1.3.1.1. Kết quả chọn tạo giống khoai lang trên thế giới
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 22
vô tắnh, nhưng phương thức vô tắnh là phổ biến và chiếm ưu thế. Khi sinh sản hữu tắnh, khoai lang có tắnh bất tự thụ caọ
đặc trưng của sinh sản vô tắnh là dòng vô tắnh ựược bắt ựầu từ một cây khởi nguyên và sinh sôi bằng con ựường sinh dưỡng. Vì vậy cấu trúc di truyền của tất cả các cây ở một dòng vô tắnh thường là ựồng nhất và giống cấu trúc di truyền của cây khởi nguyên. Sự sai khác về di truyền giữa các cá thể trong một quần thể vô tắnh rất hiếm khi xảy ra, trừ khi có sự xuất hiện ựột biến tế bàọ
đặc trưng của cây sinh sản hữu tắnh là có sự giao phối giữa các cá thể cùng nguồn hoặc khác nguồn (vì vậy cây thực sinh từ hạt lai sẽ mang ựặc ựiểm di truyền không hoàn toàn giống như bố hoặc mẹ của chúng).
Do bản chất ựa bội, sự biểu hiện và mức ựộ của các tắnh trạng là kết quả của sự tái tổ hợp của các gen và ưu thế laị Tắnh bất tự thụ ở khoai lang chứng tỏ tắnh dị hợp tử là cần thiết ựể duy trì sức sống và năng suất. Vì vậy, trong ựiều kiện sản xuất, quần thể của một giống khoai lang nhất ựịnh thường có tắnh trội tự nhiên. Lai là phương pháp chủ yếu ựể tạo ra các cá thể lai mang tắnh trội do kết quả tái tổ hợp gen. Công việc lai và chọn lọc giống khoai lang cần hướng vào việc tăng và duy trì tắnh dị hợp tử ở con lai, từ ựó xét xem cả hiệu ứng di truyền cộng và không cộng trên quần thể chọn lọc. Tuy nhiên tất cả các phương pháp chọn giống cần ựược ựặt trong mối quan hệ với các tắnh trạng cần ựược cải tiến ựể ựặt ra mục ựắch tạo giống.
Chọn lọc chu kỳ (recurrent) có lẽ là phương pháp hợp lý nhất cho chọn giống khoai lang, vì nó cho phép các gen phụ (minor) và gen lặn ựược biểu lộ và ựược chọn lọc với kiểu chọn lọc quần thể này, có thể phát huy ựược hiệu ứng cộng của gen, bao gồm cả việc chọn lọc một loại kiểu gen cho một hoặc nhiều tình trạng mong muốn và sau ựó là sự lai tự nhiên (nhờ côn trùng) giữa các kiểu
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 23
gen này với nhaụ Một số lượng lớn các cây từ hạt có các tắnh trạng mong muốn ựược chọn lọc, những cây tốt nhất sau ựó ựược sử dụng ựể lai tự do với nhau trong một quần thể (ở chu kỳ 2), trong dó có hoặc không có sự tham gia của các cây bố mẹ tốt nhất. Kỹ thuật này giúp tắch tụ nhanh chóng các gen mong muốn vào con laị Một nghiên cứu sử dụng marker phân tử DNA ựã khẳng ựịnh tắnh ưu việt của chiến lược chọn giống theo hướng lai kép, cho dù sự bất kết hợp chéo thường xảy rạ Hơn nữa sự ựa dạng về vật liệu di truyền ở các dòng khoai lang lai kép chắc chắn sẽ giúp công việc tuyển chọn các vật liệu ưu tú nhất trở nên thuận lợi hơn (Hwang và CS, 2002) [65].
Tuy vậy, phương pháp chọn lọc ựơn giản này cần ựược hỗ trợ bởi các kỹ thuật chọn lọc có hiệu quả hơn và cần xem xét với nhiều tắnh trạng. Sự ựồng nhất và việc chỉ ựể ý ựến một tắnh trạng cụ thể sẽ làm giảm hiệu quả của chọn lọc (Martin, 1988) [71]. Vì vậy trong thực tế, các dòng khoai lang thường ựược ựánh giá về một loạt các tắnh trạng mong muốn cả trong ựiều kiện thắ nghiệm cũng như trên ựồng ruộng nông dân.
Các kiểu gen ưu tú thường có tiềm năng quang hợp cao và tiềm năng cho năng suất củ cao với chất lượng tốt trong khoảng TGST tương ựối ngắn. Các nhân tố xác ựịnh khả năng quang hợp là ựộ dài của dây khoai lang và số lá trên một ựơn vị ựộ dài thân. Tuy vậy, một số giống khoai lang thân bụi mặc dù có thân dây rất ngắn nhưng vẫn có tiềm năng quang hợp caọ Các nghiên cứu về chọn tạo về giống cũng ựã cải tiến khả năng bảo quản củ khoai lang tươi, và một kỹ thuật ựơn giản ựể xác ựịnh tỷ lệ củ hư hại sau bảo quản là việc cân ựo mức hao hụt trọng lượng củ ngay sau tuần ựầu ựưa vào bảo quản. Số liệu này sẽ là một chỉ dẫn tốt về khả năng bảo quản ở các giai ựoạn bảo quản sau ựó (Ress và CS, 1998) [76].
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 24
Mùi vị củ khoai lang là chỉ tiêu quan trọng nhất ựối với người tiêu dùng, tuy vậy tắnh trạng này khó có thể ựo ựếm ựược một cách chắnh xác và do vậy ựã là một trở ngại lớn ựể tăng hiệu quả chọn lọc. Nếu mùi vị có thể phân tắch ựược, thì số lượng kiểu gen mong muốn ựược chọn lọc chắnh xác có thể sẽ tăng lên. Một nghiên cứu gần ựây ở Georgia, Mỹ chỉ rằng có thể phát hiện sự khác biệt về mùi thơm giữa các giống khoai lang nhờ phương pháp sắc ký khắ. Cũng có thể phân tắch ựược tỷ lệ ựường và các axit hữu cơ trong củ khoai lang.
Sản xuất khoai lang ở vùng đông Nam Á hiện ựang sụt giảm. Nếu khâu chế biến ựược cải tiến, sản xuất khoai lang sẽ tiếp tục ựược cải thiện và nâng cao, nhờ giá trị gia tăng do công nghệ chế biến mới mang lạị Tuy nhiên, hầu hết các giống khoai lang hiện nay có tỷ lệ chất khô chỉ khoảng 25 Ờ 30%, thấp hơn nhiều so với mức trên 35% mà các nhà chế biến công nghiệp ựòi hỏị Các giống khoai lang mới cũng cần có tắnh thắch ứng rộng, ựể có thể cho năng suất và HQKT cao khi ựược trồng trong nhiều ựiều kiện khác nhau, ựặc biệt trong ựiều kiện biến ựổi khắ hậụ Vì vậy, chiến lược của các nước đông Nam Á là chọn tạo các giống khoai lang có năng suất cao, tắnh thắch ứng rộng, chống chịu sâu bệnh, chịu hạn; sản phẩm thu hoạch có tỷ lệ chất khô cao 28 Ờ 32%, ựáp ứng các yêu cầu tiêu chuẩn chất lượng cho chế biến công nghiệp (Gin Mok và CS, 1996) [61].
1.3.1.2. Kết quả chọn tạo giống khoai lang tại Việt Nam.
Theo Vũ đình Hòa (1994) [79], do cây khoai lang mang ựặc ựiểm sinh sản của cả cây hữu tắnh lẫn cây vô tắnh, nên chọn giống khoai lang có thể bằng hai cách:
- Chọn dòng vô tắnh tốt nhất bằng phương pháp gây ựột biến nhân tạo hoặc ựột biến tự nhiên làm cây khởi nguyên của giống dòng vô tắnh mớị
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 25
- Lai kiểm soát, thụ phấn tự do trong vườn ựa giao hoặc thụ phấn tự do hoàn toàn và lai xạ Cây tốt nhất từ hạt ựược nghiên cứu chọn ra làm dạng khởi nguyên cho giống dòng vô tắnh mới vì mỗi cây con có ựặc ựiểm di truyền khác với tất cả các cây khác và ựều có tiềm năng trở thành một giống mớị
Theo Mai Thạch Hoàng (2005) [17], chọn tạo giống khoai lang bằng con ựường lai hữu tắnh gồm 7 bước chắnh: 1) Tạo vật liệu khởi ựầu; 2) Lai hữu tắnh (theo phương pháp cách ly hoặc không cách ly); 3) Chọn lọc (theo phương pháp cá thể và hỗn hợp một chu kỳ và qua 3 Ờ 4 lần ựổi ựời ựể có dòng triển vọng); 4) Xác ựịnh dòng triển vọng (theo mục tiêu chọn giống); 5) đánh giá tắnh thắch ứng tại các vùng sinh thái; 6) Xây dựng mô hình thử nghiệm và khuyến cáo giống mới; và 7) Làm thủ tục công nhận giống mới (theo quy ựịnh của Bộ NN- PTNT). Trong các bước trên, việc khảo nghiệm giá trị canh tác và sử dụng (VCU) của giống mới ựã ựược Bộ Nông nghiệp và PTNT hướng dẫn thành quy phạm theo Tiêu chuẩn Ngành TCN 223-95 từ năm 1995 [1].
Vì khoai lang là cây sinh sản vôt tắnh, nên cũng cần có kỹ thuật nhân dây giống khoai lang ựúng kỹ thuật ựể ựạt năng suất củ caọ Nên sử dụng dây giống ựoạn 1 và ựoạn 2 (dây bánh tẻ, không có rễ, mỗi ựoạn cần có 5 Ờ 7 ựốt, dài 25 Ờ 30 cm). Thời ựiểm nhân giống trước vụ sản xuất ựại trà 55 Ờ 70 ngày (tùy giống sinh trưởng nhanh hay chậm). để tăng hệ số nhân, cần ngắt ngọn sớm ựể dây mẹ ra nhánh (có thể ựể 3 Ờ 4 nhánh) ựể ựạt hệ số nhân giống 1 : 6 ựến 1 : 8, ựồng thời chú ý thường xuyên nhấc dây ựể hạn chế rễ phát triển (Mai Thạch Hoàng, 2005) [15].
Phục tráng giống khoai lang bằng củ: Thường tiến hành sau 3 Ờ 4 năm trồng khoai lang liên tục bằng dâỵ Các bước tiến hành như sau: để củ nảy mầm -> tách mầm từ củ (3 Ờ 4 ựợt mầm) ựể nhân trên vườn ươm -> cắt dây ựoạn 1 và
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 26
ựoạn 2 ựể nhân trên ruộng (nhằm tạo cho sinh lý dây giống ựược ựồng ựều và tăng hệ số nhân giống cho sản xuất ựại trà).
Công tác chọn giống khoai lang ở Việt Nam trước năm 1978 dựa chủ yếu vào nguồn giống nhập nội (chủ yếu từ Trung Quốc) ựể bình tuyển và giới thiệu cho sản xuất. Một trong các TBKT ựược nông dân áp dụng rộng rãi ở thời gian này là giống Hoàng Long, do có nhiều ựặc tắnh quý như TGST phù hợp vụ ựông ở các tỉnh phắa Bắc (100 ngày), vỏ củ vàng nhạt, ruột vàng ựậm. Tuy nhiên giống này chỉ cho năng suất 8 Ờ 10 tấn/ha, chịu hạn rất kém và dễ bị sùng hà. Vì ựã ựược trồng khá lâu nên giống ựã bị thoái hóa, nhưng hiện vẫn còn một diện tắch ựáng kể ngoài sản xuất.
Mai Thạch Hoàng (2004) [14] cho biết công tác chọn tạo giống khoai lang bằng con ựường lai hữu tắnh ở Việt Nam bắt ựầu ựược nghiên cứ từ vụ ựông 1978 Ờ 1979 tại Viện CLT-CTP, ựặc biệt là lai tổ hợp xác ựịnh có bố mẹ rõ ràng; sau này ựược tiến hành ở cả Viện KHKTNN VN (trước ựây) và Viện KHNN MN. đã xác ựịnh ựược trong vụ ựông thời vụ lai cho hiệu quả cao nhất là trong tháng 11 và ựầu tháng 12; thời gian lai tốt nhất trong ngày là vào buổi sáng và từ 8 giờ ựến 11 giờ (Mai Thạch Hoàng và Vũ Tuyên Hoàng, 1986) [12]. Ngoài ra còn áp dụng phương pháp lai tự nhiên (chỉ biết mẹ không biết bố), còn gọi là lai ựa giao (polycross), do Trung tâm Khoai tây Quốc tế (CIP) ựào tạo cán bộ cho Việt Nam và cung cấp vật liệu ban ựầụ Cũng theo Mai Thạch Hoàng (2004) [14], chọn tạo giống khoai lang ở Việt Nam nên ựi theo 3 hướng: 1) Chọn tạo giống có năng suất củ trung bình nhưng chất lượng củ cao (tỷ lệ chất khô và tỷ lệ tinh bột cao) ựể phục vụ ăn tươi; 2) Chọn tạo giống có năng suất cao, chất lượng củ khá và có năng suất thân lá cao ựể làm thức ăn cho chăn nuôi; và 3) Chọn tạo giống có năng suất thân lá cao, chất
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 27
lượng thân lá tốt (có ắt hoặc không có tanin và có protein cao) ựể làm rau ăn lá và ăn ngọn cho người khi cần thiết và lúc giáp vụ raụ
Vào ựầu những năm 1980, ựã có một số giống khoai lang lai hữu ựầu tiên ựược công nhận, chủ yếu phục vụ sản xuất khoai lang ựông trên ựất sau lúa mùa ở các tỉnh phắa Bắc, với TGST 90 Ờ 105 ngàỵ đó là các giống K1 (số 59), K2 (số 8), K4 (lai tự do V15-70) và K51. Công tác chọn tạo giống khoai lang có chất lượng củ cao ựược các nhà khoa học của Viện CLT-CTP chú trọng kể từ cuối những năm 1980 (Vũ Tuyên Hoàng và CS, 1990) [10]; Nguyễn Tấn Hinh và CS, 2003 [7]; Vũ đan Thành, 2003 [41]. đã ựưa ra sản xuất giống khoai lang KB-1 và giống khoai lang KB4. Giống KB4 ựược chọn tạo từ tổ hợp lai Shiro-yukata x Hi-starch, trong ựó giống Hi-starch là giống có tỷ lệ chất khô củ rất cao (40 Ờ 42%). Giống KB4 có tỷ lệ chất khô củ 31 Ờ 32,3%, tỷ lệ tinh bột củ ựạt 70,7 Ờ 73,7% chất khô. Năng suất qua các vụ ựạt 20 Ờ 22 tấn/ha, cao hơn giống ựối chứng Số 8.
Theo số liệu thống kê ựến năm 2009 của Cục Trồng trọt và Trung tâm Khuyến nông Quốc Gia [41] và các công bố gần ựây của các tác giả Mai Thạch Hoàng và CS (2007) [16]; Mai Thạch Hoàng (2010) [17] [18] [19]; (2011) [20] [22] [23] [24] [25]; Nguyễn Thị Ngọc Huệ (2007) [26], (2008) [27] [28]; Nguyễn Thế Yên (2007) [50], Phạm Văn Linh và CS (2011) [39]; từ năm 1980 ựến nay, Việt Nam ựã chọn tạo và giới thiệu ựược ắt nhất 26 giống khoai lang (công nhận chắnh thức 8 giống, gồm: K1 (số 59), K2 (số 8), K4 (V15 - 70), VX37, Cực Nhanh, 143, KL5 và KB-1; công nhận cho sản xuất thử/tạm thời 14 giống (TV1, KCL266, KL20-209, KTB2, HL4, HL518, HL419, H12, DT2, Vđ1, KLR3 và LBR5); các giống còn lại là giống khảo nghiệm. Trong số 26 giống, có 19 giống ăn củ, 1 giống làm TAGS (KL5); và 6 giống khoai lang rau
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 28
(H1.2, DT2, Vđ1, KLR1, KLR3 và KLR5).
Kết quả chọn tạo giống khoai lang ăn củ: Trong số 19 giống khoai lang lấy củ, ựã có 9 giống ựược tạo ra bằng con ựường lai hữu tắnh, gồm: K1 (số 59), K2 (số 8), K4 (V15-70), 143, KB1, HL518, HL491, KTB1 và KTB2; với xác ựịnh ựược mẹ). Các giống còn lại ựược tuyển chọn từ nguồn giống nhập nội từ Trung Quốc, đài Loan, Nhật hoặc do CIP giới thiệụ
Với 13 giống cho ựịa bàn các tỉnh phắa Bắc, các nhà chọn giống ựã tập trung vào các ựặc tắnh phổ biến: TGST vụ ựông khoảng 90 Ờ 100 ngày ựể phù hợp với cơ cấu luân canh khoai lang sau lúa mùạ Các giống này có tiềm năng năng suất chưa cao (phổ biến 12 Ờ 15 tấn/ha, thâm canh cao ựến 20 tấn/ha); trừ giống TV1 (công nhận tạm thời năm 2004) có tiềm năng năng suất củ tới 20 Ờ 28 tấn/hạ Các chỉ tiêu chất lượng củ ựược chú trọng là vỏ của màu vàng, hồng hoặc hồng nhạt, có một số giống thịt củ màu vàng ựậm hoặc vàng cam. Từ khoảng 2004 ựến nay, chỉ tiêu tỷ lệ chất khô củ và tỷ lệ tinh bột củ ựã ựược quan tâm, trong ựó KB1 ựạt TLCK củ 27 Ờ 29%, TV1 ựạt 20 Ờ 24%, nhưng chưa có giống nào ựạt trên 30%. Hiện vẫn còn thiếu các giống chịu rét cao như giống K51, giống thắch hợp cho vụ khoai lang ựông ở phắa Bắc.
Trong số 6 giống ựã ựược giới thiệu cho các tỉnh phắa Nam, có 5 giống do Trung tâm Nghiên cứu Hưng Lộc thuộc Viện KHNN MN chọn tạo (trong ựó có 3 giống HL4, HL518 và HL491 ựược chọn tạo bằng lai hữu tắnh). HL4 hiện là giống phổ biến ở đông Nam Bộ, do có nhiều ựặc tắnh quý như củ ựẹp (thuôn, láng), vỏ củ ựỏ, ruột vàng cam ựậm, TLCK cao (27 Ờ 30,4%), năng suất 17,5 Ờ 33 tấn/ha, thắch ứng rộng, chịu hạn khá. Các giống HL518 (Nhật ựỏ), Kokey14 (Nhật vàng), HL491 (Nhật tắm) cũng có nhiều ựặc tắnh quý, thuộc loại chất lượng cao, thắch ứng rộng, ựược bán nhiều ở các siêu thị phục vụ ăn tươị
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 29
Benrazuma là một giống chất lượng cao khác ựược nhập nội từ Nhật, hiện ựược trồng phổ biến ở Cao Nguyên Lâm đồng và đắk Nông, nặng suất cao ựến 20 tấn/ha, phục vụ xuất khẩu sang Nhật và một số nước đông Nam Á (Hoàng Kim, 2010) [31]. Tuy nhiên giống này không thắch ứng với ựiều kiện khắ hậu các tỉnh phắa Bắc, nên năng suất chỉ ựạt 9 Ờ 12 tấn/hạ
Kết quả chọn tạo giống khoai lang ăn lá: Theo Nguyễn Thị Ngọc Huệ (2007) [26], khi xem xét một giống khoai lang có thể ựể làm rau hay không cần ựánh giá các chỉ tiêu: Số ngọn/cây, khối lượng ngọn/cây, khối lượng trung bình ngọn, năng suất thân lá/cây khi thu hoạch; số lá ựã mở trên 10 cm ngọn, số lá có cuống dài hơn 1 cm, tỷ lệ cuống lá so với cả ngọn lá. Các chỉ tiêu chất lượng cần xem xét là: Vị ngon của ngọn sau khi luộc 3 phút; ựộ giòn, ựộ chát, ựộ ngái, màu ngọn sau luộc, ựộ lông ở ngọn và ựiểm chất lượng chung theo cảm quan; và cần phân tắch các chỉ tiêu chất lượng ựịnh lượng là tỷ lệ protein, vitamin C, tananh, nitrat và xơ thô. Cũng theo tác giả, Trung tâm Nghiên cứu Phát triển