Giáo trình: Sản xuất giống và công nghệ hạt giống - TS.Vũ Văn Liết

Chia sẻ: Up Upload | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:235

Thêm vào BST

Báo xấu

376
lượt xem 103
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khoa học và công nghệ hạt giống ngày càng có vai trò quan trọng trong nền nông nghiệp hiện đại và kinh tế thị trường. Nó góp phần nâng cao năng suất, sản lượng và hiệu quả sản xuất nông nghiệp.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình: Sản xuất giống và công nghệ hạt giống - TS.Vũ Văn Liết

B GIÁO D C VÀ ðÀO T O TRƯ NG ð I H C NÔNG NGHI P 1 – HÀ N I TS.VŨ VĂN LI T - PGS.TS.NGUY N VĂN HOAN Ch biên: TS.VŨ VĂN LI T S N XU T GI NG VÀ CÔNG NGH H T GI NG Hà N i – 2007
L I NÓI ð U Cu n sách Khoa h c và Công ngh h t gi ng c a Larry O.Copeland, Miller B. Mc Donald, 1995 ông d n m t bài thơ c c a Fay Yauger, m t nông dân làm vư n v i hy v ng h t n y m m t t hơn trong s n xu t c a mình M t cho chim Ó M t cho qu M t h t b ñi và M t h t ñ tr ng Bài thơ c cho chúng ta th y, t xa xưa ngư i nông dân ñã r t quan tâm ñ n ch t lư ng h t gi ng vì h t gi ng cơ s ñ u tiên cho canh tác c a h . Ngày nay v i nh ng ti n b vư t b c trong t o gi ng cây tr ng, nhi u lo i gi ng cây tr ng m i ra ñ i như gi ng c i ti n, gi ng ưu th lai, gi ng chuy n gen...nh ng gi ng cây tr ng có nhi u ñi m khác bi t v i các gi ng ñ a phương 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 ñòi h i ngư i s n xu t ph i có ki n th c và k năng. David Shires,2005 cho r ng h t là tư li u s ng, do v y gieo tr ng, thu ho ch và quá trình s n xu t khác ph i ñ m b o ñ h t gi ng lúa có s c s ng, năng su t và s n lư ng cao nh t. M t gi ng lúa có th phát huy h t ti m năng năng su t c a nó cũng ph i gieo tr ng b ng nh ng h t gi ng có ch t lư ng t t. Nhi u nghiên c u ñã kh ng ñ nh h t gi ng t t góp ph n tăng năng su t lúa 5 – 20%. K thu t s n xu t h t gi ng cây tr ng ưu th lai ñòi h i công ngh cao hơn gi ng cây tr ng c i ti n, nhà s n xu t ph i có ki n th c duy trì dòng b m b t d c ñ c (MS), t b t h p (SI) hay dòng t ph i thu n và công ngh s n xu t h t lai F1. S n xu t h t gi ng không ch ñòi h i duy trì ñ thu n di truy n, có s c s ng và các ch tiêu ch t lư ng khác ñ t tiêu chu n Qu c gia. ð ng th i cũng ñòi h i nâng cao năng su t h giá thành ñem l i l i nhu n cho ngư i s n xu t và nông dân. Khoa h c và công ngh h t gi ng ngày càng có vai trò quan tr ng trong n n nông nghi p hi n ñ i và kih t th trư ng. Nó góp ph n nâng cao năng su t, s n lư ng và hi u qu s n xu t nông nghi p. Cu n giáo trình s n xu t gi ng và công ngh h t gi ng v i mong mu n ñóng góp m t ph n nh vào phát tri n tri n nông nghi p. Tuy nhiên ñây là m t lĩnh v c khoa h c m i nư c ta, do v y nh ng k t qu nghiên c u trong nư c còn h n ch . Chúng tôi ñã c g ng tham kh o nh ng k t qu nghiên c u m i nh t c a nư c ngoài và trong nư c ñ biên so n cu n sách, nhưng không tránh kh i nh ng thi u sót. Nhóm tác gi mong mu n nh n ñư c nh ng ý ki n ñóng góp quý báu c a các nhà khoa h c, h c viên cao h c, NCS và ñ c gi trong và ngoài nư c ñ cu n sách hoàn thi n hơn. Tác gi 2 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và công ngh h t gi ng-----------------------
M CL C CHƯƠNG 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 vô tính...................................................................................................11 1.1.1.1 Sinh s n sinh dư ng ......................................................................................11 1.1.1.2 Sinh s n vô 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 hư ng ñ n bi u hi n gi i tính ..................20 1.1.2.2 Hi n tư ng t b t h p ng d ng trong s n xu t h t gi ng ..........................22 1.1.2.3 Hi n tư ng b t d c ñ 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 hoá hoa........................................................................................................29 1.2.3 Hình thái c a hoa .................................................................................................30 1.2.4 S phát sinh ñ i bào t .........................................................................................30 1.2.5 Phân lo i hoa........................................................................................................32 1.2.6 Phát tri n c a 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 phôi .........................................................................................36 1.3.4 Phát tri n n i nhũ ................................................................................................37 CHƯƠNG 2 ..........................................................................................................................39 THÀNH PH N HOÁ H C C A H T ...............................................................................39 2.1 Vai trò c a h t và y u t nh hư ng ñ n thành ph n hoá h c c a h t........................39 2.1.1 Vai trò c a h t ......................................................................................................39 2.1.2 Các y u t nh hư ng ñ n thành ph n hoá 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 rư u 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 3 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và công ngh h t gi ng-----------------------
2.5 Các h p ch t hoá 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 trư ng ..................................................................................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 CHƯƠNG 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 môi trư ng ......................................................................................54 3.3 Quá trình n y m m c a h t .........................................................................................57 3.3.1 S hút nư c..........................................................................................................57 3.3.2 Ho t ñ ng c a Enzyme ........................................................................................59 3.4 Phá v các mô d tr .................................................................................................60 3.4.1 Chuy n hóa mô d tr các bon hydrat.................................................................62 3.4.2 Chuy n hoá lipid..................................................................................................63 3.4.3 Chuy n hoá protein.............................................................................................65 3.4.4 Các h p ch t ch a Phosphorus ...........................................................................65 3.5. Kh i ñ u sinh trư ng c a phôi ..................................................................................65 3.6 S xu t hi n c a r .....................................................................................................66 3.7 Hình thành cây con ....................................................................................................66 3.8 M t s cơ ch sinh hoá khác c a quá trình n y m m c a h t.....................................66 3.8.1 Mô hình hóa sinh c a Amen................................................................................66 3.8.2 Kh i lư ng ch t khô ............................................................................................67 3.9 S kích thích hoá h c c a s n y m m.......................................................................68 3.10 Các y u t khác nh hư ng ñ n s n y m m ...........................................................70 CHƯƠNG 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 hư ng c a Gen ..................................................................................75 4.3.2 nh hư ng c a môi trư ng..................................................................................75 4.4 Nguyên nhân và phương pháp phá ng sơ 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 ñ ng ñ n ng ngo i sinh .......................................................75 4.4.1.2 Phương pháp phá ng ngo i sinh .................................................................78 4 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và công ngh h t gi ng-----------------------
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 Phương pháp phá ng n i sinh ....................................................................81 4.3 Ng th c c p ...........................................................................................................84 CHƯƠNG 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 ñánh 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 ñ 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 Phương pháp ki m tra hoá sinh khác..................................................................89 5.3.5- Phương pháp ñánh giá ho t ñ ng c a enzim thu phân .....................................90 5.3.6- ðánh gía t n thương h t gi ng ...........................................................................90 5.3.7 Các phương pháp khác ñ ñánh giá giá tr gieo tr ng c a h t gi ng...................90 CHƯƠNG 6 .........................................................................................................................92 S C 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 hư ng ñ 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 Môi trư ng 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 phương 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 ñ y già hoá nhanh(Accelerated Aging (AA) Test).......................98 6.1.4.3. Ki m tra thông qua tính d n ñi n ................................................................98 6.1.4.4 X lý n y m m mát .......................................................................................98 6.1.4.5 T l sinh trư ng 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 ñ n y m m ..........................................................................................100 6.1.4.9 Ki m tra b ng phương pháp Hiltner ( gieo h t dư i 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 Phương pháp ki m tra hô 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 ngăn ng a b nh h t gi ng........................................................................103 6.2.2.1 X lý trư c 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 Phương pháp xác ñ nh b nh n m h t gi ng.......................................................104 5 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và công ngh h t gi ng-----------------------
6.2.4.1 Ki m tra n m trên Agar ..............................................................................104 6.2.4.2 Phương pháp gi y th m ..............................................................................105 6.2.4.3 Phương pháp tính ñ c .................................................................................105 6.2.4.4 Phương pháp không nuôi 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 Phương 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 CHƯƠNG 7: .......................................................................................................................109 NGUYÊN LÝ CƠ 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 trò 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 trò c a s n xu t gi ng .................................................................................109 7.1.2.1 B o t n ki u gen hi n có 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 Phương th c sinh s n và s n ñ nh di truy n tương ñ i c a gi ng.........................110 7.2.1 Phương th c sinh s n .........................................................................................110 7.2.2 S n ñ nh tương ñ i c a gi ng.........................................................................110 7.2.2.1 Phương th c sinh s n và ñ ng thái di truy n qu n th cây t th ph n ...110 7.2.2.2 Phương th c sinh s n và ñ ng thái di truy n qu n th cây giao ph n ......111 7.2.2.3 Phương th c sinh s n và ñ ng thái di truy n qu n th cây sinh s n vô tính sinh dư ng ..............................................................................................................112 7.3 S thoái hoá gi ng ....................................................................................................113 7.3.1 Nh ng bi u hi n c a s thoái hoá......................................................................113 7.3.2 Nguyên nhân thoái hoá gi ng ............................................................................113 7.3.2.1 L n cơ gi i ..................................................................................................113 7.3.2.2 L n sinh h c ................................................................................................114 7.3.2.3 ð t bi n t nhiên ........................................................................................114 7.3.2.4 Hi n tư ng phân ly .....................................................................................114 7.3.2.5 Tích lũy b nh...............................................................................................114 7.3.2.6 K thu t s n xu t không phù h p ...............................................................114 7.3.3 Bi n pháp kh c ph c thoái hóa 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 CHƯƠNG 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 lô h t siêu nguyên ch ng.......................................118 8.1.3 Nh ng k thu t cơ 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 cơ b n trong s n xu t h t gi ng xác nh n ...............................121 6 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và công ngh h t gi ng-----------------------
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 dòng b m .................................................................121 8.2.1.1 Nhân duy trì dòng b m trong s n xu t h t gi ng UTL không s d ng b t d c...........................................................................................................................121 8.2.2.1 Nhân dòng b m A, B và R trong h th ng lúa lai h ba dòng .................122 8.2.2.2 Duy trì và nhân h t dòng b m trong s n xu t h t gi ng lúa lai h 2 dòng (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 ñ u tương 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 dòng s d ng b t d c ñ c CMS....144 8.4.1.1 H t b m ñưa vào s n xu t h t lai F1.......................................................144 8.4.1.2 Xác ñ nh th i gian gieo và th i v ..............................................................144 8.4.1.3 Xác ñ nh th i gian gieo b và m ñ 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, hư ng hàng và phương pháp c y............................................147 8.4.1.9 Phương pháp c y ........................................................................................147 8.4.1.10 Th i ñi m n hoa trùng kh p c a các dòng 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 CHƯƠNG 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 ñ 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 dòng 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 ngô th ph n t do nguyên ch ng .......................................162 9.3.2 K thu t s n xu t h t gi ng dưa 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 7 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và công ngh h t gi ng-----------------------
9.3.5 K thu t s n xu t h t gi ng su lơ th ph n t do .............................................174 9.3.6 K thu t s n xu t h t gi ng c i c th ph n t do.............................................176 9.3.7 K thu t s n xu t h t dưa 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 mư p ñ 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 dòng t ph i trong s n xu t h t gi ng ưu th lai ngô............................186 9.4.2 S n xu t h t gi ng ngô lai..................................................................................189 9.4.3 K thu t nhân dòng b m b p c i ưu th lai (s d ng dòng 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 dưa chu t ưu th lai ..............................................196 9.4.6 K thu t s n xu t h t khoai tây ưu th lai..........................................................198 CHƯƠNG 10 ......................................................................................................................201 S N XU T GI NG CÂY SINH S N VÔ TÍNH ........................................................201 10.1 S n xu t gi ng cây sinh s n sinh dư ng 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 Phương pháp s n xu t c gi ng khoai tây ng d ng công ngh sinh h c .......202 10.2 Nhân gi ng vô tính b ng m t, ch i và ño n thân ...................................................204 10.2.1 Nh ng y u t nh hư ng ñ n nhân gi ng vô tính ...........................................204 10.2.2 Nh ng k thu t áp d ng nâng cao ch t lư ng và t l nhân gi ng vô tính sinh dư ng ..........................................................................................................................206 CHƯƠNG 11 ......................................................................................................................210 CH BI N H T GI NG ...................................................................................................210 11.1 Thu ho ch ...............................................................................................................210 11.1.1 Th i ñi m thu ho ch ........................................................................................210 11.1.2 Phương pháp thu ho ch ...................................................................................210 11.2 Các bư c ch bi n h t gi ng và nguyên lý .............................................................211 11.2.1 Làm s ch sơ b ..........................................................................................211 11.2.2 Phương pháp c t tr h t sau thu ho ch và trư c tách h t ...............................212 11.2.3 Tách h t............................................................................................................213 11.3 Phơi s y h t gi ng...................................................................................................215 11.3.1 ð m h t .........................................................................................................215 11.3.2 Phương pháp phơi, 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 ðóng bao.................................................................................................................217 11.7.1 Tác d ng c a ñóng bao ....................................................................................217 11.7.2 D ng c ñóng bao ............................................................................................218 11.8 B o qu n h t gi ng .................................................................................................219 CHƯƠNG 12 ......................................................................................................................220 KI M NGHI M CH T LƯ NG .....................................................................................220 VÀ C P CH NG CH H T GI NG ..............................................................................220 12.1 M c ñích và ý nghĩa ki m tra ch t lư ng h t gi ng ...............................................220 12.2 Ki m ñ nh ñ ng ru ng ..........................................................................................220 8 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và công ngh h t gi ng-----------------------
12.2.1 N i dung ki m ñ nh ngoài ñ ng ......................................................................220 12.2.2 Phương pháp l y m u ki m tra ngoài ñ ng: ....................................................220 12.3 Ki m nghi m trong phòng ......................................................................................221 12.3.1 Phương pháp chia m u ki m nghi m trong phòng .........................................221 12.3.1.1 M t s khái ni m: .....................................................................................221 12.3.1.2 Phương 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 Phương pháp ki m nghi m m t s ch tiêu chính...........................................224 12.3.3.1 Ki m tra ñ n y m m ................................................................................224 12.3.3.2 Ki m tra ñ m (moisture testing) ............................................................225 12.3.3.3 Ki m tra ñ 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 ñ s ch (Physical purity analysis) ......................................226 12.3.3.7 Xác ñ nh kh i lư ng 1000 h t...................................................................227 12.4 H u ki m (Method for conducting post control plots) ...........................................228 TÀI LI U THAM KH O ..................................................................................................231 9 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và công ngh h t gi ng-----------------------
CHƯƠNG 1 QUÁ TRÌNH SINH S N TH C V T Sinh trư ng và phát tri n c a th c v t n m ñ nh sinh trư ng ñư c g i là mô phân sinh. mô phân sinh x y ra quá trình phân chia và kéo dài t bào, quá trình này s n sinh ra mô phân sinh sinh dư ng và mô phân sinh sinh th c. Mô phân sinh sinh dư ng (vegetative meristems) t o ra các b ph n c a cây như thân, lá và r , trong khi ñó mô phân sinh sinh th c (reproductive meristems) t o ra các cơ quan hoa, qu và h t. Trong b t kỳ mô phân sinh nào m m nh nguyên thu là nh ng ch i nh gi ng nhau ho c nh ng nón sinh trư ng hình khía lõm. M c dù v y r t khó phân bi t b ng m t thư ng. Khi nó sinh trư ng ti p t c hình d ng l n d n lên và khác bi t v i các cơ quan khác c a cây có th phân bi t ñư c khi quan sát dư i kính hi n vi phóng ñ i. 1.1 Các hình th c sinh s n th c v t Th c v t nói chung và cây tr ng nói riêng có hai giai ño n sinh trư ng chính, giai ño n sinh trư ng sinh dư ng và sinh trư ng sinh th c. Giai ño n sinh trư ng sinh dư ng ñư c tính t khi n y m m ñ n khi phân hoá hoa và giai ño n sinh trư ng sinh th c b t ñ u t khi phân hoá hoa ñ n hình thành qu , h t và chín. Giai ño n sinh trư ng sinh th c th c ch t là quá trình sinh s n c a th c v t, nó có ý nghĩa to l n ñ n b o t n nòi gi ng c a th c v t nhưng cũng có ý nghĩa quan trong ñ n s s ng c a con ngư i v i hai vai trò chính là: i) Cung c p s n ph m như lương th c và dinh 10 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và công ngh h t gi ng-----------------------
dư ng không th thi u cho nhu c u s ng hàng ngày c a con ngư i và phát tri n c a xã h i. ii) Cung c p ngu n gi ng cho gieo tr ng nh ng v , năm hay th h ti p theo. Hình th c sinh s n th c v t r t ña d ng bao g m sinh s n h u tính và sinh s n vô tính. Trong m t phương th c sinh s n l i có nh ng hình th c khác nhau. Ví d sinh s n vô tính g m hai nhóm là sinh s n sinh dư ng và sinh s n vô ph i. Sinh s n sinh dư ng có nhi u hình th c như sinh s n b ng thân r , ch i ph , b ng c ; sinh s n h u tính có sinh s n h u tính ñ ng giao, d giao và noãn giao. Trong sinh s n noãn giao có th phân thành hai nhóm ch y u là nhóm cây t th ph n và nhóm cây giao ph n. Hình 1.2: Sơ ñ phương th c sinh s n th c v t 1.1.1 Sinh s n vô tính Bên c nh sinh s n h u tính, m t s cây tr ng có th sinh s n vô tính. Hai hình th c sinh s n vô tính là sinh s n sinh dư ng (Vegetative reproduction) và sinh s n vô ph i (Apomixis). Sinh s n sinh dư ng là hình thành cây con và phát tri n thành m t cây hoàn ch nh t các cơ quan sinh dư ng c a cây m , có th b ng thân bò, r , c , nhánh, m t, ch i...Sinh s n vô ph i có nh ng ñ c ñi m chính sau: (1) nó thay th hình th c sinh s n h u tính có th ph n th tinh, (2) x y ra các ph n c a cơ quan sinh s n h u tính (các b ph n c a hoa), (3) không có quá trình ph i h p gi a tr ng và tính trùng hình thành h p t . Trong sinh s n vô ph i cũng có 2 hình th c là phân chia sinh dư ng và vô giao, trong sinh s n vô giao phân chia thành 2 hình th c nh là phôi b t ñ nh và giao t vô tính (minh h a hình 1.3). 1.1.1.1 Sinh s n sinh dư ng Sinh s n sinh dư ng là kh năng tái sinh c a th c v t thành cây hoàn ch nh, t m t b ph n nào ñó ñư c tách ra kh i cây m như ño n thân, m t, r , ch i… Sinh s n sinh dư ng có th x y ra trong t nhiên ho c do m c ñích nhân gi ng c a con ngư i. 11 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và công ngh h t gi ng-----------------------
a)Khái ni m Sinh s n sinh dư ng là hình th c con cái hình thành t mô sinh dư ng c a cây m , k t qu cho di truy n c a con cái gi ng như h t cây m ban ñ u. Sinh s n sinh dư ng x y ra c t nhiên và nhân t o và ñư c s d ng ph bi n trong nhân gi ng cây làm vư n v i mong mu n duy trì các ki u gen ñ c thù. Hình 1.3: Các hình th c sinh s n vô tính th c v t ( Ngu n Larry O. Copeland và Miller B. McDonald,1995) b) Các hình th c sinh s n sinh dư ng + Sinh s n sinh dư ng thân r : thân r c a các loài cây sinh s n theo hình th c này mang các ch i, nh ng ch i này phát tri n thành cành nhô lên m t ñ t. Nh ng m u dư i c a cành phát sinh nhi u r ph và như v y m i nhánh có th phát tri n thành m t cây s ng ñ 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 có lóng dài bò sát m t ñ t, sau m t kho ng nh t ñ nh g p ñ t m ch i ng n thân có th ñâm r vào ñ t và sinh ra m t cây m i.Ví d cây rau má (Centella asiatica), dâu tây (Fragaria vesca) + Sinh s n b ng giò: thân c a các cây ñ a sinh, thân hình ñĩa d p phía dư i có nhi u r ph , phía trên có ch i ñư c bao b c b i nhi u v y ch a ch t d tr . Nh ng ch i này có th phát tri n thành cây m i. Ví d t i (Allium sativum), hành tây (Allium cepa), thu tiên(Narcissus) + Sinh s n b ng c : Cây có c là thân ñ a sinh, trên c có nhi u m t ñư c che b ng các v y nh . M i m t có th phát tri n thành ch i và thành cây hoàn ch nh. Ví d : khoai tây( Solanum tuberosum), khoai lang (Ipomoea batatas), khoai s ( Colocasia esculenta var. antiquorum), hoàng tinh (Marantia arundinacea) + Sinh s n thai sinh: M t s cây trong lòng c a các lá g n hoa, ho c ngay trong hoa phát sinh ra nh ng ch i ñ c bi t. Nh ng ch i này rơi xu ng m t ñ t g p ñi u 12 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và công ngh h t gi ng-----------------------
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 t i (Allium sativum) Hình 1.4: M t s hình th c sinh s n vô tính sinh dư ng + Sinh s n b ng ch i ph : m t s loài 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 hoàn ch nh ví d : khoai lang (Impomeae batatas), măng tây (Asparagus officinalis). M t vài loài khác các ch i ph xu t hi n trên lá khi rơi xu ng ñ t cũng phát tri n thành cây hoàn ch nh s ng ñ c l p như cây lá b ng ( Bryophyllum), ch i ph phát sinh t thân như d a (Ananas sativa) + Sinh s n khúc thân: thân c a các loài sinh s n theo hình th c này chia làm nhi u khúc, m i khúc khi rơi xu ng ñ t có th ñâm r và thành cây s ng ñ c l p, ví d cây xương r ng bà (Opuntia) c) ng d ng nhân gi ng vô tính sinh dư ng Nhân gi ng vô tính s d ng trong hai trư ng h p chính + Duy trì dòng vô tính: nhân vô tính sinh dư ng ñ tránh phân chia gi m nhi m b genome c a cây, phương th c này ñư c bi t như t o ra các cây vô tính và t p h p các con cái vô tính nhân ra t m t cây m ñư c g i là dòng vô tính. Nhân gi ng vô tính là r t quan tr ng trong ngh làm vư n b i vì ki u gen c a h u h t cây ăn qu , hoa và cây c nh là d h p, nó b thay ñ i ki u gen n u nhân b ng h t. + Nhân gi ng cây không h t: nhân gi ng vô tính là r t c n thi t ñ duy trì gi ng m t s cây tr ng như chu i,d a, cam không h t, nho.. d) Ý nghĩa c a nhân gi ng vô tính sinh dư ng Nhân vô tính có th khai thác ñ c ñi m c a t ng cây v i ki u gen duy nh t, các cây như v y ñư c 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 ñ i nhân vô tính quan tr ng hơn và là m t công c m nh trong ch n l c. Nhân vô tính có ý nghĩa th hai là t o ra qu n th ñ ng nh t cao v ki u hình như gi ng nhau v d ng cây, kích thư c , th i gian n hoa, chín. Nhân và duy trì bi n d 13 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và công ngh h t gi ng-----------------------
quý: nhi u dòng vô tính ñư c quan tâm phát hi n và duy trì b ng con ngư i, ví d gi ng táo ng t b t ngu n t bi n d c a m t cây con trong vư n ñư c ch n vô tính t năm 1870 Peru, m t c a cây này ñư c ghép m t nhân gi ng t o ra cây m i và ñã t o ra hàng tri u cây táo ng t b ng con ñư ng nhân vô tính này và tr ng ph bi n trên th gi i. H n ch c a dòng vô tính là ch m thay ñ i thích nghi khi môi trư ng thay ñ i: vô tính t n t i trong t nhiên b ng sinh s n vô tính t nhiên như ch i, r , thân hành.. và vô ph i c a m t s loài trong h hoa h ng, h hoa th o t o ra cây con cũng ñư c coi là d ng vô tính. Dòng vô tính t nó t n t i trong t nhiên ñôi khi t t hơn các cây nhân h u tính. Trong m t th i gian dài trong môi trư ng n ñ nh, n u môi trư ng thay ñ i dòng vô tính không th ti n hóa hay thay ñ i ñ thích nghi v i môi trư ng m i. e) Bi n ñ i và suy thoái c a cây sinh s n vô tính Các cây trong dòng vô tính bi n ñ ng ki u hình do môi trư ng môi trư ng và nguyên nhân có th không x y ra thay ñ i ki u gen. Nh ng bi u hi n bên ngoài và t p tính c a m t cây là k u hình, k t qu c a tương tác ki u gen và môi trư ng. Bi u hi n bên ngoài c a cây, hoa ho c qu r t khác nhau do nh hư ng c a khí h u, ñ t ñai hay sâu b nh. M t s loài cây bi u hi n ki u hình c a lá r t khác nhau khi tr ng nơi ñ ánh sáng và không ñ ánh sáng ho c các y u t môi trư ng khác như ñ t, nư c tư i, cây g c ghép và c nh tranh qu n th . Các nhà làm vư n th k 17 và 18 tin r ng các dòng vô tính s già sinh lý v i tu i cây m và tr sinh lý ch có th nhân t h t. Nh ng nghiên c u sau ñó ñã ch ng minh ñ i s ng c a dòng vô tính v lý thuy t là không b gi i h n n u tr ng trong ñi u ki n môi trư ng phù h p nó tr hóa l i b ng các ñ nh sinh dư ng. ði u này gi i thích r ng nhi u cây lâu năm như có nh ng gi ng nho tr ng 2000 năm ho c hơn v n t o ra hàng tri u cây con cho s n xu t không h có b t kỳ thay ñ i nào so v i gi ng g c. Các bi n d có th x y ra các cây trong m t dòng vô tính n u nó sinh trư ng nhi u năm trong ñi u ki n môi trư ng không thu n l i s thay ñ i theo chi u hư ng x u. B nh cũng là m t nguyên nhân suy thoái dòng vô tính, ñ c bi t là b nh virus và vi khu n. Tàn d c a b nh b t k cây vô tính nào cũng là ngu n phát tán thông qua nhân gi ng vô tính và lây nhi m trên ñ ng ru ng. Như v y v lý thuy t dòng vô tính không b thay ñ i di truy n do sinh s n và nhân vô tính, nhưng do tác ñ ng ñi u ki n t nhiên hay con ngư i cũng có th t o ra nh ng cá th khác d ng trong qu n th dòng vô tính làm gi m giá tr c a dòng vô tính. Nh ng bi n ñ i cây con và dòng vô tính: Các dòng vô tính ñ u ñư c nhân lên t nh ng b phân sinh dư ng c a cây m . S phát tri n cá th c a cây con thông qua chu kỳ s ng ph thu c vào các pha phân bi t trên cây m . Cây m có th phân chia thành 3 pha sinh trư ng là pha chưa thành th c (tr ) pha chuy n ti p và pha thành th c (già) , các pha này bi u hi n qua 3 hư ng - Sinh trư ng ti m năng ñ chuy n t sinh trư ng sinh dư ng sang sinh trư ng sinh th c ñi u khi n b i ñ nh sinh trư ng (mô phân sinh), pha chưa thành th c không th ra hoa s m, ngay c có ñi u ki n kích thích phù h p cho s ra hoa. Như v y trên cùng m t cây thì s thành th c là không cùng tu i. - Bi n ñ ng có th x y ra nh ng tính tr ng sinh lý và hình thái c th bao g m d ng lá, s c kh e, gai nó liên k t v i các pha khác nhau trên cây m 14 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và công ngh h t gi ng-----------------------
- S khác bi t x y ra kh năng tái sinh c a các ph n khác nhau c a cây như ñ nh sinh trư ng, r .., pha chưa thành th c có kh năng tái sinh t t hơn pha thành th c (chín) Hình 1.5: Các pha sinh trư ng trên cây m Thay ñ i các pha có hai khía c nh có ý nghĩa ñ i v i nhân gi ng. Th nh t pha chưa thành th c, chuy n ti p và thành th c có th bi u hi n ñ ng th i trên m t cây, chia cây thành các ph n (ñ i) như cây táo, cam bư i s b t ñ u ra hoa t ngoài ñ n ñ nh c a cây. Tương t như v y có th nh n th y cây th o m c nh ng lóng m t t o ra mu n hơn có th sinh s n s m. Th hai là khi chuy n các pha, mô phân sinh t o ra các ñ c ñi m hình thái và sinh lý khác nhau ñây là nh ng nh n bi t cho nhân gi ng vô tính sinh dư ng. L a ch n nh ng ph n kh e và sinh trư ng m nh ñ nhân gi ng là r t quan tr ng ñ có cây con ch t lư ng t t. L y m t hay mô sinh dư ng nhân gi ng ph n thành th c cây con ra hoa s m hơn ph n khác. f) Cùng tu i c a cây con và cây m khi nhân vô tính sinh dư ng“topophysis” Hi n tư ng nh ng ph n khác nhau nào c a cây bi u hi n s bi n ñ i pha và t mô phân sinh ti p t c các pha khác nhau này trong con cái sinh dư ng c a chúng g i là “topophysis”. Topophysis cũng bi u hi n s t n t i ti p t c c a hình th c sinh trư ng c a th h sau c a nhân vô tính sinh dư ng . V trí khác nhau l y m t nhân vô tính, cũng bi u hi n t p tính sinh trư ng khác nhau cây con như cây con sinh trư ng th ng ñ ng hay phát tri n theo chi u ngang cũng ph thu c vào v trí l y m t nhân vô tính. Thư ng l y ph n ñ nh sinh trư ng cây con phát tri n th ng ñ ng, tán cây g n l i, n u l y mô sinh dư ng ph n chưa thành th c (cành la) cây con sinh trư ng ngang và cây con có xu hư ng th p hơn. g) Bi n d di truy n cây sinh s n vô tính (nhân gi ng vô tính sinh dư ng) Th kh m (Chimeras) + Th kh m là t h p hai hay nhi u mô khác nhau sinh trư ng riêng r nhưng là nh ng ph n li n nhau trong cây, nh ng mô này x p x p chung trong các ph n c a thân. H u h t th kh m có ngu n g c t m t t bào ñ nh dinh trư ng b ñ t bi n, m t s trư ng h p xu t hi n cây con do lai. Th kh m không n ñ nh khi nhân gi ng và m c ñ n ñ nh c a chúng ph thu c vào c u trúc c a chúng và ki u gen c a cây. Khái ni m: theo Giáo sư R.Daniel Lineberger, khoa Làm vư n c a trư ng ð i h c Texas A&M: “th kh m là khi các t bào trong m t kh i mô ñang sinh trư ng c a 15 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và công ngh h t gi ng-----------------------
cây có hơn m t ki u gen”. Th kh m trong cây r t ña d ng nhưng h u h t có d ng chung khái ni m cơ b n ví d các t bào kh m lá ñ u có ngu n g c t t bào kh m mô phân sinh ñ nh sinh trư ng nhưng chúng có ñ c ñi m không có kh năng t ng h p di p l c. Nh ng lá này màu tr ng ưu th hơn màu xanh chúng là t h p c a h th ng mô gi ng nhau. Ch n l c th kh m là r t có ý nghĩa v i cây tr ng ñ c bi t cây tr ng trong vư n, hoa và cây c nh Hình 1.6: Các lo i th kh m (ngu n R.Daniel Lineberger) Nhân gi ng vô tính th kh m + Giâm cành: th kh m vòng n ñ nh có th nhân gi ng b ng giâm cành t o ra cây ñúng gi ng ñ t bi n mong ñ i, b i vì các m t bên tái sinh ñúng như ñ t bi n phát sinh ñ nh sinh trư ng c a m t. Th kh m hình qu t và t ng ph n không th nhân ñúng gi ng, b i vì các m t bên c nh phát sinh ra t mô bên c nh c a mô ñ t bi n. Nhân gi ng vô tính t th kh m lá ho c r : n u c t lá và r ph n th kh m, cây con không bao gi ñúng d ng v i ñ t bi n hay th kh m lá t cây m b i vì m m b t ñ nh có nh ng vùng không b ñ t bi n c a vùng lá ho c r ñ tái sinh, v i lý do này th kh m không bao gi nhân gi ng ñúng d ng Hình 1.7. Th kh m trên lá (ngu n c i ti n R.A.E. Tilney-Basstt,1986) Nhân gi ng th kh m t h t: th kh m không th nhân ñúng d ng t h t, b i vì th kh m x y ra trong hoa là ñ hoa, cánh hoa, nh và nh y trong khi cây con phát sinh lên t t bào phôi 1.1.1.2 Sinh s n vô ph i a) Khái ni m và ñ nh nghĩa vô ph i Sinh s n vô ph i ñư c khám phá ñ u tiên th c v t b c cao khi quan sát cây m ñơn ñ c c a cây (Alchornea licicifolia), m t loài cây thân g Australia khi tr ng trong vư n Anh (Smith,1841) và Winkler (1908) gi i thi u thu t ng Apomixis nghĩa là “ S thay th sinh s n h u tính b ng quá trình nhân vô tính không có s k t h p c a nhân và t bào” vì v y nhi u tác gi s d ng thu t ng này ñ mô t hình th c sinh s n vô tính cây tr ng, nhưng không ñư c s d ng r ng rãi và ngày nay 16 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và công ngh h t gi ng-----------------------
m t thu t ng ñ ng nghĩa là agamospermous “Vô giao tinh d ch” ( Richards,1997) cũng ñư c s d ng ch sinh s n vô ph i các loài cây h t kín và h t tr n và th c v t b c th p. Khái ni m: Vô ph i là s hình thành h t t mô noãn c a cây m , không tr i qua quá trình gi m nhi m và th tinh cây có hoa ñ phát tri n thành phôi. th c v t b c cao s phát sinh phôi và phát tri n c a h t c a t t c các loài cây sinh s n h u tính là k t qu c a quá trình th tinh kép. M t là t bào tinh trùng k t h p v i t bào tr ng hình thành h p t và phát tri n thành phôi, ñ ng th i m t tinh d ch k t h p v i t bào trung tâm ñ phát tri n n i nhũ tam b i. Hai genome c a tr ng và tinh d ch khác nhau k t h p ñ t o ra cây con cái v i ki u hình và ki u gen m i. Nó mang các ñ c tính mong mu n trong t o gi ng ñ phát tri n ki u gen m i thích nghi t t hơn v i các y u t môi trư ng sinh h c và phi sinh h c. M t khác m t gi ng cây tr ng m i t o ra t tái t h p t o ra ưu th lai cũng có th g p b t l i khi nhân và s n xu t h t gi ng. Sinh s n vô ph i là m t hư ng thay th hình thành phôi ñúng h t như di truy n c a cây m có th s d ng ñ nhân ki u gen d h p c a gi ng ưu th lai ñơn gi n hơn. Sinh s n vô ph i chia thành các hình th c ch y u + Bào t lư ng b i (diplospory): T bào m ñ i bào t không ñi vào phân chia gi m nhi m ho c ng ng ngay giai ño n ñ u c a phân chia gi m nhi m, ch tr i qua phân chia nguyên nhi m và không gi m b genome. C hai hình th c túi phôi hình thành và t bào tr ng lư ng b i (Leblanc et al., 1995). + Hình th c vô bào t (apospory): các t bào kh i ñ u vô tính hình thành t các t bào phôi tâm phân bi t, sau khi phân chia 3 l n nguyên nhi m hình thành túi phôi ch a t bào tr ng lư ng b i tr c ti p phát tri n thành phôi không th tinh. Tuy nhiên m t s loài v n c n quá trình th tinh c a t bào trung tâm ñ hình thành h t. + Hình th c phôi b t ñ nh (adventitious embryogenesis) : kh i ñ u t mô xô ma c a b u nh y, các t bào h ch ho c v . Các t bào này phát tri n t c ti p thành phôi và hoàn ch nh cùng v i phôi h u tính hình thành sau th tinh (Koltunow, 1993). 17 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và công ngh h t gi ng-----------------------
Hình 1.8: So sánh con ñư ng sinh s n h u tính và vô 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 vô ph i (vô bào t , bào t lư ng b i và phôi b t ñ nh) reproduction (ngu n s a ñ i và b sung sau Koltunow et al. 1995). b) Cơ ch vô ph i Cơ ch vô ph i x y ra n u ñ m b o 3 yêu c u là: 1) m t t bào phát sinh có kh năng hình thành phôi trư c phân chia gi m nhi m, 2) t phát sinh, phát tri n th tinh ñơn tính c a phôi và 3) có kh năng t o ra n i nhũ t sinh ho c n i nhũ qua th tinh (Koltunow,1993 và Carman,1997). Hi n tư ng vô ph i có 40 h th c v t và r t ña d ng v quá trình d n ñ n vô ph i nó g i ý r ng con ñư ng ti n hóa c a vô ph i có th r t ña d ng v cơ ch t bào h c .So sánh hình thái , c u trúc hình thành sinh s n vô ph i và h u tính cho g i ý r ng hai con ñư ng sinh s n này có th có chung m t s y u t , nhưng cũng có s l n các y u t không bình thư ng khác bi t nhau. Trong trư ng h p hình thành bào t lư ng b i và túi phôi vô tính không quan sát th y b n th gi m nhi m. V trí khác nhau c a các t bào kh i ñ u cho hình th c vô bào t (và phôi b t ñ nh) h u h t x y ra nh ng t bào bên c nh các t bào phát sinh h u tính, nhưng chúng không phát tri n t phôi tâm b i vì ngu n g c c a nó là t bào bi u bì và t bào v như ñã mô t (Koltunow,2003). S không theo quy lu t cũng x y ra trong phát tri n bào t lư ng b i và túi phôi vô tính, v i c u trúc không bình thư ng ph bi n hơn vô bào t . Nhìn chung nhưng c u trúc không bình thư ng là thi u s phân c c c a nhân giai ño n phân chia nguyên nhi m. Thêm ho c l ch s nhân, túi phôi ñơn c c, túi phôi ñ o c c ho c tình tr ng c u trúc không bình thư ng c a tr ng. H u h t vô ph i t o ra h t ph n có s c s ng, ngay c vô ph i bào t lư ng b i, khi m khuy t trong quá trình gi m nhi m phát tri n giao t cái là không t nh hư ng ñ n hình thành và ch c năng c a giao t ñ c. Trong vô ph i, s hình thành d ng phôi và n i nhũ có th ho c không b o t n quan h v i cây sinh s n h u tính t k t qu nh ng nghiên c u g n ñây nh t (Koltunow,1993 và Czapik,1994). Vô ph i cũng nh n s lư ng gen b m c a chúng không ngang b ng nhau trong n i nhũ và 18 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và công ngh h t gi ng-----------------------
hình thành các h t có s c s ng. C n có nh ng hi u bi t v n ñ này nó x y ra và tác ñ ng như th nào ñ n ch t lư ng h t, ñ t o ra vô ph i cây ngũ c c, b i vì cây ngũ c c cũng có b gen c a b m trong n i nhũ là không ngang b ng nhau. Xem xét thông tin ñ n nay v quy lu t phát tri n giao t cái và noãn cây h u tính và g n ñây là nh ng công c c a di truy n phân t ñ phân tích so sánh sinh s n h u tính và vô ph i ( Koltunow và Grossniklauss,2003) cung c p nh ng ch ng minh sinh s n h u tính và vô ph i loài Hieracium là liên quan và có quy lu t chung. Chúng ñư c 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 có c u trúc t h p β-glucuronidase (GUS) và nhi u gen Arabidopsis như là các tác nhân kích thích GUS ho c t h p protein chimeric. c) ng d ng vô ph i trong nhân gi ng cây tr ng + Nhân gi ng cây chuy n gen và gi ng ưu th lai, như v y nông dân không ph i mua gi ng hàng năm cho s n xu t c a h , quá trình s n xu t gi ng ñơn gi n hơn + Cây vô ph i có th g n ngay m t tính tr ng mong mu n và nhân ph bi n gi ng m i. + T o g ng ưu th lai t t c các cây khó t o gi ng ưu th lai do s n xu t h t gi ng lai F1 khó khăn + Duy trì ki u gen di h p khi lai xa cây tr ng + T o gi ng có th ñáp ng nhanh chóng v i môi trư ng, ñi u ki n canh tác, sâu b nh và ñi u ki n c a vi môi trư ng. ði u này có th giúp qu n lý sinh thái nông nghi p ña d ng và t i ưu + Nhân vô tính sinh dư ng hi n nay như s n, khoai tây, khoai lang, c m … kèm theo như c ñi m là cây con d nhi m b nh, h s nhân th p. N u s d ng vô ph i tăng h s nhân và gi m kh năng b nhi m b nh qua v t thương khi nhân gi ng vô tính sinh dư ng + Vô ph i kh c ph c ñư c hi n tư ng cây tr ng m t ñi cơ ch sinh s n h u tính như sai l ch trong th ph n th tinh, nh ng sai l ch này do nh ng bi n ñ i và áp l c môi trư ng sinh h c và phi sinh h c, nguyên nhân làm gi m năng 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 có s k t h p c a giao t ñ c và cái ñ hình thành h p t , h p t phát tri n thành phôi. Căn c theo m c ñ hoàn thi n c a quá trình sinh s n h u tính ngư i ta phân thành ba hình th c khác nhau. + Sinh s n h u tính ñ ng giao: sinh s n h u tính ñ ng giao là hình th c ñơn gi n nh t, hai giao t hoàn toàn gi ng nhau, hình th c này ph bi n th c v t b c th p như t o + Sinh s n h u tính d giao: hình th c này c hai giao t ñ u có kh năng di ñ ng cao và có tiên mao. Giao t ñ c có kích thư c nh hơn, kh năng di ñ ng nhanh hơn giao t cái, hình th c này cũng ch có th c v t b c th p + Sinh s n h u tính noãn giao là hình th c sinh s n h u tính cao nh t c a th c v t, hai giao t ñ c và cái hoàn toàn khác nhau v kích thư c và ñ c ñi m. Giao t ñ c thư ng r t nh , kh i lư ng ch y u c a nó là h ch còn ch t nguyên sinh ch 19 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và công ngh h t gi ng-----------------------
là m t l p m ng xung quanh h ch. Giao t ñ c r t di ñ ng và còn g i là tinh trùng. Giao t cái thư ng không có kh năng di ñ ng g i là noãn, ch a h ch l n, ch t nguyên sinh và ch t d tr r t l n ñ nuôi phôi..Hình th c sinh s n noãn giao có h u h t các th c v t thư ng ñ ng và cũng có nghĩa là h u h t các loài cây tr ng. Hình th c sinh s n h u tính noãn giao là hình th c ph bi n nh t cây tr ng, bao g m hai nhóm cây chính là nhóm cây t th ph n và nhóm cây giao ph n. Nh ng cây tr ng chính thu c nhóm cây t th ph n + Cây thu c h hòa th o như lúa (Oryza sativa L.) + Cây h cà như 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 như rau xà lách (Lactura sativa car capinata L.), rau di p (Lactuca sativa secalina Alef) + Các cây h ñ u như ð u tương (Glycine max L.) Merrill; ñ u ñũa ( dolichos sinensis L.), cô ve leo (Phaseolus sp L.), ñ u vàng (Phaseolus Vulgaris L.) Nh ng cây tr ng chính thu c nhóm cây giao ph n + Cây giao ph n h hòa th o như ngô (Zea mays L.) + Nh ng cây thu c h b u bí như dưa h u (Citrullus lanatus), dưa chu t ( Cucumis satavus), bí ñ (Cucurbita moschata), bí xanh ( Cucurbita pepo), b u (Lagenaria siceraria Mol.), mư p(Luffa aegyptiaca Mill.) + Nh ng cây thu c h th p t như b p c i (Brassica oleracea var. capitata),su hào ( Brassica canlorapa Pasq ho c Brassica oleracea var. caulorapa), su lơ (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 như carrot (Daucus carota L.) + Cây rau gi n ( Amaranthus) thu c h rau gi n ( Amaranthaceae) 1.1.2.1 Bi u hi n gi i tính và y u t nh hư ng ñ n bi u hi n gi i tính Bi u hi n gi i tính là ñ c ñi m n hoa, phương th c th ph n, th tinh c a cây tr ng. H u h t các loài cây t th ph n ñ u có hoa hoàn ch nh có c nhân t ñ c và cái trong cùng m t hoa, hoa nh , ít màu s c và mùi thơm, nh và nh y chín cùng th i ñi m. ðây là nh ng ñ c ñi m phù h p cho quá trình t th ph n. Trong s n xu t h t gi ng ñ m b o ñi u ki n t th ph n hoàn toàn là cơ s duy trì ñ thu n di truy n c a lô 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 ñ c thù như ñ u nh y cao hơn nh , th i gian chín c a nh y và nh không trùng nhau kh năng nh n ph n ngoài cao, khi s n xu t h t gi ng ph i cách ly t t tránh giao ph n m i duy trì ñư c ñ thu n di truy n c a lô h t gi ng. Ví d như cà chua nho (Lycopersicon pimpinellifolium) và m t s gi ng cà chua có ki u vòi nh y thò ra kh i hoa r t d ti p xúc v i côn trùng c n ph i ph lư i cách ly khi s n xu t h t cà chua là c n thi t tránh ñ côn trùng truy n ph n lô h t không ñ m b o ñ 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 h t gi ng là: 20 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình S n xu t gi ng và công ngh h t gi ng-----------------------