1.5. Nghiên cứu đánh giá và ứng dụng nguồn di truyền IRRDB’81
1.5.2. Đánh giá về đặc điểm nông học và sinh học
Nghiên cứu các đặc điểm ở giai đoạn vườn ương như chiều cao, đường kính, tầng lá và khoảng cách giữa hai tầng lá cho thấy nhóm Rondonia có sự biến thiên cao nhất so với hai nhóm địa lý còn lại, Acre và Mato Grosso (Omokhafe, 1991). Nhìn chung về mặt quần thể, nguồn di truyền IRRDB’81 thua kém các dòng vô tính Wickham về năng suất mủ, sinh trưởng, độ dầy vỏ phản ánh tình trạng chưa được chọn lọc định hướng về các tính trạng trên so với nhóm Wickham (Ong và Ramli, 1992;
Clement – Demange, 1988). Tuy nhiên, các nghiên cứu cho thấy có sự biến thiên lớn trong nguồn di truyền IRRDB’81 so với nguồn Wickham về các tính trạng trên. Do đó,
trong một số nghiên cứu người ta cũng đã xác định được một số mẫu giống thuộc nguồn IRRDB’81 có sinh trưởng rất khỏe (Ramli và ctv, 2004). Nghiên cứu tại Malaysia cho thấy nhóm Acre có sinh trưởng trung bình vào năm 13 tuổi cao nhất, kế đến là nhóm Rondonia và kém nhất là Mato Grosso (Ramli và ctv, 2004). Tại Ấn Độ, đã xác định được 125 mẫu giống có sinh trưởng cao hơn đối chứng, RRII 105, và kết quả cũng cho thấy nhóm Acre và Rondonia có sinh trưởng cao hơn nhóm Mato Grosso (Varghese và ctv, 2002). Đánh giá về khả năng cho gỗ, Malaysia báo cáo đã chọn lọc được 20 mẫu giống IRRDB’81 có thể đạt thể trữ lượng gỗ tròn của đoạn thân chính rất cao, 1,0 – 1,6 m3/cây ở năm tuổi thứ 13 (Ramli và ctv, 2004). Tương tự, Indonesia báo cáo xác định được 28 mẫu giống IRRDB’81 có trữ lượng gỗ tròn của đoạn thân chính đạt 0,9 – 2,56 m3/cây ở năm tuổi 13 – 16 (Aidi và ctv, 2002).
Đánh giá về năng suất mủ trung bình 8 năm cạo tại Malaysia cho thấy năng suất trung bình của tất cả các tiểu nhóm địa lý thuộc nguồn di truyền IRRDB’81 đều thấp hơn đối chứng Wickham và nguồn di truyền sưu tập từ bang Rondonia có năng suất mủ cao hơn Acre và Mato Grosso (Ramli và ctv, 2004). Kết quả tương tự về nhóm địa lý cũng được ghi nhận tại Indonesia (Aidi và ctv, 2002). Đánh giá tại Côte d’Ivoire về năng suất mủ cho thấy bình quân nguồn di truyền mới chỉ đạt năng suất mủ bằng 25,2% so với đối chứng GT 1, tuy nhiên cũng xác định được 6 mẫu giống có năng suất cao hơn GT 1 (Clément-Demange và ctv, 2002). Tại Trung Quốc nguồn gen IRRDB’81 cũng có năng suất mủ bằng 15,1% đến 88,7% so đối chứng RRIM 600 (Hu và ctv, 2005). Nhìn chung về mặt năng suất mủ, nguồn gen IRRDB’81 biểu hiện thua kém so với các dòng vô tính cao su thuộc nguồn gen Wickham vốn đã trải qua quá trình lai tạo và chọn lọc lâu dài theo định hướng năng suất mủ cao.
Khảo sát về các đặc điểm giải phẫu vỏ cho thấy các mẫu giống thuộc nguồn gen IRRDB’81 đều có biểu hiện kém hơn nhiều so với các dòng vô tính Wickham về các tính trạng có tương quan thuận đến khả năng cho năng suất mủ như: tổng số vòng ống
mủ, số lượng vòng ống mủ trong phần vỏ mềm, mật độ vòng ống mủ (Zeng và ctv, 2005). Nghiên cứu ở Trung Quốc cũng cho thấy số lượng vòng ống mủ và tổng số lượng ống mủ trong vỏ của quần thể IRRDB’81 có tương quan rất có ý nghĩa với năng suất mủ (Zeng và ctv, 2005).
Các nghiên cứu đánh giá về khả năng kháng các bệnh hại chính trên cây cao su của nguồn di truyền IRRDB’81 cho các kết quả khác nhau ở các nước khác nhau. Ấn Độ báo cáo có 140 mẫu giống thuộc nhóm IRRDB’81 thể hiện kháng bệnh phấn trắng do nấm Oidium thông qua đánh giá đồng ruộng với tỉ lệ bệnh dưới 25% và 70 mẫu giống kháng bệnh vàng rụng lá do nấm Corynespora (Varghese và ctv, 2002). Trung Quốc đã xác định được 21 mẫu giống kháng và 10 mẫu giống tránh được bệnh phấn trắng dựa trên kết quả đánh giá trong vườn nhân và trong phòng thí nghiệm (Huang và ctv, 2002). Khảo nghiệm khả năng kháng bệnh cháy lá Nam Mỹ (SALB) do nấm Mycrocyclus ulei tại đồng ruộng trên 298 mẫu giống thuộc nguồn gen IRRDB’81 tại Guyana thuộc Pháp đã phát hiện nhóm Mato Grosso có tỉ lệ cao các mẫu giống mẫn cảm với bệnh này, trong khi nhóm Acre và Rondonia tỏ ra có khả năng kháng bệnh cao hơn, đồng thời cũng phát hiện được 6 mẫu giống thuộc nguồn gen IRRDB’81 có khả năng kháng bệnh này (Clément-Demange và ctv, 2002; Le Guen và ctv, 2002). Nhìn chung các nghiên cứu đánh giá về khả năng kháng bệnh hại của nguồn di truyền mới còn đang ở giai đoạn bước đầu và chủ yếu dựa trên các đánh giá ở đồng ruộng.
Do nhu cầu tiêu thụ cao su thiên nhiên ngày càng tăng, nhiều nước đã mở rộng việc trồng cao su ra các vùng ngoài truyền thống nơi có các điều kiện môi trường khó khăn hơn như khô hạn hơn, lạnh hơn hoặc gió mạnh. Vì vậy, ở một số nước cũng đã có những nghiên cứu đánh giá khả năng chống chịu các khủng hoảng phi sinh học của nguồn di truyền IRRDB’81 nhằm tìm kiếm vật liệu di truyền cho chương trình tạo giống cao su. Trung Quốc đã tiến hành đánh giá hơn 5.000 mẫu giống IRRDB’81 ở điều kiện mô phỏng nhiệt độ thấp trong phòng thí nghiệm và đã xác định được 10 mẫu
giống có khả năng chống chịu rét; đồng thời cũng đã phát hiện được 5 mẫu giống IRRDB’81 thể hiện khả năng chống chịu rét trong điều kiện nhiệt độ dưới 12oC kéo dài trong 18 ngày với nhiệt độ tối thấp -0,6oC trong điều kiện tự nhiên (Huang và ctv, 2002). Tại Ấn Độ, khả năng chống chịu hạn của nguồn di truyền IRRDB’81 được đánh giá bằng kỹ thuật đo lường phát xạ diệp lục tố trên các mẫu lá được xử lý với dung dịch polyethylene glycol cho thấy nhóm Mato Grosso dường như có khả năng chống chịu hạn tốt hơn nhóm Acre và Rondonia, và đã phát hiện 4 mẫu giống thuộc nhóm Mato Grosso có khả năng chịu hạn cao nhất (Nair và ctv, 2005). Khảo nghiệm đồng ruộng tại Ấn Độ cũng phát hiện 10 mẫu giống IRRDB’81 có tiềm năng chống chịu hạn thông qua khả năng sinh trưởng tốt trong mùa khô hạn (Varghese và ctv, 2002). Đánh giá về khả năng chống chịu đổ gãy do gió, một hạn chế quan trọng trong phát triển cao su ở vùng đảo Hải Nam, Trung Quốc, đã phát hiện có 2 mẫu giống IRRDB’81 xuất phát từ nhóm Rondonia và 1 từ nhóm Acre có khả năng chống chịu đỗ gãy do gió tương đương với dòng vô tính PR 107 vốn được coi là kháng gió (Huang và ctv, 2002).
Kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra rằng đặc điểm hình thái của cây và cũng như cấu trúc của gỗ là yếu tố chủ đạo ảnh hưởng đến khả năng kháng đổ gãy do gió (Huang và ctv, 2002). Nhìn chung, nguồn gen IRRDB’81 thể hiện các tiềm năng cho phép chọn lọc được các mẫu giống chống chịu các khủng hoảng phi sinh học bổ sung cho chương trình tạo tuyển giống cao su trong tương lai.
1.5.3. Các đánh giá về đa dạng di truyền
Với sự kỳ vọng về sự đa dạng di truyền của nguồn gen IRRDB’81 sẽ giúp mở rộng vốn di truyền cây cao su, vì vậy đã có một số nghiên cứu nhằm đánh giá tính đa dạng di truyền của nguồn gen IRRDB’81 sử dụng nhiều kỹ thuật khác nhau. Omokhafe (1991) phân tích các chỉ tiêu hình thái gồm: chiều cao, đường kính, tầng lá, khoảng cách giữa các tầng lá trên nguồn di truyền IRRDB’81 ở giai đoạn non cho thấy nhóm Rondonia có sự biến thiên cao nhất về các chỉ tiêu này. Tương tự, Rao và ctv (2005) sử
dụng 7 chỉ tiêu về hình thái và sinh trưởng gồm: chiều cao cây, vanh thân, số lượng tầng lá, khoảng cách giữa hai tầng lá, số lá, kích thước lá và tổng diện tích lá ở giai đoạn non để phân 544 mẫu giống thuộc nguồn gen IRRDB’81 thành 15 nhóm khác nhau.
Nhận thấy những giới hạn của các chỉ tiêu hình thái cũng như các chỉ tiêu kiểu hình, người ta đã sử dụng tính đa hình của các isozyme như là những chỉ thị di truyền để nghiên cứu đặc điểm di truyền của nguồn di truyền mới. Chevallier và ctv (1985;
1988) nghiên cứu trên 7 chỉ thị isozyme đã báo cáo có sự hiện diện của các alen mới trong nguồn di truyền IRRDB’81 và số lượng alen trung bình trên một locus đa hình của nguồn gen IRRDB’81 là 3,10 so với 2,55 ở nguồn gen Wickham, chứng tỏ nguồn gen IRRDB’81 có biến thiên di truyền lớn hơn nguồn Wickham. Nghiên cứu trên cũng cho thấy ở nguồn gen IRRDB’81 biến thiên di truyền trong nhóm địa lý lớn hơn rất nhiều so với biến thiên giữa các nhóm địa lý. Phân tích khoảng cách di truyền giữa các nhóm địa lý cũng cho thấy có sự tách biệt xa giữa nhóm Acre và Mato Grosso với Rondonia nằm ở vị trí trung gian; kết quả này tương đồng với vị trí địa lý thực tế vùng sưu tập của các nhóm này (Chevallier, 1988).
Một số nghiên cứu sử dụng các chỉ thị DNA khác nhau nhằm đánh giá chính xác hơn sự đa dạng di truyền của nguồn gen IRRDB’81 đã được triển khai ở các nước. Sử dụng kỹ thuật RFLP (Restriction fragment length polymorphism), Besse và ctv (1994) cho thấy nguồn di truyền IRRDB’81 đã làm giàu thêm vốn di truyền cho công tác tạo tuyển giống cây cao su; và nguồn di truyền mới này có thể phân thành 3 nhóm phù hợp với nguồn gốc địa lý của chúng. Mặt khác, nhóm Wickham vẫn duy trì được mức độ đa dạng di truyền tương đối cao cho dù chúng có nguồn vốn di truyền ban đầu hạn hẹp;
nhóm này về mặt di truyền có vẻ gần với nhóm Mato Grosso của nguồn gen IRRDB’81 (Besse và ctv, 1994). Lekawipat và ctv (2003a, 2004) dùng chỉ thị SSCP (Single strand conformation polymorphism) với 13 đoạn mồi để nghiên cứu mối liên hệ cho 67 mẫu
giống thuộc nguồn gen IRRDB’81 và 40 dòng vô tính thuộc nguồn gen Wickham cho thấy có thể phân quần thể khảo sát thành 5 nhóm; trong đó nhóm Wikcham có mức độ đa hình thấp nhất và có quan hệ gần với các mẫu giống có nguồn gốc sưu tập từ bang Mato Grosso. Nghiên cứu này cũng cho thấy giữa nhóm Acre và Rondonia thuộc nguồn di truyền IRRDB’81 có quan hệ gần với nhau về mặt di truyền. Sử dụng các chỉ thị RAPD (Random amplified polymorphic DNA) và ISSR (Inter-simple sequence repeats) để nghiên cứu 14 mẫu giống thuộc nguồn gen IRRDB’81 và 25 dòng vô tính thuộc nguồn gen Wickham, Zewei và ctv (2004) đã phát hiện nguồn gen Wickham có mức độ đa dạng di truyền thấp hơn so với nguồn gen IRRDB’81; đồng thời hai chỉ thị này có thể giúp phân nhóm nguồn gen IRRDB’81. Saha và ctv (2007) ứng dụng các chỉ thị microsatellite dựa trên sự biến thiên về số lượng của các SSRs (Simple sequence repeats) để nghiên cứu sự biến thiên alen của gen 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductase (HMGR) cho 60 mẫu giống thuộc nguồn gen IRRDB’81 và 3 dòng vô tính Wickham. Kết quả cho thấy có 9 alen microsatellite của locus HMGR hiện diện trong quần thể IRRDB’81 chứng tỏ mức độ đa dạng allele rộng hơn so với nhóm Wickham;
trong đó có 4 alen có tần số cao hơn các alen khác. Ngoài ra, kết quả cũng cho thấy nhóm Mato Grosso có sự gần gũi về mặt di truyền với nhóm Wickham hơn so với các nhóm khác, tương tự như kết quả ở các nghiên cứu khác (Lekawipat và ctv, 2003b;
Saha và ctv, 2007).
Nhìn chung, sử dụng các chỉ thị hóa sinh và phân tử khác nhau đã cho phép đánh giá được sự đa dạng di truyền của nguồn gen IRRDB’81. Các nghiên cứu đều khẳng định nguồn gen IRRDB’81 có mức độ đa dạng di truyền cao hơn nhiều so với nguồn gen thuần hóa Wickham và hầu hết đều cho thấy nhóm địa lý Mato Grosso của nguồn gen mới có sự gần gũi về mặt di truyền với nguồn gen Wickham hơn các nhóm địa lý Acre và Rondonia.
1.5.4. Nghiên cứu sử dụng nguồn di truyền IRRDB’81 1.5.4.1. Sử dụng trong tạo tuyển giống cao su
Do đặc điểm năng suất mủ rất thấp của nguồn di truyền IRRDB’81 nên rất khó có thể chọn được những mẫu giống để trồng sản xuất theo hướng năng suất mủ cao. Vì vậy, việc đưa các mẫu giống IRRDB’81 đã được đánh giá và chọn lọc vào trong chương trình lai hữu tính để cải tiến về mặt di truyền là hợp lý hơn cả. Việc đưa nguồn di truyền IRRDB’81 vào chương trình lai hữu tính được thực hiện tại Malaysia từ 1986, Trung Quốc từ 1987, Ấn Độ từ 1989, Thái Lan từ 1991, Indonesia từ 1995 và Việt Nam từ 1997 với kỳ vọng tìm kiếm ưu thế lai trên cơ sở khoảng cách di truyền lớn giữa nguồn gen Wickham và IRRDB’81, tiềm năng chống chịu bệnh hại của nguồn gen IRRDB’81 và mở rộng vốn di truyền cho các chương trình lai tạo (Ramli và ctv, 2004;
IRRDB, 2008). Các chương trình lai hữu tính có sử dụng nguồn gen IRRDB’81 về cơ bản đều sử dụng nguồn di truyền này làm bố để lai với mẹ là các dòng Wickham cao sản hoặc đã được xác định có tính thích nghi với vùng sinh thái địa phương trong các tổ hợp Wickham x IRRDB’81. Nghiên cứu ở Malaysia cho thấy năng suất mủ trung bình của các cây lai theo các tổ hợp Wickham x IRRDB’81 khác nhau biến thiên từ 3,4 - 23,7 g/cây/lần cạo so với đối chứng PBIG GG5/6 có năng suất mủ 19,9 g/cây/lần cạo (Ramli và ctv, 2004). Các cây lai có triển vọng về năng suất từ các tổ hợp này sau đó được chọn lọc để hồi giao với các dòng vô tính Wickham cao sản theo dạng tổ hợp Wickham x (Wickham x IRRDB’81) nhằm mục tiêu cải thiện hơn nữa về năng suất mủ. Trung Quốc báo cáo hầu hết các cây lai F1 của tổ hợp GT 1 x IRRDB’81 có sinh trưởng khá tốt nhưng năng suất lại thấp hơn dòng vô tính đối chứng RRIM 600 (Huang và ctv, 2002; Ramli và ctv, 2004). Tại Thái Lan, trong giai đoạn 1991 – 1999 đã tạo ra 3.933 cây lai giữa các dòng vô tính xuất sắc Wickham với nguồn gen IRRDB’81, trong đó đã chọn lọc được 8 cây lai có sinh trưởng vượt hơn dòng vô tính đối chứng PB 260 từ 11% - 18% ở giai đoạn trưởng thành trên thí nghiệm sơ tuyển (Ramli, và ctv, 2004).
Ấn Độ báo cáo chọn lọc được 21 cây lai của tổ hợp RRII 105 x RO 87 có sinh trưởng cao hơn dòng vô tính mẹ RRII 105 ở năm tuổi thứ 6 với chỉ số ưu thế lai chuẩn biến thiên từ 2,6% đến 74,3% (Varghese và ctv, 2002). Indonesia trong giai đoạn 1995 – 2005 đã thực hiện một chương trình lai hữu tính gồm 184 tổ hợp Wickham x IRRDB’81, kết quả đánh giá năng suất mủ cho thấy có sự biến thiên rất lớn, với giá trị hệ số biến thiên từ 44,5% - 118,0% (IRRDB, 2008).
Cho đến nay việc sử dụng nguồn gen IRRDB’81 vào chương trình cải tiến giống cao su ở các nước vẫn đang được tiếp tục, tuy nhiên hậu duệ lai giữa nguồn gen Wickham và IRRDB’81 hầu hết vẫn còn đang trong tiến trình nghiên cứu đánh giá và hoàn toàn chưa được khuyến cáo trồng trong sản xuất. Mặt khác, đến nay hầu như chưa có kết quả nào được công bố về khả năng kháng bệnh cũng như chống chịu các khủng hoảng phi sinh học ở hậu duệ lai của nguồn gen IRRDB’81. Nhìn chung, ở hậu duệ lai giữa nguồn gen Wickham và IRRDB’81 đã có thể có sự cải tiến đáng kể về sinh trưởng cũng như năng suất mủ so với thành tích của nguồn gen IRRDB’81 nguyên thủy, nhưng sự cải tiến về năng suất mủ chưa thể đáp ứng được yêu cầu sản xuất hiện hành.
Tuy nhiên, các kết quả nghiên cứu đến nay cũng cho thấy có thể chọn lọc được một số ít cây lai có triển vọng về năng suất mủ để có thể đưa đánh giá qui mô lớn, hoặc làm bố mẹ cho chu kỳ cải tiến di truyền tiếp theo cho nguồn gen IRRDB’81.
1.5.4.2. Sử dụng trực tiếp trong sản xuất
Cho đến nay mới chỉ có một số dự án thử nghiệm qui mô nhỏ sử dụng trực tiếp nguồn di truyền IRRDB’81 cho mục đích trồng cây cao su lấy gỗ tại Malaysia dựa trên khả năng sinh trưởng rất tốt và trữ lượng gỗ cao của một số mẫu giống được chọn lọc từ nguồn gen này. Indonesia cũng đã chọn lọc được 10 mẫu giống từ nguồn gen IRRDB’81 và đã khuyến cáo trồng cho mục đích lấy gỗ tuy nhiên năng suất mủ rất thấp; đến nay vẫn chưa có báo cáo về ứng dụng trong thực tiễn (Ramli và ctv, 2004).
Ngoài mục đích trên, hiện nay chưa có bất kỳ một hình thức nào nhằm sử dụng trực
tiếp nguồn di truyền IRRDB’81 trong sản xuất vì hạn chế cơ bản nhất là năng suất mủ thấp dẫn đến không hiệu quả về mặt kinh tế.
1.5.5. Nghiên cứu đánh giá nguồn di truyền IRRDB’81 tại Việt Nam
Viện nghiên cứu cao su Việt Nam bắt đầu nhập nguồn di truyền IRRDB’81 từ năm 1984 chủ yếu từ Trung tâm châu Á tại Malaysia và một phần nhỏ từ Trung tâm châu Phi. Tổng số 2.983 mẫu giống IRRDB’81 đang được lưu giữ dưới dạng vườn nhân cành ghép gồm 5 cây x 2 lần lặp lại/mẫu giống tại VCS bao gồm: Acre, 964, Mato-Grosso, 901 và Rondonia, 1.118 mẫu giống (VCS, 2009).
Từ năm 1985, một phần của nguồn gen IRRDB’81 đã được đưa dần vào các thí nghiệm để đánh giá chủ yếu về các đặc điểm nông học. Kết quả nghiên cứu cho thấy năng suất mủ của quần thể khảo sát thuộc nguồn gen này rất thấp và có sự biến thiên rất lớn, sinh trưởng tương đương với nguồn gen Wickham (Lại Văn Lâm, 1995).
Nghiên cứu sử dụng các chỉ tiêu về sinh trưởng, năng suất mủ, sinh lý mủ và giải phẩu vỏ như là các chỉ thị di truyền cho thấy có thể tách biệt rõ giữa nguồn gen thuần hoá, Wickham, và các nhóm địa lý thuộc nguồn gen IRRDB’81 (Lại Văn Lâm, 1995).
Nghiên cứu đánh giá đặc tính sinh lý mủ cho thấy có sự phân biệt khá rõ giữa nguồn di truyền IRRDB’81 và nguồn Wickham trên các đặc tính sinh lý mủ chính: hàm lượng sucrose, hàm lượng chất rắn tổng số, hàm lượng phospho vô cơ, hàm lượng các nhóm thiol trong mủ, và kết quả cũng cho thấy quần thể IRRDB’81 thể hiện sự yếu kém trong hoạt động tái tạo mủ cũng như khó khăn trong dòng chảy của mủ phản ánh tình trạng chưa được chọn lọc theo hướng thuận lợi cho năng suất như trong quần thể Wickham (Lại Văn Lâm và ctv, 1997). Ngoài ra, kết quả đánh giá cho thấy dường như không có sự khác biệt giữa nguồn gen Wickham và IRRDB’81 về mức độ mẫn cảm với bệnh phấn trắng (Oidium), héo đen đầu lá (Colletotrichum) và nấm hồng (Corticium) (Lại Văn Lâm, 1995; Lại Văn Lâm và ctv, 2002). Dựa trên các kết quả