Bài viết khảo sát cấu tạo của hoa bưởi Năm Roi, sự vươn dài của ống phấn trên hoa bưởi Năm Roi tự thụ và thụ phấn chéo; tỷ lệ đậu quả, rụng quả non và số hạt/quả trên hoa bưởi Năm Roi tự thụ và thụ phấn chéo.
32(1): 51-56 Tạp chí Sinh học 3-2010 NGUYÊN NHÂN Có Hạt TRở LạI CủA QUả BƯởI NĂM ROI [CITRUS GRANDIS (L.) Obs cv ‘NAM ROI’] L£ V¡N BÐ, NGUYÔN V¡N KHA Trờng đại học Cần Thơ Cây ăn không hạt hạt lép đợc xem nh đặc điểm quý giống Bởi Năm Roi [Citrus grandis (L.) Obs cv Nam Roi] lµ gièng b−ëi ngon nỉi tiÕng, không hạt có nguồn gốc huyện Bình Minh, tỉnh VÜnh Long Theo thèng kª, tỉng diƯn tÝch trång gièng tỉnh khoảng 3.000 Hầu hết Năm Roi đợc tiêu thụ nớc phần xuất sang thị trờng châu Âu với tổng thơng phẩm khoảng 600 vào năm 2005 Tuy nhiên, năm gần đây, Năm Roi có nhiều hạt xuất Hiện tợng làm giảm giá trị gây khó khăn cho nhà xuất Kết điều tra cho thấy có khoảng 95% vờn Năm Roi đợc trồng xen với loại cam quýt khác xuất hạt [14] Về hình dạng bên quả, ngời trồng thơng lái khó lòng phân biệt đợc có hạt không hạt [11] Hiện tợng xuất nhiều hạt xảy với giống Da Xanh nguyên nhân đợc cho thụ phấn chéo [1] Trên số giống không hạt nhng thụ phấn chéo có nhiều hạt, số hạt/quả thông thờng khoảng 100 [10] Hiện tợng bất thụ cam quýt tạo không hạt có trờng hợp: đực bất dục, bất dục tự bất tơng hợp ống phấn không kéo dài vòi nhuỵ, thụ tinh có thụ phấn Sự kéo dài ống phấn liên quan đến hoạt động enzim PME (pectin methylesterase) [3] Sự kéo dài ống phấn phụ thuộc vào hình thành vách tế bào ống phấn Ngay chóp cđa èng phÊn, hiƯn diƯn nhÊt lµ chÊt pectin mà không thấy có xen-lu-lô ca-lô điều kiện bình thờng [7] Khi có mặt enzim PME nhóm cac-bô-xin liên kết với can-xi làm cho vách tế bào ống phấn trở nên dày bất thờng Kết ống phấn không kéo dài đợc vòi nhụy Enzim có nhiều hạt phấn, ống phấn thuốc mà không thấy có mặt phận khác đợc tổng hợp bëi gien NtPPME1 [3] Tuy vËy, cho ®Õn nay, ch−a có nghiên cứu công bố nguyên nhân tợng Năm Roi không hạt nh có hạt Đây mục tiêu nghiên cứu công trình I PHƯƠNG PHáP NGHIÊN CứU Khảo sát cấu tạo hoa Năm Roi Vào sáng sớm, thu ngẫu nhiên 30 hoa Năm Roi có cánh hoa vừa nở; hoa đợc thu phòng thí nghiệm để đếm số bao phấn/hoa Tách lấy tất bao phấn hoa, gieo vào môi trờng dinh dỡng [4], 30 lần lập lại, lần lập lại hoa, để tối nhiệt độ phòng thí nghiệm Hạt phấn đợc đếm 24 sau gieo, hoa đếm lần, lần quan sát thị trờng vật kính 10X Bầu no n đợc cắt thành lát mỏng để đếm số tiĨu no n/bÇu no n b»ng kÝnh lóp Olympus SZX9 Khảo sát vơn dài ống phấn hoa Năm Roi tự thụ thụ phấn chéo Chọn ngẫu nhiên chùm hoa/cây, tỉa bỏ hoa khác chừa lại hoa/chùm, lần lập lại, lần lập lại Thí nghiệm bao gồm nghiệm thức hoa Năm Roi tự thụ, Năm Roi x Lông, Năm Roi x Da Xanh Năm Roi x cam Sành Khi hoa có kích thớc tối đa (cánh hoa cha mở), tiến hành khử đực, bao lại Sáng hôm sau, chän c¸c bao phÊn võa hÐ më cđa gièng b−ëi Lông (giống có nhiều hạt) thụ chéo nớm hoa Năm Roi đ khử đực tay, bao lại Tơng tự nh với trờng hợp hoa Năm Roi tự thụ Bộ phận hoa Năm Roi sau ngày thụ phấn đợc cắt thành đoạn nhỏ: nớm, vòi đoạn trên, vòi đoạn dới bầu 51 no n Quan sát vơn dài ống phấn cách nhuộm với a-ni-lin xanh 0,1% [9] Để quan sát vơn dài ống phấn, cần cố định mẫu ống nhựa dung dịch cố định: axit axê-tic/ê-ta-nôn theo tỷ lệ (1: 3) nhiệt độ phòng thí nghiệm Chuyển mẫu đ cố định sang 70% ê-ta-nôn để 10 phút phòng thí nghiệm Làm nh ê-ta-nôn 50% 30% Rửa với nớc cất vài lần sau công đoạn Chuyển mẫu cẩn thận qua đĩa péc-tric chứa dung dịch an-ka-lin M NaOH Đậy nắp lại, để qua đêm phßng thÝ nghiƯm Rưa mÉu b»ng n−íc cÊt rÊt cÈn thận mềm Tại giai đoạn này, mẫu trắng Để mẫu 10 phút phòng thí nghiệm Chuyển mẫu sang dung dịch 0,1% (trọng lợng/thể tÝch) a-ni-lin xanh 108 mM K3PO4 (pH = 11) đặt tối phòng thí nghiệm Không cần rửa mẫu giai đoạn nhuộm chấm dứt Đặt mẫu cẩn thận lam đậy lại la-men, tránh có bọt Bầu no n bị tách đè nén la-men Quan sát dới ánh sáng có bớc sóng ngắn UV 330-385 nm, b»ng kÝnh Olympus BX40 Tû lÖ đậu quả, rụng non số hạt/quả hoa Năm Roi tự thụ thụ phấn chéo Thí nghiệm đợc tiến hành tơng tự nh thí nghiệm quan sát vơn dài ống phấn Chọn ngẫu nhiên chùm hoa/cây, tỉa bỏ hoa khác chừa lại hoa/chùm, lập lại lần, lần lập lại Ghi nhận tỷ lệ đậu rụng non tuần lần, liên tục đến 60 ngày sau đậu Quả đợc thu tất nghiệm thức sau 6-7 tháng Đếm số hạt/quả II KếT QUả Và THảO LUậN Khảo sát cấu tạo hoa Năm Roi Quan sát cho thấy, hoa Năm Roi hoa lỡng tính với nớm nhụy ớt lúc hoa nở sẵn sàng nhận phấn Trung bình có khoảng 30 bao phấn/hoa, bao phấn chứa nhiều hạt phấn; bầu no n có khoảng 150 tiểu no n (hình 1) Hạt phấn giống có tỷ lệ nẩy mầm cao môi trờng nuôi hạt phấn, trung bình khoảng 33 1,45%, 40 0,84% Da Xanh (Citrus grandis cv ‘Da Xanh’) thÊp h¬n so víi hạt phấn Lông (giống có hạt Citrus grandis cv Long) nhng cao hạt phấn cam Sành [giống cam hạt - Citrus nobilis (Lour.)] có ý nghĩa thống kê kiểm định Student (P < 0,05) (bảng 1) Kết khảo sát cấu tạo hoa Năm Roi cho thấy, hoa có cấu trúc nh loại hoa lỡng tính hoàn chỉnh, có phận đực đầy đủ Hơn nữa, hạt phấn nẩy mầm tốt môi trờng in vitro Tính bất thụ cam quýt tạo không hạt có trờng hợp: đực bất dục, bất dục tự bất tơng hợp [10] Trờng hợp đực bất dục thông thờng tạo hạt không hạt nhng hai trờng hợp lại cho có hạt có thụ phấn chéo Câu hỏi đặt Năm Roi tạo không hạt có hạt theo cách nào? Để trả lời câu hỏi khảo sát vơn dài ống phấn tự thụ thụ phấn chéo Bảng Tỷ lệ nẩy mầm trung bình hạt phấn Năm Roi, Lông cam Sành môi trờng nhân tạo, sau gieo Loại hạt phấn Bởi Năm Roi Bởi Da Xanh Bởi Lông Cam Sành Cao nhÊt 50 50 96 30 Tû lƯ nÈy mÇm (%) ThÊp nhÊt Trung b×nh ± sai sè chuÈn 15 33 ± 1,45 c (*) 29 40 ± 0,84 b 25 56 ± 3,64 a 13 ± 1,39 d Ghi chú: (*) Các số trung bình theo sau chữ khác khác biệt có ý nghĩa thống kê kiểm định so sánh cặp Student test (P < 0,05) Khảo sát vơn dài ống phấn phận hoa Năm Roi 52 Bằng kỹ thuật nhuộm ống phấn, vơn dài ống phấn phận hoa Năm Roi đợc ớc lợng ngày sau thụ phấn d−íi kÝnh hiĨn vi hnh quang KÕt qu¶ cho thÊy tổ hợp lai Năm Roi với hạt phấn Lông hạt phấn Da Xanh có ống phấn kéo dài từ nớm đến vòi cuối bầu no n (bảng 2) Ngợc lại, Năm Roi tự thụ hạt phấn nẩy mầm nớm, kéo dài ống phấn đến vòi đoạn nhng không thấy diện ống phấn vị trí vòi đoạn dới nh bầu no n Những quan sát cho thấy Năm Roi tạo không hạt tự bất dung hợp điều khiển, có thụ phấn nhng không thụ tinh Sự kéo dài ống phấn Lilium formosarum Wall Nicotiana tabacum L liên quan đến hoạt động enzim PME (pectin methylesterase) Khi thêm PME ngoại sinh ức chế kéo dài ống phấn hai loài [3] Ngợc lại, giống không hạt nhng thụ phấn chéo xảy tạo nhiều hạt [10] Cây quýt (Citrus reticulata Blanco) tù thô sau 72 giê, èng phÊn chØ tiÕn đến vòi, tích lũy ca-lô dừng đó, không đến đợc bầu no n Các giống Chùm tự thơ tèt nh−ng thơ phÊn chÐo víi h¹t phÊn khác ống phấn phát triển nhanh ống phấn tự thụ [5] Ngoài thuộc họ cam quýt (Rutaceae), Arabidopsis thaliana (L.) Heynh tạo mà không cần thụ tinh [13] Bảng Ước lợng số ống phấn vơn dài phận hoa Năm Roi, ngày sau thụ phấn Tổ hợp lai Nớm Số OP Số QS Bởi Năm Roi x 3.117 612 Lông Bởi Năm Roi x 3.050 549 Da Xanh Bởi Năm Roi tự thụ 2.335 442 Vòi đoạn Số OP Số QS Vòi đoạn dới Số OP Số QS Bầu noãn Số OP Sè QS 48 1.142 ± 385 41 136 ± 44(*) 32 117 ± 52 33 42 1.215 ± 460 41 215 ± 124 31 190 ± 56 32 28 426 ± 50 27 0±0 24 0±0 24 Ghi chó: (*) Độ lệch chuẩn; OP ống phấn; QS quan sát Trờng hợp thụ phấn chéo với Lông Da Xanh, ống phấn kéo dài vào bầu no n Năm Roi (hình 2) Ngợc lại, tự thụ ống phấn kéo dài đến vòi nhụy không thấy có bầu no n Từ quan sát cho thấy hạt phấn Năm Roi rơi nớm nẩy mầm tức có trình thụ phấn nhng thụ tinh Trờng hợp thờng gặp loại cam quýt [8] Nguyên nhân hoạt động enzim PME [3] tích lũy ca-lô ống phấn làm cho ống phấn không kéo dài đợc Tỷ lệ đậu quả, rụng non số hạt/quả hoa Năm Roi tự thụ thụ phấn chéo Tỷ lệ đậu quả, rụng non số hạt/quả hoa Năm Roi thụ phấn chéo với hạt phấn khác (bởi Lông, Da Xanh, cam Sành) tự thụ, đợc trình bày bảng Tỷ lệ đậu hoa Năm Roi trờng hợp tự thụ thụ phấn chéo khác biệt ý nghĩa Tuy nhiên, tỷ lệ rụng non trờng hợp hoa Năm Roi thụ phấn chéo lại thấp có ý nghĩa so với hoa Năm Roi tự thụ Những nghiên cứu trớc cho rằng, hoa thụ phấn chéo làm giảm tỷ lệ rụng non từ gia tăng suất trình thụ phấn làm tăng nồng độ GA3 giảm rụng bầu no n [2, 8] Quả Năm Roi có hạt thụ phấn chéo với hạt phấn cam quýt khác Kết phần cho thấy ống phấn kéo dài vào bầu no n xảy thụ tinh tạo có hạt Ví dụ trờng hợp lai với hạt phấn hoa Lông nhận đợc trung bình 114 hạt/quả; tơng tự nh vậy, lai với hạt phấn cam quýt khác (bảng 3) Trong đó, Năm Roi tự thụ phấn hoàn toàn không hạt Trong nghiên cứu khác, Năm Roi tự thụ, thụ phấn chéo với hạt phấn Da Xanh cam Sành thu đợc hạt/quả, 113 hạt/quả 50 hạt/quả [12] Tổ hợp lai hai giống quýt Clementines Afourer cho có 23-32 hạt/quả [6] 53 A B C D Hình Cấu tạo hoa Năm Roi A Hoa hoàn chỉnh lúc nở, có phận đực cái; B bao phấn to chứa nhiều hạt phấn; C hạt phấn nẩy mầm sau 24 giê (40X); D bÇu no n cã nhiỊu tiĨu no n 20 µm B E 10 µm F 10 µm H 10 µm I 10 µm mm 10 µm C #m C 10 µm J 10 µm 10 àm G D Hình Quan sát ống phấn vơn dài phận hoa Năm Roi A A hoa cắt dọc; B, C D nớm, vòi, bầu no n tự thụ, ống phấn kéo dài đến vòi; E, F G nớm, vòi, bầu no n lai víi phÊn cđa b−ëi L«ng; H, I J ống phấn diện vị trí lai víi phÊn cđa b−ëi Da Xanh Mòi tªn chØ vị trí ống phấn A B C Hình Bởi Năm Roi có hạt không hạt sau tuần thụ phấn A Bởi Năm Roi thụ phấn chéo với Da Xanh; B Năm Roi thụ phấn chéo với Lông; C Bởi Năm Roi tự thụ 54 Bảng Tỷ lệ đậu quả, rụng non số hạt/quả hoa Năm Roi tự thụ thụ phấn chéo Tỷ lệ đậu Tỷ lệ rụng non Nghiệm thức Số hạt/quả (%)(1) (%)(2) Bởi Năm Roi tự thụ phấn 68 80 a (*) 0c Bởi Năm Roi khử đực 70 80 a 0c Bởi Năm Roi x Lông 80 50 b 114 a Bởi Năm Roi x cam Sành 70 68 ab 94 a Bởi Năm Roi tự nhiên 88 70 ab 57 b Bởi Năm Roi x Da Xanh 90 13 c 115 a CV (%) 35 39 32 F ns * * Ghi chú: (*) Các số trung bình theo sau chữ khác khác biệt có ý nghĩa thống kê kiểm định Duncan (P < 0,05); (1) ngày sau thụ phấn; (2) tháng sau đậu III KếT LUậN Nguyên nhân gây Năm Roi có hạt thụ phấn chéo Khi hạt phấn cam quýt khác (bởi Lông, Da Xanh, cam Sành) rơi nớm nhụy cái, ống phấn kéo dài đến bầu no n, xảy thụ tinh tạo có nhiều hạt Ngợc lại, hạt phấn nẩy mầm nớm nhng không kéo dài đến bầu no n, không xảy thụ tinh tạo không hạt TàI LIệU THAM KHảO Báo Cần Thơ, 2008: Số ngµy 08/01/2008 Ben-Cheikh W et al., Physiology, 114:557-564 1997: Plant Bosch M et al., 2005: Plant Physiology., 138: 1334-1346 Brewbaker J L and Kwack B H., 1963: Am J Bot., 50: 859-865 Chacoff N P and Aizen M A., 2007: Crop Science., 47: 1143-1150 Chao C C T., 2005: HortScience., 40(2): 362-365 Ferguson C et al., 1998: Planta., 206: 452460 Karaya R K., 1988: In: NI Vavilova, 178: 10-13 Martin F W., 1959: Stain Technol., 34: 125-128 10 Ollitrault P et al., 2007: Seedlessness and ploidy manipulations In: Khan I A., 2007 Citrus Genetics, Breeding and Biotechnology: 197-218, CABI 11 Phan Thị Bé, 2004: Khảo sát đa dạng đặc tính hạt Năm Roi theo hình thái điện di Luận văn thạc sĩ khoa học Nông Học, Đại học Cần Thơ 12 Tran Van Hau, S L Binh, 2008: Effect of hand-pollination by itself and other citrus pollens on seed production and fruit quality of ‘Nam Roi’ pomelo (Citrus maxima L.) In: Abstract of Third Mini-symposium: Valuable fruit trees in the Mekong Delta: improving field performance, yield, quality and processing Can Tho university, Vietnam 13 Vivian-Smith A et al., 2001: Development., 128: 2321-2331 14 Võ Văn Theo, 2004: Hiện trạng sản xuất tính đa dạng di truyền Năm Roi huyện Bình Minh, Vĩnh Long Luận văn thạc sĩ khoa học Nông Học, trờng đại học Cần Thơ 55 CAUSE OF SEEDED FRUIT OF NAM ROI POMMELO (CITRUS GRANDIS (L.) Obs cv ‘NAM ROI’) LE VAN BE, NGUYEN VAN KHA SUMMARY ‘Nam Roi’ pommelo is the seedless cultivar, high quality at the Mekong Delta Nevertheless, fruits of the cultivar have many seeds in the practical production Causing seeds of the fruit is vestigated in the study Flower of the cultivar is a hermaphrodite, which has a wet stigma on opening time, average 30 anthers/flower, 150 ovules/ovary Moreover, their pollens germinated average 33% in vitro condition, comparing 40% of ‘Da Xanh’ pommelo (Citrus grandis cv ‘Da Xanh’) and 56% of ‘Long’ pommelo (Citrus grandis cv ‘Long’), and 13% of ‘cam Sanh’ [Citrus nobilis (Lour.)] Pollen tubes growth of self-pollination hand of the cultivar were stained by aniline blue and observed them UV fluorescence microscopy, in which there were 2,335 pollen tube growth in stigma, 426 in upper style but their absence in lower style as well as in ovule On the contrary to, when using pollen of ‘Long’ pommelo took cross pollination with ‘Nam Roi’, pollen tube growth reached to 3,177 in stigma, 1,142 in upper style, 136 in lower style and 117 in ovary Number of seeds of cross pollination of ‘Nam Roi’ received 114 seeds/fruit while their self pollination was absolutely absent Basing on the results, it can be considered that seedless ‘Nam Roi’ is self-incompactible fertilization The seeded fruit of ‘Nam Roi’ is caused by cross pollination Key word: seed, seedlessness, pollen tube, ‘Nam Roi’ pommelo Ngµy nhËn bµi: 16-6-2008 56 ... Năm Roi có hạt không hạt sau tuần thụ phấn A Bởi Năm Roi thụ phấn chéo với Da Xanh; B Năm Roi thụ phấn chéo với Lông; C Bởi Năm Roi tự thụ 54 Bảng Tỷ lệ đậu quả, rụng non số hạt/ quả hoa Năm Roi. .. Sành thu đợc hạt/ quả, 113 hạt/ quả 50 hạt/ quả [12] Tổ hợp lai hai giống quýt Clementines Afourer cho có 23-32 hạt/ quả [6] 53 A B C D Hình Cấu tạo hoa Năm Roi A Hoa hoàn chỉnh lúc nở, có phận đực... Nghiệm thức Số hạt/ quả (%)(1) (%)(2) Bởi Năm Roi tự thụ phấn 68 80 a (*) 0c Bởi Năm Roi khử đực 70 80 a 0c Bởi Năm Roi x Lông 80 50 b 114 a Bởi Năm Roi x cam Sành 70 68 ab 94 a Bởi Năm Roi tự nhiên