đề tài khoa học công nghệ cải thiện phẩm chất trái quýt hồng huyện lai vung tỉnh đồng tháp giai đoạn 2

Ở các nước có nghề trồng cây có múi phát triển, các giống cây có múi có hạt được trồng cho trái xen mùa vụ với giống không hạt do chúng có các đặc tính chất lượng trái tốt hoặc để khắc p

SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN CÂY ĂN QUẢ MIỀN NAM

***

THUYẾT MINH CHI TIẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC CÔNG NGHỆ

CẢI THIỆN PHẨM CHẤT TRÁI QUÝT HỒNG HUYỆN LAI VUNG, TỈNH ĐỒNG THÁP (GIAI ĐOẠN 2)

Cơ quan chủ trì đề tài : Viện Cây ăn quả miền Nam

Chủ nhiệm đề tài : TS Trần Thị Oanh Yến

ĐỒNG THÁP - 07/2022

THUYẾT MINH ĐỀ TÀI

ỨNG DỤNG VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ CẤP TỈNH

I THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI

1 Tên đề tài:

Cải thiện phẩm chất trái quýt Hồng huyện Lai Vung, tỉnh Đồng Tháp (giai đoạn 2) - Mã số đề tài (được cấp khi phê duyệt):

Kế tiếp hướng nghiên cứu của chính nhóm tác giả

5.1 Nguồn kinh phí Kinh phí (triệu đồng)

- Từ Ngân sách sự nghiệp khoa học 4.900

Học hàm, học vị, họ và tên: TS Trần Thị Oanh Yến, Giới tính: Nữ Điện thoại liên lạc: 0908614835, E-mail: tranthioanhyen@gmail.com Tên tổ chức đang công tác: Viện Cây ăn quả miền Nam

Địa chỉ tổ chức: xã Long Định, huyện Châu Thành, tỉnh Tiền Giang Chức vụ hiện tại: Phó Viện trưởng

Mẫu 2B

Kèm theo văn bản số 71/HD-SKHCN ngày 18 tháng 01 năm 2021

8 Thƣ ký đề tài:

Học hàm, học vị, họ và tên: ThS Nguyễn Nhật Trường, Giới tính: Nam Điện thoại liên lạc: 0903118120, E-mail: nhattruongsofri@yahoo.com Tên tổ chức đang công tác: Viện Cây ăn quả miền Nam

Địa chỉ tổ chức: xã Long Định, huyện Châu Thành, tỉnh Tiền Giang Chức vụ hiện tại: Phó trưởng Bộ môn Chọn tạo giống Cây ăn quả

Tên tổ chức chủ trì đề tài: Viện Cây ăn quả miền Nam Địa chỉ: xã Long Định, huyện Châu Thành, tỉnh Tiền Giang Điện thoại: 0273 3893129

Website: www.sofri.org.vn

Họ và tên thủ trưởng tổ chức: TS Võ Hữu Thoại Số tài khoản: 3713.0.1052497

Tại Kho bạc Nhà nước tỉnh Tiền Giang

10 Các tổ chức phối hợp chính thực hiện đề tài: (nếu có)

Ngân hàng TMCP Đầu tư và Phát triển chi nhánh Đồng Tháp

10.2 Tổ chức 2: Trung tâm Ứng dụng Nông nghiệp công nghệ cao tỉnh Đồng Tháp

Tên thủ trưởng tổ chức: Nguyễn Văn Năm

Điện thoại: 0979876399; Fax:

Địa chỉ: ĐT 848, ấp Đông Khánh, xã Tân Khánh Đông, TP Sa Đéc, tỉnh Đồng Tháp Số tài khoản: Tại kho bạc/Ngân hàng:

- Thực hiện khảo nghiệm diện hẹp, diện rộng, khảo nghiệm có kiểm soát

- Đánh giá ảnh hưởng của các loại gốc ghép khác nhau trên đặc tính không/ít hạt, chất lượng quả, sinh trưởng của các dòng quýt Hồng mới tạo ra - Đánh giá tính ổn định về số hạt/trái của các dòng quýt Hồng không/ít hạt triển vọng qua các thế hệ nhân giống, tuổi cây và

- Thực hiện khảo nghiệm diện hẹp, diện rộng, khảo nghiệm có kiểm soát

- Đánh giá ảnh hưởng của các loại gốc ghép khác nhau trên đặc tính không/ít hạt, chất lượng quả, sinh trưởng của các dòng quýt Hồng mới tạo ra - Đánh giá tính ổn định về số hạt/trái của các dòng quýt Hồng không/ít hạt triển vọng qua các thế hệ nhân giống, tuổi cây và mức độ gây hại và quản lý dịch hại trên các dòng quýt Hồng không/ít hạt triển vọng tại các

04 TS Trần Thị Mỹ Hạnh Viện CAQMN

- Đánh giá thành phần dịch hại, mức độ gây hại và quản lý dịch hại trên các dòng quýt Hồng không/ít hạt triển vọng tại các điểm thí nghiệm

- Khảo nghiệm có kiểm soát các dòng quýt Hồng không/ít hạt có triển vọng

- Xây dựng quy trình kỹ thuật canh tác giống quýt Hồng quýt Hồng không/ít hạt triển vọng trong các khảo nghiệm diện hẹp, diện rộng

- Đánh giá ảnh hưởng của các loại gốc ghép khác nhau trên đặc tính không/ít hạt, chất lượng quả, sinh trưởng của các dòng quýt Hồng mới tạo ra

4,0

06 ThS Phạm Thành Chul Viện CAQMN

- Thực hiện khảo nghiệm diện hẹp, diện rộng, khảo nghiệm có kiểm soát

- Đánh giá ảnh hưởng của các loại gốc ghép khác nhau trên đặc tính không/ít hạt, chất lượng quả, sinh trưởng của các dòng quýt Hồng mới tạo ra

- Nghiên cứu ảnh hưởng của chất điều hòa sinh trưởng đến năng suất và chất lượng trái của các dòng quýt Hồng không/ít hạt

- Xây dựng quy trình kỹ thuật canh tác giống quýt Hồng

Đánh giá dịch hại trên các dòng quýt Hồng không/ít hạt có triển vọng

2,36

II MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG ÁN TỔ CHỨC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 12 Mục tiêu và phạm vi thực hiện của đề tài

12.1 Mục tiêu tổng quát (bám sát mục tiêu đặt hàng)

Tuyển chọn được 01-02 giống quýt Hồng không/ít hạt, chất lượng cao

12.2 Mục tiêu cụ thể (cụ thể hóa mục tiêu đặt hàng đã được phê duyệt)

- Tuyển chọn được 01-02 giống quýt Hồng mới được tự công bố lưu hành có các đặc tính:

+ Số hạt trên trái ≤ 5 hạt + Tỉ lệ dịch trái ≥ 30% + Chỉ số TSS/TA ≥ 15

+ Các đặc tính phải ổn định (theo gốc ghép, theo thế hệ canh tác và theo tuổi cây) + Những đặc tính khác của trái quýt Hồng vẫn được giữ nguyên (vỏ trái có màu vàng cam, trái dạng cầu dẹt; khối lượng trái trung bình 160-180g/trái, năng suất tương đương so với giống quýt Hồng đang được trồng phổ biến ở cùng tuổi cây)

12.3 Đối tượng nghiên cứu

- Các dòng quýt Hồng chiếu xạ (không/ít hạt) có triển vọng đã được chọn lọc ở giai đoạn 1 của đề tài (05 dòng quýt Hồng chiếu xạ được chọn lọc và 01 giống quýt Hồng được nhân giống từ cây quýt Hồng đầu dòng làm đối chứng)

- Chọn lọc các giống gốc ghép sinh trưởng khỏe, chống chịu bệnh hay các yếu tố bất lợi, hay giống gốc ghép đang được sử dụng phổ biến như cam Mật, chanh Tàu, Sảnh, Quách, nhằm đánh giá chọn giống gốc ghép thích hợp cho dòng quýt Hồng không/ít hạt mới tạo ra

12.4 Phạm vi nghiên cứu

Các khảo nghiệm, thí nghiệm giống/dòng quýt Hồng không/ít hạt có triển vọng được thực hiện tại huyện Lai Vung, tỉnh Đồng Tháp và tại Viện Cây ăn quả miền Nam

13 Tổng quan tình hình nghiên cứu, luận giải về mục tiêu và những nội dung

nghiên cứu của đề tài (Chú thích và trích dẫn rõ ràng các tài liệu đã tham khảo)

13.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài (Mô tả, phân tích,

đánh giá đầy đủ, rõ ràng mức độ thành công, hạn chế của các kết quả công trình nghiên cứu trong và ngoài nước có liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu của đề tài)

13.1.1 Tổng quan kết quả thực hiện giai đoạn 1 của đề tài

Kết quả thực hiện giai đoạn 1 của đề tài từ năm 2015-2021, đã tuyển chọn được 02 cây đầu dòng quýt Hồng được Sở Nông nghiệp và PTNT tỉnh Đồng Tháp công nhận theo Quyết định số 57/QĐ-SNN ngày 24/3/2020 mang mã hiệu C.QUYT HONG.87.876.30220.20.01 (QHLV-23a), C.QUYT HONG.87.876.30220.20.01 (QHLV-23b)

Từ cây dòng quýt Hồng sạch bệnh vàng lá Greening và Tristeza qua kiểm tra bằng phương pháp PCR và RT-PCR đã chuyển giao cho Trung tâm Ứng dụng Nông nghiệp công nghệ cao tỉnh Đồng Tháp để xây dựng vườn cây đầu dòng quýt Hồng phục vụ nhân giống cây sạch bệnh cho sản xuất

Sử dụng tia gamma chiếu xạ gây đột biến trên mầm ngủ của giống quýt Hồng đã xác định được liều chiếu xạ tia gamma thích hợp trên mầm ngủ quýt Hồng từ 3,0 - 5,0 Krad trong việc tạo giống quýt Hồng ít hạt Sau 05 năm trồng các dòng quýt Hồng chiếu xạ gây đột biến ngoài đồng đã tuyển chọn được 40 dòng quýt Hồng chiếu xạ có số hạt/trái thấp hơn, chất lượng trái từ bằng đến cao hơn so với giống quýt Hồng được trồng phổ biến trong sản xuất Trong đó, 15 dòng quýt Hồng chiếu xạ có số hạt/trái ≤ 3 hạt, độ lệch chuẩn của số hạt/trái thấp; tỉ lệ dịch trái ≥ 30%; chỉ số brix/acid tổng số ≥ 15

Xác định được nồng độ Colchicine 0,02%, thời gian xử lý 6 giờ trên phôi mầm

quýt Hồng trong điều kiện in-vitro tạo cây quýt Hồng tứ bội cao nhất Tuy nhiên, thí

nghiệm xử lý Colchicine trên chồi mầm không hiệu quả trong việc gây đột biến tạo cây quýt Hồng tứ bội

Tạo được 100 cây quýt Hồng tứ bội trồng ngoài đồng, cây có chiều cao 1,6 - 1,7m, đường kính tán 1,2 - 1,5m Mỗi cây có thể cho từ 300 - 500 mầm ngủ sử dụng cho xử lý chiếu xạ để tạo giống quýt Hồng mới

Kết quả đánh giá tính đa dạng di truyền của các dòng quýt Hồng tuyển chọn và chiếu xạ tia gamma cho thấy, các dòng quýt Hồng tuyển chọn có mối quan hệ di truyền gần nhau và cùng chung một nhóm Các dòng quýt Hồng chiếu xạ có triển vọng có sự khác biệt di truyền so với dòng quýt Hồng đầu dòng Đã xác định bộ chỉ thị phân tử gồm 33 đoạn mồi SSR được xác định để ứng dụng trong phân tích đa hình và xác định giống quýt Hồng

13.1.2 Tổng quan ngoài nước

Nghiên cứu chọn tạo giống cây có múi không hạt

Không hạt là một đặc tính quan trọng của cây có múi, đặc biệt đối với trái tiêu thụ tươi như quýt Bên cạnh đặc tính không hạt, các đặc tính khác như độ brix, hàm lượng acid tổng số, tính dễ lột vỏ, màu sắc vỏ, thịt trái… và hương vị thơm ngon là những tiêu chí quan trọng trong chương trình chọn tạo giống cam quýt Trái cam quýt nhiều hạt không được người tiêu dùng ưa chuộng, ngay cả khi các tính trạng khác tốt Vì vậy, nghiên cứu giống không hạt trở thành mục tiêu chính cho các nhà chọn tạo giống cây có múi khắp thế giới [23] Cam quýt thương mại thường có rất ít hạt; tuy nhiên, có nhiều khái niệm không/ít hạt trên cây có múi: trung bình ít hơn 2 hoặc 1,5 hạt/trái được xem như không hạt [96]; theo Zhu và ctv (2008), trung bình 2,3 hạt/trái được coi là không hạt [152]; Varoquaux và ctv (2000), trái cam quýt được xem là không hạt khi số hạt ít hơn 5 hạt, trái ít hạt (6-10 hạt/trái) [140]; ở Mỹ trái cam được xem là không hạt khi có từ 0 - 6 hạt [101]

Các giống cây có múi không hạt có giá trị thương mại cao hơn so với giống có hạt Hạt được xem như một đặc tính quan trọng cần cải thiện trong tạo giống quýt mới chất lượng cao [137] Có nhiều giống cây có múi có các tính trạng chất lượng trái cao nhưng không thể thương mại được do số hạt trong trái nhiều [37] Ở các nước có nghề trồng cây có múi phát triển, các giống cây có múi có hạt được trồng cho trái xen mùa vụ với giống không hạt do chúng có các đặc tính chất lượng trái tốt hoặc để khắc phục tính cho trái theo mùa vụ của giống có hạt; trong nghiên cứu tạo giống cây có múi không hạt, có nhiều phương pháp được sử dụng để tạo giống không hạt như:

(1) Lai giữa nhị bội với tứ bội (2x x 4x hoặc 4x x 2x)

Cây có múi tam bội được tạo ra từ lai hữu tính giữa mẹ tứ bội với bố nhị bội [29, 36] Cây tam bội sinh trưởng rất mạnh mặc dù giai đoạn nảy mầm và giai đoạn khởi đầu sinh trưởng rất chậm [45] Cây tam bội được tạo ra từ các tổ hợp lai giữa nhị bội với tứ bội không chỉ cho trái không hạt mà còn giữ được các đặc tính tốt của các giống bố, mẹ như màu sắc vỏ trái, dạng trái… và đặc tính dễ lột ở quýt [128] Hai giống cây có múi tam bội là Oroblanco và Melogold là kết quả từ sự lai giữa bưởi nhị bội và bưởi chùm tứ bội [124], [125]

(2) Phôi tam bội từ các loài đơn phôi dễ dàng được xác định là do các hạt mang phôi tam bội nhỏ hơn hạt nhị bội từ 1/3 tới 1/6 lần [35] Các kết quả nghiên cứu cũng cho thấy rằng khi cấy các phôi chưa thành thục của các hạt kém phát triển là tam bội trong khi các phôi từ hạt phát triển hoàn toàn được xác định là nhị bội [92]

(3) Tạo giống cây có múi không hạt bằng chiếu tia phóng xạ (gamma) để gây đột biến trên chồi mầm là phương pháp hữu hiệu và nhanh cho kết quả trong việc tạo giống cây có múi không hạt Liều chiếu xạ tia gamma thay đổi tùy thuộc loài cây trồng, do đó, sử dụng tia gamma trong nghiên cứu chọn tạo giống còn hạn chế là do thiếu thông tin về liều tối hảo cho xử lý chiếu xạ [126]

(4) Đột biến tự nhiên trên cây có múi được ghi nhận trên cành, trái, và trên các cây trồng từ phôi tâm, cây được nhân giống vô tính bằng chồi mầm Một vài giống cây có múi thương phẩm có nguồn gốc từ đột biến tự nhiên có giá trị cao như cam Washington Navel và bưởi chùm Marsh là các giống được trồng ở Mỹ và một số nước trên thế giới [126]; cam Salustiana của Tây Ban Nha, hay quýt Satsuma ở Nhật là các giống đột biến [57] Một số giống quýt có nguồn gốc từ đột biến cũng đã được tuyển chọn ở Ý [112] và Tây Ban Nha [25] Deng (2000) đã báo cáo có 04 giống cam Mật, 08 giống quýt và 05 giống bưởi đã được đưa vào sản xuất ở Trung Quốc từ kết quả chọn tạo giống không hạt, trong số 17 giống trên, 16 giống có nguồn gốc từ tuyển chọn cây trồng hạt, từ đột biến cành trong tự nhiên và một giống từ xử lý đột biến trên hạt cam [34]

Công nghệ hạt nhân được ứng dụng trong nghiên cứu chọn tạo giống cây trồng nhằm cải thiện tính đa dạng di truyền, cải thiện một hoặc vài tính trạng trên giống thương phẩm; không giống như kỹ thuật chọn tạo giống cổ điển là do sự kết hợp về mặt di truyền của các gen bố mẹ sẵn có, công nghệ hạt nhân gây ra sự xuất hiện, sự kết hợp các gen mới với tần số đột biến cao, sử dụng các tia ion gây đột biến ở cây trồng để tạo ra các thể đột biến có lợi và có giá trị kinh tế cao hơn [19]

Tia bức xạ có thể gia tăng tần số đột biến trong tự nhiên ở cây có múi, các nhà chọn giống cây có múi trên thế giới đã có nhiều thành công trong việc làm giảm số hạt/trái hay tạo giống cây có múi không hạt bằng chiếu tia X hoặc tia gamma trên hạt, hay trên mầm ngủ của các giống cây có múi thương phẩm Hensz (1971) đã tạo ra giống bưởi chùm không hạt Star Ruby bằng phương pháp xử lý đột biến hạt của giống bưởi chùm Foster có hạt [51] Hensz (1977) đã xử lý đột biến bằng tia X trên mầm ngủ của giống bưởi chùm không hạt Red Ruby, nhằm cải thiện phẩm chất trái và đặc tính ra trái

[52] Russo và ctv (1981) đã xử lý chồi của giống quýt Clementine (Citrus reticulata

Blanco) bằng tia gamma với mục đích tạo ra các dòng ít hạt, đã tạo ra một số chồi cho trái có số hạt trên trái giảm so với giống quýt Clementine [111] Hearn (1984) xử lý hạt cam, bưởi chùm với tia gamma đã tạo ra các giống cam và bưởi chùm không hạt [47] Hearn (1986) đã xử lý mầm ngủ của giống bưởi chùm Foster để tạo ra giống có số hạt/trái giảm (không hạt thương mại), kết quả đã chọn lọc được 04 dòng có số hạt/trái giảm ổn định qua 04 năm khảo sát [49] Tại trường Đại học California (Mỹ) thực hiện tạo giống cây có múi không hạt từ giống thương phẩm bằng xử lý mầm ngủ với tia gamma Từ xử lý tia gamma trên 4.500 mầm ngủ của các giống Encore, Kinnow, Fairchild, W Murcott, Murcott, Lee, Kara, Fremont, Ortanique, Fallglo, Daisy, Fortune, Dancy, Nova, Sue Linda Temple, Sunburst, các con lai quýt tuyển chọn và cam Valencia; khoảng 50% các cây được tạo ra, tuyển chọn các dòng có triển vọng cho khảo nghiệm đồng ruộng, 20 cá thể có số hạt/trái thấp được tuyển chọn và được đánh giá ở 04-05 vị trí khác nhau Dù các cá thể xử lý đột biến chỉ cho trái vài trăm cá thể nhưng họ đã chọn được một số cá thể có triển vọng với số lượng hạt/trái thấp, các cá thể này có nguồn gốc từ giống Encore, W Murcott và Kinnow [108]

Các đột biến tự phát hoặc nhân tạo đóng vai trò quan trọng trong chọn tạo giống cây ăn trái với mục tiêu cải thiện các đặc tính như kích thước cây, thời gian ra hoa, thời gian chín của trái, màu vỏ trái, khả năng tự thụ phấn, cải thiện độ dày vỏ trái và khả năng chống chịu với các tác nhân gây bệnh đã tạo ra nhiều giống cây đáp ứng các yêu cầu trên phục vụ cho sản xuất [75], [100] Trong đó, phương pháp gây đột biến bằng tia gamma đã được sử dụng hiệu quả với nhiều giống cây có múi, chiếu xạ trên mầm tạo ra tần suất đột biến cao, tạo ra nhiều biến dị Cây sau chiếu xạ được chọn lọc và khảo nghiệm sau đó ra chọn giống đáp ứng yêu cầu sản xuất Các mục tiêu đặt ra trong chọn giống cây có múi bằng phương pháp gây đột biến là tạo giống có trái không hạt, cây không gai, tạo màu trái và thịt trái hấp dẫn hơn phù hợp thị hiếu của người tiêu dùng [76]

Bức xạ gamma đã được ứng dụng rộng rãi trong chọn tạo giống cây có múi để tạo giống không hạt tại Trung Quốc được thực hiện bởi Jing và ctv (2017) trên giống cam

đa phôi “Meiguicheng” (Citrus sinensis) với tia gamma và dạng ban đầu (cây lấy mầm

để chiếu xạ) đã được sử dụng để xác định mối quan hệ giữa bức xạ gamma và cơ chế tạo trái không hạt Kết quả cho thấy, cá thể không hạt tạo ra từ đột biến tia gamma và dạng ban đầu đều là thể lưỡng bội, có cấu tạo hoa giống nhau Sự sai lệch nhiễm sắc thể do phóng xạ làm giảm số lượng và khả năng sống sót của hạt phấn ở thể đột biến không hạt Tuy nhiên, quan sát tế bào học trên các tế bào hạt phấn cho thấy không có sự khác biệt về các nhiễm sắc thể ở mỗi giai đoạn phân bào của cả thể đột biến và dạng ban đầu Do đó, khả năng bất thụ của hạt phấn ở thể đột biến không hạt không do rối loạn quá trình phân bào gây ra Ngoài ra, sai lệch nhiễm sắc thể do bức xạ gamma gây ra khiến tỉ lệ không hạt của trái cao hơn đáng kể (86,21%) ở thể bất dục do noãn trong quá trình tạo trái không hạt Sự thụ phấn giữa thể đột biến không hạt và dạng ban đầu cho thấy hạt phấn từ thể đột biến đã thụ tinh hiệu quả cho dạng ban đầu, cho thấy rằng thể đột biến có khả năng sinh sản đực, có thể được sử dụng làm bố trong các chương trình lai tạo giống Tuy nhiên, trái phát triển từ hoa của cá thể đột biến được thụ phấn với dạng ban đầu tạo trái ít hạt, hạt nhỏ hơn hoặc chỉ có phôi Do đó, sự không hạt của thể đột biến rõ nhất ở thể bất dục noãn, tế bào phôi có thể phát triển và triệt tiêu hạt của giống này, nhưng tỉ lệ của cá thể bất dục noãn được tạo ra từ đột biến thấp [60] Mặt khác, tự không dung hợp cũng là nguyên nhân gây ra không hạt như các giống bưởi không hạt nổi tiếng của Thái Lan, để sản xuất trái không hạt, các giống bưởi được khuyến cáo trồng tách biệt với các giống cây có múi khác (không có tác nhân thụ phấn) [122]

Độ nhạy của đột biến (LD50) của cây có múi trong khoảng 40-100 Gy tùy thuộc

vào loài và giống Mầm, hạt, vật liệu in-vitro của cây có múi đều mẫn cảm với tia

gamma [113], [117] Một giống cây có múi đột biến không gai được tạo ra từ chiếu xạ

tia gamma liều 80-100 Gy trên phôi chưa thành thục của giống cam (Citrus sinensis)

[117], trong khi các hạt thành thục được chiếu xạ với liều 100 Gy [68] Hai giống đột

biến đã được chọn lọc là “Hongju 418” và “Hongju 420” [68] Citrus paradisi cv

Hudson đã được xử lý với neutron nhiệt đã tạo được giống không hạt “Star ruby” [33] Với mục đích làm giảm số hạt của trái cây có múi, phương pháp sử dụng phóng xạ được thực hiện trong chương trình chọn giống thì nhanh hơn so với việc lai tạo đã được áp dụng phổ biến trong các chương trình nghiên cứu chọn tạo giống cây có múi ở các nước trên thế giới Berken Çimen và ctv (2020) đã sử dụng tia gamma chiếu xạ trên mầm với mục tiêu làm giảm số hạt và cải thiện chất lượng của giống Ortanique tangor

(C reticulata × C sinensis) Mầm của giống Ortanique tangor được xử lý với tia gamma

(nguồn Cobalt-60) liều 50 Gy vào tháng 4/2014 Mầm sau xử lý được ghép trên gốc ghép, tỉ lệ mầm hình thành cây được ghi nhận là 60,34% Để đánh giá tính ổn định của đột biến, những cây được ghép lần 3 được trồng cho đánh giá vào năm 2017 Từ 852 cây Ortanique tangor đột biến trồng ra đồng, có 68 cây cho trái và đánh giá 19 chỉ tiêu chất lượng trái như số hạt, đường kính trái, chỉ số chín của trái Đường kính trái của các cây trong quần thể cây đột biến ghép lần 3 từ 56,72-84,79 mm, khối lượng trái 90-287,6g/trái, số hạt từ 0,6-13,1 hạt/trái và có 18 cây có số hạt/trái ≤ 4 hạt, trong khi số hạt của cây Ortanique tangor không chiếu xạ là 10,7 hạt/trái; các đặc tính khác của trái như khối lượng trái, chiều cao trái, đường kính trái, cỡ trái của cây qua chiếu xạ tương tự như trái Ortanique tangor [22]

Bên cạnh việc tạo giống cây có múi không hạt hoặc cải thiện chất lượng trái, tia gamma còn được sử dụng trong tạo giống chống chịu bệnh Bệnh Mal secco (do nấm

Phoma tracheiphila (Petri) Kantsch và Gik.) gây hại nhiều vùng trồng chanh trên toàn

thế giới, trong đó có giống chanh không hạt được người tiêu dùng ưa chuộng Năm mức liều chiếu xạ gồm 0, 3, 5, 7 và 9 Krad của bức xạ gamma Cobalt-60 đã được sử dụng gây

đột biến trên mầm của giống chanh “Kutdiken” (Citrus limon (L.) Burm F.) Các cá thể

đột biến được nhân giống đến thế hệ thứ 3, có 358 cây đột biến ở thế hệ thứ nhất và 478 cây được ghép lần 3 (thế hệ thứ 3) được khảo sát số hạt/trái và khả năng chống chịu bệnh Mal secco trong điều kiện ngoài đồng và trong nhà kính Giống chanh “Kutdiken” có LD50 ở bức xạ gamma 5 Krad Số hạt/trái biến động từ 0-34 hạt/trái Mức độ chống chịu bệnh Mal secco cũng khác nhau giữa các cây từ 1,0 (không có triệu chứng) đến 4,3 (mức độ nhiễm bệnh cao) Các cây không hạt và cây chống chịu Mal secco nhận được từ liều chiếu xạ 5 và 7 Krad, 03 cây từ liều chiếu xạ 5 krad cho trái giống chanh hơn, trong khi ở liều chiếu xạ 7 Krad làm thay đổi hình thái cây và cho trái chín sớm Kết quả của nghiên cứu này của Gulsen và ctv (2007) cho thấy chiếu xạ tia gamma trên mầm giống chanh “Kutdiken” có hạt đã tạo ra được giống chanh không hạt và có khả năng chống chịu bệnh Mal secco [44]

Kỹ thuật gây đột biến được sử dụng để cải thiện nhiều tính trạng hữu ích như kích cỡ cây, thời gian ra hoa, thời gian trái chín, màu sắc trái, khả năng tự dung hợp, và tính kháng đối với mầm bệnh Hiện nay, số giống có nguồn gốc từ gây đột biến tăng đáng kể [50], [75] Trên cây có múi, đột biến bằng tia gamma được sử dụng hiệu quả trên một vài loài; chiếu xạ tia gamma trên mầm ngủ có thể gây ra tần số đột biến cao dẫn tới tạo ra giống mới đa dạng hơn so với giống ban đầu LD50 chiếu xạ trên mầm ngủ cây có múi trong phạm vi từ 40-100 Gy [113], [117] phụ thuộc vào loài và giống Đột biến tạo giống không hạt gần đây của giống bưởi chùm Foster được chọn lọc từ mầm ngủ chiếu xạ tia gamma liều 50 Gy [81] Chanh Eureka và Israeli villafranca được chiếu xạ tia gamma liều 60 và 50 Gy một cách tương ứng và các giống không hạt mới được đưa vào sản xuất [48] Một giống bưởi chùm đột biến Red Rio có thịt trái và nước trái màu đỏ có nguồn gốc từ xử lý chiếu xạ bưởi chùm Red Ruby bằng tia gamma, liều 80 Gy được phóng thích vào năm 1984 [118] Các mầm ngủ của các giống bưởi, quýt, cam Navel chiếu xạ bằng tia gamma với các liều 30-75 Gy đã chứng tỏ liều càng cao ảnh hưởng đột biến càng cao, trong khi cam Valencia và bưởi chùm tạo ra nhiều dòng không hạt ở các liều chiếu xạ cao [145]

Tại Israel, đột biến bằng tia gamma là một kỹ thuật được sử dụng phổ biến để tạo giống mới có đặc tính không hạt ở trái của cây có múi [43] Trong chương trình chọn tạo giống cây có múi của Israel, 08 giống quýt đã được chiếu xạ bằng tia gamma trên mầm ngủ và các giống không hoặc ít hạt đã được chọn từ các cá thể của giống chiếu xạ tương ứng theo từng cặp để so sánh chúng với nhau trên các tính trạng chất lượng trái Các giống quýt được so sánh là: “Rishon” với “Kedem”; “Michal” với “Michal” chiếu xạ; “Merav” với “Meravit”; “Vered” với “Vardit”; “Ora” với “Or”; “Murcott” với “Mor”; “Shani” với “Shani” chiếu xạ; “King” với “King” chiếu xạ Kết quả cho thấy rằng chọn tạo giống đột biến bằng tia gamma đã làm giảm số hạt/trái trung bình từ 70 - 92%, làm chậm thời gian chín của các giống quýt chín sớm như “Rishon” và “Michal” từ 8 - 13 ngày, nhưng không làm chậm thời gian chín của hầu hết các giống chín trung bình và chín muộn Đột biến tia gamma cũng làm giảm khối lượng trái của 7/8 giống có số hạt/trái thấp từ 6 - 41g trên trái Tia gamma đã làm thay đổi thành phần hóa sinh và chất lượng dinh dưỡng, trong số mẫu khảo sát chỉ một vài dòng không thay đổi ngược lại các dòng chiếu xạ khác có mức TSS, acid, Vitamin C và chất chống oxi hóa tổng số cao hay thấp hơn so với đối chứng Kết quả đánh giá cảm quan cho thấy hầu hết các giống ít hạt do chiếu xạ tia gamma có hương vị nhẹ hay khác biệt có ý nghĩa hơn so với giống không chiếu xạ [43]

Tại Ấn Độ, Rattanpal và ctv (2019) đã tạo ra sự biến dị di truyền của giống quýt

Kinnow (Citrus nobilis Lour × C deliciosa Tenora) bằng cách sử dụng bức xạ gamma

Bốn trăm mầm quýt Kinnow được chiếu xạ ở liều 30 Gy, mầm sau chiếu xạ được ghép trên gốc ghép chanh sần Từ 400 mầm qua chiếu xạ thu được 188 cây và trồng ra đồng Sau 03 năm trồng, kết quả ghi nhận được 6,4% cây có số hạt < 10,3 hạt/trái, 39,4% số cây có số hạt từ 10,3-20,3 hạt/trái và 54,7% cây có số hạt > 20,3 hạt/trái Khối lượng trái từ 94,3-253,2 g/trái, trong đó 46,8% cây mang trái nhỏ Trong số 188 cây chiếu xạ tia gamma có 11 cây đột biến có số hạt < 8 hạt/trái và có các tính trạng ưu thế hơn giống Kinnow ban đầu, từ các cá thể này đã chọn ra được giống mới có tên “PAU Kinnow-1” cho vùng trồng cây có múi thuộc Bang Punjab, Ấn Độ [103]

Bưởi Majia (Citrus maxima (Burm.) Merr.) là giống bưởi đặc biệt của tỉnh Giang

Tây, Trung Quốc, nổi tiếng với hương vị thơm ngon, hàm lượng lycopene cao, nhược điểm của giống bưởi “Majia” là hoa không tự thụ phấn của chính nó mà cần phải thụ phấn từ nguồn phấn hoa của giống bưởi khác, khi thụ phấn bổ sung thì trái có 120-200 hạt Để có được trái bưởi “Majia” không hạt, Li Yang và ctv (2020) đã sử dụng phấn hoa của giống bưởi Chua chiếu xạ tia gamma 1.000 Gy Cobalt-60 để thụ phấn cho bưởi Majia Sự thụ phấn này đã tạo nên trái bưởi Majia không hạt nhưng vẫn giữ được các đặc tính khác (tương tự như trái bưởi Majia thụ phấn với giống bưởi không qua chiếu xạ tia gamma) như khối lượng trái, đường kính trái, dày vỏ, TSS, hàm lượng vitamin C, hàm lượng đường tổng số và acid tổng số Điểm đặc biệt là phấn hoa của giống bưởi Chua không ảnh hưởng bởi việc chiếu xạ tia gamma, thí nghiệm kiểm tra sự nẩy mầm

của hạt phấn trong in-vitro cho thấy phấn vẫn phát triển bình thường trong quá trình thụ

phấn đến phát triển trong ống phấn và thụ tinh trong noãn Trong thịt của trái không hạt có chứa hàm lượng IAA, GA3 và ZR cao hơn, tỉ lệ (IAA + GA3 + ZR)/ABA cao hơn so với trái bưởi có hạt Tuy nhiên, nồng độ IAA, GA3 và ZR và tỉ lệ (IAA + GA3 + ZR)/ABA trong hạt thì ngược lại so với trong thịt trái Kết quả này cho thấy, trái được

thụ phấn từ nguồn phấn của cây được chiếu xạ có thể duy trì sự tăng trưởng của trái và làm tăng chất lượng trái Quá trình khảo sát sự thụ phấn, thụ tinh cho thấy nhân nội nhũ (endosperm nuclei) kéo dài theo thành của túi phôi ở cả hai loại phấn (xử lý chiếu xạ tia gamma và không xử lý) ở thời điểm hai tuần sau khi thụ phấn; 07 tuần sau khi thụ phấn, một số nội nhũ đã bước vào giai đoạn phân bào trong túi phôi được thụ tinh với phấn hoa không được chiếu xạ, nhưng sự thoái hóa và nhỏ lại của nội nhũ được ghi nhận ở hầu hết các noãn được thụ tinh với phấn hoa đã được chiếu xạ Nội nhũ đóng vai trò rất quan trọng trong sự phát triển của phôi bằng cách cung cấp các chất dinh dưỡng được lưu trữ trong các tế bào của nó Nghiên cứu này chứng minh rằng sự thoái hóa nội nhũ hình thành sớm ở các hạt đang phát triển được thụ phấn bằng phấn hoa được chiếu xạ có thể là một nguyên nhân cho sự triệt tiêu hạt [71]

Tạo đột biến được Min và ctv (2012) thực hiện trên cây có múi tại Hàn Quốc,

bằng cách chiếu xạ trên mầm của giống quýt Citrus unshiu Marc cv Miyagawa với tia gamma 120 Gy Cobalt-60, mầm sau khi chiếu xạ được ghép trên gốc cam Chua (C

aurantium L.) 01 năm tuổi Từ các cây quýt qua chiếu xạ đã chọn được 03 cây quýt đột

biến có chất lượng trái cao hơn so với đối chứng và được so sánh với dạng ban đầu (không chiếu xạ tia gamma) để đánh giá thành phần phenolic, phenolic tổng số, flavonoid tổng số, flavonoid phân phối và D-limonene Kết quả ghi nhận được việc chiếu xạ gây ra sự thay đổi phenolic tổng số và hàm lượng flavonoid của vỏ, thịt trái, và lá của cây quýt đột biến, cũng như hàm lượng D-limonene Phân tích bằng HPLC cho thấy hesperidine, narirutin và rutin khác nhau ở các cây quýt đột biến Qua đó cho thấy

việc chiếu xạ tia gamma trên mầm của giống quýt Citrus unshiu Marc cv Miyagawa

làm thay đổi thành phần phenol [82]

Tại Indonesia, phương pháp tạo giống đột biến được thực hiện trên 285 mầm của

02 giống quýt thương mại của Indonesia là (Citrus reticulata Blanco) cv SoE (Keprok SoE) và (Citrus reticulata Blanco) cv Garut (Keprok Garut) và giống bưởi (Citrus

grandis L Osbeck) cv Nambangan sử dụng tia gamma với liều 0, 20, 40, 60 và 80Gy

Mầm sau chiếu xạ được ghép trên gốc ghép Tanaman jeruk JC (Japanche citroen) vào

thời điểm 02 ngày sau xử lý chiếu xạ Cây không xử lý chiếu xạ cũng được trồng cùng với cây chiếu xạ để đánh giá các đặc tính trái như số hạt/trái, màu vỏ trái và thịt trái Từ 172 cây quýt và bưởi chiếu xạ ban đầu đã chọn ra được cây không hạt ở quýt SoE và bưởi Nambangan Các dòng không hạt hoặc ít hạt được tìm thấy ở cả 02 giống quýt Soe, Garut và bưởi Nambangan Quýt Keprok SoE không hạt (0-5 hạt) có 20 cây trong đó 11 cây ở liều chiếu 20Gy và 09 cây ở liều chiếu 40Gy, số cây có số hạt 6-10 hạt (ít hạt) là 56 cây gồm 47 cây ở liều chiếu 20 Gy và 9 cây ở liều chiếu 40 Gy trong khi cây không chiếu xạ có số hạt từ 12-14 hạt/trái Đối với giống quýt Keprok Garut sau chiếu xạ thu được 15 cây không hạt với 14 cây thu được từ liều chiếu 20 Gy và 01 cây của liều chiếu 40 Gy, 13 cây ít hạt ở liều chiếu 20 Gy (09 cây) và 04 cây ở liều chiếu 40 Gy trong khi số hạt/trái của cây đối chứng là 10-33 hạt/trái Giống bưởi Nambangan sau chiếu xạ có 04 cây không hạt gồm 03 cây thuộc liều chiếu xạ 20 Gy và 01 cây ở liều chiếu 40 Gy, cây đối chứng có số hạt 65-140 hạt/trái [130]

Năm 2007, Phòng thí nghiệm Cây có múi của Pontificia Universidad Católica de Chile được tài trợ từ quỹ FONDEF đã bắt đầu chương trình tạo giống quýt và chanh mới bằng kỹ thuật chiếu xạ tia gamma Mầm của các giống quýt lai, Clementine và chanh

được chiếu xạ bằng tia gamma (Cobalt-60) Các mầm sau khi được chiếu xạ đã được ghép thành cây gồm 4.500 cây quýt lai, 1.200 cây quýt Clementine và 2.500 cây Chanh đã được trồng trong khu thực nghiệm vào năm 2009 ở Pomaire, Chile (33°39‟S, 71°10‟W) Đánh giá nhanh các cá thể về đặc tính số hạt được thực hiện từ năm 2010-2011 trong điều kiện mật độ trồng dày, có áp dụng biện pháp cắt tỉa cành, bón phân và tăng cường việc thụ phấn chéo cho cây bằng cách sử dụng 10-12 tổ ong/ha Sau 02 vụ thu hoạch, hầu hết các biến dị kiểu hình đã được quan sát ở chanh, có 164 cây không hạt, 04 cây không gai và 01 cây có dạng trái nhỏ cho mục tiêu làm cây cảnh Đối với cây quýt chiếu xạ, có 14 dòng được ghi nhận không hạt được chọn lọc, 01 dòng có lá nhỏ trái dạng kumquat với số hạt/trái ít Bằng phương pháp chiếu xạ tia gamma trên mầm đã rút ngắn thời gian tạo giống cây có múi mới trong 05 năm Tính ổn định của đột biến đã được đánh giá và khảo nghiệm trong chương trình chọn giống được tiếp tục thực hiện [77]

Ngoài cây có múi, tia gamma còn được ứng dụng trong tạo giống các loài cây

trồng khác, Khatri và ctv (2005) đã thu thập 03 dòng đột biến năng suất cao và chín sớm bằng xử lý hạt Brassica juncea L cv S-9 bằng tia gamma (750 to 1.000 KGy) và EMS [46] Shah và ctv (2001) đã phát triển một dòng Brassica mới bằng chiếu xạ là Brassica

napus L cv ABASIN-95 Tác giả đã xử lý hạt B napus L cv Tower bằng tia gamma

với liều 1,0; 1,2 và 1,4 KGy, kết quả đã tạo được giống mới năng suất dầu cao, kháng

bệnh cháy lá do nấm Alternaria và bệnh gỉ trắng [115]

Bên cạnh việc chiếu xạ, các nghiên cứu về gốc ghép cho cây có múi cũng được Julia và ctv (2021) thực hiện trên giống quýt “Tango” là một trong những giống được trồng nhiều nhất ở Khu vực Địa Trung Hải Nghiên cứu của Julia và ctv (2021) đánh giá ảnh hưởng của gốc ghép lên giống thương phẩm về các đặc tính sinh lý, sinh hóa, dinh dưỡng và cảm quan của quýt “Tango”, quýt “Tango” được ghép trên gốc ghép Carrizo Citrange và FA5 ở hai địa điểm nghiên cứu là Sevilla và Huelva và đánh giá theo mùa thu hoạch Trái “Tango” từ vùng Sevilla có hàm lượng acid và đường thấp hơn so với trái ở vùng Huelva do đất ở vùng Sevilla có tỉ lệ cát cao hơn vùng Huelva Ở cả hai vùng khảo sát, trái của cây được ghép trên gốc ghép FA5 có hàm lượng đường, acid và đặc biệt là hàm lượng vitamin C cao hơn so với gốc ghép Carrizo Citrange Màu sắc vỏ trái chịu ảnh hưởng chính bởi độ cao so với mực nước biển nên trái của cây trồng ở Huelva có màu đẹp hơn [61]

- Đặc điểm của hạt phấn và tiểu noãn cây cam, quýt

Hạt phấn được bao bởi lớp vỏ bên ngoài hay còn gọi là bao phấn Hạt phấn khi cắt ngang quan sát thấy bên ngoài là vách của hạt phấn gồm hai lớp màng: Màng ngoài và màng trong Bên trong vách chứa các hợp chất đặc biệt Màng ngoài dày biểu hiện nhiều tầng lớp khác nhau và chứa sporopollenin là terpene đa phân tử; màng trong mỏng hơn chứa pectin và cellulose Khi quan sát dưới kính hiển vi điện tử, vỏ ngoài dường như không có hình dạng ngoại trừ mối liên kết sợi cellulose, là đặc trưng cho lớp tế bào sơ cấp (Linskens, 1964) [73] Trong khi hạt phấn phát triển, những tế bào tầng nuôi phân rã cung cấp dinh dưỡng cho hạt phấn [127] Theo Spiegel-Roy và Goldschmidt (1996) [127], sự sinh hạt phấn trải qua hai bước:

- Bước đầu tiên trong sự phát triển hạt phấn là sự phát sinh tiểu bào tử Mỗi tế bào mẹ tiểu bào tử lưỡng bội phân chia giảm nhiễm, sinh ra bốn tiểu bào tử đơn bội, mỗi tiểu bào tử đó sẽ phát triển thành một hạt phấn duy nhất

- Bước thứ hai là sự phát sinh tiểu giao tử, trong đó các tiểu bào tử phân hóa thành các hạt phấn hoạt động Hạt phấn chín có liên quan tới sự phân chia nguyên nhiễm của mỗi tiểu bào tử đơn bội Khi hạt phấn chín bao phấn thường có màu vàng sáng

Spiegel-Roy và Goldschmidt (1996) [127] cho rằng tiểu noãn của cam quýt có kiểu đính dạng noãn ngược, với lỗ noãn đối diện với trục của bầu noãn Tiểu noãn chín bao gồm cuống noãn, phôi tâm, túi phôi có tám nhân và hai lớp vỏ tiểu noãn

- Cuống noãn là một cọng nhỏ mang tiểu noãn và đính tiểu noãn vào thai tòa - Phôi tâm là một mô do cây mẹ sinh ra

Theo (Spiegel-Roy và Goldschmidt, 1996), giai đoạn đầu trong sự phát triển mầm noãn thì nguyên bào tử được hình thành mở đầu cho sự phát sinh đại bào tử Nguyên bào tử phát sinh từ một hoặc một số tế bào dưới biểu bì trước, tế bào này có kích thước và nhân lớn hơn tế bào chung quanh Nguyên bào tử phân chia một lần tạo thành tế bào bên ngoài là tế bào tầng nuôi, tế bào bên trong là tế bào mẹ túi phôi (tế bào mẹ đại bào tử); thỉnh thoảng có hơn một tế bào mẹ túi phôi được hình thành trong noãn Tế bào mẹ túi phôi trải qua giảm phân hai lần cho ra bốn đại bào tử (n) nhiễm sắc thể tương đồng xếp thẳng hàng dọc theo chiều dài của nhân Ba tế bào sẽ thoái hóa, tế bào thứ tư trở thành đại bào tử với nhân đơn bội và chuẩn bị nguyên phân lần đầu (đại bào tử này tạo sự khởi đầu của túi phôi) Sau lần nguyên phân đầu tiên, hai nhân mới được hình thành và đi về các cực của tế bào, tế bào bị kéo dài ra và phát triển thêm nữa để sản xuất ra túi phôi, kế đến tế bào chất không gia tăng và không bào lớn xuất hiện Tiếp theo sau đó, hai nhân thực hiện hai lần nguyên phân làm xuất hiện bốn nhân ở mỗi cực nghĩa là xuất hiện giai đoạn tám nhân của túi phôi: Tế bào trứng (noãn cầu) với hai trợ cầu (tế bào kèm) nằm ở cuối lỗ noãn, tại vị trí này trứng sẽ trưởng thành và sẵn sàng thụ tinh; ba tế bào đối cầu nằm ở đầu đối diện; hai nhân phụ nằm ở giữa túi phôi Túi phôi với tế bào tám nhân được gọi là giao tử thực vật cái [127]

Theo Jackson và Gmitter (1997) [58], đặc điểm trưởng thành (thành thục, chín) sớm hay muộn của tiểu noãn phụ thuộc chủ yếu vào giống, bưởi chùm Foster có tiểu noãn trưởng thành trước khi hoa nở vài ngày, cam Pineapple có tiểu noãn trưởng thành ngay lúc hoa nở và cam Washington Navel cùng quýt Satsuma có tiểu noãn trưởng thành sau khi hoa nở vài ngày Đặc điểm này có thể bị ảnh hưởng bởi một số tác nhân bên trong và bên ngoài

- Sự thụ phấn và thụ tinh của cam, quýt

Thụ phấn là quá trình hạt phấn di chuyển đến nướm nhụy [127] Theo Linkens (1964) [73], có ba kiểu nẩy mầm của hạt phấn:

(a) Một số hạt phấn chỉ cần môi trường nước cho sự biến dưỡng khi nẩy mầm, ống phấn nhú ra khi hạt phấn có sự đáp ứng tác động năng lượng từ bên ngoài và thường tỉ lệ nẩy mầm của hạt phấn rất thấp;

(b) Một cách nẩy mầm khác, bên cạnh nước, hạt phấn cần một số hóa chất đặc biệt giống với thành phần của dịch nướm nhụy, trong một số trường hợp được xác định là đường, trong trường hợp khác là các acid hữu cơ;

(c) Hạt phấn chỉ nẩy mầm trong dung dịch đường với nồng độ nhất định và nồng độ này khác nhau ở các loài khác nhau Đường có chức năng như nguồn cung cấp dinh dưỡng và là tác nhân thẩm thấu cần thiết Sự nẩy mầm của hạt phấn phụ thuộc vào tuổi và độ chín của hạt phấn, nhiệt độ trong suốt thời kỳ nở hoa

Spiegel-Roy và Goldschmidt (1996) cho rằng hạt phấn cam quýt dính và kết chặt như những cây thụ phấn nhờ côn trùng khác Hoa cam quýt hấp dẫn côn trùng nhờ phấn, mật hoa, hương thơm đặc trưng và tràng hoa dễ nhận biết Bù lạch và nhện rất nhiều trên hoa, ong mật là tác nhân chính trong việc thụ phấn chéo tự nhiên Gió là tác nhân phụ trong sự thụ phấn ở cam quýt Tự thụ phấn có thể xảy ra ở những kiểu di truyền tự tương hợp bởi hạt phấn tung ra do gió hay tiếp xúc trực tiếp của bao phấn và nướm nhụy cái (gặp nhiều ở những giống có nhị chín trước) Nhiệt độ ảnh hưởng đáng kể khả năng thụ phấn, ảnh hưởng tốc độ tăng trưởng của ống phấn cũng như hoạt động của ong Sức sống hạt phấn và khả năng sinh sản của noãn thường bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ [127]

Sự nẩy mầm của hạt phấn phụ thuộc vào tuổi và độ chín của hạt phấn, nhiệt độ trong suốt thời kỳ nở hoa [73] Spiegel-Roy và Goldschmidt (1996) cho rằng khi hạt phấn cam quýt nẩy mầm, ống phấn phát triển qua vách cứng của hạt phấn Ống phấn bắt đầu sinh trưởng qua nướm nhụy và vòi nhụy, hướng về phía bầu noãn Khi ống phấn tiếp tục sinh trưởng xuống phía dưới, tế bào sinh dục đực phân chia nguyên nhiễm để sinh ra hai tế bào tinh tử động (tinh trùng) với nhân đơn bội Nướm nhụy và vòi nhụy cũng đồng thời thay đổi cấu trúc và chức năng để tạo thuận lợi cho sự nẩy mầm của ống phấn Bề mặt của nướm nhụy và suốt dọc theo vòi nhụy cho đến noãn được phủ bởi một mô tuyến có khả năng tiết một dung dịch đường; ống phấn mọc dài trong mô tuyến này và tiến về phía noãn Cuối cùng ống phấn chui vào noãn qua lỗ noãn do sự lôi cuốn của một chất, thường là calcium và xâm nhập vào một trong các tế bào kèm [127]

Pirlak (2002), Pio và ctv (2003) nhận thấy nhiệt độ ảnh hưởng rất đáng kể đến khả năng thụ phấn hoặc làm gián tiếp đến tốc độ sinh trưởng của ống phấn [98], [99] Tốc độ sinh trưởng của ống phấn bên trong vòi nhụy được gia tăng ở nhiệt độ 25 - 30oC và giảm hoặc bị ức chế hoàn toàn ở nhiệt độ dưới 20oC [42]

Theo Pio và ctv (2003), nhiệt độ thích hợp nhất cho sự nẩy mầm của hạt phấn cam Valencia, Pera, Natal là 25oC Thời gian chiếu xạ của tia tử ngoại khoảng 8 giờ đủ làm giảm chức năng nẩy mầm của hạt phấn Để chống lại sự chiếu xạ của tia tử ngoại sắc tố của hạt phấn có chức năng như bộ lọc tia tử ngoại phù hợp đáp ứng tốt sự chiếu xạ Thành phần hóa học tự nhiên của sắc tố này có thể làm việc độc lập bởi chất nhiễm sắc, hấp thu hay kết hợp với chất phát huỳnh quang [98] Có sự quan hệ trong sự thay đổi màu của hạt phấn ở những nơi khác nhau phụ thuộc vào cường độ chiếu xạ Nhiệt độ và thời gian chiếu xạ trong suốt quá trình phát triển của hạt phấn có ảnh hưởng đến màu của hạt phấn Hầu hết màu của hạt phấn là do các sắc tố hạt phấn như anthocyanin, anthosanthin hoặc carotenoid, các sắc tố này có nhiệm vụ lọc tia cực tím tốt Màu của hạt phấn bị ảnh hưởng bởi thành phần sắc tố của dầu và chất béo, sự thay đổi màu của dầu trong suốt thời gian nẩy mầm kéo theo sự mất khả năng nẩy mầm [73]

Linkens (1964) báo cáo rằng dinh dưỡng khoáng của cây trong suốt quá trình phát triển hạt phấn cũng ảnh hưởng đến tuổi thọ hạt phấn [73] Trong môi trường nuôi nhân tạo, để hạt phấn nẩy mầm ngoại trừ các chất như sucrose, glycol polyethylen… cần có một số nguyên tố khác như kali, canxi, boron với các anion thích hợp như Phốt phát, Nitrat hay Clo [129]

Theo Linkens (1964), boron có vai trò trong sự vận chuyển carbohydrate và hoạt hóa ATP [73]

Canxi là nguyên tố cần thiết trong sự nẩy mầm của hạt phấn cũng như sinh trưởng của ống phấn Ion Ca2+ được xem như chất điều hòa cho sự nẩy mầm của hạt phấn, nồng độ Ca2+ cao giúp hạt phấn chống lại các chất khí có hại [28], [73], [129], nhưng Ca2+ sẽ ức chế sự phát triển của ống phấn ở nồng độ cao hơn 10-2

M [129] Quá trình sinh trưởng của ống phấn có nhu cầu Ca2+

cao, tương đương 300 - 5.000 ppm Ca(NO3)2 là tối hảo Ngoài ra, các ion K+, Na+, Mg2+… đóng vai trò thứ yếu dùng để thu hút hoặc liên kết với ion Ca2+ [28] Sự ảnh hưởng của đồng đến hạt phấn được Azouaou và Souvré (1993) ghi nhận thiếu đồng tạm thời làm giảm có ý nghĩa tỉ lệ sống sót và số lượng hạt phấn giàu proline ngoại trừ ảnh hưởng đến sản lượng hạt phấn [21] Kết quả nghiên cứu của Mesejo và ctv (2006) công bố, khi thêm 25 ppm CuSO4 vào môi trường nẩy mầm hạt phấn làm tăng đáng kể đến khả năng nẩy mầm của hạt phấn hoa quýt và sự phát triển của ống phấn ngừng lại ở thời điểm 8 giờ sau khi nuôi hạt phấn Ở nghiệm thức đối chứng, ống phấn tiếp tục phát triển và gia tăng chiều dài gấp 1,5 lần sau 60 giờ [80] Theo Sawidis và Reiss (1995) cho rằng ảnh hưởng chính của CuSO4 là nó tác động trực tiếp đến màng tế bào và từ đó làm ức chế sự nẩy mầm của hạt phấn [114] Theo Mesejo và ctv (2006), khi phun CuSO4 25 ppm lúc hoa nở rộ trên giống tangor “Afourer tangor” trong điều kiện thụ phấn chéo đã làm giảm trung bình số hạt ở mỗi trái từ 55 - 81% và số trái không hạt gia tăng nhưng năng suất không giảm [80]

Theo Ortiz (2002), thụ phấn, sự phát triển của ống phấn, thụ tinh và sự phát triển hạt tạo ra hormone làm ngăn hiện tượng rụng trái [96] Kết quả nghiên cứu của Spiegel-Roy và Goldschmidt, (1996) cho thấy, khi ống phấn chui vào lỗ noãn, hai tế bào tinh tử động thoát ra qua lỗ noãn, hai tế bào tinh tử thoát ra qua một lỗ ở trên vách của ống phấn, một tinh tử động hòa lẫn với noãn, tạo thành một hợp tử có nhân lưỡng bội; tế bào tinh tử động thứ hai xuyên sâu vào tế bào trung tâm lớn chứa hai nhân cực, cả ba nhân này kết hợp lại với nhau tạo ra nhân tam bội, tế bào nội nhũ tam bội sẽ phát triển thành nội nhũ, nguồn dinh dưỡng đầu tiên cho cây phôi; toàn bộ hiện tượng trên được gọi là hiện tượng thụ tinh kép [127] Trong suốt tiến trình sinh lý, hạt phấn trên lớp chất nhầy của đầu nướm nhụy nẩy mầm và phát triển dọc theo vòi nhụy đến bầu noãn [59]

Ghi nhận sự phát triển của ống phấn trong vòi nhụy của hai loài tự bất tương hợp

Hyuganatsu và Citrus tamurana Hort Ex Tanaka, Yamashita (1976) nhận thấy khi thụ

phấn chéo xảy ra, ống phấn sẽ nẩy mầm trên nướm nhụy sau một ngày, đến giữa vòi nhụy sau 03 ngày và thâm nhập vào trong bầu noãn 05 ngày sau khi thụ phấn xảy ra Trong khi đó, nếu tự thụ phấn xảy ra chỉ có một ít ống phấn xâm nhập được xuống vòi nhụy sau một ngày, hầu hết ở lại trên nướm nhụy trong suốt 07 ngày sau khi thụ phấn và ống phấn không thâm nhập được vào trong bầu noãn [150] Trên cam quýt, sự thụ tinh của tế bào trứng diễn ra hai hoặc ba ngày sau khi thụ phấn dưới điều kiện thích hợp,

nhưng trong một vài trường hợp sự thụ tinh có thể kéo dài khoảng ba đến bốn tuần [127]

Theo Jackson và Gmitter (1997), quá trình giảm nhiễm xảy ra trong các bao phấn và kết quả là các hạt phấn với bộ nhiễm sắc thể đơn bội được tạo thành Ống phấn thâm nhập vào các vòi nhụy và tinh tử được kết hợp với túi phôi Một tinh tử kết hợp với tế bào trứng tạo thành phôi và tinh tử thứ hai kết hợp với nhân 2 cực hình thành một nội nhũ tam bội Hợp tử đi vào một giai đoạn nghỉ ngơi sau khi thụ tinh trong vài tuần trước khi tiếp tục quá trình phân chia Nhân nội nhũ nguyên phân nhiều lần tạo thành một nội nhũ đa nhân, nhưng không phát triển màng tế bào Nội nhũ sẽ cung cấp nguồn dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của phôi; tiếp theo là sự phát triển của hợp tử Hợp tử thường phát triển theo một trình tự nhất định Hợp tử sẽ ưu tiên phân chia theo chiều dài, sau đó sẽ phân chia theo chiều ngang và phôi có dạng dùi cui Phần ngoại biên của phôi trở thành trung tâm phân chia tế bào và phát triển thành dạng khối cầu Tiếp theo của quá trình phân chia sẽ hình thành các cấu trúc chuyên biệt Cuối cùng là quá trình phát triển của hạt, nội nhũ sẽ gia tăng kích thước, nhân phôi có thể phát triển trước khi quá trình phân chia tế bào trứng diễn ra Túi phôi sẽ dần được thay thế bằng phôi và phôi nhũ, sau đó túi phôi sẽ được tiêu hóa, các cấu trúc khác tiếp tục phát triển và trở nên hoàn thiện hơn [58]

- Đặc tính không hạt ở cam quýt

Kết quả nghiên cứu của Talon và ctv (1992) công bố, khi cung cấp GAs ngoại sinh trên quýt Clementine sẽ làm tăng tỉ lệ đậu trái do đặc tính của giống quýt này không hạt nên có thể hàm lượng GAs nội sinh không đủ để kích thích sự phát triển của bầu noãn Tuy nhiên, khi áp dụng GAs trên quýt Satsuma thì không ảnh hưởng đến tỉ lệ đậu trái, khi phân tích định lượng GAs nội sinh được thực hiện bằng GC-MS cho thấy rằng GA53, GA44, GA39, GA20, GA1, lượng GA29 và GA3 chiếm nhiều nhất trong bầu noãn của quýt Satsuma ở giai đoạn phát triển [133]

Trinh quả sinh (Parthenocarpus)

Trên cam quýt, sự bất dục mạnh kết hợp với khả năng trinh quả sinh là điều kiện cần thiết cho sản xuất trái không hạt Tuy có khả năng bất dục nhưng nếu không có khả năng trinh quả sinh thì không thể sản xuất trái không hạt [94] Hiện tượng trinh quả sinh đặc biệt quan trọng cho cây trồng do sản phẩm thương mại là những trái không hạt Trong thời gian ra hoa, điều kiện không thuận lợi có thể ngăn cản hoặc giảm sự thụ phấn và sự thụ tinh từ đó làm giảm năng suất nhưng lại hiện diện trái không hạt [110] Thụ phấn không phải là điều kiện thiết yếu cho sự hình thành trái ở tất cả các giống cam quýt, bên cạnh đó còn có hiện tượng trinh quả sinh Ở những giống trinh quả sinh mạnh có tỉ lệ đậu trái gần như bằng với đậu trái do thụ phấn nhưng trái không hạt [59]

Trinh quả sinh là khả năng sản xuất trái mà không cần thụ tinh, có 3 kiểu trinh quả sinh trên các giống cam quýt: (1) Trinh quả sinh yếu: chỉ một ít trái được tạo thành mà không cần thụ phấn như cam Navel; (2) Trinh quả sinh trung bình: đạt năng suất trung bình nếu không thụ phấn nhưng đạt năng suất cao nếu được thụ phấn như Tangelo Orlando (3) Trinh quả sinh mạnh: đạt năng suất cao nhưng không cần thụ phấn như chanh Tahiti [101]

Smith (2000) cho rằng sự hình thành trái trinh quả sinh có thể xảy ra ít nhất 4 cách sau: (1) Sự thay đổi nồng độ hormone tăng trưởng trong mô bầu noãn có thể kích

thích tạo trinh quả sinh; (2) Sự biến đổi gen FWF/ARF8 (Auxin Response Factor 8)

được sử dụng như một công cụ dùng để cải tiến khả năng và duy trì sự đậu trái cũng như tạo trái không hạt; (3) Sự tổn thương làm tăng khả năng trinh quả sinh, có thể liên quan đến sự thụ phấn đặc biệt; (4) Sự đột biến gây sự tổn thương trong quá trình phát triển trên những mô đặc biệt có thể tạo trái mà không cần thụ tinh [116]

Hiện tượng tự trinh quả sinh (autonomic parthenocarpus) là hiện tượng tạo trái không hạt (chuối, khóm, vài loài cam quýt) mà không cần có sự thụ phấn, thụ tinh xảy ra nhưng trái vẫn đậu mà không cần sự kích thích bên ngoài [127] Ollitrault và ctv (2007) cho rằng tự trinh sinh tạo nên trái không hạt không do bất cứ một tác nhân kích thích nào (sự thụ phấn) là loại trinh sinh chủ yếu trên cam quýt như cam Navel và quýt Satsuma (đặc điểm tự trinh sinh trên quýt Satsuma do 3 gen trội bổ sung quyết định) [94]

Nhưng theo Vardi và ctv (1988), hầu hết các giống cam quýt không hạt cần có quá trình thụ phấn nhưng không có sự thụ tinh xảy ra, hiện tượng này do vài gen điều khiển Sự phát triển của bầu noãn do có quá trình thụ phấn và sự hiện diện của dấu hiệu sự tương hợp hạt phấn (compatible pollen mask) sẽ tạo ra trái không hạt [136]

Hiện tượng trinh quả sinh có kích thích (stimulative parthenocarpus) là hiện tượng trinh quả sinh nhưng cần có quá trình thụ phấn, hạt phấn nẩy mầm, ống phấn kéo dài ra để kích thích sự đậu trái nhưng không có quá trình thụ tinh xảy ra Nguyên nhân của hiện tượng này là do tự bất tương hợp trong thụ tinh (self-incompatible fertilization) Nếu hạt phấn và noãn cùng kiểu gen thì không xảy ra thụ tinh, ngược lại nếu hạt phấn và noãn khác kiểu gen thì xảy ra thụ tinh và tạo ra trái có hạt vì lúc đó cơ chế tự bất tương

hợp thụ tinh không còn tác dụng Các giống cam không hạt (Citrus tamurana) là do có

sự thụ phấn nhưng không có sự thụ tinh [65]

Hiện tượng phôi bị thoái hóa (stenospermocarpus) là hiện tượng trinh quả sinh có quá trình thụ phấn, thụ tinh xảy ra nhưng phôi bị hư sau đó đưa đến hạt lép Hiện tượng này còn được gọi là hiện tượng trái có hạt bị thoái hóa [53] Chen và ctv (2002) đã giải

thích cơ chế không hạt của cây bưởi „Jishou Shatianyou‟ (Citrus grandis Osbeck) là có

sự thụ tinh nhưng phôi trong hạt không phát triển đưa đến hiện tượng hạt lép [32]

Theo Ollitrault và ctv (2007), vài giống bất dục đực và tự bất tương hợp không thể cho trái không hạt do không có khả năng trinh sinh [94] Vì vậy, khả năng trinh sinh là đặc điểm không thể thiếu để sản xuất trái không hạt và đặc điểm này dường như hiện diện phổ biến trên cam quýt Vài giống có hạt cũng có thể cho trái không hạt [86], [132]

- Nguyên nhân không hạt ở cam quýt

Số hạt của trái thường ít hơn số tiểu noãn Vì vậy, trong các giống trồng thường có vài mức độ sự bất dục của phấn hoa và tiểu noãn [41] Theo Chao (2004), trên cam quýt, trái không hạt hoặc ít hạt do giống trồng có nhiễm sắc thể là tam bội [31] Trái không hạt có thể là do sự đực bất dục hoặc noãn bất dục hoặc do sự bất tương hợp trong đó có sự tự bất tương hợp do tự thụ phấn [58], [59] Theo Ollitrault và ctv (2007), sự bất dục có thể phân biệt 3 loại: bất dục cái, bất dục dực và tự bất tương hợp [94]

+ Tam bội

Mooney (1997) nhận thấy rằng giống cam quýt tam bội có tiềm năng thương mại lớn vì cây cho trái không hạt cao nhưng tần số xuất hiện cây tam bội trong tự nhiên là rất thấp [84] Jackson và Gmitter (1997) cho rằng trong quá trình giảm phân, giao tử đực và cái được tạo ra với số nhiễm sắc thể mất cân bằng, phần lớn các giao tử mang số nhiễm sắc thể trung gian giữa 1n và 2n nên không có sức sống và không có khả năng sinh sản [58] Đối với giống có nhiễm sắc thể tam bội sẽ tạo ra trái hoàn toàn không hạt, ngay cả khi trồng chung với những loài cam quýt khác như giống quýt Tahoe Gold [31]

Theo Raza và ctv (2003), giống tam bội trên cam quýt có thể được tạo ra bằng nhiều cách như: thụ phấn chéo giữa cây nhị bội và cây tứ bội, kỹ thuật cứu phôi, sự chiếu xạ, nuôi cấy phôi nhũ và công nghệ sinh học hiện đại [104] Phương pháp lai giữa cây tứ bội và cây nhị bội, Trường đại học California đã tạo được hai cây lai tam bội giữa bưởi và bưởi chùm “Oroblanco và Melogold” [84] Đối với cây cam quýt, chọn lọc từ phôi hữu tính của cây trồng bằng hạt có thể xuất hiện những cây tam bội tự nhiên và tần số xuất hiện những cây tam bội này là 5% [69] Chanh Tahiti là một ví dụ điển hình về một giống cam quýt tam bội phát sinh tự nhiên trong phôi hữu tính và là giống hoàn toàn không hạt [84]

+ Tự bất tương hợp

Tự bất tương hợp là một hiện tượng được kiểm soát bởi di truyền, ngăn chặn sự hình thành hạt ở những cây tự thụ phấn có chức năng giao tử Trong trường hợp tự bất tương hợp, với điều kiện tự thụ phấn, không tìm thấy ống phấn trong bầu noãn [134] Nagai và Tanikawa (1928) đã tìm thấy vài giống có đặc điểm tự bất tương hợp cho trái không hạt khi cho tự thụ phấn [86] Hầu hết các giống bưởi, vài giống quýt và nhiều giống lai tự nhiên và nhân tạo là tự bất tương hợp [46]

Một số giống tự bất tương hợp có hạt vì chúng có khả năng hữu dục cái và do khả năng trinh sinh kém cần thụ phấn chéo để kết trái [67], [83], [85] Vài giống tự bất tương hợp có thể cho trái không hạt khi trồng thuần một giống và Clementine là giống nổi tiếng nhất trong nhóm này, khi đó những trái không hạt của chúng thường nhỏ hơn trái có hạt và có khuynh hướng giảm sự đậu trái [94] Trồng xen với những giống hữu dục đực thường cho trái có hạt trừ khi chúng có đặc điểm bất dục cái [46], [56], [70], [105], [120] Tuy nhiên, vẫn có thể sản xuất trái không hạt từ những giống tự bất tương hợp không có khả năng trinh sinh bằng cách cho thụ phấn với hạt phấn tứ bội hay áp dụng chất điều hòa sinh trưởng [121], [150]

Hệ thống không tương thích ở cam quýt thuộc thể giao tử, Soost (1965, 1968) đề xuất kiểu gen „S‟ trong vài trường hợp liên quan, ít nhất có 3 alen hiện diện ở bưởi, ít nhất có 2 trong số những alen khác nhau trên Sukega, ít nhất có 4 alen hiện diện ở quýt Dancy, Clementine, Minneola, Orlando, Sukega và bưởi chùm Duncan Alen không tương hợp S được phân bố rộng rãi, không chỉ có trong trường hợp tự bất tương hợp mà còn hiện diện ở loại tự tương hợp như quýt Satsuma, bưởi chùm và Dancy [123], [124], [138] Do đó, một giống tự bất tương hợp có thể được tạo ra từ sự kết hợp (lai) giữa hai giống tự tương hợp, ví dụ như Orlando và Minneola phát sinh từ sự kết hợp giữa bưởi chùm Duncan và Dancy [131]

Wakana và ctv (1998) chứng minh rằng glutamate oxaloacetate trans-minase (GOT) có liên quan đến sự không tương hợp, vì vậy có thể sàng lọc sớm để chọn lọc đặc điểm tự bất tương hợp [142] Trên quýt Monica và Satsuma trong quá trình thụ phấn, ống phấn vươn tới bầu noãn chỉ trong 02 ngày, nhưng đối với hoa tự thụ phấn thì không tìm thấy ống phấn trong bầu noãn sau 08 ngày Quýt Satsuma không có ống phấn vươn tới bầu noãn do có sự tự bất tương hợp khi tự thụ phấn [20]

Theo Brewbaker (1957), tính tự bất tương hợp là không có khả năng tạo hạt của giao tử đực và giao tử cái khi tự thụ, có hai hệ thống tự bất tương hợp là tự bất tương hợp giao tử và tự bất tương hợp bào tử

- Bất tương hợp giao tử được xác định do giao tử được quy định bởi những alen S đặc biệt trong hạt phấn Trong hệ thống giao tử, alen S xuất hiện đi vào hoạt động để tạo nhân tố ức chế hoặc tiền chất của nó sau giai đoạn kỳ sau của lần phân chia giảm nhiễm thứ nhất Trong hệ thống bào tử, hoạt động alen S phải xảy ra trước giai đoạn kỳ sau I Sự ức chế giao tử thường xảy ra vào một vài giai đoạn trong suốt quá trình phát triển ống phấn trong nhụy hoa

- Bất tương hợp bào tử được xác định do nhân lưỡng bội của thể bào tử quy định Sự ức chế bào tử thường xảy ra ở bề mặt nướm, kết quả là ức chế sự nẩy mầm và giai đoạn sớm của sự phát triển ống phấn [27]

Đặc tính bất tương hợp bào tử là ức chế sự nẩy mầm của hạt phấn, bất tương hợp giao tử thường làm chậm sự phát triển ống phấn [58] Reed (2003) cho rằng, tự bất tương hợp là sự mất chức năng của giao tử đực và cái để tạo thành hạt khi tự thụ phấn, sự không phù hợp của giao tử đực cùng loài trên nướm nhụy, hoặc sự ngăn cản quá trình vươn dài của hạt phấn cùng loài trong vòi nhụy [106] Sự tự bất tương hợp sẽ tạo ra trái không hạt khi được trồng cách ly với những cây trồng khác Đây là đặc điểm di truyền đặc biệt ở quýt, chẳng hạn như Clementine, quýt W Murcott Afourer, quýt Page [62]

Ở cam quýt, đặc điểm tự bất tương hợp dường như thuộc thể giao tử, trong khi đó bất dục đực và bất dục cái có thể tùy thuộc các yếu tố di truyền khác nhau như gen bất dục, bất thường nhiễm sắc thể (cấu trúc dị hợp, đảo ngược, chuyển vị) và tam bội [94]

+ Bất dục đực

Sự bất dục phần lớn phụ thuộc vào hạt phấn và thay đổi tùy theo loài và cây trồng [20] Tự bất dục đực có thể là kết quả từ sự phát triển không bình thường của nhị hoa dẫn đến sự thiếu sót trong quá trình phát triển hạt phấn Tính bất dục hạt phấn thường được tìm thấy ở nhiều mức độ khác nhau trong nhiều giống họ cam quýt Cam

Washington có hạt phấn rỗng, trong khi đó, quýt Satsuma (Citrus unshiu Marc.) có bầu

noãn bất dục cao Số tế bào hình thành hạt phấn thấp và hầu hết hạt phấn bị thoái hóa, đặc biệt khi nhiệt độ dưới 19o

C Bất dục đực hay tự bất tương hợp có thể cho trái không hạt khi điều kiện thụ phấn chéo được loại trừ Tuy nhiên, các giống này có thể có hạt khi trồng chung với các giống cam quýt khác và sự thụ phấn do côn trùng xảy ra thường xuyên [94]

Có nhiều mức độ bất dục đực khác nhau đã được (Iwamasa, 1966) ghi nhận trên cam quýt [54] Những bất thường ở nhiễm sắc thể là lý do quan trọng dẫn đến hạt phấn vô sinh (bất dục đực) Sự không tiếp hợp (kết đôi - asynapsis) ở Mukaku yuzu do di

truyền kiểm soát, trong khi ở chanh Eureka và chanh Mexican được gây ra bởi nhiệt độ thấp [54], [55], [87] Chuyển vị qua lại (reciprocal translocation) là nguyên nhân chính của sự vô sinh ở cam Valencia và sự vô sinh này không tìm thấy ở bất kỳ giống cam nào khác [54] Sự đảo ngược là nguyên nhân làm cho vô sinh phấn hoa một phần ở chanh lá cam Mexican Sự vô sinh phấn hoa ở bưởi chùm Marsh là do không hình thành được thể thoi vô sắc (failure of spindle formation) [102] Đực bất dục không do sự bất thường ở nhiễm sắc thể cũng được ghi nhận Sự thoái hóa bao phấn (anther abortion) ở giống lai Satsuma dẫn đến bất dục đực hoàn toàn trên cam quýt [54] Nhị hoa vô sinh chỉ có chỉ nhị và không có hạt phấn Sự thoái hóa sớm của tế bào mẹ hạt phấn được tìm thấy ở cam Washington Navel, chanh Tahiti và vài giống lai khác [41] Sự vô sinh phấn hoa ở quýt Satsuma phần nhiều là do sự bất thường và thoái hóa của hạt phấn [87], [151]

Liu và ctv (1995) đã công bố có mối quan hệ gần giữa proline (C5H9NO2) tự do trong bao phấn cam quýt và sự hữu dục hạt phấn [74], những giống hữu dục bình thường có proline cao hơn giống bất dục hoàn toàn hay một phần Đực bất dục là do sự tương tác gen và tế bào chất (quýt Satsuma và quýt Encore có tế bào chất bất dục) và gần như chắc chắn đặc tính này được kiểm soát bởi 2 gen chủ yếu [54], [88], [146], [147] Nhiều giống không hạt mới với bao phấn bị hủy bỏ đã được phóng thích ở Nhật [79], [91] Sự bất dục đực bao phấn và sự di truyền của sự hữu dục và bất dục hạt phấn cũng đã được nghiên cứu [135] Vài thế hệ con cháu có tính bất dục phấn hoa đã được phát sinh từ bố mẹ có phấn hoa hữu dục Vardi và Spiegel-Roy (1981) cho rằng sự không tiếp hợp (kết đôi - asynapsis) được kiểm soát bởi một gen lặn duy nhất bởi vì có 1/4 đặc tính không tiếp hợp xuất hiện ở thế hệ con cháu từ tự thụ phấn giống Wilking [139]

Nhiều giống cây trồng thực tế là không hạt bởi khả năng hạt phấn sống thấp hoặc bầu noãn bất dục [42] Bất dục đực có thể do sự phát triển không hoàn chỉnh của hạt phấn, nhưng thường do sự thiếu sót trong quá trình phát triển của hạt phấn [58] Những giống sản sinh ra ít hoặc không tạo ra hạt phấn và bầu noãn bất dục hoặc chỉ tạo ra một lượng nhỏ tiểu noãn sẽ ít hạt hoặc không hạt Chẳng hạn, một số giống cam quýt không hạt như cam Navel, quýt Satsuma, cam Delta Valencia và quýt Kishu [62] Sự thụ phấn chéo sẽ làm tăng số hạt ở những giống bất dục đực [58] Mức độ bất dục đực thay đổi tùy theo giống cam quýt và thường giống bất dục đực cho trái không hạt hay ít hạt khi được trồng thuần cùng giống [93]

+ Bất dục cái

Yamamoto và ctv (1995) cho rằng mức độ hữu dục hay bất dục cái có thể được đánh giá trên cơ sở số hạt trung bình của trái thông qua thụ phấn bằng tay Có tương quan chặt (r = 0,93) giữa số hạt trên trái khi được thụ phấn bằng tay và thụ phấn tự do Kết quả này đã chỉ ra rằng bất dục cái có liên quan trực tiếp đến khả năng tạo hạt [149] Theo Jackson và Gmitter (1997), bất dục cái có thể là kết quả từ hoa cái bị thối hoặc phát triển túi phôi không đầy đủ Quýt Satsuma và cam Washington tế bào cái thường bị thối trong giai đoạn giảm phân hoặc nhiều túi phôi bị ức chế phát triển chậm làm trứng không chín và không có sức sống cho sự thụ tinh [58]

Kahn và Chao (2004) cho biết những giống vừa tạo ra một ít hạt phấn hoặc không tạo hạt phấn và một ít noãn hoặc noãn không có chức năng sẽ rất ít hạt hoặc không hạt, không có vấn đề gì khi những giống cam quýt khác trồng xung quanh giống này như

cam Navel, Midnight, Delta Valencia và quýt Satsuma [62] Bất dục cái là một đặc điểm rất quan trọng có liên quan chặt chẽ đến đặc tính không hạt và có khả năng di truyền [148], [149] Quýt Mukakukishiu, là biến dị chồi của quýt Kinokuni có hạt, giống mới này hoàn toàn không hạt và được xem là giống có bất dục cái mạnh nhất trên cam quýt Đặc điểm bất dục cái này gây ra sự không hình thành hợp tử và được kiểm soát bởi 2 gen [89] Cam Navel và quýt Satsuma có đặc điểm bất dục cái mạnh Chỉ có vài hạt khi được thụ phấn bằng tay [90] Osawa (1912) đã quan sát thấy sự thoái hóa túi phôi ở cả hai giống cam Navel và quýt Satsuma [97]

Nesumi và ctv (2001) cho rằng bất dục cái ở quýt Satsuma được kiểm soát bởi 2 gen chính và đã lập được bản đồ di truyền [89], [95] Khả năng có hạt thấp cũng được ghi nhận khi thụ phấn bằng tay trên giống cam Valencia và bưởi chùm Marsh [144] Nhiễm sắc thể bất thường, như đã đề cập có liên quan đến bất dục đực, hầu như chắc chắn cũng xuất hiện ở túi phôi Ở nhụy hoa không có chức năng trên chanh, sự phát triển của vòi và nướm nhụy có thể bị ngăn chặn do liên quan đến sự hiện diện hay vắng mặt của túi phôi trong noãn [143]

Nghiên cứu về giống gốc ghép

Nghiên cứu về giống gốc ghép cây có múi bằng phương pháp chọn lọc từ quần thể cây có múi trong tự nhiên hoặc lai tạo giống có định hướng đã chọn ra được hàng trăm giống/dòng gốc ghép khác nhau, ở Florira, hơn 40 giống gốc ghép được sử dụng để nhân giống cây có múi [109] Mặc dù nhà chọn giống luôn đặt mục tiêu chọn được giống gốc ghép tốt nhất để khắc phục những trở ngại trong sản xuất cây có múi nhưng vẫn còn tồn tại một số khó khăn như tuổi thọ gốc ghép, khả năng chống chịu bệnh hại, khả năng thích nghi điều kiện đất đai hoặc gốc ghép ảnh hưởng đến năng suất, chất lượng quả [26] Một số giống gốc ghép được chọn dựa vào đặc điểm sinh sản như khả năng hình thành cây từ phôi tâm nên cây con có đặc tính giống cây mẹ ngoại trừ phôi hữu tính Giống gốc ghép đa phôi giúp việc nhân giống nhanh, đồng đều và hiệu quả trong việc nhân giống gốc ghép với số lượng lớn bằng phương pháp gieo hạt như cam Mật, chanh [42], [63], [66]

Các tài liệu cho thấy việc sản xuất cây giống cây có múi bằng phương pháp ghép

bắt đầu thực hiện năm 1800 ở Hoa Kỳ do các vấn đề về bệnh do nấm Phytophthora gây

ra ở Florida [30], và phương pháp ghép được áp dụng để nhân giống cam mật không hạt (cam Washington Navel) ở California [24]

Tại IVIA (Valencia, Tây Ban Nha), đã lai tạo các giống gốc ghép cây có múi từ những năm 1970 [78] Giai đoạn sau đó đã chọn lọc các dòng lai có các đặc tính như

chống chịu tuyến trùng [141], chống chịu bệnh do nấm Phytophthora gây ra ở Tây Ban

Nha [38], chống chịu mặn [39], chống chịu hiện tượng cây không hấp thu sắt [72], chịu hạn [107] Các gốc ghép được phóng thích từ chương trình nghiên cứu như F-A 5, F-A 13, F-A 418, F-A 517 và 02 giống gốc ghép tạo cho cây thương phẩm có dạng tán thấp, trong các giống này thì F-A5 được sử dụng phổ biến nhất ở Tây Ban Nha và các vùng trồng cây có múi ở các nước lân cận [40]

13.1.3 Tổng quan trong nước

- Nghiên cứu chọn tạo giống cây có múi

Cây có múi là loại cây ăn trái quan trọng và được trồng phổ biến ở Việt Nam với diện tích khoảng 205.587,3 ha trong đó bưởi, cam Sành và quýt là 03 loài cây có múi quan trọng và phổ biến nhất Cây có múi Việt Nam rất đa dạng về giống, kết quả thu thập, bảo tồn nguồn gen cây có múi tại Viện Cây ăn quả miền Nam đang được lưu giữ 100 giống/dòng trong đó có 33 giống/dòng quýt Nhiều giống quýt có chất lượng ngon, nhưng hầu hết các giống quýt địa phương trái đều có nhiều hạt, chất lượng, hình dạng trái không ổn định Chọn tạo giống cây có múi không hạt được quan tâm và là một trong những mục tiêu hàng đầu trong chọn tạo giống cây có múi không hoặc ít hạt tại các Viện, Trường trong cả nước

Tại Viện Di truyền Nông nghiệp, để cải thiện tính nhiều hạt trên cây có múi, nghiên cứu chọn tạo giống cây có múi không hạt bằng kỹ thuật tạo cây tam bội được thực hiện Các cây tứ bội như bưởi Phúc Trạch (4x), cam Sành (4x) và cam Vân Du (4x,

Citrus sinensis) từ kết quả xử lý colchicine đỉnh chồi cây trưởng thành Phương pháp

này giúp cây tứ bội ra hoa nhanh (2 năm sau khi xử lý colchicine) và thời gian ra hoa của cây tứ bội so với cây xử lý colchicine bằng phôi soma rút ngắn hơn nhiều, nhiều chồi

trong in-vitro hay xử lý hạt để tạo cây tứ bội có thời gian sinh trưởng dài (6-8 năm)

Phấn bưởi Phúc Trạch (4x), cam Sành (4x) và Vân Du (4x) được thụ phấn với các giống

cây có múi nhị bội khác để tạo ra tam bội Phương pháp cứu phôi trong in-vitro được

ứng dụng để tạo cây tam bội từ các tổ hợp lai tứ bội và nhị bội Trong suốt 5 năm qua, nhóm tác giả đã tạo ra 328 dòng tam bội, trong đó 267 dòng tam bội từ 3 tổ hợp lai bưởi (Phúc Trạch 2x x Phúc Trạch 4x, bưởi Diễn 2x x Phúc Trạch 4x, Năm roi 2x x Phúc Trạch 4x); 10 dòng tam bội từ lai giữa cam Vân Du 2x và Vân Du 4x Cam Sành tam bội được tạo ra bằng 2 phương pháp, lai giữa cam Sành tứ bội (4x) và nhị bội (2x) và cứu phôi từ hạt nhỏ của cam Sành Kết quả thu được 21 cây cam Sành tam bội và 40 quýt tam bội Cây tam bội sau đó ghép trên gốc ghép cây có múi 06 tháng tuổi hay trên gốc Chấp cho đánh giá ngoài đồng và cho bảo tồn trong nhà lưới Mười tới 15 cây tam bội ở mỗi dòng được nhân giống cho khảo nghiệm ngoài đồng Bốn cây tam bội đã bắt đầu ra hoa đầu tiên, các cây còn lại vẫn chưa ra hoa [13]

Ở phía Bắc, với đề tài “Nghiên cứu tạo giống cây có múi không hạt từ các giống nội địa” đã thu được một số kết quả quan trọng, đã xác định được các giống không hạt và nguyên nhân dẫn đến hiện tượng không hạt của các giống/dòng không hạt Nhóm tác giả cho rằng giống bưởi Năm roi là giống nhị bội không hạt có thể là do bất tự hòa hợp hoặc đột biến gen gây thoái hóa hạt Nhóm tác giả đã tạo được 4 dòng tứ bội từ các giống bưởi Phúc Trạch, cam Vân Du, cam Sành, quýt Chum thông qua xử lý colchicine

ở nồng độ 0,1% trong 24 giờ trên chồi cành trong in-vivo; phương pháp này có thể tạo cá

thể tứ bội có khả năng ra hoa sớm với các đặc trưng hình thái khác với cá thể nhị bội: lá dày hơn, tỉ lệ rộng/dài của lá cao hơn, hoa có kích thước lớn hơn so với giống nhị bội Ngoài ra đã thu nhận được nhiều cây tứ bội bưởi Đỏ và cam Sành bằng xử lý colchicine trên hạt đã bóc bỏ vỏ lụa với nồng độ colchicine 0,1%, xử lý 24 giờ Quy trình công

nghệ nuôi cấy, tái sinh tế bào và mô in-vitro phục vụ chọn tạo giống không hạt cũng đã

được nhóm tác giả nghiên cứu thành công Cùng với nghiên cứu thành công các phương

pháp nuôi cấy in-vitro, phương pháp cứu phôi các hạt kém phát triển trong in-vitro là

một hướng tạo dòng tam bội hiệu quả ở cây có múi, đã tạo được gần 100 cây tam bội

bằng phương pháp này, tỉ lệ thành công phụ thuộc rất lớn vào giống Trong công tác chọn tạo giống thông qua phương pháp gây đột biến nhân tạo, nhóm tác giả đã xác định được các liều chiếu xạ từ 5 đến 8 Krad gây ra rất nhiều dạng biến dị ở mắt ghép như dạng lá, độ dài chồi ở các giống cây ăn trái có múi; liều 9 Krad gây chết hoàn toàn; liều 3 Krad có tác dụng kích thích Nhóm tác giả đã thu được 01 cây quýt Chum ở liều chiếu xạ 5 Krad bất dục đực, cây này đang được nhân nhanh để khảo nghiệm

Tại Viện Cây ăn quả miền Nam, chương trình chọn tạo giống Cây có múi được thực hiện từ những năm đầu tiên khi Viện mới thành lập (1994), tuy nhiên, những năm đầu mới thành lập, Viện chủ yếu tuyển chọn cá thể đầu dòng từ các giống địa phương; kết quả của quá trình điều tra, tuyển chọn nhiều giống cây ăn quả được Viện tuyển chọn và được Bộ NN&PTNT công nhận cây đầu dòng và cho phép sản xuất như bưởi Năm roi, bưởi Da xanh, sầu riêng cơm vàng Sữa hạt lép, sầu riêng Ri6, sầu riêng Chuồng bò, cam Soàn, cam Sành, xoài Cát Hòa Lộc, xoài Cát Chu, nhãn Xuồng cơm vàng, nhãn Xuồng cơm ráo, vú sữa Lò rèn,

Tại Viện Cây ăn quả miền Nam, công tác chọn tạo giống cây ăn trái được thực hiện với nhiều phương pháp như điều tra, thu thập, tuyển chọn, lai tạo, gây đột biến bằng xử lý chiếu xạ, hoặc hóa chất và ứng dụng công nghệ sinh học trong tạo, nhân và xác định giống, Công tác chọn tạo giống có múi được Viện thực hiện đã có những thành công nhất định trên các cây đầu dòng bưởi Năm roi, bưởi Da xanh, bưởi Lông Cổ cò, bưởi Đường lá cam, quýt Đường, quýt Hồng, cam Soàn, cam Sành, cam Mật không hạt… đã được Bộ NN & PTNT, Sở NN&PTNT các tỉnh công nhận và đưa vào sản xuất; tạo giống cây có múi nhằm giảm số lượng hạt/trái, tăng chất lượng, màu sắc dịch trái,…

Theo Nguyễn Bảo Vệ và Nguyễn Bá Phú (2012), từ kết quả điều tra khảo sát truy tìm

giống cam sành và quýt đường không hạt ở Đồng bằng sông Cửu Long đã phát hiện được 2 dòng không hạt từ trong quần thể quýt Đường trồng tại tỉnh Đồng Tháp [15]

Tạo giống cây có múi không hoặc ít hạt bằng xử lý chiếu xạ tia gamma trên mầm ngủ các giống cam, quýt, bưởi thương phẩm, Trần Thị Oanh Yến và ctv., 2010 đã tạo ra được các giống mới và được Bộ NN&PTNT công nhận giống cho sản xuất thử như giống bưởi Đường lá cam ít hạt LĐ4, cam Sành không hạt LĐ6 và nhiều dòng bưởi Năm roi không hạt, cam Soàn không hạt đang được khảo nghiệm Ngoài ra, Viện Cây ăn quả miền Nam đã tạo ra được các dòng cam, bưởi tam, tứ bội đang được trồng đánh giá ngoài đồng [18]

Đối với cây ăn trái nói chung và cam quýt nói riêng, gốc ghép có ảnh hưởng rõ rệt đến tình hình sinh trưởng, năng suất phẩm chất trái, tính chống chịu với sâu bệnh và khả năng thích ứng với các điều kiện bất lợi của thiên nhiên Trên thế giới, các nước trồng cam quýt đã đạt được nhiều thành công trong lĩnh vực chọn tạo ra các giống gốc ghép Các giống gốc ghép không chỉ thích hợp từng giống cam quýt mà còn có những đặc tính chuyên biệt khác như khả năng chịu hạn úng, chống chịu sâu bệnh Vì vậy, hầu hết các vườn cây có múi ở một số nước sản xuất cây có múi lớn đều có khả năng sinh trưởng phát triển tốt, năng suất và chất lượng trái cao Ở nước ta, mặc dù nghề trồng cây có múi đã có từ lâu song nghiên cứu chọn tạo gốc ghép cho cây có múi ít được quan tâm giống gốc ghép được sử dụng còn khá đơn điệu Vì vậy, chất lượng vườn cây có múi chưa được cải thiện, cây sinh trưởng kém, thoái hóa nhanh và dễ nhiễm nhiều loại sâu bệnh

hại nguy hiểm năng suất, chất lượng trái chưa cao Phạm Ngọc Lin và Nguyễn Quốc Hùng (2017) đã thu thập và lưu giữ 26 giống/dòng gốc ghép cây có múi, trong đó có 03 giống bưởi, 04 giống cam, 05 dòng/giống quýt, 06 giống chanh và 08 dòng/giống con lai

và dạng khác Qua đánh giá khả năng chống chịu nấm Phytophthora palmivora đã chọn

được 03 giống chịu là giống Citrange troyer, Chấp và cam Voi Trong đó giống gốc ghép Citrange troyer có khả năng kháng cao đối với bệnh thối rễ và chảy nhựa Cây Chấp Thái

Bình, tên thường gọi Chấp có thể là dạng lai giữa cam (C sinensis) và chanh (C

aurantifolia), có nguồn gốc ở xã Bách Thuận, huyện Vũ Thư, tỉnh Thái Bình Trước đây

người dân thường dùng chấp để gội đầu hoặc vắt lấy nước mang theo để uống khi đi biển Hiện nay Chấp dùng làm gốc ghép cho cam, quýt và bưởi Đối với gốc ghép cam Mật và chanh Tàu là hai loại gốc ghép được các cơ sở nhân giống dùng làm gốc ghép trong nhân giống cây chanh, quýt và cam sành [9]

- Đặc điểm của hạt phấn và tiểu noãn cây cam, quýt

Theo Hà Thị Lệ Ánh (2005), trong vách là tế bào chất với hai nhân: Nhân sinh dưỡng tròn, to, sẽ nẩy mầm để tạo ống phấn sau này và nhân sinh dục nhỏ hơn, hình bầu dục sẽ phân cắt cho hai tinh trùng [1] Nguyễn Đình Dậu (1997) cho rằng các cơ quan mang hạt phấn là nhị, là bộ phận đực của cây, chúng sản sinh các tiểu bào tử phát triển thành hạt phấn Hầu hết nhị hoa gồm hai phần: Sợi giống cuống, gắn cuống với đế hoa và bao phấn ở đỉnh của mỗi sợi Bao phấn chứa bốn túi đại bào tử hoặc túi phấn trong đó có chứa hạt phấn Mỗi túi phấn gồm hai loại tế bào là các tế bào ngoại vi và các tế bào tiểu bào tử Các tế bào ngoại vi bên ngoài tạo thành một túi mô bao quanh các hạt phấn đang phát triển, lớp bên trong của các tế bào ngoại vi gọi là tầng nuôi các hạt phấn đang phát triển; tầng nuôi là lớp đơn, nhưng cũng có thể là hai hoặc ba lớp bao quanh tế bào mẹ hạt phấn hình trụ [4]

Theo Hà Thị Lệ Ánh (2005), bầu noãn có cấu tạo: Bên ngoài là thành bầu noãn được tạo do hai lớp biểu bì ngoài và biểu bì trong; giữa hai lớp biểu bì là nhu mô của bầu noãn chứa từ một đến ba bó libe gỗ Bên trong là xoang rỗng gọi là buồng của bầu noãn Bầu noãn là nơi chứa tiểu noãn [1]

Noãn được sản sinh và được bảo vệ trong nhụy Nhụy có cấu trúc giống như một cái bình chứa một lá noãn (tâm bì) hoặc nhiều lá noãn hợp lại, noãn là nơi sản xuất ra tế bào, noãn cũng là nơi thụ tinh Nhụy gồm có ba phần: Nướm nhụy, vòi nhụy và bầu noãn ở dưới đáy của nhụy; sự phát sinh đại bào tử xảy ra trong noãn [4]

- Sự thụ phấn và thụ tinh của cam, quýt

Theo Nguyễn Đình Dậu (1997), khi các tế bào noãn trong bầu noãn đã chín và sẵn sàng chuẩn bị cho sự thụ tinh, tràng hoa mở ra Khi hoa nở, nướm nhụy bộc lộ, hạt phấn được phát tán từ bao phấn, các hạt phấn được gió thổi hoặc được côn trùng mang tới nướm nhụy trên cùng một hoa hoặc trên hoa khác gọi là sự thụ phấn Các phân tử tạo thành bề mặt hạt phấn tác động qua lại với protein và polysaccharide trên nướm nhụy, nếu chúng tương hợp hạt phấn sẽ bị kích thích để bắt đầu sinh trưởng (nẩy mầm), ống phấn nẩy mầm và đâm thủng vào túi phôi bên trong noãn [4] Thụ phấn là bước đầu tiên trong quá trình hình thành hợp tử, sự tiếp xúc của hai thể giao tử, lá noãn và hạt phấn có mang giao tử [11]

Trời nắng, nhiệt độ không quá cao, độ ẩm vừa phải, không có gió lớn, đó là thời tiết thuận lợi cho sự nở hoa, thụ phấn của đa số cây ăn trái [5] Theo Vũ Văn Vụ và ctv (1999), sự thụ phấn và thụ tinh chịu ảnh hưởng trực tiếp của các điều kiện ngoại cảnh như nhiệt độ, ẩm độ không khí và gió là quan trọng nhất Nhiệt độ quá thấp hạt phấn nẩy mầm kém và ống phấn không sinh trưởng, tức là ức chế quá trình thụ phấn thụ tinh, kết quả là phôi không hình thành, hạt bị lép Chính vì vậy cây nở hoa, tung phấn mà gặp điều kiện nhiệt độ thấp sẽ giảm năng suất rõ rệt, tăng tỉ lệ hạt lép, nếu nhiệt độ quá cao thì sự nẩy mầm và sinh trưởng của ống phấn bất bình thường dẫn đến sự thụ tinh bị kém Độ ẩm không khí ảnh hưởng trực tiếp đến sự nẩy mầm của hạt phấn, độ ẩm quá thấp thì hạt phấn không có khả năng nẩy mầm Chính vì vậy mà cây nở hoa, tung phấn gặp gió Tây Nam có độ ẩm không khí quá thấp sẽ làm giảm năng suất; nếu gặp mưa nhiều có thể gây trở ngại cho sự thụ phấn vì hạt phấn sẽ bị trôi, bao phấn không tung phấn được Bên cạnh đó, gió cũng là yếu tố ảnh hưởng đến sự thụ phấn Gió vừa phải tạo điều kiện cho sự giao phấn thuận lợi, nhưng gió to sẽ cuốn bay hạt phấn, gây khó khăn cho chúng rơi trên nướm nhụy Sự nẩy mầm của hạt phấn và sự sinh trưởng của ống phấn là nhờ có các chất dự trữ ở trong hạt phấn, các chất dinh dưỡng từ nướm nhụy tiết ra cũng như của vòi nhụy mà ống phấn đi qua [17]

Bằng thí nghiệm nuôi ống phấn trong môi trường có calcium, Lê Văn Hòa và Nguyễn Bảo Toàn (2004) công bố ống phấn phát triển lớn hơn trong môi trường không có calcium Calcium khi xâm nhập vào sẽ kết hợp với pectat để tạo thành pectatcalcium giúp cho tế bào ống phấn trở nên cứng dễ xâm nhập vào bên trong vòi nhụy và sự phát triển của ống phấn chủ yếu theo hóa hướng động để tìm calcium [6]

Hạt phấn nẩy mầm và ống phấn sinh trưởng nhờ kích thích của các phytohoocmon có bản chất auxin và gibberellin, nhiều nghiên cứu xác nhận rằng hạt phấn là nguồn rất giàu auxin; khi lấy dịch chiết hạt phấn xử lý trên nướm nhụy của một số loài cũng có thể gây ra sự sinh trưởng của bầu noãn thành trái Bằng phương pháp phân tích, đã xác định rằng các chất tương tự auxin có sự hiện diện trong hạt phấn Tuy nhiên, hàm lượng auxin trong hạt phấn không nhiều để kích thích bầu noãn lớn lên thành trái mà chỉ góp phần nẩy mầm và sinh trưởng của ống phấn [6] Theo (Nguyễn Văn Cử, 2006), sự thiếu hụt boron trong quá trình canh tác cam Sành sẽ ảnh hưởng xấu đến tỉ lệ nẩy mầm hạt phấn và sự tăng trưởng chiều dài ống phấn Hạt phấn hai nhân có thể nẩy mầm trong môi trường như thạch hoặc trong dung dịch đường 5 - 30%; nồng độ đường cao cần thiết để cân bằng mức thẩm thấu, nếu không cẩn thận theo dõi điều kiện này ống phấn sẽ bị trương nước và cuối cùng sẽ bị vỡ [3] Ngoài ra, đường còn là chất dinh dưỡng, cơ chất, nguyên liệu của quá trình trao đổi chất, nguyên tố boron giúp hạt phấn và ống phấn khỏi bị vỡ dưới tác động của lực thẩm thấu và còn ảnh hưởng đến sự hấp thụ đường [6]

Nhiều nhà nghiên cứu cho rằng các chất điều khiển sinh trưởng (chất kích thích và ức chế) có ảnh hưởng đến sự sinh trưởng ống phấn Các chất này đã gây phản ứng hướng hóa của ống phấn Các chất kích thích sự sinh trưởng có thể có ngay trong phấn hoa Điều này được dẫn chứng rõ trong hiện tượng cho thụ phấn nhiều lần, cho thêm một số hạt phấn vào môi trường, sự nẩy mầm hạt phấn tăng rõ rệt so với lúc có ít phấn [6]

Sau khi thụ phấn, hạt phấn hấp thu nước và dịch nhầy trên nướm nhụy cái sẽ trương lên về thể tích, từ nội mạc qua lỗ nảy mầm sẽ mọc ra ống phấn có vách bằng cellulose của nội mạc Ống phấn mọc từ hạt phấn xuyên qua nướm, theo vòi nhụy đến bầu noãn và vào túi phôi qua phía noãn khổng [1]

- Đặc tính không hạt ở cam quýt

Theo Lê Văn Bé và Nguyễn Văn Kha (2010), giống bưởi Năm roi sẽ có hạt khi được thụ phấn chéo và không hạt trong điều kiện tự thụ phấn [2] Trong thực tế sản xuất có thể thấy trái không hạt ở những giống có hạt, có thể yếu tố ngoại cảnh đã tác động đến hiện tượng này Nguyễn Bá Phú và Nguyễn Bảo Vệ (2008) đã kết luận thời vụ có liên quan đến số hạt trên trái cam Sành tại huyện Tam Bình, tỉnh Vĩnh Long, vào mùa thuận có số hạt cao nhất (21,1 - 22,2 hạt/trái) và thấp hơn vào mùa nghịch (13,9 - 17,5 hạt/trái) và cam Sành có khả năng trinh quả sinh, tạo và phát triển trái không cần thụ phấn [15]

Hoa cam quýt sau khi thụ tinh xong phần tiểu noãn hình thành hạt và bầu noãn hình thành trái Trong giai đoạn đầu hạt và trái phát triển song song, hạt phát triển tổng hợp thêm nhiều chất dự trữ ở phôi nhũ, tăng cường sự tổng hợp auxin và kích thích sự phát triển của bầu noãn Sự phát triển của trái tùy thuộc vào sự nẩy mầm và thụ tinh của hạt phấn hoặc tùy thuộc vào sự phát triển của ống phấn Bằng cách xử lý auxin ở giai đoạn trước khi thụ phấn cũng có thể tạo nên những trái không hạt Tuy nhiên, ảnh hưởng của auxin lên sự phát triển của những trái không hạt còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, có những loại trái mà không cần sự thụ phấn như chuối, dứa… Trong khi đó sử dụng GA3 có thể tạo trái không hạt như nho, táo… nhiều giả thuyết cho rằng sự phát triển này là do sự cân bằng giữa auxin, gibberellin và cytokinin [2]

Theo Vũ Văn Vụ và ctv (1999), quá trình sinh trưởng của trái được điều chỉnh bởi các hoocmon nội sinh, sự sinh trưởng của bầu noãn mạnh mẽ khi có số lượng hạt phấn rơi trên nướm nhụy càng nhiều, vì hạt phấn là nguồn giàu auxin Tuy nhiên, auxin của hạt phấn không đủ để kích thích sự hình thành và lớn lên của trái mà quá trình này được điều chỉnh bởi một phức hệ hoocmon sản sinh từ phôi và sau đó là hạt Trong phức hệ đó có auxin, gibberellin và cytokinin, các chất này được hình thành trong phôi và khuếch tán vào bầu noãn kích thích sự phân chia và giãn dài của tế bào Do đó, số lượng hạt và sự phát triển của hạt có liên quan chặt chẽ đến hình dạng và kích thước cuối cùng của trái Nếu loại trừ sớm hạt khỏi trái thì sự sinh trưởng của trái bị ngừng Nhưng nếu sử dụng auxin ngoại sinh thì có thể thay thế được hạt và trái vẫn phát triển bình thường Chính vì những lý do đó mà chỉ có các hoa được thụ phấn, thụ tinh phát triển thành phôi và hạt thì bầu noãn mới phát triển thành trái Nếu chúng ta thay thế nguồn phytohoocmon của phôi bằng các chất điều hòa sinh trưởng ngoại sinh thì cũng có khả năng kích thích sự sinh trưởng của bầu noãn thành trái và tất nhiên trái hình thành không qua thụ phấn sẽ không có hạt Sự tạo trái không hạt có thể hoàn toàn và không hoàn toàn tức có thể hoàn toàn không có hạt hay số lượng hạt giảm đi nhiều Nguyên nhân của việc tạo trái không hạt trong tự nhiên là do hàm lượng auxin nội sinh cao ở trong bầu của chúng, cho phép bầu phát triển thành trái mà không cần có nguồn auxin trong hạt giải phóng ra Người ta đã phân tích hàm lượng auxin ở trong bầu của các loài có hạt bao giờ

cũng thấp hơn nhiều so với các loài không hạt Bằng việc xử lý auxin ngoại sinh có thể thay thế được nguồn auxin của phôi, hạt và tạo được trái không hạt trong nhiều trường hợp như cà chua, ớt, thuốc lá, sung, vải, dưa hấu, dưa chuột, bầu, dâu đất… Tuy nhiên, có đến 80% cây ăn trái khi xử lý auxin đều không hiệu quả Bằng việc xử lý gibberellin cũng có thể tạo trái không hạt cho nhiều loại trái mà auxin không gây hiệu quả như táo, lê, anh đào, nho, mận, đào Ngoài ra, một số ít trường hợp trái không hạt được tạo nên do xử lý cytokinin (một số giống nho) hoặc bằng các chất ức chế sinh trưởng như CCC, photphon D, ADHS (một số giống táo) Tuy nhiên, trái không hạt thường có hình thái thay đổi ít nhiều, chứng tỏ các hoocmon đi ra từ hạt có bản chất auxin, hoặc gibberellin, nhưng không hoàn toàn giống như các chất ngoại sinh Gibberellin có vai trò làm tăng tỉ lệ đậu trái, kích thước của trái và tạo trái không hạt trong một số trường hợp [17]

Trinh quả sinh (Parthenocarpus)

Hạt là điều kiện có của trái, nhưng có vài trường hợp trái phát triển mà không có hạt Hiện tượng đó là trinh quả sinh, sự trinh quả sinh có thể xảy ra theo hai cách: hoặc không có thụ tinh (trinh quả sinh thật), hoặc có thụ tinh song hợp tử hoại đi rất sớm và noãn cũng vậy (trinh quả sinh giả) [8]

Theo Vũ Văn Vụ và ctv (1999) [17], có hai kiểu không hạt trong tự nhiên (1) Trái được tạo nên không qua thụ tinh như chuối, dứa… Một số loại trái không hạt xảy ra nhờ sự kích thích của các hạt phấn rơi trên nướm nhụy, nhưng sau đó không có quá trình thụ tinh như nho, táo… (2) Trái không hạt được tạo nên qua thụ tinh nhưng sau đó phôi không phát triển mà bị thui đi như nho, anh đào, đào…

- Nguyên nhân không hạt ở cam quýt

Theo Nguyễn Bảo Vệ và Lê Thanh Phong (2004), nguyên nhân của việc tạo trái không hạt trong tự nhiên là do hàm lượng auxin nội sinh ở trong bầu noãn cao, cho phép bầu noãn phát triển thành trái mà không cần nguồn auxin trong hạt phóng thích ra Ở một vài giống như cam Washington Navel có trái đơn tính, không hạt thì sự thụ phấn không cần thiết và hạt phấn không có sức sống Ở hầu hết các loài cam quýt khác đôi khi cũng gặp trường hợp có trái đơn tính, nhưng sự thụ phấn lại cần thiết cho trái phát triển [16]

+ Tam bội (chưa tiếp cận được tài liệu nghiên cứu trong nước về tạo giống cây có

múi tam bội)

+ Tự bất tương hợp

Theo Thượng Tuấn (1992), hiện tượng tự bất tương hợp là hiện tượng hạt phấn không thể thụ tinh được trên vòi nhụy của cùng một hoa hoặc giữa các hoa khác nhau trên cùng một cây Ở những loài cây có hiện tượng tự bất tương hợp cấu trúc của bộ phận sinh sản có những biểu hiện bất thường như sau (1) Hạt phấn không nẩy mầm được trên vòi nhụy; (2) Nếu hạt phấn nẩy mầm được thì cũng không tới được vòi nhụy; (3) Hạt phấn nẩy mầm tới vòi nhụy nhưng lại không đúng thời điểm để thụ tinh, khi đó tinh trùng tới được vòi nhụy thì trứng chưa chín hoặc trứng đã quá chín đều trở nên vô hiệu; (4) Quá trình thụ tinh có thể diễn ra và hoàn thành nhưng mầm phôi bị chết Tự bất tương hợp có hai loại đó là: Bất tương hợp dị hình và bất tương hợp đồng hình

- Bất tương hợp dị hình: Được xác định do bộ phận cái có cấu tạo không thích hợp cho sự tự thụ phấn

- Bất tương hợp đồng hình: Tính bất tương hợp này không phải do sự không phù hợp về cấu tạo hình thái của hoa mà do dãy alen ở một hay nhiều locus gây nên; do vậy trong trường hợp này khi xảy ra hiện tượng tự thụ thì sự tác động giữa hạt phấn và nướm nhụy sẽ làm phát sinh những phản ứng sinh hóa làm hạt phấn không nẩy mầm được hoặc nẩy mầm nhưng ống phấn phát triển yếu không vươn được đến noãn [14]

+ Bất dục đực

Theo Vũ Đình Hòa và ctv (2005), bất dục đực là cây không có khả năng tạo ra hoặc phóng thích hạt phấn có chức năng [7] Trần Thượng Tuấn (1992) cho rằng nguyên nhân của hiện tượng đực bất dục là do giao tử đực không có sức sống Hiện tượng đực bất dục có cả ở cây tự thụ phấn cũng như cây giao phấn là do các đột biến làm ngừng trệ sự phát triển của giao tử đực vào những giai đoạn khác nhau Đực bất dục thường thấy trong tự nhiên có thể do nhiều nguyên nhân khác nhau gây ra như điều kiện bất lợi của môi trường, yếu tố di truyền như sai hình nhiễm sắc thể, hay do các gen trong nhân tế bào, do yếu tố di truyền trong tế bào chất hoặc do sự tác động tổng hợp của các yếu tố di truyền trong nhân và tế bào chất Hiện tượng đực bất dục do điều kiện ngoại cảnh bất lợi như hạn hán, nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp, thiếu dinh dưỡng Đực bất dục này không di truyền cho thế hệ sau Hiện tượng đực bất dục do gen trong nhân thường gặp ở một số loài cây trồng Nguyên nhân là do tác động của một gen lặn ở dạng đồng hợp tử như gen ms ở một số loài cây trồng và được duy trì bằng cách lai với cây dị hợp tử hữu dục đực Ms ms Hiện tượng đực bất dục tế bào chất do yếu tố tế bào chất quyết định Cây đực bất dục tế bào chất không có khả năng tự phối, nhưng vẫn có khả năng cho hạt nếu được thụ bằng hạt phấn có sức sống bình thường của cây khác Các dòng đực bất dục tế bào chất được duy trì bằng cách thụ cho cây đực bất dục tế bào chất bằng phấn của dòng đực hữu dục tương đương Đực bất dục do tác động tổng hợp của gen trong nhân và tế bào chất Đây là dạng bất dục của phấn hoa, tuy do yếu tố di truyền trong tế bào chất gây ra nhưng lại có thể điều chỉnh bằng các gen trong nhân tế bào Đặc điểm của tính bất dục gen - tế bào chất này chỉ di truyền theo tế bào mẹ và tính bất dục giao tử là không có khả năng tạo ra hạt phấn [14]

13.2 Luận giải về sự cần thiết, tính cấp bách, ý nghĩa lý luận và thực tiễn của đề tài

(Trên cơ sở tổng quan tình hình nghiên cứu, luận giải sự cần thiết, tính cấp bách cần

thực hiện của đề tài)

Quýt Hồng là loại trái cây đặc sản của huyện Lai Vung, tỉnh Đồng Tháp đã được Cục Sở hữu trí tuệ, Bộ Khoa học và Công nghệ cấp giấy chứng nhận đăng ký nhãn hiệu độc quyền Theo Phòng NN&PTNT huyện Lai Vung, diện tích quýt Hồng của huyện hơn 1.000 ha trồng tập trung tại các xã Long Hậu, Tân Phước, Tân Thành và được trồng rãi rác ở các xã khác trong huyện Lai Vung - có khả năng cho năng suất cao 30 tấn/ha Trong thời gian gần đây, diện tích vườn trồng quýt Hồng giảm do cây bị nhiễm bệnh vàng lá, thối rễ dẫn đến năng suất, chất lượng giảm và cây chết dần

Cây quýt Hồng cho năng suất cao, trái to, vỏ trái có màu vàng cam thu hoạch chính vụ vào dịp Tết nguyên đán nên bán được giá cao Nhược điểm của giống quýt Hồng là trái có nhiều hạt (12-20 hạt/trái), độ Brix thấp (8-9%), acid tổng số cao (0,9-1,3 mg/100 ml dịch trái)

Nhằm cải thiện nhược điểm của giống, việc sử dụng tia gamma gây đột biến trên mầm ngủ để tạo giống quýt Hồng mới có số hạt ≤ 5 hạt/trái; tỉ lệ dịch trái > 30%; chỉ số TSS/TA ≥ 15; độ brix > 10%; acid tổng số < 0,8 mg/100 ml dịch trái; các đặc tính còn lại của giống quýt Hồng vẫn giữ nguyên (vỏ trái có màu vàng cam, trái dạng cầu dẹt; khối lượng trái trung bình 160-180g/trái, năng suất tương đương so với giống quýt Hồng đang được trồng phổ biến ở cùng tuổi cây)

Kết quả thực hiện giai đoạn 1 (2016-2021) của đề tài đã chọn ra được 15 dòng quýt Hồng chiếu xạ tia gamma có số hạt ≤ 5 hạt/trái, độ brix > 10%, chỉ số brix/acid tổng cao ≥ 15 Qua phân tích đa dạng di truyền của các dòng quýt Hồng này cho thấy có sự khác biệt di truyền so với dòng quýt Hồng đầu dòng lấy mắt ghép chiếu xạ

Các dòng quýt Hồng đột biến có triển vọng tạo ra từ giai đoạn 1 cần được khảo nghiệm giá trị canh tác và giá trị sử dụng diện hẹp và diện rộng để chọn ra dòng quýt Hồng đột biến không/ít hạt, độ brix > 10%; acid tổng số < 0,8 mg/100 ml dịch trái; tỉ lệ dịch trái > 30% khảo nghiệm có kiểm soát để đánh giá khả năng chống chịu với bệnh

loét do vi khuẩn Xanthomonas axonopodis pv citri Từ các kết quả khảo nghiệm chọn ra

dòng quýt Hồng không/ít hạt chất lượng cao, sinh trưởng mạnh, chống chịu khá tốt với bệnh loét để tự công bố lưu hành giống quýt Hồng mới phục vụ khôi phục diện tích trồng quýt Hồng bằng giống quýt Hồng mới góp phần mang lại hiệu quảkinh tế cao hơn cho nông dân trồng quýt Hồng

Nghiên cứu và chọn lọc giống gốc ghép có khả năng chống chịu với bệnh hại trong đất nhằm xác định giống gốc ghép phù hợp cho giống quýt Hồng không/ít hạt tạo ra để nâng cao hiệu quả sản xuất của giống quýt Hồng mới

Nghiên cứu sử dụng hormone ngoại sinh để gia tăng khả năng đậu trái, phát triển trái bảo đảm năng suất cho giống quýt Hồng mới; nghiên cứu quy trình canh tác để tăng hiệu quả sản xuất giống quýt Hồng mới được tạo ra

14 Liệt kê danh mục các công trình nghiên cứu, tài liệu trong nước và ngoài nước có liên quan đến đề tài đã trích dẫn khi đánh giá tổng quan

Tiếng Việt

1 Hà Thị Lệ Ánh 2005 Bài giảng hình thái giải phẫu thực vật, Tủ sách Đại Học Cần

Thơ, tr 141-179

2 Lê Văn Bé và Nguyễn Văn Kha 2010 Nguyên nhân có hạt trở lại của quả bưởi Năm

Roi [Citrus grandis (L.) Obs Cv “Nam Roi”] Tạp chí sinh học, tập 32-số 1,

Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, tr 51-55

3 Nguyễn Văn Cử 2006 Hiệu quả của phun Boron qua lá lên năng suất và phẩm chất

cam Sành tại Vĩnh Long Luận án thạc sĩ khoa học Trồng trọt, Đại học Cần Thơ

4 Nguyễn Đình Dậu 1997 Sinh học đại cương sinh học thực vật, sinh học động vật

(phần 1) Tủ sách khoa học tự nhiên Thành phố Hồ Chí Minh, tr 20-25

5 Vũ Công Hậu 1996 Trồng cây ăn quả ở Việt Nam, Nhà xuất bản Nông Nghiệp

6 Lê Văn Hòa và Nguyễn Bảo Toàn 2004 Sinh lý của sự hình thành hoa, thụ phấn, thụ

tinh, tạo trái của thực vật Giáo trình Sinh lý thực vật, Trường Đại học Cần Thơ,

tr 280-289

7 Vũ Đình Hòa, Nguyễn Văn Hoan và Vũ Văn Kiệt 2005 Giáo trình chọn giống cây

trồng Nhà xuất bản Nông nghiệp Hà Nội, tr 35-40

8 Phạm Hoàng Hộ 1972 Sinh học thực vật, Trung Tâm Học Liệu, Trường Đại Học

Cần Thơ

9 Phạm Ngọc Lin và Nguyễn Quốc Hùng 2017 Nghiên cứu tuyển chọn giống gốc ghép

mới cho cây có múi tại các tỉnh phía Bắc Báo cáo chuyên đề - Đề tài Nghiên cứu

tuyển chọn giống gốc ghép mới cho cây có múi tại các tỉnh phía Bắc

10 Trần Đình Long 1997 Chọn giống cây trồng Giáo trình cao học nông nghiệp, Viện

Khoa học kỹ thuật Nông Nghiệp Việt Nam, Nhà xuất bản Nông nghiệp Hà Nội,

tr 69-73

11 Phan Kim Ngọc và Hồ Huỳnh Thùy Dương 2000 Sinh học của sự sinh sản Nhà

xuất bản Giáo dục, tr 121-155

12 Nguyễn Bá Phú và Nguyễn Bảo Vệ 2008 Khảo sát một số yếu tố có liên quan đến

số hạt trên trái cam Sành Hội nghị Khoa học–Cây ăn trái quan trọng ở Đồng

bằng sông Cửu Long - Đại Học Cần Thơ 11/03/2008, Nhà xuất bản Nông nghiệp,

tr 109-117

13 Hà Thị Thúy, Hùng L.Q., Hạnh T.T., Tuấn V.A., và Vịnh Đ.N 2013 Nghiên cứu tạo

giống bưởi và cam không hạt bằng công nghệ sinh học Hội thảo Quốc gia về

Khoa học cây trồng lần thứ nhất, ngày 05/09/2013 tại Hà Nội 583-590

14 Trần Thượng Tuấn 1992 Chọn giống và công tác giống cây trồng, Trường Đại học

Cần Thơ

15 Nguyễn Bảo Vệ và Nguyễn Bá Phú 2012 Kết quả điều tra khảo sát truy tìm giống

cam sành và quýt đường không hột ở Đồng bằng sông Cửu Long Diễn đàn

Khuyến nông @ Nông nghiệp lần thứ 4 năm 2012

16 Nguyễn Bảo Vệ và Lê Thanh Phong 2004 Giáo trình cây đa niên Phần I: Cây ăn

trái, Tủ sách Đại học Cần Thơ

17 Vũ Văn Vụ, Vũ Thanh Tâm và Hoàng Minh Tấn 1999 Sinh lý học thực vật, Nhà

xuất bản Giáo dục Hà Nội

18 Trần Thị Oanh Yến, Nguyễn Nhật Trường, Nguyễn Ngọc Thi và Nguyễn Minh Châu 2010 Kết quả nghiên cứu và khảo nghiệm giống cam Sành không hạt LĐ6

Báo cáo công nhận giống tháng 12 năm 2010 tại thành phố Hồ Chí Minh

Tiếng Anh

19 Abdul Majeed, Asif Ur Rehman Khan, Habib Ahmad, Zahir Muhammad 2010

Gamma irradiation effect on some growth parameters of Lepidium sativum L ARPN, J Agric Biol Sci., 5 (1): 39-42

20 Alvarado, N L G., E A Garcia, A M C Gonzalez, T C Torres and G A Vargas

2004 Pollen tube growth in mandarin, Rev Fitotec., Mex, Vol 27 (2), pp

177-182

21 Azouaou, Z and A Souvré 1993 Effects of copper deficiency on pollen fertility

and nucleic acids in the durum wheat anther Sexual Plant Reproduction,

Springer Berlin, Heidelberg, Vol 6 (3), pp 199-204

22 Berken Ç., Turgut, Y., and Yıldız, A K 2020 Effects of Gamma Irradiation on Seedlessness and Fruit Quality of Ortanique Tangor Turkish Journal of

Agriculture – Food science and Tecnology, pp 41-50

23 Bermejo, A Pardo, J Cano, A 2011 Influence of Gamma-irradiation on seedless

citrus production: pollen germination and fruit quality Food Nutr Sci 2: 169-180 24 Bitters, W P 1986 Citrus Rootstocks: Their Characters and Reactions Riverside,

CA: UC Riverside Science Library

25 Bono R., Fernandez De Cãrdova L., and Soler J 1982 Arrufatina, Esbal and

Guillermina, three Clementine mandarin mutations recently appearing in Spain In: Matsumoto K (ed.) 1981 Proc Int Soc Citriculture, Vol I Okisu, Japan 94-96 26 Bowman, K D., Joubert, J 2020 Citrus Rootstocks in The Genus Citrus, 1st Edn,

eds Talon M., Caruso M., Gmitter F G (Cambridge, UK: Elsevier): 105-127

27 Brewbaker, J L 1957 Pollen cytology and self-incompatibility systems in plants

Journal of Heredity, vol 48, pp 271-277

28 Brewbaker, J L and B H Kwack 1963 The essential role of calcium ion in pollen

germination and pollen tube growth American Journal of Botany, vol 50 (9), pp

859-865

29 Cameron JW, Bernett RH 1978 Use of sexual tetraploid seed parents for production

of triploid citrus hybrids HortScience 13: 167-169

30 Castle, W S 2010 A career perspective on citrus rootstocks, their development, and

commercialization HortScience 45: 11-15

31 Chao, C T 2004 Pollination evaluated: Mandarin compatibility and seediness

studied University of California, Riverside

32 Chen, J., X Shi, H Xiang, Z Chen, L Zhang, Y Shi, C Yang and Y Wu 2002

Seedless mechanism of Jishou Shatianyou (Citrus grandis Osbeck) I The seedless cause and fruit quality of Jishou Shatianyou Journal of Hunan

Agricultural University, Hunan Agricultural University, Changsha, China, vol 28

(1), pp 22-25

33 Chen, S., Gao, F., and Zhang, J 1991 Studies on the seedless character of Citrus

induced by irradiation Mutation Breeding Newsletter 37, 8-9

34 Deng X.X 2000 Citrus cultivars released during the past 10 years in China Proc

Intl Soc Citricult IX Congr 37-38

35 Esen A, Soost RK 1973 Precocious development and germination of spontaneous

triploid seeds in Citrus Journal of Heredity 64 (3): 147-154

36 Esen A, Soost RK, Geraci G 1979 Genetic evidence for the origin of diploid

megagametophytes in Citrus Journal of Heredity 70: 5-8

37 Fatta Del Bosco, S., M Siragusa, L Abbate, S Lucretti, and N Tusa 2007 Production and characterization of new triploid seedless progenies for mandarin

improvement Scentia Horticulturae 114, 258-262

38 Forner, J B., Giner, M A., Alcaide, A 2003 Alcaide 5 and

Forner-Alcaide 13: two new citrus rootstocks released in Spain HortScience 38

629-630

39 Giner, M A., Primo-Millo, E., Forner, J 2009 Performance of

Forner-Alcaide 5 and Forner-Forner-Alcaide 13, hybrids of Cleopatra mandarin × Poncirus

trifoliata, as salinity-tolerant citrus rootstocks J Am Pomolog Soc 63: 72-80

40 Forner-Giner, M A., Rodriguez-Gamir, J., Martinez-Alcantara, B., Quinones, A., Iglesias, D J., Primo-Millo, E 2014 Performance of Navel orange trees grafted onto two new dwarfing rootstocks (Forner-Alcaide 517 and Forner-Alcaide

418) Sci Hortic 179: 376-387

41 Frost, H B 1948 Seed reproduction: development of gametes and embryos Citrus

Industry, University of California Press, vol 1, pp 767–816

42 Frost, H B and R K Soost 1968 Seed reproduction: development of gametes and

embryos”, Citrus industry, University of California Press, vol 2, pp.290-324

43 Goldenberg L., Yaniv Y., Kaplunov T., Doron-Faigenboim A., Porat R., Carmi N

2014 Genetic diversity among mandarins in fruit-quality traits J Agric Food

Chem., 62(21): 4938-46

44 Gulsen, O., Uzun, A., Pala, H., Canihos, E., and Kafa, G 2007 Development of seedless and Mal Secco tolerant mutant lemons through budwood irradiation

Scientia Horticulturae, 112 (2), 184-190

45 Hasnain, R, Jaskani, M J., Mumtazkhun, M., Malik, T A 2003 In-vitro induction of polyploids in watermelon and estimation based on DNA content Int J Agric

Biol 3: 298–302

46 Hearn, C J 1969 Self-incompatibility and the effects of different pollen sources

upon fruit characteristics of four Citrus hybrids Proceedings of the American

Society for Horticultural Science, vol 87, pp 183– 187

47 Hearn, C J 1984 Development of seedless orange and grapefruit cultivars through

seed irradiation J Am Soc Hort Sci, 109: 270-273

48 Hearn, C J 1985 Development of seedless grapefruit cultivars through

budwood irradiation Hortscience, 20: 84

49 Hearn, C J 1986 Development of seedless grapefruit cultivars through budwood

irradiation J Amer Soc Hort Sci 111:2:304-306

50 Hearn, C J 2001 Development of seedless grapefruit cultivars through budwood

irradiation Hortscience, 20, 111 (2), 304-306

51 Hensz, R A 1971 Star Ruby, a new deep-red- fleshed grapefruit variety with

distinct tree characteristics J Rio Grande Hort Soc 25:54-58

52 Hensz R A 1977 Mutation breeding and the development of „Star Ruby‟grapefruit

Proc Intl Soc Citriculture 2:582-585 Orlando, Fla

53 Huang, J S., X D Xu, S.Q Zheng and J H Xu 2001 Selection for aborted-seeded

longan cultivars ISHS Acta Horticulturae 558 International Symposium on

Litchi and Longan, Vol 1, No article 73, p 141

54 Iwamasa, M 1961 Studies on the sterility in genus Citrus with special reference to

the seedlessness Bulletin of the Horticulture Research Station, B6, pp 1-81

55 Iwamasa, M and T Iwasaki 1962 On the sterility phenomenon caused by low

temperatures in the Mexican lime (Citrus aurantifolia Swingle) Bulletin of the

Horticulture Research Station, B2, pp 25-46

56 Iwamasa, M and Y Oba 1980 Seedlessness due to self-incompatibility in

Egami-Buntan, a Japanese pummelo cultivar Bulletin of the Faculty of Agriculture, Saga

University, vol 49, pp 39-45

57 Iwamasa M And Nishiura M 1982 Recent citrus mutant selections in Japan In: Matsumoto K (ed.) 1981 Proc Int Soc Citriculture, Vol I Okisu, Japan 96-99 58 Jackson, L K and F G Gmitter 1997 Seed development in citrus Citrus

Flowering and Fruiting Short Course, CREC, Lake Alfred, pp 33-42

59 Jackson, L K and Futch, S H 1997 Pollination and fruit set: pollination

requirement Citrus Flowering and Fruiting Short Course CREC, Lake Alfred,

pp 25-32

60 Jing, H H., Shou, X W., Yan, F Z., Qiu, Z Z., Ling, Y and Li, S C 2017 Abnormal megagametogenesis results in seedlessness of a polyembryonic

„Meiguicheng‟ orange (Citrus sinensis) mutant created with gamma-rays Scientia

Horticulturae, Vol 217, pp 73-83

61 Julia, M., Alejandra, S., Cristina, B., Pilar, N., and Almudena, B 2021 Physico-chemical, sensorial and nutritional quality during the harvest season of „Tango‟

mandarins grafted onto Carrizo citrange and Forner-Alcaide no 5 Food

chemistry, vol 339 pp 77-81

62 Kahn, T L and Chao, C T 2004 Sex, Seedlessness and New Varieties Department

of Botany and Plant Sciences, University of California, p 41-49

63 Kepiro, J L., Roose, M L 2007 Nucellar embryony in Citrus Genetics, Breeding

and Biotechnology, ed Khan I A (Wallingford: CABI): 141-150

64 Khatri, A., Khan, I A., Siddiqui, M A., Raza, S., Nizamani, G S 2005 Evaluation

of high yielding mutants of Brassica Juncea cv S-9 developed through Gamma rays and EMS Pak J Bot., 37(2): 279284

65 Kitajima, A., Y Okada and K Hasegawa 2001 Pollen tube growth, fertilization and

seed development in Hyuganatsu (Citrus tamurana) seedless cultivars

„Muroto-Konatsu‟ and „Nishiuchi-„Muroto-Konatsu‟”, Journal of the Japanese Society for

Horticultural Science, Japanese Society for Horticultural Science, Kyoto, Japan,

vol 70: 3; pp 320-327

66 Koltunow, A M., Soltys, K., Nito, N., McClure, S 1995 Anther, ovule, seed, and

nucellar embryo development in Citrus sinensis cv Valencia Can J

Bot 73: 1567-1582

67 Krezdorn, A H and Robinson, F A 1958 Unfruitfulness in the Orlando tangelo

Proceeding of the Florida State Horticultural Society, vol 71, pp 86-91

68 Kukimura, H., Ikeda, F., Fujita, H., and Maeta, T 1976 Brief description of

mutation in vegetatively propagated and tree crops Gamma Field Symp 15,

79-82

69 Lapin, W K 1937 Investigation on polyploidy in citrus work All - Unian Sci Res

Inst Humid sabtrop 1; pp 1-68

70 Li, S J 1980 Self-incompatibility in „Matou‟ wentan (Citrus grandis (L.) Osb.)

HortScience, vol 15, pp 298-300

71 Li, Y , Dechun, L , Wei, H., Yong, Q., Chun, J., and Zhang, Y L 2020 Fruit characteristics and seed anatomy of “Majia” pomelo pollinated with

cobalt-60 gamma-ray-irradiated pollen Scientia Horticulturae, Vol 267, pp 325-335

72 Llosa, M J., Bermejo, A., Cano, A., Quiñones, A., Forner-Giner, M A 2009 The

citrus rootstocks Cleopatra mandarin, Poncirus trifoliata, Forner-Alcaide 5 and Forner-Alcaide 13 vary in susceptibility to iron deficiency chlorosis J Am

Pomolog Soc 63: 160-167

73 Linskens, H F 1964 Pollen physiology, In Machlis L and Briggs W.R Annual

Review of Plant Physiology, vol 15, pp 255-265

74 Liu, J., J Qi, Z Dai and K Chen 1995 Study on relationship between free proline

concentration of citrus anther and pollen sterility Acta Horticulturae, vol 403, pp

81-83

75 Maluszynski, M Ahloowalia, B S., and Sigurbjörnsso, B 1995 Application of

in-vivo and in-vitro mutation techniques for crop improvement Euphytica 85,

303-315

76 Maluszynski, M., Nichterlein, K., Zanten, L van., and Ahloowalia, B S 2000

Officially released mutant varieties – the FAO/IAEA database Mutation

Breeding Review 12, 1-84

77 María, J M., Andrea, G., Marina, G., and Johanna, M 2015 New low seeded

mandarin (Citrus reticulata) and lemon (C limon) selections obtained by gamma irradiation Acta Hortic., 1065, 543-548

78 Martínez-Cuenca, M R., Primo-Capella, A., Forner-Giner, M A 2016 Influence of

Rootstock on Citrus Tree Growth: Effects on Photosynthesis and Carbohydrate Distribution, Plant Size, Yield, Fruit Quality, and Dwarfing Genotypes, Plant Growth, Everlon Cid Rigobelo London: IntechOpen

79 Matsumoto, R., N Okudai, I Oiyama, T Takahara, M Yamamoto, K Asada, D

Ishiuchi and H Murata 1991 New citrus cultivar „Tsunokaori‟” Bulletin of the

Fruit Tree Research Station, vol 21, pp 59-65

80 Mesejo, C., A Martisnez-Fuentes, C Reig, F Rivas and M Agustí 2006 The inhibitory effect of CuSO4 on citrus pollen germination and pollen tube growth

and its application for the production of seedless fruit Plant Science, vol 170, pp

37-43

81 Micke, A 1985 Plant cultivars derived from mutation induction or the use of

induced mutants in crop breeding Mutation Breeding Rev., 3: 1-92

82 Min, Y K., Soon J I., Jong, H., K., In-Jung, K., Hyo, Y L., Dong, S L., Youn, J L., Ji, H B., Ji, H K., Ji, Y K., Seo, R J., Jung, H K., and Seo, H M 2012 Changes in phenolic composition of citrus fruits and leaves prepared by gamma

irradiation of budsticks Life Sci J., 9 (3): 1281-1285

83 Miwa, T 1951 Pollination, fertilization and fruit drop in Citrus tamurana

Horticultural Bulletin of the Citrus

84 Mooney, P., M Watson and A Harty 1997 Developing new seedless citrus triploid

cultivars HortResearch Kerikeri Research Centre

85 Mustard, J M., S J Lynch and R O Nelson 1956 Pollination and floral studies of

the Minneola tangelo Proceedings of the Florida State Horticultural Society, vol

69, pp 277-281

86 Nagai, K and T Tanikawa 1928 On citrus pollination Proceedings of the Third

Pan-Pacific Science Congress, pp 2023-2029

87 Nakamura, M 1943 Cytological and ecological studies on the genus Citrus with

special reference to the occurrence of sterile pollen grain Memorial of the

Faculty of Science and Agriculture, Tohoku University, vol 27, pp 53-159

88 Nakano, M., H Nesumi, T Yoshioka, M Omura and T Yoshida 2000 Linkage

analysis between male sterility of citrus and RAPD markers Proceedings of the

Ninth International Citrus Congress, International Society of Citriculture, Orlando, Florida, pp 179-180

89 Nesumi, H., M Nakano and T Yoshida 2001 Mode of inheritance on the abnormal

development of impregenated ovules derived from Mukaku-kishu Journal of the

Japanese Society for Horticultural Science, vol 70, pp 403

90 Nishiura, M and T Iwasaki 1963 Studies on the citrus breeding I Variation of

seed formation in citrus crossing Bulletin of the Horticulture Research Station,

vol 2, pp.1-13

91 Nishiura, M., T Shichijo, I Ueno, M Iwamasa, T Kihara, Y Yamada, T Yoshida

and T Iwasaki 1983 New citrus cultivar „Kiyomi‟ tangor Bulletin of the Fruit

Tree Research Station, vol 10, pp 1-9

92 Oiyama, I., S Kobayashi, K Yoshinaga, T Ohgawara and S Ishii 1991 Use of pollen from a somatic hybrid between Citrus and Poncirus in the production of

triploids HortSci., 26: 1082

93 Ollitrault, P and D Dambier 2008 Ploidy manipulation for breeding seedless

triploid Citrus Plant breeding review, John Wiley & Sons Inc Hoboken New

Jersey, Canada, vol 30, pp 135-141

94 Ollitrault, P., Y Froellicher, D Dambier, F Luro and M Yamamoto 2007

Seedlessness and ploidy manipulation Citrus genetics, breeding and

biotechnology, CBA International, British library, London, UK, pp 197-218

95 Omura, M T., M Ueda Kita, A Komatsu, Y Takanokura, T Shimada, T Endo-Inagaki, H Nesumi and T Yoshida 2000 EST mapping in Citrus In: Proceeding

of the Ninth International Citrus Congress International Society of Citriculture,

Orlando, Florida, pp 71-74

96 Ortiz, M J 2002 Botany: Taxonomy, morphology and physiology of fruit, leaves

and flowers Citrus the genus Citrus Medicinal and Aromatic plants – industrial

profiles

97 Osawa, I 1912 Cytological and experimental studies in Citrus Journal of the

College of Agriculture Tokyo University, vol 4, pp.83-116

98 Pio, L A S., J D Ramos, M Pasqual, F C Santos and K P Junqueira 2003 Receptiveness of the stigma and in vitro germination of orange pollen, submitted

to different temperatures Engenhcira Agonoma emfiotecnia, Departament de

Agricultura da Universidade Federal de Lavras / UFLA

99 Pirlak, L 2002 The effects of temperature on pollen germination and pollen tube

growth of apricot and sweet cherry Gartenbauwissenschaft, vol 67 (2), pp 61-64 100 Predieri, S 2004 Mutation induction and tissue culture in improving fruits Plant

Cell Tissue and Organ Culture 64, 185-210

www.hurt.purdure.edu/newcrop/tropical/lecture-32/lec_32.html

102 Raghuvanshi, S S 1962 Cytologenetical studies in genus Citrus IV Evolution in

genus Citrus, Cytologia 27, pp 172-188

103 Rattanpal, H S., Gurteg Singh, Monika Gupta 2019 Studies on mutation

breeding in mandarin variety Kinnow Current Science, 116 (30), pp.483-487

104 Raza, H., M M Khan and A A Khan 2003 Review seedless in citrus

International journal of agriculture and biology, vol 5 (3), pp 388-391

105 Reece, P C and R O Register 1961 Influence of pollinators on fruit set on

Robinson and Oceola tangerine hybrids Proceedings of the Florida State

Horticultural Society, vol 74, pp 104-106

106 Reed, S M 2003 Self-incompatibility in hydrangea paniculata and H quercifolia

Tennessee state University nursery crop research station SNA research conference Vol.48

107 Rodriguez-Gamir, J., Primo-Millo, E., Forner, J B., Forner-Giner, M A

2010 Citrus rootstock responses to water stress Scientia Hortic 126: 95-102

108 Roose M.L And Williams T.E 2000 Citrus Scion Breeding in California Proc

Intl Soc Citricult IX Congr 1: 34-36

109 Rosson, B 2020 Citrus Budwood Annual Report 2019-2020 Tallahassee, FL:

Florida Department of Agriculture and Consumer Services

110 Rotino, G L., A Nazareno, S Emidio, M Giuseppe, L S Roberto, M Andrea, M

Barbara, P Tiziana, S Jessica, M Bruno and S Angelo 2005 BMC

Biotechnology, vol 5 (32), pp 1-8

111 Russo F., Domini B., And Starrantino S 1981 Mutagenesis applied for citrus

improvement Proc Intl Soc Citriculture1: 68-70 Tokyo, Japan

112 Russo, R 1982 Bud variations in citrus cultivars in Italy In: Matsumoto K (ed.) 1981 Proc Int Soc Citriculture, Vol I Okisu, Japan 597-601

113 Sanada, T and Amano, E 1998 Induced mutations in fruit trees In: SM Jain, DS

Brar and BS Ahloowalia (eds), Somaclonal variation and induced mutations in crop improvement, 401-419 Kluwer, The Netherlands

114 Sawidis, T and H D Reiss 1995 Effects of heavy metals on pollen tube growth

and ultrastructure Protopsma, vol 185, pp 113-122

115 Shah, S.A., Ali I., Rahman, K 2001 Abasin 95 a new oilseed rape cultivar

developed through induced mutations Mut Breed Newslett., 45: 3-4

116 Smith, A V 2000 The molecular basis for the initiation of fruit development and

parthenocarpy, CSIRO Plant Industry, Horticulture Unit Urrbrae; pp 1-12

117 Sparow, A H., Rogers A F., and Schwemmer, S S 1968 Radiosensitivity studies with woody plants I Acute gamma irradiation survival data for 28 species and

predictions for 190 species Radiation Bot 8, 149-186

118 Spiegel-Roy, P 1985 Seedless induced mutant in highly seeded lemon (Citrus

limon) Mutation Breeding Newslett., 26: 1-2

119 Spiegel-Roy, P., and Padova, R 1973 Radiosensitivity of Shamouti orange (Citrus

sinensis) seeds and buds Radiation Bot 13, 105-110

120 Soost, R K 1956 Unfruitfulness in the clementine mandarin Proceedings of the

American Society for Horticultural Science, vol 67, pp 171-175

121 Soost, R K 1961 Effects of gibberellin on yield and fruit characteristics of

clementine mandarin Proceedings of the American Society for Horticultural

Science, vol 77, pp 194-201

122 Soost R.K 1964 Self-incompatibility in Citrus grandis (L.) Osbeck Proc Amer

Soc Hort Sci, 84: 137-140

123 Soost, R K 1965 Incompatibility allele in the genus Citrus Proceedings of the

American Society for Horticultural Science, vol 87, 176-180

124 Soost, R K 1968 The incompatibility gene system in citrus Proceeding of the

First International Citrus Symposium, University of California, Riverside,

California, Vol 1, pp 189-190.72 Soost, R K., and J M Cameron (1980)

Oroblanco a triploid pummelo grape fruit hybrid HortScience, 15: 667-669

125 Soost, R K., and J W Cameron 1985 Melogold a triploid pummelo grape fruit

hybrid HortScience, 20: 113401135

126 Soost R.K and Roose M.L (1996) Citrus In: Fruit Breeding, Volume 1: Tree and

Tropical fruit, edited by Jules Janick and James N Moore John Wiley & Sons, Inc 257-323

127 Spiegel-Roy, P and E E Goldschmidt 1996 Biology of citrus Cambridge

University Press, pp 70-118 and 185-188

128 Starrantino, A 1992 Use of triploids for production of seedless cultivars in citrus

improvement programas Proc Int Soc Citriculture 1: 117-121

129 Steer, M W 1989 Calcium control of pollen tube tip growth Biol Bull, vol 176

(S), pp 18-20

130 Sutarto, I., Agisimanto, D., and Supriyanto, A 2009 Development of Promising

Seedless Citrus Mutants through Gamma Irradiation Q.Y Shu (ed.), Induced

Plant Mutations in the Genomics Era Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, 306-308

131 Swingle, W T., T R Robinson and E.M Savage 1931 New citrus hybrids United

States Department of Agricultural Circular, vol 181, pp 1-19

132 Sykes, S R and J V Possingham 1992 The effect of excluding insect pollinators

on seediness of Imperial mandarin fruits Australian Journal of Experimental

Agriculture, vol 32, 409-411

133 Talon M., L Zacarias and E Primo-Millo 1992 Gibberellins and parthenocarpic

ability in developing ovaries of seedless mandarins Plant Physiology, vol 99, pp

1575-1581

134 Ton, L.D and A H Krezdorn 1967 Growth of pollen tubes in three incompatible

varieties of citrus Proceedings of the American Society for Horticultural Science,

vol 89, pp 211-215

135 Ueno, I 1986 Studies on the inheritance of citrus flower characteristics I

Segregation of viable pollen production in hybrid seedlings Bulletin of the Fruit

Tree Research Station, vol 13, pp 1-9

136 Vardi, A., A Frydman-Shani and S A Weinbaum 1988 Assessment of

parthanocarpic tendency in Citrus using irradiated marker pollen Proc.Sixth Int

Citrus Longr., Vol I, eds R Goren and K Mendel, pp 225-230

137 Vardi, A 1996 Strategies and consideration in mandarin improvement

programmes In: Proc Int Soc Citriculture, 1: 109–12

138 Vardi, A., H Neuman, A Frydman-Shani, Y Yaniv and P.Spiegel-Roy 2000 Tentative model on the inheritance of juvenility, self-incompatibility and

parthenocarpy Acta Horticulturae vol 535, pp 199-205

139 Vardi, A and P Spiegel-Roy 1981 Gene-controlled meiosis in Citrus reticulata

Proceedings of the Fourth International Citrus Congress The International

Society of Citriculture, Tokyo, Japan, Vol 1, pp 26-27