Do giá trị dinh dưỡng và hiệu quả kinh tế cao nên cây cà chua trở thành cây trồng chính được nhiều nước trên thế giới quan tâm đầu tư và nghiên cứu.
Tạo giống cà chua có năng suất cao và chất lượng tốt, khả năng chống chịu sâu bệnh và điều kiện bất thuận là mục tiêu của các nhà chọn giống nhằm đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của sản xuất.
Đối với cây cà chua, những tiến bộ ban đầu về dòng, giống cà chua đều xuất phát từ châu Âu. Năm 1863, 23 giống cà chua được giới thiệu, trong đó giống Trophy được coi là giống có chất lượng tốt. Vào những năm 80 của thế kỷ 19 ở trường đại học Michigân (Mỹ) đã tiến hành chọn lọc và phân loại cà chua trồng trọt. Cùng thời gian đó A.W.Livingston đã chọn lọc và đưa ra 13 giống trồng trọt [14]. Cuối thế kỷ XIX, có trên 200 dòng, giống cà chua được giới thiệu.
Các nghiên cứu về cây cà chua đều nhằm mục đích tạo ra được các giống mới có đặc tính di truyền phù hợp với nhu cầu của con người. Để đạt được mục đích chung ấy, mỗi nhà chọn giống có các phương pháp chọn tạo khác nhau như: chọn lọc cá thể, lai hữu tính, sử dụng ưu thế lai hay ứng dụng công nghệ sinh học...và mỗi người lại chọn tạo theo những định hướng khác nhau, nhưng tập trung chủ yếu theo các hướng nghiên cứu chính:
+ Tạo giống chống chịu với điều kiện ngoại cảnh bất thuận. + Tạo giống chống chịu với sâu bệnh hại.
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………. 24
2.5.2.1 Tình hình nghiên cứu, chọn tạo giống cà chua có khả năng chống chịu với điều kiện bất thuận
Trong suốt quá trình sinh trưởng, phát triển, cà chua chịu tác động của nhiều yếu tố ngoại cảnh như nhiệt độ, ẩm độ, ánh sáng, không khí, dinh dưỡng, đất đai, vi sinh vật... Trong đó nhiệt độ được coi là yếu tố quan trọng nhất, ảnh hưởng lớn nhất đến sinh trưởng, phát triển của cà chua, đặc biệt là cà chua trồng trái vụ.
Nhiều nghiên cứu cho rằng, sinh trưởng, phát triển và chất lượng cà chua phụ thuộc rất nhiều vào yếu tố ngoại cảnh. Việc chọn tạo giống cà chua có khả năng chống chịu với điều kiện ngoại cảnh bất thuận là một hướng đi được nhiều nhà khoa học quan tâm. .
Để tập trung vào lĩnh vực chọn giống cà chua chịu nhiệt, nhiều nghiên cứu đã sử dụng nguồn di truyền của các loài dại và bán dại làm nguồn gen chống chịu với nhiệt độ cao. Bằng nhiều phương pháp: lai tạo, chọn lọc giao tử trên nền nhiệt độ cao, chọn lọc hợp tử (phôi non)... đã thu được những kết quả bước đầu rất khả quan, đặc biệt là các giống chịu nhiệt, có phổ thích ứng rộng, trồng được nhiều vụ trong năm.
Chọn lọc nhân tạo hạt phấn trên cơ sở đa dạng hoá di truyền của chúng là một trong những phương pháp chọn giống. Nhiều nghiên cứu cho thấy, ở cà chua bằng cách chọn lọc hạt phấn với nhiệt độ cao, có thể nâng cao sự chống chịu của giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng [39].
Điều kiện nhiệt độ của môi trường có ảnh hưởng rất lớn đến các quá trình xảy ra ở cà chua như hình thành giao tử đực, thụ tinh và hình thành phôi. Ở nhiệt độ 20-21oC hạt phấn nảy mầm và sinh trưởng ống phấn với tốc độ lớn nhất. Dưới tác động của nhiệt độ 400C trong thời gian dài 4h thì hoa bị hỏng, làm giảm rất mạnh tỷ lệ đậu quả. Thường các dạng cà chua đậu quả tốt ở điều kiện nhiệt độ cao thì cũng biểu hiện khả năng đó ở nhiệt độ thấp (Restaino,
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………. 25 Lombatdi, l990)[86].
Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ cao ở giai đoạn phôi non đã cho thấy phôi 10 ngày tuổi của con lai khác loài M.500xS. penne11i, M.500xL. Minutum, M.628xL. hirsutum ở nhiệt độ 38/270C (ngày/đêm) đã bị chết ở các mức độ khác nhau. Khi tác động nhiệt độ cao trong vòng 10 ngày thì sự chết phôi tăng lên 2-3 lần so với đối chứng, vì vậy dẫn đến sự sai lệch so với tỷ lệ phân ly theo một cặp tính trạng trên hl, c (trên nhiễm sắc thể 11 và 6) và đã làm tăng sự chịu nóng của quần thể phân ly (Kravchenco, 1987; Sutesh Kumar, Gulshan, 1989)[74], [90].
Trong nghiên cứu về biến động của hạt phấn và tỷ lệ đậu quả của các kiểu gen cà chua dưới 2 chế độ nhiệt cao và tối ưu, Abdul và Stommel (1995)[44] đã cho thấy: ở nhiệt độ cao các kiểu gen mẫn cảm nóng hầu như không đậu quả, tỷ lệ đậu quả của các kiểu trên chịu nóng trong khoảng 45- 65%. Như vậy, phản ứng của hạt phấn khi xử lý nóng phụ thuộc vào từng kiểu gen và chưa có quy luật chung để dự đoán trước về tỷ lệ đậu quả ở điều kiện nhiệt độ cao.
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………. 26 Từ năm 1972, Trung tâm Rau Châu Á (AVRDC) đã bắt đầu chương trình lai tạo giống với mục đích tăng cường sự thích ứng của những loại rau này với vùng nhiệt đới nóng ẩm. Giai đoạn đầu tiên của chương trình này (1973–1980) tập trung phát triển các dòng lai tạo có tính chịu nóng tốt và chống chịu bệnh héo xanh vi khuẩn, hai tính trạng quan trọng nhất này cần phải có trong các giống mới để thích ứng với vùng nhiệt đới [97]. Dòng triển vọng nhất cho vùng nhiệt đới là “pioneering” đã được phổ biến qua hàng loạt các chương trình hợp tác phát triển cây rau ở nhiều quốc gia [81].
Các nhà chọn giống cà chua của Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Rau Châu Á (AVRDC) đã phát hiện ra rằng: Chất lượng quả của các giống cà chua chọn tạo cho vùng khí hậu ôn đới sẽ kém khi đem trồng chúng trong điều kiện nhiệt đới. Chính vì vậy, từ khi thành lập Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Rau Châu Á đã đặt ra mục tiêu là chọn tạo giống cà chua có khả năng chống chịu với điều kiện bất thuận của các khu vực có khí hậu nhiệt đới và bước đầu họ đã gặt hái được nhiều thành công. Thành công lớn nhất phải kể đến đó là tập đoàn các dòng, các nguồn gen mà họ đem gửi ở các trường đại học, Viện nghiên cứu, các nhà khoa học của trên 60 nước trong khu vực Nam Mỹ, Châu Phi, vùng đảo Thái Bình Dương và Châu Á đều thể hiện khả năng vượt trội so với các giống địa phương về năng suất, tính chịu nhiệt và khả năng chống chịu với sâu bệnh. Tập đoàn đó bao gồm các dòng như: CL33d-0-2-2; CL122-0-3-3; CL502F5-14; 8d-0-7-1-1; 32d-0-1-15; 32d-0-1- 4... (Villareal,1978) [98]. Cũng trong thời gian này, các nhà khoa học Ý đã đưa ra một loạt giống chịu hạn năng suất cao, có thể thu hoạch bằng cơ giới như: CS 80/64; CS 67/74; CS 72/64.
Từ năm 1981-1983, các cơ quan nghiên cứu của Ấn Độ (Trường Đại học Nông nghiệp Punjab ở Ludhiana và Viện nghiên cứu Nông nghiệp Ấn Độ) đã tạo ra các giống cà chua có năng suất cao, chất lượng tốt, đặc biệt có
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………. 27 thể duy trì được chất lượng thương phẩm trong thời gian dài ở điều kiện mùa hè là: Punjab chuhara và Pusa Gaurav (Sight, Checma 1989) (Trích dẫn theo Kiều Thị Thư, 1998) [39].
Trong nghiên cứu đánh giá khả năng chịu nhiệt của các dòng cà chua ở điều kiện nhiệt độ 35,90C/23,70C (ngày/đêm) tại Tamil Nadu (Ấn Độ), có 124 dòng được đánh giá là có khả năng chịu nhiệt. Trong đó, LE.12 và LE.36 có tỷ lệ đậu quả cao nhất. Khi tiến hành lai chúng với nhau và với PKM thì con lai của tổ hợp LE.12 x LE.36 đã cho tỷ lệ đậu quả cao nhất (79,8%) [71].
Sau thời gian hợp tác nghiên cứu và thử nghiệm với AVRDC, các nhà khoa học Thái Lan đã giới thiệu 2 giống cà chua có khả năng chịu nhiệt cao là SVRDC4 (thử nghiệm tại Đại học Khon Khan) và L22 (thử nghiệm tại Đại học Chiang Mai). Các giống này đã được trồng rộng rãi ở nhiều vùng của Thái Lan (Nikompun và Lumyong, 1989) [83].
Khả năng đậu quả và cho năng suất của các giống cà chua đã được Ale Maxkoor ở Trường Đại học Nông nghiệp I Shahid Chamran nghiên cứu năm 1984 [45] về một số tính trạng: nở hoa, số hoa/chùm, đậu quả, hình dạng và kích thước quả. Kết quả đã chọn lọc được 2 giống chịu nóng có năng suất cao và khả năng thương mại tốt, đó là Tobol và Chefp.s
Đánh giá về khả năng chịu nóng của 9 dòng cà chua, Abdul Baki (1991) [56] đã rút ra những ưu thế của nhóm chịu nóng ở một loạt các tính trạng: nở hoa, đậu quả, năng suất quả, số hạt/quả... Nhiệt độ cao làm giảm độ nở hoa, tỷ lệ đậu quả và năng suất. Đồng thời cũng làm tăng phạm vi dị dạng của quả như nứt quả, đốm quả, mô mọng nước, quả nhỏ và không thành thục. Khả năng sản xuất hạt dưới nhiệt độ cao (290C/ 280C giữa ngày và đêm) bị giảm hoặc bị ức chế toàn bộ.
Trong điều kiện mùa hè (biên độ nhiệt độ ngày/đêm là 400C/250C) tại Ấn Độ, các nhà khoa học đã xác định được 8 dòng có tỷ lệ đậu quả cao (60-83%) dùng làm vật liệu cho chọn tạo giống chịu nhiệt là: EC50534, EC788, EC455,
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………. 28 EC126755, EC276, EC10306, EC2694, EC4207 [44].
Trong chương trình về các dòng tự phối hữu hạn, vô hạn có khả năng cho đậu quả ở giới hạn nhiệt độ cực đại 320C-340C và cực tiểu 220C-240C, các nhà khoa học của AVRDC đã tạo ra được một số giống cà chua lai có triển vọng, được phát triển ở một số nước nhiệt đới như: CLN161L; CLN2001C; CL143...(Morris,1998) [79].
Theo J.T.Chen và P.Hanson(AVRDC), có thể sử dụng sản phẩm Tomatotone (Tomatolan) hay axit 4-Chlorophenoxy axetic pha với nồng độ thích hợp phun trực tiếp lên chùm cà chua đã có 3-5 hoa nở vào lúc chiều mát (sau 3 giờ chiều) để kích thích hình thành nhiều quả, quả to, năng suất cao nếu giai đoạn hình thành quả cà chua có nhiệt độ cao hơn 300C.
Nghiên cứu đánh giá 17 giống cà chua phục vụ ăn tươi (table tomato) ở Đại học Kasetsart tại Thái Lan, Tu Jianzhong (1992) đã chọn được 2 giống cà chua FMTT33 và MFTT277 có quả to, cho năng suất cao (81 tấn/ha), có khả năng chịu nhiệt, thích hợp cho việc sản xuất ở vùng nhiệt đới [94].
Tiến sĩ Eduar do Blumwald, Califonia-Mỹ, đã tạo ra loại cà chua có khả năng sống trên đất mặn bằng cách chèn một đoạn ADN của một loài cỏ nhỏ thuộc họ cải, có quan hệ họ hàng với cây Mù tạc, vào hạt cà chua rồi đem trồng [62].
Một số giống lai F1 của công ty S&G Seeds (Hà Lan) mới đưa ra thích hợp trồng ở vùng nhiệt đới như Rambo, victoria, Jackal... đều có khả năng chống chịu bệnh tốt, đậu quả tốt trong điều kiện nhiệt độ cao, tiềm năng năng suất khá [87].
Các nhà chọn giống Pháp cũng nghiên cứu và đưa ra thị trường nhiều giống cà chua lai F1 có khả năng đậu quả ở nhiệt độ cao, chống chịu sâu bệnh, cho năng suất và chất lượng tốt. Công ty giống rau quả Technisem của Pháp năm 1992 đã đưa ra nhiều giống cà chua tốt có chất lượng cao như
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………. 29 Roma VF, Rossol VFA, Rio Gramde, Tropimech VF1-2, Heinz, 1370, F1 campa, Fl Smal1 Fry VFN, Fl Perle Rouge VFN, Fl Carmina, Fl Fantasia VFN, Xina, Carioca VFI- 2BW,... Các giống này đều có chung đặc điểm là chịu nhiệt, năng suất cao, quả chắc, hàm lượng chất khô cao, chịu vận chuyển và bảo quản lâu, chất lượng cảm quan tốt, chống chịu sâu bệnh [12].
Trong quá trình chọn tạo giống, thu thập và đánh giá nguồn gen nói chung, nguồn gen chịu nóng nói riêng được coi là công việc quan trọng và cần thiết cho việc tạo nên giống mới. Việc thu thập này được nhiều nhà khoa học cũng như nhiều cơ quan nghiên cứu quan tâm và cũng có những thành tựu nhất định. Cụ thể, AVRDC đã thu thập được 48.723 mẫu giống cà chua từ 153 nước. Tập đoàn này chủ yếu là các loài Lycopesicon esculentum; L.Cheesmaii; L.pimpinellfolium và các dòng lai giữa Lycopesicon esculentum
x L.pimpinellfolium; L.Cheesmaii x L.minutum. Còn Viện nghiên cứu tài nguyên cây trồng Quốc tế (NBPGR) tại Ấn Độ đã thu thập được 2.659 mẫu giống. Trong đó có 2.229 mẫu được thu thập từ 43 nước trên thế giới, còn 450 mẫu thu thập trong nước (Chu Jinping,1994) [57].
Theo Metwally các nhà chọn giống Ai Cập cũng thu được trên 4000 mẫu giống thuộc loài Lycopersicon esculentum, chi Lycopersicon từ 15 nước. Qua đánh giá cho thấy, chỉ có dưới 1% mẫu của tập đoàn này có khả năng chịu nhiệt ở mức độ cao. Điển hình như các giống Poter; Saladette; Gamad; Hoset....[80].
Hiện nay, việc hợp tác giữa AVRDC với các công ty tư nhân ngày càng mở rộng và có hiệu quả. Qua nghiên cứu 29 công ty giống của Châu Á cho thấy 33% các giống sẽ đưa ra trong tương lai có sử dụng nguồn gen của AVRDC. Các nguồn gen có nhu cầu cao là: gen kháng bệnh (33%); chịu nóng (20%); thích ứng rộng (17%); chất lượng cao (15%); năng suất cao (14%).
2.5.2.2 Tình hình nghiên cứu, chọn tạo giống cà chua có khả năng chống chịu với bệnh hại
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………. 30 Song song với hướng chọn tạo giống cà chua chống chịu với điều kiện bất thuận, chọn tạo giống cà chua có khả năng chống chịu với các loại bệnh hại cũng là một hướng đi dành được nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học.
Ngoài vấn đề chịu nóng, héo vi khuẩn cũng là một loại bệnh cà chua quan trọng nhất ở vùng nhiệt đới. Các dòng cà chua ăn tươi của AVRDC đều được chọn theo hướng kháng héo vi khuẩn (Hayward, 1991) [66]. Một số sâu bệnh khác như virus xoăn lá vàng (TYLCV), sâu đục quả (Helicoverpa armigera), Phytophthora infestans rất phổ biến ở các nước nhiệt đới, đặc biệt đối với cà chua trái vụ. Do vậy, ngoài hai đặc tính chịu nóng tốt và kháng bệnh héo xanh, để trồng cà chua thành công trong mùa nóng ẩm ở các nước nhiệt đới nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu khả năng kháng bệnh virus. Các nhà khoa học đã xác định được các gen kháng virus ở nhiều loài cà chua. Bằng các phương pháp lai truyền thống và hiện đại đã dần chuyển được một số gen kháng virus sang loài cà chua trồng trọt (L. esculentum). Các nhà nghiên cứu virus ở AVRDC đã nhận biết được nhiều vật liệu có mang gen kháng ToMV. Một số vật liệu chứa gen Tm22 đã được sử dụng cho chương trình lai tạo giống cà chua như L127 (ah-Tm2a) (Mỹ), Ohio MR-12 (Mỹ), MR-13 (Mỹ) và đã tạo ra những giống cà chua có đặc tính nổi bật [81].
Trong chương trình nghiên cứu về mối quan hệ của cà chua trồng và cà chua dại với bệnh virút xoăn lá cà chua, các nhà khoa học đã thử nghiệm, đánh giá khả năng kháng bệnh virút xoăn lá của 1201 dòng, giống cà chua ở cả hai điều kiện: trong phòng thí nghiệm và ngoài đồng ruộng từ năm 1986- 1989. Kết quả nghiên cứu cho thấy có 4 dòng cà chua thuộc 2 loài (L.hirsutum và L.peruvianum) là: PI390658; PI390659; PI127830; PI127831 có khả năng kháng với bệnh xoăn lá cà chua. Ở cả hai điều kiện thử nghiệm, các dòng này đều không có biểu hiện triệu chứng của bệnh xoăn lá cà chua sau khi lâu nhiễm bệnh bằng bọ phấn trắng. Ngoài ra, khi tiến hành theo dõi
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………. 31 về mật độ và thời gian sống của bọ phấn giữa các dòng kháng và dòng mẫn cảm trên đồng ruộng cho kết quả: Ở các dòng kháng, mật độ bọ phấn là 0-4 con/m2, thời gian sống của bọ phấn trưởng thành là 3 ngày. Còn trên các dòng mẫn cảm thì có kết quả là 5-25con/m2 và 25 ngày [99].
Việc nghiên cứu giống chịu nhiệt và chống héo xanh vi khuẩn đã được các nhà chọn giống Indonesia quan tâm nhằm phát triển cà chua ở các vùng đất thấp.