a) Bất dụcvũi nhụy vươn dài (ex)
Để tỡm kiếm những kỹ thuật làm đơn giản và thuận tiện hơn quỏ trỡnh lai tạo, rất nhiều nghiờn cứu đó tập trung vào khai thỏc dạng vũi nhụy vươn dài với mục tiờu giảm cụng khử đực trong sản xuất hạt giống cà chua lai. Những kết quả đầu tiờn đạt được về nghiờn cứu ứng dụng cỏc dạng bất dục ở cõy cà chua tập trung chủ yếu vào cỏc dạng bất dục do vũi nhụy kộo dài. Song người ta thấy thực sự khú khăn khi sử dụng những dũng mẹ cú đặc điểm bất dục này như:
thay đổi của mụi trường nờn khú xỏc định tỷ lệ hoa cú vũi nhụ y vươn ra ngoài để sử dụng trong quỏ trỡnh lai tạo
- Những dũng mẹ cú vũi nhụ y cao hơn bao phấn dưới 1,5mm trở thành những dạng bỡnh thường trong những điều kiện thuận lợi vỡ vậy quỏ trỡnh tự thụ cú thể xảy ra.
- Giống lai F1 của cỏc dũng cú vũi nhụy vươn dài trờn 2mm so với bao phấn, đụi khi cũng bị ảnh hưởng bởi đặc điểm này dẫn đến tỷ lệ đậu quả thấp ảnh hưởng tới năng suất của con lai F1.
Ở Việt Nam, Nguyễn Hồng Minh (2006) [11] đó bỏo cỏo một số nghiờn cứu bước đầu về việc sử dụng cỏc dạng bất dục vũ i nhụy vươn dài. Kết quả đỏnh giỏ nhiều năm tại vựng Gia Lõm, Hà Nội, tỏc giả cho thấy: kiểu hỡnh của tớnh trạng vũi nhụy cỏi vươn dài biến động mạnh trong điều kiện vụ Đụng ở miền Bắc Việt Nam. Biểu hiện của tớnh trạng này chịu ảnh hưởng rừ rệt bởi sự tỏc động của nhiệt độ thấp (kốm theo ỏnh sỏng yếu). Ngoài ra tớnh trạng vũi nhụy vươn dài của dũng mẹ cú ảnh hưởng đến độ dài vũi nhụy của con lai F1, do vậy trong một vài trường hợp người ta phải tỡm cỏch loại bỏ sự liờn kết của gen bất dục vũi nhụy vươn dài với cỏc tớnh trạng bất dục khỏc nhằm trỏnh sự ảnh hưởng của tớnh trạng vũi nhụy vươn dài di truyền đến con lai F1 (Antanassova, 2000) [36].
Như vậy, sử dụng dũng bất dục vũi nhụy siờu dài >2mm ớt cú ý nghĩa nờn cỏc nhà khoa học đó tiếp cận để khai thỏc những ưu điểm của dạng bất dục này khi kết hợp với gen ps2 hay ms10 với mục tiờu làm thuận lợi hơn cho quỏ trỡnh thụ phấn (Bishop, 1954)[47]. Ngoài ra, sử dụng dạng bất dục VNVD giỳp nhà sản xuất dễ dàng duy trỡ dạng bất dục, đồng thời vị trớ vũi nhụy hạn chế tương đối khả năng tự thụ của dũng mẹ khi sản xuất hạt lai. Do đú nhiều tỏc giả đó đề cập đến việc khắc phục những nhược điểm của dạng bất dục vũi nhụy dài bằng một số biện phỏp làm đơn giản cỏc tương tỏc đa gen (Dhaliwal et al, 2000) [72], (Chen et al, 2007) [55].
Trờn cơ sở nghiờn cứu tỷ lệ phõn ly của hạt giống lai trong quỏ trỡnh giao phấn tự nhiờn Ruttencutter et al (1975)[155] đóđề xuất kỹ thuật sản xuất hạt lai cà chua khụng khử đực dũng mẹ hữu dục nếu dũng mẹ cú gen chỉ thị bs (brown seed) và vũi nhụy vươn đủ dài để nhận phấn. Tỏc giả chứng minh rằng tỷ lệ nảy mầm của hạt giống mang gen bs rất thấp, vỡ vậy tỷ lệ cõy tự thụ sẽ bị đào thải tự nhiờn sau khi
hạt F1 được sản xuất. Chỉ cần thụ phấn cho dũng mẹ trước khi hoa nở một ngày đảm bảo cho số lượng hạt trờn qủa cũng như khối lượng trung bỡnh quả cao hơn những bụng hoa được khử đực rồi mới thụ phấn. Như vậy điều quan trọng ở đõy là sự thuận tiện trong thao tỏc thụ phấn, do đú việc sử dụng dạng mẹ cú vũi nhụy vươn dài là phự hợp.
Đỏnh giỏ ảnh hưởng của GA3 lờn qỳa trỡnh kộo dài ra của vũi nhụy, Bukovac and Homa (1966, 1967) [51][52] cho rằng: Tỷ lệ hoa cú vũi nhụy cao hơn bao phấn khụngổn định cú thể khắc phục bằng việc sử dụngGA3 để tăng khả năng vươn dài của vũi nhụy làm thuận lợi hơn cho quỏ trỡnh thụ phấn, đồng thời tăng tỷ lệ hoa cú vũi nhụy cao hơn bao phấn.
Để khắc phục ảnh hưởng của sự di truyền tớnh trạng vũi nhụy cao hơn bao phấn đến tỷ lệ đậu quả của con lai F1.Larson et al (1948) [113] đó sử dụng tớnh tạo quả khụng hạt (pat-2) kết hợp với cỏc kiểu hỡnh ex1, ex2 để sản xuất hạt giống lai
F1 khụng cần khử đực dũng mẹ. Tớnh tạo quả khụng hạt sẽ tạo thuận lợi cho quỏ trỡnh ra hoa kết quả ở con lai F1, nõng cao năng suất. Hướng nghiờn cứu này đó mang lại những kết quả khả quan và hiện nay được ứng dụng ở một số nước trờn thế giới. (Gorguet B, 2005, 2007, 2009) [89][91][93].
b) Bất dục bào tử thể ms.
Cỏc dạng đột biến bất dục (ms) và đột biến bao phấn (sl) dường như được ỏp dụng nhiều nhất trong chương trỡnh chọn giống cõy chuyển gen. Do chỳng hoàn toàn bất dục nờn sự phỏt tỏn phấn hoa của cõy chuyển gen sang cỏc giống cà chua bỡnh thường khụng xảy ra. Hơn thế nữa, bất dục bào tử thể thường cú nhụy cao hơn bao phấn, vũi nhụy cú thể nhận hạt phấn bỡnh thường mà khụng cần khử đực giỳp giảm chi phớ trong quỏ trỡnh sản xuất hạt giống lai (Gormanand McCormick, 1997) [94].
Hiện nay chỉ cú bất dục ms10aa là được ứng dụng trong sản xuất giống thương mại. Cỏc dũng bất dục ms 10 aađược duy trỡ trong một quần thể bao gồm cả cõy bất dục và hữu dục, đõy là đặc điểm bất lợi làm hạn chế việc ứng dụng dạng bất dục đực này trong chọn giống ưu thế lai. Tuy nhiờn kiểu gen ms10 lại liờn kết với gen gõy mất sắc tố ở dịch bào (aa), vỡ vậy những cõy hữu dục được loại thải ngay từ đầu trong quỏ trỡnh sản xuất hạt lai. Kết quả phỏt triển giống lai F1 Crysty – một giống lai rất phổ biến ở Bungari từ dũng bố mẹ đẳng giao ms10 aa là bằng chứng rừ ràng về
khả năng ứng dụng dạng bất dục này trong sản xuất. (Antanassova, 2002) [39].
c) Bất dục đực vị trớ (ps):
Đõy là loại bất dục do một số cỏnh hoa cú tốc độ tăng trưởng quỏ lớn đó gõy ra sự chồng chộo và uốn với cỏnh hoa liền kề. Kết quả của hỡnh thức hợp sinh hoặc giả hợp sinh của cỏnh hoa gúp phấn đỏng kể trong việc hỡnh thành cỏc bao phấn gắn chặt với nhauvà khụng cú khả năng tung phấn.
Cỏc dạng bất dụcps đóđược ứng dụng trong một số c hương trỡnh chọn giống (Philouze, 1978) [141]; (Oryol, 1977) [137]; (Dorossiev, 1976) [76], song hiện tượng tự thụ khỏ phổ biến là bất lợi lớn làm hạn chế quỏ trỡnh ứng dụng cỏc dạng bất dục ps trong thực tế, vỡ vậy khử đực là nhược điểm chớnh của dạng bất dục này
khiứng dụng trong sản xuất hạt giống lai. Tỷ lệ tự thụ trong một số dũng bất dục ps
là khỏc nhau, phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm, sự tự thụ đạt cao nhất trong điều kiện nhiệt độ cao, (Dorossiev, 1976) [76], tỷ lệ này cú thể biến động từ 5-21%.
Năm 1976, Dorossiev [76] đó tỡm thấy một dạng bất dục vị trớ chức năng cú hoa bỡnh thường ở thế hệ F2 khi lai giữa dạng đột biến ps với dạng hữu dục. Nú
được đặc trưng bởi sự thiếu hợp nhất giữa cỏc bao phấn và cỏnh hoa. Tuy nhiờn bao phấn gắn chặt với nhụy cỏi, đặc biệt là tại đỉnh. Dựa trờn dạng biến dị nà y, một dũng cà chua ký hiệu số 159 mang gen aw (thiếu sắc tố anthocyanin) và vũi nhụy
vươn dài được phỏt triển Gen aw liờn kết chặt chẽ với ps, khụng chỉ cho phộp xỏc
định nhanh chúng sự cú mặt của con lai mà cũn giỳp cỏc nhà chọn giống dễ dàng hơn trong quỏ trỡnh nhõn cỏc dũng bất dục, bởi cỏc dạng phõn ly cú thể bị thải loại ngayở giai đoạn cõy con.
d) Bất dục đực vị trớ 2 (ps 2)
Dạng bất dục ps2 hoàn toàn cú khả năng tự thụ như những dũng cà chua bỡnh
thường nếu hạt phấn được tung ra khỏi bao phấn, dẫn đến tỷ lệ tự thụ cú thể xảy ra trong những thời điểm thuận lợi, vỡ vậy yờu cầu khử đực là bắt buộc khi sử dụng
ps2. Ngược lại trong điều kiện cú sự thay đổi của mụi trường như nhiệt độ, ỏnh sỏng hay độ ẩm khụng khớ, dạng ps2 xuất hiện hiện tượng tự bất thụ (Philouze, 1978) [141]; (Atanassova, 1999) [35]. Như vậy, khụng cú khả năng tự thụ và cần thiết phải khử đực là hai nhược điểm chớnh làm hạn chế việc sử dụng dạng bất dục đực ps2 trong sản xuất hạt giống cà chua lai F1 (Steven and Rick, 1986) [164];
(Antanassova, 1999) [35]. Mặc dự vậy vẫn cú nhiều con đường khỏc nhau để đối phú với những bất lợi và khai thỏc những lợi thế của dũng ps2 khi sử dụng chỳng chọn tạo giống ưu thế lai:
i) Trước hết người ta nhận thấy hiện tượng bất dục biểu hiện rất đa dạng trong chớnh từng kiểu gen và phụ thuộc vào kiểu di truyền. Cỏc dũng ps2 biểu hiện
khả năng tự thụ theo sự thay đổi khớ hậu trong năm. Cỏc dũng ps2 cú tỷ lệ tự thụ cao nhất là vào thỏng 8 (ở Bungari) trong điều kiện núng và khụ của mựa hố, sau khi thời vụ thớch hợp cho quỏ trỡnh sản xuất hạt lai kết thỳc. Như vậy sự tự thụ chỉ xảy ra trong giai đoạn cuối cựng của chu kỳ sinh trưởng và chỉ trong một thời gian nhất định (Atanassova, 1999) [35].
ii) Cỏc nghiờn cứu về sự xuất hiện cỏc đường nứt trờn bao phấn ở cỏc dũng
ps 2 cho thấy sự nứt ra của bao phấn thường khụng xảy ra ngay vào thời điểm hoa
nở, thường thỡ 2 -3 ngày sau đú và tỷ lệ hoa cú chứa cỏc bao phấn bị nứt với cỏc kiểu hỡnhđa dạng. Vỡ lý do này, khi sản xuất hạt giống lai sử dụng dũng bất dục đực
ps2 tỷ lệ hạt giống tự thụ thấp hơn đỏng kể so với hạt giống tự thụ trong cựng dũng
ở cựng thời gian kết thỳc của quỏ trỡnh sản xuất hạt giống lai. Trong thực tế, cỏc dũng bất dục ps2 được dựng để sản xuất hạt giống thường xuyờn được thụ phấn
trước khi bao phấn nứt 2-3 ngày, tức là trước khi bao phấn nứt thỡ hoađóđược thụ. Nếu vỡ một số lý do nào đú mà khụng thụ phấn cho cỏc dũng mẹ được thỡ người ta loại bỏ tồn bộ cỏc hoa đó nở. Do đú, tỷ lệ phần trăm cỏc dạng tự thụ tối đa là 6 -7%. Điều này cú thể sử dụ ng được để sản xuất ra 100% hạt giống lai khi ứng dụng dũng bất ducps2. (Georgiev and Atanassova, 1981) [86].
iii) Khi lai chuyển gen ps2 vào một dạng hữu dục cho thấy sự biểu hiện của
gen khỏc nhau với cỏc kiểu di truyền: với một số dũngđược chuyển gen ps2 thỡ cú
tới 70-80% cõy bất dục bị loại bỏ vỡ tỷ lệ tụ thụ cao, trong khi một số dũng khỏc lại cho tỷ lệ loại thải cõy bất dục khỏ thấp. Điều này giỳp cho việc thiết lập cỏc phương phỏp hữu ớch để chọn lọc và nhõn dũng ps 2, nú làm rừ ràng hơn sự kiểm soỏt chặt chẽ tỷ lệ hoa tự thụ và loại bỏ cõy khỏc dạng là cần thiết trong suốt quỏ trỡnh chọn giống, (Atanassova, 1999) [35].
dũng bất dục đựcps2. Để khắc phục nhược điểm này một s ố nghiờn cứu đó cố gắng kết hợp dạng bất dục ps2 và vũi nhụy vươn dài nhưng kết quả đó khụng thuđược như mong muốn. Tuy nhiờn, nghiờn cứu so sỏnh về thời gian cần thiết cho việc khử đực nụ hoa ở cỏc cõy hữu dục và hoa của những dũng bất dục cho thấy thao tỏc khử đực đối với hoa của dũng bất dục dễ dàng hơn và nhanh chúng hơn gần hai lần so với cỏc hoa bỡnh thường (Atanassova, 1999) [35]. Mặt khỏc, sự kết hợp dạng bất dục ps2 với kiểu vũi nhụy ngắn khụng chỉ giảm thiểu sự tự thụ mà cũn giỳp cho khử
đực nhanh chúng và hiệu quả Vấn đề này đóđược giải quyết bằng việc phỏt triển dũng St 993 - ps2, cú vũi nhụy ngắn, phự hợp cho việc khử đực bằng tay khụng cần dung panh kẹp (Georgiev and Atanassova, 1981) [86]. Tuy nhiờn, sự phỏt triển cỏc dũng cà chua cú vũi nhụy ngắn làm phức tạp hơn quỏ trỡnh chọn tạo giống. Việc lập bản đồ cỏc locus chứa cỏc gen kiểm soỏt tớnh trạng này cú thể tạo thuận lợi cho quỏ trỡnh chọn giống, song cho đến nay những nỗ lực này vẫn c hưa thành cụng. (Atanassova et al., 1993) [34].
Việc dễ dàng duy trỡ bất dục đực chớnh là lợi thế trong việc sử dụng ps2.
Ngoài ra, năng suất hạt giống lai cao hơn đỏng kể cũng là một trong nhiều lợi thế của việc sử dụng loại bất dục đựcps2 làm dũng mẹ trong sản xuất hạt giống cà chua lai (Atanassova, 1999) [35]. Điều này đó được kiểm chứng trong thực tế khi sản xuất hạt giống thương mại của một số giống lai phổ biến (Georgiev, 1991) [87].
Như vậy: Bất dục đực chức năng ps2 là một trong những bất dục đực nhõn
phự hợp nhất sử dụng trong thực tế chọn tạo giống cà chua ưu thế lai cho đến thời điểm này. (Gorguet et al., 2006) [92]. Trong 10 năm qua, bất dục ps2 được ứng
dụng trong cụng nghệ sản xuất hạt giống cà chua lai ở Bulgaria. Với gần 90% cỏc giống lai Bungari cú sử dụng dạng bất dục ps2 làm mẹ. Ngoài ra, sản xuất hạt giống lai sử dụng bất dục ps2 cũn được phỏt triển ở Cộng hũa Sộc và Moldova (Atanassova, 1999) [34].
Việc khai thỏc bất dục dạngps 2 núi riờng và cỏc dạng bất dục đực núi chung
để phỏt triển cỏc giống cà chua ưu thế lai trong thời gian qua cho thấy cỏc dũng bất dục đực trờn cõy cà chua là một tiềm năng to lớn để giải quyết cỏc vấn đề đặt ra của sản xuất như sự thiếu hụt lao động và tạo thuận lợi cho quỏ trỡnh sản xuất hạt giống.