Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học và khả năng tạo đa bội thể ở cây cam quýt (Rutaceae)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ========== NGUYỄN THỊ LAN HƯƠNG NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC VÀ KHẢ NĂNG TẠO ĐA BỘI THỂ Ở CÂY CAM QUÝT (Rutaceae) Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm Mã số: 60.42.30 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Thái Nguyên - 2010 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Nguyễn Thị Lan Hương Luận văn Thạc sĩ PHẦN I MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài Nghề trồng ăn trở thành ngành kinh doanh quan trọng nhiều nước giới Trung Quốc tiếng giới với táo Tàu; Ấn Độ xuất xoài; Italy Tây Ban Nha xuất chanh; Isaren, Ai Cập, Ma Rốc xuất cam; Equado, Philippin xuất chuối… Sản phẩm tươi chế biến từ mang lại nguồn thu đáng kể [28] Người làm vườn hiểu rõ trồng ăn nghề đem lại hiệu kinh tế cao, vừa có thu nhập ổn định, bảo vệ tài nguyên môi trường, đặc biệt vùng đất dốc, vùng đồi núi Hiện phong trào trồng ăn tăng nhanh có chiều hướng phát triển mạnh, ăn với số công nghiệp, đặc sản đánh giá trồng quan trọng việc chuyển đổi cấu trồng, tăng cao hiệu kinh tế, bảo vệ môi trường sinh thái tỉnh trung du miền núi [3], [28] Các loài cam, quýt chanh, bưởi loài có giá trị dinh dưỡng đem lại hiệu kinh tế cao Nhiều loài cam quýt trồng giới cho với vị đặc trưng như: chua, vị chua nhẹ, đáp ứng nhu cầu thị hiếu khác người tiêu dùng độ tuổi, sản phẩm dùng làm thức ăn bồi bổ sức khoẻ, cho ăn kiêng, làm vị thuốc [3] Tuỳ loại, cam quýt có thành phần dinh dưỡng khác nhau, hàm lượng đường tổng số vào khoảng đến 10% (trừ loại chua chanh ), đạm từ 0,6 - 0,9%, chất béo khoảng 0,1 - 0,2%, vitamin C khoảng 50- 100 mg / 100g tươi, axit hữu 0,4 - 0,6% [53] Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Nguyễn Thị Lan Hương Luận văn Thạc sĩ Ngoài cam quýt có nhiều loại vitamin khác B1, E nhiều loại khoáng Ca, Fe, Zn khoảng 15 loại axit amin tự khác Việt Nam xác định quê hương cam quýt, giống cam quýt địa phương, nhập nội, tìm thấy nhiều loài hoang dại thuộc họ cam quýt Nghề trồng cam quýt tồn hàng trăm năm Việt Nam, trình sản xuất chọn lọc tự nhiên, số giống địa phương giống nhập nội trở thành tiếng gắn liền với địa danh cam Bố Hạ, cam Xã Đoài, cam Sông Con, cam Vân Du, bưởi Phúc Trạch, bưởi Đoan Hùng cam quýt trở thành ăn chủ yếu Việt Nam trồng nhiều vùng sinh thái với giống gồm khoảng 70 giống khác [11], [27], [28] Cùng với việc phát triển mạnh nghề trồng cam quýt giới nước nghiên cứu nhằm cải tạo giống, nâng cao suất, chất lượng khả chế biến cam quýt đầu tư nghiên cứu Trong việc chọn tạo không hạt nghiên cứu quan trọng xác định nghiên cứu ưu tiên cam quýt Có nhiều hướng nghiên cứu khác để đạt mục tiêu chọn tạo không hạt như: chọn tạo theo hướng bất dục đực, bất dục cái, bất dục đực cái, tượng bất hòa hợp…[8] Một hướng nghiên cứu chọn tạo không hạt việc tạo dòng đa bội để chọn giống không hạt (thể tam bội, dị bội…) làm vật liệu lai tạo dòng không hạt (thể tứ bội…) Phạm vi đề tài “Nghiên cứu số đặc điểm sinh học khả tạo đa bội thể cam quýt (Rutaceae)” Kết nghiên cứu đề tài bổ sung thêm kiến thức chọn tạo giống cam quýt nói chung ăn nói riêng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Nguyễn Thị Lan Hương Luận văn Thạc sĩ 1.2 Mục tiêu đề tài Trên sở nguồn vật liệu đánh giá đặc điểm sinh học số dòng cam quýt khả tạo đa bội thông qua lai hữu tính xử lý đột biến 1.3 Yêu cầu đề tài - Nghiên cứu đặc điểm sinh học dòng cam quýt (nhị bội, tam bội, tứ bội) - Nghiên cứu khả tạo đa bội lai hữu tính với cặp lai khác - Nghiên cứu khả tạo đa bội thể xử lý Chochicine 1.4 Ý nghĩa đề tài 1.4.1 Ý nghĩa học tập nghiên cứu khoa học Đề tài giúp sinh viên, học viên tiếp cận với công tác nghiên cứu khoa học, vận dụng kiến thức học suốt trình học tập trường vào thực tế sản xuất, từ nâng cao kĩ thực hành cho thân Đối với nghiên cứu khoa học: sở cho chọn tạo giống phục vụ cho sản xuất 1.4.2 Đối với thực tiễn sản xuất: - Xác định nồng độ, thời gian thích hợp xử lý cholchicine tạo thể tứ bội hạt bưởi - Kết đề tài tiền đề cho việc tạo nguồn vật liệu để chọn tạo giống cho không hạt Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Nguyễn Thị Lan Hương Luận văn Thạc sĩ Phần II TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Cơ sở khoa học lí luận đề tài Trong suốt hai thập kỉ qua, ngành sản xuất cam quýt giới không ngừng tăng nhanh mức tiêu thụ thị trường giới ngày cao Tổng sản lượng Citrus hàng năm đạt 105 triệu giai đoạn 2000 - 2004 (FAO,2004) [26] Có khoảng 140 nước giới sản xuất Citrus (FAO, 2004) [26] Tuy nhiên, hầu hết sản lượng tập trung vùng định Ba nước sản xuất ăn lớn Braxin, Mỹ, Trung Quốc, chiếm khoảng 60% tổng sản lượng toàn cầu Khoảng 60% sản lượng cam quýt tiêu thụ dạng tươi, 40% lại chế biến Sao Paulo (Braxin) Florida (Mỹ) hai vùng sản xuất cam chủ lực, chiếm 90% sản lượng nước cam toàn cầu Braxin nước sản xuất cam quýt lớn chiếm 20% tổng sản lượng Citrus giới, Mỹ (14%), Trung Quốc (12% ) Mexico (6%) (FAO, 2004) [26] Sản xuất ăn tiếp tục tăng thu nhập người dân tăng nhanh Trong có múi xếp thứ số loại ăn giá trị thương mại quốc tế Trong 20 năm cuối kỉ 20, thị trường có múi tăng nhanh Ngoài ra, người tiêu dùng có xu hướng tăng sử dụng có múi giá trị dinh dưỡng cao tiện lợi Tổng sản lượng cam tươi EU-27 năm 2008/09 dự báo đạt 6,0 triệu tấn, không thay đổi so với 5,999 triệu năm 2007/08 Nhập cam dự báo đạt triệu năm 2008/09 mức nhập năm 2007/08, xuất đạt 250 ngàn tấn, mức xuất năm 2007/08 (FAO, 2007) [27] Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Nguyễn Thị Lan Hương Luận văn Thạc sĩ Tổng sản lượng quýt tươi EU 27 dự báo đạt 3,205 triệu năm 2008/09, tăng so với 2,744 triệu năm 2007/08 Nhập quýt dự báo đạt 350 ngàn tấn, giảm so với 400 ngàn nhập năm 2007/08; xuất dự báo đạt 250 ngàn tấn, mức xuất năm 2007/08 [27], [28] Tổng sản lượng chanh tươi EU-27 năm 2008/09 dự báo đạt 1,445 triệu tấn, tăng so với 1,136 triệu năm 2007/08 Nhập chanh dự báo đạt 300 ngàn tấn, giảm so với 350 ngàn nhập năm 2007/08; xuất dự báo đạt 50 ngàn tấn, tăng so với 40 ngàn xuất năm 2007/08 [27] Nhiều giống ăn thương mại quan trọng dùng ăn tươi giống có hạt, giống lai Tangerine, Tanger Tangelos Tính trạng có hạt làm giảm giá trị thương mại công nghiệp ăn Nước ta nằm trung tâm phát sinh vùng phân bố nhiều giống ăn với điều kiện thích thời tiết khí hậu thích hợp với phát triển ăn quy mô lớn Hầu hết ăn nước ta giống có hạt, tiêu chuẩn chất lượng thấp [3], [13] Các giống trồng phổ biến nước ta cam Xã Đoài, Sông Con, Vân Du, cam Sành, bưởi Phúc Trạch… giống nhiều hạt Một số giống đặc sản chất lượng cao, có tiềm xuất bưởi Năm Roi Do nghiên cứu tạo giống cam quýt không hạt đặc điểm di truyền tính trạng không hạt ăn mục tiêu quan trọng công tác giống [5], [8] Hầu hết loài ăn lai tự nhiên lai nhân tạo Về chất di truyền lai dị hợp tử Do sau chọn cá thể có ưu lai cao (sức sống khoẻ, suất cao, thích nghi với môi trường sinh thái, chống chịu bệnh) ưu việt chất lượng, sử dụng phương pháp nhân giống vô tính để tạo hàng triệu giống chất di truyền [29] Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Nguyễn Thị Lan Hương Luận văn Thạc sĩ Nhiều phương pháp nghiên cứu tạo giống không hạt phương pháp đột biến thực nghiệm (tạo đột biến chiếu xạ mắt ghép hạt, chọn lọc biến dị dòng tế bào soma xảy trình nuôi cấy mô tế bào); tạo giống tam bội thể lai mức bội thể nhị bội tứ bội; tạo tam bội cứu phôi tam bội thể từ hạt nhỏ, hạt lép (kém phát triển) có nguồn gốc từ lai giống nhị bội với nhau; tạo giống tứ bội thể làm vật liệu lai tạo giống tứ bội nhị bội [8], [48] Bởi vậy, đột biến thực nghiệm lai hữu tính chọn tạo dòng cho không hạt thể tam bội dị bội Ở Việt Nam, ăn có tầm quan trọng ý nghĩa kinh tế Diện tích trồng ăn tăng nhanh Các nhà nghiên cứu tạo giống không hạt cam quýt động lực thúc đẩy nhà khoa học nghiên cứu tạo nhiều giống chất lượng cao có tiềm xuất [7], [8] 2.2 Nguồn gốc, lịch sử nghề trồng cam quýt vùng trồng cam quýt giới 2.2.1 Nguồn gốc, lịch sử nghề trồng cam quýt giới Trong loại ăn quả, cam quýt có lịch sử trồng trọt lâu đời Có nhiều báo cáo nói nguồn gốc cam quýt, phần lớn trí cam quýt có nguồn gốc từ miền nam Châu Á, trải dài từ Ấn Độ qua Himalaya xuống vùng quần đảo Philippin, Malaysia, miền nam Inđônesia kéo đến lục địa Úc [25], [53] Những báo cáo gần nhận định rằng, tỉnh Vân Nam Trung Quốc nơi khởi nguyên nhiều loài cam quýt quan trọng, tìm thấy nhiều loài cam quýt hoang dại [31], [53] Trước có vài tờ báo cho rằng, loài chanh yên, phật thủ (Citrus medica) có nguồn gốc Địa Trung Hải Bắc Phi, điều sáng tỏ Citrus medica có nguồn gốc miền nam Trung quốc, loài ăn mang đến trồng Địa Trung Hải Bắc Phi sớm, trước Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Nguyễn Thị Lan Hương Luận văn Thạc sĩ kỉ sau công nguyên, tài liệu cổ xưa có ghi chép loài ăn Bắc phi đến mức làm nhiều người hiểu lầm chúng có nguồn gốc [50] Các loài chanh vỏ mỏng (Lime, C Auranlifolia Swingle) xác định có nguồn gốc miền nam Trung Quốc miền tây Ấn Độ, sau thuỷ thủ đến Ấn Độ mang trồng Châu Phi, Địa Trung Hải, châu Âu [49] Các loài chanh núm (Lemon, Citruslemon) chưa xác định nguồn gốc, kĩ thuật di truyền đại gần cho thấy chanh núm lai tự nhiên Citrus medica Citrus Aurantiflia, mà chanh núm có dạng hình thái trung gian loại vừa kể Chanh núm xác định sử dụng loại qủa sớm vào năm 1150 Bắc Phi, vùng biển Địa Trung Hải Châu Âu Cam (Citrus Sinensis.L) xác định có nguồn gốc miền nam Trung Quốc, Ấn Độ miền nam Indonexia, sau giống loài Citrus medica thuỷ thủ người lính viễn chinh mang trồng Châu Âu, Địa Trung Hải, Châu Phi từ kỉ 13 đến kỉ 17 [31], [53] Giống cam tiếng giới "Washington Navel", Việt Nam thường gọi cam Navel báo cáo dạng đột biến tự nhiên từ giống cam [19], giống phát Bahia Brazil, lần trồng Úc năm 1824, Florida (Mỹ) năm 1835, Califorlia, năm 1870, trở nên tiếng Washington D.C [23], [49] Sau đó, giống Wasshington Navel du nhập trồng khắp vùng trồng cam quýt giới Các giống bưởi (Citrus grandis) báo cáo có nguồn gốc Malaysia, Ấn Độ, thuyền trưởng người Ấn Độ có tên Shaddock mang giống bưởi tới trồng vùng biển Caribe, sau theo gót thủy thủ bưởi giới thiệu Palestin vào năm 900 sau công nguyên Châu Âu sau thời gian [24] Bưởi chùm (Citrus paradisis) xác định dạng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Nguyễn Thị Lan Hương Luận văn Thạc sĩ đột biến hay dạng lai tự nhiên bưởi (Citrus grandis), xuất sớm vùng Barbadas miền tây Ấn Độ trồng lần Florida Mỹ năm 1809 trở thành sản phẩm chất lượng cao Châu Mỹ Các giống quýt xác định có nguồn gốc miền nam Châu Á, gồm miền nam Trung Quốc, bán đảo Đông Dương, sau người biển mang đến trồng Ấn Độ Quýt (Citrus reticulata) trồng vùng Địa Trung Hải, Châu Âu Châu Mỹ muộn so với loài có múi khác vào khoảng năm 1805 [53] Tóm lại, cam quýt có nguồn gốc miền nam Châu Á lan trải cam quýt giới gắn liền với lịch sử buôn bán đường biển chiến tranh trước Cam quýt di chuyển đến Châu Phi từ Ấn Độ đoàn thuyền buồm, di chuyển đến Châu Mỹ nhà thám hiểm thuyền buôn người Tây Ban Nha Bồ Đầu Nha [51] 2.2.2 Các vùng trồng cam quýt giới Trong suốt nhiều thập kỉ qua, suất, diện tích sản lượng cam quýt không ngừng tăng nhanh Vành đai trồng trọt cam quýt trải dài từ 40o vĩ bắc xuống 40o vĩ nam, có nghĩa cam quýt trồng trọt vùng nhiệt đới nhiệt đới Hiện vùng ăn nhiệt đới Việt Nam, Cuba, khó khăn lớn phát triển cam quýt số bệnh hại Khí hậu vùng nhiệt đới không cho phép loại bệnh hại, vùng cam quýt vùng ngày có xu hướng tăng nhanh, phát triển mạnh diện tích, suất, sản lượng, chất lượng [49] Các vùng trồng cam quýt tiếng giới chủ yếu nằm vùng khí hậu ôn hòa thuộc vùng nhiệt đới vùng khí hậu ôn hòa ven biển chịu ảnh hưởng nhiều khí hậu Đại dương Những nước trồng cam quýt tiếng nay: số nước vùng Địa trung hải Châu âu như: Tây Ban Nha, Italya, Hy Lạp, Thổ Nhĩ Kì, Moroco, Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Nguyễn Thị Lan Hương Luận văn Thạc sĩ Ai Cập, Israel, Tunisia, Algeria; vùng bắc Mỹ như: Hoa Kỳ, Mexico; vùng Nam Mỹ như: Uruguay, Argentina, Braxin, Venezuela; đảo Châu mỹ như: CuBa, Jamaica, cộng hòa Đominica,…; vùng cam Châu Á Trung Quốc, Nhật Bản; có vùng trồng cam Bắc Phi, Úc,… [27], [51] Theo số liệu FAO năm 2009 (bảng 1) cho thấy sản lượng số loại đạt sản lượng lớn hàng năm cam quýt, táo, mơ, chuối, dứa… Trong sản lượng cam quýt hai năm 2008-2009 châu lục đạt mức đáng kể [28] Sản lượng cam quýt toàn giới đạt mức 7,452,302 năm 20082009 Trong tổng sản lượng cam quýt Châu Phi 4,051,770 năm 2008-2009, tiếp đến Châu Á tổng sản lượng cam quýt đạt 2,301,634 tấn/năm, sau khu vực Nam Mỹ, Bắc Trung Mỹ, Châu Âu, Châu Đại Dương, Úc Bảng 1: Sản lƣợng số loại giới Châu lục 2008 - 2009 Đơn vị: 1000 Loài Cam quýt Mơ Táo Chuối Dứa Khu vực Toàn giới 7,452,302 69,603,640 3,473,710 90,705,922 19,166,560 Châu Phi 4,051,770 1,978,968 12,196,099 2,470,393 Châu Á 2,301,634 41,681,431 2,130,960 51,499,248 9,596,337 Châu Âu 54,350 15,935,274 736,167 397,550 3,000 Bắc Trung Mỹ 198,400 5,372,093 76,450 7,055,975 2,968,563 Nam Mỹ 827,143 4,008,528 44,060 16,659,621 3,707,378 Úc 1,000 270,476 17,327 213,193 164,732 Châu Đại Dương 10,883 625,476 20,827 1,214,623 195,044 465,226 (Nguồn: Statistic Report FAO 2009) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read ... Trên sở nguồn vật liệu đánh giá đặc điểm sinh học số dòng cam quýt khả tạo đa bội thông qua lai hữu tính xử lý đột biến 1.3 Yêu cầu đề tài - Nghiên cứu đặc điểm sinh học dòng cam quýt (nhị bội, ... chọn tạo không hạt việc tạo dòng đa bội để chọn giống không hạt (thể tam bội, dị bội ) làm vật liệu lai tạo dòng không hạt (thể tứ bội ) Phạm vi đề tài Nghiên cứu số đặc điểm sinh học khả tạo đa. .. bội, tam bội, tứ bội) - Nghiên cứu khả tạo đa bội lai hữu tính với cặp lai khác - Nghiên cứu khả tạo đa bội thể xử lý Chochicine 1.4 Ý nghĩa đề tài 1.4.1 Ý nghĩa học tập nghiên cứu khoa học Đề