Chương 1. giáo trình chọn giống

Chương 1: MỞ ĐẦU I. MÔN HỌC CHỌN GIỐNG CÂY TRỒNG I.1. Khái niệm và nội dung của môn học I.1.1. Khái niệm môn học Tên "chọn giống" của môn học được bắt nguồn từ tiếng Latin "selectio" có nghĩa là tuyển chọn, chọn lọc. Chọn giống cây trồng là một môn khoa học và nghệ thuật về sự thay đổi, cải thiện tính di truyền của cây trồng để tạo ra giống mới và tổ chức sản xuất hạt giống, cây giống tốt phục vụ cho sản xuất. Khoa học chọn giống cây trồng là nghiên cứu các phương pháp chọn tạo ra giống cây trồng mới nhằm đáp ứng yêu cầu ngày càng cao về năng suất, phẩm chất của các sản phẩm ở những vùng sinh thái nông nghiệp khác nhau. Nghệ thuật của chọn giống cây trồng là ở chỗ khả năng quan sát, óc phán đoán, bàn tay điêu luyện của các nhà chọn giống phát hiện ra những biến dị có lợi gây dưỡng tạo ra những loại hình tối ưu đem lại nguồn giá trị kinh tế cao, phục vụ cho đời sống vật chất, đời sống tinh thần ngày càng cao của con người. Cả một thời gian dài trong lịch sử sản xuất nông nghiệp công tác chọn giống chỉ giới hạn trong việc dựa vào tính đa dạng của thực vật trong tự nhiên để tuyển chọn ra những dạng mong muốn. Đó là phương pháp duy nhất để tạo ra giống vào thời kỳ ấy, nên nó rất thích hợp với từ "chọn giống" đã được sử dụng. I.1.2 Nội dung môn học Nội dung của môn học chọn tạo giống là nghiên cứu các phương pháp để tạo ra giống mới và đề ra các biện pháp để kiểm tra và sản xuất hạt giống tốt. Nhiệm vụ của công tác giống cây trồng là tạo ra được các giống cây trồng mới có năng suất cao và ổn định, có phẩm chất tốt, có khả năng thích nghi và khả năng chống chịu tốt đáp ứng được yêu cầu của sản xuất nông nghiệp và yêu cầu của nền kinh tế quốc dân. Các giống này phải có tính khác biệt, tính đồng nhất và tính ổn định, có giá trị canh tác và giá trị sử dụng. Mặt khác nhiệm vụ của công tác giống cây trồng là sản xuất thật nhiều hạt giống tốt để đưa vào sản xuất trên diện rộng. Các giống cây trồng trong quá trình trồng trọt có thể phát sinh biến dị xấu đi hoặc tốt hơn. Nghiên cứu các phương pháp và kỹ thuật sản xuất hạt giống tốt nhằm đảm bảo chất lượng hạt cao, tăng độ thuần di truyền, tăng hệ số nhân của giống, tránh cho giống không bị lẫn tạp, sâu bệnh, làm tăng phẩm chất kinh tế và cải thiện đặc tính của giống; nghĩa là tạo điều kiện phát triển các đặc tính tốt, hạn chế các biến dị xấu của giống. Khoa học chọn giống hiện đại bao gồm những nội dung phong phú hơn. Con người không những chỉ tuyển chọn những dạng đã có sẵn trong tự nhiên mà còn tiến tới sử dụng các biện pháp nhân tạo như lai giống, gây đột biến, đa bội hóa, ghép gen v.v . để chủ động tạo ra những nguồn vật liệu khởi đầu không hề có trong tự nhiên. Tuy vậy, công việc tuyển chọn với nhiều 1 phương pháp và kỹ thuật khác nhau vẫn là khâu phức tạp và chiếm nhiều thời gian nhất trong cả quá trình chọn giống, vì hiện nay cũng như sau này không có một phương pháp nhân tạo nào chỉ một bước tạo ngay được một giống hoàn chỉnh và ổn định. Cho đến ngày nay tất cả các giống được tạo ra đều phải thông qua con đường chọn lọc. Vì lý do đó từ "Chọn giống" vẫn được giữ lại trong ngôn ngữ của các nước với nghĩa rộng của nó, bao gồm việc tuyển chọn giống mới từ những quần thể thực vật có sẵn trong tự nhiên hoặc những vật liệu khởi đầu nhân tạo. Như vậy khoa học chọn giống là lý thuyết về chọn lọc theo nghĩa rộng của từ này. Thông thường trong giai đoạn đầu của quá trình chọn giống số lượng vật liệu khởi đầu rất lớn, sự đánh giá bằng các phương pháp khách quan, chính xác khó lòng thực hiện được đầy đủ, nên nhà chọn giống phải đánh giá dựa theo sự hiểu biết và kinh nghiệm của bản thân, vì vậy khoa học chọn giống còn mang tính chất nghệ thuật. Nghệ thuật của chọn giống được biểu hiện qua mức độ nhạy cảm của nhà chọn giống trong việc phát hiện những khác biệt như có ý nghĩa kinh tế giữa các cá thể cây trồng của cùng một quần thể. I.2. Sơ lược lịch sử phát triển của chọn giống cây trồng Việc chọn lọc thực vật đã xuất hiện và phát triển đồng thời với trồng trọt. Trong lịch sử phát triển của chọn giống và trồng trọt dễ thấy có một quy luật chung là cải tiến một cách liên tục điều kiện nuôi dưỡng của thực vật kèm theo việc tạo ra giống có khả năng sử dụng điều kiện đó. Trong quá trình sản xuất của mình, hoạt động của con người không ngừng làm hoàn thiện toàn bộ các cây đã được trồng trọt. Điều đó được thể hiện trong việc tạo ra các giống mới và tốt. Lịch sử phát triển những biện pháp chọn lọc các giống mới của cây trồng có thể chia làm ba thời kỳ là: thời kỳ chọn giống giản đơn, thời kỳ ra đời của các trung tâm chọn tạo giống và thời kỳ phát triển của khoa học chọn tạo giống I.2.1. Thời kỳ chọn giống giản đơn Từ thời đại cộng sản nguyên thuỷ, con người đã biết thu lượm các cây tốt, hạt tốt mà họ tìm thấy, họ không quan tâm đến việc cất giữ chúng mà chỉ sử dụng trực tiếp vào thức ăn. Khi bắt đầu trồng trọt người nguyên thuỷ đã biết chọn lọc, giữ gìn và nhân những cây tốt. Người ta đã xác định rằng ngay từ thời đại đồ đá mới con người đã bắt dầu áp dụng chọn lọc để tạo ra các quần thể giống cây trồng và các loài động vật nuôi. Lịch sử của thời kỳ này diễn ra hàng vạn năm. Chọn lọc do con người thực hiện được hoàn thiện dần dần và đã tạo ra được các loại cây trồng hiện tại. Khi khai quật các vùng cư trú của người cổ xưa người ta đã xác định được nhiều thứ trong đó đã được trồng vào các kỷ của thời đại đồ đá, tức là vào khoảng 10 nghìn năm trước kỷ nguyên của chúng ta. Trong khoảng 4 - 5 nghìn năm trước kỷ nguyên của chúng ta cũng đã gieo nhiều loại cây trồng hiện tại. Vài nghìn năm trước đây các nhà chọn giống cổ xưa cũng đã tạo ra được các loại cây ăn quả tuyệt diệu như nho. Những dẫn chứng quá khứ xa xưa của chúng ta đã chỉ ra rằng trong thời cổ xưa con người cũng đã biết các biện pháp chọn giống. Kết quả đạt được trong quá trình chọn giống giản đơn tuy rất chậm, nhưng thật là to lớn, nhờ sự tích lũy qua hàng ngàn năm. Đó là sự hình thành các giống cây trồng quý giá từ những loài cây hoang dại ít có giá trị kinh tế. 2 I.2.2. Thời kỳ ra đời của các trung tâm chọn tạo giống Cùng với sự phát triển của nền văn minh nói chung và ngành trồng trọt nói riêng, kỹ thuật chọn giống dần dần được nâng cao. Những chuyển biến lớn trong lĩnh vực chọn giống đã diễn ra vào cuối thế kỷ XVIII. Trong giai đoạn này, sự phát triển mạnh mẽ của chủ nghĩa tư bản ở các nước Tây Âu đã có ảnh hưởng lớn đến nông nghiệp. Sự ra đời của hàng loạt các trung tâm dân cư và công nghiệp lớn đã làm gia tăng nhanh chóng nhu cầu lương thực và nguyên liệu cho công nghiệp. Nhu cầu đó thúc đẩy sự phát triển của nông nghiệp tiến lên một giai đoạn mới với quy mô rộng lớn trong lĩnh vực chọn giống gia súc và cây trồng. Bên cạnh đó các thành tựu trong lĩnh vực thực vật học, phân loại thực vật, kỹ thuật hiển vi v.v . đã có ảnh hưởng lớn đến sự phát triển của khoa học chọn giống. Trong thời kỳ này các nhà chọn giống phương Tây đã đạt được một số kết quả trong việc chọn giống lúa và nhiều loại cây trồng khác. Họ đã chỉ rõ ý nghĩa và kỹ thuật tuyển chọn. Ngoài phương thức chọn giống dân gian vẫn được tiến hành rộng rãi, công việc chọn giống và sản xuất giống trong giai đoạn này còn được các nhà chọn giống chuyên nghiệp đảm nhận. Năm 1774, Trung tâm chọn giống "Vibnorin" được thành lập ở gần Paris đã có nhiều đóng góp trong việc phát triển khoa học chọn giống trong giai đoạn đầu. Lần đầu tiên, trung tâm này tiến hành đánh giá một cách có hệ thống các cây tuyển chọn từ những tổ hợp lai lúa mì giữa các thế hệ con cháu của chúng. Đặc biệt trung tâm này đã thành công trong việc chọn giống củ cải đường đã tạo ra được giống có hàm lượng đường cao gần gấp ba lần giống hoang dại. Thành công này đã biến cây củ cải đường hoang dại thành một loại cây trồng có giá trị kinh tế cao. Kết quả đạt được cho thấy tác dụng to lớn của chọn giống trong việc thay đổi đặc tính của cây trồng theo hướng mong muốn của con người. Tuy nhiên, so với nhiều ngành khoa học khác như toán, vật lý, hóa học thì khoa học chọn giống phát triển vẫn còn chậm hơn rất nhiều, vì chưa có một cơ sở lý luận đúng đắn. I.2.3. Thời kỳ phát triển của khoa học chọn tạo giống Học thuyết Darwin ra đời vào nửa cuối thế kỷ XIX đã có ảnh hưởng quyết định đến sự phát triển của khoa học chọn giống. Darwin đã tập hợp kinh nghiệm và kết quả của các nhà chọn giống gia súc và cây trồng. Đặc biệt qua tác phẩm "Sự thay đổi của động vật và thực vật trong điều kiện nuôi trồng" Darwin đã chứng minh chọn lọc chính là một nghệ thuật. Thuyết tiến hóa sinh vật do Darwin đề ra đã trở thành nền tảng khoa học đầu tiên của chọn giống, vì thực chất của việc chọn giống là thúc đẩy quá trình tiến hóa của cây trồng và gia súc dưới tác động của con người theo hướng có lợi cho mình. Có thể nhận thấy dễ dàng ba đường hướng chính của sự tiến hóa sinh vật, đó là: (1) Biến dị di truyền do gen; (2) Lai khác loài; (3, Đa bội hóa. Các phương pháp chọn giống cũng tác động theo các hướng trên, nên có tác dụng thúc đẩy nhanh quá trình tiến hóa của cây trồng. Năm 1886, một trung tâm chọn giống mới được thành lập ở Svalop, Thụy Điển. Chính ở đây lần đầu tiên người ta đã áp dụng có kết quả trên quy mô lớn phương pháp tuyển chọn dòng thuần đối với cây tự thụ phấn, mà cơ sở lý luận của nó mãi đến hàng chục năm sau mới được 3 W.L.Johansen phát hiện. Cho đến nay trạm chọn giống này vẫn là một trong những cơ sở chọn giống nổi tiếng nhất Châu Âu. Mặc dù những mầm mống đầu tiên của khoa học chọn giống đã hình thành trong các công trình của những nhà khoa học cuối thế kỷ XVIII và trong thế kỷ thứ XIX, nhưng khoa học chọn giống chỉ thật sự hình thành vào đầu thế kỷ XX khi cơ sở lý luận của nó là di truyền học ra đời. Kể từ đó các phương pháp chọn giống được hoàn thiện nhanh chóng. Ngoài biện pháp lai giống đã được áp dụng từ trước các phương pháp gây đột biến bằng tác nhân lý học và hóa học, đa bội hóa v.v . được ứng dụng rộng rãi để tạo các nguồn vật liệu khởi đầu đã góp phần nâng cao nhanh chóng hiệu quả của công tác chọn giống. Trong một chừng mực nhất định các nhà chọn giống đã có thể tạo giống theo những mô hình mà yêu cầu của thực tiễn sản xuất đề ra. Công tác chọn giống và sản xuất hạt giống đã tiến lên quy mô công nghiệp hóa ở các trung tâm nghiên cứu và cơ sở sản xuất giống chuyên nghiệp. Việc chọn giống dân gian mặc dù vẫn còn tiếp tục nhưng vai trò của nó ngày càng thu hẹp nhanh chóng do không còn đủ khả năng đáp ứng được những yêu cầu ngày càng cao đối với giống của nền sản xuất nông nghiệp hiện đại. Những thành tựu có ý nghĩa thực tiễn của Mitsurin ở Nga cũng như của Luther Burbank ở Mỹ đã góp phần đưa khoa học chọn giống tiến thêm một bước đáng kể. Mitsurin đã tạo được cho đất nước Liên Xô hơn 300 giống cây ăn quả có giá trị, Luther Burbank đã tạo được cho nước Mỹ hơn 200 giống cây trồng trong đó có một số loài không có trong tự nhiên trước đó. Có thể xem đó là những kỳ công trong lịch sử chọn giống. Mitsurin cũng như BurBank đã áp dụng rộng rãi phương pháp lai kết hợp với việc tuyển chọn chặt chẽ các thế hệ con lai. Mitsurin chỉ rõ là con người có khả năng hướng sự hình thành các giống theo những đặc điểm và tính chất mong muốn. Phương châm của ông là: "Chúng ta không thể chờ đợi ân huệ của thiên nhiên, nhiệm vụ của chúng ta là phải giành lấy chúng từ thiên nhiên". Tổ chức và quy mô nghiên cứu về chọn giống cây trồng trên thế giới từ khoảng vài chục năm trở lại đây đã có những bước phát triển lớn lao, theo xu hướng chung là các nhà chọn giống đi chuyên sâu theo một chuyên môn hẹp, còn các cơ quan nghiên cứu về giống thì tập trung những tập thể lớn gồm các nhà khoa học thuộc nhiều ngành chuyên môn khác nhau như di truyền chọn giống, sinh lý, hóa sinh, bảo vệ thực vật, nông hóa, trồng trọt v.v . để cùng phối hợp hoạt động theo một chương trình rộng lớn, thống nhất. Ngày nay những thành tựu mới về giống là kết quả tổng hợp của nhiều ngành khoa học khác nhau, là công lao của những tập thể các nhà khoa học thuộc nhiều lĩnh vực chuyên môn khác nhau. Ngoài sự phối hợp nghiên cứu trong từng cơ quan, mối quan hệ hợp tác giữa các cơ quan nghiên cứu giống ở các nước khác nhau trên thế giới cũng ngày càng được mở rộng. Chuyển biến trên đã mang đến những kết quả lớn lao trong việc chọn tạo hàng loạt giống cây trồng mới có năng suất cao, với nhiều đặc tính sinh học và kinh tế tốt, trong những khoảng thời gian ngắn kỷ lục. Những thành tựu của công tác chọn giống đã được nhanh chóng phổ biến ra sản xuất và trong nhiều trường hợp đã vượt ra khỏi phạm vi một quốc gia. Tiêu biểu cho các cơ quan nghiên cứu về giống nói trên là Viện nghiên cứu Quốc tế về ngô và lúa mì ở Mexico (CIMMYT), Viện nghiên cứu lúa Quốc tế ở Philippines (IRRI), Viện trồng trọt toàn liên bang của Liên Xô (VIR), Trung tâm nghiên cứu và phát triển rau Á Châu (AVRDC) v.v . Riêng Viện CIMMYT hàng năm đã tiến hành lai từ 3000 - 5000 tổ hợp lúa mì 4 mềm, 1500 - 2000 tổ hợp lúa mì cứng, 2000 tổ hợp Tricicale, 1000 tổ hợp đại mạch, chưa kể các tổ hợp lai của bắp. Bước phát triển rực rỡ của khoa học chọn giống đã mở đầu cho cuộc "Cách mạng xanh", mang lại cho con người niềm hy vọng lớn lao trong việc tiến tới xóa bỏ vĩnh viễn nạn thiếu lương thực và thực phẩm trên toàn thế giới. Trong những năm gần đây, sự phát triển nhanh chóng của ngành kỹ thuật gen đã mở ra một hướng chọn giống mới đầy triển vọng bằng cách chuyển từng gen hoặc từng đoạn nhiễm sắc thể mong muốn từ loài này sang loài khác để tạo nên những giống mới mang các đặc tính tốt của nhiều loài khác nhau. Mặc dù hiện nay khả năng này mới được thể nghiệm ở một số ít loài vi sinh vật và cây trồng, nhưng người ta tin chắc rằng đó là tương lai của ngành chọn giống hiện đại và sẽ bổ sung rất hiệu nghiệm cho các phương pháp lai hữu tính, gây đột biến, đa bội hóa đã có. Trong một tương lai không xa lắm, nền nông nghiệp của thế giới sẽ có những chuyển biến lớn lao nhờ bước tiến nhảy vọt đang được phôi thai của khoa học chọn giống. Có thể nói là con người đã và đang cướp quyền của tạo hóa trong việc tạo ra các loài cây trồng mới chưa hề có trong tự nhiên. I.3. Đặc điểm của môn học Môn học chọn giống cây trồng bao gồm các đặc điểm sau đây: (1). Chọn tạo giống liên quan chặt chẽ với di truyền học, sinh học phân tử và công nghệ sinh học: Di truyền học là khoa học nghiên cứu các quy luật về di truyền và biến dị của sinh vật. Những luận điểm của di truyền học về tính di truyền của sinh vật, học thuyết về đột biến, về đa bội thể, những khái niệm về kiểu gen và kiểu hình, về tính trội và tính lặn, về gen độc lập và gen liên kết, về di truyền chất lượng và di truyền số lượng, về tính trạng đa gen và tính đa hiệu của gen, về đồng hợp thể và dị hợp thể, về lai giống và ưu thế lai . có ý nghĩa quan trọng đối với công tác chọn tạo và sản xuất giống cây trồng. Vì vậy, muốn chọn giống có cơ sở khoa học, muốn nhanh chóng tạo ra các giống cây trồng mới, người làm công tác chọn giống phải nắm được các quy luật cơ bản của di truyền học. Di truyền học đề ra cơ sở cho việc ứng dụng các phương pháp chọn lọc cá thể, lý luận về lai giống và ưu thế lai, các lý luận về đa bội thể và đột biến, lý luận về chuyển đổi gen. Nhờ sự phát triển của di truyền học, người ta đã đề ra các phương pháp mới để tạo ra các vật liệu khởi đầu và các biện pháp điều khiển tính di truyền của sinh vật. Do sự ứng dụng các phương pháp mới của di truyền hiện đại, công tác chọn tạo giống ngày nay đã đạt được nhiều thành quả to lớn. Vì vậy, môn học chọn tạo giống lấy di truyền học làm cơ sở lý luận. Mặt khác nhờ những kết quả thực tiễn của công tác chọn tạo giống mà lý luận di truyền học ngày càng phát triển hoàn chỉnh hơn, chọn tạo giống là cơ sở thực tiễn để kiểm chứng các nguyên lý của di truyền học. Vì vậy, có thể tóm tắt: thực tiễn của công tác chọn tạo và sản xuất giống là cơ sở cho lý luận di truyền phát triển, ngược lại lý luận di truyền chỉ đạo thực tiễn chọn tạo và sản xuất giống. Di truyền, chọn tạo và sản xuất giống liên quan chặt chẽ với nhau. 5 (2). Chọn tạo giống hiện đại thúc đẩy sự tiến hóa của giới tự nhiên: Học thuyết tiến hoá của Darwin đã chỉ ra rằng: các nhân tố biến dị, di truyền và chọn lọc quyết đinh sự tiến hoá của thế giới sinh vật. Từ khi con người biết trồng trọt, chăn nuôi thì họ đã biết chọn những cây tốt, hạt tốt cho gieo trồng ở năm sau. Tuy vậy, trước đây con người chỉ chọn lựa những loại hình sẵn có trong tự nhiên. Ngày nay trong công tác giống, con người đã áp dụng nhiều phương pháp khoa học để chọn tạo ra nhiều loại hình mới mà trong thiên nhiên chưa có. Những loại hình mới đó được con người chọn lựa, nó có khả năng di truyền các tính trạng tốt cho thế hệ sau và có khả năng thích nghi trong những điều kiện nhất định. Như vậy, khoa học chọn tạo giống đã góp phần thúc đẩy sự tiến hoá của thế giới sinh vật. (3). Chọn tạo giống là khoa học có tính tổng hợp: Chọn tạo giống là một khoa học mang tính tổng hợp, vì nó sử dụng những thủ thuật và phương pháp của các môn học khác, nó có liên quan chặt chẽ với thực vật học, tế bào học, di truyền học, sinh lý, sinh hoá thực vật, sinh thái học, côn trùng, bệnh cây, bảo quản chế biến, kỹ thuật trồng trọt . Lúc chọn tạo giống không những chỉ dựa vào năng suất, phẩm chất mà còn phải dựa vào các đặc trưng đặc tính khác của giống như tính chống rét, chống hạn, chống sâu, chống bệnh, chống lốp đổ, chống rụng hạn, thời gian sinh trưởng Vì thế, nhà chọn giống không chỉ nắm vững và hiểu sâu sắc về khoa học chọn giống và di truyền học mà còn phải nắm vững kiến thức của các khoa học khác có liên quan để đánh giá toàn diện và chính xác các vật liệu, hiểu được mặt tốt mặt không tốt của các vật liệu đó nhằm tạo được giống tốt phục vụ sản xuất và đời sống của con người. Môn học chọn tạo giống hiện đại là một khoa học có tính tổng hợp. Thành tựu của môn học chọn tạo giống hiện đại có liên quan với thành tựu các môn khoa học khác. Nhưng môn học chọn tạo giống cũng có những thủ thuật và phương pháp riêng vì bản thân môn học chọn tạo giống là một khoa học có tính độc lập. (4). Chọn tạo giống kết hợp chặt chẽ với kỹ thuật trồng trọt: Để tăng năng suất cây trồng con người tác động bằng hai cách sau đây: - Dùng khoa học chọn tạo giống để làm thay đổi bản tính của thực vật, làm cho thực vật phát sinh biến dị rồi củng cố và tích luỹ lại những biến dị có lợi, từ đó gây thành giống mới. - Tạo điều kiện môi trường sinh sống thích hợp cho cây trồng. Các biện pháp kỹ thuật trồng trọt có ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của từng giống. Để phát huy các ưu điểm của giống, cần áp dụng kỹ thuật trồng trọt thích hợp cho từng loại giống, cho từng giống. Nếu chỉ thay đổi giống tốt, nhưng không cải tiến kỹ thuật trồng trọt cho phù hợp với yêu cầu của giống thì không thể tăng năng suất được, có khi kết quả còn ngược lại. Vì vậy, nhà chọn tạo giống phải hiểu rõ và xác định được các biện pháp kỹ thuật thích hợp cho giống mà mình tạo ra như thế nào. Để tăng năng suất cây trồng thì giống và các biện pháp kỹ thuật có liên quan chặt chẽ với nhau. Cho nên cần chú ý cả hai khâu: chọn tạo giống mới và cải tiến kỹ thuật trồng trọt cho phù hợp với yêu cầu của giống mới. 6 I.4. Tầm quan trọng của công tác chọn tạo giống cây trồng Giống là tư liệu sản xuất, không có giống thì không thể sản xuất ra một thứ nông sản phẩm. Vì thế, giống tốt là cơ sở nội tại để tăng năng suất cây trồng. Sử dụng giống tốt là biện pháp tăng năng suất cây trồng ít tốn kém nhất, là cơ sở hàng đầu để tăng năng suất lao động. Lao động và vật tư nông nghiệp phải thông qua giống cây trồng mới tạo thành nông sản. Do đó, giống cây trồng là cơ sở vật chất để tăng năng suất lao động nông nghiệp. Sử dụng giống tốt là một biện pháp để tăng năng suất lao động ít tốn kém nhất. Việc sử dụng các giống mới vào sản xuất kết hợp với các biện pháp kỹ thuật tiên tiến ở các nước đang phát triển đã trở thành cuộc cách mạng trong sản xuất nông nghiệp ở các nước đó gọi là cuộc "cách mạng xanh ". I.5. Nguyên tắc xác định nhiệm vụ công tác chọn tạo giống cây trồng Sản xuất nông nghiệp mang tính chất khu vực rõ rệt. Nhiệm vụ và phương hướng công tác giống phải căn cứ vào nhu cầu sản xuất của từng khu vực mà xác định. Khi xác định nhiệm vụ công tác chọn tạo giống cần tuân thủ các căn cứ sau đây: (1). Theo kế hoạch phát triển kinh tế của Nhà nước và yêu cầu của nền kinh tế quốc dân: Cần xuất phát từ kế hoạch của Nhà nước về phát triển nông nghiệp; về nhu cầu lương thực, thực phẩm, thức ăn gia súc, nguyên liệu cho công nghiệp . để xác định phương hướng, nhiệm vụ và đề ra khối lượng công tác giống cụ thể đối với từng loại cây trồng. Khi định nhiệm vụ và phương hướng chọn tạo giống phải chú ý đáp ứng yêu cầu của nền kinh tế quốc dân. (2). Căn cứ vào điều kiện tự nhiên ở các địa phương: Nước ta có nhiều vùng khác nhau, điều kiện sinh thái khác nhau; vì vậy, cần các giống cây trồng khác nhau. Muốn chọn giống thích hợp ở các vùng cần nghiên cứu khả năng thích ứng của giống ở từng vùng để tiến hành chọn tạo cho thích hợp. (3). Căn cứ vào chế độ canh tác ở các địa phương: Chế độ canh tác ở mỗi vùng mỗi khác nhau, cho nên cần căn cứ vào chế độ canh tác ở từng vùng khác nhau để định nhiệm vụ, phương hướng công tác chọn tạo giống cho phù hợp. (4). Căn cứ vào trình độ canh tác hiện nay và tương lai của ngành nông nghiệp: Cùng với sự phát triển của các ngành khoa học khác như: phân hoá học, thuốc bảo vệ thực vật, cơ giới hoá nông nghiệp . việc chọn tạo giống mới phải vừa đáp ứng với tình hình sản xuất hiện tại, vừa đáp ứng sự phát triển của kỹ thuật canh tác trong tương lai của ngành sản xuất nông nghiệp. (5). Căn cứ vào thực trạng của cơ quan: Việc định nhiệm vụ phương hướng công tác giống phải dựa trên cơ sở thực tiễn của cơ quan làm công tác chọn tạo giống về trình độ, nhân lực, khả năng tài chính, điều kiện cơ sở vật chất . để định nhiệm vụ và phương hướng chọn tạo giống cho phù hợp. 7 I.6. Mục tiêu của chọn tạo giống cây trồng - Chọn tạo giống cây trồng có năng suất cao: đây là mục tiêu hàng đầu của các nhà chọn tạo giống ở cây tự thụ phấn cũng như cây giao phấn, ở giống thuần cũng như giống lai, đặc biệt việc sử dụng ưu thế lai của cây giao phấn và cây tự thụ phấn. - Chọn giống cây trồng có chất lượng nông sản tốt, đặc biệt là chất lượng dinh dưỡng, chất lượng nấu nướng và chất lượng thương phẩm cao. - Chọn tạo giống cây trồng có khả năng chống chịu sâu bệnh tốt và chống chịu với điều kiện ngoại cảnh bất thuận: mặn, hạn, úng, rét . - Chọn tạo giống có đặc tính nông sinh học nhằm đáp ứng nhu cầu của sản xuất và người tiêu dùng như: chiều cao cây, thời gian sinh trưởng, khả năng cơ giới hoá khi thu hoạch và bảo quản, chế biến nông sản phẩm. I.7. Chiến lược của chọn tạo giống cây trồng - Nhận biết được các đặc trưng hình thái, đặc tính sinh lý, di truyền và phản ứng của cây trồng với sâu bệnh làm tăng tính thích nghi của mỗi loài, mỗi giống cây trồng với năng suất và phẩm chất. - Xây dựng các biện pháp kỹ thuật phù hợp với các đặc trưng hình thái, đặc tính sinh lý, di truyền và đặc tính nông sinh học khác. - Nghiên cứu nguồn gen và các đặc tính mong muốn của nhà chọn tạo giống. - Ứng dụng các thành quả của di truyền học hiện đại để tạo nhanh các giống cây trồng mới hoặc cải tiến giống. II. NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ GIỐNG CÂY TRỒNG. II.1. Khái niệm giống cây trồng II.1.1. Khái niệm Giống là một quần thể cây trồng do con người sáng tạo ra nhằm thỏa mãn nhu cầu của mình. Quần thể cây trồng đó có đặc điểm kinh tế, sinh học và các tính trạng hình thái giống nhau, cho năng suất cao, chất lượng tốt ở các vùng sinh thái khác nhau với điều kiện kỹ thuật phù hợp. Giống (Varieties, Cultivar) do một nhóm thực vật cùng loài hợp thành nên có một nguồn gốc chung từ một cá thể hay một số cá thể có đặc trưng đặc tính giống nhau. I.1.2 Các đặc điểm rút ra từ khái niệm giống cây trồng (1). Giống cây trồng là sản phẩm của sức lao động lâu dài và liên tục của con người: Lịch sử hình thành, phát triển của xã hội loài người và của các giống cây trồng có mối liên hệ chặt chẽ. Trong quá trình lịch sử lâu dài, con người đã thuần dưỡng những loại hình cây dại và biến đổi chúng thành các giống cây trồng. Đó là một quá trình lao động lâu dài và liên tục của nhiều thế hệ. Như vậy, giống là sản phẩm do sức lao động của con người tạo ra nhằm đáp ứng những nhu cầu của mình. Quá trình lao động của con người đã sáng tạo ra các giống cây trồng. 8 (2). Giống cây trồng là tư liệu sản xuất quan trọng, đặc biệt được kết tinh với hàm lượng chất xám cao nhất trong nông nghiệp: Giống là tư liệu sản xuất quan trọng trong sản xuất nông nghiệp, vì nếu không có giống thì không thể sản xuất ra nông sản phẩm. Giống là tư liệu sản xuất không thể thay thế được. Vì là tư liệu sản xuất quan trọng trong nông nghiệp, nên giống phải có giá trị kinh tế nhất định nhằm thoả mãn nhu cầu của con người. Giống là tư liệu sản xuất đặc biệt, vì nó là cơ thể sống, nó chịu sự chi phối của các quy luật sinh học, nó liên hệ chặt chẽ với điều kiện ngoại cảnh. Cho nên để tăng năng suất thì cần tác động các điều kiện trồng trọt thích hợp với yêu cầu của giống. (3). Giống cây trồng có tính đồng đều về hình thái học và sinh vật học: Đặc điểm này quan trọng đối với giá trị kinh tế của một số giống cây trồng. Ví dụ: sự đồng đều về màu sắc hạt lúa, ngô làm tăng giá trị khi xuất khẩu. Nhưng cũng có trường hợp tính đồng đều về sinh vật học và hình thái học ít có ý nghĩa quan trọng. Ví dụ: giống cây thức ăn gia súc chỉ cần thu hoạch có năng suất cao, dù cho về đặc tính sinh học kém đồng nhất cũng ít làm giảm giá trị kinh tế. Cho nên yêu cầu mức độ đồng đều về các đặc trưng đặc tính của giống không phải là tuyệt đối, mà là tùy theo yêu cầu về kinh tế cụ thể của từng cây. (4). Giống cây trồng không phải là một đơn vị phân loại thực vật: Trong hệ thống phân loại thực vật theo đặc điểm hình thái học thì giống không thuộc bậc thang nào trong đó. Nó có thể là sản phẩm do quá trình lai tạo giữa các đơn vị trong thang phân loạii, có thể hình thành từ đột biến của một cá thể nào đó thuộc một đơn vị nào đó của thang phân loại. Điều này nói lên khả năng vô cùng lớn của công tác chọn tạo ra giống mới. (5). Giống cây trồng có tính khu vực nhất định: Giống là một tư liệu sản xuất sống nên không thể tách rời với điều kiện ngoại cảnh của những khu vực nhất định. Tất cả các đặc trưng đặc tính của giống phải chịu sự tác động của điều kiện ngoại cảnh nhất định mới biểu hiện ra được. Ở mỗi nơi, mỗi khu vực, do có những điều kiện ngoại cảnh khác nhau nên có những yêu cầu về các giống khác nhau. Giống cần phải thích ứng với các điều kiện đất đai, khí hậu, canh tác của địa phương mới có thể cho năng suất cao và ổn định. Giống tốt ở nơi này có thể không tốt ở nơi khác. Tính chất khu vực của giống thể hiện rất rõ. Vì vậy, lúc nhập nội hoặc chọn tạo giống cần phải chọn tạo được những giống thích hợp với từng khu vực nhất định. (6). Giống cây trồng phải có năng suất cao, phẩm chất tốt và tương đối ổn định: Mục đích của việc chọn tạo giống là để thoả mãn nhu cầu của con người. Trước hết là nhu cầu về năng suất và phẩm chất của giống. Năng suất và phẩm chất đó phải có tính ổn định qua quá trình sản xuất. Vì thế, phải chọn tạo và xác định được giống có năng suất cao, phẩm chất tốt và tương đối ổn định. 9 II.2. Phân loại giống cây trồng. II.2.1. Giống địa phương. Giống địa phương hình thành do chọn lọc tự nhiên và chọn lọc nhân tạo thực hiện trong hàng chục, hàng trăm năm tại một vùng nào đó với những điều kiện khí hậu, đất đai và đặc điểm canh tác nhất định. Giống địa phương có những đặc điểm tốt như sau: có khả năng thích ứng, khả năng chống chịu tốt với điều kiện canh tác ở địa phương đó; năng suất khá ổn định; nhiều giống địa phương có phẩm chất rất tốt. Do có những đặc điểm tốt trên nên giống địa phương có vị trí quan trọng trong sản xuất và là nguồn vật liệu khởi đầu quí giá trong chọn tạo giống mới. Nhược điểm của giống địa phương là thường năng suất không cao và một số giống địa phương biểu hiện thoái hóa. Vì vậy, cần chú ý chọn lựa, bồi dưỡng tốt các giống địa phương mới có thể nâng cao năng suất và phẩm chất của giống. II.2.2. Giống tạo thành. Giống tạo thành là những giống do các cơ quan tạo giống của nhà nước hoặc do những nhà tạo giống tư nhân bằng các phương pháp khoa học tạo ra. Giống tạo thành có đặc điểm tốt là thường có độ đồng đều cao, năng suất cao và khả năng thích ứng rộng. Tùy phương pháp chọn tạo khác nhau mà giống tạo thành chia ra các nhóm sau: - Nhóm giống - dòng: được tạo thành bằng phương pháp chọn lọc cá thể. Cơ sở của giống là dòng thuần nên các cá thể trong quần thể có mức độ đồng nhất cao về kiểu gen. Đặc điểm của giống ổn định qua các thế hệ. - Nhóm giống - dòng vô tính: tạo thành bằng phương pháp nhân vô tính từ một cá thể chọn lọc. Các dòng sinh sản vô tính này có những mức độ dị hợp tử rất khác nhau tùy theo đặc điểm của cá thể chọn lọc ban đầu . Các cá thể trong cùng dòng vô tính đều có cùng một kiểu gen nên có độ đồng nhất cao về các tính trạng. - Nhóm giống quần thể (hỗn hợp): được tạo ra có thể bằng phương pháp chọn lọc hỗn hợp cải lương hay các giống lai từ nhiều nguồn bố mẹ khác nhau của cây giao phấn. Đặc điểm của nhóm giống này là các cá thể trong quần thể không đồng nhất với nhau về mặt di truyền, vốn gen dễ thay đổi qua quá trình canh tác. Các giống địa phương cũng thuộc nhóm giống này. - Nhóm giống lai F1: bao gồm những giống lai của cây tự thụ phấn và cây giao phấn được tạo ra nhằm sử dụng ưu thế lai. Đặc điểm chung của nhóm giống này là có năng suất cao và độ đồng đều cao ở F1, nhưng giảm mạnh ở các thế hệ sau. - Nhóm giống đa bội và giống đột biến: bao gồm những giống có số lượng nhiễm sắc thể lớn hơn số lượng thông thường của loài cây trồng đó, chúng thường là các giống tam bội hay tứ bội. Các giống đột biến được tạo thành bằng phương pháp xử lý đột biến. - Nhóm giống chuyển đổi gen: được tạo thành bằng phương pháp chuyển một hoặc một số gen rất quý của loài khác để tạo ra khả năng mới cho giống. Những giống chuyển đổi gen ngày nay đang được sử dụng ngày càng nhiều trong sản xuất. 10 [...]...11 II.3 Những yêu cầu đối với giống cây trồng • Giống phải có khả năng cho năng suất cao và ổn định • Giống phải có khả năng chống chịu với điều kiện ngoại cảnh bất lợi • Giống phải có khả năng kháng một số sâu, bệnh chính trong vùng • Giống phải có phẩm chất tốt • Giống phải thích hợp với điều kiện canh tác II.4 Khái niệm về đặc trưng và đặc tính của giống II.4.1 Đặc trưng Đặc trưng là những... xác định phẩm chất về mặt dinh dưỡng, khẩu vị - Đặc tính di truyền: Trong chọn tạo giống việc nghiên cứu đặc tính di truyền là hết sức quan trọng Nghiên cứu đặc tính di truyền của giống nghĩa là xem xét khả năng di truyền của các tính trạng quan trọng thông qua khảo sát cây lai Tức là đem lai các vật liệu cần nghiên cứu với các giống khác để xác định khả năng kết hợp và khả năng di truyền các tính trạng... của giống được thể hiện qua các tính trạng về hình thái Nghiên cứu các đặc trưng hình thái giúp ta phân biệt được vật liệu này với vật liệu khác, xác định được vật liệu thuộc loại nào Muốn nghiên cứu các đặc trưng về hình thái cần nắm vững phân loại học II.4.2 Đặc tính Đặc tính là những tính trạng mà muốn xác định nó phải thông qua các đặc trưng hoặc thông qua phân tích bằng các phương pháp khoa học Giống. .. đặc trưng hoặc thông qua phân tích bằng các phương pháp khoa học Giống cây trồng có các đặc tính cơ bản sau đây: - Đặc tính kinh tế: Đây là điểm quan trọng nhất khi nghiên cứu VLKĐ Đặc tính kinh tế của giống chủ yếu biểu hiện qua năng suất, các yếu tố tạo thành năng suất trong điều kiện đất đai và kỹ thuật canh tác nhất định - Đặc tính sinh lý, sinh học: Là nghiên cứu các đặc điểm sinh trưởng, phát triển . Chương 1: MỞ ĐẦU I. MÔN HỌC CHỌN GIỐNG CÂY TRỒNG I .1. Khái niệm và nội dung của môn học I .1. 1. Khái niệm môn học Tên " ;chọn giống& quot;. thời kỳ ra đời của các trung tâm chọn tạo giống và thời kỳ phát triển của khoa học chọn tạo giống I.2 .1. Thời kỳ chọn giống giản đơn Từ thời đại cộng sản