4. Những đóng góp mới của đề tài
1.4.3. Tình hình nghiên cứu kỹ thuật ghép trong sản xuất giống dưa lê
1.4.3.1 Cơ sở khoa học của việc ghép cây
Theo Lâm Ngọc Phương và Lê Minh Lý (2012) ghép cây là sự kết hợp một bộ phận của cây này với một bộ phận của cây khác, tạo thành một tổ hợp ghép, cùng sinh trưởng và phát triển như là một cây thống nhất để tạo nên một cây mới giữ được đặc tính của cây giống ban đầu. Để ghép thành công, cây gốc ghép và ngọn ghép phải có quan hệ họ hàng gần và trong khi ghép bắt buộc tế bào tượng tầng của gốc ghép và ngọn ghép phải tiếp xúc với nhau. Do vậy, để tạo nên cây ghép khỏe thì việc lựa chọn tổ hợp gốc ghép – ngọn ghép tương đồng là hết sức quan trọng. Việc chọn được tổ hợp ghép tốt sẽ cho những tác dụng cộng hưởng, chọn tổ hợp ghép không phù hợp sẽ có tác dụng ngược lại. Ngoài ra, kỹ thuật ghép, điều kiện môi trường, sức sinh trưởng và hình thái của cây cũng là những yếu tố quyết định đến khả năng sống sau ghép.
Theo Lâm Ngọc Phương (2006) thì gốc ghép và ngọn ghép có thể ảnh hưởng tương hỗ nhau, gốc ghép ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của ngọn ghép, sự ra hoa kết trái của cây ghép, khả năng chống chịu điều kiện bất lợi của môi trường (hạn hán, ngập úng, bệnh hại trong đất). Cây ghép có đường kính gốc lớn hơn, hệ thống rễ lớn hơn sẽ cho năng suất cao hơn so với các cây không ghép (Nina và Marijana, 2010). Ngược lại ngọn ghép cũng ảnh hưởng đến gốc ghép, ngọn ghép cung cấp dinh dưỡng cho sự phát triển bộ rễ của gốc ghép. Tuy nhiên ảnh hưởng của ngọn ghép đến gốc ghép thể hiện không rõ rệt.
- Lịch sử cây rau ghép: Kỹ thuật ghép trên cây rau bắt đầu được nghiên cứu từ những năm 1920 nhằm kiểm soát một số bệnh trong đất. Những nghiên cứu được thực hiện đầu tiên ở châu Á, châu Âu và Trung Đông. Cây dưa hấu ghép đầu tiên trên gốc bầu để kháng bệnh hại rễ do nấm Fusarium được nghiên cứu năm 1927 tại Nhật Bản, cây cà tím (Solanum melongena L.) ghép trên cây cà dại (Solanum integrifolium Poir.) vào những năm 1950. Dưa lê ghép không được quan tâm nghiên cứu nhiều tới những năm 1960, mặc dù đã có những nghiên cứu trên dưa lê nhưng vẫn ít được sự quan tâm hơn dưa hấu. Hiện nay, đối với cây rau, ghép được sử dụng chủ yếu cho rau ăn quả như dưa hấu, cà chua, cà, dưa chuột, dưa lê và ớt. Những cây rau ghép này được trồng ngoài đồng và trong nhà kính ở Nhật Bản, Hàn Quốc cũng như một số nước Trung Quốc, Tây Ban Nha, Italia, Hy Lạp, Thổ Nhĩ Kỳ và Ixraen (Yetisir, 2017). Ở Nhật Bản và Hàn Quốc hầu hết cây rau họ bầu bí và cà chua được trồng từ cây ghép. Dưa lê ghép tại Hàn Quốc chiếm 96%, chúng làm tăng khả năng chịu lạnh và kháng bệnh hại rễ do nấm Fusarium gây ra (Lee và Oda,2003).
Một số nghiên cứu về gốc ghép cho dưa lê cho thấy gốc ghép phù hợp cho dưa lê gồm có các loài thuộc họ bầu bí: Cucurbita moschata, C. maxima, C.pepo, C.sativus, Laganaria siceraria, Benincasa hispida, C. Lanatus, Luffa cylindrica
(Imazu, 1949). Đầu những năm 1960 dưa lê nhóm makuwa ở Nhật Bản và Hàn Quốc được ghép phổ biến trên gốc ghép bí đỏ C. moschata và bí đỏ lai giữa C. maxima x C. moschata nhằm mục đích kháng bệnh héo do nấm Fusarium và chịu được thời tiết lạnh (Lee và cs., 2010).
Đối với dưa lê Hàn Quốc (oriental melon) gốc ghép được nghiên cứu sử dụng làm tăng khả năng kháng bệnh héo do nấm Fusarium gây ra, trong số đó có gốc bí lai Shintosa (Cucurbita maxima x Cucurbita moschata) (Lee, 1994). Tại Nhật Bản cũng sử dụng gốc bí lai Shintosa làm gốc ghép cho dưa hấu, dưa lê, dưa chuột, cây ghép có khả năng kháng tới bệnh héo do nấm Fusarium, cây sinh trưởng tốt dưới điều kiện nhiệt độ thấp.
Trong sản xuất dưa lê đang sử dụng một số kiểu ghép như: Kiểu ghép chọc lỗ (hole insertion grafting), kiểu ghép áp ngọn (cleft grafting), kiểu ghép áp lưỡi (tongue approach grafting) (Guan và Zhao, 2015)
1.5.3.2. Một số kết quả nghiên cứu gốc ghép trên cây họ bầu bí
a) Ảnh hưởng của gốc ghép đến ngọn ghép
Có nhiều nguyên nhân giải thích cho hiện tượng gốc ghép ảnh hưởng đến chất lượng quả. Nguyên nhân rõ ràng nhất là sự không tương thích giữa gốc ghép và ngọn ghép, gây ra sự phát triển quá mạnh hoặc quá kém của ngọn ghép, dẫn đến giảm dòng nước và chất dinh dưỡng chảy qua vết ghép, gây héo cây. Sự không tương thích có thể bị ảnh hưởng bởi sự khác biệt về cấu trúc và mô tế bào, đặc điểm sinh lý và sinh hóa, giai đoạn sinh trưởng của gốc ghép và ngọn ghép, hoocmon sinh trưởng và yếu tố môi trường.
Nhìn chung sự tương thích giữa gốc ghép và ngọn ghép có liên quan đến sự gần gũi trong phân loại, nhưng cũng có những ngoại lệ. Andrews và Marquez (1993) chỉ ra sự ảnh hưởng của nhân tố môi trường và kỹ thuật ghép. Khi các điều kiện này được đảm bảo, thì sự không tương thích của gốc ghép có thể do một số nhân tố khác.
Hầu hết các báo cáo về cây ghép cho thấy những thay đổi ở ngọn ghép được điều khiển bởi gốc ghép thông qua sự hấp thu, tổng hợp và vận chuyển nước, chất dinh dưỡng và hoocmon thực vật. Một vài nghiên cứu khác khám phá ra sự ảnh hưởng của ngọn ghép bởi sự vận chuyển protein và mRNA từ gốc ghép (dẫn theo Angela và cs., 2008), mRNA và protein từ gốc ghép có thể được vận chuyển lên ngọn ghép thông qua phloem và tích lũy trong đỉnh sinh trưởng của ngọn ghép.
b) Ghép làm tăng sự hấp thu dinh dưỡng
Ghép ảnh hưởng đến sự hấp thu và vận chuyển phốt pho, nitơ, magiê và canxi. Hu và cs., (2006) cho rằng cây con ghép làm cải thiện khả năng hấp thụ dinh dưỡng, tăng khả năng quang hợp, đặc biệt được chú ý trong điều kiện các tháng vụ Đông trong nhà kính thiếu ánh sáng và CO2 thấp. Có ý kiến cho rằng trong điều kiện này, cây ghép cho năng suất cao hơn, đôi khi chất lượng quả được cải thiện (Zhu và cs, 2006).
c) Ghép ảnh hưởng đến thời gian ra hoa và thu quả
Biểu hiện giới tính và quá trình ra hoa được điều khiển bởi hoocmon thực vật. Sự kết hợp giữa ngọn ghép và gốc ghép có thể ảnh hưởng đến sự sản sinh hoocmon thực vật, và ảnh hưởng đến tổ chức ghép. Dưa hấu ghép trên gốc bầu
làm cho cây ra hoa cái sớm hơn từ 4 - 8 ngày (Yetisir và cs., 2003; Sakata và cs., 2007). Nghiên cứu khác lại chỉ ra dưa hấu ghép bí đỏ và bầu ra hoa cái muộn hơn, đặc biệt trên gốc ghép bí lai ‘Shintosa’ (Yamasaki và cs., 1994). Thời gian ra hoa ảnh hưởng đến thời gian thu hoạch, do vậy có thể ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng quả (Angela và cs., 2008; Kumar và cs., 2018). Sự ra hoa muộn ở cây ghép có thể là do sinh trưởng chậm hơn của ngọn ghép (Kumar và cs., 2018). Tuy nhiên, cũng không có nhiều báo cáo cung cấp thông tin về sự ảnh hưởng của cây ghép đến quá trình ra hoa cái của cây (Ashok và Kumar, 2017).
d) Ghép ảnh hưởng đến chất lượng quả
Các nghiên cứu về ảnh hưởng của cây ghép đến chất lượng rau quả được bắt đầu từ những năm 1940. Rõ ràng rằng, năng suất và chất lượng quả của cây ghép phần lớn phụ thuộc vào giống dùng làm ngọn ghép, nhưng gốc ghép cũng có thể làm ảnh hưởng đến những đặc điểm này. Nhiều kết quả nghiên cứu đánh giá chất lượng quả của cây ghép không đồng nhất. Sự khác biệt trong các kết quả có thể là do môi trường canh tác khác nhau, loại gốc ghép/ngọn ghép được sử dụng và ngày thu hoạch. Bởi cây ghép ảnh hưởng đến ngày ra hoa và thu hoạch, nên khó thu hoạch đồng thời giữa cây ghép và không ghép.
Tác giả Ahmet Turhan và cs (2012) nghiên cứu ảnh hưởng của dưa hấu giống ‘Crimson Tide’, ‘Dumara’, và ‘Farao’ ghép trên 3 gốc ghép là giống bí lai ‘Dynamo’, ‘RS-841’, và ‘Shintosa’. Kết quả chỉ ra một số chỉ tiêu chất lượng quả như chất rắn hòa tan, lượng đường tổng số và hàm lượng axit thấp hơn ở cây ghép, chỉ có hàm lượng licopen là không thay đổi. Điều này cho thấy sử dụng gốc ghép không làm tăng chất lượng quả.
Nghiên cứu của Lee và Oda (2003) cho thấy dưa lê ghép có chất lượng quả thấp hơn không ghép: lượng chất rắn hòa tan thấp, thịt quả xơ, mùi vị kém. Đối với dưa hấu ghép làm giảm chất rắn hòa tan, giảm độ cứng, giảm mùi vị, nhiều chất xơ. Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu lại có kết quả ngược lại.
Davis và Perkins (2005) nghiên cứu dưa hấu ghép trên gốc bí đỏ (Cucurbita argyrosperma C. Huber) và bí đỏ lai (C. pepo L.) cho thấy dưa hấu ghép làm tăng chất lượng quả như độ Brix và hàm lượng lycopene, tăng độ cứng quả.
Imazu (1949) đã đề xuất sử dụng bí đỏ Cucurbita moschata (Duchesne ex. Poir) làm gốc ghép cho dưa lê (Cucumis melo), vì nó có khả năng kháng bệnh héo
Fusarium cũng như sức sống của cây mạnh mẽ, mặc dù ông cũng chỉ ra rằng dưa mật (Cucumis melo var. inodorus) ghép trên gốc bí này có hương vị quả kém hơn.
e) Ghép ảnh hưởng đến năng suất
Theo Mohammadi và cs., (2016): Dưa lê ghép trên gốc bí đỏ có số quả/cây cao hơn, năng suất tăng 23,5%. Dưa lê ghép có độ dày thịt quả cao hơn cây dưa lê không ghép, tuy nhiên không ảnh hưởng đến nồng độ chất rắn hòa tan. Thân của cây ghép phát triển dài hơn cây không ghép.
Nghiên cứu của Yarsi và cs. (2012) sử dụng giống dưa lê ‘Falez’ và ‘Galia C- 8’ ghép trên 7 gốc ghép khác nhau. Kết quả nghiên cứu cho thấy các gốc ghép khác nhau ảnh hưởng đến năng suất quả, nhưng không ảnh hưởng đến chất lượng quả (tổng số chất rắn hòa tan), hình dạng quả, độ dày vỏ quả, độ cứng quả. Dưa lê ghép trên 3 dòng Bí Đỏ lai P360, RS841 và TZ148 cho năng suất cao hơn các gốc ghép khác và đối chứng. Đây là gốc ghép phù hợp nhất cho 2 giống dưa lê ‘Falez’ và ‘Galia C-8’ tại Thổ Nhĩ Kỳ.
Nghiên cứu khác của Traka-Mavrona và cs., (2000) về ảnh hưởng của gốc ghép là các giống bí đỏ (Cucurbita spp.) đến năng suất và chất lượng quả dưa lê cho thấy gốc ghép không ảnh hưởng đến đặc điểm hình thái quả, năng suất và chất lượng của quả dưa lê, mà ảnh hưởng đến hương vị và độ cứng quả, làm giảm hương vị ở một số loại gốc ghép. Trong các giống bí đỏ, giống dưa ‘Lefko Amynteou’ có khả năng sinh trưởng tốt nhất trên gốc bí địa phương ‘Kalkabaki’
Nghiên cứu của Khankahdani và cs. (2012 ) cho thấy năng suất dưa hấu đạt cao nhất khi ghép trên gốc bầu (Lagenaria), thấp hơn ở gốc ghép trên bí đỏ (Cucurbita) so với đối chứng không ghép. Lý do năng suất thấp có thể là do sự không tương thích giữa gốc ghép bí đỏ và ngọn ghép dưa hấu (Yetisir và cs., 2003)
f) Ghép ảnh hưởng đến tính chống chịu
Mục đích chính của cây ghép nghiên cứu trên các cây họ cà và họ bầu bí là làm tăng kháng bệnh và tuyến trùng trong đất (Wenjing Guan và cs., 2019), ngoài ra còn tăng khả năng kháng bệnh trên lá và rễ như bệnh thối rễ đen do nấm Phomopsis
sclerotioides và bệnh nứt thân chảy nhựa do nấm Didymella bryoniae gây ra cho dưa lê, bệnh do virus (Louws và cs., 2010). Tuyến trùng hại rễ làm cho khả năng hút nước và dinh dưỡng kém. Nghiên cứu gốc ghép có khả năng kháng tới bệnh do tuyến trùng có ý nghĩa quan trọng trong nhân giống. Tại Trung Quốc, các nhà khoa học sử dụng dưa chuột dại (Cucumis pustulatus) làm gốc ghép cho dưa chuột, dưa hấu và dưa lê. Kết quả chọn được 5 dòng kháng tuyến trùng hại rễ và 12 dòng biểu hiện kháng bệnh béo rũ do nấm Fusarium. Đây là nghiên cứu đầu tiên chỉ ra sự phù hợp của gốc ghép C.pustulatus đến khả năng kháng bệnh do tuyến trùng hại rễ và héo do nấm Fussarium trên dưa chuột, dưa lê và dưa hấu (Bin Liu và cs., 2015).
Ngoài nghiên cứu khả năng kháng bệnh của cây ghép, các nhà nghiên cứu còn quan tâm tới khả năng chống chịu với những bất thuận của điều kiện ngoại cảnh: chịu lạnh, chịu nóng, chịu úng, chịu mặn. Một số nước như Hàn Quốc, Nhật Bản sản xuất dưa lê chủ yếu trong nhà kính, tuy nhiên vào mùa đông khi nhiệt độ môi trường thấp sẽ ảnh hưởng đến sinh trưởng, đặc biệt là cây ưa nắng như dưa lê. Sử dụng gốc ghép là giống bí lai (Cucurbita maxima × C. moschata) làm giảm ảnh hưởng của nhiệt độ thấp gây ra cho dưa lê sản xuất trong nhà kính (Lee và cs., 2010).
Cây ghép có thể ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm. Sự kết hợp giữa gốc và ngọn ghép nên được lựa chọn cẩn thận tùy thuộc vào điều kiện khí hậu và địa lý cụ thể. Lựa chọn phù hợp có thể kiểm soát các bệnh từ đất, làm tăng năng suất, cải thiện chất lượng quả và tăng khả năng chống chịu với điều kiện ngoại cảnh.
1.4.3.3. Tình hình sử dụng cây rau ghép trên thế giới và Việt Nam
Đông Á là thị trường rau ghép lớn nhất với chủ yếu rau họ bầu bí và họ cà. Một số nước có tỷ lệ sử dụng giống cây ghép cao như Hàn Quốc dưa hấu ghép chiếm 99%, dưa lê ghép chiếm trên 90%, Nhật Bản 94% và Trung Quốc là 40% (Bie và cs., 2017). Cà chua ghép trên cà tím chiếm 65%, ớt chiếm 10-14%. Ở Hà Lan, trong điều kiện canh tác thủy canh hoàn toàn sử dụng cây ghép. Ngày nay, cây rau ghép đã sử dụng rộng khắp Đông Âu, Bắc và Nam Mỹ, Ấn độ, Phillipin. Canada xuất khẩu cây ghép sang Mexicô, do vậy thương mại giống ghép đang được tăng lên nhanh chóng (Bie và cs., 2017).
Ở Nhật Bản: Sử dụng cây rau ghép được bắt đầu từ cuối những năm 1920s nhằm hạn chế bệnh héo Fusarium trên dưa hấu. Từ những năm 1980, dưa hấu ghép đã đạt trên 90%. Sau đó cây ghép tiếp tục được phát triển trên các loại rau ăn quả khác. Hiện nay, được sử dụng phổ biến nhất là dưa hấu ghép đạt 93,9%, dưa chuột 92,6%, dưa lê 32,0%, cà chua 57,7%, cà tím 79,0 và 13,8% trên ớt ngọt. Dưa hấu, dưa chuột canh tác trong mọi điều kiện, cà chua, cà tím sản xuất trong nhà kính cao hơn ngoài đồng hoặc nhà vòm nilon. Nghiên cứu và sử dụng giống ghép trong thời gian tới có thể tiếp tục tăng lên (Matsunaga, 2017).
Hàn Quốc là quốc gia sử dụng cây rau ghép từ rất lâu. Hiện nay cây rau họ bầu bí, họ cà được sử dụng với tỷ lệ lớn. Dưa hấu ghép chiếm 99%, dưa lê ghép đạt trên 90%, dưa chuột ghép >75%, ngoài ra còn cà chua, cà tím, ớt cũng được sử dụng cây con ghép phổ biến. Một số giống dưa lê Hàn Quốc như Obokpluskkul, Joeundae, Ob bok kkul được ghép chính trên gốc bí lai ‘Kkottojwa’ và ‘Sintojwa’ của công ty giống Nongwoo Bio – Hàn Quốc.
Trung Quốc là quốc gia sản xuất rau họ bầu bí và họ cà đứng đầu thế giới. Công nghệ ghép đã bắt đầu được áp dụng từ những năm 1970. Hiện nay, cây giống ghép được sử dụng phổ biến ở nhiều tỉnh trên một số loại cây trồng như dưa chuột, dưa hấu, dưa lê, cà chua, cà, ớt. Mặc dù tỷ lệ sử dụng cây rau ghép đã tăng nhưng vẫn thấp hơn nhiều so với Nhật Bản và Hàn Quốc. Trung Quốc sản xuất dưa hấu và dưa chuột chiếm hơn nửa diện tích và sản lượng so với thế giới. Trong đó giống ghép chiếm khoảng 40% trên dưa hấu, 20% dưa lê, 30% dưa chuột, 15% cà tím, 1% cà chua, 1% ớt. Ngoài ra, còn được sử dụng cho mướp đắng và bầu sao. Trong đó, đặc biệt như tỉnh Hải Nam chiếm 99% dưa hấu dùng giống ghép. Hiện nay, có ít nhất 40 giống rau được sử dụng làm gốc ghép (Huang và cs., 2015).
Tại Thổ Nhĩ Kỳ nghiên cứu và sử dụng rau ghép bắt đầu từ năm 2001. Rau ghép gồm có dưa hấu, cà chua, cà, dưa chuột, dưa lê và ớt được sản xuất bởi 33 công ty giống tại Thổ Nhĩ Kỳ. Năm 2015, sản xuất được 175 triệu cây giống ghép, tăng lên hơn 10 lần so với thập kỷ trước, trong đó cà chua ghép là 74 triệu cây, dưa hấu ghép 77 triệu cây, đây là hai loài cây ghép lớn nhất, tiếp đến dưa chuột. Gần đây, bắt đầu sản