Tổng quan tài liệu và cơ sở khoa học của đề tài 1.1.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÂY CÀ CHUA
1.3.1.2. Kết quả nghiờn cứu chọn tạo giống cà chua trờn thế giớ
Hiện nay xu hướng chọn tạo giống cà chua trờn thế giới là tạo ra giống cú khả năng chống chịu được nhiều loại bệnh hại (miễn dịch ngang), thớch hợp cho chế biến và thu hoạch bằng mỏy. Những giống này cú hàm lượng β-caroten cao, phự hợp trồng trong nhà kớnh, nhà lưới. Tuy nhiờn mục tiờu chọn tạo giống cú năng suất cao, phẩm chất quả tốt, chống chịu tốt với cỏc điều kiện bất thuận và sõu bệnh, phự hợp với từng vựng sinh thỏi cụ thể vẫn luụn được quan tõm ưu tiờn hàng đầu ở cỏc nước đang phỏt triển. Cỏc hướng nghiờn cứu chọn tạo giống thường căn cứ vào điều kiện đất đai, khớ hậu của từng vựng, kỹ thuật canh tỏc và nhu cầu sử dụng ăn tươi hay chế biến, từ đú xỏc định được mục tiờu cụ thể trong cụng tỏc chọn tạo loại cõy trồng này (Nguyễn Hồng Minh, 2006) [24]. Xu thế chung của cỏc nhà chọn tạo giống ở cỏc nước là nghiờn cứu phỏt triển giống và cỏc dũng tạo giống là tổ hợp rất nhiều đặc điểm, tớnh trạng như chống chịu nhiều bệnh, năng
suất cao, chất lượng quả cải thiện, tỷ lệ đậu quả cao trong điều kiện núng và sản xuất hạt lai dễ dàng (Wessel Beaver L. and Scott J.W. (1992) [156]. Cú thể túm tắt những kết quả theo một số mục tiờu chớnh trong chọn tạo giống cà chua như sau:
1.3.1.2.1. Nghiờn cứu nguồn vật liệu khởi đầu
Trong những năm qua cỏc nhà chọn tạo giống cà chua đó đỏnh giỏ cao cụng tỏc thu thập, nhập nội và khai thỏc nguồn vật liệu giống cà chua trong và ngoài nước. Tại trung tõm Nghiờn cứu và phỏt triển rau màu thế giới (AVRDC), Đài Loan, ngay từ những năm 1990 đó thu thập được 48.723 mẫu giống cà chua từ 153 nước trờn thế giới. Tại Cục Tài nguyờn di truyền thực vật Ấn Độ đó thu thập lưu giữ 2.659 mẫu giống cà chua quớ. Nguồn vật liệu này cú vai trũ quyết định trong chọn tạo giống cà chua ở Ấn Độ. Tại Trung tõm tài nguyờn di truyền cà chua thuộc hệ thống ngõn hàng gen cõy trồng quốc gia Mỹ đang lưu giữ 13 loài cà chua hoang dại để tạo ra nguồn vật liệu dự trữ marker (marker stocks) và dữ liệu tế bào. Quĩ gen cà chua của Mỹ bao gốm hơn 5000 mẫu giống bao gồm cả cà chua trồng và cỏc loài hoang dại. Tại hầu hết cỏc nước cú ngành sản xuất cà chua phỏt triển đều cú cỏc tập đoàn vật liệu khởi đầu phong phỳ để phục vụ cụng tỏc chọn tạo giống theo cỏc mục đớch sử dụng khỏc nhau.
1.3.1.2.2. Chọn tạo giống cà chua chống chịu sõu bệnh
Nhằm giảm chi phớ thuốc BVTV, tăng thu nhập cho người trồng và an toàn cho người sử dụng, cỏc cụng ty giống cõy trồng trờn thế giới đó tập trung chọn tạo cỏc giống cà chua lai chống chịu bệnh tốt (Gaikwad et al., 2010) [97]. Một số giống cà chua lai (F1) chịu nhiệt đồng thời chống chịu với một số loại bệnh như hộo xanh vi khuẩn, bệnh Fusarium, chịu tuyến trựng, cú thể thớch nghi với nhiều vựng trồng như Known –You 301, Vanguard và Sugar Pear đó được cụng ty giống Known-You (Nụng Hữu), Đài Loan đưa ra sản xuất và xuất khẩu hạt giống (Lin and Lai, 1989) [120].
Nghiờn cứu về gene qui định tớnh khỏng bệnh vi rỳt xoăn vàng lỏ cà chua, cỏc nhà khoa học đó xỏc định được 5 gene chớnh từ Ty-1 đến Ty-5 từ loài cà chua hoang dại khỏng được bệnh TYLCV (Anbinder et al., 2009) [65], xỏc định được phổ gene khỏng bệnh TYLCV từ cỏc loài cà chua hoang dại (Vidavski F. et al, 2008) [152]. Dagan et al.,(2012) [82] đó xỏc định được gene SlVRSLip từ cỏc giống cà chua khỏng bệnh TYLCV thuộc loài Solanum lycopersicum khỏng được virut xoăn vàng lỏ. Mohamad Abhari et al. (2007) [129], khi nghiờn cứu sự đa dạng của cỏc chủng virut gõy bệnh xoăn vàng lỏ cà chua (TYLCV) bằng chỉ thị DNA đó phõn lập được cỏc chủng virut và xỏc định được mối quan hệ giữa cỏc
chủng trờn thế giới. Kết quả này đó tạo được sự thuận tiện trong việc nhận diện giống cà chua khỏng bệnh virut xoăn vàng lỏ bằng chỉ thị phõn tử .
Nghiờn cứu tạo giống cà chua khỏng bệnh virus là mục tiờu của AVRDC đặt ra sau chương trỡnh nghiờn cứu cà chua chịu nhiệt, khỏng bệnh sương mai và chất lượng quả cao. Sử dụng gene Ty-2 từ giống H24, chuyển vào cỏc dũng CLN2114, CLN2116 và CLN2123, qua nhiều thế hệ chọn lọc AVRDC đó chọn được cỏc dũng CLN2679A, CLN2679C và CLN2623A mang gene Ty-2 khỏng được cỏc chủng virus gõy bệnh xoăn vàng lỏ và cú năng suất vượt trội từ 99 – 103 tấn/ha, cú chất lượng quả cao. Cỏc giống này đó được phỏt triển ở cỏc nước chõu Á, nơi cú nguy cơ nhiễm bệnh cao. Giống FMTT906 khỏng được bệnh vàng xoăn lỏ và bệnh hộo rũ fusarium chủng 1, cú dạng quả đẹp, quả cứng, chịu được vận chuyển xa, khụng bị nứt quả, chớn sớm, chịu nhiệt độ cao (AVRDC Report, 2004; 2005 và 2008) [70], [71], [72]. Nhiều dũng, giống cà chua ăn tươi của AVRDC đó được lai hữu tớnh và chọn theo hướng khỏng bệnh hộo xanh vi khuẩn thành cụng (Wessel Beaver et al, 1992) [156]; (AVRDC reports, 2005) [71].
Xỏc định bộ gene khỏng bệnh hộo xanh vi khuẩn trờn cõy cà chua, cỏc nhà khoa học Mờ Hi Cụ đó dựng kỹ thuật AFLP để phõn lập được bộ gene khỏng bệnh hộo xanh vi khuẩn từ cỏc loài cà chua trồng và cà chua hoang dại khỏc nhau như
Solanum lycopesicum, Solanum peruvianum LA2157, S. peruvianum LA2172 và
S. habrochaites LA2128 (Jose Pablo et al., 2012) [112].
Để chọn lọc được cỏc giống cà chua khỏng bệnh mốc sương, cỏc nhà khoa học của AVRDC đó tỡm ra hai gene Ph-1 và Ph-2 từ cỏc loài cà chua hoang dại cú khả năng khỏng bệnh và chuyển vào cỏc giống cà chua trồng. Kết quả tạo ra 28 dũng cú chứa gene Ph-1 và Ph-2 và một số gene khỏng bệnh đốm nõu. Ngoài ra, gene ph-3 nằm trờn nhiễm sắc thể số 9 từ giống L3708 cú nguồn gốc từ dạng hoang dại Solanum pimpinellifolium L. cũng đó được AVRDC xỏc định và chuyển sang cỏc giống cà chua thương phẩm để tạo ra giống khỏng được bệnh mốc sương (Chunwongse J. et al., 2002) [81]; Min-Jea Kim et al., 2005) [128].
Nghiờn cứu về gene qui định tớnh khỏng bệnh đốm lỏ sớm trờn cà chua, R. Chaerani và cộng sự (2007) đó xỏc định được 6 QTLs trờn cỏc nhiễm sắc thể 1,2,5,7 và 9 qui định tớnh khỏng bệnh đốm lỏ sớm từ cặp lai giữa hai loài phụ
Solanum lycopesicum và S. arcanum (Chaerani et al., 2007) [79].
1.3.1.2.3. Chọn tạo giống thớch ứng với điều kiện bất thuận / trỏi vụ
Tại AVRDC, nghiờn cứu, phỏt triển bộ giống cà chua cú khả năng đậu quả cao ở điều kiện nhiệt độ và ẩm độ cao, tạo giống chịu núng cho vụ hố ở khu vực chõu Á được thực hiện những năm qua, đó cung cấp cho cỏc nước trong khu vực
rất nhiều dũng, giống cà chua chịu núng để cỏc nước tiếp tục tuyển chọn cỏc dũng thớch ứng được với điều kiện quốc gia (AVRDC reports 2003, 2012) [69] [73].
Viện Nghiờn cứu nụng nghiệp Ấn Độ (IARI) ở Newdeli đó phỏt triển thành cụng cỏc giống cà chua Puas Rugy và Sel.120 thớch hợp trồng ở điều kiện nhiệt độ cao. Giống Puas Ruby được chọn tạo bằng phương phỏp lai giữa Siou x Meerutti cải tiến thuộc loại hỡnh sinh trưởng vụ hạn, khỏe, tỏn rộng, ớt nhỏnh, quả cú loại hỡnh dẹt đến trũn, khối lượng quả từ nhỏ đến trung bỡnh, chớn đỏ thẫm, với số quả/cõy là 25 – 30, năng suất trung bỡnh 25 tấn/ha, chớn sớm sau 60 – 65 ngày sau trồng, thớch hợp trồng ở cả vụ Thu và vụ Xuõn Hố. Giống Sel.120 thuộc loại hỡnh sinh trưởng bỏn hữu hạn, tỏn rộng, lỏ xanh thẫm, quả trũn dẹt, khối lượng quả từ trung bỡnh đến to, mềm, đỏ đều, ớt hạt, chịu nhiệt và cú khả năng khỏng bệnh tuyến trựng, thớch hợp sản xuất vụ Hố và vụ Đụng (Singh and Checma, 1989) [146]; Thomas and Umesh, 1989) [150].
Tại vựng Sakol Nakhon, Thỏi Lan, Trung tõm đào tạo nghiờn cứu nụng nghiệp Lampang đó đỏnh giỏ bộ giống cú nguồn gốc thu thập khỏc nhau và xỏc định được giống cà chua ăn tươi Seeda Hauy-sai và giống Seeda thớch nghi với điều kiện khớ hậu trong vụ mưa, đạt yờu cầu chất lượng của thị trường, năng suất quả đạt 34 tấn/ha và 32,97 tấn/ha (Pichet and Anon, 1996) [135].
Cỏc nhà khoa học Bulgari đó tạo ra được cỏc tổ hợp lai Jar và Dar thuộc dạng bỏn hữu hạn, thớch hợp cho trồng sớm trong điều kiện nhà nhõn tạo và giống Viki, Asja và Lorin thuộc dạng hữu hạn thớch hợp cho sản xuất trờn đồng ruộng trong điều kiện chớnh vụ. Nhúm tỏc giả này cũng đó phỏt hiện ra gen ps-2 quy định tớnh bất dục đực ở cà chua và họ đó ứng dụng thành cụng trong sản xuất cỏc giống cà chua núi trờn (Zhivko Petrov, 2000) [158]. Tại Philippin, hai giống cà chua lai trồng trỏi vụ Panagulan và Bonanza đó được cụng ty giống cõy trồng East-West đưa vào sản xuất năm 1986 (Soriano et al., 1989) [147].
Canh tỏc cà chua trong điều kiện nhiễm mặn ở nhiều vựng trờn thế giới cũng là một mục tiờu mà sản xuất đang hướng đến. Ứng dụng chỉ thị phõn tử trong chọn tạo giống cà chua chịu mặn là hướng đang được cỏc nhà khoa học quan tõm. Foolad et al., (2012) [94] khi nghiờn cứu trờn quần thể F2 của cặp lai L. esculentum (UCT5) x L. pennellii (LA716) đó xỏc định được 3 gene Est-3 trờn NST số 1, Prx-7 trờn NST số 3 và 6Pgdh-2 và Pgi-1 trờn NST số 12 cú liờn kết chặt với tớnh chịu mặn của cõy cà chua, và cũng xỏc định được 02 gene Got-2 trờn NST số 7 và Asp-2 trờn NST số 8 khụng qui định tớnh chịu mặn. Với kết quả này, cỏc nhà khoa học sẽ rỳt ngắn được thời gian trong việc xỏc định tớnh chịu mặn trong cỏc giống cà chua mới bằng chỉ thị phõn tử. Nghiờn cứu sự tương tỏc giữa
khả năng chịu mặn và độ ẩm khụng khớ để đề xuất phương phỏp canh tỏc hợp lý trờn đất nhiễm mặn cũng được đề cập [64].
Hạn hỏn là một trong những yếu tố phi sinh học làm hạn chế năng suất cõy trồng, đặc biệt ở những vựng khụ hạn và bỏn khụ hạn. Ứng dụng cụng nghệ sinh học trong chọn tạo giống cà chua chịu hạn và chống chịu sõu bệnh tốt, Nasar Virk và cộng sự (2012) đó xỏc định được gen SIMPK4 qui định khả năng chống chịu cỏc yếu tố phi sinh học và chức năng hoạt động của nú trờn cõy cà chua. Với việc lõy nhiễm để xỏc định tớnh khỏng bệnh, tỏc giả đó chứng minh được gene này qui định tớnh khỏng của cà chua đối với Botrytis cineria. Như vậy, cõy cà chua mang gene SIMPK4 sẽ khỏng được bệnh Botrytis cineria và chịu được khụ hạn. Kết quả này rất cú ý nghĩa cho cỏc nhà chọn giống cà chua trong cụng tỏc chọn tạo giống cho điều kiện bất thuận (Easlon H M, 2009) [87]; Nasar Virk et al., 2012) [130].
1.3.1.2.4. Chọn tạo giống năng suất cao
Nghiờn cứu, phỏt triển bộ giống cà chua lai F1 cú năng suất cao, thịt quả dày, màu sắc thớch hợp, khẩu vị ngon đó rất thành cụng tại Đài Loan. Đến năm 2005, hầu hết diện tớch cà chua được trồng nơi đõy đều là cỏc giống ưu thế lai, và ngành sản xuất cà chua lai F1 đó trở thành ngành kinh doanh ở Đài Loan, gúp phần quan trong trong xuất khẩu cà chua của nước này (AVRDC reports, 2005) [71].
Chọn tạo giống cà chua lai cú năng suất quả cao rất thành cụng ở Mỹ. Năm 1920 cỏc giống cà chua chế biến chỉ cho năng suất 10,1 tấn/ ha, đến năm 2004, năng suất của cỏc giống cà chua chế biến đó là 120 tấn/ ha. Một thời gian dài, chọn tạo giống cà chua ở Mỹ trờn cơ sở phỏt triển cỏc giống thuần cung cấp cho sản xuất, nhưng từ năm 1970 đó tập trung tạo giống cà chua ưu thế lai. Ngày nay tạo giống ưu thế lai cao về năng suất là chủ yếu ở cỏc nước như Mỹ, Nhật Bản, chõu Âu.
Ở Ấn Độ, để tạo giống ưu thế lai về năng suất và cỏc tớnh trạng quả, cỏc nhà khoa học đó tạo ra hàng loạt cỏc tổ hợp lai giữa một dũng thử khỏng hộo xanh vi khuẩn và cỏc giống cà chua thương mại dựng trong chế biến. Ưu thế lai đó được xỏc định ở tớnh trạng khối lượng quả trong 2 tổ hợp lai (Sakthi x Fresh market 9 và Sakthi x HM208F), năng suất cỏ thể trong 2 tổ hợp (Sakthi x TH3318 và Sakthi x Fresh market 9) và độ dày thịt quả ở cỏc tổ hợp (Sakthi x St64, LE206 x 64, LE214 x St64), mức độ biểu hiện ưu thế lai đạt được từ 5,95 – 21,37% (Alica et al, 2001) [61].
Trung Quốc là nước cú nhiều thành cụng trong lĩnh vực nghiờn cứu, tạo giống
cà chua lai cho năng suất cao, chất lượng tốt. Hiện nay, cỏc giống cà chua lai F1 chiếm khoảng 85% giống trồng trong sản xuất.
Thụng qua thớ nghiệm đỏnh giỏ quỏ trỡnh đậu quả diễn ra trong thời điểm cú biờn độ nhiệt ngày/đờm cao (32/270C) và ẩm độ 90% của 18 giống cà chua chịu nhiệt cú nguồn gốc từ địa phương và nhập nội, cỏc nhà khoa học Phỏp đó đó xỏc định được giống Saladette cú nguồn gốc từ Hoa Kỳ là giống cú năng suất cao trong nhúm giống cú tỷ lệ đậu quả cao (60 – 100%), giống lai F1 Tulona (Phỏp) và giống F1 Capitan (Mỹ) cho năng suất cỏ thể cao tương ứng 2,9 kg và 3,1 kg. (Denoyes and Anais, 1989) [84]; (Denoyes and Rhino, 1999) [85].
1.3.1.2.5. Chọn tạo giống chất lượng cao
Tại Mỹ, cụng tỏc chọn tạo giống cà chua chất lượng cao đó đạt được những kết quả quan trọng. Trường Đại học Florida đó tạo ra một số giống cà chua ăn tươi cú chất lượng cao. Cỏc yếu tố đảm bảo là khả năng kết hợp của cỏc dũng thuần, qui tụ năng suất, tớnh chống chịu và chất lượng vào giống ưu thế lai. Chọn giống cà chua cú hàm lượng β-Caroten, hàm lượng lycopen cao đó được John và cộng sự (2005) [110] thực hiện trờn cơ sở đỏnh giỏ cảm quan và phõn tớch hàm lượng cỏc chất trong quả cà chua của nhiều dũng giống từ nhiều nguồn thu thập. Kết quả một số dũng cà chua cú hàm lượng lycopen cao đó được xỏc định để làm nguồn vật liệu ban đầu cho chọn tạo giống cà chua chất lượng cao [60]. Giống cà chua đen Indigo Rose, sản phẩm ghộp cà chua đỏ và tớm, cho hàm lượng anthocyanin cao, ngon thơm và ngọt hơn cỏc giống thụng thường đó được cụng ty Sutton Seed, Devon, Mỹ chọn tạo thành cụng đưa vào sản xuất, Hiện sản phẩm quả đó cú mặt trờn thị trưởng ở Mỹ và Anh [73].
Ở Ba Lan, thụng qua nghiờn cứu đỏnh giỏ chất lượng một số dũng và giống cà chua, Michalik và CS (1986) đó xỏc định được giống Pulawski Pizemyslowy và dũng PH1703 cú hàm lượng chất khụ trong quả đạt 5,1%, tiếp đến là Pizemyslowy IN, đạt 5,0%, trong khi giống đối chứng Grand cú hàm lượng chất khụ chỉ đạt (2,71%), tỷ lệ đường/axit (7/8) tốt nhất là ở cỏc giống 01355 và VF92-12 (dẫn theo Tiwari and Choudhury, 1993) [149].
Tại AVRDC, Đài Loan những năm gần đõy đó tạo ra được 9 dũng cà chua ăn tươi chịu nhiệt với gen Ty-3 khỏng xoăn vàng lỏ, khỏng bệnh mốc sương (Ph2 + Ph3) và cú chất lượng quả cao để cung cấp cho cỏc nước ở vựng nhiệt đới khảo nghiệm (AVRDC, 2012)[73]. Giống cà chua ngọt Sugardrop trồng tại Tõy Ban Nha, sản phẩm lai kộp của cỏc giống cà chua cú hàm lượng đường cao, giống cú quả nhỏ, giàu vitamin C, độ brix cao từ 9-13 %, đó cú mặt trờn thị trường của Anh với giỏ bỏn 2,5 đụ la cho 280g, cao gấp 4 lần so với giỏ cà chua thường.