CHƯƠNG I NHÂN GIỐNG VÔ TÍNH CÂY TRỒNG - Nắm được các khái niệm và những ưu nhược điểm của các hình thức nhân giống thực vật nói chung và nhân giống cây trồng nói riêng. Dựa vào khả năng nhân giống vô tính thực vật trong tự nhiên để con người vận dụng vào thực tiễn sản xuất trong công tác nhân giống vô tính cây trồng. Nắm được cơ sở khoa học và những ưu nhược điểm của các phương pháp nhân giống vô tính cây trồng nhân tạo - Kỹ thuật nhân giống vô tính cây trồng in vivo (phương pháp giâm, chiết cành; ghép cành): những ưu nhược điểm, cơ sở khoa học của phương pháp, các thao tác cụ thể. Ứng dụng của từng phương pháp trong sản xuất.
- Kỹ thuật nhân giống vô tính cây trồng in vitro (phương pháp nhân giống vô tính bằng nuôi cấy mô tế bào): cơ sở khoa học, ưu nhược điểm, các điều kiện cần thiết trong kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào, kỹ thuật của từng giai đoạn nuôi cấy mô tế bào. Ứng dụng vào thực tiễn sản xuất 1. Một số khái niệm liên quan đến nhân giống * Sinh sản (Reproduction) : là khả năng sinh vật tái tạo các thế hệ. Phương thức sinh sản rất đa dạng nhưng đều thuộc hai hình thức chính là sinh sản hữu tính và sinh sản vô tính.
Sinh sản hữu tính (Secxual reproduction) là hình thức sinh sản có sự kết hợp của giao tử đực và cái để tạo thành phôi, sau đó phát triển thành cơ thể mới hoàn chỉnh. Sinh sản hữu tính có thể là tự phối hoặc tạp giao. Sinh sản vô tính (Asecxual reproduction) là hình thức sinh sản không có sự kết hợp của giao tử đực và cái. Sinh sản vô tính ở cây trồng có các hình thức sau : Sinh sản vô phối (Agamic reproduction): phôi được tạo ra không do thụ tinh giữa tế bào trứng và tinh trùng, đây là hiện tượng tự nhiên để tạo ra dòng vô tính thông qua hạt giống.
Sinh sản sinh dưỡng (Vegetative reproduction): là khả năng tái tạo một cơ thể mới hoàn chỉnh từ một bộ phận nào đó được tách rời khỏi cơ thể mẹ như thân, rễ, lá, củ, chồi. Trong tự nhiên, nhiều loại cây trồng có thể sinh sản vừa bằng hình thức hữu tính, vừa bằng hình thức vô tính, nhưng cũng có nhiều loại cây trồng chỉ sinh sản bằng hình thức hữu tính hoặc vô tính * Nhân giống (Propagation): là biện pháp kỹ thuật mà con người dùng để tái tạo các cá thể cần thiết thông qua hệ thống sinh sản. Vì vậy, có thể sử dụng hình thức nhân giống bằng phương pháp hữu tính hoặc phương pháp vô tính tuỳ vào mục đích cũng như các loại cây trồng. Nhân giống cây trồng bằng phương pháp hữu tính + Khái niệm : nhân giống bằng phương pháp hữu tính là hình thức cây con được hình thành từ hạt.
Ðây là hình thức nhân giống cổ truyền mà con người sử dụng từ khi biết trồng trọt. Hạt là được hình thành do kết quả thụ tinh giữa giao tử đực (hạt phấn) với giao tử cái (noãn). Từ hạt sẽ hình thành một cây mới mang đặc tính của cả cây bố và cây mẹ (trong trường hợp thụ phấn chéo) hoặc nghiêng hẳn về cây bố hoặc cây mẹ (trong trường hợp vô phối). Hạt được hình thành do quá trình tự thụ phấn của hoa hoặc do thụ phấn nhân tạo.
+ Những ưu điểm Ưu điểm của phương pháp nhân giống hữu tính đã được Edwin. George (1993) tổng kết thành bốn điểm chính sau: - Phương pháp tiến hành đơn giản trong tự nhiên hoặc nhân tạo mà không cần sử dụng dụng cụ thiết bị phức tạp. Ðồng thời, phương pháp nhân giống hữu tính tạo nên được một số lượng lớn cây giống nên giá thành cây giống thường rẻ. Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Sinh lý Thực vật ứng dụng ……………………….vn - Hạt giống có thể bảo quản được trong thời gian dài trong các dụng cụ đơn giản như bao bì, chum, vại, chai, lọ.
tuỳ thuộc từng loại hạt và sự rủi ro trong quá trình bảo quản thấp, hạt giống đảm bảo tỷ lệ sống cao. - Dễ dàng vận chuyển và phân phối khối lượng lớn hạt giống từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ. - Các loại sâu bệnh và virut phần lớn là không lây truyền qua hạt nên cây giống mọc từ hạt là cây sạch bệnh. + Những nhược điểm Nhược điểm lớn nhất của phương pháp nhân giống hữu tính là đa số cây con được sinh ra từ hạt sẽ có những tính trạng thay đổi so với cây mẹ, mỗi một sự thay đổi đó là đại diện của một tổ hợp gen mới được hình thành trong quá trình phân bào giảm nhiễm.
Vì vậy cây nhân giống bằng phương pháp hữu tính thường không đồng đều và không hoàn toàn mang các tính trạng như cây mẹ. Ðối với loại cây ăn quả, cây công nghiệp dài ngày thì nhân giống bằng phương pháp hữu tính ngày càng giảm, người ta chỉ áp dụng hình thức này trong các trường hợp khó thành công trong phương pháp nhân giống vô tính, các loại cây có hạt đa phôi, sử dụng cho công tác lai tạo và chọn lọc giống. Nhân giống cây trồng bằng phương pháp vô tính Khái niệm : nhân giống vô tính cây trồng là phương pháp tạo cây con từ các cơ quan, bộ phận dinh dưỡng của cây như cành, thân, rễ, lá, củ. Ðây là hình thức nhân giống phổ biến ở nhiều loại cây trồng.
Quá trình nhân giống vô tính có thể diễn ra trong tự nhiên và nhân tạo.1 Nhân giống vô tính tự nhiên Là hình thức nhân giống mà con người lợi dụng khả năng sinh sản dinh dưỡng của cây trồng, lợi dụng khả năng phân chia các cơ quan dinh dưỡng của cây trồng để hình thành một cá thể mới có khả năng sống độc lập với cây mẹ và mang các tính trạng của cây mẹ. Hình thức này bao gồm : * Dùng thân bò lan : Ở phần mắt giữa hai lóng, nếu được tiếp xúc với đất sẽ mọc rễ, phía trên mọc chồi để tạo thành một cây con hoàn chỉnh, tách rời khỏi cơ thể mẹ đem trồng thành một cây mới. Biện pháp này thường áp dụng đối với một số loại cây có tia thân như cây dâu tây. Biện pháp này rất đơn giản vì loại cây này khi tia thân bò đến đâu thì mỗi đốt sẽ hình thành một cây mới, ta chỉ việc tách các cây mới đem trồng (hình 1.1: Thân bò lan * Tách chồi : Chồi được hình thành từ gốc thân chính có đầy đủ thân, lá, rễ.
Tuỳ từng loại cây trồng mà có các loại chồi khác nhau như chồi thân (chuối), chồi ngầm (khoai nước, sen), chồi cuống quả, chồi chóp quả (dứa). Các chồi nay sau khi tách khỏi cơ thể mẹ có thể đem trồng ngay hoặc qua giai đoạn vườn ươm. * Nhân giống bằng thân củ, thân rễ (thân sinh địa) : Trên thân của loại cây sinh địa có mang các chồi hoặc nhiều mắt chồi, mỗi mắt có thể phát triển thành chồi và thành cây hoàn chỉnh, do vậy có thể dùng cây sinh địa để nhân giống như hành, khoai tây, gừng, hoàng tinh. Nhân giống vố tính nhân tạo Là hình thức nhân giống vô tính có sự tác động của các biện pháp cơ học, hoá học, công nghệ sinh học.
để điều khiển sự phát sinh các cơ quan bộ phận của cây như rễ, chồi, lá. hình thành một cây hoàn chỉnh hoàn toàn có khả năng sống độc lập với cây mẹ. Cây được tạo nên từ phương thức nhân giống này mang hoàn toàn đặc tính di truyền như cây mẹ. Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Sinh lý Thực vật ứng dụng ……………………….vn Người ta phân chia làm hai loại : -Nhân giống vô tính được thực hiện trong điều kiện tự nhiên (in vivo), với hình thức này, cây giống tạo ra có kích thước lớn (Macro propagation) -Nhân giống vô tính được thực hiện trong phòng thí nghiệm (in vitro), với hình thức này cây giống có kích thước nhỏ (Micro propagation).
Nhân giống vô tính in vivo (Macro propagation) Nhân giống vô tính in vivo tức là quá trình nhân giống được thực hiện trong điều kiện tự nhiên gồm các hình thức như tách cây, giâm cành, chiết cành, ghép mắt để tạo cây con có đặc tính giống hệt cây mẹ. * Cơ sở khoa học Tất cả các loại thực vật đều có đặc tính tái sinh, tức là, khi tách rời một cơ quan bộ phận nào đó của cây ra khỏi cây mẹ thì lúc đó trạng thái nguyên vẹn của cây bị vi phạm, nhờ có đặc tính tái sinh mà cây có khả năng khôi phục lại trạng thái nguyên vẹn của mình. Ðặc tính tái sinh ở thực vật lớn hơn động vật rất nhiều. Vận dụng đặc tính tái sinh của thực vật mà con người điều khiển cây trồng theo hướng có lợi như biện pháp cắt tỉa tạo tán cho cây cảnh, cây lấy búp ; nhân giống vô tính cây trồng.
Trong biện pháp nhân giống vô tính cây trồng thì khả năng ra rễ bất định của cành chiết, cành giâm hoặc liền vết ghép đều dựa vào đặc tính tái sinh để đảm bảo tính nguyên vẹn của cây. Khi tách một cành ra khỏi cây mẹ thì cây đó đã bị mất tính nguyên vẹn của mình, để khôi phục lại tính nguyên vẹn của mình, cây có khả năng sinh ra một chồi mới để bù đắp cành vừa mất đi. Ðồng thời cành được tách ra khỏi cây mẹ lúc đó cũng bị mất tính nguyên vẹn của một cây, tức là, cành bị thiếu phần rễ để trở thành cây hoàn chỉnh, nên nó sẽ tự khôi phục tính nguyên vẹn của mình bằng khả năng hình thành rễ bất định để trở thành cây hoàn chỉnh. Hoặc khi ghép mắt thì nhờ khả năng tái sinh của các tế bào xung quanh phần bị cắt đã làm liền vết thương và tiếp nhận mắt ghép.
* Ưu điểm của phương pháp nhân giống vô tính in vivo Nhân giống vô tính in vivo bằng các biện pháp giâm cành, chiết cành và ghép mắt có một số ưu điểm chính sau : - Tỷ lệ thành công trong nhân giống cao. Các biện pháp giâm, chiết cành hoặc ghép mắt tỷ lệ tạo cây giống thường đạt được từ 50% đến 100% tuỳ theo từng đối tượng cây trồng và các biện pháp áp dụng. Hiện nay, người ta thường sử dụng các chất điều tiết sinh trưởng để khích thích sự ra rễ bất định cho cành chiết cành giâm thì tỷ lệ ra rễ đạt tới 100%. - Thời gian tạo cây giống nhanh.
Thông thường thời gian tạo cây giống trong kỹ thuật giâm, chiết cành hoặc ghép mắt chỉ từ vài ngày đến vài tháng tuỳ theo từng đối tượng cây trồng và biện pháp áp dụng.