3.1. Sự đa dạng của thực vât
Cây trồng ngày nay là kết quả của quá trình chọn lọc và nhân giống các dạng/dòng cây vốn đã tiến hóa tự nhiên trên một hoặc nhiều vùng địa lý qua hàng triệu năm. Sự tiến hóa của
một loài cây từ tổ tiên hoang dại tới cây trồng ngày nay diễn ra chậm và, trong quá trình tiến hóa đã tạo ra vô số các biến dị mà nhiều số trong chúng vẫn tồn tại tới ngày nay dưới dạng các loài hoang dại. Mặc dù nhiều loài hoang dại có thể không có ý nghĩa trong nông nghiệp nhưng sự đa dạng cũng như sự sống sót của chúng khi đương đầu vói nhiều tác nhận gây bệnh chứng tỏ chúng mang các gen kháng chống lại các tác nhân gây bệnh này.
Khi con người bắt đầu làm nông nghiệp, họ chọn một số dạng cây dại để trồng. Ở mỗi vùng, những cây thích ứng được với điều kiện thời tiết địa phương, cho năng suất và chất lượng tốt nhất cũng như chống chịu được sự tấn công của dịch hại đặc trưng của địa phương tiếp tục được chọn lọc. Quá trình chọn lọc này có thể được xem như dưới tác động của 3 yếu tố (i) tự nhiên, (ii) dịch hại và (iii) con người. Hai yếu tố đầu loại bỏ những cá thể yếu đuối và mẫn cảm nhất còn yếu tố thứ 3 sẽ giữ lại những cá thể có năng suất tốt nhất trong số những cá thể sống sót. Vì quá trình chọn lọc diễn ra tương đối độc lập nên hậu quả laf có rất nhiều giống cây trồng mang đặc điểm chống chịu khác nhau trên thế giới.
Trong thế kỷ 20 và 21, con người đã tiến hành các chương trình chọn tạo giống mang tính hệ thống hơn, dựa vào những kiến thức mới về ký sinh, cây trồng và tương tác giữa chúng. Tuy nhiên xét về mức độ đa dạng của cây trồng, có thể chia làm 2 giai đoạn. Lúc đầu, mức độ đa dạng của cây khá cao do các nhà chọn giống, trong quá trình tìm kiếm các gen các gen hữu ích (năng suất cao, chất lượng tốt, chống chịu dịch hại tốt, đồng nhất, thời gian sinh trưởng ngắn....) đã lai các giống có nguồn gốc rất khác nhau (địa phương, nhập nội, cây dại...) thậm chí gây đột biến nhân tạo và tạo ra vô số các dòng/giống có kiểu gen khác nhau. Gần đây, mức độ đa dang của cây có xu hướng giảm vì các nhà chọn giống có xu hướng tổng hợp các gen tốt vào trong một số ít các giống và loại bỏ các giống không tốt. Trong nhiều trường hợp, các giống tốt này lại được trồng trên diện tích lớn. Khi các cây ký chủ đồng nhất về mặt di truyền, đặc biệt khi xét tới các gen kháng bệnh, được trồng trên một diện tích lớn, thì sẽ có một khả năng lớn là một chủng tác nhân gây bệnh mới sẽ xuất hiện và tấn công các cây ký chủ này, dẫn tới một vụ dịch. Do đồng nhất về di truyền, tốc độ phát triển dịch bệnh cao nhất, nhìn chung, bắt gặp ở các cây trồng nhân giống vô tính (Vd khoai tây, mía…); tốc độ trung bình bắt gặp ở các cây trồng tự thụ (Vd lạc…); và tốc độ thấp nhất bắt gặp ở các cây giao phấn (Vd ngô…). Điều nay giải thích tại sao hầu hết các dịch bệnh trên các quần thể thực vật tự nhiên, vốn có kiểu gen rất không đồng nhất, lại phát triển khá chậm
3.2. Nguồn gen kháng
Nguồn gen kháng bệnh có chung ”bể gen” như đối với các gen qui định các tính trạng di truyền khác. ”Bể gen” này có thể là các giống địa phương hiện trồng, giống nhập nội, giống địa phương cổ truyền, giống đã bị loại bỏ, các loài cây họ hàng hoang dại và cả các giống được gây đột biến nhân tạo.
Thông thường, gen kháng bệnh có thể tìm thấy trên các cây sống sót tại nơi có áp lực bệnh cao hoặc nơi có bệnh nặng. Trong trường hợp không thể tìm thấy cây sống sót tại một nơi có bệnh nặng thì gen kháng có thể tìm ở loài cây tương ứng trồng ở nơi khác hoặc tìm trên
họ hàng hoang dại. Một khả năng nữa để tìm nguồn gen kháng là tìm trên cây tại trung tâm khởi nguyên của tác nhân gây bệnh vì nếu cây đã tồn tại lâu dài cùng với sự có mặt của bệnh
thì chứng tỏ chúng phải mang gen kháng. Tương tự nguồn gen kháng cũng có thể tìm thấy tại
trung tâm khởi nguyên của cây.
Thuyết Vavilop về đồng tiến hóa ký sinh – ký chủ
• Vùng khởi nguyên xuất sứ của một loài cây trồng là trung tâm hình thành phong phú nhất các loại, dạng, giống của loài cây trồng đó và cây dại. Nhưng ở đó cũng là trung tâm hình
thành đầy đủ nhất các loài, dạng, chủng, nòi của ký sinh nhờ có quá trình tiến hoá và chọn lọc tự nhiên giữa KS và KC đã diễn ra ở đây lâu đời nhất
• Tính đa dạng cây trồng và ký sinh ở vùng này thể hiện qua quá trình biến dị mạnh mẽ nhất, nhờ đó xuất hiện và tích luỹ nhiều giống có tính kháng cao và đồng thời xuất hiện và tích luỹ nhiều chủng ký sinh có tính độc cao.
• Quan hệ ký sinh và ký chủ đó cũng luôn biến động song cũng đảm bảo thế cân bằng bền giữa ký sinh và ký chủ tạo thuận lợi cho sự phát triển của cả 2 phía. Phía cây trồng có các đặc tính chống bệnh mới, đồng thời tạo cho ký sinh có độc tính mới để vựot qua tính kháng của cây trồng đó.
• Trong mối quan hệ đồng tiến hoá đó thì tiến hoá khởi đầu chỉ thấy ở các loài cây ký chủ sau đó mới xuất hiện chủng ký sinh có tính độc mới để cùng tồn tại. Vậy chúng ta cần tìm kiếm nguồn gen kháng ở loài cây, giống cây ở vùng địa lý, xuất sứ khởi nguyên của chúng trên thế giới. Nguồn gen kháng đó là nguồn vật liệu nguyên thuỷ có triển vọng nhất trong lai tạo chọn lọc giống có tính miễn dịch và kháng sâu bệnh.