1.5.1.1. Di truyền về đặc tính sinh trưởng
Pierce và Wehner (1989) [25] đã phát hiện, mô tả và lập danh sách gen và các nhóm gen liên kết ở dưa chuột. Trong số 105 gen được mô tả, có 15 đột biến cây con, 8 đột biến thân, 14 đột biến lá, 20 đột biến hoa, 18 đột biến quả, 12 đột biến màu sắc quả, 15 gen chống chịu bệnh, 2 gen chống chịu bất thuận của ngoại cảnh và 1 gen chống chịu sâu hại. Song đến năm 1990, Pierce và Wehner lại cho rằng có 6 nhóm liên kết, trong mỗi nhóm có số lượng gen liên kết khác nhau. Ở nhóm 1 có 12 gen, nhóm 2 có 9, nhóm 3 có 5, nhóm 4 có 12, nhóm 5 có 3 và nhóm 6 có 2 gen, dựa trên các kết quả này tác giả đã xây dựng bản đồ gen liên kết ở cây dưa chuột (Pierce và Wehner, 1990) [26],
Khi nghiên cứu về đặc điểm sinh trưởng ở cây dưa chuột, Tatlioglu (1993) [27] đã phát hiện ra một loại dưa chuột sau một thời gian sinh trưởng trên đỉnh ngọn của thân chính xuất hiện một chùm hoa và cây ngừng sinh trưởng về chiều cao. Hiện tượng này được gọi là dạng hình sinh trưởng hữu hạn và do gen lặn de kiểm soát, còn gen trội De kiểm soát dạng hình sinh trưởng vô hạn. Tuy gen de xác định sinh trưởng hữu hạn nhưng chiều dài của thân dưa chuột lại do gen t quy định, gen này hoạt động hoàn toàn độc lập với gen de. Khi có mặt của gen t ở trạng thái đồng hợp tử, các cây dưa chuột thường có thân ngắn. Ở giai đoạn cuối của thời kỳ sinh trưởng, gen de cũng đóng vai trò làm giảm số đốt và làm ngắn đốt trên cây do đó sẽ làm giảm chiều cao của cây. Theo quan điểm của Franken (1981) [31], dạng hình sinh trưởng hữu hạn có quan hệ đến chiều cao cây, số lượng đốt và chiều dài đốt là do hàng loạt gen kiểm soát, hoạt động đa gen lại chịu tác động bởi điều kiện môi trường.
Năm 1998, Carlos [27] cho biết có ít nhất 70 gen quy định các tính trạng trên cây dưa chuột. Các gen quy định đặc điểm cây, đặc điểm quả như: gen dw quy định cây dạng bụi, gen td kiểm soát việc ức chế hình thành tua cuốn, gen trội B quy định gai quả màu đen, gai màu đen hoặc màu nâu trội so với gai màu trắng (Tkachenco, 1935) [29]. Nhưng gen B quy định màu sắc gai lại có liên kết chặt với gen R xác định màu quả chín đỏ và cũng liên kết với gen H quy định phân bố dạng lưới nhăn trên vỏ quả. Hutchins (1940) [27] cho biết gen c quy định tính trạng vỏ quả dưa chuột khi chín có màu trắng kem, gen này tương tác với gen R và di truyền ở F2 theo tỷ lệ 9 màu đỏ (RC) : 3 màu cam (Rc) : 3 màu vàng (rC) : 1 màu kem (rc). Hầu hết các giống dưa chuột châu Âu có gen Tu, khi có mặt của gen này các u vấu phát triển trên bề mặt quả khi quả còn xanh, đây cũng là chỉ tiêu mà nhiều người tiêu dùng ưu thích.
1.5.1.2. Nghiên cứu di truyền tính chống chịu sâu bệnh hại
Carlos (1998) [27] cho biết, hiện nay trên cây dưa chuột đã phát hiện được một số gen chống các bệnh sau: gen dm quy định tính chống chịu bệnh sương mai (Pseudoperonospora); các gen pm-1, pm-2, pm-3, pm-h quy định tính chống chịu bệnh phấn trắng (Erysiphe cichoracearum) và (Sphaerotheca fuliginea); gen Ccu quy định tính chống chịu bệnh nấm vảy (Cladosporium); gen Bw chống bệnh héo vi khuẩn (Ervinia); gen Ar chống bệnh thán thư (Colleotrichum); gen Cmv quy định tính chống chịu bệnh virut khảm dưa chuột; gen Wmv quy định tính chống chịu bệnh virut khảm dưa hấu…
Tính chống chịu các bệnh do nấm, tùy từng nòi của thể gây bệnh mà có các gen chống chịu khác nhau. Bệnh sương mai được kiểm soát bởi các gen đơn lặn dm, còn bệnh phấn trắng do nhiều gen lặn đơn kiểm soát như: pm-1,
pm-2, pm-3, pm-h. Một gen trội Foc kháng bệnh héo do nấm được phát hiện ở mẫu giống Wis. 248. Bệnh thán thư với các nòi 1 do gen lặn đơn ca kiểm tra (tìm thấy ở mẫu SC 19B) còn nòi 2 do đa gen kiểm tra (dòng ar 79 – 95 từ mẫu PI 197087), đồng thời gen trội đơn Ar có thể kiểm tra tính chống chịu với thán thư nói chung. Gen này tìm thấy trong các mẫu PI 175111 ; PI 175120, PI 179676, PI 183308 và PI 183445.
Về tính chống chịu các bệnh do virus: các gen Cmv - kiểm tra tính chống chịu virus khảm dưa chuột (trong mẫu Wisc. SMR 12, Wisc. SMR 15 và Wisc. SMR 18), Wmv - kiểm tra tính chống chịu khảm dưa hấu 2 trên cây dưa chuột là các gen trội đơn (có trong mẫu Kyolo 3 Feel). Còn các gen lặn đơn wmv -1-1 kiểm tra tính chống chịu bệnh khảm dưa hấu trên dưa chuột (trong mẫu Surinam) và zymv kiểm tra tính chống chịu bệnh khảm vàng trên dưa chuột (trong mẫu TMG).
tra tính chống chịu với héo xanh vi khuẩn đã được tìm thấy trong mẫu có mã số PI 200818 và bệnh đốm góc lá được kiểm tra bởi gen lặn đơn psl cũng đã được phát hiện trong mẫu MSU 9402 và Gy 14A.
Tính chống chịu với sâu hại như bọ rùa, sâu xanh, rệp, nhện lá, bọ phấn trắng và tuyến trùng cho đến nay mặc dù đã có một số kết quả trong nghiên cứu nhưng ứng dụng trong thực tế đang là vấn đề nan giải. Người ta đã tìm ra tính chống chịu tuyến trùng ở mẫu Cucurmis metuliferus E. Mey và chống chịu với nhện ở mẫu C.africanus Lindeley, C. angllria L. và C.myriocarplls
Nau. Tính chống chịu với bọ phấn trắng đã được tìm thấy ở C.angolensis
Hook, C. asper Cogn. và C. dinteri Cogn. Tuy nhiên những loài trên đều là loài hoang dại có n = 12 do đó để chuyển gen chống chịu vào dưa chuột có n = 7 cần phải áp dụng công nghệ sinh học, phương pháp lai trở lại (back cross) v.v...
1.5.1.3. Nghiên cứu di truyền tính gây đắng ở quả dưa chuột
Tính đắng của quả dưa chuột là một trong những chỉ tiêu liên quan đến chất lượng quả. Wehner (1999) [63] cho rằng, chất gây đắng cucurbitacin được tìm thấy ở hầu hết các cây họ bầu bí (Cucurbitaceae) và ở cây dưa chuột. Hàm lượng chất gây đắng cucurbitacin rất khác nhau ở từng cây hoặc ở từng quả khác nhau, thậm trí trên cùng quả có chỗ đắng có chỗ không đắng. Gen Bt xác định sự có mặt của chất gây đắng cucurbitacin, một hợp chất hữu cơ terpenoid có tác dụng kháng nhện nhưng nó lại hấp dẫn bọ cánh cứng hại dưa chuột. Nhưng các kết quả nghiên cứu của Andeweg và Bruyn (1959) [25] cho biết, khi có mặt của gen bi, cây dưa chuột thiếu chất tạo chất gây đắng cucurbitacin và quả không bị đắng. Gen bi có mặt ở hầu hết các giống dưa chuột của Hà Lan.
bi làm quả không bị đắng (Wehmer, 1993) [62]. Trong công tác giống, chọn giống dưa chuột không có chất gây đắng sẽ nâng cao chất lượng quả. Xingfang và cs, (2007) [65], khi nghiên cứu về sự di truyền tính trạng đắng của dưa chuột đã đưa ra kết luận: sự biểu hiện tính đắng rất khác nhau ở các dòng dưa chuột khác nhau. Khi có mặt của gen BiBiBtBt, dòng đó có chất đắng cả ở lá và quả; dòng không bị đắng cả ở lá và quả có gen bibibtbt; dòng chỉ bị đắng ở lá có chứa gen BiBibtbt.
Sử dụng chỉ thị phân tử AFLP để xác định gen quy định vị đắng (Bt) của dưa chuột bằng phương pháp BSA, Gu và cs. (2006) [23] đã cho thấy, hai chất chỉ thị trội AFLP là E23M66-101 và E25M65-213 được sàng lọc. Kết quả phân tích cho thấy ở cây F2 có quả bị đắng các đoạn có kích thước 101bp và 213 bp, nhưng ở cây F2 không có quả đắng thì không có đoạn nào. Khoảng cách di truyền của E23M66-101 là 5cM và E25M65-213 là 4cM. Hai đoạn chỉ thị nằm ở hai phía của gen Bt. Do vậy, bằng công nghệ di truyền phân tử AFLP có thể sử dụng như chất chỉ thị để trợ giúp cho quá trình chọn lọc.
Độ đắng của dưa chuột phụ thuộc vào đặc điểm di truyền của giống cũng như điều kiện trồng trọt (Yasutaka và Hideyuki, 2003), Bienz và Thornton (1989) [26].
1.5.1.4. Nghiên cứu gen qui định hương thơm ở quả dưa chuột
Mùi thơm trong cây trồng là đặc điểm đặc biệt và có giá trị lớn. nhu cầu và giá cả của các giống dưa chuột có mùi thơm thì cũng cao hơn các loại dưa không có mùi thơm. Trong các loại cây trồng có giá trị kinh tế như gạo, việc tạo ra giống thơm chất lượng là một mục tiêu chính trong các chương trình chọn tạo giống trên toàn thế giới. Các nghiên cứu trước đây về gạo (Sood and Siddiq 1978), đậu nành (AVRDC 2003), cao lương (Murty et al. 1982) cho thấy mùi thơm là một tính trạng lặn được kiểm soát bởi một gen đơn.
(AVRDC 2003 AVRDC progress report 2002. AVRDC-The World Vegetable Center, Shanhua, Taiwan.) (Murty D. S., Nicodemus K. D. and House L. R. 1982 Inheritance of basmati and dimpled seed in sorghum. Crop Sci. 22, 1080– 1082.) [23].
Mặc dù dưa chuột là một loại cây trồng quan trọng, nhưng gen quy định mùi thơm trong dưa chuột là khá hiếm gặp. Lá và quả của dưa chuột có thể có hương thơm của dứa dại (Pandanus amaryllifolius L.), hoặc hương nếp (Oryza sativa L.), hay mùi thơm của đậu nành (Glycine max (L.) Merr.) và đôi khi gặp cả giống có mùi hương của cây cao lương (Sorghum bicolor (L.) Moench). Mùi hương trên là do sự kết hợp giữa các hợp chất hóa học dễ bay hơi 2-acetyl-1-pyrroline (2AP) (Buttery et al. 1983a, b; Fushimi and Masuda 2001). Khi nghiên cứu di truyền của giống dưa chuột thơm PKT của Thái Lan, Pramnoi P. và cs. đã đi đến kết luận rằng tính trạng mùi thơm của giống dưa chuột trên do một gen lăn qui định và đề xuất ký hiệu là fgr (Pramnoi P và cs., 2013) [27].