Tóm tắt Luận án tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu chọn tạo và biện pháp nâng cao năng suất, phẩm chất dòng dưa hấu (Citrullus vulgaris L.) tam bội in vitro

Chia sẻ: Co Ti Thanh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:28

Thêm vào BST

Báo xấu

19
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu của luận án nhằm tạo được các dòng dưa hấu tứ bội, tam bội. Xác định môi trường thích hợp nhân nhanh các dòng dưa hấu tứ bội, tam bội. Đánh giá sinh trưởng, năng suất và chất lượng trái của các dòng dưa hấu tam bội tạo ra trong điều kiện ngoài đồng.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu chọn tạo và biện pháp nâng cao năng suất, phẩm chất dòng dưa hấu (Citrullus vulgaris L.) tam bội in vitro

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ Chuyên ngành: Khoa học cây trồng Mã ngành: 62 62 01 10 TRẦN THANH TRUYỀN NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO VÀ BIỆN PHÁP NÂNG CAO NĂNG SUẤT, PHẨM CHẤT DÕNG DƢA HẤU (Citrullus vulgaris L.) TAM BỘI IN VITRO Cần Thơ, 2019 1
CÔNG TRÌNH ĐƢỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ Người hướng dẫn chính: PGS.TS. Lâm Ngọc Phương Luận án được bảo vệ trước hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp trường Họp tại: Hội trường …….; Khoa………………..……. ……………………; Trường Đại học Cần Thơ. Vào lúc ….. giờ ….. ngày ….. tháng ….. năm ….. Phản biện 1: ……………………………………………… Phản biện 2: ……………………………………………… Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: Trung tâm Học liệu, Trường Đại học Cần Thơ. Thư viện Quốc gia Việt Nam.
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 1. Trần Thanh Truyền, Lâm Ngọc Phương và Ngô Phương Ngọc. 2014. Hiệu quả của Benzyl adenin (BA), Indole butyric acid (IBA) và than hoạt tính trên sự tạo chồi và ra rễ của cây dưa hấu tam bội (Citrullus vulgaris Schrad.) in vitro. Tạp chí Khoa học trường Đại học Cần Thơ, pp: 168-172. 2. Trần Thanh Truyền và Lâm Ngọc Phương. 2017. Kết quả trồng thử nghiệm các dòng dưa hấu tam bội (3x) tại Đồng Bằng Sông Cửu Long. Tạp chí Nông nghiệp Phát triển Nông thôn chuyên đề Giống cây trồng, vật nuôi, tập 1, pp: 108-114. 1
CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU Dưa hấu (Citrullus vulgaris L.) là loại cây trồng phổ biến nhất trên thế giới. Việt Nam có truyền thống trồng dưa hấu từ thời vua Hùng Vương thứ 18; đến nay, việc sản xuất dưa hấu ngày càng phát triển, đứng thứ 5 về xuất khẩu (FAOStat, 2012). Dưa hấu ăn rất ngon, nhất là trong những ngày hè nóng bức; tuy nhiên có điều bất tiện khi dùng dưa hấu nhị bội vì chứa nhiều hạt (Donald and Maynard, 1992). Do đó, giống dưa hấu không hạt (3X-tam bội) được nhiều người ưa chuộng, vì không phải bỏ hạt khi ăn, đồng thời dưa còn có chất lượng tốt do ngon ngọt. Người tiêu dùng có thể vui lòng mua và thưởng thức loại dưa không hạt dù giá tiền cao hơn so với dưa hấu thông thường nhị bội có hạt (Marr and Gast, 1991; Maynard et al., 2002). Dưa hấu tam bội được tạo thành bằng phương pháp lai tạo giữa thể tự tứ bội với nhị bội (Andrus et al., 1971; Kihara, 1951; Guo et al., 2011). Trong đó, dưa hấu tứ bội được tạo thành công bằng cách xử lý cây con nhị bội với colchicine hay oryzalin, nơi vườn ươm hay trong môi trường in vitro (Kihara, 1951; Raza et al., 2003; Noh et al., 2012; Lâm Ngọc Phương và Nguyễn Kim Hằng, 2010). Tuy nhiên, cây dưa hấu tứ bội rất ít hạt (giảm 10 lần so với hạt nhị bội), tỷ lệ nảy mầm của hạt thấp, muốn duy trì dòng tứ bội rất đắt tiền (Trần Khắc Thi et al., 2008). Theo Compton and Gray (1992); Compton et al. (1993), ứng dụng kỹ thuật nuôi cấy mô trong tạo dòng tứ bội và tam bội là một phương pháp đã làm giảm được thời gian nhân dòng (1-2 năm) và thuận lợi cho việc bảo quản các dòng dưa hấu này thay cho phương pháp truyền thống. Ở đồng bằng sông Cửu Long, sản xuất dưa hấu không hạt ngày càng tăng nhưng chi phí sản xuất cao do chủ yếu sử dụng giống nhập nội, giá thành hạt giống cao vì hạt khó tồn trữ dễ mất sức nảy mầm (Marr and Gast, 1991). Công tác chọn tạo ra giống dưa hấu không hạt mới có xuất xứ ở Việt Nam là rất cấp thiết. Vì thế, đề tài “Nghiên cứu chọn tạo và biện pháp nâng cao năng suất, phẩm chất dòng dƣa hấu (Citrullus vulgaris L.) tam bội in vitro” được thực hiện. 1.1 Mục tiêu của luận án Mục tiêu chính: tạo được cây dưa hấu tam bội. Mục tiêu cụ thể: i) Tạo được các dòng dưa hấu tứ bội, tam bội. ii) Xác định môi trường thích hợp nhân nhanh các dòng dưa hấu tứ bội, tam bội. iii) Đánh giá sinh trưởng, năng suất và chất lượng trái của các dòng dưa hấu tam bội tạo ra trong điều kiện ngoài đồng. 1.2 Ý nghĩa của luận án: i) Tạo được dòng dưa hấu tam bội có nguồn gốc từ Việt Nam. ii) Ứng dụng kỹ thuật nuôi cấy mô, tế bào để rút ngắn thời gian chọn tạo, nhân dòng và giúp giảm giá thành cây giống tứ bội và tam bội. iii) Xác định được môi trường thích hợp để nhân giống các dòng dưa hấu tứ bội và tam bội. iv) Khảo sát và đánh giá khả năng sinh trưởng, phẩm chất trái của 2 dòng dưa hấu tam bội tạo thành cấy mô trồng ngoài đồng. v) Đánh giá bước đầu về liều lượng phân đạm và mật độ trồng trên dòng dưa hấu tam bội tạo thành trồng ngoài đồng. 2
1.3 Điểm mới của luận án: i) Tạo cây con tứ bội bằng phương pháp nuôi cấy mô và xử lý đa bội hóa; trồng cây ra đồng. ii) Lai tạo thành công hạt tam bội từ hoa cái cây tứ bội với phấn hoa cây nhị bội. iii) Tìm được môi trường nuôi cấy in vitro thích hợp cho việc nhân chồi, tạo rễ các dòng dưa hấu tứ bội, tam bội, nhân nhanh giống; góp phần giảm bớt chi phí đầu tư ban đầu trong sản xuất dưa hấu không hạt. iv) Khảo sát và đánh giá khả năng sinh trưởng, phẩm chất trái của 2 dòng dưa hấu tam bội tạo thành cấy mô trồng ngoài đồng tại Cần Thơ và Hậu Giang. v) Bước đầu đánh giá được liều lượng phân đạm cùng mật độ trồng phù hợp cho sự sinh trưởng phát triển, năng suất và phẩm chất trái của dòng tam bội lai cấy mô trồng ngoài đồng. CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Cơ sở khoa học tạo thể đa bội bằng colchicine và oryzalin Colchicine có công thức hóa học là C22H25O6N được chiết xuất từ cây Colchicum autumnale L. mọc nhiều ở bờ biển Địa Trung Hải. Bột colchicine tinh khiết có màu trắng ngà, dễ hòa tan trong nước, cồn, cloroform. Colchicine có tính bền vững cao, dung dịch bảo quản được lâu và có thể khử trùng trong nồi hấp, tuy nhiên nó dễ phân giải ngoài ánh sáng nên cần bảo quản trong tối. Colchicine là chất độc có tác dụng làm tê liệt nên cần hết sức thận trọng khi làm việc với nó (Trần Thượng Tuấn, 1992). Oryzalin có công thức hóa học C12H18N4O6S là một loại thuốc cỏ Dinitroaniline, là một tinh thể rắn màu vàng cam với điểm nóng chảy 141-142˚C, trọng lượng phân tử là 346,35; hòa tan trong nước ở mức 2,5 ppm trong điều kiện nhiệt độ 25˚C. Dễ dàng hòa tan trong các dung môi hữu cơ như acetone, ethanol, methanol và acetonitrile, ít tan trong benzen và xylene, không hòa tan trong hexane. Oryzalin được dùng để kích thích sự đa bội hóa ở nhiều loại cây trồng (Morejohn et al., 1987). Theo EPA (Environmental Protection Agency) (1994) oryzalin có hoạt động ức chế sự phân bào ở các loài cây trồng và được đăng ký đầu tiên ở Mỹ năm 1974. Tác động của oryzalin đến sự phân bào cũng giống như colchicine tức chúng tác động lên liên kết disulphite của prôtêin và phân tử ribôse của acid ribônuclêic. Trong quá trình phân bào, hóa chất này làm thoi vô sắc ngừng hoạt động do chúng hình thành phức hợp vi ống - hóa chất, ngăn cản sự phân chia tế bào và tâm động phân chia muộn hơn, trong khi sự tái bản của nhiễm sắc thể và hình thành cromatit vẫn diễn ra bình thường. Ở kỳ giữa của nguyên phân, các nhiễm sắc thể không phân bố trên mặt phẳng xích đạo của thoi vô sắc, nhiễm sắc thể rút ngắn lại và dày lên. Sự phân ly các nhiễm sắc thể về hai cực đối diện ở giai đoạn hậu kỳ không xảy ra, tế bào không phân chia, mặc dù số lượng nhiễm sắc thể đã tăng gấp đôi. Kích thước của các tế bào này lớn hơn các tế bào thường. Khi ngưng sự tác động của hóa chất thì tế bào lại có khả năng phân chia bình thường và tạo nên các tế bào tứ bội (Trần Thượng Tuấn, 1992; Dolezel et al., 2004). Tuy nhiên, hoạt động gắn kết với vi ống của oryzalin chặt chẽ hơn so với colchicine. Những cây trồng được xử lý oryzalin ở nồng độ micromolar (µM) cho kết quả tương đương với những cây trồng được xử lý bằng colchicine ở nồng độ milimolar (mM) (Dolezel et al., 2004). 3
Mặt khác oryzalin chủ yếu xâm nhập thông qua bề mặt vết cắt và đi vào qua lớp tế bào biểu bì và qua cả lớp cutin trên bề mặt tế bào lá (Allum et al., 2007). 2.2 Phƣơng pháp xác định cây đa bội Hình thái và đặc điểm sinh trưởng, phát triển: hình thái lá là một tiêu chí hữu ích cho việc xác định các dòng tứ bội cùng nguồn trước khi tuyển chọn chúng ra bên ngoài. Lá cây dưa hấu tứ bội lớn, dày và xanh đậm hơn so với cây lưỡng bội (Kihara, 1951). Bên cạnh đó, tỷ lệ chiều dài/chiều rộng của lá tứ bội (1,00±0,02 và 1,02±0,02) đều thấp hơn lá nhị bội (1,28±0,02 và 1,30±0,02) trên cả hai giống dưa hấu Giza 1 và Giza 21 trong điều kiện in vivo (Nasr et al., 2004), diện tích lá tứ bội lại lớn hơn lá nhị bội ở tất cả các giống quan sát. Ngoài hình dạng và kích thước lá thì dưa hấu tứ bội TPS có hoa lớn hơn, trọng lượng trái cũng lớn, trung bình 4 kg và có khoảng 70 hạt/quả, thịt quả màu đỏ đậm, cứng và tỷ lệ đường khoảng 12,5% (Karchi et al., 1981). Thêm vào đó, độ dày vỏ và số hạt lép/trái của các cây tứ bội cao hơn nhị bội (Ahmad et al., 2013), nhưng tốc độ tăng trưởng lúc đầu chậm hơn và thời gian ra hoa cũng muộn hơn so với cây nhị bội (Pradeepkumar, 2011). Mật số khí khẩu/đơn vị diện tích lá và chiều dài khí khẩu: sự khác biệt về mật số khí khẩu là tiêu chuẩn để phân biệt thể lưỡng bội (2n) và thể tứ bội (4n) của tế bào thực vật, cũng như để xác định các dạng đa bội (Hamill et al., 1992). Kích thước của tế bào khí khẩu trên dưa hấu Sugar Baby tứ bội (được xác định bằng phương pháp phân tích hàm lượng ADN nhân) lớn hơn so với các cây nhị bội (Thayyil et al., 2016). Phương pháp này nhanh chóng, không tốn kém, không đòi hỏi thiết bị tinh vi và có tỷ lệ chính xác khá cao (một số trường hợp lên đến 90%; Cohen and Yao, 1996). Tuy nhiên, đây chỉ là phương pháp gián tiếp để đánh giá mức độ đa bội. Nếu cây trồng ở trạng thái tạp bội thì phương pháp này không đáng tin cậy cần kết hợp thêm các phương pháp khác (Chen et al., 2006). Đếm số lượng nhiễm sắc thể là một trong những phương pháp trực tiếp và chính xác nhất để xác định mức độ đa bội nhưng nếu sàn lọc sớm và sơ bộ sẽ gây mất thời gian. Bên cạnh đó, việc đếm nhiễm sắc thể sẽ tốn nhiều thời gian, công sức và khó thực hiện trên những loại cây trồng có số lượng nhiễm sắc thể lớn và kích thước tế bào nhỏ. Đặc biệt, đối với dưa hấu phương pháp này lại khó thực hiện bởi kích thước nhiễm sắc thể nhỏ (Jaskani and Khan, 2000). Phân tích flow cytometry (dòng chảy tế bào) bằng máy đo đa bội thể (Partec Ploidy Analyser): phương pháp phân tích dòng chảy tế bào có nhiều thuận lợi hơn so với phương pháp đếm nhiễm sắc thể (Leus, 2005; Loureiro et al., 2005): thuận tiện trong công tác chuẩn bị mẫu và nhanh chóng vì chỉ cần một lượng mẫu nhỏ. Qui trình phân tích đơn giản, thực hiện nhiều mẫu trong cùng thời gian. Có thể lấy nhiều loại mô khác nhau để phân tích như: lá, rễ, thân, cánh hoa, hạt, trái,… mà không cần xác định giai đoạn phân chia tế bào. Chi phí phân tích mẫu bằng phương pháp này là chấp nhận được. Chỉ cần chi phí lúc ban đầu cho máy phân tích, còn các vật liệu, hóa chất liên quan thì giá thành thấp. Hiện nay trên thế giới, phương pháp phân tích dòng chảy tế bào là một trong những công cụ quan trọng trong việc đánh giá mức bội thể các mẫu giống được tạo và rất nhiều nghiên cứu sử dụng phương pháp này (Faten et al., 2012; Jaskani et al., 2005). Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi phải mua thiết bị đắt tiền và đặc điểm của nhiễm sắc thể không thể quan sát được. 4
2.3 Dƣa hấu tam bội (không hạt) Dưa hấu tam bội lần đầu tiên được sản xuất bởi Kihara và Nishiyama vào năm 1939 bằng cách sử dụng colchicine tạo ra thể 4x và cho lai với hạt phấn cây nhị bội. Hiện nay, đa số các dưa hấu không hạt được sản xuất theo phương pháp này và được xem là phương pháp hữu hiệu nhất (Guo et al., 2011; Wang et al., 2013). Để dưa hấu không hạt sinh trưởng đạt kích thước bình thường, thịt quả không có hiện tượng rỗng ruột hình trái tim thì nhất thiết phải có quá trình thụ phấn giả (Mark Arena, 2012; Johnson, 2014). Chính vì thế, khi trồng dưa tam bội nhất thiết phải trồng xen thêm 25% đến 33% các cây dưa nhị bội để đảm bảo quá trình thụ phấn thành công, nhằm tăng tỷ lệ đậu trái (Olson et al, 2012; Fiachino and Walters, 2003). Kỹ thuật lai tạo dòng dưa hấu tam bội gồm 4 bước: (1) chọn lọc các dòng nhị bội, (2) sản xuất các cây tứ bội, (3) phát triển các dòng tứ bội và nhị bội thuần, (4) lai tạo hạt lai tam bội (cây mẹ tứ bội x phấn hoa nhị bội) và trồng tạo trái tam bội (thụ phấn bổ khuyết hạt phấn nhị bội) (Wehner, 2008). 2.4 Vai trò của vi nhân giống đối với cây trồng Vi nhân giống là một công cụ đắc lực để nhân đa số cây thân thảo (cây dược liệu, cây ăn quả, cây lương thực, cây cảnh…), làm giảm giá thành các cây lai F1, đặc biệt đối với các cây lai tam bội như dưa hấu không hạt, mang lại hiệu quả kinh tế cao so với việc sử dụng các phương pháp truyền thống khác, góp phần bảo vệ an ninh lương thực và chống biến đổi khí hậu toàn cầu. Do phương pháp này đã khắc phục được những hạn chế về việc sản xuất hạt giống hàng năm như: năng suất hạt kém, giá thành cao, hạt nẩy mầm kém, cây con yếu (Nguyễn Bảo Toàn, 2005; Lâm Ngọc Phương, 2012). 2.5 Ảnh hƣởng của mật độ trồng và lƣợng phân đạm đến năng suất, phẩm chất trái dƣa hấu Mật độ trồng dưa hấu khác nhau ở mỗi vùng miền và mỗi loại giống, khoảng cách càng ngắn tức mật độ cây trồng tăng sẽ làm tăng năng suất dưa hấu không hạt so với mật độ thấp (Motsenbocker and Arancibia, 2002; Walters, 2009; Strang et al., 2005). Phân bón có ý nghĩa trong việc tăng năng suất và phẩm chất dưa. Việc cung cấp đầy đủ đạm làm hoạt động quang hợp cao, sinh trưởng mạnh và cho bộ lá màu xanh đậm. Khi tăng nồng độ đạm sẽ làm tăng năng suất trái, độ Brix và hàm lượng lycopene trên dưa hấu... Nhưng khi tăng lượng đạm quá cao dưa phát triển thân lá mạnh, cây xum xuê nhưng có thể ảnh hưởng đến độ cứng cây vì thế cây trở nên mọng nước, do đó chống chịu sâu bệnh yếu, khó đậu trái, trái chín chậm, tích nhiều nước, vị lạt và không giữ được lâu sau thu hoạch. Thiếu đạm cây tăng trưởng kém, lóng ngắn, lá nhỏ và trái cũng nhỏ (Phạm Hồng Cúc, 2007). 5
CHƢƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP Phương pháp thí nghiệm gồm 4 giai đoạn chính (Hình 3.1) với mỗi giai đoạn có các thí nghiệm cụ thể như sau: 3.1 Cảm ứng tạo thành cây dƣa hấu tứ bội in vitro bằng colchicine và oryzalin trên các dòng dƣa hấu nhị bội 3.1.1 Thí nghiệm 1: Ảnh hƣởng của thời gian xử lý colchicine lên sự sinh trƣởng của 2 dòng dƣa hấu nhị bội TPS và TPT in vitro Vật liệu: hạt dưa hấu của 2 dòng nhị bội thuần gồm TPS, TPT. Trong đó: dòng TPS có nguồn gốc từ giống Sugar Baby với dạng trái tròn hay oval, vỏ quả xanh đen, ruột đỏ. Dòng TPT có nguồn gốc lai tạo từ giống Thành Long với dạng trái oval, vỏ quả xanh lá có sọc xanh đậm, ruột đỏ. Các dòng này được phòng thí nghiệm bộ môn Sinh lý-Sinh hóa cung cấp. Hạt dưa hấu của 2 dòng nhị bội này được khử trùng và nuôi cấy trong môi trường MS in vitro. Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí theo thể thức 1 nhân tố kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên gồm 3 mức độ thời gian xử lý colchicine (4, 6, 8 ngày) và 1 đối chứng (không xử lý) với 5 lần lặp, mỗi lần lặp 2 keo, mỗi keo 10 mẫu chồi đỉnh in vitro. Các chỉ tiêu theo dõi: số lượng khí khẩu/mm2, tỷ lệ cây có kiểu hình đa bội, tỷ lệ cây tứ bội được kiểm tra bằng phân tích dòng chảy tế bào. 3.1.2 Thí nghiệm 2: Ảnh hƣởng của thời gian xử lý oryzalin lên sự sinh trƣởng của 4 dòng dƣa hấu nhị bội in vitro Vật liệu: hạt dưa hấu của 4 dòng nhị bội thuần gồm TPS, TPB, TPT, TPX. Trong đó:dòng TPS và dòng TPT như thí nghiệm 1. Dòng TPB có nguồn gốc từ giống Bảo Long với dạng trái oval, vỏ màu xanh đen có sọc, ruột đỏ. Dòng TPX có nguồn gốc lai tạo từ giống Xuân Lan với dạng trái oval, vỏ màu xanh lá nhạt có sọc xanh đậm, ruột vàng. Các dòng này được phòng thí nghiệm bộ môn Sinh lý-Sinh hóa cung cấp. Hạt dưa hấu của 4 dòng nhị bội thuần được khử trùng và nuôi cấy trong môi trường MS in vitro. Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí theo thể thức thừa số 2 nhân tố kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên gồm 4 dòng dưa hấu nhị bội TPS, TPB, TPT, TPX và 2 mức thời gian xử lý oryzalin (48 và 54 giờ) và 1 đối chứng (không xử lý) với 5 lần lặp, mỗi lần lặp 2 keo, mỗi keo 10 mẫu chồi đỉnh. Chỉ tiêu theo dõi: tương tự thí nghiệm 1. 3.2 Thí nghiệm 3: Đánh giá khả năng tạo chồi và sinh trƣởng của hai dòng tứ bội TPT và TPS trong môi trƣờng có bổ sung BA Vật liệu: các chồi đơn cấy mô của 2 dòng dưa hấu tứ bội TPT và TPS được chọn lọc bằng phương pháp phân tích dòng chảy tế bào, nuôi cấy trên môi trường MS 3 tuần trước khi làm vật liệu thí nghiệm. Chọn các chồi có chiều cao, số lá tương đối đồng nhất giữa các nghiệm thức. Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí theo thể thức thừa số 2 nhân tố kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên với 6 nghiệm thức gồm 2 dòng dưa hấu tứ bội TPT, TPS và 3 mức nồng độ BA (0; 0,5; 1 mg/L) với 3 lần lặp lại, mỗi lần lặp lại 2 keo, mỗi keo cấy 4 mẫu. Các chỉ tiêu theo dõi: số chồi/mẫu, chiều cao chồi, số lá/mẫu gia tăng. 3.3 Thí nghiệm 4: Đánh giá khả năng tạo chồi và sinh trƣởng của hai dòng tứ bội TPB và TPX trong môi trƣờng có bổ sung BA Vật liệu: chồi đơn dưa hấu của hai dòng tứ bội TPB và TPX cấy mô (tương tự thí nghiệm 3). 6
Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí theo thể thức thừa số 2 nhân tố kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên với 4 nghiệm thức gồm 2 dòng dưa hấu tứ bội TPB, TPX và 2 mức nồng độ BA (0,5; 1 mg/L) với 3 lần lặp lại, mỗi lần lặp lại 2 keo, mỗi keo cấy 4 mẫu. Các chỉ tiêu theo dõi: tương tự thí nghiệm 3. 3.4 Thí nghiệm 5: Đánh giá khả năng tạo rễ, sinh trƣởng của dòng tứ bội TPT trên môi trƣờng có bổ sung IBA và NAA Vật liệu: chồi đơn dưa hấu tứ bội TPT cấy mô trên môi trường MS sau 3 tuần nuôi cấy với chiều cao và số lá tương đối đồng nhất. Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí theo thể thức thừa số 2 nhân tố kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên, với 6 nghiệm thức, gồm 2 nồng độ IBA (0 và 1 mg/L) và 3 nồng độ NAA (0; 0,2; 0,5 mg/L) mỗi nghiệm thức 3 lần lặp lại, mỗi lần lặp lại 2 keo, mỗi keo cấy 4 mẫu. Các chỉ tiêu theo dõi: số rễ (rễ), chiều dài rễ (cm). 3.5 Thí nghiệm 6: Đánh giá khả năng tạo rễ, sinh trƣởng của dòng tứ bội TPS trên môi trƣờng có bổ sung IBA và NAA. Vật liệu: chồi đơn dưa hấu tứ bội TPS cấy mô trên môi trường MS sau 3 tuần nuôi cấy có chiều cao và số lá tương đối đồng nhất. Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí theo thể thức thừa số 2 nhân tố kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên, với 6 nghiệm thức, gồm 2 nồng độ IBA (0 và 1 mg/L) và 3 nồng độ NAA (0; 0,2; 0,5 mg/L) mỗi nghiệm thức 3 lần lặp lại, mỗi lần lặp lại 2 keo, mỗi keo cấy 4 mẫu. Các chỉ tiêu theo dõi: tương tự thí nghiệm 5. 3.6 Thí nghiệm 7: Đánh giá khả năng tạo rễ, sinh trƣởng của bốn dòng tứ bội trên môi trƣờng có bổ sung IBA Vật liệu: chồi đơn của bốn dòng dưa hấu tứ bội cấy mô trên môi trường MS sau 3 tuần nuôi cấy với chiều cao và số lá tương đối đồng nhất. Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí theo thể thức 1 nhân tố kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên gồm 4 dòng dưa hấu tứ bội với 3 lần lặp lại, mỗi lần lặp lại 2 keo, mỗi keo cấy 4 mẫu. Các chỉ tiêu theo dõi: tương tự thí nghiệm 5. 3.7 Thí nghiệm 8: Đánh giá, chọn lọc các dòng tứ bội cấy mô và lai tạo hạt tam bội ngoài đồng Vật liệu: cây con của bốn dòng dưa hấu tứ bội cấy mô được thuần dưỡng tại trại thực nghiệm Đại Học Cần Thơ. Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm bố trí theo thể thức 1 nhân tố kiểu khối hình vuông la tinh gồm 4 dòng dưa hấu tứ bội cấy mô với 4 lần lặp lại sao cho mỗi lần lặp có đủ 4 dòng dưa hấu tứ bội cấy mô tương ứng với 10 cây/dòng/lần lặp lại. Địa điểm bố trí: tỉnh Hậu Giang. Các chỉ tiêu theo dõi: chỉ tiêu sinh trưởng (chiều dài dây dưa, số lá/dây), chỉ tiêu trái (số trái lai thành công, khối lượng trái, năng suất) và phẩm chất trái (độ dày vỏ, độ Brix, số hạt tam bội chắc/trái/dòng). 3.8 Thí nghiệm 9: Đánh giá khả năng tạo chồi và sinh trƣởng của các dòng tam bội cấy mô trên môi trƣờng có bổ sung BA Vật liệu: chồi đơn từ hạt dưa hấu tam bội thu từ thí nghiệm 8 được khử trùng và chuyển vào môi trường MS in vitro. Trong đó, các dòng TriP1, TriP2, TriP3, TriP4 là hạt lai tương ứng từ các dòng mẹ tứ bội TPX, TPT, TPB và TPS. Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí theo thể thức thừa số 2 nhân tố kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên với 16 nghiệm thức, gồm 4 mức độ BA (0; 0,5; 1 và 2 mg/L) và 4 dòng dưa hấu tam bội, mỗi nghiệm thức 3 lần lặp lại, mỗi lần lặp lại 2 keo, mỗi keo cấy 4 mẫu. Các chỉ tiêu theo dõi: số chồi gia tăng, chiều cao chồi gia tăng. 7
3.9 Thí nghiệm 10: Đánh giá khả năng tạo chồi, sinh trƣởng của dòng dƣa hấu tam bội TriP1 trên môi trƣờng có bổ sung BA và than hoạt tính Vật liệu: dòng dưa hấu tam bội TriP1 cấy mô. Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí theo thể thức thừa số 2 nhân tố kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên, với 8 nghiệm thức, gồm 4 mức độ BA (0; 0,5; 1 và 2 mg/L) và 2 mức độ than hoạt tính (0 và 2 g/L), mỗi nghiệm thức 3 lần lặp lại, mỗi lần lặp lại 2 keo, mỗi keo cấy 4 mẫu. Các chỉ tiêu theo dõi: số chồi gia tăng, chiều cao chồi gia tăng (cm). 3.10 Thí nghiệm 11: Đánh giá khả năng tạo rễ, sinh trƣởng của 3 dòng dƣa hấu tam bội in vitro trên môi trƣờng có bổ sung IBA Vật liệu: 3 dòng dưa hấu tam bội TriP2; TriP3; và TriP4 cấy mô. Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí theo 1 nhân tố kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên gồm 3 dòng dưa hấu tam bội (TriP2; TriP3; và TriP4) trên môi trường MS có bổ sung IBA 2 mg/L với 3 lần lặp lại, mỗi lần lặp lại 2 keo, mỗi keo cấy 4 mẫu. Các chỉ tiêu theo dõi: số rễ/mẫu, chiều dài rễ, chiều cao chồi. 3.11 Thí nghiệm 12: Đánh giá khả năng tạo rễ, sinh trƣởng của dƣa hấu tam bội TriP1 trên môi trƣờng có bổ sung IBA và than hoạt tính Vật liệu: dòng dưa hấu tam bội TriP1 cấy mô. Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí theo thừa số 2 nhân tố kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên với 10 nghiệm thức, gồm 5 mức độ IBA (0; 0,2; 0,5; 1 và 2 mg/L) và 2 mức độ than hoạt tính (0 và 2 g/L), mỗi nghiệm thức 3 lần lặp, mỗi lần lặp 2 keo, mỗi keo cấy 4 mẫu. Các chỉ tiêu theo dõi: số rễ/mẫu, chiều dài rễ, chiều cao chồi. 3.12 Thí nghiệm 13: Đánh giá khả năng sinh trƣởng, phát triển, năng suất và phẩm chất trái của 2 dòng dƣa hấu tam bội (3x) cấy mô ngoài đồng. Vật liệu: cây con dưa hấu tam bội TriP1, TriP2, TriĐC (đối chứng) cấy mô được thuần dưỡng tại trại thực nghiệm Đại học Cần Thơ. Trong đó, TriĐC là hạt giống Mặt Trời Đỏ thuộc công ty Syngenta (thời gian sinh trưởng 60-62 ngày (mùa nắng) hoặc 65-67 ngày (mùa mưa), trọng lượng trung bình 3-4 kg/trái, độ Brix 12- 13%, thịt quả màu đỏ, khả năng thích ứng rộng, có thể trồng quanh năm, dễ đậu trái). Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí theo thể thức 1 nhân tố khối hoàn toàn ngẫu nhiên gồm 3 nghiệm thức tương ứng với 2 dòng dưa hấu tam bội được lai tạo (TriP1, TriP2) và 1 giống đối chứng (TriĐC) cấy mô sau 3 tuần thuần dưỡng, với 4 lần lặp lại, mỗi lần lặp lại 20 cây tại 2 điểm Cần Thơ (vụ thu đông, 2013) và Hậu Giang (vụ đông xuân, 2013). Các chỉ tiêu theo dõi: tương tự thí nghiệm 8. 3.13 Thí nghiệm 14: Khảo sát ảnh hƣởng của lƣợng phân đạm (N) và mật độ trồng lên năng suất, phẩm chất dƣa hấu tam bội TriP1 cấy mô Vật liệu: cây con dưa hấu tam bội TriP1 cấy mô được thuần dưỡng tại trại thực nghiệm Đại học Cần Thơ. Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí theo thể thức thừa số 2 nhân tố khối hoàn toàn ngẫu nhiên gồm 4 nghiệm thức với 2 liều lượng phân N (150 và 200 kg N/ha) và 2 mật độ trồng 8.750 cây/ha và 10.000 cây/ha, mỗi nghiệm thức 3 lần lặp, mỗi lần lặp 7- 8 cây tương ứng với từng mật độ trồng. Phân N bón như bố trí thí nghiệm kết hợp với P (200 kg P/ha), K (150 kg K/ha) và chia 3 lần bón: bón lót: ¼ 8
tổng lượng; bón thúc lần 1: ½ tổng lượng; bón thúc lần 2: ¼ tổng lượng còn lại. Cụ thể, phân đạm sử dụng nguồn phân đạm Phú Mỹ (46% N), phân Kali loại hạt to Phú Mỹ (61% K), phân lân mịn Long Thành (16% P). Các chỉ tiêu theo dõi: tương tự thí nghiệm 8. 3.4 Phƣơng pháp phân tích số liệu: các số liệu được xử lý trên excel và dùng chương trình SPSS 16 để phân tích thống kê số liệu thí nghiệm, so sánh các trung bình nghiệm thức bằng phép thử Duncan cho các kiểu bố trí thí nghiệm hoàn toàn ngẫu nhiên và khối hoàn toàn ngẫu nhiên; kiểm định LSD cho các thí nghiệm 1, 7, 8 và 13. 3.5 Sơ đồ tóm tắt các thí nghiệm (1) Tạo cây dƣa hấu tứ bội in vitro Xử lý với colchicine (4, 6, 8 ngày). Xử lý với oryzalin (48, 54 giờ). 2) Nhân dòng dƣa hấu tứ bội in vitro Tạo chồi: môi trường có BA Tạo rễ: môi trường có IBA và NAA (nồng độ khác nhau) (2 thí nghiệm). (nồng độ khác nhau) (3 thí nghiệm). (2) Khảo sát 4 dòng tứ bội cấy mô ngoài đồng và lai tạo hạt tam bội (1 thí nghiệm) (3) Nhân dòng dƣa hấu tam bội in vitro Tạo chồi: môi trường có BA (nồng Tạo rễ: môi trường có IBA (nồng độ khác nhau) +/- than hoạt tính. độ khác nhau) +/- than hoạt tính. (2 thí nghiệm) (2 thí nghiệm) (3) Khảo sát 2 dòng dƣa hấu tam bội cấy mô ngoài đồng (Cần Thơ, Hậu Giang) (2 thí nghiệm). (4) Khảo sát liều lƣợng phân đạm (N) và mật độ trồng trên dòng dƣa hấu tam bội TriP1 cấy mô (1 thí nghiệm). Hình 3.1: Sơ đồ tóm tắt các thí nghiệm 9
CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ THẢO LUẬN 4.1 Cảm ứng tạo thành cây dƣa hấu tứ bội in vitro bằng colchicine và oryzalin trên các dòng dƣa hấu nhị bội 4.1.1 Mật số khí khẩu của các chồi dƣa hấu đa bội: mật số khí khẩu trung bình ở cây dưa hấu nhị bội đều cao hơn cây có hình thái đa bội ở cả 4 dòng dưa hấu. Cụ thể: dòng TPS có số khí khẩu trung bình trên cây nhị bội là 233,7±24,4 khí khẩu/mm2, dòng TPB là 333,3±24,3 khí khẩu/mm2; dòng TPT là 273,3±17,8 khí khẩu/mm2; dòng TPX là 324,2±25,7 khí khẩu/mm2; trong khi số khí khẩu trung bình của cây có hình thái đa bội thấp hơn: dòng TPS là 139,5±19,1 khí khẩu/mm 2, dòng TPB là 187,6±27,5 khí khẩu/mm2, dòng TPT là 184,4±27,6 khí khẩu/mm2, dòng TPX là 208±27,2 khí khẩu/mm2. Kết quả trên cho thấy cây có hình thái đa bội có mật số khí khẩu ít hơn do chiều dài khí khẩu dài hơn cây nhị bội. Kết quả này phù hợp với nghiên cứu Lâm Ngọc Phương và Nguyễn Kim Hằng (2010), Nguyễn Văn Hiển (2000) cũng ghi nhận mật số khí khẩu của cây dưa hấu TPS nhị bội cao hơn so với cây đa bội, nhưng kích thước khí khẩu lại ngắn hơn. 4.1.2 Tỷ lệ (%) cây dƣa hấu TPS và TPT có hình thái đa bội sau khi xử lý colchicine: tỷ lệ cây đa bội được xác định dựa vào kiểu hình đa bội (thân to, lá to và lá có màu xanh đậm) kết hợp với việc đếm mật số khí khẩu để xác định các cây đa bội. Kết quả cho thấy tỷ lệ khá cao ở các nghiệm thức xử lý colchicine và ở nghiệm thức không xử lý colchicine thì không xảy ra hiện tượng đa bội. Cụ thể: đối với dòng TPS, tỷ lệ cây đa bội đạt cao nhất ở nghiệm thức xử lý colchicine 4 ngày (32%) và tỷ lệ này giảm dần khi tăng thời gian xử lý colchicine. Trong đó, nghiệm thức 6 ngày đạt 18% và 8 ngày đạt 12%. Đối với dòng TPT, tỷ lệ cây đa bội đạt cao nhất ở nghiệm thức xử lý colchicine 6 ngày (25%), ở nghiệm thức xử lý colchicine 4 ngày đạt tỷ lệ cây đa bội thấp hơn (19%) và nghiệm thức 8 ngày cho tỷ lệ thấp nhất (12%). 4.1.3 Tỷ lệ (%) cây dƣa hấu TPS, TPB, TPT và TPX có hình thái đa bội khi xử lý oryzalin: tỷ lệ cây đa bội sau khi xử lý với oryzalin cũng được xác định cũng dựa vào kiểu hình đa bội (thân to, lá to và lá có màu xanh đậm) kết hợp với mật số khí khẩu thấp so với chồi đối chứng. Kết quả cho thấy tỷ lệ này khá cao ở các nghiệm thức có xử lý oryzalin và tỷ lệ tăng khi tăng thời gian xử lý so với nghiệm thức không xử lý (0% cây đa bội), khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1%. Cụ thể: dòng TPS, ở mức 48 giờ đạt 20,7% tỷ lệ cây có hình thái đa bội và 54 giờ đạt 29,1%. Tương tự, dòng TPB, đạt 12,9% ở mức 48 giờ xử lý và 16,7% ở mức 54 giờ. Dòng TPT, ở mức 48 giờ đạt 12,5% và mức 54 giờ đạt 19,3%. Dòng TPX, 48 giờ xử lý đạt 15,1% và 54 giờ đạt 21,4%. 4.1.4 Xác định cây dƣa hấu tứ bội bằng phân tích dòng chảy tế bào Xử lý với oryzalin: sau khi kiểm tra bằng phương pháp dòng chảy tế bào các mẫu lá ở nghiệm thức không xử lý oryzalin đem phân tích có đỉnh 1C là 62,78-nội dung ADN trung bình trong tế bào trong tổng số 5 cây phân tích. Ở nghiệm thức 54 giờ cho được cây tứ bội chiếm 4% với đỉnh 1C là 121,67 (nội dung ADN tăng gấp đôi so với nhị bội) là đa bội tạp chiếm 7% trong tổng số 74 cây đa bội phân tích. Ở nghiệm thức xử lý oryzalin 48 giờ không cho được cây tứ bội mà chỉ toàn cây bội tạp chiếm 12% trong tổng số 59 cây đa bội phân tích. Xử lý với colchicine: kết quả phân tích cho thấy ở nghiệm thức không xử lý colchicine các mẫu đều là cây nhị bội. Ở nghiệm thức có xử lý colchicine 4 và 6 10
ngày cũng hoàn toàn không có cây tứ bội và tạp bội (tương ứng với 114 mẫu và 83 mẫu được phân tích). Ở nghiệm thức có xử lý colchicine 8 ngày đã tạo được cây tứ bội đạt 9% trong tổng 44 cây đem phân tích. Tóm lại, việc đa bội hóa các chồi đỉnh dưa hấu nhị bội với colchicine và oryzalin đã tạo được cây tứ bội và bội tạp. Kết quả phân tích cũng nhận thấy tỷ lệ cây tứ bội tăng khi tăng thời gian xử lý ở cả 2 loại hóa chất. Trong đó, với thời gian xử lý ngắn trên cả 2 loại hóa chất không tạo được cây tứ bội nào, nhưng với colchicine 8 ngày tạo được 9% cây tứ bội và với oryzalin trong 54 giờ tạo được 4% cây tứ bội, xác định bằng phương pháp dòng chảy tế bào. Kết quả này tương tự trong nghiên cứu của Nasr et al. (2004), thời gian 9 ngày cho hiệu quả tạo tứ bội cao với colchicine nồng độ 2000 và 2500 µM/L và oryzalin nồng độ 100 µM/L, trong khi cùng nồng độ này nhưng với 3 và 6 ngày không tạo được cây tứ bội. Tuy nhiên tỷ lệ này còn thấp so với một số nghiên cứu, nhưng tương tự trong nghiên cứu của Koh (2002), hiệu quả tứ bội đạt 3,3%-5,5% khi xử lý chồi dưa hấu với oryzalin (5-60 μM). 4.2 Đánh giá khả năng tạo chồi và sinh trƣởng hai dòng tứ bội TPT và TPS trong môi trƣờng có bổ sung BA 4.2.1 Số chồi gia tăng: ở 3 tuần sau khi cấy (TSKC), Bảng 4.1 cho thấy 2 dòng dưa hấu tứ bội cho số chồi gia tăng khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 5%, trong đó dòng TPS đạt 3,1 chồi và dòng TPT đạt 2,1 chồi. Nồng độ BA cũng có ảnh hưởng đến số chồi gia tăng, khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1%. Trong đó, môi trường có bổ sung BA 0,5 mg/L và 1 mg/L cho số chồi gia tăng (3,3-3,6 chồi) cao hơn so với môi trường không bổ sung BA cho số chồi thấp nhất 1,0 chồi. Sự tương tác giữa dòng dưa hấu tứ bội và nồng độ BA cho số chồi gia tăng dao động từ 0,7 đến 4,3 chồi nhưng không khác biệt thống kê. Bảng 4.1: Số chồi gia tăng (chồi) của 2 dòng dưa hấu tứ bội trên môi trường nuôi cấy có bổ sung BA (mg/L) với các nồng độ khác nhau ở 3 TSKC. Nồng độ BA (mg/L) Dòng dưa hấu tứ bội (A) Trung bình (A) 0 0,5 1 TPT 0,7 2,4 3,3 2,1b TPS 1,4 4,3 3,9 3,1a b a a Trung bình (BA) 1,0 3,3 3,6 FA * FBA ** FA xBA ns CV (%) 36,9 Ghi chú: Các số có chữ theo sau giống nhau trong cùng 1 cột hoặc 1 hàng hoặc trong cột và hàng thì không khác biệt thống kê qua phép thử Duncan; ns: không khác biệt thống kê, *: khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 5%, **: khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1%. 4.2.2 Chiều cao chồi gia tăng: ở 3 TSKC chiều cao chồi gia tăng giữa hai dòng dưa hấu tứ bội khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 5%, trong đó dòng TPT là 1,25 cm và dòng TPS là 0,27 cm. Môi trường có hay không có bổ sung BA cho chiều cao chồi gia tăng không khác biệt thống kê, dao động từ 0,34 cm đến 1,17 cm. Tương tự, không có tương tác giữa nồng độ BA và dòng dưa hấu tứ bội lên chiều cao chồi, dao động từ 0,23 cm đến 2,12 cm. Tóm lại, môi trường có bổ sung nồng độ BA 0,5 mg/L và 1 mg/L cho hệ số nhân chồi cao hơn, nhưng chiều cao và số lá gia tăng không khác biệt so với môi trường không có bổ sung BA. Kết quả 11
tương tự trong nghiên cứu của Nguyễn Thị Phương Thảo et al. (2010) và Okumus et al. (2011). 4.3 Đánh giá khả năng tạo chồi và sinh trƣởng của hai dòng tứ bội TPB và TPX trong môi trƣờng có bổ sung BA 4.3.1 Số chồi gia tăng: ở 3 TSKC nồng độ BA có ảnh hưởng đến số chồi gia tăng, trong đó môi trường có bổ sung nồng độ BA 1,0 mg/L đạt 2,2 chồi cao hơn so với môi trường có bổ sung BA 0,5 mg/L đạt 1,4 chồi, khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1%. Tuy nhiên, giữa 2 dòng dưa hấu tứ bội khác nhau cho số chồi gia tăng không khác biệt thống kê (1,8 chồi). Tương tự, không có sự tương tác giữa dòng dưa hấu tứ bội và nồng độ BA lên số chồi gia tăng. 4.3.2 Chiều cao chồi gia tăng: ở 3 TSKC môi trường có bổ sung BA 0,5 và 1 mg/L cho chiều cao chồi gia tăng lần lượt là 0,16 cm và 0,27 cm nhưng không khác biệt thống kê. Tương tự, giữa 2 dòng dưa hấu tứ bội khác nhau cũng cho chiều cao chồi không khác biệt thống kê. Sự tương tác giữa dòng dưa hấu tứ bội và nồng độ BA không ảnh hưởng đến chiều cao chồi gia tăng. Như vậy, môi trường có bổ sung BA 0,5 và 1,0 mg/L đều cho hiệu quả tạo chồi trên cả 2 dòng dưa hấu tứ bội TPB và TPX. Bên cạnh đó, sự tương tác giữa nồng độ BA và dòng dưa hấu tứ bội cho hệ số nhân chồi không khác biệt thống kê. Từ các kết quả trên cho thấy với môi trường MS có bổ sung BA 1 mg/L thích hợp nhân chồi trên các dòng tứ bội trong điều kiện in vitro. 4.4 Đánh giá khả năng tạo rễ, sinh trƣởng của dòng tứ bội TPT trên môi trƣờng có bổ sung IBA và NAA 4.4.1 Số rễ: Bảng 4.2 cho thấy, ở 3 TSKC môi trường có bổ sung IBA 1 mg/L cho số rễ cao (6,3 rễ) khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1% so với môi trường không có bổ sung IBA (1,9 rễ). Tuy nhiên, môi trường không bổ sung NAA lại cho số rễ cao nhất (6,5 rễ) khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1% so với môi trường có bổ sung NAA (0,2-0,5 mg/L) cho số rễ thấp nhất (2,4-3,6 rễ). Sự tương tác giữa 2 loại auxin IBA và NAA có ảnh hưởng đến sự hình thành rễ, nghiệm thức IBA 1 mg/L không kết hợp NAA cho số rễ cao nhất (12,8 rễ), khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1% so với các nghiệm thức còn lại (nghiệm thức đối chứng cho số rễ thấp nhất-0,2 rễ). Bảng 4.2: Số rễ/mẫu của chồi dưa hấu tứ bội TPT trên môi trường có bổ sung IBA và NAA với các nồng độ khác nhau ở 3 TSKC. Nồng độ IBA Nồng độ NAA (mg/L) Trung bình (IBA) (mg/L) 0 0,2 0,5 c bc b 0 0,2 2,0 3,7 1,9b a b b 1 12,8 2,8 3,5 6,3a a b b Trung bình (NAA) 6,5 2,4 3,6 FIBA ** FNAA ** FIBA x NAA ** CV (%) 33,2 Ghi chú: Các số có chữ theo sau giống nhau trong cùng 1 cột hoặc 1 hàng hoặc trong cột và hàng thì không khác biệt thống kê qua phép thử Duncan; **: khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1%. 4.4.2 Chiều dài rễ: ở 3 TSKC, môi trường có bổ sung IBA 1 mg/L cho chiều dài rễ cao (3,55 cm), khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1% so với môi trường không bổ sung IBA (1,35 cm). Tuy nhiên, với môi trường không bổ sung NAA cho 12
chiều dài rễ cao (3,05 cm), khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1% so với môi trường có bổ sung NAA (0,2-0,5 mg/L) cho chiều dài rễ đạt 2,02-2,28 cm. Sự tương tác giữa 2 loại auxin IBA và NAA có ảnh hưởng đến chiều dài rễ, khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1%. Trong đó, nghiệm thức IBA 1 mg/L không kết hợp NAA cho chiều dài rễ cao nhất (5,78 cm), khác biệt thống kê so với các nghiệm thức còn lại, trong đó nghiệm thức đối chứng cho chiều dài rễ thấp nhất (0,33 cm). Tóm lại, cả hai yếu tố IBA và NAA đều có ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, phát triển của rễ trên chồi dưa hấu tứ bội TPT. Trong đó, môi trường có bổ sung IBA 1mg/L cho hiệu quả tạo rễ và chiều dài rễ cao. 4.5 Đánh giá khả năng tạo rễ, sinh trƣởng của dòng tứ bội TPS trên môi trƣờng có bổ sung IBA và NAA. 4.5.1 Số rễ: ở 3 TSKC, môi trường có bổ sung IBA 1 mg/L cho số rễ cao (8,1 rễ) khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1% so với môi trường đối chứng (4,5 rễ). Nồng độ NAA có ảnh hưởng đến số rễ trên chồi dưa hấu tứ bội TPS, trong đó môi trường có bổ sung NAA 0,5 mg/L cho số rễ cao nhất (7,2 rễ) khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1% so với đối chứng (4,8 rễ), nhưng không khác biệt với môi trường có bổ sung NAA 0,2 mg/L (6,8 rễ). Sự tương tác giữa nồng độ IBA và NAA có ảnh hưởng đến số rễ, khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1%. Trong đó, nghiệm thức IBA 1 mg/L không bổ sung NAA cho số rễ cao nhất (9,0 rễ), khác biệt thống kê so với nghiệm thức đối chứng cho số rễ thấp nhất (0,5 rễ) và nghiệm thức có bổ sung NAA 0,2 mg/L không kết hợp IBA (6,3 rễ), nhưng không khác biệt so với các nghiệm thức còn lại. 4.5.2 Chiều dài rễ: ở 3 TSKC môi trường có bổ sung IBA 1mg/L cho chiều dài rễ cao (3,03 cm), khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1% so với môi trường không có bổ sung IBA (1,73 cm). Môi trường không bổ sung và có bổ sung NAA (0,2-0,5 mg/L) cho chiều rễ không khác biệt thống kê, dao động từ 2,27 cm đến 2,51 cm. Có sự tương tác giữa hai loại auxin IBA và NAA lên chiều dài rễ, nghiệm thức IBA 1mg/L không kết hợp NAA cho chiều dài rễ cao nhất (4,31 cm), khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1% so với tất cả các nghiệm thức còn lại, trong đó nghiệm thức đối chứng cho chiều dài rễ thấp nhất (0,43 cm). Nhìn chung, trên dòng dưa hấu tứ bội TPS với môi trường có bổ sung IBA 1mg/L cho hiệu quả tạo rễ cao (số rễ, chiều dài rễ) đồng thời khả năng sinh trưởng của chồi cũng cân đối (chiều cao chồi, số lá). Tóm lại, môi trường MS có bổ sung IBA 1 mg/L cho hiệu quả tạo rễ cao so với môi trường không có bổ sung IBA và cao hơn cả môi trường có bổ sung NAA (0,2-0,5 mg/L). Kết quả này tương tự trong nghiên cứu của Khalekuzzaman et al. (2012) cũng nhận thấy, môi trường IBA 1 mg/L cho hiệu quả tạo rễ (100%) và số rễ (12 rễ) với chiều dài rễ (7,0 cm) cao nhất trên dưa hấu Elite F1. Tương tự, theo Okumus et al. (2011) môi trường có bổ sung IBA 1 mg/L cũng cho hiệu quả tạo rễ cao trên các giống dưa hấu khác nhau được quan sát. 4.6 Đánh giá khả năng tạo rễ, sinh trƣởng của bốn dòng tứ bội trên môi trƣờng có bổ sung IBA 4.6.1 Số rễ: ở 3 TSKC với 4 dòng dưa hấu khác nhau cho số rễ khác nhau, trong đó dòng TPT cho số rễ cao nhất (5,0 rễ), khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1% so với 3 dòng còn lại (2,0-2,3 rễ). 13
4.6.2 Chiều dài rễ: 4 dòng dưa hấu khác nhau cũng cho chiều dài rễ khác nhau ở 3 TSKC, trong đó dòng TPT cho chiều dài rễ cao nhất (1,38 cm), khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 5% so với 3 dòng còn lại (0,38-0,48 cm). Tóm lại, môi trường MS có bổ sung IBA 1 mg/L đều cho hiệu quả tạo rễ trên cả 4 dòng dưa hấu tứ bội. Tuy nhiên hiệu quả tạo rễ khác nhau giữa các dòng tứ bội, có thể xếp thứ tự hiệu quả tạo rễ của các dòng tứ bội như sau TPT > TPX > TPS > TPB. 4.7 Đánh giá, chọn lọc các dòng tứ bội cấy mô và lai tạo hạt tam bội ngoài đồng 4.7.1 Chiều dài dây, số lá: tại thời điểm 21 ngày sau ngắt đọt (NSNĐ), dòng TPB cho chiều dài dây thấp nhất (129,32 cm), khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 5% so với dòng TPT (208,02 cm) và dòng TPS (205,5 cm) nhưng không khác biệt so với dòng TPX (179,91 cm). Có sự gia tăng mạnh về số lá ở cả 4 dòng dưa hấu tứ bội cấy mô. Cụ thể, dòng TPX là 33,1 lá, dòng TPS là 34,2 lá, dòng TPT là 33,1 lá, dòng TPB là 30,0 lá, nhưng giữa chúng không khác biệt thống kê. Dựa trên kết quả thống kê ở các thời điểm sinh trưởng có thể xếp hạng thứ tự về khả năng sinh trưởng của 4 dòng dưa hấu tứ bội như sau: TPS > TPT > TPX > TPB. 4.7.2 Số trái lai thành công: với phương pháp lai tạo bằng tay, sau khi tuyển chọn để trái và thu hoạch cho thấy, cả 4 dòng dưa hấu tứ bội cấy mô đều tạo được hạt tam bội. Tuy nhiên số trái lai thành công còn thấp và khác nhau ở mỗi dòng: dòng TPX đạt được 35 cây, dòng TPS đạt 23 cây, dòng TPT đạt 21 cây, dòng TPB đạt 15 cây trong tổng số 40 cây lai/mỗi dòng. 4.7.3 Khối lƣợng trái và năng suất: khối lượng trái của 4 dòng dưa hấu tứ bội cấy mô dao động từ 1,27 kg đến 1,44 kg nhưng giữa chúng không khác biệt thống kê. Năng suất của 4 dòng dưa hấu tứ bội dao động từ 22,29 tấn/ha đến 26,53 tấn/ha nhưng giữa chúng không khác biệt thống kê. 4.7.4 Phẩm chất trái: Bảng 4.3 cho thấy, có sự khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1% giữa 4 dòng tứ bội cấy mô về độ Brix. Dòng TPX cho độ Brix cao nhất (9,3%), khác biệt thống kê so với ba dòng còn lại, trong đó dòng TPS và dòng TPB cho độ Brix thấp nhất (8,2%). Tương tự, có sự khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 5% giữa 4 dòng tứ bội cấy mô về độ dày vỏ. Trong đó, dòng TPB cho độ dày vỏ cao nhất (0,86 cm) khác biệt so với dòng TPT cho độ dày vỏ thấp nhất (0,73 cm), nhưng lại không khác biệt so với dòng TPS (0,85 cm) và dòng TPX (0,81 cm). 4.7.5 Số hạt chắc tam bội/trái: hạt tam bội là những hạt có phần đầu của vỏ hạt hơi phình to chứ không nhọn như hạt nhị bội và tứ bội, đôi khi lại có phần dôi ra trên vỏ hạt (Hình 4.1). Đây là đặc điểm phân biệt giữa hạt tam bội với các hạt nhị bội và tứ bội. Kết quả Bảng 4.3 cho thấy, số hạt chắc tam bội/trái của 4 dòng tứ bội khác biệt thống ở mức ý nghĩa 1%, trong đó dòng TPT cho số hạt chắc cao nhất (57,5 hạt), khác biệt thống kê so với 3 dòng còn lại (34,3 - 40,0 hạt). Tóm lại, 4 dòng tứ bội cấy mô được trồng tại Hậu Giang cho thấy có sự khác biệt rất ít về khả năng sinh trưởng (chiều dài dây, số lá) nên năng suất trái cũng không khác biệt, tuy nhiên phẩm chất trái (độ Brix, độ dày vỏ) lại khác biệt thống kê. Kết hợp các chỉ tiêu về sinh trưởng, năng suất và phẩm chất trái có thể sắp xếp thứ tự các dòng tứ bội cấy mô từ cao đến thấp như sau: TPX>TPT >TPB>TPS và cả 4 dòng đều lai tạo thành công cho hạt tam bội. 14
Bảng 4.3: Độ Brix (%), độ dày vỏ (cm) và số hạt chắc tam bội/trái của 4 dòng dưa hấu tứ bội cấy mô trồng tại Hậu Giang. Dòng tứ bội Độ Brix (%) Độ dày vỏ (cm) Số hạt chắc tam bội/trái TPX 9,3a 0,81a 37,3b TPS 8,2c 0,85a 34,3b TPT 8,9b 0,73b 57,5a TPB 8,2c 0,86a 40,0b Mức ý nghĩa ** * ** CV (%) 1,32 3,89 14,72 Ghi chú: Các số có chữ theo sau giống nhau trong cùng 1 cột thì không khác biệt thống kê qua phép thử LSD; *: khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 5%, **: khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1%. TPX TPS TPB TPT Hình 4.1: Hạt chắc tam bội của bốn dòng dưa hấu tứ bội 4.8 Đánh giá khả năng tạo chồi và sinh trƣởng của các dòng tam bội cấy mô trên môi trƣờng có bổ sung BA 4.8.1 Số chồi gia tăng: ở 3 TSKC, số chồi gia tăng của 4 dòng tam bội có khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1%. Trong đó, dòng TriP1 cho số chồi cao nhất (3,3 chồi) khác biệt thống kê so với dòng TriP2 và TriP4, nhưng không khác biệt so với dòng TriP3. Nồng độ BA có ảnh hưởng đến số chồi gia tăng, khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1%, trong đó môi trường có bổ sung BA 0,5 mg/L cho số chồi gia tăng cao nhất (3,9 chồi) khác biệt so với môi trường có bổ sung BA 1 mg/L (3,7 chồi) và môi trường không có bổ sung BA cho hệ số nhân chồi thấp nhất (0,8 chồi), nhưng không khác biệt so với môi trường có bổ sung BA 2 mg/L (3,8 chồi). Có sự tương tác giữa dòng dưa hấu tam bội với nồng độ BA lên số chồi gia tăng, khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1%. Nghiệm thức dòng TriP3 nuôi cấy trên môi trường có bổ sung BA 1 mg/L và dòng TriP4 nuôi cấy trên môi trường có bổ sung BA 0,5 mg/L cho số chồi gia tăng cao nhất (4,7 chồi), khác biệt thống kê so với các nghiệm thức còn lại, trong đó nghiệm thức không có bổ sung BA ở cả 4 dòng tam bội đều cho số chồi gia tăng thấp nhất (0,7-1,0 chồi). 4.8.2 Chiều cao chồi gia tăng: ở 3 TSKC chiều cao chồi gia tăng của 4 dòng dưa hấu tam bội có sự khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1%. Dòng TriP2 cho chiều cao gia tăng cao nhất (1,26 cm), khác biệt thống kê so với 3 dòng còn lại. Nồng độ BA có ảnh hưởng đến chiều cao gia tăng, môi trường không có bổ sung BA cho chiều cao gia tăng cao nhất (1,36 cm), khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1% so với các môi trường có bổ sung BA (0,5; 1; 2 mg/L). Sự tương tác giữa nồng độ BA và 15
dòng dưa hấu tam bội cho chiều cao gia tăng khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1%. Nghiệm thức dòng TriP2 nuôi cấy trên môi trường không bổ sung BA cho chiều cao chồi gia tăng cao nhất 2,71 cm và có sự giảm về chiều cao chồi trong các nghiệm thức có bổ sung BA (0,5-2 mg/L) trên cả 4 dòng dưa hấu tam bội. Tóm lại, môi trường có bổ sung chất điều hòa sinh trưởng BA (0,5-2 mg/L) cho hiệu quả nhân chồi cao gấp 3-4 lần so với môi trường không bổ sung BA ở cả 4 dòng dưa hấu tam bội, đặc biệt môi trường MS có bổ sung BA 1 mg/L cho hiệu quả nhân chồi cao. Bên cạnh đó, sự sinh trưởng cũng khác nhau ở các dòng tam bội khác nhau, trong đó dòng TriP1 và TriP2 cho số chồi tương đối nhưng số lá và chiều cao chồi cân đối so với 2 dòng còn lại. 4.9 Đánh giá khả năng tạo chồi, sinh trƣởng của dòng dƣa hấu tam bội TriP1 trên môi trƣờng có bổ sung BA và than hoạt tính 4.9.1 Số chồi gia tăng: ở 3 TSKC, nồng độ BA trong môi trường nuôi cấy có ảnh hưởng đến số chồi gia tăng của dưa hấu tam bội. Cụ thể: ở nồng độ BA 2 mg/L cho 2,9 chồi, khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1% so với đối chứng và nồng độ BA 0,5 mg/L (1,4-2,6 chồi) nhưng không khác biệt so với môi trường có bổ sung BA 1,0 mg/L (2,8 chồi). Than hoạt tính đã ảnh hưởng đến hệ số nhân chồi. Môi trường không bổ sung than trung bình đạt 2,6 chồi, khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1% so với môi trường có bổ sung than trung bình đạt 2,3 chồi. Có sự tương tác giữa nồng độ BA và than hoạt tính đến số chồi gia tăng ở mức ý nghĩa 1%. Cụ thể: nghiệm thức BA 2 mg/L - không than cho số chồi cao nhất (3,3 chồi) khác biệt thống kê so với các nghiệm thức còn lại nhưng không khác biệt so với nghiệm thức BA 1,0 mg/L - không than (3,0 chồi). Ngoài ra, nghiệm thức đối chứng không bổ sung than và không bổ sung BA cho số chồi thấp nhất (1,2 chồi). Như vậy, nhìn chung môi trường có bổ sung than cho hệ số nhân chồi giảm. Điều này có thể do than hoạt tính có khả năng hấp thu các hợp chất ức chế, nhưng cũng đồng thời hấp thu các hợp chất hữu cơ, chất điều hòa sinh trưởng trong môi trường nuôi cấy (George,1993). Trong vi nhân giống dưa hấu tứ bội và nhị bội, môi trường MS bổ sung BA nồng độ 1 mg/L có hiệu quả cao cho việc hình thành chồi (Kapiel et al., 2004). Tuy nhiên, số chồi đạt được còn thấp so với nhiều báo cáo nhân chồi dưa hấu (Compton et al., 1992) (5-11 chồi); Lâm Ngọc Phương và Nguyễn Bảo Vệ (2006) (6-8 chồi). Mặc dù, nghiệm thức 2 mg BA/L cho số chồi nhiều nhất, nhưng đa số chồi là những chồi búp. Việc sử dụng BA ở nồng độ cao để nhân chồi đã được các nhà khoa học khuyến cáo về các rối loạn hình thái cơ quan, như tạo nhiều cành, chồi tụ hợp, hình thành các dạng lá và cuống thay đổi... thường do ảnh hưởng liều lượng cao của hóa chất thêm vào môi trường. Trong các thí nghiệm đầu tiên trên dưa hấu tam bội nồng độ BA 5 mg/L xuất hiện chồi bất thường (Lâm Ngọc Phương và Nguyễn Bảo Vệ, 2006). 4.9.2 Chiều cao chồi gia tăng: ở 3 TSKC cho thấy than hoạt tính không ảnh hưởng đến chiều cao chồi của dưa hấu tam bội TriP1. Tuy nhiên, nồng độ BA có ảnh hưởng đến chiều cao chồi khác biệt ở mức 1%. Cụ thể: ở nghiệm thức đối chứng cho chiều cao gia tăng nhiều nhất (1,4 cm) khác biệt thống kê 1% so với những môi trường có bổ sung nồng độ BA (0,5-2 mg/L), trong đó môi trường có nồng độ BA 2 mg/L cho chiều cao gia tăng thấp nhất (0,94 cm). Điều này có nghĩa là khi tăng nồng độ BA thì chiều cao giảm. Kết quả này cũng được ghi nhận trước đó, khi có mặt chất điều hòa sinh trưởng chiều cao chồi dưa hấu bị hạn chế 16