Giáo trình Giống cây trồng (Nghề: Trồng trọt và bảo vệ thực vật - Trung cấp) - Trường Trung cấp Trường Sơn, Đắk Lắk

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:129

Thêm vào BST

Báo xấu

20
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Giống cây trồng (Nghề: Trồng trọt và bảo vệ thực vật - Trung cấp) được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên trình bày được những kiến thức cơ bản của thuật ngữ cơ bản, phương pháp chọn tạo giống kháng sâu bệnh; trình bày được ứng dụng di truyền, thể đa bội, đột biến trong chọn giống; trình bày được nguồn vật liệu khởi đầu, thuần hóa giống cây trồng;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Giống cây trồng (Nghề: Trồng trọt và bảo vệ thực vật - Trung cấp) - Trường Trung cấp Trường Sơn, Đắk Lắk

SỞ LAO ĐỘNG THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TRƯỜNG TRUNG CẤP TRƯỜNG SƠN GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN: GIỐNG CÂY TRỒNG NGÀNH/NGHỀ: TRỒNG TRỌT VÀ BẢO VỆ THỰC VẬT TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: 226/QĐ - TCTS ngày 15 tháng 12 năm 2022 của Hiệu trưởng trường Trung Cấp Trường Sơn .. Đắk Lắk, năm 2022 i
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. ii
LỜI GIỚI THIỆU Nội dung cuốn giáo trình mô đun này hướng dẫn người học về giống cây trồng Thời gian môn học này là 45 giờ (Lý thuyết: 14 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập: 29 giờ, kiểm tra: 2 giờ) Ban biên soạn chúng tôi xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn, chỉ đạo của Ban giám hiệu trường Trung cấp Trường Sơn, cùng với sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến, tạo điều kiện thuận lợi của quý thầy, cô phòng Đào tạo; các kiến thức, tư liệu, nghiên cứu của các tác giả đã giúp xây dựng hoàn thiện giáo trình này. Các thông tin trong giáo trình này có giá trị hướng dẫn giáo viên thiết kế, tổ chức giảng dạy và vận dụng phù hợp với điều kiện, bối cảnh thực tế của từng vùng trong quá trình dạy học. Trong quá trình biên soạn giáo trình. Dù đã hết sức cố gắng nhưng chắc chắn không tránh khỏi những khiếm khuyết. Chúng tôi rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ các nhà giáo, các chuyên gia, người sử dụng lao động và người trực tiếp lao động trong lĩnh vực giống cây trồng để giáo trình được điều chỉnh, bổ sung cho hoàn thiện hơn, góp phần nâng cao chất lượng, hiệu quả và đáp ứng được nhu cầu học nghề trong thời kỳ đổi mới. Xin chân thành cảm ơn!. …………., ngày……tháng……năm……… Tham gia biên soạn 1. Chủ biên: Th.S Trần Tú Trân 2. K.S Hoàng Thị Thành iii
MỤC LỤC TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN............................................................................................ ii LỜI GIỚI THIỆU .......................................................................................................... iii MỤC LỤC ..................................................................................................................... iv CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC .......................................................................................1 Chương I: KHÁI QUÁT VỀ CÔNG TÁC GIỐNG CÂY TRỒNG ................................2 Giới thiệu: ........................................................................................................................2 Mục tiêu: ..........................................................................................................................2 Nội dung chương .............................................................................................................2 1. Chọn giống cây trồng và lịch sử phát triển..................................................................2 1.1. Chọn giống cây trồng ...............................................................................................2 1.2. Lịch sử phát triển của khoa chọn giống....................................................................4 2. Giống và công tác giống cây trồng ..............................................................................6 2.1. Giống cây trồng ........................................................................................................6 2.2. Công tác giống ..........................................................................................................8 Chương 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỌN LỌC CƠ BẢN ............................................9 Giới thiệu: ........................................................................................................................9 Mục tiêu: ..........................................................................................................................9 Nội dung chương : ...........................................................................................................9 1. Cơ sở lí luận về chọn lọc .............................................................................................9 1.1. .Khái niệm về chọn lọc .............................................................................................9 1.2. Vai trò của chọn lọc ..................................................................................................9 1.3. Phương thức sinh sản của cây trồng .......................................................................10 2. Những nguyên tắc chính trong chọn lọc....................................................................17 3. Các phương pháp chọn lọc cơ bản ............................................................................19 3.1. Chọn lọc hỗn hợp ...................................................................................................19 3.2. Phương pháp chon lọc cá thể (Individual Selection)..............................................20 4. Chọn lọc đối với cây thụ phấn ...................................................................................22 4.1. Đặc điểm di truyền .................................................................................................22 4.2. Phương pháp chọn lọc ............................................................................................22 5. Chọn lọc đối với cây giao phấn .................................................................................36 5.1. Đặc điểm di truyền .................................................................................................36 5.2. Phương thức chọn lọc .............................................................................................36 6. Chọn lọc đối với cây sinh sản vô tính .......................................................................49 6.1. Đặc điểm di truyền: ................................................................................................49 6.2. Phương pháp chọn lọc ............................................................................................50 7. Thực hành ..................................................................................................................50 Chương III: TÀI NGUYÊN DI TRUYỀN THỰC VẬT...............................................52 Mục tiêu: ........................................................................................................................52 Nội dung bài học............................................................................................................52 1. Nguồn gen thực vật và các trung tâm phát sinh cây trồng ........................................52 1.1. Nguồn gen thực vật.................................................................................................52 1.2. Các trung tâm phát sinh cây trồng ..........................................................................53 2. Phân loại nguồn gen thực vật ....................................................................................55 2.1. Cây tự thụ phấn.......................................................................................................55 iv
2.2. Cây giao phấn .........................................................................................................55 3. Thu nhập, nhập nội và bảo quản nguồng gen ............................................................55 3.1. Thu nhập nguồn gen ...............................................................................................55 3.2. Nhập nội giống cây trồng .......................................................................................63 3.3. Bảo quản nguồn gen ...............................................................................................65 CHƯƠNG 4: LAI TẠO GIỐNG CÂY TRỒNG...........................................................68 Mục tiêu: ........................................................................................................................68 Nội dung chương: ..........................................................................................................68 1. Khái niệm và ý nghĩa của lai giống ...........................................................................68 1.1. Khái niệm ...............................................................................................................68 1.2. Ý nghĩa ...................................................................................................................68 2. Lai gần .......................................................................................................................70 2.1. Vai trò của việc chọn bố mẹ trong lai.....................................................................70 2.2. Các kiểu lai .............................................................................................................70 2.3. Kỹ thuật lai .............................................................................................................76 3. Lai xa .........................................................................................................................79 3.1. Khái niệm và ý nghĩa ..............................................................................................79 3.2. Những khó khăn trong lai xa và biện pháp khắc phục ...........................................80 4. Thực hành ..................................................................................................................83 Chương 5: ƯU THẾ LAI ...............................................................................................85 Mục tiêu: ........................................................................................................................85 Nội dung chương: ..........................................................................................................85 1. Hiện tượng và đặc điểm ưu thế lai.............................................................................85 1.1. Hiện tượng ưu thế lai ..............................................................................................85 1.2. Đặc điểm ưu thế lai .................................................................................................86 2. Cơ sở di truyền ..........................................................................................................86 2.1. Cơ sở di truyền .......................................................................................................86 2.2. Xác định mức độ ưu thế lai ....................................................................................89 3. Tạo giống ưu thế lai ...................................................................................................90 3.1. Cây giao phấn .........................................................................................................90 3.2. Cây tự thụ phấn.......................................................................................................92 4. Sử dụng bất dục đực trong sản xuất hạt lai ...............................................................92 4.1. Sử dụng bất dục đực trong sản xuất hạt lai ............................................................92 4.2. Lai ba dòng .............................................................................................................98 5. Thực hành ..................................................................................................................98 6. Kiểm tra .....................................................................................................................98 Chương 6: QUÁ TRÌNH CHỌN GIỐNG, KHẢO NGHIỆM, SẢN XUẤT THỬ VÀ CÔNG NHẬN GIỐNG ...............................................................................................100 Mục tiêu: ......................................................................................................................100 Nội dung chương: ........................................................................................................100 1. Trình tự các bước chọn giống và bố trí thí nghiệm .................................................100 1.1. Bố trí thí nghiệm ...................................................................................................100 2. Khảo nghiệm giống .................................................................................................108 2.1. Mục đích và hệ thống tổ chức ..............................................................................108 2.2. Các hình thức, nội dung, quy mô và thủ tục khảo nghiệm ...................................109 3. Giống công nhận tạm thời, sản xuất thử và công nhận giống chính thức ...............110 v
3.1. Tiêu chuẩn ............................................................................................................110 3.2. Thủ tục ..................................................................................................................110 3.3. Qui định việc đặt tên giống cây trồng ..................................................................110 4. Đánh giá vật liệu chọn giống ...................................................................................111 4.1. Nguyên tắc đánh giá và hình thức ........................................................................111 4.2. Nội dung đanh giá ................................................................................................111 Chương 7: SẢN XUẤT GIỐNG CÂY TRỒNG .........................................................112 Mục tiêu: ......................................................................................................................112 Nội dung chương: ........................................................................................................112 1. Yêu cầu của sản xuất đối hạt giống .........................................................................112 1.1. Tầm quan trọng của chất lượng hạt giống và nhiệm vụ .......................................112 1.2. Yêu cầu của sản xuất đối với chất lượng hạt giống..............................................113 2. Phục tráng giống ......................................................................................................113 2.1. Hiện tượng thoái hoá và biện pháp khắc phục .....................................................113 2.2. Phục tráng giống ...................................................................................................115 3. Nhân giống ..............................................................................................................115 3.1. Nhân giống cây tự thụ phấn..................................................................................115 3.2. Sản xuất hạt cây giao phấn (ngô) .........................................................................116 3.3. Nhân giống cây sinh sản vô tính...........................................................................118 4. Kiểm tra, kiểm nghiệm chất lượng hạt giống, cây giống ........................................120 4.1. Mục đích và ý nghĩa .............................................................................................120 4.2. Hệ thống kiểm tra và nội dung kiểm tra ..............................................................120 5. Thu hoạch, chế biến và cất giữ giống ......................................................................120 5.1. Thu hoạch .............................................................................................................121 5.2. Quy trình chế biến ................................................................................................121 5.3. Quy trình cất giữ hạt giống ...................................................................................121 6. Thực hành ................................................................................................................122 TÀI LIỆU CẦN THAM KHẢO: ................................................................................123 vi
CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC Tên môn học: Giống cây trồng Mã môn học: MH08 Vị trí, tính chất của môn học: - Vị trí: là môn cơ sở quan trọng cho người học ngànhTrồng trọt và bảo vệ thực vật, giống cây trồng là môn khoa học chuyên ngành bao gồm việc nghiên cứu sử dụng nguồn gen thực vật, chọn tạo giống mới và công nghệ sản xuất hạt giống. Khoa học nghiên cứu về giống cây trồng có quan hệ chặt chẽ với các môn khoa học khác như sinh lý thực vật, sinh thái học, nông học, bệnh cây, côn trùng... - Tính chất: là môn học lý thuyết cơ sở bắt buộc. Mục tiêu môn học: - Về kiến thức: + Trình bày được những kiến thức cơ bản của thuật ngữ cơ bản, phương pháp chọn tạo giống kháng sâu bệnh. + Trình bày được ứng dụng di truyền, thể đa bội, đột biến trong chọn giống. + Trình bày được nguồn vật liệu khởi đầu, thuần hóa giống cây trồng + Trình bày được đặc điểm cây tự thụ phấn, cây giao phấn. - Về kỹ năng: + Phân biệt được đặc điểm chung và riêng của giống cây trồng + Có kỹ năng kiểm nghiệm hạt giống, lai của các cây tự thụ phấn và giao phấn - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mĩ, ham học hỏi + Vận dụng kỹ thuật lai, kiểm nghiệm hạt giống để gia tăng năng suất và phẩm chất cây trồng. Nội dung của môn học/mô đun: 1
Chương I: KHÁI QUÁT VỀ CÔNG TÁC GIỐNG CÂY TRỒNG Giới thiệu: Nội dung bài trình bài khái niệm về giống, các phương pháp phân loại và lịch sử phát triển của khoa học chọn giống cây trồng. Mục tiêu: - Kiến thức: + Trình bày được lịch sử phát triển chọn giống cây trồng, khái niệm về giống + Trình bày vai trò của giống trong sản xuất nông nghiệp + Trình bày được đặc điểm chung và riêng của giống cây trồng - Kỹ năng: + Biết được cách phân loại giống cây trồng + Biết được nhiệm vụ của khoa học chọn giống + Biết mối quan hệ giữa khoa học chọn giống - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mĩ, quan sát ham học hỏi Nội dung chương 1. Chọn giống cây trồng và lịch sử phát triển 1.1. Chọn giống cây trồng 1.1.1 Thời kỳ chọn giống giản đơn Loài người đã bắt đầu công việc chọn giống từ thời xa xưa, khi chuyển từ phương thức sống dựa vào săn bắt và hái lượm sang trồng trọt và chăn nuôi. Trong thời kỳ này, mặc dù con người không đặt trước cho mình mục tiêu tuyển chọn ra giống với những đặc tính nhất định nào đó nhưng ý muốn đạt được năng suất cao và phẩm chất tốt đã thúc đẩy họ chọn những cá thể tốt nhất trên ruộng hay những trái, hạt ngon nhất để lại làm giống cho vụ sau. Giai đoạn chọn giống giản đơn này đã kéo dài trong nhiều ngàn 2
năm. Việc chọn giống và để giống trong thời kỳ này hoàn toàn do người sản xuất tự đảm nhận. Khoa khảo cổ học đã xác định được vết tích một số giống cây trồng trong các hang động người cổ khoảng 10.000 năm trước Công nguyên. Ngay từ khoảng 2.000 năm trước Công nguyên, các thư tịch cổ Hy Lạp, La Mã, Trung Quốc đã mô tả cách chọn giống. Khái niệm về sự sai khác giữa các giống cây trồng ngày càng được xác định rõ hơn. Kết quả đạt được trong quá trình chọn giống giản đơn này tuy rất chậm, nhưng thật là to lớn, nhờ sự tích lũy qua hàng ngàn năm. Đó là sự hình thành các giống cây trồng quí giá từ những loại cây hoang dại ít có giá trị kinh tế. 1.1.2 Thời kỳ ra đời và hoạt động của các trung tâm Những chuyển biến lớn trong lĩnh vực chọn giống đã diễn ra vào cuối thế kỷ thứ XVIII. Trong giai đoạn này, sự phát triển mạnh mẽ của chủ nghĩa tư bản ở các nước Tây Âu đã có ảnh hưởng lớn đến nông nghiệp. Sự ra đời của hàng loạt các trung tâm dân cư và công nghiệp lớn đã làm gia tăng nhanh chóng nhu cầu lương thực và 11 nguyên liệu cho công nghiệp. Nhu cầu đó thúc đẩy sự phát triển của nông nghiệp tiến lên một giai đoạn mới với qui mô rộng lớn trong lĩnh vực chọn giống gia súc và cây trồng. Bên cạnh đó, các thành tựu trong lĩnh vực thực vật học, phân loại thực vật, kỹ thuật hiển vi đã có ảnh hưởng lớn đến sự phát triển của khoa học chọn giống. Trong thời kỳ này các nhà chọn giống phương Tây đã đạt được một số kết quả trong việc chọn giống lúa và nhiều loại cây trồng khác. Họ đã chỉ rõ ý nghĩa và kỹ thuật tuyển chọn. Ngoài phương thức chọn giống dân gian vẫn được tiến hành rộng rãi, công việc chọn giống và sản xuất giống trong giai đoạn này còn được các nhà chọn giống chuyên nghiệp đảm nhận. Năm 1774, Trung tâm chọn giống “Vibnorin” được thành lập ở gần Paris đã có nhiều đóng góp trong việc phát triển khoa học chọn giống trong giai đoạn đầu. Lần đầu tiên, trung tâm này tiến hành đánh giá một cách có hệ thống các cây tuyển chọn từ những tổ hợp lai lúa mì giữa các thế hệ con cháu của chúng. Đặc biệt trung tâm này đã thành công trong việc chọn giống củ cải đường đã tạo ra được giống có hàm lượng đường cao gần gấp ba lần giống hoang dại. Thành công này đã biến cây củ cải đường hoang dại thành một loại cây trồng có giá trị kinh tế cao. Kết quả đạt được cho thấy tác dụng to lớn của chọn giống trong việc thay đổi đặc tính của cây trồng theo hướng mong muốn của con người. Tuy nhiên, so với nhiều ngành khoa học khác như toán, vật lý , hóa học thì khoa 3
học chọn giống phát triển vẫn còn chậm hơn rất nhiều, vì chưa có một cơ sở lý luận đúng đắn. 1.2. Lịch sử phát triển của khoa chọn giống Học thuyết Darwin ra đời vào nửa cuối thế kỷ XIX đã có ảnh hưởng quyết định đến sự phát triển của khoa học chọn giống. Darwin đã tập hợp kinh nghiệm và kết quả các nhà chọn giống gia súc và cây trồng. Đặc biệt, qua tác phẩm “ sự thay đổi của động vật và thực vật trong điều kiện nuôi trồng “ Darwin đã chứng minh chọn lọc chính là một nghệ thuật. Thuyết tiến hóa sinh vật do Darwin đề ra đã trở thành nền tảng khoa học đầu tiên của chọn giống, vì thực chất của việc chọn giống là thức đẩy quá trình tiến hóa của cây trồng và gia súc dưới tác động của con người theo hướng có lợi cho mình. Có thể nhận thấy dễ dàng ba đường hướng chính của sự tiến hóa sinh vật, đó là: Biến dị di truyền do gen, Lai khác loài, Đa bội hóa. Các phương pháp chọn giống cũng tác động theo các hướng trên, nên có tác dụng thúc đẩy nhanh quá trình tiến hóa của cây trồng. Năm 1886, một trung tâm chọn giống mới được thành lập ở Svalop, Thụy Điển. Chính ở đây lần đầu tiên người ta đã áp dụng có kết quả trên qui mô lớn phương thức tuyển chọn dòng thuần đối với cây tự thụ phấn, mà cơ sở lý luận của nó mãi đến ngàn chục năm sau mới được W.L. Johannsen phát hiện. Cho đến nay trạm chọn giống này vẫn là một trong những cơ sở chọn giống nổi tiếng nhất của Châu Âu. Mặc dù những mầm móng đầu tiên của khoa học chọn giống đã hình thành trong các công trình của những nhà khoa học cuối thế kỷ XVIII và trong thế kỷ XIX nhưng khoa học chọn giống chỉ thật sự hình thành vào đầu thế kỷ XIX khi cơ sở l luậ của nó là di truyền học ra đời. Kể từ đó các phương pháp chọn giống được hoàn thiện nhan chóng. Ngoài biện pháp lai giống đã được áp dụng từ trước các phương pháp gây đột biến bằng tác nhân l học và hóa học, đa bội hóa… được ứng dụng rộng rãi để tạo các nguồn vật liệu khởi đầu đã góp phần nâng cao nhan chóng hiệu quả của công tác chọn giống. Trong một chừng mực nhất định các nhà chọn giống đã có thể tạo giống theo những mô hình mà yêu cầu của thực tiễn 12 sản xuất. Công tác chọn giống và sản xuất hạt giống đã tiến lên qui mô công nghiệp hóa ở các trung tâm nghiên cứu và các cơ sở sản xuất giống chuyên nghiệp. Việc chọn giống dân gian mặc dù vẫn còn tiếp tục nhưng vai trò của nó ngày càng thu hẹp nhanh chóng do không có đủ khả năng đáp ứng 4
được những yêu cầu ngày càng cao đối với giống của nền sản xuất nông nghiệp hiện đại. Những thành tựu có nghĩa thực tiễn của Mitsurin ở Nga cũng như của Luther BurBank ở Mỹ đã góp phần đưa khoa học chọn giống tiến thêm một bước đáng kể. Mitsurin đã tạo được cho đất nước Liên Xô hơn 300 giống cây ăn trái có giá trị, Luther Bur Bank đã tạo được cho nước Mỹ hơn 200 giống cây trồng trong đó có một số loài không có trong tự nhiên trước đó. Có thể xem đó là những kỳ công lịch sử chọn giống. Mitsurin cũng cũng như BurBank đã áp dụng rộng rãi phương pháp lai kết hợp với việc tuyển chọn chặt chẽ các thế hệ con lai. Mitsurin chỉ rõ là con người có khả năng hướng sự hình thành các giống theo những đặc điểm và tính chất mong muốn. Phương châm của ông đề ra là “chúng ta không thể chờ đợi ân huệ của thiên nhiên, nhiệm vụ của chúng ta là giành lấy chúng từ thiên nhiên”. Tổ chức và qui mô nghiên cứu về chọn giống cây trồng trên thế giới từ khoảng vài chục năm trở lại đây đã có những bước phát triển lớn lao, theo xu hướng chung là các nhà chọn giống đi chuyên sâu theo một chuyên môn hẹp, còn các cơ quan nghiên cứu về giống thì tập trung những tập thể lớn gồm các nhà khoa học thuộc nhiều ngành chuyên môn khác nhau như di truyền chọn giống, sinh lý, sinh hóa, bảo vệ thực vật, nông hóa, trồng trọt để cùng phối hợp hoạt động theo một chương trình rộng lớn, thống nhất. Ngày nay những thành tựu mới về giống là kết quả tổng hợp của nhiều ngành khoa học khác nhau, là công lao của những tập thể các nhà khoa học thuộc nhiều lĩnh vực chuyên môn khác nhau. Ngoài sự phối hợp nghiên cứu trong từng cơ quan, mối quan hệ hợp tác giữa các cơ quan nghiên cứu giống ở các nước khác nhau trên thế giới cũng ngày càng được mở rộng. Chuyển biến trên đã mang đến những kết quả lớn lao trong việc chọn tạo hàng loạt giống cây trồng mới có năng suất cao, với nhiều đặc tính sinh học và kinh tế tốt, trong những khoảng thời gian ngắn kỷ lục. Những thành tựu của công tác chọn giống đã được nhanh chóng phổ biến ra sản xuất và trong nhiều trường hợp đã vượt khỏi phạm vi một quốc gia. Trong những năm gần đây, sự phát triển nhanh chóng của ngành kỹ thuật gen đã mở ra một hướng chọn giống mới đầy triển vọng bằng cách chuyển từ gen hoặc đoạn nhiễm sắc thể mong muốn từ loài này sang loài khác để tạo nên những giống mới mang các đặc tính tốt của nhiều loài khác nhau. Mặc dù hiện nay khả năng này mới được thể nghiệm ở một số ít loài vi sinh vật và cây trồng, nhưng người ta tin chắc rằng đó là tương lai của ngành chọn giống hiện đại và sẽ bổ sung rất hiệu nghiệm cho các phương pháp 5
lai hữu tính, gây đột biến, đa bội hóa đã có. Trong một tương lai không xa lắm nền nông nghiệp của thế giới sẽ có những bước chuyển biến lớn lao và bước tiến nhảy vọt đang được phôi thai của khoa học chọn giống. Có thể nói là con người đã và đang cướp quyền của tạo hóa trong việc tạo ra các loại cây trồng mới chưa hề có trong tự nhiên. 2. Giống và công tác giống cây trồng 2.1. Giống cây trồng * Khái niệm về giống “Giống là một nhóm cây trồng, có đặc điểm kinh tế, sinh học và các tính trạng hình thái giống nhau, cho nĕng suất cao, chất lượng tốt ở các vùng sinh thái khác nhau và điều kiện kỹ thuật phù hợp.” Giống (Varieties, Cultivar) do một nhóm thực vật hợp thành nên có một nguồn gốc chung từ một cá thể hay một số cá thể có đặc tính, tính trạng giống nhau. Giống cây trồng là một quần thể thực vật có giá trị sử dụng bởi các tính trạng về đặc điểm sinh lý, về sinh trưởng phát dục, về canh tác của các cá thể giống nhau trong quần thể, đảm bảo tính đồng đều, tính ổn định của giống. Từ khái niệm trên đi đến định nghĩa về giống cây trồng như sau: Giống cây trồng là một quần thể cây trồng do con người sáng tạo ra nhằm thỏa mãn những yêu cầu nào đó của mình. Nhóm cây trồng đó phải có tính di truyền và biến dị nhất định, phải có những đặc trưng về đặc tính sinh vật, về hình thái, về kinh tế nhất định, có tính di truyền ổn định và được thực tiễn kiểm chứng có khả nĕng cho nĕng suất cao, phẩm chất tốt trong những khu vực và điều kiện canh tác nhất định. Theo Pháp lệnh giống cây trồng số 03/2004/ L-CTN ngày 4/04/2004 định nghƿa “Giống cây trồng là một quần thể cây trồng đồng nhất về hình thái và có giá trị kinh tế nhất định, nhận biết được bằng sự biểu hiện của các đặc tính do kiểu gen quy định và phân biệt được với bất kǶ quần thể cây trồng nào khác thông qua sự biểu hiện ít nhất một đặc tính và di truyền cho đời sau”. Theo FAO thì giống phải hội đủ ba điều kiện: - Đặc thù riêng biệt (Distinct) 6
- Đồng nhất về: Hình thái, sinh học, kinh tế (Homogenous) - Ổn định (Stable) Phân loại thực vật cho biết khái niệm về sự giống nhau, khác nhau và nguồn gốc của các đơn vị phân loại. Đơn vị cơ bản của phân loại là loài. Các cá thể thuộc cùng một loài lai với nhau được dễ dàng và cho các thế hệ sau hữu thụ. Tuy nhiên đơn vị phân loại này không đủ đáp ứng yêu cầu của thực tiễn sản xuất nông nghiệp, do có sự khác biệt về các đặc tính sinh học giữa các dạng thực vật trong phạm vị một loài. Sản xuất nông nghiệp và chọn giống đòi hỏi phải có sự phân biệt chi tiết hơn về các quần thể cây trồng thuộc cùng một loài. Sự phân biệt này dẫn đến khái niệm về giống cây trồng. Giống phân biệt với nhau trước tiên là ở các mặt sau : - Các đặc điểm hình thái - Sự khác nhau về độ dài của chu kǶ sinh trưởng - Sự khác nhau về độ dài của các giai đoạn sinh trưởng và phát triển - Đặc điểm sinh sản và tiềm nĕng nĕng suất - Đặc điểm của các thành phần năng suất - Sự khác nhau về các thành phần sinh thái - Phản ứng đối với các yếu tố khác nhau của điều kiện môi trường - Khả năng kháng bệnh - Khả năng kháng sâu hại - Khả năng thích ứng với điều kiện canh tác nhất định Như vậy giống là một quần thể cây trồng có những đặc điểm sinh học, giống nhau trong một chừng mực nhất định, được tạo ra để gieo trồng trong những điều kiện tự nhiên và sản xuất nhất định. Giống cây trồng có những đặc điểm chung là: - Quần thể gồm một hay một số kiểu gen nhất định được xem là giống khi được gieo trồng trong sản xuất. - Quần thể cây trồng hợp thành một giống có chung một nguồn gốc. Quần thể đó được nhân ra từ một hoặc một số ít cá thể ban đầu. 7
- Các cá thể cây trồng thuộc cùng một giống có những đặc điểm sinh học và hình thái giống nhau. Mức độ giống nhau tùy thuộc vào phương pháp tuyển chọn; - Khác với các loài tư liệu sản xuất thông thường, giống là một loại tư liệu sản xuất chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố ngoại cảnh như thời tiết, độ ẩm, đất đai, kỹ thuật canh tác - Giống được tạo ra để trồng trong những điều kiện tự nhiên nhất định, với những biện pháp canh tác nhất định. Vì vậy, một giống có nĕng suất cao ở vùng này với điều kiện canh tác này có thể trở nên không thích hợp khi đem trồng ở vùng khác hoặc với những điều kiện canh tác khác. Không có hoặc không thể có một giống tốt cho mọi nơi, và trong mọi điều kiện. 2.2. Công tác giống - Công tác giống cây trồng là tạo ra số lượng lớn cần thiết để cung cấp cho sản xuất đại trà. - Duy trì củng cố độ thuần chủng sức sống và tính trạng điển hình của giống. - Đưa giống tốt phổ biến nhanh vào sản xuất. CÂU HỎI ÔN TẬP Câu 1: Lịch sử phát triển của khoa học chọn giống chia ra làm mấy thời kỳ chính? Vai trò của mỗi thời kỳ? Câu 2: Giống cây trồng là gì? Mục đích của công tác giống cây trồng? 8
Chương 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỌN LỌC CƠ BẢN Giới thiệu: Chọn lọc các tính trạng và kểu gen tốt là một khâu rất quan trọng trong chọn giống cây trồng. Bài giảng nêu lên các nhân tố ảnh hưởng, các nguyên tắc chọ lọc, phương pháp chọn giống cây trồng. Mục tiêu: Kiến thức: + Trình bày được các nhân tố ảnh hưởng đến chọn lọc + Trình bày được các nguyên tắc của chọn lọc + Trình bày được phương pháp chọn giống cây trồng Kỹ năng: + Có kỹ năng chọn lọc những đặc điểm có lợi của cây tự thụ phấn và giao phấn + Phân tích được đặc điểm chọn giống truyền thống và hiện đại thông dụng Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Vận dụng phương pháp chọn lọc vào thực tế sản xuất + Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, ham học hỏi Nội dung chương : 1. Cơ sở lí luận về chọn lọc 1.1. .Khái niệm về chọn lọc Chọn lọc giống là quá trình chọn lọc cơ bản do con người tiến hành trên cây trồng gồm hai mặt song song vừa tích lũy những biến dị có lợi, vừa đào thải những biến dị không có lợi cho con người trong tạo giống cây trồng. 1.2. Vai trò của chọn lọc - Chọn lọc có vai trò tạo ra tổ hợp gen thích nghi, sàng lọc và loại bỏ cá thể có kiểu hình không thích nghi. 9
- Chọn lọc tự nhiên có vai trò làm tăng sức sống và tăng khả năng sinh sản của những cá thể có kiểu hình thích nghi. 1.3. Phương thức sinh sản của cây trồng Sự đa dạng về các hình thức sinh sản ở thực vật có hoa đã giúp cho ngành nầy phân bố rộng rãi và chiếm ưu thế trên môi trường đất liền. Trong sự sinh sản hữu tính, hạt phấn được gió hay động vật mang đi đến bộ phận cái của hoa để được thụ tinh. Hợp tử phát triển thành phôi và được bảo vệ bên trong hột. Ngoài ra có nhiều thực vật có thể tự nhân giống lên mà không qua sự thụ phấn hay thụ tinh gọi là sinh sản vô tính. 1.3.1 Sinh sản sinh dưỡng Là sự tạo thành một cơ thể mới trọn vẹn từ bất kỳ một phần nào đấy của cơ thể cây "mẹ", hiện tượng nầy gọi là quá trình tái sinh và là hiện tượng phổ biến ở thực vật; cả sự phân đôi ở những cơ thể đơn bào cũng được xem là hình thức sinh sản sinh dưỡng. Trong sự sinh sản sinh dưỡng, những đặc tính của cây mẹ đều được truyền lại cho các thế hệ con cái. Trong khi đó, con cái được sinh ra từ hột không phải luôn luôn lặp lại những tính chất của các dạng cha mẹ mà thường rất biến đổi; nhiều đặc tính có giá trị của loài có thể bị mất đi trong khi sinh sản bằng hột. Vì lẽ đó mà hiện nay trong nông nghiệp, trong trồng cây ăn quả và trong nghề trồng hoa, sinh sản sinh dưỡng được áp dụng rộng rãi. Người ta lợi dụng những khả năng của sinh sản sinh dưỡng để tạo cây mới nhanh chóng và để giữ được phẩm chất của cây. * Các hình thức sinh sản sinh dưỡng trong tự nhiên + Bằng sự chia cắt cơ quan dinh dưỡng mẹ: Hình thức nầy phổ biến ở thực vật bậc thấp như tảo, cơ thể đơn bào như tảo lục Chlamydomonas thì từ một tế bào ban đầu sẽ phân chia thành 2, 4, 8, 16 … tế bào, tảo đa bào dạng sợi như Oscillatoria thì sinh sản bằng tảo đoạn. Ở thực vật có hoa, hình thức nầy rất đa dạng và đôi khi quan trọng hơn sự sinh sản bằng hột. Trường hợp đơn giản nhất, các cành của cây gỗ, cây bụi hay cây thân cỏ nằm sát mặt đất, thân ngầm, hành, các chồi phụ đều có khả năng sinh rễ đâm chồi trong sự sinh sản sinh dưỡng . * Bằng thân bò: 10
Ở các mắt thân nơi giáp với đất sẽ hình thành nên rễ bất định, chồi nách sẽ phát triển mọc thành nhánh thẳng đứng lên; lóng của thân bò có thể chết hoặc bị cắt đứt nhưng chồi mới được hình thành vẫn sống độc lập. Gặp ở rau má (Centella), rau dệu (Alternanthera), cỏ lá gừng (Axonopus) đâm rễ mọc tràn lan, lâu ngày phần già ở giữa chết đi phóng thích ra rất nhiều cây con. Nhiều loài có thể đứt đoạn ra từ trước và nhánh mọc rễ sau mà vẫn sống như cỏ thủy sinh Hydrilla, cỏ kim ngư (Ceratophyllum), lục bình (Eichhornia) … Một số hình thức sinh sản sinh dưỡng tự nhiên ở thực vật * Bằng nhánh đặc biệt - Ngó / nhánh dài ở nhiều thân có hay không có lá bò trên mặt đất bằng những lóng dài, xa xa trên thân nầy mọc cho ra nhiều lóng ngắn với mắt (đốt) mọc rễ và chồi nách mọc thành cây thẳng đứng lên. Nhánh đặc biệt đó được gọi là ngó; gặp ở húng lũi (Menthaaquatica var. crispa), lá lốt (Piper lolot), họ Sen (Nymphaeaceae), cát đằng (Thunbergia grandiflora) … Nhánh dài có thể là nhánh ngầm và được gọi là drageons; gặp ở cỏ ống, cỏ cựa gà (Panicum repens) cho rất nhiều nhánh ngầm sinh ra thân khác rất mau lẹ, rau giấp cá (Houttuynia cordata) cũng nhảy rất mau nhờ drageons. - Nhánh ngắn như cỏ chỉ (Cynodon dactylon) khi gặp đất tốt mọc rất mau và trên ngọn nhánh nảy sanh ở một mắt rất nhiều chồi nách và chồi bất định, khi gặp đất là mỗi mắt ấy có thể cho ra rất nhiều thân khác. * Sinh sản bằng các cơ quan đặc biệt - Thân rễ / căn hành thường gặp ở cỏ đa niên; trên thân ngầm mọc rễ mang các vẩy lá tại các mắt, nơi đó các mầm chồi sẽ cùng với rễ phát triển thành cây con mới. Ví dụ cỏ tranh (Imperatacylindrica), cỏ gà (Cynodon dactylon), các cây họ Củ dong (Marantaceae), họ Gừng (Zingiberaceae) … - Thân củ và củ có nhánh ngầm phát triển thành củ sau khi rời khỏi thân mẹ sẽ mọc mau lẹ như cỏ cú (Cyperus rotundus), huỳnh tinh (Maranta esculenta - Marantaceae), năng (Eleocharis tuberosa), khoai tây, khoai ngọt, khoai từ (Dioscorea), khoai lang (Ipomoea batatas) … cũng là những "củ" để sinh sản sinh dưỡng. 11
- Hành là hình thức sinh sản của các loại thân cỏ một năm, từ kẽ các vảy mọng nước của thân sẽ mọc cho ra một hành con; gặp ở họ Hành (Liliaceae), họ Thủy tiên (Amaryllidaceae). - Miên hành là nhánh ngắn chứa chất dinh dưỡng và được các vảy (lá) bao bọc, sẽ phát triển thành cây mới khi thời tiết thuận hợp như ở Utricularia, Myriophyllum, Hydrocharis … - Chồi rễ/chồi thân khi cá thể mới phát triển từ chồi phụ trên rễ hoặc ở gốc thân. Ví dụ cây con sẽ mọc từ gốc cây mía để cho mùa sau. Hình thức nầy phổ biến ở thực vật. - Truyền thể hay cầu hành hoặc tép, là những nhánh ngắn mà lá phù to thành củ. Cầu hành có thể mọc ở: + Nách lá: tỏi với mỗi tép tỏi là một cầu hành, rau trai (Commelina) cũng tương tự. + Trên lá: như ở lá trường sinh (Kalanchoe), cây thuốc bỏng (Bryophyllum calicinum), thu hải đường (Begonia), liên đài (Cotyledon glauca) có truyền thể ở trên lá hay ở kẽ các răng lá. + Cầu hành mọc trên phát hoa hay trên hoa gọi là sobole. Ở Globba có một khối tròn trắng mọc ở nách mỗi lá hoa; ở Cyperus alternifolius trồng làm kiểng, nách lá hoặc cho ra cầu hành hoặc cho ra hoa. * Các hình thức sinh sản sinh dưỡng nhân tạo Nhờ vào những đặc tính hay cơ quan sinh sản sinh dưỡng tự nhiên của cây, nhà trồng trọt áp dụng để trồng hay tạo cây mới. Các hình thức như sau: * Giâm cành là hình thức sinh sản có nhiều ý nghĩa trong thực tế. Trong tự nhiên, các phần khác nhau của cơ thể thực vật có khả năng tái sinh thành cây mới và người ta dựa vào khả năng nầy để áp dụng vào thực tiển trồng cây một cách nhanh nhứt. Khi cắt rời một cơ quan hay một bộ phận của cây đem cắm xuống đất, gặp điều kiện thuận hợp sẽ mọc rễ và hình thành cây mới. 12
- Đem giâm cành của những cây STD, chồi phát triển tận cùng phía trên ngọn và rễ phát triển ở dưới gốc nhờ tính hướng cực của thực vật; ngoài ra, cũng còn kể đến những chất kích thích sinh trưởng có tác dụng trong việc hình thành nên rễ phụ và chồi. Chồi của cành giâm được phát triển từ các chồi nách, chồi phụ, hoặc do chồi ngủ thức dậy và nảy mầm. Chồi mầm cũng có thể được phát triển từ mô mới * Một số hình thức sinh sản sinh dưỡng đặc biệt ở thực vật Của thân hoặc mô callus (callus là khối nhu mô không có hình dạng nhứt định, gồm những tế bào khá lớn được sắp xếp rời nhau, được hình thành do tế bào nhu mô phân cắt hay từ tượng tầng). Mô callus được hình thành khi cây bị thương hay trong sinh sản dinh dưỡng. Ở thân non, rễ phụ thường được phát sinh từ vỏ trụ, ở thân già thì từ tầng phát sinh. Trong cành giâm, sự hình thành chồi thường dễ dàng xảy ra ở tầng sinh bần, còn ở rễ trụ thì từ tượng tầng libe gỗ. - Cắt từng khúc rễ ra đem giâm, trên rễ đó phát triển những chồi phụ. Trong thiên nhiên, chồi sinh ra trên rễ tương đối ít, chỉ gặp ở các cây gỗ. Có thể áp dụng cho các cây mận, táo, chà là kiểng, long não, hoa hồng, thầu dầu … Thường người ta cắt rễ bên cấp I một đoạn dài khoảng 10 - 20cm đem dập xuống chổ đất ẩm; chồi phụ được hình thành ở rễ lớn hơn ở thân và trong cả hai trường hợp, chồi đó đều được xuất hiện từ mô phân sinh được tạo thành từ các nhu mô libe trong bó libe non. Tính hướng cực ở sự giâm cành bằng rễ cũng được xem là kết quả tác dụng của Auxin, chất nầy được vận chuyển tới phần ngọn của rễ. Nồng độ cao của Auxin tạo khả năng hình thành rễ, nồng độ thấp của Auxin sẽ phát triển chồi. - Nhờ khả năng hình thành chồi và rễ, lá bị cắt rời khỏi cơ thể mẹ đem giâm có thể hình thành chồi và rễ, tuy nhiên mức độ nầy không giống nhau ở các cây khác nhau. Nhiều loài thu hải đường (Begonia) chồi dễ dàng hình thành trên cả cuống lẫn phiến lá. Ở cây thuốc bỏng (Kalanchoe pinnatum) cây con hình thành tại chỗ lõm của mép lá khi lá rơi xuống đất, rất thường gặp cây con mọc khi lá còn ở trên cây. - Khi thân, rễ, lá bị thương hay bị một vết cắt tại một chỗ nào đó; sau một thời gian dưới điều kiện thích hợp, sẽ xuất hiện một phần mô lồi ra màu trắng nhạt hoặc vàng 13
nhạt gọi là callus. Mô callus hình thành từ bề mặt của lát cắt và cả những lớp sâu bên trong, và từ mô callus có thể hình thành nên các cơ quan khác nhau của cây, sẽ xuất hiện cả rễ và chồi của cây mới. Về nguyên tắc, callus có thể được hình thành từ bất cứ mô sống nào của cây như nhu mô vỏ, tế bào nhu mô gỗ; đặc biệt callus được tạo thành rất dễ dàng và nhanh từ các mô phân sinh hay các mô chuyển sang trạng thái phân sinh, một phần từ tầng phát sinh và vỏ trụ. Mô callus giống nhau ở tất cả các cây, được cấu tạo từ các tế bào nhu mô có hình dạng và kích thước khác nhau, sắp xếp không theo một thứ tự nào. Dưới tác dụng của kích thích tố, mô callus hình thành nên các tế bào mới, đồng thời các tế bào mô callus có tác dụng như nguồn dự trữ chất dinh dưỡng. * Chiết cây: là tạo điều kiện cho cành chiết ra rễ từ trên cây mẹ rồi sau đó mới cắt rời khỏi cây mẹ đem trồng chỗ khác; thường được áp dụng đối với chanh, cam, hoa hồng * Ghép cây : là dùng một cây, một cành hay một chồi được cắt rời đem ghép lên một cây khác của các cây có cùng loài hay thứ của cùng loài; mục đích là dùng một cây hay gốc ghép cung cấp chất dinh dưỡng đồng thời phù hợp với môi trường khắc nghiệt như đất xấu, mặn, khô cằn sỏi đá, chịu lạnh hay kháng bệnh… Chất lượng của quả được xác định bởi kiểu gene của cành ghép, không bị kiểu gene của gốc ghép làm giảm đi. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp gốc ghép có thể làm biến đổi đặc điểm của cành ghép như dưa hấu ghép trên gốc bầu cho quả to nhưng thường không ngon. Cành ghép (scoin) là cành hay chồi đem ghép vào, cây có rễ được ghép gọi là gốc ghép (stock) và ghép cây được thực hiện lúc cây còn non. Phương pháp nầy thường dùng trồng cây ăn quả, dễ nhứt là ở họ Cà (Solanaceae) với cà chua các loài khác nhau, khoai tây, thuốc lá … Họ Bầu bí (Cucurbitaceae) với các giống dưa hấu, dưa bở, dưa chuột, mướp … họ Đậu (Fabaceae) … 1.3.2 Sinh sản vô tính Là hình thức sinh sản đặc biệt bằng một tế bào gọi là bào tử được sinh ra trong bào tử phòng hay túi bào tử. 14