Nghiên cứu đặc điểm thực vật học và một số chỉ tiêu sinh lí, hoá sinh của hai giống dưa hấu đất việt 229 và thuỷ lôi trồng ở xã nghĩa sơn, huyện nghĩa đàn, nghệ an

Bộ giáo dục và đào tạo Trờng đại học vinh Cao thanh tuấn Nghiên cứu đặc điểm thực vật học và một số chỉ tiêu sinh lý, hoá sinh của hai giống da hấu Đất Việt 229 và thuỷ Lôi trồng ở xã Nghĩa Sơn, huyện Nghĩa Đàn, Nghệ An Chuyên ngành : thực vật học Mã số: 604420 Luận văn thạc sỹ sinh học Ngời hớng dẫn khoa học: TS Nguyễn Đình San Vinh - 2008 1 Mở đầu Da hấu (Citrullus lanatus) là loại cây ăn quả ngắn ngày, giá trị kinh tế cao, có nguồn gốc nhiệt đới đợc trồng phổ biến ở nhiều nơi trong các vùng địa lý ở nớc ta. Diện tích gieo trồng da hấu ở Việt Nam năm 2005 là 28 000 ha, với năng suất bình quân là 15 tấn/ha, tổng sản lợng đạt 420 000 tấn (thống kê của FAO, 2007). ở Nghệ An, những năm trớc đây, các giống da hấu đợc trồng th- ờng có giá trị kinh tế thấp, chất lợng kém thể hiện ở các đặc điểm nh: hàm lợng đờng thấp, quả nhỏ, vỏ dày, ruột màu hồng nhạt, hiệu quả kinh tế rất thấp, ngời nông dân chỉ trồng da theo kiểu sản xuất nhỏ, tận dụng đất. Muốn ăn da hấu ngon, ngời ta phải mua da hấu nhập về từ Thái lan, hoặc đa từ miền Nam ra, những giống da này, mặc dầu chất lợng tốt hơn. Tuy nhiên, giá thành cao, quả to, ruột bột, không tiện sử dụng, lại do vận chuyển xa, nên thờng phải sử dụng chất hoá học bảo quản, gây độc hại. Một vài năm lại đây, đợc sự hớng dẫn giúp đỡ của các chuyên gia về trồng trọt, và sự định hớng đúng đắn trên cơ sở khoa học hợp lý của Sở Nông nghiệp và phát triển nông thôn tỉnh Nghệ An, nhiều huyện trong tỉnh Nghệ An đã nhập trồng nhiều giống da hấu có hiệu quả kinh tế cao nh Anh Sơn, Yên Thành, Quỳnh Lu, Nghĩa Đàn Đặc biệt, xã Nghĩa Sơn, huyện Nghĩa Đàn đợc coi là một trong những địa phơng có tiềm năng mạnh về cây da hấu, những năm qua, nhiều hộ nông dân đã giàu lên nhờ cây da hấu. Nhiều giống da hấu đợc trồng ở xã Nghĩa Sơn có giá trị kinh tế cao, trong đó có giống Đất Việt 229 và giống Thuỷ Lôi là những giống đợc trồng nhiều và đợc thị trờng a chuộng, vì chúng có những đặc tính quý nh: Hàm lợng đờng cao, ruột đỏ thắm, giòn, vỏ mỏng, hình dáng quả đẹp, kích thớc vừa phải, tiện sử dụng, dễ trồng và đặc biệt, có khả năng thích ứng cao với điều kiện khí hậu, đất đai ở Nghĩa Sơn, thời điểm trồng từ tháng 12 Âm lịch, thu hoạch vào khoảng tháng 4 Âm lịch năm sau, đúng vào dịp hè, là mùa mà ngời tiêu dùng coi da hấu là một trong những loại hoa quả giải khát tốt nhất. Những giống da này hiện nay đang đợc trồng phổ biến ở xã Nghĩa Sơn, huyện Nghĩa Đàn, 2 tuy nhiên, cha đợc theo dõi về quá trình sinh trởng, phát triển cũng nh đánh giá về chất lợng. Vì những lý do trên, chúng tôi chọn và thực hiện đề tài: Nghiên cứu đặc điểm thực vật học và một số chỉ tiêu sinh lý, hoá sinh của 2 giống da hấu Đất Việt 229 và Thuỷ Lôi trồng ở xã Nghĩa Sơn, huyện Nghĩa Đàn, Nghệ An. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là nhằm đánh giá hiện trạng về đặc điểm sinh học cũng nh chất lợng của hai giống da hấu Đất Việt 229 và Thuỷ Lôi trồng ở xã Nghĩa Sơn, huyện Nghĩa Đàn thể hiện ở những đặc điểm thực vật học và các chỉ tiêu hoá sinh. Góp phần cung cấp những số liệu khoa học làm cơ sở cho việc quy hoạch sản xuất quản lý và tiêu thụ sản phẩm này ở Nghệ An, đồng thời góp phần vào việc nghiên cứu các giống da hấu ở Việt Nam. 3 Chơng i. tổng quan tài liệu 1.1. Nguồn gốc và sự phân bố da hấu trên thế giới. 1.1.1. Nguồn gốc. Da hấu có nguồn gốc từ châu Phi, ngời Ai cập đã mô tả và sử dụng cây da hấu cách đây ít nhất là 4000 năm. Nhà truyền giáo David Livingstone (1857) đã phát hiện thấy cả 2 loài da hấu Melon ngọt và đắng hoang dại sinh trởng ở châu Phi. Ông thấy ngời bản địa dùng chúng nh nguồn nớc trong mùa khô. Do đó, châu Phi đợc xác định là trung tâm nguồn gốc của cây da hấu. Hiện nay ở vùng cận nhiệt đới châu Phi vẫn tồn tại những vùng da hấu rộng lớn. Da hấu đợc đa đến Trung quốc và miền Đông nớc Nga vào thế kỷ thứ 10, đến nớc Anh từ thế kỷ 16. Những đoàn lữ khách đã mang da hấu đến các vùng ấm áp của châu Âu. Các thơng gia Châu Phi đã mang hạt da hấu đến các vùng của Châu Mỹ để bán. Năm 1960, da hấu đợc trồng rộng rãi ở Mỹ, nhiều giống tốt đợc sản xuất tại đó [41]. ở Việt Nam, lịch sử trồng da hấu đã có từ rất lâu đời, thời Hùng Vơng thứ 18 qua truyền thuyết về sự tích da hấu Mai An Tiêm [1]. 1.1.2. Phân loại thực vật Trong hệ thống phân loại thực vật, da hấu đợc xếp vào lớp 2 lá mầm (Dicotylendonae), phân lớp Sổ (Dilleniidae), bộ Bầu bí (Cucurbitales), họ Bầu bí (Cucurbitaceae) và có tên khoa học là Citrullus lanatus (Thunb). [15]. Da hấu có 5 loài khác nhau là C. lanatus, C. lanatus Var. Ciroides, C. colocynthis, C. ecirrhosus, Praecitrullus fistulosus (Esquinas, 1983). Trong các loại trên chỉ có duy nhất C. lanatus là có thể ăn đợc [40]. Da hấu thích hợp trồng ở vùng nhiệt đới có nhiệt độ thích hợp là từ 21- 30 0 C, a thích ánh sáng mạnh, thiếu ánh sáng năng suất và chất lợng da hấu đều giảm. Da hấu có khả năng chịu hạn tốt, nhng không chịu úng, độ ẩm đất thích hợp 70 - 80%, độ ẩm không khí thấp, đất thịt nhẹ, đất cát pha, đất có hàm lợng dinh dỡng cao, pH thích hợp 6-7. Da hấu là loài lỡng bội có bộ NST là 2n= 22. Giống lỡng bội 2n có thể lai với giống tứ bội 4n tạo giống tam bội 3n không hạt. 1.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ da hấu trên thế giới và trong nớc. 1.2.1. Tình hình sản xuất da hấu trên thế giới. Từ những lợi ích của da hấu mà việc sản xuất da hấu không ngừng gia tăng trên thế giới. Hiện nay, quốc gia sản xuất nhiều da hấu nhất trên thế giới là Trung quốc: Năm 2000, diện tích trồng da hấu của Trung quốc là 1.634.545 ha, năm 2005 là 2.014.500 ha (tăng 23% so với năm 2000), sản lợng đạt 69.315000 tấn [34]. Cùng với sự có mặt của hơn 1.200 giống da hấu khác nhau, trong đó, giống da F 1 chiếm u thế đã đa năng suất đạt mức kỷ lục là 66.321 kg/ ha tại quốc gia Cyprus, gấp 4, 5 lần Việt Nam. Da hấu đã mang lại lợi ích kinh tế cao cho các quốc gia trồng và đem lại lợi ích cho nông dân. 1.2.2. Tình hình sản xuất da hấu trong nớc. ở nớc ta, da hấu đợc trồng từ lâu, theo truyền thuyết, vào đời Hùng vơng thứ 18, do mắc lỗi với nhà vua, nên Mai An Tiêm, vốn là con nuôi vua Hùng bị đày ra đảo cùng vợ con. Cuộc sống ngoài đảo vô cùng khó nhăn, thiếu thốn, nhờ sự tình cờ, An Tiêm đã nhặt và trồng cây da hấu trên đảo, cây da hấu trở thành nguồn lơng thực quan trọng giúp gia đình An Tiêm vợt khó khăn, và cũng nhờ cây da hấu mà quan hệ giữa An Tiêm và vua Hùng đợc phục hồi. Từ đó đến nay, cây da hấu đợc trồng phổ biến ở nớc ta, hình thành nhiều vùng da hấu truyền thống tại nhiều tỉnh thành trong cả nớc: Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị, Quảng Nam, Tiền Giang, Long An Trong công cuộc chuyển đổi cơ cấu cây trồng, việc xuất hiện của các tập đoàn cây lai ngắn ngày nhập nội cho năng suất và chất lợng cao và việc không ngừng nâng cao trình độ canh tác của ngời nông dân là những yếu tố cơ bản giúp cho nhiều tỉnh đã đa cây da hấu vào cơ cấu cây trồng và da hấu đã chứng tỏ là cây có giá trị kinh tế cao, góp phần cung cấp một lợng hàng hoá lớn không chỉ cho thị trờng trong nớc mà còn cho xuất khẩu [6], [13]. Vì vậy, diện tích trồng da hấu tại Việt Nam không ngừng 5 tăng lên hàng năm. Kết quả thống kê về diện tích, năng suất, sản lợng da hấu ở Việt Nam từ năm 2000-2005 nh sau (bảng 1.1) Bng 1.1. Diện tích, năng suất, sản lợng cây da hấu ở Việt Nam từ năm 2000- 2005 ( Nguồn FAO statistic, 2007). Chỉ tiêu Năm Diện tích (ha) Năng suất kg/ha) Sản lợng (tấn) 2000 19.000 10.526, 32 200.000 2001 19.000 12.879, 68 244.714 2002 23.568 15.796,76 372.298 2003 25.986 15.438 401.175 2004 27.000 15.185, 19 410.000 2005 28.000 15.000 420.000 Tuy nhiên, do đặc điểm khí hậu 2 miền ở nớc ta khác nhau, ở Nam Bộ và Nam Trung Bộ, khí hậu nóng quanh năm, do đó có thể trồng da hấu cả 2 vụ Xuân Hè và Thu Đông. Còn ở miền Bắc, da hấu chỉ có thể trồng vào vụ Xuân Hè, nhng cho năng suất tơng đối cao. Vì vậy, vào mùa Đông, da hấu thờng đợc vận chuyển từ Nam ra Bắc, mùa hè, da hấu có thể vận chuyển ngợc lại, do một số tỉnh phía Nam thờng gặp ma lũ, do đó diện tích trồng và năng suất da hấu giảm. Hiện nay, ngoài những giống bản địa, để tăng thêm năng suất và chất l- ợng da hấu, các nhà chọn tạo giống Việt Nam đã nghiên cứu và tạo nhiều giống da hấu lai cho sản lợng và chất lợng cao. 1.2.3. Tình hình sản xuất da hấu tại xã Nghĩa Sơn, huyện Nghĩa Đàn tỉnh Nghệ An. Theo số liệu do Ban Nông nghiệp xã Nghĩa Sơn, huyện Nghĩa Đàn cung cấp. Từ năm 2003, cây da hấu đã đợc bà con đa về trồng tại địa phơng nh một mặt hàng thơng phẩm, ngời đầu tiên trồng da hấu là ông Nguyễn Văn Sỹ - Xóm Sơn Đoài, xã Nghĩa Sơn trồng với diện tích 0,5 ha thu 15 tấn đem lại thu nhập 18 triệu đồng, một số gia đình khác cũng trồng với tổng diện tích năm 2003 là 35 ha. Những năm sau, do nhận thấy hiệu quả kinh tế của cây da hấu trên địa 6 bàn xã Nghĩa Sơn, phòng Nông nghiệp huyện Nghĩa Đàn đã chỉ đạo ban Nông nghiệp xã Nghĩa Sơn phối hợp với Hội nông dân chuyển đổi nhanh cơ cấu cây trồng sang trồng cây da hấu thơng phẩm. Số hộ trồng da hấu, số diện tích đất trồng tăng hằng năm, thu nhập của nhiều hộ gia đình đã tăng mạnh. Điển hình nh năm 2007, có gia đình ông Nguyễn Văn Sỹ trồng 1,5 ha thu 45 tấn, đem lại thu nhập 90 triệu đồng, gia đình ông Nguyễn Thanh Chung trồng 1,5 ha thu 41 tấn đem lại thu nhập 82 triệu đồng. Đặc biệt năm 2008, gia đình bà Nguyễn Thị Huyền trồng 8 ha thu hoạch 160 tấn đem lại thu nhập 640 triệu đồng, gia đình bà Nguyễn Thị Thuận trồng 1,5 ha thu 37 tấn đem lại thu nhập 166 triệu đồng, gia đình ông Nguyễn Văn Sỹ trồng 2 ha thu 50 tấn, thu nhập 200 triệu đồng. Sau đây là bảng thống kê tình hình sản xuất da hấu tại xã Nghĩa Sơn những năm qua. Bng 1.2. Diện tích, năng suất, sản lợng cây da hấu trồng tại xã Nghĩa Sơn, Nghĩa Đàn, Nghệ An từ năm 2003- 2008. Năm 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Số hộ trồng 7 56 132 180 400 400 Tổng diện tích (ha) 3 35 90 150 300 300 Năng suất bình quân (tấn/ha) 24 25 25 25 25 20 Tổng sản lợng (tấn) 72 875 2250 3750 7500 6000 Giá bình quân (VNĐ/kg) 1200 1800 2000 2000 2000 4000 Tổng thu từ da hấu (triệu VNĐ) 864 1575 4500 7400 15000 24000 Đối chiếu 2 bảng, có thể nhận thấy, năng suất da hấu trồng tại xã Nghĩa Sơn Nghĩa Đàn, Nghệ An cao hơn mức năng suất bình quân trên toàn quốc, từ đó có thể nhận thấy dặc điểm địa hình, địa chất, khí hậu Nghĩa Sơn rất phù hợp với việc sản xuất da hấu. 7 Bảng trên cũng cho thấy số họ trồng diện tích trồng da hấu tăng hàng năm, tuy nhiên năm 2008, do thời tiết đầu năm quá lạnh, số hộ trồng da và diện tích dất không tăng, năng suất có giảm nhng thu nhập tăng do giá da hấu tăng gấp đôi. 1.3. Tình hình nghiên cứu da hấu trên thế giới và trong nớc. 1.3.1. Tình hình nghiên cứu da hấu trên thế giới. 1.3.1.1. Các loại giống da hấu và một số phơng pháp tạo giống, nhân giống ứng dụng công nghệ sinh học. Trên thế giới hiện nay, các loại giống da hấu có da hấu thụ phấn tự do và da hấu lai. Do những đặc điểm nổi trội về năng suất và chất lợng nên hầu hết các giống da hấu hiện nay là giống lai F 1 . Mặc dù các nhà khoa học đã cố gắng sử dụng u thế lai trên da hấu ngay từ rất sớm nh ở Nhật Bản từ năm 1949 nhng những tiến bộ khoa học chỉ đợc ghi nhận từ những năm 60 của thế kỷ 20. Tại các quốc gia hàng đầu về da hấu trên thế giới nh Hoa Kỳ, Trung Quốc, da hấu lai chiếm phần lớn diện tích. Những giống lai nhị bội, tam bội phát triển mạnh mẽ thay thế các giống thụ phấn tự do, mặc dầu giá hạt giống rất đắt. Nguyên nhân là do giống lai có sức sinh trởng mạnh hơn, cho năng suất cao hơn từ 33,3- 86,9%, chất lợng tốt hơn nh tăng hàm lợng đờng, cùi giòn, ít xơ, quả đồng đều, chất lợng bảo quản tốt, khả năng chống chịu sâu bệnh cao [41]. Những giống lai nhị bội và tam bội hiện nay phát triển mạnh mẽ và chiếm u thế. Tại Nhật Bản, từ năm 1958 đến 1987 trong 125 giống tạo ra thì có tới 124 là giống lai. Tại Trung Quốc, Hoa Kỳ, da hấu lai cũng chiếm phần lớn diện tích. Phần lớn hạt lai sản xuất do cách li và thụ phấn bằng tay nên giá hạt giống rất đắt [41]. Hiện nay, ngời ta đã nghiên cứu thực hiện nhân giống da hấu bằng nuôi cấy mô, nhân nhanh các giống quý, kết hợp làm sạch virus, bảo quản tập đoàn gen [16]. 8 Các nghiên cứu tập trung vào hệ thống tái sinh trên da hấu. Mục đích của những nghiên cứu gần đây là thiết lập quy trình tái sinh cây và nhân nhanh in vitro từ các nguồn vật liệu khác nhau là chồi đỉnh và chồi nách các giống da hấu địa phơng và nhập nội [23, 24, 25]. Năm 1989, Srivastava và cộng sự đã thực hiện tái sinh in vitro từ mô mảnh lá mầm [45]. Dong J.Z. và Jia, S.R. (1991) [33], Choi, P.S. và cộng sự năm 1994 [27], Compton, M.E. ; Gray, DJ; Elmstrom, GW.(1993) [31], Daubauza và cộng sự năm 1997 [32] đã đa ra các bớc nuôi cấy lá mầm từ hệ thống tái sinh. Năm 1999, Mamoud I. Nar và cộng sự sử dụng môi trờng 1ppm BA để nhân chồi từ chồi đỉnh [36], đây cũng là cách mà Princ .V. và cộng sự (1999) sử dụng để nhân nhanh chồi đỉnh da hấu [34, 38]. Một hớng khác là sử dụng trực tiếp chồi đỉnh từ hạt để nhân nhanh giống (Theo Compton, M.E. ; Gray, DJ; Elmstrom, G.W. [30, 31]). Nh vậy, theo các tác giả Compton, M.E. ; Gray, D.J.; Elmstrom, G.W., các phần khác nhau của lá mầm có khả năng phát sinh hình thái khác nhau dới tác dụng của chất điều tiết sinh trởng BA trong môi trờng nuôi cấy [28, 29, 30]. Ngoài ra, ngời ta còn sử dụng nhiều loại hoá chất khác nhau nh Colchicine xử lý mô tế bào gây đa bội hoá [6, 12, 40], hoặc sử dụng tia gamma tạo đột biến nhiễm sắc thể phục vụ cho việc tạo giống da hấu lai nhị bội và tam bội [37]. Zhang, X.P. (2000) [42], đã đề xuất một số phơng pháp tạo cây da hấu tứ bội bằng hoá chất. 1.3.1.2. Giá trị dinh dỡng và một số công dụng của quả da hấu. Da hấu là loại cây ăn quả nổi tiếng của vùng nhiệt đới, đợc dùng làm nớc giải khát, ăn tơi, có thể dùng ăn thay rau ở những vùng khô cằn. Hạt da hấu dùng để ăn, theo phong tục tập quán một số vùng, trong lễ cới, ăn hỏi, hạt da là món không thể thiếu. ở một số nớc, hạt da hấu có thể đợc ép lấy dầu. Quả da hấu có thể bảo quản đợc trong một thời gian dài, đặc biệt là trong mùa đông lạnh giá nên giá trị hàng hoá cao. 9 Theo các nghiên cứu, thịt quả da hấu có hàm lợng các chất dinh dỡng cao, lợng đờng tổng số dao động từ 5- 10%, lợng kali khoảng 2,2%, natri 0,0165, canxi 0,022%. Hàm lợng vitamin A, C cao, nhiều hơn 40 lần quả cà chua, hàm lợng các vitamin B, D phong phú. Theo Hiệp hội tim mạch Hoa Kỳ, Vitamin A, C, E giúp ngăn ngừa ung th, - caroten (Tiền vitamin A) giúp chống chai cứng thành động mạch, B6 trong da hấu giúp cơ thể tạo tế bào mới, tạo thêm hồng huyết cầu, gia tăng sự chuyển hoá các chất hoá học giúp cơ thể khoẻ mạnh. L- ợng kali dồi dào trong da hấu là yếu tố ngăn ngừa bệnh cao huyết áp, tránh tai biến mạch máu não. Da hấu có tác dụng thanh nhiệt, giảm khát, thông tiểu, còn có thể chữa các bệnh nh khô họng, rát họng, ho ra máu, nhiệt miệng. Đồng thời, da hấu còn giúp giảm huyết áp cao và phù thũng. Vào mùa hè nóng nực, một số phụ nữ không ăn đợc nhiều cơm, lúc này, ăn một chút da hấu có thể bổ sung nớc và dinh dỡng, thông ruột và tốt cho tiêu hoá. Vì vậy, ở Trung quốc, da hấu đợc coi là Hạ quý thuỷ quả chi vơng (Vua của trái cây mùa hè - y th cổ Trung quốc). Theo một nghiên cứu mới đây của Viện nghiên cứu về ung th của Mỹ, trong nớc quả da hấu có chứa chất Lycopene có thể giúp ngăn ngừa bệnh ung th. Chất này có độ linh hoạt cao có thể phá huỷ những tế bào ung th tiềm tàng. Theo báo cáo mới nhất của Bộ Nông nghiệp Mỹ sau khi kiểm tra đã công nhận chất lycopene trong da hấu nhiều hơn cà chua. Ngoài ra, da hấu cũng rất dễ dùng làm Salat, ăn tráng miệng, ăn nhẹ. Da hấu cũng là loại quả dùng giảm béo vì nó có lợng calories ít hơn các loại hoa quả khác. Các nhà khoa học tại trung tâm cải tiến rau quả A&M Texas, Mỹ đã nghiên cứu và khẳng định: Da hấu có công dụng nh Viagra, vì nó chứa một thành phần có tên là Citrulline có tác dụng thúc đẩy việc sản xuất một hợp chất làm th giãn mạch máu, tơng tự nh khi một ngời đàn ông uống một viên thuốc Viagra. Theo các nhà khoa học, một ngời đàn ông uống khoảng 6 cốc nớc da hấu có thể thu đủ hàm lợng citrulline mang lại hiệu quả tơng tự Viagra. Citrulline cũng giúp chữa viêm họng, giảm huyết áp và các vấn đề tim mạch 10