Tạo dòng hoa hồng Lửa (Rosa hybrida L.) mới bằng phương pháp xử lý đột biến tia gamma in vitroTạo dòng hoa hồng Lửa (Rosa hybrida L.) mới bằng phương pháp xử lý đột biến tia gamma in vitroTạo dòng hoa hồng Lửa (Rosa hybrida L.) mới bằng phương pháp xử lý đột biến tia gamma in vitroTạo dòng hoa hồng Lửa (Rosa hybrida L.) mới bằng phương pháp xử lý đột biến tia gamma in vitroTạo dòng hoa hồng Lửa (Rosa hybrida L.) mới bằng phương pháp xử lý đột biến tia gamma in vitroTạo dòng hoa hồng Lửa (Rosa hybrida L.) mới bằng phương pháp xử lý đột biến tia gamma in vitroTạo dòng hoa hồng Lửa (Rosa hybrida L.) mới bằng phương pháp xử lý đột biến tia gamma in vitroTạo dòng hoa hồng Lửa (Rosa hybrida L.) mới bằng phương pháp xử lý đột biến tia gamma in vitroTạo dòng hoa hồng Lửa (Rosa hybrida L.) mới bằng phương pháp xử lý đột biến tia gamma in vitroTạo dòng hoa hồng Lửa (Rosa hybrida L.) mới bằng phương pháp xử lý đột biến tia gamma in vitroTạo dòng hoa hồng Lửa (Rosa hybrida L.) mới bằng phương pháp xử lý đột biến tia gamma in vitroTạo dòng hoa hồng Lửa (Rosa hybrida L.) mới bằng phương pháp xử lý đột biến tia gamma in vitroTạo dòng hoa hồng Lửa (Rosa hybrida L.) mới bằng phương pháp xử lý đột biến tia gamma in vitroTạo dòng hoa hồng Lửa (Rosa hybrida L.) mới bằng phương pháp xử lý đột biến tia gamma in vitroTạo dòng hoa hồng Lửa (Rosa hybrida L.) mới bằng phương pháp xử lý đột biến tia gamma in vitroTạo dòng hoa hồng Lửa (Rosa hybrida L.) mới bằng phương pháp xử lý đột biến tia gamma in vitroTạo dòng hoa hồng Lửa (Rosa hybrida L.) mới bằng phương pháp xử lý đột biến tia gamma in vitroTạo dòng hoa hồng Lửa (Rosa hybrida L.) mới bằng phương pháp xử lý đột biến tia gamma in vitroTạo dòng hoa hồng Lửa (Rosa hybrida L.) mới bằng phương pháp xử lý đột biến tia gamma in vitroTạo dòng hoa hồng Lửa (Rosa hybrida L.) mới bằng phương pháp xử lý đột biến tia gamma in vitroTạo dòng hoa hồng Lửa (Rosa hybrida L.) mới bằng phương pháp xử lý đột biến tia gamma in vitroTạo dòng hoa hồng Lửa (Rosa hybrida L.) mới bằng phương pháp xử lý đột biến tia gamma in vitroTạo dòng hoa hồng Lửa (Rosa hybrida L.) mới bằng phương pháp xử lý đột biến tia gamma in vitroTạo dòng hoa hồng Lửa (Rosa hybrida L.) mới bằng phương pháp xử lý đột biến tia gamma in vitroTạo dòng hoa hồng Lửa (Rosa hybrida L.) mới bằng phương pháp xử lý đột biến tia gamma in vitroTạo dòng hoa hồng Lửa (Rosa hybrida L.) mới bằng phương pháp xử lý đột biến tia gamma in vitroTạo dòng hoa hồng Lửa (Rosa hybrida L.) mới bằng phương pháp xử lý đột biến tia gamma in vitroTạo dòng hoa hồng Lửa (Rosa hybrida L.) mới bằng phương pháp xử lý đột biến tia gamma in vitro
Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chung
lý đột biến tia gamma in vitro để tạo dòng hoa hồng Lửa mới có kích thước hoa to và màu sắc khác biệt so với giống gốc.
Mục tiêu cụ thể
- Xác định quy trình nhân giống cho giống hoa hồng Lửa bằng phương pháp nuôi cấy mô và thiết lập mẫu cấy cho việc đột biến in vitro.
- Xác định liều chiếu xạ thích hợp tạo đột biến về kích thước và màu sắc hoa đối với mẫu đoạn thân hoa hồng Lửa in vitro.
- Chọn được 1 - 2 dòng hoa hồng Lửa mới có triển vọng khác biệt về hình thái (kích thước và màu sắc hoa) và di truyền so với giống hoa hồng Lửa truyền thống.
Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu nhân giống hoa hồng Lửa bằng phương pháp nuôi cấy mô.
-Ảnh hưởng của liều chiếu xạ tia gamma đến mẫu cấy đoạn thân hoa hồng Lửa in vitro.
- Đánh giá hình thái và đa dạng di truyền các dòng hồng Lửa mới chọn tạo.
Ý nghĩa khoa học của luận án
Ứng dụng phương pháp chọn giống đột biến bằng chiếu xạ tia gamma kết hợp nuôi cấy mô để rút ngắn thời gian và tăng hiệu quả chọn tạo giống hoa hồng mới Xác định liều chiếu xạ thích hợp tạo đột biến về màu sắc trên mẫu đoạn thân in vitro của giống hoa hồng Lửa; đồng thời đề xuất được phương pháp chọn tạo giống hoa hồng mới.
Ý nghĩa thực tiễn của luận án
Tạo ra dòng hoa hồng Lửa mới là nguồn vật liệu cho công tác chọn tạo giống hoa hồng và làm đa dạng cơ cấu giống hoa hồng phục vụ cho sản xuất.
Điểm mới của luận án
Xây dựng được quy trình kỹ thuật nhân giống hoa hồng Lửa bằng phương pháp nuôi cấy mô và tạo nguồn vật liệu in vitro cho việc chiếu xạ gây đột biến tia gamma; đồng thời, áp dụng quy trình để nhân nhanh dòng hoa hồng đột biến mới tạo ra.
Xác định được liều chiếu xạ hiệu quả trong việc tạo đột biến về kích thước và màu sắc hoa trên mẫu cấy đoạn thân in vitro của giống hoa hồng Lửa.
Tạo được 01 dòng hoa hồng triển vọng từ giống hoa hồng Lửa truyền thống bằng phương pháp xử lý đột biến tia gamma in vitro.
Giới thiệu chung về cây hoa hồng
Nguồn gốc và phân loại
Cây hoa hồng hay còn gọi là hường, tên khoa học Rosa sp., có rất nhiều loài, thuộc lớp song tử diệp (Dicotyledones), bộ hoa hồng (Rosales), họ hoa hồng (Rosaceae) (Trần Hợp, 1993; Võ Văn Chi, 1994; Phạm Hoàng Hộ, 1999).
Nguồn gốc của hoa hồng hiện nay rất phức tạp, khó xác định một cách chính xác được, bởi vì chúng được tạo ra từ vô số sự lai tạo, và được thực hiện giữa các loài hồng rất khác biệt nhau về chất lượng và màu sắc hoa Việc lai tạo với các giống hồng sau này với giống hoa hồng màu vàng đã cho ra các “giống hồng lai của hồng trà” đầu tiên và các giống Pernet là tổ tiên của các giống siêng ra hoa và có hoa to như hiện nay (Dương Công Kiên, 1993) Họ hoa hồng có khoảng có 115 chi và trên 3.000 loài phân bố chủ yếu ở vùng ôn đới và cận nhiệt đới Bắc bán cầu Trên thế giới, hoa hồng được trồng nhiều ở các nước như Hà Lan, Bungary, Pháp, Hoa Kỳ, Bỉ, Colombia, Nhật, Israel… trong đó, Hà Lan là nước trồng và xuất khẩu hoa hồng nhiều nhất thế giới, còn Pháp nổi tiếng về nước hoa hoa hồng (Huỳnh Văn Thới, 2001; Đinh Thế Lộc & Đặng Văn Đông, 2003).
Phạm Xuân Tùng và ctv (2012) đã tổng quan về cây hoa hồng (Rosa spp.) là loài hoa được trồng từ 5.000 năm trước, là hoa cắt cành được sản xuất và tiêu thụ nhiều nhất trên thế giới Hoa hồng có phạm vi phân bố rất rộng nhờ khả năng thích ứng rộng và được trồng khá phổ biến từ trước công nguyên ở các vùng ôn đới, cận nhiệt đới và nhiệt đới. Ngày nay, trên thế giới, hoa hồng là loài hoa thương mại lớn thứ hai sau hoa cúc.
Theo Bendahmane et al (2013), chi Rosa thuộc họ lớn Rosaceae Hoa hồng đã được trồng từ thời cổ đại, sớm nhất là vào năm 3000 BC ở Trung Quốc, Tây Á và Bắc Phi Hoa hồng dại lần đầu tiên được thuần hóa và nhân rộng để sử dụng làm hàng rào. Người La Mã, Hy Lạp và Ba Tư đã sử dụng hoa hồng thuần hóa làm hoa trang trí và làm cây thuốc Vào thế kỷ 14, các nhà truyền giáo đã giới thiệu hoa hồng Trung Quốc đến châu Âu Sau đó, sự lai tạo giữa những giống hoa hồng Trung Quốc, châu Âu và Trung Đông đã hình thành cơ sở di truyền của “các giống hoa hồng hiện đại” (Hình 2.1) ((Raymond, 1999) trích dẫn bởi Bendahmane et al (2013)) Ngày nay, khoảng 30.000 - 35.000 giống hoa hồng được trồng và tồn tại, thường được gọi là Rosa hybrida (Gudin,
2003) Hoa hồng là một trong những loại cây cảnh được trồng phổ biến nhất trên thế giới.Hoa hồng được sử dụng rất phổ biến như làm cảnh và hoa cắt cành; đồng thời, còn có nhu cầu rất lớn trong ngành công nghiệp nước hoa và mỹ phẩm.
Hoa hồng có khoảng 200 loài, trong số đó chỉ có 8-20 loài góp phần tạo nên các giống hoa hồng ngày nay, giống được lai tạo phức tạp này có tên Rosa hybrida ((De Vries
& Dubois, 1996; Reynders-Aloisi & Bollereau, 1996; Gudin, 2001) được trích dẫn bởi Bendahmane et al (2013)) Mỗi loài hồng này có lẽ có đóng góp một tính trạng đặc trưng.
Hình 2.1 Sơ đồ phả hệ nguồn gốc hoa hồng hiện đại theo Raymond (1999) (trích dẫn bởi Ben- dahmane et al., 2013) Ở Việt Nam, những giống hồng xưa (cổ điển) ở nước ta có lẽ nhập từ Trung Quốc, bởi vì chỉ có những giống hồng dại, Tường vi và Tầm xuân, là những giống hồng có thân cao, mọc khỏe và tỏ ra thích hợp với phong thổ nước ta, Bắc Trung Nam đều trồng được (Việt Chương & Lâm Thị Mỹ Hương, 2000) Các giống hồng hiện đại được du nhập từ 2 nguồn như từ Châu Âu nhập vào Đà Lạt rồi phát triển ở miền Nam, sau đó lan rộng ra
Các giống hoa hồng hiện đại
Châu Âu, Trung Đông Đông Á miền
Bắc hoặc từ Thái Lan nhập vào miền Nam và phát triển ra miền Bắc (Nguyễn Xuân Linh và ctv., 1998).
Theo Võ Văn Chi (2003) chi Rosa có 4 chi phụ là Hulthemia; Rosa (Eurosa); Platyrho- don và Hesperhodon Trong đó chi phụ Rosa (Eurosa) là lớn nhất và chia ra 10 nhóm loài và loài lai:
Trong mỗi nhóm này có rất nhiều loài và loài lai được chọn tạo ra.
Theo Việt Chương & Lâm Thị Mỹ Hương (2000), hoa hồng được chia làm 3 loại:
- Loại hồng dại: là những giống hoang dại có nguồn gốc từ giống Wichura (vùng cận đông) Loại này có nhóm thân cao, cành dài, sống bò lan hoặc dựa vào cây khác mà leo lên.
- Loại hồng cổ điển: gồm chung những giống hồng đã trồng từ trước năm 1867, là những giống xuất sắc từ màu sắc đa dạng cũng như đậm đà hương thơm Hồng cổ điển có xuất xứ nhiều nước như Trung Quốc, Tiểu Á, Anh, Pháp, Mỹ Những giống hồng nhóm này nở nhiều hoa, thành từng chùm dày và thơm, có thể trồng làm hàng rào, cho leo tường, hay khung cửa vòng cung …
- Loại hồng hiện đại: gồm những giống hồng xuất hiện sau năm 1867, được trồng đại trà hơn để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng ngày càng tăng cao Loại này có nhóm bụi rậm, hoa chùm nhỏ, nhóm hồng leo, nhóm hồng tiểu muội, nhóm hồng phủ đất và đặc biệt thời kỳ này người ta đã lai tạo ra được những giống hồng trà lai nổi tiếng hơn vì hoa to, nhiều hoa, hương thơm hơn và dễ trồng hơn.
Theo Dương Công Kiên (1993), cách duy nhất để xếp loại hoa hồng là dựa vào việc tập hợp các giống theo sự giống nhau về độ lớn của hoa và cách bố trí hoa của chúng (hoa đơn hoặc chùm) cũng như dựa vào cách tăng trưởng của chúng (dạng bụi, dạng bò, leo).
- Loại ra hoa liên tục và hoa to: các giống xuất xứ từ các giống lai của hồng trà, mỗi nhánh cây chỉ mang một hoa và số cánh hoa từ 15-50 cánh.
- Loại hồng ra hoa liên tục, có hoa tập hợp thành chùm hoặc các giống hồng lai của Polyanthas: chùm có thể nhiều hoa hoặc ít hoa, hoa kích thước bé và số cánh ít (hoa đơn từ 5-10 cánh trên hoa hoặc cánh hoa đôi từ 10 -15 cánh).
- Loại hồng ra hoa liên tục, có hoa tập hợp (Floribundas): giống hồng này là kết quả của sự thụ phấn chéo giữa giống hồng lai Polyanthas (nhiều hoa, hoa có kết thành chùm ở đầu của mỗi thân) với các giống hồng “ra hoa liên tục và có hoa to” Giống Floribundas có hoa to hơn và cánh hoa đôi, gần hay thường bằng số cánh của các giống hồng có hoa to nhưng chùm hoa có ít hoa hơn và có mùi thơm như giống hồng hoa to.
Đặc điểm thực vật học
Rễ: Rễ hồng thuộc loại rễ chùm, chiều ngang tương đối rộng, khi bộ rễ lớn phát sinh nhiều rễ phụ (Nguyễn Thị Kim Lý và ctv., 2012).
Thân: Hoa hồng thuộc loại nhóm cây thân gỗ, cây bụi thấp, thẳng, có nhiều cành và gai cong (Nguyễn Thị Kim Lý và ctv., 2012).
Lá: Lá hoa hồng là lá kép lông chim mọc cách, ở cuống lá có lá kèm nhẵn, mỗi lá kép có 3-5 hay 7-9 lá chét, xung quanh lá chét có nhiều răng cưa nhỏ Tùy giống mà lá có màu sắc xanh đậm hay xanh nhạt, răng cưa nông hay sâu, hay có hình dạng lá khác (Nguyễn Thị Kim Lý và ctv., 2012).
Hoa: Hoa hồng có nhiều màu sắc và kích thước khác nhau Hoa hồng có mùi thơm nhẹ, cánh hoa mềm dễ bị dập nát và gãy Cụm hoa chủ yếu có một hoa hay một tập hợp ít hoa trên cuống dài, cứng, có gai Hoa lớn có cánh dài hợp thành chén ở gốc, xếp thành một hay nhiều vòng, sít chặt hay lỏng tùy theo giống Hoa hồng thuộc loại hoa lưỡng tính, nhị đực và nhị cái trên cùng một hoa, các nhị đực dính vào nhau bao xung quanh vòi nhụy, khi phấn chín rơi trên đầu nhụy nên có thể tự thụ phấn Đài hoa có màu xanh (Nguyễn Thị Kim Lý và ctv., 2012).
Quả: Quả hình trái xoan có các đài còn lưu lại, có màu xanh Khi chín có màu nâu, nâu vàng hoặc đỏ đun tùy theo màu sắc hoa, mỗi quả chứa nhiều hạt nhỏ (Nguyễn Thị Kim Lý và ctv., 2012).
Hạt: Hạt hoa hồng nhỏ, có lớp lông trắng bao phủ Khả năng nảy mầm của hạt rất kém do có lớp vỏ dày nên phải xử lý hạt trước khi gieo (Nguyễn Thị Kim Lý và ctv.,
2.1.3 Điều kiện sinh thái của cây hoa hồng
Hoa hồng ưa chiếu sáng đầy đủ, thoát nước tốt, không khí lưu thông và không có bão Ngoài ra, cây hoa hồng còn đòi hỏi nhiều nước, nhiều phân và điều kiện thoáng khí trong đất.
2.1.3.1 Ánh sáng Ánh sáng là nhân tố quan trọng nhất đối với sự sinh trưởng và ra hoa của hoa hồng. Ánh sáng chẳng những có tác động trực tiếp với cây mà còn làm thay đổi một loạt các nhân tố ngoại cảnh khác như làm tăng nhiệt độ, tăng sự tiêu hao nước (Đặng Văn Đông và ctv., 2002).
Cường độ chiếu sáng ảnh hưởng rất rõ đến sản lượng hoa hồng Che bớt sáng làm giảm sự phát triển của mầm hoa Trong nhà kính cây ở các vị trí khác nhau, các hướng khác nhau cho số lượng hoa cũng khác nhau Ngoài ra, cường độ chiếu sáng còn ảnh hưởng đến sự phát sinh cành Dùng cách che ánh sáng ở phần phát sinh cành hoàn toàn có thể ức chế sự ra cành, dùng cách chiếu sáng bổ sung sẽ làm tăng số lượng cành (Đặng Văn Đông và ctv., 2002).
Chu kỳ chiếu sáng không ảnh hưởng đến sự phân hóa mầm hoa nhưng thời gian chiếu sáng dài sẽ kích thích sự sinh trưởng và ra hoa, giảm bớt cành mù, hoa dị hình và rút ngắn thời gian trong một chu kỳ ra hoa Chu kỳ chiếu sáng và độ dài bước sóng ánh sáng có quan hệ tới sự phát dục của hoa và vị trí của mầm hoa (Đặng Văn Đông và ctv., 2002).
Nhiệt độ là một trong những nhân tố quan trọng đối với sinh trưởng và phát triển của hoa hồng bao gồm các yếu tố: nhiệt độ ngày, đêm; chênh lệch nhiệt độ ngày đêm và nhiệt độ đất Nhiệt độ ảnh hưởng đến quang hợp, hô hấp, sự tạo thành các sản phẩm trao đổi chất đặc biệt là sắc tố và cuối cùng là ảnh hưởng tới hiệu quả sản xuất (Đặng Văn Đông và ctv., 2002).
Nhiệt độ ban ngày thích hợp nhất là 22-27 o C, ban đêm từ 12-18 o C Cây có thể chịu được nhiệt độ cao tới 35-38 o C Nhiệt độ 18-20 o C là nhiệt độ thích hợp nhất với sinh trưởng và ra hoa (Đặng Văn Đông và ctv., 2002).
CO2 là nhân tố quan trọng sau nhiệt độ và ánh sáng Lượng CO2 ảnh hưởng tới quang hợp, sinh trưởng và phát dục Bổ sung thêm CO2 có thể làm tăng sản lượng và chất lượng hoa, CO2 còn làm tăng hiệu quả của ánh sáng Bổ sung CO2 không làm ảnh hưởng đến số lượng cành non nhưng số mầm hoa sẽ tăng ở nồng độ CO2 cao (Đặng Văn Đông và ctv., 2002).
Cây hoa hồng yêu cầu độ ẩm đất khoảng 60-65% và độ ẩm không khí 60-70% là lý tưởng cho hồng sinh trưởng, vì hồng là loại cây có tán rộng, bộ lá nhiều nên diện tích phát tán hơi nước của cây rất lớn (Nguyễn Thị Kim Lý và ctv., 2012).
Lượng mưa hàng năm trung bình khoảng từ 1.500-2.000 mm Mùa hè nhiệt độ cao, mưa nhiều làm phát sinh rất nhiều bệnh ở hồng Đối với hoa hồng, việc gây ẩm chỉ nên tiến hành vào ban ngày, tránh ban đêm vì sẽ làm cho cây hô hấp và tiêu hao các chất dữ trữ trong cây, mặt khác làm những giọt nước đọng trên mặt lá sẽ khiến nhiều loại bệnh phát sinh Thời gian hồng ra hoa, kết quả, nếu độ ẩm không khí quá cao sẽ làm cho hoa, quả, hạt chứa nhiều nước, rễ cây dễ bị thối (Nguyễn Thị Kim Lý và ctv., 2012) Trong nhà kính, ảnh hưởng của sự điều tiết độ ẩm phụ thuộc vào thời tiết và thời gian chiếu sáng (Đặng Văn Đông và ctv., 2002).
2.1.3.5 Tính chất đất đai Đất trồng hồng tốt nhất là đất đồi, giàu mùn, đất phải có kết cấu viên, nhiều lỗ hổng thoáng khí để có lợi cho sự phát triển của hệ rễ và phải có tầng canh tác dày 50 cm trở lên, nếu không đạt được các yêu cầu trên thì cần phải cải tạo đất, việc bổ sung thêm than bùn hay mùn rác sẽ cho hiệu quả cao (Nguyễn Thị Kim Lý và ctv., 2012).
Phần lớn rễ của hoa hồng đều phân bố ở tầng đất từ 60 cm trở lên phía trên mặt, một số ít có thể ăn sâu tới 1 m Đất hoặc chất nền có nhiều lỗ hỏng, đặc biệt là sự thông khí của tầng dưới ảnh hưởng rất lớn tới sự phát triển của rễ Hoa hồng ưa đất hơi chua, độ pH từ 5,5-6,6 là thích hợp nhất, pH từ 7,0-8,0 cây sinh trưởng rất yếu ớt Khi trồng hoa hồng trị số EC nên dưới 0,6 ms/cm, giai đoạn thu hái khoảng từ 0,9-1,0 ms/cm là thích hợp (Đặng Văn Đông và ctv., 2002).
Sơ lược về tình hình sản xuất và tiêu thụ hoa hồng trên thế giới và ở Việt Nam
Ngày nay, sản xuất hoa trên thế giới đang phát triển mạnh và đã trở thành một ngành thương mại với giá trị sản lượng cao Theo báo cáo của FAO, năm 1995 đạt 35 tỷ đô, năm 2004 đạt 56 tỷ đô Giá trị xuất khẩu năm 1995 đạt 6,7 tỷ đô; năm 2004 đạt 10 tỷ đô/năm Trong đó thị trường hoa cây cảnh của Hà Lan chiếm khoảng 30%, sau đó mới đến các nước Kenya, Zimbabwe, Equador, Colombia, Đan mạch, Mỹ, Israel, Tây Ban Nha … Số liệu của WTO đã cho thấy sản lượng hoa xuất khẩu chiếm 13,362 tỷ đô năm
2006, trong số đó hoa cắt cành chiếm 45,9% (6,12 tỷ đô), hoa chậu và hoa trồng thảm là 43,3% (5,79 tỷ đô), loại chỉ dùng lá để trang trí 6,7% và các loại hoa khác là 4,1% (Lê Huy Hàm và ctv., 2012).
Hiện nay, diện tích trồng hoa, cây cảnh trên thế giới khoảng 1.100.000 ha Có 05 nước dẫn đầu có diện tích trồng hoa lớn nhất thế giới là Trung Quốc, Ấn Độ, Mỹ, NhậtBản và Hà Lan Trong đó, châu Á chiếm khoảng 80% diện tích trồng hoa trên thế giới,châu Âu là 8%, châu Mỹ 10%, riêng châu Phi chỉ khoảng 2% Cũng theo số liệu củaTrung tâm thương mại hoa quốc tế Thụy sĩ năm 2005, tổng lượng hoa cắt cành tiêu thụ trên thế giới chiếm 60%, hoa chậu hoa thảm 30% và các loại cây trang trí khác 10% Các nước xuất khẩu hoa thảm, hoa chậu lớn nhất thế giới là Hà Lan, Đan Mạch và Bỉ (Lê Huy Hàm và ctv., 2012).
Hoa hồng là một trong những loài hoa được ưa chuộng nhất trên thế giới, với đặc tính hoa to vừa phải, màu sắc đẹp mắt, hương thơm dịu dàng, hoa hồng được coi là
“Hoàng hậu của các loài hoa” Hoa hồng biểu hiện cho hòa bình, tươi trẻ, là hoa của tình yêu, tình hữu nghị của niềm vui và sự tốt lành Các nước sản xuất hoa hồng chính là Hà Lan, Mỹ, Colombia, Nhật, Isarel … Trong đó, Hà Lan là nước trồng và xuất khẩu hoa hồng lớn nhất trên thế giới Mỹ là nước trồng hoa hồng nhiều nhưng nhập khẩu cũng nhiều Năm 1996, Mỹ sản xuất 3,5 tỷ cành và nhập khẩu 8,3 tỷ bông Trung Quốc là nước bắt đầu sản xuất hoa hồng từ những năm 50 của thế kỷ XX Đến khoảng cuối thế kỷ này, Quảng Đông là tỉnh trồng nhiều hoa hồng nhất, diện tích 4.320 ha, sản xuất 2,96 tỷ bông; tiếp đó là các tỉnh Vân Nam, Tứ Xuyên, Hồ Bắc (Đặng Văn Đông và ctv., 2002).
Nhìn chung, trên thế giới hoa hồng được tập trung chủ yếu để sản xuất hoa cắt cành Hoa cắt cành, hoa chậu và hoa thảm được tiêu thụ với một số lượng khá lớn và ngày càng đòi hỏi cao về chất lượng sản phẩm, bởi các loại hoa này được sử dụng với nhiều mục đích khác nhau như phục vụ tiêu dùng, trang trí công cộng Ngược lại, hoa trồng thảm lại rất phong phú về chủng loại và đa dạng về màu sắc Hiện nay, có trên 150 nước tham gia vào sản xuất hoa cắt cành và hoa trồng thảm mang lại nguồn thu nhập rất lớn. Tiêu chí xây dựng hoa công nghiệp ở các nước châu Âu là không chỉ có sản xuất mà chính sách và thị trường là khâu vô cùng quan trọng, đặc biệt là vấn đề quản lý chất lượng giống và bản quyền giống cây trồng (Lê Huy Hàm và ctv., 2012).
2.1.4.2 Trong nước Ở Việt Nam, trong tiêu chí chuyển dịch cơ cấu cây trồng hiện nay (Lê Huy Hàm và ctv., 2012), hoa được người nông dân đặc biệt quan tâm bởi hiệu quả kinh tế của nó và do sản xuất hoa, cây cảnh đã làm giàu cho các vùng trồng hoa nên diện tích đã tăng lên nhanh chóng Giá trị trồng hoa, cây cảnh đạt 100-120 triệu đồng/ha, bình quân giá trị sản lượng đạt 118 triệu đồng/ha/năm Theo số liệu thống kê ở các vùng sản xuất, thu nhập bình quân trồng hoa, cây cảnh của cả nước là 72 triệu đồng/ha/năm Những nơi có diện tích hoa tập trung và trồng với quy mô lớn (Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh, Đà Lạt, Mộc Châu ) thu nhập trồng hoa từ 230-250 triệu đồng/năm Cá biệt có nhiều mô hình (quy mô 2-10 ha) thu nhập đạt tới 350 triệu đồng/ha/năm, còn những nơi trồng theo kiểu quảng canh, chỉ đạt 40- 60 triệu đồng/ha/năm.
Việt Nam có diện tích đất tự nhiên lớn trên 33 triệu hecta (ha) nhưng diện tích trồng hoa hiện nay chỉ chiếm khoảng 0,06% diện tích đất tự nhiên và thường tập trung ở các vùng trồng hoa truyền thống của các thành phố, khu công nghiệp, khu du lịch, nghỉ mát.Theo số liệu thống kê chưa đầy đủ, năm 2008 diện tích trồng hoa cây cảnh của cả nước khoảng trên
13.000 ha Theo số liệu điều tra, hiện cả nước có khoảng 45.000 ha hoa, cây cảnh, thu nhập bình quân trên cả nước là 520 triệu đồng/ha/năm, như vậy so với năm 2000, diện tích hoa, cây cảnh năm 2020 đã tăng 6,6 lần, giá trị sản lượng tăng 27,5 lần (đạt 23.400 tỷ đồng, trong đó xuất khẩu xấp xỉ 80 triệu USD), mức tăng giá trị thu nhập/ha là 2,1 lần (đã có nhiều mô hình đạt 1,5 tỷ đến 2,5 tỷ đồng/ha/năm) Tốc độ tăng trưởng này là rất cao so với các ngành nông nghiệp khác (Đặng Văn Đông & Nguyễn Văn Tỉnh, 2021).
Hình 2.2: Sản xuất hoa hồng cắt cành tại Đà Lạt, tỉnh Lâm Đồng (a) và sản xuất hoa hồng chậu tại Sa Đéc, tỉnh Đồng Tháp (b) Những nơi có diện tích trồng tập trung và quy mô trồng lớn như Tây Tựu, Mê Linh, Nhật Tân (Hà Nội), Văn Giang (Hưng Yên), Hoành Bồ, Đông Triều (Quảng Ninh), An Dương (Hải Phòng), Hải Hậu (Nam Định), An Nhơn (Bình Định), Đà Lạt (Lâm Đồng),
Củ Chi, Gò Vấp (T.P Hồ Chí Minh), Sa Đéc (Đồng Tháp)… thu nhập của nghề trồng hoa, cây cảnh ở những nơi này đạt từ 1,0 - 1,5 tỷ đồng/ha/năm Đặc biệt, có một số mô hình thu nhập đạt 3,0 - 5,0 tỷ đồng/ha/năm So với giá trị thu nhập/ha canh tác toàn ngành trồng trọt là 82 - 83 triệu đồng/ha/năm, mức thu nhập này gấp gần 5,0 lần Ở địa phương nào có diện tích trồng hoa, cây cảnh chuyên canh, ở đó đời sống của nhân dân được cải thiện rõ rệt, nhiều hộ trở nên giàu có (thu nhập 500 - 800 triệu đồng/hộ/năm).
Những vùng trồng hoa tập trung như Tây Tựu, Từ Liêm (Hà Nội) với diện tích đạt
330 ha; thành phố Hồ chí Minh (1.500 ha), Đà Lạt (Lâm Đồng) 2.027 ha, vùng trồng hoa hàng hóa Trung du miền núi phía Bắc (2.500 ha) và vùng đồng bằng sông Cửu Long (gần 2.500 ha) gồm các tỉnh Đồng Tháp, Bến Tre, Tiền Giang, Cần Thơ, Theo Lê Huy Hàm và ctv (2012), trong các loại hoa được trồng phổ biến thì hoa hồng chiếm cao 35%, đến hoa cúc 25-30%, lay ơn 10%, hoa lan 10-15%, các loại hoa khác 20-25%. a b
Theo số liệu của Tổng cục Hải quan, năm 2021, xuất khẩu hoa của Việt Nam đạt 61,8 triệu USD, tăng 27% so với năm 2020 Trong đó, hoa hồng có mức tăng trưởng mạnh nhất trên 100% Tiếp đến là hoa ly, cúc, lan hồ điệp tăng trưởng 16% đến 52% Hoa cúc, lan, hoa hồng có độ bền cao và giá cả cạnh tranh hơn nhiều so với hoa của Hà Lan.
Vì vậy, hoa của Việt Nam ngày càng được chuộng ở thị trường thế giới Ngoài thị trường chính là Trung Quốc, Nhật Bản, Australia, Đài Loan, gần đây Singapore, Malaysia, Hồng Kông cũng đẩy mạnh nhập hoa từ Việt Nam (Nguyễn Hạnh, 2022).
Do đó, để có được vị thế riêng và dễ dàng trong xuất khẩu, các chuyên gia trong ngành cho rằng, bên cạnh việc đẩy mạnh xây dựng thương hiệu, Việt Nam cũng cần đẩy mạnh xã hội hóa, thu hút các doanh nghiệp đầu tư vào nông nghiệp công nghệ cao; trong đó có trồng hoa công nghệ cao cũng như nghiên cứu chọn tạo giống (Nguyễn Hạnh,2022).
Một số giống hoa hồng đang trồng phổ biến ở Việt Nam
Hiện nay, ở nước ta có nhiều vùng trồng hoa hồng với quy mô lớn và người trồng có nhiều kinh nghiệm như ở Đà Lạt (Lâm Đồng), Sa Đéc (Đồng Tháp), Mê Linh (Vĩnh Phúc), Hùng Hà (Thái Bình), Việt Trì (Phú Thọ), Sapa (Lào Cai), Tây Tựu và Vĩnh Tụy (Hà Nội) … (Đinh Thế Lộc & Đặng Văn Đông, 2003; Dương Công Kiên, 2007) Các giống trồng ở Việt Nam hầu hết là giống nhập từ Hà Lan, Mỹ, Pháp, Trung Quốc và trồng phổ biến ở Đà Lạt rồi đến vùng Tiền Giang, Hậu Giang, nhất là tại Cái Mơn, Sa Đéc… hoa hồng được trồng đại trà với nhiều giống quý và mới lạ.
Hầu hết các giống hoa hồng hiện nay đang trồng mang tính chất thương mại ở Việt Nam đều nhập từ các nước khác Có rất nhiều nguồn nhập khác nhau qua quà biếu tặng, nguồn nhập chính ngạch qua các cơ quan khoa học, các công ty và nguồn nhập không chính ngạch do người sản xuất tự nhập hoặc lấy cành hoa thương phẩm được nhập từ nước ngoài về nhân giống Chính vì vậy, các giống hồng trồng ở Việt Nam vô cùng phong phú và đa dạng, với rất nhiều màu sắc và hình dáng khác nhau, tên gọi cũng không thống nhất Thông thường người dân chỉ gọi tên giống theo màu sắc và nguồn xuất xứ như đỏ Pháp, đỏ ý, đỏ Trung Quốc, phấn hồng Trung Quốc, viền vàng Mỹ, trắng Mỹ, đỏ
Hà Lan, vàng Hà Lan … Chính vì vậy, xảy ra vấn đề lẫn giống và vi phạm bản quyền, nhược điểm này đang được các cơ quan khoa học chuyên ngành dần dần khắc phục (Đặng Văn Đông và ctv., 2002).
Hoa hồng là cây nhân giống vô tính dễ dàng, nên việc nhập giống và trao đổi mẫu giống không khó vì thế hàng năm các giống hoa hồng trồng ở Việt Nam cũng luôn thay đổi Mỗi năm ước chừng có thêm 8 - 10 giống hồng mới, nhập từ các nước khác nhau.Tuy nhiên, trước khi đưa ra phổ biến một giống nào đó cần phải có sự kiểm dịch và thử nghiệm Bởi không phải một giống tốt ở vùng này cũng cho kết quả tương tự như ở vùng khác Ví dụ, hồng đỏ ý thích hợp với vùng Đà Lạt nhưng không thích hợp với vùng HàNội, ngược lại giống đỏ Pháp sinh trưởng phát triển rất tốt ở Hà Nội nhưng không phát triển tốt ở Đà
Lạt Người sản xuất cần lưu tâm đến vấn đề này khi lựa chọn giống để trồng (Đặng Văn Đông và ctv., 2002).
Hình 2.3: Một số giống hoa hồng đang trồng sản xuất tại Sa Đéc (Đồng Tháp)
(a) Julio, (b) Hai da, (c) Vàng, (d) Red Eden, (e) Lửa, (f) Tường vi, (g) Tím ruốc, (h) Cam,
Hiện nay, các giống hoa hồng trồng ở Việt Nam hầu hết là giống nhập nội do điều kiện đất đai, khí hậu và trình độ thâm canh khác nhau nên các giống này chưa thể hiện hết được hết ưu thế của chúng (Đinh Thế Lộc & Đặng Văn Đông, 2003) Theo Việt Chương
& Lâm Thị Mỹ Hương (2001), hoa hồng giống tốt là hồng trổ hoa nhiều, có hoa suốt năm, hoa to, màu sắc đẹp, lâu tàn và thích hợp với điều kiện sinh thái nơi trồng Các giống hoa trồng phổ biến ở nước ta hiện nay là loại hồng hiện đại như Victor Hugo, Fire Light, Eliz- abeth, Brigitte Bardot, Tiffani, Message, Jolie Madame, Baccara và hồng Nhung … Ở Sa Đéc (Đồng Tháp), có 23 giống hoa hồng trồng sản xuất hoa chậu như hồng Cà rốt, Clêopate, Jurymadam, Mussay, Nhung, Nhung Mỹ, Nữ hoàng, Vàng, Vũng Tàu, Chùm huyết, Lửa, Phấn, Trắng, Tường vi, Chùm son, Tỷ muội cam, Tỷ muội cam lớn, Tỷ muội đỏ vung, Tỷ muội đỏ xòe, Tỷ muội hồng, Tỷ muội trắng, Tỷ muội vàng Ngoài ra, một số giống hồng nhập nội cũng được bổ sung làm đa dạng và phong phú nguồn giống hoa hồng a b c d e f g h i k địa phương như hồng Cánh sen, hồng Trắng cồ, hồng Trắng thủy tinh, Trắng sữa, Vàng
Hà Lan, vàng Chanh, vàng Viền, hồng Viền, đỏ Viền, hồng Đen, hồng Song hỷ cồ, hồng Cam cồ Các giống hoa hồng có ưu điểm như giống thân cao như hồng Nhung, nhiều hoa như hồng Lửa, kháng hạn tốt như hồng Tường vi … vẫn được duy trì trong sản xuất (Nguyễn Bảo Vệ và ctv., 2010).
Như vậy, ở Việt Nam đã và đang trồng trong sản xuất rất nhiều giống hoa hồng nhập nội với màu sắc và hình dáng hoa phong phú, đa dạng Bộ giống hoa hồng ở các vùng trồng luôn thay đổi và nhập mới bổ sung làm phong phú thêm nguồn giống cho sản xuất.Tuy nhiên, có những giống vẫn được duy trì sản xuất do có ưu điểm như giống thân cao như hồng Nhung, nhiều hoa như hồng Lửa và kháng hạn tốt như hồng Tường vi …(Nguyễn Bảo Vệ và ctv., 2010).
Giới thiệu về giống hoa hồng Lửa
Giống hoa hồng Lửa đã xuất hiện ở phường Tân Quy Đông, thị xã Sa Đéc, tỉnh Đồng Tháp từ năm 1960 Tuy nhiên, hiện nay đa số các hộ (65%) không biết hoa hồng Lửa có nguồn gốc ở đâu, chỉ có một số ít (10%) hộ nông dân cho biết giống được mua từ nước ngoài đem về trồng và 25% hộ nông dân cho là giống địa phương (Nguyễn Bảo Vệ và ctv., 2010) Dựa vào đặc tính của giống hoa hồng Lửa trồng tại địa phương, có thể đây là giống hoa hồng Đỏ thấp hay giống hồng Đỏ Pháp được du nhập vào Việt Nam từ năm
1991 (Đinh Thế Lộc & Đặng Văn Đông, 2003) Đến nay, giống hoa hồng Lửa được xem là giống truyền thống của làng hoa Sa Đéc) do có đặc tính sai hoa, màu hoa đỏ đẹp nên rất được thị trường ưa chuộng, dễ bán và bán được giá.
Theo Nguyễn Bảo Vệ và ctv (2010), đặc tính của cây hoa hồng Lửa từ khi xuất hiện chồi đến ra hoa là 1 tháng, đường kính hoa 5 - 6 cm, cây thích hợp với nhiệt độ ngày từ 23 0 C - 25 0 C, ẩm độ 70 - 80% Lê Nguyễn Lan Thanh (2021) đã điều tra hiện trạng và tổng quan về đặc tính của hoa hồng Lửa Sa Đéc (còn có tên gọi khác là hồng Pháp hay hồng Tố Nữ) có dạng bụi tròn với chiều cao trung bình 60 - 80 cm sau 1 năm trồng, hoa màu đỏ tươi, đường kính hoa 5-7 cm tùy theo tuổi cây Thân cây hoa hồng Lửa có nhiều gai to, cứng và lá có 5 lá chét, có hình dạng hơi tròn trịa.
Tại Sa Đéc (Đồng Tháp), hồng Lửa là giống chủ lực thứ 2 (sau hồng Nhung) trong tổng số 23 giống hoa hồng đang được trồng Thị hiếu người trồng thích trồng hồng Nhung, hồng Lửa vì hoa có màu đỏ phù hợp cho thị trường trong ngày lễ, Tết Các giống còn lại trồng diện tích rất nhỏ để giữ đa dạng màu sắc và phục vụ cho khách hàng thích màu lạ Tuy nhiên, theo đánh giá chung bộ giống hoa hồng địa phương vẫn có các khuyết điểm cần được cải thiện như kích thước hoa nhỏ, hoa mau tàn, màu sắc chưa phong phú, ít cánh, số hoa trên cây ít, cành nhỏ không ra hoa Riêng giống hoa hồng Lửa, việc cải thiện để kích thước hoa to hơn, màu sắc phong phú hơn là cần thiết bởi vì giống này có những ưu điểm nổi bật (ra hoa tập trung, đồng loạt và liên tục) Chính vì thế hiện nay, giống hoa hồng Lửa đã và đang được chọn trồng, phát triển trong sản xuất phục vụ trang trí cảnh quan, công trình công cộng (Hình 2.4).
Hình 2.4: Một số cảnh quan công trình công cộng được trang trí với giống hoa hồng Lửa
(a) Tiểu cảnh 1 và (b) Tiểu cảnh 2 tại đoạn đường 30-4, thành phố Cần Thơ (Cần Thơ), (c) tại vòng xoay làng hoa Sa Đéc (Đồng Tháp) và (d) tại công viên Tết Mậu Thân, thành phố Mỹ Tho (Tiền Giang)
Trong quá trình canh tác, việc cải thiện đường kính hoa hồng Lửa cũng đã được Nguyễn Bảo Vệ và ctv (2010) nghiên cứu thông qua việc phun vi lượng Khi phun vi lượng Fe, Cu, Zn, Mn ở nồng độ 200 ppm và nhịp độ phun 5 ngày làm gia tăng số hoa và đường kính hoa vì hoa hồng Lửa có đường kính hoa trung bình là 5,26 cm trong điều kiện không phun vi lượng Ngoài ra, việc phun Atonic cũng làm tăng kích thước hoa, tăng năng suất và chất lượng hoa hồng.
Chính vì vậy, việc nghiên cứu tạo ra giống hoa hồng có màu sắc mới dựa trên giống hoa hồng Lửa nhằm giữ đặc tính tốt như sai hoa, ra hoa thường xuyên sẽ góp phần bổ sung vào bộ giống hoa hồng cảnh quan cho sản xuất là rất cần thiết.
Phương pháp nhân giống hoa hồng bằng nuôi cấy mô
Chọn nguồn vật liệu
Đối với vi nhân giống hoa hồng, các vật liệu nuôi cấy thường được sử dụng là đoạn thân mang mắt ngủ, đoạn thân này là nơi các chồi nách được tác động để phát sinh thể chồi Các đoạn mắt ngủ cho thấy khả năng sử dụng làm vật liệu nuôi cấy tốt hơn các đỉnh chồi Chọn các đoạn mắt ngủ (dài 9 -10 mm và đường kính 3 - 4 mm) từ các cành phát triển tốt ở độ tuổi khác nhau, từ các chồi non dưới 1 tuổi Các đoạn mắt ngủ này thông thường được lấy ở phần giữa của cành (Nguyễn Thị Kim Lý và ctv., 2012).
Khử trùng bề mặt và tiến hành nuôi cấy
Các đoạn mắt ngủ được rửa sạch bằng Tween 80, sau đó được khử trùng bằng dung dịch Hypochlorite 0,04% và 0,2% Tween 80, lắc nhẹ trong 25 phút Các mẫu mắt ngủ được nuôi cấy trong các ống nghiệm trên nền môi trường MS có bổ sung BAP (5,0 mM),sucrose (3,0%) và agar (0,8%) trong cùng điều kiện với cường độ chiếu sáng 70 ± 5 mmol/m 2 /s1 bằng đèn huỳnh quang, nhiệt độ 25 ± 2 o C, chu kỳ chiếu sáng là 14 giờ sáng trong 24 giờ sáng/tối (Nguyễn Thị Kim Lý và ctv., 2012).
Tạo chồi
Sau 4 tuần, các chồi phát triển trên các mẫu đã nuôi cấy được cắt và chuyển sang môi trường agar đặc (0,8%) hoặc môi trường MS lỏng có bổ sung BAP (5,0 mM), sucrose (3,0%) Tỷ lệ tạo chồi trong môi trường lỏng cao hơn so với môi trường đặc Đối với môi trường đặc, giai đoạn tiền nuôi cấy kéo dài 4 tuần Trong khi đó, ở môi trường nuôi cấy lỏng - tĩnh, khoảng thời gian này có thể kéo dài 6 tuần Điều kiện nuôi cấy có cường độ chiếu sáng 70 ± 5 mmol/m 2 /s 1 bằng đèn huỳnh quang, nhiệt độ 25 ± 2 o C, chu kỳ chiếu sáng là 14 giờ sáng trong 24 giờ sáng/tối (Nguyễn Thị Kim Lý và ctv., 2012) Môi trường Murashige và Skoog (MS, 1962) và các cải tiến của môi trường này thường được sử dụng để thiết lập và nuôi cấy mô hoa hồng (Canli & Kazaz, 2009).
Benzyladenin (BA) là chất điều hòa sinh trưởng hiệu quả nhất cho tăng sinh chồi hoa hồng (Vijaga et al., 1991) BA là chất điều hòa sinh trưởng thuộc nhóm cytokinin thường được sử dụng phổ biến nhất vì có hoạt tính cao BA kích thích sự phân chia tế bào và quyết định sự phân hóa chồi (Nguyễn Quang Thạch và ctv., 2009) Ngoài ra, một số nghiên cứu cho thấy có sự kết hợp auxin vào môi trường nhân chứa BA cũng làm tăng khả năng nhân chồi tốt Nak-Udom et al (2009) đã bổ sung 0,003 mg/L NAA vào môi trường MS có BA 3 mg/L cho khả năng nhân chồi tốt Khi nghiên cứu nhân giống in vitro cây hồng Nhung cổ (Rosa sp.), Khuất Thị Hải Ninh và ctv (2021) đã kết luận môi trường
MS có 1 mg/L BA + 0,5 mg/L Kinetin + 0,3 mg/L NAA cho hiệu quả nhân nhanh chồi tốt nhất sau 8 tuần nuôi cấy với hệ số nhân chồi đạt 3,9 lần và chiều cao chồi đạt 4,1 cm.
Ra rễ
Các chồi riêng rẽ hay các cụm chồi (mỗi cụm bao gồm 5-6 chồi có chiều dài trung bỡnh 4,0 cm, đường kớnh 2,0 mm) cú thể được chuyển sang mụi trường lỏng ẵ MS + 10 mM IBA +3% sucrose, sau đó nuôi cấy trong tối 1 tuần (Nguyễn Thị Kim Lý và ctv.,
Ngoài ra, việc sử dụng môi trường nuôi cấy MS có nồng độ khoáng giảm cũng cho hiệu quả tốt đến sự tạo rễ cây hoa hồng Môi trường MS với những nguyên tố khoáng giảm đi một nữa được Senepati & Rout (2008a) đề nghị sử dụng ra rễ hoa hồng vì cho rằng nhu cầu đạm của chồi trong giai đoạn này đã giảm xuống Lê Văn Hòa và ctv (2009) đã kết luận rằng sử dụng môi MS/2 không bổ sung auxin trong việc tạo rễ cây hoa hồngNhung in vitro Lê Nguyễn Lan Thanh và ctv (2018) cũng đã sử dụng môi trường MS/2 và MS/3 có hiệu quả kích thích cây ra rễ trong việc tạo cây hoàn chỉnh cho giống hoa hồng Tường vi.
Thích nghi cây và chuyển ra đất
Sau 1 tuần, mẫu nuôi cấy được tiếp tục chuyển sang môi trường MS lỏng chứa 3% sucrose và không có chất điều hòa sinh trưởng Chồi nuôi cấy có khả năng ra rễ tối đa và tỷ lệ sống cao nhất khi chuyển ra đất và được duy trì nuôi cấy ở môi trường trên trong 6 tuần Sau khi hệ thống rễ phát triển tốt (3 tuần), cây được chuyển sang bầu đất có chứa thành phần gồm hỗn hợp cát, đất sạch, phân vi sinh với tỷ lệ 1: 1: 1 Cây trong bầu được giữ trong nhà lưới để thích nghi (Nguyễn Thị Kim Lý và ctv., 2012).
Tóm lại, nuôi cấy mô là một trong những quy trình nhân giống hiệu quả nhất để tạo ra cây sạch bệnh và tăng tốc độ nhân giống Từ đó cho thấy tiềm năng lớn trong việc ứng dụng kết hợp vào nghiên cứu chọn tạo giống hoa hồng trong tương lai gần, đặc biệt là về các tính trạng như khả năng kháng sâu bệnh, độ bền hoa và màu hoa.
Ứng dụng một số kỹ thuật mới trong nuôi cấy in vitro
2.2.5.1 Ứng dụng đèn LED trong nuôi cấy in vitro Ánh sáng là yếu tố quan trọng cho sự sinh trưởng và phát triển của thực vật Thực vật sử dụng ánh sáng như nguồn năng lượng để tổng hợp các hợp chất hữu cơ qua quá trình quang hợp, hay sử dụng ánh sáng như nguồn thông tin cho các chương trình quang chu kỳ, quang hướng động và quang phát sinh hình thái Những đáp ứng này phụ thuộc vào cường độ, chất lượng ánh sáng (bước sóng), thời gian chiếu sáng và quang kỳ chiếu sáng Vì vậy, có thể sử dụng ánh sáng nhân tạo để kiểm soát sự sinh trưởng và phát triển thực vật trong nhà kính và trong nuôi cấy in vitro (Dương Tấn Nhựt, 2011).
Nhìn chung, đèn huỳnh quang trước đây luôn là nguồn chiếu sáng chính trong nuôi cấy mô thực vật Tuy nhiên, nguồn sáng này phát ra bước sóng từ 350 - 750 nm, trong đó có nhiều bước sóng không có lợi cho sự sinh trưởng của thực vật Đèn LED (Light Emitting Diode) đã được chứng minh như nguồn sáng hiệu quả cho các phòng thí nghiệm nghiên cứu cây trồng hoặc các hệ thống hỗ trợ tái sinh sinh học Sử dụng đèn LED có thể chọn lựa bước sóng phù hợp với sự sinh trưởng và phát triển của thực vật, qua đó có thể nâng cao năng suất sinh học một cách tối đa (Dương Tấn Nhựt, 2011). Đèn LED còn được xem là một nguồn ánh sáng nhân tạo tối ưu trong việc thay thế ánh sáng mặt trời cho cây quang hợp (Shimizu et al., 2011) Đèn LED có nhiều ưu điểm nổi bật như tiêu hao ít điện năng, kích thước nhỏ, tuổi thọ kéo dài và nhiệt lượng tỏ ra thấp hơn các loại đèn huỳnh quang và đèn cao áp (Gupta & Jatothu, 2013) Quan trọng hơn là công nghệ đi-ốt phát sáng (LED) có thể tạo ra các bước sóng đơn sắc xanh dương và đỏ phù hợp cho sự hấp thu tối đa ánh sáng của chlorophyll a và chlorophyll b trong hệ thống quang hợp của cây trồng (Shimokawa et al., 2014), đồng thời hạn chế được sự lãng phí điện năng do không tạo ra các bước sóng không cần thiết cho quang hợp nên đèn
LED đã và đang được ứng dụng trong sản xuất ở nhiều quốc gia có nền nông nghiệp tiên tiến (Phan Ngọc Nhí, 2020).
Phan Ngọc Nhí (2020) đã tổng quan về từng bước sóng ánh sáng khác nhau ảnh hưởng lên từng giai đoạn phát triển của cây trồng Hệ thống quang hợp phản ứng rõ rệt nhất với ánh sáng đỏ (bước sóng 600 - 680 nm) và ánh sáng xanh (bước sóng 380 - 480 nm) Việc xác định cụ thể các bước sóng của ánh sáng đèn LED mang lại một số lợi ích như giảm sự xuất hiện của bệnh, tăng lượng vitamin, khoáng chất, sắc tố hoặc hợp chất phenolic trong mô thực vật Hình thái thực vật (mầm hoa, chiều dài đốt, phân nhánh, rễ,
…) và sản xuất chất chuyển hóa thứ cấp (sắc tố, vitamin, …) bị ảnh hưởng đáng kể bởi chất lượng và chu kỳ chiếu sáng Do đó, đèn LED với chất lượng ánh sáng khác nhau có thể được sử dụng để kiểm soát hình thái thực vật và sản xuất chất chuyển hóa thứ cấp hiệu quả hơn, làm tăng giá trị của cây trồng (Kozai et al., 2016). Ở Việt Nam, việc nghiên cứu, ứng dụng ánh sáng nhân tạo LED trong sản xuất đang bắt đầu được chú trọng phát triển Các nghiên cứu chủ yếu liên quan đến ứng dụng ánh sáng đèn LED trong nuôi cấy mô (Nguyễn Thanh Phương và ctv., 2014, Hoàng
Thanh Tùng và ctv., 2015), tác động quang kỳ trên hoa cúc Chưa thấy có nghiên cứu công bố về ứng dụng đèn LED trên cây hoa hồng.
Trên thế giới, các nghiên cứu gần đây đã tập trung vào việc ứng dụng chiếu sáng đèn LED vào quá trình vi nhân giống cây hoa hồng như Pawłowska et al (2017) đã nghiên cứu các loại đèn LED với thành phần ánh sáng khác nhau để tạo rễ cho chồi hoa hồng Rosa canina Fan et al (2022) đã tổng quan gần đây việc ứng dụng đèn LED mang lại khả năng điều chỉnh tốt hơn tùy theo loài thực vật để tái sinh cây hiệu quả nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng và các ứng dụng mới của đèn LED để nhân giống cây trồng in vitro.
Do vậy, cần phải có thí nghiệm nghiên cứu ứng dụng đèn LED trong quá trình nuôi cấy mô hoa hồng Lửa vì tính hiệu quả trong việc cải thiện chất lượng cây cấy mô và xu hướng tiết kiệm năng lượng chiếu sáng.
2.2.5.2 Ứng dụng nuôi cấy thoáng khí
Dương Tấn Nhựt (2011) đã đưa ra các ảnh hưởng của hệ thống nuôi cấy kín trong nhân giống in vitro như sau: Các nhân tố môi trường trong hệ thống nuôi cấy bao gồm ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, không khí trong bình nuôi cấy và môi trường dinh dưỡng; Hiện tượng thủy tinh thể - rối loạn hình thái sinh lý của cây in vitro; Khả năng trao đổi khí giữa bình nuôi cấy và môi trường ngoài.
Hệ thống nuôi cấy thoáng khí có ưu điểm là tăng cường khả năng trao đổi khí trong bình nuôi cấy và môi trường ngoài bao gồm:
- Tăng hàm lượng CO2 ở mức tối ưu trong bình nuôi cấy nhằm tăng khả năng quang hợp của cây in vitro.
- Giảm nồng độ khí ethylene và các độc tố.
- Giảm hàm lượng O2 trong bình nuôi cấy xuống khoảng 10%.
- Giải quyết vấn đề thủy tinh thể của cây in vitro.
- Hình thành hệ rễ thứ cấp trong giai đoạn in vitro, điều này cũng một phần giúp cải thiện tỷ lệ sống sót của cây khi đưa ra vườn ươm.
Dương Tấn Nhựt (2011) đã nêu ra một số hệ thống nuôi cấy thoáng khí như hệ thống nuôi cấy túi “Culture Pack”, hệ thống nuôi cấy “Miracle Pack” và một số hệ thống nuôi cấy có lỗ thoáng khí (lỗ khoan có đường kính 0,5 cm và được dán kín bằng màng Milliseal (Cụng ty TNHH Millipore, Nhật Bản), kớch thước lỗ 0,5 àm, đường kớnh 18 mm) Tuy nhiên, các hệ thống do sử dụng các vật liệu đắt tiền nên có giá thành khá cao vì vậy khó có thể ứng dụng trong thương mại Do đó, hệ thống nuôi cấy bằng túi nylon sử dụng vật liệu là polyethylene (PE) đã được ứng dụng (Dương Tấn Nhựt, 2011) nhằm giảm giá thành hệ thống cấy mà vẫn giữ được ưu điểm thoáng khí.
Nuôi cấy thoáng khí tác động đến sự trao đổi khí, hoạt động của nước, vi môi trường và sự cân bằng hormone trong các bình nuôi cấy (Kataeva et al., 1991) Ứng dụng nuôi cấy thoáng khí đã được Dương Tấn Nhựt (2011) chứng minh có hiệu quả trong việc nâng cao chất lượng cây giống nuôi cấy mô và nâng cao tỷ lệ sống sót của một số loại cây hoa như lily, cúc, chuông, bibi…so với hệ thống không thoáng khí Chưa thấy có nghiên cứu công bố về ứng dụng nuôi cấy thoáng khí trên cây hoa hồng.
Do vậy, cần phải có thí nghiệm nghiên cứu ứng dụng nuôi cấy thoáng khí trong quá trình nuôi cấy mô hoa hồng Lửa.
Đột biến và ứng dụng trong chọn tạo giống cây trồng
Khái niệm đột biến
Theo Nguyễn Văn Hiển (2000), “Đột biến là sự thay đổi đột ngột về vật chất di truyền của tế bào Đột biến có thể xảy ra ở gen (mất đi hay thay đổi cấu trúc) hoặc ở nhiễm sắc thể” Ngay từ hồi Darwin, ông đã phân biệt 2 loại như biến dị xác định và biến dị không xác định Tuy nhiên, việc nghiên cứu đột biến đã được tiến hành từ thời Hugo – Dowvri (1880) với cây Oenothera – Lamarskiana “khổng lồ” mà sau này gọi là đột biến (Nguyễn Văn Hiển, 2000).
Ngày nay, các nhà khoa học cho rằng đột biến là những thay đổi di truyền đột ngột và xảy ra trong toàn bộ vật chất di truyền (phân tử DNA) của cây (Vũ Đình Hòa và ctv.,
2005; Trần Thượng Tuấn, 2005), do tác động của các yếu tố môi trường và bên trong tế bào, là hiện tượng thường xuyên gắn liền với sự sống và tiến hóa của sinh vật (Trần Thượng Tuấn, 2005). Đột biến khi biểu hiện thành kiểu hình, đa số có hại, một số ít có lợi hoặc trung tính Tác động của đột biến rất đa dạng, có thể gây ra biến đổi với bất kỳ tính trạng nào ở mức độ khác nhau Một số đột biến biểu hiện ra kiểu hình có thể quan sát được, một số đột biến chỉ ảnh hưởng đến sức sống không quan sát được Sự thay đổi kiểu hình do đột biến có thể biểu hiện ở các giai đoạn sinh trưởng khác nhau (Trần Thượng Tuấn, 2005).
Phan Thanh Kiếm (2015), đột biến có ý nghĩa như sau:
- Tạo ra nguồn biến dị phong phú, là nguồn biến dị di truyền cho chọn giống, trong đó có nhiều gen quý.
- Có thể cải thiện các tính trạng riêng biệt cho các giống tốt hiện trồng.
- Có khả năng tạo ra giống mới, nhanh, ổn định, không phân ly, có nhiều đặc tính, tính trạng tốt như chín sớm, năng suất cao, chống chịu sâu bệnh tốt tăng hàm lượng protein, lipid, glucid trong sản phẩm.
- Tạo ra những kiểu hình lý tưởng về dạng lá, quả, hạt, các đột biến khảm cho cây cảnh và cây ăn quả.
- Có thể tạo giống bất dục đực dùng trong ưu thế lai, có thể chuyển những dạng bất dục thành hữu dục.
- Có thể tạo ra các đặc tính tốt cho một số loài mà không thể thực hiện được bằng lai hữu tính.
Phân loại đột biến
Các loại đột biến (Nguyễn Văn Hiển, 2000) gồm có các loại sau:
- Đột biến điểm (đột biến gen) gây ra sự biến đổi, cấu trúc phân tử của gen Đột biến này không liên quan đến biến đổi về cấu trúc nhiễm sắc thể và phá hoại quá trình bắt chéo.
- Đột biến làm thay đổi cấu trúc của nhiễm sắc thể: đứt đoạn, đảo đoạn … Bất kể sự biến đổi nào đều kèm theo sự biểu hiện các tính trạng và đặc tính mới.
- Đột biến về số lượng nhiễm sắc thể (đa bội thể).
Căn cứ vào biến đổi cấu trúc di truyền, đột biến chia thành đột biến gen và đột biến nhiễm sắc thể:
- Đột biến gen là những biến đổi trong cấu trúc DNA (Trần Đình Long, 1997), liên quan tới một trong hoặc một số cặp nucleotit, xảy ra tại một điểm trên phân tử DNA (Trần
Thượng Tuấn, 2005) Đột biến gen còn là những biến đổi hóa học trong cấu trúc phân tử gen, dẫn tới biến đổi hoạt động chức năng của gen Những biến đổi ở phân tử DNA liên quan tới sự biến đổi các gốc bazơ, có thể xảy ra ngẫu nhiên hoặc do tác động của các yếu tố gây đột biến, những biến đổi có thể là:
+ Chuyển đổi cặp bazơ: AT GC, TA CG
+ Đảo ngược cặp bazơ: AT TA, GC CG
+ Thêm một hay một số cặp bazơ, mất đi một hay một số cặp bazơ.
- Đột biến nhiễm sắc thể là những biến đổi cấu trúc nhiễm sắc thể như thay đổi nhóm liên kết hay thứ tự phân bố, sự gãy đoạn hay sự tăng đôi của từng đoạn nhiễm sắc thể hoặc do số lượng nhiễm sắc thể tăng hay giảm (Trần Đình Long, 1997).
Căn cứ nguồn gốc của yếu tố gây đột biến: Đột biến tự nhiên xảy ra do tác động của các yếu tố tự nhiên hay do thay đổi quá trình hoạt động sinh lý, sinh hóa của cơ thể; Đột biến nhân tạo xảy ra do tác động của các yếu tố nhân tạo như tia phóng xạ, các chất hóa học, nhiệt độ dưới tác động của con người.
Căn cứ vị trí xuất hiện đột biến: Đột biến ở tế bào sinh dục hay đột biến giao tử xuất hiện ở những tế bào sinh dục chín hoặc chưa chín của cơ thể; Đột biến ở tế bào xoma (đột biến thường) xảy ra ở tế bào sinh dưỡng của cơ thể.
Căn cứ giá trị thích ứng: Đột biến có lợi là những đột biến làm tăng sức sống, tăng khả năng thích ứng, tăng độ hữu thụ của cơ thể; Đột biến có hại là những đột biến làm hạn chế sự phát triển, sức sống của cơ thể, còn gọi là đột biến tới hạn (gây chết) hay nửa tới hạn (bán gây chết); Đột biến trung hòa là những đột biến không làm thay đổi hay ảnh hưởng đến quá trình sống của cơ thể.
Các tác nhân gây đột biến
* Tác nhân vật lý: Tác nhân vật lý chủ yếu được sử dụng để gây đột biến gồm tia bức xạ ion hóa và tia bức xạ không gây ion hóa (Phan Thanh Kiếm, 2015):
- Tia bức xạ ion hóa (còn gọi là tia phóng xạ ion hóa) gồm hai loại:
+ Tia có bản chất sóng điện từ với bước sóng cực ngắn, gồm tia X (tia Rơnghen, χ), tia Gamma (γ).
+ Tia có bản chất là các hạt, gồm tia alpha (α), tia beta (β).
- Tia bức xạ không gây ion hóa: Tia tử ngoại UV (UltraViolet) là tia bức xạ không gây ion hóa nhưng có khả năng gây đột biến, có chiều dài bước sóng 200-400 nm
Hiện nay đang có hai cách giải thích về cơ chế gây đột biến (Phan Thanh Kiếm,
- Sinh vật là do các chất hữu cơ và vô cơ tạo thành, được cấu tạo từ những nguyên tử và phân tử Nguyên tử có hạt nhân mang điện tích dương và xung quanh là những điện tử mang điện tích âm Số điện tích dương và âm thường cân bằng Khi chiếu xạ, các tia χ, γ, β vào cơ thể sinh vật làm mất đi một số điện tử làm cho các nguyên tử mang điện tích dương và ở trạng thái mất cân bằng Các nguyên tử bị ion hóa sẽ làm biến đổi hóa học các phân tử DNA, protein dẫn đến phát sinh đột biến.
- Các tia phóng xạ tác động lên vật chất di truyền theo nồng độ và trạng thái của các chất hữu cơ trong tế bào Khi tế bào có nồng độ các chất hữu cơ cao, sự va chạm của các lưỡng tử vào các phân tử nhiều hơn, dẫn đến hiệu quả trực tiếp lớn hơn Nếu nồng độ thấp, các lưỡng tử của tia phóng xạ phân hủy nước tạo thành các gốc tự do (H + và OH - ), hình thành các peroxide vô cơ và hữu cơ làm biến đổi cấu trúc DNA dẫn đến phát sinh đột biến.
* Tác nhân hóa học: Có rất nhiều chất hóa học có thể gây ra đột biến gen và đột biến nhiễm sắc thể như H 2 O2, CH3COOH, ethylenimim, Dimethylsunfat … có một số tác nhân hóa học có tác động cực mạnh gọi là chất siêu đột biến như NMU (Nitrozomethyl ure), NEU (Nitrozoethyl ure) … (Nguyễn Văn Hiển, 2000).
Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả gây đột biến
Ứng dụng đột biến trong chọn tạo giống cây trồng, cần phải quan tâm đến các yếu tố ảnh hưởng đến sự xuất hiện đột biến và khả năng duy trì các đột biến có lợi Các tác nhân gây đột biến, liều chiếu xạ và nồng độ xử lý, đối tượng xử lý, thời gian xử lý, bộ phận xử lý hay các yếu tố môi trường khi xử lý (nhiệt độ, độ ẩm, hàm lượng O2 ) ảnh hưởng đến hiệu quả gây đột biến.
Phương pháp xử lý đột biến tia gamma in vitro
Bức xạ gamma
Bức xạ gamma là bức xạ điện từ phát ra từ hạt nhân của nguyên tử Bức xạ gamma không có khối lượng, không có điện tích Tia gamma không bị lệch trong điện trường, có bước sóng rất ngắn 10 kGy), liều trung bình (1 đến 10 kGy) và liều thấp (