Đặt vấn đề Khoai tây có tên khoa học là Solanum tuberosum L., thuộc họ Solanaceae, có nguồn gốc từ vùng núi Andes của Bolivia và Peru, là cây trồng ngắn ngày, chiếm một vị trí quan trọng trong các cây lƣơng thực, thực phẩm phục vụ cho con ngƣời. Hiện nay, khoai tây là loài cây trồng lấy củ rộng rãi nhất thế giới, đƣợc trồng phổ biến thứ tƣ về mặt sản lƣợng lƣơng thực sau lúa, lúa mì và ngô. Chúng có đặc điểm rất dễ trồng, cho thu hoạch nhanh và thích ứng với các điều kiện môi trƣờng khác nhau (International Year of the Potato. 2008; Jeff Chapman và cộng sự.
Tuy nhiên, khoai tây thƣờng hay nhiễm một số bệnh hại làm ảnh hƣởng không nhỏ đến năng suất và chất lƣợng củ. Bệnh hại trên khoai tây rất đa dạng, phong phú về thành phần và nguyên nhân gây bệnh nhƣ: bệnh sƣơng mai, bệnh héo vàng, bệnh đốm lá, bệnh héo rũ vi khuẩn, bệnh xoăn lá do virus….Trong đó bệnh sƣơng mai do nấm Phytophthora infestans gây ra bệnh hại nghiêm trọng bậc nhất, gây thiệt hại 16% năng suất trên toàn thế giới (Haverkort A và cộng sự. Bệnh có thể lây nhiễm toàn bộ cây, bao gồm thân lá và củ (Fry W. Để đối phó với dịch bệnh, tạo sự phát triển bền vững và giảm lƣợng thuốc bảo vệ thực vật tạo ra sản phẩm sạch thì việc tạo ra giống khoai tây mới với khả năng kháng cao với Phytophthora infestans đƣợc coi là chiến lƣợc bền vững cho việc trồng khoai tây trong tƣơng lai.
Nhờ sự phát triển mạnh mẽ của sinh học phân tử, công nghệ chọn tạo giống nhờ chỉ thị phân tử ra đời đã rút ngắn thời gian chọn tạo giống, đảm bảo độ chính xác và quy tụ đƣợc nhiều gen mục tiêu vào một giống mà phƣơng pháp chọn giống truyền thống rất khó hoặc không thể thực hiện đƣợc. Gen kháng bệnh sƣơng mai đã đƣợc lai tạo từ các loài dại S. phureja là các loài khoai tây 1 trồng phổ biến ở khắp nơi trên thế giới (Bradshaw và cộng sự. demissum của Mexico mang gen kháng bệnh sƣơng mai là nguồn cung cấp 11 gen trội R (R1-R11) đã đƣợc lai với S.
tuberosum trong những năm 1950 và 1960 để tạo giống kháng (Bradshaw và Ramsay, 2005). Gen R1, R3a là gen kháng chủng đặc hiệu với Phytophthora infestans đã đƣợc lai tạo vào giống khoai tây truyền thống (Umaerus và Umaerous, 1994). Bên cạnh đó, ngƣời ta đã xác định đƣợc một hệ thống các marker phân tử DNA liên kết với các gen kháng đã đƣợc phát triển và hỗ trợ đắc lực cho chƣơng trình chọn tạo giống khoai tây kháng bệnh sƣơng mai. Các chỉ thị phân tử DNA dựa trên PCR cho gen R1 là R1F/R(76-2sf2/76-2SR), gen R3a là R3-1380 đã đƣợc nhiều nhà chọn giống trên thế giới sử dụng để phát hiện và chọn lọc giống khoai tây kháng bệnh sƣơng mai.
Để tạo đƣợc giống khoai tây mới thì việc đầu tiên là phải có nguồn gen kháng và chỉ thị phân tử liên kết với các gen kháng đó, sau đó đánh giá và xác định khả năng kháng bệnh sƣơng mai của các giống để sử dụng trong công tác lai tạo giống sau này. Trong những năm gần đây, Trung tâm Bảo tồn và Phát triển Nguồn gen Cây trồng, Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã thu thập và lƣu trữ đƣợc tập đoàn các mẫu giống khoai tây rất đa dạng và phong phú. Để khai thác đƣợc nguồn gen này phục vụ công tác lai tạo giống kháng bệnh sƣơng mai tôi đã tiến hành thực hiện đề tài: “ hảo sát chọn giống khoai tây kháng bệnh sƣơng mai”. Mục đích, yêu cầu của đề tài 1.
Mục đích - Đánh giá đƣợc đặc điểm nông sinh học của các giống khoai tây từ đó chọn đƣợc các giống khoai tây cho năng suất cao, chất lƣợng tốt. - Phát hiện đƣợc các nguồn gen kháng bệnh sƣơng mai trên cây khoai tây. Yêu cầu - Đánh giá đƣợc đặc điểm nông sinh học và khả năng kháng sâu bệnh. - Dùng chỉ thị phân tử DNA phát hiện đƣợc các gen kháng R1, R3a trong các mẫu giống khoai tây.
3 PHẦN II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Giới thiệu chung về cây khoai tây Khoai tây là cây trồng cho năng suất cao nhƣng lại có thời gian sinh trƣởng ngắn trong điều kiện khí hậu ôn hòa với nhiệt độ thích hợp từ 18 -23oC. Bên cạnh giá trị lƣơng thực, thực phẩm, khoai tây còn là nguồn nguyên liệu có giá trị cho nhiều ngành công nghiệp. Cây khoai tây đƣợc truyền bá rộng rãi vào nƣớc Mỹ năm 1719, vào Ấn Độ năm 1615, vào Trung Quốc năm 1700, vào Nhật Bản năm 1766 và vào Việt Nam năm 1890.
Nguồn gốc và phân loại cây khoai tây Cây khoai tây (Solanumtuberosum L.) có nguồn gốc ở vùng cao nguyên thuộc dãy núi Andes (Nam-châu Mỹ) ở độ cao 2000 - 5000 mét. Ngƣời Tây Ban Nha lần đầu tiên phát hiện ra cây khoai tây khi họ đặt chân lên thung lũng Magdalenna (Nam Mỹ) của ngƣời bản xứ chạy trốn, họ đã tìm thấy cây đậu, ngô và khoai tây. Lúc đó ngƣời ta gọi khoai tây là Truffles vì hoa có màu sặc sỡ (Salaman,1949). Vào cuối thế kỷ XVI, khoai tây đƣợc trồng ở Pháp, Đức, Ailen, Anh …từ đó khoai tây đƣợc trồng ở nhiều nƣớc châu Âu khác.
Các nƣớc châu Á và châu lục khác biết đến khoai tây muộn hơn các nƣớc châu Âu thông qua chính sách thuộc địa của ngƣời châu Âu. Khoai tây đƣợc du nhập vào nƣớc ta là do một ngƣời Pháp là giám đốc vƣờn bách thảo Hà Nội đem vào trồng thử, và nó nhanh chóng đƣợc trồng ở nhiều địa phƣơng. Do ngƣời Pháp là ngƣời đem cây về nƣớc ta và phổ biến cách trồng nên nhân dân ta gọi cây này là "khoai tây" (Vũ Hướng Văn, 2007). Hiện nay, khoai tây đƣợc trồng tập trung chủ yếu ở đồng bằng sông Hồng, Sapa, Đà Lạt những vùng có khí hậu mát mẻ, ôn hòa… (Đỗ Kim Chung, 2003).
Đặc tính thực vật học của cây khoai tây Rễ khoai tây trồng từ củ giống chỉ phát triển rễ chùm, trồng bằng hạt thì sẽ là rễ cọc, rễ cọc phát triển nhiều rễ phụ khác. Ở các thân ngầm dƣới mặt đất 4 (còn gọi là tia củ) cũng có khả năng ra rễ, nhƣng rễ ngắn và ít phân nhánh. Bộ rễ phân bố chủ yếu trên đất canh tác 0 – 40 cm, nhƣng cũng có rễ ăn sâu tới 1. Thân khoai tây mọc thẳng, đôi khi có cấu tạo dích dắc, có 3 - 4 cạnh, cao trung bình từ 40 - 70cm đến 1 - 1,2m.
Phụ thuộc vào thời kỳ chăm sóc và giống mà chiều cao cây có thể khác nhau. Thân thƣờng có màu xanh hoặc xanh nhạt hay đậm, đôi khi có màu tím hoặc phớt hồng tùy thuộc vào giống, trên thân thƣờng có lông. Lá hình thành và hoàn thiện theo sự tăng trƣởng của cây, bản lá to, lá kép xẻ lông chim, có 3 – 7 đôi mọc đối xứng qua trục và một lá lẻ trên cùng thƣờng lớn hơn gọi là lá chét đỉnh, màu sắc lá phụ thuộc vào điều kiện chăm sóc, thời vụ, giống mà có thể màu xanh, xanh đậm hoặc xanh nhạt, … Hoa khoai tây thƣờng mọc tập trung trên một chùm hoa. Nó thuộc loại hoa lƣỡng tính và có cấu tạo 5 : 5 : 5, cuống ngắn.
Màu sắc hoa thƣờng trắng, cũng có thể là phớt hồng, tím, hồng, vàng hoặc đỏ v. phụ thuộc vào từng loại và giống. Quả khoai tây thuộc loại quả mọng, quả có dạng hình cầu, hình trứng hoặc hình nón. Vỏ quả có màu xanh đôi khi có xọc vằn hoặc đốm, trong quả có hai ngăn chứa hạt và thịt quả, (Tạ Thu Cúc, 2007).
Hạt khoai tây thuộc loại rất nhỏ, trọng lƣợng 1000 hạt chỉ đạt khoảng 0,7g đến 1g. Hạt có dạng ovan dẹt, bên ngoài là vỏ, bên trong có nội nhũ và phôi. Phôi khoai tây có hình chữ U, bên trong chứa hai lá mầm phôi và rễ mầm. Củ khoai tây còn có tên gọi là thân củ hay thân ngầm bởi củ đƣợc hình thành là do thân phát triển dƣới đất, trong điều kiện bóng tối.
Hình dạng củ khoai tây có thể là tròn, elíp, tròn dài, đôi khi hình vuông. Màu sắc củ tuỳ thuộc vào từng giống, có thể là màu trắng, trắng nhạt, vàng, hay vàng nhạt v. 5 Mầm khoai tây phát triển từ điểm sinh trƣởng của mắt củ, là cơ quan sinh sản vô tính của khoai tây. Màu sắc của mầm khác nhau phụ thuộc vào từng giống có thể màu trắng hoặc màu tím, khi gặp ánh sáng mầm có màu xanh.
Đặc điểm sinh học của cây khoai tây Đời sống của cây khoai tây có thể chia làm 4 thời kỳ: thời kỳ ngủ, thời kỳ nảy mầm, thời kỳ hình thành củ và thời kỳ củ phát triển (Đường Hồng Dật, 2004). - Thời kỳ ngủ: củ khoai tây sau khi thu hoạch phải đƣợc cất giữ một thời gian dài sau đó mới nảy mầm đƣợc, ngƣời ta gọi đó là thời kỳ ngủ nghỉ của khoai tây. Thời gian ngủ nghỉ của khoai tây phụ thuộc vào đặc điểm của giống, điều kiện sinh thái của vùng cây trồng, kỹ thuật canh tác, điều kiện bảo quản. - Thời kỳ nảy mầm: sau một thời gian ngủ nghỉ, những mắt củ trên cây khoai tây đều có khả năng phát triển thành mầm cây.
Mầm cây phát triển thành thân lá và thành cây khoai tây thế hệ mới. - Thời kỳ hình thành thân củ: cây khoai tây con sau khi phát triển vƣợt lên khỏi mặt đất từ 7 -10 ngày thì trên các đốt thân nằm dƣới mặt đất xuất hiện những nhánh con, đó chính là những nhánh thân địa sinh. Nhánh địa sinh có màu trắng và mọc thẳng, đầu cuối của nhánh thƣờng phình to tạo thành những đoạn thân ngầm, khi phát triển đến mức độ nhất định thì ngừng phát triển về chiều dài, chất dinh dƣỡng tập trung vận chuyển đến các đoạn thân ngầm này và chúng phình to lên tạo thành củ khoai tây ở đầu mút thân địa sinh. - Thời kỳ phát triển của củ: sau khi cây sinh trƣởng đƣợc 20 -25 ngày thì các chất dinh dƣỡng tập trung vào các đâu chóp của thân địa sinh, bộ phận này của thân địa sinh bắt đầu phình to dần lên.
Ở những nơi có nhiều nắng, vào thời gian này cây hình thành hoa và bắt đầu nở, đây chính là lúc thân địa sinh phát triển mạnh nhất. Một số yếu tố ảnh hƣởng tới sinh trƣởng và phát triển của cây khoai tây Nhiệt độ là yếu tố khí tƣợng đặc biệt quan trọng, có ảnh hƣởng trực tiếp đến sinh trƣởng phát triển của cây khoai tây. Ở thời kỳ sinh trƣởng sinh duỡng cây khoai tây có thể thích ứng với biên độ nhiệt từ 10 -25oC, rộng hơn so với giai đoạn sinh trƣởng sinh thực.