Luận án tiến sĩ nghiên cứu chọn tạo giống dâu lai f1 lưỡng bội trồng hạt cho cách tỉnh phía bắc việt nam

Luận án tiến sĩ nghiên cứu chọn tạo giống dâu lai F1 lưỡng bội trồng hạt phù hợp các tỉnh phía Bắc Việt Nam, nâng cao năng suất và chất lượng.

• Tác giả: Nguyễn Thị Min
• Người hướng dẫn: TS. Hà Văn Phúc
• Trường học: Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Di truyền chọn giống
• Đề tài: Nghiên cứu chọn tạo giống dâu lai F1 lưỡng bội trồng hạt cho các tỉnh phía Bắc Việt Nam
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Đặt vấn đề
• 1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1.2.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài
• 1.2.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 1.3. Mục tiêu và yêu cầu của đề tài
• 1.3.1. Mục tiêu của đề tài
• 1.3.2. Yêu cầu của đề tài
• 1.4. Đối tượng, phạm vi và thời gian nghiên cứu
• 1.5. Tính mới của đề tài
• 2. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI
• 2.1. Tình hình sản xuất dâu tằm tơ
• 2.1.1. Tình hình sản xuất dâu tằm tơ thế giới
• 3. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Vật liệu nghiên cứu
• 3.2. Nội dung nghiên cứu
• 3.2.1. Nghiên cứu đánh giá một số giống dâu sử dụng làm vật liệu khởi đầu và lai hữu tính tạo ra các tổ hợp lai mới
• 3.2.2. So sánh chọn lọc các tổ hợp lai mới lai tạo
• 3.2.3. So sánh chọn lọc một số tổ hợp lai có triển vọng
• 3.2.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của cắt cành đến yếu tố cấu thành năng suất và năng suất lá của giống dâu GQ2
• 3.2.5. Khảo nghiệm thích ứng của giống dâu GQ2 ở một số vùng sinh thái các tỉnh phía Bắc
• 3.3. Phương pháp nghiên cứu
• 3.3.1. Nghiên cứu đánh giá một số giống dâu sử dụng làm vật liệu khởi đầu
• 3.3.2. Lai hữu tính tạo thành các tổ hợp lai
• 3.3.3. So sánh chọn lọc tổ hợp dâu lai
• 3.3.4. Nghiên cứu so sánh một số tổ hợp dâu lai có triển vọng
• 3.3.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của cắt cành đến yếu tố cấu thành năng suất và năng suất lá của giống dâu GQ2
• 3.3.6. Nghiên cứu khảo nghiệm tính thích ứng của giống dâu GQ2 ở một số vùng thuộc các tỉnh phía Bắc
• 3.3.7. Các chỉ tiêu thí nghiệm và phương pháp theo dõi
• 3.3.8. Các chỉ tiêu thí nghiệm ở ngoài đồng
• 3.3.9. Các chỉ tiêu thí nghiệm trong phòng
• 3.3.10. Phương pháp tổng hợp và xử lí thống kê số liệu
• 3.4. Kết quả nghiên cứu và thảo luận
• 3.4.1. Nghiên cứu đánh giá một số giống dâu bố mẹ sử dụng trong các tổ hợp lai
• 3.4.2. Đặc điểm hình thái một số bộ phận cây dâu của giống bố mẹ
• 3.4.3. Đặc điểm nảy mầm vụ xuân của các giống dâu
• 3.4.4. Một số chỉ tiêu về lá của các giống dâu bố mẹ
• 3.4.5. Năng suất lá của các giống dâu bố mẹ
• 3.4.6. So sánh, chọn lọc một số tổ hợp dâu lai mới
• 3.4.7. Đặc tính nảy mầm của tổ hợp dâu lai
• 3.4.8. Tốc độ ra lá và thời gian thành thục của lá ở các vụ trong năm
• 3.4.9. Một số chỉ tiêu độ lớn và độ dày phiến lá
• 3.4.10. Một số chỉ tiêu về thân cành cây dâu
• 3.4.11. Giới tính hoa của cây dâu của các tổ hợp lai mới
• 3.4.12. Năng suất lá dâu của các tổ hợp lai mới
• 3.4.13. Mức độ nhiễm một số bệnh hại chính ở các tổ hợp dâu lai mới
• 3.4.14. So sánh chọn lọc một số tổ hợp dâu lai có triển vọng
• 3.4.15. Nghiên cứu xác định một số yếu tố cấu thành năng suất và năng suất lá của các tổ hợp lai có triển vọng
• 3.4.16. Nghiên cứu ảnh hưởng của cắt cành đến năng suất lá giống dâu GQ2
• 3.4.17. Ảnh hưởng của cắt cành đến một số yếu tố cấu thành năng suất lá giống dâu GQ2
• 3.4.18. Ảnh hưởng của phương pháp cắt cành đến năng suất lá giống dâu GQ2
• 3.4.19. Kết quả khảo nghiệm tính thích ứng của giống dâu GQ2 ở một số địa phương thuộc các tỉnh phía Bắc
• 3.4.20. Khảo nghiệm năng suất lá và tính chống chịu
• 3.4.21. Một số nhân tố sinh thái ở địa phương khảo nghiệm
• 3.4.22. Một số yếu tố cấu thành năng suất và năng suất lá của giống dâu GQ2 ở vùng khảo nghiệm
• 3.4.23. Mức độ nhiễm, bị hại do một số sâu bệnh chủ yếu
• 3.4.24. Đánh giá tính ổn định năng suất lá của giống dâu mới GQ2
• 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Nghiên cứu chọn tạo giống dâu lai F1 lưỡng bội

Nghiên cứu tập trung vào chọn tạo giống dâu lai F1 lưỡng bội phù hợp với điều kiện khí hậu và đất đai tại các tỉnh phía Bắc Việt Nam. Mục tiêu chính là tạo ra giống dâu có năng suất lá cao, chất lượng lá tốt, và khả năng thích ứng với phương pháp trồng hạt. Nghiên cứu sử dụng phương pháp lai hữu tính giữa các giống dâu bố mẹ để tạo ra các tổ hợp lai mới. Kết quả nghiên cứu sẽ góp phần cải tiến giống cây trồng, nâng cao hiệu quả phát triển nông nghiệp tại khu vực miền Bắc.

1.1. Phương pháp lai tạo giống

Phương pháp lai hữu tính được áp dụng để tạo ra các tổ hợp lai F1. Các giống dâu bố mẹ được chọn lọc kỹ lưỡng từ nguồn gen địa phương và nhập nội. Quá trình lai tạo bao gồm đánh giá đặc điểm hình thái, khả năng nảy mầm, và năng suất lá. Kết quả cho thấy các tổ hợp lai mới có tiềm năng vượt trội về năng suất lá và chất lượng lá so với giống đối chứng.

1.2. Đánh giá giống dâu bố mẹ

Các giống dâu bố mẹ được đánh giá dựa trên các chỉ tiêu như đặc điểm hình thái, tốc độ nảy mầm, và năng suất lá. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng các giống dâu nhập nội từ Quảng Đông và Quảng Tây (Trung Quốc) có khả năng thích ứng tốt với điều kiện khí hậu miền Bắc Việt Nam. Đây là cơ sở quan trọng để chọn lọc vật liệu khởi đầu cho quá trình lai tạo.

II. Kỹ thuật trồng dâu và phát triển nông nghiệp

Nghiên cứu cũng tập trung vào kỹ thuật trồng dâu hiệu quả, bao gồm phương pháp cắt cành và thu hoạch lá. Kết quả cho thấy phương pháp cắt cành có ảnh hưởng tích cực đến năng suất lá và khả năng tái sinh của cây dâu. Nghiên cứu này góp phần phát triển nông nghiệp bền vững, đặc biệt là trong việc chuyển đổi cơ cấu cây trồng tại các vùng nông thôn miền Bắc.

2.1. Ảnh hưởng của cắt cành

Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của phương pháp cắt cành đến năng suất lá và khả năng tái sinh của giống dâu GQ2. Kết quả cho thấy cắt cành 2-3 lần trong năm giúp tăng năng suất lá đáng kể. Phương pháp này cũng giảm thiểu chi phí lao động trong quá trình thu hoạch, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế cho người nông dân.

2.2. Khảo nghiệm tính thích ứng

Giống dâu GQ2 được khảo nghiệm tại các vùng sinh thái khác nhau ở các tỉnh phía Bắc. Kết quả cho thấy giống dâu này có khả năng thích ứng tốt với điều kiện khí hậu và đất đai tại các vùng như Thanh Hóa, Phú Thọ, và Mộc Châu. Điều này khẳng định tiềm năng phát triển của giống dâu mới trong sản xuất nông nghiệp tại khu vực miền Bắc.

III. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Nghiên cứu có ý nghĩa khoa học quan trọng trong việc cải tiến giống cây trồng và phát triển giống dâu mới. Kết quả nghiên cứu góp phần làm cơ sở khoa học cho việc chọn tạo giống dâu trồng hạt bằng phương pháp lai hữu tính. Đồng thời, nghiên cứu cũng mang lại giá trị thực tiễn cao, giúp nâng cao năng suất lá dâu và hiệu quả kinh tế trong sản xuất dâu tằm tại các tỉnh phía Bắc Việt Nam.

3.1. Đóng góp khoa học

Nghiên cứu đã mở ra hướng mới trong việc sử dụng ưu thế lai để chọn tạo giống dâu trồng hạt lưỡng bội. Kết quả nghiên cứu cũng khẳng định vai trò quan trọng của các giống dâu nhập nội trong việc tạo ra các tổ hợp lai mới có năng suất và chất lượng vượt trội.

3.2. Ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu đã chọn tạo được giống dâu GQ2, một giống dâu mới có năng suất lá cao và chất lượng lá tốt. Giống dâu này đã được khảo nghiệm và chứng minh khả năng thích ứng tốt với điều kiện khí hậu và đất đai tại các tỉnh phía Bắc. Đây là cơ sở quan trọng để nhân rộng giống dâu mới trong sản xuất nông nghiệp.

Nội dung chính

Tổng quan về luận án

Ngành dâu tằm tơ là một cấu phần quan trọng trong nền nông nghiệp nhiệt đới và chuỗi giá trị dệt may toàn cầu. Tơ tằm tự nhiên được tôn vinh là "Nữ hoàng của ngành dệt" nhờ đặc tính cách điện, thoáng khí, hấp thụ mồ hôi và độ mềm mại quý giá. Tại Hội nghị Quốc tế Tơ tằm lần thứ 18, Dolffaes – Chủ tịch Hiệp hội Tơ tằm Quốc tế – đã khẳng định: "Sau hơn 4000 năm tồn tại, tơ tằm vẫn là loại sợi duy nhất có độ dài liên tục. Từ lúc khai sinh cho đến ngày nay, tơ tằm không bị lệ thuộc vào nguồn năng lượng nhân tạo nào, sản xuất cũng không gây ô nhiễm." Trong chuỗi giá trị tơ tằm (Bombyx mori L.), lá dâu đóng vai trò huyết mạch khi chiếm tới 60% tổng chi phí sản xuất kén tằm (Hà Văn Phúc, 2003) và quyết định trực tiếp tới hơn 70% hàm lượng protein cấu thành sợi tơ (Tekenchi, 1989; Sudo et al., 1991).

Tại Việt Nam, đặc biệt là các tỉnh phía Bắc với quỹ đất nông nghiệp tiềm năng và điều kiện nhiệt ẩm thuận lợi cho phép khai thác 9–10 lứa tằm/năm, hiệu quả kinh tế của ngành dâu tằm vẫn chưa tương xứng với tiềm năng. Doanh thu trung bình vùng Đồng bằng Bắc Bộ năm 2013 chỉ đạt trên 80 triệu đồng/ha (Lê Hồng Vân và cộng sự, 2014), thấp hơn nhiều so với mức 150 triệu đồng/ha tại tỉnh Quảng Tây, Trung Quốc (Zhufang Rong, 2012). Nguyên nhân cốt lõi bắt nguồn từ cơ cấu giống dâu. Từ năm 1996 đến trước nghiên cứu này, chiến lược chọn tạo giống dâu tại Việt Nam chủ yếu tập trung vào các giống tam bội (3n) nhân giống vô tính (số 7, 11, 12, 28) hoặc tam bội trồng hạt (VH9, VH13, VH15) dựa trên nguồn gen tứ bội (4n) duy nhất là ĐB86 (Vũ Đức Ban và Hà Văn Phúc, 2003, 2009). Các giống tam bội này bộc lộ nhiều điểm nghẽn nghiêm trọng: thân cành xốp dẫn tới tỷ lệ nhiễm sâu đục thân cao, khả năng tái sinh chồi kém hạn chế cơ giới hóa thu hoạch bằng phương pháp cắt cành, và nền di truyền hạn hẹp do phụ thuộc vào một nguồn tứ bội duy nhất.

Luận án tiến sĩ nông nghiệp của nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Min, với đề tài "Nghiên cứu chọn tạo giống dâu lai F1 lưỡng bội trồng hạt cho các tỉnh phía Bắc Việt Nam" (Chuyên ngành: Di truyền chọn giống, Mã số: 9 62 01 11; Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Hà Văn Phúc và TS Nguyễn Tất Khang), đã giải quyết triệt để rào cản trên. Luận án đặt ra các câu hỏi nghiên cứu và giả thuyết khoa học trọng tâm:

1. RQ1: Phối hợp di truyền giữa các dòng dâu bố mẹ nhập nội (Ấn Độ, Quảng Đông, Quảng Tây - Trung Quốc) và giống bản địa có thể tạo ra các tổ hợp lai F1 lưỡng bội (2n = 24) mang ưu thế lai vượt trội về năng suất lá, chất lượng protein và khả năng chống chịu sâu bệnh hay không?
2. RQ2: Cơ chế phản ứng sinh trưởng và tích lũy sinh khối lá của giống dâu lai F1 biến thiên như thế nào dưới tác động của kỹ thuật thu hoạch cắt cành so với phương pháp hái lá truyền thống?
3. RQ3: Mức độ ổn định di truyền và tương tác kiểu gen - môi trường (G×E) của tổ hợp lai triển vọng biểu hiện ra sao tại các tiểu vùng sinh thái nông nghiệp đặc trưng phía Bắc Việt Nam?

• H1: Tổ hợp lai F1 lưỡng bội trồng hạt từ nguồn gen bố mẹ địa lý cách xa có năng suất lá cao hơn hoặc tương đương giống đối chứng tam bội VH13, đồng thời cải thiện đáng kể độ săn chắc thân cành và giảm mức độ gây hại của sâu đục thân.
• H2: Giống dâu lai F1 có khả năng tái sinh chồi nách mạnh mẽ, đáp ứng tốt phương pháp thu hoạch cắt cành từ 2 đến 3 lần/năm, giúp tối ưu hóa hiệu suất quang hợp và tiết kiệm trên 50% công lao động thu hoạch.

Nghiên cứu được triển khai toàn diện qua hai giai đoạn liên tục: Giai đoạn 1 (2006–2010) đánh giá tập đoàn bố mẹ, thực hiện lai hữu tính 10 tổ hợp lai F1 và tuyển chọn 4 tổ hợp triển vọng; Giai đoạn 2 (2011–2016) khảo nghiệm sâu về cấu thành năng suất, phẩm chất sinh hóa, phản ứng cắt cành và khảo nghiệm tính thích ứng đa điểm tại Thanh Hóa, Phú Thọ và Mộc Châu (Sơn La). Thành tựu nổi bật của công trình là chọn tạo thành công giống dâu lai F1 lưỡng bội GQ2 trồng hạt, mở ra bước đột phá về công nghệ nhân giống hạt lai và canh tác cơ giới hóa cho ngành dâu tằm Việt Nam.

Literature Review và Positioning

Lịch sử tiến hóa và chọn tạo giống dâu (Morus spp.) gắn liền với "Con đường Tơ lụa" và sự phát triển của công nghệ sinh học nông nghiệp tại các quốc gia đầu ngành như Trung Quốc, Nhật Bản, Ấn Độ và Liên bang Nga (Sericologia, 2005; Sil Review, 1990). Tổng quan học thuật quốc tế cho thấy ba trường phái chọn tạo giống dâu chính:

Thứ nhất, trường phái chọn lọc cá thể và lai hữu tính nhân giống vô tính (Clonal breeding). Tại Nhật Bản, các nghiên cứu kinh điển từ thời Minh Trị đến thập niên 1970 đã xác lập các giống dâu bản địa và lai nhân tạo xuất sắc như I-chi-no-ce, Ken-bu-chi, Xin-i-chi-no-xe và Nan Mery (Zheng Ming-Xia, 1987; Na Ka Fima, 1991). Tác giả Shang Ming Dong (1987) nhấn mạnh tiêu chí cành thẳng, lóng ngắn, phiến lá dày, nảy mầm xuân sớm và lâu thành thục ở vụ thu. Tại Trung Quốc, Viện Nghiên cứu Dâu tằm Quảng Đông cùng Trại giống Thuận Đức đã khai thác các giống Luân Giáo 40, Luân Giáo 109, 408 và 540 (He Dai San, 1999). Tuy nhiên, nhân giống vô tính bằng hom có nhược điểm chí tử: hệ số nhân giống rất thấp, chỉ trồng được trong thời gian ngủ đông (tháng 11–12 ở miền Bắc Việt Nam), rễ bất định nông khiến cây chịu hạn và thích ứng lập địa kém.

Thứ hai, trường phái đột biến thực nghiệm và đa bội thể (Polyploidy breeding). Đột biến phóng xạ tia gamma Co60 (Sugiyama, 1962; Katagiri Koitsa, 1990; Das et al., 2006) và xử lý đa bội bằng Colchicine (Abdullaeb et al., 1973, 1974; Xiao Lian-Zhang, 1995) đã mở đường cho các giống tam bội (3n = 42) và tứ bội (4n = 56). Các nghiên cứu của Zhen Fu-Zhao et al. (1999) và Guo Zhan Xiong et al. (2012, 2013) tại Quảng Đông khẳng định giống tam bội có phiến lá to, năng suất cao nhưng sinh trưởng thân cành xốp và cấu trúc giải phẫu kém chịu lực.

Thứ ba, trường phái ưu thế lai và hạt lai F1 (F1 Hybrid seed breeding). Bắt nguồn từ các công trình ban đầu tại Liên Xô cũ của Đi-Đi-Tren-Co và Kytro-Ka-Rop (Hà Văn Phúc, 2003) với các cặp lai San-nhit 17 × Pi-o-nhe-ski cho năng suất tăng 28–54,20%, hướng nghiên cứu hạt lai F1 đã bùng nổ mạnh mẽ tại Quảng Đông và Quảng Tây (Trung Quốc). Các tổ hợp lai F1 lưỡng bội như Bắc Khu 1 × Luân Giáo 540, Đường 10 × Luân 109, Sha2 × Luân 109 và đỉnh cao là Quế ưu 12, Quế ưu 62 đã chiếm lĩnh tới 79,14% diện tích dâu tỉnh Quảng Đông và trên 23.330 ha tại Quảng Tây (Liu Gin Quo et al., 1999; Zhu Fang-Rong et al., 2012, 2013; Lei Fu Sheng et al., 2013). Các nghiên cứu thực chứng của Zheng Li-Fin et al. (2013) chỉ ra Quế ưu 62 làm tăng 24,67% và Quế ưu 12 tăng 16,94% sản lượng kén/ha so với giống Sha2 × Luân 109.

Trong bức tranh học thuật đó, luận án của Nguyễn Thị Min đã định vị chính xác một khoảng trống nghiên cứu (research gap) quan trọng: Trước năm 2006, Việt Nam hoàn toàn khuyết thiếu các giống dâu lai F1 lưỡng bội trồng hạt được tối ưu hóa cho điều kiện nhiệt đới gió mùa có mùa đông lạnh vùng phía Bắc. Việc nhập nội trực tiếp giống Sha2 × Luân 109 trong thập niên 1980–1990 đã thất bại do cây bị nhiễm bệnh bạc thau (Phyllactinia corylea) rất nặng trong điều kiện ẩm độ cao. Mặt khác, các giống tam bội trồng hạt của Việt Nam như VH13 lại hạn chế nghiêm trọng về tính chịu sâu đục thân và không thích ứng với phương thức thu hoạch cắt cành. Luận án đã giải quyết mâu thuẫn học thuật giữa hai quan điểm đối lập: (1) Quan điểm cho rằng chỉ có đa bội thể tam bội mới tạo ra năng suất nhảy vọt, và (2) Thực tiễn sinh lý học chứng minh giống lưỡng bội F1 từ các cặp lai phân kỳ địa lý sâu sắc có thể đạt ưu thế lai siêu việt về sinh khối, đồng thời sở hữu mô gỗ đặc chắc kháng sâu bệnh và khả năng phục hồi chồi sau cắt cành vượt trội.

Đóng góp lý thuyết và khung phân tích

Đóng góp cho lý thuyết

Luận án có những đóng góp nền tảng làm phong phú và mở rộng các lý thuyết di truyền - chọn giống cây trồng nhiệt đới:

1. Mở rộng Thuyết Ưu thế lai (Heterosis Theory) của Shull (1908) và East (1908) trên đối tượng cây dâu tằm lưỡng bội: Nghiên cứu đã chứng minh thực nghiệm rằng ưu thế lai ở thế hệ F1 (Morus alba L., 2n = 24) không chỉ biểu hiện ở các tính trạng đơn lẻ mà thể hiện qua hiệu ứng tích hợp toàn diện: tốc độ phân bào mô phân sinh ngọn, tốc độ ra lá (3–4 ngày/lá trong vụ xuân hè), trọng lượng bản lá (khối lượng 100 cm² lá) và chỉ số khối lượng lá trên mét cành. Sự kết hợp giữa các dòng mẹ địa phương với các dòng bố nhập nội từ các vùng sinh thái đặc thù (Quảng Đông, Ấn Độ) tạo ra biến dị tái tổ hợp di truyền với các locus dị hợp tử vượt trội, phá vỡ giới hạn năng suất lá của các dòng thuần bố mẹ.
2. Bổ sung Lý thuyết Tương quan Sinh trưởng và Cân bằng Nguồn - Sức chứa (Source-Sink Relationship Theory): Dựa trên luận điểm của Shen Wei-Xue et al. (2005) và Lin Gi-Kang et al. (1999), luận án làm sáng tỏ cơ chế sinh lý của hiện tượng ức chế mầm đỉnh (apical dominance) ở cây dâu. Khi tác động cắt cành, nồng độ auxin ở đỉnh sinh trưởng bị triệt tiêu, kích hoạt dòng cytokinin từ rễ vận chuyển lên đánh thức các mầm nách ngủ nghỉ. Luận án xác lập rằng giống dâu lưỡng bội GQ2 sở hữu cấu trúc mạch dẫn ưu việt, cho phép tái thiết lập cân bằng sinh khối thân - lá - rễ nhanh hơn so với các giống tam bội, giải thích cơ chế sinh lý của tính chống chịu suy kiệt khi thu hoạch cắt cành liên tục.
3. Đóng góp vào Lý thuyết Tương tác Kiểu gen × Môi trường (Genotype by Environment Interaction - G×E Model) của Eberhart & Russell (1966): Công trình cung cấp bằng chứng thực nghiệm về tính dẻo kiểu hình (phenotypic plasticity) và hệ số ổn định năng suất của giống lai F1 lưỡng bội qua các tiểu vùng sinh thái có biên độ dao động nhiệt - ẩm và độ phì đất khác biệt sâu sắc (vùng đồng bằng ven biển Thanh Hóa, vùng trung du Phú Thọ và vùng cao nguyên ôn đới Mộc Châu).

Khung phân tích độc đáo

Khung phân tích của luận án được xây dựng dựa trên sự tích hợp của ba trụ cột lý thuyết: Di truyền số lượng (Quantitative Genetics), Sinh lý học sinh thái cây trồng (Ecophysiology) và Công nghệ sinh học dâu tằm (Sericultural Biotechnology).

                      [VẬT LIỆU BỐ MẸ ĐA DẠNG]
          (Dòng địa phương thích ứng × Dòng nhập nội lá to)
                    [LAI HỮU TÍNH TỔ HỢP F1 (2n)]
             (Tái tổ hợp gen - Khai thác Heterosis)
[SÀNG LỌC HÌNH THÁI & NĂNG SUẤT]              [ĐÁNH GIÁ CHỐNG CHỊU & PHẨM CHẤT]
- Tốc độ ra lá, lóng cành, mầm hữu hiệu       - Kháng bệnh bạc thau, gỉ sắt, virus
- Trọng lượng 100 cm² lá, kg lá/m cành        - Phân tích sinh hóa protein, nước lá dâu
             [ĐÁNH GIÁ PHẢN ỨNG THU HOẠCH CẮT CÀNH]
           (Động thái sinh trưởng chồi nách, tái sinh sinh khối)
           [ĐÁNH GIÁ TÍNH ỔN ĐỊNH G×E & HIỆU QUẢ NUÔI TẰM]
         - Mô hình Eberhart & Russell (3 vùng sinh thái Bắc Bộ)
         - Bioassay: Tỷ lệ kén, tỷ lệ vỏ kén, chiều dài tơ đơn
           [GIỐNG DÂU LAI F1 LƯỠNG BỘI ĐỘT PHÁ: GQ2]

Phương pháp tiếp cận phân tích mới của luận án thể hiện ở chỗ không chỉ dừng lại ở việc đánh giá năng suất sinh học của cây dâu tại ruộng thí nghiệm, mà thiết lập quy trình đánh giá sinh học khép kín (Bioassay closing-loop) thông qua phản ứng của tằm dâu Bombyx mori L.: từ tỷ lệ tằm kết kén, khối lượng kén, tỷ lệ vỏ kén cho đến các chỉ tiêu cơ lý của sợi tơ đơn (độ dài sợi tơ > 1000m, độ lên tơ, độ mảnh). Điều này bảo đảm mọi đột phá về di truyền cây dâu đều quy về giá trị kinh tế cuối cùng của sợi tơ.

Phương pháp nghiên cứu tiên tiến

Thiết kế nghiên cứu

Nghiên cứu tuân thủ chặt chẽ triết học thực chứng (Positivism) với thiết kế thực nghiệm đa tầng (Multi-level experimental design), kết hợp giữa thí nghiệm đồng ruộng tiêu chuẩn và phân tích sinh hóa, trắc nghiệm sinh học trong phòng thí nghiệm.

• Quy mô mẫu vật liệu khởi đầu: Đánh giá toàn diện 10 giống dâu bố mẹ từ tập đoàn quỹ gen Trung tâm Nghiên cứu Dâu tằm tơ Trung ương, bao gồm các nguồn gen bản địa (Hà Bắc, Bầu trắng, Bầu đen) và các nguồn gen nhập nội (Quảng Đông, Quảng Tây - Trung Quốc, Ấn Độ). Đúng như nhà chọn giống Hen Dai-San et al. (1999) từng khẳng định: "Nguyên liệu khởi đầu không phong phú thì chẳng khác gì như cây không có nước, nước không có nguồn", việc tập hợp nguồn gen đa dạng là điều kiện tiên quyết cho thành công của nghiên cứu.
• Hệ thống tổ hợp lai: Thực hiện lai hữu tính có kiểm soát tạo ra 10 tổ hợp lai F1 lưỡng bội (2n = 24).
• Thiết kế thí nghiệm đồng ruộng: Bố trí theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (Randomized Complete Block Design - RCBD) với 3 lần nhắc lại. Dung lượng ô thí nghiệm bảo đảm mật độ tiêu chuẩn ngành: cây cách cây 0,4–0,5m, hàng cách hàng 1,2–1,5m (mật độ 16.000–20.000 cây/ha đối với dâu đốn hái lá và 105.000–120.000 cây/ha đối với mô hình khảo nghiệm cắt cành chuyên canh).

Quy trình nghiên cứu rigorous

1. Quy trình lai hữu tính và tạo hạt F1: Cách ly nghiêm ngặt hoa đực - hoa cái, thụ phấn nhân tạo bổ sung vào thời điểm sức sống hạt phấn và khả năng tiếp nhận của đầu nhụy đạt đỉnh (tháng 3–4 hàng năm). Thu hoạch quả chín, xử lý tách hạt, kiểm tra độ thuần di truyền qua tỷ lệ phân ly hình thái phiến lá (nguyên/xẻ thùy) ở giai đoạn vườn ươm.
2. Giao thức theo dõi chỉ tiêu nông học ngoài đồng:
   • Đặc điểm nảy mầm và sinh trưởng: Theo dõi ngày nảy mầm vụ xuân, tỷ lệ mầm nảy, số mầm hữu hiệu/gốc, tốc độ ra lá (ngày/lá), chiều dài lóng cành (cm), đường kính thân cành (cm), tổng chiều dài cành/cây (m).
   • Yếu tố cấu thành năng suất lá: Đo kích thước phiến lá (chiều dài CD, chiều rộng CR), diện tích lá, khối lượng 100 cm² lá (g), số lá/500g, số lá/mét cành, khối lượng lá/mét cành (g), năng suất lá thực thu qua 3 vụ (Xuân, Hè, Thu) và tổng năng suất cả năm (tấn/ha).
   • Đánh giá tính chống chịu sâu bệnh: Giám định cấp bệnh tự nhiên và nhân tạo đối với bệnh nấm bạc thau (Phyllactinia corylea), bệnh gỉ sắt (Aecidium mori), bệnh virus xoăn lá và tỷ lệ hại của sâu đục thân (Apriona germari).
3. Thí nghiệm cắt cành chuyên sâu: Đánh giá phản ứng sinh lý và năng suất của giống GQ2 dưới 3 nghiệm thức cắt cành: (1) Cắt cành 1 lần/năm, (2) Cắt cành 2 lần/năm, (3) Cắt cành 3 lần/năm kết hợp các mức độ để lá chân cành nhằm duy trì áp suất rễ và khả năng đồng hóa.
4. Quy trình trắc nghiệm sinh học tằm dâu (Silkworm Bioassay): Tiến hành nuôi tằm thí nghiệm bằng giống tằm lưỡng hệ tại phòng thí nghiệm tiêu chuẩn (nhiệt độ 25–28°C, ẩm độ 75–85%). Đo lường thời gian phát dục của tằm (ngày), lượng lá tiêu hao/kg kén (kg), tỷ lệ tằm kết kén (%), khối lượng quả kén (g), khối lượng vỏ kén (g), tỷ lệ vỏ kén (%), chiều dài tơ đơn (m) và tỷ lệ lên tơ (%).

Data và phân tích

• Đặc tính mẫu và môi trường khảo nghiệm: Khảo nghiệm tính thích ứng được tiến hành tại 3 vùng sinh thái đại diện miền Bắc:
  • Vùng 1 (Đồng bằng ven biển - Triệu Sơn, Thanh Hóa): Đất phù sa cổ, tầng canh tác dày, mùa hè nóng ẩm, lượng mưa lớn.
  • Vùng 2 (Trung du miền núi - Lâm Thao/Thanh Ba, Phú Thọ): Đất đồi feralit, mùa đông lạnh, khô hanh đầu vụ xuân.
  • Vùng 3 (Cao nguyên miền núi cao - Mộc Châu, Sơn La): Độ cao >1000m, khí hậu cận ôn đới, biên độ nhiệt ngày đêm lớn.
• Phương pháp thống kê sinh học: Số liệu được xử lý bằng phần mềm chuyên dụng IRRISTAT, SAS và SPSS. Sử dụng kỹ thuật Phân tích phương sai (ANOVA) để so sánh các giá trị trung bình giữa các công thức bằng trắc nghiệm LSD (Least Significant Difference) và Duncan ở mức ý nghĩa $p < 0,05$ và $p < 0,01$.
• Đánh giá độ ổn định di truyền: Sử dụng mô hình hồi quy độ ổn định của Eberhart & Russell (1966) nhằm xác định hệ số hồi quy thích nghi ($b_i$) và phương sai độ lệch ($S^2_{di}$), chứng minh tính bền vững năng suất của giống qua thời gian và không gian.

Phát hiện đột phá và implications

Những phát hiện then chốt

Luận án mang lại 5 phát hiện mang tính bước ngoặt cho ngành dâu tằm học:

1. Chọn tạo thành công giống dâu lai F1 lưỡng bội GQ2 ưu việt vượt bậc: Từ 10 tổ hợp lai ban đầu, giống GQ2 được tuyển chọn với các đặc tính hình thái và năng suất vượt trội. Phiến lá GQ2 nguyên vẹn hình tim, bản lá to dày, màu xanh đậm bóng. Trọng lượng 100 cm² lá đạt mức cao, khối lượng lá trên mét cành đạt 185,4–210,2 g/m. Năng suất lá bình quân 4 năm đạt từ 38,5 đến 42,6 tấn/ha/năm, vượt giống đối chứng tam bội VH13 từ 8,5% đến 15,2% với độ tin cậy thống kê cao ($p < 0,01$).
2. Đột phá về tính chống chịu sâu đục thân và bệnh hại chính: Khác biệt cốt lõi của giống F1 lưỡng bội GQ2 so với các giống tam bội là cấu trúc mô cơ giới và vỏ thân đặc chắc, hàm lượng lignin và cellulose tối ưu. Tỷ lệ cây bị sâu đục thân (Apriona germari) hại ở giống GQ2 chỉ dao động từ 1,2% đến 2,8%, trong khi giống tam bội VH13 bị hại từ 12,5% đến 18,4%. Đồng thời, GQ2 thể hiện tính đề kháng cao với nấm bạc thau (Phyllactinia corylea) và virus xoăn lá, giải quyết trọn vẹn điểm yếu chí mạng của giống nhập nội Sha2 × Luân 109 trước đây.
3. Phản xạ sinh lý tái sinh chồi nách vượt bậc khi thu hoạch cắt cành: Kết quả thí nghiệm cắt cành cho thấy giống GQ2 có khả năng bung chồi nách cực mạnh sau đốn cắt. Khi áp dụng công thức cắt cành 2–3 lần/năm kết hợp để lá chân, mật độ chồi hữu hiệu đạt 4,8–5,6 chồi/vết cắt, tốc độ vươn cành đạt 1,8–2,2 cm/ngày trong vụ hè thu. Năng suất lá thu hoạch bằng cắt cành đạt tương đương và có xu hướng cao hơn hái lá thủ công nhờ kích thích sinh khối mới, đồng thời giảm 60–70% công lao động thu hái.
4. Phẩm chất lá dâu tối ưu nâng cao chất lượng kén và tơ tằm: Phân tích sinh học tằm dâu chứng minh lá dâu GQ2 có tỷ lệ nước và protein cân đối lý tưởng. Tằm ăn lá GQ2 có thời gian phát dục rút ngắn 1–1,5 ngày, tỷ lệ tằm kết kén đạt trên 92,5%, tiêu hao lá dâu chỉ còn 13,2–14,1 kg lá/kg kén (giảm 15% lượng lá tiêu tốn so với các giống dâu cũ). Khối lượng quả kén đạt 1,85–1,98 g, tỷ lệ vỏ kén đạt 21,5–22,8%, chiều dài sợi tơ đơn đạt trên 1050 m với độ thanh mảnh và độ dai kéo xuất sắc.
5. Tính thích ứng sinh thái rộng và độ ổn định năng suất cao: Phân tích hồi quy Eberhart & Russell tại Thanh Hóa, Phú Thọ và Mộc Châu xác nhận giống GQ2 có hệ số hồi quy $b_i \approx 1,0$ và phương sai độ lệch $S^2_{di}$ tiệm cận 0. Điều này chứng minh GQ2 vừa có khả năng thích nghi cao với điều kiện thâm canh tại vùng đồng bằng, vừa chống chịu tốt với điều kiện khí hậu khắc nghiệt vùng trung du và miền núi cao.

Implications đa chiều

• Ý nghĩa lý luận: Luận án mở ra một hướng tiếp cận học thuật mới trong di truyền chọn giống dâu tằm: chuyển dịch trọng tâm từ đa bội hóa nhân tạo (tam bội, tứ bội) sang khai thác triệt để ưu thế lai liên phân loài/liên địa lý ở mức lưỡng bội (2n). Mô hình này cung cấp khung tham chiếu cho các chương trình chọn giống cây thụ phấn chéo lâu năm.
• Ý nghĩa phương pháp luận: Chuẩn hóa quy trình đánh giá tương tác G×E kết hợp với bioassay chất lượng kén tơ, xác lập giao thức khảo nghiệm tính tương thích cắt cành có thể chuyển giao cho các đối tượng cây thức ăn chăn nuôi thân gỗ khác.
• Ý nghĩa thực tiễn sản xuất: Giống GQ2 nhân giống bằng hạt với hệ số nhân giống cao gấp hàng trăm lần so với nhân giống vô tính bằng hom, giảm chi phí vận chuyển giống, cho phép chủ động sản xuất hàng triệu cây giống sạch bệnh phục vụ mở rộng diện tích nhanh chóng.
• Ý nghĩa chính sách: Cung cấp cơ sở khoa học vững chắc để Bộ Nông nghiệp và PTNT, chính quyền các tỉnh phía Bắc ban hành quy hoạch chuyển đổi đất trồng ngô, sắn kém hiệu quả sang phát triển dâu tằm công nghệ cao gắn với chuỗi liên kết nhà máy ươm tơ tự động.

Limitations và Future Research

Mặc dù đạt được những kết quả mang tính đột phá, luận án thẳng thắn chỉ ra 3 giới hạn nghiên cứu:

1. Giới hạn về chỉ thị phân tử di truyền: Công trình chủ yếu dựa trên các chỉ tiêu hình thái học, nông học đồng ruộng và sinh hóa cổ điển; chưa tích hợp công nghệ giải trình tự gen thế hệ mới (NGS) hoặc chỉ thị phân tử (SSR, SNP, QTL mapping) để xác định chính xác các locus gen quy định tính trạng kháng sâu đục thân và ưu thế lai năng suất lá.
2. Phạm vi không gian khảo nghiệm: Các điểm khảo nghiệm tập trung chủ yếu tại các tỉnh phía Bắc (Thanh Hóa, Phú Thọ, Sơn La); chưa mở rộng khảo nghiệm tính thích ứng của giống GQ2 tại vùng Tây Nguyên (Lâm Đồng) – thủ phủ dâu tằm tơ lớn nhất cả nước với điều kiện đất đỏ bazan và khí hậu cao nguyên nhiệt đới đặc thù.
3. Cơ chế phân tử của tính tương thích cắt cành: Chưa định lượng chi tiết động thái biến thiên của các phytohormone nội sinh (Auxin, Cytokinin, Gibberellin, ABA) trong mô phân sinh chồi nách trước và sau các thời điểm cắt cành khác nhau.

Chương trình nghiên cứu tiếp nối (Future Research Agenda):

• Ứng dụng công nghệ chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (Marker-Assisted Selection - MAS) và lập bản đồ liên kết gen cho các tính trạng hàm lượng protein lá dâu và kháng nấm bạc thau.
• Mở rộng mạng lưới khảo nghiệm quốc gia của giống GQ2 tại Lâm Đồng, Đắk Nông và các tỉnh Duyên hải miền Trung.
• Nghiên cứu hoàn thiện gói kỹ thuật canh tác chính xác (Precision Agriculture): chế độ dinh dưỡng bón phân N-P-K chuyên biệt qua hệ thống tưới nhỏ giọt kết hợp cơ giới hóa thu hoạch bằng máy cắt cành chuyên dụng.
• Đánh giá khả năng chiết xuất các hợp chất thứ cấp có hoạt tính sinh học cao (1-Deoxynojirimycin - DNJ, Flavonoid, Polyphenol) từ lá dâu GQ2 phục vụ công nghiệp dược phẩm và thực phẩm chức năng.

Tác động và ảnh hưởng

• Tác động học thuật: Kết quả của luận án đã được công bố trên các tạp chí khoa học chuyên ngành nông nghiệp uy tín trong nước và báo cáo tại các hội nghị khoa học quốc gia. Luận án trở thành tài liệu tham khảo chuẩn mực cho các chương trình đào tạo sau đại học ngành Di truyền chọn giống cây trồng và Dâu tằm tơ học tại Việt Nam.
• Chuyển đổi ngành công nghiệp dâu tằm tơ: Việc đưa giống dâu lai F1 GQ2 vào sản xuất tạo tiền đề cho sự hồi sinh và hiện đại hóa các vùng nguyên liệu dâu tằm tại Phú Thọ, Yên Bái, Thái Bình, Nam Định và Thanh Hóa. Khả năng thu hoạch cắt cành của giống GQ2 giúp giải quyết bài toán thiếu hụt lao động nông thôn, nâng cao năng suất lao động lên 2,5–3 lần.
• Tác động chính sách và xã hội: Đề tài trực tiếp đóng góp vào đề án tái cơ cấu ngành nông nghiệp của Chính phủ. Với năng suất lá vượt 40 tấn/ha và sản lượng kén đạt trên 3.000 kg/ha/năm, mô hình trồng dâu GQ2 nuôi tằm lai lưỡng hệ mang lại thu nhập 150–200 triệu đồng/ha/năm, cao gấp 3,5–5 lần so với trồng lúa và ngô, góp phần xóa đói giảm nghèo bền vững và ổn định sinh kế cho hàng vạn hộ nông dân vùng trung du, miền núi.
• Ý nghĩa quốc tế: Thành tựu làm chủ công nghệ sản xuất hạt lai F1 lưỡng bội của Việt Nam khẳng định vị thế học thuật của các nhà khoa học nông nghiệp Việt Nam trên bản đồ dâu tằm tơ quốc tế (International Sericultural Commission - ISC), tạo cơ hội trao đổi nguồn gen và xuất khẩu hạt giống dâu F1 sang các nước trong khu vực Đông Nam Á.

Đối tượng hưởng lợi

• Nghiên cứu sinh và Giới học thuật: Tiếp cận cơ sở dữ liệu thực nghiệm toàn diện về tương tác di truyền, phương pháp luận lai tạo F1 lưỡng bội và quy trình khảo nghiệm tương tác G×E trên cây thụ phấn chéo thân gỗ lâu năm.
• Các Nhà chọn giống và Viện nghiên cứu: Thừa hưởng nguồn vật liệu bố mẹ đã được đánh giá di truyền sâu sắc và quy trình công nghệ sản xuất hạt lai F1 chất lượng cao.
• Doanh nghiệp dâu tằm tơ và Hợp tác xã: Sở hữu giống dâu GQ2 có năng suất sinh khối lá cao, phẩm chất tơ vượt trội, đáp ứng hoàn hảo tiêu chuẩn công nghệ của các nhà máy ươm tơ tự động hiện đại.
• Nông dân trồng dâu nuôi tằm: Được tiếp cận nguồn giống hạt lai giá thành rẻ, dễ gieo ươm, cây sinh trưởng khỏe, kháng sâu bệnh tốt, tiết kiệm công hái lá nhờ áp dụng kỹ thuật cắt cành và gia tăng thu nhập đột phá trên một đơn vị diện tích.

Câu hỏi chuyên sâu

1. Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của luận án là gì và đã mở rộng lý thuyết nào? Trả lời: Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất là xác lập cơ sở khoa học chứng minh Thuyết Ưu thế lai (Heterosis Theory) ở mức độ lưỡng bội (2n = 24) hoàn toàn có thể tạo ra bước nhảy vọt về năng suất và chất lượng lá dâu tương đương hoặc vượt trội đa bội thể tam bội (3n), đồng thời khắc phục triệt để nhược điểm xốp mô gỗ của cây tam bội. Luận án đã mở rộng lý thuyết cân bằng Nguồn - Sức chứa khi làm sáng tỏ phản ứng giải phóng ức chế mầm đỉnh dưới tác động cắt cành ở giống lưỡng bội F1.

2. Đổi mới phương pháp luận của luận án khi so sánh với ít nhất 2 nghiên cứu quốc tế trước đây? Trả lời: So với nghiên cứu của Das et al. (2006) tại Ấn Độ (chỉ tập trung chọn lọc dòng vô tính sau chiếu xạ đột biến) và Liu Gin-Quo et al. (1999) tại Trung Quốc (chủ yếu đánh giá các cặp lai bố mẹ cùng nguồn gốc địa lý), luận án của Nguyễn Thị Min đã đổi mới phương pháp luận qua việc: (1) Kết hợp nguồn gen phân kỳ địa lý sâu sắc (Việt Nam × Quảng Đông/Quảng Tây × Ấn Độ) để tối đa hóa phương sai di truyền không cộng gộp; (2) Thiết lập quy trình đánh giá đa chỉ tiêu tích hợp giữa khảo nghiệm sinh thái G×E (Eberhart & Russell) với trắc nghiệm sinh học khép kín trên tằm Bombyx mori L. và đánh giá phản ứng giải phẫu - sinh lý dưới tác động thu hoạch cắt cành.

3. Phát hiện bất ngờ nhất (Most surprising finding) của nghiên cứu với minh chứng dữ liệu cụ thể là gì? Trả lời: Phát hiện bất ngờ nhất là giống F1 lưỡng bội GQ2 vừa đạt năng suất lá cực cao (38,5–42,6 tấn/ha/năm, vượt giống tam bội VH13 từ 8,5–15,2%), vừa sở hữu khả năng kháng sâu đục thân (Apriona germari) gần như tuyệt đối (tỷ lệ hại chỉ 1,2–2,8% so với 12,5–18,4% ở VH13). Điều này đi ngược lại định kiến nông học truyền thống cho rằng các giống có tốc độ sinh trưởng nhanh và lá to bản thường có mô mềm nhiều và dễ bị sâu bệnh tấn công hơn.

4. Luận án có cung cấp quy trình nhân rộng (Replication protocol) khả thi không? Trả lời: Luận án cung cấp một quy trình công nghệ hoàn chỉnh và chi tiết từ: (1) Tiêu chuẩn vườn cây bố mẹ và kỹ thuật thụ phấn nhân tạo sản xuất hạt lai F1; (2) Quy trình gieo ươm hạt dâu đạt tỷ lệ nảy mầm >85%; (3) Mật độ và khoảng cách trồng cho từng mục tiêu khai thác; (4) Quy trình cắt cành 2–3 lần/năm kết hợp kỹ thuật để lá chân; và (5) Biện pháp quản lý dịch hại tổng hợp (IPM) trên cây dâu.

5. Chương trình nghiên cứu 10 năm (10-year research agenda) được vạch ra như thế nào? Trả lời: Luận án định hình lộ trình nghiên cứu 10 năm gồm 3 giai đoạn: (1) 2017–2020: Đăng ký công nhận giống quốc gia và mở rộng sản xuất hạt lai F1 GQ2 quy mô công nghiệp tại các tỉnh phía Bắc; (2) 2021–2024: Khảo nghiệm sinh thái và hoàn thiện quy trình canh tác giống GQ2 tại Tây Nguyên; ứng dụng chỉ thị phân tử lập bản đồ gen kháng sâu bệnh; (3) 2025–2027: Phát triển các dòng dâu lai F1 thế hệ mới tích hợp tính trạng chịu hạn, chịu mặn và khai thác sinh khối phục vụ công nghiệp dược liệu và thức ăn chăn nuôi gia súc nhai lại.

Kết luận

1. Luận án đã giải quyết thành công một nút thắt học thuật và thực tiễn kéo dài nhiều thập kỷ của ngành dâu tằm tơ Việt Nam: chuyển đổi xuất sắc từ phương thức chọn tạo giống vô tính và tam bội hạn chế sang công nghệ chọn tạo giống dâu lai F1 lưỡng bội (2n = 24) trồng hạt năng suất cao, chất lượng tốt.
2. Tuyển chọn thành công giống dâu lai F1 GQ2 với các chỉ tiêu vượt trội: năng suất lá đạt 38,5–42,6 tấn/ha/năm (vượt đối chứng VH13 từ 8,5–15,2%), khối lượng lá đạt 185,4–210,2 g/m cành, phẩm chất lá dâu ưu việt giúp nâng cao tỷ lệ kết kén (>92,5%) và chiều dài sợi tơ (>1050 m).
3. Đột phá về tính chống chịu sinh học với tỷ lệ nhiễm sâu đục thân siêu thấp (1,2–2,8%) và khả năng đề kháng cao với bệnh bạc thau, gỉ sắt và virus xoăn lá.
4. Xác lập cơ sở khoa học và quy trình kỹ thuật thu hoạch lá dâu bằng phương pháp cắt cành 2–3 lần/năm cho giống GQ2, mở đường cho việc cơ giới hóa và tiết kiệm 60–70% công lao động thu hái trong chuỗi sản xuất tơ tằm.
5. Chứng minh tính ổn định di truyền và khả năng thích ứng sinh thái vượt trội của giống GQ2 qua mô hình Eberhart & Russell tại 3 vùng sinh thái đại diện miền Bắc (Thanh Hóa, Phú Thọ, Sơn La).
6. Mở ra 3 hướng nghiên cứu khoa học mới: Chọn giống dâu F1 bằng công nghệ chỉ thị phân tử (MAS), sinh lý học cơ giới hóa thu hoạch cắt cành trên cây dâu tằm nhiệt đới, và chuỗi giá trị chế biến sâu các hợp chất sinh học từ sinh khối dâu tằm. Công trình khẳng định dấu ấn học thuật tiên phong và mang lại giá trị kinh tế - xã hội to lớn, đo lường được cho ngành nông nghiệp Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 1. Tình hình sản xuất dâu tằm tơ 1. Tình hình sản xuất dâu tằm tơ thế giới Theo nhiều tài liệu, hiện nay người ta đều khẳng định nghề sản xuất dâu tằm tơ trên thế giới có nguồn gốc từ Trung Quốc (Sericologia, 2005) (Sil review, 1990). Sau đó do: "Con đường tơ lụa" từ Trung Quốc, nghề trồng dâu nuôi tằm đã du nhập vào Nhật Bản và các nước phương tây.

Đến nay theo số liệu của tổ chức FAO (Sil review, 1990) thế giới có trên 30 nước tham gia sản xuất dâu tằm, tổng sản lượng tơ của thế giới luôn luôn biến động qua từng năm, theo tài liệu của hiệp hội dâu tằm quốc tế (International Sericultural Commision ISC- 2015), đến năm 2015, tổng sản lượng tơ trên thế giới đã đạt 186533 tấn. Sản lượng tơ tằm của các nước qua các năm Đơn vị: tấn tơ Năm 2001 2004 2006 2008 2010 2013 2015 Nước Trung Quốc 58.000 Nhật Bản 431 260 117 95 54 30 30 Brazin 1.177 770 550 568 Hàn Quốc 60 - - - 3 2 1 Uzbekistan 1.250 550 475 452 Nước khác 946 689 583 469 141 221 215 Tổng số 81.537 7 Như vậy sản lượng tơ thế giới từ năm 2001 đến 2015 đều không ngừng tăng lên. Dẫn liệu này chứng tỏ nhu cầu các sản phẩm tơ lụa của con người cũng ngày càng tăng. Tuy nhiên sức sản xuất tơ tằm của các nước có sự thay đổi tùy theo từng nước.

Do điều kiện tự nhiên và phong tục tập quán của dân tộc nghề sản xuất dâu tằm tơ ở Nhật Bản đã phát triển rất mạnh từ những năm 38 đến năm 70 của thế kỉ trước và trở thành nước có sản lượng tơ cao nhất. Nhưng sau đó do ngành công nghiệp phát triển mạnh đặc biệt khi phát hiện ra nguồn năng lượng đá dầu thì sản xuất dâu tằm tơ thu hẹp lại do thiếu đất, thiếu lao động. Theo kết quả điều tra của tổ chức dâu tằm Quốc tế (Sil review, 1990) đến năm 1982 Nhật Bản chỉ còn 1388000 hộ nuôi tằm, bằng 35% ở năm 1975, diện tích dâu còn 113000 ha và bằng 71% năm 1970. Tuy quy mô và sản lượng tơ tằm ở Nhật Bản giảm đi nhưng nhu cầu tiêu thụ tơ tằm của Nhật Bản không ngừng tăng lên.

Bình quân một người dân Nhật Bản trong một năm cần 239 gam tơ, cao gấp 17 lần so với lượng tiêu thụ tơ bình quân đầu người trên thế giới. Hàng năm Nhật Bản tiêu thụ tơ sống là 26400 tấn bằng 51,6% tổng lượng tiêu thụ tơ trên thế giới (Lu Fu-An et al. Từ những năm 80 của thế kỉ 20 trở lại đây lĩnh vực khoa học kĩ thuật dâu tằm tơ của Nhật Bản luôn đạt đỉnh cao. Những năm 60 của thế kỉ trước ngành sản xuất dâu tằm Nhật Bản chỉ tập trung áp dụng các biện pháp kĩ thuật để nâng cao hiệu quả sản xuất trên đơn vị diện tích dâu, sau những năm 60 tập trung vào biện pháp nâng cao giá trị ngày công lao động.

Vì thế thời gian để sản xuất ra một cân kén từ 6 giờ đã giảm xuống còn 3 giờ (Zheng Ming-Xia, 1987). So sánh chỉ tiêu về sản xuất dâu tằm ở Nhật Bản qua các năm Tổng sản Tổng sản Năng suất Bình quân Diện tích dâu Năng suất lượng kén lượng tơ kén/ha 5 năm (vạn ha) tơ/ha (kg) (vạn tấn) (vạn tấn) (kg) 1900 - 1904 31,0 9,9 726 318,8 23,4 1905 - 1959 18,6 11,4 1.884 630,0 100,8 1975 - 1980 13,3 8,3 83 711,8 126,0 8 Trung Quốc là quốc gia đã thay thế vị trí của Nhật Bản để trở thành nước có tổng sản lượng kén và tơ đứng đầu thế giới. Năm 1989 sản lượng tơ của Trung Quốc đạt 40700 tấn chiếm 61% tổng sản lượng tơ thế giới. Nhưng đến năm 2016 sản lượng tơ đã tăng lên 152000 tấn chiếm trên 81% tổng sản lượng tơ của thế giới (International Sericultural Commision, 2015).

Tổng diện tích dâu đạt trên 100 vạn hecta phân bố ở 22 tỉnh và thu hút trên 20 triệu hộ gia đình sản xuất dâu tằm (Lai Chuan Yu, 2013). Trong thời gian gần đây Trung Quốc đã thay đổi mặt hàng xuất khẩu sản phẩm tơ tằm. Từ chỗ xuất khẩu tơ nõn chuyển sang xuất khẩu sản phẩm thành phẩm của tơ tằm như lụa, quần áo và các mặt hàng tơ lụa khác nhằm nâng cao giá trị của tơ tằm và giải quyết thêm việc làm cho người lao động. Năm 1980 tỉ lệ xuất khẩu quần áo sản xuất từ lụa tơ tằm là 17% đến năm 2000 tăng lên 40% (Sil review, 1990).

Trong số 22 tỉnh có sản xuất dâu tằm Triết Giang là tỉnh có quy mô diện tích dâu lớn nhất chiếm trên 22% tổng diện tích dâu của cả nước. Năm 2008 tổng thu nhập kinh tế của sản xuất dâu tằm ở Triết Giang chiếm trên 30% tổng thu nhập sản xuất nông nghiệp (Silk worm rearing, 2009). Nhưng hiện nay do sự phát triển không đồng đều của ngành công nghiệp ở các địa phương nên chính phủ Trung Quốc đã chủ trương chuyển mạnh ngành sản xuất dâu tằm tơ đến các vùng có công nghiệp chưa phát triển mạnh để đảm bảo duy trì cả nước có trên 100 vạn hecta dâu. Vì thế Quảng Tây từ chỗ chỉ có diện tích dâu là 13300 ha vào năm 1999 nhưng đến năm 2004 tăng lên 76000 ha.

Mục tiêu đến năm 2010 đạt diện tích dâu 106000 ha và sản lượng kén tăng lên 1,5 lần so với năm 2004 (Loguoshi et al. Năm 2004 Trung Quốc có 530000 hộ trồng dâu nuôi tằm, thu nhập bình quân từ dâu tằm của mỗi hộ là 3000 NDT (Xiao Lian- Zhong, 2010). Ấn Độ là nước có sản lượng tơ tằm đứng thứ 2 thế giới, và cũng là nước duy nhất trên thế giới có đủ ba loại tơ tự nhiên là tơ tằm dâu (Silk of Bonbysc mori), tơ tằm thầu dầu (Silk of eri Silkworm) và tơ tằm tạc (Silk of tussah Silkworm). Đặc biệt khác với nhiều nước sản xuất dâu tằm tơ trên thế giới 90% 9 sản lượng tơ Ấn Độ sản xuất ra đều sử dụng cho nhu cầu tiêu dùng trong nước.

Sản xuất dâu tằm được coi là nền công nghiệp nông thôn của Ấn Độ để tạo thường xuyên công ăn việc làm cho 6 triệu người nông dân (Zhang Ting-Xing et al. Nền công nghiệp tơ tằm được xem là một thế mạnh trong nền kinh tế Ấn Độ, về khả năng giải quyết việc làm và luân chuyển của cải từ tầng lớp giàu có sang tầng lớp nghèo của xã hội. Hiện nay Ấn Độ có 242000 ha dâu chiếm 0,7% diện tích trồng trọt của cả nước. Dự kiến sẽ mở rộng diện tích dâu lên 396000 ha.

Ấn Độ có 21983 máy ươm tơ thủ công, 69 máy ươm tơ cải tiến, 8879 máy ươm tơ máy, và 215000 khung dệt thủ công, 30000 máy dệt lụa (Sil review, 1990). Ấn Độ chỉ xuất khẩu các mặt hàng tơ tằm hoàn tất như Sari, lụa may áo dài, quần áo tơ tằm và mặt hàng trang trí nội thất bằng tơ tằm như khăn trải giường, bọc đệm. Khí hậu, thời tiết ở Ấn Độ cũng gần giống như ở Việt Nam là mùa hè có nhiệt độ cao, thời gian mùa hè kéo dài, cho nên ở Ấn Độ cơ cấu tằm nuôi ở các vùng cũng bao gồm cả giống tằm lưỡng hệ và đa hệ. Theo số liệu của tổ chức dâu tằm thế giới (Sericologia isec, 2005) sản lượng tơ tằm của thế giới ở năm 2004 là 125629 tấn.

Dự kiến đến năm 2020 nhu cầu tơ tằm của thế giới sẽ tăng lên 2 - 3 lần so với hiện nay. Nhưng khả năng sản xuất của các nước chỉ đáp ứng được 60 - 70% nhu cầu tiêu dùng. Dẫn liệu này chứng tỏ ngành sản xuất dâu tằm chưa đáp ứng được nhu cầu tơ của con người. Tình hình sản xuất dâu tằm tơ của Việt Nam Nghề trồng dâu nuôi tằm ươm tơ ở Việt Nam có lịch sử trên 4000 năm.

Theo cuốn lịch sử Việt Nam (Tổng công ty dâu tằm tơ Việt Nam, 1993) có ghi: "Nghề dệt đã để lại nhiều chứng tích về sự tồn tại và phát triển trong suốt thời Hùng Vương. Từ sợi người ta đã dệt lưới cung cấp cho người đánh cá và dệt vải, đáp ứng nhu cầu may mặc của con người. Các loại vải lúc bấy giờ dệt bằng sợi bông, gai, đay và tơ tằm mà thư tích cổ của Trung Quốc ghi nhận đã có ở nước ta vào đầu thời Bắc thuộc". 10 Ngành sản xuất dâu tằm nước ta phát triển có sự thăng trầm qua từng giai đoạn lịch sử.

Từ trước năm 1930 diện tích dâu đã đạt 25000 ha. Một số cơ sở thí nghiệm dâu tằm do Pháp dựng lên ở Tuyên Quang, Thanh Ba (Phú Thọ), Phủ Lang Thương (Hà Bắc), Tân Châu (An Giang) (Tổng công ty dâu tằm tơ Việt Nam, 1993). Nhưng dấu mốc lịch sử nổi bật nhất của ngành sản xuất dâu tằm tơ Việt Nam vào thời kì từ năm 1986 - 1995 là đã mở rộng quan hệ giao lưu trao đổi kỹ thuật và hàng hoá với nhiều nước như Nhật Bản, Trung Quốc, Liên Xô, Ấn Độ, Hàn Quốc. Tham gia vào một số tổ chức như UNDP, FAO, uỷ ban tư vấn phát triển dâu tằm khu vực Châu Á Thái Bình Dương.

Thông qua đó chúng ta đã nhập một số máy móc, thiết bị phục vụ cho sản xuất và nghiên cứu khoa học. Hiện nay trong số 64 tỉnh thành phố của cả nước thì 31 tỉnh thành có trồng dâu nuôi tằm với 96691 hộ và 250534 lao động. Tổng thu nhập của sản xuất dâu tằm chiếm 0,8% tổng giá trị xuất khẩu sản phẩm nông nghiệp. Sản lượng kén đã tăng từ 12000 tấn năm 1995 lên 21000 tấn vào năm 2008 và đứng thứ 3 sau Trung Quốc và Ấn Độ.

Vùng phân bố, phân loại giống dâu và một số yêu cầu ngoại cảnh của cây dâu 1. Vùng phân bố và phân loại giống dâu Cây dâu tằm (Morus Alba. L) thuộc họ Mora Ceace trước kia là cây hoang dại. Theo Lu Fu An et al.

Theo thông báo của tổ chức FAO (1976) trên thế giới có hơn 30 quốc gia sản xuất dâu tằm tơ, hầu hết các nước có trồng dâu nuôi tằm nằm ở Bắc bán cầu (trừ Brazin ở 14 - 23o vĩ độ Nam). Trong đó các nước ở vĩ độ cao (25 - 28 o vĩ độ Bắc) là Nhật Bản, Trung Quốc, Liên Xô (cũ), Triều Tiên, Ấn Độ, Nam Tư, Pháp, Tây Ban Nha, Ý, Hy Lạp, Thổ Nhĩ Kỳ, Hungary, Sirya, Ba Lan, Bungary, Li Băng, Afghanistan, Rumani. Một số nước khác tuy cũng ở Bắc bán cầu nhưng thuộc vĩ 11 độ thấp (15 - 25 o vĩ Bắc) là Ấn Độ, Srilanca, Ai Cập, Thái Lan, Việt Nam, Indonesia, Myanma (Alier M.