Bài giảng Sản xuất giống và công nghệ hạt giống Chương 6: Học viện Nông nghiệp Việt Nam

 Tõ nh÷ng n¨m cuèi nh÷ng n¨m 1950, h¹t gièng chÊt lưîng cao cña c¸c c©y trång ®· ®ưîc phæ biÕn réng r·i trong s¶n xuÊt.

Chư¬ng 6

nguyªn lý c¬ b¶n cña kü thuËt

 Gièng lµ c«ng cô canh t¸c c¶i tiÕn cïng ph©n bãn, phư¬ng ph¸p phßng trõ cá d¹i, s©u bÖnh ®· t¹o ra

S¶n xuÊt h¹t gièng c©y trång

cuéc c¸nh m¹ng trong s¶n xuÊt n«ng nghiÖp.

 C«ng nghÖ s¶n xuÊt h¹t gièng ®ãng mét vai trß quan träng trong cuéc c¸ch m¹ng nµy.

1. Khái niệm và vai trò của sản xuất hạt giống và nhân giống

1.1. Khái niệm

 S¶n xuÊt h¹t gièng ®· gióp t¨ng nhanh sè lưîng, ®¶m

Sản xuất hạt giống là tạo và thu hoạch hạt hay cây con từ những

b¶o chÊt lưîng, duy tr× nguån gen vµ tho¶ m·n sè

vật liệu thực vật nhằm mục đích phân phối, cất trữ và kinh

lưîng h¹t cho nhu cÇu ngµy cµng t¨ng cña n«ng d©n.

doanh. Trong quá trình sản xuất sử dụng kỹ thuật đặc thù để giữ

nguyên được kiểu gen của vật liệu gốc, có sức sống, sức khỏe

 H¹t gièng lµ mét vËt liÖu sèng cã nh÷ng yªu cÇu ®Æc

và giá trị gieo trồng tốt, cho năng suất cao ở thế hệ sau.

 Bảo tồn kiểu gen hiện có hay kiểu gen mới tạo ra

 Duy trì giống

 Phục tráng giống

thï do vËy qu¸ tr×nh s¶n xuÊt cÇn dùa trªn nh÷ng c¬ së 1.2. Vai trò của sản xuất giống khoa häc ®Ó ®¶m b¶o chÊt lưîng, sè lưîng cña l« h¹t gièng.

2. Phư¬ng thøc sinh s¶n vµ sù æn ®Þnh di truyÒn

2.3. §Æc ®iÓm quÇn thÓ c©y tù thô phÊn

tư¬ng ®èi cña gièng

 C¬ quan sinh s¶n lµ nhuþ vµ nhÞ trong cïng mét hoa 2.1. Phư¬ng thøc sinh s¶n (hoa lưìng tÝnh) • Nhãm c©y tù thô phÊn  Nhuþ ë vÞ trÝ thÊp h¬n ®Ó qu¸ tr×nh nhËn phÊn thuËn lîi. • Nhãm c©y giao phÊn  Hoa cÊu t¹o thưêng nhá, kh«ng mµu s¾c, mïi vÞ • Nhãm c©y sinh s¶n v« tÝnh 2.2. Sù æn ®Þnh cña gièng  KÕt qu¶ qu¸ tr×nh tù thô phÊn lµ h¹t ®Ó duy tr× nßi gièng vµ còng chÝnh lµ vËt liÖu lµm gièng.  æn ®Þnh tư¬ng ®èi vÒ h×nh th¸i  æn ®Þnh tư¬ng ®èi vÒ n¨ng suÊt  Qu¸ tr×nh tù thô phÊn quyÕt ®Þnh ®é thuÇn cña h¹t gièng.  æn ®Þnh tương đối vÒ chÊt lưîng

1

AA x aa Dị hợp(%) Đồng hợp(%)

2.4. §Æc ®iÓm quÇn thÓ c©y giao phÊn

P1; P2  Hoa lớn, màu sắc sặc sỡ, cã mïi vÞ, tói mËt F1 Aa 100 0  Nhuỵ và nhị chÝn kh«ng cïng thời điểm. F2 AA 2Aa aa 50 50  C©y giao phÊn do qu¸ tr×nh thô phÊn thô tinh hoµn toµn F3 4AA 2AA 4Aa 2aa 4aa 25 75 tù do, nã cã thÓ nhËn phÊn tõ hoa kh¸c, c©y kh¸c vµ Tần số dị hợp tử = (1/2)n thËm chÝ ngay cña chÝnh nã.

 Dùa trªn ph¬ng thøc sinh s¶n cña c©y giao phÊn trong s¶n

Tần số đồng hợp tử = 1 - (1/2)n  Tung phÊn vµ thô phÊn nhê giã vµ c«n trïng n: Thế hệ tự thụ phấn  C©y hoa ®¬n tÝnh: Hoa ®ùc vµ hoa c¸i trªn cïng mét c©y như ng«, dưa, mưíp

 Mçi c©y cã c¬ héi cho phÊn vµ nhËn phÊn như nhau.

xuÊt gièng cÇn chó ý nh÷ng ®iÓm chÝnh sau:

 §¶m b¶o c¸ch ly tèt tr¸nh nhËn phÊn tõ gièng kh¸c, dßng

 æn ®Þnh di truyÒn khi giao phèi víi quÇn thÓ lín

kh¸c.

 QuÇn thÓ kh«ng qu¸ nhá dÉn ®Õn cËn phèi, gi¶m søc sèng

 Khi tÇn xuÊt kiÓu gen kh«ng thay ®æi tõ thÕ hÖ nµy qua thế hÖ kh¸c quÇn thÓ ®ã gäi lµ quÇn thÓ ë tr¹ng th¸i c©n

vµ tho¸i ho¸ gièng.

 §¶m b¶o cho quÇn thÓ tù do thô phÊn hoµn toµn.

b»ng.

 Hardy Weinberg x¸c ®Þnh b»ng phư¬ng tr×nh:

p2 + 2p(1-p) + (1-p)2

p: lµ tÇn suÊt cña 1 alen vµ 1-p lµ tÇn suÊt cña 1 alen kh¸c. Tæng tÇn suÊt cña 1 alen = 1.

 QuÇn thÓ c©y giao phÊn æn ®Þnh di truyÒn tõ thÕ hÖ nµy qua thÕ hÖ kh¸c lµ do giao phÊn vµ tr¹ng th¸i c©n b»ng di truyÒn theo ®Þnh luËt Hardy Weinberg: "Gen vµ tÇn suÊt kiÓu gen trong mét quÇn thÓ mendel lµ mét h»ng sè tõ thÕ hÖ nµy sang thÕ hÖ kh¸c, nÕu kh«ng cã chän läc, ®ét biÕn, lÉn t¹p hay thay ®æi ngÉu nhiªn“.

• VÝ dô: Mét quÇn thÓ ph¸t triÓn tõ 4 bè mÑ, trong ®ã 2 mang kiÓu gen: Bb1, Bb2 vµ BB1 và BB2

Trường hợp 1: nếu 4 bố mẹ trên chỉ thực hiện một chiều cho phấn hay nhận phấn, gen và tần suất kiểu gen sẽ là:

BB Bb bb Như vËy tÇn suÊt kiÓu gen 1 1 2 Bb1 x Bb2 B = 6:8 = 0,75 vµ b = 2 : 8 = 0,25. 2 2 Bb1 x BB1 Ở tr¹ng th¸i c©n b»ng Hardy Weinberg th× cã tÇn suÊt 2 2 Bb1 x BB2 kiÓu gen như sau : 2 2 Bb2 x BB1 (0,75)2 + 2(0,75)(0,25) + (0,25)2 2 2 Bb2 x BB2 = 0.56 + 0.38 + 0.06 4 BB1 x BB2 NÕu quÇn thÓ tù do thô phÊn ta nhËn ®ưîc tr¹ng th¸i Tæng 13 10 1 c©n b»ng míi như sau: TÇn suÊt kiÓu gen 0,54 0,42 0,04

2

 C©y sinh s¶n v« tÝnh cã hai nhãm:

2.5. §Æc ®iÓm quÇn thÓ c©y sinh s¶n v« tÝnh

 Hoµn toµn sinh s¶n v« tÝnh như: hµnh, tái, hoµng tinh, hoµng

Trường hợp thứ 2: nếu đảm bảo tự do thụ phấn hoàn toàn bao gồm cả thuận, nghịch và tự thụ phấn sẽ có tần xuất như sau:

BB Bb bb

®ao...

 Võa cã kh¶ n¨ng sinh s¶n h÷u tÝnh võa cã kh¶ n¨ng sinh s¶n

6 tổ hợp lai thuận trên 13 10 1 6 tổ hợp lai nghịch củ nó 13 10 1

v« tÝnh như: c©y ¨n qu¶, khoai lang, khoai t©y.

 Bé phËn nh©n gièng lµ cñ, th©n gi¶, m¾t, cµnh, th©n ngÇm,

Tự thụ phấn Bb1 1 2 1 Tự thụ phấn của Bb2 1 2 1

®o¹n cµnh, rÔ, l¸..

 §Æc thï cña c¸c loµi c©y sinh s¶n v« tÝnh vÒ di truyÒn quÇn

Tự thụ phấn của BB1 4

thÓ lµ ®ång nhÊt tõ thÕ hÖ nµy qua thÕ hÖ kh¸c.

 Nh÷ng c©y nh©n tõ dßng mÑ gäi lµ dßng v« tÝnh, cã kiÓu gen

Tự thụ phấn của BB2 4 Tổng 36 24 4

gièng c©y mÑ.

Tần suất kiểu gen 0,56 0,38 0,06

3. Mét sè kh¸i niÖm c¬ b¶n

 H¹t nguyªn chñng (Foundation seed, Basic seed): Lµ l« h¹t ®ưîc nh©n lªn tõ l« h¹t t¸c gi¶ hoÆc h¹t siªu  Dßng (line): Lµ quÇn thÓ nhá ®ưîc h×nh thµnh tõ mét tËp hîp c¸c c©y sinh ra tõ mét b«ng. nguyªn chñng theo quy tr×nh kü thuËt quy ®Þnh cña Bé N«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n vµ ®¹t tiªu chuÈn  Gia ®×nh (Family): Lµ mét quÇn thÓ ®ưîc b¾t nguån tõ h¹t nguyªn chñng theo kiÓm nghiÖm Quèc gia. mét dßng.

 H¹t gièng t¸c gi¶ (Breeder’s seed): Lµ l« h¹t gièng do  H¹t x¸c nhËn (Certified seed): Lµ l« h¹t ®ưîc nh©n lªn t¸c gi¶ cung cÊp. tõ l« h¹t nguyªn chñng theo quy tr×nh kü thuËt ®ưîc quy ®Þnh cña Bé N«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n vµ ®¹t tiªu chuÈn h¹t nguyªn chñng theo kiÓm nghiÖm Quèc gia.  H¹t siªu nguyªn chñng (Pre-basic seed): Lµ l« h¹t gièng phôc tr¸ng b¾t nguån tõ thÕ hÖ nµo ®ã trưíc nguyªn chñng (G1, G2 cã thÓ G3) ®¹t tiªu chuÈn kiÓm nghiÖm quèc gia.

4.2. Nguyªn nh©n tho¸i ho¸ gièng

4. Sù tho¸i ho¸ gièng

• LÉn c¬ giíi 4.1. Nh÷ng biÓu hiÖn cña sù tho¸i ho¸ LÉn c¬ giới lµ mét nguyªn nh©n nguy hiÓm dÉn ®Õn tho¸i  Sau mét thêi gian gieo trång quan s¸t thÊy sù kh¸c biÖt ho¸ gièng ®Æc biÖt khi lÉn hÖ thèng vµ hÖ sè nh©n cña víi nguyªn b¶n vÒ h×nh th¸i, n¨ng suÊt, chÊt lưîng s¶n gièng lÉn lín h¬n hÖ sè nh©n cña gièng c¬ b¶n cã thÓ chứng minh b»ng vÝ dô sau: phÈm vµ kh¶ n¨ng chèng chÞu theo xu hưíng xÊu.

Ví dụ: lẫn cơ giới 1 lần và giống lẫn có hệ số nhân (HSN)  Nh÷ng biÕn ®æi xÊu ®i cña gièng c©y trång trªn c¸c tÝnh tr¹ng kh¸c nhau sau mét sè lÇn gieo trång gäi lµ hiÖn thấp hơn giống cơ bản, giả sử HSN của giống cơ bản = 10, tưîng tho¸i ho¸ gièng. giống lẫn = 8, số hạt giống cơ bản ban đầu là 1000 hạt, hạt giống khác lẫn trong lô hạt giống là 2. Tỷ lệ lẫn cơ giới qua 4  Sù tho¸i ho¸ x¶y ra ë tÊt c¶ c¸c gièng, trªn c¶ tÝnh tr¹ng sè lưîng vµ chÊt lưîng. lần nhân như sau:

3

Nếu lẫn 1 lần mà hệ số nhân của giống lẫn nhỏ hơn giống

Tỷ lệ lẫn qua các lần nhân trường hợp lẫn 1 lần

cơ bản thì tỷ lệ lẫn giảm dần, nhưng lẫn hệ thống vẫn gây Số hạt Số lần gieo thoái hóa giống nghiêm trọng. Công thức tính tỷ lệ lẫn lần Tỷ lệ lẫn (%) Giống cơ bản Giống lẫn nhân thứ n được tính bằng công thức sau: 1000 2 0,20 Bắt đầu

Zn = Z + Zk + Zk2 + Zk3 + Zk4 +...Zkn

10.000 16 0,16 Lần nhân 1 Trong đó: 100.000 128 0,13 Lần nhân 2 Zn là tỷ lệ lẫn lần thứ n (%) 1.000.000 1024 0,10 Lần nhân 3 Z là tỷ lệ lẫn hệ thống (% )

k là biểu diễn tỷ lệ hệ số nhân của giống lẫn so với 10.000.000 8192 0,08 Lần nhân 4 giống cơ bản.

Hiện tượng phân ly

Lẫn sinh học

Lẫn sinh học do cách ly không đảm bảo, giống cơ bản nhận

phấn của các giống khác, loài khác trong khu vực sản xuất dẫn

Những giống cây trồng, dòng bố mẹ được chọn lọc tạo thành từ nguồn vật liệu gây biến dị bằng lai, đột biến…nhưng không thể chọn đồng hợp trên tất cả các cặp gen. Vì vậy trong quá trình gieo trồng nhưng cặp gen dị hợp tiếp tục phân ly gây ra thoái hóa giống.

đến phân ly tạo ra các cá thể khác dạng ở lần nhân tiếp theo.

Tích lũy bệnh

Lẫn sinh học xảy ra cả với cây tự thụ phấn và cây giao phấn

nhưng cây giao phấn gây ra thoái hóa nhanh và nghiêm trọng

hơn.

Đột biến tự nhiên

Tích lũy bệnh là nguyên nhân thoái hóa giống, đặc biệt bệnh virus. Sản xuất giống một loài cây trồng trên một khu đất trong nhiều vụ, nhiều năm dẫn đến tăng mức độ bệnh gây ra thoái hóa giống. Điển hình thoái hóa giống do nguyên nhân tích lũy bệnh ở cây họ cà, cây họ thập tự.

Cây trồng trên đồng ruộng chịu ảnh hưởng của môi trường, Kỹ thuật sản xuất không phù hợp

những tác nhân của môi trường như bức xạ, thay đổi ẩm độ,

Điều kiện sản xuất không phù hợp gây thoái hóa giống thông qua

nhiệt độ đột ngột… gây ra các đột biến tự nhiên.

chất lượng hạt giống kém, thay đổi di truyền hay nhiễm bệnh.

Nguyên nhân và biện pháp khắc phục thoái hóa giống

Nguyên nhân

Biện pháp khắc phục

Lẫn cơ giới

• Khu sản xuất riêng • Vệ sinh

• Cách ly tốt

Lẫn sinh học

 HÖ sè nh©n lµ mét c¬ së quan träng trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt gièng ®Ó x¸c ®Þnh sè lÇn nh©n, diÖn tÝch nh©n, lưîng h¹t gièng gèc ®¶m b¶o t¹o ra sau lÇn nh©n ®ñ lưîng h¹t gièng theo yªu cÇu cña s¶n xuÊt.

Đột biến tự nhiên

• Điều kiện sản xuất phù hợp • Chọn lọc

• Chọn lọc triệt để

Phân ly

 Nh÷ng gièng cã hÖ sè nh©n thÊp sè lÇn nh©n nhiÒu ¶nh hưëng ®Õn ®é thuÇn cña gièng hay nãi c¸ch kh¸c khã kh¨n trong duy tr× ®é thuÇn cña gièng cÇn nh÷ng quy tr×nh nghiªm ngÆt, gi¸ thµnh h¹t gièng cao.

Tích lũy bệnh

• Thay đổi khu vực sản xuất, luân canh •Phòng trừ sâu bệnh

• Áp dụng kỹ thuật phù hợp

 Nh÷ng c©y nh©n gièng b»ng h¹t thưêng cã hÖ sè nh©n gièng cao h¬n nh÷ng c©y nh©n gièng b»ng cñ hoÆc c¬ quan sinh dưìng kh¸c.

Điều kiện sản xuất giống không phù hợp

4

6. C¸c cÊp h¹t gièng

Theo hiÖp héi c¸c c¬ quan x¸c nhËn gièng Hoa Kú h¹t gièng ®ưîc

Gièng t¸c gi¶ (Breeder seed): §ưîc s¶n xuÊt díi sù gi¸m s¸t trùc tiÕp

cña t¸c gi¶ gièng vµ ®¶m b¶o tÝnh x¸c thùc cña gièng.

s¶n xuÊt gièng nguyªn chñng dưíi sù gi¸m s¸t cña c¬ quan cã chøc

n¨ng s¶n xuÊt gièng nguyªn chñng.

nguyªn chñng nh»m t¨ng lưîng h¹t gièng trưíc khi s¶n xuÊt gièng

x¸c nhËn. Gièng nµy chưa cã môc ®Ých ®ưa ra s¶n xuÊt.

HiÖp héi gièng vµ h¹t gièng Ch©u ©u qui ®Þnh theo 3 cÊp h¹t gièng: • H¹t gièng t¸c gi¶ (Breeder seed) • H¹t gièng nguyªn chñng (basic seed) • H¹t gièng x¸c nhËn (Certified seed).

ViÖt Nam gièng lóa ®ưîc chia thµnh 4 cÊp:

• H¹t gièng t¸c gi¶ (Breeder seed)

• H¹t gièng siªu nguyªn chñng (pre-basic seed)

• H¹t gièng nguyªn chñng (basic seed)

• H¹t gièng x¸c nhËn (Certified seed).