Luận án tiến sĩ: Chọn tạo giống dâu lai F1 tam bội thể thích hợp trồng hạt tại đồng bằng sông Hồng

Nghiên cứu chọn tạo giống dâu lai F1 tam bội thể phù hợp vùng đồng bằng sông Hồng, đem lại hiệu quả cao trong sản xuất nông nghiệp.

• Tác giả: Nguyễn Thị Len
• Người hướng dẫn: PGS. Hà Văn Phúc
• Trường học: Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Di truyền và Chọn giống cây trồng
• Đề tài: Nghiên cứu chọn tạo giống dâu lai F1 tam bội thể phù hợp vùng đồng bằng sông Hồng
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• TRANG PHỤ BÌA
• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• MỞ ĐẦU
• 1. Tính cấp thiết của đề tài
• 2. Mục tiêu nghiên cứu
• 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• 3.1. Ý nghĩa khoa học
• 3.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 4. Những đóng góp mới của luận án
• 5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 5.1. Đối tượng nghiên cứu
• 5.2. Phạm vi nghiên cứu
• 1. Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI
• 1.1. Cơ sở khoa học của đề tài
• 1.1.1. Cơ sở khoa học của lai hữu tính trong chọn tạo giống dâu
• 1.1.2. Đặc tính di truyền một số tính trạng ở cây dâu
• 1.1.3. Đánh giá đa dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử RAPD
• 1.1.4. Đặc điểm của giống dâu đa bội thể và ý nghĩa của nó trong chọn tạo giống
• 1.2. Cơ sở thực tiễn của đề tài
• 1.2.1. Đặc điểm sinh thái vùng đồng bằng sông Hồng
• 1.2.2. Thực trạng trồng dâu, nuôi tằm vùng đồng bằng sông Hồng
• 1.2.3. Thuận lợi và khó khăn đối với nghề dâu tằm vùng ĐBSH
• 1.3. Đặc điểm sinh thái của cây dâu
• 1.3.1. Yêu cầu về ánh sáng
• 1.3.2. Yêu cầu về nhiệt độ
• 1.3.3. Yêu cầu về nước
• 1.3.4. Yêu cầu về đất đai
• 1.3.5. Yêu cầu dinh dưỡng
• 1.4. Tình hình nghiên cứu cây dâu trên thế giới và ở Việt Nam
• 1.4.1. Một số kết quả nghiên cứu cây dâu trên thế giới
• 1.4.2. Một số kết quả nghiên cứu cây dâu ở Việt Nam
• 1.5. Những nhận xét rút ra từ tổng quan
• 2. Chương 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Vật liệu nghiên cứu
• 2.2. Nội dung nghiên cứu
• 2.2.1. Nghiên cứu lựa chọn vật liệu khởi đầu
• 2.2.2. Lai tạo và chọn lọc giống dâu lai F1 trồng hạt
• 2.2.3. Khảo nghiệm các giống dâu lai tam bội thể với một số điều kiện ngoại cảnh bất thuận
• 2.2.4. Nghiên cứu tính thích ứng của giống dâu lai VH17 ở vùng ĐBSH
• 2.2.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số biện pháp kỹ thuật đến năng suất chất lượng lá giống dâu lai VH17
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Phương pháp nghiên cứu trên đồng ruộng
• 2.3.2. Phương pháp nghiên cứu trong phòng
• 2.3.3. Các chỉ tiêu theo dõi và phương pháp đánh giá
• 2.4. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 3. Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả nghiên cứu lựa chọn vật liệu khởi đầu
• 3.1.1. Nghiên cứu lựa chọn VLKĐ bằng phương pháp đánh giá kiểu hình
• 3.1.2. Đánh giá sự sai khác di truyền của nguồn VLKĐ bằng chỉ thị phân tử RAPD
• 3.2. Kết quả lai tạo và chọn lọc giống dâu lai F1 trồng hạt
• 3.2.1. Kết quả lai hữu tính để tạo ra các tổ hợp dâu lai F1
• 3.2.2. Kết quả tuyển chọn tổ hợp dâu lai F1 trồng hạt
• 3.2.3. Tiêu chuẩn hạt giống và xây dựng vườn bố mẹ sản xuất hạt dâu lai
• 3.3. Kết quả khảo nghiệm các giống dâu lai tam bội thể với một số điều kiện ngoại cảnh bất thuận
• 3.3.1. Kết quả khảo nghiệm các giống dâu lai tam bội với điều kiện hạn
• 3.3.2. Kết quả khảo nghiệm các giống dâu lai tam bội với điều kiện úng
• 3.4. Kết quả nghiên cứu tính thích ứng của giống dâu lai VH17 ở vùng đồng bằng sông Hồng
• 3.5. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của một số biện pháp kỹ thuật đến năng suất, chất lượng lá của giống dâu lai VH17
• 3.5.1. Kết quả nghiên cứu xác định hiệu quả bón phân vô cơ NPK kết hợp với tưới nước ở vụ Xuân cho giống dâu lai VH17
• 3.5.2. Kết quả nghiên cứu biện pháp hạn chế bệnh bạc thau, gỉ sắt bằng phương pháp thu hoạch lá
• KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• 1. Đề nghị
• CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Giới thiệu và tính cấp thiết của nghiên cứu

Nghiên cứu tập trung vào việc chọn tạo giống dâu lai F1 tam bội thể phù hợp với điều kiện sinh thái của vùng đồng bằng sông Hồng. Mục tiêu chính là nâng cao năng suất và chất lượng lá dâu, đáp ứng nhu cầu sản xuất tơ tằm. Giống dâu lai F1 được chọn tạo nhằm khắc phục các hạn chế của giống cũ như năng suất thấp, khả năng chống chịu sâu bệnh kém. Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển nông nghiệp bền vững và cải thiện đời sống kinh tế của nông dân.

1.1. Bối cảnh và mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện trong bối cảnh năng suất lá dâu ở vùng đồng bằng sông Hồng còn thấp, chỉ đạt khoảng 20 tấn/ha/năm. Mục tiêu cụ thể là chọn tạo giống dâu lai F1 tam bội thể có năng suất trên 33 tấn/ha/năm, chất lượng lá tốt và khả năng chống chịu sâu bệnh cao. Điều này sẽ góp phần thay thế các giống dâu cũ, nâng cao hiệu quả kinh tế cho người trồng dâu.

1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Nghiên cứu không chỉ mang lại giống dâu phù hợp với điều kiện địa phương mà còn góp phần vào việc cải tiến giống cây trồng thông qua kỹ thuật lai tạo hiện đại. Kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở khoa học cho việc phát triển các giống dâu mới, đáp ứng nhu cầu sản xuất tơ tằm chất lượng cao.

II. Phương pháp và quy trình nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp lai hữu tính để tạo ra các tổ hợp giống dâu lai F1 tam bội thể. Quy trình bao gồm việc lựa chọn vật liệu khởi đầu, lai tạo, chọn lọc và khảo nghiệm các giống dâu mới. Các chỉ tiêu đánh giá bao gồm năng suất lá, khả năng chống chịu sâu bệnh và thích ứng với điều kiện sinh thái của vùng đồng bằng sông Hồng.

2.1. Lựa chọn vật liệu khởi đầu

Vật liệu khởi đầu được lựa chọn từ các giống dâu có đặc tính tốt như năng suất cao, khả năng chống chịu sâu bệnh tốt. Các giống này được đánh giá thông qua chỉ thị phân tử RAPD để xác định mức độ đa dạng di truyền.

2.2. Lai tạo và chọn lọc giống dâu lai F1

Quá trình lai tạo được thực hiện giữa các giống dâu bố mẹ có đặc tính tốt. Các tổ hợp lai F1 được chọn lọc dựa trên các chỉ tiêu như tốc độ ra lá, kích thước lá, năng suất lá và khả năng chống chịu sâu bệnh.

III. Kết quả và thảo luận

Nghiên cứu đã chọn tạo thành công giống dâu lai F1 tam bội thể có năng suất lá cao, chất lượng tốt và khả năng chống chịu sâu bệnh tốt. Giống dâu mới này thích ứng tốt với điều kiện sinh thái của vùng đồng bằng sông Hồng, đặc biệt là trong điều kiện ngập úng và hạn hán.

3.1. Đánh giá năng suất và chất lượng lá

Giống dâu lai F1 đạt năng suất lá trên 33 tấn/ha/năm, cao hơn so với các giống dâu cũ. Chất lượng lá được đánh giá thông qua hàm lượng dinh dưỡng và khả năng cung cấp thức ăn cho tằm.

3.2. Khả năng chống chịu sâu bệnh

Giống dâu lai F1 có khả năng chống chịu tốt với các bệnh như bạc thau, gỉ sắt và virus. Điều này giúp giảm thiểu thiệt hại do sâu bệnh gây ra, nâng cao hiệu quả kinh tế cho người trồng dâu.

IV. Kết luận và đề xuất

Nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của việc chọn tạo giống dâu lai F1 tam bội thể trong việc nâng cao năng suất và chất lượng lá dâu. Giống dâu mới này phù hợp với điều kiện sinh thái của vùng đồng bằng sông Hồng, góp phần phát triển nông nghiệp bền vững. Đề xuất tiếp tục nghiên cứu và nhân rộng giống dâu này trong sản xuất.

4.1. Kết luận

Giống dâu lai F1 tam bội thể được chọn tạo thành công, đáp ứng các yêu cầu về năng suất, chất lượng lá và khả năng chống chịu sâu bệnh. Nghiên cứu đã góp phần vào việc cải tiến giống cây trồng và phát triển nông nghiệp bền vững.

4.2. Đề xuất

Cần tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện các biện pháp kỹ thuật canh tác, đồng thời nhân rộng giống dâu lai F1 trong sản xuất để nâng cao hiệu quả kinh tế cho người trồng dâu.

Nội dung chính

Tổng quan về luận án

Ngành dâu tằm tơ giữ vị thế chiến lược trong cơ cấu nông nghiệp thế giới với hơn 40 quốc gia tham gia sản xuất. Trong đó, Trung Quốc chiếm 77,8%, Ấn Độ chiếm 15,4% và Việt Nam đứng thứ ba với 2,4% sản lượng toàn cầu. Tơ tằm tự nhiên được khẳng định là "loại sợi tự nhiên cao cấp có những tính chất đặc biệt mà không loại tơ hoá học nào sánh được như: độ bóng cao, mềm mại, xốp, dễ tẩy chuội, khả năng cách nhiệt, cách điện tốt, dễ nhuộm màu và bền màu" (Trần Bạch Đằng, 1993). Tại Việt Nam, vùng Đồng bằng sông Hồng (ĐBSH) chiếm 4.597 ha (26,04% tổng diện tích dâu cả nước), sở hữu tiềm năng mở rộng lên tới 137.000 ha đất bãi bồi ven sông Hồng và sông Thái Bình (Nguyễn Thị Đảm và cộng sự, 2010). Tuy nhiên, năng suất lá dâu bình quân toàn vùng chỉ đạt 20–22 tấn/ha/năm, thua xa mức 30–40 tấn/ha/năm và tiềm năng 60–70 tấn/ha/năm tại Trung Quốc và Ấn Độ (Hiệp hội Dâu tằm tơ Việt Nam, 2003).

Khoảng trống nghiên cứu (research gap) trọng yếu bắt nguồn từ cơ cấu giống: 60–65% diện tích ĐBSH vẫn canh tác các giống dâu nhị bội địa phương cũ (Hà Bắc, Bầu đa) nhân giống vô tính bằng hom. Phương thức này bộc lộ nhiều hạn chế: bộ rễ ăn nông, hệ số nhân giống thấp, dễ truyền bệnh tích lũy qua các thế hệ và nhiệm kỳ kinh tế ngắn. Mặt khác, các giống dâu lai hạt thế hệ đầu như VH9 (cuống lá dai gây rách cành khi thu hoạch), VH13 (nhiều cành tăm, cành rủ khó thâm canh) hay các giống nhập nội từ Trung Quốc (dễ nhiễm nấm bạc thau Phyllactinia corylea và gỉ sắt Cerotelium fici) vẫn chưa đáp ứng trọn vẹn yêu cầu sinh thái của ĐBSH (Trung tâm Nghiên cứu Dâu tằm tơ Trung ương, 2014). Hơn nữa, 70–75% diện tích dâu ĐBSH phân bố tại đất bãi ven đê thường xuyên đối mặt với ngập úng mùa lũ (tháng 6–8) và hạn hán, rét lạnh đầu vụ Xuân.

Nhằm giải quyết triệt để vấn đề trên, đề tài tập trung vào ba câu hỏi nghiên cứu cốt lõi:

1. RQ1: Mức độ đa dạng di truyền và khoảng cách di truyền giữa các nguồn vật liệu khởi đầu (lưỡng bội và tứ bội) được xác định như thế nào qua chỉ thị phân tử RAPD để tối ưu hóa tổ hợp lai?
2. RQ2: Tổ hợp lai F1 tam bội thể trồng hạt nào biểu hiện ưu thế lai vượt trội về năng suất lá (>33 tấn/ha/năm), chất lượng dinh dưỡng cho tằm và tính chống chịu ngoại cảnh bất thuận (rét, hạn, úng)?
3. RQ3: Quy trình kỹ thuật canh tác (bón phân NPK, tưới nước và thời điểm thu hoạch lá) nào phát huy tối đa tiềm năng di truyền của giống mới tại vùng ĐBSH?

Tương ứng là ba giả thuyết khoa học:

• H1: Khoảng cách di truyền di truyền phân tử lớn giữa dòng mẹ nhị bội (2n) và dòng bố tứ bội đột biến (4n) sẽ tạo ra con lai F1 tam bội (3n) có mức độ dị hợp tử cao và biểu hiện ưu thế lai siêu trội về sinh khối lá.
• H2: Cây dâu lai tam bội thể trồng hạt (3n = 42) sở hữu bộ rễ cọc phát triển sâu, tính bất dục của hoa đực/cái giúp triệt tiêu tiêu hao dinh dưỡng vào cơ quan sinh sản, qua đó nâng cao sức chịu hạn, úng và cải thiện hàm lượng protein lá.
• H3: Bón phân khoáng NPK cân đối kết hợp tưới ẩm vụ Xuân và điều chỉnh chu kỳ hái lá sẽ ức chế tỷ lệ phát sinh nấm bệnh, tối ưu hóa năng suất lá và hiệu quả kinh tế nuôi tằm.

Nghiên cứu được triển khai toàn diện trên 13 giống dâu tập đoàn, 6 tổ hợp lai F1, khảo nghiệm tại 3 tỉnh trọng điểm (Thái Bình, Nam Định, Hà Nam) trong giai đoạn 2008–2016. Kết quả tạo ra giống dâu lai F1 tam bội thể VH17 mang tính đột phá, thiết lập hệ thống canh tác thâm canh đồng bộ cho ngành dâu tằm ĐBSH.

Literature Review và Positioning

Nghiên cứu di truyền và chọn giống dâu tằm (Morus alba L.) trên thế giới phát triển qua nhiều giai đoạn gắn liền với tiến bộ tế bào học và công nghệ sinh học. Tiên phong trong nghiên cứu tế bào dâu tằm, các nhà khoa học Nhật Bản đã xác định bộ nhiễm sắc thể cơ bản n = 14 (2n = 28) từ năm 1909 (The Sericultural in Japan, 1987). Seki (1950) và Ito T. (1960) chứng minh rằng dâu đa bội thể (tam bội 3n và tứ bội 4n) có khả năng tổng hợp hàm lượng protein thô và carbohydrate hòa tan vượt trội, tế bào khí khổng lớn, lá dày và khả năng giữ nước cao gấp 2 lần so với giống nhị bội. Lá dâu đa bội rút ngắn thời gian phát dục của tằm Bombyx mori L. ở tuổi 5, tăng kích thước kén 16–27%, tăng khối lượng nhộng 15–19% và tăng độ dài sợi tơ lên 11% (Seki, 1950; Hà Văn Phúc, 1991).

Trong lĩnh vực chọn tạo giống dâu lai F1 trồng hạt, Trung Quốc đạt quy mô ứng dụng lớn nhất thế giới. Zhen-si-zhi (1987) ghi nhận Viện Nghiên cứu Dâu tằm Quảng Đông và Quảng Tây đã triển khai thành công các tổ hợp lai nhị bội F1 như Sha 2 x Luân 109, Luân 408 x Luân 540, giúp tăng năng suất 10–20% nhờ bộ rễ khỏe. Từ năm 1986, Trung Quốc chuyển mạnh sang dâu lai tam bội thể trồng hạt với giống Nguyệt San số 2, nâng năng suất lá thêm trên 10% so với dâu lai nhị bội (Huo Yong-kang, 2000). Hiện nay, các giống Quế Ưu 12, Quế Ưu 62 tại Quảng Tây đạt năng suất 60 tấn/ha/năm trên diện tích hơn 130.000 ha. Tuy nhiên, khi nhập nội vào Việt Nam, các giống này bộc lộ nhược điểm lá mỏng, tỷ lệ nhiễm bệnh bạc thau và gỉ sắt cao hơn giống bản địa 10–12% do không tương thích hoàn toàn với nền khí hậu ẩm gió mùa ĐBSH (Nguyễn Thị Len và cộng sự, 2011).

Về kỹ thuật canh tác, CSRTI Mysore (1987), Chandrasekaran G. (1992) và Prakash (1992) tại Ấn Độ chứng minh việc tưới nước định kỳ 10–15 ngày kết hợp bón phân vô cơ (250N – 100P2O5 – 100K2O kg/ha) giúp năng suất lá dâu tăng gấp 3–4 lần so với nghiệm thức đối chứng nhờ duy trì áp suất thẩm thấu và giảm thất thoát bốc hơi nước qua khí khổng.

Tiến trình học thuật chọn tạo giống dâu tằm:
[Nhật Bản: Đặt nền móng tế bào học & Đa bội thể (Seki 1950, Ito 1960)]
[Trung Quốc: Đột phá Dâu lai F1 hạt & Tam bội (Zhen-si-zhi 1987, Huo 2000)]
[Ấn Độ: Hoàn thiện mô hình Nước - Dinh dưỡng NPK (CSRTI 1987, Prakash 1992)]
[Luận án: Tích hợp Chỉ thị RAPD + Lai hữu tính 2n x 4n + Gói kỹ thuật thích ứng ĐBSH]

Hai luồng quan điểm học thuật đối lập tồn tại dai dẳng trong ngành dâu tằm học:

1. Trường phái nhân giống vô tính (hom/ghép): Duy trì tính ổn định tuyệt đối về mặt di truyền của các cá thể ưu tú chọn lọc, nhưng chấp nhận nhược điểm rễ ăn nông, hệ số nhân giống thấp và suy thoái sinh học sau chu kỳ 10–15 năm.
2. Trường phái nhân giống hữu tính (hạt lai F1): Khai thác tối đa hiệu ứng heterosis, xây dựng bộ rễ cọc ăn sâu chịu hạn/úng, nâng cao hệ số nhân giống (1 kg hạt trồng 5–6 ha), nhưng đòi hỏi quy trình nghiêm ngặt duy trì vườn giống bố mẹ cách ly và kỹ thuật thụ phấn chính xác.

Luận án định vị nghiên cứu tại giao điểm đột phá: kết hợp kỹ thuật sinh học phân tử RAPD để sàng lọc vật liệu khởi đầu với phương pháp lai hữu tính giữa mẹ nhị bội (2n) và bố tứ bội đột biến phóng xạ ĐB86 (4n = 56), tạo ra con lai F1 tam bội (3n = 42) gieo bằng hạt. Hướng tiếp cận này vượt lên các nghiên cứu quốc tế khi giải quyết triệt để bài toán dung hòa giữa năng suất sinh khối lá cực đại, chất lượng tơ kén cao và sức chống chịu stress sinh học/phi sinh học đặc thù của vùng ĐBSH.

Đóng góp lý thuyết và khung phân tích

Đóng góp cho lý thuyết

Luận án làm phong phú và mở rộng ba học thuyết di truyền - sinh lý cây trồng:

1. Thuyết Ưu thế lai (Heterosis Theory) của G.H. Shull và E.M. East: Mở rộng lý thuyết ưu thế lai trên đối tượng cây gỗ lâu năm thụ phấn chéo giao phối cận huyết thấp. Kết quả thực nghiệm chứng minh rằng chỉ số trội thực (heterobeltiosis - hp) đạt giá trị dương cực đại ở các tính trạng sinh khối (kích thước lá, khối lượng lá/mét cành, tổng chiều dài cành) khi tổ hợp lai tích lũy các alen có lợi từ hai bố mẹ có khoảng cách di truyền phân tử xa nhau.
2. Thuyết Đa bội thể sinh dưỡng (Polyploidy Theory) của Stebbins (1950) và Ito T. (1960): Khẳng định cơ chế "tế bào khổng lồ" (gigas effect) ở thể tam bội Morus alba (3n = 42). Tăng liều lượng gen dẫn đến nâng cao hiệu suất quang hợp của enzyme RuBisCO (chiếm 43% N tổng số trong lá), gia tăng kích thước mô giậu và hàm lượng protein thô (đạt >24–25% chất khô), đồng thời giảm mật độ khí khổng trên đơn vị diện tích giúp tăng khả năng giữ nước.
3. Lý thuyết Phân bổ Nguồn lực Sinh học (Resource Allocation Theory): Bổ sung luận cứ sinh lý học: hiện tượng bất dục đực/cái ở thể tam bội dâu tằm (3n) triệt tiêu hoàn toàn sự tiêu hao năng lượng và đồng hóa chất hữu cơ cho quá trình hình thành hoa, hạt và quả. Toàn bộ dòng dinh dưỡng được tái phân bổ tập trung vào sinh khối lá và mầm sinh dưỡng vụ Xuân.

Các mệnh đề lý thuyết cốt lõi:

• Proposition 1: Khoảng cách di truyền phân tử (1 - Hệ số tương đồng di truyền Nei-Li) tỷ lệ thuận với mức độ biểu hiện ưu thế lai về năng suất sinh khối lá ở đời con lai F1 tam bội.
• Proposition 2: Thể tam bội (3n) tạo ra trạng thái cân bằng sinh lý tối ưu giữa tốc độ phát triển mô lá và hàm lượng vật chất khô, giúp tăng cường khả năng chịu ngập và chống mất nước khi hạn.
• Proposition 3: Tương tác Gen x Môi trường (GxE) ở cây dâu lai hạt tam bội thể hiện tính ổn định cao hơn thể nhị bội thuần nông hộ do hệ rễ cọc phân nhánh đa tầng hấp thu dinh dưỡng khoáng hiệu quả hơn.

Khung phân tích độc đáo

Khung phân tích của luận án tích hợp ba trụ cột phương pháp luận:

                  KHUNG PHÂN TÍCH ĐỘC ĐÁO CỦA ĐỀ TÀI

Điều kiện biên (boundary conditions) của khung phân tích: Áp dụng cho vùng sinh thái nhiệt đới gió mùa có mùa đông lạnh, đất phù sa sông hoặc bãi bồi ven đê có tầng canh tác sâu >1m, độ mặn <0,2% và pH đất trong khoảng 4,5–8,5.

Phương pháp nghiên cứu tiên tiến

Thiết kế nghiên cứu

Nghiên cứu vận hành theo hệ hình thực chứng nghiêm ngặt (positivist empirical paradigm), kết hợp hài hòa giữa sinh học phân tử trong phòng thí nghiệm (in vitro), khảo nghiệm sinh học nuôi tằm (bioassay) và thí nghiệm đồng ruộng đa điểm (multi-location field trials).

Quy mô mẫu nghiên cứu bao gồm:

• 13 giống dâu tập đoàn đại diện cho nguồn gen trong nước và nhập nội: 11 giống nhị bội 2n (Hà Bắc, Đồ Sơn khoang, Bầu đa, Sa 2, Quế 1, K9, K10, K14, K18, Q1, TN1) và 2 giống tứ bội 4n (ĐB86, C71A).
• 6 tổ hợp dâu lai F1 tam bội gieo hạt: THL1 (K9 x ĐB86), THL2 (Sha 2 x ĐB86 - VH17), THL3 (Quế 1 x ĐB86), THL4 (K14 x ĐB86), THL5 (K18 x ĐB86), THL6 (Hà Bắc x ĐB86 - đối chứng VH9).
• Giống tằm kiểm chứng sinh học: Giống tằm lưỡng hệ kén trắng chất lượng cao và đa hệ lai kén vàng.

Thí nghiệm đồng ruộng bố trí theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD) với 3–4 lần lặp lại, diện tích ô tiêu chuẩn 30–50 m2, mật độ trồng thuần 25.000 cây/ha (khoảng cách 1,0 m x 0,4 m).

Quy trình nghiên cứu rigorous

1. Phân tích chỉ thị phân tử RAPD:
   • Tách chiết ADN tổng số từ lá non bằng phương pháp CTAB cải tiến, kiểm tra độ tinh sạch qua đo quang phổ hấp thụ OD260/OD280 (đạt 1,8–2,0) và điện di trên gel agarose 0,8%.
   • Sử dụng 16 mồi ngẫu nhiên 10-mer (Bảng 2.3). Chu trình nhiệt PCR: 94°C biến tính ban đầu (5 phút); 40 chu kỳ (94°C trong 1 phút, 36°C bắt cặp trong 1 phút, 72°C kéo dài trong 2 phút); kéo dài kết thúc 72°C trong 7 phút.
   • Sản phẩm nhân bản điện di trên gel agarose 1,5%, nhuộm Ethidium Bromide, chụp ảnh dưới tia UV qua hệ thống GelDoc. Thiết lập ma trận nhị phân (1/0), tính toán hàm lượng thông tin đa hình (PIC) và hệ số tương đồng di truyền Nei & Li (1979). Xây dựng cây quan hệ di truyền UPGMA bằng phần mềm NTSYS-pc phiên bản 2.1.
2. Quy trình lai hữu tính và sản xuất hạt giống:
   • Thiết lập vườn bố mẹ cách ly >500m. Tiến hành khử đực hoa cái (nếu có lẫn hoa đực) và bao cách ly hoa cái trước khi nở. Thụ phấn cưỡng bức bằng hạt phấn tươi thu từ giống bố ĐB86 vào giai đoạn hoa cái nở từ 2–6 ngày (thời điểm hữu thụ đỉnh cao).
   • Đánh giá chất lượng hạt giống: Trọng lượng 1.000 hạt (g), tỷ lệ nảy mầm (%), sức sống cây con đạt 3 lá thật.
3. Quy trình khảo nghiệm stress phi sinh học:
   • Khảo nghiệm chịu hạn: Gây hạn sinh lý vụ Xuân, duy trì ẩm độ đất ở mức 15–20% (so với ẩm độ đối chứng 70–80%), theo dõi tốc độ phát triển mầm, tốc độ ra lá và mức suy giảm năng suất lá.
   • Khảo nghiệm chịu ngập úng: Bố trí ngập nước nhân tạo 3 ngày, 5 ngày và 7 ngày ở giai đoạn cây sinh trưởng mạnh (vụ Hè), xác định tỷ lệ vàng rụng lá, tỷ lệ mầm tắt búp và khả năng phục hồi sinh lý.
4. Đánh giá giá trị dinh dưỡng và nuôi tằm:
   • Phân tích hóa sinh lá dâu: Nước tươi, vật chất khô, protein tổng số (Kjeldahl), đường khử, tinh bột, khoáng tổng số và 17 acid amin thiết yếu bằng máy sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC.
   • Thử nghiệm sinh học nuôi tằm: Đo lường thời gian phát dục các tuổi, tiêu hao lá dâu/kg kén (kg), tỷ lệ tằm chết do bệnh (%), tỷ lệ kết kén (%), khối lượng toàn kén (Ptk), khối lượng vỏ kén (Pvk), tỷ lệ vỏ kén (%) và chiều dài tơ đơn (m).
5. Thí nghiệm nông học thâm canh:
   • Thí nghiệm bón phân vô cơ kết hợp tưới ẩm vụ Xuân: 4 mức bón NPK (tỷ lệ 16,5:7:7) từ 1.000 đến 2.500 kg/ha kết hợp tưới rãnh 200–250 m3/ha định kỳ khi ẩm độ đất <50%.
   • Thí nghiệm thời gian thu hoạch lá: Thu hái sau nảy mầm 20, 25, 30 và 35 ngày để đánh giá chỉ số bệnh bạc thau, gỉ sắt và năng suất lá tích lũy.

Data và phân tích

Số liệu thu thập được xử lý thống kê sinh học bằng phần mềm SAS 9.1 và IRRISTAT 5.0. Phân tích phương sai (ANOVA), so sánh giá trị trung bình bằng phép thử Duncan và LSD ở mức ý nghĩa p < 0,05 và p < 0,01. Tính toán hệ số thích nghi (bi) và độ lệch ổn định (S2di) theo mô hình tương tác Eberhart & Russell (1966).

Phát hiện đột phá và implications

Những phát hiện then chốt

Luận án mang lại 5 phát hiện khoa học và thực tiễn có tính bước ngoặt:

                           CÁC PHÁT HIỆN THEN CHỐT CỦA LUẬN ÁN

1. Xác lập bản đồ khoảng cách di truyền phân tử: 16 mồi RAPD ngẫu nhiên nhân bản được 112 phân đoạn ADN, trong đó 78 phân đoạn biểu hiện tính đa hình (tỷ lệ đa hình 69,64%). Chỉ số thông tin đa hình (PIC) dao động từ 0,18 đến 0,86 (mồi OPA-11 đạt cao nhất). Phân tích UPGMA chia 13 giống thành 3 nhóm rõ rệt. Giống tứ bội ĐB86 nằm ở nhóm riêng biệt, có khoảng cách di truyền xa nhất với các giống nhập nội lưỡng bội Sha 2 (hệ số tương đồng 0,54) và K9 (0,58), là căn cứ xác đáng để tạo ưu thế lai đỉnh cao.
2. Chọn tạo thành công giống dâu lai F1 tam bội VH17 (Sha 2 x ĐB86): Con lai F1 thể hiện ưu thế lai siêu trội (hp > 1,5) ở hầu hết các tính trạng kinh tế. Năng suất lá đạt 33,85–35,62 tấn/ha/năm tại Thái Bình, Nam Định, Hà Nam, vượt giống đối chứng Hà Bắc 44,5–56,2% và vượt giống lai VH13 18,6% (p < 0,01). Thời gian nảy mầm vụ Xuân sớm hơn 7–10 ngày, tỷ lệ nảy mầm đạt 92,4%, giải quyết triệt để tình trạng thiếu lá dâu cho lứa tằm Xuân đầu năm.
3. Giá trị dinh dưỡng và chất lượng kén tơ vượt bậc: Hàm lượng protein thô trong lá VH17 đạt 24,85% chất khô, tổng hàm lượng acid amin đạt 14,21 g/100g protein (đặc biệt các acid amin thiết yếu như Leucine, Valine, Lysine cao hơn 15–20% so với giống Hà Bắc). Khi nuôi tằm bằng lá VH17, thời gian nuôi tằm tuổi 5 rút ngắn 18 giờ, tỷ lệ tằm kết kén đạt 94,8%, tiêu hao lá dâu giảm xuống 16,5 kg dâu/kg kén (so với 19,8 kg ở giống Hà Bắc). Khối lượng vỏ kén đạt 0,43 g, tỷ lệ vỏ kén đạt 22,4% (tăng 2,8% tuyệt đối), chiều dài sợi tơ đơn đạt 1.085 m.
4. Khả năng thích ứng phi sinh học và chống chịu nấm bệnh: Thử nghiệm ngập úng liên tục 5 ngày cho thấy tỷ lệ vàng rụng lá của VH17 chỉ ở mức 12,5% (đối chứng Hà Bắc rụng 38,6%), tỷ lệ mầm phục hồi sau lũ đạt 91,6%. Dưới điều kiện hạn vụ Xuân, diện tích lá VH17 chỉ giảm 14,2% (đối chứng giảm 31,5%). Chỉ số bệnh (CSB) nấm bạc thau của VH17 vụ Xuân chỉ là 8,4% và gỉ sắt vụ Thu là 11,2% (thấp hơn giống dâu nhập nội Trung Quốc Quế Ưu 12 từ 12–15%).
5. Hiệu chuẩn gói kỹ thuật canh tác thâm canh: Nghiên cứu xác định liều lượng bón phân khoáng tối ưu cho giống VH17 là 2.000 kg/ha NPK tỷ lệ 16,5:7:7 kết hợp tưới ẩm rãnh vào vụ Xuân (độ ẩm đất duy trì 70–80%), giúp tăng năng suất lá thêm 32,8% so với đối chứng không tưới, đạt hiệu quả kinh tế thuần tăng 28,4 triệu đồng/ha. Đồng thời, thu hoạch lá sau khi nảy mầm từ 25–30 ngày giúp triệt tiêu mầm bệnh nấm trước chu kỳ sinh bào tử, giảm 52% tỷ lệ nhiễm bạc thau và gỉ sắt.

Implications đa chiều

• Về mặt học thuật: Chứng minh tính khả thi của việc tích hợp chỉ thị RAPD với lai đa bội thể (2n x 4n) trên cây dâu tằm, mở ra phương pháp luận chọn giống chính xác cho cây thụ phấn chéo.
• Về mặt phương pháp: Cung cấp quy trình chuẩn hóa từ khâu thụ phấn cưỡng bức, bảo quản hạt giống (độ ẩm hạt <8%, tỷ lệ nảy mầm >85% sau 12 tháng bảo quản lạnh) đến thử nghiệm bioassay kén tơ.
• Về mặt thực tiễn nông nghiệp: Thay đổi căn bản phương thức trồng dâu truyền thống: "Một kilogam hạt dâu sau khi ươm thành cây con có thể trồng được từ 5-6 ha. Một ha vườn dâu bố mẹ có thể sản xuất được trên 300 kg hạt dâu" (Trung tâm Nghiên cứu Dâu tằm tơ Trung ương, 2014), giảm 75% chi phí nguyên liệu giống ban đầu so với nhân giống bằng cành hom.
• Về chính sách: Đóng góp cơ sở thực tiễn để Bộ Nông nghiệp và PTNT quy hoạch vùng trồng dâu thâm canh tập trung công nghệ cao tại các dải đất bãi bồi ven sông ĐBSH, gắn kết chuỗi giá trị nông hộ - làng nghề - nhà máy ươm tơ xuất khẩu.

Limitations và Future Research

Mặc dù đạt được những kết quả xuất sắc, luận án thẳng thắn ghi nhận 4 giới hạn nghiên cứu:

1. Hạn chế kỹ thuật chỉ thị phân tử: Kỹ thuật RAPD sử dụng mồi ngẫu nhiên có độ lặp lại (reproducibility) nhạy cảm với điều kiện phản ứng PCR, chưa giải trình tự sâu hệ gen (Next-Generation Sequencing - NGS) hoặc sử dụng các chỉ thị đồng trội có độ tin cậy cao hơn như SSR, SNP.
2. Quy mô khảo sát sinh thái: Khảo nghiệm tính thích ứng mới tập trung ở 3 tỉnh đồng bằng thuần túy (Thái Bình, Nam Định, Hà Nam), chưa mở rộng đánh giá sức chịu hạn trên các lập địa đồi dốc Trung du miền núi phía Bắc hoặc vùng Tây Nguyên.
3. Cơ chế phân tử của tính chịu úng: Luận án mới dừng lại ở đánh giá các chỉ tiêu kiểu hình nông sinh học và giải phẫu mô học khi ngập úng, chưa định lượng hoạt độ của các enzyme chống oxy hóa (SOD, POD, CAT) và biểu hiện của các gen mã hóa ethylene response factors (ERFs).
4. Cách ly thụ phấn tự nhiên: Việc duy trì độ thuần khiết của hạt lai F1 tại các vườn sản xuất hạt giống quy mô lớn đòi hỏi vùng cách ly địa lý nghiêm ngặt (>500m), dễ bị ảnh hưởng bởi phấn dâu hoang dại trong tự nhiên.

Chương trình nghiên cứu 10 năm tiếp theo (Future Research Agenda):

• Hướng 1: Ứng dụng giải trình tự RNA (RNA-Seq) để phân tích hệ phiên mã của giống VH17 dưới áp lực stress ngập úng và rét lạnh, làm rõ mạng lưới gen điều hòa tính chống chịu.
• Hướng 2: Phát triển chỉ thị phân tử chức năng (Functional Markers/SNPs) liên kết chặt với tính trạng kháng nấm bạc thau (Phyllactinia corylea) và tính trạng nảy mầm sớm vụ Xuân.
• Hướng 3: Nghiên cứu công nghệ vi nhân giống và phôi vô tính (somatic embryogenesis) để nhân bản nhanh dòng bố mẹ tứ bội ĐB86 và dòng mẹ Sha 2 thuần dòng.
• Hướng 4: Đánh giá hoạt tính sinh học của các hợp chất thứ cấp (Flavonoid, 1-Deoxynojirimycin - DNJ, Polyphenol) trong lá dâu tam bội VH17 phục vụ ngành công nghiệp dược phẩm và thực phẩm chức năng.

Tác động và ảnh hưởng

• Tác động học thuật: Luận án đóng góp dữ liệu chuẩn mực về di truyền học tế bào và đa dạng ADN của chi Morus tại Việt Nam, cung cấp tài liệu tham khảo cốt lõi cho các chương trình đào tạo sau đại học ngành Di truyền và Chọn giống cây trồng.
• Chuyển đổi kinh tế nông nghiệp: Ứng dụng giống dâu lai VH17 giúp nâng cao hiệu quả kinh tế của nông hộ trồng dâu nuôi tằm đạt 15,77 triệu đồng/hộ/năm (thời giá nghiên cứu), chiếm 59,47% tổng thu nhập gia đình, mang lại giá trị gia tăng cao gấp 3,24 lần so với độc canh cây lúa nước.
• Tác động chính sách xã hội: Thúc đẩy chương trình chuyển đổi cơ cấu cây trồng trên đất lúa kém hiệu quả và đất bãi bồi ven sông hoang hóa tại 9 tỉnh ĐBSH; tạo việc làm bền vững cho hơn 500.000 lao động nông nhàn, phụ nữ và người cao tuổi.
• Bảo vệ môi trường sinh thái: Giống dâu VH17 với bộ rễ cọc phân nhánh mạnh đóng vai trò đắc lực trong việc giữ đất bãi ven sông, chống xói mòn sạt lở đê điều trong mùa mưa lũ tháng 6–8, đồng thời giảm thiểu tối đa dư lượng thuốc bảo vệ thực vật hóa học nhờ tính kháng nấm tự nhiên vượt trội.

Đối tượng hưởng lợi

• Nghiên cứu sinh & Giới học thuật: Tiếp cận phương pháp luận chọn giống dâu tam bội thể tích hợp công nghệ phân tử RAPD và quy trình khảo nghiệm sinh học toàn diện.
• Các nhà chọn giống cây trồng: Tiếp nhận nguồn vật liệu bố ĐB86 (4n) và tổ hợp mẹ 2n ưu tú cùng dữ liệu khoảng cách di truyền để mở rộng các chương trình lai tạo giống cây ăn quả, cây công nghiệp đa bội khác.
• Doanh nghiệp & Hợp tác xã Dâu tằm tơ: Sở hữu bản quyền giống dâu VH17 năng suất cao (>33 tấn/ha), chủ động nguồn trứng giống tằm và kén ươm chất lượng cao xuất khẩu, giảm phụ thuộc vào hạt giống nhập khẩu tiểu ngạch.
• Nông dân & Khuyến nông cơ sở: Được thụ hưởng gói quy trình kỹ thuật canh tác bón phân NPK 16,5:7:7 kết hợp tưới ẩm và kỹ thuật hái lá khoa học, nâng cao sản lượng lá vụ Xuân, tăng tỷ lệ vỏ kén và hạ giá thành sản xuất.
• Cơ quan quản lý Nhà nước (Bộ NN & PTNT): Có luận cứ khoa học chuẩn xác để ban hành quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khảo nghiệm giống dâu và quy hoạch vùng nguyên liệu tơ lụa ĐBSH.

Câu hỏi chuyên sâu

1. Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của luận án là gì và đã mở rộng học thuyết nào?

Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất là việc mở rộng Thuyết Đa bội thể sinh dưỡng kết hợp Ưu thế lai (Polyploidy Heterosis Theory) của Stebbins (1950) và Ito T. (1960) trên cây dâu tằm thụ phấn chéo. Luận án chứng minh rằng trạng thái tam bội (3n = 42) tạo ra sự tương tác dị hợp tử tối ưu giữa bộ gen mẹ bản địa thích nghi rộng và bố đột biến tứ bội (ĐB86). Trạng thái này không chỉ nhân đôi hiệu suất đồng hóa protein ở mô giậu nhờ lượng enzyme RuBisCO vượt trội, mà còn loại bỏ hoàn toàn "bẫy tiêu hao dinh dưỡng" vào cơ quan sinh sản (do tính bất dục hoa đực/cái), dẫn đến mức ưu thế lai siêu trội về sinh khối lá xanh (>33 tấn/ha) và nâng tỷ lệ vỏ kén lên 22,4%.

2. Tính đổi mới trong phương pháp nghiên cứu so với các công trình quốc tế?

So với các nghiên cứu của Zhen-si-zhi (1987) tại Trung Quốc (chủ yếu dựa vào đánh giá hình thái đồng ruộng) và CSRTI Mysore (1987) tại Ấn Độ (chỉ tập trung vào tối ưu hóa chế độ tưới), luận án đã thiết lập quy trình tích hợp 3 cấp độ:

1. Sàng lọc đa hình ADN phân tử thông qua 16 mồi ngẫu nhiên RAPD kết hợp giải thuật UPGMA để định lượng chính xác khoảng cách di truyền dòng bố mẹ trước khi lai.
2. Quy chuẩn hóa kỹ thuật thụ phấn cưỡng bức đa bội thể 2n x 4n trong điều kiện vườn cách ly tiêu chuẩn.
3. Đánh giá chuỗi sinh học khép kín từ tính chịu hạn/úng nhân tạo, chỉ số bệnh nấm ngoài đồng ruộng đến sinh hóa dinh dưỡng lá (HPLC) và bioassay trực tiếp trên phẩm chất sợi tơ kén của tằm Bombyx mori L.

3. Phát hiện bất ngờ nhất trong tập dữ liệu thực nghiệm và giải thích cơ chế?

Phát hiện bất ngờ nhất là mức độ chống chịu ngập úng vượt trội của giống dâu tam bội VH17. Khi bị ngập nước hoàn toàn liên tục trong 5 ngày ở vụ Hè, tỷ lệ lá vàng rụng của VH17 chỉ là 12,5% và tỷ lệ mầm tắt búp chỉ 8,4%, trong khi giống nhị bội địa phương Hà Bắc có tỷ lệ rụng lá tới 38,6% và tắt búp 42,1%. Cơ chế sinh lý được giải thích là do cây tam bội gieo hạt sở hữu hệ thống mạch rây và mô khí phát triển mạnh mẽ hơn, cùng với khả năng duy trì thế nước trong tế bào thịt lá cao, ức chế quá trình tổng hợp acid abscisic (ABA) gây rụng lá và hoại tử mô rễ.

4. Luận án có cung cấp quy trình nhân bản thực nghiệm (Replication Protocol) hoàn chỉnh không?

Luận án cung cấp chi tiết toàn bộ thông số kỹ thuật chuẩn hóa:

• Nồng độ hóa chất tách chiết ADN (CTAB 2%), nồng độ Taq polymerase (1U), chu trình nhiệt PCR 40 chu kỳ với nhiệt độ bắt cặp mồi chính xác 36°C.
• Quy chuẩn vườn bố mẹ: Tỷ lệ hàng bố:mẹ (1:4), thời điểm thu hạt phấn (8h00–10h00 sáng), thời gian thụ phấn hữu hiệu (2–6 ngày sau khi hoa cái bung nhụy).
• Tiêu chuẩn hạt dâu lai F1 thương phẩm: Độ sạch >98%, tỷ lệ nảy mầm >85%, độ ẩm hạt <8%, khối lượng 1.000 hạt đạt 1,45–1,60 g.

5. Chương trình nghiên cứu 10 năm kế tiếp được định hình ra sao?

Chương trình nghiên cứu 10 năm kế tiếp tập trung vào 3 mũi nhọn:

1. Chuyển dịch từ chỉ thị RAPD sang công nghệ giải trình tự hệ gen thế hệ mới (NGS) và lập bản đồ QTL liên kết tính trạng kháng nấm bạc thau/gỉ sắt.
2. Nghiên cứu công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9 để điều khiển giới tính hoa và nâng cao hàm lượng hợp chất chống tiểu đường 1-Deoxynojirimycin (DNJ) trong lá dâu tam bội.
3. Hoàn thiện mô hình nông nghiệp tuần hoàn dâu tằm: sử dụng phế phụ phẩm thân cành sau đốn làm giá thể trồng nấm linh chi và nấm ăn, phân tằm tái sinh làm phân bón hữu cơ vi sinh bón lại cho ruộng dâu VH17.

Kết luận

1. Xác lập thành công cơ sở dữ liệu di truyền phân tử của 13 nguồn vật liệu dâu tằm thông qua 16 mồi RAPD, xác định giống tứ bội ĐB86 (4n) có khoảng cách di truyền xa nhất với giống mẹ Sha 2 (2n) với hệ số tương đồng di truyền đạt 0,54.
2. Lai tạo và tuyển chọn thành công giống dâu lai F1 tam bội thể gieo hạt VH17 (Sha 2 x ĐB86, 3n = 42) sở hữu năng suất lá kỷ lục 33,85–35,62 tấn/ha/năm (vượt giống đối chứng địa phương Hà Bắc 44,5–56,2%), nảy mầm vụ Xuân sớm hơn 7–10 ngày.
3. Chứng minh chất lượng lá vượt trội của giống VH17 với hàm lượng protein đạt 24,85%, giúp giảm tiêu hao lá nuôi tằm xuống 16,5 kg dâu/kg kén, nâng tỷ lệ vỏ kén lên 22,4% và cải thiện độ dài sợi tơ lên 1.085 m.
4. Xác định khả năng chống chịu stress phi sinh học (ngập úng 5 ngày, hạn hán kéo dài) và kháng bệnh nấm bạc thau, gỉ sắt vượt trội của giống VH17 so với các giống dâu nội địa và nhập nội.
5. Xây dựng hoàn chỉnh gói kỹ thuật thâm canh đồng bộ: Bón 2.000 kg/ha phân NPK tỷ lệ 16,5:7:7 kết hợp tưới ẩm vụ Xuân và thu hoạch lá sau nảy mầm 25–30 ngày, tăng hiệu quả kinh tế thuần 28,4 triệu đồng/ha.
6. Mở ra phương thức sản xuất giống dâu bằng hạt lai F1 tiến bộ (1 kg hạt trồng 5–6 ha), tạo bước chuyển biến căn bản về năng suất và chất lượng cho ngành dâu tằm tơ vùng Đồng bằng sông Hồng và cả nước.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ðỀ TÀI 1. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ðỀ TÀI 1. Cơ sở khoa học của lai hữu tính trong chọn tạo giống dâu Trong công tác chọn tạo giống cây trồng, người ta sử dụng các phương pháp khác nhau ñể tạo ra các tổ hợp gen mục tiêu từ hai hoặc nhiều bố mẹ nhằm tạo ñược giống mới ñưa vào sản xuất. Các bước ñi chủ yếu của quá trình ấy như sau: Xác ñịnh ñúng các giống bố mẹ mang các ñặc trưng cần thiết, tiến hành tạp giao giữa các bố mẹ, phân tích các ñời phân ly một cách thích hợp ñể chọn lọc các thể tái tổ hợp cần thiết, cố ñịnh ñược các thể tái tổ hợp ấy và cuối cùng ñánh giá chúng qua một loạt khảo nghiệm, cách tiếp cận ấy ñã tỏ ra rất có kết quả vì nó ñã liên tục tăng mức thu hoạch của cây trồng (Trần ðình Long và cs.

ðể phát triển ngành sản xuất dâu tằm tơ, cây dâu có vị trí quan trọng bởi vì lá dâu là thức ăn duy nhất của con tằm dâu (Bombyx mori L). Năng suất và chất lượng lá dâu phụ thuộc vào nhiều yếu tố như ñiều kiện ñất ñai, khí hậu, các biện pháp quản lý, chăm sóc,. nhưng giống dâu cũng là nhân tố có ảnh hưởng rất lớn. ðể tạo ra giống dâu mới có năng suất lá cao chất lượng lá tốt cùng với việc chọn lọc các giống dâu ñịa phương, nhập nội giống, áp dụng phương pháp gây bột biến, ngày nay nhiều nước trên thế giới như Trung Quốc, Nhật Bản, Liên Xô ñã sử dụng phương pháp lai hữu tính trong chọn tạo giống dâu ñể tạo ra các giống dâu lai F1.

trong ñó có Việt Nam. Lai hữu tính là việc lai 2 cá thể có tính di truyền khác nhau, phối hợp tính trạng của 2 giống và chọn lọc ra con lai mang ñặc tính mong muốn của cả 2 bố mẹ thông qua tái tổ hợp trong quá trình phân ly ở ñời con cháu (Trần ðình Long và cs. Lai hữu tính là quá trình tái tổ hợp gen. Thông qua sự tái tổ hợp gen ñể tích lũy những gen tốt của giống bố mẹ làm xuất hiện ở con lai những loại gen tốt hơn giống bố mẹ.

Mặt khác khi lai hữu tính do có sự tương tác giữa các gen hoặc ñột biến gen mà sản sinh những ñặc tính mới vượt xa các tính trạng của giống bố mẹ. Sau khi lai 7 hữu tính, thông qua phương pháp chọn lọc mà chọn ra ñược những cá thể tốt ñáp ứng yêu cầu mục tiêu tạo giống và ñào thải những cá thể xấu, từ ñó bồi dục ra giống dâu mới theo ý muốn. Những cá thể tốt ñặc biệt như vậy thông qua nhân vô tính ñể duy trì bảo tồn các tính trạng tốt. Do ñó lai hữu tính ñược coi như một biện pháp hữu hiệu ñể tạo các biến dị.

ði theo hướng nghiên cứu này Việt Nam ñã chọn tạo ñược các giống dâu lai tam bội thể trồng hom số 7, số 11, số 12, số 28 và số 36 (Hà Văn Phúc, 2003). Dâu là cây thụ phấn chéo nên nó có tính dị hợp tử cao. Mỗi lần lai hữu tính ñều phát sinh sự tái tổ hợp và tạo ra sự biến dị rất ña dạng. Vì vậy khi lai hữu tính, tính ña dạng của giống bố mẹ càng nhiều thì tính di truyền biến dị càng phong phú và cơ hội ñể thu ñược loại hình mới càng lớn.

Do ñó tái tổ hợp gen ở cây dâu lai tạo ra nguồn biến dị di truyền vô cùng lớn. Trong quá trình lai hữu tính do sự tương tác giữa các gen mà thế hệ cây lai còn xuất hiện những biến dị mới không có ở giống bố mẹ. Như khi lai hai giống có tính kháng bệnh trung bình ở thế hệ ñời sau có thể xuất hiện cá thể có tính kháng bệnh cao vượt hẳn tính kháng bệnh của giống bố mẹ. Thông qua lai hữu tính, các gen di truyền khác nhau của cùng một tính trạng của hai giống bố mẹ ñược tích lũy lại ở cây lai, từ ñó làm xuất hiện tính trạng vượt giống bố mẹ.

Như vậy việc sản sinh tính trạng vượt giống bố mẹ là do tích lũy các gen có lợi khống chế cùng một tính trạng kinh tế từ các giống bố mẹ khác nhau làm cho gen của cây lai tốt hơn loại hình di truyền của giống bố mẹ. Trong cùng một tổ hợp lai, các tính trạng ñối lập của giống bố mẹ càng nhiều thì ở thế hệ cây lai xuất hiện các loại hình mới càng nhiều. Nhưng các tính trạng ñối lập tác ñộng bổ trợ càng nhiều thì mâu thuẫn giữa các giống bố mẹ càng lớn, thời gian phân ly ở ñời sau càng dài. Các tính trạng sẽ không ổn ñịnh.

Trường hợp như vậy tỷ lệ ñột biến sẽ thấp. Vì thế cần phải chọn giống bố mẹ có nhiều ưu ñiểm, ít khuyết ñiểm, tập trung vào một số mục tiêu chủ yếu như thế mới thu ñược kết quả. Các giống dâu tam bội thể ñược tạo ra do phương pháp lai hữu tính là số 7, số 11, số 12, số 28 và số 36 ñã phần nào ñáp ứng ñược yêu cầu về giống cho sản xuất nhưng ñều nhân giống bằng hom (nhân giống vô tính). Nhân giống vô tính không 8 những hạn chế về mặt năng suất lá do bộ rễ phát triển không sâu rộng mà còn nhiều nhược ñiểm như hệ số nhân giống rất thấp, cây dâu dễ dàng truyền lại một số bệnh hại mà ở cây bố mẹ ñã có sẵn, chi phí cho nguyên liệu trồng cao.

Do ñó bắt ñầu từ năm 1993 các nhà chọn tạo giống dâu Việt Nam ñã ñi theo hướng nghiên cứu chọn tạo giống dâu lai F1 trồng hạt (nhân giống hữu tính). Nhân giống theo phương pháp hữu tính có nhiều ưu ñiểm hơn bởi vì nó sử dụng ñược ưu thế lai F1 nên cho năng suất lá cao hơn. Cây dâu thích ứng rộng với các ñiều kiện khí hậu và ñất ñai, khả năng chịu hạn, chịu úng tốt. Hệ số nhân giống cao, một kilogam hạt dâu sau khi ươm thành cây con có thể trồng ñược từ 5-6 ha.

Một ha vườn dâu bố mẹ có thể sản xuất ñược trên 300 kg hạt dâu. Kết quả của phương pháp lai hữu tính ñã tạo ra các giống dâu lai trồng hạt gồm VH9, VH13, VH15. Các giống dâu lai mới này ñược phát triển ở hầu hết các tỉnh có nghề dâu tằm trên cả nước, diện tích chiếm từ 35-40% (Trung tâm Nghiên cứu Dâu tằm tơ Trung ương, 2014). ðặc tính di truyền một số tính trạng ở cây dâu Do cây dâu là cây thụ phấn chéo nên xét về mặt di truyền nó có tính dị hợp cao, trong tự nhiên thường thấy cây dâu có nhiều loại hình, nên việc nghiên cứu xác ñịnh quy luật di truyền một số tính trạng của cây dâu lai còn chưa ñầy ñủ.

Tác giả Hà Văn Phúc (2003) khi nghiên cứu quy luật di truyền một số tính trạng ở cây dâu cho biết: - Sự di truyền về khả năng sinh trưởng: Sức sinh trưởng của cây dâu là khả năng tăng lên về chiều cao cây và ñộ to của cành trong một ñơn vị thời gian nhất ñịnh. Nếu giống bố mẹ có sức sinh trưởng mạnh thì thế hệ cây lai cũng sẽ sinh trưởng mạnh, sự di truyền sức sinh trưởng là ñặc tính di truyền tính trội - Sự di truyền về ñộ dài ñốt: ðộ dài ñốt của cành là biểu hiện số lá nhiều hay ít trong một ñơn vị ñộ dài cành và ñây là một trong những chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng ñến năng suất lá dâu. Di truyền ñộ dài ñốt của cây dâu lai nhìn chung thường lệch về phía giống bố, hoặc mẹ có ñốt ngắn hoặc ở vị trí trung gian giữa hai giống bố và mẹ. - Sự di truyền về tỷ lệ và thời kỳ nảy mầm: ðối với cây dâu thời kỳ nảy mầm xuân sớm hay muộn có ý nghĩa quan trọng trong việc lấy lá nuôi lứa tằm xuân.

Kết quả nghiên cứu cho thấy khi lai giữa giống dâu nảy mầm sớm với giống này mầm 9 muộn thì cây lai F1 sẽ nảy mầm sớm. Do ñó ñặc tính nảy mầm sớm ở cây dâu là di truyền tính trội. - Sự di truyền một số tính trạng của lá: Kích thước lá dâu hay ñộ to của lá ñược biểu hiện thông qua chiều dài và chiều rộng lá. Sự di truyền về ñộ to, nhỏ của lá dâu là vị trí trung gian hoặc lệch về phía giống bố, mẹ có kích thước lá nhỏ hơn.

ðộ dày của lá ở giống dâu lai thường có trị số trung gian hoặc lệnh về phía giống bố mẹ có lá mỏng hơn. Hình thái lá cây dâu thay ñổi nhiều tùy thuộc vào nguyên liệu khởi ñầu khi lai giống, vào mùa vụ và kiểu ñốn. Khi lai hữu tính giữa cây có hình thái lá nguyên với cây có lá xẻ thùy thì phần lớn cây dâu lai có hình thái lá xẻ thùy, như vậy hình thái lá xẻ thùy là ñặc tính di truyền tính trội. - Sự di truyền giới tính của hoa: Cây dâu có nhiều hoa (ñặc biệt là nhiều quả) ñều kìm hãm sự sinh trưởng của cây, làm giảm năng suất và chất lượng lá.

Do ñó mục tiêu tạo giống dâu có ít hoa, ít quả. Kết quả nghiên cứu của tác giả Tri-cốp thì giới tính của cây dâu lai phân ly theo tỷ lệ 1:1 tức là số cây dâu có hoa cái và hoa ñực bằng nhau hoặc theo tỷ lệ 2:1 (số cây hoa cái nhiều hơn). Nhưng khi lai giữa cây dâu có hoa ñơn tính với cây dâu lưỡng tính thì thường xảy ra hai trường hợp: hoặc tỷ lệ cây dâu lai có hoa cái và hoa ñực bằng nhau, hoặc tỷ lệ cây dâu có hoa ñực nhiều hơn. Kết quả nghiên cứu của Hà Văn Phúc (2003) lại cho thấy ngoài những cây dâu lai có hoa ñơn tính là hoa cái và hoa ñực ra còn có một số cây có hoa lưỡng tính cùng gốc và tỷ lệ giữa cây dâu lai có hoa cái và hoa ñực phụ thuộc nhiều vào ñặc ñiểm của giống chọn làm nguyên liệu khởi ñầu.

Nếu nguyên liệu khởi ñầu là những giống dâu lưỡng bội (2n = 28) thì tỷ lệ cây dâu có hoa cái và hoa ñực biến ñộng rất lớn và phụ thuộc vào giống mẹ hoặc giống bố. Nếu vật liệu khởi ñầu là giống lưỡng bội thể dùng làm giống mẹ, còn giống tứ bội thể (4n=56) dùng làm giống bố thì phần lớn cây dâu lai có hoa ñực, còn cây hoa cái chiếm tỷ lệ rất thấp (8-10%).