Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Sự cần thiết chọn giống bạch đàn cho vùng nguyên liệu giấy Bãi Bằng Vùng trồng rừng nguyên liệu giấy Bãi Bằng được quy hoạch trên các đồi núi thấp và trung bình ở các tỉnh Phú Thọ, Vĩnh Phúc, Yên Bái, Tuyên Quang, Hà Giang. Các đơn vị sản xuất trực thuộc Tổng Công ty giấy Việt Nam có 16 Công ty lâm nghiệp, tổng diện tích rừng trồng xấp xỉ 65.000 ha với hai loài cây trồng chủ yếu: Keo các loại chiếm ≈ 95% tổng diện tích rừng trồng, còn lại là Bạch đàn urô. Lý do loài bạch đàn ở đây chỉ chiếm ≈ 5% vì những nơi còn tính chất đất rừng thì năng xuất của cây keo nói chung thường lớn hơn bạch đàn, do vậy một số đơn vị đang trồng bạch đàn chuyển sang trồng keo (Công ty lâm nghiệp Đoan Hùng-Phú Thọ); một số nơi do đất quá nghèo kiệt, khô cằn không thể trồng được cây keo, họ bắt buộc phải trồng bạch đàn như Công ty lâm nghiệp Tam Thanh-Phú Thọ; Công ty lâp nghiệp Lập Thạch-Vĩnh Phúc.
Năm 1994, ở Việt Nam bắt đầu nhập dây truyền công nghệ sản xuất cây mô tế bào, trong đó có Viện nghiên cứu cây nguyên liệu giấy. Từ những năm này, diện tích bạch đàn trồng từ cây mô-hom ở vùng nguyên liệu giấy Bãi Bằng dần thay thế cho rừng trồng từ hạt bởi sự đồng đều và năng suất của cây mô-hom hơn hẳn cây trồng từ hạt (Hoàng Ngọc Hải, Cấn Văn Thơ, 2002)[5]. Năm 2006, vùng nguyên liệu giấy Bãi Bằng chỉ còn khoảng 1500 ha rừng trồng từ hạt (giảm 50% diện tích rừng trồng bạch đàn từ hạt). Đặc biệt, những cánh rừng này đang ở tuổi 7, tuổi 8, nếu không sớm chọn những gen trội tự nhiên này thì sau năm 2007 chúng sẽ bị chặt trắng và thay vào đó là 100% diện tích rừng bạch đàn mô, hom.
Như vậy, những cây giống ưu trội LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 trên đang và sẽ bị chặt, ưu thế lai tự nhiên quý hiếm bị hạn chế, không còn những nguồn giống ưu tú, có giá trị; việc chọn cây trội lai tự nhiên trong rừng trồng bằng cây con từ hạt cho loài cây này sẽ không còn cơ hội. Trước tình hình đó, Viện nghiên cứu cây nguyên liệu giấy đã lập đề cương trình Bộ Công thương và được triển khai đề tài: Nghiên cứu, chọn dẫn giống một số dòng Keo tai tượng và bạch đàn có triển vọng để thiết lập vườn lưu giữ giống ở vùng trung tâm Bắc bộ. Kết quả năm 2006 – 2007 Viện nghiên cứu này đã chọn được > 200 cây trội cả hai loài để lưu giữ giống và khảo nghiệm chọn lọc. Vai trò của chọn giống trong việc tăng năng suất rừng trồng Theo các chuyên gia đã khẳng định: Giống là một trong những khâu quan trọng nhất của trồng rừng thâm canh, không có giống được cải thiện theo mục tiêu kinh tế thì không thể đưa năng suất rừng lên cao.
Để có giống mới được cải thiện trong thời gian nhanh và rẻ nhất phải tiến hành chọn lọc cây trội và khảo nghiệm giống. Tuy vậy các cây trội được chọn cũng chỉ là những kiểu hình (phenotype) khác nhau, muốn biết chúng có di truyền cho đời sau hay không phải qua khảo nghiệm giống. Song nếu dùng cây hạt thì đời sau không thể tránh khỏi hiện tượng phân ly và thoái hoá. Vì thế để đánh giá đúng khả năng di truyền của các cây trội được chọn lọc trong các giống lai đời F1 phải dùng phương pháp nhân giống dinh dưỡng bằng nuôi cấy mô phân sinh hoặc nhân giống hom và phải qua khảo nghiệm dòng vô tính (Lê Đình Khả, Dương Mộng Hùng, 1998)14.
Nhờ sử dụng giống lai và áp dụng các biện pháp kỹ thuật thâm canh mà năng suất và sản lượng cây nông nghiệp trên thế giới trong những năm gần đây đã tăng gấp đôi những năm 1960. Nhiều giống lúa lai, ngô lai, vv. có năng suất cao đã góp phần đáng kể vào việc đảm bảo an toàn lương thực cho loài người trong bối cảnh bùng nổ dân số trên thế giới. Năng suất và chất LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 6 lượng của rừng từ các giống lai trong các chi bạch đàn (Eucalyptus), Dương (Populus), Keo (Acacia), vv.Trong những năm gần đây cũng được nâng cao, cung cấp nhiều hơn nguyên liệu cho công nghiệp (Lê Đình Khả, Duơng Mộng Hùng, 2003)15.
Thực tế cho thấy trong lúc ở nước ta năng suất rừng tự nhiên chỉ đạt 2- 3 m3/ha/năm, năng suất rừng trồng từ giống chưa được cải thiện chỉ đạt 5-10 m3/ha/năm, thì một số nước có nền lâm nghiệp tiên tiến đã tạo ra năng suất rừng trồng 40-50 m3/ha/năm ( như Dương lai I-214 ở Italia và bạch đàn ở Công Gô) hoặc cao hơn nữa (Lê Đình Khả, Dương Mộng Hùng, 1998)14. Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ sinh học người ta có thể tạo ra nhiều dạng cây trồng bằng các con đường khác nhau như gây đột biến, đa bội hoá, biến nạp gen, v., xong lai giống và chọn lọc giống lai vẫn là phương pháp chủ yếu để tạo ra các giống cây trồng mới có năng suất cao trên thế giới (Lê Đình Khả, Dương Mộng Hùng, 1998)14. Khi lai tự nhiên thì bất kỳ cây bố và cây mẹ nào có khả năng phù hợp về di truyền và sinh lý (có thời kỳ nở hoa trùng khớp nhau) đều có thể lai giống với nhau để tạo nên cây lai. Như vậy, tham gia lai giống tự nhiên bao gồm cả những cây tốt nhất, lẫn những cây xấu nhất, bao gồm cả cây sinh trưởng nhanh nhất, hình dáng thân đẹp nhất lẫn những cây sinh trưởng chậm và dáng thân xấu nhất, cũng như rất nhiều kiểu tổ hợp của những cặp tính trạng như sinh trưởng, tính chống chịu, hình dáng thân, lá, hoa, quả và các đặc trưng khác.
Hơn nữa một kiểu hình được thể hiện là kết quả của sự tác động lẫn nhau giữa kiểu gen với điều kiện hoàn cảnh. Vì thế muốn sử dụng giống lai tự nhiên một cách có hiệu quả phải qua một quá trình chọn lọc cẩn thận các cây lai có sẵn, tiến hành nhân giống sinh dưỡng và khảo nghiệm dòng vô tính để chọn dòng có ưu thế lai cao nhất. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 7 Trong lâm phần, cây trội được chọn là những cây sinh trưởng nhanh có hình dáng thân thẳng đẹp, tán đều, cành nhánh nhỏ, bên cạnh nó là những cây sinh trưởng chậm có hình dáng thân cong queo, cành nhánh lớn. Vì vậy, chọn lọc cây trội là khâu không thể thiếu trong chương trình cải thiện giống.
Cây trội là nền tảng của chương trình chọn giống. Cây trội là những cây có sinh trưởng nhanh nhất trong quần thể chọn giống, có đoạn thân dưới cành dài nhất, hình dáng thân cây tròn đều, cành nhánh nhỏ. Vì thế thường là những cây có tỷ lệ gỗ sử dụng cao nhất (Lê Đình Khả, 1992)11. Tuy vậy, như phần trên đã giới thiệu cây trội cũng mới là kiểu hình, muốn biết các cây trội này có thật sự di truyền các đặc tính tốt cho đời sau hay không, phải qua khảo nghiệm.
Để có vật liệu cho khảo nghiệm giống phải có phương pháp nhân giống thích hợp. Cây trội (Plus tree) là những cây có sinh trưởng nhanh nhất trong đám cây rừng cùng loại, có chất lượng gỗ cũng như các sản phẩm khác theo mục đích kinh tế đạt yêu cầu cao nhất của nhà chọn giống. Đây là những biến dị tự nhiên về sinh trưởng, về hình dạng thân cây và các phẩm chất mong muốn khác đã xuất hiện một cách tự phát trong nhiều năm và được chọn lọc tự nhiên giữ lại. Cây trội cũng là những cá thể thích ứng nhất với các điều kiện khí hậu, đất đai và thực bì của mỗi vùng, do đã có sức sống cao nhất.
Sự chọn lọc và đánh giá cây trội chủ yếu dựa vào kiểu hình của các cá thể, nhưng phải kết hợp với sự phân tích kiểu gen, vì như ta đã biết những biến đổi ở kiểu hình mà không do biến đổi trong kiểu gen thì không di truyền cho đời sau. Biến dị cá thể là sự phân hóa về mặt di truyền giữa các cá thể và được biểu hiện ra ngoài bằng kiểu hình. Biến dị cá thể có thể do điều kiện hoàn cảnh sống gây nên và cũng có thể do nhân tố di truyền hoặc do tác động tổng hợp của cà hai nhân tố. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 8 Giá trị kiểu hình của một cây trong rừng đồng tuổi có thể được mô tả bằng công thức: P = G + E.
Các nhân tố di truyền và điều kiện hoàn cảnh nơi trồng rừng có thể tự biến đổi để gây ra sự khác biệt giữa các cá thể. Sự biến đổi của môi trường có thể là sự biến đổi về đất đai như độ dầy tầng đất, độ màu mỡ, độ ẩm …từ cây này tới cây khác trong một khu rừng. Còn các nhân tố di truyền thay đổi tùy theo bộ gen mà mỗi cá thể được thu nhận từ các bố mẹ của chúng. Những biến dị cá thể do các nhân tố di truyền gây nên được gọi là biến dị di truyền.
Những biến dị này mới thực sư có ý nghĩa trong công tác chọn giống. Biến dị di truyền mà chủ yếu là biến dị tổ hợp được hình thành thông qua sinh sản hữu tính. Đại bộ phận cây rừng sinh sản bằng phương thức giao phấn, rất ít loài cây tự thụ phấn (Lê Đình Khả, Dương Mộng Hùng, 2003)[15]. Phương thức thụ phấn chéo dẫn tới sự phân ly hữu tính rất lớn, qua thụ phấn làm xuất hiện nhiều kiểu gen khác nhau ở thế hệ sau.
Nhờ vậy mà tạo nên đa dạng trong quần thể, làm cơ sở cho chọn giống Những cá thể mang biến dị di truyền tốt (cây trội) sẽ là những cây mà kiểu gen của nó có chứa số lượng gen trội hoạt tính cao nhất. Số lượng cây trội này luôn luôn chiếm một tỷ lệ nhất định trong quần thể thế hệ lai. Đây là những biến dị di truyền tự nhiên có sẵn, chúng cần được lợi dụng triệt để trong công tác giống. Khảo nghiệm giống là so sánh giống được chọn với giống đại trà có sẵn trong sản xuất nhằm xác định tính ưu việt của giống mới, chỉ giống có năng suất cao hơn giống đại trà và có tính thích ứng tốt hơn mới được tiếp tục nhân giống để phát triển vào sản xuất.
Trong cải thiện giống cây rừng, khảo nghiệm giống chủ yếu là khảo nghiệm hậu thế và khảo nghiệm dong vô tính các cây trội (để chọn cây ưu việt). LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.