Kết quả bảo tồn quỹ gen cây có củ giai đoạn 2011-2015 tại Trung tâm Tài nguyên thực vật

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KẾT QUẢ BẢO TỒN QUỸ GIEN CÂY CÓ CỦ GIAI ĐOẠN 2011-2015 TẠI TRUNG TÂM TÀI NGUYÊN THỰC VẬT Hoàng Thị Nga, Lê Văn Tú, Trần Thị Ánh Nguyệt, Nguyễn Văn Kiên, Nguyễn Phùng Hà, Lã Tuấn Nghĩa, Nguyễn Thị Thúy Hằng, Dương Thị Hạnh, Trương Thị Hòa, Nguyễn Anh Vân, Bùi Văn Mạnh, Nguyễn Thị Hoa Trung tâm Tài nguyên Thực vật TÓM TẮT Cây có củ là nhóm cây lương thực quan trọng đứng thứ ba sau lúa và ngô. Nhiều loại cây trồng như khoai lang, sắn, khoai sọ, khoai mỡ, dong giềng, Zinger... rất dễ trồng và được trồng phổ biến rộng rãi ở Việt Nam có vai trò quan trọng trong an ninh lương thực. Việc bảo tồn nhóm cây có củ rất có ý nghĩa trong sản xuất nông nghiệp. Giai đoạn 2011-2015, đã có 3.459 mẫu giống của 19 tập đoàn cây có củ được bảo tồn trên đồng ruộng và chậu vại tại Trung tâm Tài nguyên thực vật. Có 139 mẫu giống khoai lang, khoai môn, sắn, gừng và nghệ đã được cấp phát cho người sử dụng. Kết quả đánh giá cho thấy, có 8 mẫu giống khoai môn sọ, 8 mẫu giống khoai sáp và 8 mẫu giống dong giềng triển vọng đã được giới thiệu cho khai thác và sử dụng nguồn gen. Từ khóa: bảo tồn, cây có củ, mô tả, giống triển vọng. I. ĐẶT VẤN ĐỀ Tài nguyên di truyền thực vật bao gồm toàn bộ vốn di truyền của các giống và loài cây trồng ở tất cả mọi vùng sinh thái, cùng với họ hàng hoang dại và bán hoang dại của chúng. Một điều cần nhấn mạnh và phải làm rõ hơn ý nghĩa thực tế của vốn di truyền, đó là: vốn di truyền càng lớn, có nghĩa là tính đa dạng sinh học càng lớn, thì tiềm năng sử dụng vào công tác chọn giống càng lớn. Tính đa dạng sinh học được thể hiện bởi tính đa dạng di truyền với cơ chế thông qua một số lượng cực lớn các kiểu kết hợp gien có trong một cá thể của một loài và thông qua sự khác nhau về các tính trạng của các giống trong cùng một loài. Tại Trung tâm Tài nguyên Thực vật đã tạo lập được nhiều tập đoàn cây có củ sinh sản vô tính, những tập đoàn cây trồng này đang được lưu giữ và bảo tồn trong khuôn khổ chức năng và nhiệm vụ của Ngân hàng giống cây trồng Quốc gia. Nghiên cứu bảo tồn và khai thác sử dụng nguồn gien cây có củ mới được tiến hành một cách hệ thống trong vòng 10 năm trở lại đây với mục tiêu lưu giữ an toàn quĩ gien đã thu thập, nghiên cứu đa dạng các tập đoàn nguồn gien quan trọng, tư liệu hoá và khai thác hiệu quả những nguồn gien có giá trị phục vụ cho người sử dụng. Báo cáo này trình bày một số 798 kết quả nghiên cứu nổi bật trong giai đoạn 2011-2015. II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Vật liệu nghiên cứu gồm toàn bộ các mẫu giống thuộc các loài cây có củ hiện đang được bảo tồn tại Trung tâm Tài nguyên thực vật, An Khánh, Hoài Đức, Hà Nội. Các biểu mẫu liên quan đến điều tra, thu thập, đánh giá ban đầu các nguồn gien cây lấy củ được biên soạn trên cơ sở các bản gốc của Viện Tài nguyên Di truyền thực vật Quốc tế (IPGRI) có chỉnh sửa cho phù hợp với điều kiện nghiên cứu và kinh nghiệm thực tiễn. Các biểu mẫu đã được Trung tâm Tài nguyên thực vật ban hành năm 2012. Các phương pháp bố trí thí nghiệm tập đoàn trên đồng ruộng, chậu vại, bảo tồn on farm nguồn gen dựa vào Sổ tay bảo tồn nguồn gen thực vật nông nghiệp, 2015. Đánh giá đa dạng nguồn gien các tập đoàn trên cơ sở phân tích các đặc điểm hình thái, đã được sử dụng theo phương pháp hiện hành. Các phương pháp chọn giống truyền thống cho cây nhân giống vô tính được sử dụng để phục tráng, chọn lọc, bình tuyển các dòng triển vọng từ các tập đoàn cây có củ. Các số liệu từ phiếu mô tả được chuyển vào bảng máy vi tính và được xử lý theo các Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ hai phương pháp thống kê hiện hành có sử dụng phần mềm Excel 2010. III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1. Lưu giữ bảo quản trẻ hóa và nhân giống Kết quả bảng 1 cho thấy giai đoạn 20112015 đã có 3.459 nguồn gien của 19 tập đoàn cây có củ được lưu giữ, bảo quản trên đồng ruộng và trong chậu vại. Trong đó có 5 tập đoàn được lưu giữ trong chậu vại gồm tập đoàn gừng, ráy, dọc mùng, khoai nưa và cây thuốc gia vị; Các tập đoàn còn lại được lưu giữ trên đồng ruộng. So với giai đoạn 2006-2009 (1.329 nguồn gien), hiện nay số lượng nguồn gien cây có củ đã tăng thêm 2.130 nguồn gien do quá trình thu thập bổ sung nguồn gien (từ Dự án Phát triển Ngân hàng gien cây trồng quốc gia 2011-2015: 1.360 mẫu giống; từ các đề tài khác là 770 mẫu giống (bao gồm Sắn, Gừng, Nghệ và Khoai lang). Số lượng cá thể/mẫu giống dao động từ 5-20 tùy thuộc vào từng nhóm cây trồng. Một số tập đoàn chủ chốt có số lượng nguồn gien lớn như Khoai lang (705 nguồn gien), Khoai môn sọ (657 nguồn gien), Gừng 449 nguồn gien, Nghệ 302 nguồn gien, Sắn 272 nguồn gien, Khoai mỡ 216 nguồn gien... Bảng 1: Một số tiêu chí chính trong kỹ thuật lưu giữ bảo quản nguồn gien cây có củ T T Tập đoàn 1 Khoai lang Ipomoea batatas 2 Khoai môn- sọ Colocasia esculenta 3 Khoai nước Colocasia esculenta 4 Khoai sáp (Khoai mùng) Xanthosoma sp. 5 Khoai từ Dioscorea esculenta 6 Khoai mỡ Dioscorea alata 7 Khoai nưa Amorphophallus sp 8 Khoai Ráy Alocasia sp 9 Dọc mùng Colocasia indica 10 Dong riềng Canna edulis 11 Dong trắng Maranta arundinace 12 Sắn Mannihot esculenta 13 Sắn dây Pueraria thomsonii 14 Gừng Zingiber officinale 15 Gừng gió Zinbiger zerumbel 16 Nghệ Curcuma longa Số lượng mẫu giống Thời gian Vật liệu nhân giống Số cây/mẫu Bảo Dự án Tổng số trồng hàng năm giống tồn giống 565 140 705 Tháng 2, 8 Đoạn cắt 1 của dây 10 384 273 657 Tháng 2-3 Củ con, củ cái nhỏ 15-20 91 37 128 Tháng 2-3 Củ con 15-20 68 70 138 Tháng 2-3 Củ con, củ cái nhỏ 80 48 128 Tháng 3-4 Củ nhỏ 10-20 117 99 216 Tháng 3-4 Củ nhỏ, miếng củ 5-10 8 3 11 Tháng 2-3 Củ 5-10 31 20 51 Quanh năm Củ 5-10 5 107 13 61 18 168 Tháng 2-3 Tháng 2 Củ, cây con Nhánh củ con 5-10 5 17 26 43 Tháng 2 Nhánh củ 5 197 3 75 0 272 3 Tháng 2 Tháng 3-4 Hom bánh tẻ 4 mắt Đoạn dây 5 5 235 12 214 9 449 21 Tháng 2 Tháng 2 Nhánh củ Nhánh củ 10 5 129 173 302 Tháng 2 Nhánh củ 5 Nhánh củ Miếng củ, củ khí sinh Củ 5 10 5 17 Riềng Alpinia sp. 24 59 18 Từ vạc dại Dioscorea sp 6 6 19 Cây thuốc và gia vị 20 34 Tổng 2.099 1.360 83 Tháng 2 12 Tháng 3-4 54 Tháng 2 3.459 10 799 VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM mát của các cây lưu niên để đặt chậu vại trồng gừng dưới ánh sáng tán xạ đã mang lại hiệu quả rõ rệt, đại đa số các mẫu giống trong tập đoàn gừng đều sinh trưởng, phát triển tốt. * Tập đoàn khoai từ, khoai vạc, từ vạc dại: đây là các tập đoàn cây thuộc chi Dioscorea là dạng thân leo, được thu thập trên cả 8 vùng sinh thái nông nghiệp của Việt Nam, rất đa dạng về các đặc điểm thân lá, hình dạng củ, màu sắc thịt củ (trắng, trắng ngà, tím, tím pha trắng, trắng pha tím)... Do thu thập tại các vùng sinh thái khác nhau nên thời vụ trồng, hình thức canh tác cũng khác nhau. Vì vậy, trong quá trình lưu giữ tập đoàn phải lựa chọn những điểm chung về kỹ thuật canh tác, hình thức canh tác của các nguồn gien để có thể lưu giữ và bảo tồn các tập đoàn tốt nhất. Nhóm cây khoai từ gồm 128 nguồn gien, khoai mỡ gồm 216 nguồn gien có khả năng chịu hạn tốt, thích hợp cho các vùng canh tác nước trời. * Tập đoàn Khoai môn sọ-Khoai mùng: Quá trình bảo quản các tập đoàn cây có củ cho thấy bên cạnh cây Gừng thì Khoai môn sọ, Khoai mùng cũng rất cần ánh sáng tán xạ cho cây sinh trưởng và phát triển. Dưới giàn che nắng bằng phên tre: khoai môn sọ và khoai mùng phát triển mạnh, củ tốt đồng thời không gây hiệu ứng nhà kính và đặc biệt giảm được 1/3 chi phí làm cỏ so với phương thức trồng thông thường. Ưu điểm của loại giàn che nắng này là phên tre dễ mua, đơn giản dễ thực hiện, thích ứng tốt trong điều kiện thời tiết nhiều mưa bão ở nước ta. Đối với phương thức canh tác trong sản xuất hiện nay thì giàn che có thể sử dụng trong khoảng 2 năm và chi phí đầu tư sản xuất thấp. Đây chính là giải pháp tối ưu giúp cho việc bảo tồn an toàn nguồn gien cây khoai môn sọ, khoai mùng và các cây có củ ưa bóng khác. * Tập đoàn Gừng-Nghệ-Riềng: Nhóm Gừng- Nghệ- Riềng có 855 nguồn gien, chiếm tỷ lệ 24,7% số lượng các tập đoàn cây có củ hiện đang được bảo tồn tại ngân hàng gien cây trồng quốc gia. Tập đoàn gừng có số lượng lớn nhất (449 nguồn gien). Gừng yêu cầu điều kiện sinh thái rất khắt khe: ánh sáng tán xạ, đất tốt, đặc biệt rất mẫn cảm với điều kiện ngập úng, vì vậy khi lưu giữ cần đáp ứng đầy đủ các điều kiện ngoại cảnh để cây phát triển tốt. Trong giai đoạn 2011-2015 chúng tôi đã tiến hành lưu giữ tập đoàn gừng trên đồng ruộng và chậu vại. Bảo tồn trong chậu vại có thể chủ động được một phần các điều kiện ngoại cảnh giúp cho cây gừng phát triển tốt. Việc tận dụng bóng 3.2. Mô tả và đánh giá Giai đoạn 2011-2015, công tác mô tả và đánh giá tập đoàn chủ yếu tập trung cho các mẫu giống cây có củ mới thu thập thuộc Dự án giống từ năm 2011 trở lại đây (Bảng 2). Bảng 2: Thống kê các chỉ tiêu mô tả tập đoàn cây có củ giai đoạn 2011-2015 TT Tên tập đoàn Số mẫu giống Số mẫu giống đã mô tả chưa mô tả 140 0 258 15 Số chỉ tiêu Số chỉ tiêu Nguyên nhân đã mô tả chưa mô tả 40 0 68 0 Mới thu thập 1 2 Khoai lang Khoai môn-sọ 3 4 Khoai nước Khoai sáp 36 65 1 5 68 50 0 0 Mới thu thập Mới thu thập 5 6 Khoai từ Khoai mỡ 40 85 8 14 52 52 0 0 Mới thu thập Mới thu thập 7 Khoai nưa 0 3 - - Chưa có phiếu mô tả 8 Khoai Ráy 20 0 50 0 9 Dọc mùng 10 Dong riềng 13 61 0 0 68 40 0 0 11 Dong trắng 12 Sắn 26 75 0 0 40 46 0 0 800 Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ hai TT Tên tập đoàn 13 Sắn dây Số mẫu giống Số mẫu giống đã mô tả chưa mô tả 0 0 Số chỉ tiêu Số chỉ tiêu Nguyên nhân đã mô tả chưa mô tả 0 0 14 Gừng 210 4 20 0 Mới thu thập 15 Gừng gió 16 Nghệ 9 160 0 13 20 20 0 0 Mới thu thập 17 Riềng 55 4 20 0 Mới thu thập 18 Từ vạc dại 19 Cây thuốc và gia vị 5 0 1 34 52 - 0 - Mới thu thập Chưa có phiếu mô tả 1.258 102 Tổng Kết quả bảng 2 cho thấy: có 1.258/1.360 nguồn gien được mô tả, đánh giá, còn lại 102 nguồn gien chưa được mô tả đánh giá do các nguồn gien này mới được thu thập năm 2015 chưa kịp mô tả và một số nguồn gien đặc thù (Cây thuốc gia vị) chưa có biểu mẫu mô tả và đánh giá cho các loại cây này. Số lượng chỉ tiêu mô tả, đánh giá cũng khác nhau tùy thuộc vào từng nhóm cây trồng, dao động từ 20 chỉ tiêu (ở cây họ Gừng) đến 68 chỉ tiêu (ở cây khoai môn sọ mùng). 3.3. Giới thiệu nguồn gien 3.3.1. Cấp phát nguồn gien Trong giai đoạn 2011-2015, đã có 139 nguồn gien Khoai lang, Khoai môn sọ, Sắn, Gừng, Nghệ được cấp phát cho các Viện nghiên cứu, trường Đại học, sản xuất... trong đó nguồn gien Khoai môn sọ được cấp phát nhiều nhất với 93 nguồn gien. Bảng 3: Số lượng nguồn gien cây có củ được cấp phát qua các năm từ 2011-2015 TT Tên tập đoàn 1 Khoai lang 2 3 4 5 Khoai môn-sọ Sắn Gừng Nghệ Tổng Số lượng nguồn gien cấp phát qua các năm (nguồn gien) 2011 2012 2013 2014 2015 Tổng số 10 2 12 35 35 10 20 30 30 3.3.2. Giới thiệu nguồn gien triển vọng Từ kết quả mô tả, đánh giá các nguồn gien thuộc các tập đoàn cây có củ giai đoạn 8 11 19 20 3 10 35 93 10 3 21 139 2011-2015, chúng tôi giới thiệu các nguồn gien triển vọng của cây Khoai môn sọ, Khoai sáp và dong riềng ở các bảng 4, 5 và 6 dưới đây. Bảng 4: Một số đặc điểm nông sinh học của 8 mẫu giống khoai môn sọ triển vọng T T Tên giống 1 Cu nậu 2 Pức hom 3 Co ban Số đăng ký GBVN 28185 GBVN 28186 GBVN 28196 Màu sắc Màu Chiều dài Chiều rộng Chiều cao phiến lá chỏm củ lá (cm) lá (cm) cây (cm) Khối lượng củ/m2 (kg) Xanh đậm Hồng 46,4 336 60,8 7,7 Xanh đậm Hồng 54,6 32,8 76,6 8,2 Xanh 55,4 38,8 81,6 7,4 Trắng 801 VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM T T Tên giống 4 Pức hom 5 Vàng đa 6 Khoai sọ 7 Khá 8 Khoai đỏ Số đăng ký GBVN 28205 GBVN 28187 GBVN 28190 GBVN 28202 GBVN 28194 Màu sắc Màu Chiều dài Chiều rộng Chiều cao phiến lá chỏm củ lá (cm) lá (cm) cây (cm) Khối lượng củ/m2 (kg) Xanh đậm Hồng 35,5 24,8 54,4 6,8 Xanh đậm Trắng 51,8 35,8 63,6 7,5 Xanh Trắng 51,2 36,2 79,2 6,5 Xanh Hồng 35,2 24,4 57,0 6,8 Xanh Trắng 51,8 36,6 92,6 7,4 Bảng 5: Một số đặc điểm nông sinh học của 8 mẫu giống khoai sáp triển vọng TT 1 2 3 4 5 6 7 8 Tên giống Khoai mặt quỷ Đà Bắc Môn lựu đạn Khoai mùng Cỏ hát háng Môn Đông Hà Môn lựu đạn Gio Linh Mùng tía Khoai mùng Số đăng ký Dạng bẹ lá ở Màu Chiều Chiều Chiều Khối vị trí cắt chỏm cao cây dài lá rộng lượng ngang củ cái (cm) (cm) lá(cm) củ/m2(kg) GBVN Mở hoàn toàn 10351 GBVN 10352 Đóng GBVN 10359 Mở GBVN 10363 Mở hoàn toàn GBVN 10366 Mở GBVN 10368 Đóng GBVN 10380 Mở hoàn toàn GBVN 10381 Mở Trắng 60,6 27,4 19,2 8,7 Trắng Hồng Hồng Hồng Trắng Hồng Hồng 67,2 49,6 47,8 51,2 49,0 53,2 56,0 30,6 25,4 39,0 26,0 25,0 28,4 30,2 17,8 16,0 25,5 16,8 17,4 18,6 24,2 6,9 7,9 7,5 8,5 7,2 6,8 8,4 Bảng 6: Một số đặc điểm nông sinh học của 8 mẫu giống Dong riềng triển vọng TT 802 Tên giống 1 Phán quẩy hầu 2 Mặn tinh 3 Phán quẩy hầu 4 Mắn quẩy 5 Mền tinh lơng 6 Dong riềng 7 Mặn tinh 8 Dong riềng Số đăng ký GBVN 28520 GBVN 11889 GBVN 28529 GBVN 28531 GBVN 11887 GBVN 28534 GBVN 11888 GBVN 28536 Hình dạng lá Màu đường viền mép lá Chiều dài lá (cm) Chiều rộng lá (cm) Chiều cao cây (cm) Khối lượng củ/m2 (kg) Lá dài Đỏ 41,6 18,0 148,4 7,4 Lá bầu Đỏ 44,2 19,1 165,4 6,7 Lá dài Đỏ 32,6 18,8 158,4 6,7 Rất dài Trắng 24,1 11,3 146,2 6,1 Lá bầu Đỏ 24,1 17,8 160,8 5,9 Lá dài Trắng 45,6 20,0 144,5 5,7 Lá dài Đỏ 27,4 13,4 149,2 5,4 Lá dài Trắng 42,4 17,5 134,0 5,4