Bài giảng Sản xuất giống và công nghệ hạt giống

Nội dung text: Bài giảng Sản xuất giống và công nghệ hạt giống

1. B GIÁO D C VÀ ðÀO T O TR ƯNG ð I H C NƠNG NGHI P 1 – HÀ N I TS.V Ũ V ĂN LI T - PGS.TS.NGUY N V ĂN HOAN Ch biên: TS.V Ũ V ĂN LI T SSN XUTT GINNG VVÀ CƠNG NGH HHTT GINNG Hà N i – 2007
2. LI NĨI ð U Cu n sách Khoa h c và Cơng ngh h t gi ng c a Larry O.Copeland, Miller B. Mc Donald, 1995 ơng d n m t bài th ơ c ca Fay Yauger, m t nơng dân làm vưn v i hy v ng h t n y m m t t h ơn trong s n xu t c a mình Mt cho chim Ĩ Mt cho qu Mt h t b đi và Mt h t đ tr ng Bài th ơ c cho chúng ta th y, t xa x ưa ng ưi nơng dân đã r t quan tâm đ n ch t l ưng h t gi ng vì h t gi ng c ơ s đ u tiên cho canh tác c a h . Ngày nay v i nh ng ti n b v ưt b c trong t o gi ng cây tr ng, nhi u lo i gi ng cây tr ng m i ra đi nh ư gi ng c i ti n, gi ng ưu th lai, gi ng chuy n gen nh ng gi ng cây tr ng cĩ nhi u đim khác bi t v i các gi ng đ a ph ươ ng truy n th ng v k thu t canh tác và thu ho ch. S n xu t h t gi ng c a các gi ng cây tr ng c i ti n yêu c u k thu t cao vì th địi h i ng ưi s n xu t ph i cĩ ki n th c và k n ăng. David Shires,2005 cho r ng h t là t ư li u s ng, do v y gieo tr ng, thu ho ch và quá trình s n xu t khác ph i đ m b o đ h t gi ng lúa cĩ s c s ng, n ăng su t và s n l ưng cao nh t. M t gi ng lúa cĩ th phát huy h t ti m n ăng n ăng su t c a nĩ c ũng ph i gieo tr ng b ng nh ng h t gi ng cĩ ch t l ưng t t. Nhi u nghiên c u đã kh ng đ nh h t gi ng t t gĩp ph n t ăng n ăng su t lúa 5 – 20%. K thu t s n xu t h t gi ng cây tr ng ưu th lai địi h i cơng ngh cao h ơn gi ng cây tr ng c i ti n, nhà s n xu t ph i cĩ ki n th c duy trì dịng b m b t d c đ c (MS), t b t h p (SI) hay dịng t ph i thu n và cơng ngh s n xu t h t lai F1. S n xu t h t gi ng khơng ch địi h i duy trì đ thu n di truy n, cĩ s c s ng và các ch tiêu ch t l ưng khác đ t tiêu chu n Qu c gia. ð ng th i c ũng địi h i nâng cao n ăng su t h giá thành đem l i l i nhu n cho ng ưi s n xu t và nơng dân. Khoa h c và cơng ngh h t gi ng ngày càng cĩ vai trị quan tr ng trong n n nơng nghi p hi n đ i và kih t th tr ưng. Nĩ gĩp ph n nâng cao n ăng su t, s n lưng và hi u qu s n xu t nơng nghi p. Cu n giáo trình sn xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng v i mong mu n đĩng gĩp m t ph n nh vào phát tri n tri n nơng nghi p. Tuy nhiên đây là m t l ĩnh vc khoa h c m i n ưc ta, do v y nh ng k t qu nghiên c u trong n ưc cịn h n ch . Chúng tơi đã c g ng tham kh o nh ng k t qu nghiên c u m i nh t c a n ưc ngồi và trong n ưc đ biên so n cu n sách, nh ưng khơng tránh kh i nh ng thi u sĩt. Nhĩm tác gi mong mu n nh n đưc nh ng ý ki n đĩng gĩp quý báu c a các nhà khoa h c, h c viên cao h c, NCS và đc gi trong và ngồi n ưc đ cu n sách hồn thi n h ơn. Tác gi Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 2
3. MC L C CH ƯƠ NG 1 10 QUÁ TRÌNH SINH S N TH C V T 10 1.1 Các hình th c sinh s n th c v t 10 1.1.1 Sinh s n vơ tính 11 1.1.1.1 Sinh s n sinh d ưng 11 1.1.1.2 Sinh s n vơ ph i 16 1.1.2 Sinh s n h u tính 19 1.1.2.1 Bi u hi n gi i tính và y u t nh h ưng đ n bi u hi n gi i tính 20 1.1.2.2 Hi n t ưng t b t h p ng d ng trong s n xu t h t gi ng 22 1.1.2.3 Hi n t ưng b t d c đ c 26 1.2 S hình thành hoa – qu trong sinh s n h u tính 28 1.2.1 C m ng ra hoa 28 1.2.2 Phân hố hoa 29 1.2.3 Hình thái c a hoa 30 1.2.4 S phát sinh đ i bào t 30 1.2.5 Phân lo i hoa 32 1.2.6 Phát tri n ca qu 33 1.2.7 Các d ng qu 34 1.3 S hình thành và phát tri n c a h t 36 1.3.1 Hình thành h t 36 1.3.2 S th tinh 36 1.3.3 S phát tri n c a phơi 36 1.3.4 Phát tri n n i nh ũ 37 CH ƯƠ NG 2 39 THÀNH PH N HỐ H C C A H T 39 2.1 Vai trị c a h t và y u t nh h ưng đ n thành ph n hố h c c a h t 39 2.1.1 Vai trị c a h t 39 2.1.2 Các y u t nh h ưng đ n thành ph n hố h c c a h t 39 2.2 Tích lu carbohydrate trong h t 43 2.2.1 Tích lu tinh b t 43 2.2.2 Hemicellulose 44 2.2.3 Các lo i carbohydrate khác 44 2.3 Tích lu Lipit trong h t 45 2.3.1 Axit béo 45 2.3.2 Glyxêrin (Glycerol) và các r ưu khác ( Alcohols) 46 2.3.3 Phân lo i lipid trong h t 46 2.3.4 Thu phân c a lipid 46 2.4 Tích lu Protein trong h t 47 2.4.1 Albumin 48 2.4.2 Globulin 48 2.4.3 Glutelin 48 2.4.4 Prolamin 48 Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 3
4. 2.5 Các h p ch t hố h c khác 49 2.5.1 Tannin 49 2.5.2 Alkaloid 49 2.5.3 Glucosides 49 2.5.4 Phytin 49 2.6 Các ch t kích thích sinh tr ưng 50 2.6.1 Hormones 50 2.6.2 Gibberellines 50 2.6.3 Cytokynins 50 2.6.4 Ch t c ch 50 2.6.5 Vitamin 51 CH ƯƠ NG 3 52 S N Y M M C A H T 52 3.1 S n y m m c a h t 52 3.1.1 Khái ni m 52 3.1.2 Hình thái n y m m 52 3.2 Nh ng yêu c u cho s n y m m 53 3.2.1 ð chín c a h t 53 3.2.2 Các y u t mơi tr ưng 54 3.3 Quá trình n y m m c a h t 57 3.3.1 S hút n ưc 57 3.3.2 Ho t đ ng c a Enzyme 59 3.4 Phá v các mơ d tr 60 3.4.1 Chuy n hĩa mơ d tr các bon hydrat 62 3.4.2 Chuy n hố lipid 63 3.4.3 Chuy n hố protein 65 3.4.4 Các h p ch t ch a Phosphorus 65 3.5. Kh i đ u sinh tr ưng c a phơi 65 3.6 S xu t hi n c a r 66 3.7 Hình thành cây con 66 3.8 M t s c ơ ch sinh hố khác c a quá trình n y m m c a h t 66 3.8.1 Mơ hình hĩa sinh c a Amen 66 3.8.2 Kh i l ưng ch t khơ 67 3.9 S kích thích hố h c c a s n y m m 68 3.10 Các y u t khác nh h ưng đ n s n y m m 70 CH ƯƠ NG 4 73 TR NG THÁI NG NGH C A H T 73 4.1 Khái ni m 73 4.2 Các hình th c ng ngh 74 4.3 Di truy n ng ngh c a h t 75 4.3.1 Nh ng nh h ưng c a Gen 75 4.3.2 nh h ưng c a mơi tr ưng 75 4.4 Nguyên nhân và ph ươ ng pháp phá ng s ơ c p 75 4.4.1 Nguyên nhân ng ngo i sinh và bi n pháp phá ng 75 4.4.1.1 Các y u t tác đ ng đ n ng ngo i sinh 75 4.4.1.2 Ph ươ ng pháp phá ng ngo i sinh 78 Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 4
5. 4.4.2 Ng N i sinh 79 4.2.2.1 Nguyên nhân c a ng n i sinh 79 4.2.2.2 Ph ươ ng pháp phá ng n i sinh 81 4.3 Ng th c c p 84 CH ƯƠ NG 5 85 GIÁ TR GIEO TR NG H T GI NG 85 5.1 Khái ni m giá tr gieo tr ng 85 5.2 Các ch tiêu đánh giá giá tr gieo tr ng 85 5.3 ðánh giá m t s ch tiêu giá tr gieo tr ng 85 5.3.1 ðánh giá đ thu n di truy n c a h t gi ng cây tr ng 85 5.3.2 ðánh giá giá n y m m c a h t gi ng 86 5.3.3 ðánh giá giá tr gieo tr ng b ng mu i tetrazolium(TZ) 88 5.3.4 Ph ươ ng pháp ki m tra hố sinh khác 89 5.3.5- Ph ươ ng pháp đánh giá ho t đ ng c a enzim thu phân 90 5.3.6- ðánh gía t n th ươ ng h t gi ng 90 5.3.7 Các ph ươ ng pháp khác đ đánh giá giá tr gieo tr ng c a h t gi ng 90 CH ƯƠ NG 6 92 SC S NG VÀ B NH H T GI NG 92 6.1 S c s ng h t gi ng 92 6.1.1 Khái ni m 92 6.1.2 Các y u t nh h ưng đ n s c s ng h t gi ng 93 6.1.2.1 V t ch t di truy n 93 6.1.2.2 Mơi tr ưng trong quá trình phát tri n c a h t 94 6.1.3 Nguyên lý ki m tra s c s ng h t gi ng 95 6.1.3.1 Ch tiêu ki m nghi m s c s ng h t gi ng 95 6.1.3.2 Phân lo i ki m tra s c s ng h t gi ng 96 6.1.3.3 Nguyên t c ki m tra s c s ng h t gi ng 97 6.1.4 Các ph ươ ng pháp ki m tra s c s ng h t gi ng 97 6.1.4.2 X lý l nh 97 6.1.4.2 X lý thúc đ y già hố nhanh(Accelerated Aging (AA) Test) 98 6.1.4.3. Ki m tra thơng qua tính d n đin 98 6.1.4.4 X lý n y m m mát 98 6.1.4.5 T l sinh tr ưng c a cây con 99 6.1.4.6 Phân lo i s c kho cây con 100 6.1.4.7 Ki m tra Tetrazolium (TZ) 100 6.1.4.8 T c đ n y m m 100 6.1.4.9 Ki m tra b ng ph ươ ng pháp Hiltner ( gieo h t d ưi l p g ch s i v n) 101 6.1.4.10 X lý h t trong dung d ch h n ch th m th u ( Osmotic Stress) 102 6.1.4.11 Ph ươ ng pháp ki m tra hơ h p 102 6.2 B nh h t gi ng và ki m nghi m b nh h t gi ng 103 6.2.1 Vi sinh v t trên h t 103 6.2.2 X lý ng ăn ng a b nh h t gi ng 103 6.2.2.1 X lý tr ưc thu ho ch 103 6.2.2.2 X lý trong quá trình thu ho ch 104 6.2.3 N m b nh liên k t v i h t 104 6.2.4 Ph ươ ng pháp xác đnh b nh n m h t gi ng 104 Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 5
6. 6.2.4.1 Ki m tra n m trên Agar 104 6.2.4.2 Ph ươ ng pháp gi y th m 105 6.2.4.3 Ph ươ ng pháp tính đc 105 6.2.4.4 Ph ươ ng pháp khơng nuơi c y 105 6.2.5 B nh n m ho i sinh trên h t gi ng 106 6.2.6 B nh vi khu n 106 6.2.6.1 B nh vi khu n h t gi ng 106 6.2.6.2 Ph ươ ng pháp ki m nghi m b nh vi khu n h t gi ng 106 6.2.7 B nh virus h t gi ng 107 6.2.7.1 Ki m nghi m sinh h c 107 6.2.7.2 Ki m nghi m b nh virus h t b ng huy t thanh 107 CH ƯƠ NG 7: 109 NGUYÊN LÝ C Ơ B N C A K THU T S N XU T H T GI NG CÂY TR NG 109 7.1 Khái ni m và vai trị c a s n xu t h t gi ng và nhân gi ng 109 7.1.1 Khái ni m 109 7.1.2 Vai trị c a s n xu t gi ng 109 7.1.2.1 B o t n ki u gen hi n cĩ hay ki u gen m i t o ra 109 7.1.2.2 Duy trì gi ng 109 7.1.2.3 Ph c tráng gi ng 109 7.2 Ph ươ ng th c sinh s n và s n đ nh di truy n t ươ ng đi c a gi ng 110 7.2.1 Ph ươ ng th c sinh s n 110 7.2.2 S n đ nh t ươ ng đi c a gi ng 110 7.2.2.1 Ph ươ ng th c sinh s n và đng thái di truy n qu n th cây t th ph n 110 7.2.2.2 Ph ươ ng th c sinh s n và đng thái di truy n qu n th cây giao ph n 111 7.2.2.3 Ph ươ ng th c sinh s n và đng thái di truy n qu n th cây sinh s n vơ tính sinh d ưng 112 7.3 S thối hố gi ng 113 7.3.1 Nh ng bi u hi n c a s thối hố 113 7.3.2 Nguyên nhân thối hố gi ng 113 7.3.2.1 L n c ơ gi i 113 7.3.2.2 L n sinh h c 114 7.3.2.3 ðt bi n t nhiên 114 7.3.2.4 Hi n t ưng phân ly 114 7.3.2.5 Tích l ũy b nh 114 7.3.2.6 K thu t s n xu t khơng phù h p 114 7.3.3 Bi n pháp kh c ph c thối hĩa gi ng 114 7.4- Các c p h t gi ng 115 7.4.1 H th ng các c p h t gi ng Vi t Nam 115 7.4.2 H th ng các c p h t gi ng trên th gi i 115 CH ƯƠ NG 8 117 K THU T S N XU T H T GI NG CÂY T TH PH N 117 8.1 S n xu t h t gi ng thu n cây t th ph n 117 8.1.1 S n xu t duy trì h t gi ng tác gi ho c h t gi ng siêu nguyên ch ng 117 8.1.2 S n xu t ph c tráng t o l p lơ h t siêu nguyên ch ng 118 8.1.3 Nh ng k thu t c ơ b n trong s n xu t h t nguyên ch ng cây t th ph n 120 8.1.4 Nh ng k thu t c ơ b n trong s n xu t h t gi ng xác nh n 121 Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 6
7. 8.2 S n xu t h t gi ng lai cây t th ph n 121 8.2.1 K thu t nhân và duy trì dịng b m 121 8.2.1.1 Nhân duy trì dịng b m trong s n xu t h t gi ng UTL khơng s d ng b t dc 121 8.2.2.1 Nhân dịng b m A, B và R trong h th ng lúa lai h ba dịng 122 8.2.2.2 Duy trì và nhân h t dịng b m trong s n xu t h t gi ng lúa lai h 2 dịng (TGMS và PGMS) 125 8.3 K thu t s n xu t h t nguyên ch ng m t s cây t th ph n 128 8.3.1 K thu t s n xu t h t gi ng lúa nguyên ch ng 128 8.3.2 K thu t s n xu t h t gi ng cà chua nguyên ch ng 130 8.3.3 K thu t s n xu t h t gi ng cà tím nguyên ch ng 133 8.3.4 K thu t s n xu t h t gi ng t cay và t ng t nguyên ch ng 137 8.3.5 K thu t s n xu t h t gi ng đ u t ươ ng nguyên ch ng 140 8.4 K thu t s n xu t h t gi ng ưu th lai m t s cây t th ph n 144 8.4.1 K thu t s n xu t h t gi ng lúa lai F1 h 3 dịng s d ng b t d c đc CMS 144 8.4.1.1 H t b m đưa vào s n xu t h t lai F1 144 8.4.1.2 Xác đnh th i gian gieo và th i v 144 8.4.1.3 Xác đnh th i gian gieo b và m đ n hoa trùng kh p 144 8.4.1.4 S b trong s n xu t h t lai F1 146 8.4.1.5 K thu t làm m lúa lai 146 8.4.1.6 Ch n ru ng c y 146 8.4.1.7.Cách ly: 146 8.4.1.8. T l hàng, h ưng hàng và ph ươ ng pháp c y 147 8.4.1.9 Ph ươ ng pháp c y 147 8.4.1.10 Th i đim n hoa trùng kh p c a các dịng b , m 148 8.4.1.11 Phun GA3 149 8.4.1.12 Th ph n b sung 149 8.4.1.13 Kh l n 149 8.4.1.14 Thu ho ch b o qu n 150 8.4.2 K thu t s n xu t h t cà chua ưu th lai F1 150 8.4.3 K thu t s n xu t h t gi ng cà tím ưu th lai F1 153 CH ƯƠ NG 9 157 K THU T S N XU T H T GI NG CÂY GIAO PH N 157 9.1 S n xu t gi ng th ph n t do cây giao ph n (OP) 157 9.1.1 Ch n đ t và khu v c s n xu t: 158 9.1.2 Cách ly: 158 9.1.3 ð l n qu n th : 159 9.1.4 Ch n l c: 159 9.2 S n xu t h t gi ng ưu th lai cây giao ph n 159 9.2.1 Nguyên lý nhân và duy trì dịng b m cây giao ph n 159 9.2.2 Nguyên lý s n xu t h t lai F1 cây giao ph n 161 9.3 K thu t s n xu t h t gi ng nguyên ch ng m t s cây giao ph n 162 9.3.1 S n su t h t gi ng ngơ th ph n t do nguyên ch ng 162 9.3.2 K thu t s n xu t h t gi ng d ưa chu t th ph n t do 165 9.3.3 K thu t s n xu t h t gi ng b p c i th ph n t do 169 9.3.4 K thu t s n xu t h t gi ng su hào th ph n t do (OP) 172 Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 7
8. 9.3.5 K thu t s n xu t h t gi ng su l ơ th ph n t do 174 9.3.6 K thu t s n xu t ht gi ng c i c th ph n t do 176 9.3.7 K thu t s n xu t h t d ưa h u th ph n t do 178 9.3.8 K thu t s n xu t h t gi ng bí xanh th ph n t do 180 9.3.9 K thu t s n xu t h t m ưp đ ng th ph n t do 183 9.4 K thu t s n s n xu t h t gi ng lai m t s cây giao ph n 186 9.4.1 Nhân dịng t ph i trong s n xu t h t gi ng ưu th lai ngơ 186 9.4.2 S n xu t h t gi ng ngơ lai 189 9.4.3 K thu t nhân dịng b m b p c i ưu th lai (s d ng dịng SI) 192 9.4.4 K thu t s n xu t h t gi ng b p c i ưu th lai 194 9.4.5 K thu t s n xu t h t gi ng d ưa chu t ưu th lai 196 9.4.6 K thu t s n xu t h t khoai tây ưu th lai 198 CH ƯƠ NG 10 201 SN XU T GI NG CÂY SINH S N VƠ TÍNH 201 10.1 S n xu t gi ng cây sinh s n sinh d ưng v i cây sinh s n b ng c (c gi ng khoai tây) 201 10.1.1 S n xu t duy trì 201 10.1.2 Ph ươ ng pháp s n xu t c gi ng khoai tây ng d ng cơng ngh sinh h c 202 10.2 Nhân gi ng vơ tính b ng m t, ch i và đon thân 204 10.2.1 Nh ng y u t nh h ưng đ n nhân gi ng vơ tính 204 10.2.2 Nh ng k thu t áp d ng nâng cao ch t l ưng và t l nhân gi ng vơ tính sinh dưng 206 CH ƯƠ NG 11 210 CH BI N H T GI NG 210 11.1 Thu ho ch 210 11.1.1 Th i đim thu ho ch 210 11.1.2 Ph ươ ng pháp thu ho ch 210 11.2 Các b ưc ch bi n h t gi ng và nguyên lý 211 11.2.1 Làm s ch s ơ b 211 11.2.2 Ph ươ ng pháp c t tr h t sau thu ho ch và tr ưc tách h t 212 11.2.3 Tách h t 213 11.3 Ph ơi s y h t gi ng 215 11.3.1 ð m h t 215 11.3.2 Ph ươ ng pháp ph ơi, s y 215 11.4 Làm s ch 216 11.5 Phân lo i h t gi ng 217 11.6 X lý h t gi ng 217 11.7 ðĩng bao 217 11.7.1 Tác d ng c a đĩng bao 217 11.7.2 D ng c đĩng bao 218 11.8 B o qu n h t gi ng 219 CH ƯƠ NG 12 220 KI M NGHI M CH T L ƯNG 220 VÀ C P CH NG CH H T GI NG 220 12.1 M c đích và ý ngh ĩa ki m tra ch t l ưng h t gi ng 220 12.2 Ki m đ nh đ ng ru ng 220 Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 8
9. 12.2.1 N i dung ki m đ nh ngồi đng 220 12.2.2 Ph ươ ng pháp l y m u ki m tra ngồi đng: 220 12.3 Ki m nghi m trong phịng 221 12.3.1 Ph ươ ng pháp chia m u ki m nghi m trong phịng 221 12.3.1.1 M t s khái ni m: 221 12.3.1.2 Ph ươ ng pháp chia m u 222 12.3.1.3 Nguyên t c l y m u: 223 12.3.2 N i dung ki m nghi m 224 12.3.3 Ph ươ ng pháp ki m nghi m m t s ch tiêu chính 224 12.3.3.1 Ki m tra đ n y m m 224 12.3.3.2 Ki m tra đ m (moisture testing) 225 12.3.3.3 Ki m tra đ thu n di truy n 225 12.3.3.4 Ki m nghi m s c s ng 226 12.3.3.5 Ki m nghi m s c kho h t gi ng 226 12.3.3.6 Ki m nghi m đ s ch (Physical purity analysis) 226 12.3.3.7 Xác đnh kh i l ưng 1000 h t 227 12.4 H u ki m (Method for conducting post control plots) 228 TÀI LI U THAM KH O 231 Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 9
10. CH ƯƠ NG 1 QUÁ TRÌNH SINH S N TH C V T Sinh tr ưng và phát tri n c a th c v t n m đ nh sinh tr ưng đưc g i là mơ phân sinh. mơ phân sinh x y ra quá trình phân chia và kéo dài t bào, quá trình này s n sinh ra mơ phân sinh sinh d ưng và mơ phân sinh sinh th c. Mơ phân sinh sinh dưng (vegetative meristems) t o ra các b ph n c a cây nh ư thân, lá và r , trong khi đĩ mơ phân sinh sinh th c (reproductive meristems) t o ra các c ơ quan hoa, qu và h t. Trong bt k ỳ mơ phân sinh nào m m nh nguyên thu là nh ng ch i nh gi ng nhau ho c nh ng nĩn sinh tr ưng hình khía lõm. M c dù v y r t khĩ phân bi t b ng m t th ưng. Khi nĩ sinh tr ưng ti p t c hình d ng l n d n lên và khác bi t v i các c ơ quan khác c a cây cĩ th phân bi t đưc khi quan sát d ưi kính hi n vi phĩng đi. 1.1 Các hình th c sinh s n th c v t Th c v t nĩi chung và cây tr ng nĩi riêng cĩ hai giai đon sinh tr ưng chính, giai đon sinh tr ưng sinh d ưng và sinh tr ưng sinh th c. Giai đon sinh tr ưng sinh dưng đưc tính t khi n y m m đ n khi phân hố hoa và giai đon sinh tr ưng sinh th c b t đ u t khi phân hố hoa đ n hình thành qu , h t và chín. Giai đon sinh tr ưng sinh th c th c ch t là quá trình sinh s n c a th c v t, nĩ cĩ ý ngh ĩa to l n đn b o t n nịi gi ng c a th c v t nh ưng c ũng cĩ ý ngh ĩa quan trong đ n s s ng ca con ng ưi v i hai vai trị chính là: i) Cung c p s n ph m nh ư l ươ ng th c và dinh Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 10
11. dưng khơng th thi u cho nhu c u s ng hàng ngày c a con ng ưi và phát tri n c a xã h i. ii) Cung c p ngu n gi ng cho gieo tr ng nh ng v , n ăm hay th h ti p theo. Hình th c sinh s n th c v t r t đa d ng bao g m sinh s n h u tính và sinh s n vơ tính. Trong m t ph ươ ng th c sinh s n l i cĩ nh ng hình th c khác nhau. Ví d sinh sn vơ tính g m hai nhĩm là sinh s n sinh d ưng và sinh s n vơ ph i. Sinh s n sinh dưng cĩ nhi u hình th c nh ư sinh s n bng thân r , ch i ph , b ng c ; sinh s n hu tính cĩ sinh s n h u tính đ ng giao, d giao và nỗn giao. Trong sinh s n nỗn giao cĩ th phân thành hai nhĩm ch y u là nhĩm cây t th ph n và nhĩm cây giao ph n. Hình 1.2: S ơ đ ph ươ ng th c sinh s n th c v t 1.1.1 Sinh s n vơ tính Bên c nh sinh s n h u tính, mt s cây tr ng cĩ th sinh s n vơ tính. Hai hình th c sinh s n vơ tính là sinh s n sinh d ưng (Vegetative reproduction ) và sinh s n vơ ph i ( Apomixis ). Sinh s n sinh d ưng là hình thành cây con và phát tri n thành m t cây hồn ch nh t các c ơ quan sinh d ưng c a cây m , cĩ th b ng thân bị, r , c , nhánh, m t, ch i Sinh s n vơ ph i cĩ nh ng đ c đim chính sau: (1) nĩ thay th hình th c sinh s n h u tính cĩ th ph n th tinh, (2) x y ra các ph n ca c ơ quan sinh s n h u tính (các b ph n c a hoa), (3) khơng cĩ quá trình ph i h p gi a tr ng và tính trùng hình thành h p t . Trong sinh s n vơ ph i c ũng cĩ 2 hình th c là phân chia sinh d ưng và vơ giao, trong sinh s n vơ giao phân chia thành 2 hình th c nh là phơi b t đ nh và giao t vơ tính (minh h a hình 1.3). 1.1.1.1 Sinh s n sinh d ưng Sinh s n sinh d ưng là kh n ăng tái sinh c a thc v t thành cây hồn ch nh, t m t b ph n nào đĩ đưc tách ra kh i cây m nh ư đon thân, m t, r , ch i Sinh s n sinh d ưng cĩ th x y ra trong t nhiên ho c do m c đích nhân gi ng c a con ng ưi. Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 11
12. a)Khái ni m Sinh s n sinh d ưng là hình th c con cái hình thành t mơ sinh d ưng ca cây m , k t qu cho di truy n c a con cái gi ng nh ư h t cây m ban đu. Sinh s n sinh d ưng x y ra c t nhiên và nhân t o và đưc s d ng ph bi n trong nhân gi ng cây làm v ưn v i mong mu n duy trì các ki u gen đc thù. Hình 1.3: Các hình th c sinh s n vơ tính th c v t ( Ngu n Larry O. Copeland và Miller B. McDonald,1995) b) Các hình th c sinh s n sinh d ưng + Sinh s n sinh d ưng thân r : thân r c a các lồi cây sinh s n theo hình th c này mang các ch i, nh ng ch i này phát tri n thành cành nhơ lên m t đ t. Nh ng mu d ưi c a cành phát sinh nhi u r ph và nh ư v y m i nhánh cĩ th phát tri n thành m t cây s ng đ c l p. Ví d c tranh (Imperata cylindrica) , c g ng (Panicum repens) + Sinh s n b ng b : b là nh ng thân khi sinh cĩ lĩng dài bị sát m t đ t, sau m t kho ng nh t đ nh g p đ t m ch i ng n thân cĩ th đâm r vào đt và sinh ra m t cây m i.Ví d cây rau má ( Centella asiatica ), dâu tây ( Fragaria vesca ) + Sinh s n b ng giị: thân c a các cây đ a sinh, thân hình đĩa dp phía d ưi cĩ nhi u r ph , phía trên cĩ ch i đưc bao b c b i nhi u v y ch a ch t d tr . Nh ng ch i này cĩ th phát tri n thành cây m i. Ví d ti (Allium sativum ), hành tâ y (Allium cepa ), thu tiên (Narcissus) + Sinh s n b ng c : Cây cĩ c là thân đa sinh, trên c cĩ nhi u m t đưc che b ng các v y nh . M i m t cĩ th phát tri n thành ch i và thành cây hồn ch nh. Ví d: khoai tây( Solanum tuberosum ), khoai lang ( Ipomoea batatas ), khoai s ( Colocasia esculenta var. antiquorum ), hồng tinh (Marantia arundinacea ) + Sinh s n thai sinh: M t s cây trong lịng c a các lá g n hoa, ho c ngay trong hoa phát sinh ra nh ng ch i đ c bi t. Nh ng ch i này r ơi xu ng m t đ t g p điu Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 12
13. ki n thu n l i m c thành nh ng cây m i g i là hình th c sinh s n thai sinh.Ví d cây ti (Allium sativum ) Hình 1.4: M t s hình th c sinh s n vơ tính sinh d ưng + Sinh s n b ng ch i ph : mt s lồi sinh s n b ng ch i ph phát sinh t r , nh ng ch i ph này phát tri n thành cây m i hồn ch nh ví d : khoai lang (Impomeae batatas), măng tây (Asparagus officinalis) . M t vài lồi khác các ch i ph xu t hi n trên lá khi r ơi xu ng đ t c ũng phát tri n thành cây hồn ch nh sng đ c l p nh ư cây lá b ng ( Bryophyllum ), ch i ph phát sinh t thân nh ư d a (Ananas sativa ) + Sinh s n khúc thân: thân c a các lồi sinh s n theo hình th c này chia làm nhi u khúc, m i khúc khi r ơi xu ng đ t cĩ th đâm r và thành cây s ng đ c l p, ví d cây x ươ ng r ng bà ( Opuntia) c) ng d ng nhân gi ng vơ tính sinh d ưng Nhân gi ng vơ tính s d ng trong hai tr ưng h p chính + Duy trì dịng vơ tính: nhân vơ tính sinh d ưng đ tránh phân chia gi m nhi m b genome c a cây, ph ươ ng th c này đưc bi t nh ư t o ra các cây vơ tính và tp hp các con cái vơ tính nhân ra t m t cây m đưc g i là dịng vơ tính. Nhân gi ng vơ tính là r t quan tr ng trong ngh làm v ưn b i vì ki u gen c a h u h t cây ăn qu , hoa và cây c nh là d h p, nĩ b thay đ i ki u gen nu nhân b ng h t. + Nhân gi ng cây khơng h t: nhân gi ng vơ tính là r t c n thi t đ duy trì gi ng mt s cây tr ng nh ư chu i,da, cam khơng h t, nho d) Ý ngh ĩa c a nhân gi ng vơ tính sinh d ưng Nhân vơ tính cĩ th khai thác đ c đim c a t ng cây v i ki u gen duy nh t, các cây nh ư v y đưc ch n l c t m t bi n d trong qu n th trên m t cây, cành. V i ch n gi ng hi n đi nhân vơ tính quan tr ng h ơn và là m t cơng c m nh trong ch n l c. Nhân vơ tính cĩ ý ngh ĩa th hai là t o ra qu n th đ ng nh t cao v ki u hình nh ư gi ng nhau v dng cây, kích th ưc , th i gian n hoa, chín. Nhân và duy trì bi n d Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 13
14. quý: nhi u dịng vơ tính đưc quan tâm phát hi n và duy trì b ng con ng ưi, ví d gi ng táo ng t b t ngu n t bi n d c a m t cây con trong v ưn đưc ch n vơ tính t n ăm 1870 Peru, m t c a cây này đưc ghép m t nhân gi ng t o ra cây m i và đã t o ra hàng tri u cây táo ng t b ng con đưng nhân vơ tính này và tr ng ph bi n trên th gi i. Hn ch c a dịng vơ tính là chm thay đ i thích nghi khi mơi tr ưng thay đi: vơ tính t n t i trong t nhiên b ng sinh s n vơ tính t nhiên nh ư ch i, r , thân hành và vơ ph i c a m t s lồi trong h hoa h ng, h hoa th o t o ra cây con cũng đưc coi là d ng vơ tính. Dịng vơ tính t nĩ t n t i trong t nhiên đơi khi t t hơn các cây nhân h u tính. Trong m t th i gian dài trong mơi tr ưng n đ nh, n u mơi tr ưng thay đ i dịng vơ tính khơng th ti n hĩa hay thay đi đ thích nghi v i mơi tr ưng m i. e) Bi n đ i và suy thối c a cây sinh s n vơ tính Các cây trong dịng vơ tính bi n đ ng ki u hình do mơi tr ưng mơi tr ưng và nguyên nhân cĩ th khơng x y ra thay đ i ki u gen. Nh ng biu hi n bên ngồi và tp tính c a m t cây là k u hình, k t qu c a t ươ ng tác ki u gen và mơi tr ưng. Bi u hi n bên ngồi c a cây, hoa ho c qu r t khác nhau do nh h ưng c a khí h u, đ t đai hay sâu b nh. M t s lồi cây bi u hi n ki u hình c a lá r t khác nhau khi tr ng nơi đ ánh sáng và khơng đ ánh sáng ho c các y u t mơi tr ưng khác nh ư đt, nưc t ưi, cây g c ghép và c nh tranh qu n th . Các nhà làm v ưn th k 17 và 18 tin r ng các dịng vơ tính s già sinh lý v i tu i cây m và tr sinh lý ch cĩ th nhân t h t. Nh ng nghiên c u sau đĩ đã ch ng minh đ i s ng c a dịng vơ tính v lý thuy t là khơng b gi i h n n u tr ng trong điu ki n mơi tr ưng phù h p nĩ tr hĩa li b ng các đ nh sinh d ưng. ðiu này gi i thích r ng nhi u cây lâu n ăm nh ư cĩ nh ng gi ng nho tr ng 2000 n ăm ho c h ơn v n t o ra hàng tri u cây con cho s n xu t khơng h cĩ b t k ỳ thay đ i nào so v i gi ng g c. Các bi n d cĩ th x y ra các cây trong m t dịng vơ tính n u nĩ sinh tr ưng nhi u n ăm trong điu ki n mơi tr ưng khơng thu n l i s thay đi theo chi u h ưng x u. B nh c ũng là m t nguyên nhân suy thối dịng vơ tính, đc bi t là b nh virus và vi khu n. Tàn d c a b nh bt k cây vơ tính nào c ũng là ngu n phát tán thơng qua nhân gi ng vơ tính và lây nhi m trên đng ru ng. Nh ư v y v lý thuy t dịng vơ tính khơng b thay đ i di truy n do sinh s n và nhân vơ tính, nh ưng do tác đng điu ki n t nhiên hay con ng ưi c ũng cĩ th t o ra nh ng cá th khác d ng trong qu n th dịng vơ tính làm gi m giá tr c a dịng vơ tính. Nh ng bi n đ i cây con và dịng vơ tính: Các dịng vơ tính đu đưc nhân lên t nh ng b phân sinh d ưng c a cây m . S phát tri n cá th c a cây con thơng qua chu k ỳ s ng ph thu c vào các pha phân bi t trên cây m . Cây m cĩ th phân chia thành 3 pha sinh tr ưng là pha ch ưa thành th c (tr ) pha chuy n ti p và pha thành th c (già) , các pha này bi u hi n qua 3 h ưng - Sinh tr ưng ti m n ăng đ chuy n t sinh tr ưng sinh d ưng sang sinh tr ưng sinh th c điu khi n b i đnh sinh tr ưng (mơ phân sinh), pha ch ưa thành th c khơng th ra hoa s m, ngay c cĩ điu kin kích thích phù h p cho s ra hoa. Nh ư v y trên cùng m t cây thì s thành th c là khơng cùng tu i. - Bi n đ ng cĩ th x y ra nh ng tính tr ng sinh lý và hình thái c th bao g m dng lá, s c kh e, gai nĩ liên k t v i các pha khác nhau trên cây m Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 14
15. - S khác bi t x y ra kh n ăng tái sinh c a các ph n khác nhau c a cây nh ư đnh sinh tr ưng, r , pha ch ưa thành th c cĩ kh n ăng tái sinh t t h ơn pha thành th c (chín) Hình 1.5: Các pha sinh tr ưng trên cây m Thay đi các pha cĩ hai khía c nh cĩ ý ngh ĩa đ i v i nhân gi ng. Th nh t pha ch ưa thành th c, chuy n ti p và thành th c cĩ th bi u hi n đ ng th i trên m t cây, chia cây thành các ph n ( đi) nh ư cây táo, cam b ưi s bt đ u ra hoa t ngồi đn đ nh ca cây. T ươ ng t nh ư v y cĩ th nh n th y cây th o m c nh ng lĩng m t t o ra mu n h ơn cĩ th sinh s n s m. Th hai là khi chuy n các pha, mơ phân sinh t o ra các đc đim hình thái và sinh lý khác nhau đây là nh ng nh n bi t cho nhân gi ng vơ tính sinh d ưng. L a ch n nh ng ph n kh e và sinh tr ưng m nh đ nhân gi ng là r t quan tr ng đ cĩ cây con ch t l ưng t t. L y m t hay mơ sinh d ưng nhân gi ng ph n thành th c cây con ra hoa s m h ơn ph n khác. f) Cùng tu i c a cây con và cây m khi nhân vơ tính sinh d ưng“topophysis” Hi n t ưng nh ng ph n khác nhau nào c a cây bi u hi n s bi n đ i pha và t mơ phân sinh ti p t c các pha khác nhau này trong con cái sinh d ưng c a chúng g i là “topophysis”. Topophysis c ũng bi u hi n s t n t i ti p t c c a hình th c sinh tr ưng c a th h sau c a nhân vơ tính sinh d ưng . V trí khác nhau l y m t nhân vơ tính, c ũng bi u hi n t p tính sinh tr ưng khác nhau cây con nh ư cây con sinh tr ưng th ng đng hay phát tri n theo chi u ngang c ũng ph thu c vào v trí l y m t nhân vơ tính. Thưng l y ph n đ nh sinh tr ưng cây con phát tri n th ng đ ng, tán cây g n l i, n u l y mơ sinh d ưng ph n ch ưa thành th c (cành la) cây con sinh tr ưng ngang và cây con cĩ xu h ưng th p h ơn. g) Bi n d di truy n cây sinh s n vơ tính (nhân gi ng vơ tính sinh d ưng) + Th kh m (Chimeras) Th kh m là t h p hai hay nhi u mơ khác nhau sinh tr ưng riêng r nh ưng là nh ng ph n li n nhau trong cây, nh ng mơ này x p x p chung trong các ph n c a thân. Hu h t th kh m cĩ ngu n g c t m t t bào đ nh dinh tr ưng b đ t bi n, mt s tr ưng h p xu t hi n cây con do lai. Th kh m khơng n đ nh khi nhân gi ng và m c đ n đ nh c a chúng ph thu c vào c u trúc c a chúng và ki u gen ca cây. Khái ni m: theo Giáo s ư R.Daniel Lineberger, khoa Làm v ưn c a tr ưng ð i h c Texas A&M: “th kh m là khi các t bào trong m t kh i mơ đang sinh tr ưng c a Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 15
16. cây cĩ h ơn m t ki u gen”. Th kh m trong cây r t đa d ng nh ưng h u h t cĩ d ng chung khái ni m c ơ b n ví d các t bào kh m lá đ u cĩ ngu n g c t t bào kh m mơ phân sinh đ nh sinh tr ưng nh ưng chúng cĩ đc đim khơng cĩ kh n ăng t ng hp di p l c. Nh ng lá này màu tr ng ưu th h ơn màu xanh chúng là t h p c a h th ng mơ gi ng nhau. Ch n l c th kh m là r t cĩ ý ngh ĩa v i cây tr ng đ c bi t cây tr ng trong v ưn, hoa và cây c nh Hình 1.6: Các lo i th kh m ( ngu n R.Daniel Lineberger) + Nhân gi ng vơ tính th kh m Giâm cành: th kh m vịng n đ nh cĩ th nhân gi ng b ng giâm cành t o ra cây đúng gi ng đ t bi n mong đ i, b i vì các m t bên tái sinh đúng nh ư đt bi n phát sinh đ nh sinh tr ưng ca mt. Th kh m hình qu t và t ng ph n khơng th nhân đúng gi ng, b i vì các m t bên c nh phát sinh ra t mơ bên c nh ca mơ đ t bi n. Nhân gi ng vơ tính t th kh m lá ho c r : n u c t lá và r ph n th kh m, cây con khơng bao gi đúng d ng v i đ t bi n hay th kh m lá t cây m b i vì m m b t đnh cĩ nh ng vùng khơng b đ t bi n c a vùng lá ho c r đ tái sinh, vi lý do này th kh m khơng bao gi nhân gi ng đúng d ng Hình 1.7. Th kh m trên lá (ngu n ci ti n R.A.E. Tilney-Basstt,1986) Nhân gi ng th kh m t h t: th kh m khơng th nhân đúng d ng t h t, b i vì th kh m x y ra trong hoa là đ hoa, cánh hoa, nh và nh y trong khi cây con phát sinh lên t t bào phơi 1.1.1.2 Sinh s n vơ ph i a) Khái ni m và đnh ngh ĩa vơ ph i Sinh s n vơ ph i đưc k hám phá đu tiên th c v t b c cao khi quan sát cây m đơ n đc c a cây ( Alchornea licicifolia ), m t lồi cây thân g Australia khi tr ng trong v ưn Anh (Smith,1841) và Winkler (1908) gi i thi u thu t ng Apomixis ngh ĩa là “ S thay th sinh s n h u tính b ng quá trình nhân vơ tính khơng cĩ s k t hp c a nhân và t bào ” vì v y nhi u tác gi s d ng thu t ng này đ mơ t hình th c sinh s n vơ tính cây tr ng, nh ưng khơng đưc s d ng r ng rãi và ngày nay Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 16
17. mt thu t ng đng ngh ĩa là agamospermous “Vơ giao tinh d ch” ( Richards,1997) cũng đưc s d ng ch sinh s n vơ ph i các lồi cây h t kín và h t tr n và th c v t bc th p. Khái ni m: Vơ ph i là s hình thành h t t mơ nỗn c a cây m , khơng tr i qua quá trình gi m nhi m và th tinh cây cĩ hoa đ phát tri n thành phơi. th c v t b c cao s phát sinh phơi và phát tri n c a h t c a t t c các lồi cây sinh sn h u tính là k t qu c a quá trình th tinh kép. M t là t bào tinh trùng kt h p vi t bào tr ng hình thành h p t và phát tri n thành phơi, đng th i m t tinh d ch kt h p v i t bào trung tâm đ phát tri n n i nh ũ tam b i. Hai genome c a tr ng và tinh d ch khác nhau kt h p đ t o ra cây con cái v i ki u hình và ki u gen m i. Nĩ mang các đc tính mong mu n trong t o gi ng đ phát tri n ki u gen m i thích nghi tt h ơn v i các y u t mơi tr ưng sinh h c và phi sinh h c. Mt khác m t gi ng cây tr ng mi t o ra t tái t h p t o ra ưu th lai c ũng cĩ th g p b t l i khi nhân và s n xu t h t gi ng. Sinh s n vơ ph i là m t h ưng thay th hình thành phơi đúng h t như di truy n c a cây m cĩ th s d ng đ nhân ki u gen d h p c a gi ng ưu th lai đơ n gi n h ơn. Sinh s n vơ ph i chia thành các hình th c ch y u + Bào t l ưng b i (diplospory) : T bào m đ i bào t khơng đi vào phân chia gi m nhi m ho c ng ng ngay giai đon đ u c a phân chia gi m nhi m, ch tr i qua phân chia nguyên nhi m và khơng gi m b genome. C hai hình th c túi phơi hình thành và t bào tr ng l ưng b i (Leblanc et al., 1995). + Hình th c vơ bào t (apospory) : các t bào kh i đ u vơ tính hình thành t các t bào phơi tâm phân bi t, sau khi phân chia 3 l n nguyên nhi m hình thành túi phơi ch a t bào tr ng l ưng b i tr c ti p phát tri n thành phơi khơng th tinh. Tuy nhiên m t s lồi vn c n quá trình th tinh c a t bào trung tâm đ hình thành h t. + Hình th c phơi b t đ nh (adventitious embryogenesis) : kh i đ u t mơ xơ ma ca b u nh y, các t bào h ch ho c v . Các t bào này phát tri n t c ti p thành phơi và hồn ch nh cùng v i phơi h u tính hình thành sau th tinh (Koltunow, 1993). Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 17
18. Hình 1.8: So sánh con đưng sinh s n h u tính và vơ ph i trong b u nh y cây h t kín ( s khác nhau gi a h u tính(giao ph i) và sinh s n vơ ph i (vơ bào t , bào t l ưng b i và phơi b t đ nh) reproduction (ngu n sa đ i và b sung sau Koltunow et al. 1995). b) Cơ ch vơ ph i Cơ ch vơ ph i xy ra n u đ m b o 3 yêu c u là: 1) mt t bào phát sinh cĩ kh năng hình thành phơi tr ưc phân chia gi m nhi m, 2) t phát sinh, phát tri n th tinh đơ n tính c a phơi và 3) cĩ kh n ăng t o ra n i nh ũ t sinh ho c n i nh ũ qua th tinh (Koltunow,1993 và Carman,1997). Hi n t ưng vơ ph i cĩ 40 h th c v t và r t đa d ng v quá trình d n đ n vơ ph i nĩ g i ý r ng con đưng ti n hĩa c a vơ ph i cĩ th r t đa d ng v c ơ ch t bào h c .So sánh hình thái , c u trúc hình thành sinh s n vơ ph i và h u tính cho g i ý r ng hai con đưng sinh s n này cĩ th cĩ chung m t s y u t , nh ưng c ũng cĩ s l n các yu t khơng bình th ưng khác bi t nhau. Trong tr ưng h p hình thành bào t lưng b i và túi phơi vơ tính khơng quan sát th y b n th gi m nhi m. V trí khác nhau c a các t bào kh i đu cho hình th c vơ bào t (và phơi b t đ nh) h u h t x y ra nh ng t bào bên c nh các t bào phát sinh h u tính, nh ưng chúng khơng phát tri n t phơi tâm b i vì ngu n g c c a nĩ là t bào bi u bì và t bào v nh ư đã mơ t (Koltunow,2003). S khơng theo quy lu t c ũng x y ra trong phát tri n bào t l ưng bi và túi phơi vơ tính, v i c u trúc khơng bình th ưng ph bi n h ơn vơ bào t . Nhìn chung nh ưng c u trúc khơng bình th ưng là thi u s phân c c c a nhân giai đon phân chia nguyên nhi m. Thêm ho c l ch s nhân, túi phơi đơn c c, túi phơi đo c c ho c tình tr ng c u trúc khơng bình th ưng c a tr ng. Hu h t vơ ph i t o ra h t ph n cĩ s c s ng, ngay c vơ ph i bào t l ưng b i, khi m khuy t trong quá trình gi m nhi m phát tri n giao t cái là khơng t nh hưng đ n hình thành và ch c n ăng c a giao t đ c. Trong vơ ph i, s hình thành dng phơi và n i nh ũ cĩ th ho c khơng b o t n quan h v i cây sinh s n h u tính t kt qu nh ng nghiên c u g n đây nh t (Koltunow,1993 và Czapik,1994). Vơ ph i cũng nh n s l ưng gen b m c a chúng khơng ngang b ng nhau trong n i nh ũ và Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 18
19. hình thành các h t cĩ s c s ng. C n cĩ nh ng hi u bi t v n đ này nĩ x y ra và tác đng nh ư th nào đn ch t l ưng h t, đ t o ra vơ ph i cây ng ũ c c, b i vì cây ng ũ c c c ũng cĩ b gen c a b m trong n i nh ũ là khơng ngang b ng nhau. Xem xét thơng tin đn nay v quy lu t phát tri n giao t cái và nỗn cây h u tính và gn đây là nh ng cơng c c a di truy n phân t đ phân tích so sánh sinh s n h u tính và vơ ph i ( Koltunow và Grossniklauss,2003) cung c p nh ng ch ng minh sinh s n hu tính và vơ ph i lồi Hieracium là liên quan và cĩ quy lu t chung. Chúng đưc ki m tra các bi u hi n c a m t s gen sinh s n ch th t Arabidopsis . Nh ng gen ch th này cĩ c u trúc t h p β-glucuronidase (GUS) và nhi u gen Arabidopsis nh ư là các tác nhân kích thích GUS ho c t h p protein chimeric. c) ng d ng vơ ph i trong nhân gi ng cây tr ng + Nhân gi ng cây chuy n gen và gi ng ưu th lai, nh ư v y nơng dân khơng ph i mua gi ng hàng n ăm cho s n xu t c a h , quá trình s n xu t gi ng đơn gi n h ơn + Cây vơ ph i cĩ th g n ngay m t tính tr ng mong mu n và nhân ph bi n gi ng mi. + To g ng ưu th lai t t c các cây khĩ t o gi ng ưu th lai do s n xu t h t gi ng lai F1 khĩ kh ăn + Duy trì ki u gen di h p khi lai xa cây tr ng + To gi ng cĩ th đáp ng nhanh chĩng v i mơi tr ưng, điu ki n canh tác, sâu bnh và điu ki n c a vi mơi tr ưng. ðiu này cĩ th giúp qun lý sinh thái nơng nghi p đa d ng và t i ưu + Nhân vơ tính sinh d ưng hi n nay nh ư s n, khoai tây, khoai lang, c m kèm theo nh ưc đim là cây con d nhi m b nh, h s nhân th p. N u s d ng vơ ph i t ăng h s nhân và gi m kh n ăng b nhi m bnh qua vt th ươ ng khi nhân gi ng vơ tính sinh d ưng + Vơ ph i kh c phc đưc hi n t ưng cây tr ng m t đi c ơ ch sinh s n h u tính nh ư sai l ch trong th ph n th tinh, nh ng sai l ch này do nh ng bi n đ i và áp lc mơi tr ưng sinh h c và phi sinh h c, nguyên nhân làm gi m n ăng su t cây tr ng. 1.1.2 Sinh s n h u tính Sinh s n h u tính là hình th c sinh s n cĩ s k t h p c a giao t đ c và cái đ hình thành h p t , h p t phát tri n thành phơi. C ăn c theo m c đ hồn thi n c a quá trình sinh s n h u tính ng ưi ta phân thành ba hình th c khác nhau. + Sinh s n h u tính đ ng giao: sinh s n h u tính đ ng giao là hình th c đơn gi n nh t, hai giao t hồn tồn gi ng nhau, hình th c này ph bi n th c v t bc th p nh ư t o + Sinh s n h u tính d giao: hình th c này c hai giao t đ u cĩ kh n ăng di đ ng cao và cĩ tiên mao. Giao t đ c cĩ kích th ưc nh h ơn, kh n ăng di đ ng nhanh hơn giao t cái, hình th c này c ũng ch cĩ th c v t bc th p + Sinh s n h u tính nỗn giao là hình th c sinh s n h u tính cao nh t c a th c v t, hai giao t đ c và cái hồn tồn khác nhau v kích th ưc và đc đim. Giao t đc th ưng r t nh , kh i l ưng ch y u c a nĩ là h ch cịn ch t nguyên sinh ch Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 19
20. là m t l p m ng xung quanh h ch. Giao t đ c r t di đ ng và cịn g i là tinh trùng. Giao t cái th ưng khơng cĩ kh n ăng di đ ng g i là nỗn, ch a h ch l n, ch t nguyên sinh và ch t d tr r t l n đ nuơi phơi Hình th c sinh s n nỗn giao cĩ h u h t các th c v t th ưng đ ng và c ũng cĩ ngh ĩa là h u h t các lồi cây tr ng. Hình th c sinh s n h u tính nỗn giao là hình th c ph bi n nh t cây tr ng, bao gm hai nhĩm cây chính là nhĩm cây t th ph n và nhĩm cây giao ph n. Nh ng cây tr ng chính thu c nhĩm cây t th ph n + Cây thu c h hịa th o nh ư lúa ( Oryza sativa L.) + Cây h cà nh ư cà chua ( Lycopersicon esvulentum Mill.), cà pháo và cà tím ( Solanum melongena L.), t cay, t ng t ( Capsicum annum L.) + Cây thu c h hoa cúc nh ư rau xà lách ( Lactura sativa car capinata L.), rau di p (Lactuca sativa secalina Alef ) + Các cây h đ u nh ư ðu t ươ ng (Glycine max L.) Merrill; đu đũ a ( dolichos sinensis L.), cơ ve leo ( Phaseolus sp L.), đu vàng ( Phaseolus Vulgaris L.) Nh ng cây tr ng chính thu c nhĩm cây giao ph n + Cây giao ph n h hịa th o nh ư ngơ ( Zea mays L.) + Nh ng cây thu c h b u bí nh ư d ưa h u ( Citrullus lanatus ), d ưa chu t ( Cucumis satavus ), bí đ ( Cucurbita moschata ), bí xanh ( Cucurbita pepo ), b u (Lagenaria siceraria Mol.), m ưp( Luffa aegyptiaca Mill.) + Nh ng cây thu c h th p t nh ư b p c i (Brassica oleracea var. capitata), su hào ( Brassica canlorapa Pasq ho c Brassica oleracea var. caulorapa ), su l ơ (Brassica oleracea var. botrytis ), c i ( Brassica sp . L.) + Nh ng cây thu c h hành t i: hành tây ( Allium cepa L.), t i ( Allium sativum L.) + Cây rau thu c h hoa tán nh ư carrot ( Daucus carota L.) + Cây rau gi n ( Amaranthus ) thu c h rau gi n ( Amaranthaceae ) 1.1.2.1 Bi u hi n gii tính và y u t nh h ưng đ n bi u hi n gi i tính Bi u hi n gi i tính là đc đim n hoa, ph ươ ng th c th ph n, th tinh c a cây tr ng. H u h t các lồi cây t th ph n đ u cĩ hoa hồn ch nh cĩ c nhân t đ c và cái trong cùng m t hoa, hoa nh , ít màu sc và mùi th ơm, nh và nh y chín cùng th i đim. ðây là nh ng đ c đim phù h p cho quá trình t th ph n. Trong s n xu t ht gi ng đ m b o điu ki n t th ph n hồn tồn là c ơ s duy trì đ thu n di truy n c a lơ h t gi ng. Tuy nhiên m t s cây t th ph n do c u t o c a nh và nh y đc thù nh ư đu nh y cao h ơn nh , th i gian chín c a nh y và nh khơng trùng nhau kh n ăng nh n ph n ngồi cao, khi s n xu t h t gi ng ph i cách ly t t tránh giao ph n m i duy trì đưc đ thu n di truy n c a lơ h t gi ng. Ví d nh ư cà chua nho (Lycopersicon pimpinellifolium) và m t s gi ng cà chua cĩ ki u vịi nh y thị ra kh i hoa r t d ti p xúc v i cơn trùng c n ph i ph l ưi cách ly khi s n xu t h t cà chua là c n thi t tránh đ cơn trùng truy n ph n lơ h t khơng đ m b o đ thu n. Nh ng bi u hi n gi i tính th c v t c n quan tâm trong ch n t o gi ng và s n xu t ht gi ng là: Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 20
21. + Lồi cây hoa l ưng tính t th ph n nh ư lúa, cà chua + Lồi cây cĩ hoa l ưng tính giao ph n nh ư h th p t + Lồi cây hoa đơ n tính cùng g c nh ư ngơ + Lồi cây hoa đơ n tính khác g c nh ư cây h b u bí + Hi n t ưng t b t h p cây h th p t và m t s lồi cây ăn qu + Bt d c đ c bao g m b t d c đ c di truy n nhân, b t d c đ c di truy n t bào ch t, b t d c di truy n nhân c m ng v i mơi tr ưng Bi u hi n gi i tính phân chia thành nh ng nhĩm trên c ũng ch t ươ ng đi đ ng dng trong s n xu t h t gi ng. Th c t bi u hi n gi i tính và sinh s n cây tr ng r t ph c t p. M t ví d minh h a bi u hi n gi i tính và sinh s n ca cây h b u bí (cucurbitaceae ) cĩ th cĩ tám hình th c bi u hi n nh ư sau: 1) Nhĩm hoa l ưng tính ( Hermaphrodite ) t t c các hoa trên cùng m t cây là lưng tính (như m t s gi ng các lồi m ưp, d ưa chu t và bí đao) 2) Nhĩm hoa đơ n tính cùng g c ( Monoecious ) hoa đc và hoa cái khác hoa nh ưng trên cùng m t cây, đây là hình th c ph bi n nh t trong h b u bí. 3) Nhĩm đc và l ưng tính ( Andromoonoecious ) cĩ hoa đc và hoa l ưng tính trên cùng m t cây 4) Nhĩm cái và l ưng tính ( Gynomonoecious) hoa cái và hoa l ưng tính trên cùng m t cây 5) Nhĩm cĩ ba lo i hoa ( Trimonoecious Androgynomonoecious ) trên cùng mt cây cĩ ba lo i hoa hoa đ c, hoa cái và hoa l ưng tính. 6) Nhĩm cây cĩ hoa đơ n tính ( Dioecious ) Cây ch cĩ hoa đ c ho c ch cĩ hoa cái. N u cây ch thu n hoa đ c g i là cây đơ n tính đc, cây ch cĩ hoa cái g i là cây đơ n tính cái. 7) Nhĩm cây đơ n tính trung gian (Gynodioecious ) trong các lồi cĩ hoa đơ n tính ch cĩ hoa cái cĩ m t s cây trong lồi l i cĩ hoa l ưng tính 8) Nhĩm bán đơ n tính cái (Sub-Gynoecious ) các cây thu n cái c a lồi đơ n tính nh ưng c ũng xu t hi n m t s hoa đưc và l ưng tính Hình th c hoa đơn tính là ph bi n h b u bí. L ưng tính cĩ ngu n g c t đơn tính khác g c hay cùng g c đã ti n hĩa ra. Các cây h b u bí bi u hi n gi i tính nh ư th i gian n hoa, ki u gi i tính c a các hoa khác nhau, S hoa cĩ gi i tính khác nhau trên cây, t l gi i tính. Nh ng bi u hi n này do gen xác đnh và c ũng ch u nh hưng c a mơi tr ưng. Bi u hi n gi i tính cĩ th tác đ ng b ng thay đ i mơi tr ưng hay s d ng các ch t điu ti t sinh tr ưng. Thơng th ưng các hĩc mơn cĩ s n trong cây là auxin, gibberellin, cytokinin, ethylene, abscicic axít kích thích cho s hoa. Mt s kích thích hình thành hoa cái trong khi m t s ch t khác kích thích hình thành hoa đc. Các ch t kích thích hình thành hoa cái : auxin, ethylene (ethephon ho c ethren) , Maleic hydrate (MH) Tri-iodobenzoic axit ( TIBA), Cytokinin, Boron n ng đ th p Ch t kích thích hình thành hoa đc: Gibbrellin, AgNo 3, Thiosulfate b c [Ag(S 2O3], Aminoethoxyvilylglyvine (AVG). Nhi t đ cao, ánh sáng m nh, ngày Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 21
22. dài kích thích ra hoa đc. Phân kali thích h p cho ra hoa đ c trong khi phân đ m cĩ tác d ng ng ưc l i. Cây d ưa chu t thì m t đ dày, ánh sáng dài thì t l hoa đ c trên các dịng thu n cái t ăng và hoa cái trên cây gi m. Các cây giao ph n h th p t li cĩ nh ng đ c thù riêng, quá trình giao ph n là gen t b t h p, th ph n nh cơn trùng cho nên k thu t s n xu t h t gi ng c ũng cĩ nh ng bi n pháp đ c thù nh ư th ong vào khu v c s n xu t đ t ăng n ăng su t h t. 1.1.2.2 Hi n t ưng t b t h p ng d ng trong s n xu t h t gi ng Khái ni m v t b t h p: t b t h p là m t hình th c khơng th tinh trong khi h t ph n và t bào tr ng bình th ưng đ k t h t do nguyên nhân thi u kh n ăng nào đĩ ho c do h n ch và c n tr ch c n ăng sinh lý quá trình th tinh. T b t h p cĩ th do nguyên nhân m t kh n ăng kéo dài c a ng ph n xuyên qua đu nh y ho c đ dài đ xuyên qua vịi nh y c ũng d n đ n t b t h p. Tr ưng h p khác là do ng ph n kéo dài ch m và khơng xuyên t i đưc tr ng ho c do ch m và quá mu n, tr ng đã đưc th tinh bng ph n khác ho c đã b khơ và ch t. Hi n t ưng t b t h p h n ch giao ph i g n và nh ư v y nĩ th c đ y giao ph n ho c giao ph i xa m t s lồi cây tr ng. Hi n t ưng t b t h p là r t ph bi n và đã tìm th y 3000 lồi th c v t khác nhau nh ư h đ u ( Leguminoosae ), h cà ( Solanaceae ), h th p t ( Cruciferae ) và h hịa th o ( Gramineae ) Cĩ hai h th ng t b t h p là b t h p bào t (sporophytic) và t b t h p giao t ( gametophytic) a) H th ng t b t h p giao t : h th ng b t h p này sinh tr ưng ng phân đưc điu khi n khi n b i đa allel S 1, S 2, S 3 Khi h t ph n đơn b i nĩ ch a 01 trong nh ng allel t b t h p, mơ vịi nh y phát sinh t cây m s ch a 2 allel t b t h p nu allel t b t h p h t ph n gi ng h t v i các allel mơ vịi nh y thì khi h t ph n kéo dài trong vịi nh y t c đ r t ch m và s th tinh r t ít khi x y ra. h th ng này là h t ph n n y m m hồn tồn trên đu nh y, nh ưng m t s đim khi ng ph n phát tri n trong vịi nh y b d ng l i và ng ph n ch t cĩ th do s h p ph các RNases cĩ mt đ u nh y ho c vịi nh y. Nu allel t b t h p khác v i allel vịi nh y thì ng ph n sinh tr ưng n y m m bình th ưng và s th tinh x y ra bình th ưng. M t cây cĩ ki u gen S 1S2 khi t th ph n ho c cho ph n cây khác cĩ ki u gen S 1S2, h t ph n ca chúng ch a allel S 1 ho c S 2 ( đơ n b i). C hai allel đ u đ i kháng v i allel c a mơ vịi nh y nên ng ph n r t khĩ xuyên qua vịi nh y đ th tinh k p th i. Nu m t cây cĩ ki u gen S 1S2 khi th ph n b ng ph n c a cây cĩ ki u gen S 1S3, h t ph n s ch a allel S 1 ho c S 3, khi đĩ ch cĩ 01 h t ph n cĩ ki u gen S 3 tươ ng h p cĩ th th c hi n th tinh bình th ưng. Cây cĩ ki u gen t b t h p S1S2 khi th ph n b ng ph n c a cây cĩ ki u gen S 3S4, h t ph n s ch a allel S 4 ho c S 3 nh ư v y t t c các h t ph n đ u t ươ ng h p . Mt ki u gen S đ ng h p (ví d S 1S1) s t b t h p hồn tồn khi vịi nh y cĩ 1 ki u gen S 1. Hi n t ưng t t ươ ng h p gi ( Pseudo-self compatibility ) là tr ưng h p allell t b t hp ng ăn c n quá trình t th ph n, thu tinh khơng hồn tồn, mt s hi n tươ ng t tươ ng h p gi do bi n đ i do y u t mơi tr ưng nh ư nhi t đ , đ t bi n ho c do thay đi gen. Ngồi ra các allel t th tinh ( self-fertility ) S f cĩ m t trong cây cĩ th đã Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 22
23. làm m t hi u qu t b t h p. Allel S f là m t trong nh ng dãy các allel S và cĩ th phát sinh ra t đ t bi n allel S. ðơi khi lồi cây tr ng l ưng b i t b t h p tr thành tươ ng h p do đa b i nh ư c ba lá tr ng. T b t h p đ i ngh ch allel gi a ht ph n và mơ vịi nh y khi cùng lo i allel, đ gi i thích cho hi n t ưng này East và Mangelsdorf đã đư a ra gi thuy t y u t đ i kháng (Oppositional factor hypothsis ) . Di truy n c a t b t h p trên m t locus nh ư đưc trình bày, m t lồi cây tr ng cĩ th cĩ s l ưng allel t b t h p rt l n, do v y giao ph n x y ra khá ph bi n nh ư c 3 lá đ ng ưi ta đã tìm th y cĩ 64 allel S locus cho nên chúng giao ph n là ch yu. Di truy n t b t h p cĩ th các locus khác nhau, cĩ th trên 2 locus thay vì 01 locus, các locus đưc thi t l p là S và Z , nu các allel 02 locus này c a h t ph n ging v i 02 locus vịi nh y s t b t h p, n u khác nhau thì t ươ ng h p. H th ng t b t h p 2 locus th hi n tính t ươ ng h p cao h ơn h th ng 01 locus 5 – 10% thu c lá và c 3 lá. H th ng 4 locus nguyên lý t b t h p t ươ ng t nh ư 2 locus b) H th ng t bt h p bào t H th ng t b t h p bào t là h th ng 01 locus v i s l n các allel S, nĩ khác h th ng t b t h p giao t là allel S bi u hi n tr i và tính tr i đưc xác đ nh b i cây to ra ph n. Ví d ki u cây cĩ ki u gen S 1S2 và S 1 là tr i so v i S 2 thì t t c các h t ph n sinh ra t cây này đ cĩ ph n ng nh ư S 1, n u S 1 t b t h pt t c các h t ph n đu t b t h p, n u t ươ ng h p t t c các h t ph n đ u ph n ng t ươ ng h p. Trong h th ng này c n tr h t ph n n y m m hoc phát tri n c a ng ph n cĩ v trí xác đnh trên b m t đ u nh y, đ i ng ưc v i t b t h p h th ng giao t c n tr phát tri n c a ng ph n n m trong vịi nh y. Nh ng đ c đim khác c a t b t h p bào t vi h th ng t b t h p giao t là cây cĩ th t o đ ng h p cho m t allel S là mt phươ ng th c v ưt qua h n ch c a t b t h p ho c chuy n sang t b t h p gi . ðây là đc đim s d ng trong t o gi ng ưu th lai và s n xu t h t gi ng ưu th lai ca các lồi t th ph n đc bi t cây h th p t . H th ng t b t h p bào t đưc tìm th y hưng d ươ ng, b p c i, su hào và các lồi hai lá m m khác nh ưng ch ưa tìm th y trong lồi m t lá m m. Mt s lồi c i đã cĩ nhi u ph ươ ng pháp s d ng đ kh c ph c phá v t b t h p trên b m t đ u nh y nh ư th ph n sơm (th ph n n), dùng dung d ch mui ăn NaCL, làm v đ u nh y, ghép, s c đin, t ăng n ng đ CO 2. Th ph n n là đư a ph n lên đu nh y ch ưa chín nh ư v y ch ưa cĩ s c n tr c a t b t h p, thơng th ưng th ph n 3 ngày tr ưc khi n hoa vì gen S ch ho t đ ng 1- 2 ngày tr ưc n hoa. H th ng này ph thu c vào kh n ăng c a đ u nh y và vịi nh y đ n ph n khác nhau ðin hình là ph n khơng cĩ kh n ăng n y m m hồn tồn trên đu nh y ho c khơng cĩ kh n ăng nhú ng ph n đ xuyên qua t bào vách. Ki u hình c a h t ph n là th bào t xác đ nh b i b genome c a cây b m . ðin hình c a h th ng này là cây h th p t Brassicaceae đu nh y tr lên t b t h p m t ngày tr ưc khi hoa n . c) Cơ ch t b t h p: cĩ rt nhi u allel liên k t v i t b t h p ( đ n 60 đã đưc tìm th y Brassica oleracea ) và cĩ t ươ ng tác ca các allel tr i và đng tr i quy t đ nh đn ph n ng t b t h p r t m nh, thơng tin di truy n t h p c a ba gen điu khi n t b t h p d n đ n ch p nh n thu t ng ki u đơn b i S “ S haplotype ” hơn là allel S Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 23
24. “S-allele ”. ð xem xét thơng tin di truy n xác đnh ph n ng ph c t p này. Cĩ hai lo i chính đưc cơng nh n m c đ ph n ng c a ki u đơn b i S khác bi t v s h t ph n n y m m các cây d h p. Lo i 1 cĩ t 0 đ n 10 h t ph n n y m m và phát tri n ng thành cơng, Loi 2 cĩ t 10 – 30 h t ph n. Khác bi t v i nh ng hi u bi t tr ưc đây, cĩ s liên k t ch t c a ba gen và sao chép thơng tin c a 3 gen t b t h p locus S c t b t h p giao t và bào t . - Th nh t là gen S-locus glycoprotein ( SLG) sao mã thơng tin di truy n đ u nh y t o ra protein ngồi t bào (trên đu nh y), protein này tr giúp cho protein nhân trong ph n ng t b t h p bào t . - Th 2 là liên k t cao c a amino-acid t ươ ng đng đ SLG đ v ưt qua ph n c a chi u dài liên k t v i ph n nh n. Ngồi ra nĩ c ũng mã hĩa m t vùng n i c a màng và vùng protein kinase v i ho t đ ng c a photpho ch m (a serine/threonine kinase) đây là gen SRK (S-locus Receptor Kinase), m t màng liên k t v i ch t nh n c ũng ch cĩ m t đ u nh y. - Th ba là gen SP11 (S-locus pollen protein 11) ho c SCR (S-locus Cysteine- Rich protein). Gen này ch ng minh nh ng bi u hi n h t ph n cĩ nh ng gen đ c thù protein, đây là preotein đã đng l i trong l p ngồi ph n và th m lên đu nh y theo ph n khi ph n r ơi vào đu nh y và liên k t v i h t ph n. Protein giàu cystein SCR xác đnh ki u đơn b i S đ c tr ưng c a đ u nh y, trong khi SCR/SP11 xác đnh ki u đơn b i S đ c thù c a h t ph n. Hi n nay cho r ng trong h th p t Brassicaceae ít nh t SLG đã phát sinh b i nhân bn c a SLK và ch n l n và bi u hi n kích thích gen t o ra protein SLG. SLK cĩ vùng ngồi t bào t ươ ng tác v i SLG đ t ăng c ưng tính b t h p c a ph n. SRK th ưng c ch t t photphorin trên t bào ch t b m t c a màng b i THL (Thioredoxin H-like protein) bao bc xung quanh nĩ n u SRK khơng photphorin hĩa nĩ s khơng ho t đ ng. Các cây t b t h p SRK (cĩ hay khơng cĩ s tr giúp ca SLG) g n v i SRC/SP11 t h t ph n b t h p và THL phân tách ngay l p t c t vùng Kinase. T photphorin hĩa đã ho t hĩa SRK t o thêm kinase khác. Locus protein kinaza bi n đi MLPK (Modifier Locus Protein Kinase) cùng nhau hot hĩa mt protein ARC (Armadillo Repeat Containing Protein). ARC đưc nh n bi t là các protein kích thích phát tri n c a ph n d) ng d ng t b t h p trong t o gi ng Mc dù t b t h p gây tr nga t o gi ng v i các lồi cây t th ph n và t o dịng thu n các lồi cây giao ph n, nh ưng nĩ là cơng c h u ích đ t ăng c ưng giao ph n gi a các dịng t b t h p đ t o ra h t ưu th lai trong s n xu t h t lai. T b t hp là cơng c điu khi n th ph n m t s lồi cây tr ng khi ch ưa s d ng b t d c đc trongt o gi ng và s n xu t h t gi ng ưu th lai. T b t h p giao t đưc ng d ng s n xu t h t ưu th lai c a c bahia, đây là lồi giao ph n nhân gi ngvơ tính. Ng ưi ta tr ng 2 dịng vơ tính t b t h p thành các băng c nh nhau, chúng giao ph n cho nhau và h t thu đưc trên m i dịng là h t lai gi a hai dịng vơ tính t b t h p. Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 24
25. Lai đơ n, lai ba và lai kép : h th ng đưc phát tri n v i các cây lồi Brasicas nh ư b p ci, c i xo ăn s d ng h th ng t b t h p bào t , các tính tr ng tr i c a h th ng này cĩ th t o ra các c p allel đ ng h p c a allel S ( S 1S1, S 2S2 ) h t c a dịng cĩ ki u gen đng h p duy trì b ng th ph n n (th ph n tr ưc n hoa 3 ngày). H th ng lai đơ n yêu c u hai dịng t b t h p là các dịng t th và giao ph n, m i dịng này cĩ allel đng h p S Inbreed A x Inbreed B S1S1 S2S2 H t ưu th lai S1S2 Hình 1.9 : ng d ng t b t h p t o gi ng lai đơn H th ng lai đơn này yêu c y t o h t t b t h p b ng th ph n n là r t l n, đ kh c ph c cĩ th s d ng các lai đơn này đ s n xu t h t lai kép đ t ăng s l ưng h t. Yêu c u c a t o h t lai kép c n 4 dịng đng h p ki u gen S nh ư sau Hình 1.10 : ng d ng t b t h p t o gi ng lai kép ð t ăng h t lai c ũng cĩ th áp d ng h th ng t b t h p 6 dịng đng h p allel S nh ư sơ đ sau Hình 1.11. : ng d ng t b t h p t o gi ng lai kép S d ng allel S f và t t ươ ng h p gi : t b t h p gia t đã đưc s d ng đ t o gi ng c c i đưng ưu th lai, m t s h t nhân đưc các dịng t ph i t b t h p khi tr ng đ cao ho c s d ng allel S f đ duy trì các dịng này. Các dịng này đưc s d ng trong s n xu t h t lai đơn ho c lai ba. c ba lá đ s d ng các dịng t ph i gi tươ ng h p gi ng nh ư h th ng lai kép (hình 1.10) ch khác là s d ng dịng t ươ ng Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 25
26. hp gi đ t o dịng t ph i, thu đưc dịng t ươ ng h p gi khi nhân nhi t đ cao, đt bi n To gi ng ưu th lai nh ư trên s d ng t b t h p nh ư m t ph ươ ng ti n điu khi n quá trình th ph n đ t o h t lai. V i t t c các cây khĩ cĩ th kh đ c b ng tay ho c s d ng b t d c đ c đ phát tri n gi ng ưu th lai ng ưi ta s d ng t b t h p. 1.1.2.3 Hi n t ưng b t d c đ c Bt d c đ c là cây khơng cĩ kh n ăng t o ra ho c gi i phĩng h t ph n cĩ ch c n ăng bình th ưng. B t d c đ c cĩ th là do di truy n nhân, t bào ch t, b t d c đ c ch c năng ho c b t d c do hố ch t. a) Bt d c đ c di truy n nhân Bt d c đ c di truy n nhân do m t gen n (ms) trong nhân ki m sốt. m t s cây tr ng m t ho c nhi u gen tham gia ki m sốt s b t d c đ c, ví d ngơ, cà chua, cao l ươ ng. Dịng b t d c đ c di truy n (msms) đưc duy trì b ng cách lai v i dịng hu d c d h p t (MSms). 50% s cây th h con b t d c đ c, 50% h u d c. Trong khu lai ho c s n xu t h t lai, cây h u d c trong dịng m đưc nh b ngay khi nh n bi t đưc. Trong m t s tr ưng h p, cây b t d c đ c cĩ th đưc xác đ nh thơng qua gen ch th giai đon cây non. N u khơng cĩ gen ch th cây b t d c đc ch xác đ nh đưc thơng qua quan sát hoa m t cách c n th n; đơi khi khơng th lo i b h t nh ng cây h u d c tr ưc khi tung ph n. ðây là m t h n ch c a b t d c đ c di truy n, h n ch giá tr s d ng làm cơng c đ s n xu t h t lai. H th ng gen trong nhân MSMS : h u d c MSms : h u d c (duy trì b t d c) msms : b t d c Hi n t ưng b t d c đ c di truy n nhân đưc ng d ng trong s n xu t h t lai F1 đ gi m b t cơng kh đ c nh ư s ơ đ sau Hình 1.12: ng d ng b t d c đ c nhân di truy n nhân trong s n xu t h t lai F1 b) Bt d c đ c ch c n ăng: là d ng b t d c do gen trong nhân ki m sốt. Cây t o ra ht ph n bình th ưng nh ưng khơng th gi i phĩng ra ngồi do bao ph n khơng m . Bt d c đ c ch c n ăng đưc nghiên c u nhi u cà chua. Tuy nhiên b t d c đ c chc n ăng r t m n c m v i điu ki n mơi tr ưng nên ít đưc s d ng trong s n xu t h t lai. Bt d c đ c ch c n ăng di truy n nhân c m ng mơi tr ưng Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 26
27. Bt d c ch c n ăng di truy n nhân c m ng mơi tr ưng do gen trong nhân ki m sốt dưi d ng c m ng v i nhi t đ tms (Thesmo-sensitive Genetrie male sterile) , c m ng v i ánh sáng pms (Photoperiod sensitive Genetic male sterile) ho c mơi tr ưng ems (Environnmental sensitive genetic male sterile). Bt d c đc di truy n nhân cm ng ánh sáng đưc phát hi n H B c Trung Qu c v ĩ đ 30 027’N vào mùa hè Shi Ming Song phát hi n cây b t d c trong qu n th lúa Nong Ken 58 nh ư sau: Bt d c PGMS đưc ng d ng trong t o gi ng lúa lai h hai dịng cĩ nh ng ưu đim là ph n ng b t d c này r t n đnh do đ dài chi u sáng r t n đnh. ng d ng trong nhân dịng m mùa v hay đa ph ươ ng cĩ th i gian ánh sáng ngày ng n và sn h t lai th i v hay đa ph ươ ng cĩ ngày dài. ðn nay đã xác đnh đưc 3 gen pms là pms 1 n m trên NST s 7, pms2 n m trên NST s 3 và pms 3 n m trên NST s 12 (S.S.Virmani, Z.X. Sun, T.M. Mou, A. Jauhar Ali và C.X.Mao,2003) Hình 1.13- B t d c đ c nhân di truy n nhân c m ng ánh sáng Bt d c đc di truy n nhân c m ng v i nhi t đ do gen n tms trong nhân quy đnh, khi nhi t đ cao gen ho t đng gây ra b t d c nh ưng nhi t đ th p h ơn 24 oC tr ng thái khơng ho t đng nên h u d c bình th ưng. Ph n ng b t d c và h u d c rt khác nhau các dịng và ch b t d c do gen cĩ ý ngh ĩa trong s n xu t h t gi ng cịn b t d c sinh lý do nhi t đ qua cao ho c quá th p khơng cĩ ý ngh ĩa trong ch n gi ng và s n xu t h t gi ng. B t d c di truy n nhân c m ng nhi t đ đã đưc ng dng r ng rãi trong t o gi ng và s n xu t lúa lai h 2 dịng Trung Qu c c ũng nh ư nưc ta t n ăm 2000, nh ng t h p đu tiên là B i t p sơn thanh, Bi t p 49, Vi t lai 20, TH3-3, Vi t lai 24 Nhân h t m trong điu ki n nhi t đ th p và s n xu t ht lai trog điu ki n nhi t đ cao đưc ng d ng trong s n xu t h t gi ng lúa lai F1 Hình 1.14 B t d c đ c nhân di truy n nhân c m ng nhi t đ Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 27
28. ðn nay đã xác đnh đưc 4 gen tms là tms 1 n m NST s 8, tms2 n m trên NST s 7, tms3 (t) n m trên NST s 6 và tms 4 n m trên NST s 9 (S.S.Virmani, Z.X. Sun, T.M. Mou, A. Jauhar Ali và C.X.Mao,2003). c) Bt d c đ c t bào ch t-nhân Bt d c đ c t bào ch t cĩ s tham gia c a c t bào ch t và nhân, là k t qu tác đng ph i h p c a t bào ch t b t d c, gen (S) ngồi t bào ch t quy đ nh tính b t dc, gen (N) quy đ nh tính đ c bình th ưng và gen nhân (rf) quy đinh b t d c (Rf) ph c h i b t d c. Khi nhân h t m b t d c ( Srfrf) ph i s d ng dịng duy trì b t d c cĩ ki u gen Nrfrf làm b s t o ra h t b t d c cung c p cho s n xu t h t lai F1. Khi sn xu t h t lai F1 ph i s d ng cây cĩ kiu gen (N)/(S)RfRf ph c h i h u d c đ to ra h t F1 h u d c bình th ưng. Bt d c CMS đưc s d ng trong s n xu t h t gi ng ưu th lai h 3 dịng cây tr ng b t bu c ph i s d ng b t d c nh ư lúa, b p ci, su l ơ ho c đ gi m b t cơng kh đ c nh ư cây ngơ 1.2 S hình thành hoa – qu trong sinh s n h u tính Nghiên c u hình thành hoa-qu r t quan tr ng đ i v i cơng ngh s n xu t h t gi ng vì nĩ là c ơ s khoa h c cho các k thu t 1) b trí th i v thu n l i cho phân hĩa hoa và đu qu , nâng cao n ăng su t và ch t l ưng h t gi ng, 2) điu khi n quá trình th ph n th tinh t o h t gi ng, 3) điu khi n n hoa trùng kh p c a b m trong s n xu t h t lai F1, 4) kh đ c th ph n t o h t lai, 5) k thu t tách h t gi ng, 6) ch biên và b o qu n h t gi ng 1.2.1 C m ng ra hoa Sinh tr ưng dinh d ưng th c v t di n ra đ n khi cây ra hoa, khi đĩ đm b o cĩ mt kích thích t bên ngồi cĩ th làm bùng n c m ng và ra hoa. S thay đ i sinh lý đĩ là kh i đ u c a s sinh s n, s thay đ i này cĩ th x y ra trong m t vài ngày, vài tu n và cĩ th vài tháng. Tác nhân c m ng ra hoa cĩ th do nhi t đ, ánh sáng, dinh d ưng, đ dài ngày, hĩc mơn + Tác nhân nhi t đ : nhi u lồi cây tr ng yêu c u nhi t đ th p đ kích thích ra hoa g i là s xuân hố (vernalization) . V i ngh ĩa h p nh t xuân hố là s kích thích ra hoa m t s cây ng ũ c c mùa đơng b ng x lý n y m m c a h t điu ki n l nh. R ng h ơn xuân hố là s kích thích ra hoa c a b t k ỳ lồi cây nào nh ư cây hàng n ăm, cây lâu n ăm mùa đơng. Ví d lúa m ch đen ( Secale cereale ) là cây hàng n ăm, c t ưc m ch ( Lolium perenne ) là cây lâu n ăm. + Cm ng đ dài ngày : đ dài ngày hay quang chu k ỳ là tác nhân gây c m ng ra hoa nhi u lồi th c v t, vì th các lồi cĩ th phân lo i theo yêu c u đ dài ngày, th ưng 3 nhĩm là dài ngày, ng n ngày và trung ngày. Th c s quan h gi a t i và sáng là y u t nh h ưng đn s ra hoa. + Phytochrome ( s c t ):ngồi nghiên c u ph n ng ra hoa c a cây tr ng, nghiên cu ph n ng khác nh ư n y m m c a h t, m t ng , kéo dài thân và phát tri n cu ng lá cho th y h u h t ph n ng v i cùng m t ánh sáng gi ng nhau v i các b ph n khác nhau c a cây. ðiu này g i ý r ng s ph n ng là đưc điu khi n Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 28
29. bi cùng m t ch t h p thu ánh sáng. N ăm 1959 ch t này đã đưc khám phá và nh n bi t tên là Phytochrome. Hai quang sáng thu n ngh ch hình thành c a Phytochrome t n t i trong th c v t. Pg Phytochrome h p thu ánh sáng đ vàng b ưc sĩng 600- 680 nanometers[nm] và ng ăn c n s ra hoa, cịn P F-R Phytochrome h p thu ánh sáng đ xa (700- 760nm) và kích thích s ra hoa. S thay đ i t P F-R đn P R t o ra vùng t i nh ưng t l th p h ơn r t nhi u và đưc chốn b i ánh sáng đ xa. ðiu này là c ơ s c a đ dài ngày ho c quang chu k ỳ c ũng nh ư ph n ng v i ch t l ưng ánh sáng trong điu khi n s ra hoa. ð dài b ưc sĩng millimicron Hình 1.15 M i quan h hi u qu và s h p thu ánh sáng + Tác nhân hố h c: các ch t hố h c t ng h p và t nhiên c ũng cĩ th là nguyên nhân c a c m ng ra hoa. M t s Auxin nh ư Indolacetic acid, Napthaleacetic acid ho c thu c tr c 2,4 -D, khi n ng đ Gibberellic acid cao c ũng cĩ th là nguyên nhân kích thích ra hoa. Chúng kích thích s ra hoa c a cây dài ngày trong điu ki n ng n ngày và ng ưc l i. Cytokinin, ethylene, acetyle, ethylene và chrohydrin c ũng đưc cơng b là ch t kích thích ra hoa ho c t ăng kh n ăng n hoa. Vi s phát tri n c a khoa h c và hi u bi t c a con ng ưi v c m ng ra hoa và t ăng kh n ăng n hoa b ng t ng h p hormones nĩ tr thành cĩ ích và thu n l i trong phát tri n hoa , qu c a cây tr ng m t cách ch c ch n. + Tình tr ng dinh d ưng: tình tr ng dinh d ưng c a cây c ũng r t quan tr ng đ kích thích s ra hoa, b i vì khi xây d ng c u trúc c a hoa ph thu c vào dinh dưng hi n cĩ và s v n chuy n, trao đ i c a ch t dinh d ưng. T l C/N là đc bi t nh h ưng trong m t s lồi cây cĩ hoa đc và cái riêng r . T l N v i C cao phù h p h ơn cho s ra hoa 1.2.2 Phân hố hoa S c m ng ra hoa cĩ th tác đ ng b i kích thích t bên ngồi. V hình thái s phân hố x y ra nh và sâu trong mơ phân sinh c a đ nh sinh tr ưng. cây m t lá m m và h t cĩ phơi đơn, s phân hố hoa b t đ u mơ đ c bi t g i là dermatogens sau đĩ nĩ c ũng nhú ra ngồi. cây hai lá m m ho c lồi h t cĩ c p hai lá m m phân hố hoa x y ra các ch i bên ho c ch i lách lá. Th i k ỳ đ u c a s phát tri n c a mơ sinh s n gi ng nh ư mơ dinh d ưng, đĩ là s xu t hi n m t u nh ho c hình m nh dài Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 29
30. trên tr xo n c hình nĩn ho c giá đ . Khi phát tri n h ơn thì các hình th này phát tri n thành các b ph n c a hoa, c ơ quan và lá nỗn cu n l i hình thành d ng qu . 1.2.3 Hình thái c a hoa Hoa đin hình c a cây h t kín ho c cây cĩ các h t n m trong b u nhu , đưc c u to g m cánh hoa, lá đài, nh đ c, và nh y, các cánh hoa (petals) th ưng l tồn b và đính trên tràng hoa (corolla), lá đài thơng th ưng (khơng ph i luơn luơn nh ư v y) l ra nh h ơn và đính trên đài hoa. Nh là c ơ quan đc bao g m bao ph n và ch nh . Nhu là b ph n cái ( đơi khi cịn g i là b nhu (gynocium) c a hoa bao g m đ u nh y n ơi nh n ph n, vịi nh y (style) và b u nh y (ovary), b u nhu cĩ th bao b c bi 1 hay nhi u lá nỗn, lá nỗn cĩ c u trúc thay đ i cao. Khi ch m t lá nỗn hình thành m t b u nhu nĩ t o ra m t ng ăn hay m t khoang đơn. khi b u nhu đưc t o nên b i hai hay nhi u lá nỗn và hình thành nên hai ho c nhi u ng ăn ph thu c vào s x p x p c a chúng trên vách b u g i là v b u(v qu ) 1.2.4 S phát sinh đ i bào t Ht c a cây h t kín phát sinh t mơ phân sinh c a b u nhu g i là t bào tr ng nguyên thu . các lồi cĩ bu ng tr ng đơn, nh ng mơ phân sinh nguyên thu này th ưng đĩng g n vách c a b u nhu n ơi hai đu nỗn g p nhau. các lồi cĩ nhi u nỗn h t đưc hình thành t i n ơi g p nhau c a đ u nỗn ho c d c theo trung tâm c a nỗn và nĩ ph thu c vào ki u đính nỗn. m t s lo i qu ( cà chua ) giá nỗn xu t hi n và phát tri n t nhi u t bào tr ng nguyên thu . + Phát tri n c a đ i bào t Trong phơi tâm ho c mơ chuyên hố c a nỗn m t t bào đưc bi t nh ư là nguyên bào t (Archesporial) phát tri n các đ c đim đ c bi t đưc phân bi t v i các t bào bên c nh khi t bào này t ăng tr ưng. Phơi tâm tr lên l n h ơn và t bào ch t t ăng hơn chu n b cho s phân chia trong t bào m đ i bào t và t bào vách. Thơng th ưng t bào vách khơng phân chia và s m teo đi, m c dù v y m t s lồi nĩ tr i qua phân chia và đĩng gĩp vào s hình thành h t. T bào m đ i bào t là l ưng b i (2N) cĩ cùng s l ưng NST nh ư b m . Nĩ s m đi đn phân bào gi m nhi m t o ra 4 đ i bào t , m i đ i bào t cĩ 1/2 s l ưng NST ca b m đĩ là t bào đơ n b i (1 N). Thơng th ưng ch cĩ m t đ i bào t cĩ ch c năng sinh s n cịn 3 t bào khác thối hố Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 30
31. Hình 1.16: Quá trình hình thành giao t + Phát trin c a nỗn S phát tri n c a nỗn x y ra trong b u nhu , n ơi phát tri n c a giao t cái và c ũng là n ơi th tinh gi a giao t cái và giao t đ c hình thành ph n t s ng ti p t c phát tri n thành phơi. Sinh tr ưng c a nỗn b t đ u t khi hình thành m t u nh bên trong phơi tâm và tr thành nỗn, đưc phân bi t b i các đ c đim hình thái. U nh th 2 ho c cánh hoa s m xu t hi n xung quanh ngo i biên c a phơi tâm và bao b c ly nĩ. B ph n này th ưng bao g m v áo trong và v áo ngồi và cu i cùng tr thành v h t (testa) c a nỗn chín. Nỗn đang phát tri n th ưng g n v i giá nỗn b ng cu ng nỗn. K n t trên nỗn đưc t o ra n ơi cu ng nỗn phân tách, khi chín đưc bi t đĩ là r n h t. ðim n ơi v áo g p nhau đ nh phơi tâm là l nỗn và là vùng kh i đ u c a v áo, ðim h p th ưng g n đ i di n v i l nỗn (chalaza) . Gi a đim h p và r n h t c a nhi u lồi là rãnh h t, nhi u lồi rãnh h t cĩ th nhìn th y bên ngồi v h t. S x p x p c a nỗn Nỗn chín phân thành 5 d ng khác nhau, d a trên c ơ s s x p x p ca chúng trong bu nhu (hình 1.18). S x p x p khác nhau b t đ u khi t bào nguyên bào t phát tri n và phân bi t rõ nét trong th i gian phơi chín. Các d ng nỗn đưc xác đ nh hu h t các lồi và đưc xem nh ư là m t c ơ s phân lo i cây tr ng. S x p x p nỗn th ưng th y bi u hi n bên ngồi ví d liên quan đn v trí c a r n h t, l nỗn c a nhi u lồi h đ u cĩ th nhìn th y d dàng. Hình 1.17: Các ki u x p x p l nỗn ( Ngu n Larry O. Copeland và Miller B. McDonald,1995) Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 31
32. Hình 1.18 Các ki u đính nỗn (ngu n Hugh D. Wilson,1998) 1.2.5 Phân lo i hoa S x p x p c a các hoa trên tr c hoa g i là bơng hoa (c u trúc c a m t hoa), đ c đim này n đ nh các lồi . Cu ng chính c a c m hoa g i là tr c bơng hoa, các cu ng bên g i là gié, hoa cĩ th là vơ h n hay h u h n. Các hoa h u h n khi đim cu i cùng c a tr c cĩ m t hoa và các hoa vơ h n đim cu i cùng là m t các m t này ti p t c sinh tr ưng và ra hoa su t trong mùa ra hoa. K t qu là các hoa khác nhau v th i gian chín, m c dù chúng trong cùng m t bơng hoa. Hình 1.19: Hoa h u h n( Ngu n Larry O. Copeland và Miller B. McDonald,1995) Hoa h u h n : bao g m hoa đơn và hoa t Hoa đơ n: là ki u đơn gi n nh t c a hoa h u h n Hoa t h u h n cĩ các lo i nh ư: xim đơ n cm hoa h u h n cĩ gié đơn gi n nh t, xim képcĩ gié th c p và m i m t gié tr thành m t sim đơn cịn g i là xim nhi u ng , xim này ch g p m t s ít cây nh ư đi kích (Euphorbia). Xim bị c p: Là hoa h u hn cĩ các m t ph m t bên tr c hoa, s phân nhánh t o nên lách lá b c ch mt bên và k t thúc b ng m t hoa, t t c các tr c bên đu h ưng v m t phía t o nên xp x p vịng ho c cu n. Ví d hoa cây vịi voi (Heliotrolium indicum), xim c u m t xim kép x p thành kh i ch c nh ư c tai hùm ( Saifraga) Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 32
33. Hình 1.20 : Hoa vơ h n ( Ngu n Larry O. Copeland và Miller B. McDonald,1995) Hoa t vơ h n Hoa chùm: cung th c p đính d c theo trung tâm tr c hoa, mt bơng hoa các nhánh ph m c t tr c bơng, và ti p theo là nhánh th c p t nhánh th c p cĩ các hoa con. Hay nĩi cách khác là ki u chùm mang hoa khơng cu ng ho c cu ng r t ng n cĩ cây mã đ(Plantago ); h t tiêu( Piper) và nhi u th lan ( Orchidanceae ), y n m ch (Avina sativa ), chu i( Musa paradisiaca) , d a( Ananas sativa) , ngơ ( Zea mays). Hoa gié: m t bơng hoa các hoa m c d c theo tr c bơng nh ư lúa mì(Triticum), hoa đuơi sĩc là bi n th c a hoa gié v i các hoa vơ tính đơn m c t tr c bơng cĩ lo i s i ( Quercus). Hoa ngù là hoa chùm, các gié th p v ươ n dài h ơn t o cho các hoa x p thành m t ph ng cĩ nhĩt tây (Eriobotrya japonica). Hoa tán : cĩ hai lo i tán đơ n và tán kép, tán kép khác tán đơ n là tr c bên t n cùng khơng ph i là các hoa mà là các tán đơ n, trong tán kép t i g c tán chung cĩ các lá b c con t p trung l i g i là tng bao. Tán đơn th ưng g p hành (Allium fistulosum) , t i(Allium sativum) , rau má (Centella asiatica ), chua me đt (Oxalis tuberosa) và tán kép th ưng g p cà r t (Doucus carota) , thìa là (Anathum graveolens). Hoa đu tr ng là bơng hoa cĩ tr c rút ng n l i, các hoa g n nh ư khơng cĩ cu ng và các gié x p xít nhau trên cùng m t m t ph ng. ví d h cúc (Compositae ) 1.2.6 Phát tri n c a qu ð hi u bi t v h t và s hình thành h t c n cĩ nh ng hi u bi t v phát tri n c a qu và các lo i qu . ð nh ngh ĩa v qu trong th c v t là m t khái ni m và ý ngh ĩa rng h ơn nh ng thu t ng s d ng thơng th ưng. Qu là m t b u nh y chín ch a mt ho c nhi u nỗn.Khi th tinh xong thì ti u nỗn phát tri n thành h t cịn nỗn sào phát tri n thành qu . Các thành ph n khác nh ư nh , vịi nh , núm nh th ưng héo đi sau khi th ph n, ngồi nhu tham gia hình thành qu cịn cĩ m t s b ph n khác na, nh ư v y cĩ th g i qu là s n ph m c a nhu và cĩ th cĩ thêm các thành ph n khác c a hoa. Tuy nhiên m t s tr ưng h p quá trình th ph n th tinh khơng x y ra, ho c ch cĩ th ph n khơng cĩ th tinh nỗn sào v n phát tri n thành qu và t o ra qu khơng h t hay cịn g i là qu đơn tính.Tr ưng h p khơng th ph n và khơng th tinh ít x y ra, tr ưng h p cĩ th ph n nh ưng khơng th tinh hình thành qu cĩ các lồi qu khơng h t nh ư chu i ( Musa paradisiaca), cam sành ( Citrus nobilis) , da( Ananas sativa) M t s nho (Vitis ) dù ch th ph n b ng ph n c a lồi cây khác c ũng k t qu đưc. Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 33
34. Khái ni m “qu ” đưc dùng trong th c t c n ph i l ưu ý vì qu đơi khi là m t t p hp nhi u qu nh ư d a, mít hay ta nĩi h t ngơ nh ưng th c ra l i là m t qu theo đnh ngh ĩa v qu . Qu dâu tây ta g i ph n ăn đưc là qu , nh ưng th c t đĩ là ph n đ hoa t o thành, cịn các h t màu đen t n mác trên đĩ m i là qu . Ph n ăn đưc c a da là tr c bơng ch khơng ph i là qu d a nh ư ta th ưng g i. Tĩm t t s bi n đ i các b ph n c a hoa thành qu và h t nh ư sau Hình 1.21: Bi n đ i các b ph n c a hoa thành qu Cu t o c a qu là m t bu ng (khoang) ch a mt ho c nhi u t bào tr ng (nỗn) , mi nỗn phát tri n thành mt h t, trong tr ưng h p cĩ m t nỗn ht nh ư h t đ u, h tiêu, ng ũ c c và qu nhi u nỗn trong qu nhi u h t nh ư táo, cam và đào V qu c a cây h t kín là t h p c a 3 l p khác nhau, các lồi khác nhau đ dày mng các l p khác nhau và m i lồi c ũng cĩ hình thái và c u trúc qu khác nhau. Exocarp V qu ngồi ( outer layer) Endocarp V qu trong ( inter layer ) Nusocarp V qu gi a ( midle layer ) 1.2.7 Các d ng qu Hi u bi t v qu c n thi t v i nhà s n xu t h t gi ng, i vìi m im t lo i qu liên quan đn xác đ nh m c đ chín, th i đim thu ho ch h t gi ng và ph ươ ng pháp tách ht. Ví d đ i v i lo i qu m ng nh ư cà chua khi qu chín chuy n t màu xanh sang màu đ, tách h t ph i dung ph ươ ng pháp lên men ho c dung axit. Qu đưc phân thành nhĩm hoc phân thành các lo i nh ư sau: - Qu già (Pseudocarpic fruit) Bao g m 1 ho c nhi u qu chín đính v i nhau ho c h n đ n v i lá b c ho c c u trúc khơng hoa khác - Qu ph c (Multiple fruit) là t h p c a nhi u qu , m i m t đơn v qu trong m t ng ăn riêng r , qu h ch , nutlets nh ư qu dâu t m, qu d a - Qu h p (Aggregate fruit ) là qu t p h p m t vài qu đơn, m i qu tách r i và ng ăn v i qu khác nh ư qu dâu tây, mâm xơi - Qu đơn ( Simle fruit) Là qu hình thành t m t b u nhu đơn Qu đơn: Qu đơn g m qu khơ và qu th t A- Qu th t : là qu cĩ v th t ho c cùi Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 34
35. 1) Qu m ng (Berry) nh ư nho, cà chua 2) Qu h ch (Drupe) d a 3) Qu cĩ múi (Hesperidia) cam , quýt 4) Qu b u n m (pepo) d ưa h u, d ưa chu t 5) Dng qu táo (Pome) nh ư táo, lê B- Qu khơ là qu v qu khơ khi chín 1) Qu n (Dehiscent fruit) th ưng b tách khi chín đ phĩng thích h t ra ngồi (a) Qu đ i: qu đ i do m t tâm bì riêng r bi n thành, m qu theo đưng dc (b) Qu giáp: qu giáp đ c tr ưng cho h đ u, nĩ m theo hai đưng (c) Qu giác: qu đ c tr ưng cho h th p t , nỗn sào hoa nh ưng cây này gm 2 tâm bì dính nhau mép thành m t ơ, v sau gi a ơ hình thành vách gi (d) Qu nang c t vách: nỗn sào nguyên g m nhi u ơ, cĩ cách đính nỗn trung tr nh ư thu c lá (e) Qu nang hu vách: nỗn nguyên g m nhi u ơ, đính nỗn trung tr khi m các vách ng ăn gi a các ơ b phá v nh ư cà đc d ưc (Datura) (f) Qu nang ch ơ: nỗn sào nguyên g m nhi u ơ, khi qu chín nĩ m l ưng các tâm bì ví d chu i hoa ( Canna ) (g) Qa h p: loi qu này khơng m b ng m t đưng d c mà m b ng m t đưng ngang, khi chín phí trên r i ra thành m t cái n p ví d qu mã đ (Plantago major) (h) Qu m b ng r ăng hay b ng l nh : ví d qu c m ch ưng (Dianthus) Hình 1.22: M t s lo i qu 2) Qu khơng m (Indehiscent fruit) khơng m khi chín (a) Qa b cĩ lơng: trên đnh qu cĩ chùm lơng do đài bi n đ i thành ví d nh ư cây h cúc (b) Qu d c : cĩ cánh do bi u bì kéo dài (c) Qu song d c : do hai qu phát tri n t m t nỗn sào g m hai tâm bì g n li n v i nhau nên cĩ hai cánh (d) Qu d ĩnh: qu này đc tr ưng cho h hồ th o. H t trong qu khơng cĩ v ni n i nh ũ tr c ti p g n vào v qu (e) Li t qu : là nh ng qu b do nỗn sào g m nhi u tâm bì g n li n v i nhau Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 35
36. 1.3 S hình thành và phát tri n c a h t 1.3.1 Hình thành h t S hình thành h t b t đ u khi cĩ s k t h p gi a 2 giao t đ c và cái, quá trình này đưc g i là quá trình th ph n, th tinh. S th tinh x y ra là m t quá trình th tinh kép, ng ph n cĩ nhân d n và 2 tinh trùng, m t k t h p v i tr ng hình thành h p ( 2N) và m t k t h p v i v i nhân tâm hình thành n i nh ũ (3N). Qúa trình th ph n th tinh là r t quan tr ng b i vì quá trình này khơng ch hình thành h t mà nĩ cịn sao chép đa d ng di truy n c a b m vào h p t . Quá trình th ph n th tinh x y ra cây h t kín c cây t th ph n và cây giao ph n. Sau khi th tinh thì trong túi phơi th ưng ch cịn l i 2 t bào là h p t và t bào kh i đ u c a n i nh ũ. Xung quanh túi phơi là phơi tâm v i m t hay hai v b c c a ti u nỗn. 1.3.2 S th tinh S th tinh ho c giao ph i (syngamy) x y ra khi giao t đ c và giao t cái đã chín hồn tồn. S th tinh x y ra m t quá trình th tinh kép, h t ph n chín r ơi vào đu nh y , nĩ n y m m và kéo dài ng ph n chui qua vịi nh y và l nỗn vào trong phơi. Nhân d n đi xu ng tr ưc và s m thối hố, hai tinh trùng vào trong phơi, 1 k t hp vi t bào phân c c l ưng b i (2N) đ hình thành n i nh ũ tam b i, m t tinh trùng k t h p v i t bào tr ng hình thành giao t l ưng b i ho c tr ưng đã th tinh. 1.3.3 S phát tri n c a phơi Phân chia t bào c a h p t Mt s t bào ban đu c a h p t phân chia hình thành ti n phơi , các lồi cây khác nhau cĩ các hình th c phân chia khác nhau và t o ra ti n phơi khác nhau. 1- Phân chia ban đu c a h p t n m ngang A- T bào cu i c a ti n phơi phân tách b i m t vách d c + Crucifer (h th p t ) t bào c ơ b n cĩ vai trị ít ho c khơng cĩ vai trị trong phát tri n phơi + Asterad (cúc tây) c t bào cu i và t bào c ơ b n đĩng gĩp trong phát tri n phơi B- T bào cu i c a ti n phơi phân tách b i vách ngang + Solanad (h cà) t bào c ơ b n ch cĩ m t ph n nh ho c khơng đĩng vai trị trong quá trình phát tri n phơi + Caryophyllad (hưng d ươ ng) t bào c ơ b n khơng phân chia thêm n a, cu ng nỗn n u cĩ đ u đưc hình thành t t bào cu i + Chenopodinal (rau mu ng) c t bào c ơ b n và t bào cu i đĩng gĩp trong phát tri n phơi 2- Phân chia ban đu d c theo chi u c a vách h p t ho c gân nh ư th - pipered( h tiêu) Mc dù kh i đ u là gi ng nhau nh ưng h t phát tri n v i s di truy n đ c thù c a m i lồi đưc mã hố trong nhân c a m i t bào. + Phơi cĩ th hình ellip, dài ho c cong. + H th ng hố sinh, lý sinh trong phơi là r t ph c t p. Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 36
37. + Khi c u trúc sinh tr ưng khác nhau nĩ yêu c u các ch t đ c thù thơng qua đim hp xây d ng m t gradient t t bào đi c c đ n cu i l nỗn. + Dinh d ưng c ũng đưc nhân tr c ti p t phơi tâm và vách ng ăn thơng qua màng phơi. Phát tri n c a phơi + Sau khi th tinh m t th i gian ng n đ tái t o hình thành các c ơ quan x y ra. + Trong quá trình đĩ khoang n ưc l n bên c nh giao t thối hố đi. + T bào ch t c a giao t tr lên đng nh t h ơn và nhân l n d n lên. + Th i gian đ tr i qua giai đon này khác nhau gi a các lồi thơng th ưng t 4 – 6 gi . + Ch m t s r t ít cây thì vài tu n sau hay cĩ khi vài tháng sau khi th tinh mi phân chia. + Hp t b t đ u phân chia thành 2 t bào, m t t bào n m nỗn kh ng g i là t bào g c, m t t bào n m h p đim là t bào ng n. + T bào g c phát tri n thành dây treo phơi cịn t bào ng n phát tri n thành phơi. + Khi phơi phát tri n đ y đ thì dây treo tiêu bi n đi. Cịn l i phơi g m 4 b phân h p thành 1. R m m 2. Thân m m 3. Ch i m m 4. Lá m m ( m t hay hai lá) 1.3.4 Phát tri n n i nh ũ Ni nh ũ cung c p dinh d ưng cho phơi c a r t nhi u lồi , đc bi t là cây m t lá mm, nĩ cung c p dinh d ưng cho c giai đon phát tri n h t và n y m m. Các ki u n i nh ũ: Hình 1.23: Các d ng n i nh ũ (ngu n Lary O. Copeland & Miller B. Mc Donald,1995) + Ni nh ũ t bào: kiu n i nh ũ này, m i nhân phân chia kèm theo s hình thành t bào v . + Ni nh ũ nhân: đc đim c a n i nh ũ này là phân chia nhân khơng kèm theo hình thành t bào v . Nhân t do ho c phân chia mu n h ơn hình thành t bào Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 37
38. v, cĩ 3 cách: (1) ba l p t bào v hình thành xung quanh ngo i vi nhân t do (2) T bào v cĩ th hình thành khu v c xung quanh l nỗn (3) Tồn b ni nh ũ cĩ th l p đ y các t bào v . + Ni nh ũ helobial: là d ng trung gian c a hai lo i n i nh ũ trên Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 38
39. CH ƯƠ NG 2 THÀNH PH N HỐ H C C A H T 2.1 Vai trị c a h t và y u t nh h ưng đ n thành ph n hố h c c a h t 2.1.1 Vai trị c a h t Ngồi nh ng thành ph n hố h c tìm th y nh ư trong t t c các mơ c a cây, h t cịn ch a m t l ưng l n các ch t hố h c khác, s hi u bi t v thành ph n hố h c c a ht là r t quan tr ng vì : a) Ht là ngu n l ươ ng th c c ơ b n cho ng ưi và v t nuơi. b) Nhi u l ai h t là ngu n thu c ch a b nh c) Ht ch a nhi u ch t c ch trao đ i ch t tr giúp dinh d ưng cho con ng ưi và v t nuơi r t hi u q a d) Ht ch a l ưng ch t d tr , ch t kích thích sinh tr ưng nh h ưng đ n s ny m m, tu i th và s c kho h t gi ng. Ch t d tr khơng nh ng quan tr ng trong nơng nghi p mà cịn cơng nghi p ch bi n. Hu h t nh ng hi u bi t c a con ng ưi v thành ph n hố h c c a h t t p trung các lồi cây tr ng vì nĩ là ngu n cung c p l ươ ng th c c ũng nh ư nguyên li u cơng nghi p. Nh ng thơng tin v thành ph n hố h c h t các lồi cây hoang d i cịn r t ít. Mc dù v y nghiên c u thành ph n hĩa h c c a các lồi cây hoang d i đ tìm ki m nh ng lồi d i cĩ n ăng su t l ươ ng th c và nguyên li u cao là c n thi t. Nghiên c u thành ph n hố h c c a c lồi tr ng và lồi d i khơng đơn gi n vì lồi ng ưi cịn đang thi u ki n th c v nĩ. Ngồi nh ng thành ph n hố h c nh ư t t c các mơ trong cây, h t cịn ch a nhi u ch t hố h c nh ư các ch t dinh d ưng, ch t điu ti t sinh tr ưng cĩ tác d ng điu ti t quá trình n y m m. Ch t dinh d ưng đưc tích lu ban đu là các hydrate các bon, ch t béo (ho c d u) và protein. Ngồi ra h t cịn ch a các ch t hố h c khác cĩ tác d ng kích thích t ăng tr ưng điu ti t ho t đ ng chuy n hố các h p ch t h u c ơ. So v i các b ph n khác c a cây l ưng ch t khơ ch a trong h u h t các lo i h t r t th p và t p trung v qu và mơ. Nh ng l ai h t cĩ ch a nhi u ch t khống nh ư các lo i đ u, bơng, h ưng d ươ ng. 2.1.2 Các y u t nh h ưng đ n thành ph n hố h c c a h t 2.1.2.1 nh h ưng c a y u t gen di truy n Thành ph n hĩa h c c a h t do gen điu khi n, các ki u gen khác nhau điu khi n tng h p các ch t hĩa h c khác nhau. Ví d minh ch ng gen điu khi n t ng h p axit béo trong h t cĩ d u FAD 2 và FAD3 đã đưc khám phá và nghiên c u c ơ ch điu khi n t ng h p ch t béo trong h t cĩ d u c a các nhà khoa h c nhĩm nghiên cu sinh hc t bào và di truy n tr ưng ð i h c Birmingham (M J Burns và c ng s). Thành ph n hĩa h c trong h t c a các lồi khác nhau, ngay c các dịng khác khác nhau c ũng r t khác nhau, Roland Baetezal 1995 đã nghiên hàm l ưng d u và protein c a 7 dịng đơ n b i kép c i d u cho k t qu nh ư hình 2.1 Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 39
40. Hình 2.1 Hàm l ưng d u và protein ca 7 dịng đơ n b i kép c i d u ( Brassica Napus L.) Các lồi cây tr ng khác nhau hàm l ưng protein và ch t béo hồn tồn khác nhau. Thành ph n hố h c c a h t bi n đ ng r t l n gi a các lồi, và ngay c trong m t lồi hay cùng m t gi ng. Thơng qua lai và ch n l c nhà ch n gi ng cĩ th gây dưng các gi ng cây tr ng thành ph n hố h c ca h t cĩ l i cho con ng ưi nh ư hàm l ưng protein, đưng, amylose, tinh b t, d u, s i, con h ơn. Hi u qu c a các k thu t t o gi ng và ch n l c nâng cao hàm l ưng protein và du c a các h t cây tr ng đưc trình bày đ u t ươ ng (Shannom et al. 1972); ngơ (Dudley và Lambert,1968) ; lúa (V ũ Tuyên Hồng,1999). Thành ph n hĩa h c c a các b ph n c a h t c ũng r t khác nhau do điu khi n c a các gen đ c thù c a m i lồi cây tr ng quy đ nh. Các b ph n khác nhau c a h t nh ư v , n i nh ũ, phơi c ũng cĩ ch a các lo i ch t hố h c khác nhau. M t nghiên c u c a F.R Earle , J.J Curtice, J.E Hubbard,1956 cho th y tinh bt cĩ c trong n i nh ũ, phơi và v h t nh ưng l n nh t là nm trong ni nh ũ c a h t. ðưng,d u và protein thì t p trung ch y u trong phơi ht. Bng 2.1 Thành ph n hố h c trung bình c a m t s lo i h t Tt Lo i cây tr ng % Protein % ch t béo(lipid) 1 Lúa m ch 8,7 1,9 3 Ht lanh 24,0 35,9 4 ðu 23,4 1,2 5 Lc nhân 30,4 47,7 6 Thĩc 7,9 1,8 7 ðu t ươ ng 37,9 18,0 8 Lúa m ỳ 13,2 1,9 Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 40
41. 9 Hưng d ươ ng 16,8 25,9 10 Ht bơng( nhân) 38,4 33,3 12 ðu xanh 29,6 0,8 13 Mch đen 12,6 1,7 14 Ci d u 20,4 43,6 Theo tài li u c a F.B. Morrison, feed and feeding, Morison publishing Co. 1961 Bng 2.2 Thành ph n hố h c c a các b ph n khác nhau trong h t ngơ Thành ph n hố h c Tồn b h t Ni nh ũ Phơi V h t Tinh bơt 74,0 87,8 9,0 7,0 ðưng 1,8 0,8 10,4 0,5 Du ( lipid 3,9 0,8 31,1 1,2 Protein 8,2 7,2 18,9 3,8 Tro 1,5 0,5 11,3 1,0 (ngu n Lary O. Copeland & Miller B. Mc Donald,1995) 2.1.2.2 nh h ưng c a mơi tr ưng đ n Rt nhi u y u t mơi tr ưng nh h ưng đ n thành ph n hố h c c a h t, b i vì cĩ mi liên quan gi a thành ph n hố h c c a h t và mơi tr ưng. ðơi khi r t khĩ xác đnh nguyên nhân c a s bi n đ ng c a thành ph n hố h c. Trong 2 n ăm nghiên cu v i 8 gi ng ngơ lai 3 đ a ph ươ ng c a bang Michigan M , Norden và đng nghi p , 1952 đa nh n th y ph m vi bi n đ ng c a hàm l ưng protein c a các gi ng t 7,44 đ n 12,88%. nh h ưng c a ngo i c nh t ươ ng t nh ư v y đ i v i s bi n đi thành ph n hố h c c a đ u m két đưc nghiên c u Nga (Ivanov,1933) (a) nh h ưng c a n ưc ðiu ki n canh tác c ũng nh hưng đ n thành ph n hố h c c a h t nh ng n ăm m ưa nhi u , đ m cao là th p h ơn nh ưng n ăm khơ, đ m th p. hàm l ưng nit ơ protein và ch t l ưng h t th p. Trên đt cĩ t ưi so v i khơng t ưi c ũng th y nh ư vy. Nghiên c u c a Greaves và Carter,1923 ch rõ l ưng n ưc t ưi cao làm gi m hàm l ưng đ m trong lúa mì, lúa m ch và Y n m ch tr ng vùng Utah(b ng 2.3). Bng 2.3 nh h ưng c a t ưi n ưc đ n hàm l ưng các ch t trong h t Yu t Tăng(+) ; gi m (-) ph n tr ăm so v i đ i ch ng Lúa m ỳ Lúa m ch Yn m ch ðm -21 -19 -40 Lân +55 +30 +35 Kali +35 +14 +31 Ca +155 +41 +22 Mg +32 +9 +65 ( Ngu n Greaves và Carter, 1923) Hàm l ưng đ m trong h t gi m t l ngh ch v i hàm l ưng P, K, Ca và m u gi ng nh ng ch t khĩ hồ tan trong n ưc. Nh ng nghiên c u trên lúa mì c ũng cho k t qu tươ ng t hàm l ưng đ m gi m t ươ ng ng v i l ưng n ưc cung c p trong th i k ỳ sinh tr ưng phát tri n c a h t (Stone và Tucker,1968 Stone,1964, Mathers,1960). Nh ng k t qu nghiên c u trên minh ch ng nh h ưng c a mơi tr ưng ( đ m ho c Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 41
42. tưi ) đ n thành ph n hố h c c a h t, tuy nhiên nguyên nhân c a hi n t ưng trên cịn ch ưa cĩ nh ng nghiên c u đ y đ . M t s gi thi t r ng do l ưng n ưc d ư th a làm gi m kh n ăng hút khống c a r hay do tác đ ng đ n quá trình tích lu hydrate các bon vào h t. (b) nh h ưng c a nhi t đ Nghiên c u nh h ưng c a nhi t đ đ n c u t o h t và thành ph n các ch t hố h c trong h t nh ng nghiên c u c a Howell và Carter,1958 ch ra r ng hàm l ưng du trong h t đ u t ươ ng ph thu c vào nhi t đ trong quá trình phát tri n h t, h t chín nhi t đ 21 oC ch a 19,5% du trong khi chín 30 oC ch a 22,3%. M t nghiên c u đu t ươ ng tr ng khi chín trong điu ki n m cĩ hàm l ưng protein cao h ơn nhi t đ th p h ơn v mu n. Canvin, 1965 xác đnh nh h ưng c a nhi t đ đ n hàm l ưng acid béo cho th y nhi t đ t ăng làm t ăng acid Oleic và gi m acid Erucic trongh t ci d u, đây là nghiên c u cĩ ý ngh ĩa đ c bi t vì acid erucic cĩ v chát nên khơng đưc ưa chu ng đ i v i h t c i D u cĩ hàm l ưng acid này cao. Nhi t đ ban đêm cao xúc ti n h t g o phát tri n nhanh nên b c bung nhi u, nhi t đ ban đêm th p h t go trong h ơn nên đưc ưa chu ng h ơn. (c)Dinh d ưng khống Nhân t ngo i c nh là dinh d ưng khống nh h ưng đ n ch t l ưng h t ( hay thành ph n hố h c) d nh n th y. H u h t các tr ưng h p dinh d ưng khống kém, h t kém, khơng đy h t so v i cung c p đ y đ dinh d ưng. Tr tr ưng h p đ t t t đ y đ dinh d ưng và t ươ ng đi cân đ i. Nhi u nghiên c u đánh giá nh h ưng c a đm, lân, kali đ n ch t l ưng h t - nh h ưng c a đ m Cây ng ũ c c s ng trong điu ki n dinh d ưng đ m cao, ho c m t đ th ưa cĩ hàm lưng protein trong h t cao h ơn tr ng trong điu ki n đ m th p ho c m t đ dày (D.C.Datta,1972). Nh ưng bĩn đm nhi u làm cây ch m thành th c, chín h t khơng đy h t so v i bĩn ít đm, đ m nh h ưng x u đ n đ thành th c c a h t. Thi u đ m làm gi m s n l ưng h t c a nhi u lồi cây tr ng , điu này đưc ch ng minh qua nghiên c u c a Harrington,1960 trên h tiêu và rau di p khi thi u đ m s n l ưng h t rt th p so v i bĩn đ y đ đ m - nh h ưng c a dinh d ưng lân Vai trị c a lân đ i v i s n l ưng và ch t l ưng h t c ũng đưc nhi u nghiên c u đ cp t i Harrington,1960 nêu rõ thi u dinh d ưng ph t pho nh h ưng đ n s hình thành h t đ i sau. Nghiên c u c a.Austin,1966 cho th y c i xoong thi u lân n ăng su t h t thu đưc th p h ơn bĩn lân đy đ . Nh ng nghiên c u khác cho th y h t c a cây thi u lân m c cây th p bé h ơn h t đ lân - nh h ưng c a dinh d ưng kali Thi u kali h t khơng bình th ưng, d d ng cao, phơi và rìa h t b đen. Thi u kali t l n y m m c a h t kém, s c s ng c a h t c ũng gi m nhanh trong quá trình b o qu n (d) nh h ưng c a ký thu t canh tác Th i v tr ng phù h p liên quan đn điu ki n mơi tr ưng giai đon hình thành và phát tri n h t. Mt đ tr ng liên quan đn c nh trang qu n th và dinh d ưng cho Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 42
43. cây gi m d n đ n tích l ũy vào h t kém. Ví d h t h ưng d ươ ng, lúa và lúa m ỳ khi tăng m t đ t ăng hàm l ưng protein nh ưng gi m hàm l ưng d u trong h t ( Roinson,1980) 2.2 Tích lu carbohydrate trong h t Các hydrate các bon là ch t cĩ hàm l ưng cao nh t trong h t c a h u h t các cây tr ng. Cây ng ũ c c và các lồi cây thân th o h t đ c bi t gi a hydrate các bon, ít ch t béo và đm. ð u đ cĩ hàm l ưng hydrate các bon trung bình. Sau hydrate các bon là protein và ch t cĩ hàm l ưng th p h ơn là ch t béo. Tinh b t và hemicellose là d ng hydrate các bon tích lu nhi u nh t trong h t. M t s hydrate các bon tìm th y trong h t khơng ph i d ng tích lu nh ư pectin và ch t nhày (mucilage) 2.2.1 Tích lu tinh b t Ht ch a m t l ưng l n các ch t d tr thu c d ng ít b chuy n hố và t n t i su t trong qu tình h t n y m m. Tinh b t đưc tích lu hai d ng quan h v i nhau là amyloza và amylo pectin. Chúng là hai ch t trùng h p polyme c a đưng gluco , mt m ch th ng và m t m ch phân nhánh. Tinh b t là d ng hydrate các bon ph bi n nh t đưc tích lu trong h t. amyloza g m 200 đ n 1000 đơn v gluco, n i v i nhau b i các nơi α 1,4 glocozit v i tr ng l ưng phân t t 10.000 đ n 100.000. Phân t cĩ c u trúc xo n v i 6 gluco n i thành vịng, amyloza nhu m màu v i I t và chuy n màu xanh. amyloza cĩ th s d ng đưc 100% nh ho t đ ng phân gi i ca men β- amylaza. amyloza pectin cĩ phân t l n h ơn g m 20 đ n 25 đơn v gluco x p x p thành nhánh liên k t v i nhau b i c hai n i α- 1,4 và α -1,6- glocozit v i tr ng l ưng phân t 50.000 đ n 1.000.000 đơn v . Ch kho ng 50% amylo pectin s d ng đưc nh phân gi i c a men β- amylaza và cĩ màu đ tía khi ph n ng v i I t. Hình 2.2 C u trúc hố h c c a amyloza và Asmylo pectin d ng m ch( α- 1,4 và α -1,6) Amyloza và amylo pectin đu b phân hu b i men α và β- amylaza trong ho t đ ng trao đi ch t c a quá trình n y m m. α - amylaza cĩ tr ng l ưng phân t 60.000 và cn cĩ cation Ca ++ đ ho t hố và gi b n v ng, ch ng l i s bi n đ i c a protein và Tr ưng ð i h c Nơng nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và cơng ngh h t gi ng 43