Đánh giá đặc tính nông sinh học và khả năng kháng bệnh virus PVY của khoai tây tái sinh soma từ tổ hợp lai PA41+ PA15/H76 và H79

Giới thiệu chung về cây khoai tây 1. Nguồn gốc

Lá hình thành và hoàn thiện theo sự tăng trưởng của cây, bản lá to, lá kép xẻ lông chim, có 3 – 7 đôi mọc đối xứng qua trục và một lá lẻ trên cùng thường lớn hơn gọi là lá chét đỉnh, màu sắc lá phụ thuộc vào giống, thời vụ, điều kiện chăm sóc mà có thể màu xanh, xanh đậm hoặc xanh nhạt, …. Thì nó còn có nhiều tính chất đáng quý khác như: dễ trồng, dễ mọc, không đắt, chất lượng cao, … phong phú về giá trị sử dụng: chế biến được nhiều món ăn, làm thuốc chữa bệnh (bệnh viêm loét dạ dày, hành tá tràng, bệnh thần kinh, bỏng, quai bị (ykhoanet.com)[30].

Tình hình sản xuất, tiêu thụ khoai tây trên thế giới và ở Việt nam Theo công bố của tổ chức nông lương quốc tế (FAO) và Trung tâm

Liên Hiệp Quốc tuyên bố năm 2008 là năm quốc tế về khoai tây cơ quan đặc trách về lương thực và nông nghiệp của Liên Hiệp Quốc đang hợp tác với Hiệp Hội các nhà trồng Khoai Tây Quốc Tế tổ chức hội nghị ở thành phố Cusco của Peru để bàn về những lợi ích của việc sản xuất khoai tây[30]. Từ năm 1991 – 1997, Nguyễn Quang Thạch, Hoàng Minh Tấn, Nguyễn Thị Kim Thanh đã có hàng loạt những công bố kết quả nghiên cứu nhằm hoàn chỉnh quy trình sản xuất khoai tây giống có kích thước nhỏ sạch bệnh, tiến tới hoàn chỉnh hệ thống sản xuất giống khoai tây sạch bệnh có chất lượng cao ở Việt Nam (Nguyễn Thị Kim Thanh, 1998)[13],[12].

Bệnh virus ở khoai tây

Mặt khác, trong tự nhiên tồn tại khá nhiều nguồn gen kháng virus, theo một số nghiên cứu đã xác định có khoảng 206 loài khoai tây dại mang củ, 7 loài nguyên thủy và một loài khoai tây trồng Solanum spp, cũng như một số loài dại không mang củ có đặc tính kháng virus tốt (Spooner và Hijmans , 2001). Nhược điểm của phương pháp chuyển gen là mang tính kháng đặc hiệu dòng virus, dễ bị phá vỡ tính kháng khi lây nhiễm virus với nồng độ cao, chỉ có ý nghĩa với nhóm virus lây nhiễm cơ giới mà không có hiệu quả với nhóm virus truyền qua tuyến nước bọt của côn trùng (Anderson et al, 1989; Stark và Beachy, 1989).

Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Wenzel (1993)[23] đã tạo thành công con lai soma mang đặc tính kháng virus giữa các nhóm khoai tây thuộc loài Solanum tuberosum L, xác định con lai soma bước đầu đánh giá độ bội bằng phương pháp đếm nhiễm sắc thể, sau đó tiến hành phấn tích isozym esterase và peroxidase (Deimling et al. Trên đối tượng cây khoai tây, đã cải tạo nguồn gen của một số dòng khoai tây trồng, loại bỏ hoàn toàn bệnh virus của một số dòng khoai tây như KT2, giống khoai tây Thường Tín (Ackersegen)…bằng việc ứng dụng công nghệ sinh học thực vật gồm các kỹ thuật nuôi cấy mô (nuôi cấy meristem…) và các kỹ thuật phân tử khác.

Nội dung và phương pháp nghiên cứu

Phương pháp đánh giá tính kháng virus ở mức độ phân tử dựa trên việc sử dụng cặp mồi chung đặc hiệu của gen kháng đó, nhằm phát hiện sự có mặt của gen kháng, cụ thể là gen Ry sto-gen kháng PVY có mặt trong con lai soma. Để xác định toàn bộ đường trong mẫu, chúng ta phải tiến hành thủy phân để chuyển dạng đường không khử thành dạng đường khử (chủ yếu là disaccarit thành monosaccarit) sau đó tiến hành xác định đường khử thủy phân theo phương pháp định lượng đường khử (Ixekutz).

Kết quả đánh giá độ bội của các dòng cây tái sinh

Ngoài ra, thấy xuất hiện hai peak khác nhau: Peak ở phía cuối thể hiện sự có mặt của chất nhuộm màu nhân, peak đầu tiên đó là peak nhiễu, do sự có mặt của các hạt bụi bẩn lẫn trong mẫu, ống mẫu khi đó phản ứng với ánh sáng tạo ra peak nhiễu.

Kết quả đánh giá khả năng sinh trưởng và phát triển của các dòng bố mẹ và con lai soma trong điều kiện chậu vai và khả năng hình thành

Quá trình quang hợp đã tạo ra các hợp chất hữu cơ, tích lũy vào củ tạo năng suất vì thế chỉ tiêu tốc độ ra lá giúp chúng ta gián tiếp biết được khả năng cho năng suất và giai đoạn sinh trưởng mạnh nhất của các giống khoai tây. Quan sỏt bảng 3.8 ta thấy, sự khỏc nhau khỏ rừ rệt trong quỏ trỡnh tăng trưởng đường kính thân giữa các dòng, con lai soma H21-1 và dòng B186 tăng trưởng mạnh và ở mức khỏ đồng đều, sau mỗi ngày theo dừi đường kớnh thân của cây tăng khoảng 0,08cm/ngày. Trong sản xuất nông nghiệp nói chung và sản xuất khoai tây nói riêng, mục đích quan trọng nhất của người sản xuất là thu được năng suất cao, sản phẩm đạt được chất lượng tốt mang lại hiệu quả kinh tế cao.

Các dòng khoai tây khác nhau thì tỷ lệ cỡ củ cũng khác nhau, nhìn chung dòng khoai tây khảo sát đều có kích cỡ củ khá to so với điều kiện trồng thí nghiệm, đường kính củ đạt đến 3,5cm có triển vọng khi trồng sản suất sẽ cho năng suất cao. Về đặc điểm độ sâu của mắt củ cũng rất quan trọng, độ sâu mắt củ liên quan đến quá trình chế biến sau này, những dòng có mắt sâu sẽ làm cho việc chế biến công nghiệp gặp nhiều khó khăn hơn trong quá trình sơ chế. Chính vì thế, chúng tôi tiếp tục tiến hành các thí nghiệm đánh giá các yếu tố cấu thành năng suất của hai dòng lai này trong điều kiện thường (trồng đất) và trong điều kiện áp dụng công nghệ cao (khí canh) nhằm giới thiệu dòng tiềm năng cho công tác chọn tạo giống khoai tây kháng bệnh virus.

Đối với các dòng khoai tây tứ bội thường trồng, việc đánh giá năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất là một chỉ tiêu đánh giá quan trọng nhất để đánh giá hiệu quả của quá trình sản xuất đối với cây trồng nói chung và cây khoai tây nói riêng. Để khẳng định các dòng tạo ra bằng dung hợp tế bào trần có giá trị thương phẩm và năng suất cao thì việc trồng và đánh giá năng suất, các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng tứ bội sau dung hợp trên giá thể khác là rất cần thiết. Tiến hành so sánh năng suất con lai trong điều kiện khí canh với con lai trong điều kiện chậu vại ta thấy: số củ trung bình trên cây của con lai trong khí canh lớn hơn con lai trong điều kiện chậu vại khoảng 11-12 củ/cây, khối lượng trung bình củ cũng lớn hơn khoảng 0,5 g/củ, khối lượng củ trung bình trên cây chênh lệch từ 62,67-77,84 g/cây.

Kết quả đánh giá khả năng kháng virus PVY thông qua phương pháp lây nhiễm nhân tạo, test ELISA và chỉ thị phân tử

Để khẳng định các dòng khảo sát có đặc tính chống chịu virus PVY có được biểu hiện trong các cây lai soma hay không?. Cần tiến hành kiểm tra sự có mặt của gen kháng hai loại virus trên trong con lai soma thông qua phương pháp chỉ thị phân tử. Trong genom khoai tây người ta đã phát hiện có một số loại gen có khả năng kháng lại bệnh virus Y, đó là loài S.

Hơn nữa không chỉ kháng PVY mà gen Rysto còn cho phép các dòng, giống khoai tây chứa nó kháng được một số loại virus khác nữa như PVA, PVV. Sản phẩm điện di DNA tổng số đạt yêu cầu thì tiến hành phản ứng PCR nhằm hạn chế sự bắt cặp linh tinh với nhiều đoạn khác nhau. Để kiểm tra sự có mặt của gen kháng virus PVY ở các dòng lai tái sinh trên, chúng tôi sử dụng cặp mồi STM 003-111 nhân đoạn DNA có kích thước 111bp nằm trên NST XII và liên kết rất chặt với gen Rysto-gen kháng virus PVY(Ye-Su Song và cs (2005)).

Trong đó thấy tất cả các dòng “bố mẹ” và con lai đều xuất hiện đoạn DNA nhân lên với kích thước sấp xỉ 111bp, đúng như kích thước của đoạn DNA liên kết chặt với gen Rysto - gen kháng virus PVY (ở đây dòng A15 đã được kiểm tra không mang gen kháng virus PVY).

Phân tích một số chỉ tiêu hóa sinh đánh giá chất lượng củ của tổ hợp PA41+PA15/H76 và H79

Vì vậy khẳng định những dòng lai trên mang đặc tính kháng virus PVY thừa hưởng từ “bố mẹ”. Phân tích một số chỉ tiêu hóa sinh đánh giá chất lượng củ của tổ hợp. - Hàm lượng tinh bột: đối với khoai tây chế biến thì hàm lượng tinh bột càng cao thì càng tốt.

- Hàm lượng đường khử: đây là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng của các giống khoai tây chế biến. Chỉ tiêu này càng thấp thì càng tốt khi chế biến vì miếng khoai tây không bị đổi màu, thâm, và không bị vụn khi chế biến. Với các dòng nghiên cứu, các dòng đều có hàm lượng đường khử thấp hơn hẳn so với giống đối chứng là Diamant (0.054%), trong đó A15(.

Qua phân tích các chỉ tiêu hóa sinh ở trên ta thấy dòng lai H76 và H79 và bố mẹ của chúng có hai chỉ tiêu là hàm lượng đường khử và hàm lượng tinh bột đều phù hợp với chỉ tiêu của giống khoai tây chế biến, có thể xem là dòng triển vọng trong giống khoai tây chế biến có chất lượng cao.