NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM NÔNG SINH HỌC CỦA CÂY KHẾ VÀ TUYỂN CHỌN CÁC GIỐNG KHẾ CÓ TRIỂN VỌNG

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM NÔNG SINH HỌC CỦA CÂY KHẾ VÀ TUYỂN CHỌN CÁC GIỐNG KHẾ CÓ TRIỂN VỌNG

bộ giáo dục vμ đμo tạo trường đại học nông nghiệp i

-

cao quốc chánh

Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học

của cây khế (Averrhoa carambola L.) vμ

tuyển chọn các giống khế có triển vọng

Chuyên ngành : Chọn giống và nhân giống

Mã số: 4.01.05

Tóm tắt luận án tiến sĩ nông nghiệp

hμ nội - 2006

Công trình này được hoàn thành tại:

trường đại học nông nghiệp i

Người hướng dẫn khoa học:

PGS TS Phan Quỳnh Sơn

1.PGS TS Nguyễn Văn Hoan

2.TS Nguyễn Minh Châu

Phản biện 1: PGS TS Nguyễn Hồng Minh

Phản biện 2: PGS TS Vũ Mạnh Hải

Phản biện 3: TS Đào Xuân Thảng

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp nhà nước họp tại Trường Đại học Nông nghiệp I

Vào hồi 8 giờ 30 ngày 8 tháng 9 năm 2006

Có thể tìm hiểu luận án tại:

Thư viện Quốc gia

Thư viện Trường Đại học Nông nghiệp I

mở đầu

1 Đặt vấn đề

Cây khế (Averrhoa carambola L.) là cây ăn quả có giá trị dinh

dưỡng và giá trị kinh tế được trồng sản xuất hàng hóa tập trung ở vùng nhiệt đới, á nhiệt đới (Mỹ, Malaysia, Thái Lan, Đài Loan, Nam Mỹ ) Cây khế có thể cho năng suất cao, thời vụ thu hoạch kéo dài Giá trị sử dụng đa dạng: quả tươi, nguyên liệu chế biến, rau gia vị Lá, hoa, thân

và rễ khế được sử dụng trong đông y để chữa một số bệnh Cây khế còn làm cây cảnh trang trí hoa viên sân vườn

Các giống khế đang được trồng ở nước ta chủ yếu là các giống địa phương không rõ nguồn gốc, phong trào trồng khế đã bắt đầu phát triển

ở một số địa phương như Hà Nội, TP Hồ Chí Minh Cây khế đã được nghiên cứu ở một số trường đại học và viện nghiên cứu Vấn đề đặt ra

là chúng ta cần tìm hiểu đặc tính của các giống khế địa phương, chọn lọc nhập nội, khảo nghiệm đánh giá và tuyển chọn những dòng, giống khế tốt đưa vào sản suất, phù hợp với yêu cầu sinh thái từng vùng Từ

yêu cầu thực tế của sản xuất, chúng tôi tiến hành đề tài: "Nghiên cứu

đặc điểm nông sinh học của cây khế (Averrhoa carambola L.) và tuyển chọn các giống khế có triển vọng"

2 Mục đích nghiên cứu

- Điều tra thu thập mẫu giống khế, xây dựng bức tranh về nguồn gen cây khế và sản xuất khế ở nước ta

- Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học của cây khế thông qua thí nghiệm khảo sát tập đoàn và thí nghiệm đánh giá quần thể cây khế thực sinh

- Tuyển chọn các mẫu giống khế triển vọng

3 ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Việc sưu tập được tập đoàn các mẫu giống khế có ý nghĩa bảo vệ nguồn gen cây khế và làm nguồn thực liệu cho những nghiên cứu chọn tạo giống khế Kết quả thực hiện đề tài sẽ bổ sung tư liệu về khả năng

sinh trưởng phát triển, đặc tính thực vật học, năng suất và phẩm chất của các giống khế địa phương và nhập nội

- Kết quả đánh giá tính đa dạng di truyền của quần thể các giống khế địa phương cho thấy nguồn gen cây khế ở nước ta rất phong phú, nhiều mẫu giống khế có những tính trạng quý

- Những kết quả của đề tài này có thể làm tài liệu giảng dạy môn học cây ăn quả trong các trường chuyên nghiệp, làm tài liệu tham khảo cho người làm vườn và cán bộ khuyến nông

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu bao gồm tập đoàn công tác và hai quần thể các mẫu giống khế thực sinh Phạm vi nghiên cứu nhằm tuyển chọn và

đề xuất các mẫu giống có những tính trạng quý làm vật liệu nghiên cứu phát triển cải thiện giống địa phương ở hai vùng trồng khế là đồng bằng sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long

5 Những đóng góp mới của luận án

- Đã tiến hành điều tra và chỉ ra được bức tranh của cây khế Việt Nam, kết quả của quá trình điều tra đã thành lập tập đoàn 89 mẫu giống bước đầu đáp ứng yêu cầu của các mục tiêu chọn tạo giống khế

- Là công trình đầu tiên ở Việt Nam nghiên cứu về cây khế tương

đối toàn diện từ mô tả đánh giá đặc điểm hình thái, đặc điểm di truyền

đến chọn tạo giống khế mới

- Sử dụng phân nhóm theo khoảng cách di truyền Mahalonobis ở mức hệ số tương đồng 0,378 cho thấy tập đoàn các giống khế thu thập

được phân thành 5 nhóm đồng dạng di truyền khác nhau về nguồn gốc

- Đã đề xuất được mô hình cây khế Việt Nam và tuyển chọn được

2 giống khế mới là QS9 và ML1-1 bổ sung vào cơ cấu cây trồng

6 Khối lượng và cấu trúc luận án: Luận án gồm 147 trang, 54

bảng biểu, 35 hình minh họa, 4 đồ thị và 106 tài liệu tham khảo Cấu trúc luận án gồm 8 phần: mở đầu, tổng quan tài liệu, vật liệu nội dung

và phương pháp nghiên cứu, kết quả và thảo luận, kết luận và đề nghị, các công trình đã công bố có liên quan đến luận án, tài liệu tham khảo

và phụ lục

Chương 1 tổng quan tμi liệu vμ cơ sở khoa học của đề tμi 1.1 Cơ sở khoa học của đề tài

Quả khế là nguồn cung cấp vitamin, hàm lượng vitamin C khoảng 14-19 mg/100g thịt quả, hàm lượng vitamin A là 500UI/100g thịt quả, vitamin B1 khoảng 0,4 mg/100 thịt quả Ngoài ra, còn có các chất khoáng như kali (K) khoảng 145 mg/100g thịt quả, photpho (P) khoảng

11 mg/100g thịt quả Hàm lượng chất rắn hoà tan là 5 - 13 độ Brix

Khế thuộc họ Chua Me đất (Oxalidacea) Nguồn gốc xuất xứ cây khế (A Carambola L.) là từ Đông Dương, Malaysia và Indonesia; một

số nhà nghiên cứu cho rằng nên cộng thêm ấn Độ, Sri Lanka Vùng Bắc Nam Mỹ quanh Guyana, có thể là trung tâm thứ cấp của cây khế

Rễ khế thuộc loại rễ cọc mọc sâu 100cm - 160cm, xung quanh là

rễ chùm Thân khế thuộc loại thân bụi, chiều cao dao động 4m-12m Lá khế là dạng lá kép lông chim, số lá chét vào khoảng 3- 8 cặp hình oval hoặc elip, lá chét phía dưới nhỏ, các lá chét phía trên lớn hơn Hoa khế mọc thành chùm sim, mỗi chùm có 5- 50 hoa, hoa nhỏ, lưỡng tính,

có đài hoa với 5 cánh màu đỏ nhạt bao quanh tràng hoa màu tím, cuống hoa tròn ngắn (1mm) màu đỏ đậm Cấu trúc của hoa khế có hai dạng khác biệt là kiểu hình L-type có nhuỵ dài và nhị ngắn, ngược lại hoa kiểu hình S-type có nhuỵ ngắn và nhị dài Cây khế không phản ứng rõ rệt với quang chu kỳ

Quả khế mọng nước, chiều dài dao động từ 5 cm - 13 cm và chiều ngang từ 3 cm - 6 cm Trong mỗi quả có khoảng 1-20 hạt phân bố ở giữa quả trong các múi khế, trung bình mỗi múi có 1- 6 hạt Thời gian từ khi quả thụ phấn thụ tinh đến khi chín kéo dài 60- 100 ngày

Cây khế có thể trồng trên nhiều loại đất khác nhau từ đất cát cho đến

đất sét nặng và đất đá vôi có độ thoát nước tốt Nhu cầu lượng nước tương đối nhiều nhưng cây khế không chịu được ngập úng Nhiệt độ thích hợp nhất khoảng 21-320C

1.2.Tình hình nghiên cứu, chọn tạo giống khế

Theo nhiều tài liệu cây khế có 3 dạng bội nhiễm sắc thể là 2n=16, 2n=22, 2n=24 Lai hữu tính bằng cách thụ phấn giữa các tổ hợp lai cần chọn giống khế có vòi nhụy ngắn làm mẹ vì hạt phấn ở vị trí cao hơn

đầu nhụy nên dễ khử đực hơn Sự bất tương hợp khi hoa tự thụ phấn là một trở ngại cho công tác lai tạo giống

Đa số các giống khế ngọt đều được dùng để ăn tươi Để đáp ứng nhu cầu xuất khẩu quả tươi với giá trị kinh tế cao sang các nước Tây

Âu và Bắc Mỹ, các nhà chọn giống đã chọn tạo các giống khế có quả chất lượng cao, đồng đều về hình dáng và màu sắc, cấu trúc thịt quả chắc, khẩu vị quả ngọt có pha vị chua nhẹ, mùi vị hấp dẫn Viện Đại học Florida đã bắt đầu chọn tạo các giống khế ăn tươi từ năm 1935 đến năm 1965 họ đã chọn tạo được giống khế "Golden Star"

Tại Đài Loan, giống Ell-lin thích hợp cho chế biến nước quả hay xắt miếng đóng hộp, Wai-wei làm mứt là ngon nhất Hai giống Fwang Tung và Maha hái quả "chín xanh" rất thích hợp làm rau sống nhờ thịt quả rất giòn mà mùi vị lại chua xen ngọt Cây khế để làm cây cảnh đa

số được chọn từ các cây hoang dại và quần thể cây trồng

Một số giống khế trên thế giới: Fwang Tung, Dah Pon, Tean Ma, Arkin, Maha, Star King, Thai Knight, Wheeler, Leng Bak, Jurong Viện nghiên cứu và phát triển nông nghiệp Malaysia đã chọn tạo các giống B1, B2, B6, B4, B8, B10 và B11 Các giống Giant Siam, Jungle Gold, BCP-1, Hosie và Chjiuba được trồng ở úc

Khế có thể nhân giống bằng gieo hạt và chiết, ghép; trong đó phương pháp ghép thích hợp cho sản xuất Không có sự bất tương hợp

giữa gốc ghép và mắt ghép, tuy vậy cũng có sự khác biệt về mức độ sinh trưởng của cây sau khi ghép Nhiều tác giả đã thành công trong việc nhân giống vô tính bằng các phương pháp công nghệ sinh học

Malaysia là nước có sản lượng quả khế đứng đầu thế giới Đài Loan là vùng lãnh thổ đứng thứ hai trên thế giới về sản xuất khế Các kết quả về việc chọn tạo, nhập nội và đánh giá các giống khế ở nước ta hiện nay chưa có công trình quy củ nào được công bố Công tác nghiên cứu về cải thiện giống khế mới được tiến hành ở một số cơ quan nghiên cứu trong khoảng 5 - 6 năm gần đây Các giống khế địa phương đa số được chọn lọc từ các thế hệ cây khế thực sinh gieo hạt từ các quả khế thụ phấn tự do có chất lượng ngon

Chương 2 vật liệu, nội dung vμ phương pháp nghiên cứu 2.1 Vật liệu nghiên cứu

- Tập đoàn khảo sát gồm 89 mẫu giống từ các nguồn vật liệu: các cây khế bán hoang dại, các giống địa phương từ các quần thể trồng trọt, các cây khế từ các nguồn giống nhập nội

Bảng 2.2 Các khu vực sưu tập mẫu giống khế trong tập đoàn

1 Hà Nội (Long Biên, Gia Lâm, Đông Anh, Từ Liêm) 32

6 Nhập nội (Malaysia, Đài Loan, Nhật Bản, Mỹ) 5

- Hai quần thể thực sinh gieo hạt từ 2 quả khế nhập nội (Malaysia), quần thể I – 4 mẫu giống và quần thể II – 9 mẫu giống

2.2 Nội dung nghiên cứu

- Phân lập và đánh giá đặc điểm nông sinh học, phẩm chất quả của

các mẫu giống khế

- Phân tích đa dạng di truyền của tập đoàn

- Tuyển chọn các mẫu giống khế triển vọng

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp điều tra, sưu tập các mẫu giống: Điều tra hiện trạng theo phương pháp điều tra nhanh nông thôn RRA Sưu tập bằng cách thu cành ghép, mắt ghép và nhân giống vô tính

2.3.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm điều tra khảo sát tập đoàn các giống khế địa phương và các giống nhập nội

2.3.3 Phương pháp nghiên cứu các chỉ tiêu về đặc điểm thực vật học của cây khế Khảo sát đo đếm và mô tả các đặc điểm thực vật học của các mẫu giống khế dựa theo phương pháp đánh giá của Viện tài nguyên di truyền thực vật quốc tế (IPGRI)

2.3.4 Phương pháp phân tích phẩm chất quả: Phân tích các chỉ tiêu: độ Brix đo bằng Brix kế, hàm lượng chất khô (phương pháp sấy đến khối lượng không đổi), hàm lượng đường (phương pháp Bertrand), hàm lượng vitamin

C (phương pháp chuẩn độ), hàm lượng axit hữu cơ (phương pháp chuẩn độ)

Đánh giá cảm quan bằng thử nếm và cho điểm

2.3.5 Phương pháp phân tích sự đa dạng của tập đoàn vật liệu khảo sát ban đầu: Sử dụng phương pháp thống kê sinh học mô tả và đánh giá của IPGRI Xác lập và phân nhóm đa dạng di truyền trên máy tính bằng chương trình NTSYS pc 2.0

2.3.6 Thí nghiệm khảo sát nhân giống được bố trí theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên (RCBD) Đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển cây ghép của một số mẫu giống trong thí nghiệm thông qua việc nhân giống vô tính bằng phương pháp ghép nêm cành và phương pháp ghép mắt trên cùng một loại gốc ghép là khế chua Gia Lâm

2.3.7 Ph−¬ng ph¸p tuyÓn chän: chän läc c¸ thÓ c¸c mÉu gièng triÓn väng theo ph−¬ng ph¸p "C©y mÑ −u tó" Tiªu chuÈn chän läc lµ m« h×nh qu¶ khÕ dïng cho ¨n t−¬i, chÕ biÕn, lµm rau vµ m« h×nh c©y khÕ trång tËp trung, trång ph©n t¸n; cã nh÷ng tÝnh tr¹ng quý

2.3.8 Ph−¬ng ph¸p xö lý sè liÖu: C¸c sè liÖu, kÕt qu¶ nghiªn cøu

®−îc xö lý b»ng ph−¬ng ph¸p thèng kª sinh häc (Ph¹m ChÝ Thµnh - 1989)

vµ c¸c ch−¬ng tr×nh m¸y tÝnh Excel, IRRISTAT, NTSYS pc 2.0

Ch−¬ng 3 kÕt qu¶ nghiªn cøu vμ th¶o luËn 3.1 KÕt qu¶ ®iÒu tra s¶n xuÊt khÕ ë mét sè vïng trång chÝnh:

B¶ng 3.2 §Æc ®iÓm c¸c gièng khÕ ë B¾c Biªn, §Æng X¸ vµ Liªn M¹c

CÊu tróc hoa

ChiÒu dµi qu¶,

cm

Khèi l−îng (g/qu¶)

Sè h¹t (h¹t/ qu¶)

- C¸c khu vùc cßn khÕ hoang d¹i sinh thùc: Th¸i Nguyªn vµ B¾c K¹n, §iÖn Biªn, khu BÕn En (Thanh Hãa), Kon Tum KhÕ d−a chuét

Averrhoa bilimbi L rÊt phæ biÕn ë miÒn Nam

- §Þa ®iÓm ®iÒu tra trªn quÇn thÓ trång trät t¹i ngo¹i thµnh Hµ Néi lµ: Long Biªn (B¾c Biªn), Gia L©m (§Æng X¸, Tr©u Quú) vµ Tõ Liªm

(Hoàng Xá) Nguồn gốc các giống địa phương: khế Huế từ Huế, khế Bắc Biên từ Bắc Biên, HX2 từ làng Hoàng Xá Các giống HX1 và khế Cơm

là các cây khế lâu năm trồng tại địa phương Việc nhân giống khế không

đúng qui trình kỹ thuật đã làm các giống khế ngon không duy trì được những đặc tính quý và mau chóng thoái hoá Các mẫu giống địa phương thường là một dòng vô tính (clone) xuất phát từ một cá thể ưu tú trong quần thể thụ phấn tự do, một năm ra hoa đậu quả hai vụ Khế Bắc Biên

là giống có các chỉ tiêu về hình thái lá và quả cao nhất (bảng 3.2)

3.2 Kết quả nghiên cứu đặc điểm nông sinh học của các giống khế

3.2.1 Đặc điểm hình thái lá: Lá khế dạng lá kép lông chim mọc cách, mọc đối và xen lẫn cả hai dạng mọc cách và mọc đối Chiều dài cuống lá kép dao động từ 7,91 cm đến 18,55 cm Số lá chét trên lá kép biến động từ 9,2 lá đến 15,2 lá

- Đặc điểm hình thái lá chét phía trên: Phân lập các mẫu giống trong tập đoàn ra thành 3 nhóm dựa trên sự khác biệt rõ rệt giữa các mẫu giống là đặc điểm uốn cong của lá chét phía trên Mỗi nhóm giống được chia thành 2 nhóm phụ theo chỉ tiêu số lá chét/lá kép (<12 hay >12) Khảo sát 89 mẫu giống của tập đoàn chúng tôi ghi nhận có

26 mẫu giống có đặc tính uốn cong bề mặt lá xuống phía dưới, 19 mẫu giống có bề mặt cong lên và 44 mẫu giống có bề mặt tương đối phẳng Lá chét phía trên có chiều dài dao động từ 4,55 cm (QS12) đến 7,82 cm (QS105) và chiều rộng từ 2,16 cm (QS12) đến 3,54 cm (QS80) Mẫu giống có kích thước bé nhất là QS12, QS4 và lớn nhất là QS5 Lá chét phía dưới chiều dài dao động từ 1,85 cm (QS82) đến 3,61 cm (QS104)

và chiều rộng 1,32 cm (QS4) đến 2,64cm (QS44) Chiều dài lá chét phía trên có thể dài hơn lá chét phía dưới gấp 1,83 lần (QS104) - 3,00 lần (QS102), còn chiều rộng cao nhất chỉ rộng gấp 1,6 lần) Các mẫu giống có hệ số Dài chét trên/Dài chét dưới cao và cuống lá dài, số lá chét nhiều và nhỏ thì lá kép có hình dạng tam giác nhọn đầu rất rõ rệt

Bảng 3.8: Các nhóm mẫu giống khế phân lập theo các chỉ tiêu hình thái lá Nhóm Các mẫu giống QS- Các đặc điểm chính

Đặc điểm giải phẫu thực vật trên lá: Trong các mẫu giống theo dõi thì QS8 có số lượng khí khổng lớn nhất và kích thước của chúng nhỏ nhất, QS15 thì ngược lại số lượng khí khổng nhỏ và kích thước lớn Riêng QS9 đồng thời có số lượng khí khổng nhiều và kích thước khí khổng lớn nên khả năng thoát nước mạnh

3.2.2 Đặc điểm hình thái hoa khế:

Cấu trúc hoa có 5 vòng (1 vòng đài,

1 vòng cánh, 2 vòng nhị và 1 vòng nhuỵ

Trong đó vòng nhị ngoài (5 nhị hoa) nối với

cánh hoa có kích thước ngắn và không phát

Hình 1 Cấu trúc hoa L-type và S-type

triển Kết quả quan sát 78 mẫu giống cho thấy ta có thể phân ra làm 2 nhóm theo cấu trúc hoa là: S-type với 37 mẫu giống và L-type với 41 mẫu giống (xem bảng 3.10) Trong mỗi nhóm có thể chia thành 2 nhóm phụ theo chỉ tiêu đường kính hoa khế (7,18mm-12,3mm) là nhóm 1-đường kính <9mm và nhóm 2-đường kính >9mm Đã phát hiện mẫu giống QS4 là một dạng biến dị (nhuỵ hoa gần bằng nhị)

Bảng 3.10: Phân lập các mẫu giống khế theo hình thái hoa Nhóm Số mẫu Vị trí nhuỵ/nhị Đường kính hoa

L2 21

Nhuỵ cao hơn nhị Hoa trung bình và lớn, ∅ >9mm

S2 12

Nhuỵ thấp hơn nhị Hoa trung bình, ∅ >9mm 3.2.3 Đặc điểm hình thái quả khế

Màu sắc quả khi đã chín hoàn toàn có thể phân thành 3 nhóm màu chính: từ màu xanh đến xanh vàng, từ màu vàng kim đến màu vàng chanh và từ màu vàng cam đến màu vàng đỏ Mẫu giống QS34 có quả chín màu đỏ và quả chín màu vàng đỏ trong vụ thu đông

Hình dạng cắt dọc của quả khế có thể biểu thị bằng tỷ lệ chiều dài/chiều rộng quả với sự biến động từ 1,192 (chiều dài tương đương với đường kính nên quả hình hơi tròn) đến 1,668 (quả có hình dài) Chỉ tiêu hình dạng quả khế cắt dọc tương đối ổn định trong từng mẫu giống và thích hợp làm cơ sở cho việc phân lập các mẫu giống trong tập đoàn Có thể phân lập các mầu giống khế thành 3 nhóm như sau:

- Nhóm T: quả hơi tròn (hệ số D/R quả <1,4)

- Nhóm TD: quả thon dài (hệ số D/R quả từ 1,4 đến 1,5)

- Nhóm D: quả hơi dài (hệ số D/R quả >1,5)

Mỗi nhóm được chia thành 2 nhóm phụ theo chỉ tiêu khối lượng quả là nhóm 1 <70g và nhóm 2 >70g

Đặc điểm múi khế thể hiện bằng độ dày và độ sâu cạnh múi Có sự khác biệt tương đối rõ rệt giữa các mẫu giống khế theo cả 2 chỉ tiêu độ dày múi khế (4 nhóm: 1: <1,50cm; 2: 1,50-1,70cm; 3: 1,70-1,90cm; 4:

>1,90cm) Độ sâu cạnh múi dao động từ 0,50cm (QS76) đến 1,50cm (QS104) Tỷ lệ thịt quả dao động từ 79% (QS5) đến 88% (QS13), không có sự khác biệt đáng kể giữa các mẫu giống

Bảng 3.16: Đặc điểm hình dạng quả của các nhóm mẫu giống Nhóm Mẫu giống Đặc điểm hình dạng quả

5 cánh không cân đối cánh dài và mỏng TD1 6, 42, 52, 58, 69, 76,

Số hạt trên quả: Dao động từ 5,43 (QS101) đến 17 hạt (QS50) 5-9 hạt/quả: bao gồm 10 mẫu giống, 9-13 hạt/quả: bao gồm 26 mẫu giống, Trên 13 hạt/quả: bao gồm 13 mẫu giống Các mẫu giống số QS104,

102, 9 có khối lượng quả lớn cũng đều có kích thước quả to; ngược lại các mẫu giống nhóm quả có khối lượng nhỏ (ví dụ QS62, 6, 34) thì kích thước quả cũng nhỏ

3.2.4 Kết quả nghiên cứu về chất lượng quả: Hàm lượng Vitamin C của quả khế dao động rất lớn từ 18,8 đến 69,64 mg% Đa số các mẫu giống