2.5.1 Tình hình nghiên cứu cây khoai môn - sọ trên thế giới và ở Việt Nam 2.5.1.1 Chọn tạo giống và nhân giống
Nghiờn cứu về chọn lọc, phục trỏng giống khoai mụn sọ ủó ủược cỏc nhà khoa học thế giới tiến hành khá sớm, tuy nhiên về chọn tạo bằng phương pháp lai hữu tính còn rất hạn chế. Thực tế cũng cho thấy, biện pháp chọn tạo giống bằng phương pháp lai hữu tính và nhân giống bằng hạt bị giới hạn, vì ủa số cỏc giống khoai mụn sọ khụng ra hoa hoặc thỉnh thoảng mới ra hoa (Krikorian, 1994). Hơn nữa, sức sống của hạt kém và hạt thường bị nấm mốc phỏ hoại ngay trờn ủồng ruộng trước khi thu hoạch.
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……….. 15 Những nước nghiên cứu nhiều về chọn tạo giống khoai môn sọ là Hawai, Indonêsia, Thái Lan, Malaysia, Trung Quốc và Papua New Guine.
Mục ủớch chọn tạo giống của hầu hết cỏc nước phỏt triển mạnh cõy khoai mụn sọ là tạo ra các kiểu gen (giống, dòng và cây lai) có năng suất cao với chất lượng ăn củ tốt, không ngứa, thời gian sinh trưởng ngắn, kháng sâu bệnh hại và thớch ứng tốt với cỏc mụi trường khỏc nhau như ruộng nước, ủất khụ hạn, ủất dốc, trồng trong búng rõm. Mục tiờu chọn tạo giống khoai Mụn - Sọ thay ủổi theo nhu cầu của thị trường, cụng nghệ chế biến, ủiều kiện trồng trọt và sự thay ủổi của mụi trường. Trong thực tế, một số giống khoai Mụn năng suất cao ủó ủược chọn tạo từ lai hữu tớnh tại Papua New Guinea như “Num Kowi”, tại ủảo Solomon như “Akalomamate” và “Lumaabu”.
Ở Việt Nam, cụng tỏc chọn tạo giống mới chỉ bắt ủầu trong một vài năm gần ủõy do Trung tõm Tài nguyờn Di truyền Thực vật tiến hành song song với nghiên cứu bảo tồn loài cây này (Nguyễn Thị Ngọc Huệ và cs, 2004). Cỏc nhà khoa học khi nghiờn cứu về giống khoai Mụn - Sọ ủó ủưa ra một số tiêu chuẩn về giống tốt như sau:
- Củ giống là những củ con cấp 1 hoặc cấp 2 có khối lượng củ 20- 30g, khụng thối hoặc khụ ở ủớt; lớp vỏ ngoài cũn nhiều lụng.
- Cõy giống tốt cho khoai nước và khoai mụn là những ủầu mặt củ cú ủường kớnh khoảng 3- 4cm kốm theo dọc dài khoảng 15- 20cm.
- Mảnh củ giống tốt khi mảnh củ cú mầm to bằng hạt ủậu ủen kốm theo vài sợi dễ ngắn khoảng 0,5- 1cm.
Nhân giống khoai Môn - Sọ cho vụ sau chủ yếu bằng các dòng vô tính.
Người ta sử dụng củ mẹ, củ con, chồi ủỉnh, chồi bờn và dói khoai làm vật liệu.
Trong tương lai cú thể nhõn giống khoai Mụn - Sọ bằng hạt ủối với cỏc vựng ủiều kiện khớ hậu phự hợp cho khoai Mụn - Sọ ra hoa kết hạt hoặc nếu dựng Gibberillin ủiều khiển quỏ trỡnh ra hoa kết hạt của khoai Mụn - Sọ. Hiện nay,
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……….. 16 trong sản xuất chủ yếu vẫn trồng cỏc giống ủịa phương, nụng dõn tự ủể giống chưa cú sự lựa chọn kỹ lưỡng nờn cỏch tốt nhất ủể trỏnh thoỏi hoỏ giống là hàng năm, trước và sau thu hoạch nên tiến hành chọn lọc các dòng vô tính ủỳng tiờu chuẩn giống quy ủịnh.
2.5.1.2 Kỹ thuật trồng khoai môn - sọ
Khi tiến hành trồng khoai Mụn - Sọ cũng như ủa số cỏc loại cõy trồng khỏc cần phải chọn ủất phự hợp, cú chế ủộ phõn bún, thời vụ, mật ủộ hợp lý, tưới tiêu chăm sóc thích hợp. Nhiều tài liệu khuyến cáo nên trồng khoai Môn - Sọ với mật ủộ như sau: 35.000- 50.000 cõy/ha cho khoai sọ, 25.000- 35.000 cây/ha cho nhóm khoai môn và 45.000- 55.000 cây/ha cho nhóm khoai nước (Nguyễn Thị Ngọc Huệ và cs, 2005).
Viện KHNNVN đã chọn lọc từ tập đồn khoai mơn sọ được một bộ giống ủịa phương triển vọng gồm 4 giống nguồn gốc thu thập ủồng bằng và 5 giống nguồn gốc miền nỳi kốm theo cỏc quy trỡnh kỹ thuật cụ thể ủể giới thiệu trực tiếp cho sản xuất. Một số nghiên cứu khác về kỹ thuật canh tác cõy khoai nước như mật ủộ trồng, chế ủộ phõn bún ủó ủược tiến hành từ những năm 60. Theo các tác giả Trương Văn Hộ và cs (1965), thời kỳ trồng ủến thu hoạch của ba vựng sinh thỏi ủiển hỡnh của Việt Nam như sau: Vựng núi phía Bắc trồng tháng 3- 4 thu hoạch tháng 10- 11; vùng ðồng bằng sông Hồng trồng từ thỏng 10- 1, thu hoạch thỏng 5- 6 ; tại Cao Nguyờn và ủồng bằng sông Cửu Long trồng từ tháng 5- 6, thu hoạch tháng 10- 11.
2.5.1.3. Nghiên cứu về sâu bệnh hại cây khoai Môn – Sọ
* Sâu hại khoai môn - sọ
Wilson (1990) (trớch Nguyễn Phựng Hà, 2001) ủó nghiờn cứu một số loại sâu chính gây tác hại ở những nước trồng nhiều khoai Môn – Sọ thuộc khu vực đông Nam á và Thái Bình Dương. Tác giả cho biết những loài côn trùng sau có thể gây hại cho cây khoai Môn - Sọ:
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……….. 17 Rệp (Aphis gossypii), rầy (Tarophagus proserpina) vừa gây hại cho cây và cũng là tác nhân truyền bệnh virus.
Châu chấu (Gesonia sp., Ocya sp.), dế (Teleogryllus ocenicus) hại lá và củ rất nghiêm trọng. Châu chấu gặm hết phần thịt lá, thậm chí còn cắn rụng lá. Dế khụng chỉ cắn lỏ rỏch từng mảnh, cũn ủào hang trong lũng ủất và gặm củ non ủang hỡnh thành gõy tỏc hại cho những giống khoai Mụn – Sọ trồng trờn cạn.
Sâu xanh (Spodoptera litura) ăn lá và dọc lá non, gây hại nghiêm trọng.
Sõu ủầu nhọn (Agrius concoluti, Hippotion celerio) ăn lỏ, cắn góy gục cây non, hại cả các cây ở loài Alocasia sp. và Amorphophallus sp.
Bọ cỏnh cứng (Papuana sp.), Mối (Captotermes formosunus) ủục và ăn vào củ.
Tuyến trựng (Hirschmanniella miticausa) chỉ xuất hiện sau khi củ ủược thu hoạch, là nguyên nhân gây thối củ.
Nhện ủỏ (Tetrany chus sp.) gõy hại chủ yếu vào cuối mựa khụ, làm lỏ hộo rũ và cõy chết non. IBPGR (1945) cũng ủó kết luận ba loài sõu hại nguy hiểm nhất ủối với cỏc giống khoai Mụn - Sọ là Bọ cỏnh cứng (Papuana sp.), Rầy (Taraphagus proserpina) và tuyến trùng (Hirs chmanniella miticausa), nhằm phổ biến biện pháp ngăn chặn sự lan rộng của chúng thông qua xuất nhập khẩu và trao ủổi giống.
ở Việt Nam, trong các công trình nghiên cứu về cây khoai Môn - Sọ của tổ nghiờn cứu cõy cú củ (1965) ủó xỏc ủịnh ủược một số loại sõu chớnh là:
nhện ủỏ, rệp, sõu xanh, sõu ủen và sõu kim. Trong ủú, nhện ủỏ là loại sõu hại nhất, gõy lỏ hộo rũ và cõy bị lụi dần. Nhện ủỏ phỏt triển mạnh vào thỏng 6- 7, phỏ hoại cõy non và rất khú diệt trừ. Sõu ủen nhỏ như ủầu rơm gậm phần thịt lỏ (một lỏ cú từ 10- 50 con) ủể lại trờn lỏ những gõn như mạng nhện. Sõu xanh to bằng ủầu ủũa, ăn lỏ và hại lỳc khoai ủược 4- 5 lỏ. Sõu kim ủục gốc làm cõy
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……….. 18 khoai bị lụi. Rệp phá hoại chồi non khi củ mọc mầm và phiến lá. Biện pháp phũng trừ: Dựng DDT hoặc 666 (6%) bột rắc ủể diệt trừ sõu, nhện ủỏ khú trừ hơn phải dùng Tinox hoặc Wofatox.
* Bệnh hại cây khoai môn – sọ
Ooka (1983) trong cụng trỡnh nghiờn cứu của mỡnh ủó ủưa ra một nhận xét rằng: phần lớn thiệt hại về năng suất ở cây khoai Môn – Sọ là do sự úng ngập và sâu bệnh hại gây ra. Tuy nhiên, theo một số tác giả thì bệnh hại cõy khoai Mụn – Sọ chưa ủược nghiờn cứu ủầy ủủ, ủặc biệt là những nước trồng nhiều trong khu vực đông Nam á.
Nhiều tỏc giả nghiờn cứu về bệnh hại của cõy khoai mụn – sọ ủều cho rằng: bệnh hại do nấm gây ra chủ yếu là bệnh thối lá (Phytophthora colocasiae) và thối củ (pythium sp.) (Jackson và cs 1979; Ooka, 1983;
Diazuli, 1994).
Ở Papua New Guinea, bệnh thối lá (Phytophthora colocasia) và thối củ (Pythium sp.) phá hoại giữ dội vào mùa mưa và là những tác nhân gây suy sụp năng suất khoai Mụn- Sọ nơi ủõy. ðể hạn chế tỏc hại của bệnh, người ta sử dụng cỏc biện phỏp diệt nấm, vệ sinh ủồng ruộng, luõn canh cõy trồng và lựa chọn giống kháng bệnh.
Ở quần ủảo Solomon, ủiều kiện mụi trường tự nhiờn thớch hợp cho bệnh thối lá (Phytophthora colocasiae) phát triển, 40- 50% năng suất bị mất và khoảng 80% số củ bị thối trong vòng 5 ngày sau khi thu hoạch do loại sâu bệnh này gây ra (Jackson và cs, 1979).
Ngoài bệnh hại do nấm gây ra, virus cũng là tác nhân gây bệnh cho cây khoai mụn. Wilson (1990) (trớch Nguyễn Phựng Hà, 2001) ủó ủề cập ủến hai loại bệnh là Alomae và Bobone do virus gây ra rất phổ biến ở Papua New Guinea và quần ủảo Solomon, tỏc hại của virus làm cho cõy cũi cọc hoặc chết.
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……….. 19 ở Nhật Bản, tỏc giả Morishita (1988) ủó ủỏnh giỏ tỏc hại của bệnh khảm lá khoai Môn do virus gây ra là một loại bệnh quan trọng ở vùng khí hậu ôn hoà. Có hai loại virus khảm: Dasheen mosaic virus (DMV) và Cucumber mosaic virus (CMV), hầu hết các giống khoai môn của Nhật Bản bị nhiễm DMV (78-100%). DVM lan truyền bởi rệp Pentalonia negroneriosa và cũng lan truyền từ củ này sang củ khác. Nếu củ mẹ bị nhiễm virus thì bệnh tiếp tục lan truyền cho củ con. Nhiều tác giả nghiên cứu cho rằng DMV không gây chết mà chỉ làm chậm sự sinh trưởng của cây và giảm năng suất (Jackson và cs, 1979).
ở Việt Nam, nghiờn cứu về bệnh trờn cõy khoai Mụn – sọ mới ủựơc tiến hành với bệnh sương mai gây ra bởi Phytophthora colocasia, rất ít tài liệu nghiên cứu kỹ về bệnh cho loại cây này (Nguyễn Văn Viết và cs, 2002;
Nguyễn Văn Viết và Nguyễn Thị Ngọc Hụê, 2003).
2.6.1.4 Tình hình nghiên cứu bảo tồn và khai thác sử dụng nguồn gen khoai Môn – Sọ (Colocasia esculenta(L.) Schott)
* Các phương pháp bảo tồn
Công tác bảo tồn nguồn gen khoai Môn – sọ trên thế giới có từ lâu nhưng chỉ ủược quan tõm chỳ ý nhiều bắt ủầu từ những năm 1990 tới nay.
Bảo quản, lưu giữ chủ yếu là bảo quản Exsitu dưới dạng tập đồn nguồn gen trờn ủồng ruộng, trồng trong chậu vại tại cỏc cơ quan nghiờn cứu (Nguyễn Thị Ngọc Huệ và cs, 2005).
Ngoài phương phỏp bảo quản và nhõn giống trờn ủồng ruộng, cỏc nhà khoa học cũn tiến hành sử dụng phương phỏp nuụi cấy mụ ủể nhõn giống và bảo quản nguồn gen cây khoai Môn – Sọ. ðây là biện pháp lưu giữ những nguồn gen miền nỳi hoặc cỏc dạng hoang dại khú lưu giữ trờn ủồng ruộng.
Hiện nay, phương phỏp nuụi cấy mụ ủược xem như là một cụng cụ quan trọng ủể nhõn giống sạch bệnh, bảo quản dài hạn nguồn gen và cũng là
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……….. 20 phương tiện ủể trao ủổi giống ủối với những cõy nhõn giống vụ tớnh trong ủú cú cõy khoai Mụn – Sọ. ở Solomons, người ta dựng chồi ủỉnh của cõy khoai làm thực liệu nuụi cấy mụ ủể nhõn giống sạch bệnh và bảo quản dài hạn (Jackson, 1979).
Hartman (1974) (trích Nguyễn Phùng Hà, 2001) loại trừ bệnh khảm virus (DMV) bằng nuụi cấy mụ phõn sinh ở ủỉnh của cõy trờn mụi trường MS (Murashige và Skoog, 1962) ủược bổ sung KIN (1,0mg/l) và IAA (10mg/l);
Starisky và cs, (1986) ủó sử dụng mụi trường MS giảm một nửa nồng ủộ và ủược bổ sung 1g/lKNO3, 10mg/l thiamine, 50mg/l cysteine HCl, 100mg/l inositol, 100mg/l casein hydrolysate, 30g/l sucrose, 0,5% agar (Oxoid), 5mg/l BAP và 0,5mg/l IBA. Với chế ủộ chiếu sỏng 12 giờ trong 1 ngày ủờm, nhiệt ủộ ủược duy trỡ 280C vào ban ngày và 240C vào ban ủờm, ủó nuụi cấy rất thành công mô phân sinh của cây khoai Môn – Sọ và các cây khác trong các chi khác thuộc họ ráy (Araceae) như Xanthoxoma, Alocasia… (Strauss and Arditti, 1980; Krikorian, 1994). ở Hawai và Samoa, người ta dùng cả chồi ủỉnh và chồi bờn của giống khoai thuộc nhúm C. esculenta var. esculenta ủể nuụi cấy và nhõn giống trờn mụi trường nước dừa và MS ủược bổ sung Adenine hoặc BAP và 2IP.
Một số tỏc giả ủó ủề cập ủến tận dụng khả năng ra hoa, kết hạt ủể cú thể làm giàu nguồn gen và có hạt giống tiến tới bảo quản trong ngân hàng gen hạt (Hirai, 1989).
Từ năm 2001, Trung tõm TNDTTV bắt ủầu nghiờn cứu bảo tồn Insitu cho nguồn gen cây có củ này. Kết quả nghiên cứu của Nguyễn Thị Ngọc Huệ và cs (2002) cho thấy, nguồn gen Mụn – sọ ủược bảo tồn khỏ tốt trong cỏc vườn gia ủỡnh và tại một số vựng cú truyền thống sản xuất khoai Mụn – sọ như huyện Yên Thuỷ và đà Bắc tỉnh Hoà Bình, huyện Nho Quan tỉnh Ninh Bình, huyện Thuận Châu tỉnh Sơn La, huyện Tràng ðịnh tỉnh Lạng
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……….. 21 Sơn và huyện Thạch An tỉnh Cao Bằng…
* Thu thập và ủỏnh giỏ nguồn gen
ở mức ủộ giống cõy trồng, những nghiờn cứu ủỏnh giỏ sự ủa dạng nguồn gen cây khoai Môn – Sọ còn nhiều tồn tại chưa có một sự phân loại hoàn chỉnh các giống (Ghani, 1984). Cây khoai Môn – Sọ là cây nhân giống vô tính, tuy nhiên khả năng biến dị của các dòng vô tính xảy ra khá mạnh mẽ. Thờm vào ủú là sự chọn lọc trong sản xuất, khi người ta duy trỡ và sử dụng những giống phù hợp cho từng vùng canh tác, vì vậy có thể tồn tại hàng nghìn giống khoai Môn – Sọ. Hiện tượng tạp bội thể hiện rõ ở các giống khoai Môn – Sọ ấn ðộ là một ví dụ cho thấy khả năng biến dị kiểu gen không thể bị bỏ qua.
ðể nhận biết các giống khoai Môn – Sọ người ta có thể dựa vào các ủặc ủiểm hỡnh thỏi và thời gian sinh trưởng của giống, màu sắc ruột củ cỏi, chỏm củ, dọc lỏ và phiến lỏ cũng ủược sử dụng ủể phõn biệt cỏc giống khoai (Plucknett, 1983; Diazuli, 1994).
Davis and Gilmartin (1985) (trích Nguyễn Phùng Hà, 2001) nhấn mạnh ý nghĩa quan trọng của những mụ tả hỡnh thỏi trong lựa chọn ủặc ủiểm phõn loại giống cõy trồng ở mức ủộ dưới loài, ủồng thời cũng là những ủiểm ủỏng chỳ ý ủối với nhà nghiờn cứu nụng học và chọn tạo giống. ðối với cõy khoai Mụn – Sọ, nhiều nhà nghiờn cứu ủó sử dụng những ủặc ủiểm hỡnh thỏi ủể xỏc ủịnh cỏc nhúm giống và ủỏnh giỏ sự ủa dạng về mặt di truyền.
Ở Hawaii, Tackson và cs (1979) (trớch Nguyễn Phựng Hà, 2001) ủó phõn loại 82 giống khoai Mụn – Sọ thành cỏc nhúm theo ủặc ủiểm hỡnh thỏi.
Vớ dụ: Nhúm Piko cú ủặc ủiểm phiến lỏ mỏng và vết lừm của thuỳ lỏ cắt tới dọc lỏ. Nhúm Mana bao gồm tất cả cỏc giống cú củ cỏi phõn nhúm ở ủỉnh.
Nhúm Manini ủược phõn biệt ở màu sắc củ là màu trắng và nhúm Ulaula bởi màu hồng ở phần gốc của dọc lá…
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……….. 22 ở Nhật Bản, Kumazawa và cs, (1956) ủó thu thập ủược 158 giống khoai ở Nhật Bản và 42 giống khoai tại đài Loan và một vài hòn ựảo chắnh ở Trung Quốc. Cỏc giống khoai Mụn – Sọ ủó ủược phõn loại thành 15 nhúm dựa vào cỏc ủặc ủiểm hỡnh thỏi. Tuy nhiờn, cỏc giống khoai mụn do Kumazawa và cs, (1956) thu thập và nghiờn cứu khụng bảo tồn ủược giống (Takayanagi và Hirai, 1989) [20]. Vào năm 1989, Takayanagi và cs, ủó thu thập lại cỏc giống khoai Mụn – Sọ ủang ủược trồng tại Nhật Bản và 88 giống khoai ủó ủược phân loại thành các nhóm theo khoá phân loại của Kumazawa và cs, (1956).
Sau này Hirai và cs, (1989) phõn loại cỏc giống khoai ủó thu thập ủược dựa vào ủặc ủiểm hỡnh thỏi và mẫu phõn tớch ủiện di thành phần protờin củ, kết quả phõn nhúm cỏc giống ủó cho thấy phương phỏp của Kumazawa và cs, (1956) ủó sử dụng là thớch hợp.
Ghani (1984) ủưa ra khoỏ phõn loại cỏc giống khoai Mụn – Sọ ủược thu thập ở Malaysia. Dựa vào thời gian sinh trưởng và ủặc ủiểm hỡnh thỏi, tỏc giả ủó phõn thành bốn nhúm như sau:
Nhóm I: Có thời gian sinh trưởng 9- 11 tháng, cây cao 80- 110cm, dọc lỏ to, mập, thẳng ủứng hoặc nghiờng, lỏ hỡnh mũi tờn. Gồm hai phõn nhúm:
phân nhóm có stolon, không có củ con và phân nhóm không có stolon, nhiều củ con.
Nhóm II: Có thời gian sinh trưỏng 6- 8 tháng, cây cao 50- 70cm, dọc lá nhỏ, thẳng ủứng hoặc nghiờng, lỏ hỡnh mũi tờn hoặc hỡnh tim. Gồm hai phõn nhóm: phân nhóm củ dài hình cầu, có stolon, stolon phát triển thành cây và hỡnh thành củ và phõn nhúm với củ dài hỡnh trụ, ủơn ủộc, khụng cú stolon.
Nhóm III: Có thời gian sinh trưởng 5- 6 tháng, cây cao 30- 50cm, dọc lá bé, mảnh khảnh, không chụm, lá nhỏ và hình tim. Gồm hai phân nhóm:
phõn nhúm củ cỏi khụng phõn nhỏnh, ủược bao quanh bởi 6- 8 củ con cú cựng kích thước và phân nhóm củ cái phân nhánh, có 6- 8 củ con kết thành khối.