Tạo giống cây trồng chuyên khoa 2

Tạo giống cây trồng chuyên khoa 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ

DỰ ÁN HỢP TÁC VIỆT NAM – HÀ LAN

BÀI GIẢNG TẠO GIỐNG CÂY TRỒNG CHUYÊN KHOA 2

Người biên soạn: PGS.TS Trần Văn Minh

Huế, 08/2009

CHỌN TẠO G IỐNG KHOAI LANG

1 NGUỒN GỐC CÂY KHOAI LANG

Khoai lang, Ipomoea batatas (L.) Lam…, là một loại cây thân bò thuộc họ bìm bìm (Convolvulaceae) Trong các loài thuộc Ipomoea có lẽ khoai lang là loài duy

nhất có củ ăn được

Cây khoai lang có nguồn gốc ở Tân Thế Giới và được thuần hoá từ thời tiền Columbus và phát tán ra các đảo Thái Bình Dương rồi trở thành một cây trồng quan trọng ở Niu Zilân (Yen, 1974) Với sự hình thành và phát triển của thương mại quốc

tế, cây khoai lang lan nhanh ra các vùng nhiệt đới Người Tây Ban Nha mang khoai lang từ Mêhicô và Philippin, rồi từ đó phát tán ra các đảo khác Người Bồ Đào Nha đưa cây khoai lang từ vùng Caribê và Nam Mỹ sang Châu Âu, Châu Phi, Đông Nam Châu Á và Ấn Độ (Yen, 1976) Cây khoai lang du nhập vào Việt Nam vào cuối thế kỉ 16 có lẽ từ Phúc Kiến (Trung Quốc) hay đảo Lu-zôn của Philippin

Khoai lang được trồng cách đây trên 5000 năm Qua những nghiên cứu mới đây, nhiều bằng chứng về khảo cổ học, ngôn ngữ học, nông nghiệp và chủng tộc học chứng tỏ từ Nam Mêhicô xuống Trung Mỹ và bắc Nam Mỹ, đặc biệt là vùng Tây bắc, Nam Mỹ là trung tâm khởi nguyên sơ cấp của khoai lang Yen (1982) đề xuất 3 con đường mà khoai lang được phát tán và truyền bá từ trung tâm khởi nguyên, trong đó con đường kamote do người Tây Ban Nha truyền bá trực tiếp từ Mêhicô sang P hilippin qua Hawai và Guam vào thế kỉ 16 Từ Nam Thái Bình Dương và Philippin khoai lang được phát tán sang các nước châu Á khác, trong đó

có Việt Nam Ngày nay trung tâm khởi nguyên thứ cấp bao gồm Trung Quốc, Đông Nam Á, P apua Niu Ghi-nê và Đông P hi

Việc chọn tạo giống khoai lang có năng suất cao, chống chịu những điều kiện bất thuận, chất lượng tốt (tinh bột, lượng đường cao, hương vị…), đã và đang trở thành nhu cầu cấp thiết của sản xuất

2 PHÂN LOẠI KHOAI LANG

Khoai lang thuộc họ bìm bìm, chi Ipomoea với số nhiễm sắc thể cơ bản là n =

15 Chi Ipomoea có khoảng 500 loài và được phân thành 13 phân chi Khoai lang trồng được xếp trong phân chi Batatas với tổng số 13 loài có quan hệ họ hàng với

nhau (Austin, 1983; Huaman, 1992) Trong nội bộ phân chi số nhiễm sắc thể xôma thay đổi từ 30 (lưỡng bội) đến 60 (tứ bội) và 90 (lục bội) Các loài trong phân chi này được nghiên cứu nhiều để xác định mối quan hệ họ hàng, đặc biệt nguồn gốc của khoai lang lục bội và chuyển các gen có ích vào khoai lang

Khoai lang là một thể lục bội tự nhiên duy nhất trong phân chi Batatas có khả năng hình thành củ ăn được Tuy vậy, bản chất và nguồn gốc lục bội vẫn là vấn đề còn nhiều tranh luận và đến nay vẫn chưa có giả thuyết chắc chắn giải thích và xác định được các loài tổ tiên tham gia vào sự tiến hoá của khoai lang trồng ngày nay Nishiyama và cộng sự (1975) cho rằng khoai lang trồng là một thể đa bội cùng nguồn được chọn lọc từ dạng lục bội tạo thành từ tổ hợp lai giữa một dạng lưỡng

bội (I.Leucantha) và một dạng tứ bội (I.littoralis) trong phức hợp I.trifida Ngược

lại Ting và Kehr (1953) nghiên cứu quá trình phân chia giảm nhiễm ở các giống khoai lang Mỹ lại cho rằng khoai lang có nguồn gốc đa bội khác nguồn Jones (1965) cũng quan sát thấy quá trình phân chia giảm nhiễm bình thường ở 40 giống nghiên cứu và tần số đa trị tương đối thấp Điều đó chứng tỏ bố mẹ tiền thân của khoai lang không có quan hệ thân thuộc và do đó khoai lang có thể là một đa bội thể khác nguồn

Nhìn chung vấn đề phân loại và mối quan hệ họ hàng của khoai lang trồng với các loài hoang dại trong phân chi Batatas còn nhiều điểm chưa thống nhất do tính dị hợp tử cao của khoai lang, sự tồn tại của nhiều biến dị tương đồng ở nhiều tính trạng giữa khoai lang và các loài hoang dại và khó khăn trong việc lai giữa các loài Martin (1974) cho rằng nguồn gốc khoai lang phải giải thích được khả năng hình thành củ cũng như màu sắc ruột củ và những đặc điểm khác không phát hiện được ở các loài hoang dại Tuy nhiên, qua những nghiên cứu gần đây phần lớn các nhà

nghiên cứu nhất trí I.trifida (gồm các dạng nhị bội, tứ bội và lục bội) là họ hàng

thân thuộc nhất của khoai lang Các lo ài họ hàng này đã và đang được sử dụng để tăng cường nguồn gen và chuyển các gen có ích vào khoai lang trồng

3 MỘT SỐ ĐẶC TÍNH DI TRUYỀN CỦA CÂY KHOAI LANG

3.1 Đặc điểm ra hoa

Hoa khoai lang tương tự như hoa của các loài thuộc họ bìm bìm Hoa lưỡng tính, mọc thành từng chùm 5 đến 22 hoa từ nách lá Mỗi hoa chỉ nở một lần, thường vào sáng sớm và tàn vào lúc giữa trưa Trong điều kiện trời mát hoa nở muộn và kéo dài tới tận chiều Màu sắc của các bộ phận hoa thay đổi từ trắng đến tím và tím đậm Hoa khoai lang hình chuông hay hình phễu Chiều dài ống tràng dài từ 32 đến 55mm Năm cánh hoa dính liền nhau và nhị đực gắn vào đế cánh hoa Mỗi hoa có một vòi nhuỵ và năm nhị đực Độ dài nhị thay đổi theo giống và không đều nhau Bao phấn thường có màu trắng Vòi nhuỵ dài 8 – 25mm Đầu nhuỵ phân 2 thuỳ và thường có màu trắng Đáy ống tràng có các hạch chứa mật hấp dẫn côn trùng Bầu

có hai ngăn và trong mỗi ngăn có hai noãn Do đó mỗi quả có tối đa 4 hạt Quả thụ phấn bằng tay thường chỉ có hai hạt, trong khi đó quả thụ phấn tự do thường có 2 –

3 hạt Hạt chín già thường có hình đa diện với 2 mặt phẳng còn mặt kia tròn, đường kính 2 – 5mm, thường có màu nâu sẫm hoặc đen

Hạt khoai lang có vỏ cứng và có thể duy trì khả năng sống 20 năm hoặc lâu hơn Vì vậy hạt thường nảy mầm không đều nếu không xử lí phá ngủ Để phá ngủ, ngâm hạt trong dung dịch acid sunfuaric đậm đặc từ 20 – 60 phút, sau đó rửa sạch bằng nước lã hay trung hoà bằng dung dịch bicacbonat và rửa bằng nước sạch Cũng có thể phá ngủ bằng tay hay cơ giới trước khi gieo

Khoai lang là cây ngày ngắn do vậy ngày dài cản trở quá trình ra hoa Xử lí

ngày ngắn hay ghép lên các loài dễ ra hoa thuộc chi Ipomoea như Pharbitis nil hay

giống khoai lang có xu hướng ra hoa mạnh như: American Yellow Skin có thể thúc đẩy sự ra hoa Ở các nước ôn đới khoai lang thường khó ra hoa, trong khi đó lại ra hoa rất dễ dàng ở Ha Oai, Cuba, Guam, Philippin, Gia va, Braxin… Ở miền Nam nước ta khoai lang cũng ra hoa dễ dàng trong mùa khô Ở miền Bắc, nếu trồng vào

đầu tháng 9 hoặc sớm hơn, khoai lang thường ra hoa vào cuối tháng 10 và có thể kéo dài đến tận tháng 1 hoặc tháng 2 Tuy nhiên nhiệt độ thấp trong khoảng thời gian này ảnh hưởng rõ rệt tới khả năng thụ phấn, đậu quả và kết hạt Ngoài ra sai khác lớn về tính di truyền của khả năng ra hoa giữa các giống, các yếu tố ngoại cảnh như độ ẩm đất và lượng đạm cũng ảnh hưởng tới sự ra hoa Một số giống thể hiện khả năng ra hoa ổn định từ năm này sang năm khác, trong khi đó một số giống khác ra hoa thất thường hay không ra hoa trong bất kì điều kiện nào Giải pháp tốt nhất đối với vấn đề ra hoa là chọn lọc khả năng ra hoa Vì thế, trong các chương trình lai cần phải chú ý tới tính trạng này

Kỹ thuật lai ở khoai lang tương đối đơn giản vì hoa và các bộ phận của hoa tương đối lớn Thời điểm thuận lợi nhất để khử đực là chiều hôm trước và thụ phấn vào sáng hôm sau Có thể cách li hoa khử đực bằng giấy bóng mờ hoặc bằng một mẫu ống hút

3.2 Tính bất hợp của khoai lang

Khoai lang là cây tự bất hợp Tính bất hợp và các quá trình hạn chế sự kết hạt

ở khoai lang được coi là sự bất dục và hàng rào cản trở trong việc chọn tạo giống

Hệ thống tự bất hợp ở khoai lang và các loài thuộc chi Ipomoea là hệ thống bất hợp bào tử kiểu đa alen Một loạt các alen ở một lôcút kiểm soát kiểu gen của bố

mẹ P hản ứng bất hợp được xác định bởi tương tác giữa 2 alen, và tất cả hạt phấn biểu hiện cùng một kiểu hình bất hợp Vì thế phần lớn các giống tự bất hợp, một

số giống khác tương hợp và tính tương hợp có thể biểu hiện một chiều

Các nhà khoa học Nhật Bản đã xây dựng một hệ thống phân loại theo các nhóm bất hợp Các dòng trong một nhóm bất hợp trong khi đó các dòng giữa các nhóm tương hợp và có thể lai được với nhau

Phần lớn các cơ thể bất hợp hay bất dục hoạt động sau quá trình thụ phấn và thụ tinh Martin (1981) chỉ ra rằng đa bội thể là nguyên nhân của sự bất dục và gây

ra những sai sót trong quá trình phân chia giảm nhiễm dẫn đến khiếm khuyết trong

bộ gen, phân li và tái tổ hợp làm cho sự phân chia gen mất cân bằng Một tỉ lệ giao

tử và phôi nhận được các tổ hợp gen không thuận lợi nên không có khả năng hoạt động đầy đủ trong những hoàn cảnh nhất định

Do bản chất lục bội, cây khoai lang có độ dị hợp tử cao và thể hiện biến động

di truyền lớn về hình thái như dạng lá, màu sắc vỏ và thịt củ, dạng củ, hàm lượng chất khô, tinh bột và nhiều tính trạng khác Chọn giống khoai lang mang đặc điểm của cả cây sinh sản hữu tính lẫn cây sinh sản vô tính Mỗi một cây con phát triển từ hạt thụ phấn tự do hay lai có kiểm soát đều có đặc điểm di truyền khác với những cây khác và đều có tiềm năng trở thành giống mới Hơn nữa các kiểu gen tốt xác định được trong bất kì giai đoạn nào của quá trình chọn giống đều có thể duy trì vô thời hạn Do bản chất đa bội sự biểu hiện kiểu hình là kết quả của sự tái tổ hợp các gen và ưu thế lai Độ dị hợp tử đối với khoai lang rất cần thiết để duy trì sức sống và năng suất Vì vậy các phương pháp chọn giống cần phải hướng vào việc duy trì hay nâng cao độ dị hợp tử đồng thời lưu ý các hiệu ứng di truyền cộng và tương tác

3.3 Hệ số di truyền của một số tính trạng

Do bản chất lục bội, khoai lang là một loài không thích hợp cho các nghiên cứu di truyền Mendel Mỗi lôcut gen có 6 alen nên tỉ lệ phân li trong tổ hợp lai thường phức tạp Ở phần lớn các trường hợp, khoai lang biểu hiện hiệu ứng liều lượng nên sự phân li mang tính liên tục, thậm chí khi tính trạng chỉ kiểm soát bởi một gen Đại đa số các tính trạng có ý nghĩa kinh tế mang tính di truyền số lượng Các giá trị ước lượng chứng tỏ các tính trạng có thể cải tiến bằng con đường chọn lọc hỗn hợp Hơn nữa những nghiên cứu về tương quan cho thấy các tính trạng tương đối độc lập với nhau cho phép c họn lọc theo trình tự có hiệu quả và kết hợp các tính trạng có lợi trong một giống tương đối dễ dàng

Giá trị hệ số di truyền của một số tính trạng chủ yếu ở khoai lang

HỆ SỐ DI TRUYỀN (%) TÍNH TRẠNG

- Thu thập, đánh giá và chọn từ nguồn giống địa phương

- Nhập các giống đã được tạo ra ở các nước khác và đánh giá chúng trong điều kiện của mình

- Chọn tạo giống mới trong chương trình chọn giống riêng

Chương này chỉ tập trung vào phương pháp cuối cùng, có hai phương pháp lai

cơ bản là phương pháp đột biến và phương pháp lai Sơ đồ tổng quát được trình bày trong sơ đồ 1

4.1.1 Phương pháp gây đột biến cảm ứng

Đột biến cảm ứng ở khoai lang được quan tâm nhiều vì mức đa bội thể cao và khả năng ra hoa kém kèm theo tính bất hợp lai Đột biến tự phát ở khoai lang xảy ra với tần số tương đối cao Ví dụ người ta đã phát hiện được 23 thể đột biến ở giống Centennial Một số giống ưu tú được tạo thành từ phương pháp đột biến như giống

“Beniaka” được trồng gần một thế kỉ ở Nhật Bản Tr ước khi kỹ thuật cảm ứng ra

hoa được hoàn thiện, công tác cải lương giống khoai lang ở Mỹ chủ yếu giới hạn trong việc chọn các thể đột biến tốt từ các giống đang trồng trong sản xuất, đặc biệt

là giống Porto Rico

Tần số và dạng đột biến phụ thuộc vào giống P hần lớn các đột biến tự phát hay cảm ứng là các biến đổi màu sắc vỏ củ và thịt củ, trong khi đó tần số đột biến ở các yếu tố cấu thành năng suất thường thấp Hơn nữa đa số các đột biến xảy ra theo chiều hướng không có lợi Vì thế, việc chọn lọc kỹ lưỡng và liên tục trong vườn sản xuất hom giống rất cần thiết để loại bỏ các dạng xấu và phân lập các dòng tốt Ngày nay công tác chọn giống đột biến tập trung chủ yếu vào biến đổi kiểu cây, tăng hàm lượng chất khô và tinh bột Tác nhân đột biến thường sử dụng là tia X và tia gamma ( Co60) Bộ phận xử lí thường dùng là hom cắt, tuy nhiên ngọn, củ và lá đều có thể

xử lí đột biến

4.1.2 Phương pháp lai

Cũng như các loại cây trồng sinh sản bằng hạt khác, sau khi kỹ thuật cảm ứng

ra hoa ở khoai lang được hoàn thiện vào cuối những năm 30, lai là phương tiện chủ yếu để tạo ra biến dị di truyền nhờ sự tổ hợp các gen từ các dạng bố mẹ khác nhau Phương pháp chủ yếu là lai từng cặp và đa giao rồi thông qua chọn lọc để tập hợp các tính trạng tốt trong một cá thể hay một nhóm cá thể P hương pháp lai từng cặp

có hiệu quả đối với chương trình cải tiến ngắn hạn ở một số tính trạng nhất định

Kỹ thuật đa giao ở khoai lang ban đầu được đề xuất làm phương tiện để tăng khả năng đậu quả và kết hạt trong quá trình chọn giống, ý tưởng này đã hấp dẫn nhiều nhà chọn giống Jones (1965) đã đề xuất một quy trình chọn giống nhằm tăng khả năng tái tổ hợp và tăng sự biểu hiện của các nhóm gen mới Kỹ thuật chọn giống này cho phép nhà chọn giống nâng cao tối đa kết quả chọn lọc thông qua tích luỹ các gen có lợi mà vẫn duy trì được biến dị di truyền cần thiết cho những thế hệ chọn lọc sau Phá vỡ mối liên kết có ý nghĩa rất quan trọng để chuyển các tính trạng

có ích từ các loài có quan hệ họ hàng

4.1.2.1 Vườn lai:

Các dòng bố mẹ có giá trị chọn giống đã chọn, được trồng trong vườn lai, cách

li với các ruộng khoai có khả năng ra hoa khác Có thể trồng bố mẹ trong chậu để dễ quản lí, khử đực và thụ phấn bằng tay khi cần tạo ra những tổ hợp lai nhất định theo quy hoạch Cũng có thể trồng ngo ài đồng ruộng theo sơ đồ thí nghiệm nhất định và cho phép thụ phấn tự do nhờ côn trùng sẵn có trong tự nhiên Tuy nhiên bằng con đường thụ phấn tự do nhà chọn giống chỉ biết được nguồn mẹ của sản phẩm lai Trong điều kiện miền Bắc khoai lang ra hoa vào cuối thu đầu mùa đông, để đảm bảo đủ số hoa để lai nên trồng bố mẹ từ đầu đến giữa tháng 9 Trồng với khoảng cách sao cho việc đi lại dễ dàng và thuận tiện, tốt nhất khoảng cách giữa hàng là 1 - 1,2m và cây cách cây trên hàng 1m, mỗi hốc trồng 2 - 3 hom Số lần lặp lại thay đổi tuỳ theo phương thức lai, số bố mẹ và khả năng ra hoa Tuỳ thuộc số bố

mẹ, vườn đa giao có thể sắp xếp theo kiểu ô vuông la tinh ho ặc khối ngẫu nhiên hoàn toàn Tại mỗi hốc trồng cắm cọc cao khoảng 2m, đánh dấu số dòng làm bố mẹ, buộc dây theo cọc để tăng khả năng ra hoa, tạo điều kiện thụ phấn bằng tay hoặc

côn trùng Không nên bón nhiều phân đạm sẽ làm thân lá phát triển mạnh và giảm khả năng ra hoa Vườn lai cần được kiểm tra sâu bệnh và phun thuốc kịp thời, đặc biệt đối với các loài sâu hại hoa Nên sử dụng các loại thuốc tiếp xúc và phun vào chiều tối để tránh gây hại cho ong và các loài côn trùng thụ phấn khác

4.1.2.2 Thụ phấn:

Để tiến hành thụ phấn (bằng tay) có kiểm soát cần tuân thủ 4 bước sau:

- Ngăn ngừa côn trùng thụ phấn trước khi thụ phấn bằng tay

li bằng giấy bóng mờ, ống hút bằng nhựa hay bằng giấy Ống giấy có thể tự l àm được với đường kính 7mm Cùng thời gian trên dùng kẹp giấy kẹp đầu hoa ở cây dùng làm bố để ngăn ngừa không cho hoa nở Thụ phấn được tiến hành vào sáng hôm sau, trùng với thời điểm nở hoa rộ trong ngày, thường từ 7 - 11 giờ sáng Ngắt những hoa được kẹp ở cây bố, nhẹ nhàng mở bao ống cách li ở cây mẹ Nhấc kẹp ra khỏi hoa bố, xé xuôi cánh hoa để làm cán và xát bao phấn nhẹ nhàng lên đầu vòi nhụy của cây mẹ Sau khi thụ phấn, chụp ống cách li lại, ghi nhãn và buộc vào từng cuống hoa đã thụ phấn Để ngăn ngừa tạp phấn mỗi lần thay nguồn bố phải rửa tay hoặc lau sạch, 2 - 3 ngày sau khi thụ phấn bỏ ống cách li cho bầu phát triển

4.1.2.3 Thu hoạch và bảo quản hạt:

Hạt chín sau 5 - 6 tuần kể từ khi thụ phấn Thu hoạch từng quả kèm theo nhãn khi quả đã ngã màu nâu, cuống quả khô và teo lại, tách hạt trong phòng và có thể gộp chung hạt chắc của cùng bố mẹ vào cùng một bao và ghi chép số hạt thu được Hạt khoai lang duy trì sức sống 20 năm trong điều kiện bảo quản tốt (180C và

độ ẩm không khí 50%) và 5 năm trong bình hút ẩm để trong tủ lạnh Có thể bảo quản hạt đơn giản hơn trong bình hút ẩm thuỷ tinh dưới đáy rải một lớp silicagel hoặc gạo rang

4.1.2.4 Vườn ươm cây con:

Sau khi đã xử lí phá ngủ hạt, có thể gieo trực tiếp ra vườn ươm đã chuẩn bị trước Hạt cũng có thể gieo trong đĩa petri để ở trong phòng và gieo hạt ra vườn ươm khi hạt vừa nứt nanh Hạt thường được gieo với khoảng cách hàng cách hàng 30cm, cây cách cây 5cm Thu hoạch dây khi cây con cho 3 - 5 hom ngọn

4.1.2.5 Đánh giá và chọn lọc:

Sau khi nhân dòng từ cây con, các dòng được đánh giá và chọn lọc theo nguyên tắc sàng lọc: số dòng giảm dần, số lần lặp lại và số điểm thí nghiệm lại tăng lên Ví dụ, thí nghiệm khảo sát sơ bộ có 1.000 - 5.000 dòng với 5 cây/dòng trong

khi đó thí nghiệm so sánh năng suất chỉ 10 - 15 dòng với 20 - 30 cây/dòng và lặp lại

4 lần

Tính trạng đánh giá chọn lọc phụ thuộc vào mục tiêu của chương trình chọn giống Để cung cấp một số ý niệm cơ bản, các chỉ tiêu cần đánh giá ở một số khâu trình bày trong bảng 2

4.1.2.6 Phổ biến giống:

Công việc của nhà chọn giống chưa hoàn thành nếu giống mới chưa được phổ biến cho nông dân Sau khi chọn lọc dựa vào kết quả khảo nghiệm quốc gia và thí nghiệm trên đồng ruộng giống mới chính thức được công nhận, đặt tên và phổ biến cho nông dân Khâu này đòi hỏi phải nhân giống đủ số lượng và chất lượng để cung cấp cho nông dân Hom giống 2,5 tháng tuổi thường là tốt nhất nên phải có kế hoạch phù hợp với thời vụ trồng Để nhân giống có thể sử dụng hom cắt hoặc củ nảy mầm Một hom giống sau 2,5 tháng thường cho 5 hom mới trong khi đó một củ

có thể sản xuất được khoảng 20 hom Để duy trì độ thuần giống, khi nhân nên chọn hom giống cẩn thận và thường xuyên theo dõi để loại bỏ dạng lẫn

Các tính trạng cần đánh giá ở một số khâu trong quá trình

Thí nghiệm năng suất 4 lần lặp lại 25 cây/ô

Mức độ sâu hại (sâu hà, đục thân, virus), chiều dài thân, đường kính thân, màu sắc vỏ củ và thịt củ, dạng củ, trọng lượng củ thương phẩm, trọng lượng củ và số củ dùng được, hàm lượng chất khô, chất lượng ăn uống

kiện sản xuất

Sâu bệnh năng suất, thương phẩm (trọng lượng, số củ), năng suất củ dùng được, chất lượng ăn uống: tất

cả được đánh giá và chọn lọc với

sự tham gia của người sản xuất

4.1.3 Phương pháp chọn lọc chu kì

Chọn lọc chu kì là một chương trình chọn giống toàn diện đề cập đến cả hai vấn đề ngắn hạn và dài hạn Chọn lọc chu kì tạo ra những quần thể có thể di truyền rộng và có khả năng duy trì tiến bộ chọn giống thường xuyên và lâu dài Với mỗi chu kì chọn lọc quần thể chọn giống được cải tiến, tăng tần số gen có lợi và tăng xác suất tìm ra các dòng có nhiều tính trạng mong muốn

Có ba bước trong chương trình chọn tạo bằng chọn lọc chu kì

- Tạo ra quần thể nền bằng cách chọn các dòng bố mẹ và cho chúng giao phối với nhau ở mọi tổ hợp có thể

- Gieo trồng, đánh giá và chọn lọc các dòng hình thành từ hạt, và cho các dòng giao phối với nhau

- Đưa nguồn gen mới vào vườn lai nếu có

Trong chương trình chọn tạo giống bằng phương pháp chọn lọc chu kì việc làm trước tiên là tạo ra quần thể nền hay còn gọi là quần thể nguồn Để có một quần thể nền tốt cần phải khởi đầu bằng nguồn di truyền rộng, bằng cách chọn tối thiểu ít nhất 20 dòng bố mẹ không có quan hệ họ hàng với nhau và có đủ loại tính trạng Giao phối giữa các dòng bố mẹ có thể tiến hành bằng tay, nhưng tốt nhất là áp dụng

kỹ thuật đa giao Việc chọn lọc các dòng hình thành từ hạt chủ yếu dựa vào sự đánh giá trên đồng ruộng và số vụ đánh giá phụ thuộc vào nguồn lực cụ thể Tuy nhiên trong 2 hay 3 chu kì đầu tiên chỉ nên áp dụng cường độ chọn lọc thấp đến trung bình tạo điều kiện tối đa cho quá trình tái tổ hợp và tăng dần áp lực chọn lọc ở các thế hệ sau Trong các chu kì sau có thể đưa một ít dòng có triển vọng từ các chương trình chọn phương pháp hay nguồn gen mới vào vườn lai Quy trình chọn tạo giống bằng phương pháp chọn lọc chu kì được tổng hợp trong sơ đồ sau

Sơ đồ Phương pháp chọn lọc chu kì ở khoai lang

CHỌN TẠO GIỐNG ĐẬU TƯƠNG

1 NGUỒN GỐC CÂY ĐẬU TƯƠNG

Cây đậu tương (Glycine max L Merrill) có nguồn gốc ở Trung Quốc, đã được

biết đến cách đây 5.000 năm Vavilop (1951) đã khẳng định đậu tương có nguồn

Các dòng được

Nguồn gen mới

gốc ở Trung tâm phát sinh cây trồng Trung Quốc Fukada (1933); Hymowitz (1970)

đã kết luận: đậu tương xuất hiện đầu tiên ở dạng cây thuần hoá từ 1.100 trước công nguyên, tại vùng Đông bắc Trung Quốc Từ phía Bắc Trung Quốc đậu tương phát triển sang Triều Tiên, Nhật Bản, thế kỉ 17 thâm nhập sang châu Âu

Ở miền Đông và Nam Trung Quốc, đậu tương truyền lan sang các nước Đông Nam châu Á Ngày nay nông dân các nước châu Á coi cây đậu tương là một trong các cây trồng chính

Ở Việt Nam đậu tương được trồng đã lâu đời Từ thế kỉ 13 Lê Quý Đôn đã ghi chép lại trong sách “Vân đ ài loại ngữ” đậu tương trồng ở một số tỉnh vùng Đông Bắc, miền Bắc nước ta Các sản phẩm chính của đậu tương được nhân dân chế biến phổ biến là: đậu phụ, chao, tương, dầu, sữa, làm bột trong một số loại thực phẩm và làm kẹo, bánh…

Đậu tương phân bố rộng, được gieo trồng ở nhiều nước trên thế giới, từ 48 vĩ

độ Bắc đến 30 vĩ độ Nam Đậu tương có phản ứng chặt chẽ với độ dài ngày, là cây ngày ngắn điển hình Theo phản ứng quang chu kì đậu tương được chia ra 13 nhóm chín khác nhau Các nhóm chín sớm thích hợp ngày dài và mùa hè ngắn ở phía nam Canada và Bắc Mỹ Nhóm chín muộn thích hợp với ánh sáng ngày ngắn của các vùng nhiệt đới cận xích đạo

2 PHÂN LOẠI ĐẬU TƯƠNG

Đậu tương có số lượng nhiễm sắc thể 2n = 40 thuộc họ Fabaceae, họ phụ Leguminosae ,Việt Nam thường gọi “đậu tương” hoặc “đậu nành”

Vấn đề phân loại đậu tương cho đến nay chưa được thống nhất Các nghiên cứu gần đây nhất đã đưa ra sự phân loại được nhiều người công nhận là của tác giả: R.C Palmer, T.Hymowitz và R.L Nelson (1996) Theo các tác giả này chi Glycine Willd là hợp lại từ 2 chi phụ: Glycine và Soja (Moench) F.J Herm

Các loài chủ yếu của chi Glycine L (Wild) và sự phân số của chúng

9 G hirticaulis Tind và Craven

10 G lactovirens Tind và Craven

11 G latifolia (benth) Newell và

12 G latrobeana (meissn) Benth

13 G microphylla (Benth) Tind

14 G Pindanica Tind và Craven

15 G tabacina (labill) Benth

16 G tomentella Hayata

Chi phụ Soja (Moench) F.J Herm

17 G Soja Sieb và Zucc

Australia, P apua New, Guinea Australia, P hilippin, Đài Loan

Trung Quốc, Nga, Đài Loan, Nhật Bản, Triều Tiên - đậu t ương dại Đậu t ương trồng hiện nay trên thế giới có ở nhiều nước

- Chi phụ: Glycine:

Các loài trong chi phụ Glycine hầu hết là những cây lưu niệm, hoang dại cổ xưa, được tìm thấy ở Australia, các đảo phía nam Thái Bình Dương, Philippin, Đài Loan và Đông Nam Trung Quốc Các loài này không có trong nền nông nghiệp thâm canh, trừ loài Glycine Canescens F.J Herm có giá trị trồng làm cỏ khô, dự trữ thức ăn cho gia súc Tất cả các loài trong chi phụ này có các bộ gen có thể là nhị bội, tứ bội và có các dạng lệnh bội (40; 80; 38; 78) Lai giữa các loài trong chi phụ này rất khó khăn, ít có kết quả Bằng cách sử dụng nuôi cấy In vitro ở giai đoạn tiền phôi, có thể thu được một số quả chín khi lai giữa các loài nhị bội của chi phụ này với loài Glycine max Một số tổ hợp lai giữa G.max với loại tứ bội là loài G.max với loại tứ bội là loài G.tomentella có thể thu được hạt lai và cây F1, nhưng cây F1 là bất dục

- Chi phụ Soja (Moench) F.J Herm

Chi phụ Soja bao gồm loài G.Soja Sieb và Zucc và loài G.max là loài đậu tương trồng, có ý nghĩa kinh tế và quan trọng nhất Khi lai trong loài G.max có thể thu được kết quả trong các tổ hợp lai Lo ài G.max là loại cây thân thảo hàng năm, chưa bao giờ tìm thấy trong trạng thái hoang dại, được gieo trồng ở nhiều nước trên thế giới

Loài G Soja Sieb và Zucc cũng thuộc loại cây thân thảo hàng năm, dạng cây

bò leo với các lá kép có 3 thuỳ nhỏ và hẹp Hoa tím, hạt nhỏ, cứng tròn có màu đen, nâu tối Mọc hoang dại ở các tỉnh phía Bắc và Đông Bắc Trung Quốc, Liên Xô (cũ), Triều Tiên, Nhật Bản

Cả 2 loài G max và G Soja và Zucc đều có số lượng nhiễm sắc thể 2n = 40

3 ĐẶC ĐIỂM CƠ QUAN SINH SẢN CỦA CÂY ĐẬU TƯƠNG

Đậu tương thường ra hoa sau khi gieo trồng từ 25 – 35 ngày đối với các giống ngắn ngày chín sớm, các giống chín muộn từ 40 – 50 ngày Thời gian ra hoa còn tuỳ thuộc các vụ trong năm Hoa đậu tương có các màu chủ yếu: tím, hồng, trắng Các

hoa được mọc ra ở nách lá, đầu c ành, đầu thân, mỗi cụm hoa có thể từ 3 - 35 hoa Hoa đậu tương thường nở vào buổi sáng từ 8 - 9 giờ đến 11 - 12 giờ Nhiệt độ thuận lợi cho nở hoa, tung phấn và thụ tinh là 250 - 280C, độ ẩm không khí 75 - 80% Hoa đậu tương có kích thước rất bé, chiều dài từ 5 - 7mm Một hoa bình thường bao gồm các bộ phận: đài hoa hình ống, 5 cánh hoa trong đó có 1 cánh rộng nhất gọi là cánh cờ, 2 cánh bên và 2 cánh thìa, 2 bó nhị đực dính liền nhau và 1 nhị đực tách rời, tạo thành 1 hình ống bao quanh nhị cái Bầu nhụy cái hơi cong về phía nhị đực tách rời, đỉnh của bầu nhụy là một cụm vòi nhụy Với cấu tạo hoa như vậy, đảm bảo cho sự tự thụ phấn của cây đậu tương

Số quả hạt trên chùm thay đổi từ 2 đến 20 quả và có thể có đến 400 quả/cây Quả đậu tương chứa từ 1 đến 5 hạt, thông thường từ 2 đến 3 hạt trên quả Màu sắc quả khi non thường có màu xanh, khi chín màu vàng, nâu, xám hoặc đen

Hình dạng hạt đậu tương có thể hình gần tròn, ovan, dẹt Màu hạt: vàng, xanh, đen, nâu Cấu tạo hạt: bao gồm vỏ hạt, rốn hạt, phôi mầm, nội nhũ Khối lượng 1.000 hạt thay đổi từ 45g đến 50g Đậu tương rau yêu cầu khối lượng 1000 hạt từ

300 - 500g

Đậu tương là cây tự thụ phấn điển hình, tỉ lệ giao phấn tự nhiên từ 0,5 – 1% Vào thời gian thụ phấn bó các nhị đực kéo dài ra giống như 1 cái chuông bao quanh nhụy Các hạt phấn rơi trực tiếp trên nuốm nhụy, vì thế tỉ lệ tự thụ rất cao Thời gian

từ khi thụ phấn đến thụ tinh vào khoảng 8 – 10 giờ Sự tự thụ phấn có thể xảy ra trước ngày hoa nở ở bên trong nụ hoa Vì thế ngày hoa nở đầy đủ là ngày thụ tinh hoặc sau khi thụ tinh

4 PHƯƠNG PHÁP CHỌN TẠO GIỐNG ĐẬU TƯƠNG

4.1 Mục đích chung của chọn tạo giống đậu tương

- Năng suất cao, thời gian chín phù hợp cho từng vùng, vụ khác nhau

- Khả năng chống chịu sâu bệnh, tính chống đổ, chống tách vỏ, chống chịu với điều kiện môi trường không thuận lợi

- Khả năng tổng hợp nitơ, thành phần và chất lượng hạt Ngoài ra trong các điều kiện cụ thể cho từng khu vực sinh thái và các mục đích sử dụng riêng biệt

4.2 Thu thập đánh giá nguồn gen

Bằng cách thu thập nguồn gen của các vùng sinh thái khác nhau ở trong và ngoài nước, có thể là các loài hoang dại, các dòng mới chọn tạo, các giống bao gồm các kiểu gen khác nhau, có thể thu được các nguồn gen quý như khả năng chống chịu sâu bệnh

Các vật liệu từ giống địa phương và nhập nội đều là nguồn gen quý Sau khi đánh giá, trồng thủ trong sản xuất, có thể phát triển thành giống tốt

Khi nghiên cứu đánh giá nguồn gen trên đồng ruộng cần chú ý một số vấn đề sau: thí nghiệm tập đoàn không cần nhắc lại, cứ sau 10 mẫu giống gieo kèm 1 hoặc

2 cây cố định Đánh giá các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất

- Các chỉ tiêu đánh giá như: màu sắc thân, mầm hoa, lá, vỏ quả, vỏ hạt, rốn hạt, hình dạng lá, mức độ phát triển lông trên lá Các chỉ tiêu này sử dụng thang điểm từ

1 đến 7 để đánh giá

Về khả năng chống chịu sâu bệnh, tính chống đổ, chống tách vỏ, chịu nóng, chịu lạnh và chịu hạn… Căn cứ vào % và diện tích cây bị hại để cho điểm khi đánh giá

Sau khi nghiên cứu, đánh giá nguồn gen, có thể chọn lọc ra các dòng có triển vọng, phát triển thành giống tốt hoặc có thể dùng làm các dạng bố mẹ trong tổ hợp lai

4.3 Phương pháp lai hữu tính đối với đậu tương

Về nguyên tắc và kỹ thuật lai được sử dụng tương tự như các cây tự thụ phấn khác Nhưng ở cây đậu tương khi lai, thường số hạt lai thu được không nhiều Vì thế trong kỹ thuật lai hữu tính cần chú ý một số điểm sau:

4.3.1 Chọn cây bố mẹ

Các dòng, giống sử dụng làm bố mẹ được tiến hành gieo trồng trên đồng ruộng tránh đất đai bị nhiễm bệnh, chủ động tưới tiêu, không để cỏ dại, tạo mọi điều kiện chăm sóc cho các cây sinh trưởng phát triển tốt Cũng có thể chọn lọc các dạng làm

bố mẹ ngay trong vườn đánh giá nguồn gen Để biết có thu được hạt lai thực hay không, khi chọn các dạng làm bố mẹ nên sử dụng cây có hoa tím lai với cây hoa trắng, dạng thân sinh trưởng hữu hạn với dạng thân sinh trưởng vô hạn Đến thời kì

ra hoa tiến hành chọn lọc các cây sinh trưởng khoẻ, không bị bệnh, thân to có nhiều hoa để làm cây mẹ hoặc lấy phấn làm bố cho tổ hợp lai

4.3.2 Khử đực và thụ phấn

Chọn các chùm hoa trên thân chính, nên tỉa bớt các hoa không cần thiết

- Các hoa chọn để khử đực phải là hoa phát triển bình thường, hoàn toàn chưa

nở, các tràng hoa mới nhú lên khỏi đài hoa, chưa nhìn rõ các cánh hoa một cách rõ ràng

- Khử đực: dùng panh, nhẹ nhàng tách các tràng hoa, sau đó gắp toàn bộ các nhị đực ra ngoài (cụm 9 nhị đực và 1 nhị đực tách rời thường thấp hơn) Tránh làm tổn thương bầu nhụy cái

Thụ phấn: lấy 1 – 2 bao phấn của cây dùng làm bố, đặt vào hoa cái đã khử đực Sau khi thụ phấn có thể dùng 1 – 2 lá chét ở gần hoa lai để bao cách li hoa đã lai Bằng cách này cũng làm tăng tỉ lệ đậu hạt so với khi lai xong không bao

Phấn hoa của cây bố có thể bảo quản trong bình hút ẩm ở điều kiện bình thường để sử dụng trong ngày Tuy nhiên sau khi khử đực cần tiến hành thụ phấn ngay là tốt nhất Thời gian khử đực và thụ phấn được tiến hành trong buổi sáng từ 8

- 11 giờ

4.4 Phương pháp xử lý đột biến đối với đậu tương

Đậu tương là cây mang lại nhiều kết quả trong xử lí đột biến cảm ứng để tạo ra các giống và nguồn vật liệu mới

Sử dụng các tác nhân gây đột biến đậu tương đã đem lại kết quả ở một số nước trên thế giới và Việt Nam Thái Lan sử dụng chương trình đột biến để tạo giống đậu

tương có khả năng chống bệnh rỉ sắt Xử lí phối hợp tia  và EMS (Ethylmethane Sulphonate) đã làm tăng năng suất 6%, tăng hàm lượng protein 2,5% và chín sớm hơn giống không xử lí 30 ngày (Mekhan jiew, 1981)

Các giống đậu tương của Việt Nam đ ã được các cơ quan nghiên cứu trong nước chọn tạo ra bằng phương pháp xử lí đột biến như: DT84, DT90, DT95 và M103

Các tác nhân gây đột biến thường sử dụng cho chọn tạo giống đậu tương là tia

 nguồn Co60 liều lượng với hạt khô là 18 – 20Krad Các chất đột biến hoá học có hiệu quả cao, thuộc nhóm Alkyl, nồng độ thường từ 0,001% đến 0,4% Ngoài ra các azide cũng có hiệu quả gây đột biến ở đậu tương

- Bộ phận xử lí: hạt khô, hạt ướt (đã ngâm nước từ 2 – 3 giờ), hạt nảy mầm, xử

4.5 Phương pháp chọn lọc đối với đậu tương

Về cơ bản các phương pháp chọn lọc đối với cây đậu tương được sử dụng tương tự như các cây tự thụ phấn khác Tuy nhiên các phương pháp hay dùng cho các thế hệ lai hữu tính là: phương pháp chọn lọc 1 hạt (Single – Seed descent), phương pháp chọn lọc phả hệ (Pedigree) Chọn lọc đối với các giống địa phương, quần thể tự nhiên, các giống mới đã phát triển trong sản xuất để duy trì quần thể Có thể sử dụng phương pháp chọn lọc hỗn hợp hoặc chọn lọc cá thể một lần hay nhiều lần

Trong phương pháp phả hệ (Pedigree) ở thế hệ F2 đơn vị đánh giá là từng cây, sau khi đánh giá, chọn lọc phải thu hoạch, bảo quản riêng Thế hệ F3 nếu có các dòng thể hiện, khả năng chống đổ và chống bệnh tốt có thể thu hoạch cả dòng Thế

hệ F4 đơn vị chọn lọc là dòng, các dòng tốt được thu hoạch và bảo quản riêng, loại

bỏ các dòng xấu Thế hệ F5, sơ bộ đánh giá các dòng tốt, có thể bố trí 2 – 3 lần nhắc lại, diện tích ô từ 2 – 3m2, có đối chứng để chọn ra các dòng triển vọng So sánh các dòng tốt đã chọn ở F5 Thí nghiệm ở 4 lần nhắc lại, diện tích ô từ 5 – 10m2 Các chỉ tiêu nông sinh học được đánh giá đầy đủ Thí nghiệm được lặp lại 2 – 3 vụ, nhằm chọn ra dòng tốt nhất đưa đi khảo nghiệm giống Nhà nước

Đối với phương pháp chọn lọc 1 hạt chú ý ở thế hệ F2 vào thời kì chín ngọn ngẫu nhiên ở tất cả các cây, mỗi cây 1 quả 3 hạt (trường hợp cây không có quả 3 hạt, có thể ngẫu nhiên 2 quả, loại bỏ bớt số hạt, chỉ giữ lại 1 mẫu 3 hạt)

Ưu điểm của phương pháp 1 hạt: giảm bớt được diện tích gieo trồng và giảm khối lượng công việc mà vẫn giữ được các biến dị di truyền

Nhược điểm: có thể bỏ sót một số kiểu gen tốt trong quá trình chọn lọc, nếu như một mẫu hạt nào đó bị chết đi trong các thế hệ đầu Ngược lại có những kiểu

gen không mong muốn nhưng vẫn giữ lại thế hệ F4 hoặc F6, đáng lẽ phải loại từ thế

hệ F2 Thời gian chọn tạo giống lâu, phải chờ đến F6

Ngoài các phương pháp cơ bản đã trình bày ở trên Vấn đề ưu thế lai ở cây đậu tương cũng được một số tác giả nêu ra, nhờ phát hiện ra hiện tượng bất dục đực ở cây đậu tương do 1 cặp gen lặn ms1s1 Song vấn đề sản xuất hạt lai để phát triển các giống đậu tương ưu thế lai có nhiều khó khăn, cho đến nay chưa được áp dụng rộng rãi

Trong cải tiến quần thể nhằm làm tăng năng suất và tăng hàm lượng protein người ta đã sử dụng hiện tượng bất dục đực vào chọn lọc chu kì, với mục đích tái tổ hợp gen được tăng lên và sẽ thu được nguồn gen phong phú

5 KỸ THUẬT SẢN XUẤT HẠT GIỐNG ĐẬU TƯƠNG

Vật liệu khởi đầu cho sản xuất giống có thể là hạt giống tác giả, hạt giống lấy

từ cơ sở sản xuất Sản xuất giống được tiến hành qua các giai đoạn sau:

- Năm thứ 1 (vụ thứ 1): gieo vật liệu khởi đầu với số lượng cây để sau này khi chọn phải được 2.000 – 3.000 cây mới đảm bảo độ di truyền không bị thu hẹp Thông thường phải có từ 3 – 4kg hạt gieo ở vụ thứ 1 Tiến hành chọn lọc các cây sinh trưởng phát triển tốt, đúng với nguyên bản của giống định sản xuất Quan sát

và chọn lọc vào 2 thời kì: khi ra hoa và chín trước khi thu hoạch, dựa vào các đặc điểm chính như: dạng cây, dạng lá, màu sắc lá, hoa, vỏ quả, vỏ hạt, rốn hạt, hình dạng và kích cỡ hạt Thời gian ra hoa và thời gian chín Các cá thể chọn được thu hoạch và bảo quản riêng, tránh mất sức nảy mầm

- Năm thứ 2 (vụ thứ 2): mỗi cây chọn đ ược từ vụ một đều được lấy ra 20 hạt đem gieo Sau mỗi nhóm 9 cá thể gieo kèm 1 giống đối chứng Chọn thời vụ tốt nhất để gieo, tất cả các cá thể đã chọn ở vụ thứ 1 được gieo hết, các ô đất có chiều ngang từ 1 - 2m, chiều dài 30 - 50m Mật độ gieo 300.000 cây/ha Tiến hành chọn lọc các cá thể tốt đúng nguyên bản, thu hoạch đập hạt và tập trung lại bảo quản để gieo vào vụ tới

- Năm thứ 3 (vụ thứ 3): Toàn bộ hạt thu được ở vụ thứ 2 đem gieo ở mật độ 350.000 - 400.000 cây/ha, tiến hành chọn lọc loại bỏ các cây không đúng nguyên bản, các cây bị bệnh vào thời kì ra hoa và chín trước thu hoạch Hạt thu được ở vụ này là hạt của thế hệ 1 siêu nguyên chủng

- Năm thứ 4 (vụ thứ 4): Sản xuất hạt siêu nguyên chủng Thực chất để tăng số lượng hạt siêu nguyên chủng, vì toàn bộ hạt đã giữ lại ở vụ thứ 3 được gieo hết, các tiêu chuẩn chọn lọc và loại thải giống vụ 3

- Năm thứ 5 (vụ thứ 5): Sản xuất hạt nguyên chủng: Các tiêu chuẩn chọn lọc và loại thải các cá thể ra khỏi quần thể tương tự vụ 4, nhưng bên cạnh ruộng sản xuất hạt nguyên chủng phải gieo đối chứng lấy từ vụ thứ 1 và 1 giống đối chứng là giống hiện đang phổ biến tại địa phương để đánh giá

Nhân hạt giống xác nhận thường qua 2 vụ, nhân tại các cơ sở Nhà nước, đến năm thứ 3 nhân lớn ở các cơ sở sản xuất để cung cấp số lượng hạt giống để cung cấp cho đại trà Hạt giống các cấp phải được đối chiều đúng tiêu chuẩn Nhà nước quy định

Các ruộng sản xuất giống được gieo trồng cách li với các giống khác ít nhất 3m

CHỌN TẠO G IỐNG MÍA

1 NGUỒN GỐC CÂY MÍA

Cây mía có nguồn gốc ở nam Thái Bình Dương, vùng quần đảo Ghinê Có thể cây mía xuất hiện từ hàng vạn năm về trước, khi quần đảo Á – Úc còn dính liền Người ta đã tìm thấy những loài dại thuộc chi Saccharum phân bố rộng khắp ở Ấn

Độ, Trung Quốc, các quần đảo ở nam Thái Bình Dương (Philippin, Indonesia, Australia)

Ở Trung Quốc và Ấn Độ, nghề trồng mía làm đường có cách đây hơn 2.000 năm Từ hai nước này, nghề trồng mía được phổ biến rộng khắp vùng Đông Nam Á

và Nam Á (Philippin, Nhật Bản, Indonesia, Việt Nam…) Cũng từ Ấn Độ, nghề này được truyền qua phía Tây tới Iran, Ai Cập, Tây Ban Nha, Italia… Các nước vùng Địa Trung Hải trồng mía khoảng đầu thế kỷ XIII

Năm 1490, Cristop Colombo đưa mía sang châu Mỹ và tại đây, chúng được phát triển mạnh ở Trung và Nam Mỹ (Cu Ba, Mexico, Braxin, Pêru…)

Ngày nay, mía được trồng rộng rãi ở vùng nhiệt đới và á nhiệt đới khắp các châu lục với sản lượng đường đạt trên 80 triệu tấn/ năm chiếm 60 – 70% tổng sản lượng đường trên thế giới (đường củ cải 30 – 35%)

2 PHÂN LOẠI MÍA

Mía thuộc họ Gramineae (hoà thảo), họ phụ Andropogoneae, tộc

Saccharinnae, chi Saccharum Chi Saccharum có 10 loài, trong đó chủ yếu có 3 loài mía trồng và 2 loài dại

2.1 Các loài mía trồng

2.1.1 Loài Saccharum officinarum L (1753) (mía nhiệt đới, mía quý)

Là loài mía trồng chính, vì vậy tên Saccharum officinarum.L được dùng để chỉ

chung cho các loài mía trồng

Loài mía này thích hợp vùng nhiệt đới Đặc điểm chính là: cây to, thịt mềm, nhiều nước, tỉ lệ đường cao Nhược điểm chính: tính kháng bệnh thấp Các giống

địa phương của nước ta thuộc loài S officinarum có mía voi, mía đỏ, mía tím, mía

mưng…

2.1.2 Loài Saccharum sinense Roxb, Emend, Jesw (1819) (mía Trung Quốc)

Thân nhỏ, lóng hình thót, lá mía hẹp, mềm rủ Chín sớm, đẻ khoẻ, để gốc tốt Loài này phân bố chủ yếu ở vùng nam Trung Quốc, bắc Việt Nam Các giống mía Gie của ta thuộc loài này

2.1.3 Loài Saccharum barberi Jesw (1925) (mía Ấn Độ)

Thích hợp điều kiện á nhiệt đới Thân nhỏ, lóng hình trụ, tỉ lệ xơ cao Đặc tính nông học có lợi là sức sống khoẻ, đẻ khoẻ, bộ rễ phát triển mạnh, chịu hạn tốt, kháng được nhiều loại sâu bệnh

2.2 Các loài mía dại

2.2.1 Loài Saccharum spontaneum L.(1771) (mía dại vùng Tây Nam Á)

Đặc điểm chủ yếu là thân nhỏ, vỏ cứng, sức sống khoẻ, tỉ lệ xơ cao, đường rất

thấp, ra hoa sớm, tính thích ứng rộng, ít bị sâu phá hoại, có khả năng kháng bệnh

tốt

Các loại lau, sậy ở nước ta thuộc loài này

2.2.2 Loài Saccharum robustum Bround Jesw (1929)

Jeswiet phát hiện ra loài này ở Tân Gui-nê năm 1929 Đặc điểm loài này là

thân nhỏ, lóng dài, tỉ lệ đường thấp, sức sống khoẻ và ra hoa Thân cây tuy cao

nhưng cứng nên chống được gió bão và sâu đục thân, kháng bệnh kém, nhất là

những bệnh ở cổ rễ

Trong tộc Saccharinae có nhiều chi có quan hệ chặt chẽ với chi Saccharum

Mulkherjee đã xếp các chi này vào một hệ thống gọi là “phức hệ Saccharum”, gồm

các chi: Saccharum + Eriathus + Sclerostachya + Narenga + Sorghum

Trong thiên nhiên, các chi trong phức hệ Saccharum có thể tạp giao với nhau

và sự tạp giao này đã xảy ra trong quá trình phát triển và di chuyển của giống

Brande cho rằng sự xuất hiện các dạng đa bội là bằng chứng rõ rệt về sự tạp giao

này Sự tạp giao tự nhiên này đã phát sinh loài S.- officinarum – cơ sở của những

giống mía đầu tiên

3 ĐẶC TÍNH DI TRUYỀN CỦA CÂY MÍA

3.1 Số nhiễm sắc thể

Chỉ có loài S officinarum có số nhiễm sắc thể cố định (2n = 80) Còn các loài

khác đều có số nhiễm sắc thể không cố định Đây là kết quả của tạp giao tự nhiên

giữa các loài thuộc chi Saccharum

Theo Daniels và Roach (1987), phả hệ giản lược của các loài mía được trình

bày theo sơ đồ sau:

3.2 Di truyền nhiễm sắc thể ở cây lai

Sự kết hợp nhiễm sắc thể ở con lai rất phức tạp, khó tìm được quy kết hợp rõ

ràng

Khi lai một giống của S officinarum có n = 40 với giống mía dại Glagah

(S.spontaneum) có n = 56, người ta thu được con lai F1 có 2n = 136 tức là bằng [(40

x 2) + 56] chứ không phải (40 + 56 = 96) như theo quy luật thông thường Trong

S barberi 2n = 81 – 124

S barberi 2n = 81 – 124

Saccharum robustum 2n = 60 – 80

S siennse 2n = 111– 120

trường hợp này, số đơn bội của S officinarum đã tăng lên gấp 2 tức là không có quá trình giảm phân Tiếp theo, cho hồi giao F1 với S officinarum, theo tỉ lệ kết hợp 1 :

1 thì con lai phải có 2n = 68 + 40 = 108 Nhưng kết quả lại là 2n = 148, nghĩa là 80 của S officinarum và 68 của F1 Ở 2 lần lai, số nhiễm sắc thể của S officinarum được nhân 2 Tuy nhiên, tiếp tục cho hồi giao lần 2 với S officinarum, con lai có 2n

= [(148/2 + 40] = 114, tức là có giảm phân ở S officinarum Nếu tiếp tục cho hồi giao với S officinarum thì số nhiễm sắc thể ở con lai biến động khoảng 94 – 100, nghĩa là không theo quy luật nào cả

4 PHƯƠNG PHÁP CHỌN TẠO GIỐNG MÍA

4.1 Tuyển chọn từ tập đoàn giống mía tư liệu

Đây là phương pháp tuyển chọn giống nhanh, có thể tiến hành ở các cơ sở nghiên cứu chưa có điều kiện tạo giống mới bằng các phương pháp khác Đồng thời, phương pháp tuyển chọn cũng là giai đoạn cuối của các phương pháp tạo giống mới

Phương pháp này có những ưu điểm là:

+ Rút ngắn thời gian nghiên cứu, không đòi hỏi phải có điều kiện nghiên cứu cao, trang thiết bị phức tạp, do đó giảm nhiều chi phí nghiên cứu

+ Tiếp thu được những thành tựu nghiên cứu của các nước khác và của các cơ

sở khác trong nước Tranh thủ sự giúp đỡ quốc tế về lĩnh vực này

Tuy nhiên, đây là phương pháp chọn lọc - bồi dục giống, đánh giá và khu vực hoá giống mà bản thân nó không nhằm tạo ra giống mới

4.2 Phương pháp lai hữu tính đối với cây mía

Cho đến nay, đây là phương pháp tạo giống mía chủ yếu, nhiều giống mía nổi tiếng thế giới, cho năng suất cao, phẩm chất tốt đã được tạo bằng phương pháp này Những giống mía lai đã thực sự tạo cuộc cách mạng trong công nghệ sản xuất mía đường

Các giống mía lai nổi tiếng đều là kết quả của phương pháp lai nhiều lần, kết hợp lai tích luỹ, lai trở lại và các tổ hợp lai đầu tiên thường là lai khác loài kể cả lai khác chi trong tộc Saccharinea để sử dụng gen tốt của cả các loài dại

Bandijermasin Hitam (S.offcinarum)

Loethers (S.officinarum)

Labaina (S.robustum)

Fidji (S.officinarum)

Đầu tiên người ta tạo giống mới từ 3 cặp lai của 6 giống, trong đó 4 thuộc S officinarum, 1 thuộc S spontaneum và 1 là S robustum Như vậy trong 3 cặp lai này có 2 cặp là lai khác loài (giữa 1 loài giống và 1 loài dại) Sau đó tiến hành lai nhiều lần giữa các con lai nhằm củng cố tính tốt của loài S officinarum Giống POJ

2878 được tạo bằng phương pháp này là giống vượt hơn hẳn các giống đang trồng lúc bấy giờ về nhiều tính trạng nông học

4.2.2 Lai xa khác chi

Lai xa giữa các chi trong và ngoài phức hệ Saccharum nhằm mục đích phát triển và củng cố cơ cấu di truyền của các giống mía Ở các tổ hợp lai này, cây mẹ thường là S officinarum Các chi khác thường được chọn làm cây bố

Tính đa bội thể rất phổ biến trong chi Saccharum là kết quả của lai xa trong tự nhiên đồng thời cũng là điều kiện để chi này dễ dàng lai với các chi khác trong Gramineae

Những kết quả nghiên cứu cho thấy lai giữa chi Saccharum (mẹ) và chi Shorgum (bố) đã cho kết quả khả quan hơn cả, con lai có thời gian sinh trưởng chỉ 6 tháng tuổi Đây là hướng tạo chọn giống mía cực ngắn ngày

4.2.3 Kỹ thuật lai

 Chuẩn bị tổ hợp lai: khi chọn tổ hợp lai, phải kiểm tra khả năng hữu thụ của

hạt phấn bằng dung dịch Lugon (1g Iod + 1gKI + 100ml nước) Nếu tỉ lệ hữu thụ của hạt phấn đạt > 50% thì dùng làm dòng bố; nếu < 50% thì dùng làm dòng mẹ

Giao phấn trong lồng vải: (phương pháp INICA, 1982)

+ Dùng 1 lồng vải trùm lên 1/3 cây mẹ (trùm kín cả bông cờ)

+ Cắt 2/3 thân cây bố (gồm cả bông cờ), trồng trong dung dịch dinh dưỡng (hoặc bó bầu cho cây bố) Đưa cờ của cây bố vào cùng lồng với cây mẹ Nếu nhiều cây bố (tạp giao hỗn hợp) thì cũng đưa tất cả vào lồng vải

+ Thời gian giao phấn 15 - 20 ngày Có thể thay cây bố 2 - 3 lần (5 - 7 ngày thay một lần)

 Thu hoạch hạt: thời gian hạt chín (từ giao phấn đến khi thu hoạch bông)

khoảng 35 - 45 ngày Cắt riêng từng bông, cho mỗi bông vào 1 túi vải phơi ở nơi râmmát khoảng 5 - 7 ngày

 Gieo hạt: hạt thu hoạch, phơi khô nên gieo ngay Nếu chưa gieo được thì

phải bảo quản lạnh ở 2 - 40C

4.2.4 Tuyển chọn cây lai

Gieo hạt lai thành từng dòng để theo dõi Cần tiến hành theo dõi 2 vụ liên tiếp (1 vụ mía tơ và 1 vụ mía gốc)

phương pháp nhân vô tính (bằng hom) để đưa vào các thí nghiệm khảo nghiệm, so sánh giống và khu vực hoá

4.3 Phương pháp xử lí đột biến đối với cây mía

Phương pháp xử lí hoá chất mạnh như EMS (Etil - metano - sulfonat), và MMS (Metil - metano - sulfonat) hay được sử dụng và tần số đột biến cao hơn phương pháp vật lí Vật liệu xử lí chủ yếu là mầm để gây biến dị mầm

Một số thành công của phương pháp này như tạo giống đột biến mất khả năng

ra hoa, tạo giống chống bệnh

Tuy vậy, cho đến nay chưa có giống mía cải tiến nào có triển vọng tốt được tạo

ra bằng phương pháp này Vấn đề vai trò các đột biến và phương pháp xử lí còn cần được nghiên cứu thêm

4.4 Phương pháp nuôi cấy mô

Phương pháp nuôi cấy mô đã được áp dụng trong việc nhân và chọn giống cây trồng nông nghiệp

Đối với mía, phương pháp này có thể dùng để bổ trợ cho phương pháp lai hữu tính để giữ một số đặc tính di truyền tốt của bố mẹ mà chúng không có khả năng kết hợp trong tổ hợp lai

Tuy việc nghiên cứu sử dụng phương pháp nuôi cấy mô đối với mía đã được tiến hành từ những năm 1970, nhưng đến nay vẫn còn là vấn đề mới mà các nhà tạo giống cần phải nghiên cứu thêm

5 NHÂN GIỐNG MÍA

5.1 Nhân giống bằng hom ngọn

Khi thu hoạch mía, người ta chặt lấy hom ngọn Dùng dao sắc chặt hom sau đó chặt bỏ ngọn cây (phân mô phân sinh ngọn)

Hom giống nên trồng ngay khi còn tươi Nếu chưa trồng ngay thì cần bảo quản nơi thoáng mát Tốt nhất bảo quản hom trong hố cát ẩm Hom được bó thành từng

bó, mỗi bó 30 – 40 hom Khi trồng nên phơi hom 1 – 2 nắng nhẹ cho giảm lượng nước trong hom, trước khi trồng nên xử lí hom bằng nước vôi hoặc dung dịch CuSO4 1% trong 5 – 15 phút

5.2 Nhân giống bằng hom thân

Phương pháp này nhằm mục đích nhân nhanh giống mía tốt đã được xác định,

mở rộng nhanh diện tích trồng mía hoặc để giải quyết giống cho vụ trồng trái vụ không có hom ngọn

Khi mía chuẩn bị chuyển từ thời kì vươn cao sang thời kì chín (từ 6 đến 9 tháng tuổi) thì thu hoạch lấy hom, như vậy có thể trồng năm 2 vụ hoặc 2 năm 3 vụ

Để nâng cao hệ số nhân giống, nên chặt hom có 2 - 3 mầm Kỹ thuật đặt hom thân như với hom ngọn

5.3 Nhân giống bằng để gốc

Sau khi thu hoạch mía cây, những mầm thân ở phần gốc còn lại sẽ có khả năng nảy mầm và mọc thành cây con Lợi dụng đặc điểm này, người ta tiến hành xử lí kỹ thuật để thu hoạch 1 vụ mía nữa - gọi là vụ mía gốc

Kỹ thuật xử lí mía gốc

+ Trồng và chăm sóc tốt mía tơ: để chuẩn bị vụ mía gốc, ngay khi trồng mía tơ phải trồng sâu, bón đủ phân và chăm sóc tốt Trước khi thu hoạch mía tơ 1 - 2 tháng