Với những ưu điểm của mình hoa cẩm chướng đã trở thành một trong những loài hoa được trồng phổ biến trên thế giới và được nhiều người ưu thích, cũng chính vì điều này đã thúc đẩy các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu nhằm chọn tạo ra những giống hoa chất lượng cao, có khả năng sinh trưởng phát triển tốt thích ứng với nhiều vùng sinh thái phù hợp với thị hiếu của người tiêu dùng.
1.6.1.1.Các kết quả nghiên cứu về chọn tạo giống đột biến hoa cẩm chướng
Trong các nghiên cứu tạo giống cẩm chướng, hướng chọn tạo giống đột biến đã có được những kết quả rất khả quan.
Cassells et al. (1993), đã nghiên cứu tạo đột biến trên cây cẩm chướng bằng cách sử dụng tia X. Vật liệu xử lý là các đoạn thân có mang các mắt ngủ của giống cẩm chướng Mystère. Kết quả đã thu được các cây cẩm chướng có sự đa dạng về màu sắc hoa, kiểu dáng lá. Tỷ lệ tạo cây biến dạng là 2%. Phân tích về kiểu gen cho thấy có sự sai khác so với cây trước khi tạo đột biến.
Một số đột biến về màu sắc hoa cẩm chướng (hoa màu đỏ với sọc trắng) đã được tạo ra khi xử lý đột biến in vitro cho cây hoa cẩm chướng bằng chiếu xạ và hóa học (Singh et al., 2000)
Manreet et al. (2002) đã nghiên cứu xử lý chiếu xạ gamma cho chồi nách cây cẩm chướng với liều chiếu 1,0; 1,5 và 2,0 Krad. Kết quả cho thấy chiếu xạ dẫn đến giảm số lượng chồi ban đầu nhưng hiệu quả dần dần biến mất sau 8 tuần ni cấy. Các chồi này sau đó được nhân nhanh kết quả cho thấy chồi được xử lý cho tỷ lệ nhân cao hơn so với đối chứng.
chồi in vitro cây cẩm chướng với nồng độ 0,1; 0,5 và 1,0% ở 3 ngưỡng thời gian 15, 30 và 60 phút. Kết quả nghiên cứu cho thấy EMS đã làm giảm khả năng sống và sự sinh trưởng phát triển của cây cẩm chướng in vitro (Tejaswini et al., 2006).
Bằng cách sử dụng kỹ thuật chọn lọc in vitro một số giống cẩm chướng có khả năng sinh tổng hợp phenol ở mức độ cao, lượng đường và protein giảm đã được tạo ra (Mehta, 2007).
Roychowdhury et al. (2011a) nghiên cứu xử lý gây tạo đột biến từ hạt cây
hoa cẩm chướng bằng hóa chất N-nitroso methyl urea (NMU), ethyl methane sulphonate (EMS) và sodium azide (SA) với 3 mức nồng độ 0,1%, 0,4% và 0,7%. Kết quả cho thấy nồng độ 0,4% cho hiệu quả cao với cả 3 loại hóa chất gây đột biến. Roychowdhury and Jagatpati (2011a) đã nghiên cứu xử lý gây tạo đột biến từ hạt cây hoa cẩm chướng bằng hóa chất colchicin (Col), ethyl methane sulphonate (EMS) và sodium azide (SA) với 3 mức nồng độ 0,1%, 0,4% và 0,7%. Kết quả cho thấy EMS và SA làm giảm tỷ lệ nẩy mầm của hạt và khả năng sống của cây, trong khi đó tỷ lệ nẩy mầm của hạt tỷ lệ thuận với nồng độ khi xử lý bằng Colchicin, tuy nhiên cây con có khả năng sống kém.
Roychowdhury and Jagatpati (2011b), đã nghiên cứu gây tạo đột biến từ lá cây hoa cẩm chướng bằng hóa chất colchicine (Col), ethyl methane sulphonate (EMS) và maleic hydrazide (MH) ở 3 mước nồng độ 0,1%, 0,4% và 0,7%; xử lý hạt bằng EMS ở nồng độ 0,5%, 1,0% với 2 mức thời gian xử lý là 4 giờ và 6 giờ. Kết quả cho thấy xử lý lá bằng Col ở nồng độ 0,4% và xử lý hạt bằng EMS ở nồng độ 0,5% trong thời gian 4 giờ cho hiệu quả cao.
Roychowdhury et al. (2011b) đã nghiên cứu ảnh hưởng của chiếu xạ
gamma tới cấu trúc hình thái của lỗ khí khổng trên bề mặt lá cây cẩm chướng ở thế hệ M2. Kết quả nghiên cứu cho thấy DNA cây xử lý chiếu xạ biến đổi khác với đối chứng sự thay đổi cao nhất ở liều 40 và 60 Gγ. Ở liều 20 Gγ và 30 Gγ sự biến đổi DNA là không nhiều hơn so với cây đối chứng. Các kết quả cũng cho thấy mức độ ploidy không bị ảnh hưởng bởi bức xạ gamma ngay cả ở liều cao.
Nakayama et al. (2012) đã nghiên cứu phân tích sự đột biến màu hoa cẩm chướng (Dianthus caryophyllus) khi xử lý bằng chiếu xạ chùm tia ion- beam. Kết quả cho thấy sự tác động của chiếu xạ dẫn tới những thay đổi trong việc tổng hợp hợp chất anthocyanin, flavonoids và các hợp chất liên quan, điều này dẫn tới sự thay đổi sắc tố và sẽ tạo ra kiểu hình mới.
Các kết quả nghiên cứu về chọn tạo giống đột biến hoa cẩm chướng cho thấy việc ứng dụng kỹ thuật gây tạo đột biến nhân tạo đối với cây trồng nói chung và cây hoa cẩm chướng nói riêng mang lại hiệu quả rất lớn. Có rất nhiều giống hoa cẩm chướng mới với những tính trạng mới được tạo ra nhờ xử lý gây tạo đột biến. Việc xử lý gây tạo đột biến đối với cây hoa cẩm chướng có thể sử dụng nhiều bộ phận (Hạt, đoạn thân mang mắt ngủ, mô sẹo, chồi in vitro, cây con ngoài đồng
ruộng, …) và tác nhân gây đột biến khác nhau (vật lý, hóa học).
1.6.1.2. Các nghiên cứu về ứng dụng chỉ thị phân tử đánh giá đa dạng di truyền trên cây cẩm chướng
Trong những năm gần đây nhờ sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ sinh học phân tử, các nhà khoa học đã thiết lập được bản đồ chi tiết về các chỉ thị DNA đánh dấu liên kết với nhiều gen quy định tính trạng nơng sinh học quan trọng của cây trồng, trên cơ sở đó chúng ta có thể tiến hành chọn lọc gián tiếp dựa trên các chỉ thị DNA. Chỉ thị phân tử (marker phân tử) đã được sử dụng rộng rãi trong việc phân tích di truyền ở cây trồng do việc sử dụng dễ dàng và khả năng ứng dụng rộng rãi của nó (Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang, 2007).
Scovel et al. (1998) đã nghiên cứu chỉ thị phân tử DNA kiểm sốt kiểu hình hoa của cẩm chướng bằng kỹ thuật RAPD và AFLP. Tác giả đã xác định được một mồi RAPD có liên kết chặt với gen lặn kiểm sốt kiểu hình cánh hoa. Mồi này đã được nhân dòng và sử dụng để tạo ra chỉ thị RFLP và chỉ thị RFLP này có thể phân biệt với độ chính xác 100% giữa kiểu hình hoa kép và hoa đơn.
Benedetti et al. (2003) dùng phương pháp khuếch đại ngẫu nhiên DNA
Milady. Kết quả cho thấy, độ bền hoa cắt chịu ảnh hưởng của số lượng rất phức tạp các gen đa thành phần với những ảnh hưởng phụ khác nhau.
Smulders et al. (2003) sử dụng 14 microsatellite markers dựa trên thư viện cDNA để phân tích 82 mẫu giống hoa cẩm chướng khác nhau, kết quả tác giả đã xác định được 11 microsatellite markers liên quan chặt chẽ với alen để phân biệt sự khác biệt về mặt di truyền của cây cẩm chướng
Youbo et al. (2004) đã nghiên cứu sự đa dạng di truyền của 87 giống cẩm chướng bằng kỹ thuật RAPD sử dụng 10 cặp mồi, kết quả cho thấy 87 giống cẩm chướng nghiên cứu được phân thành 10 nhóm khác nhau.
Takashi et al. (2004) đã sử dụng kỹ thuật RAPD để xác định gen kiểm soát kháng bệnh héo xanh vi khuẩn của các dòng cẩm chướng lai từ giống No1 và giống Pretty Favvare. Tác giả đã sử dụng tổng cộng 505 mồi RAPD để kiểm tra, đánh giá. Kết quả xác định được mồi WG44 - 1050 có liên quan nhất với sức đề kháng với bệnh héo vi khuẩn. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa rất lớn trong việc lựa chọn để nhân giống cây cẩm chướng có tính kháng bệnh héo vi khuẩn.
Để đánh giá 19 đặc điểm hình thái (15 tính trạng chất lượng và 4 tính trạng số lượng) trong 55 con lai giữa Dianthus giganteus và Dianthus carthusianorum
cùng với các cây bố mẹ, Lee et al. (2005) đã sử dụng 340 mồi RAPD, dựa vào phân tích trên marker RAPD, tác giả đã xác định được các tỉ lệ phân li ở đời con tuân theo các định luật Menđen từ đó xác định kiểu gen của cây bố mẹ và kiểu gen của các cá thể lai là đồng hợp hay dị hợp dựa trên số băng quan sát được.
Việc nghiên cứu các chỉ thị phân tử có liên kết với các gen kiểm sốt các tính trạng của cây hoa cẩm chướng cũng được một số tác giả nghiên cứu. Takashi
et al. (2006) đã sử dụng 696 mồi RAPD có liên kết với gen lặn kiểm sốt dạng
kiểu hình hoa đơn thu được từ loài Dianthus capitatus. Tác giả đã phát hiện ra 3 mồi là OM19 - 800, AT90 - 1000, DT52 - 700 có thể dùng để nhận dạng phát hiện ra các cây hoa cẩm chướng đơn. Các mồi này có liên kết chặt với gen kiểm sốt dạng kiểu hình cánh đơn.
Benedetti et al. (2006) đã nghiên cứu xác định các marker phân tử liên quan tuổi thọ của hoa cẩm chướng. Tác giả đã sử dụng phương pháp khuếch đại ngẫu nhiên DNA (RAPD) với 30 cặp mồi phân tích ở 12 giống. Kết quả cho thấy 22 cặp mồi có liên quan đến việc kiểm sốt q trình tổng hợp ethylene. Điều này có ý nghĩ rất lớn trong việc nghiên cứu kéo dài tuổi thọ của hoa.
Khi nghiên cứu khả năng kháng bệnh héo vi khuẩn của cây cẩm chướng, trên cơ sở phương pháp khuếch đại ngẫu nhiên DNA (RAPD) và phương pháp lặp lại trình tự đơn giản (SSR) với 137 mồi RAPD và 9 mồi SSR phân tích ở 134 dòng lai giữa “Carnation Nou No1” và “Pretty Favvave”. Yagi và cộng sự đã chỉ ra rằng khả năng kháng bệnh héo vi khuẩn của cây cẩm chướng có liên quan đến ít nhất 2 gen nhỏ (Yagi et al., 2006).
Việc tìm ra các chỉ thị phân tử để đánh giá sự sai khác di truyền giữa các dịng, giống cẩm chướng có vai trị hết sức quan trọng đối với cơng tác bảo tồn, chọn tạo giống hoa cẩm chướng mới. Tetsuya et al. (2009) đã nghiên cứu phát
triển chỉ thị phân tử SSR ở cây cẩm chướng. Tác giả đã tìm ra được 13 cặp mồi SSR để đánh giá sự sai khác di truyền của cây cẩm chướng gồm CF003a, CB003a, CB004a, CB011a, CB016a, CB018a, CB020a, CB026a, CB027a, CB041a, CB057a và CB060a.
Yagi et al. (2012) đã nghiên cứu tìm marker phân tử cho việc lựa chọn dịng cẩm chướng kháng bệnh héo vi khuẩn. Tác giả đã nghiên cứu phát triển một số lượng lớn chỉ thị SSR, trong đó phát hiện mồi CES1161 và CES2643 có liên kết chặt chẽ với gen kháng bệnh héo vi khuẩn đối với cây hoa cẩm chướng.
Khi nghiên cứu xây dựng thư viện cDNA cây cẩm chướng dựa trên kỹ thuật giải trình tự gen, Koji và cộng sự đã xác định được 17.362 trình tự lặp lại đơn giản tiềm năng (SSRs). Tác giả chủ yếu tập trung vào việc phát hiện gen có liên quan đến việc quy định màu sắc hoa và sinh tổng hợp ethylene. Kết quả cho thấy hầu hết các gen liên quan đến chất diệp lục, trao đổi carotenoid và anthocyanin có liên quan chặt chẽ đến việc hình thành màu sắc của hoa (Koji et al., 2012).