Bài giảng Chọn giống cây trồng chuyên khoa 1 - TS. Lê Tiến Dũng

Nội dung text: Bài giảng Chọn giống cây trồng chuyên khoa 1 - TS. Lê Tiến Dũng

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ DỰ ÁN HỢP TÁC VIỆT NAM – HÀ LAN BÀI GIẢNG CHỌN GIỐNG CÂY TRỒNG CHUYÊN KHOA 1 Người biên soạn: TS. Lê Tiến Dũng Huế, 08/2009
2. Bài 1 CHỌN TẠO GIỐNG LÚA 1- CHỌN TẠO GIỐNG LÚA 1.1. Mục tiêu chọn tạo giống lúa Muốn thực hiện thành công việc chọn tạo giống lúa, nhiệm vụ đầu tiên là phải xác định được mục tiêu cho từng chương trình cụ thể. Công tác cải tạo giống thường bao gồm 4 mục tiêu sau đây: - Tạo ra giống mới có năng suất cao hơn giống cũ trong cùng điều kiên, mùa vụ, đất đai và chế độ canh tác. - Giống mới phải có chất lượng tốt hơn giống cũ, được mọi người ưa chuộng, có giá trị dinh dưỡng cao hơn, chất lượng nấu nướng ngon hơn. - Giống mới có khả năng chống chịu tốt với các loại sâu bệnh hại chính của từng vùng, từng vụ mà giống đó gieo trồng. - Giống mới phải thích ứng tốt hơn với điều kiện khí hậu, đất đai, tập quán canh tác, hệ thống luân canh của những vùng nhất định. Các mục tiêu nêu trên còn được cụ thể hoá cho từng giai đoạn của các đề tài chọn giống. 1.2. Lựa chọn phương pháp thích hợp để giải quyết các mục tiêu: Công tác cải tiến giống lúa được thực hiện bằng một số phương pháp kinh điển và một số phương pháp mới hỗ trợ cho các phương pháp cũ đạt hiệu qủ nhanh hơn. Mỗi chương trình cải tiến giống, tuỳ theo mục tiêu và nhiệm vụ mà lựa chọn phương pháp thích hợp. Trong quá trình lựa chọn phương pháp, ngoài việc tính đến khả năng vật chất còn phải tính đến kinh phí hoạt động thường xuyên và nguồn nhân lực trong đó quan trọng nhất là trình độ hiểu biết sâu của các nhà khoa học chủ trì từng lĩnh vực cụ thể. Các phương pháp cải tiến giống bao gồm: 1.2.1. Các phương pháp gây tạo biến dị - Nhập nội và chọn lọc thuần hoá - Lai và chọn lọc các thế hệ bằng đột biến vật lí hoá học và chọn lọc - Tạo các dòng bat dục đực tế bào chất, bất dục đực nhân và các công cụ di truyền khác để tạo giống ưu thế lai. - Lai xa và ứng dụng công nghệ sinh học để chuyển nạp những gen chống chịu đặc hiệu vào các giống có năng suất cao, chất lượng tốt. 1.2.2. Các phương pháp chọn lọc Sau quá trình thu thập đánh giá vật liệu và tiến hành gây tạo các biến dị theo định hướng cảu các nhà chọn giống thì công việc quan trọng hơn cả và quyết định 1
3. thành công là chọn lọc nhằm cố định các biến dị di truyền.Có một số phương pháp chọn lọc thường áp dụng cho cải tiến giống lúa là: - Chọn lọc cá thể hay chọn lọc phả hệ (pedigree) được bắt đầu ngay ở thế hệ mới phân li của quần thể ( F2 ở lai đơn, F1 ở lai ba, M1 và M2 ở quần thể gây đột biến nhân tạo ). - Chọn lọc hỗn hợp (bulk population) - Chọn lọc hỗn hợp cải tạo bao gồm việc kết hợp giữa chọn lọc hỗn hợp với chọn lọc phả hệ xen kẽ nhau. Việc gây nhân tạo những áp lực sinh học hoặc phi sinh học đối với quần thể đang phân li nhằm loại bỏ các cá thể mẫn cảm với áp lực trước khi chọn lọc các tính trạng hình thái và nông sinh học mong muốn là rất cần thiết. Nó giúp cho việc rút ngắn quá trình đánh giá và loại bỏ sớm các dòng kém chống chịu. 1.2.3. Phương pháp đánh giá dòng và so sánh giống mới Trong quá trình chọn lọc biến dị, nhà chọn giống phải vận dụng các kiến thức khoa học về di truyền, phải ghi nhớ các tính trạng của vật liệu khởi đầu, vận dụng mong muốn. Sau khi gieo, cá thể đó lại tiếp tục được theo dõi kiểm tra những biểu hiện ở thế hệ sau. Đến khi có được dòng thuần cần tiến hành đánh giá khách quan, tiến tới các khảo nghiệm sinh tái, khảo nghiệm kĩ thuật và phổ biến giống mới trong sản xuất. Các phương pháp được sử dụng để đánh giá trong giai đoạn này là: - Phương pháp khảo nghiệm năng suất (Khảo nghiệm cơ bản). - Phương pháp khảo nghiệm sinh thái. - Phương pháp khảo nghiệm kĩ thuật. Để tiến hành khảo nghiệm năng suất người ta thường chia làm hai bước : quan sát năng suất và so sánh năng suất. + Quan sát năng suất : năng suất là một hàm số của tiềm năng năng suất, khả năng chống chịu sâu bệnh, khả năng thích ứng với điều kiện môi trường, kĩ thuật trồng trọt và các ảnh hưởng khác. Nhà chọn giống lúa có thể dễ dàng đánh giá tiềm năng năng suất giống do mình đã cải tiến trong vườn chọn lọc. Nhưng điều quan trọng ở đây là cần có số liệu về năng suất thực ở những điều kiện gieo trồng nhất định. Do vậy phải bố trí các thí nghiệm so sánh năng suất sơ bộ hay thí nghiệm quan sát. Các quan sát có thể sớm ở các thế hệ lai F3 - F4 khi các dòng còn chưa thật ổn định. Nhờ các kết quả quan sát sớm người ta có thể loại khá nhiều dòng không đạt yêu cầu mà chỉ giữ lại một số ít để vừa chọn thuần vừa quan sát. + So sánh năng suất : thường bắt đàu từ hạ F5 hoặc F6 : đây là các thí nghiệm so sánh sơ bộ kết hợp với chọn lọc. Cách làm cụ thể là: các dòng được tuyển chọn trong vườn quan sát thu được 30 bông, chọn các bông từ các cá thể đồng dạng đem về phòng quan sát lại các tính trạng về hạt, loại bỏ những bông không đúng dạng rồi tuốt hỗn 2
4. hợp để gieo so sánh không nhắc lại hoặc nhắc lại ba lần. Ở mỗi ô so sánh chọn tiếp 3 cá thể đúng dạng mong muốn để trồng ở vườn chọn lọc vụ sau. Xác định năng suất của ô thí nghiệm nhưng hạt không dùng làm giống mà dùng để đánh giá chất lượng gạo. Nếu dòng đó có năg suất cao, chất lượng đạt yêu cầu thì thu hạt của 3 cá thể hoặc 1 trong 3 cá thể trong vườn chọn lọc để làm thí nghiệm ở vụ sau. Cách đánh giá sớm kết hợp với chọn lọc cá thể sẽ chọn được các dòng thuần có năng suất cao và sớm ổn định. 2. Kĩ thuật chọn tạo giống lúa 2.1. Kĩ thuật chọn giống lúa lai ( sử sụng ưu thế lai ) a) Chọn giống lúa lai theo phương pháp "3 dòng" Hệ thống lai 3 dòng được đặc trưng bởi việc sử dụng 3 dòng có bản chất di truyền đặc biệt để sản xuất hạt lai thương phẩm đó là các dòng : bất dục đực di truyền tế bào chất (dòng A), dòng duy trì bất dục (dòng B), dòng phục hồi phấn (dòng R). Các dòng bố mẹ phải đồng bộ mới tạo được một tổ hợp lai hoàn chỉnh theo sơ đồ sau: A x B R Duy trì dòng bất dục A x R F1 Sản xuất hạt lai Nếu thiếu bất kì dòng nào trong 3 dòng trên đây đều không có được tổ hợp lai mong muốn. - Dòng bất dục đực di truyền tế bào chất tìm đươc đầu tiên là dạng lúa dại ở đảo Hải Nam ( Trung Quốc ). Các nhà chọn giống đã tiến hành lai dạng dại bất dục với nhiều giống lúa bất dục, có những giống, khi lai với dạng bất dục cho con lai bán bất dục và những giống khác nhau khi lai lại thu được con lai hữu dục hoàn toàn. Căn cứ vào những đặc điểm kể trên người ta đặt tên cho chúng là : dòng duy trì bất dục, dòng trung gian và dòng phục hồi phấn. Bản chất di truyền của các dòng trên được mô hình hoá với cấu trúc di truyền Tính bất dục đực của dòng A di truyền nhờ hoạt động của gen trong tế bào chất là chủ yếu. Vật liệu di truyền trong tế bào chất luôn di truyền theo dòng mẹ không qua quá trình phân chia như gen trong nhân. Vì vậy tính bất dục của dòng mẹ di truyền ổn định qua các thế hệ. 3
5. Hiện nay người ta đã xác địh được hai kiểu bất dục đực tế bào chất ở lúa là bất dục đực bào tử thể (Sporophytic) và bất dục đực giao tử thể (Gametophytic). Hai kiểu này khác nhau cơ bản về di truyền có thể xác định bằng phương pháp kiểm tra hình thái và độ nhuộm màu của hạt phấn trên kính hiển vi quang học hoặc kiểm tra thông qua gieo hạt F2 và thống kê tỉ lệ cây bất dục. Nếu dòng mẹ thuộc kiểu bất dục đực bào tử thì quần thể F2 sẽ có 1/4 số cá thể bất dục, nếu dòng mẹ thuộc kiểu bất dục giao tử thể thì quần thể F2 khồn có cây có cấu trúc di truyền kiểu S(rr) ở quần thể F2. Những cây lúa bất dục đực vẫn sinh trưởng phát triển bình thường, các cơ quan sinh sản phát triển bình thường chỉ có hạt phấn bị thoái hoá. Khi nhận được phấn của giống khác cùng loài thì quá trình thụ phấn thụ tinh được thực hiện bình thường, tỉ lệ kết hạt cao. Có thể tạo dòng bất dục đực tế bào chất bằng lai nhiều lần với dòng giống nào có khả năng duy trì bất dục để tạo ra một cặp dòng A và B mới đồng tế bào chất với dòng mẹ khởi đầu. Cũng có thể tạp bằng phương pháp lai xa hoặc gây đột bién nhân tạo. - Dòng duy trì bất dục (dòng B): gen duy trì tính bất dục đực là gen lặn (rr) nằm trong nhân tế bào của giống có tế bào chất mang gen bình thường (N) không chứa gen bất dục. Vì vậy lúa có hạt phấn phát triển, bao phấn mẩy và mở khi hoa nở. Khi lai với dòng CMS thì cây lai F2 bất dục phấn, vì vậy người ta thường kí hiệu là A/B A ( cây con giống cây mẹ về mọi tính trạng). - Dòng phục hồi tính hữu dục (dòng R): gen phục hồi tính hữu tính hữu dục là gen trội trong nhân tế bào (RR). Có giống chứa cặp gen trội, có giống chứa 2 cặp gen trội. Giống chứa 2 cặp gen trội R1R1, R2R2 thwòng có khả năng phục hồi mạnh hơn giống chứa một cặp gen phục hồi. Các dòng phục hồi thường chỉ thể hiện khả năng phục hồi khi lai với các dòng bất dục đực cùng loài phụ mà khoiong có khả năg phục hồi cho các dòng bất dục khác loài. Tạo dòng phục hồi bằng 3 phương pháp : lai thử với dòng bất dục, lai các dòng phục hồi với các dòng giống khác ,gây đột biến để tạo dòng phục hồi. b) Chọn giống lúa lai theo phương pháp "2 dòng" Trong các dạng lúa bất dục, ngoài các dạng CMS người ta còn tìm được nhiều dạng bất dục đực nhân. Các dạng bất dục đực "chức năng" được sử dụng đầu tiên để sản xuất hạt lai theo phương pháp "2 dòng". Bất dục "chức năng" có cơ chế di truyền đặc biệt, thường gọi là dòng bất dục đực cảm ứng với điều kiện môi trường (Environment - sensitive Genic male Sterile : EGMS). Có hai loại được sử dụng phổ biến là dòng bất dục đực di truyền nhân cảm ứng nhiệt độ (Themo sensitive Genic male Sterile : TGMS) và dòng bất dục đực di truyền nhân cảm ứng quang chu kì (Photoperiod - sensitive Genic male Sterile : PGMS). 4
6. Dòng TGMS bất dục phấn khi gặp nhiệt độ cao >27oC và hữu dục nhiệt độ thấp 14 giờ/ngày và hữu dục khi thời gian chiếu sáng ngắn 27oC) hoặc ở vùng vĩ độ cao có thời gian chiếu sáng > 14h/ngày. Nước ta nằm ở vĩ độ 8 - 22o bắc nên không đủ điều kiện để sử dụng các dòng PGMS hiện có, nhưng nwóc ta lại có đủ điều kiện để sử dụng các dòng TGMS. Có thể sản xuất hạt dòng mẹ ở các vùng núi cao như Sapa, Đà lạt, Tam Đảo. Sản xuất hạt lai được tiến hành vào mùa hè (vụ mùa) ở các tỉnh phía Bắc hoặc vào các vụ khác ở Nam Trung Bộ hay Nam bộ. Sử dụng hệ thống "2dòng" có thể giảm giá thành hạt lai so với hệ "3dòng". Ngoài ra còn tránh hiện twọng đồng tế bào chất, mở rộng phạm vi tìm kiếm các dòng phục hồi cho ưu thế lai cao và cải tiến phẩm chất dễ thành công hơn so với cải tiến phẩm chất cho hệ thống 3 dòng lai cao và cải tiến phẩm chất dễ thành công hơn so với cải tiến phẩm chất cho hệ thống 3 dòng . c) Chọn giống lúa lai theo phương pháp "một dòng" Là ý tưởng của các nhà chọn giống nhiều nước trên thế giới được thảo luận và thống nhất tại hội thảo Quốc tế về “Lúa lai một dòng” tổ chức tại Trung Quốc năm 1992. Lúa lai “một dòng” là phương pháp sản xuất “hạt lai thuần” nhờ sử dụng một công cụ di truyền mới là thể vô phối. Hiện nay ở nhiều phòng thí nghiệm di truyền và sinh học, nhiều trung tâm kĩ thuật cao nghiên cứu thể vô phối ở lúa bằng công nghệ gen, tạo ra hạt vô phối. Từ các dạng vô phối này có thê tìm ra các tổ hợp lai vô phối có ưu thế lai cao, không phân li và có thể cố định ưu thế lai qua nhiều thế hệ. 2.2. Kĩ thuật chọn giống lúa thuần a) Chọn giống lúa bằng phương pháp nhập nội: thủ tục chọn lọc giống nhập nội đơn giản: sau khi nhập, vào sổ gốc, chia lô hạt nhập và gieo vào một hoặc một số thời vụ khác nhau tuỳ theo số lượng hạt có nhiều hoặc ít. Ở mỗi thời vụ đều chọn giống đối 5
7. chứng thích hợp. Cấy 1 dảnh/khóm. Ở ô quan sát tập đoàn vụ đầu tiên có thể cấy ít không cần bố trí nhắc lại nếu là các giống nhập để quan sát năng suất, thời gian sinh trưởng, chất lượng. Đối với những giống nhập có các tính trạng đặc biệt như chống sâu, rầy, chống bệnh, chịu mặn, hạn, úng cần gieo cấy trong những điều kiện có thể quan sát được các tính trạng trên. Theo dõi định kì về các chỉ tiêu sinh trưởng từ khi gieo đến thu hoạch. Đánh giá khả năng chống chịu tự nhiên trên đồng ruộng. Đánh giá độ thuần, đặc điểm phân li, tính thích ứng, biểu hiện về hình thái, màu sắc thân lá, kiểu bông, kiểu hạt và dự đoán năng suất. Lấy mẫu để đo đếm các tính trạng số lượng và năng suất. Trên cơ sở của số liệu quan sát và đo đếm để quyết định sử dụng giống nhập theo hướng nào. b) Kĩ thuật chọn tạo giống lúa bằng phương pháp lai Để tiến hành chọn giống bằng phương pháp lai cần phải thực hiện tuần tự các bước sau: - Tổ chức gieo cấy tập đoàn công tác: số lượng giống gieo cấy trong vườn tập đoàn càng nhiều càng tốt. Sự đa dạng về kiểu hình, thời gian sinh trưởng, tiềm năng năng suất, khả năng chống chịu sâu bệnh và điều kiện ngoại cảnh bất thuận sẽ là nguồn vật liệu quý để chọn lọc bố mẹ. - Tiến hành lai giữa các cá thể được chọn lọc: để thực hiện lai giữa các giống đã dự định cần thực hiện một số việc theo trình tự sau: + Trồng cây mẹ vào chậu, ô xây hoặc gần bờ ruộng ở vị trí có thể ngồi làm việc được. + Khử đực: khi cây mẹ trổ bông (trên 2/3 bông nhô khỏi bẹ lá đòng), tiến hành khử đực vào buổi chiều trước ngày lai. Trên bông lúa định lai, cắt bỏ hết những gié quá non, những hoa đã nở trước và tỉa thưa hoa trên gié. Để thao tác dễ dàng, giữ 25 – 30 hoa có độ thành thục vừa phải trên một bông để khử đực. Có thể khử đực bằng một số biện pháp như: cắt mở vỏ trấu rồi dùng panh gắp 6 bao phấn bỏ đi. Dùng nước nóng hoặc hơi nóng từ 43 – 450C để bông lúa trong đó 7 – 10’. Sau thời gian gặp nóng đa số hạt phấn chết, các hoa đều mở và chỉ nhị vươn dài đẩy bao phấn ra ngoài, dùng panh nhặt bỏ hết các bao phấn. Sau khi khử xong bao cách li từng bông. + Thụ phấn: sáng hôm sau (từ 6 – 7h) đi thu bông của giống dự định làm cây bố (thu 3 – 5 bông cho một tổ hợp). Các bông bố trổ 2/3 là thích hợp. Các bông thu để lấy phấn cắt bỏ hết phần lá và cắm vào cốc nước, để nơi kín gió, có ánh nắng mặt trời và nhiệt độ từ 28 – 320 C. Khoảng 9 – 10h sáng, các hoa đều nở. Rút từng bông đang nở hoa, đưa vào bao cách li bông cây mẹ đã khử đực và rũ phấn. Thao tác rũ phấn cần lặp lại 3 – 4 lần để các hoa cây mẹ đều có thể nhận phấn. - Ghi thẻ đánh dấu tổ hợp, ngày lai và đeo thẻ vào bông lai. - Sau 25 – 30 ngày thu hạt lai phơi khô và cất giữ chờ thời vụ để gieo + Khi đến vụ gieo cần kiểm tra hạt, khử trùng hạt cẩn thận, nếu khử đực bằng cách cắt mở vỏ trấu thì khi gieo nên bóc vỏ trấu, sát trùng hạt gạo rồi gieo vào giấy lọc 6
8. trong đĩa petry, nếu khử đực bằng phương pháp không gây tổn thương vỏ trấu thì ngâm ủ và gieo bình thường. + Các cây lai mọc, được cấy ra chậu, vại trong nhà lưới, sau khi mạ khoẻ (4 – 5 lá) cấy ra ruộng. Theo dõi sinh trưởng phát triển và đánh giá các hiệu ứng sau khi lai. Khử bỏ các cá thể tự thụ phấn hoặc cá thể quá xấu trong tổ hợp. Thu hạt F1 có thể giữ riêng từng cây hoặc hỗn hợp chung cả tổ hợp để phơi và bảo quản đến vụ sau. + Gieo hạt F2 mỗi tổ hợp từ 2.000 – 5.000 cá thể. Nếu chọn lọc theo phương pháp phả hệ (pedigree) thì cấy F2 ra ruộng: cấy thưa 1 dảnh/khóm, cách 10 – 12 hàng để 1 hàng rộng để tiện đi vào khi chọn cá thể. Mỗi tổ hợp chọn từ 50 – 100 cá thể tốt để lập dòng F3. Nếu chọn hỗn hợp thì có thể giữ cả ô gieo mạ không cần cấy vì nếu cấy, lúa đẻ nhánh nhiều và hệ số nhân tăng nhiều không cần thiết. + F3 và các thế hệ sau: gieo cá thể để chọn lọc và đánh giá cho đến khi chọn được dòng thuần mong muốn. Các dòng đưa sang vườn quan sát và khảo nghiệm cơ bản. c) Kĩ thuật chọn tạo giống lúa bằng gây đột biến nhân tạo: Đối với lúa xử lí đột biến thường tiến hành trên hạt khô và hạt ở thời kì bắt đầu nảy mầm. Khi gây đột biến bằng tác nhân hoá học thường hay xử lí hạt khô: Ngâm hạt vào hoá chất với những nồng độ và thời gian nhất định sau đó rửa sạch, ngâm tiếp tục trong nước sạch đến khi no nước thì vớt lên và ủ cho nảy mầm rồi gieo. Lô hạt xử lí mọc thành cây: đa số cá thể bị chết hay dị hình, thiếu diệp lục, một số ít cá thể biến dị có ích như thân ngắn, thay đổi thời gian sinh trưởng, thay đổi màu sắc hình dạng hạt, kiểu đẻ nhánh, độ cứng thân, chiều dài, chiều rộng, độ dày lá, tính phản ứng quang chu kì, khả năng chống chịu bệnh và điều kiện ngoại cảnh Những biến dị kể trên có thể phát hiện được ở thế hệ M1 và M2 Các biến dị có ích, gieo lại đến M3 hoặc M4 có thể đã đạt được độ thuần cao. Nếu những tính trạng biến đổi được chọn lọc và ổn định thì có thể coi chúng là những đột biến, còn nếu sau 2 – 3 thế hệ những tính trạng chọn lọc bị mất đi, đó là biến dị thường biến, hoặc bị cơ chế phản đột biến làm phục hồi lại những tính trạng sẵn có ban đầu của vật liệu. Gây đột biến bằng tác nhân vật lí đối với lúa có thể tiến hành trên hạt khô và hạt bắt đầu nảy mầm ở những pha phân chia tế bào đầu tiên. Các biến dị sinh ra cũng tương tự như khi gây đột biến bằng tác nhân hoá học. Các nhà chọn giống thường hay gây đột biến rồi tiến hành lai các thể đột biến hữu ích với các giống để cố định những đột biến trong một tổ hợp gen mới. Có thể tiến hành lai trước rồi xử lí ngay lô hạt lai nhằm tăng tần số biến dị để chọn lọc được nhiều kiểu đa dạng hơn. 7
9. Khi vận dụng phương pháp nào đó đều cần có kĩ năng thành thạo và tiến hành theo trình tự nhất định để đạt kết quả mong muốn. Bài 2 CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ 1. VẬT LIỆU KHỞI ĐẦU VÀ PHƯƠNG PHÁP CHỌN TẠO GIỐNG 1.1. Vật liệu quần thể địa phương 1.1.1. Các giống quần thể địa phương Ở nước ta trong quá trình trồng ngô tương đối lâu đời dưới ảnh hưởng của chọn lọc tự nhiên và chọn lọc nhân tạo, ở những vùng nhất định đã hình thành các giống 3 quần thể thích nghi với các điều kiện địa phương : các giống gié, xiêm, nếp vàng, nếp trằng Các giống địa phương có thể dùng làm vật liệu khởi đầu để chọn tạo các dòng tự phối. 1.1.2. Các giống quần thể nhập nội từ các trung tâm phát sinh Các giống - quần thể địa phương từ Nam, Trung Mỹ có nhiều giá trị. Chúng có những tính trạng tốt như chống chịu sâu ( các dạng từ Mehico và Achentina), sinh trưởng nhanh trong giai đoạn phát triển đầu(các dạng từ Mehicô), lõi mỏng(các dạng từ Pêru), bắp dài (các dạng từ mêhicô), hạt to ( các dạng từ Mêhicô và Pêru). 1.1.3. Các giống ngô chọn tạo trong nước và nước ngoài Trước đây một số giống nước ngoài đã được trực tiếp vào sản xuất (xiêm, Trịnh Tây, vàng Phương Tây (Westerrn yellow), ganga 5 ) Các giống chọn tạo lại dùng làm vật liệu khởi đầu để tạo các dòng tự phối. 1.1.4 Các dòng tự phối Trong công tác chọn tạo giống ngô hiện nay người ta sử dụng nhiều dòng tự phối. Các dòng tự phối tạo ra bằng cách tự thụ phấn cưỡng bức các cây. Thông thường quá trình tự thụ phấn các cây tiến hành trong khoảng 5,6 thế hệ hoặc hơn. Các quan sát và tính toán chỉ ra rằng khi tự phối cây ngô nhanh chóng đạt được độ đồng hợp tử ở phần lớn các locut. Qua 7 thế hệ tự phối chỉ còn 1/1000 số cây dị hợp tử về một locut nào đó. Trong quá trình tự phối, các dạng dị dạng, không có sức sống, các dạng bị bệnh, bị đổ loại thải. 8
10. Khi vận dụng phương pháp nào đó đều cần có kĩ năng thành thạo và tiến hành theo trình tự nhất định để đạt kết quả mong muốn. Bài 2 CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ 1. VẬT LIỆU KHỞI ĐẦU VÀ PHƯƠNG PHÁP CHỌN TẠO GIỐNG 1.1. Vật liệu quần thể địa phương 1.1.1. Các giống quần thể địa phương Ở nước ta trong quá trình trồng ngô tương đối lâu đời dưới ảnh hưởng của chọn lọc tự nhiên và chọn lọc nhân tạo, ở những vùng nhất định đã hình thành các giống 3 quần thể thích nghi với các điều kiện địa phương : các giống gié, xiêm, nếp vàng, nếp trằng Các giống địa phương có thể dùng làm vật liệu khởi đầu để chọn tạo các dòng tự phối. 1.1.2. Các giống quần thể nhập nội từ các trung tâm phát sinh Các giống - quần thể địa phương từ Nam, Trung Mỹ có nhiều giá trị. Chúng có những tính trạng tốt như chống chịu sâu ( các dạng từ Mehico và Achentina), sinh trưởng nhanh trong giai đoạn phát triển đầu(các dạng từ Mehicô), lõi mỏng(các dạng từ Pêru), bắp dài (các dạng từ mêhicô), hạt to ( các dạng từ Mêhicô và Pêru). 1.1.3. Các giống ngô chọn tạo trong nước và nước ngoài Trước đây một số giống nước ngoài đã được trực tiếp vào sản xuất (xiêm, Trịnh Tây, vàng Phương Tây (Westerrn yellow), ganga 5 ) Các giống chọn tạo lại dùng làm vật liệu khởi đầu để tạo các dòng tự phối. 1.1.4 Các dòng tự phối Trong công tác chọn tạo giống ngô hiện nay người ta sử dụng nhiều dòng tự phối. Các dòng tự phối tạo ra bằng cách tự thụ phấn cưỡng bức các cây. Thông thường quá trình tự thụ phấn các cây tiến hành trong khoảng 5,6 thế hệ hoặc hơn. Các quan sát và tính toán chỉ ra rằng khi tự phối cây ngô nhanh chóng đạt được độ đồng hợp tử ở phần lớn các locut. Qua 7 thế hệ tự phối chỉ còn 1/1000 số cây dị hợp tử về một locut nào đó. Trong quá trình tự phối, các dạng dị dạng, không có sức sống, các dạng bị bệnh, bị đổ loại thải. 8
11. Về sau thế hệ của một cây tự phối hoàn toàn đồng nhất về tất cả các tính trạng và có thể nhân lên ở các khi cách li. Đó là các dòng tự phối Các cây của dòng tự phối thấp, bắp nhỏ. Năng suất của các dòng tự phối bình quân bằng 10-20% năg suất của giống khởi đầu hoặc giống lai. Hiện nay các dòng tự phối được sử dụng rộng rãi trong các kiểu lai khác nhau để tạo ra các giống lai ưu thế lai cao. Cũng đã xác định rằng không phải tất cả các dòng tự phối khi lai đều cho các giống năng suất cao. Từ hàng vạn các dòng ngô tự phối, hiện nay để sản xuất giống lai chỉ sử dụng khoảng 0,1%, để tạo các giống lai cần lựa chọn các dòng có khả năng kết hợp cao. Điều đó rất phức tạp vì không có mối liên hệ (tương quan) giữa các tính trạng hình thái (bên ngoài) của dòng với giá trị tổ hợp (khả năng kết hợp) của chúng. Khả năng kết hợp chung của các dòng được xác định bằng lai đỉnh (top crossing). Người ta đem tất cả các dòng lai với vật thử chung (tester) Vật thử có thể là giống lai đơn, quần thể ta đlai. Khi lai đỉnh số lượng cấc tổ hợp lai ứng với số lượng các dòng tự phối lúc ta dùng một vật thử, hoặc tăng lên 2-3 lần khi dùng 2-3 vật thử. Khi tiến hành lai đỉnh việc lựa chọn vật thử có vai trò quan trọng. Có thể dùng vật thử là các giống thụ phấn tự do hoặc là giống lai kép có cơ sở di truyền rộng. Để đánh giá xác hơn, các nhà chọn giống thường sử dụng 2-3 vật thử. Các dòng được chọn lựa theo tính trạng có khả năng kết hợp chung cao, sau đó đem lai giữa chúng với nhau trong tất cả các tổ hợp có thể để nghiên cứu khả năng kêt hợp riêng và tìm ra những tổ hợp lai năng suất cao nhất. * Khả năng kết hợp chung của dòng biểu thị đại lượng trung bình về ưu thế lai trong tất cả các tổ hợp lai mà dòng đó tham gia (thử nghiệm), còn khả năng kết hợp riêng - trong một cặp lai cụ thể. Một số số liệu chứng tỏ về sự tương quan giữa năng suất của các dòng tự phối và khả năng kết hợp của chúng. Vì vậy để thử nghiệm về khả năng kết hợp nên chọn các dòng tự phối có năng suất khá hơn. Hiện nay người ta sử dụng các dòng tự phối để: - Tạo các giống lai đơn giữa các dòng (nghĩa là các giống lai giữa hai dòng tự phối) - Tạo các giống lai dòng - giống: giống lai giữa giống và dòng tự phối hoặc giống lai giữa giống lai đơn với giống thường (các gioóng lai không quy ước) - Tạo các giống lai ba dòng: giống lai giữa lai đơn với dòng ự phối. - Tạo các giống lai kép: các giống lai tạo do lai giữa hai giống lai đơn với nhau Số lượng các giống lai kép thu đựơc khi có n dòng tự phối có thể tính theo công thức 3n(n - 1) (n - 2) (n - 3) 9
12. 24 - Tạo các giống lai quần thể phức tạp do hỗn hợp các dòng, các lai đơn hoặc các lai kép. Ở Việt Nam nguồn gen ngô hiện được bảo tồn tại Viện nghiên cứu ngô với khoảng 400 mẫu giống địa phương và 3.000 dòng tự phối (theo Ngô Hữu Tình) * Sử dụng các tổ tiên hoang dại gần ngô Tộc (Tribus) Maydeae trong đó có ngô (Zea mays) gồm 7 chi (genus), trong đó gần ngô nhất là Euchaen - teoxinte (2n = 20,40) và Tripsacum (2n = 36,72). Ngô dễ lai với Teoxinte nhưng khó lai với Tripsacum Hiện nay người ta lai ngô nhiều với hai chi trên nhằm chứng minh nguồn gốc cây ngô bằng tế bào học Giả thuyết của Mangelsdorf và Reeves gồm các luận điểm sau: - Ngô đầu tiên phát triển như một cây lương thực ở tây bắc Nam Châu Mỹ (Anđơ) từ đây đưa vào miền Trung Châu Mỹ - Teoxinte xuất hiện do kết quả lai tự nhiên giữa ngô và Tripsacum ở trung châu Mỹ. - Do lai ngô với Tripsacum tạo thành kiểu ngô mới có giá trị kinh tế là tổ tiên của phần lớn các dạng ngô hiện nay được trồng trọt trên thế giới. Các giống lai giữa ngô tứ bội (2n = 40) với Tripsacum cũng rất tốt về mặt tạo giống. Hiện nay những công trình quan tâm nhiều về hướng này tuy nhiên mới mang tính chất nghiên cứu. Trong tài liệu cũng đã mô tả các giống lai giữa ngô và mía (Saccharum oficium L 2n = 40). 2. Các phưong pháp chọn tạo giống Công tác chọn tạo giống ngô đã trải qua quá trình phát triển lâu dài, rong từng thời kì người ta sử dụng những vật liệu khác nhau và áp dụng các phương pháp chọn tạo khác nhau. Nó gắn liền với sự tiến hoá của việc chọn tạo giống như một khoa học hàng năm phong phú hơn nhờ những tư liệu và phương pháp mới. Sử dụng các dòng tự phối Chọn lọc bắp hàng Lai giữa các giống Chọn lọc hỗn hợp Năm / 1870 / 1880 / 1890 / 1910 / 1920 / 1930 / 1940 / 1950 / 1960 / 1970 / Sơ đồ : Tiến trình các giai đoạn chọn tạo giống ngô (theo G.F Sprague). 2.1. Phương pháp chọn lọc hỗn hợp (chọn lọc hàng loạt). Đây là phương pháp cổ nhất trong tất cả các phương pháp dùng để cải lương các giống ngô. Phương pháp 10
13. này dựa trên cơ sở chọn các bắp tốt nhất, chúng được dùng để tái sản sinh các thế hệ sau. Ở đay có sự giao phấn giữa các cây và như vậy chỉ cải tiến được các trị số trung bình nhưng không cố định được kiểu cây tốt. Trước đây bằng phương pháp này cũng đã tạo ra được giống ngô tốt. Ở Mỹ, giống ngô Red Yellow dent nổi tiếng phổ biến rộng rãi hơn 100 năm ở các vùng trồng ngô được tạo ra bằng phương pháp này. Hiên nay ở Mỹ từ giống này đã tạo ra dòng tự phối WF9 tham gia vào nhiều giống lai đơn năng suất cao (WF9 x 38 - 11) và (WF9 x Hy). 2.2. Lai giữa các giống : Người ta sử dụng cách lai giữa các giống như là phương pháp tạo các giống mới, cũng như để sử dụng ưu thế lai F1 . Hiện nay cách lai này ít được dùng vì các giống lai quy ước (các giống lai giữa các dòng tự phối) cũng như các giống lai dòng - giống có năng suất cao hơn. 2.3. Phương pháp chọn lọc bắp-hàng. Phương pháp này lần đầu tiên được nhà khoa học Mỹ Hopkins sử dụng năm 1896 ở trại thí nghiệm Illinois. Cơ sở của nó là chọn các bắp tốt, nghiên cứu chúng và sau đó tách ra những thế hệ tốt. Phương pháp này đã không đáp ứng được những yêu cầu mong muốn nên hiện nay ít được sử dụng. 2.4. Chọn tạo các dòng tự phối Hiện nay người ta đã đề ra những sơ đồ chọn tạo các dòng tự phối không những cho phép tạo ra, chọn lọc và cải lương các dòng tự phối tương ứng, mà trong quá trình chọn tạo còn xác định được khả năng kết hợp riêng của chúng. 2.5. Phương pháp chuẩn Đây là phương pháp phổ biến nhất để tạo ra các dòng tự phối. Trong ruộng gieo quần thể hoặc giống lai chọn những cây tốt nhất, tự phối chúng Năm sau hạt của mỗi bắp tự phối gieo thành 1 hàng (30 – 40cây). Để tự phối tiếp ta chọn những hệ (hàng) không có các tính trạng thoái hoá và trong những hệ này chọn những cây tốt để tự phối. Năm thứ 3 cũng làm như vậy Năm thứ 4 hạt cũng gieo như vậy, những hệ chọn được song song với tự phối, ta tiến hành lai với vật thử (tester) Năm thứ 5 tiến hành chọn lọc trong các hệ tự phối, và tiến hành tự phối, thử nghiệm các giống lai thu được và lại lai với vật thử Năm thứ 6 tiến hành chọn lọc trong các hệ, tự phối chúng và thử nghiệm các giống lai, chọn các cây trong các hệ, tự phối chúng và thử nghiệm các giống lai 11
14. Năm thứ 7 tiến hành chọn lọc và tự phối trong các hệ và lai luân phiên (luân giao) Năm thứ 8 chọn lọc và tự phối trong những dòng cho kết quả tốt nhất khi luân giao. Năm thú 9 – 10 nhân các dòng tự phối tốt. 2.6. Phương pháp hốc Phương pháp này do Jones và Singleton đề xuất năm 1934, đơn giản hơn là phương pháp chuẩn Năm đầu tiên: từ các quần thể khởi đầu chọn các cây và tiến hành tự phối Năm thứ 2 từ mỗi bắp thu được do tự phối chọn 3 hạt gieo thành hốc. Trong 3 cây chọn cây tốt nhất, tự phối nó và lai với vật thử. Năm thứ 3 lặp lại những khâu trên và tiến hành thử nghiệm các F1 do lai với vật thử. Loại bỏ những hệ kém. Các năm 4,5,6 lặp lại những khâu trên. Năm thứ 7 gieo các dòng thu được trên các ô (hàng) và tiến hành luân giao. Phương pháp này cho phép tiến hành thử nghiệm một số lượng lớn các dòng hệ, tăng cường quá trình chọn lọc giữa chúng, nhưng khả năng chọn lọc trong phạm vi từng dòng hệ lại giảm. 2.7. Chọn lọc tích luỹ cộng gộp Tạo ra các dòng bằng một trong các phương pháp trên. Lai những dòng tốt để tạo ra quần thể mới (năm thứ 7) nhằm tích luỹ các gen tốt. Từ giai đoạn này lại tiến hành tạo dòng như các phương pháp trên, nhưng ở trên quần thể mới thu được. Đây là chu kì thứ hai. 2.8. Phương pháp chọn lọc giao tử. Phương pháp này do Stadler đề nghị và dựa trên cơ sở là tần số gặp các giao tử có giá trị kết hợp cần thiết trong quần thể cao hơn là tần số hợp tử. Vì thế nắm bắt trong quần thể những giao tử cần thiết dễ hơn là cách tự phối tách tạo các dòng có cùng khả năng kết hợp như vậy Thực tế công việc được tiến hành theo trình tự sau: Một dòng tốt (dòng A) từ lai kép (A x B) (C x D) đem thụ bằng phấn của các cây chọn từ giống hoặc giống lai mà từ đó ta muốn tách các giao tử có giá trị kết hợp cao và bằng cách đó ta cải tiến dòng A. Các F1 phân hoá là do phấn các cây của giống bố. Các cây tốt của F1 đem tự phối và lai với vật thử (lai đơn) (C x D). Đem dòng A cũng lai với vật thử này. Năm sau các hệ do tự phối gieo trên các ô riêng, thử nghiệm các giống lai F1 x (C x D) so sánh với A x (C x D) Năm sau chọn để gieo các cây từ các ô cho giống lai với (C x D) tốt hơn là A x (C x D). * * Tiến hành tự phối những cây này (S1 ) và lại lai S x (C x D) và A x (C x D). 12
15. Năm thứ 4 thử nghiệm các S1 x (C x D) Làm tự phối S2 ở trên những ô cho các giống lai với (C x D) cao hơn A x (C x D). Năm thứ 5 tiến hành chọn lọc giữa các hệ và trong các hệ, và tiến hành tự phối các cây S3 Năm thứ 6 nhân dòng cải lương A1 2.9. Phương pháp chọn tạo song song Nhờ phương pháp lai lui cải lương 4 dòng tham gia vào thành phần của một lai kép. Năm 1. Lai các dòng A, B, C, D với các dòng E, F, G, H mà từ các dòng sau ta muốn truyền cho các dòng đầu vài tính trạng có lợi Năm 2 – 3. Lai trở lại với A, B, C, D Năm 4 – 8. Tách chọn các cây có những tính trạng cần và tự phối Năm 9. Tạo lai đơn Năm 10. Tạo lai kép 2.10. Chọn lọc chu kì Phương pháp này dựa trên thực trạng khi chọn tạo các dòng tự phối là sự tăng nhanh tính đồng hợp của các đời tự phối hạn chế sự sử dụng nhiều gen có giá trị thực tiễn đặc biệt là những gen xác định sự biến dị liên tục (các tính trạng số lượng). Đã đề ra một số sơ đồ sau: a) Chọn lọc chu kì (chọn lọc lặp lại) theo các tính trạng hình thái Năm đầu tiên trên ruộng giống chọn các cây và tiến hành tự phối chúng Năm thứ 2. Hạt mỗi cây tự phối gieo thành dòng, để giao phấn lẫn nhau giữa các dòng chọn được theo các tính trạng mong muốn. Năm thứ 3. Gieo các hạt của quần thể tạo ra và bắt đầu chu kì chọn lọc mới và tự phối. Phương pháp này tỏ ra rất có hiệu quả khi tạo ra các dòng có hàm lượng mỡ, lizin, triptofan cao và chống chịu bệnh tốt. b) Chọn lọc các dòng dựa theo tính trạng khả năng kết hợp chung và riêng ở các giai đoạn tự phối sớm Sơ đồ này cũng gồm các chu kì riêng, mỗi chu kì kéo dài 3 năm Năm đầu: chọn các cây, tự phối chúng và lai với vật thử Năm thứ 2: thử nghiệm các giống lai Năm thứ 3: gieo các dòng cho kết quả tốt khi lai với vật thử và lai các dòng đó với nhau. Trộn các hạt thu được Năm thứ 4: gieo quần thể và bắt đầu chu kì mới. c) Chọn lọc chu kì trên nền lai thuận nghịch 13
16. Do Comstok, Robins và Harvey đề ra năm 1949. Lai thuận nghịch giữa các cây từ các quần thể A và B, tự phối chúng và tiến hành chọn lọc theo khả năng kết hợp Công việc tiến hành vài chu kì, mỗi chu kì 3 năm - Năm đầu: các cây tốt từ quần thể A tiến hành tự phối và lai với các cây từ quần thể B. Cũng làm như vậy với các cây từ quần thể B. - Năm thứ 2: thử nghiệm 2 nhóm các giống lai tạo ra - Năm thứ 3: gieo các hệ tự phối năm đầu của các cây mà khi lai cho các kết quả tốt nhất. Cũng trong năm này lai các tổ hợp khác nhau giữa các dòng từ quần thể A và giữa các dòng từ quần thể B. Các hạt lai thu được trộn lại (trộn riêng theo từng nhóm các dòng của quần thể A và quần thể B) và năm sau gieo tạo các quần thể A1 và B1. Trên cơ sở đó lại tiếp tục chu kì chọn lọc mới. Khi sử dụng các phương pháp chọn lọc chu kì, ở mỗi thế hệ hệ số cây chọn nên nhiều để dẫn tới sự tự phối ít nhất. d) Phương pháp chọn tạo đồng quy Đây là phương pháp cải lương các dòng đã có sẵn nhờ thêm vào mỗi dòng các gen trội có ở dòng khác mà bản thân dòng đó không có. Phương pháp này gồm các bước: - Lai 2 dòng (A x B) - Lai lui tương hỗ (A x B) x A và (A x B) x B. Trong 3 thế hệ tiếp theo chọn các dòng có các tính trạng của bố mẹ thứ hai. - Tự phối và chọn lọc để tạo ra các dạng đồng hợp thể Ab và Ba nghĩa là dòng A với các tính trạng của B và dòng B với các tính trạng của A. 3. SỬ DỤNG BẤT DỤC ĐỰC TẾ BÀO CHẤT (CMS) TRONG SẢN XUẤT NGÔ LAI F1 Nhờ bất dục đực tế bào chất (CMS), ở nhiều nước hiện nay các giống ngô lai được phổ biến rộng rãi trong sản xuất. Sử dụng CMS đã thu được hiệu quả kinh tế cao vì giảm được nhiều về chi phí lao động trong việc dùng tay bẻ cờ khi sản xuất các loại hạt giống ngô lai. CMS do Rhoades phát hiện 1931 ở Mỹ và MI Khadjinov phát hiện 1932 ở Nga. Các cây CMS (bất dục đực tế bào chất) di truyền đặc tính này cho đời sau theo dòng mẹ. Các nhà di truyền Mỹ D.Jones và N.Everst từ năm 1949 đã đề ra phương pháp sản xuất các hạt ngô lai không cần phải ngắt cờ đực trên cơ sở sử dụng bất dục đực tế bào chất. Muốn vậy cần có: 14
17. - Các dòng tự phối bất dục đực - Các dòng cố định (duy trì) bất dục đực - Các dòng phục hồi phấn Để chuyển dạng mẹ của giống lai sang nền bất dục đực cần phải có nguồn bất dục (CMS) Chúng có thể là các cây bất kì (giống, dòng) truyền bất dục phấn qua tế bào chất. 3.1.Tạo dòng bất dục đực Khi tạo các dòng tự phối bất dục đực (các đồng đẳng bất dục đực) người ta dùng phương pháp lai tích luỹ (lai bão hoà) Quá trình lai này tiến hành nhiều lần (nhiều đời) cho đến khi nào thu được các cây hoàn toàn giống dòng đó về kiểu hình. Công việc này được tiến hành như sau: Năm thứ 1: Xbdđ x L Năm thứ 2: (Xbdđ x L) x L Năm thứ 3: [(Xbdđ x L) x L] x L Năm thứ 4: {[(Xbdđ x L) x L] x L} x L 4 Năm thứ 5 – 6: nhân và chọn cá thể các cây tốt từ các dạng bất dục L bdđ x L Ở sơ đồ này Xbdđ - dạng bất kì có đặc tính bất dục đực tế bào chất L – dòng (hoặc giống) thường mà ta định tạo thành dòng bất dục đực tế bào chất Thực nghiệm xác định rằng kết quả sau 4 – 5 lần lai lại (lai bão hoà) và chọn lọc, có thể thu được các dòng tự phối bất dục đực (các đồng đẳng bất dục đực). Nhân dòng bất dục đực này ở khu cách li bằng cách dùng phấn của chính dòng tự phối đồng đẳng thường, thụ cho nó. Dòng khi dùng phấn của nó thụ cho cây bất dục đực, tính bất dục đực được bảo tồn gọi là dòng duy trì, dòng cố định bất dục đực. Trong giống lai kép giữa các dòng, dòng bất dục đực được dùng làm dạng mẹ của giống lai đơn mẹ, nhưng dòng bố của lai đơn mẹ phải không có khả năng phục hồi phấn (hoặc dòng cố định, duy trì bất dục đực), khi đó các cây lai đơn mẹ sẽ có các cờ bất dục. Ở Mỹ và Canada việc sử dụng các giống ngô lai giữa các dòng tạo ra trên cơ sở 1 dạng bất dục đực tế bào chất (kiểu T) đã gây nên sự lan truyền rộng rãi nòi nấm Helminthosporium maydis, do đó làm giảm đáng kể năng suất hạt. Vì thế trong chọn tạo giống ngô lai vấn đề cấp bách là cần phải sử dụng đa dạng các nguồn bất dục đực tế bào chất. 3.2. Tạo các dòng phục hồi phấn (phục hồi sự hữu thụ) 15
18. Khi sản xuất hạt lai kép dòng bố của lai đơn mẹ không được có khả năng phục hồi phấn. Nhưng trong giống lai đơn bố cả 2 dòng hoặc ít nhất là 1 dòng cần phải có khả năng phục hồi phấn. Một số dòng tự phối khi lai với các dạng bất dục đực đã phục hồi sự hữu thụ của chúng. Những dòng này gọi là các dòng phục hồi sự hữu thụ - phục hồi phấn. Nếu dòng (hoặc giống) không có khả năng phục hồi, dùng cách lai bão hoà ta có thể truyền cho chúng đặc tính này. Để làm được việc này ta đem dòng bất dục (hoặc giống) mà ta chọn cho chúng dòng phục hồi, đem lai với một dạng phục hồi nào đó. Dạng phục hồi này có thể là 1 dòng (hoặc giống), bất kì có đặc tính này. Giống lai thu được do cách lai này đem thụ bằng phấn của dạng mà ta cần biến nó thành dòng phục hồi. Sau đó lặp lại việc thụ phấn các cây có khả năng phục hồi trong khoảng 5 năm, khi dạng được thụ phấn trở nên hoàn toàn giống dạng thụ phấn. Cuối cùng, đem tự thụ phấn các dòng tốt nhất. Công việc tạo các dòng phục hồi phấn có thể trình bày ở sơ đồ sau: Năm thứ 1 L x Xph.h G 2 G x D GD 3 GD x D GD2 4 GD2 x D GD3 5 GD3 x D GD4 6 GD4 x D GD5 7 GD5 tự thụ phấn 8 GD5tự thụ phấn Ở tất cả các thế hệ ta chọn các cây phục hồi phấn. Trong sơ đồ này: L dòng bất dục (hoặc giống) mà ta cần chọn dòng phục hồi cho nó. Xphh dạng phục hồi phấn bất kì. G cây mẹ của giống lai có khả năng phục hồi giống. D dòng mà ta cần truyền cho nó khả năng phục hồi phấn. Các giống ngô lai tạo ra trên nền bất dục (đực) về năng suất thông thường khác các giống ngô lai thường cùng tổ hợp các dòng tự phối đó. 4. ĐA BỘI THỂ VÀ ĐỘT BIẾN THỰC NGHIỆM TRONG CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ Thời gian gần đây cũng đã tiến hành gây đột biến thực nghiệm các dòng ngô. Dùng các tác nhân vật lí (các tia  ,  -gama, beta) và các tác nhân hoá học (etylenimin, diethylsunfat, dimethylsunfat, nitrozomethylure ) tác động lên hạt ngô. Người ta cũng dùng các tác nhân vật lí để xử lý các phấn ngô trên các giai đoạn hình 16
19. thành khác nhau. Trong một số trường hợp đã sử dụng phối hợp các tác nhân vật lí và hoá học. Trong tài liệu cũng đã mô tả nhiều đột biến có những tính trạng quý: chống bệnh thán sưng (Ustiago maydis), nâng cao hàm lượng các axit amin không thay thế, nâng cao khả năng kết hợp Các đột biến này được sử dụng làm vật liệu khởi đầu để tạo giống trong các cơ quan nghiên cứu khác nhau. Một hướng triển vọng khác trong chọn tạo giống ngô là thu nhận và sử dụng các thể tứ bội (4x). Người ta cho rằng các dặc điểm biểu hiện ưu thế lai khi lai các dạng tứ bội cho phép duy trì sức mạnh lai trong hàng loạt thế hệ. Ở các dạng ngô đa bội tăng kích thước tế bào, cây, bắp và hạt. Khi thu nhận các dạng ngô đa bội cần lưu ý rằng độ kết hạt của bắp (% trung bình độ kết hạt) liên quan chặt chẽ với mức độ dị hợp thể của các dạng khởi đầu. Thông thường người ta thu được các dạng ngô tứ bội bằng cách tác động colchichine (consisin) 0,1 – 0,2% dung dịch nước lên các mầm và các cây non. Người ta cũng định sử dụng các thể đơn bội để tạo các dòng tự phối thuần đồng hợp tử, vì để có thể thu được độ đồng hợp hoàn toàn về tất cả các gen bằng phương pháp tự phối đòi hỏi thời gian rất dài. Để nhận biết các thể đơn bội trên các giai đoạn phát triển khác nhau của cây người ta sử dụng phương pháp di truyền đánh dấu do Chase đề xuất năm 1947. Đem lai dạng mẹ lặn về các tính trạng màu sắc với dạng đánh dấu (EPM) mang gen trội (R) xác định màu sắc phôi và lớp alơron trên đỉnh hạt. Từ các hạt thu được do lai, trong phòng thí nghiệm có thể tách chọn các hạt có phôi trắng và đỉnh hạt có màu. Những hạt này nội nhũ tam bội, còn phôi đơn bội. Tất cả công việc phải kiểm tra bằng phương pháp tế bào để tránh những sai lầm có thể xuất hiện do đột biến, sự hiện diện các gen ức chế màu sắc, các bệnh Khó khăn là ở chỗ tần số các đơn bội tự nhiên rất ít – 1 đơn bội: 1.349 nhị bội. Nghiêng về đơn bội là 1 tính trạng di truyền. Quá trình lưỡng bội hoá (nhị bội hoá) các cây đơn bội để thu được các dòng đồng hợp là rất quan trọng. Mặc dù có khả năng lưỡng bội hoá tự nhiên ở ngô (5%) phương pháp chắc chắn nhất là xử lý các mầm ngô bằng colchichine. 5. PHƯƠNG PHÁP VÀ KĨ THUẬT CỦA QUÁ TRÌNH CHỌN TẠO GIỐNG 5.1. Kĩ thuật lai và tự phối Người ta cách li các bắp ngô bằng cách dùng bao cách li bắp chụp lên chúng trước khi bắp phun râu. Các cờ ngô cũng được cách li bằng bao giấy bóng mờ vào lúc bắt đầu nở hoa (tung phấn) và không muộn hơn 24h trước khi thụ phấn. Nhẹ nhàng rung các phấn vào bao cách li cờ, sau đó rắc lên các vòi nhuỵ (râu ngô) 17
20. 5.2. Các tính trạng chọn lọc và đánh giá chung Việc sử dụng trong sản xuất các kiểu ngô lai khác nhau không làm giảm vai trò của chọn lọc vì chúng đảm bảo cho việc tạo ra các dòng tự phối có những tính trạng cần thiết. Khi tiến hành chọn lọc, thành công của người chọn tạo giống sẽ càng cao khi có sự tương ứng giữa các kiểu hình và kiểu gen. Điều này gắn chặt với độ di truyền của tính trạng và tương ứng với các quan hệ tương quan giữa các tính trạng. Đặc biệt quan trọng là các tương quan giữa các tính trạng của các dòng tự phối và sản lượng của các giống lai do chúng tạo ra. Người ta dễ dàng nhận được các tương quan này khi dùng phương pháp lai đỉnh. Cũng cần nhớ rằng những tương quan thu được thường đặc trưng cho địa điểm thử nghiệm các dòng và các giống lai. Đã xác lập sự tương quan dương cao giữa sản lượng của giống lai (do lai giữa dòng tự phối x giống) và các tính trạng sau đây của dòng tự phối: ngày ra hoa (r=0,47) thể tích hệ thống rễ (r=0,54) đường kính thân (r=0,41) Khi tạo các giống lai đơn cần đặc biệt quan tâm đến sản lượng của các dòng tự phối dùng làm các dạng mẹ. Khi sản lượng của các dòng tự phối thấp việc phổ cập các giống lai đơn vào sản xuất không có lợi do giá thành các hạt lai cao. Đã chứng minh có mối tương quan tin cậy giữa cường độ quang hợp của các dòng tự phối và năng suất hạt của các giống lai, nó cho phép lựa chọn các dòng tự phối theo tính trạng này. Khi tạo các dòng có hàm lượng lizin cao bằng phương pháp lai lui (back cross) việc chọn các dạng mà ở chúng không giảm khối lượng 1.000 hạt, cũng như các dạng có hàm lượng các axit amin không thay thế cao có ý nghĩa lớn. Chọn lọc dựa theo kiểu hình của nội nhũ (đục do gen O2 gây nên) không phải bao giờ cũng cho kết quả. Vì thế phải xác định hàm lượng lizin, triptophan và zein trong nội nhũ bằng phương pháp điện di trên gel polycrylamid. Cũng đã đề ra phương pháp phát hiện chúng trong phần nội nhũ nhằm giữ hạt để gieo. Khi tạo các giống ngô có lượng dầu (lipit) cao trong hạt cần chú ý: có mối tương quan dương cao giữa hàm lượng dầu và kích thước phôi. Cũng cần lưu ý rằng khi nâng cao lượng dầu thực vật hơn 8 – 10% thì năng suất giảm. Nguyên nhân là do để tổng hợp 1 kcal dầu thực vật cần 2kcal năng lượng quang hợp, trong khi để tổng hợp 1kcal tinh bột chỉ cần 1kcal năng lượng. Chọn lọc để tăng cao hàm lượng dầu trong phôi có thể kết hợp với chọn lọc về hàm lượng các axit amin không thay thế trong nội nhũ. Khi chọn tạo giống ngô lai hướng silô (chất xanh) cần chú ý chọn tạo các dòng tự phối có hàm lượng lignin thấp trong lá nhằm tăng cao độ tiêu hoá khối chất xanh cho động vật. Để tạo các giống ngô lai chịu hạn cần nghiên cứu kĩ các dòng tự phối về tính trạng này trong các điều kiện đồng ruộng và đánh giá độ kết hạt trên bắp của chúng. 18
21. Chỉ khi lai các dòng chịu hạn với nhau mới hy vọng tạo hiệu quả ưu thế lai về tính trạng này ở các giống lai. Khi chọn lọc về tính chín sớm, khó khăn lớn xuất hiện do độ dài thời gian sinh trưởng biến động nhiều phụ thuộc vào các điều kiện thời tiết. Vì thế để xác định tính chín sớm của các vật liệu cần sử dụng chỉ tiêu như số lá trên thân chính (ở các dạng chín sớm số lá ít hơn các dạng chín sớm) Đã xác định hệ số tương quan cao về tính trạng này: r = +0,846 - Để đánh giá tính chịu lạnh phương pháp tương đối chính xác là gieo các mẫu ngô (dòng, giống lai ) trong điều kiện đồng ruộng vùng lạnh (gieo vào mùa đông hoặc gieo sớm vào mùa xuân vùng núi) Cũng đã đề ra phương pháp gieo lạnh hạt trong đất ở nhiệt độ 8 – 100C. Phương pháp cho kết quả tốt và có thể dùng đánh giá sơ bộ: các dạng chịu lạnh có độ nảy mầm 85 – 100% chịu lạnh trung bình 75 – 84%. Không chịu lạnh < 74% - Người ta chọn lọc các dòng ngô chịu mặn khi gieo hạt trong các dung dịch muối (muối ăn) có nồng độ khác nhau. Đối chứng là các hạt gieo ở nước thường tiến hành tính toán sau khi gieo 6 – 7 ngày. Bài 3 CHỌN TẠO GIỐNG LẠC (Arachis hypogaea L.) 1. DI TRUYỀN VÀ CHỌN GIỐNG 1.1. Di truyền các tính trạng chất lượng 1.1.1. Tập tính sinh trưởng Giữa dạng thân bò và thân đứng trong nhóm Virginia có sự khác nhau về tế bào chất. Theo Patel, tính trội hoàn toàn thuộc về dạng thân bò. Nhiều tác giả cũng khẳng định tính trội và kiểu ra hoa xen kẽ và sự ra cành ở loài phụ Hypogaea so với loài phụ Fastigiata. 1.1.2. Đặc tính dạng cây và tán lá Về màu sắc lá, Badami cho rằng màu xanh xẫm mang gen trội so với màu nhạt. Các cặp lai dưới loài thường cho cây lai ở thời kì cây con có thể bạch tạng chiếm tỉ lệ tương đối cao. 19
22. Chỉ khi lai các dòng chịu hạn với nhau mới hy vọng tạo hiệu quả ưu thế lai về tính trạng này ở các giống lai. Khi chọn lọc về tính chín sớm, khó khăn lớn xuất hiện do độ dài thời gian sinh trưởng biến động nhiều phụ thuộc vào các điều kiện thời tiết. Vì thế để xác định tính chín sớm của các vật liệu cần sử dụng chỉ tiêu như số lá trên thân chính (ở các dạng chín sớm số lá ít hơn các dạng chín sớm) Đã xác định hệ số tương quan cao về tính trạng này: r = +0,846 - Để đánh giá tính chịu lạnh phương pháp tương đối chính xác là gieo các mẫu ngô (dòng, giống lai ) trong điều kiện đồng ruộng vùng lạnh (gieo vào mùa đông hoặc gieo sớm vào mùa xuân vùng núi) Cũng đã đề ra phương pháp gieo lạnh hạt trong đất ở nhiệt độ 8 – 100C. Phương pháp cho kết quả tốt và có thể dùng đánh giá sơ bộ: các dạng chịu lạnh có độ nảy mầm 85 – 100% chịu lạnh trung bình 75 – 84%. Không chịu lạnh < 74% - Người ta chọn lọc các dòng ngô chịu mặn khi gieo hạt trong các dung dịch muối (muối ăn) có nồng độ khác nhau. Đối chứng là các hạt gieo ở nước thường tiến hành tính toán sau khi gieo 6 – 7 ngày. Bài 3 CHỌN TẠO GIỐNG LẠC (Arachis hypogaea L.) 1. DI TRUYỀN VÀ CHỌN GIỐNG 1.1. Di truyền các tính trạng chất lượng 1.1.1. Tập tính sinh trưởng Giữa dạng thân bò và thân đứng trong nhóm Virginia có sự khác nhau về tế bào chất. Theo Patel, tính trội hoàn toàn thuộc về dạng thân bò. Nhiều tác giả cũng khẳng định tính trội và kiểu ra hoa xen kẽ và sự ra cành ở loài phụ Hypogaea so với loài phụ Fastigiata. 1.1.2. Đặc tính dạng cây và tán lá Về màu sắc lá, Badami cho rằng màu xanh xẫm mang gen trội so với màu nhạt. Các cặp lai dưới loài thường cho cây lai ở thời kì cây con có thể bạch tạng chiếm tỉ lệ tương đối cao. 19
23. 1.1.3. Sắc tố thân Patel dùng phương pháp lai nhiều lần (multicross), đã phát hiện ra mối liên quan giữa sắc tố thân và màu sắc vỏ hạt, các sắc tố thẫm màu thường mang tính trội so với sắc tố nhạt màu hơn. 1.1.4. Các đặc tính vỏ quả và hạt + Các đặc tính sau của vỏ quả là mang tính trội: kích thước lớn của vỏ quả; tính có gân vỏ quả rõ; tính dạng quả có eo nông. + Số lượng hạt/ quả: tính mang quả 2 hạt là trội hơn so với quả 3 – 4 hạt 1.2. Di truyền các tính trạng số lượng Nhiều tác giả cho rằng việc đánh giá về khả năng tổ hợp và di truyền của lạc còn ít được nghiên cứu. Stokes và Hull khi nghiên cứu 11 tổ hợp lai cho rằng ít tính trội mạnh ở F1. Nhưng một số tác giả cho rằng các tổ hợp lai giữa dạng Spanish và Valencia (cùng trong loài phụ Fastigiata ) thường cho F1 có sức sinh trưởng mạnh và năng suất cao. Các tổ hợp lai giữa loài phụ Hypogaea (dạng Virginia) với loài phụ Fastigiata (dạng Valencia) thường cho con lai F1 có khả năng sinh trưởng sinh dưỡng cao. Ở nước ta, một số giống lai có năng suất cao như “Sen lai – 23/75” là kết quả của tổ hợp lai giữa 2 giống thuộc dạng Spanish (trắng Mộc Châu x Trạm Xuyên). Giống lai cho những tính trạng di truyền ổn định sau 6 thế hệ chọn lọc. Từ F7, dòng lai được đưa ra, màng lưới khảo nghiệm. 2. Phương pháp chọn tạo lạc 2.1. Xây dựng tập đoàn giống và cải tiến quần thể Bước đầu tiên trong công tác chọn tạo giống là xây dựng tập đoàn giống nhằm thu thập nguồn gen làm vật liệu khởi đầu cho công tác chọn tạo sau này Nguồn giống của tập đoàn gồm: + Các tạp chủng ở các địa phương: nguồn giống địa phương thường lẫn tạp và nhiều khi trùng lặp do tên gọi địa phương. Vì vậy phải tiến hành chọn thuần các mẫu giống thu thập được sau đó chỉnh lí giống, loại bỏ trùng lặp. + Nhập nội giống: công tác nhập nội giống là hết sức quan trọng nhằm làm phong phú nguồn gen. Nhập nội giống chủ yếu từ nguồn hợp tác Quốc tế với các trung tâm nghiên cứu Quốc tế, Viện khoa học Nông nghiệp các nước như viện ICRISAT (Ấn Độ),Viện KHNN Trung Quốc thông qua trao đổi giống hoặc tham gia các mạng lưới thử nghiệm giống Quốc tế. 20
24. Từ nguồn giống nhập nội, có thể tiến hành các thí nghiệm so sánh, khảo nghiệm để xác định giống tốt cho sản xuất, các giống khác để dùng làm tài liệu lai hoặc xử lí đột biến. Các giống ưu tú được bình chọn thông qua các thí nghiệm giống được tiếp tục nhân và tiến hành công tác chọn lọc và cải tiến theo phương pháp chọn lọc quần thể (Maseslection) Thông qua theo dõi tập đoàn giống lạc nhập nội, các cơ quan nghiên cứu lạc trong thời kì 1970 – 1980 đã bình tuyển, chọn được các giống Sư tuyển 64, Trạm Xuyên (nguồn gốc từ Trung Quốc), có năng suất cao, thích hợp với điều kiện sản xuất ở các tỉnh phía Bắc. Các giống này đã được phổ biến rộng rãi trong các vùng trồng lạc trong một thời gian dài. Hiện nay, Trung tâm Đậu đỗ (Viện KHNN VN) đang theo dõi tập đoàn giống lạc gồm hàng trăm giống thuộc các bộ giống của Viện ICRISAT (Ấn Độ): bộ giống chịu hạn, bộ giống chống bệnh đốm lá, bộ giống ngắn ngày, trung ngày và bộ dài ngày trong đó có nhiều giống có triển vọng đang được khảo nghiệm. 2.2. Chọn tạo giống lạc bằng phương pháp lai hữu tính Lai hữu tính kết hợp với chọn lọc đúng kĩ thuật là phương pháp chọn tạo giống lạc nhanh và có hiệu quả cao. a) Đặc điểm ra hoa của lạc Lạc bắt đầu nở hoa vào khoảng ngày thứ 20 – 45 sau khi mọc. Thời gian này thay đổi phụ thuộc vào giống và thời vụ gieo. Thời kì ra hoa của lạc thường kéo dài, khi thu hoạch có thể vẫn có hoa. Nhưng thời kì hoa có ích chỉ khoảng 10 – 15 ngày ở thời kì đầu ra hoa, còn gọi là thời kì hoa rộ. Trong thời kì này, số hoa nở hàng ngày thường 3 – 10, có khi hơn. Nên tiến hành lai vào thời kì hoa rộ, sẽ đạt hiệu quả cao hơn. Hoa lạc nở vào buổi sáng, từ 7 – 10 giờ. Ngày nắng, hoa nở sớm và ngược lại, ngày mưa hoặc không nắng, hoa nở muộn hơn. Lạc là cây tự thụ, quá trình thụ phấn tiến hành trước khi hoa nở 7 – 10 giờ tức là khoảng 1 giờ sáng. Như vậy, thời gian khử đực thường được tiến hành vào khoảng 4 – 6 giờ chiều hôm trước là thuận lợi. Ống nhụy dài 50 – 70mm, tốc độ nảy mầm của tế bào hạt phấn trong bầu nhụy khoảng 4 – 5mm/giờ, như vậy quá trình thụ tinh tiến hành sau khi thụ phấn khoảng 10 – 12 giờ, tức là sau khi hoa nở 2 – 4 giờ. Tia xuất hiện sau thụ tinh 4 – 6 ngày trong điều kiện bình thường. b) Chọn bố - mẹ Là bước đầu tiên và có tính quyết định trong công tác lai tạo. Tiêu chuẩn chọn bố - mẹ tùy thuộc ở mục đích lai tạo. Thông thường người ta chọn cặp lai tạo gồm: 21
25. + Một giống đang được trồng phổ biến trong sản xuất, có những đặc tính cần được cải tiến (năng suất thấp, tính chịu hạn, khả năng chống bệnh) + Một giống có những đặc tính tốt cần được sử dụng trong con lai. Dùng phương pháp lai thuận nghịch để kiểm tra con lai. c) Gieo trồng giống bố mẹ Bố , mẹ của các tổ hợp lai được gieo thành luống, mối luống gieo 1 tổ hợp (2 giống), mỗi giống gieo một hàng với khoảng cách 40 – 45cm, khoảng cách cây 20cm. Vườn lai nên tiến hành trong nhà kính, nhà lưới hoặc làm giàn che (giàn che bớt 50% ánh nắng). Các thí nghiệm của trường ĐHNN – I đã chỉ rõ: tỉ lệ đậu quả ở luống, được che giàn có thể đạt 67 – 85%, so với đối chứng không che là: 45 – 57% Kĩ thuật trồng trọt áp dụng trong vườm ươm như trong sản xuất bình thường chỉ cần chú ý bón phân đầy đủ cho lạc tạo quả tốt hơn. d) Khử đực Thời gian khử đực tiến hành vào khoảng 4 – 6 giờ chiều hôm trước. Có thể dùng panh tách 2 cánh bên của hoa rồi gắp cả cụm bao phấn chưa mở hoặc gắp từng bao phấn. Cần lưu ý phải gắp hết số bao phấn trong hoa. Nếu nụ hoa còn quá non, có thể dùng panh cắt môi dưới của đài hoa để dễ gắp phấn hoa. Đánh dấu hoa đã khử đực bằng chỉ mầu có đính biển bằng nilon. Dùng panh ngắt bỏ những hoa khác trong cùng cụm hoa đã khử đực. Lấy phấn hoa của bố Thời gian lấy phấn hoa khoảng 5 – 8 giờ sáng. Dùng panh đã sát khuẩn bằng cồn 900 cẩn thận gắp phấn hoa của cây bố ra đĩa thủy tinh, phấn chưa dùng phải được bảo quản cẩn thận trong đĩa thủy tinh hoặc nơi mát. Khi chuyển sang lấy phấn của giống bố khác phải sát khuẩn panh gắp phấn. e) Thụ phấn Tiến hành càng sớm càng tốt, ngay sau khi lấy phấn, chậm nhất cũng phải trước 10 giờ sáng. Dùng panh chuyển phấn hoa bố sang đầu nhụy hoa mẹ. Bóp nhẹ panh cho vỡ bao phấn, chà nhẹ đầu nhụy cho phấn hoa tiếp xúc với đầu nhụy. Sau đó, dùng panh xếp lại cánh hoa cho ôm lấy nhụy như cũ. Kiểm tra lại, chỉ đánh dấu hoa lai. Cuối cùng buộc bao cách li (bằng giấy hoặc bao nilon có đục lỗ) Sau khi lai 3 – 5 ngày cần kiểm tra lại hoa lai. Nếu thấy có tia quả xuất hiện, rút bỏ bao cách li, kiểm tra chỉ đánh dấu, có thể thay chỉ bằng sợi dây kim loại nhỏ. f) Chăm sóc quả lai 22
26. Khi tia đâm xuống đất, phải tiến hành vun đất cẩn thận, kiểm tra thường xuyên quả lai để có biện pháp giúp cho quả phát triển bình thường. Thu hoạch khi quả chín đầy đủ. Phơi quả lai riêng, tránh nhầm lẫn. g) Chọn lọc sau lai Sau khi thu quả lai, tiến hành gieo theo dõi từ F1 đến F3 bằng phương pháp chọn lọc cá thể, các năm tiếp theo dùng phương pháp chọn lọc hỗn hợp (Mass selection) 2.3. Xử lí đột biến a) Phương pháp xử lí Xử lí đột biến bằng tác nhân vật lí và hóa học đều có tác dụng gây đột biến ở lạc. Các hóa chất thường được sử dụng là: H2 O2, nồng độ 1 – 10% và NMU (Nitro – methyl ure ) nồng độ 0,01 – 0,025%. Phương pháp vật lí dùng tia  Co60 liều lượng xử lí 5.000r – 20.000r. So sánh các phương pháp trên thấy rằng phương pháp vật lí cho hệ số biến dị lớn hơn phương pháp hóa chất. Xử lí hóa chất thường dùng phương pháp ngâm hạt, thời gian ngâm 5 – 30 phút. Xử lí phóng xạ bằng phương pháp xử lí hạt khô. Các đột biến hình thái thường gặp như thân vươn dài, cành bò, vỏ quả nhẫn, biến đổi màu sắc vỏ hạt b) Chọn lọc sau xử lí Chọn lọc cá thể từ M1 đến M4 chọn các dòng ổn định để tiến hành chọn lọc quần thể. Quần thể đột biến ổn định từ M8 và sau đó có thể tiến hành nhân giống. 60 Bằng phương pháp xử lí đột biến phóng xạ (dùng tia  Co ) Trường ĐHNN – I và Viện KHNN VN đã tạo được một số giống lạc có năng suất cao, chịu hạn và có tính thích ứng tốt, như: B.5000 và V.79 được tạo bằng phương pháp xử lí tia  Co60 liều lượng xử lí 5.000r. Các giống D332, 4329 cũng là kết quả xử lí đột biến bằng tia  3. SẢN XUẤT GIỐNG Để sản xuất lạc giống, có thể gieo 2vụ/năm, ngoài vụ chính là vụ lạc xuân, còn gieo vụ lạc thu để nhân và giữ giống. Một số kĩ thuật chủ yếu sản xuất giống lạc như sau: 3.1. Thời vụ + Vụ xuân gieo tháng 2. Gần đây, nhiều nơi dùng giống vụ thu đã có thể gieo sớm vào tháng 1, sẽ cho thu hoạch sớm, phù hợp với hệ thống canh tác hiện nay ở các tỉnh phía Bắc. + Vụ thu. Từ bắc Trung bộ trở ra, gieo tháng 7,8. Thu hoạch tháng 11,12. 23
27. Trồng lạc vụ thu có thời gian sinh trưởng ngắn hơn vụ xuân, ít sâu bệnh hơn. Nhưng do thời kì cây con bị rút ngắn nhiều nên năng suất thường thấp. Vụ lạc thu rút ngắn thời gian bảo quản giống nên đảm bảo sức sống của hạt, đóng vai trò quan trọng trong việc bảo quản và sản xuất giống. 3.2. Mật độ trồng + Vụ xuân: mật độ 30 – 35cây/m2. Khoảng cách hàng 35 – 40cm. + Vụ thu: mật độ 35 – 40cây/m2. Khoảng cách hàng 25 – 30cm Lượng giống cho 1 ha ở vụ xuân là 140 – 150kg/ha; vụ thu: 160 – 180kg/ha. 3.3. Phân bón Đối với lạc giống, cần bón đầy đủ NPK và vôi. Vai trò của lân và vôi đặc biệt quan trọng với các giống lạc quả to. Lượng phân bón cần thiết cho 1 ha: N: 30 – 40kg; P2O5 : 60 – 80kg; K2O: 40 – 60; vôi bột: 450 – 600kg. Nguyên tắc bón: bón lót là chính. Bón lót toàn bộ phân chuồng, lân, kali và 50% vôi. Thúc khi lạc mọc bằng N để lạc sinh trưởng khỏe, nốt sần hình thành sớm và nhiều. Khi lạc ra hoa, bón thúc vôi để tăng số lượng, trọng lượng quả và hạt. Với lạc vụ thu, thời kì này nên bón thêm N(10 – 15kgN/ha) 3.4. Xới vun, làm cỏ Xới xốp đất cho rễ phát triển tốt, nốt sần có nhiều và sớm. Xới kết hợp nhổ cỏ. Vun khi lạc ra hoa rộ - đâm tia để tạo điều kiện cho tia hình thành quả. 3.5. Tưới nước Hiệu quả của tưới nước nhiều khi làm tăng năng suất lạc cao hơn bón phân, đặc biệt là với lạc thu. Cần tưới nước để có độ ẩm đất thích hợp nhất là vào các thời điểm quan trọng là khi gieo và khi ra hoa chín. 3.6. Phòng trừ sâu bệnh Các loại sâu xám, bệnh mốc đen (Phythium sp.), thối rễ (Fusarium sp), bệnh chết ẻo lạc làm chết cây, giảm số cây thu hoạch. Các loại sâu hại tia, quả và bệnh thối tia (nấm Rhizopus sp), làm giảm số lượng quả. Bệnh đốm lá (Cercospora arachidicola, Cercospora personata), làm giảm số lượng, trọng lượng quả và hạt cần có các biện pháp phòng trị kịp thời để đảm bảo năng suất lạc giống. 3.7. Thu hoạch bảo quản giống Hạt lạc có hàm lượng dầu rất cao. Trong thời gian bảo quản, dầu rất dễ bị phân hủy làm giảm chất lượng hạt và làm hạt mất sức nảy mầm. Các nguyên tắc bảo quản lạc giống: 24
28. + Thu hoạch phải phơi ngay. Độ ẩm hạt còn 8 – 10% mới đưa vào bảo quản. + Bảo quản kín, bảo quản cả quả. Nơi cất giữ giống phải thoáng, mát, khô ráo. + Thời gian bảo quản càng ngắn càng tốt. Không cất giữ lạc giống qua 1 năm. Tiêu chuẩn hạt giống lạc: giống lạc được sử dụng trong sản xuất phải đạt các tiêu chuẩn sau: + Tỉ lệ hạt nảy mầm (điều kiện trong phòng): 90 – 95% + Độ thuần: 98% (không được lẫn giống khác). Bài 4 CHỌN TẠO GIỐNG CÀ CHUA 1. VẬT LIỆU KHỞI ĐẦU CHO CHỌN GIỐNG CÀ CHUA Kết quả của chọn giống cà chua phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó có việc đánh giá, và sử dụng nguồn vật liệu khởi đầu. Các loài cà chua hoang dại và bán hoang dại là nguồn vật liệu rất quý cho chọn tạo giống cà chua. L.peruvianum sinh trưởng tốt ở điều kiện nhiệt độ thấp, chứa hàm lượng vitamin C rất cao, kháng virus khảm thuốc lá, tuyến trùng L.hirsutum chịu lạnh, chịu hạn tốt, sống được ở nhiều chân đất, kháng nhiều bệnh như Septoria, bệnh virus. L. esculentum var. pimpinellpolium có nhiều đặc tính quý như: chín sớm, hàm lượng đường, vitamin C,  -caroten cao, chống nứt quả, kháng nhiều loại bệnh như Cladosporium, Fusarium, Phytophthora inpestans, Các dạng cà chua bán hoang dại thuộc loài L.esculentum Mill. như var.cerasiforme, pyriforme, pruniforme, elongatum, là nguồn vật liệu quý cho chọn giống. Theo thống kê về các phân tích hoá sinh của nhiều tác giả cho thấy, hàm lượng đường của các dạng bán hoang dại lớn hơn ở các loài hoang dại. Nhiều mẫu trong nhóm hoang dại có hàm lượng vitamin C đạt tới 138mg%, ở nhóm bán hoang dại đạt tới 114mg%, các giống cà chua trồng hàm lượng vitamin C dao động từ 12 – 36mg% (theo Balashova, Samovol,1988). Dùng phương pháp lai trở lại, nhiều tác giả đã thu được các dòng có hàm lượng vitamin C đạt tới 32 – 66mg%. Sử dụng nguồn gen từ cà chua hoang dại và bán hoang dại đã thu được kết quả về cải tiến hàm lượng caroten ở cà chua trồng. Glusenco (1979) lai cà chua trồng với S. pennelli, đã thu được một số dòng có hàm lượng caroten tăng hơn giống trồng 9 – 10 lần. Bên cạnh đó, sử dụng nguồn gen cà chua hoang dại còn cho phép giải quyết vấn đề tạo giống có hàm lượng  -caroten (tiền vitamin A) cao, được phối hợp với các hàm lượng lycopen nhằm nâng cao giá trị dinh dưỡng và tăng cường độ chín đỏ của quả. 25
29. + Thu hoạch phải phơi ngay. Độ ẩm hạt còn 8 – 10% mới đưa vào bảo quản. + Bảo quản kín, bảo quản cả quả. Nơi cất giữ giống phải thoáng, mát, khô ráo. + Thời gian bảo quản càng ngắn càng tốt. Không cất giữ lạc giống qua 1 năm. Tiêu chuẩn hạt giống lạc: giống lạc được sử dụng trong sản xuất phải đạt các tiêu chuẩn sau: + Tỉ lệ hạt nảy mầm (điều kiện trong phòng): 90 – 95% + Độ thuần: 98% (không được lẫn giống khác). Bài 4 CHỌN TẠO GIỐNG CÀ CHUA 1. VẬT LIỆU KHỞI ĐẦU CHO CHỌN GIỐNG CÀ CHUA Kết quả của chọn giống cà chua phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó có việc đánh giá, và sử dụng nguồn vật liệu khởi đầu. Các loài cà chua hoang dại và bán hoang dại là nguồn vật liệu rất quý cho chọn tạo giống cà chua. L.peruvianum sinh trưởng tốt ở điều kiện nhiệt độ thấp, chứa hàm lượng vitamin C rất cao, kháng virus khảm thuốc lá, tuyến trùng L.hirsutum chịu lạnh, chịu hạn tốt, sống được ở nhiều chân đất, kháng nhiều bệnh như Septoria, bệnh virus. L. esculentum var. pimpinellpolium có nhiều đặc tính quý như: chín sớm, hàm lượng đường, vitamin C,  -caroten cao, chống nứt quả, kháng nhiều loại bệnh như Cladosporium, Fusarium, Phytophthora inpestans, Các dạng cà chua bán hoang dại thuộc loài L.esculentum Mill. như var.cerasiforme, pyriforme, pruniforme, elongatum, là nguồn vật liệu quý cho chọn giống. Theo thống kê về các phân tích hoá sinh của nhiều tác giả cho thấy, hàm lượng đường của các dạng bán hoang dại lớn hơn ở các loài hoang dại. Nhiều mẫu trong nhóm hoang dại có hàm lượng vitamin C đạt tới 138mg%, ở nhóm bán hoang dại đạt tới 114mg%, các giống cà chua trồng hàm lượng vitamin C dao động từ 12 – 36mg% (theo Balashova, Samovol,1988). Dùng phương pháp lai trở lại, nhiều tác giả đã thu được các dòng có hàm lượng vitamin C đạt tới 32 – 66mg%. Sử dụng nguồn gen từ cà chua hoang dại và bán hoang dại đã thu được kết quả về cải tiến hàm lượng caroten ở cà chua trồng. Glusenco (1979) lai cà chua trồng với S. pennelli, đã thu được một số dòng có hàm lượng caroten tăng hơn giống trồng 9 – 10 lần. Bên cạnh đó, sử dụng nguồn gen cà chua hoang dại còn cho phép giải quyết vấn đề tạo giống có hàm lượng  -caroten (tiền vitamin A) cao, được phối hợp với các hàm lượng lycopen nhằm nâng cao giá trị dinh dưỡng và tăng cường độ chín đỏ của quả. 25
30. Chỉ số đặc biệt quan trọng trong tạo giống cà chua chế biến là hàm lượng chất khô cao (độ brix cao). Hàm lượng chất khô cao, về cơ bản liên quan tới hàm lượng các chất pectin trong quả. Sử dụng nguồn gen cà chua hoang dại đã cải tiến tính trạng này ở cà chua trồng. Vấn đề này được thực hiện nhiều ở Mỹ, khi lai L.esculentum Mill với L.peruvianum đã thu được nhiều dòng có hàm lượng các chất pectin cao, có thịt quả chắc hơn và hàm lượng chất khô tăng. Có thể khai thác nguồn gen cà chua L.chemielewskii về hàm lượng đường và độ chắc của quả cao. Các loài hoang dại và bán hoang dại cũng là nguồn vật liệu quý và phong phú cho tạo giống chống chịu các bệnh ở cà chua. Các gen kháng bệnh mốc sương (Phytophthora infestans) tìm thấy ở nhiều mẫu thuộc L.escubentum var.pimpinellifolium, ở các dạng dại như L.escubentum var. racemigenum. var. cerasiforeme và ở một số mẫu giống cà chua trồng khác. Khả năng chiu bệnh virus khảm thuốc lá (các gen Tm – 1, Tm – 2, Tm - 22) quan sát thấy ở L.peruvianum, L.hirsutum, L. escubentum var. pimpinellfolium, L.chilense, cà chua L.chilense còn có khả năng kháng cao tới virus gây biến vàng lá (gemini virus). Từ các loài cà chua trên đã đưa ra rất nhiều mẫu giống kháng bệnh virus phục vụ cho tạo giống. Bệnh nấm gây héo ở cà chua rất nguy hiểm. Ở một số mẫu cà chua L. esculentum var pimpinellifolium đa phát hiện ra gen I – kháng bệnh héo do nấm Fusarium oxysporum f.lycopersisi, và gen Ve – kháng bệnh héo do nấm Verticilum albo – attaum, V.dahliae. năm 1941 đã đưa ra giống kháng Fusarium đầu tiên. Từ 1952 đã đưa ra nhiều giống kháng Verticilum (nhóm giống VF). Trong tạo giống kháng Fussarium còn sử dụng các giống như Roma.Marglobe, Campblle 146 , ở chúng có gen I (kháng Fusarum) giống Anaxy ngoài kháng Fusarium còn mang gen Mi – kháng tuyến trùng. Ở nấm Fusarium oxysporum f.lycopersisi đã phân lập ra 3 chủng 1, 2, 3. Các gen kháng I đã phân lập ra I, I2, I3. Bệnh héo xanh do vi khuẩn Pseudomonas solanacearum gây hại nhiều ở các nước nhiệt đới. Loài vi khuẩn này đã phân lập ra 5 chủng (chúng gây bệnh ở nhiều đối tượng). Nguồn gen kháng bệnh này có thể tìm thấy ở các mẫu giống Hawaii 7996, Hawaii 7997 (chúng có nguồn gốc từ L.esculentum var. Pimpinellifolium mẫu PI127805A), và giống Ontario 7710. Một số mẫu cà chua thuộc L.esculentum var. cerasiforme cung cấp nguồn gen kháng bệnh thán thư gây thối quả (collitotriclum sp) Nguồn gen chịu nóng được tìm thấy ở L. Esculentum var. cerasiforme. Nhiều mẫu giống khác có khả năng chịu nóng cao như UG – 6512, Farthest North, Delta – 10, Otoba – 33, Starfire, Bereks 29 Nhiều mẫu giống chịu nóng đã được phân lập ở vùng nhiệt đới. Các mẫu giống chịu nóng của trung tâm rau Châu Á AVRDC (Cl.5915 – 93D4 – 1 – 0 – 3, CL 735, CLN 130 DC4-20-0, ).Ở Việt Nam đã chọn lọc được các 26
31. giống chịu nóng như CS 1 (trung tâm rau hoa quả Hà Nội), MV1 và một số dòng khác (Bộ môn Di truyền - chọn giống cây trồng, ĐHNN1 Hà Nội). Cà chua L. Esculentum var. pimpinellifolium và L.esc. var. cerasiforme là nguồn vật liệu tốt cho tạo giống chin sớm. Ở cà chua trồng, tính chín sớm, qủa tập trung có thể tìm thấy ở nhiều giống như: Lada, Rannii – 83, Bodinski, Bebi, Bonita, Rocket, Ở Việt Nam đã đưa ra giống chín sớm điển hình như MV1 và một số mẫu giống khác. Các loài L.peruvianum, L.chessmanii, L.pennellii có khả năng chịu mặn tốt. Chịu hạn tốt còn tìm thấy ở L.pennelli. 2. QUÁ TRÌNH TẠO GIỐNG CÀ CHUA 2.1. M ục tiêu và phương hướng chọn giống Một giống mới đưa ra phải có tiềm năng năng suất cao, chất lượng quả đáp ứng cho các nhu cầu sử dụng tươi hay các dạng chế biến. Bên cạnh đó, giống cần có khả năng thích ứng rộng. Năng suất của giống trong điều kiện môi trường biến động là kết quả phối hợp giữa tiềm năng năng suất của chúng với chống chịu sinh thái, đó cũng là vấn đề phức tạp nhất của chọn giống. Với mỗi mục tiêu sử dụng sản phẩm, ở mỗi địa bàn cụ thể, các mùa vụ và đặc điểm canh tác mà mỗi chương trình tạo giống cần có phương hướng và nhiệm vụ xác định nhằm đạt được mục tiêu cuối cùng đề ra. 2.2. Nguồn đa dạng di truyền cho chọn lọc Việc tạo ra nguồn đa dạng di truyền và phương thức sử dụng chúng quyết định kết quả của chương trình tạo giống. Nguồn đa dạng di truyền có thể thu được từ: - Tập đoàn các mẫu giống nhập nội, địa phương, từ các loài trồng trọt, hoang dại và bán hoang dại. - Quần thể tạo thành từ lai trong loài, lai khác loài. Trong chọn giống cà chua, phương pháp lai hữu tính vẫn là phương pháp chủ yếu và có hiệu quả nhất. Cần tiến hành chọn bố mẹ để đưa vào các quá trình lai nhằm thu nạp các tính trạng mới, tạo các tổ hợp gen mới, hoặc tạo các biến dị tăng tiến. Lai cà chua Ở cà chua, hoa cấu tạo thành chùm (h.4). Hoa cà chua thuộc dạng lưỡng tính. Nhị đực bao gồm các bao phấn liên kết nhau tạo thành hình nón bao quanh nhuỵ cái. Khi cánh hoa mở 1 – 2 ngày (bao phấn mở theo chiều dọc ở phía trong) sẽ xảy ra tự thụ phấn. Khử đực ở cây mẹ cần thực hiện trước khi bao phấn mở. Quan sát hoa ở trạng thái nụ, khi cánh hoa chuyển màu chuẩn bị mở, hoặc mới hé mở là thời điểm khử đực. Dùng panh gạt các cánh hoa, tách bỏ các bao phấn. Chú ý vòi nhuỵ cái còn nguyên vẹn. Sau khi khử đực dùng bông bao hoa lại để cách li. Phấn của cây bố được thu từ bao phấn khi cánh hoa đã mở toàn bộ, màu vàng tươi. Chú ý lấy phấn ở các hoa mới mở, vào buổi sáng. Sau khi khử đực ở cây mẹ 1 27
32. ngày, tiến hành thụ phấn. Tháo bông cách li, dùng đầu panh, que, hay đầu chổi lông nhỏ lấy phấn đưa lên đầu vòi nhuỵ cái, sau đó hoa được bọc bông cách li trở lại. Sau khi lai, cây mẹ được đeo thẻ, ghi rõ tổ hợp lai. Khi hoa đã thụ phấn khoảng 4 – 5 ngày, bầu nhuỵ cái bắt đầu nở phình ra, báo hiệu hoa lai đậu quả. Các hoa ở chùm không phát triển đều nhau, vì thế chúng có thể được lai một vài lần. Các hoa không lai cần ngắt bỏ. Mỗi cây có thể lai tới 20 – 25 hoa Cũng như ở các đối tượng khác, ở cà chua lựa chọn bố mẹ đưa vào các tổ hợp lai theo kế hoạch vạch ra: lai đơn (P1 P2), lai ba (P1 P2) P3, lai kép (P1 P2) (P3 P4) lai trở lại (lai hồi quy, lai bão hoà) Sau đây là một số sơ đồ lai Phương pháp lai trở lại thường dùng để chuyển một số gen giá trị từ dạng cho (DP) tới dạng nhân (RCP) nhằm cải tiến, bổ sung thêm gen mới, theo sơ đồ như sau: RCP DP RCP F1 (50% DP, 50% RCP ) RCP BC1 (25% BP, 75% RCP) BC6 (0.8% DP, 99.2% RCP) Ở mỗi thế hệ BC đều tiến hành chọn lọc cây có gen cần thiết để đem lai tiếp tục. Khi sử dụng phương pháp lai trở lại cần lưu ý một số điểm sau: 1) Khi áp dụng đối với các tính trạng số lượng, phương pháp cho hiệu quả kém, hoặc không có hiệu quả. 2) Gặp nhiều khó khăn trong chọn lọc tính trạng mong muốn khi nó liên kết với tính trạng gây hiệu quả xấu. 3) Trường hợp cần chuyển các gen lặn (từ DP) quá trình tiến hành kéo dài, phức tạp hơn. Vì ở mỗi thế hệ BC phải cho tự thụ một đời để chọn ra kiểu phân li lặn. 2.3. Các phương pháp chọn lọc Các phương pháp chọn lọc sau đây (đối với cây tự thụ phấn) được áp dụng trong quá trình làm việc với các quần thể phân li ở các thế hệ 28
33. 1) Chọn lọc phả hệ (Pedigree method). Phương pháp này có hiệu quả tốt, tập trung chọn lọc ra các kiểu gen cần thiết, được phân lập chi tiết ngay từ quần thể phân li F2. Ở kết quả có thể thu được các dòng giá trị, chúng được đánh giá khá chuẩn xác trước khi đưa thử nghiệm. Cần chú ý tới điều kiện môi trường, ở đó các gen quan trọng phải được thể hiện để có thể chọn lọc ở nhiều thế hệ. Công việc chọn lọc, đòi hỏi tinh tế, quan sát từng cá thể, đòi hỏi công sức tốn kém và thời gian tiến hành khá lâu dài. Ở nhiều trường hợp, để giảm bớt khối lượng công việc và thời gian chọn giống, có thể áp dụng chọn lọc pedigree gián đoạn. Thu hoạch F3 theo phân lập các dòng. Ở F4 bắt đầu tiến hành các công việc đánh giá, so sánh, thử nghiệm các dòng trong một số thế hệ. Ở một số thế hệ chỉ tiến hành chọn lọc quần thể dương tính (hay âm tính). Sau khi tuyển chọn ra một số dòng có thể đáp ứng cho thử nghiệm sản xuất (số dòng này đã ở đời F6, F7 ) chúng tiếp tục được chọn lọc để thu dòng cho thử nghiệm sản xuất. Ở cà chua mỗi tổ hợp lai trồng khoảng 15 cây F1, F2 của mỗi tổ hợp nghiên cứu khoảng 200 – 400cây (tuỳ thuộc vào các trường hợp cụ thể). Ở các dòng chọn lọc (từ F3 và các thế hệ) trồng khoảng 30 – 60cây. 2) Bulk Method (phương pháp chọn lọc hỗn hợp cải tiến) Ở đây không tiến hành phân lập dòng từ quần thể F2. Sau một số thế hệ cho tự thụ, tới đời chọn lọc quần thể đã có mức đồng hợp tử khá cao. P1 P2 F1 F2 Các quần thể này F3 được chọn lọc hỗn hợp (dương tính hay âm tính) F4 F5 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx Từ F5 bắt đầu phân dòng F x x x x Phân dòng và chọn lọc 6 x x x x x x x x 29
34. 3) Phương pháp một hạt (Single Seed Descendent Method - SSD) Đây là phương pháp biến dạng từ các phương pháp Pedigree và Bulk – Method. Phương pháp này tạo điều kiện duy trì sự đa dạng trong quần thể, đồng thời tới đời chọn lọc phân dòng đã thu được quần thể có mức độ đồng hợp tử khá cao. Số lượng các cây ở quần thể (chưa phân dòng) F2, F3, F4 tuỳ thuộc vào từng trường hợp nghiên cứu cụ thể, có thể từ 200, 300 – 600 cá thể. Phương pháp một lai (SSD) tiền hành theo sơ đồ sau: P1 P2 F1 Lấy hạt của các cây F1 F2 Lấy hạt của một số ít hạt F3 từ mỗi cây ở mỗi thế hệ F4 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx F5 Từ F5 bắt đầu phân dòng xxx x x x xxx x x x F6 xxx x x x Phân dòng và chọn lọc 2.4. Khảo nghiệm và đưa giống ra sản xuất Khi nghiên cứu nguồn vật liệu ở các thí nghiệm khảo sát tập đoàn (mục 4.2) các mẫu giống bố trí không nhắc lại mỗi ô khoảng 20 cây, 9 – 14 ô thí nghiệm bố trí một ô đối chứng. Trường hợp khảo sát thích ứng các dòng, giống ở một số mùa vụ khó khăn có thể bố trí không nhắc lại. Ở mỗi ô trồng 24 – 40 cây. Các thí nghiệm so sánh giống thường bố trí theo phương pháp khối ngẫu nhiên (RCB)mỗi ô thí nghiệm 20 – 30 cây, có 3 – 4 lần nhắc lại. Các giống triển vọng được đưa khảo nghiệm nhà nước, và tiếp tục đưa thử nghiệm sản xuất theo mục đích mà 30
35. giống phục vụ (các địa bàn, mùa vụ, nhu cầu sử dụng sản phẩm ). Công việc này được triển khai ở các hợp tác xã, các hộ, trang trại 3. NHÂN GIỐNG Khi triển khai nhân giống (để phát triển giống mới) cần xác định số lượng hạt giống cần thiết, mức độ thuần, độ sạch và các chỉ tiêu chất lượng khác của hạt giống. Ở Miền Bắc nước ta sản xuất hạt giống cà chua thường được triển khai vào vụ đông (vụ thuận lợi trong năm). Ruộng nhân giống cà chua nên bố trí cách li khoảng 30 – 40cm trở lên và cần được đảm bảo tốt quy trình kĩ thuật chăm sóc. Tiến hành loại bỏ các cây không đạt tiêu chuẩn của giống vào thời kì rộ hoa, rộ quả, gần thu hoạch lứa quả đầu. Một số quả đầu và lứa quả ngọn không dùng lấy hạt làm giống. Khi quả đã chuyển chín đỏ, hoặc chín một nửa là có thể thu hoạch để lấy hạt. Ở kho tiếp tục để quả chín. Tiến hành bổ quả, vắt hạt, cho lên men từ 2 – 5 ngày (tuỳ nhiệt độ), đãi hạt, rửa thật sạch. Sau đó hạt được phơi ở nắng nhẹ, gió nhẹ, hoặc sấy. Hạt khô được bảo quản đúng kĩ thuật. 4. GIỐNG ƯU THẾ LAI VÀ SẢN XUẤT HẠT LAI F1 Ở CÀ CHUA Các giống ưu thế lai F1 hay còn gọi là các giống lai có ưu điểm mà các giống thuần khó có thể đạt được. Ngày nay việc nghiên cứu tạo ra các giống lai và công nghệ sản xuất hạt lai F1 được thế giới rất quan tâm. Để tạo giống ưu thế lai cần xây dựng tập đoàn các giống, dòng, chúng được nghiên cứu tốt về các đặc trưng, đặc tính. Việc đánh giá các khả năng kết hợp chung (g.c.a), kết hợp riêng (s.c.a) của các giống, dòng là vấn đề rất quan trọng và cần thiết trong việc tạo giống ưu thế lai. Để đánh giá các khả năng kết hợp, ta thường áp dụng các phương thức lai như dialen, lai đỉnh với việc sử dụng bộ giống thử tốt. Từ đó ta thiết lập các chương trình để thu các F1 từ các tổ hợp lai (tập đoàn giống lai F1) đánh giá, chọn lọc ra các tổ hợp có triển vọng và chúng được đưa vào các thử nghiệm khác nhau, từ đó chọn ra giống lai phục vụ sản xuất theo các mục tiêu đề ra. Đối với các giống lai F1, hàng năm cần phải liên tục sản xuất hạt giống trên cơ sở lai giữa bố mẹ. Vì thế công nghệ sản xuất hạt giống lai F1 là vấn đề hết sức quan trọng, nó quyết định quy mô sử dụng và hiệu quả kinh tế của giống lai. Chi phí lớn cho sản xuất hạt giống lai F1 là việc khử đực và thụ phấn. Để giảm nhẹ chi phí cho khử đực, có thể sử dụng các dòng mẹ có các dạng bất dục đực khác nhau. Ở cà chua đã phát hiện ra nhiều gen (lặn) ở nhân gây bất dục hạt phấn như ms – 32, ms – 35, 446ms Ngoài ra, đã phát hiện ra các dạng bất dục đực có chức năng có ý nghĩa ứng dụng như gen ps – bao phấn không mở, các dạng có vòi nhuỵ cái vươn cao hơn bao phấn Tuy nhiên, khi sử dụng các dạng bất dục đực nêu trên thường gặp 31
36. nhiều trở ngại như tính bất dục thường có hiệu quả đa hiệu bất lợi, ảnh hưởng lớn tới năng suất và khả năng thích ứng của các con lai. Vấn đề khử đực bằng tay (thủ công) vẫn là phương thức khử đực chủ yếu trong sản xuất hạt lai. Đặc điểm cấu trúc hoa cà chua không gây nhiều khó khăn cho việc thực hiện thao tác này. Hơn nữa từ một quả cà chua lai có thể thu được nhiều hạt. Nếu hạch toán kinh tế, việc sản xuất hạt lai cà chua F1 với khử đực thủ công vẫn đem lại hiệu quả tốt, và có thể sản xuất ra khối lượng hạt giống F1 đủ lớn đáp ứng cho nhu cầu sản xuất. Ruộng sản xuất hạt lai F1 thường bố trí tỉ lệ 1 bố - 6 mẹ. Cây bố có thể trồng mau hơn và thường trồng trước cây mẹ 6 – 7 ngày. Các cây mẹ trồng ở luống theo hàng đôi, luống có rãnh rộng để tiện cho việc thao tác đi lai. Ở Miền Bắc Việt Nam sản xuất hạt lai cà chua F1 thường tiến hành vào vụ đông (vụ thuận lợi trong năm) Sau khi thụ phấn 4 – 5 ngày, bầu nhuỵ cái bắt đầu nở phình ra, báo hiệu hoa lai đậu quả. Khi quả chuyển chín đỏ có thể thu hoạch để lấy hạt theo quy trình kĩ thuật. Bài 5 CHỌN TẠO GIỐNG CÂY DƯA CHUỘT 1. Các loại hoa ở dưa chuột Như các cây khác thuộc họ bầu bí (Cucurbitaceae), dưa chuột thuộc nhóm đơn tính cùng gốc nghĩa là trên cây có hoa đực và hoa cái riêng rẽ. Song trong quá trình tiến hoá đặc điểm này bị biến đổi dần, các dạng hoa mới xuất hiện và được các nhà chọn giống sử dụng. Đó là các dạng sau: 1- Ba dạng hoa cùng gốc (trimonoecious) trên cây có hoa đực, hoa cái và hoa lưỡng tính. 2- Đơn tính cùng gốc (monoeciuos) trên cây có hoa đực và hoa cái riêng rẽ. 3- Cây hoa đực (androecious) trên cây chỉ có hoa đực. 4- Cây lưỡng tính đực (andromonoecious) trên cây chỉ có hoa đực và hoa lưỡng tính 5- Cây hoa cái (gynoecious) trên cây chỉ có hoa cái. 6- Cây lưỡng tính cái (gynomonoecious) trên cây chỉ có hoa cái và hoa lưỡng tính. 7- Cây lưỡng tính (hermaphrodirte) trên cây chỉ có hoa lưỡng tính. Mặc dù các nhà nghiên cứu dùng các kí hiệu gen khác nhau song đều thống nhất là ở dưa chuột tối thiểu có 3 locut kiểm soát sự biểu hiện giới tính và tương tác giữa kiểu gen với môi trường có ảnh hưởng đáng kể tới sự hình thành các dạng hoa. Theo Lower và Edwards (1986) 3gen kiểm soát giới tính ở dưa chuột là: 32
37. nhiều trở ngại như tính bất dục thường có hiệu quả đa hiệu bất lợi, ảnh hưởng lớn tới năng suất và khả năng thích ứng của các con lai. Vấn đề khử đực bằng tay (thủ công) vẫn là phương thức khử đực chủ yếu trong sản xuất hạt lai. Đặc điểm cấu trúc hoa cà chua không gây nhiều khó khăn cho việc thực hiện thao tác này. Hơn nữa từ một quả cà chua lai có thể thu được nhiều hạt. Nếu hạch toán kinh tế, việc sản xuất hạt lai cà chua F1 với khử đực thủ công vẫn đem lại hiệu quả tốt, và có thể sản xuất ra khối lượng hạt giống F1 đủ lớn đáp ứng cho nhu cầu sản xuất. Ruộng sản xuất hạt lai F1 thường bố trí tỉ lệ 1 bố - 6 mẹ. Cây bố có thể trồng mau hơn và thường trồng trước cây mẹ 6 – 7 ngày. Các cây mẹ trồng ở luống theo hàng đôi, luống có rãnh rộng để tiện cho việc thao tác đi lai. Ở Miền Bắc Việt Nam sản xuất hạt lai cà chua F1 thường tiến hành vào vụ đông (vụ thuận lợi trong năm) Sau khi thụ phấn 4 – 5 ngày, bầu nhuỵ cái bắt đầu nở phình ra, báo hiệu hoa lai đậu quả. Khi quả chuyển chín đỏ có thể thu hoạch để lấy hạt theo quy trình kĩ thuật. Bài 5 CHỌN TẠO GIỐNG CÂY DƯA CHUỘT 1. Các loại hoa ở dưa chuột Như các cây khác thuộc họ bầu bí (Cucurbitaceae), dưa chuột thuộc nhóm đơn tính cùng gốc nghĩa là trên cây có hoa đực và hoa cái riêng rẽ. Song trong quá trình tiến hoá đặc điểm này bị biến đổi dần, các dạng hoa mới xuất hiện và được các nhà chọn giống sử dụng. Đó là các dạng sau: 1- Ba dạng hoa cùng gốc (trimonoecious) trên cây có hoa đực, hoa cái và hoa lưỡng tính. 2- Đơn tính cùng gốc (monoeciuos) trên cây có hoa đực và hoa cái riêng rẽ. 3- Cây hoa đực (androecious) trên cây chỉ có hoa đực. 4- Cây lưỡng tính đực (andromonoecious) trên cây chỉ có hoa đực và hoa lưỡng tính 5- Cây hoa cái (gynoecious) trên cây chỉ có hoa cái. 6- Cây lưỡng tính cái (gynomonoecious) trên cây chỉ có hoa cái và hoa lưỡng tính. 7- Cây lưỡng tính (hermaphrodirte) trên cây chỉ có hoa lưỡng tính. Mặc dù các nhà nghiên cứu dùng các kí hiệu gen khác nhau song đều thống nhất là ở dưa chuột tối thiểu có 3 locut kiểm soát sự biểu hiện giới tính và tương tác giữa kiểu gen với môi trường có ảnh hưởng đáng kể tới sự hình thành các dạng hoa. Theo Lower và Edwards (1986) 3gen kiểm soát giới tính ở dưa chuột là: 32
38. 1. m+/m kiểm soát tính đặc trưng cho sự phát triển các bộ phận nhị và nhuỵ nguyên thuỷ. Đồng hợp tử ở alen m, các bộ phận của nhị và nhuỵ phát triển không đặc trưng tạo ra hoa lưỡng tính. Kiểu gen m+/- hoàn toàn đơn tính. 2. F+/F kiểm soát xu hướng hình thành hoa cái. Alen F trội không hoàn toàn và tăng cường sự hình thành hoa cái. Locut này chịu tác động mạnh của tương tác kiểu gen và môi trường. 3. A+/a đồng hợp tử ở alen a làm tăng sự phát triển hoa đực. Hiệu ứng của locut này phụ so với locut F, do đó tăng cường hoa đực phụ thuộc vào kiểu gen F+/F+. Kiểu gen m+/-, F+/F+, a/a và m/m, F/F, a/a là cây hoàn toàn hoa đực. Tổ hợp của 3 gen tạo thành các dạng giới tính cơ bản được trình bày trong bảng dưới đây. Bảng: Kiểu hình và kiểu gen của các dạng giới tính cơ bản ở dưa chuột (Lower và Edwards, 1986) KIỂU GEN KIỂU HÌNH m f a Hoa đực (androecious) m- /m- f+/f+ a/a Đơn tính cùng gốc (monoecious) m+/m+ f+/f+ -/- Lưỡng tính (Hermaphroditic) m/m f/f -/- Hoa cái (Gynoecious) m+/m+ f/f -/- 2. PHƯƠNG PHÁP CHỌN GIỐNG 2.1. M ục tiêu chọn giống Dưa chuột thuộc loại rau ăn quả có nhu cầu ngày càng lớn, phục vụ tiêu dùng trong nước và cho xuất khẩu. Mục tiêu chọn giống được xác định như sau: 1. Giống cho ăn tươi: năng suất cao (250tạ/ha trở lên), trồng được 2vụ/năm, quả có kích thước trung bình 150 – 250 3 – 4cm, màu xanh sáng, gai quả trắng, không bị đắng. Giống chống bệnh phấn trắng (Sphaerotheca fuliginea) chịu được bệnh sương mai (Pseudoperonospora cubensis). 2. Giống cho chế biến, để tiêu dùng trong nước và cho xuất khẩu. Có 2 dạng sản phẩm chính là dưa chuột dầm giấm và muối mặn. Dùng để chế biến dầm dấm (trong hộp sắt hoặc lọ thuỷ tinh) cần có các giống với kích thước quả khác nhau: 5 – 7 3cm, 7 – 11 5cm, 11 – 15 3,5 – 4cm và dưa chuột bao tử với trọng lượng 1kg có 150 – 250 quả. Quả càng nhỏ giá trị cho chế biến và giá trị thương phẩm càng cao. Dưa chuột muối mặn là một dạng sơ chế cho xuất khẩu. Quả có yêu cầu riêng: dài 30 – 40cm, màu xanh đậm, nhăn, gai trắng. Năng suất cần đạt 300 – 350tạ/ha. 33
39. Các giống dùng chế biến đều đòi hỏi các yêu cầu nông học và tính chống chịu tương tự như ở giống sử dụng ăn tươi. 2.2. Phương pháp chọn giống 2.2.1. Nghiên cứu vật liệu khởi đầu. Nguồn vật liệu cho tạo giống F1 có ưu thế lai cần xác định phụ thuộc vào mục tiêu tạo giống. Mức độ ưu thế lai cao được thể hiện khi lai các dòng có sự khác biệt khá xa trong mối quan hệ về di truyền cũng như nguồn gốc, đặc trưng sinh học, hình thái và các tính trạng khác. Khi chọn cặp lai cần hết sức quan tâm tới tính chống chịu bệnh, năng suất, thời gian sinh trưởng. Khi lai giữa dòng quả nhỏ với quả to, trong rất nhiều trường hợp có con lai cho năng suất cao hơn khi lai giữa 2 dòng quả nhỏ. Thời gian sinh trưởng của con lai đơn nằm vị trí trung gian giữa bố mẹ. Việc đánh giá biểu hiện giới tính của vườn tập đoàn tiến hành 3 lần: lần đầu ở thời kì nụ hoa để xác định cây hoa cải, lần thứ hai vào lúc thu quả đầu và lần cuối khi thu quả giống. 2.2.2. Sử dụng ưu thế lai. Tạo giống ưu thế lai F1 (xem phần đại cương). Dòng mẹ cho con lai F1 ở dưa chuột là các giống hoa cái hoặc các dòng tự phối của chúng. Những giống hoặc dòng này cần có ít nhất 75 – 100% số cây chỉ cho toàn hoa cái và có khả năng kết hợp cao. Các giống hoa cái được tạo ra bằng các phương pháp sau: Chọn từ các dạng cây hoa cái (chủ yếu là các giống địa phương của Trung Quốc và Nhật Bản) Lai các dạng cây đơn tính cùng gốc với lưỡng tính và tiếp tục chọn. Sau khi dòng chọn có độ thuần cao về các đặc tính kinh tế và hình thái cần tiến hành đánh giá khả năng kết hợp. Dòng lưỡng tính: để tăng lượng hoa cái cho dòng mẹ cần chọn làm bố các dòng lưỡng tính hoặc lưỡng tính đực để khi thụ phấn dòng cây hoa cái sẽ cho dòng mẹ 100% hoa cái, giảm được chi phí khử hoa đực ở dòng mẹ trong sản xuất hạt giống. Mặt khác với con lai 3 dòng, năng suất và tốc độ ổn định đều cao hơn con lai đơn. Để tạo dòng lưỡng tính, giống lưỡng tính làm vật liệu được lai với dòng hoa cái có đặc điểm tương tự như dòng mẹ, nhất là dạng quả và thời gian sinh trưởng. Ở thế hệ đầu, chọn 25 – 30 cây hoa cái, tiếp tục lai trở lại với giống lưỡng tính. Thế hệ sau đó, chọn ít nhất là 100 cây cho tự thụ phấn để tiếp tục chọn lọc. Đến thế hệ thứ 2 có khoảng 25% số cây lưỡng tính. Trong số này, chọn cây có đặc tính kinh tế tốt, đặc tính hình thái giống dòng mẹ để chọn làm thuần. Cây chọn phải là cây lưỡng tính hoàn toàn, sau 2 – 3 thế hệ tự thụ, lại cho chúng giao phấn trong dòng để tăng sức sống. Sau 34
40. 7 – 8 thế hệ chọn sẽ có dòng lưỡng tính thuần, có đặc tính như mong muốn để làm dòng củng cố dòng mẹ của con lai F1. Dòng bố thường được sử dụng thuộc nhóm hoa đơn tính cùng gốc. Dòng được quan tâm với tính trạng chất lượng như chống chịu bệnh, kích thước, chất lượng quả và màu gai quả Việc chọn vật liệu khởi đầu phụ thuộc vào mục tiêu đề ra ban đầu và theo các phương pháp lai, chọn đối với cây giao phấn. a) Đánh giá khả năng kết hợp Để thử khả năng kết hợp chung ở dưa chuột các nhà chọn giống thường sử dụng phương pháp lai thử (topcross). Ở đây, việc chọn giống thử (tester) có ý nghĩa quan trọng trong việc xác định một cách chính xác GCA. Giống thử được sử dụng làm dòng mẹ. Còn để đánh giá SCA thông thường sử dụng phương pháp lai dialen. Để xác định chính xác SCA, cần phải thử con lai F1 ở các thời vụ khác nhau vì SCA chịu sự chi phối của mối tương tác giữa môi trường và kiểu gen lớn hơn nhiều so với GCA. Hiện nay các phương pháp sinh học phân tử cho phép xác định nhanh khả năng kết hợp qua hạt và mầm. Thông qua nghiên cứu sự tích luỹ tổng số axit nuclêic hay một thành phần cụ thể nào đó của con lai so với bố mẹ. Theo phương pháp này, hàm lượng axit nuclêic trong tế bào rễ mầm càng cao thì con lai có khả năng kết hợp càng cao. Như vậy, phương pháp này cho phép đánh giá một khối lượng con lai F1 mà không phải gieo trồng và tính toán năng suất phức tạp. b) Sản xuất hạt lai F1 Phương pháp sản xuất hạt lai F1 phụ thuộc vào bản chất di truyền giới tính của các cặp bố mẹ. Nếu dòng mẹ là dạng cây 100% hoa cái (gynoecious) chỉ cần bố trí tỉ lệ cây bố và mẹ là 1:3 – 5, tức là 1 hàng cây bố, 3 – 5 hàng cây mẹ. Điều quan trọng là tính toán thời gian sao cho dòng bố và mẹ ra hoa trùng nhau. Trồng ngoài đồng, cây thụ phấn nhờ côn trùng không có sự can thiệp của con người. Phức tạp nhất của phương pháp này là duy trì dòng mẹ. Có 2 hướng: 1. Dùng hoá chất: Gibereliin – GA3, nồng độ 1500 – 5000ppm hoặc Nitrat bạc AgNO3 nồng độ 50 – 500ppm phun lên cây mẹ (đỉnh sinh trưởng) ở giai đoạn 2 – 3 lá thật và 1 tuần sau đó trên cây sẽ xuất hiện 1 – 2 hoa đực, dùng để giữ giống dòng mẹ. Có thể sử dụng ruộng sản xuất F1 để nhân dòng mẹ nhưng cần bao cách li hoa đực. 2. Dùng dòng phục hồi là cây có hoa cái, đặc tính cây hoa cái không thay đổi. Đây là phương pháp 3 dòng. Nếu cả dòng bố và mẹ là dạng hoa đơn tính cùng gốc (monoecious) cần nhân giống qua thụ phấn bằng tay. Đây là phương pháp phổ biến đối với cà chua, ớt, cà tím, dưa hấu mà các công ty giống rau nổi tiếng Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan đang thực hiện. Phương pháp này đòi hỏi nhiều lao động nhưng với giá lao động rẻ thấp như nước ta, giá thành sản xuất hạt lai cũng không cao. Mặt khác phương pháp lai đơn này 35
41. cho phép hạn chế các tính trạng trội bất lợi (chống chịu kém, năng suất thấp) ở các dòng phục hồi và dòng duy trì. Ở trường hợp này tỉ lệ cây đực/ cái có thể là 1:7 – 10 Ruộng nhân giống dưa chuột, nếu sử dụng dòng mẹ là cây 100% hoa cái cần cách li với ruộng sản xuất thương phẩm ít nhất 2.000 mét đường chim bay. Bài 6 CHỌN TẠO GIỐNG CÀ PHÊ 1. VẤN ĐỀ CHỌN TẠO GIỐNG CÀ PHÊ HIỆN NAY Do cà phê mít có ít giá trị kinh tế, nên việc chọn tạo giống chỉ chú trọng đối với cà phê chè và cà phê mít. Tương tự như các cây lâu năm khác, việc chọn tạo giống đòi hỏi thưòi gian dài và một số yêu cầu kĩ thuật đặc biệt có liên quan đến tế bào học, hoá sinh, sinh học đôi khi không ít tốn kém. Như trên đã nói, tuy số gốc bộ nhiễm sắc thể của cà phê là bằng nhau n=11, nhưng cà phê chè có cấu tạo tứ bội thể (4n=44) trong khi cà phê vối có cấu tạo nhị bội thể (2n=22) nên trong tự nhiên không thể có sự lai hoa giữa chúng. Để có thể lai được, Viện nghiên cứu cà phê – ca cao Pháp (IFCC) trước hết dùng hoá chất colchicine để tăng gấp đôi số gốc nhiễm sắc thể của cà phê vối lên rồi mới lai hoa với cà phê chè. Kết quả là tạo ra được nhiều giống cà phê lai (Arabusta) kết hợp được một số đặc tính tốt của hai giống. Tuy tạo ra được là công phu, tốn kém nhưng nó không được mở rộng và chỉ chiếm tỉ lệ nhỏ trong bảng thống kê cà phê trên thế giới. Lí do đơn giản là người ta dễ dàng trộn cơ học các loại cà phê chè hoặc cà phê vối trong điều kiện thích ứng đặc biệt cho mỗi giống. Bởi vậy, xu thế hiện nay vẫn là cải tiến từng giống. Đối với cà phê chè thông qua các cây đầu dòng ưu tú là phương pháp khá đơn giản và nhanh hơn được áp dụng ở nhiều nước. Nhưng do tính phân li mạnh, đặc tính năng suất cao của cây mẹ không chắc giữ được lâu qua các thế hệ sau. Vì thế, ngoài năng suất, người ta chú trọng đặc biệt đến các chỉ số di truyền hình thái các khí quan của cây đầu dòng. Tiếp theo, người ta nhân giống cây mẹ bằng hạt, theo dõi tính trạng trong 6 năm. Chọn các cây có tính di truyền ổn định đem nhân vô tính bằng giâm cành và chọn cây ưu tú nhất làm cây mẹ. Thời gian cần khoảng 12 năm, rút ngắn được ½ thời gian so với trước đây. Braxin theo hướng chọn cây đột biến và lai tạo giữa chúng đã tạo ra các giống cà phê chè mới nổi tiếng như Catura, Mundo-novo, Catuai Việc cải tiến giống cà phê vối và cà phê mít cũng được thực hiện bằng hai phương pháp. Phương pháp chọn cây đầu dòng ưu tú rồi nhân vô tính giữ được đặc tính quý của cây mẹ, nhưng khá tốn kém. 36
42. cho phép hạn chế các tính trạng trội bất lợi (chống chịu kém, năng suất thấp) ở các dòng phục hồi và dòng duy trì. Ở trường hợp này tỉ lệ cây đực/ cái có thể là 1:7 – 10 Ruộng nhân giống dưa chuột, nếu sử dụng dòng mẹ là cây 100% hoa cái cần cách li với ruộng sản xuất thương phẩm ít nhất 2.000 mét đường chim bay. Bài 6 CHỌN TẠO GIỐNG CÀ PHÊ 1. VẤN ĐỀ CHỌN TẠO GIỐNG CÀ PHÊ HIỆN NAY Do cà phê mít có ít giá trị kinh tế, nên việc chọn tạo giống chỉ chú trọng đối với cà phê chè và cà phê mít. Tương tự như các cây lâu năm khác, việc chọn tạo giống đòi hỏi thưòi gian dài và một số yêu cầu kĩ thuật đặc biệt có liên quan đến tế bào học, hoá sinh, sinh học đôi khi không ít tốn kém. Như trên đã nói, tuy số gốc bộ nhiễm sắc thể của cà phê là bằng nhau n=11, nhưng cà phê chè có cấu tạo tứ bội thể (4n=44) trong khi cà phê vối có cấu tạo nhị bội thể (2n=22) nên trong tự nhiên không thể có sự lai hoa giữa chúng. Để có thể lai được, Viện nghiên cứu cà phê – ca cao Pháp (IFCC) trước hết dùng hoá chất colchicine để tăng gấp đôi số gốc nhiễm sắc thể của cà phê vối lên rồi mới lai hoa với cà phê chè. Kết quả là tạo ra được nhiều giống cà phê lai (Arabusta) kết hợp được một số đặc tính tốt của hai giống. Tuy tạo ra được là công phu, tốn kém nhưng nó không được mở rộng và chỉ chiếm tỉ lệ nhỏ trong bảng thống kê cà phê trên thế giới. Lí do đơn giản là người ta dễ dàng trộn cơ học các loại cà phê chè hoặc cà phê vối trong điều kiện thích ứng đặc biệt cho mỗi giống. Bởi vậy, xu thế hiện nay vẫn là cải tiến từng giống. Đối với cà phê chè thông qua các cây đầu dòng ưu tú là phương pháp khá đơn giản và nhanh hơn được áp dụng ở nhiều nước. Nhưng do tính phân li mạnh, đặc tính năng suất cao của cây mẹ không chắc giữ được lâu qua các thế hệ sau. Vì thế, ngoài năng suất, người ta chú trọng đặc biệt đến các chỉ số di truyền hình thái các khí quan của cây đầu dòng. Tiếp theo, người ta nhân giống cây mẹ bằng hạt, theo dõi tính trạng trong 6 năm. Chọn các cây có tính di truyền ổn định đem nhân vô tính bằng giâm cành và chọn cây ưu tú nhất làm cây mẹ. Thời gian cần khoảng 12 năm, rút ngắn được ½ thời gian so với trước đây. Braxin theo hướng chọn cây đột biến và lai tạo giữa chúng đã tạo ra các giống cà phê chè mới nổi tiếng như Catura, Mundo-novo, Catuai Việc cải tiến giống cà phê vối và cà phê mít cũng được thực hiện bằng hai phương pháp. Phương pháp chọn cây đầu dòng ưu tú rồi nhân vô tính giữ được đặc tính quý của cây mẹ, nhưng khá tốn kém. 36
43. Phương pháp hữu tính chọn hoặc lai tạo được cây đầu dòng rồi sản xuất hạt có ưu điểm là nhân giống nhanh và rẻ hơn, nhưng mức độ phân li mạnh hơn. Quy trình cơ bản cho việc cải tiến giống cà phê do Viện nghiên cứu cà phê – ca cao Pháp xây dựng được tóm tắt như sau: Hai bước chung cho cả 2 phương pháp chọn giống hữu tính và vô tính: Bước 1: xây dựng tập đoàn giống Bước 2: phát hiện cá thể ưu tú Bước 3: Chọn cây đầu Bước 3: Chọn cây ưu tú nhất làm đầu dòng dòng làm bố mẹ: Bước 4: Lập vườn nhân cành giâm - Thử khả năng thụ phấn Bước 5: Thí nghiệm so sánh giống tổng hợp (top cross) Bước 6: Chọn các dòng ưu tú - Thử khả năng thụ phấn riêng (test cross) Bước 4: lập vườn nhân giống nhị dòng (bi -clonial) và đa dòng (poli - clonial) (Đối với phương pháp chọn giống hữu tính) (Đối với phương pháp chọn giống hữu tính) 2. KĨ THUẬT NHÂN GIỐNG CÀ PHÊ Cà phê có thể được nhân giống bằng các phương pháp hữu tính hoặc vô tính, trong đó nhân giống hữu tính là phổ biến với phương pháp chủ yếu là ương hạt trong bầu. 2.1. Nhân giống hữu tính Nhân giống bằng hạt gồm: trồng cà phê “rai” (nhặt cây con tự mọc để trồng), gieo hạt thẳng, ương cây trên luống và ươm cây trong bầu. Nhưng chỉ có 2 phương pháp sau được sản xuất chấp nhận, trong đó ương cây trong bầu là kĩ thuật tiên tiến được áp dụng rộng rãi nhất hiện nay. 2.1.1. Hạt giống cà phê Trong lớp vỏ thịt của quả là hạt (hay nhân) cà phê. Hạt có 2 lớp vỏ: lớp ngoài cứng gọi là “ vỏ trấu”, lớp trong mỏng, bám sát vào nhũ gọi là “vỏ lụa”. Nội nhũ gồm 2 mảnh đối xứng áp bụng vào nhau, màu xanh cốm, có rãnh dọc. Phía cuối rãnh là mầm hạt với 2 tử diệp và một rễ mầm. Hạt có kích thước trung bình 10 x 6 x – 7 x 3 – 4mm nặng 1,5 – 2,0g. Sau khi quả chín hạt có thể nảy mầm ngay, không qua thời gian ngủ nghỉ. Hạt nảy mầm ở điều kiện thích hợp nhất là nhiệt độ 30 – 320C. Vào mùa hè chỉ cần 1 tháng, nhưng vào mùa đông cần tới 2 tháng mới đạt 80% số hạt nảy mầm. Sau 37
44. khi gieo hạt 2 – 3tuần, rễ non đâm thủng vỏ trấu lộ ra ngoài (gọi là “nứt nanh”) 20 – 25 ngày sau thân non đẩy hạt lên khỏi mặt đất (gọi là “ đội mũ”), 10 ngày sau tử điệp thoát ra khỏi vỏ trấu (giai đoạn “lá sò”) 20 – 25 ngày sau thì xuất hiện đôi lá thật đầu tiên. Cứ khoảng 15 ngày sau nữa lại hình thành một đôi lá tiếp theo. Để chọn hạt giống tốt người ta dùng phương châm 4 tốt: vườn tốt, cây tốt, quả tốt, hạt tốt. Nên chọn cây có độ tuổi 8 – 10năm. Chỉ chọn những quả có 2 phần nhân cân đối. Quả được xát tươi, đãi sạch ngay, cà phê “thóc” phơi nắng nhẹ hoặc trong râm đưa độ ẩm xuống dưới 30%, thời gian sử dụng không sau 2 tháng. 2.1.2. Phương pháp ương cây trên luống Là phương pháp cho kết quả cao hơn hẳn gieo hạt thẳng hay trồng cà phê “rai” tuy vậy vẫn không thuận tiện bằng ương trong túi bầu. Rấm hạt. Trước khi ương, hạt được xử lí và rấm để tăng độ nảy mầm đồng đều. Dùng nước vôi trong 2%, ở 55 – 600C ngâm trong 18 giớ, rồi hong khô. Hố rấm hạt đào sâu 10cm, rộng 1m, dài 5cm. Dùng ván ép nhẹ cho hạt chìm vào cát. Tưới đẫm. Phủ luống bằng liếp tranh đã phun Boócđô trừ nấm. Tưới phun đủ ẩm. Sau 7 – 10 ngày kiểm tra hàng ngày lựa các hạt đã nảy mầm (nứt nanh) ra để đem ương trên luống hoặc trong túi bầu. Chọn đất vườn ương. Vườn ương cần cho cả 2 trường hợp: ương trên luống hay trong túi bầu. Vị trí vườn ương cần đạt ở đất bằng hoặc thoải, thoát nước, gần nguồn nước tưới (cần 1.000m3 nước tưới/ha/vụ) nhưng tránh nguy cơ ngập nước, thuận tiện cho việc vận chuyển cây con. Đất vườn ương dùng để ương trên luống hay nạp vào bầu cần loại tơi xốp, tránh quá sét hay quá cát, giàu chất hữu cơ (2 – 4%) Thiết kế vườn ương: - Làm đất: đất được cầy bừa nhiều lần cho tơi xốp, rải 1 – 2 tấn vôi bột/ha (100 – 200g/m2 ) trước lần bừa cuối cùng. Đất lên thành các luống kết hợp với việc bón lót để ương cây trên luống. Chân luống rộng 1,2m, mặt luống 1m để bố trí 6 hàng cà phê cách nhau 18cm. Luống cao 15 – 20cm, giữa các luống có đường đi rộng 0,5m. Sau khi lên luống, một ha bón lót 40 – 50 tấn phân chuồng mục đã ủ với phân lân nung chảy (1% trọng lượng) trước đó 1 tháng. Chung quanh vườn ương cần đào rãnh thoát nước rộng 50cm sâu 60cm. - Dựng giàn che: giàn dựng bằng các cọc dài 2,2 – 2,4m, đường kính 7 – 8cm, chôn sâu 0,4m còn lại chiều cao cách mặt đất 1,8 – 2,0m. Cọc cách nhau 2,0m đầu cọc có chạc để đỡ và buộc xà bằng nứa. Xà ngang dài tối thiểu 3,2m. Che trên giàn bằng các loại lá như cỏ tranh, cỏ lau (1m3/100m2) Chung quanh vườn cần che bằng các liếp thưa để tránh mưa gió mạnh và ngăn gia súc phá hoại. 38
45. Ương hạt: dùng các khung gỗ có đanh tre dài 2cm để định vị các lỗ nhỏ bỏ hạt trên mặt luống cách nhau 18cm x 18cm. Đặt các hạt đã nứt nanh vào lỗ, lấp đất cho hạt cách mặt đất 1,2 – 1,5cm. Phủ mặt luống bằng rơm hay cỏ mịn dày 2 – 3cm. Tưới phun đẫm lần đầu. Chăm sóc vườn ương: vườn cần được tưới ẩm đều và phá váng sau khi mưa lớn. Khoảng 15 ngày sau hạt bắt đầu trồi lên mặt đất, cần dỡ bỏ lớp cỏ rơm. Xới đất nhẹ. Chế độ tưới đối với việc ương cây trên luống trung bình như sau: Tháng đầu tiên: 1,5lít/m2 , tưới hàng ngày hoặc cách 1 ngày. Tháng thứ 2: 2,0lít/m2, tưới 3 – 4ngày/lần. Tháng thứ 3-4: 4lít/m2 , tưới 1 tuần/lần. Tháng 5-6: 5lít/m2, tưới 10 ngày/lần. Khi cây có 1 đôi lá thật trở đi, bắt đầu bón thúc 2 – 3tuần/lần bằng nước phân hữu cơ loãng +0,5% phân lân. Nước phân loãng là các loại phân hữu cơ (phân chuồng hoai, khô dầu, xác mắm, lá phân xanh) được ngâm trong bể 1 – 2 tháng pha với nước lã tỉ lệ 1/5 – 1/7. Tránh dùng phân tươi và phân khoáng để tưới. Từ tháng thứ 3 mới tưới xen kẽ một lượt phân khoáng nồng độ 0,1 – 0,15% gồm urê và KCl (2:1) Trong suốt 6 tháng ương cây, lượng phân bón cần cho 1 ha vườn ương là khoảng 30 – 50 tấn phân chuồng, 10 – 20 tấn lá phân xanh, 2 tấn khô dâu, xác mắm, 1 tấn phân lân nung chảy, 300 – 500 kg urê, 200 – 300 kg KCl. Để phòng trừ nấm bệnh dùng boócđô 0,5% phun định kì 2 tuần/lần. Khi cây con có 3 đôi lá thật trở đi bắt đầu dỡ dần vật liệu che giàn, dỡ làm 7 – 8 lần. Trước khi cà phê được đem trồng 20 – 30 ngày lớp che trên giàn được rỡ hoàn toàn để cây non quen với 100% ánh sáng trực xạ để tránh héo chết ngoài nương. 2.1.3. Ương cây trong bầu Ương cà phê trong bầu là phương pháp tiên tiến nhất hiện nay nhờ các ưu điểm: tiết kiệm 50% diện tích vườn ương, có thể dùng đất ở nơi khác đem đến nên không phải di chuyển, đỡ công tưới, chăm sóc và bứng bầu, dễ chăm sóc cá biệt đến từng cây, bảo vệ cây con nguyên vẹn nên tỉ lệ sống đạt gần 100%. - Túi bầu: túi làm bằng chất dẻo PE có kích thước 17 25cm chứa được khoảng 2kg hỗn hợp đất phân. Gần đáy túi có đục 4 lỗ đường kính 6 – 8mm để thoát nước. Đất ương cây: dùng đất tốt ở tầng mặt 5 – 10cm, giàu mùn. Đập nhỏ sàng qua sàng đường kính 5mm. Tạo hỗn hợp đất ương bầu gồm 60 - 80% đất đã sàng + 20 – 40% phân hữu cơ mục + 0,5% phân lân nung chảy + 0,1%urê. - Cho đất vào bầu gieo hạt: hỗn hợp đất phân đổ vào đầy túi nhựa, dỗ vài lần cho đất lèn chặt (1,8 – 1,9kg). Xếp túi theo hàng (hàng ngang 10 túi, hàng dọc tuỳ chiều dài luống). Túi cách nhau 5 – 7 cm (50túi/m2 ). Gieo 2 hạt đã ủ nứt nanh vào mỗi 39
46. túi có độ sâu 1,5 – 2,0cm (nếu đặt quá sâu cây con sẽ yếu và dễ chết yểu). Sau khi cây có 2 lá thật, để lại một cây khoẻ mạnh. Việc chăm sóc cây trong bầu cũng tương tự như ương cây trên luống đã trình bày trên. Trong quá trình chăm sóc cần gom các cây có cùng mức độ sinh trưởng vào một khối để chăm sóc, đặc biệt các cây yếu hơn, tạo độ đồng đều cao cho toàn bộ vườn. Những tiêu chuẩn quan trọng của cây cà phê con đem trồng là có 6 – 7 tháng tuổi với 6 – 8 đôi lá thật. Cây cao 25 – 30cm, thân cao mập khoẻ, đường kính cổ rễ 5 – 6mm, rễ đuôi chuột thẳng. Cây có 0 – 2đôi cành ngang mới nhú. Không có đốt vươn quá dài, lá đọt quá to và non nớt, không có sâu bệnh. 2.2. Nhân giống vô tính 2.2.1. Giâm cành Phương pháp này có ưu điểm quan trọng là có thể tạo ra các vườn cà phê đồng đều từ một cây đầu dòng ưu tú, giữ được các đặc tính di truyền của cây mẹ. Phương pháp áp dụng tốt nhất cho cây cà phê vối là cây có đặc tính thụ phấn chéo, dễ bị phân li. Tỉ lệ cành giâm đạt 70 – 100%, trong khi cà phê chè và cà phê mít tỉ lệ này thấp. Do yêu cầu cao về kĩ thuật, giâm cành chỉ mới được áp dụng đối với cà phê vối trồng tập trung trong một số đồn điền ở Châu Phi. Vườn lấy cành giâm Nhân giống bằng giâm cành cần một khối lượng cành rất lớn, do vậy phải xây dựng các vườn thực liệu. Để lấy chồi vượt làm cành giâm, người ta trồng cà phê mật độ cao 25cm 25cm, cắt bỏ cành ngang, chỉ để lại chồi vượt. Khi cây con có 8 – 10 cặp lá, cắt thân cây đến đoạn hoá gỗ (cách mặt đất 15cm), dùng đoạn thân này cắt nhỏ thành 10 – 15 cành giâm. Trên gốc lại nuôi tiếp 2 chồi vượt để 7 – 8 tháng sau tiếp tục dùng làm cành giâm. Sau 3 năm với 4 lần cắt thì cây đã kiệt sức, được loại bỏ. Chọn và xử lí cành giâm Cành giâm được lấy từ cành vượt, dùng các đoạn chưa hoá gỗ, còn mầu xanh chưa chuyển sang nâu. Cành vượt được cắt ra thành đoạn mỗi đoạn mang một đôi lá. Phía dưới dài 3 – 5cm, phía trên cắt sát gần với đốt cành. Mỗi đoạn cành được bổ đôi làm 2 phần bằng nhau, mỗi phần mang 1 lá. Cắt bỏ đi ½ lá ngay trước khi giâm. Khi phải chuyển cành đi xa cần nhúng đầu cành vào parafin hoặc đặt vào túi nhựa có bông vải ẩm. Chú ý khi cắt cành thành đoạn, cắt 2 lát chéo nhau phía dưới đốt sẽ cho tỉ lệ sống cao hơn nhiều so với cắt 1 lát hoặc cắt ngang. Môi trường cắm cành giâm có thể là cát, đất mùn, than bùn, mùn cưa, trấu là những chất giữ ẩm đồng thời thoáng khí. Thông thường người ta trộn chúng với nhau, tránh chỉ dùng một thứ, nhất là cát. Môi trường thích hợp cho cành giâm cần có độ ẩm không khí cao gần bão hoà (85 – 90%) và nhiệt độ khoảng 25 – 280C. Cành 40