Coâng ngheä sinh hoïc thöïc vaät Chöông 6. Kyõ thuaät vi gheùp
53
CHƯƠNG III. KỸ THUẬT VI GHÉP – TẠO CÂY SẠCH BỆNH
Đối với các cây ăn quả lâu năm, kỹ thuật ghép đang chiếm vị trí hàng đầu
trong nhân giống vì kết hợp được khả năng chống chịu của gốc cây hoang dại với
ưu điểm năng suất và phẩm chất tốt của mắt ghép. Tuy nhiên khi ghép theo kỹ
thuật truyền thống, do thời gian trồng gốc ghép kéo dài và kích thước mắt ghép
khá lớn, nên bệnh virus có thể lây truyền. Để khắc phục những đặc điểm trên, kỹ
thuật ghép đỉnh sinh trưởng (shoot apex grafting) hay gọi tắt là vi ghép
(micrografting) được nghiên cứu rất nhiều và đã đem lại một số kết quả rất khả
quan. Một số nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật vi ghép để loại trừ các bệnh do virus
trên các loài cây khác nhau đã được tiến hành. Từ đó đến nay kỹ thuật vi ghép đã
được thực hiện trên nhiều loài khác nhau, nhất là trên cây thân gỗ, cây ăn quả.
1. Ghép cành trong nhân giống truyền thống
Kỹ thuật ghép hiện nay đã có nguồn gốc từ thời cổ đại. Các bằng chứng
cho thấy rằng người Trung Quốc đã biết ghép cây từ rất sớm, khoảng 1000 năm
trước công nguyên. Aristotle (384 – 322 trước công nguyên) cũng đã thảo luận
về ghép cành trong những tác phẩm của ông với sự hiểu biết khá rõ ràng. Sau đó,
suốt khoảng thời gian thống trị của đế chế La Mã, ghép cành được ứng dụng rất
phổ biến, kỹ thuật ghép được mô tả tỉ mỉ trong những cuốn sách của thời đại đó.
Vào thời kỳ Phục hưng (1350 – 1600), kỹ thuật ghép cây bắt đầu có
những đổi mới. Một lượng lớn các loài cây lạ được du nhập vào châu Âu, trồng
trong vườn nhà, để duy trì các loài cây ngoại lai này, những người làm vườn phải
sử dụng phương pháp ghép cây. Vào khoảng thế kỷ thứ 16, phương pháp ghép
chẻ được sử dụng rộng rãi ở Anh và mọi người nhận ra rằng để ghép thành công
thì các vùng tượng tầng phải khớp với nhau, nhưng họ vẫn chưa hiểu rõ bản chất
của mô ở vùng tượng tầng. Sau đó, trong cuốn The Nursery Book, xuất bản năm
1891, Liberty Hyde Bailey đã mô tả và minh hoạ những phương pháp ghép đang
được sử dụng phổ biến ở châu Âu và Mỹ lúc bấy giờ. Những phương pháp ghép
mà ngày nay chúng ta đang áp dụng chỉ khác biệt rất ít so với những phương
pháp mà Bailey đã mô tả.
1.1. Quá trình tạo thành vết ghép
Có nhiều nghiên cứu chi tiết đã được tiến hành tập trung về đề tài quá
trình hàn gắn của vết ghép, chủ yếu trên các đối tượng là cây thân gỗ. Các nghiên
cứu cho thấy rằng quá trình hàn gắn vết ghép cũng xảy ra tương tự như quá trình
hàn gắn một vết thương. Quá trình hàn gắn vết ghép thường xảy ra theo các trình
tự sự kiện như sau:
1.1.1. Các vùng tượng tầng tiếp xúc với nhau
Coâng ngheä sinh hoïc thöïc vaät Chöông 6. Kyõ thuaät vi gheùp
54
Giai đoạn này hình thành sự tiếp xúc khởi đầu giữa vùng tượng tầng của
cành ghép và gốc ghép dưới những điều kiện môi trường thích hợp. Nhiệt độ là
một yếu tố quan trọng, cần thiết cho hoạt động của tế bào trong giai đoạn này.
Thông thường, nhiệt độ thích hợp cho tế bào tăng trưởng là vào khoảng 18 –
32oC, tuỳ theo từng loài. Các tế bào mô sẹo tạo thành từ vùng tượng tầng là
những tế bào mọng nước, có vách mỏng, rất dễ bị mất nước và chết. Vì vậy, cần
phải bảo đảm độ ẩm cao cho môi trường xung quanh vết ghép.
Để cho quá trình ghép cây thành công, điều kiện tiên quyết là vùng tượng
tầng của gốc ghép và cành ghép phải khớp với nhau. Trong thực tế, để ghép cho
hai vùng tượng tầng khớp với nhau hoàn toàn là việc không thể thực hiện, mà chỉ
cần ghép sao cho khoảng cách giữa các vùng tượng tầng đủ gần để các tế bào mô
sẹo trên cành ghép và gốc ghép có thể kết hợp với nhau. Yếu tố cần thiết cho việc
hàn gắn vết ghép xảy ra thành công không phải là vùng tượng tầng, mà có thể là
bất cứ vùng mô phân sinh nào có khả năng tạo thành mô sẹo, để từ đó, hình thành
được sự liên kết giữa gốc ghép và cành ghép.
1.1.2. Đáp ứng hàn gắn vết thương
Đáp ứng hàn gắn vết thương thực chất là việc hình thành những vật chất
hoại tử từ các thành phần tế bào và vách tế bào của những tế bào bị tổn thương
trên gốc ghép và cành ghép. Trong giai đoạn chuẩn bị tạo thành vết ghép, trên bề
mặt vết cắt của cả cành ghép và gốc ghép sẽ có ít nhất là một lớp tế bào bị chết,
tạo thành những vật chất hoại tử. Những vật chất hoại tử này sau đó có thể mất đi
một phần, hoặc có thể vẫn tiếp tục tồn tại, chứa trong các túi nằm giữa các tế bào
nhu mô sẽ được tạo thành sau đó.
1.1.3. Hình thành cầu nối mô sẹo
Bên dưới lớp tế bào chết là những tế bào sống có tế bào chất đang hoạt
động rất mạnh, tích luỹ một lượng lớn các thể lưới của bộ máy Golgi dọc theo bề
mặt vết ghép. Những thể lưới này có vai trò bài tiết các chất vào trong khoảng
không gian giữa các tế bào, giúp làm cho các tế bào nhu mô gắn chặt với nhau
trên bề mặt ghép.
Từ các tế bào sống này, trong khoảng từ 1 – 7 ngày sau khi ghép, các tế
bào nhu mô mới (mô sẹo) bắt đầu sinh sôi nảy nở trên cả cành ghép và gốc ghép,
từ nhu mô của mạch libe và những phần chưa trưởng thành của mạch mộc. Vùng
tượng tầng thật ra có vai trò rất nhỏ trong giai đoạn phát triển đầu tiên này của
mô sẹo.
Trong quá trình hình thành cầu nối mô sẹo, phần lớn mô sẹo đều do gốc
ghép tạo ra. Các tế bào nhu mô này có chứa các mô sẹo xốp, sẽ xâm nhập vào
trong lớp hoại tử mỏng khoảng 2 – 3 ngày, sau đó sẽ dần lấp đầy khoảng trống
Coâng ngheä sinh hoïc thöïc vaät Chöông 6. Kyõ thuaät vi gheùp
55
giữa gốc ghép và cành ghép, tạo thành một mối liên kết chặt chẽ, cho phép trao
đổi nước và chất dinh dưỡng giữa gốc ghép và cành ghép. Trong một thời gian
ngắn sau đó, giữa các mô sẹo do gốc ghép và cành ghép sẽ xuất hiện một lớp
màu nâu chứa vật liệu hoại tử của các tế bào chết và tổn thương. Tuy nhiên sau
đó, các vật liệu hoại tử này sẽ dần dần được tái hấp thu và biến mất.
1.1.4. Hình thành vùng tượng tầng mới
Tại vùng xung quanh mô sẹo mới hình thành, quá trình biệt hoá thành các
tế bào tượng tầng mới sẽ bắt đầu vào khoảng 2 – 3 tuần sau khi ghép, khởi phát
từ các tế bào nhu mô tiếp giáp với các tế bào tượng tầng của gốc ghép và cành
ghép. Quá trình hình thành tượng tầng này sẽ tiếp tục tiến sâu vào bên trong khối
mô sẹo, xuyên qua cầu nối mô sẹo, đến khi tạo thành vùng tượng tầng kết nối gốc
ghép và cành ghép.
1.1.5. Hình thành mô mạch mới
Lớp tượng tầng mới được hình thành này sẽ bắt đầu các hoạt tính đặc
trưng của nó là hình thành các mô mạch mới, mạch mộc ở phía bên trong và
mạch libe ở phía bên ngoài. Trong quá trình hình thành mô mạch mới dọc theo
lớp tượng tầng, dường như các tế bào của gốc ghép tiếp giáp vùng tượng tầng sẽ
tác động lên sự biệt hoá của các tế bào mô sẹo ở hai bên vùng tượng tầng. Ví dụ
như, các tế bào mạch mộc sẽ hình thành ở nơi mà tượng tầng tiếp xúc với mạch
mộc của gốc ghép. Lá phát triển trên cành ghép, không phải trên gốc ghép, có tác
dụng kích thích mạnh mẽ khả năng biệt hoá thành mô mạch dọc theo bề mặt
ghép.
Quá trình hình thành mạch mộc và mạch libe mới giúp tạo thành các mạch
liên kết giữa cành ghép và gốc ghép. Quá trình này phải được hoàn tất trước khi
có nhiều lá mới phát triển trên chồi của cành ghép. Nếu không, diện tích bề mặt
lá rộng sẽ làm mất nước trên cành ghép và cành ghép sẽ nhanh chóng bị héo hoặc
chết.
1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hàn gắn của vết ghép
Khi tiến hành ghép, các kết quả thường không giống nhau, trong một số
trường hợp, tỉ lệ ghép thành công rất cao, trong khi trong các trường hợp khác lại
thất bại. Có nhiều nhân tố ảnh hưởng đến quá trình hàn gắn vết ghép:
1.2.1. Tính không tương hợp
Một trong những triệu chứng của tính không tương hợp giữa các cây ghép
có họ hàng xa với nhau là cây ghép phát triển không hoàn chỉnh hoặc tỉ lệ ghép
thành công rất thấp. Tuy nhiên, các cây bị xem là không tương hợp với nhau, đôi
Coâng ngheä sinh hoïc thöïc vaät Chöông 6. Kyõ thuaät vi gheùp
56
khi ban đầu cũng có thể tạo thành vết ghép, nhưng sau đó, vết ghép sẽ dần dần bị
tách rời, cây ghép không thể phát triển và chết.
1.2.2. Loại cây
Một số cây khó ghép hơn nhiều so với những loại cây khác, ngay cả khi
không có hiện tượng không tương hợp, ví dụ như các cây hồ đào, cây sồi. Tuy
nhiên, một khi ghép thành công các cây này thì vết ghép sẽ kết nối rất tốt và cây
sẽ tăng trưởng rất nhanh. Một trường hợp rất lạ, khi ghép cây đào lên một số cây
khác như cây mận và cây hạnh nhân thì kết quả thành công lại cao hơn khi ghép
trở lại trên lên chính cây đào.
Các cây dễ ghép như cây táo, sẽ tạo thành một loại keo vết thương phủ kín
các mô mạch mộc khi tiến hành ghép, vì thế bảo vệ các mô khỏi bị mất nước quá
nhiều và chết. Ngược lại, đối với một số cây khó ghép như cây hồ đào, quá trình
tạo thành keo vết thương diễn ra rất chậm và sẽ làm các mô ở vùng ghép bị mất
nước và chết.
Sự khác biệt về khả năng ghép của các loài cây này có thể liên quan đến
khả năng tạo thành mô sẹo, một yếu tố vốn rất cần thiết cho quá trình hàn gắn vết
ghép.
1.2.3. Điều kiện nhiệt độ, độ ẩm và oxy trong và sau khi ghép
Nhiệt độ
Nhiệt độ có tác động rõ ràng lên quá trình tạo thành mô sẹo. Ở các cây táo
ghép, không có hoặc có rất ít mô sẹo hình thành khi nhiệt độ thấp hơn 0°C hoặc
cao hơn 40°C. Ở nhiệt độ vào khoảng 4°C, mô sẹo phát triển rất yếu và khi nhiệt
độ trên 32°C, quá trình hình thành mô sẹo diễn ra rất chậm. Khi nhiệt độ tăng
lên, các tế bào sẽ bị tổn thương ngày càng nghiêm trọng và cuối cùng tế bào sẽ
chết khi nhiệt độ lên đến 40°C. Tuy nhiên, trong khoảng 4 – 32°C, tốc độ tạo mô
sẹo gia tăng rất nhanh, tuyến tính với nhiệt độ. Khi tiến hành ghép ở cây nho,
nhiệt độ tối ưu là trong khoảng 24 – 27°C, khi nhiệt độ trên 29°C sẽ kích thích
hình thành nhiều mô sẹo dạng mềm, dễ bị tổn thương trong quá trình trồng. Ở
nhiệt độ dưới 20°C, quá trình hình thành mô sẹo sẽ xảy ra chậm lại và khi ở dưới
15°C thì hầu như sẽ ngừng hẳn lại.
Độ ẩm
Các tế bào nhu mô, trong đó có chứa các mô sẹo, là những tế bào có vách
mỏng, yếu ớt, không có khả năng chống lại sự mất nước, vì thế, nếu ở trong điều
kiện độ ẩm không khí thấp quá lâu thì chắc chắn các tế bào này sẽ chết. Độ ẩm
không khí thấp sẽ ức chế quá trình hình thành mô sẹo, tỉ lệ tế bào bị mất nước sẽ
gia tăng khi độ ẩm không khí hạ thấp. Trên thực tế, chỉ cần một lớp nước mỏng
Coâng ngheä sinh hoïc thöïc vaät Chöông 6. Kyõ thuaät vi gheùp
57
trên bề mặt mô sẹo sẽ có lợi cho quá trình hình thành mô sẹo hơn là luôn duy trì
độ ẩm tương đối của không khí ở mức 100%.
Nếu các mô ở vết ghép không được đảm bảo đủ độ ẩm thì rất khó ghép
thành công. Hầu hết các cây, khi tiến hành ghép đều cần phủ một lớp sáp che kín
vết ghép để duy trì độ ẩm tự nhiên của mô. Gốc ghép không cần phủ sáp, mà chỉ
cần bọc trong than bùn hoặc mạt cưa ẩm để giữ đủ độ ẩm và độ thoáng khí trong
suốt thời gian hình thành mô sẹo.
Oxy
Oxy cũng là một yếu tố cần thiết cho quá trình hình thành mô sẹo. Các tế
bào tăng trưởng và phân chia nhanh thì hoạt động hô hấp sẽ diễn ra mạnh, mà
quá trình hô hấp lại cần có oxy. Một số cây chỉ cần hàm lượng oxy thấp cũng đủ
cung cấp cho quá trình tăng trưởng tế bào, ngược lại cũng có một số cây cần
nhiều oxy cho quá trình tạo mô sẹo. Đối với các cây này, không nên phủ sáp che
kín vết ghép, mà chỉ cần đặt trong môi trường có độ ẩm cao. Phủ sáp sẽ ngăn cản
sự trao đổi không khí, không cung cấp đủ lượng oxy cần thiết, ức chế quá trình
hình thành mô sẹo. Trường hợp này có thể thấy ở cây nho, thông thường khi
ghép nho không nên sử dụng sáp hoặc các vật liệu không thoáng khí để bao phủ
vết ghép trong suốt khoảng thời gian mô sẹo hình thành.
1.2.4. Kỹ thuật ghép
Đôi khi kỹ thuật ghép tiến hành không tốt, chỉ có một phần nhỏ vùng
tượng tầng của cành ghép và gốc ghép tiếp xúc với nhau. Quá trình hàn gắn vết
ghép vẫn xảy ra, cành ghép bắt đầu tăng trưởng. Tuy nhiên, khi diện tích bề mặt
lá gia tăng, hoạt động hô hấp sẽ tăng mạnh hơn, cành ghép sẽ không được cung
cấp đủ nước và cành ghép sẽ chết. Một số sai sót khác khi ghép như phủ sáp
không kín, vết cắt không phẳng, hoặc dùng các chồi bị khô, mất nước cũng làm
cho quá trình ghép bị thất bại.
1.3. Những hạn chế khi ghép
Một trong những yêu cầu cần thiết để tạo thành vết ghép hoàn chỉnh là các
mô tạo thành mô sẹo ở gần vùng tượng tầng phải khớp với nhau, chính vì vậy,
ghép cây thường chỉ được ứng dụng hạn chế cho các cây hai lá mầm thuộc ngành
hạt kín và các cây hạt trần. Cả hai loại thực vật này đều có vùng tượng tầng nằm
giữa mạch libe và mạch mộc. Đối với các cây một lá mầm thuộc ngành hạt kín,
vốn không có vùng tượng tầng, việc ghép cây rất khó, với tỉ lệ thành công rất
thấp.
Trước khi tiến hành ghép, cần xác định xem các cây có khả năng kết hợp
với nhau, tạo thành một cây hoàn chỉnh vĩnh viễn hay không. Không có một quy
luật rõ ràng nào giúp xác định chính xác kết quả ghép, ngoại trừ nguyên tắc: “các