Đặt vấn đề Ớt cay (Capsicum annum spp.) là loại rau gia vị được trồng lâu đời ở nước ta. Tuy nhiên, nó chỉ được xem là cây gia vị nên có mức tiêu thụ ít. Trong những năm gần đây ớt trở thành một mặt hàng có giá trị kinh tế vì ớt không chỉ là gia vị tươi mà còn được sử dụng trong công nghiệp chế biến thực phẩm và dược liệu để bào chế thuốc nhờ tính chất capsaicine chứa trong trái. Bên cạnh đó một số loại ớt còn được dùng làm cây cảnh nhờ vào sự đa dạng về màu sắc và dạng trái của nó.
Vì vậy ớt đã trở thành một trong những loại cây trồng có giá trị kinh tế cao. Trong thực tế hiện nay ớt sản xuất ở nước ta chủ yếu là các giống F1, số lượng công ty sản xuất giống trực tiếp của nước ta còn ít, chủ yếu sản xuất các giống nhập nội. Vì vậy nguồn giống phụ thuộc vào thị trường giống nước ngoài và có giá thành cao. Bên cạnh đó xét về phương diện rau xuất khẩu thì ớt là mặt hàng chủ lực của Đồng bằng sông cửu long xuất khẩu ra nước ngoài với số lượng lớn và ổn định so với các cây trồng khác.
Do đó để cây ớt thực sự trở thành cây hàng hóa, đáp ứng nhu cầu tiêu thụ ngày càng tăng đối với các sản phẩm chế biến từ ớt thì việc nâng cao năng suất và chất lượng của các giống ớt là nhiệm vụ hết sức cấp bách mà các nhà chọn giống cần phải thực hiện một cách nghiêm túc. Để thực hiện được nhiệm vụ này, trước hết các nhà chọn giống cần phải có nguồn tập đoàn giống ớt phong phú về số lượng được sưu tập từ khắp nơi, không chỉ trong nước, mà còn ở cả các nước trên thế giới, mang đầy đủ các đặc tính đa dạng về mặt di truyền. Bên cạnh đó cũng cần thiết tạo ra các giống lai để có thể tận dụng được các đặc tính tốt của cả bố và mẹ vào cùng một cá thể lai. Việc sử dụng giống lai F1 trong các loại cây trồng đặc biệt là ớt đang được sử dụng rộng rãi trong thương mại và nông dân.
Owens (1992) đã báo cáo rằng năng suất trái tăng từ 200-300%, chất lượng, màu sắc và hình dạng trái cũng được cải thiện. Cải thiện chất lượng trái bằng cách lai tạo đã được báo cáo bởi Joshi et al. (1992), lai hai giống Y02 và Y70 đã cải thiện được tính ngọt và cay, trong khi lai giống EC-203599 với Kt-PI-18 đã cải thiện được tính ngọt và lai giống EC- 203600 với Kt-PI-19 đã cải thiện được tính cay. Cải thiện khả năng kháng bệnh như bệnh virus đã được Ganashan nghiên cứu năm 1992.
Một giống mới được tạo ra có khả năng kháng bệnh tốt, chịu được điều kiện môi trường, năng suất cao và độ cay cũng được tăng lên. Kivadasannavar (2008) đã kết luận rằng tiến hành thụ phấn từ 9 đến 12 giờ sáng sau khi khử đực 1 ngày sẽ cho tỷ lệ đậu trái là 53.63% và tỷ lệ nảy mầm là 88,20%. Colla et al. (2006) khi nghiên cứu về ảnh hưởng của việc ghép cây lên năng suất và chất lượng của quả ớt ở điều kiện phòng thí nghiệm đã cho thấy rằng cây ghép cao hơn 28-29% so với cây cha mẹ ban đầu.
Tổng sản lượng thu được, sản lượng có thể tiêu thụ được và số lượng quả bị ảnh hưởng trực tiếp bởi gốc ghép. Sản lượng quả có thể tiêu thụ được của cây ghép cao hơn nhiều so với cây bình thường. Yagishita & Hirata (1984, 1986) đã cho thấy rằng việc ghép cây dẫn đến việc 1 luan an thay đổi dạng quả, nồng độ capsaicin và loại cây được truyền qua 26 thể hệ tự thụ. Trong đó tính trạng dạng quả có chóp ngược được dùng làm tính trạng đặc trưng được tạo bởi việc ghép cây.
Lai và ghép để tạo ra những giống mới là việc làm cần thiết trong công tác giống nhằm tạo ra những giống ngày càng có nhiều đặc điểm ưu việt hơn đáp ứng được với nhu cầu khắc khe của thị trường và đồng thời thích nghi tốt với những điều kiện bất lợi của môi trường. Ở cây tự thụ phấn, phương pháp lai là cần thiết để các nhà chọn giống có được sự phân ly và tái tổ hợp các đặc tính mong muốn ở đời con, nhằm tăng năng suất cây trồng (Allard, 1960). Ghép có thể được định nghĩa là sự kết hợp tự nhiên hoặc có chủ ý của các bộ phận của thực vật để thiết lập một mạch dẫn liên tục giữa chúng (Pina & Errea, 2005) và kết hợp các chức năng di truyền như một cây hoàn chỉnh (Mudge et al. Ghép cây rau ăn quả đóng một vai trò quan trọng trong việc tăng năng suất và chất lượng sản phẩm, nó giúp cây trồng tăng sức đề kháng và đáp ứng lại với các yếu tố stress sinh học và phi sinh học (Yassin & Hussen, 2015).
Giống mới tạo ra càng ưu việt càng có khả năng cạnh tranh tốt với thị trường ớt trên thế giới từ đó có thể giúp nền kinh tế sản xuất ớt được phát triển hơn và góp phần nâng cao kinh tế cho người nông dân. Việc định hướng phải chủ động được nguồn hạt giống ớt trong nước là vấn đề tất yếu nhằm tăng năng suất cây trồng, hạn chế nhập khẩu hạt giống, đẩy mạnh công tác sản xuất hạt giống trong nước. Xuất phát từ những vấn đề trên đề tài “Nghiên cứu biến dị di truyền của việc lai và ghép các giống Ớt dựa vào đặc tính nông học và dấu phân tử DNA” được thực hiện.2 Mục tiêu nghiên cứu Xác định được sự thay đổi di truyền của việc lai và ghép, qua đó làm cơ sở cho việc chọn tạo giống mới. - Thực hiện ghép thuận nghịch giữa các cặp giống ớt và khảo sát sựu thay đổi di truyền của cây ghép thế hệ T1 với gốc ghép và cành ghép.
- Thực hiện lai thuận nghịch giữa các cặp giống ớt và khảo sát sựu thay đổi di truyền của cây lai thế hệ F1 với cây cha và mẹ, sự phân bố các tính trạng ở thế hệ F2.3 Nội dung nghiên cứu Đề tài thực hiện gồm 2 nội dung chính: (1) Thực hiện việc ghép thuận nghịch giữa hai cặp giống ớt Sừng với Hiểm và Hiểm với Cà ở những độ tuổi và chiều dài gốc ghép khác nhau, qua đó khảo sát sự thay đổi của cây ghép thế hệ tiếp theo so với gốc ghép và cành ghép dựa vào các tính trạng nông học và dấu phân tử DNA; (2) Thực hiện lai thuận nghịch giữa hai cặp giống ớt Sừng với Hiểm và Cà với Sừng thu thế hệ F1 và khảo sát sự thay đổi của cây lai F1 với cha mẹ dựa vào đặc tính nông học và dấu phân tử.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.1 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu chủ yếu của luận án là 3 giống ớt có đặc điểm hình thái khác nhau Hiểm, Sừng và Cà; các cây ghép thế hệ T1 và cây lai ở thế hệ F1.2 Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu của luận án là 3 giống ớt nhập nội từ AVRDC gồm ớt Hiểm, ớt Sừng và ớt Cà. Luận án được thực hiện trong chậu đặt trên ruộng có che lưới tại tỉnh Đồng Tháp. Phần thí nghiệm phân tử được thực hiện trong phòng thí nghiệm sinh học phân tử tại Viên Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học, trường Đại học Cần Thơ, các mẫu DNA được gởi giải trình tự tại Viện Nghiên cứu hệ gen, Viện Hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án 1.1 Ý nghĩa khoa học - Luận án đã thực hiện được phương pháp ghép ớt ở độ tuổi cao và độ dài gốc ghép cao nhằm tạo ra sự ảnh hưởng của gốc ghép lên cành ghép. - Luận án đã sử dụng phương pháp nghiên cứu kết hợp quan sát kiểu hình và dựa trên kiểu gen bằng cách dùng các dấu phân tử SSR liên kết gen quy định tính trạng trái và dấu phân tử SNP nhằm khảo sát sự thay đổi trên vùng gen quy định hình dạng trái CaOvate để khảo sát sự thay đổi của cây ghép và cây lai so với cây cha mẹ ban đầu.
- Mặc dù kết quả cho thấy chưa có sự thay đổi di truyền trên tính trạng trái của cây ghép so với cha mẹ rõ rệt trên kiểu hình. Nhưng đã phát hiện được sự thay đổi dựa trên tính trạng hoa cụ thể ở màu bao phấn. Đây là cơ sở đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo khảo sát sự thay đổi gen quy định tính trạng màu bao phấn trên cây ghép. - Tuy xét về mặt tổng thể thì trình tự gen CaOvate của cây ghép thiên về giống với cành ghép hơn so với gốc ghép nhưng cũng đã phát hiện được sự thay đổi trên một số vị trí nucleotide của cây ghép so với cành ghép - Luận án đã đánh giá được sự thay đổi về mặt di truyền của cây lai F1 dựa trên kiểu hình cho thấy con lai đều thể hiện tính ưu thế lai so với cha hoặc mẹ và dựa kiểu gen tại vùng gen CaOvate.2 Ý nghĩa thực tiễn - Luận án là cơ sở khoa học quan trọng phục vụ tốt cho công tác nghiên cứu chọn tạo giống ớt mới dựa vào hai phương pháp ghép và lai và bổ sung tài liệu giảng dạy.
- Luận án đã xây dựng được quy trình ghép cây ớt ở độ tuổi và chiều dài gốc ghép cao bằng phương pháp ghép nêm cho hiệu quả thành công trên 50%. Có thể ứng dụng cho các nghiên cứu tiếp theo trên ớt nói riêng và cây trồng khác nói chung.6 Điểm mới của luận án - Luận án tiến hành ghép các giống ớt có đặc điểm hình thái khác nhau ở độ tuổi lớn và độ dài gốc ghép cao để tạo ra sự sự ảnh hưởng di truyền từ gốc ghép lên cành ghép. - Khảo sát sự thay đổi di truyền của cây ghép dựa trên kiểu hình và kiểu gen bằng cách dựa vào các dấu phân tử SSR liên kết chặt với gen quy định tính trạng trái đồng thời giải trình tự vùng gen quy định hình dạng trái CaOvate để xem xét sự thay đổi về mặt kiểu gen. Kết quả nhận thấy ở tính trạng trái không có sự thay đổi nhiều về kiểu hình và kiểu gen so với cành ghép, nhưng ở tính trạng hoa có sự thay đổi đáng kể.
- Khảo sát được sự thay đổi của cây lai F1 so với cha mẹ dựa trên kiểu hình và kiểu gen liên quan đến vùng gen quy định hình dạng trái CaOvate. 4 luan an CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Tổng quan về cây ớt 2.1 Giới thiệu về cây ớt Ớt (Capsicum spp.