Sản xuất hạt giống và công nghệ hạt giống - Chương 7

Chia sẻ: Le Quang Hoang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

272
lượt xem 76
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

CHƯƠNG 7: NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA SẢN XUẤT HẠT GIỐNG Từ những năm 1950, các hạt giống cây trồng chất lượng cao được phổ biến rộng rãi trong sản xuất. Kèm theo đó là công cụ canh tác cải tiến, phòng trừ sâu bệnh

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Sản xuất hạt giống và công nghệ hạt giống - Chương 7

CHƯƠNG 7: NGUYÊN LÝ CƠ B N C A K THU T S N XU T H T GI NG CÂY TR NG T nh ng năm cu i nh ng năm 1950 các h t gi ng cây tr ng ch t lư ng cao ñã ñư c ph bi n r ng rãi trong s n xu t. Kèm theo nó là công c canh tác c i ti n, phân bón, phương pháp phòng tr c d i , sâu b nh ñã t o ra cu c cánh m ng trong s n xu t nông nghi p. Công ngh s n xu t h t gi ng ñóng m t vai trò quan tr ng trong cu c cách m ng này. S n xu t h t gi ng ñã giúp tăng nhanh s lư ng, ñ m b o ch t lư ng, duy trì ngu n gen hi n có ho c m i t o ra và tho mãn s lư ng h t gi ng cho nhu c u ngày càng tăng c a nông dân. H t gi ng là m t v t li u s ng có nh ng yêu c u ñ c thù, do v y s n xu t c n d a trên nh ng nguyên lý khoa h c ñ nâng cao năng su t và ñ m b o ch t lư ng h t gi ng. 7.1 Khái ni m và vai trò c a s n xu t h t gi ng và nhân gi ng 7.1.1 Khái ni m S n xu t h t gi ng là t o và thu ho ch h t hay cây con t nh ng th c li u th c v t nh m m c ñích phân ph i, c t tr và kinh doanh. Quá trình s n xu t s d ng k thu t ñ c thù ñ gi nguyên ñư c ki u gen c a th c li u g c, có s c s ng, s c kh e và giá tr gieo tr ng t t, cho năng su t cao th h sau. 7.1.2 Vai trò c a s n xu t gi ng 7.1.2.1 B o t n ki u gen hi n có hay ki u gen m i t o ra S n xu t h t gi ng c a các cây tr ng hay th c li u th c v t hi n có như cây hoang d i, gi ng ñ a phương, gi ng t o thành cung c p cho nghiên c u ho c s n xu t thương ph m. Quá trình nhân tăng s lư ng h t chính là quá trình s n xu t h t gi ng, trong các th h nhân nh ng k thu t cơ b n c a s n xu t h t gi ng ñư c áp d ng ñ gi nguyên ki u gen. Chính vì th s n xu t h t gi ng có vai trò b o t n ki u gen cho s d ng lâu dài, góp ph n ña d ng ngu n gen th c v t. 7.1.2.2 Duy trì gi ng Duy trì ñư c áp d ng v i gi ng cây tr ng ñã có h t gi ng tác gi ho c siêu nguyên ch ng. Quy trình s n xu t duy trì c p gi ng này và cung c p h t cho s n xu t các c p th p hơn như h t nguyên ch ng, xác nh n. 7.1.2.3 Ph c tráng gi ng Gi ng cây tr ng sau m t s l n nhân không có ch n l c ho c do nhi u nguyên nhân khác d n ñ n sai l ch di truy n so v i gi ng g c g i là hi n tư ng thoái hoá gi ng. S n xu t h t gi ng s d ng phương pháp khác nhau ñ ñưa tr l i ñúng nguyên b n ban ñ u c a ngu n gen g i là ph c tráng gi ng. 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----------------------- 109 http://www.ebook.edu.vn
7.2 Phương th c sinh s n và s n ñ nh di truy n tương ñ i c a gi ng 7.2.1 Phương th c sinh s n D a trên phương th c sinh s n, cây tr ng có th phân thành 3 nhóm chính: Nhóm cây t th ph n, nhóm cây giao ph n và nhóm cây sinh s n vô tính. + Nhóm cây t th ph n chuy n ph n t bao ph n ñ n ñ u nh y cái trong cùng m t hoa hay cùng m t cây. Qu n th n ñ nh qua các l n nhân n u ñ m b o t th ph n hoàn toàn, yêu câu qu n th khi nhân gi ng không l n ch c n s cây t i thi u ñ ñ m b o ña d ng di truy n, kho ng cách chác ly nh hơn cây giao ph n + Cây giao ph n là ph n ñư c th cho nh y hoa khác c a cùng m t cây hay khác cây quá trình giao ph n này nh các tác nhân th ph n như gió, côn trùng hay tác ñ ng c a con ngư i. Cây giao ph n n ñ nh qu n th n u ñ m b o t do th ph n hoàn toàn và t h p cân b ng gen c a qu n th . N u t ph i hay qu n th quá nh d n ñ n c n ph i và suy thoái, bi u hi n suy gi m s c s ng và xu t hi n các tính tr ng l n và gây h i. Như v y s n xu t gi ng cây giao ph n c n qu n th l n ñ m b o m c ñ ña d ng di truy n cao (ña d ng c a cùng gi ng). S n xu t gi ng cây giao ph n cũng ph i tránh giao ph n v i các gi ng khác trong cùng loài ho c khác loài ñ duy trì ñúng ki u gen hi n có. + Cây sinh s n vô tính khi s n xu t gi ng c n tránh nguyên nhân làm suy thoái di truy n như nhi m b nh, ñi u ki n canh tác và k thu t nhân gi ng 7.2.2 S n ñ nh tương ñ i c a gi ng Gi ng cây tr ng là m t t p h p nh ng cá th có cùng ngu n g c, cùng ki u gen vì v y tương ñ i ñ ng nh t v ki u hình như hình thái, màu s c và các ñ c ñi m nông sinh h c khác. Nói cách khác gi ng n ñ nh tương ñ i v m t di truy n, năng su t, ph m ch t, kh năng thích ng và ch ng ch i qua các th h nhân. Tính n ñ nh c a gi ng bi u hi n nhi u tính tr ng nhưng nh ng ñi m cơ b n là: - n ñ nh tương ñ i v hình thái : hình thái chi u cao, th i gian sinh trư ng, chi u cao ñóng b p, màu s c thân lá, màu s c h t… - n ñ nh tương ñ i v năng su t: tính tr ng năng su t do nhi u y u t tác ñ ng ñ n, m t s y u t tương ñ i n ñ nh như kh i lư ng 1000 h t, ñ l n c a h t, s qu trên cây, kh i lư ng qu … - n ñ nh v ph m ch t ch t lư ng: như hàm lư ng các ch t dinh dư ng ñư ng, protein, amylose… S n ñ nh c a gi ng ki u gen quy t ñ nh, tuy nhiên cũng b tác ñ ng c a ñi u ki n môi trư ng. Tùy theo m c ñ ph n ng c a ki u gen v i môi trư ng mà m c ñ thay ñ i ki u hình khác nhau. 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 C u t o c a cơ quan sinh s n là nh y và nh thư ng trong cùng m t hoa (hoa lư ng tính), nh y thư ng có v trí th p hơn nh ñ quá trình nh n ph n thu n l i, hoa c u t o thư ng nh , không màu s c, mùi v . K t qu quá trình t th ph n là h t ñ duy trì nòi gi ng và cũng chính là v t li u làm gi ng. Ch t lư ng c a ngu n v t li u này 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----------------------- 110 http://www.ebook.edu.vn
ph thu c vào ñ thu n, s c s ng và s c kho c a h t, quá trình t th ph n hoàn toàn quy t ñ nh ñ thu n di truy n c a qu n th gi ng. M c ñ ng nh t, n ñ nh c a qu n th cây t th ph n t th h này qua th h khác là do t th ph n hoàn toàn, n u giao ph n tr ng thái n ñ nh di truy n b phá v . Do v y s n xu t gi ng cây t th ph n c n quan tâm ñ n k thu t ñ m b o cho qu n th t th ph n hoàn toàn ð ng thái di truy n qu n th cây t th ph n luôn luôn có xu hư ng tr v tr ng thái ñ ng h p n u t th ph n nghiêm ng t. Ví d : qu n th F1 là lai gi a hai b m có ki u gen AA và aa có tr l d h p 100% nhưng nh ng th h ti p theo n u t th ph n, s cá th P1; P2 AA x aa D h p(%) ð ng h p(%) F1 Aa 100 0 F2 AA 2Aa aa 50 50 F3 4AA 2AA 4Aa 2aa 4aa 25 75 Như v y t n xu t d h p = (1/2)n t n xu t ñ ng h p = ( 1 - 1/2 )n S cá th ñ ng h p tăng d n qua các th h t th ph n, là ñi u ki n n ñ nh c a qu n th cây t th ph n 7.2.2.2 Phương th c sinh s n và ñ ng thái di truy n qu n th cây giao ph n Cây giao ph n là m t qu n th giao ph i hoàn toàn t do và ng u nhiên, nó có th nh n ph n và cho ph n hoa khác, cây khác và th m chí ngay c a chính nó. Quá trình này có th nh tác nhân th ph n là gió hay côn trùng. C u t o hoa c a cây giao ph n có nh ng ñ c ñi m ñ c thù như hoa l n, màu s c s c s , có mùi thơm hay túi m t, nh y và nh y không chín cùng th i ñi m phù h p v i giao ph n. Qu n th cây giao ph n n ñ nh di truy n t th h này qua th h khác là do giao ph n và tr ng thái cân b ng di truy n ñư c Hardy Weinberg (Hardy 1908 và Weinbrg 1909) "Gen và t n su t kiê gen trong m t qu n th mendel là m t h ng s t th h này sang th h khác , n u không có ch n l c, ñ t bi n, l n t p hay thay ñ i ng u nhiên" M i cây có cơ h i cho ph n và nh n ph n như nhau (ngang b ng ) do v y n ñ nh di truy n khi giao ph i v i qu n th l n và khi t n xu t ki u gen không thay ñ i t th h này qua th h khác qu n th ñó g i là qu n th tr ng thái cân b ng di truy n Hardy Weinberg xác ñ nh b ng phương trình : p2 + 2p ( 1 - p ) + ( 1 - p)2 p là t n xu t c a 1 allen và 1 - p là t n xu t c a 1 allen khác. T ng t n xu t c a 2 allen = 1, n u g i ki u gen khác là q ta có phương trình p2 + 2pq + q2 Ví d minh h a : Gi s m t qu n th cây giao ph n có 4 b m , trong ñó 2 có ki u gen Bb và 2 có ki u gen BB như v y t n xu t ki u gen B = 6:8 = 0,75 và b = 2 : 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----------------------- 111 http://www.ebook.edu.vn
0,25. Qu n th tr ng thái cân b ng Hardy Weinberg thì có t n xu t ki u gen như sau : ( 0,75)2 + 2(0,75)(0,25) + (0,25)2 = 0.56 + 0.38 + 0.06 Ch ng minh qu n th trên n ñ nh tr ng thái cân b ng gen và t n su t ki u gen qua m t th h n u qu n th t do th ph n hoàn toàn. Trư ng h p th nh t n u 4 b m trên ch th c hi n m t chi u cho ph n hay nh n ph n, gen và t n su t ki u gen s là 0,54 + 0,42 + 0,04 chưa tr v tr ng thái ban ñ u. BB Bb bb Bb1 x Bb2 1 2 1 Bb1 x BB1 2 2 Bb1 x BB2 2 2 Bb2 x BB1 2 2 Bb2 x BB2 2 2 BB1 x BB2 4 T ng 13 10 1 T n xu t ki u gen 0.54 0.42 0.04 Trư ng h p th 2: n u ñ m b o tr do th ph n hoàn toàn bao g m c thu n, ngh ch và t th ph n s có t n xu t như sau: BB Bb bb 6 t h p lai thu n trên 13 10 1 6 t h p lai ngh ch c nó 13 10 1 T th ph n Bb1 1 2 1 T th phân c a Bb2 1 2 1 T th ph n c a BB1 4 T th ph n c a BB2 4 T ng 36 24 4 T n xu t ki u gen 0.56 0.38 0.06 T n su t trên là ñúng v i tr ng thái cân b ng Hardy Weinberg c a qu n th 4 b m ban ñ u. Ch ng t qu n th cây giao ph n n ñ nh di truy n qua các th h nhân n u hoàn toàn t do th ph n. ðây là m t nguyên lý r t cơ b n cho k thu t s n xu t h t gi ng th ph n t do cây giao ph n 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 Cây sinh s n vô tính có hai nhóm là hoàn toàn sinh s n vô tính sinh dư ng như chu i, d a, hành, t i, hoàng tinh, hoàng ñao... và nhóm v a có kh năng sinh s n h u tính v a có kh năng sinh s n vô tính như cây ăn qu , khoai lang, khoai tây. B ph n nhân gi ng là c , thân gi , m t, cành, thân ng m, ño n cành, r , lá..ñ c thù c a các loài cây sinh s n vô tính qu n th là ñ ng nh t t th h này qua th h khác. Nh ng cây ñư c nhân ra t cây m ban ñ u g i là m t dòng vô tính có ki u gen 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----------------------- 112 http://www.ebook.edu.vn
gi ng cây m . Nh ng tác ñ ng d n ñ n suy thoái nhân gi ng vô tính sinh dư ng có th x y ra như sau: Do nhi m b nh trong quá trình s n xu t hay nhân gi ng S không ñ ng nh t v ki u hình khi nhân nh ng pha khác nhau c a cây m Do môi trư ng s n xu t và nhân gi ng không phù h p d n ñ n suy thoái 7.3 S thoái hoá gi ng 7.3.1 Nh ng bi u hi n c a s thoái hoá S thay ñ i v hình thái, năng su t, ch t lư ng s n ph m và kh năng ch ng ch u theo xu hư ng x u c a gi ng cây tr ng sau m t s l n nhân g i là hi n tư ng thoái hoá gi ng. S thoái hoá x y ra t t c các loài và gi ng cây tr ng, trên c tính tr ng s lư ng, ch t lư ng và ch ng ch u. 7.3.2 Nguyên nhân thoái hoá gi ng Nguyên nhân gây thoái hóa gi ng chia thành 6 nhóm chính: - L n cơ gi i - L n sinh h c - ð t bi n t nhiên - Hi n tư ng phân ly - S tích lu b nh - ði u ki n gieo tr ng không phù h p 7.3.2.1 L n cơ gi i L n cơ gi i là l n gi ng s n xu t v i gi ng khác x y ra trong quá trình s n xu t, thu ho ch, ch bi n và b o qu n. ðây là m t nguyên nhân nguy hi m d n ñ n thoái hoá gi ng ñ c bi t khi l n h th ng và h s nhân c a gi ng l n l n hơn h s nhân c a gi ng cơ b n. Ví d : l n cơ gi i 1 l n và gi ng l n có h s nhân (HSN) th p hơn gi ng cơ b n, gi s HSN c a gi ng cơ b n = 10, gi ng l n = 8, s h t gi ng cơ b n ban ñ u là 1000 h t, h t gi ng khác l n trong lô h t gi ng là 2. T l l n cơ gi i qua 4 l n nhân như sau B ng 7.1: T l l n qua các l n nhân trư ng h p l n 1 l n S l n gieo S h t T l l n( %) Gi ng cơ b n Gi ng l n B tñ u 1000 2 0,20 L n nhân th nh t 10.000 16 0,16 L n nhân th 2 10.0000 128 0,13 L n nhân th 3 1.000.000 1024 0,10 L n nhân th 4 10.000.000 8192 0,08 N u l n 1 l n mà h s nhân c a gi ng l n nh hơn gi ng cơ b n thì t l l n gi m d n, nhưng l n h th ng v n gây thoái hóa gi ng nghiêm tr ng. Công th c tính t l l n l n nhân th n ñư c tính b ng công th c sau: Zn = Z + Zk + Zk2 + Zk3 + Zk4 +...Zkn Trong ñó: Zn là t l l n l n th n (%) 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----------------------- 113 http://www.ebook.edu.vn
Z là t l l n h th ng (% ) k là bi u di n t l h s nhân c a gi ng l n so v i gi ng cơ b n 7.3.2.2 L n sinh h c L n sinh h c do các ly không ñ m b o, gi ng cơ b n nh n ph n c a các gi ng khác, loài khác trong khu v c s n xu t d n ñ n phân ly t o ra các cá th khác d ng l n nhân ti p theo. L n sinh h c x y ra c v i cây t th ph n và cây giao ph n nhưng cây giao ph n gây ra thoái hóa nhanh và nghiêm tr ng hơn. 7.3.2.3 ð t bi n t nhiên Cây tr ng trên ñ ng ru ng ch u nh hư ng c a môi trư ng, nh ng tác nhân c a môi trư ng như b c x , thay ñ i ôn ñ , nhi t ñ ñ t ng t… gây ra các ñ t bi n t nhiên 7.3.2.4 Hi n tư ng phân ly Nh ng gi ng cây tr ng, dòng b m ñư c ch n l c t o thành t ngu n v t li u gây bi n d b ng lai, ñ t bi n…nhưng không th ch n ñ ng h p trên t t c các c p gen. Vì v y trong quá trình gieo tr ng nhưng c p gen d h p ti p t c phân ly gây ra thoái hóa gi ng. 7.3.2.5 Tích lũy b nh Tích lũy b nh là nguyên nhân thoái hóa gi ng, ñ c bi t b nh virus. S n xu t gi ng m t loài cây tr ng trên m t khu ñ t trong nhi u v , nhi u năm d n ñ n tăng m c ñ b nh gây ra thoái hóa gi ng. ði n hình thoái hóa gi ng do nguyên nhân tích lũy b nh cây h cà, cây h th p t . 7.3.2.6 K thu t s n xu t không phù h p ði u ki n s n xu t không phù h p gây thoái hóa gi ng thông qua ch t lư ng h t gi ng kém, thay ñ i di truy n hay nhi m b nh 7.3.3 Bi n pháp kh c ph c thoái hóa gi ng ð kh c ph c hi n tư ng thoái hóa gi ng c n áp d ng các k thu t s n xu t ti n b và ñ c thù cho m i loài cây tr ng. Nh ng bi n pháp chung ñư c tóm t t trong b ng sau: B ng 7.2 Nguyên nhân thoái hóa gi ng và bi n pháp kh c ph c Nguyên nhân Bi n pháp kh c ph c 1. L n cơ gi i 1. Có khu s n xu t gi ng riêng 2. V sinh d ng c , máy móc, ñ ng ru ng, sân phơi, nhà kho và d ng c ch a trư c khi s n xu t 3. Lo i b cây khác d ng, h t khác d ng 2. L n sinh h c 4. Cách ly theo ñúng quy ñ nh 5. Kh b cây khác d ng 3. ð t bi n t nhiên 6. S n xu t trong ñi u ki n, mùa v phù h p 7. Lo i b cây khác d ng 4. Phân ly 8. Lo i b cây khác d ng 5. Do tích lũy b nh 9. Luân canh cây tr ng 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----------------------- 114 http://www.ebook.edu.vn
10. Thay ñ i khu v c s n xu t 11. V sinh ñ ng ru ng 12. Áp d ng k thu t IPM 6. Do K thu t s n xu t 13. Áp d ng k thu t t i ưu ñ i v i loài cây h t gi ng tr ng khi s n xu t h t gi ng 7.4- Các c p h t gi ng Các c p h t gi ng là m t lĩnh v c liên quan ñ n lu t gi ng cây tr ng, tiêu chu n ph m c p, k thu t và phương pháp ki m nghi m ñ c p ch ng ch c p h t gi ng. Nh ng v n ñ này ñư c trình bày t i chương ki m nghi m c p ch ng ch h t gi ng. 7.4.1 H th ng các c p h t gi ng Vi t Nam 1) Dòng (line): Là qu n th nh ñư c hình thành t m t t p h p các cây sinh ra t m t qu , m t bông, h t c a dòng nhân theo quy trình quy ñ nh v i m i gi ng và loài cây tr ng. H t c a dòng cũng có các c p h t như h t gi ng. 2) Gia ñình (Family): Là m t qu n th ñư c b t ngu n t m t dòng, h t gi ng c a các gia ñình ñư c nhân theo tiêu chu n gi ng h n h p, gi ng nhi u dòng 3) H t gi ng tác gi ( Breeder seed) còn g i là h t gi ng g c: Là h t gi ng do tác gi ch n t o gi ng s n xu t, ñ t tiêu chu n ch t lư ng theo quy ñ nh c a TCN ho c TCVN. 4) H t siêu nguyên ch ng (Pre-basic seed): Là lô h t gi ng nhân ra t gi ng tác gi ho c ph c tráng t h t gi ng s n xu t, ñ t tiêu chu n ch t lư ng theo quy ñ nh c a TCN ho c TCVN.. 5) H t nguyên ch ng (Basic seed): Là lô h t ñư c nhân ra t lô h t siêu nguyên ch ng theo quy trình k thu t ñư c quy ñ nh c a B Nông nghi p và phát tri n nông thôn và ñ t tiêu chu n quy ñ nh c a TCN ho c TCVN.. 6) H t xác nh n (Certified seed) : Là lô h t ñư c nhân ra h t nguyên ch ng theo quy trình k thu t ñư c quy ñ nh c a B Nông nghi p và phát tri n nông thôn và ñ t tiêu chu n quy ñ nh c a TCN ho c TCVN.. 7) H t gi ng lai F1 : (Hybrid seed F1): Là h t gi ng c a các t h p lai gi a các dòng b m ñã ñư c công nh n gi ng, tuân th quy trình s n xu t h t gi ng lai và ñ t tiêu chu n ph m c p quy ñ nh theo TCN ho c TCVN. 7.4.2 H th ng các c p h t gi ng trên th gi i Theo hi p h i các cơ quan xác nh n gi ng Hoa Kỳ h t gi ng ñư c phân làm 4 c p như sau : 1) H t gi ng tác gi (Breeder seed) ñư c s n xu t dư i s giám sát tr c ti p c a tác gi gi ng và ñ m b o tính xác th c c a gi ng. 2) H t gi ng nguyên ch ng (Foundation seed) là th h nhân ñ u tiên t h t gi ng tác gi . Nó ñư c s n xu t t i các cơ quan hay cá nhân s n xu t gi ng nguyên ch ng dư i s giám sát c a cơ quan có ch c năng s n xu t gi ng nguyên ch ng. 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----------------------- 115 http://www.ebook.edu.vn
3) H t gi ng ñăng ký (Register seed) ðây là h t gi ng ñư c nhân t gi ng nguyên ch ng nh m tăng lư ng h t gi ng trư c khi s n xu t gi ng xác nh n. c p h t gi ng này chưa có m c ñích ñưa ra s n xu t. 4) H t gi ng xác nh n (Certified seed) ðư c nhân ra t gi ng nguyên ch ng hay g ng ñăng ký. Nhân s lư ng l n ñưa ra s n xu t. Hình 7.1 Các c p h t gi ng c a Hoa Kỳ Hi p h i gi ng và h t gi ng Châu Âu quy ñ nh theo 3 c p là h t gi ng tác gi (Breeder’s seed ), h t gi ng nguyên ch ng (Foundation seed ) và h t gi ng xác nh n (Certified seed ) 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----------------------- 116 http://www.ebook.edu.vn