Luận văn Thạc sĩ Sinh học: Nghiên cứu chọn tạo giống hoa đồng tiền (Gerbera jamesonii) bằng phương pháp đột biến kết hợp với nuôi cấy mô tế bào

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:82

Thêm vào BST

Báo xấu

35
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu ảnh hưởng của xử lý đột biến bằng tia Gamma đến sinh trưởng, phát triển của một số giống hoa đồng tiền trong in vitro; nghiên cứu ảnh hưởng của xử lý đột biến bằng tia Gamma đến sinh trưởng, phát triển của một số giống hoa đồng tiền ở giai đoạn vườn ươm và ngoài đồng ruộng; theo dõi đánh giá khả năng xuất hiện biến dị ngoài đồng ruộng và xác định những dòng biến dị có triển vọng phục vụ cho công việc chọn tạo giống hoa đồng tiền mới.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Sinh học: Nghiên cứu chọn tạo giống hoa đồng tiền (Gerbera jamesonii) bằng phương pháp đột biến kết hợp với nuôi cấy mô tế bào

i VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT PHẠM THỊ MAI NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG HOA ĐỒNG TIỀN (GERBERA JAMESONII) BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỘT BIẾN KẾT HỢP VỚI NUÔI CẤY MÔ TẾ BÀO Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm Mã số : 60.42.01.14 LUẬN VĂN THẠC SỸ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. LÊ ĐỨC THẢO Hà Nội, 12/2015 Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
ii Lời cam đoan Tôi xin cam đoan đã trực tiếp thực hiện các nghiên cứu trong luận văn này. Mọi kết quả thu được nguyên bản, không chỉnh sửa hoặc sao chép từ các nghiên cứu khác. Các số liệu chưa từng được công bố trong luận án, luận văn nào trước đây. Mọi dữ liệu trích dẫn tham khảo trong luận văn đều được thu thập và sử dụng từ nguồn dữ liệu mở hoặc với sự đồng ý của tác giả. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với những lời cam đoan trên! Tác giả Phạm Thị Mai Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
iii Lời cảm ơn! Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể các thầy cô và các cán bộ công tác tại Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật đã giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập tại Viện. Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới TS. Lê Đức Thảo, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ cho tôi trong quá trình công tác cũng như trong thời gian học tập, nghiên cứu và thực hiện luận văn này. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tập thể các cán bộ, anh chị em, bạn bè, đồng nghiệp trong Bộ môn Đột Biến và Ưu thế lai, Trại thí nghiệm Văn Giang - Hưng Yên thuộc Viện Di truyền Nông nghiệp đã giúp đỡ và đóng góp những ý kiến quý báu để tôi hoàn thành luận văn này. Luận văn này được thực hiện bởi sự cho phép của Viện Di truyền Nông nghiệp, Bộ môn Đột biến & Ưu thế lai và được thực hiện từ nguồn kinh phí đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ bức xạ kết hợp với công nghệ sinh học để tạo vật liệu khởi đầu cho chọn tạo giống hoa và giống đậu tương”, mã số KC.05.08/11-15 thuộc chương trình “Nghiên cứu ứng dụng và phát triển công nghệ năng lượng” của Bộ Khoa học và Công nghệ. Luận văn có sự động viên và giúp đỡ của gia đình tôi. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 15 tháng 12 năm 2015 Tác giả Phạm Thị Mai Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
iv MỤC LỤC DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT........................................................... vi DANH MỤC BẢNG .................................................................................................... vii DANH MỤC BẢNG .................................................................................................... vii DANH MỤC HÌNH .................................................................................................... viii MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................ 1 1.2. Mục tiêu của đề tài ................................................................................................ 2 1.3. Yêu cầu của đề tài ................................................................................................. 3 1.4. Ý nghĩa của đề tài .................................................................................................. 3 Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................................... 4 1.1. Nguồn gốc, phân loại và đặc điểm thực vật học của cây hoa đồng tiền ............... 4 1.2. Yêu cầu sinh thái của cây hoa đồng tiền ............................................................... 6 1.3. Tình hình sản xuất hoa đồng tiền trên thế giới và ở Việt Nam. ............................ 8 1.4. Tổng quan về phương pháp chiếu xạ gây đột biến tạo vật liệu khởi đầu trong chọn giống cây trồng .................................................................................................. 11 Chƣơng 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................ 20 2.1. Đối tượng nghiên cứu ......................................................................................... 20 2.2. Vật liệu nghiên cứu ............................................................................................. 20 2.3. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ....................................................................... 21 2.4. Nội dung nghiên cứu ........................................................................................... 21 2.5. Phương pháp nghiên cứu..................................................................................... 21 2.6. Các chỉ tiêu theo dõi và phương pháp theo dõi ................................................... 25 2.7. Phương pháp xử lý số liệu................................................................................... 25 Chƣơng 3. KẾT QUẢNGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN........................................ 26 Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
v 3.1. Nghiên cứu gây đột biến bằng chiếu xạ tia Gamma trên mô sẹo giống hoa đồng tiền in vitro ................................................................................................................. 26 3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của các liều chiếu xạ đến khả năng tái sinh của cây hoa đồng tiền in vitro qua 5 thế hệ (M1V5) ..................................................................... 29 3.3. Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của liều chiếu xạ đến sinh trưởng, phát triển của cây con ngoài vườn ươm ..................................................................................... 34 3.4. Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của liều chiếu xạ đến sinh trưởng, phát triển của các giống đồng tiền ngoài đồng ruộng ................................................................ 36 3.5. Đánh giá các đặc tính nông sinh học của các giống hoa đồng tiền đột biến ngoài đồng ruộng. ................................................................................................................ 40 Chƣơng 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................. 52 4.1. Kết luận ............................................................................................................... 52 4.2. Kiến nghị ............................................................................................................. 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 54 PHỤ LỤC ..................................................................................................................... 61 Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
vi DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT -NAA :  - Naphtylaxetic acid 2,4 - D : 2,4 -Dichlorophenoxyacetic acid Agar : Thạch BAP : 6 - Benzyl Amino Purin CT : Công thức CS : Cộng sự DT1 : Giống đồng tiền màu vàng (Gerbera Cabana) DT2 : Giống đồng tiền tím hồng (Gerbera Banesa) DT3 : Giống đồng tiền màu da cam (Gerbera Cherokee) DT4 : Giống hoa đồng tiền màu hồng (Gerbera Rosalin) Đ/C : Đối chứng H2 O2 : Hydro peroxide (nước ôxi già) Gy : Gray MS : Murashige and Skoogs, 1962 Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
vii DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ hoa đồng tiền ..................................................9 Bảng 3.1. Ảnh hưởng của chất 2,4-D tỷ lệ tạo mô sẹo của các giống hoa đồng tiền (Sau 4 tuần nuôi cấy) .............................................................................................................26 Bảng 3.2. Ảnh hưởng của liều lượng chiếu xạ tia γ nguồn Co60 đến tỷ lệ sống và hình thái của mô sẹo đồng tiền in vitro (Sau 4 tuần chiếu xạ) ..............................................27 Bảng 3.3. Ảnh hưởng của liều chiếu xạ đến khả năng tái sinh chồi từ mô sẹo các giống đồng tiền sau 2 tháng nuôi cấy ......................................................................................29 Bảng 3.4. Ảnh hưởng của liều chiếu xạ tia γ nguồn Co60 đến hệ số nhân chồi và hình thái chồi đồng tiền in vitro.............................................................................................30 Bảng 3.5. Ảnh hưởng của liều lượng chiếu xạ tia γ nguồn Co60 tới khả năng ra rễ của chồi đồng tiền in vitro (Sau 2 tuần nuôi cấy) ................................................................32 Bảng 3.6. Ảnh hưởng của các liều chiếu xạ tia γ nguồn Co60 tới cây con đồng tiền ở giai đoạn vườn ươm .......................................................................................................34 Bảng 3.7. Động thái tăng trưởng chiều cao của các giống đồng tiền ngoài đồng ruộng .......................................................................................................................................36 Bảng 3.8. Động thái ra lá của các giống đồng tiền ngoài đồng ruộng ..........................38 Bảng 3.9. Khả năng đẻ nhánh của các giống đồng tiền ngoài đồng ruộng ...................39 Bảng 3.10. Một số đặc điểm sinh trưởng, phát triển của giống đồng tiền đột biến ngoài đồng ruộng .....................................................................................................................40 Bảng 3.11. Một số chỉ tiêu năng suất, chất lượng của các giống hoa đồng tiền chiếu xạ ngoài đồng ruộng ...........................................................................................................42 Bảng 3.12. Ảnh hưởng của liều chiếu xạ đếnkhả năng xuất hiện biến dị của các giống đồng tiền ngoài đồng ruộng ...........................................................................................45 Bảng 3.13. Các dòng biến dị có triển vọng thu được từ các giống đồng tiền nghiên cứu .......................................................................................................................................47 Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
viii DANH MỤC HÌNH Hình 3.1.Các mô sẹo đồng tiền DT2 sau chiếu xạ 20 ngày ..........................................28 Hình 3.2. Hình thái chồi của giống đồng tiền DT2 sau 2 tuần cấy chuyển ..................31 Hình 3.3. Khả năng ra rễ của giống đồng tiền DT3 sau 2 tuần nuôi cấy ......................33 Hình 3.4. Cây con nuôi cấy mô hoàn chỉnh (giống đồng tiền DT3) .............................33 Hình 3.5.Cây hoa đồng tiền ngoài vườn ươm ...............................................................35 Hình 3.6. Biến dị trên giống đồng tiền DT1 ..................................................................50 Hình 3.7. Biến dị trên giống đồng tiền DT2 ..................................................................50 Hình 3.8. Biến dị trên giống đồng tiền DT3 ..................................................................51 Hình 3.9. Biến dị trên giống đồng tiền DT4 ..................................................................51 Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
1 MỞ ĐẦU 1.1. Tính cấp thiết của đề tài Hoa đồng tiền (Gerbera jamesonii) là loại hoa xếp vị trí thứ 5 trong công nghiệp hoa cắt cành. Đây là một loại hoa đẹp, hình dáng, màu sắc phong phú đa dạng, hoa có độ bền lâu và đặc biệt là khả năng ra hoa quanh năm, tỷ lệ hoa thương phẩm cao, kỹ thuật trồng trọt, chăm sóc đơn giản, ít tốn công. Vì thế diện tích trồng hoa đồng tiền ngày càng được mở rộng, lượng tiêu thụ và giá cả ngày một tăng(Nguyễn Văn Hồng, 2009) [9]. Nhờ đặc điểm ưu việt đó, mặc dù mới du nhập vào nước ta song hoa đồng tiền đã được người tiêu dùng rất ưa chuộng và hiện đang là loại hoa có giá trị kinh tế cao. Nắm bắt được thực trạng đó rất nhiều người làm vườn đã chuyển sang trồng hoa đồng tiền và mang lại hiệu quả kinh tế cao cho người sản xuất. Trước đây, hoa đồng tiền chủ yếu được nhân giống bằng tách chồi(Lê Huy Hàm và cs, 2012) [7]. Phương pháp này thực hiện khá đơn giản, ít tốn kém song chất lượng cây giống ban đầu thường thấp, nhanh bị thoái hóa do nấm bệnh và virut. Trong nhiều năm trở lại đây, cùng với sự phát triển của công nghệ tế bào thực vật, với ưu điểm hệ số nhân giống cao, chất lượng được đảm bảo nên cây giống in vitrođồng tiền đã dần thay thế cây giống tách chồi. Trong chọn giống, lai giống nhân tạo dù có tiềm năng vô hạn trong việc tạo ra các tổ hợp có đặc tính mới mà có thể được chọn lọc trong quần thể phân ly nhưng nó chỉ là sự phân bổ lại và tái tổ hợp nguồn gen sẵn có(Nguyễn Minh Công, 2005) [4]. Vấn đề là sự giới hạn nguồn gen trong tự nhiên và tỷ lệ đột biến tự nhiên rất thấp, chỉ khoảng 10-7. Ngược lại, phương pháp đột biến có thể cải tiến tính trạng đơn mà không gây ra sự tổn thương sâu trong bộ gen, đồng thời làm tăng nguồn tài nguyên di truyền cho lai giống nhân tạo và các biến dị di truyền mới có khả năng thích ứng tốt. Việc sử dụng kỹ thuật đột biến trong cải tiến giống cây trồng trong những thập kỷ qua cho thấy nó là phương pháp chọn giống hiệu quả nhằm cải tiến năng suất, chất lượng và khả năng chống chịu với các yếu tố sinh học và phi sinh học. Bởi vậy phương pháp đột biến đang được sử dụng một cách hiệu quả trong cải tiến giống cây trồng (Trần Duy Quý, 1997) [13]. Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
2 Đối với cây hoa, việc xử lý đột biến có nhiều thuận lợi hơn so với các loại cây lương thực do tính chất sử dụng của nó ít dẫn đến sự lo ngại về sức khoẻ của con người(Nguyễn Thị Kim Lý, Lê Đức Thảo, 2007) [11]. Ngoài ra, các mục tiêu của việc xử lý đột biến trên cây hoa thường liên quan đến một số chỉ tiêu chính như màu sắc hoa, kích thước hoa, tính chống chịu,… Khi xuất hiện biến dị, nhà chọn giống có thể chọn lọc cá thể, nhân vô tính để đánh giá các dòng thu được. Do đó, thời gian cho chọn giống thường ngắn hơn so với các cây trồng khác. Vì vậy, có thể nói rằng, phương pháp chọn giống hoa bằng xử lý đột biến là một phương pháp đầy triển vọng trong công tác chọn tạo giống hoa mới cho sản xuất(Lê Đức Thảo, 2009) [15]. Công nghệ xử lý đột biến in vitro bằng các tác nhân vật lý đã trở thành công cụ hữu hiệu trong chọn tạo giống cây trồng(Nguyễn Thị Lý Anh và cs, 2015) [1]. Phương pháp này tạo ra nguồn biến dị di truyền phong phúvà hỗ trợ đắc lực cho công tác chọn giống. Trong số các tác nhân vật lý được sử dụng hiện nay thì tia Gamma là tác nhân thường được sử dụng rộng rãi nhất. Một số đặc điểm thường được quan tâm khi chọn giống hoa, cây cảnh đột biến là: thay đổi màu sắc hoa, đặc điểm hình thái hoa, màu sắc lá, giảm thời gian sinh trưởng, tăng cường khả năng chống chịu sâu bệnh, khắc phục những nhược điểm của giống cũ…(Nguyễn Thị Kim Lý, Lê Đức Thảo, 2007) [11]. Kỹ thuật chọn giống với sự hỗ trợ của đột biến cùng với công nghệ sinh học, đặc biệt là công nghệ nuôi cấy mô tế bào đã có đóng góp đáng kể nâng cao chất lượng giống hoa. Xuất phát từ thực tiễn đó, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chọn tạo giống hoa đồng tiền (Gerbera jamesonii) bằng phương pháp đột biến kết hợp với nuôi cấy mô tế bào”. 1.2. Mục tiêu của đề tài - Nghiên cứu ảnh hưởng của xử lý đột biến bằng tia Gamma đến sinh trưởng, phát triển của một số giống hoa đồng tiềntrong in vitro. - Nghiên cứu ảnh hưởng của xử lý đột biến bằng tia Gamma đến sinh trưởng, phát triển của một số giống hoa đồng tiềnở giai đoạn vườn ươm và ngoài đồng ruộng. Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
3 - Theo dõi đánh giá khả năng xuất hiện biến dị ngoài đồng ruộng và xác định những dòng biến dị có triển vọng phục vụ cho công việc chọn tạo giống hoa đồng tiền mới. 1.3. Yêu cầu của đề tài - Xác định được ảnh hưởng của liều chiếu xạ đến tỷ lệ sống, khả năng tái sinh chồi, hệ số nhân, khả năng sinh trưởng, phát triển và khả năng xuất hiện biến dị của cây hoa đồng tiềnin vitro sau chiếu xạ. - Đánh giá được ảnh hưởng của liều lượng chiếu xạ đến khả năng sinh trưởng và phát triển của cây con nuôi cấy mô ở giai đoạn vườn ươm. - Đánh giá được ảnh hưởng của liều chiếu xạ đến khả năng sinh trưởng, phát triển, các tính trạng nông sinh học và khả năng xuất hiện biến dị của các giống đồng tiền nghiên cứu ngoài đồng ruộng từ đó chọn lọc được những dòng biến dị triển vọng. 1.4. Ý nghĩa của đề tài 1.4.1. Ý nghĩa khoa học - Đề tài cung cấp các dẫn liệu khoa học bước đầu về ứng dụng của phương pháp chiếu xạ tia Gamma nguồn Co60 trong chọn giống hoa đồng tiền. - Các kết quả nghiên cứu của đề tài cũng là tài liệu tham khảo trong việc nghiên cứu, giảng dạy có giá trị cho lĩnh vực công nghệ sinh học và chọn tạo giống cây trồng. 1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn Đề tài đã tạo ra các dòng hoa đồng tiền đột biến có triển vọng, là cơ sở cho chọn giống hoa đồng tiền mới bằng phương pháp chiếu xạ. Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
4 Chƣơng1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Nguồn gốc, phân loại và đặc điểm thực vật học của cây hoa đồng tiền 1.1.1. Nguồn gốc, vị trí, phân loại Cây hoa đồng tiền có tên khoa học là Gerbera jamesonii, có nguồn gốc từ Nam Phi (http://winmastergardener.org/Gerbera)[64]. Theo hệ thống học thực vật mới nhất, cây hoa đồng tiền được phân loại như sau: Giới: Plantae Ngành: Magnoliophyta Lớp: Magnoliopsida (lớp hai lá mầm) Phân lớp: Asteridae Bộ: Asterales Họ: Asteraceae(họ cúc) Chi: Gerbera (Trần Hợp, 1999) [8] Chi đồng tiền Gerbera có khoảng 40 loài, đã được phân loại vào năm 1737 bởi Gronovius và đặt tên theo nhà thực vật học người Đức, Traugott Gerber [64] và các loài jamesonii được đặt theo tên của Robert Jameson (Shankar Paudel, 2014) [52]. Năm 1889, đồng tiền được Hooker miêu tả lần đầu tiên trong tạp chí tư vấn Curtis dưới tên gọi cúc Transrace hay cúc Barbetan (Shankar Paudel, 2014) [52]. Hiện nay trên thế giới có hàng trăm giống khác nhau với các hình dạng và kích thước hoa, màu sắc hoa và nhị hoa rất đa dạng. 1.1.2. Đặc điểm thực vật học của cây hoađồng tiền Cây hoa đồng tiền thuộc cây thân thảo, nhiều năm(Lê Huy Hàm và cs, 2012) [7], có những đặc điểm thực vật sau: - Rễ: Rễ đồng tiền thuộc dạng rễ chùm, phát triển khoẻ, rễ hình ống, ăn ngang và nổi phía trên mặt luống, rễ thường vươn dài tương ứng với diện tích lá toả ra. - Thân: Thân ngầm, có lông, không phân cành mà chỉ đẻ nhánh. Lá và hoa phát triển từ thân, chiều dài thân từ 25 - 40 cm, một số giống từ 60 - 65 cm. Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
5 - Lá: Lá mọc chếch so với mặt đất một góc 15 - 450, hình dạng lá thay đổi theo giống và sự sinh trưởng từ dạng trứng thuôn đến thuôn dài, lá dài từ 15- 25 cm, rộng 5- 8 cm hình xẻ thùy rộng và sâu, mặt dưới lá có lớp lông nhung, đôi khi hẹp hơn ở gốc và rộng hơn ở đỉnh. - Hoa: Hoa đồng tiền có dạng cụm, hoa đầu lớn, cụm hoa dạng đầu, bề ngoài là một bông hoa nhưng trên thực tế là một tập hợp nhiều bông hoa nhỏ riêng biệt. Phía ngoài hoa hình lưỡi tương đối lớn mọc xếp thành một hoặc vài vòng. Do sự thay đổi hình thái và màu sắc nên tâm hoa rất được chú ý trong chọn tạo giống mới. Hoa đồng tiền nở theo thứ tự từ ngoài vào trong, hoa hình lưỡi nở trước, hoa hình tia nở sau theo từng vòng một, kích thước từ 5 - 12 cm. - Quả: Quả đồng tiền thuộc dạng quả bế có lông, không có nội nhũ, hạt nhỏ, một gam hạt có khoảng 280 - 300 hạt. Do vậy sức sống và điều kiện nảy mầm là khó khăn. Tuy nhiên cây có khả năng đẻ nhánh rất cao. Hoa đồng tiền có khoảng 40 loài thuộc loại hoa lưu niên ra hoa quanh năm, độ bền hoa cắt cao, được coi là 1 loài hoa đẹp trong thế giới hoa. Dựa vào hình thái hoa, người ta chia thành 3 nhóm: Hoa kép, hoa đơn và hoa đơn nhị kép (Đặng Văn Đông vàĐinh Thế Lộc, 2003) [5] Nhóm 1 - Đồng tiền đơn: Hoa chỉ có một hoặc 2 tầng cánh, xếp xen kẽ nhau tạo vòng tròn. Hoa mỏng và yếu hơn hoa kép, màu sắc hoa ít hơn, điển hình là trắng, đỏ, tím, hồng. Nhóm 2 - Hoa đồng tiền kép: Cánh hoa to gồm hơn 2 tầng, bông to, đường kính có thể đạt tới 12 - 15 cm, cánh hoa tụ lại thành bông nằm ở đầu trục chính, cuống dài 40 - 60 cm. Màu sắc đa dạng như trắng, đỏ, vàng, hồng, gạch cua. Nhóm 3 - Hoa đơn nhị kép: Bên ngoài cùng cánh đơn, bên trong cánh kép dày đặc, thường màu trắng trong lớp cánh kép màu cánh sen nhưng nhóm này không đẹp bằng hoa kép. Như vậy, trong ba nhóm hoa trên, đồng tiền kép là nhóm hoa có giá trị cao, được ưa chuộng hơn cả và cũng là đối tượng lý tưởng của nuôi cấy mô tế bào thực vật. Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
6 1.2. Yêu cầu sinh thái của cây hoa đồng tiền 1.2.1. Nhiệt độ Nhiệt độ là một trong những yếu tố quan trọng quyết định sự sinh trưởng, phát triển, nở hoa và chất lượng hoa đồng tiền. Đa số các giống đồng tiền hiện nay đều ưa khí hậu mát mẻ (Lê Huy Hàm và cs, 2012) [7], tốt nhất từ 18-25oC, nhiệt độ lý tưởng để cây ra hoa là 22oC. Cây có thể chịu được nhiệt độ từ 13-32oC, dưới 12oC hoặc trên 35oC, cây sẽ phát triển kém, hoa nhỏ, màu sắc hoa nhợt nhạt dẫn đến chất lượng hoa kém. 1.2.2. Ánh sáng Hoa đồng tiền yêu cầu ánh sáng cao cho sinh trưởng, phát triển và phát triển mầm hoa, chúng có thể ra hoa cả mùa hè và mùa đông, nhưng số lượng lớn nhất tập trung vào mùa xuân. Mùa hè nắng nóng thường dùng lưới đen để điều khiển cường độ ánh sáng và bức xạ mặt trời. Mùa đông phải đảm bảo cường độ ánh sáng 40 W/m2 là cần thiết giúp cho cây sinh trưởng tốt (Lê Huy Hàm và cs, 2012) [7].Đồng tiền chỉ phản ứng rất nhẹ với quang chu kỳ, ngày ngắn ra hoa nhanh, ngày dài ra hoa chậm (Đặng Văn Đông và Đinh Thế Lộc, 2003) [5]. 1.2.3. Độ ẩm Đồng tiền là cây trồng cạn, không chịu được úng nhưng đồng thời có sinh khối lớn, bộ lá to, tiêu hao nước nhiều, do vậy cũng kém chịu hạn (Lê Huy Hàm và cs, 2012, Nguyễn Thị Kim Lý và cs, 2007) [7] [11]. Độ ẩm đất từ 60 -70%, độ ẩm không khí 55- 65% thuận lợi cho đồng tiền sinh trưởng, phát triển. Đặc biệt vào thời gian thu hoạch cần độ ẩm vừa phải để tránh nước đọng trên các vết cắt, gây thối hoa và sâu bệnh phát sinh, phát triển, chất lượng hoa giảm sút. Trong quá trình sinh trưởng, tùy theo thời tiết mà luôn phải cung cấp đủ lượng nước cho đồng tiền bằng các biện pháp tưới nhỏ giọt hoặc bơm tưới cho cây. 1.2.4. Đất Hoa đồng tiền không đòi hỏi khắt khe về đất, chúng thích hợp với đất tơi xốp, nhiều mùn, độ pH từ 6 - 6,5. Đất thịt pha cát, ở vùng đất kiềm cần bón phân mang tính chua để cải tạo. Cũng có thể bón phân chứa lưu huỳnh để giảm độ pH. Ở vùng đất Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
7 chua có thể bón thêm vôi để điều tiết độ chua, ở nơi đất thịt nặng nên bón thêm lá cây mục, vỏ trấu, bã rượu để tăng độ tơi xốp. Đất trồng hoa đồng tiền cần thoát nước tốt, mực nước ngầm thấp và ổn định. Mực nước ngầm cao thường đọng nước, rễ cây dễ bị thối và bị bệnh nên phải có hệ thống thoát nước tốt, xung quanh phải đào rãnh thoát nước sâu từ 0,7 - 1,0 m và lên luống cao, hết sức tránh trồng đồng tiền nơi đất trũng (Đặng Văn Đông và Đinh Thế Lộc, 2003; Lê Huy Hàm và cs, 2012) [5] [7]. 1.2.5. Dinh dưỡng Các loại phân hữu cơ, phân vô cơ, phân vi lượng, có ý nghĩa hết sức quan trọng đối với sinh trưởng, phát triển, năng suất, phẩm chất của hoa đồng tiền. - Phân hữu cơ chứa hầu hết các nguyên tố đã lượng và vi lượng cây cần, do đó không làm mất cân đối dinh dưỡng trong cây, giúp cây sinh trưởng tốt, bền, khỏe, hoa đẹp. Tuy nhiên loại phân này có tác dụng chậm đối với cây và gây ô nhiễm môi trường, do vậy cần phải ủ hoai mục. Nếu dùng bón lót, thì trộn ủ với lân vi sinh, nếu bón thúc thì dùng nước phân đã ngâm ủ hòa với một lượng đạm nhỏ để tưới. - Phân vô cơ: Đạm, lân, kali, canxi là những yếu tố không thể thiếu đối với cây đồng tiền. + Đạm có tác dụng thúc đẩy quá trình sinh trưởng, phát triển của cây. Đồng tiền cần nhiều đạm vào giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng, lượng đạm nguyên chất sử dụng cho 1 ha đồng tiền từ 140 - 160 kg/năm. + Lân giúp cho bộ rễ sinh trưởng, phát triển mạnh, cây con khỏe, tỷ lệ sống cao, thân cứng, hoa bền, màu sắc đẹp. Trong quá trình sinh trưởng của cây, đồng tiền cần lần nhiều hơn vào giai đoạn sinh trưởng sinh thực, nhưng do lân phân giải chậm nên chủ yếu dùng để bón lót 3/4 còn 1/4 bón thúc cùng đạm, kali hoặc ngâm với phân hữu cơ. Lượng lân nguyên chất dùng cho 1 ha từ 300 - 350 kg/năm. Tùy từng loại đất mà sử dụng các loại lân khác nhau: với đất trung tính nhiều mùn thì dùng supe lân, đất chua nên dùng phân lân nung chảy, đất chua mặn dùng apatit. + Kali rất cần thiết vào thời kỳ kết nụ và nở hoa. Nếu thiếu kali đầu chóp lá già, bắt đầu vàng chết khô, sau đó cả phần thịt lá giữa các gân lá cũng vậy, đồng thời xuất Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
8 hiện các đốm bị luộc, cuống hoa mềm ra không đứng lên được, màu sắc hoa nhợt nhạt, cánh mềm, hoa chóng tàn. Kali giúp cây tăng cường tính chống chịu với điều kiện khắc nghiệt và sâu bệnh. Lượng kali nguyên chất cho 1 ha từ 120 - 140 kg/năm, trong đó bón lót 2/3 còn lại 1/3 dùng để bón thúc cùng đạm và lân. + Canxi giúp đồng tiền tăng khả năng chịu nhiệt, hạn chế được tác dụng độc của axit hữu cơ. Ngoài ra canxi còn có tác dụng giảm chua, tăng độ phì của đất tạo điều kiện cho đồng tiền phát triển tốt hơn. Canxi được dùng ở dạng vôi bột, tùy theo từng loại đất mà sử dụng liều lượng khác nhau. Thông thường, lượng vôi bột cần cho 1 ha là 250 - 300 kg. Ngoài các yếu tố đa lượng trên, một số nguyên tố vi lượng như: Mg, Fe, Cu, Na,… cũng rất cần cho đồng tiền, chúng được bổ sung bằng phân hữu cơ hoặc phân vi sinh có chứa vi lượng. 1.3. Tình hình sản xuất hoa đồng tiền trên thế giới và ở Việt Nam. 1.3.1. Tình hình sản xuất hoa đồng tiền trên thế giới Hoa đồng tiền là một trong 10 loại hoa quan trọng nhất trên thế giới sau hồng, cúc, lan, cẩm chướng, lay ơn...(Nazma Akter và cs, 2012) [46]. Các nước có sản lượng hoa lớn là Hà Lan, Colombia, Pháp, Trung Quốc... Ở các nước này đồng tiền được trồng ở nhà lưới có mái che, có trang bị hệ thống điều chỉnh nhiệt độ, ẩm độ, ánh sáng, nước tưới, bón phân bằng chế độ tự động hoặc bán tự động. Do đó, năng suất và chất lượng hoa đồng tiền của nước này rất cao, đạt 4,8 triệu bông/ha/năm (Đào Thị Thanh Bằng và cs, 2007) [2]. Theo thống kê năm 2009, diện tích trồng hoa đồng tiền ở Hà Lan là hơn 10.000 ha, đạt giá trị sản lượngtrên5 triệu USD. Hầu hết các giống hoa đồng tiền tại Hà Lan là những giống hoa lai, hoa to, được những nhà chọn tạo giống của Hà Lan tạo ra, trong đó công ty Florist của Hà Lan là một cơ sở quan trọng về nghiên cứu, buôn bán và sản xuất hoa đồng tiền của thế giới. Diện tích trồng hoađồng tiền trên thế giới hiện nay là 305.105 ha, trong đó tổng diện tích ở châu Âu là 44.444 ha, Bắc Mỹ 22.388 ha, Châu Á và Thái Bình Dương 215.386 ha, giữa Đông và Phi 2.282 ha và miền Trung và Nam châu Phi 17.605 ha, Ấn Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
9 Độ có diện tích trồng hoa lớn nhất (88.600 ha) tiếp theo là Trung Quốc (59.527 ha), Indonesia (34.000 ha), Nhật Bản (21.218 ha), Hoa Kỳ (16.400 ha), Brazil (10.285 ha), Đài Loan (9,661 ha), Hà Lan (8017 ha), Italy (7,654 ha), Anh (6.804 ha), Đức (6621 ha) và Colombia (4757 ha) và diện tích đang tăng đều đặn (Dr.S.Sudhagar M.Com và cs, 2013) [53]. Việc sản xuất các loại hoa này tăng lên đáng kể do nhu cầu rất lớn đối với các sản phẩm hoa cắt trên thế giới. Việc tiêu thụ thế giới của hoa cắt cành và cây trồng ngày càng tăng và tăng ổn định hàng năm từ 10 đến 15% trong tất cả các nước nhập khẩu (Nguyễn Văn Hồng, 2009)[9]. Tại Nepal, theo báo cáo của FAN (Food and Agricuture in Nepal), diện tích trồng hoa đồng tiền năm 2012 - 2013 là 87 ha, cao gần gấp đôi so với năm 2011 - 2012 (45 ha), trong khi đó chỉ có 15 ha trong năm 2005 - 2006 (Bảng 2.1). Số liệu này cho thấy diện tích trồng hoa đồng tiền không ngừng tăng lên trong những năm gần đây, diện tích trồng năm 2012 - 2013 gần gấp đôi so với diện tích trồng hoa đồng tiền năm 2011 - 2012 (Shankar Paudel, 2014) [52] Bảng 2.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ hoa đồng tiền Năm 2005/06 2006/07 2007/08 2008/09 2009/10 2010/11 2011/12 2012/13 Diện tích 15 15 20 30 35 41 45 87 (ha) Nhu cầu 500- 800- 1500- 1500- 1500- 3000- 5000- 5000- (cành/ngày) 1000 1500 2000 2500 2500 4000 7000 7000 Nguồn: FAN, 2014 Nhu cầu tiêu thụ hoa đồng tiền cũng không ngừng tăng lên, năm 2005 - 2006 khoảng 500 - 1000 cành/ngày, nhưng đến năm 2012 - 2013 đã tăng lên 5000 - 7000 cành/ngày (Bảng 2.1). 1.3.2. Tình hình sản xuất hoa đồng tiền ở Việt Nam Hoa đồng tiền là 1 trong 10 loại hoa quan trọng nhất trên thế giới, sau hồng, cúc, lan, cẩm chướng, lay ơn.... Trong các loại hoa đồng tiền đã và đang được trồng ở Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
10 Việt Nam thì hoa đồng tiền kép nhập nội là một trong những cây cho hiệu quả kinh tế cao nhất. Từ một sàu hoa đồng tiền giống mới chăm sóc đúng kĩ thuật có thể cho thu nhập gần 50 triệu/sào/năm (Nguyễn Văn Hồng, 2009) [9]. Ở Việt Nam, giống hoa đồng tiền đơn được nhập về trồng đầu tiên khoảng từ những năm 1940. Đặc điểm của giống này là cây sinh trưởng khỏe, thích nghi tốt với điều kiện tự nhiên. Tuy nhiên có một số nhược điểm là cánh đơn, hoa nhỏ, màu sắc đơn điệu nên hiện nay chúng ít được trồng. Từ những năm 1990, một vài công ty và những nhà trồng hoa Việt Nam bắt đầu nhập các giống đồng tiền lai (hoa kép) từ một số nước như: Trung quốc, Đài Loan, Hà Lan ... Ưu điểm của các hoa này là hoa to, cánh dày, màu sắc phong phú, hình dáng hoa cân đối, và năng suất cao. Vì vậy, các giống này được tiếp nhận nhanh chóng và phát triển rộng rãi. Bên cạnh đó cũng có không ít giống hoa đồng tiền do không thích hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam, cây sinh trưởng, phát triển kém, sâu bệnh phá hại nặng, gây thiệt hại cho người trồng hoa (Đặng Văn Đông, Đinh Thế Lộc, 2003) [Error! Unknown switch argument.]. Hoa đồng tiền được trồng khá phổ biến tại Đà Lạt trước những năm 1975 với mục đích cắt cành, có nhiều màu khác nhau (vàng, đỏ, cam...), đến năm 1980 có nhập thêm một số giống kép ở Hà Nội. Từ 1997 đã nhập nội hơn 20 giống của Hà Lan, Hàn Quốc, Đài Loan. Trong đó giống của Hà Lan cho chất lượng cao nhất với nhiều màu sắc khác nhau. Ở Lâm Đồng, sản xuất mở rộng nhanh chóng, gia tăng hàng chục lần về quy mô, chỉ trong vài năm do nhu cầu gia tăng của thị trường tiêu dùng. Diện tích hoa tăng từ khoảng 60 ha những năm đầu 1990 lên 750 ha năm 2003 và trên 3.200 ha gieo trồng vào năm 2009, trong đó riêng thành phố Đà Lạt đã chiếm hơn 60% diện tích gieo trồng của cả tỉnh. Trình độ sản xuất cũng không ngừng được đổi mới, cải thiện nhờ sự bùng nổ ứng dụng giống mới, tiến bộ kỹthuật và công nghệ sản xuất tiên tiến (Phạm Xuân Tùng, 2009) [18] . Với sự gia tăng về số lượng của chủng giống hoa đồng tiền thì diện tích đất trồng hoa đồng tiền của nước ta cũng tăng rất nhanh. Năm 2005, trong tổng số diện thích trồng hoa của cả nước thì cây đồng tiền chiếm 9% tăng 1,8 lần so với năm 1995 và tăng gấp 1,3 lần so với năm 2000 (Nguyễn Thị Kim Lý, Lê Đức Thảo, 2007) [11]. Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
11 Hiện nay ở Việt Nam, có khoảng hơn 30 giống hoa đồng tiến khác nhau đang được trồng ngoài sản xuất [66], các giống này có nguồn gốc từ Hà Lan, Trung Quốc, màu sắc phong phú, đa dạng. Hoa được trồng chủ yếu ở Đà Lạt và các nơi có khí hậu mát mẻ. Tại vùng Trung du và miền núi phía Bắc diện tích hoa của toàn vùng có 135,7 ha. Trong đó, cây đồng tiền có 9,7 ha chiếm khoảng 0,07% trong cơ cấu tổng diện tích. Sản lượng hoa của vùng đạt 44,08 triệu bông, trong đó sản lượng hoa đồng tiền đạt 3,1 triệu bông(Nguyễn Thị Kim Lý, Lê Đức Thảo, 2007) [11]. Do trồng hoa đồng tiền mang lại thu nhập rất cao nên nhiều năm qua, nhiều địa phương, hộ gia đình đã tự tìm hiểu để phát triển, trồng loại hoa này. Điển hình các vùng trồng hoa đồng tiền tập trung có quy mô lớn từ vài chục ha là Đà Lạt (Lâm Đồng), Vĩnh Tuy (Hà Nội), Bắc Ninh, Bắc Giang .... 1.4.Tổng quan về phƣơng pháp chiếu xạ gây đột biến tạo vật liệu khởi đầu trong chọn giống cây trồng Mỗi một kiểu gen nhất định của một giống chỉ cho một năng suất nhất định. Trong điều kiện nuôi trồng tối ưu thì thì mỗi giống chỉ cho một năng suất tối đa nhất định (mức trần về năng suất của giống). Để thu được năng cao hơn thì phải thay đổi vật chất di truyền của giống do đó ta sử dụng các tác nhân vật lí, hóa học tác động vào bộ máy di truyền để gây đột biến (Nguyễn Minh Công, 2005) [4]. 1.4.1. Quy trình tạo giống mới bằng phương pháp gây đột biến - Xử lí mẫu vật bằng tác nhân gây đột biến: Để đột biến có hiệu quả cao, cần lựa chọn tác nhân gây đột biến thích hợp, tìm hiểu thời gian và liều lượng phù hợp. Nếu xử lí không đúng tác nhân, liều lượng hoặc thời gian có thể làm chết sinh vật, hoặc giảm khả năng sinh sản, giảm khả năng sống. - Chọn lọc thể đột biến có kiểu hình mong muốn: Dựa trên các đặc điểm kiểu hình được biểu hiện để lựa chọn các dạng đột biến phù hợp nhu cầu của con người. - Tạo dòng thuần chủng: Sau khi nhận được các thể đột biến mong muốn, cho chúng sinh sản để nhân lên thành dòng thuần chủng theo đột biến được tạo ra. Hiệu quả gây đột biến bằng sử dụng các tia phóng xạ phụ thuộc vào: Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
12 + Loại tác nhân + Liều lượng xử lý + Tính chất sinh lý của cây trồng, tuổi và bộ phận của cây trồng + Điều kiện ngoại cảnh khi xử lý Trong công tác giống cây trồng, các tia được chiếu xạ lên hạt khô, hạt phấn, hạt đang nảy mầm, chồi, cành, thân để gây đột biến (Tamikazu Kume và cs, 2000) [56]. 1.4.2. Xử lý đột biến trong nuôi cấy invitro phục vụ chọn tạo giống Thuật ngữ “Biến dị dòng soma” lần đầu tiên được Larkin và Scowcroft (1981) mô tả (A.Hoque và cs, 1995) [39]. Biến dị này liên quan đến những thay đổi về mặt di truyền xảy ra ở cây được tái tạo thông qua nuôi cấy mô tế bào thực vật. Tuy nhiên, tần số và phổ biến dị tự phát là rất thấp, chưa kể đến một số biến dị có lợi lại liên kết với những đặc tính gây hại cho cây. Trong những năm gần đây, việc phát triển phương pháp mới - xử lý đột biến trong nuôi cấy in vitro đã mở ra triển vọng lớn trong cải tạo giống cây trồng. Nhờ đó, tần số và phổ biến dị dòng soma đã được tăng lên đáng kể. Một trong những ưu điểm nữa của gây tạo đột biến trong nuôi cấy in vitro là khả năng tạo đột biến ở giai đoạn sớm của quá trình hình thành và phát triển cá thể (phôi non hoặc mô sẹo). Nhờ vậy, tần số đột biến cao và khả năng thu nhận những thể đột biến đồng nhất về kiểu gen trở nên dễ dàng hơn. Nuôi cấy in vitro không những là công cụ hữu hiệu để lưu giữ, duy trì và nhân những thể đột biến lạ, quý hiếm mà còn là phương pháp phân lập và làm thuần những dòng đột biến có hiệu quả. Trong nhiều trường hợp, nuôi cấy in vitro là cách có hiệu quả nhất để duy trì và bảo quản những biến dị di truyền, đặc biệt là những thể đột biến khảm, nhờ đó khắc phục được sự đào thải của những tế bào quý hiếm do tính cạnh tranh trong mô. 1.4.3. Một số kết quả nghiên cứu về sử dụng chiếu xạ gây đột biến tạo vật liệu khởi đầu trong chọn giống hoa 1.4.3.1. Các kết quả nghiên cứu trên thế giới Đối với chọn tạo cây hoa, đột biến là biện pháp có hiệu quả cao để tăng cường nguồn biến dị di truyền và hỗ trợ đắc lực trong chọn giống. Cho đến nay, có hàng nghìn Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn