2.4.1.1. Khái niệm ưu thế lai
Danh từ ưu thế lai (Heterosis) ựược Shull (nhà chọn giống ngô người Mỹ) ựưa ra vào năm 1917 ựể chỉ các thế hệ có ưu thế hơn bố mẹ. Tuy nhiên, hiện tượng con lai ựời thứ nhất (F1) có biểu hiện hơn bố mẹ ựã ựược biết ựến và mô tả từ lâu. Năm 1760 nhà thực vật học I.G Kolreuter ựã thu ựược con lai giữa 2 loài thuốc lá là Nicotiana tabacum và Nicotiana rustica có sức sinh trưởng mạnh vượt xa bố mẹ của chúng. Dựa trên kết quả này I.G Kolreuter ựã xây dựng phương pháp thu nhận hạt lai có ưu thế lai cao ở thuốc lá và ông cũng ựề nghị sử dụng ưu thế lai cho các cây khác. Năm 1878, Beal ựã thu ựược ưu thế lai khi lai các giống ngô khác nhau. Năm 1904, G. Shull tiến
hành thụ phấn cưỡng bức ở ngô và năm 1908 ựã thu ựược con lai có ưu thế lai cao giữa các dòng tự phối. Các năm tiếp theo các nhà chọn giống ở nhiều nước khác nhau ựã thu ựược hiệu ứng ưu thế lai ở các cây trồng khác như ở lúa (J.W. Jones, 1926), ở cà chua (H. Daxcalov, 1961) và ở hầu hết các cây thụ phấn chéo khác. Ngày nay, chương trình chọn giống ưu thế lai năng suất siêu cao ựã ựược nhiều nước chú ý và tiến hành có hiệu quả. Các nhà chọn giống ngô ựã tạo ra các tổ hợp lai ựạt năng suất 25,4 tấn/ha/vụ. Các nhà chọn giống lúa lai Trung Quốc ựã tạo ra các tổ hợp lúa lai Ộ2 dòngỢ có năng suất 17,1 tấn/ha/vụ. Giống mắa ưu thế lai ROC 20 của đài Loan ựạt ựược năng suất 320 tấn mắa cây/ha với hàm lượng ựường 15% hay 48 tấn ựường/ha/vụ. Nhiều giống ưu thế lai năng suất siêu cao, chất lượng tốt cũng ựã ựược tạo ra ở cà chua, bắp cải, hành tây, khoai tâyẦNăng suất giống cà chua lai ựạt 17,5 tấn/ha (Bungari, 1975). Loài người ựang chuẩn bị hành trang ựầy ựủ ựể bước vào kỷ nguyên sinh vật học mà các giống cây trồng và vật nuôi ưu thế lai sẽ chiếm ưu thế tuyệt ựối (dẫn theo Nguyễn Văn Hiển, 2000) [10].
2.4.1.2. Các loại ưu thế lai
Dựa vào sự biểu hiện và quan ựiểm sử dụng người ta ựã chia ưu thế lai thành 4 dạng sau [8]:
1. Ưu thế lai sinh sản
Là loại ưu thế lai quan trọng hàng ựầu. Các cơ quan sinh sản như hoa, quả, hạt phát triển mạnh, số hoa quả nhiều, ựộ hữu dục cao dẫn ựến năng suất cao hơn.
2. Ưu thế lai sinh dưỡng
Các cơ quan sinh dưỡng như thân, rễ, cành, lá ựều sinh trưởng mạnh làm cho cây lai có nhiều cành, nhánh, thân cao to, lá lớn, nhiều rễ, nhiều củẦựó là các tắnh trạng có lợi cho chọn tạo giống. đặc biệt là những loài cây trồng sử dụng các bộ phận sinh dưỡng như thân, lá, củẦ
Là ưu thế lai do sự tăng sức sống, tăng tắnh chống chịu với sâu bệnh, với các ựiều kiện ngoại cảnh bất thuận như rét, úng, chua, phènẦ
4. Ưu thế lai tắch lũy
Ở ựây là sự tăng cường tắch lũy các chất vào các bộ phận của cây như hàm lượng tinh bột cao ở củ, hàm lượng protein, hàm lượng dầu cao hơn ở hạt, hàm lượng ựường cao ở thân, hàm lượng các ester cao ở láẦ
2.4.1.3. Chọn giống cà chua ưu thế lai
Cây cà chua là cây tự thụ phấn. Có ựặc ựiểm là hoa lưỡng tắnh, hoa ựực và hoa cái cùng một hoa nên vấn ựề sản xuất hạt giống rất khó khăn. Trong ựó, trở ngại lớn nhất là vấn ựề diệt bộ phận ựực ựể ngăn chặn tự thụ và tăng cường khả năng nhận phấn ngoài từ dòng, giống bố. Trong sản xuất hạt cà chua lai có sử dụng 3 dạng:
1) Sử dụng dạng mẹ có tắnh trạng bất thụ - vòi nhụy cái vươn dài 2) Sử dụng dạng bất dục ựực do gen nhân kiểm soát
3) Sử dụng phương thức khử ựực và thụ phấn cây mẹ bằng thủ công (bằng tay).
Tuy nhiên trên thế giới cũng như ở nước ta cho ựến nay chủ yếu sử dụng quy trình sản xuất hạt giống cà chua lai thông qua khử ựực và thụ phấn bằng thủ công (theo Nguyễn Hồng Minh, 2006) [21]; (Yulingbai and Pimlindhout, 2007) [82].
Theo Nguyễn Văn Hiển, 2000 [10], hệ thống chọn giống cà chua ưu thế lai theo phương thức khử ựực thụ phấn bằng thủ công gồm các bước sau ựây:
1) Chọn bố mẹ
Trong tập ựoàn giống hiện có hoặc tìm kiếm thêm dựa vào các nguyên tắc chọn cặp bố mẹ trong lai giống ựể chọn các dạng bố mẹ cho chương trình chọn giống ưu thế lai. Qua ựúc kết kinh nghiệm và thành tựu của các nhà chọn giống trên thế giới, dựa vào các lý luận do di truyền học mang lại người ta ựã ựề ra các nguyên tắc cơ bản ựể chọn cặp bố mẹ khi lai. Các nguyên tắc ựó là:
- Nguyên tắc khác nhau về kiểu sinh thái ựịa lắ.
- Nguyên tắc khác nhau về các yếu tố cấu thành năng suất. - Nguyên tắc khác nhau về thời gian các giai ựoạn sinh trưởng. - Nguyên tắc khác nhau về tắnh chống chịu.
- Nguyên tắc bổ sung các tắnh trạng ựặc biệt. 2) Làm thuần bố mẹ
Bản thân các giống ựã là các dòng thuần tuy nhiên vẫn có một tỷ lệ thụ phấn chéo nhất ựịnh xảy ra. Chọn các cá thể ựiển hình, bao cách li ựể thu hạt tự thụ tuyệt ựối, hạt thu ựược gieo thành dòng, chọn các dòng ựồng nhất và tiếp tục bao cách li thêm một lần nữa sẽ có các dòng bố mẹ thuần dùng cho bước tiếp theo. Các dạng bố mẹ tiếp tục bao cách li ựể thu hạt duy trì.
3) Thử khả năng kết hợp
Chia bố mẹ thành các nhóm, mỗi nhóm 5-6 giống ựể thử khả năng kết hợp giữa chúng với nhau. Tiến hành dialen theo sơ ựồ, con lai ựược trồng thử nghiệm và tắnh khả năng kết hợp. Mỗi sơ ựồ chọn ra một tổ hợp có khả năng kết hợp riêng cao nhất.
4) Lai thử lại và so sánh giống
Các tổ hợp tốt nhất ựược lai thử lại ựể có ựủ hạt giống cho bố trắ thắ nghiệm so sánh giống, các tổ hợp ựược ựấu loại với nhau. Thắ nghiệm so sánh giống ựược bố trắ 3 Ờ 4 lần nhắc lại theo khối ngẫu nhiên, diện tắch ô thắ nghiệm 10m2, ựối chứng là giống ựịnh thay thế. Tổ hợp ựược chọn phải ựạt yêu cầu: - Là giống ựứng ựầu thắ nghiệm
- Hơn ựối chứng về năng suất hoặc một mặt quan trọng nào ựó (chống bệnh tốt hơn, chịu rét tốt hơnẦ). Bước tiếp theo là tổ chức sản xuất hạt giống ựể cung cấp ựủ cho tất cả các loại khảo nghiệm.