Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÂY KHOAI MÔN SỌ 1. Nguồn gốc, phân bố và đặc điểm sinh thái của cây khoai môn sọ Khoai môn sọ là loài thực vật thuộc họ Ráy, có tên khoa học là Colocasia esculenta (L.) Schott, là một trong những loài cây trồng lấy củ lâu đời nhất, có niên đại hơn 9. Nguồn gốc của khoai môn sọ hiện vẫn chưa có ý kiến thống nhất hoàn toàn trong các nhà khoa học chuyên nghiên cứu về loài cây này.
Theo ý kiến của nhiều nhà khoa học, khoai môn sọ hiện nay có chung nguồn gốc ở vùng Indo-Malaysia, có lẽ ở Tây Ấn Độ và Bangladesh. Từ đây, cây khoai môn sọ lan rộng về phía Đông đến Đông Nam Á, Đông Á và các đảo Thái Bình Dương; về phía Tây tới Ai cập và Đông Địa Trung Hải và cuối cùng về phía Nam đến châu Phi, từ đó di chuyển đến Caribê và Mỹ [15], [39], [49], [52], [101], [113]. Một quan điểm khác dựa trên dữ liệu isozyme và phân tử ADN lại cho rằng đã có sự tiến hóa song song của hai vốn gen khoai môn sọ, xuất phát từ hai trung tâm tiến hóa khác nhau (ở vùng Đông Nam châu Á và vùng Tây Nam Thái Bình Dương) [65], [66], [71], [90], [74], [75], [77], [78]. Miền tây Melanesia, trung tâm nguồn gốc và thuần hóa của một vài loài cây trồng khác như chuối, dừa, mía, hiện nay có bằng chứng rằng khoai môn sọ có thể cũng đã được thuần hóa ở vùng này.
Sự chú ý tập chung chủ yếu ở Papua New Guinea, với bằng chứng về sự định cư của con người khoảng 40.000 năm và có nền nông nghiệp ít nhất 6. Phát hiện hạt phấn hóa thạch của khoai môn và ráy trên các dụng cụ bằng đá ở phía bắc quần đảo Solomon với niên đại 28.000 năm đã bổ sung thêm bằng chứng cho quan điểm này [68]. Theo cách đó, khoai môn sọ trồng được tìm thấy ở Thái Bình Dương đã không được du nhập vào vùng này bởi những người định cư từ vùng Indo-Malaysia như những suy đoán trước đây [87], [67], [60], mà được thuần hóa từ nguồn gốc hoang dại đang tồn tại ở Melanesia. Từ Melanesia, khoai môn sọ đã được mang đến Polynesia trong suốt 9 quá trình di cư thời tiền sử của con người với sự suy giảm về số lượng và sự đa dạng [111], [112], [62].
Cũng theo cách đó, sự thuần hóa khoai môn sọ cũng diễn ra ở Đông Nam châu Á với sự phân chia của vùng đất Sunda và Sahul. Hai vốn gen đã xuất hiện ở Đông Nam Á và Thái Bình Dương với sự gối lợp qua vùng Indonesia [74], [75], [77], [78], [113], [114], [112], [62], [63], [58], [66]. Cây khoai môn sọ thích ứng được với nhiều loại đất khác nhau, được trồng nhiều ở loại đất chua, thành phần đất nhẹ, nhiều mùn và có khả năng chịu được hạn, chịu đất chua, đất mặn, đất nghèo dinh dưỡng phù hợp để khai thác tại những vùng sinh thái khó khăn, nơi những cây trồng khác không thể trồng được hoặc kém phát triển [9], [14] và [120]. Khoai môn sọ là cây dài ngày, yêu cầu độ ẩm cao cho sinh trưởng và phát triển.
Cây đạt năng suất cao nhất trong điều kiện cường độ ánh sáng cao, tuy vậy khoai môn sọ lại là loại cây chịu được bóng râm hơn hầu hết các loại cây khác. Cây vẫn có thể cho năng suất cao ngay trong điều kiện che bóng, nơi những cây trồng khác không thể phát triển được. Đây là đặc tính ưu việt khiến cây khoai môn sọ được coi là cây trồng xen lý tưởng [14]. Phân loại học cây khoai môn sọ Trong hệ thống phân loại thực vật, loài khoai môn sọ có vị trí phân loại như sau: Giới: Thực vật (Plantae) Ngành: Thực vật hạt kín (Angiospermatophyta) Lớp: Một lá mầm (Monocotyledonae) Phân lớp: Cau (Arecidae) Bộ: Ráy (Arales) Họ: Ráy (Araceae) Chi: Khoai môn (Colocasia) Loài: Colocasia esculenta (L.
Trên thế giới, họ Ráy (Araceae) là một họ tương đối lớn với 106 chi và 2.823 loài, phân bố chủ yếu ở vùng nhiệt đới (đặc trưng cho rừng ẩm) và cận nhiệt đới. Ở Việt Nam, họ Ráy có khoảng 30 chi với khoảng 156 loài, chủ yếu là những loài cây ưa bóng ở tầng thấp trong rừng hoặc bì sinh trên cây khác. Đã có rất nhiều loài Ráy 10 mới được phát hiện, tính đến năm 2009, có thêm 38 loài Ráy mới được phát hiện ở Đông Dương và Việt Nam [4], [5]. Cây khoai môn, khoai sọ thuộc chi khoai môn (Colocasia) là một trong những chi quan trọng nhất của họ ráy.
Trên thế giới chi này bao gồm khoảng 8 loài. Các loài trong chi này được sử dụng làm nguồn lương thực, thực phẩm cho người và thức ăn cho gia súc. Theo các tài liệu đã công bố, Việt Nam có 5 loài là C. Khoai môn sọ trồng được định loại loài C.) Schott là một loài phức.
Chi Colocasia được xác định bởi Schott năm 1832 trên cơ sở hai loài đã được Linnacus mô tả lần đầu tiên vào năm 1753 là Arum colocasia và Arum esculentum [14]. Schott cũng đã đặt lại tên của hai loài này là C. Hiện nay, trong nghiên cứu phân loại chi Colocasia vẫn còn nhiều tranh cãi chưa ngã ngũ. Một số nhà phân loại thực vật học cho rằng có một loài đa hình là C.
esculenta và ở mức độ dưới loài biết đến có C. Một số khác lại cho rằng chi Colocasia có một loài phức là C. antiquorum và ở mức độ dưới loài là C. Tuy nhiên, có trường phái lại cho rằng, chắc chắn có hai loài C.
antiquorum được phân biệt dựa vào những đặc điểm hình thái hoa (Purseglove, 1972) [88]. Theo quan điểm này thì loài C. esculenta có phần phụ vô tính ở đỉnh bông mo thò ra khỏi mo hoa, ngắn hơn cụm hoa đực. antiquorum có phần phụ vô tính ở đỉnh bông mo không thò ra khỏi mo hoa, dài hơn cụm hoa đực.
Ở Việt Nam, trong nhiều tài liệu nghiên cứu về cây khoai môn sọ, các tác giả đều sử dụng danh từ chung “Cây khoai môn” vừa để chỉ giống cây thích nghi với môi trường đất bị ngập nước hoặc ẩm ướt, với tên thường gọi là “Cây khoai nước” và cũng để chỉ nhóm cây chịu hạn mà không chịu được ngập úng tên thường gọi là “Cây khoai sọ” (Bùi Công Trừng và cs, 1963) [27], (Nguyễn Đăng Khôi và Nguyễn Hữu Hiến, 1985) [18]. Đến nay, tên của loài cây môn sọ trong các tài liệu hiện hành 11 cũng được sử dụng rất khác nhau. Có tác giả cho rằng “Cây khoai môn” là tên chung để chỉ hai nhóm cây hoàn toàn khác nhau về loài là cây khoai nước (C. esculenta) và cây khoai sọ (C.
Một số khác lại cho rằng “Cây khoai môn” với tên loài của nó C.) Schott là tên chung của cả hai nhóm khoai nước và khoai sọ (Nguyễn Hữu Bình, 1963) [2], (Nguyễn Đăng Khôi và Nguyễn Hữu Hiến, 1985) [18]. Nhóm nghiên cứu cây có củ thuộc Viện Khoa học kỹ thuật nông nghiệp Việt Nam vào những năm thập kỷ 60 lại cho rằng “Cây khoai môn” với tên loài của nó C. antiquorum là tên chung của hai nhóm cây khoai nước và khoai sọ (dẫn theo Nguyễn Thị Ngọc Huệ và cs, 2004) [14]. Từ năm 1998, khi nghiên cứu đa dạng di truyền nguồn gen khoai môn sọ ở Việt Nam, các tác giả Nguyễn Thị Ngọc Huệ, Trương Văn Hộ, Nguyễn Văn Viết, Nguyễn Phùng Hà, cho rằng giả thiết có hai loài phụ dưới loài C.
antiquorum với tên gọi khoai môn và khoai sọ là có lý hơn cả. Nguồn gen khoai môn sọ bao gồm 3 biến dạng thực vật là khoai môn (Dasheen type), khoai sọ (Eddoe type) và nhóm trung gian. Ba biến dạng này có mối quan hệ khá gần gũi trong quá trình tiến hoá từ cây khoai nước đến khoai môn và sau cùng là cây khoai sọ [14]. esculenta theo phân loại dưới loài cho thấy có hai nhóm cây là nhóm khoai nước (chịu ngập úng) và nhóm khoai môn (sử dụng củ cái và trồng trên đất cao).
Hai nhóm này sử dụng củ cái để ăn, củ con để làm giống và dọc lá dùng để chăn nuôi. Hoa có phần phụ vô tính ngắn hơn so với phần cụm hoa đực. antiquorum gồm nhóm cây khoai sọ. Nhóm này có củ cái kích thước nhỏ đến trung bình kèm theo nhiều củ con có tính ngủ nghỉ.
Nhóm khoai sọ phân bố rộng có thể trồng trên đất ruộng lúa nước hoặc trên đất phẳng có tưới, thậm chí trên đất dốc sử dụng nước trời. Hoa có phần phụ vô tính dài hơn phần cụm hoa đực. Vì vậy nên gọi nhóm cây khoai môn sọ là chính xác nhất, kể cả khi cho rằng có một loài đa hình là C. antiquorum và ở mức độ dưới loài là C.
Để nhận biết các giống của hai nhóm này, cần dựa vào kết quả phân tích tổng hợp của 3 nhóm đặc điểm: Hình thái của củ cái và củ con Số lượng nhiễm sắc thể Đặc điểm hình thái hoa Dựa vào hình thái của củ cái và củ con thấy rằng: Nhóm C. esculenta (Dasheen) bao gồm các giống khoai môn và khoai nước. Đặc điểm của chúng là có một củ cái lớn quyết định năng suất khóm khoai, với một vài củ con nhỏ hoặc dải khoai (Stolon) không dùng để ăn. Bông mo của nhóm này có phần phụ vô tính ngắn hơn phần hoa đực.
Khả năng thích nghi của các giống khoai thuộc nhóm này từ điều kiện đất bị ngập nước (khoai nước ở vùng chiêm trũng Nam Định, Thái Bình) tới những vùng đất cao thuộc các tỉnh trung du miền núi và cao nguyên sử dụng nước trời như Sơn La, Hoà Bình, Lào Cai, Lạng Sơn, Cao Bằng, Thanh Hoá, Lâm Đồng với các giống điển hình như khoai môn Thuận Châu, Hậu Doàng, Phước Ỏi, Phứa Lanh, khoai Mán vàng. antiquorum (Eddoe) gồm hầu hết các giống khoai sọ. Đặc điểm chính của nhóm này là có một củ cái kích thước nhỏ hoặc trung bình, ăn sượng và hơi ngái. Xung quanh củ cái có nhiều củ con hình cầu hoặc hình trứng kích thước khác nhau tuỳ thuộc giống.
Ở các giống khoai sọ, củ con là yếu tố quyết định năng suất thương phẩm [14]. Trong những năm gần đây, thực hiện quyết định của Thủ tướng Chính phủ về “Kế hoạch hành động đa dạng sinh học Việt Nam”, dự án “Xây dựng ngân hàng gen cây trồng quốc gia” những loài thực vật hữu ích của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đã và đang được triển khai tại Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam. Tính đến năm 2012, Trung tâm Tài nguyên thực vật đã thu thập được một tập đoàn giống cây có củ khá lớn, đáng chú ý là tập đoàn khoai môn sọ (C.