CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU
1.2. Tổng quan một số phƣơng pháp nhân giống vô tín hở thực vật và nhân
nhân giống cây hoắc hƣơng
1.2.1. Nhân giống vô tính bằng kỹ thuật giâm hom
mở rộng và chuyển giao cộng nghệ cho các cơ sở sản xuất. Các phƣơng pháp chủ yếu là từ cành hoặc chồi đƣợc cắt thành từng đoạn dài 10 - 15cm, nhúng vào thuốc bột và cắm vào giá thể bằng cát hay trong túi bầu. Hom đƣợc phun mù theo định kỳ để giữ ẩm cho hom giâm không bị quá khô hay quá ẩm. Kết quả của hom giâm đƣợc xác định bởi thời gian ngắn và tỷ lệ ra rễ cao. Có nhiều yếu tố ảnh hƣởng đến kết quả của việc giâm hom, nhƣng phụ thuộc bởi ba yếu tố chính là: Khả năng ra rễ của hom giâm (cá thể, giai đoạn và vị trí của hom), môi trƣờng giâm hom và các chất kích thích ra rễ [35].
Nhân giống bằng hom là phƣơng pháp dùng một phần lá, một đoạn thân, đoạn cành hoặc đoạn rễ để tạo ra cây mới gọi là cây hom. Cây hom có đặc tính di truyền nhƣ của cây mẹ. Nhân giống bằng hom là phƣơng pháp có hệ số nhân giống lớn nên đƣợc dùng phổ biến trong nhân giống cây rừng, cây cảnh và cây ăn quả.
Kỹ thuật giâm hom nhằm phục vụ những ƣu điểm sau:
- Cây con giữ nguyên tính trạng của cây mẹ, cây đồng đều thuận tiện cho quá trình chăm sóc, thu hoạch.
- Thời gian nhân giống tƣơng đối nhanh, hệ số nhân giống cao. - Chu kỳ khai thác ngắn, hiệu quả kinh tế cao.
Nhƣng phƣơng pháp giâm hom cũng có những nhƣợc điểm:
- Đối với những giống khó ra rễ, sử dụng phƣơng pháp này đòi hỏi phải có những trang thiết bị cần thiết để có thể khống chế đƣợc điều kiện nhiệt độ, ẩm độ và ánh sáng trong nhà giâm.
- Dễ bị nhiễm bệnh nếu không xử lý tốt hom giâm và nền giâm. - Giá thành đầu tƣ ban đầu cao [25].
1.2.1.1. Cơ sở khoa học của phương pháp nhân giống vô tính bằng kỹ thuật giâm hom
Khi có tác động cắt cành thì auxin sẽ đƣợc hình thành một cách nhanh chóng tại đỉnh sinh trƣởng và các cơ quan non, sau đó qua hệ thống mạch
libe, auxin đƣợc vận chuyển về phần vết cắt cành chiết, cành giâm để kích thích tạo rễ bất định. Ngƣời ta chia sự hình thành rễ bất định làm ba giai đoạn: - Giai đoạn phản phân hoá của tế bào thƣợng tầng trở lại chức năng phân chia của mô phân sinh tạo khối tế bào bất định (callus). Lƣợng auxin lớn để phản phân hoá tế bào 10-4
– 10-5 g/cm3
- Giai đoạn tái phân hoá : Các tế bào bất tái phân hoá hình thành mầm rễ bất định cần lƣợng auxin thấp hơn 10-7
g/cm3
- Giai đoạn sinh trƣởng của mầm rễ để hình thành rễ bất định. Lƣợng auxin cần rất thấp 10-11
– 10-12 g/cm3 hoặc không cần.
Thƣờng sử dụng các chất thuộc nhóm auxin ngoại sinh để kích thích sự tạo rễ bất định nhanh và hiệu quả trong kỹ thuật giâm chiết cành: IBA, NAA, NAA, 2,4D [25].
1.2.1.2. Các nhân tố ảnh hưởng đến khả năng ra rễ khi giâm hom
* Các nhân tố nội sinh
a. Đặc điểm di truyền của loài
Nhiều nghiên cứu cho thấy không phải tất cả các loài đều có khả năng ra rễ nhƣ nhau. Nanda (1970) đã dựa theo khả năng ra rễ để chua các loài cây gỗ thành 3 nhóm chính là
- Nhóm dễ ra rễ gốm 29 loài nhƣ một số loài thuộc các chi Ficus sp, Morus sp,…
- Nhóm khó ra rễ gồm 26 loài nhƣ các chi Malus sp, Prynus sp,….
- Nhóm có khả năng ra rễ trung bình gồm 65 loài trong đó có các chi
Eucaluptus sp, Taxus sp,…….
Vì thế theo khả năng giâm hom có thể chia thực vật thành 2 nhóm chính là: - Nhóm sinh sản chủ yếu bằng hom cành: Nhiều loài cây thuộc học Dâu tằm nhƣ Đa, Sung… và một số loài thuộc họ Liễu nhƣ Dƣơng, Liễu,… và các loài cây nông nghiệp nhƣ Sắn, Mía, Khoai… đối với những loài cây này khi giâm hom không cần xử lý thuốc vẫn ra rễ bình thƣờng.
- Nhóm sinh sản chủ yếu bằng hạt thì khả năng ra rễ của hom giâm bị hạn chế ở các mức độ khác nhau. Đối với nhóm này muốn có tỷ lệ ra rễ cao phải dùng các cây non và phải xử lý các chất kích thích ra rễ thích hợp [14].
b. Đặc điểm di truyền của từng xuất xứ, từng cá thể
Do đặc điểm biến dị mà các xuất xử và các cá thể khác nhau cũng có khả năng ra rễ khác nhau
c. Tuổi cây mẹ lấy cành
Khả năng ra rễ không những do tính di truyền quy định mà còn phụ thuộc rất lớn vào tuổi cây mẹ lấy cành. Thông thƣờng, cây chƣa sinh sản hạt sẽ dễ nhân giống bằng hom hơn khi cây đã sinh sản hạt, hom lấy từ cây tuổi non dễ ra rễ hơn hom lấy từ cây tuổi già [7].
Cây non không những có tỷ lệ ra rễ lớn mà thời gian ra rễ cũng ngắn hơn. Trong một số trƣờng hợp khả năng ra rễ giảm xuống ở hom giâm của cây nhiều tuổi đƣợc giải thích là do tỷ lệ đƣờng tổng số/ đạm tổng số cao ở thân cây, nói cách khác, do hàm lƣợng đạm ở thân giảm xuống [7].
d. Vị trí cành và tuổi cành
Hom lấy từ các phần khác nhau trên thân sẽ có tỷ lệ ra rễ khác nhau. Thông thƣờng thì hom lấy từ cành ở tầng dƣới dễ ra rễ hơn cành ở tầng trên, cành cấp 1 dễ ra rễ hơn cành cấp 2, cấp 3.
Cành chồi vƣợt dễ ra rễ hơn cành lấy từ tán cây, vì vậy đối với nhiều loài cây, ngƣời ta thƣờng xử lý cho cây ra chồi vƣợt để lấy hom giâm. Tuy nhiên, khả năng ra rễ cao của cành chồi vƣợt cũng thay đổi theo vị trí lấy hom
Tuổi cành cũng ảnh hƣởng rất lớn đến tỷ lệ ra rễ. Thông thƣờng cành nửa hóa gỗ (cành bánh tẻ) là loại cành thƣờng cho tỷ lệ ra rễ cao nhất, cành hóa gỗ yếu hoặc đã hóa gỗ thƣờng cho tỷ lệ ra rễ kém hơn [7].
e. Sự tồn tại của lá trên hom
Lá là cơ quan quang hợp để tạo ra các chất hữu cơ cần thiết cho cây, đồng thời là cơ quan thoát hơi nƣớc để khuếch tán tác dụng của chất kích
thích ra rễ đến các bộ phận của hom. Lá cũng là cơ quan điều tiết các chất điều hòa sinh trƣởng ở hom giâm, vì thế, khi giâm hom nhất thiết phải để lại một số diện tích lá cần thiết. Không có lá thì hom không thể ra rễ nhƣng nếu diện tích lá quá lớn thì quá trình thoát hơi nƣớc quá mạnh sẽ làm hom bị héo và chết trƣớc lúc có thể ra rễ, mặt khác để lá nhiều thì hom sẽ quá dài, không thể cắt đƣợc nhiều hom. Khi chuẩn bị giâm hom, hom phải có 1 - 2 lá và phải cắt bớt 1 phần phiến lá, chỉ để lại 1/3 - 1/2 diện tích phiến lá [7].
g. Các chất điều hòa sinh trưởng
Trong các chất điều hòa sinh trƣởng thì auxin đƣợc coi là chất quan trọng nhất trong quá trình ra rễ của cây hom. Song nhiều chất khác tác động cùng auxin và thay đổi hoạt tính của auxin cũng tồn tại 1 cách tự nhiên trong các mô của hom giâm và tác động quá trình ra rễ của chúng. Trong đó quan trọng nhất là Rhizocalin, đồng nhân tố rễ và các chất kích thích và kìm hãm ra rễ [14].
+ Rhizocalin: Builenne (1964) cho rằng, đây là một phức chất của 3
nhân tố. Nhân tố đặc thù có khả năng chuyển dịch, có nhóm diphenol đƣợc sản sinh từ lá dƣới ánh sáng, nhân tố không đặc thù và linh hoạt (là auxin) tồn tại ở các nồng độ theo giới hạn sinh lý; Các enzym đặc thù có thể ở dạng phenol- oxydaza nằm ở trụ bì, phloem và tƣợng tầng. Phức hợp 2 chất đầu và chất thứ ba tạo thành Rhizocalin [14].
+ Đồng nhân tố ra rễ (rooting co - factors) Hess (1961) cho rằng có một số chất điều phối hoạt tính của IAA gây nên khởi động ra rễ và gọi là đồng nhân tố. Một số chất thuộc loại này vè sau đƣợc xác định là axit chlorogenic, axit isochlorogenic và chất kích thích khác chƣa rõ [14].
+ Chất kích thích ra rễ và kìm hãm ra rễ. Nhiều nghiên cứu đã nêu lên sƣ tồn tại của chất kích thích ra rễ trong các mô của các loài cây dễ ra rễ. Ví dụ nha dicyclic terpene đƣợc chiết tách từ cây rau Sam (Portulaca oleracea) là chất kích thích ra rễ cho đậu xanh (Phaseolus aureus), bên cạnh đó thì các
nhà khoa học cũng nêu lên sự tồn tại của một số chất kìm hãm nhƣ xanthoxin, axit abscisic (ABA) và một số chất khác có cấu trúc dạng B- triketon trong các chất chiết tách từ những hom khó ra rễ [14].
Các chất kích thích và kìm hãm ra rễ đều có thể tồn tại ở hầu hết thực vật, tiềm năng ra rễ của hom giâm đƣợc xác định bằng nồng độ tƣơng đối của những chất này. Các loài cây dễ ra rễ chứa nồng độ cao các chất kích thích ra rễ, còn các loài cây khó ra rễ lại chứa nồng độ cao các chất kìm hãm ra rễ [14].
* Các nhân tố ngoại sinh
Các nhân tố ngoại sinh ảnh hƣởng đến ra rễ của hom giâm trƣớc hết là điều kiện sinh sống của cây mẹ lấy cành, sau đó các nhân tố ảnh hƣởng đến quá trình giâm hom nhƣ mùa vụ giâm hom, điều kiện ảnh sáng, nhiệt độ, độ ẩm và giá thể giâm hom [14].
a. Điều kiện sinh sống của cây mẹ lấy cành
Có ảnh hƣởng khá rõ rệt đến tỷ lệ ra rễ của hom giâm nhất là hom lấy từ những cây non.
Điều kiện chiếu sáng cho cây mẹ lấy cành cũng ảnh hƣởng đến khả năng ra rễ của hom giâm [14].
b. Thời vụ giâm hom
Thời vụ giâm hom là một trong những nhân tố quan trọng nhất ảnh hƣởng đến sự ra rễ của hom giâm. Tỷ lệ ra rễ của hom giâm phụ thuộc vào thời vụ lấy cành và thời vụ giâm hom. Một số loài có thể giâm hom quanh năm nhƣng một số loài cây có tình thời vụ rõ rệt. Theo Frison (1967) và Nesterov (1967) thì mùa mƣa là mùa giâm hom có tỷ lệ ra rễ cao nhất ở nhiều loài cây, trong lúc một số khác lại ra rễ cao nhất vào mùa xuân. Hom lấy trong thời lỳ cây mẹ có hoạt động sinh trƣởng mạnh thƣờng có tỷ lệ ra rễ cao hơn so với các thời kỳ khác. Thay đổi tỷ lệ ra rễ của hom giâm theo thời vụ đƣợc cho là do tình trạng dinh dƣỡng của hom hoặc do thay đổi trong quan hệ của các nhân tố nội sinh kích thích và kìm hãm ra rễ, gắn liền với sự thay đổi trạng thái
hình thái - sinh lý của cành làm ảnh hƣởng đến hoạt động của tƣợng tầng, nơi xuất phát của các rễ bất định xuất hiện trong quá trình giâm hom [14].
Thời vụ giâm hom đạt kết quả tốt hay xấu thƣờng gắn liền với các yếu tố cơ bản là diễn biến khí hậu thời tiết trong năm, mùa sinh trƣởng của cây và trạng thái sinh lý của cánh. Hầu hết các loài cây sinh trƣởng mạnh trong mùa xuân hè (cũng là mùa mƣa) và sinh trƣởng chậm vào thời kỳ cuối thu và mùa đông (hay mùa khô). Vì thế thời kì giâm hom tốt nhất (cho tỷ lệ ra rễ cao nhất) cho nhiều loài cây là các tháng xuân hè và đầu thu. Giâm hom trong thời kì này vừa mau ra rễ vừa có tỷ lệ ra rễ cao. Ngay cả các loài cây có khả năng giâm hom quanh năm thì giâm hom trong mùa xuân hè và đầu thu cũng thƣờng cho kết quả tốt nhất [14].
c. Ánh sáng
Ánh sáng đóng vai trò sống còn trong ra rễ của hom giâm. Không có ánh sáng và không có lá thì hom không có hoạt động quang hợp, quá trình trao đổi chất khó xảy ra, do đó không thể có hoạt động ra rễ [14].
Trong điều kiện nhiệt đới, ánh sáng tự nhiên mạnh thƣờng kém theo nhiệt độ cao nên làm giảm đáng kể tỷ lệ ra rễ. Chất lƣợng ánh sáng cũng có ảnh hƣởng đến tỷ lệ ra rễ của giâm hom. Theo Komisarov (1964) thì ánh sáng tự nhiên là cần thiết cho ra rễ, còn ánh sáng đỏ và ánh sáng xanh làm giảm tỷ lệ ra rễ của hom giâm ở một số loài cây ƣa sáng. Theo Tewary (1993) cho rằng thời gian chiếu sáng cũng có ảnh hƣởng đến tỷ lệ ra rễ của hom giâm song thí nghiệm của Komisarov (1964) cho một số loài cây không thấy sự khác biệt đáng kể về tỷ lệ ra rễ của hom giâm giữa công thức chiếu sáng 8h với công thức chiếu sáng 14 - 15h [14].
Ảnh hƣởng của ánh sáng đến ra rễ của giâm hom thƣờng mang tính chất tổng hợp theo kiểu phức hệ ánh sáng - nhiệt - ẩm mà không phải là từng nhân tố riêng lẻ, vì thế trong giâm hom phải chú ý đầy đủ đến các yếu tố này. Mặt khác ánh sáng chỉ tác động đến ra rễ của hom với sự có mặt của lá cây, hom
không có lá thì không chịu ảnh hƣởng của ánh sáng và cũng không có hoạt động ra rễ. hoạt động ra rễ của những hom không lá cũng chỉ xảy ra sau khi hom đã mọc chồi và ra lá mới [14].
d. Nhiệt độ.
Cùng với ánh sáng thì nhiệt độ cũng là một trong những nhân tố quyết định tốc độ ra rễ của hom giâm (Pravdin, 1938), ở nhiệt độ quá thấp hom nằm ở trạng thái tiềm ẩn và không ra rễ, còn ở nhiệt độ quá cao lại tăng cƣờng độ hô hấp và bị hỏng, từ đó làm giảm tỷ lệ ra rễ [14].
e. Độ ẩm.
Độ ẩm không khí và độ ẩm giá thể là nhân tố hết sức quan trọng trong quá trình giâm hom. Các hoạt động quang hợp, hô hấp, phân chia tế bào và chuyển hóa vật chất trong cây đều cần đến nƣớc. Thiếu nƣớc thì hom sẽ bị héo, nhiều nƣớc quá thì hoạt động của men thủy giải tăng lên, quá trình quang hợp bị ngừng trệ. Khi giâm hom mỗi loài cây đều cần một độ ẩm thích hợp, làm mất độ ẩm của hom 15 - 20% thì hom hoàn toàn mất khả năng ra rễ [14].
Phun sƣơng là yêu cầu bắt buộc khi giâm hom. Phun sƣơng vừa làm tăng độ ẩm, vừa làm giảm nhiệt độ không khí, giảm bốc hơi của lá. Trong mùa lạnh thời gian phun và ngắt quãng đều có thể kéo dài, trong mùa nắng thì thời gian 1 lần phun ngắn và thời gian ngắt quãng cũng ngắn [14].
g. Giá thể giâm hom.
Giá thể cũng góp phần vào thành công của giâm hom, các loại cá thể đƣợc dùng chủ yếu hiện nay là cát tinh, mùn cƣa hoặc xơ dừa băm nhỏ hoặc đất vƣờn ƣơm.
Khi giâm hom chỉ để tạo cây ra rễ sau đó mới cấy cây hom vào bầu thì giá thể thƣờng là cát tinh còn khi giâm hom trực tiếp vào bầu để tạo thành cây hom thì giá thể thƣờng là mùn cƣa để mục, xơ dừa băm nhỏ hoặc đất vƣờn ƣơm hoặc có sự trộn lẫn chúng với cát tinh. Một giá thể hom tốt là có độ thoáng khí tốt và duy trì đƣợc độ ẩm trong thời gian dài mà không ứ nƣớc, tạo
điều kiện cho rễ phát triển tốt đồng thời phải sạch, không bị nhiễm nấm và không có nguồn sâu bệnh, độ pH khoảng 6,0 - 7,0 [14].
h. Các chất điều hòa sinh trưởng thực vật
Auxin là chất đƣợc sử dụng nhiều nhất trong số các chất điều hòa sinh trƣởng, có vai trò đặc biệt trong quá trình hình thành rễ của hom giâm. Auxin đƣợc chia thành 2 nhóm là auxin tự nhiên và auxin tổng hợp. Auxin tự nhiên đƣợc biết đến là axit andol - axitic (IAA). Các auxin tổng hợp là axit - butiric (IBA), axit indol - propionic (IPA) và axit napthalen - axetic (NAA). Các chất đƣợc dùng kích thích ra rễ chủ yếu hiện nay [14].
1.2.1.3. Quy trình sản xuất cây giống bằng phương pháp giâm hom