4.1 Sử dụng công nghệ khí canh trong nhân giống cây khoai tây
Việc kết hợp biện pháp nhân giống bằng nuôi cấy mô với các biện pháp nhân giống khác làm tăng số l−ợng, bảo đảm độ sạch bệnh và giảm giá thành cây giống... đáp ứng đ−ợc số l−ợng cũng nh− tính thời vụ của cây khoai tây là h−ớng đi hết sức đúng đắn ở tất cả các cơ sở sản xuất khoai tây giống sạch bệnh của n−ớc ta. Vấn đề này đm đ−ợc giải quyết và thực hiện thành công ở Đà Lạt với kỹ thuật tạo bồn mạ do Nguyễn Văn Uyển đề xuất (1995) [18]. Nh−ng trong điều kiện miền Bắc Việt Nam, nơi chiếm 95% diện tích trồng khoai tây của cả n−ớc, việc ứng dụng kỹ thuật trên còn những điểm hạn chế, nh− điều kiện thời tiết không thuận lợi khi ra cây cấy mô...Từ một số nghiên cứu của Bộ môn Sinh lý Thực vật và Viện Sinh học Nông nghiệp – Tr−ờng Đại học Nông nghiệp I, kỹ thuật ra cây cấy mô và nhân nhanh cây trong bồn mạ đm đ−ợc cải tiến và hoàn thiện [36], [42]. Tuy nhiên, hệ số nhân giống ở bồn mạ còn thấp (2- 4 lần), cây sinh tr−ởng chậm. Do vậy việc đáp ứng một số l−ợng cây giống lớn (hàng chục vạn cây) để trồng vào thời điểm nhất định vẫn là câu hỏi lớn cần trả lời. Công nghệ khí canh (aeroponic) đ−ợc Richard J. Stoner, 1983 [51]. ở Đại học Colorado (Mỹ) đ−a ra và áp dụng thành công trong nhân giống cây trồng từ những năm 80. Công nghệ này cho phép nhân đ−ợc nhiều loại cây trồng, chu kỳ nhân giống nhanh hơn, nhiều hơn, gấp 30 lần so với kỹ thuật truyền thống.
Trong những năm gần đây, các hệ thống khí canh lần l−ợt đ−ợc ra đời và ngày càng hoàn thiện. Từ dung dịch đầu tiên dùng trồng cây do Knop sản xuất trải qua gần 70 năm nghiên cứu và cải tiến các hệ thống dần dần đ−ợc hình thành.Từ đó tới nay ng−ời ta liên tục nghiên cứu, cải tiến các hệ thống
trồng cây trong dung dịch từ hệ thống của Gericke (1930) trồng trong dung dịch n−ớc sâu cho đến hệ thống trồng trong dung dịch n−ớc sâu hoàn toàn của Kyowa và Kubota (1977 - 1983); sau đó là kỹ thuật màng mỏng dinh d−ỡng (NFT = Nutrient Film Technique), các hệ thống khí canh nh− : Ein Geidi System (EGS), Rainforest của Mỹ, Schwalbach của úc. Hệ thống Aero - Gro System (AGS) đ−ợc xem là hệ thống cải tiến gần nhất có sử dụng thêm kỹ thuật siêu âm để tạo các thể bụi dinh d−ỡng cung cấp cho rễ cây. Tuy nhiên mỗi hệ thống có −u nh−ợc điểm nhất định phụ thuộc vào mục đích nghiên cứu và sản xuất. ứng dụng công nghệ này liệu có thể đáp ứng đ−ợc nhu cầu về cây giống và củ giống rất bức thiết của sản xuất khoai tây giống sạch bệnh? Xuất phát từ những vấn đề trên, nghiên cứu này đm đ−ợc tiến hành.
Các thí nghiệm trong nội dung này giúp ta đánh giá đ−ợc khả năng nhân giống của cây khoai tây nhờ công nghệ khí canh.
4.1.1 Nghiên cứu ảnh h−ởng của ph−ơng thức trồng khác nhau đến khả năng nhân giống của cây khoai tây
Chuyển cây từ trong in vitro ra ngoài điều kiện tự nhiên là giai đoạn cuối cùng của quy trình nhân nhanh giống cây trồng bằng nuôi cấy mô tế bào thực vật. Giai đoạn này là tối quan trọng, quyết định tính ứng dụng thực tế của một quy trình nhân giống vô tính in vitro. Vì từ đây cây phải sống tự lập hoàn toàn bằng bộ rễ và bộ lá của mình (từ dị d−ỡng sang tự d−ỡng), khác với các điều kiện tối thích trong phòng. Chính vì vậy, để cây in vitro có thể đạt tỷ lệ sống cao nhất, cần phải tìm ra ph−ơng thức trồng cây hợp lý. Các nghiên cứu của các tác giả Nguyễn Quang Thạch và cs [36], [42] cho thấy ph−ơng pháp thuỷ canh là ph−ơng pháp ra cây tối −u, cho tỷ lệ cây sống cao nhất và chúng ta hoàn toàn có thể chủ động nhân giống cây khoai tây ở giai đoạn bồn mạ. Tuy nhiên, với sự ra đời của công nghệ khí canh đm đ−ợc áp dụng thành công trên nhiều đối t−ợng cây trồng ở nhiều n−ớc trên thế giới và cho thấy đ−ợc tính −u
so sánh giữa ph−ơng thức trồng thuỷ canh (đối chứng) và ph−ơng thức trồng khí canh nhằm nâng cao hiệu quả khai thác cây khoai tây in vitro. Kết quả đ−ợc trình bày ở các bảng 4.1; 4.2 và 4.3.
Bảng 4.1 ảnh h−ởng của ph−ơng thức trồng khác nhau đến tỷ lệ sống (%) của các giống khoai tây
Trồng thuỷ canh Trồng khí canh Tên giống 2 NST 4 NST 6 NST 2 NST 4 NST 6 NST Diamant 100 91,43 78,00 100 100 100 KT2 100 80,37 76,89 100 100 100 Solara 100 90,70 70,65 100 100 100 Early 100 81,55 67,96 100 100 100 Golden 100 87,09 69,00 100 100 100 Juice 100 88,77 69,84 100 100 100 Gogu 100 86,96 70,30 100 100 100 Bora 100 82,32 73,00 100 100 100 Taedong 100 86,33 71,49 100 100 100 Winter 100 86,44 68,45 100 100 100 * Ghi chú: NST: Ngày sau trồng
Kết quả bảng 4.1 cho thấy:
Ph−ơng thức trồng khác nhau ảnh h−ởng rõ rệt đến tỷ lệ sống của cây khoai tây. ở ph−ơng thức trồng thuỷ canh: Tỷ lệ sống của cây khoai tây giảm dần theo thời gian. Sau trồng 2 ngày trồng, tỷ lệ sống của tất cả các giống là 100%, nh−ng sau 4 ngày trồng tỷ lệ này giảm xuống còn 80,37- 91,43%, và sau 6 ngày trồng thì tỷ lệ cây sống chỉ còn 67,96- 78%, giảm so với lúc ban đầu là 22- 32,04%. Trong khi đó, ở ph−ơng thức trồng khí canh, tỷ lệ sống của cây rất ổn định và đều đạt 100% ở các thời điểm theo dõi.
Nh− vậy, với ph−ơng thức trồng cây bằng khí canh đm cho tỷ lệ sống của cây in vitro là tối −u.
Bảng 4.2 ảnh h−ởng của ph−ơng thức trồng khác nhau đến tỷ lệ ra rễ (%) của các giống khoai tây
Trồng thuỷ canh Trồng khí canh Tên giống 2 NST 4 NST 6 NST 2 NST 4 NST 6 NST Diamant 0,00 0,00 30,29 0,00 83,35 100 KT2 0,00 0,00 31,46 0,00 80,82 100 Solara 0,00 0,00 28,00 0,00 80,45 100 Early 0,00 0,00 24,56 0,00 78,65 95,68 Golden 0,00 0,00 26,89 0,00 77,90 96,26 Juice 0,00 0,00 27,06 0,00 78,45 95,72 Gogu 0,00 0,00 23,00 0,00 80,00 96,27 Bora 0,00 0,00 24,45 0,00 72,76 95,00 Taedong 0,00 0,00 27,66 0,00 76,53 96,03 Winter 0,00 0,00 22,36 0,00 76,65 98,02
Kết quả bảng 4.2 cho thấy:
ở ph−ơng thức trồng khí canh, khả năng ra rễ mới của các giống khoai tây rất cao. Chỉ sau 4 ngày, tỷ lệ này đạt từ 72,76 – 83,35% và sau 6 ngày đm đạt 95,00 -100%, trong đó các giống : Diamant, KT2, Solara đm đạt tỷ lệ 100% cây ra rễ. Trong khi đó ở ph−ơng thức trồng thuỷ canh, sau 4 ngày trồng ch−a thấy sự xuất hiện rễ mới và tỷ lệ này chỉ đạt từ 22,36 – 31,46% sau 6 ngày trồng, thấp hơn so với trồng khí canh 68,54- 72,64%.
Hình 4.1 Tỷ lệ ra rễ của giống Diamant sau 6 ngày (nhân bằng ph−ơng pháp khí canh)
33.7133.33 33.33 27.53 29.44 31.71 31.23 24.53 27.44 25.86 19.73 18.91 19.3 0 5 10 15 20 25 30 35 40 T1 T2 T3 T4
Thời gian theo dõi (tuần)
N hi ệt đ ộ (o C ) A B C
Hình 4.2 Diễn biến nhiệt độ của các ph−ơng thức trồng khác nhau
A: Nhiệt độ không khí trong nhà trồng B: Nhiệt độ dung dịch thuỷ canh