MỞ ĐẦU 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.vn download by : skknchat@gmail.com 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”.
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.vn download by : skknchat@gmail.com 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. 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. Ý nghĩa của đề tài 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. 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.vn download by : skknchat@gmail.com 4 Chƣơng1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.
Nguồn gốc, phân loại và đặc điểm thực vật học của cây hoa đồng tiền 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. 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. 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.vn download by : skknchat@gmail.com 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.vn download by : skknchat@gmail.