Trong chọn tạo giống khoai tây, có bốn dạng bố mẹ thường được sử dụng bao gồm các giống Tuberosum, các giống Andigena, các loài khoai tây trồng nhị bội và các loài khoai tây dại. Ngày nay, người ta đã đồng ý chung rằng, ở hầu hết các nơi trên thế giới, một giống Tuberosum, thuộc S. tuberosum ssp.
tuberosum, có thể cho năng suất cao trong các điều kiện ngày dài, phải là một
trong các bố mẹ của một cặp lai, nếu đặc tính mong muốn không thể tìm thấy được ở các giống Tuberosum, thì nguồn tiếp đó phải là Andigena nếu có thể. Nếu không có ở Andigena, thì mới đến lượt dạng khoai tây trồng nhị bội thể và khoai tây dại là một dạng bố mẹ cuối cùng (Howard, 1982) [50]. Trong đề tài nghiên cứu này, các vật liệu Andigena kháng virus và kháng bệnh mốc sương đã được sử dụng làm bố mẹ.
Nhóm khoai tây Tuberosum
Như đã trình bày ở trên, trong số 7 loài khoai tây trồng, chỉ có loài phụ S.
tuberosum ssp. tuberosum (nhóm Tuberosum) là được trồng phổ biến ở khắp nơi
trên thế giới. Tuy nhiên, nền di truyền của các giống Tuberosum ở châu Âu và Bắc Mỹ là hẹp (Bradshaw và Mackay, 1994 [20]; Hoopes and Plaisted, 1987) [48] . Trong khi đó, Andigena, nhóm giống khoai tây trồng ở Vùng cao Andes (loài phụ Solanum tuberosum subsp. andigena) lại giàu về biến dị di truyền đối với nhiều tính trạng.
Nhóm khoai tây Andigena
Về quan hệ tiến hóa, sự lai tự nhiên (natural hybridization) giữa loài
Solanum stenotonum (2n=2x=24), nhị bội thể, với loài khoai tây dại Solanum sparsipilum (2n=2x=24), nhị bội thể, được nối tiếp bởi quá trình nhân đôi nhiễm
sắc thể đã tạo ra Solanum tuberosum subsp. andigena (2n=4x=48), tứ bội thể (Hawkes, 1994) [42].
Về mặt hình thái và một số đặc tính cơ bản khác, ta có thể thấy rất rõ sự khác nhau giữa các giống thuộc nhóm Tuberosum với các giống thuộc nhóm Andigena. Các giống thuộc nhóm Tuberosum thích ứng với ngày dài (long day), góc lá rộng, phiến lá chét rộng, tia củ ngắn, thân cây và củ ít có màu sắc tím hoặc tía, mắt củ nông. Khác với các giống Tuberosum, các giống Andigena thích ứng với ngày ngắn (short day), có góc lá hẹp, phiến lá hẹp, nhiều lá chét, đầu lá chét hơi nhọn, tia củ dài, thân, cuống lá và mắt củ thường có nhiều sắc tố tím hoặc tía, nhiều giống có mắt củ sâu.
Neotuberosum
Andigena có nền di truyền rộng, giàu biến dị di truyền nhưng lại có sự mẫn cảm với độ dài ngày làm cho nó không thích hợp ngay với các chương trình chọn tạo giống ở các vùng ôn đới. Trước hết, nó cần phải được trải qua một số chu kỳ chọn lọc theo chu kỳ (recurrent selection) để có thể thích ứng với điều kiện ngày dài, ra củ tốt và có dạng củ có khả năng chấp nhận được (Plaisted, 1971 và Simmonds, 1966; trích dẫn bởi Hoopes and Plaisted, 1987) [48]. Một số chương trình chọn tạo giống ở các vùng ôn đới từ nhiều năm về trước đã có các quần thể Andigena thích nghi tốt với các điều kiện ngày dài (Hoopes and Plaisted, 1987) [48]. Các quần thể Andigena mới này được gọi là Neotuberosum. Năm 1959, Simmonds ở Anh quốc đã bắt đầu một thí nghiệm nhằm mở rộng nền di truyền của Tuberosum và để thử nghiệm giả thuyết rằng nhóm Tuberosum sự thực đã tiến hóa bởi chọn lọc từ Andigena, bằng cách lai tạo và chọn lọc, một quần thể có nền Andigena có thể tạo ra các bố mẹ có khả năng đưa trực tiếp vào các chương trình chọn tạo giống hiện đại (Simmmonds, 1963) [72].
Bradshaw và Mackay, 1994, đã đề cập rằng một chương trình tương tự đã được bắt đầu ở Mỹ bởi Plaisted năm 1963 bằng các vật liệu do Simmonds cung cấp (Rasco và các dồng tác giả, 1980 [66]; Plaisted, 1987 [65]); bởi Maris (1989) [59] vào năm 1967 ở Hà Lan và bởi Tarn vào năm 1968 ở Canada (Glendinning,
1987) [39]. Các quần thể này đã tách rời hẳn từ vật liệu nguồn gốc của chúng và hiện được gọi là Neotuberosum. Các chương trình này đã cho thấy rằng thông qua chọn lọc hàng loạt một cách đơn giản ở vùng vĩ tuyến Bắc, dưới các điều kiện mùa hè ngày dài, Andigena sẽ thích nghi và tạo ra những bố mẹ phù hợp với việc đưa trực tiếp vào các chương trình chọn tạo giống khoai tây hiện đại.
Từ những nội dung trình bày ở trên, có thể suy luận rằng, những giống khoai tây thuộc nhóm Andigena chưa thích ứng lắm với điều kiện ngày tương đối dài trong vụ Xuân ở Vùng cao phía Bắc Việt Nam, thông qua lai tạo và chọn lọc một số chu kỳ theo phương pháp chọn lọc theo chu kỳ (recurrent selection), tính thích ứng với độ dài ngày của các vật liệu Andigena này có thể được cải tiến. Điều này có nghĩa là, nguồn vật liệu Andigena, có thể được dùng làm bố mẹ để lai tạo và chọn lọc ra những giống mới thích nghi cả với vụ Đông (ngày ngắn) ở đồng bằng và vụ Xuân (ngày tương đối dài) ở Vùng cao phía Bắc Việt Nam. Có thể nhấn mạnh rằng, ở các tỉnh phía Bắc Việt Nam, một giống khoai tây ưu tú, phải là giống khoai tây vừa cho năng suất cao trong vụ Đông ở Đồng bằng Bắc bộ, vừa cho năng suất cao trong vụ Xuân ở Vùng cao phía Bắc để thuận tiện cho việc sản xuất khoai tây giống ở Vùng cao phía Bắc và cung ứng khoai tây giống cho Đồng bằng Bắc bộ. Hay nói một cách khác là nó phải có tính thích ứng rộng. Đây là một trong những vấn đề được đặt ra và thực hiện trong các nội dung chọn tạo giống và nhân giống của đề tài. Vì vậy, trong phạm vi nội dung nghiên cứu của đề tài, chọn tạo giống khoai tây ở Vùng cao phía Bắc lại được nghiên cứu ở cả ở hai vùng sinh thái nông nghiệp là Đồng bằng Bắc bộ và Vùng cao phía Bắc.
1.4.3 Các mục tiêu chọn tạo giống
Việc xác định mục tiêu chọn tạo giống là điều quan trọng đầu tiên đối với một chương trình chọn tạo giống. Mỗi một giống đang được trồng trong sản xuất đều có những nhược điểm nào đó và điều này cũng đúng ngay cả đối với các
giống trồng trong tương lai (Hoopes và Plaisted, 1987) [48]. Cũng giống như hầu hết các loại cây trồng khác, khoai tây có nhiều loại sâu bệnh phá hại và như vậy, cơ hội để tạo ra một giống hoàn hảo với năng suất cao, chất lượng tốt và chống chịu với tất cả các loại sâu bệnh là rất nhỏ (Howard, 1982) [50]. Đúng là như vậy, Simmonds, 1979 [72] cho rằng không có giống hoàn hảo, chỉ có thể chọn tạo ra được những giống có thể sử dụng được mà thôi.
Sau khi đã xác định được mục tiêu chọn tạo giống, cần phải xác định các tính trạng cần chọn tạo. Đối với khoai tây, có thể dễ dàng liệt kê ra được tối thiểu 20 tính trạng mong muốn ở một giống trồng mới. Về mặt lý thuyết, nếu như tất cả các tính trạng này có thể được tổ hợp vào một cặp lai, và nếu một phần tư các con lai với mỗi con có một trong đặc tính ở mức mong muốn, chỉ có khoảng một cá thể trong số một ngàn tỷ có thể có 20 tính trạng. Ngay cả nếu nếu chọn lọc ở mức 50% là đạt yêu cầu đối với mỗi tính trạng, chỉ có một kiểu gen (genotype) trong số một triệu có thể có thể kết hợp được cả 20 đặc tính mà thôi. Trên thực tế, các mức chọn lọc thường là ở từ 5 đến 10% đối với nhiều tính trạng, tiếp theo là chọn lọc tiếp để tìm ra các kiểu gene mong muốn (Hoopes and Plaisted, 1987) [48]. Vì vậy mà Howard, 1978 [49] đã nhấn mạnh rằng, cần phải có đầu óc thực tế trong việc đưa ra các mục tiêu chọn tạo giống. Thay vì chọn tạo ra giống hoàn hảo, nhà chọn tạo giống nên chọn tạo ra những giống trồng không quá hoàn hảo. Đối với giống mới, nó chỉ cần tối thiểu là hơn giống cũ ở một tính trạng mà không kém giống cũ ở bất cứ một tính trạng quan trọng nào. Từ khoảng 1 triệu cây con (genotypes) mới có thể chọn được ra một giống mới. Một giống mới không cần phải thay toàn bộ các giống đang tồn tại. Nó nên có khả năng phù hợp về một số khía cạnh nào đó trong hệ thống sản xuất và thương mại, không cần thiết phải toàn diện (Hoopes and Plaisted, 1987) [48].