4. ðối tượng và phạm vi nghiờn cứu
1.6.1. Nghiờn cứu về chọn tạo giống và nhõn giống
Mọi phương phỏp chọn tạo giống khoai mụn - sọ ủều phải bắt ủầu từ hoạt ủộng tạo nguồn vật liệu di truyền ban ủầu.Theo cỏch phõn loại truyền thống, dựa vào tớnh thớch nghi và lợi thế sử dụng của giống, người ta chia quĩ gen khoai mụn - sọ ra hai nhúm gen: Nhúm khoai trồng và khoai mọc tự nhiờn.
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học nụng nghiệpẦẦẦ 18
*Nhúm kiểu gen trồng trọt: Bao gồm cỏc giống, dũng và cỏc cõy lai và ủược chia thành 3 nhúm tuỳ thuộc vào khả năng thớch ứng của chỳng với ủiều kiện mụi trường cụ thể: i) Cỏc kiểu gen phự hợp trồng trờn ướt (ủất trũng, ủất lầy thụt hoặc ruộng trồng lỳa nước); ii) Cỏc kiểu gen thớch nghi với ủất khụ hoặc ủất dốc; và Cỏc kiểu gen phự hợp trồng trờn ủất dạng trung gian (với ủiều kiện ẩm trung bỡnh). Ở kiểu gen này cú một số giống rất khú phõn biệt với cỏc giống của 2 nhúm trờn bởi vỡ chỳng cú thể sinh trưởng tốt trờn cả loại ủất ướt hoặc
ủất khụ trung bỡnh. Theo nghiờn cứu của Viện KHKT Nụng nghiệp Việt Nam, hầu hết cỏc giống ủịa phương của Việt Nam ủều ở dạng này.
* Kiểu gen hoang dại tự nhiờn
Cỏc kiểu gen dạng hoang dại cú một số ưu thế như cõy cú tớnh chống chịu cao, sinh trưởng liờn tục, hầu như vụ hạn và mọc lan nhanh bằng những dải thon và dài.Theo Ivanic và CS (1995) [46]; Simin và CS (1996) [67], nguồn gen cõy khoai mụn dại cú thể phõn thành 4 nhúm: i) Khoai mụn dại thật; Khoai mụn dại mang một số ủặc tớnh của dạng khoai sọ trồng; Khoai mụn dại với một số vật chất di truyền cú nguồn gốc từ cỏc kiểu gen trồng; và Khoai mụn Ộtrốn khoai trồng trọtỢ. Hiện nay cú hàng nghỡn giống khoai mụn - sọ và hàng trăm dạng hoang dại của khoai mụn/khoai nước ủang ủược lưu giữ tại cỏc ngõn hàng gen quốc gia và ủược sử dụng cho cỏc chương trỡnh chọn tạo giống ở cỏc nước trờn thế giới (Arditti J.,and Strauss M.S. 1979, IBPGR, 1980) [25] [44].
Nghiờn cứu về chọn lọc, phục trỏng giống khoai mụn - sọ ủó ủược cỏc nhà khoa học trờn thế giới tiến hành khỏ sớm, tuy nhiờn về chọn tạo bằng phương phỏp lai hữu tớnh cũn rất hạn chế. Thực tế cũng cho thấy biện phỏp chọn tạo giống bằng phương phỏp lai hữu tớnh và nhõn giống bằng hạt rất hạn chế và khú khăn vỡ ủa số cỏc giống khoai mụn - sọ khụng ra hoa hoặc thỉnh thoảng mới ra hoa (Shaw D.E, 1984) [65]. Hơn nữa sức sống của hạt kộm và hạt thường bị nấm mốc phỏ hoại ngay trờn ủồng ruộng trước khi thu hoạch.
Những nước nghiờn cứu nhiều về chọn tạo giống cõy khoai mụn - sọ là Hawai, Indonờsia, Thỏi Lan, Malaysia, Trung Quốc và Papua New Guine. Mục
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học nụng nghiệpẦẦẦ 19 ủớch chọn tạo giống của hầu hết cỏc nước phỏt triển mạnh cõy khoai mụn - sọ là tạo ra cỏc kiểu gen (giống, dũng và cõy lai) cú năng suất cao, chất lượng ăn củ tốt, khụng ngứa, thời gian sinh trưởng ngắn, khỏng sõu bệnh hại và thớch ứng tốt với cỏc mụi trường khỏc nhau như ruộng nước, ủất khụ hạn, ủất dốc, trồng trong búng rõm... (Prana M.S., et al., 2000) [62]. Mục tiờu chọn tạo giống khoai mụn - sọ thay ủổi theo nhu cầu của thị trường, cụng nghệ chế biến, ủiều kiện trồng trọt và sự thay ủổi của mụi trường. Trong thực tế một số giống khoai mụn năng suất cao ủó ủược chọn tạo từ lai hữu tớnh như giống Ộ Num KowiỢ ở tại Papua New Giunea, giống ỘAkalomamateỢ và Ộ LumaabuỢ tại ủảo Solomon.
Ở Trung Quốc song song với phương phỏp chọn tạo giống truyền thống, cỏc nhà khoa học ở tỉnh Sơn đụng ủó chọn tạo thành cụng giống khoai sọ cao sản Lu No.1 bằng xử lý ủột biến Coban 60 với giống ủịa phương Huangfenji. Giống Lu No1 vượt giống Huangfenji 126%. (D. Zhu, P.B.Eyzaguirre, M.Zhou, L.Sears, 2000) [30].
Ở Nhật Bản, cõy khoai mụn - sọ là cõy trồng quan trọng do truyền thống chế biến và sử dụng khoai mụn - sọ thành nhiều mún ăn ủặc sản. Tiến sĩ YOSHINO Hiromichi, đại học Okazama, Nhật Bản ủó và ủang nghiờn cứu ADN, nhiễm sắc thể của khoai mụn - sọ ủể xỏc ủịnh hệ thống phỏt sinh loài; nghiờn cứu về sự phõn bố và phỏt tỏn của cõy khoai mụn - sọ ở nhiều nước của chõu Á; nghiờn cứu bảo tồn ngõn hàng gen cõy khoai mụn - sọ ; nghiờn cứu sự thay ủổi về canh tỏc cõy khoai mụn - sọ trong hệ thống sản xuất truyền thống và sản xuất hàng húa (http://read.jst.go.jp). Những nghiờn cứu này là cơ sở cho việc chọn tạo giống cõy khoai mụn - sọ phự hợp cho sản xuất hàng húa ủỏp ứng nhu cầu tiờu dựng. Tại Nhật Bản, cỏc nhà khoa học ủó ứng dụng cụng nghệ sinh học ủể nghiờn cứu phõn loại cỏc giống khoai mụn - sọ dạng nhị bội và dạng tam bội, trờn cơ sở ủú nghiờn cứu sự tiến húa và lịch sử di chuyển của cỏc nguồn gen mụn sọ tới Nhật (Tahara, M.. V.X. Nguyen, and H.Yoshino, 1999) [68].
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học nụng nghiệpẦẦẦ 20 Từ năm 1998 TS. Lebot của CIRAD ủó xõy dựng dự ỏn ỘMạng lưới khoai mụn - sọ ở vựng đụng Nam Á và Thỏi Bỡnh Dương (TANSAO)Ợ. Dự ỏn này ủược hỗ trợ bởi Liờn minh chõu Âu với mục ủớch thu thập và ủỏnh giỏ nguồn gen khoai mụn - sọ trong khu vực cũng như xỏc ủịnh ủa dạng di truyền của nấm
Phytophthora colocasiae gõy bệnh bạc lỏ và nghiờn cứu thu thập và xỏc ủịnh nguồn gen chống chịu sõu bệnh cõy khoai mụn - sọ . Chương trỡnh TANSAO ủó sử dụng phương phỏp Marker phõn tử và AFLP ủể phõn tớch ủa dạng di truyền của 1700 giống, dũng khoai mụn - sọ. đó tạo ủược 170 dạng di truyền ủể trao ủổi và phổ biến nguồn gen bằng in vitro cho cỏc chương trỡnh giống của cỏc quốc gia tham gia dự ỏn. Dự ỏn cũng ủó xỏc ủịnh nguồn gen khỏnh bệnh cho cụng tỏc lai tạo giống mới. đa dạng di truyền của nấm Phytophthora colocasiae
gõy bệnh bạc lỏ khoai mụn - sọ ủó ủược xỏc ủịnh bằng phương phỏp isozyme và RAPD (Lebot et al., 2000) [55]. đặc ủiểm húa lý của tinh bột của 170 dạng di truyền của khoai mụn - sọ cũng ủó ủược xỏc ủịnh. Những kết quả trờn là cơ sở ủể khắc phục những trở ngại trong cụng tỏc giống khoai mụn - sọ nhằm phỏt triển chiến lược lai tạo chọn lọc giống khoai mụn - sọ dựa vào kết quả nghiờn cứu về nụng học và sinh học phõn tử (wwww.cirad.fr).
Sử dụng chỉ thị phõn tử ủể nghiờn cứu ủa dạng di truyền, phõn loại và chọn lọc giống khoai mụn - sọ mới chỉ ủược thực hiện trong thời gian gần ủõy, chủ yếu ở Trung Quốc, Nhật Bản và Indonesia. Irwin,et.al.(1998) [47] và Li Maolin (2000) [56] ủó sử dụng thành cụng RAPD ủể phõn biệt một cỏch chớnh xỏc cỏc nhúm giống khoai mụn khỏc nhau trong mối liờn quan với ủiều kiện sinh thỏi, nhằm cung cấp một số thụng tin cần thiết về sự biến dị di truyền cú ở cỏc võt liệu nghiờn cứu, những thụng tin này sẽ ủược sử dụng hữu ớch trong cụng tỏc chọn tạo giống khoai mụn - sọ mới.
Cỏc nhà chọn tạo giống khoai mụn - sọ cũng như cỏc nhà bảo vệ thực vật thường cú cỏch phõn loại riờng cỏc kiểu gen khoai mụn - sọ trờn cơ sở khả năng chống hay nhiễm ủối với một bệnh nhất ủịnh. Vớ dụ: cỏc giống khoai sọ cú thể
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học nụng nghiệpẦẦẦ 21 phõn nhúm theo mức ủộ nhiễm bệnh sương mai do nấm Phytophthora colocasiae.
Tại Việt Nam, từ 1999 cỏc nhà khoa học ủó bắt ủầu quan tõm ủến cụng tỏc tuyển chọn giống khoai mụn ngắn ngày cho ủồng bằng sụng Hồng từ tập ủoàn khoai mụn miền nỳi( Nguyễn Phựng Hà và CS, 1999) [6]. Mặc dự vậy, chỉ năm năm gần ủõy cụng tỏc này mới ủược Trung tõm Tài nguyờn Thực Vật tập trung nghiờn cứu mạnh song song với nghiờn cứu bảo tồn loài cõy này ( Nguyễn Thị Ngọc Huệ và CS, 2006) [12].
- Về chọn tạo giống khoai mụn- sọ: Cho ủến nay tại cỏc cơ sở nghiờn cứu, chủ yếu vẫn sử dụng cỏc giống ủang ủược sản xuất ở cỏc ủịa phương ủể tiến hành tuyển chọn cỏc dũng vụ tớnh theo cỏc tiờu chớ mong muốn, chưa cú một cụng trỡnh nào nghiờn cứu chọn tạo giống một cỏch cú hệ thống. Cỏc giống hiện ủược lưu giữ, sản xuất ở cỏc hộ nụng dõn chủ yếu do nụng dõn tự lựa chọn, ớt cú cơ sở khoa học, chỉ dựa vào kinh nghiệm của nụng dõn.
Trong những năm qua nhúm nghiờn cứu rau bản ủịa của Trường đại học Nụng Lõm Huế cũng ủó quan tõm nghiờn cứu về cõy khoai mụn - sọ, tuy nhiờn cỏc nghiờn cứu mới tập trung về cỏc kỹ thuật canh tỏc. Việc thu thập, bảo tồn nguồn gen và ứng dụng cỏc kỹ thuật cụng nghệ sinh học trong sản xuất cõy cú củ, ủặc biệt cõy khoai mụn - sọ chưa ủược quan tõm ủỳng mức (Hiếu và Khỏnh, 2007) [13].
Năm 2001-2003 cỏc tỏc giả Nguyễn Phụ Chu, Nguyễn Thị Ngọc Huệ và Nguyễn Văn Viết ủó chọn lọc thành cụng giống khoai sọ ngắn ngày KS4 từ quần thể giống ủịa phương Lủi sớm Hà bắc, cú những ủặc tớnh ưu việt nổi bật như thời gian sinh trưởng ngắn hơn 25 - 40 ngày giống lủi sớm Hà Bắc, năng suất cao 15 - 20 tấn/ha tuỳ mật ủộ trồng và cú chất lượng ăn nấu ngon. Giống KS4 là giống khoai sọ ủầu tiờn ủược cụng nhận là giống quốc gia (Nguyễn Phụ Chu và CS, 2004) [3]. Năm 2004 - 2006, giống khoai sọ KS5 thớch ứng rộng, phổ thời gian thu hoạch dài ủó ủược Trung tõm Tài nguyờn
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học nụng nghiệpẦẦẦ 22 Thực vật tuyển chọn từ tập ủoàn khoai sọ ủồng bằng, hiện giống KS5 ủang trồng thử nghiệm tại 1 số ủịa phương ở cỏc tỉnh phớa bắc(. Nguyễn Phụ Chu và CS, 2006) [4].
Từ năm 2006 - 2008 nhúm nghiờn cứu của Trung tõm Tài nguyờn Thực vật, Viện Khoa học Nụng nghiệp Việt Nam ủó ỏp dụng phương phỏp ủột biến thực nghiệm, xử lý tia phúng xạ Coban 60 lờn chồi ủỉnh củ con một số giống khoai sọ ủịa phương, ủó tạo ủược một số dũng thể ủột biến ngắn ngày, năng suất và chất lượng củ tốt. Hiện nay cú 4 dũng ủột biến ủang ủược Trung tõm Nghiờn cứu và Phỏt triển Cõy cú củ thuộc Viện Cõy lương thực và thực phẩm thử nghiệm ngoài sản xuất [12].
- Về nhõn giống và sản xuất giống: Giống tốt là yếu tố quan trọng quyết ủịnh năng suất cõy trồng. Hiện nay tại cỏc vựng trồng khoai mụn - sọ truyền thống, nụng dõn chủ yếu sử dụng cỏc củ nhỏnh cấp 1- cấp 2, cất giữ và năm sau ủem trồng và sử dụng nhõn giống vụ tớnh theo phương phỏp tỏch mần (chồi); một số nơi, nụng dõn cắt củ theo mầm và dựng tro bếp xử lý cỏc vết cắt rồi ủem trồng; một số cắt và xử lý ủem ủ cho nẩy mầm rồi mới trồng. Do chưa ủược chọn giống, phục trỏng giống nờn rất nhiều giống khoai mụn - sọ ủặc sản ủó bị thoỏi húa nghiờm trọng, năng suất thấp, tớnh chống chịu kộm do ủú ủang cú nguy cơ bị ủào thải trong quỏ trỡnh sản xuất; ủặc biệt trong quỏ trỡnh ủộ thị húa, thủy lợi húa, thủy ủiện húa, Ầ. và khi cõy sắn ủang lờn ngụi ủó phỏ vỡ và ủào thải cõy khoai mụn và cựng với một số cõy trồng bản ủịa khỏc.
Nhõn giống khoai mụn - sọ cho vụ sau chủ yếu bằng cỏc dũng vụ tớnh. Người ta sử dụng củ cỏi nhỏ, củ con, chồi ủỉnh, chồi bờn và dói khoai làm vật liệu. Trong tương lai cú thể nhõn giống bằng hạt ủối với cỏc vựng cú ủiều kiện khớ hậu phự hợp mà cõy khoai mụn - sọ cú thể ra hoa hoặc dựng một số chất kớch thớch sinh trưởng ủể xỳc tiến và ủiều khiển quỏ trỡnh ra hoa. Hiện nay trong sản xuất chủ yếu vẫn trồng cỏc giống, Nụng dõn tự ủể giống chưa cú sự lựa chọn
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học nụng nghiệpẦẦẦ 23 kỹ lưỡng nờn cỏch tốt nhất ủể trỏnh thoỏi hoỏ giống là hàng năm, trước và sau thu hoạch nờn tiến hành chọn lọc cỏc dũng vụ tớnh ủỳng tiờu chuẩn qui ủịnh.
Cỏc nhà khoa học khi nghiờn cứu về giống khoai mụn - sọ ủó ủưa ra một số tiờu chuẩn về vật liệu làm giống tốt như sau:
- Củ giống cú tuổi sinh lý trẻ, thường là những củ con cấp 1 hoặc cấp 2 cú khối lượng từ 20 Ờ 30g, khụng sõu bệnh, khụng thối hoặc khụ ở chúp, lớp vỏ ngoài cũn nhiều lụng.
- Cõy giống tốt cho khoai nước và khoai mụn là những ủầu mặt củ cú ủường kớnh khoảng 3 Ờ 4cm kốm theo dọc dài khoảng 15 Ờ 20cm.
- Mảnh củ giống tốt khi mảnh củ cú mầm to bằng hạt ủậu ủen kốm theo vài sợi rễ ngắn khoảng 0,5 Ờ 1cm.
Nhõn giống in vitro là phương phỏp nhõn dũng, giống từ mụ phõn sinh ủang ủược cỏc cơ quan nghiờn cứu như đại học Nụng Nghiệp Hà Nội, Viện Di truyền Nụng nghiệp, Trung tõm Tài nguyờn Thực vật, Viện Cõy Lương thực và Cõy Thực phẩm ỏp dụng ủể nhõn nhanh cỏc nguồn gen khoai mụn - sọ quớ ủang cú nguy cơ bị tuyệt chủng, cỏc nguồn gen nhập nội và làm sạch một số giống khoai bị nhiễm bệnh. Trong tương lai, cú thể nhõn giống khoai mụn bằng hạt nếu phun GA3 làm cho khoai mụn ra hoa nhiều (Nguyễn Thị Ngọc Huệ, đinh Thế Lộc, 2005) [11]