Trong tự nhiên các loài thuộc chi Hevea phân bố ở lưu vực hệ thống sông Amazone, Nam Mỹ, trải rộng từ vĩ tuyến 15o Nam đến 6o Bắc và từ kinh tuyến 46o đến 77o Tây (Compagnon, 1986). Các loài thuộc chi Hevea được tìm thấy mọc tự nhiên ở Bolivia, Brasil, Colombia, Ecuador, Guiana thuộc Pháp, Guayana, Peru, Surinam và Venezuela. Mặc dù các loài khác nhau của chi Hevea có vùng cư trú ưa thích khác nhau nhưng tất cả đều được tìm thấy ở Brazil. Chi Hevea thuộc họ Euphorbiaceae, đến nay được biết gồm có 10 loài: H. benthamiana, H. brasiliensis, H. camargoana, H.
camporum, H. guianensis, H. microphylla, H. nitida, H. pauciflora, H. rigidifolia và H.
spuceana (Schultes, 1990). Đặc điểm chung của các loài thuộc chi Hevea đều là dạng thân gỗ, lá kép với ba lá chét, hoa đơn tính đồng chu, hoa cái có bầu noãn với ba tâm bì, hạt lớn với vỏ hạt có vân, có cùng số lượng nhiễm sắc thể 2n =36 (Schultes, 1990).
Trong vùng nguyên quán, các loài Hevea được tìm thấy mọc tự nhiên ở nhiều vùng có các điều kiện khí hậu, đất đai và độ cao khác nhau.
Cây cao su Hevea brasiliensis (Muell. Agr.), loài quan trọng nhất trong chi Hevea vốn cung cấp đến 99% sản lượng cao su thiên nhiên toàn thế giới hiện nay, có vùng phân bố tự nhiên rất rộng chiếm đến một nửa vùng phân bố của chi. Loài này được tìm thấy ở phía Nam lưu vực sông Amazone trên các vùng Acre, Mato Grosso, Rondonia và Parana của Brazil và đến tận các vùng thuộc Bolivia và Peru. Ngoài ra, H.
brasiliensis cũng được tìm thấy ở phía Bắc lưu vực Amazone tới tận phía Tây của Manaus và xa tới tận cực Nam của Colombia. Vùng phân bố tự nhiên của cây cao su H.
brasiliensis nhìn chung có các điều kiện môi trường khá đa dạng, từ vùng đất thấp ở
phía Bắc lưu vực sông Amazone thuộc khí hậu nhiệt đới ẩm với lượng mưa trên 2.000 mm/năm, không có mùa khô rõ rệt, nhiệt độ trung bình trên 28oC đến các vùng đồi hướng về phía Tây dãy Andes và phía Nam Mato Grosso của Brasil vốn có lượng mưa dưới 1.500 mm/năm và mùa khô kéo dài 3 – 5 tháng (George, 2000). Ngoài ra cây cao su cũng mọc tự nhiên ở vùng trung gian giữa hai vùng trên với mùa khô từ 1 đến 3 tháng. Trong tự nhiên cây cao su mọc trên nhiều loại đất khác nhau: đất sét nặng, đất thịt, đất cát.
….. Vùng phân bố chi Hevea
- - - - Vùng phân bố loài Hevea brasiliensis
Hình 1.1. Vùng phân bố tự nhiên của chi Hevea và loài H. brasiliensis (George, 2000)
1.2.2. Đặc tính thực vật học của cây cao su Hevea brasiliensis
Cây cao su H. brasiliensis thuộc dạng thân mộc, có thân chính thẳng, trong tự nhiên có thể cao đến trên 40 m và sống đến trên 100 năm. Trái thuộc loại nứt vỏ có 3 ô
Mato Grosso Rondonia
thông thường có 3 hạt. Hạt lớn, nặng trung bình 3,5 g đến 6,0 g/hạt, hình trứng bụng hơi dẹt; vỏ hạt cứng sáng bóng, màu nâu hoặc nâu xám với nhiều vân hoặc sọc màu tối trên mặt lưng nhưng ít hoặc không trên mặt bụng. Ra hoa sau khi rụng lá qua đông (thường qua đông vào tháng Giêng và Hai ở Việt Nam) và một mùa ra hoa phụ vào tháng Tám và Chín; phát hoa mọc từ nách lá của các lá dưới của các chồi mới phát sinh sau qua đông. Hoa đơn tính đồng chu với hoa cái lớn hơn và số lượng ít hơn hoa đực, có nhị chín trước vì vậy tỉ lệ tự thụ trên vườn rất thấp, thụ phấn tự nhiên do côn trùng.
Tỉ lệ đậu trái tự nhiên nói chung khá thấp từ 0,3 đến 1,6%; tỉ lệ đậu trái ngay trong lai hữu tính nhân tạo cũng thấp, thường dưới 5% và có sự biến động rất lớn theo dòng vô tính. Trái chín trong vòng 20 – 24 tuần sau khi thụ phấn, tự nứt vách nẻ ô để phóng thích hạt. Lá cao su thuộc loại lá kép 3 lá chét, mọc cách theo hình xoắn ốc, tập trung thành từng tầng lá. Khi trưởng thành, lá thường có màu xanh đậm ở mặt trên và nhạt hơn ở mặt dưới. Màu sắc, hình dạng lá, phiến lá, kích thước lá, vị trí tương đối của lá so với cuống lá, vị trí tương đối của cuống lá so với chồi thân, v.v… khác nhau giữa các dòng vô tính và được sử dụng để nhận dạng giống cao su ở giai đoạn non. Sinh trưởng cây cao su mang tính chu kỳ, để hình thành một tầng lá sẽ gồm các giai đoạn:
phát triển dài chồi thân, giai đoạn nghỉ và cuối cùng là phát triển các lá. Một chu kỳ phát triển tầng lá như trên kéo dài khoảng 40 – 60 ngày. Hiện tượng quang hợp ở lá chỉ bắt đầu khi lá được 1 tuần tuổi và tăng dần đến mức tối đa khi lá đạt 25 – 30 ngày tuổi, sau đó giảm xuống và ổn định ở mức 0,40 mg CO2/m2/s ở 50 ngày tuổi (Webster và Paardekooper, 1989).
Cây cao su H. brasiliensis dù được trồng dưới dạng thực sinh hay cây ghép đều phát triển mạnh một rễ cọc và nhiều rễ bàng; toàn bộ hệ rễ chiếm khoảng 15% sinh khối khô của một cây trưởng thành. Ở cây 7 – 8 năm tuổi, rễ cọc có thể ăn sâu đến 2,4 m và rễ bàng có thể lan xa đến trên 9 m; tuy nhiên đại bộ phận rễ hút của cây tập trung ở vùng 30 cm của tầng đất mặt (Webster và Paardekooper, 1989). Cây cao su sinh trưởng nhanh trong khoảng 4 năm đầu sau đó chậm dần; khi đưa vào khai thác mủ tốc
độ tăng trưởng giảm nhanh. Một số quan sát cho thấy tại Malaysia, do điều kiện mưa đều quanh năm trong điều kiện trồng và được khai thác bình thường sau 20 năm tuổi cây cao su hầu như không tăng trưởng; nhưng ở Việt Nam với mùa mưa và khô rõ rệt, cây vẫn tiếp tục tăng trưởng. Trong điều kiện sản xuất thực tiễn cây thường được đốn hạ sau 20 – 25 năm cạo mủ (25 – 32 năm tuổi) nên cây cao su thường không vượt quá 20 – 25 m chiều cao.
Bộ phận quan trọng về mặt sản xuất của cây cao su là vỏ cây. Cắt ngang qua thân cây, có thể phân biệt được ba phần rõ rệt, phần trong cùng là gỗ kế đến là lớp tượng tầng và ngoài cùng là lớp vỏ. Vỏ cây cao su trưởng thành gồm có lớp vỏ mềm trong cùng, kế đến là lớp vỏ cứng gồm nhiều tế bào đá (stone cells) và ngoài cùng là lớp vỏ bần. Trong lớp vỏ cứng ngoài tế bào đá còn có các mạch rây (sieve tubes) và các ống mủ (latex vessels), chúng bị đứt quãng và không hoạt động. Lớp vỏ mềm chứa hầu hết các bộ phận chức năng của vỏ gồm các ống mủ, mạch rây, mạch libe (phloem rays) và nhu mô trục (axial parenchyma) (Premakumari và Saraswathyamma, 2000).
Ống mủ được hình thành từ các tế bào do tượng tầng mạch (vascular cambium) tạo ra và chúng được sắp thành các vòng đồng tâm theo trục thân cây. Ống mủ có cấu tạo là một ống rỗng, cú đường kớnh 20 – 50à do nhiều tế bào khụng cú vỏch ngăn xếp nối tiếp nhau. Giữa các ống mủ trên cùng một vòng có sự kết nối tiếp tuyến; ngược lại giữa các vòng ống mủ không có sự kết nối. Thông thường các ống mủ không chạy dọc thẳng theo thân mà có góc nghiêng từ 2o – 7o ngược chiều kim đồng hồ (Gomez, 1982).
Số lượng vòng ống mủ, mật độ ống mủ trên vòng, đường kính ống mủ, v.v… là những đặc tính của dòng vô tính cao su.
1.2.3. Đặc điểm di truyền của cây cao su Hevea brasiliensis
Cây cao su H. brasiliesnsis cũng như tất cả các loài Hevea khác đều là nhị bội với số nhiễm sắc thể 2n = 36 và đều có thể giao phối liên loài với nhau một cách nhân tạo hay tự nhiên (Ong, 1979). Trong tự nhiên người ta đã phát hiện được các cá thể lai
liên loài và trong nghiên cứu cũng đã có các công trình lai liên loài, tuy nhiên hậu duệ thường không có giá trị kinh tế (Majid, 1977). Cho đến nay người ta không ghi nhận được hiện tượng tự bất tương hợp trên cây cao su mặc dù chúng thường cho nhiều trái khi giao phấn hơn là khi tự thụ. Hiện tượng bất dục đực ở cây cao su đã được ghi nhận từ lâu, được cho là do các nhân tố tế bào chất quyết định và được truyền qua noãn (Ferwerda, 1969; Saraswathy và ctv, 1988; Saraswathy và Panikkar, 1989). Đến nay, chỉ có một số ít dòng vô tính như GT 1, Ch 2 và RRII 35 được ghi nhận là bất dục đực (Saraswathy và Panikkar, 1989).
Các nghiên cứu về di truyền số lượng trên cây cao su ở nguồn gen Wickham khẳng định các tính trạng kinh tế như năng suất mủ, sinh trưởng, và cả tính kháng một số bệnh lá đều mang bản chất di truyền đa gen, biến thiên của chúng phần lớn do thành phần biến thiên di truyền có tính cộng tạo nên và khả năng phối hợp chung quan trọng hơn khả năng phối hợp riêng rất nhiều ở cả giai đoạn trưởng thành lẫn giai đoạn non (Gilbert và ctv, 1973; Tan và ctv, 1975; Tan và Subramaniam, 1976; Tan, 1977, 1978a, b, 1981, 1987; Simmonds, 1989; Gonỗalves và ctv, 2005a, b; Omokhafe và ctv, 2007).
Ngoài ra, cây cao su có xu hướng thụ phấn chéo khá mạnh và các ảnh hưởng bất thuận của việc lai cận huyết thống đến các tính trạng chính đã được ghi nhận, trong đó năng suất bị ảnh hưởng nhiều hơn sinh trưởng.
1.2.4. Các phương thức nhân giống ở cây cao su
Trong thời kỳ đầu khi mới được di nhập vào châu Á, cây cao su được trồng trực tiếp từ hạt thu thập ngẫu nhiên hoặc có chọn lọc trên các cây mẹ có năng suất cao. Tuy nhiên từ khi Van Helten, Boddle và Tas khám phá ra khả năng nhân vô tính cây cao su bằng kỹ thuật ghép mắt vào năm 1916, người ta đã chuyển sang sử dụng cây ghép làm vật liệu trồng (Dijkman, 1951). Hiện nay, cây cao su được nhân giống chủ yếu bằng kỹ thuật ghép mầm ngủ lấy từ các dòng vô tính được trồng để cung cấp mắt ghép trong các vườn nhân. Trong sản xuất, tuyệt đại đa số cây cao su được trồng dưới dạng cây
ghép dưới nhiều loại hình cây con đa dạng gồm: stump ghép, bầu ghép cắt ngọn đến các loại cây con có 2 – 5 tầng lá (bầu ghép hoặc stump bầu có tầng lá). Ngoài ra, cây cao su cũng còn được nhân giống bằng các kỹ thuật vi giâm cành, nuôi cấy mô trong phạm vi thí nghiệm.