Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Lịch sử nghiên cứu và thành tựu của nhân giống sinh dưỡng 1.1 Trên thế giới Nhân giống bằng hom đã được áp dụng vào thực tiễn sản xuất từ lâu. Trải qua nhiều thế kỷ, những thành tựu về nhân giống vô tính nói chung và nhân giống bằng hom nói riêng đã được khẳng định. Từ đó mà chất lượng cây giống, năng suất cây trồng, trong đó có cả cây rừng hàng năm của các nước tăng lên rất nhiều. Từ những năm 1900 đến nay nhân giống bằng hom cây rừng đã được ứng dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới như Brazil, Úc, Congo, Nam Phi, Ấn Độ, Pháp, Đức, Nhật Bản,… Thành tựu đầu tiên trong nhân giống bằng hom cây Lâm nghiệp được đánh dấu bằng việc nhân giống thành công cây Bạch đàn trắng (E.Camaldulensis) vào năm 1961 và đưa vào thực tiễn sản xuất lâm nghiệp.[1] Năm 1963, nhà nghiên cứu người Pháp đã đưa ra danh sách gồm 58 loài Bạch đàn đã thử nghiêm giâm hom thành công ở các mức độ khác nhau.
Từ đó, có rất nhiều nghiên cứu về giâm hom với nhiều các loài cây khác nhau và những nhân tố ảnh hưởng tới kết quả giâm hom được thực hiện và đạt nhiều thành công. Bhatragan thí nghiệm giâm hom cây Tếch (Tectona grandis) đạt tỉ lệ ra rễ cao nhất là 65. [1] Giống Keo lai tự nhiên giữa Keo tại tượng (Acacia mangium) và Keo lá tràm (Acacia auriculiformit) được phát hiện lần đầu tiên ở Australia và cuối năm 1970. Năm 1972, Hepburn và Shim phát hiện ra Keo lai tại Sook, sabal (Malaysia).
Năm 1976, đã chứng minh được rằng Keo tai tượng và Keo lá tràm có thể thụ phấn chéo cho nhau, kết quả tạo ra con lai có đặc điểm sinh 3 trưởng hơn hẳn bố mẹ của chúng. Tại hội nghị Lâm nghiệp ở Malaysia năm 1986, Rufeld và Lapongan đã trình bày những phát hiện của họ về cây Keo lai và năm sau Rufeld đã có những kết quả nghiên cứu so sánh cây Keo lai với bố mẹ chúng. [1] Theo nghiên cứu Darsin năm 1983 ở Viện di truyền và chọn giống cây gỗ Liên Xô, đã tiến hành thí nghiệm với cây Sồi ở giai đoạn 3 tuổi cho thấy kết quả là 12 cây có tỉ lệ 100% hom ra rễ, 28 cây có tỷ lệ ra rễ là 50% và 10 cây không ra rễ. Điều này chứng tỏ rằng, đặc điểm di truyền của từng cá thể có ảnh hưởng rất khác nhau đến khả năng ra rễ của hom.
[2] Những thành tựu đạt được trong nhân giống bằng hom và trồng rừng bằng hom là kết quả nghiên cứu nhiều năm của nhiều thế hệ các nhà khoa học lâm nghiệp trên thế giới. Đây là một tiến bộ trong công tác nhân nhanh giống cây rừng được cải thiên, tạo tiền đề cho việc tăng sản lượng và chất lượng rừng trồng, đáp ứng nhu cầu đời sống ngày càng cao của xã hội.2 Tại Việt Nam Cho đến nay đã có thể sản xuất được số lượng lớn cây hom các loài như Bạch đàn trắng, Sở, Mỡ, Thông đuôi ngựa, Phi lao, Keo lá tràm… phục vụ công tác trồng rừng. Năm 1984, Nguyễn Ngọc Tân đã cho biết tỷ lệ ra rễ ở hom chưa hóa gỗ của cây Mỡ là 40% khi các hom này được xử lý 2.4D với nồng độ 50ppm trong 3 giây.[2] Từ năm 1986 đến 1988 Lê Đình Khả và các cộng sự đã thử nghiêm giâm hom cho cây mỡ 1 năm tuổi cho thấy 4 chất kích thích ra rễ thì công thức xử lý với dung dịch 2.4D nồng độ 50ppm trong 3 giây với IIA nồng độ 50ppm ngâm trong 5 giờ cho ra tỷ lệ nhom ra rễ thấp hơn IBA và thấp hơn NAA. Các tác giả cũng chỉ ra rằng tuổi cây mẹ lấy cành cũng ảnh hưởng lớn 4 đến tỷ lệ ra rễ của hom như: Cây 1 tuổi tỷ lệ ra rễ là 98.4%, cây 2 tuổi tỷ lệ ra rễ là 51.5%, cây 4 tuổi tỷ lệ ra rễ là 14% [3].
Năm 1990, Lê Đình Khả và các tác giả đã tiến hành giâm hom nhiều xuất xứ khác nhau của cây Bạch đàn và cho thấy loài Bạch đàn trắng (E.Camaldulensis) có xuất xứ Kathenie đạt tỷ lệ ra rễ cao nhất là 95%, trong khi loài Bạch đàn chanh và Bạch đàn liễu không thấy ra rễ. Năm 1991, Nguyễn Hoàng Nghĩa đã tiến hành giâm hom cây Keo lá tràm 5 tuổi và đặt tỷ lệ ra rễ cao nhất là 26.6% đối với chất IBA nồng độ 500ppm ngâm hom trong khoảng thời gian là 10 giây [3]. Năm 1992, Dương Mộng Hùng đã giâm hom thành công cây Phi lao 16 đến 18 tuổi với tỷ lệ ra rễ cao đạt 76.6%, trong đó IBA đạt tỷ lệ cao hơn IAA. Năm 1994, Trung tâm nghiên cứu giống cây rừng giâm hom thành công cây Phi lao 20 năm tuổi, trong đó tỷ lệ ra rễ của chồi vượt đạt 66.7% và tỷ lệ ra rễ của cành đạt 46.
Ngoài ra, trung tâm cũng cho biết hom cành cây Thông 8 tuổi cho tỷ lệ ra rễ là 100% khi xử lý thuốc IBA 150ppm ngâm trong 6 – 8 giờ. Trong khi hom cành cây 2 tuổi, 20 tuổi và 50 tuổi cho biết tỷ lệ ra rễ kém hơn, còn cây 50 tuổi thì không ra rễ.[3] Năm 1995, Nguyễn Hoàng Nghĩa và Trần Cự thí nghiệm giâm hom cây Thông đỏ tại trạm Ba Vì với thời gian nghiên cứu 4 tháng, kết quả giâm hom với 3 loại thuốc ABT, IBA, IAA dạng bột ở nồng độ 0.5% và 2% cho thấy IBA 1% đạt tỷ lệ ra rễ cao nhất với 100%. Năm 1999, theo Nguyễn Hoàng Nghĩa trong đề án nghiên cứu bảo tồn gen cây rừng quý hiếm cho biết sau khi giâm hom cây Bách xanh (Calocedrus macrolepis K.) và cây Pơmu (Fokinea mdginsii Henri et Thomas) như sau: Cây Bách xanh 7 – 8 tuổi với chất IBA, ABT 1% thì tỷ lệ ra rễ cao nhất đạt 85%; cây 2 tuổi tỷ lệ hom ra rễ cao nhất đạt 95% với IBA 1% và 1. Cây Pơmu đạt tỷ lệ ra rễ cao nhất với NAA 1% và 1.5% là 90% tỷ lệ hom ra rễ [4].
Năm 2006, Đặng Thái Dương nghiên cứu giâm hom cành cây Sở, đã xác định 2 nhân tố ảnh hưởng là thuốc và điều kiện giâm hom, sau khi so sánh kết quả thấy giâm hom với thuốc NAA nồng độ 0.05%, trong nhà giâm hom đạt tỷ lệ ra rễ cao nhất là 85,19%.[4] Nghiên cứu của Phạm Đức Tuấn (Cục Lâm nghiệp) và Hoàng Vũ Thơ (Trường Đại học Lâm nghiệp) năm 2009, thực hiện nghiên cứu khả năng ra rễ của hom Tràm Cajputi (Melaleuca cajuputi Powell) với cành hom được cắt từ cây trội có tỷ lệ 1.8 – cieole cao trong tinh dầu (65 – 72%) ở quần thể Tràm tự nhiên thuộc khu vực hồ Đại Lải, Vĩnh Phúc. Các hoormone được sử dụng là NAA, IBA và thuốc bột TGG 1% kết quả cho thấy trong các loại hoormone được sử dụng để nhân hom Tràm Cajuputi thì IBA 1000ppm có tỷ lệ ra rễ và chỉ số ra rễ là lớn nhất (tương ứng là 75% và 27%). Thời gian cần thiết để hom Tràm có thể ra rễ trong điều kiện thí nghiệm khoảng từ 20 – 28 ngày tính từ khi bắt đầu giâm hom. Tốc độ sinh trưởng trung bình chiều dài rễ trong quá trình giâm hom Tràm tương đối nhanh (đạt giá trị là 0.56 cm/ngày với công thức sử dụng – IBA 1000ppm).
Vì vậy khi giâm hom trong điều kiện thuận lợi nên giâm hom trực tiếp vào bầu đất. Những nghiên cứu về giâm hom loài gáo vàng hầu như còn rất hạn chế. Vì vậy việc “Nghiên cứu ảnh hưởng của chất điều hòa sinh trưởng đến khả năng ra rễ của hom Gáo vàng (Nauclea orientalis)” là rất có ý nghĩa lý luận và thực tiễn.2 Cơ sở của việc nhân giống bằng hom Thực vật có hai hình thức sinh sản chủ yếu là sinh sản vô tính và sinh sản hữu tính. Sinh sản hữu tính là hình thức sinh sản trong đó có sự kết hợp giao tử đực và giao tử cái để tạo thành hợp tử lưỡng bội.
Hợp tử phát triển thành cá thể mới. Sinh sản vô tính là hình thức sinh sản không qua thụ tinh, nó bao gồm sự kết hợp của vô tính và các dạng sinh sản dinh dưỡng. Giâm hom là phương pháp nhân giống cây trồng bằng cơ quan sinh dưỡng. Cơ sở khoa học của phương pháp là sau khi tiến hành giâm hom, dưới ảnh hưởng của các chất nội sinh trong tế bào như auxin, cytokinin khi gặp những điều kiện nhiệt độ, độ ẩm thích hợp thì rễ được hình thành và chọc thủng biểu bì đâm ra ngoài.
Nhân giống vô tính bằng phương pháp giâm hom đã và đang được đưa vào sử dụng ngày một nhiều và đóng vai trò không thể thiếu được trong công tác chọn giống, bảo tồn tài nguyên di truyền trên thế giới nói chung và nước ta nói riêng. Chính vì thế việc nhân giống bằng hom là việc làm thiết thực nhằm góp phần đẩy nhanh sản xuất cây con bằng hom phục vụ cho việc trồng rừng cũng như trong bảo tồn. Nhân giống là bước cuối cùng của một chương trình cải thiện giống để cung cấp hạt hoặc hom cành cho trồng rừng trên quy mô lớn và cho các bước cải thiện giống theo các phương thức sinh sản thích hợp. Nhân giống vô tính bằng phương pháp giâm hom là phương pháp nhân giống đem lại hiệu quả cao và đã được áp dụng phổ biến cả trong và ngoài nước trong suốt thời gian qua.
Phương thức này dựa trên cơ sở phân bào nguyên nhiễm không có sự kết hợp vật chất di truyền giao hợp giữa giao tử cái và giao tử đực nên cây mới tạo ra mang đầy đủ vật chất di truyền của cây mẹ. Nhân giống bằng hom là phương pháp sử dụng đoạn thân, cành, lá để tạo ra 1 cây mới mang đặc tính di truyền của cây mẹ. Đây là phương pháp tương 7 đối dễ thực hiện, hệ số nhân giống cao nên được áp dụng phổ biến trong công tác nhân giống cây trồng.1 Cơ sở tế bào của hình thành rễ bất định Nhân giống bằng hom dựa trên khả năng tái sinh hình thành rễ bất định của một đoạn thân hoặc cành trong điều kiện thích hợp để tạo thành cơ thể mới. Rễ bất định là những rễ được hình thành về sau này của các cơ quan sinh dưỡng như cành, thân lá.
Rễ bất định có thể được hình thành ngay trên cây nguyên vẹn (cây đa, cây si…), nhưng khi cắt cành khỏi cơ thể mẹ là điều kiện kích thích sự hình thành rễ và người ta vận dụng để nhân bản vô tính.