b) Xỏc định và loại bỏ cõy dị hợp tử
1.6 Ảnh hưởng của Gibberellin (GA3) đến sự phỏt triển hoa của thực vật và ứng dụng trong sản xuất hạt giống ưu thế la
ứng dụng trong sản xuất hạt giống ưu thế lai
Gibberellin là nhúm phytohormone thứ hai được phỏt hiện sau auxin. Từ những nghiờn cứu bệnh lý “bệnh lỳa von” do loài nấm ký sinh ở cõy lỳa Gibberella fujikuroi (nấm Fusarium moniliforme ở giai đoạn dinh dưỡng) gõy nờn. Năm 1926, nhà nghiờn cứu bệnh lý thực vật Kurosawa (Nhật Bản) đó thành cụng trong thớ nghiệm gõy “bệnh von” nhõn tạo cho lỳa và ngụ Yabuta (1934 – 1938) đó tỏchđược hai chất dưới dạng tinh thể từ nấm lỳa von gọi là gibberellin A và B nhưng chưa xỏc định được bản chất húa học của chỳng (Wang et al, 2005) [177].
Năm 1955 hai nhúm nghiờn cứu của Anh và Mỹ đó phỏt hiện ra acid gibberellicở cõy lỳa bị bệnh lỳa von và xỏc định được cụng thức húa học của nú là C19H22O6(Kataoka et al, 1992) [111].
Năm 1956, West, Phiney, Radley đó tỏchđược gibberellin từ cỏc loài thực vật bậc cao và xỏc định rằng đõy là phytohormone tồn tại trong cỏc bộ phận của cõy. Hiện nay người ta đó phỏt hiện ra trờn 50 loại gibberellin và ký hiệu A1, A2, A3,... A52. Trong đú gibberellin A3 (GA3) là acid gibberellic cú tỏc dụng sinh lý mạnh nhất (Huang et al, 2003) [106]. Người ta đó tỡmđược gibberellin ở nhiều nguồn khỏc nhau như ở cỏc loại nấm, ở thực vật bậc thấp và thực vật bậc cao. Gibberellin được tổng hợp trong phụi đang sinh trưởng, trong cỏc cơ quan đang sinh trưởng khỏc như lỏ non, rễ non, quả non... và trong tế bào thỡ được tổng hợp mạnh ở trong lục lạp. Gibberellin vận chuyển khụng phõn cực, cú thể hướng ngọn và hướng gốc tựy nơi sử dụng. Gibberellin được vận chuyển trong hệ thống mạch dẫn với vận tốc từ 5- 25 mm trong 12 giờ. Gibberellin ở trong cõy cũng tồn tại ở dạng tự do và dạng liờn kết như auxin, chỳng cú thể liờn kết với glucose và protein (Gratao, 2009) [98].
Gibberellin kớch thớch sự nảy mầm, nảy chồi của cỏc mầm ngủ, của hạt và củ, do đú nú cú tỏc dụng trong việc phỏ bỏ trạng thỏi ngủ nghỉ của chỳng. Hàm lượng gibberellin thường tăng lờn lỳc chồi cõy, củ, căn hành hết thời kỳ nghỉ, lỳc hạt nảy mầm. Trong trường hợp này gibberellin kớch thớch sự tổng hợp của cỏc enzyme amilaza và cỏc enzyme thuỷ phõn khỏc như protease, photphatase... và làm tăng hoạt tớnh của cỏc enzyme này, vỡ vậy mà xỳc tiến quỏ trỡnh phõn hủy tinh bột thành đường cũng như phõn hủy cỏc polime thành monome khỏc, tạo điều kiện về nguyờn liệu và năng lượng
cho quỏ trỡnh nảy mầm. Trờn cơ sở đú, nếu cung cấp gibberellin từ bờn ngoài thỡ cú thể phỏ bỏ trạng thỏi ngủ nghỉ của hạt, củ, căn hành kể cả trạng thỏi nghỉ sõu.
Trong nhiều trường hợp gibberellin kớch thớch sự ra hoa rừ rệt. Theo học thuyết ra hoa của Trailakhian thỡ GA là một trong hai thành viờn của hocmon ra hoa (florigen) là GA và antesin. GA cần cho sự hỡnh thành và phỏt triển của trụ dưới hoa (cuống hoa), cũn antesin cần cho sự phỏt triển hoa. Vỡ vậy gibberellin kớch thớch sự sinh trưởng kộo dài và nhanh chúng của cụm hoa. (Georgiev Hr et al, 1981) [86].
Phõn húa giới đực và cỏi là do cõn bằng của GA/xytokinin+etilen. GA trong cõy liờn quan đến hỡnh thành giới tớnh đực, cũn giới tớnh cỏi được điều chỉnh bằng hai hocmon là xytokinin và etylen…Người ta cú thể xử lý GA để tăng tỷ lệ hoa đực, cũn xytokinin hoặc etylen tăng hỡnh thành hoa cỏi…(Kataoka et al, 2009) [98].
Gibberellin cú tỏc dụng giống auxin là làm tăng kớch thước của quả và tạo quả khụng hạt(Olimpieri et al, 2007) [136].
Hiệu quả sinh lý rừ rệt nhất của gibberellin là kớch thớch mạnh mẽ sự sinh trưởng kộo dài của thõn, sự v ươn dài của lúng. Hiệu quả này cú được là do gibberellin kớch thớch mạnh lờn pha gión của tế bào theo chiều dọc. Vỡ vậy khi xử lý gibberellin cho cõy đó làm tăng nhanh sự sinh trưởng dinh dưỡng nờn làm tăng sinh khối của cõy. Dưới tỏc động của gibberellin làm cho thõn cõy tăng chiều cao rất mạnh (đậu xanh, đậu tương thành dõy leo, cõy đay cao gấp 2 – 3 lần). Nú khụng những kớch thớch sự sinh trưởng mà cũn thỳcđẩy sự phõn chia tế bào. Chớnh vỡ vậy trong sản xuất lỳa lai, GA3 được sử dụng để giỳp cỏc dũng mẹ bất dục trổ thoỏt, tăng quỏ trỡnh thụ phấn bởi sự kộo dài vũi nhụy của cỏc dũng bất dục (Wang et al, 2005) [177].
Đối với cõy cà chua, Bukovac and Homa (1966) [51] đó kiểm định di truyền tớnh trạng vũi nhụy vươn dài dưới tỏc dụng của GA3 ở cỏc thế hệ phõn ly của giống cà chua Indian River, tỏc giả đó khẳng định gen kiếm soỏt tớnh trạng vũi nhụy vươn dài dưới tỏc động của GA3 là một gen đơn trội hoàn toàn với ký hiệu là Gx.
Năm 1967, cỏc tỏc giả đề xuất sử dụng GA3 để phun cho cỏc dũng mẹ cà chua bất dục vũi nhụy dài để giỳp tăng tỷ lệ hoa cú vũi nhụy cao hơn bao phấn [52]. Mặc dự vậy, k ết quả thuật này đó khụng được phỏt triển trong sản xuất hạt giống thương mại, do ảnh hưởng của GA3 tương đối ngắn, trong khi hoa cà chua lại ra rải
rỏc, mặt khỏc GA3 làm cho thõn cà chua dài ra khụng cần thiết, cõy trở nờn mềm, yếu ớt. (Scott, Williamand George 1980) [161].
Ứng dụng cỏc chất điều tiết sinh trưởng như cytokinins và gibberellins lờn cỏc loài hoang dại khỏc nhau và cỏc đột biến bất dục đực đó được nghiờn cứu để đỏnh giỏ vai trũ của cỏc hoocmon này trong quỏ trỡnh phỏt triển của hạt phấn. (Sawhney, 1994)[158]. Đụi khi, sự phỏ hủy hoặc hạn chế hạt phấn thậm chớ cả bao phấn cú thể xảy ra nếu cú sự thiếu hụt cytokinins và gibberellins. Mức độ Cytokinin và GA trong tế bào nội sinh thấp hơn đó được tỡm thấy ở dạng bất dục sl-2 (stamenless-2) của cà chua (Sawhney, 2004) [159]; (Olimpieri et al, 2007) [136]. Hơn nữa, với những dạng cà chua cú đột biến thiếu GA (GiB-1 và GiB-2) là những dũng bất dục đực và khả năng sinh sản cú thể được phục hồi nếu được cung cấp GA3 từ ngoài (Olimpieri et al, 2007) [136].
Việc cung cấp thờm cỏc chất điều tiết sinh trưởng từ ngoài lờn cõy trồng cú thể ảnh hưởng đến nhiều quỏ trỡnh sinh trưởng phỏt triển của cõy (Huang et al 2003) [106]. Vỡ vậy, để trỏnh cỏc kiểu hỡnh tăng trưởng bất thường, việc tăng nồng độ hormone chỉ được tiến hành trong cỏc mụ cụ thể chẳng hạn như bao phấn, cỏnh hoa.
Điểm qua cỏc kết quả nghiờn cứu về chọn tạo và ứng dụng bất dục đực trong sản xuất hạt giống cà chua ưu thế lai, chỳng ta thấy cỏc nhà nghiờn cứu đóđạt được những thành tựu cả về mặt khoa học lẫn kinh tế. Đối với Việt nam, việc ứng dụng bất dục đực trong sản xuất hạt giống cũn là những nghiờn cứu ban đầu và khỏ mới mẻ. Tuy nhiờn, với nền kinh tế thị trườn g, xu hướng phỏt triển của cụng nghệ và dịch vụ tăng thỡ vấn đề lao động thủ cụng phục vụ cụng tỏc khử đực và chọn lọc trong sản xuất hạt giống lai ngày càng thiếu hụt. Việc nghiờn cứu tỡm tũiđể cú thể sản xuất được hạt lai khụng phải khử đực luụn là một đũi hỏi bức thiết. Giải quyết được vấn đề này khụng chỉ gúp phần hạ giỏ thành hạt giống lai cà chua mà cũn giải quyết được vấn đề lao động trong tương lai gần nước ta sẽ gặp phải. Vỡ vậy trong khuụn khổ luận ỏn này sẽ tiến hành nghiờn cứu bổ sung một số vấ n đề sau:
-Ứng dụng dạng cà chua bất dục vũi nhụy vươn dài trong sản xuất hạt giống lai F1 khụng khử đực dũng mẹ.
- Xõy dựng quy trỡnhđịnh hướng sản xuất hạt giống cà chua lai khụng khử đực dũng mẹ phự hợp với sinh thỏi vựng đồng bằng sụng Hồng.
Chương2
VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIấN CỨU