh Hóa
35 Ce35 Khoai sọ Hà Tĩnh
37 Ce37* MônrụiMộĐức QuảngNgãi Vùng Duyên Hải Nam
39 Ce39* Mônbạc hà GiaLai VùngTâyNguyên
41 Cg Dọcmùng BắcNinh VùngĐồngbằngsôngHồng C gigantea
43 Cm Khoai trắng lônghoangdại Ba Vì VùngĐồngbằngsôngHồng C.menglaensis
44 Xa1 KhoaiMán LạngSơn Các tỉnh Đông Bắc -
VùngTrung du và miền núi BắcBộ Xanthosoma
46 Xa3* Khoai sọ đồi Cao Bằng
47 Xa4 Khoai sọtím Hòa Bình Các tỉnh Tây Bắc -
VùngTrung du và miền núi BắcBộ.
(*:Cácmẫu giống doTrung tâmTàinguyên thựcvật-ViệnKhoa họcnông nghiệpViệtNamcungcấp.)
TT Tênmồi Trình tự nucleotidetừđầu 5’đến 3’
TT Tênmồi Trình tự nucleotidetừđầu 5’đến 3’
T Tênmồi Kiểubase Trìnhtựmồixuôi(F) vàmồingược(R)từđầu5’đến3’
5 HK7 (CT)14TTCTT(CT)4 F:GTTGTCCGCCTGTGCGTTCT
Địađiểmnghiên cứu
- Phân tích đa dạng di truyền các mẫu giống nghiên cứu sử dụng chỉ thị RAPD đượctiến hành tạiPhòng Kỹ thuật di truyền– Viện Di truyềnn ô n g n g h i ệ p , V i ệ n
- Phân tích đa dạng di truyền các mẫu giống nghiên cứu sử dụng chỉ thị SSR đượctiến hành tại Phòng thí nghiệm – Bộ môn Di truyền học – Khoa Sinh học – TrườngĐạihọcSưphạmHàNội.
- Phân tích các chỉ tiêu khoáng đa lượng, vi lượng của củ khoai môn sọ được tiếnhành tại Phòng Phân tích ứng dụng – Viện Hóa học – Viện Hàn lâm Khoa học vàCôngnghệViệtNam.
- Phân tích hàm lượng chất thô và hàm lượng Protein thô của củ khoai môn sọ đượctiến hành tại Viện Công nghệ sinh học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ ViệtNam.
- Nuôi cây mô, tế bào thực vật các giống khoai môn sọ được tiến hành tại phòng thínghiệm Bộ môn Công nghệ Sinh học và Vi sinh– T r ư ờ n g Đ ạ i h ọ c S ư p h ạ m H à Nội.
- Chiếuxạtia ga m m a ( n g u ồn Co 60 )đượ ctiế nh à n h tạ i Trungtâm chiếuxạ Quốc g i a TừLiêm–HàNội.
- Trồng, chăm sóc, theo dõi cácgiốngnghiên cứu trênđồng ruộngđ ư ợ c t i ế n h à n h tạiXãĐại Phúc –ThànhphốBắcNinh–Tỉnh Bắc Ninh.
Phươngphápnghiêncứu
2.3.1 Phương pháp bố trí trồng và chăm sóc các giống nghiên cứu trên đồngruộng
Kỹ thuật trồng và chăm sóc khoai môn sọ trên đồng ruộng được tiến hànhtheo kỹ thuật thâm canh khoai môn sọ của Nguyễn Thị Ngọc Huệ và Đinh Thế Lộc(2005)[15]:
- Phương pháp trồng: Đất sau khi được cày bừa kỹ, nhặt sạch cỏ, lên luống rộng 60cm, cao 25cm, rãnh luống 30cm Mật độ trồng, hàng cách hàng 60 cm, cây cách cây50-70cmtươngứngchokhoaisọvàkhoaimôn.
- Bón phân: Bón trung bình10 - 15 tấn phân chuồng hoaimục, 100- 1 2 0 k g sunphat đạm, 40 - 60 kg supe lân và 60 - 100 kg clorua kali cho 1ha Bót lót toàn bộphân chuồng và phân supe lân tập trung vào hốc trồng Bón thúc lần 1 tiến hành khicây được 3 lá, bón 1/2 lượng phân sunphat đạm và 1/3 lượng phân clorua kali Bónthúc lần 2 sau lần thứ nhất 2 tháng, khi củ bắt đầu hình thành và phát triển, bón 1/2lượng phân sunphat đạm và 2/3 lượng phân clorua kali Bón phân cách gốc 10 cm,khôngbónquásâuhoặcquáxagốc.
- Phòng trừ sâu bệnh: Theo dõi thường xuyên và phòng trừ sâu, bệnh hại cho câynhưsâuxanh,nhệnđỏ,bệnhcháylá…
- Trồng 10 - 15 cây/giống phục vụ cho thí nghiệm theo dõi, đánh giá các đặc điểmhình thái – nông học, phân tích thành phần dinh dưỡng củ và lấy mẫu giống lá táchchiếtADN.
2.3.2 Các phương pháp sử dụng trong đánh giá đa dạng di truyền các mẫugiốngnghiêncứu
2.3.2.1 Phương pháp phân tích đa dạng hình thái – nông học các giống khoaimônsọvàmộtsốloàicóquanhệ gần
Các đặc điểm hình thái– nông học đượcmô tả, đánh giá theobiểum ẫ u giốngIPGRI[48]vàphươngpháp củaSingh(2008)[99].
- Các chỉ tiêu hình thái – nông học: 20 chỉ tiêu gồm 11 đặc điểm hình thái( c h i ề u cao cây, hình dạng lá, dạng mép lá, màu sắc phiến lá, màu sắc rốn lá, màu sắc cuốnglá…), 9 đặc điểm nông học (hình dạng củ, khối lượng củ, màu sắc thịt củ, mùi thơmcủacủ khinấuchín…)đãđượcđánhgiá.
- Thời điểm theo dõi, đánh giá: Đặc điểm của các bộ phận trên mặt đất như các đặcđiểm hình thái củalá, bẹ lá được theo dõi, đo đếm sau khi trồng 5 tháng. Đặcđiểm của các bộ phận dưới mặt đất như cácđ ặ c đ i ể m c ủ a c ủ , d ả i b ò đ ư ợ c t h e o dõi,đođếmsaukhitrồng6 -7thángvà saukhi thuhoạch.
- Xử lý số liệu: số liệu về các tính trạng hình thái – nông học của các giống nghiêncứu được sử dụng để phân nhóm theo các đặc điểm hình thái – nông học dựa trên hệsố khoảng cách Euclidean và phân tích UPGMA (Sokal and Michener, 1958) sửdụngphầnmềmNTSYSpcversion2.11x.
* ADN tổng số được tách chiết từ các lá non của những cây sinh trưởng và pháttriển tốt, không bị bệnh theo phương pháp CTAB của P Obara-Okeyo vàKako(1998)[83].
Nguyêntắccủaphươngphápdoquangphổkếlàdựavàosựhấpthumạnhtia tử ngoại ở bước sóng 260nm của base purin và pyrimidin Giá trị mật độ quang ởbước sóng 260nm (OD 260nm ) của các mẫu giống cho phép xác định nồng độ axitnucleic trong mẫu giống Đơn vị
OD260nmtương ứng với nồng độ 50ng/ml cho mộtdung dịch ADN sợi đôi Do đó nồng độ ADN trong mẫu giống được tính theo côngthức:CADN=O D260nm*50*Độphaloãng.
KiểmtrađộtinhsạchcủadungdịchaxitnucleicbằngxácđịnhtỉsốOD 260nm /OD280nm. Dung dịch axit nucleic được xem là sạch (không lẫn tạp) khi tỉ sốnàynằmtrongkhoảng1,8–2.
Sau khi tách chiết, ADN được kiểm tra bằng điện di trên gel agarose 1%,nhuộm trong Ethilium bromide nồng độ 10mg/ml trong 15 phút Quan sát và phântích các vệt băng bằng đèn UV ADN tách chiết không bị đứt gãy và đủ sạch thì cácbăngADNsẽsángngọnvà rõnét.
2.3.2.3 Phương pháp phân tích đa dạng di truyền các mẫu giống sử dụng chỉthịRAPD
Phản ứng PCR được tiến hành theo phương pháp của Williams & cs (1990)
[107] Hỗn hợp 15 μll dung dịch phản ứng PCR- RAPD chứa 1 μll ADN khuôn (20ng/μll), 1 μll đệm PCR (10X), 1 μllMgCl 2 (25mM/μll), 1,5 μll mồi (10 pM/μll), 0,6 μlldNTP (10mM/μll), 0,2 μll Taq- polymerase (5U/μll) và 9,2 μll H2O Chu kỳ nhiệt củaphản ứng PCR - RAPD: 94 0 C (5 phút), 40 chu kỳ [90 0 C (30 giây); 35 0 C (1 phút 30giây);71 0 C(1phút45giây)]vàkếtthúcở72 0 C(7phút).
Sản phẩm phản ứng được phân tách bằng điện di trên gel agarose,nhuộmbằngethidiumbromidevàquansátdướiđèncựctím.
Phản ứng PCR - SSR được tiến hành theo phương pháp của Singh (2008)
[99] Hỗn hợp 10 μll dung dich phản ứng chứa 1 μll ADN khuôn (10 ng/μll), 1 μll đệmPCR (10X), 1 μll MgCl 2 (25 mM/μll), 1 μll mồi xuôi (10 pM/μll), 1 μll mồi ngược (10pM/μll), 1 μll dNTP mỗi loại (10mM/μll), 0,8 μll Taq-polymerase (1U/μll) và 3,2 μllH2O Chu kỳ nhiệt của phản ứng PCR - SSR: 940C (5 phút), 35 chu kỳ [940C (1phút); 56 0 C (45 giây); 72 0 C (1 phút)] và kết thúc ở 72 0 C (7 phút) Sản phẩm củaphản ứng được phân tách bằng điện di trên gel polyacrylamide 12% trong môitrường đệm TBE 10X ở 100W trong 2 giờ 10 phút Sau khi điện di, bản gel đượcnhuộmtrongdungdịchEthidiumbromidevàquansátdưới đèncựctím.
Lựa chọn bộ mẫu giống hạt nhân đại diện cho các mẫu giống khoai môn sọnghiên cứu dựa theo phương pháp của Mace và cs (2010) [71] có cải tiến phù hợpvớiđặcđiểmbộmẫugiốngthuthậpvàkếtquảđánhgiáđadạngditruyền:
Lựa chọn bộ mẫu giống ban đầu gồm 60% (24 mẫu giống) các mẫu giốngkhoai môn sọ sử dụng trong nghiên cứu dựa trên kết quả phân nhóm sử dụng chỉ thịRAPD và các đặc điểm hình thái nông học, có chú ý đến phẩm chất của củ cho tiêudùng Từ 24 mẫu giống trong bộ mẫu giống ban đầu, lựa chọn bộ mẫu giống hạtnhân gồm 30% (12m ẫ u g i ố n g ) c á c m ẫ u g i ố n g t r o n g n g h i ê n c ứ u d ự a t r ê n c h ỉ t h ị SSR (hệ số tương đồng di truyền và các alen đặc trưng mẫu giống, đặc trưng vùngsinhthái).
2.3.3 Phương pháp phân tích thành phần dinh dưỡng củ của một số giốngkhoai mônsọ
Phân tích thành phần dinh dưỡng củ khoai môn sọ được tiến hành theophươngphápđềxuấtchocâyk h o a i môn sọcủaAregheore(2003)[34]:
Củ của 12 giống khoai môn sọ trong bộ sưu tập hạt nhân được phân tích cácchỉt i ê u d i n h d ư ỡ n g : h à m l ư ợ n g c h ấ t k h ô , k h o á n g đ a l ư ợ n g , k h o á n g v i l ư ợ n g v à đánhg i á v ị n g o n C á c c ủ t ư ơ i đ ư ợ c g ọ t s ạ c h v ỏ , n ấ u c h í n , c ắ t t h à n h m i ế n g n h ỏ chuẩnbịcho phân tích.
Một số tính trạng cảm quan, mùi thơm và vị ngon của củ khoai môn sọ đượcđánh giá theo mức độ ưa thích của người sử dụng Lấy ý kiến của 15 – 20 người saukhiăncủkhoai mônsọ nấuchínđểđánhgiáđộngoncủacủchomỗi giống. Điểm đánh giá của cá nhân người ăn cho mỗi giống dựa vào mức độ thơmngon,yêuthíchcủangườikiểmtratheothangđiểmsau:
Chất lượng kém (hơi ngứa, sượng): 1 điểmChấp nhận được (không ngứa, bở): 2 điểmNgon(khôngngứa,bở,dẻo):3điểm
Rấtngon(khôngngứa,bở,dẻo,thơmnhẹ,ngọt):4điểm Đặcbiệtthơmngon(khôngngứa,rấtbở,rấtdẻo,thơmhoặcrấtthơm,ngọt):5điểm
(Vịngonđượcsắpxếptheođiểmtăngdầntừkhôngsửdụngcủđểănđếnvịngonđặc biệtdựavàođộbở,dẻo,vịngọt,mùithơmcủacủkhinấuchín). Điểmtổnghợptrungbìnhđểxếpnhómtheo độthơmngoncủacủgiống như sau:
Chất lượng kém: < 2 điểmChấp nhận được: 2 – 2,9 điểmNgon:3–3,9điểm
Đánhgiáđadạng ditruyềnnguồngenkhoai mônsọ
3.1.1 Đa dạng về các đặc điểm hình thái và nông học các mẫu giống khoai mônsọvàmộtsốloàigần
3.1.1.1 Đặc điểm hình thái – nông học của các giống khoai môn sọ và một sốloàigần
Mười một đặc điểm về hình thái (chiều cao cây, hình dạng lá, màu sắc phiếnlá…)và9đặcđiểmvềnônghọc(màusắcthịtcủ,vịngứa,mùithơmcủacủk hinấuchín …)của51mẫugiống đãđượcđánhgiá( Phụlục:Bảng1 ).
Kết quả phân tích các đặc điểm hình thái – nông học đã phân định các mẫugiốngnghiên cứuthuộc3chi(genus)trong họRáy(Araceae):
(1) Chi Khoai môn (Colocasia)gồm 43 mẫu giống thuộc 4 loàiC. esculenta(40 mẫu giống),C gigantea (1 mẫu giống),C lihengeae(1 mẫu giống) vàC.menglaensis(1mẫugiống);
(2) ChiKhoaimùng(Xanthosoma)gồm6mẫugiốngthuộc2loàiX.violacium(1m ẫugiống)vàX.sagittifolium(5 mẫugiống);
(3)Chi Ráy (Alocasia) gồm 2 mẫu giống thuộc2 loàiA odora(1 mẫu giống)vàA.macrorrhiza(1 mẫugiống).
Hầu hết các mẫu giống nghiên cứu không có dải bò ngoại trừ 2 mẫu giống làCe9 – Khoai mán (Bắc Giang) và Ce31 – Sọ trắng (Thanh Hóa) thuộc loàiC.esculentavàhailoài khoai môndạiCl(C.lihengeae)vàCm(C.menglaensis). Đa số các mẫu giống nghiên cứu có chiều cao trong khoảng từ 100 – 150 cm,duynhấtchỉcómẫugiốngCe9–KhoaiMán(Bắc Giang) có caocây hơn150 cm.
Về hình dạng lá: các loàiC esculentavàC gigantaephiến lá có hình cốc;trong khi chiXanthosomavà Ráy dại (Bắc Ninh) thuộc chiAlocasialá có hìnhkhiên;loàiráyA.odoravà2loàikhoaimônhoangdạiC.lihengeaevàC.menglaensislá cóhìnhtimdài.
Mép lá có hai dạng phổ biến là mép lá liềnkhông gợn sóngv à m é p l á c ó gợnsóng.
Màu sắc phiến lá có 3 dạng phổ biến ở các mẫu giống nghiên cứu là màuxanh, xanh đậm và xanh tím Cây có màu lá xanh tím thường có bẹ và cuống lá màutímthẫm.
Màusắcrốnlákhá c nhaunhiềugiữa cácgiốngvà cácloàitừtrắng, xanh ,nâunhạt,nâuđậmđếntímnhạt.
Kiểu gân lá: Trong chiColocasia, các giống khoai môn sọ địa phương hầuhếtlácógânphẳng,riêngloàidọcmùngC.giganteacógânnổitươngtựAlocasia.
Màu sắc cuống, bẹ lá rất đa dạng từ màu xanh, xanh đậm, tím nhạt, tím đếntímđậm Phíagần cuốngláởcácmẫugiốngkhácnhaucũngrấtkhácnhau.
Phần sử dụng để ăn: Các mẫu giống khoai môn sọ và các loài trong chiXanthosomađều sử dụng củ để ăn Dọc mùngC giganteađược trồng để ăn dọc lá.Tất cả các mẫu giống ráyAlocasiađều không sử dụng làm thực phẩm Hai mẫugiống khoai hoang dạiC lihengeaevàC menglaensissử dụng làm thức ăn cho giasúc.
Hình dạng củ ở các mẫu giống nghiên cứu rất đa dạng: hình cầu, hình trứng,hình nón, hình nón dài, hình trụ dài và không có hình thù rõ ràng nhưm ẫ u g i ố n g nhưCe32 -Sápvàng(ThanhHóa).
Khối lượng củ của các mẫu giống rất khác nhau, phần lớn khối lượng củ tươitrung bình trên khóm là từ 0,5 đến 2 kg Riêng Ce9 – Khoai Mán (Bắc Giang) cókhốilượngcủtươitrungbình/khómrấtlớncóthểđến3–4kg.
Màu thịt củ rất đa dạng, chia thành một số nhóm như: màu vàng (Ce32 – Sápvàng (Thanh Hóa)), màu xanh vàng (Ce27 – Khoai sọ (Nam Định), Ce34 – Mặcphiệchòm(NghệAn),Ce40– Khoaisọ tâyNinh(TâyNinh));màutímnhạt(Ce6
- KhoaiC h ũ ( B ắ c G i a n g ) ) ; m à u t í m( 4 g i ố n g k h o a i c ó s ợ i s ơ c ủ m à u t í m r ấ t giống nhau: Ce10 – Khoai thơm (Thái Nguyên), Ce12 – Khoai Chợ Đồn (BắcKạn),Ce4 – Môn thơm (Lạng sơn) và Ce8 – Khoai tím thơm (Bắc Giang)); màu tím đậm(Xa1 – Khoai Mán (LạngSơn)); tím hồng (Ce37 – Môn rụi Mộ Đức (QuảngNgãi));Hồngnhạt(CácmẫugiốngthuộcchiXanthosoma:Xa3–Khoaisọđồi(CaoBằng),
Xa4 – Khoai sọ Tím (Hòa Bình) và Xa6–Khoai sọ Mèo (Lai Châu)), cácm ẫ u giốngcònlạiđềucóthịtcủmàutrắng.
Mùi thơm của củ khi nấu chín: Chia làm 3 nhóm: có mùi thơm như ở Ce6 - KhoaiC h ũ ( B ắ c G i a n g ) … ; r ấ t t h ơ m n h ư ở C e 1 0 –
K h o a i t h ơ m ( T h á i N g u y ê n ) , Ce12 – Khoai sọ (Bắc Kạn), Ce4 - Môn thơm (Lạng sơn)… và đặc biệt rất thơm ởXa1 – Khoai Mán (Lạng Sơn)…; phần lớn các mẫu giống còn lại, củ không có mùithơmđặctrưng. Độbở,dẻo,ngọtcủacủkhinấuchínchialàm3nhóm:củkhinấuchínrấtbở, rất dẻo, ngọt như củ của các giống Ce10 – Khoai thơm (Thái Nguyên), Ce12 – KhoaiC h ợ Đ ồ n ( B ắ c K ạ n ) , C e 4 -
M ô n t h ơ m ( L ạ n g s ơ n ) , đ ặ c b i ệ t ở m ẫ u g i ố n g Ce32 - Sáp vàng (Thanh Hóa), Cụ cang (Sơn la); nhiều củ của các mẫu giống bở vàdẻo khi nấu chín như Ce3 – Khoai sọ (Lạng Sơn), Ce5 – Khoai sọ nương (QuảngNinh);cácmẫugiống cònlạicủbởnhưngkhôngcóđộdẻo. Đánh giá về độ ngon theo 6 nhóm: không sử dụng để ăn, chất lượng kém,chấp nhận được, ngon, rất ngon và đặc biệt ngon Các củ của các giống như Ce32 -Sáp vàng(Thanh hóa), Ce19 -Cụcang (Sơn La)lànhững giốngk h o a i đ ặ c b i ệ t ngon với độ bở dẻo, thơm, ngọt rất đặc trưng Các giống Ce11 - Khoai thơm (TháiNguyên), Ce4 - Môn thơm (Lang Sơn), Ce12 -Khoai Chợ Đồn (Bắc Kạn) cũng lànhữnggiốngkhoaingonnổitiếng đặcsảncủacácvùng. Độ ngứa: Trong các mẫu giống nghiên cứu, các mẫu giống củ có vịngứa là:Ce27 - Khoai sọ (Nam Định), Ce31 – Sọ trắng (Thanh Hóa) và Ce33 - Khoai sọtrắng (Thanh Hóa) thuộc loài khoai môn sọC esculenta,hai loàiCl – C. lihengeaevàCm–C.menglaensisthuộcchiColocasiavàcácloàithuộchọRáyAlocasia.
Xét chung trong bộ sưu tập 51 mẫu giống nghiên cứu, 78,43% thuộc loài C.esculenta;9 2 , 1 6 % cácm ẫ u g i ố n g n g h i ê n c ứ u k h ô n g c ó d ả i b ò ; 8 6 , 2 7 % mà us ắ c rốn lá không phân biệt rõ với màu lá; 98,04% gân lá phẳng; 90,19% mẫu giốngđược trồng sử dụng củ để ăn và trọng lượng củ tươi trung bình dao động trongkhoảng0,5–2kg/khóm
3.1.1.2 Phân tích đa dạng di truyền khoai môn sọ và một số loài gần dựa trênchỉthịhìnhthái – nônghọc
Sự đa dạng cao giữa các mẫu giống nghiên cứu thể hiện qua các đặc điểmhình thái – nông học Tuy nhiên, khác biệt rõ nhất quan sát được giữa các loài, chitrongb ộ m ẫ u g i ố n g n g h i ê n c ứ u l à đ ặ c đ i ể m t h ự c v ậ t h ọ c v à b ộ p h ậ n t h ự c v ậ t chuyên sử dụng để ăn Trong nghiên cứu này, chiColocasiabao gồmC esculentađược trồng lấy củ,C giganteađược trồng lấy bẹ lá, 2 loài khoai môn hoang dạiC.lihengeaevàC.menglaensisđượcsử dụng làm thức ănchănn u ô i ;Xanthosomađượctrồnglấycủ,vàAlocasiakhôngđượcsử dụnglàmthựcphẩm.
Trong phân loại dưới loài, 40 mẫu giống khoai môn sọ (C. esculenta(L.)Schott) thể hiện sự đa dạng rất cao về 20 đặc điểm hình thái – nông học Bảng 3.1mô tả sự đa dạng di truyền của 40 mẫu giống khoai môn sọ thể hiện qua một số đặcđiểmhìnhthái –nônghọcquantrọng.
Cho đến nay đã có nhiều tác giả công bố kết quả đánh giá đa dạng di truyềnnguồn gen khoai môn sọ dựa trên các đặc điểm hình thái– n ô n g h ọ c
K h i n g h i ê n cứu đa dạng di truyền khoai môn sọ, tùy theo đặc điểm nguồn gen mô tả (có sự đadạng cao hay thấp), mục đích đánh giá (để đánh giá đa dạng di truyền hay thiết lậpbộ sưu tập hạt nhân ) các tác giả đã lựa chọn các đặc điểm hình thái quan trọngkhác nhau Nguyễn Thị Ngọc Huệ và cs (2004) [14] đã mô tả
201 mẫu giống khoaimônsọcủaViệtNamdựatrên23đặcđiểmhìnhthái– nônghọckhácnhau,trongđó mô tả chi tiết sự phân bố các mẫu giống theo 7 đặc điểm quan trọng bao gồmtậptục sinh trưởng, sự hình thành dải bò, chiều cao cây, màu cuống lá, thời gian sinhtrưởng, chất lượngănluộc và hình dạngcủ Tác giả cũng khẳngđịnh cóthểs ử dụng các đặc điểm làdạng củ, màu dọc lá, sự hình thành dải bò, màu sắc rốn lá vàméplál à mkhóaphânloạicácnhómgiống.
Lebot va cs (2004) [65] nghiên cứu nguồn gen khoai môn sọ châu Á –TháiBình Dương gồm 2.298 mẫu giống dựa trên 23 đặc điểm hình thái – nông học,đãlựa chọn 5 đặc điểm làm khóa cho phân nhóm giống ban đầu làkiểu gen (cây trồnghay cây hoang dại), dạng thực vật (khoai môn hay khoai sọ), tính thích ứng với điềukiện sống (ngập nước hay nước tưới), sự hình thành dải bò và thời gian sinh trưởng(sớmhaymuộn).
Bảng 3.1 Sự phân bố các mẫu giống khoai môn sọ theomộtsốđặcđiểmhìnhthái–nônghọcquan trọng
-Khoaimôn (Dasheen) 26 65,00 Ce4,Ce9,Ce30,Ce32
-Khoaisọ (Eddoe) 14 35,00 Ce3,Ce6,Ce7,Ce28
-Thấp 28 70,00 Ce1,Ce2,Ce3,Ce8
-Trungbình 11 27,50 Ce4,Ce11,Ce12,Ce32
-Khôngcó dải bò 38 95,00 Ce4,Ce11,Ce12,Ce32
-Xanh 32 80,00 Ce1,Ce2,Ce3,Ce4
-Hìnhcầu 14 35,00 Ce5,Ce8,Ce9,Ce10
-Hình trứng 11 27,50 Ce3,Ce6,Ce14,Ce16
-Hìnhnóndài 05 12,50 Ce7,Ce13,Ce26,Ce31
-Không có hình thùrõràng 01 2,50 Ce32
-Ngon 07 17,50 Ce3,Ce5,Ce7,Ce15
-Rất ngon 05 12,50 Ce6,Ce10,Ce28
-Đặcbiệt ngon 05 12,50 Ce4,Ce11,Ce19,Ce32
-Không thơm 30 75,00 Ce1,Ce2,Ce3,Ce5
-Thơm 06 15,00 Ce6,Ce8,Ce10,Ce19
-Rất thơm 04 10,00 Ce4,Ce11,Ce12,Ce32
-Bở, không dẻo 20 50,00 Ce1,Ce2
-Bở,dẻo 15 37,50 Ce3,Ce6,Ce7,Ce8
-Bở,rất dẻo 05 12,50 Ce4,Ce19,Ce32,Ce35
-Trắng 30 75,00 Ce1,Ce2,Ce19,Ce35
-Tím 04 10,00 Ce4,Ce8,Ce11,Ce12
-0,5–2kg 37 92,50 Ce1,Ce3,Ce4,Ce19
-Khôngngứa 37 92,50 Ce4,Ce11,Ce19,Ce32
Okpul và cs (2004) [85] đánh giá đa dạng di truyền 276 mẫu giống khoaimôn sọ cho việc thiết lập bộ sưu tập hạt nhân ở Papua New Guinea dựa trên
18 đặcđiểm hình thái – nông học và lựa chọn 3 đặc điểm cho phân nhóm giống ban đầu làkiểucủ, điềukiệntrồngvàsựhìnhthànhdảibò.
