Phần 2 Tổng quan tài liệu
2.4. Tình hình nghiên cứu đậu xanh trên thế giới và ở việt nam
2.4.1. Tình hình nghiên cứu đậu xanh trên thế giới
Đậu xanh đóng vai trị quan trọng và được quan tâm đầu tư nâng cao sản lượng và chất lượng để phục vụ cho nhu cầu của con người. Các chương trình chọn tạo giống cây họ đậu tại Trung tâm Rau Thế giới (AVRDC) tập trung vào
2 loại cây trồng chính là đậu xanh và đậu tương rau (Glycine max [L.]
Merrill). Đối với đậu xanh, nhờ đưa ra gieo trồng các giống năng suất cao với thời gian sinh trưởng ngắn, AVRDC kết hợp với 29 quốc gia tại châu Á phát triển đã góp phần tăng sản lượng đậu xanh toàn cầu lên hơn 1/3 chỉ trong vài thập niên (Nair et al., 2014).
Ban đầu, đậu xanh được biết đến là loại cây trồng sinh trưởng vô hạn và số quả ra trong đợt hoa đầu tiên nhiều hơn, đóng góp phần lớn cho năng suất hạt của cây. Việc thu hoạch thường tập trung vào giai đoạn quả chín từ các đợt hoa 1 hoặc 2, liên quan tới giảm chi phí lao động và bố trí hệ thống cây trồng luân canh (Trung and Yoshida, 1982). Điều này cũng một phần làm cho năng suất tổng thể của cây đậu xanh thấp so với nhiều loại cây họ đậu khác như đậu tương, lạc...
Trên toàn thế giới, thống kê hiện có khoảng 43.027 nguồn vật liệu di truyền đậu xanh đã được thu thập hoặc lưu trữ ở các ngân hàng gene khác nhau (Degefa, 2016). Trung tâm Rau Thế giới tại Đài Loan lưu giữ hơn 7000 dòng giống đậu xanh. Cục Tài nguyên Di truyền thực vật quốc gia (National Bureau of Plant Genetic Resources - NBPGR) của Ấn Độ cũng lưu giữ khoảng 3497 dòng, giống gen khác nhau của đậu xanh (Chaturvedi et al., 2011). Đây là các nguồn tài nguyên di truyền có giá trị, cung cấp các dịng và tính trạng tốt cho lai tạo các giống đậu xanh có năng suất chất lượng. Hiện chỉ một số ít tiềm năng mới được khai thác (AVGRIS, 2019; Lisa et al., 2018).
Để khai thác tốt hơn các nguồn tài ngun thực vật sẵn có trong cơng tác chọn tạo giống đậu xanh theo hướng nâng cao năng suất và chất lượng, nhiều cơ quan và chính phủ đã liên kết hợp tác cùng thực hiện triển khai các chương trình
nghiên cứu và chọn giống. Trung tâm đậu xanh được Trung tâm Nghiên cứu Nông nghiệp Quốc tế Úc (ACIAR) thúc đẩy, tài trợ Mạng lưới Nghiên cứu Đậu xanh Quốc tế (IMIN) với sự hợp tác giữa Trung tâm Rau Thế giới và một số cơ quan nghiên cứu khác. IMIN đã triển khai các nghiên cứu cải thiện giống, thúc đẩy năng suất và chất lượng của đậu xanh (IMIN, 2016).
2.4.1.1. Nghiên cứu lai và chọn tạo giống mới
Từ lâu đã có nhiều nỗ lực lớn của các nhà nghiên cứu trên thế giới trong chọn tạo giống đậu xanh nhằm tăng năng suất và chất lượng, được thực hiện với cả phương pháp truyền thống và phương pháp hiện đại (Chaturvedi et al., 2011). Các chương trình chọn giống cổ điển đã có nhiều nỗ lực nhưng năng suất của đậu xanh vẫn thấp. Chiến lược quan trọng để tăng sản lượng đậu đỗ là thay đổi cấu trúc của cây trồng để có năng suất sinh học cao, các chỉ số thu hoạch tốt nhất. Các giống đậu xanh truyền thống có thân cao và giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng kéo dài, ít quả, mục đích trồng nghiêng về thức ăn xanh gia súc. Các nghiên cứu phát triển giống gần đây đã đưa ra vài tính trạng hấp dẫn: Thân thẳng đứng, cao trung bình, chín sớm. Tuy nhiên các giống đậu xanh vẫn ít quả, quả nhỏ và ít hạt trên quả. Hướng nghiên cứu tiếp theo để đạt được năng suất hiệu quả được đề ra là: Xác định tập tính sinh trưởng với đặc tính chín sớm và đồng loạt, nhiều cành, ra hoa từ ngọn, quả dài và nhiều hạt chắc (Anusheela, 2017). Tương tự, kết hợp các kiến thức về sinh lý của cây đậu đỗ, các biện pháp nông học và thành quả của phát triển nguồn gen từ giai đoạn trước vào các chương trình chọn giống là cần thiết để đạt được mục tiêu tăng năng suất cả cây đậu xanh. Cần xác định được các tính trạng và cơ chế có thể giúp tăng sinh khối khô đưa vào các giống sản xuất, tương tự thành cơng của một số lồi đậu đỗ khác (Chauhan et al., 2010).
Các phương pháp chọn tạo giống đậu xanh gồm có: Chọn tạo dịng thuần chủng là phương pháp cịn phổ biến trong các nơng hộ, khoảng 60 giống cải thiện của đậu xanh và đậu mười được phát triển theo cách này. Chọn giống tái tổ hợp theo phả hệ, bulk, chọn lọc theo chu kỳ, lai trở lại hoặc phương pháp chọn lọc hạt đơn. Phương pháp lai chéo lồi đã được áp dụng thành cơng khi lai Vigna radiata x Vigna mungo và phát triển thành công bốn giống đậu xanh (Pant M 4, HUM 1, Meha, PM6). Nghiên cứu giống lai chưa được quan tâm ở cây đậu xanh, một phần
do đặc tính thụ phấn trong gần như hoàn toàn của loài này (Chaturvedi et al.,
2011). Nghiên cứu chọn tạo giống thích ứng rộng, chín sớm và kháng lại virus tungro mosaic đã đưa ra sản xuất một số giống thương mại. Phương pháp lai trở lại
được Chandra và cộng sự, 2010 sử dụng nhằm tìm ra giống mới có nguồn gen có thể kháng lại bệnh khảm vàng lá đậu xanh (MYMV) (Chandra et al., 2010)
Các dòng đột biến cũng được quan tâm nghiên cứu với mục đích thúc đẩy sự sinh trưởng phát triển của đậu xanh, nâng cao hiệu quả q trình cố định đạm (N), góp phần giảm đầu tư các tác nhân hóa học. Dịng đột biến R0132 (1106)::Tn5 cho thấy hiện quả cao hơn trong cố định đạm trong điều kiện thường
so với dòng gốc R0132 (Gaurav et al., 2009). Chọn giống đột biến đối với cây
đậu xanh được áp dụng với tác nhân ethyl methyl sulfonate (EMS) cho kết quả cao hơn so với methyl methanesulfonate (MMS) và sodium azide (SA). Chọn giống đột biến đậu xanh tăng cường tính trạng về hàm lượng protein và năng suất, tăng số lượng quả, số hạt/quả, khối lượng và năng suất hạt, đột biến lá quả và cây thấp, ít cành nhiều lá, kháng bệnh MYMV và chín đồng loạt. Các giống đạu xanh CO-4, Pant Moong-2, TAP-7, MUM 2, BM 4, LGG 407, LGG 450, CO-4, TT 9E and Pant Mung-1 là giống đột biến quan trọng trồng ở Ấn Độ
(Chaturvedi et al., 2011). Phương pháp gây đột bằng cách chuyển gen cố định
nitrogen từ vi khuẩn Rhizobium japonicum vào đậu xanh thông qua vi khuẩn
Escherichia coli đã được nghiên cứu thực hiện và cho thấy khả năng cố định
nitrogen ở một số dòng (Ghatage et al., 2017).
Hợp tác với khoảng 29 quốc gia tại châu Á, AVRDC thực hiện nhiều chương trình, dự án chọn tạo giống. Các giống có thời gian sinh trưởng ngắn (55- 70 ngày) để phù hợp với các hệ thống luân canh ở châu Á; có thể kháng các loại bệnh chính như MYMV, đốm đen lá, phấn trắng, dịng ít mẫn cảm với quang chu kỳ và chín đồng loạt; đồng thời tăng cường các tính trạng của cây như cho quả bên trên tán lá; tăng cường khả năng chống chịu với điều kiện bất lợi ...
Nghiên cứu và can thiệp, cải thiện giống đậu xanh ở châu Á tập trung ở Bangladesh, Bhutan, China, India, Nepal, Myanmar, Pakistan, Sri Lanka và Thái Lan cho nhiều kết quả khả quan. Năng suất của đậu xanh tại Pakistan đã tăng 55%, tương tự năng suất tăng 40% ở Bangladesh và tỉ lệ lợi nhuận-chi phí đạt 2,178. Năng suất đậu xanh tại Trung Quốc đã tăng từ 914 kg lên 1154 kg/ha trong giai đoạn 1986 đến 2000 (Nair et al., 2014).
2.4.1.2. Nghiên cứu bón phân cho giống
Nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật nông học là khâu rất quan trọng trước khi đưa giống tiềm năng ra sản xuất đại trà tại một vùng hay khu vực nhất định.
Các biện pháp can thiệp kỹ thuật đối với đậu xanh được đề xuất chung gồm có: Quản lý cỏ dại, tưới nước đủ, điều tiết nước tốt tránh ngập úng, xử lý hạt, quản lý bọ trĩ, bón phân cân đối và đầy đủ các chất dinh dưỡng và quản lý sâu bệnh hại kịp thời (Vindhyachal, 2017). Chăm sóc bón phân là một trong các kỹ thuật cơ bản cần thiết được nghiên cứu. Các điều kiện đặc thù riêng về đất đai, khí hậu địi hỏi những định mức phân bón và kỹ thuật bón khác nhau cho từng giống đậu xanh.
Mức phân bón phù hợp được đề xuất ở Ấn Độ là 10 - 15 kg N/ha, 40 kg P2O5 và 20 kg S/ha bón lót trước khi trồng, đảm bảo đủ lượng các chất dinh dưỡng trung và vi lượng cho cây, bổ xung dinh dưỡng các thời điểm nhạy cảm (Vindhyachal, 2017). Nghiên cứu trong điều kiện khô hạn vùng bắc Karnataka thuộc Ấn Độ năm 2013 với 4 mức phân bón lân (P2O5) 15 kg, 25 kg, 35 kg và 45 kg cho thấy mức phân bón lân 35 kg cho năng suất sinh khối và năng suất hạt của đậu xanh cao nhất 1.165 kg/hecta. Các chỉ tiêu quy định năng suất khác cũng cao hơn tại mức bón 35 kg lân, kết quả hấp thụ đạm, lân và kali tốt hơn (Naik, 2014).
Fathi et al. (2018) nghiên cứu ảnh hưởng của các mức bón đạm và xử lý hạt giống bằng 3 chủng vi khuẩn nốt sần (Azotobacter chrococcum, Azospirilum
brazilennes, Pseudomonas fluorescence) đã xác định mức độ bón đạm phù hợp là
60kg N/ha và vi khuẩn Azospirilum brazilennes cho năng suất đậu xanh cao nhất 2878 kg/ha. Nếu bón đạm khơng xử lý vi khuẩn nốt sần, năng suất đậu xanh đạt được rất thấp.
Nghiên cứu tại Kermanshah, Iran với 3 tỉ lệ phân bón 50, 75 và 100kg
phân đạm và 3 mật độ trồng 18, 26 và 34 cây/m2 đưa ra mức phân đạm 75kg /ha
và mật độ 34 cây/m2 cho năng suất hạt cao nhất 2403 kg/ha (Kardoni and Fathi,
2018). Nghiên cứu hàm lượng phân bón đạm (N) và lân (P) đối với đậu xanh vùng Faisalabad, Pakistan; mức bón đạm 25 kg/ha và lân 75 kg/ha được đề xuất cho năng suất hạt cao nhất 1112,96 kg/ha và có lợi nhuận sau khi trừ chi phí cao nhất (Malik et al., 2003). Shazma et al. (2018) đưa ra khuyến cáo mức phân bón đậu xanh canh tác tại Peshawar và Nowshera, Pakistan là 5 tấn phân hữu cơ (phân xanh, phân chuồng) và 30 kg N/ha.
Dinh dưỡng vi lượng có thể đóng vai trò quan trọng trong gia tăng năng suất và chất lượng của đậu xanh. Nghiên cứu của Anwar và cộng sự 2018 chỉ ra mức bón sắt (Fe) và kẽm (Zn) tối ưu là 5 và 10kg, cho năng suất đậu xanh đạt 968 kg/ha và khả năng cố định đạm đạt 323,33 kg/ha (Anwar et al., 2018). Lưu huỳnh và bo (boron - Bo) là hai nguyên tố dinh dưỡng quan trọng cần lưu ý và bổ
xung nhằm tăng sản lượng và hiệu quả sản xuất của đậu xanh. Tỉ lệ bón lưu huỳnh và bo tốt nhất cho đậu xanh là 30 kg lưu huỳnh và 200 ppm bo cho mỗi hecta canh tác tại vùng Madhya Pradesh (Singh et al., 2015).
Ngoài ra, một số chế phẩm vi sinh vật cũng được nghiên cứu nhằm gia tăng sinh trưởng cũng như năng suất của cây đậu xanh. Chế phẩm vi khuẩn hòa tan lân (Phosphorus solubilizing bacteria PSB) với một số chủng như
Pseudomonas striata, Bacillus polymyxa được nghiên cứu được sử dụng ở
Pakistan có tác dụng gia tăng các chỉ số liên quan tới năng suất của cây, tăng hàm lượng các chất dinh dưỡng đa lượng, cải thiện hàm lượng lân P và đạm N trong đất mà không gây hại cho môi trường (Hassan et al., 2017)
2.4.1.3. Nghiên cứu kỹ thuật canh tác của đậu xanh
Nghiên cứu tại điều kiện á nhiệt đới cho thấy, chỉ một phần nhỏ vật chất hữu cơ được cây đậu xanh sản xuất trước khi xuất hiện hoa, phần lớn được tích lũy sau khi quá trình nở hoa diễn ra. Tỉ lệ sinh trưởng mạnh nhất trong quá trình làm đầy quả kéo theo chỉ số diện tích lá lớn nhất. Để đạt được năng suất cao nhất nên tăng chỉ số diện tích lá, tăng hàm lượng vật chất khơ và tỉ lệ sinh trưởng ở tất cả các giai đoạn (Mondal et al., 2012).
Các đặc tính sinh lý của đậu xanh và các biện pháp nơng học áp dụng có
ảnh hưởng chặt chẽ tới năng suất của đậu xanh. Mật độ 30 cây/m2 được khuyến
cáo canh tác tại nhiều quốc giá. Canh tác đậu xanh với hàng hẹp (< 50cm) để áp dụng các biện pháp cơ giới cũng hứa hẹn gia tăng năng suất, giúp giảm sự bốc thoát hơi nước của đất, tuy nhiên cũng tăng lượng nước sử dụng do quá trình thốt hơi nước của cây. Các giống đậu xanh có lá gần nhau và khả năng hấp thụ ảnh sáng cao thì sẽ cho năng suất tiềm năng cao hơn (Chauhan and Williams, 2018).
Đậu xanh được nghiên cứu khá nhiều trong các công thức luân canh và xen canh tại châu Á. Khi trồng xen 3 hàng đậu xanh giữa các hàng nghệ, các nhà nghiên cứu nhận thấy năng suất của nghệ cao hơn so với trồng thuần, năng suất và tỉ lệ cân bằng đất (LER) cho hiệu quả cao hơn (Islam et al., 2018). Nghiên cứu canh tác đậu xanh trên đất cát ven biển Samas của Indonexia Astutik và cộng sự thấy rằng canh tác đậu xanh xen với ngô ngọt ở mật độ ngô 15 cm x 40 cm cho năng suất sinh khối cao hơn so với canh tác thuần (Astutik et al., 2018).
2.4.1.4. Nghiên cứu nguồn gen kháng sâu bệnh hại
Sâu bệnh hại nhiều và dễ dàng lây lan bùng phát là một trong những khó khăn khi canh tác đậu xan. Các nghiên cứu chọn tạo giống đậu xanh có khả năng
kháng sâu bệnh hại rất được đầu tư quan tâm nghiên cứu hiện nay. Tác nhân gây hại chính được quan tâm nghiên cứu bao gồm: Mọt đậu, bệnh khảm vàng lá đậu xanh do virus, sâu đục quả, bệnh thối đen lá, bệnh phấn trắng,...
Mọt đậu là tác nhân gây hại chính của đậu xanh trong giai đoạn lưu trữ. Côn trùng đẻ trứng vào vỏ trên đồng ruộng, ấu trùng nở trong quá trình lưu trữ và phát triển trong hạt đơn đến khi trưởng thành, sau đó đẻ trứng trên các hạt đậu và nhanh chóng lan ra (Lisa et al., 2018). Hiện chưa có giống thương mại nào miễn nhiễm với sự tấn công của mọt (Chaturvedi et al., 2011). Chỉ một loài đậu xanh dại (TC 1966) và một số dịng thuần chủng (V2709BG, V2802BG) có nguồn gốc từ Ấn Độ có khả năng miễn nhiễm hồn tồn với cả hai loài mọt Callosobruchus
chinensis và Callosobruchus maculatus. Khả năng kháng mọt được điều khiển
bởi gen trội đơn (Br) và được phân lập trong nhiễm sắc thể số 8. Lai tạo giống truyền thống sử dụng phương pháp backcross hai lần kết hợp với sự hỗ trợ của chỉ thị phân tử có thể thúc đẩy q trình chọn giống kháng mọt (Mahato et al., 2015). Một số giống có khả năng kháng mọt đã được phát triển tại Trung Quốc, Ấn Độ, Hàn Quốc (Hong et al., 2015) và tại Trung tâm Rau Thế giới.
Đối với các loài sâu hại, các nghiên cứu được triển khai tại AVRDC trong các chương trình chọn tạo giống, tuy nhiên kết quả cho thấy mức độ kháng cịn thấp. Chỉ dịng TV x 7 được tìm ra và là dịng kháng phần lớn các loài sâu đục quả (Chaturvedi et al., 2011).
Bệnh MYMV gây hại, lây lan rộng nhờ vecto bọ phấn trắng (Bemisia
tabaci Genn.). Cùng với bệnh thối lá (Cercospora leaf spot - CLS) là 2 bệnh
chính trên cây đậu xanh. Nghiên cứu đặc đính của 34 kiểu gen kháng 2 bệnh trên trong điều kiện Kharif năm 2012, các nhà khoa học nhận thấy rằng: Khơng có kiểu gen nào miễn nhiễm với 2 bệnh trên, chỉ có 5 kiểu gen được phân lập có khả năng kháng trung bình đối với bệnh MYMV và có thể đưa vào chương trình chọn tạo giống (Singh et al., 2015). Hiện có 41 giống ở Ấn Độ được chọn tạo có khả năng kháng bệnh MYMV năm 2011 (Chaturvedi et al., 2011)
Nguồn gen kháng bệnh MYMV đã được phát hiện ở các loài gần như đậu đen black gram (Vigna mungo [L.] Hepper) và đang được nghiên cứu đưa vào các dòng đậu xanh (Nair et al., 2014). Dòng NM94 phát triển từ lai chéo giữa các dòng đột biến và dòng năng suất cao, hiện được xem như dòng kháng bệnh MYMV ở một số quốc gia. Chương trình chọn giống tại Pakistan và ẤN Độ tạo
ra dịng ML 1628 có khả năng kháng một số chủng virus gây ra MYMV (Lisa et
al., 2018).
Tính trạng mật độ lơng tơ trên lá liên quan tới khả năng chống chịu điều kiện khô hạn và sức đề kháng của cây. Một số dịng được phát triển tại AVRDC dựa theo tính trạng này. Một số lượng hạn chế các nguồn gen kháng bệnh phấn trắng cũng được tìm ra ở đậu xanh. Đối với bệnh đốm đen đậu xanh gây ra do
nấm Cercospora canescens và Cercospora cruenta, giống ML 613 được phát
triển có chứa gen tạo kháng thể đối với bệnh này (Chaturvedi et al., 2011). Tuy đã đạt được nhiều thành tựu trong chọn các giống đậu xanh kháng sâu