Luận văn thạc sĩ hay nghiên cứu chọn tạo giống hoa đồng tiền gerbera jamesonii bằng phương pháp đột biến kết hợp với nuôi cấy mô tế bào

Nghiên cứu chọn tạo giống hoa đồng tiền gerbera jamesonii qua phương pháp đột biến và nuôi cấy mô tế bào, mở ra hướng đi mới trong nông nghiệp.

• Tác giả: Phạm Thị Mai
• Người hướng dẫn: TS. Lê Đức Thảo
• Trường học: Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật
• Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm
• Đề tài: Nghiên cứu chọn tạo giống hoa đồng tiền (Gerbera Jamesonii) bằng phương pháp đột biến kết hợp với nuôi cấy mô tế bào
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sỹ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Mục tiêu của đề tài
• 1.3. Yêu cầu của đề tài
• 1.4. Ý nghĩa của đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Nguồn gốc, phân loại và đặc điểm thực vật học của cây hoa đồng tiền
• 2.1.1. Nguồn gốc, vị trí, phân loại
• 2.1.2. Đặc điểm thực vật học của cây hoa đồng tiền
• 2.2. Yêu cầu sinh thái của cây hoa đồng tiền
• 2.2.1. Nhiệt độ
• 2.2.2. Ánh sáng
• 2.2.3. Độ ẩm
• 2.2.4. Đất
• 2.2.5. Dinh dưỡng
• 3. CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đối tượng nghiên cứu
• 3.2. Vật liệu nghiên cứu
• 3.3. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 3.4. Nội dung nghiên cứu
• 3.5. Phương pháp nghiên cứu
• 3.6. Các chỉ tiêu theo dõi và phương pháp theo dõi
• 3.7. Phương pháp xử lý số liệu
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Nghiên cứu gây đột biến bằng chiếu xạ tia Gamma trên mô sẹo giống hoa đồng tiền in vitro
• 4.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của các liều chiếu xạ đến khả năng tái sinh của cây hoa đồng tiền in vitro qua 5 thế hệ (M1V5)
• 4.3. Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của liều chiếu xạ đến sinh trưởng, phát triển của cây con ngoài vườn ươm
• 4.4. Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của liều chiếu xạ đến sinh trưởng, phát triển của các giống đồng tiền ngoài đồng ruộng
• 4.5. Đánh giá các đặc tính nông sinh học của các giống hoa đồng tiền đột biến ngoài đồng ruộng
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu chọn tạo giống hoa đồng tiền Gerbera Jamesonii

Nghiên cứu chọn tạo giống hoa đồng tiền (Gerbera Jamesonii) bằng phương pháp đột biến và nuôi cấy mô là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ sinh học. Hoa đồng tiền không chỉ có giá trị kinh tế cao mà còn được ưa chuộng trong ngành công nghiệp hoa cắt cành. Việc áp dụng các phương pháp hiện đại như đột biến gen và nuôi cấy mô giúp cải thiện chất lượng và năng suất giống hoa này.

1.1. Giới thiệu về hoa đồng tiền và giá trị kinh tế

Hoa đồng tiền (Gerbera Jamesonii) là một trong những loại hoa cắt cành phổ biến nhất. Với màu sắc đa dạng và hình dáng đẹp, hoa đồng tiền được ưa chuộng trong trang trí và làm quà tặng. Giá trị kinh tế của hoa đồng tiền ngày càng tăng, đặc biệt trong bối cảnh nhu cầu tiêu thụ hoa cắt cành tăng cao.

1.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu chọn tạo giống hoa

Nghiên cứu chọn tạo giống hoa đồng tiền không chỉ giúp nâng cao năng suất mà còn cải thiện chất lượng hoa. Việc áp dụng công nghệ sinh học trong chọn giống giúp tạo ra các giống hoa mới có khả năng chống chịu tốt hơn với điều kiện môi trường và dịch bệnh.

II. Vấn đề và thách thức trong chọn tạo giống hoa đồng tiền

Mặc dù hoa đồng tiền có nhiều ưu điểm, nhưng việc chọn tạo giống vẫn gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như sự thoái hóa giống, khả năng chống chịu kém và nguồn gen hạn chế là những yếu tố cần được giải quyết. Việc áp dụng phương pháp đột biến có thể giúp khắc phục những vấn đề này.

2.1. Sự thoái hóa giống và ảnh hưởng đến năng suất

Sự thoái hóa giống hoa đồng tiền thường xảy ra do nhân giống bằng phương pháp tách chồi. Điều này dẫn đến chất lượng cây giống thấp và năng suất không ổn định. Việc áp dụng phương pháp đột biến có thể tạo ra các giống mới với tính trạng di truyền ổn định hơn.

2.2. Khả năng chống chịu và nguồn gen hạn chế

Khả năng chống chịu của hoa đồng tiền đối với các yếu tố sinh học và phi sinh học còn hạn chế. Nguồn gen trong tự nhiên cũng không phong phú, điều này làm giảm khả năng tạo ra các giống mới. Phương pháp đột biến có thể mở rộng nguồn gen và tạo ra các biến dị có giá trị.

III. Phương pháp đột biến trong chọn tạo giống hoa đồng tiền

Phương pháp đột biến là một trong những giải pháp hiệu quả trong việc chọn tạo giống hoa đồng tiền. Việc sử dụng tia Gamma để gây đột biến giúp tạo ra các biến dị di truyền phong phú, từ đó nâng cao chất lượng giống hoa.

3.1. Nguyên lý và quy trình gây đột biến

Gây đột biến bằng tia Gamma là phương pháp sử dụng bức xạ để tạo ra các biến dị trong gen. Quy trình này bao gồm việc chiếu xạ mô sẹo của giống hoa đồng tiền, từ đó theo dõi sự phát triển và khả năng tái sinh của cây.

3.2. Lợi ích của phương pháp nuôi cấy mô

Nuôi cấy mô là phương pháp giúp nhân giống nhanh chóng và hiệu quả. Kết hợp với phương pháp đột biến, nuôi cấy mô giúp tạo ra các giống hoa đồng tiền có chất lượng cao và khả năng sinh trưởng tốt hơn.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc áp dụng phương pháp đột biến và nuôi cấy mô đã tạo ra các giống hoa đồng tiền mới với nhiều ưu điểm vượt trội. Các giống này không chỉ có khả năng chống chịu tốt mà còn có chất lượng hoa đẹp hơn.

4.1. Đánh giá các giống hoa đồng tiền đột biến

Các giống hoa đồng tiền đột biến đã được đánh giá về khả năng sinh trưởng, phát triển và chất lượng hoa. Kết quả cho thấy các giống này có khả năng chống chịu tốt hơn với điều kiện môi trường khắc nghiệt.

4.2. Ứng dụng trong sản xuất thực tiễn

Các giống hoa đồng tiền mới đã được đưa vào sản xuất thực tiễn, mang lại hiệu quả kinh tế cao cho người trồng. Việc áp dụng công nghệ sinh học trong chọn giống đã mở ra hướng đi mới cho ngành hoa.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu chọn tạo giống hoa đồng tiền

Nghiên cứu chọn tạo giống hoa đồng tiền bằng phương pháp đột biến và nuôi cấy mô đã chứng minh được tính khả thi và hiệu quả. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giống hoa mới có giá trị kinh tế cao.

5.1. Tương lai của công nghệ chọn giống

Công nghệ chọn giống hoa đồng tiền sẽ tiếp tục phát triển với sự hỗ trợ của các phương pháp hiện đại. Việc nghiên cứu sâu hơn về di truyền và sinh học phân tử sẽ giúp tạo ra các giống hoa có chất lượng tốt hơn.

5.2. Định hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc mở rộng nguồn gen và cải thiện khả năng chống chịu của giống hoa đồng tiền. Điều này sẽ giúp nâng cao năng suất và chất lượng hoa trong sản xuất.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Hoa đồng tiền (Gerbera jamesonii) hiện giữ vị trí thứ 5 trong ngành công nghiệp hoa cắt cành toàn cầu nhờ hình thái hoa cân đối, màu sắc đa dạng, độ bền cành vượt trội và khả năng ra hoa liên tục quanh năm. Theo thống kê của các tổ chức hoa quốc tế, tổng diện tích gieo trồng hoa đồng tiền trên thế giới đạt khoảng 305.105 ha, trong đó khu vực Châu Á - Thái Bình Dương chiếm tỷ trọng lớn nhất với 215.386 ha. Tại thị trường Việt Nam, diện tích sản xuất hoa đồng tiền chiếm khoảng 9% tổng diện tích hoa cả nước, đem lại giá trị kinh tế trung bình gần 50 triệu đồng/sào/năm tại các vùng chuyên canh như Đà Lạt, Hà Nội và Hưng Yên.

Mặc dù nhu cầu thị trường không ngừng gia tăng từ 10% đến 15% mỗi năm, công tác sản xuất hoa đồng tiền trong nước đang đối mặt với nhiều rào cản lớn. Phương pháp nhân giống vô tính truyền thống bằng tách chồi bộc lộ nhược điểm làm cây giống nhanh bị thoái hóa và nhiễm virus nặng nề. Trong khi đó, các phương pháp lai hữu tính thông thường bị giới hạn bởi quỹ gen tự nhiên hẹp và tần số phát sinh đột biến tự nhiên cực kỳ thấp, chỉ ở mức 10^-7.

Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn, đề tài tập trung giải quyết bài toán tạo nguồn biến dị di truyền mới bằng cách ứng dụng công nghệ bức xạ hạt nhân tia Gamma nguồn Coban-60 (Co-60) tác động lên mô sẹo in vitro, kết hợp kỹ thuật vi nhân giống để chọn tạo các dòng hoa đồng tiền đột biến ưu việt. Nghiên cứu được triển khai trên 4 giống hoa đồng tiền kép nhập nội tại Viện Di truyền Nông nghiệp và Trại giống hoa Văn Giang (Hưng Yên) trong giai đoạn 2014 - 2015. Kết quả đạt được mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc, cung cấp dữ liệu định lượng chính xác về dải liều chiếu xạ hữu hiệu từ 5 Gy đến 70 Gy, thiết lập quy trình tạo dòng đột biến có năng suất cao và màu sắc độc đáo phục vụ thương mại hóa.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết đột biến phóng xạ thực nghiệm và nguyên lý toàn năng của tế bào thực vật trong công nghệ nuôi cấy mô tế bào (in vitro).

• Lý thuyết đột biến phóng xạ bằng bức xạ ion hóa: Tia Gamma phát ra từ nguồn đồng vị phóng xạ Co-60 mang năng lượng cao, có khả năng xuyên sâu vào tế bào thực vật, tạo ra các gốc tự do gây đứt gãy mạch phân tử DNA, tái sắp xếp cấu trúc nhiễm sắc thể và phát sinh các biến dị di truyền nhân tạo mà không làm phá vỡ toàn bộ hệ gen nền tảng.
• Lý thuyết nuôi cấy mô tế bào và biến dị dòng soma (Somaclonal Variation): Khi nuôi cấy mô phân sinh chưa phân hóa (mô sẹo - callus) trong điều kiện nhân tạo vô trùng kết hợp xử lý tác nhân đột biến ở giai đoạn sớm, tần số xuất hiện biến dị di truyền tăng lên gấp nhiều lần so với ngoài tự nhiên. Môi trường in vitro đóng vai trò là công cụ chọn lọc, duy trì, nhân nhanh và làm thuần các cá thể đột biến đồng nhất, khắc phục triệt để hiện tượng phân ly tế bào khảm (chimera).
• Các khái niệm cốt lõi: Mô sẹo (callus), liều lượng hấp thụ bức xạ (đơn vị Gray - Gy), thế hệ đột biến vô tính (M1V1 đến M1V5), hệ số nhân chồi và tỷ lệ tái sinh cơ quan.

Phương pháp nghiên cứu

• Đối tượng và quy mô mẫu nghiên cứu: Nghiên cứu sử dụng 4 giống hoa đồng tiền kép nhập nội gồm DT1 (màu vàng - Gerbera Cabana), DT2 (tím hồng - Gerbera Banesa), DT3 (màu cam - Gerbera Cherokee) và DT4 (màu hồng - Gerbera Rosalin). Nguồn mẫu ban đầu là nụ hoa 10 ngày tuổi khỏe mạnh, sạch bệnh. Quy mô thí nghiệm gồm 15 bình nuôi cấy/công thức/giống (mỗi bình chứa 4 mẫu mô sẹo trong giai đoạn tạo sẹo; 10 đến 18 mẫu/bình trong giai đoạn nhân chồi và ra rễ).
• Phương pháp chọn mẫu và bố trí thí nghiệm: Phương pháp lấy mẫu có chủ đích được áp dụng nhằm tuyển chọn nụ hoa đúng độ tuổi 10 ngày để tối ưu hóa khả năng phân chia tế bào. Khối mô sẹo đạt kích thước 0,7 - 1,0 cm đồng đều được xử lý chiếu xạ tia Gamma tại Trung tâm Chiếu xạ Hà Nội với 8 dải liều: 5 Gy, 10 Gy, 20 Gy, 30 Gy, 40 Gy, 50 Gy, 60 Gy, 70 Gy và đối chứng 0 Gy. Các thí nghiệm vườn ươm và đồng ruộng được bố trí theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCB) gồm 3 lần lặp lại, diện tích mỗi ô 20 m2, mật độ trồng tiêu chuẩn 6 cây/m2 (khoảng cách 30 x 30 cm).
• Phương pháp phân tích dữ liệu và lý do lựa chọn: Các chỉ tiêu nông sinh học, động thái tăng trưởng và chất lượng hoa được thu thập theo phương pháp chuẩn của Trung tâm Thương mại Quốc tế về Sản xuất Hoa cắt cành (ITC, Thụy Sĩ). Toàn bộ số liệu thực nghiệm được phân tích phương sai (ANOVA) bằng phần mềm IRRISTAT 5.0 và Microsoft Excel 2007. Phương pháp phân tích phương sai hai nhân tố được lựa chọn nhằm kiểm định chính xác sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các liều chiếu xạ và giữa các giống ở độ tin cậy 95% (p < 0,05). Timeline nghiên cứu được thực hiện xuyên suốt 24 tháng qua 5 chu kỳ cấy chuyển liên tục từ thế hệ M1V1 đến M1V5.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

• Xác định nồng độ chất điều hòa sinh trưởng tối ưu cho tạo mô sẹo: Môi trường MS bổ sung 0,75 mg/l 2,4-D cho tỷ lệ cảm ứng tạo mô sẹo cao nhất ở cả 4 giống đồng tiền, đạt từ 96,65% đến 98,72% sau 4 tuần nuôi cấy. Ngược lại, công thức đối chứng không bổ sung 2,4-D khiến mẫu bị hóa nâu và chết 100%, trong khi nồng độ cao 1,0 mg/l 2,4-D làm giảm tỷ lệ tạo sẹo xuống còn 75,65% - 81,26% do ức chế sinh trưởng.
• Xác định ngưỡng liều gây chết và dải liều biến dị hữu hiệu: Liều chiếu xạ tia Gamma tỷ lệ nghịch với khả năng sống sót của mô sẹo. Dải liều 60 - 70 Gy là ngưỡng gây chết hoàn toàn với tỷ lệ mô sẹo sống sau 30 ngày đạt 0%. Ở liều 50 Gy, tỷ lệ sống sót chỉ đạt 4,5% - 7,2% và hoàn toàn mất khả năng tái sinh chồi (0%). Dải liều 20 - 30 Gy duy trì tỷ lệ sống từ 32,7% đến 59,2%, là khoảng liều xuất hiện nhiều biến dị hình thái nhất.
• Biến động khả năng tái sinh chồi và nhân nhanh qua 5 thế hệ in vitro: Tỷ lệ tái sinh chồi giảm từ mức 80,3% - 88,6% ở đối chứng (đạt 4,5 - 5,8 chồi/mẫu) xuống còn 30,3% - 32,0% ở liều 40 Gy (đạt 0,3 - 0,8 chồi/mẫu). Sau 5 lần cấy chuyển (M1V5), hệ số nhân chồi giảm dần từ 3,26 - 3,65 lần (đối chứng) xuống 1,83 - 2,45 lần (liều 40 Gy). Các dạng biến dị hình thái chồi như lá ngọn quăn ở giống DT1 và lá bạch tạng ở giống DT2 xuất hiện rõ rệt ở liều 20 Gy.
• Tác động của chiếu xạ đến sinh trưởng ngoài vườn ươm và đồng ruộng: Cây con từ mô sẹo chiếu xạ liều cao bị suy giảm sinh trưởng rõ rệt. Tỷ lệ sống ngoài đồng ruộng giảm từ 100% (đối chứng) xuống còn 35,6% - 61,6% ở liều 40 Gy. Bức xạ ion hóa làm chậm chu kỳ sinh trưởng: thời gian từ trồng đến nở hoa kéo dài từ 107,5 - 112,4 ngày (đối chứng) lên 130,7 - 135,3 ngày (liều 40 Gy), chậm hơn đối chứng từ 20 đến 25 ngày.

Thảo luận kết quả

Tác động ức chế của tia Gamma lên mô sẹo và cây con bắt nguồn từ cơ chế tổn thương bức xạ ở cấp độ phân tử và tế bào. Sự phá hủy cấu trúc màng tế bào cùng hiện tượng sai hình nhiễm sắc thể đã làm suy giảm hoạt tính của các phytohormone nội sinh (auxin và cytokinin), dẫn đến việc giảm chiều dài rễ từ 0,65 - 0,80 cm (đối chứng) xuống 0,30 - 0,50 cm (liều 40 Gy), đồng thời số rễ trung bình giảm mạnh từ 6,7 - 7,2 rễ xuống 2,1 - 3,2 rễ/cây.

Khi so sánh với các công bố quốc tế, kết quả này hoàn toàn tương thích với phát hiện của các nhà khoa học trên thế giới khi nghiên cứu chiếu xạ tia Gamma từ 20 đến 60 Gy trên cây hoa đồng tiền, ghi nhận sinh khối tươi mô sẹo giảm xuống còn 76,4% và số chồi tái sinh suy giảm đáng kể. Đồng thời, ngưỡng liều gây chết 60 - 70 Gy xác lập trong luận văn cũng củng cố thêm các nghiên cứu trước đây về ngưỡng bức xạ trên cây hoa cúc và hoa đồng tiền tại Việt Nam.

Để nâng cao tính trực quan, toàn bộ động thái tăng trưởng chiều cao cây (giảm từ 28,7 - 30,3 cm ở đối chứng xuống 18,9 - 20,4 cm sau 90 ngày ở liều 40 Gy) và tốc độ ra lá (từ 14,5 - 17,7 lá giảm còn 10,0 - 10,9 lá/cây) nên được thể hiện qua biểu đồ đường động thái sinh trưởng nhiều mốc thời gian (30, 60, 90 ngày). Sự tương quan giữa các liều chiếu và tần số phát sinh biến dị màu sắc hoa có thể trình bày thông qua bảng tổng hợp so sánh các chỉ tiêu nông sinh học, hỗ trợ đắc lực cho việc sàng lọc cá thể đột biến.

Đề xuất và khuyến nghị

• Chuẩn hóa quy trình cảm ứng tạo mô sẹo đồng nhất: Ứng dụng môi trường nền MS bổ sung chính xác 0,75 mg/l 2,4-D cùng 2% sucrose và 7 g/l agar để tạo nguồn mô sẹo dồi dào, đạt tỷ lệ tạo sẹo ổn định trên 96% trong vòng 4 tuần; giải pháp do các phòng thí nghiệm công nghệ sinh học thực vật triển khai định kỳ.
• Áp dụng dải liều chiếu xạ mục tiêu 20 - 30 Gy: Sử dụng nguồn Co-60 với thời gian chiếu chuẩn 60 phút tại các trung tâm chiếu xạ chuyên trách để xử lý mô sẹo hoa đồng tiền. Dải liều này giúp tối ưu hóa tần số xuất hiện biến dị có lợi từ 15% đến 25% mà vẫn đảm bảo tỷ lệ sống mô sẹo trên 35% - 50%, thực hiện trong 6 tháng đầu của chu kỳ chọn giống.
• Quy chuẩn hóa chu trình vi nhân giống qua 5 thế hệ in vitro: Tiến hành cấy chuyển định kỳ qua 5 chu kỳ (M1V1 đến M1V5) trên môi trường bổ sung BAP 0,75 mg/l hoặc Kinetin 1,0 mg/l kết hợp 10% nước dừa. Quy trình này giúp thanh lọc hoàn toàn các mô khảm, đạt độ thuần nhất kiểu hình trên 90% trước khi đưa cây con ra vườn ươm, do các viện nghiên cứu chuyên ngành phụ trách trong 12 tháng.
• Mở rộng khảo nghiệm đồng ruộng và đăng ký bảo hộ giống mới: Đưa các dòng đột biến ưu tú về màu sắc và độ dày cánh hoa vào hệ thống khảo nghiệm giá trị canh tác và sử dụng (VCU) tại Hưng Yên và Lâm Đồng với quy mô tối thiểu 500 m2/dòng. Đặt mục tiêu đạt năng suất hoa cắt cành trên 1,5 cành/cây/lứa và hoàn tất hồ sơ công nhận giống hoa mới trong thời gian 24 đến 36 tháng; do Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn phối hợp với doanh nghiệp hoa thương phẩm chủ trì.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Nhà khoa học, giảng viên và học viên cao học ngành Công nghệ sinh học, Di truyền và Chọn giống cây trồng: Sử dụng luận văn làm tài liệu nghiên cứu chuyên sâu về phương pháp kết hợp bức xạ ion hóa tia Gamma với nuôi cấy mô tế bào để tạo nguồn vật liệu khởi đầu đột biến.
• Kỹ thuật viên tại các trung tâm giống cây trồng và phòng thí nghiệm nuôi cấy mô (tissue culture): Áp dụng trực tiếp các công thức môi trường khử trùng mẫu bằng dung dịch HgCl2 0,1% (7 đến 10 phút), môi trường tạo sẹo 2,4-D 0,75 mg/l và môi trường kích rễ α-NAA 0,1 - 0,3 mg/l nhằm nâng cao tỷ lệ ra ngôi thành công lên trên 90%.
• Chủ trang trại, hợp tác xã và doanh nghiệp sản xuất hoa thương phẩm: Tham khảo quy trình chăm sóc giai đoạn vườn ươm với giá thể đất mùn và trấu hun tỷ lệ 1:1, mật độ canh tác chuẩn 6 cây/m2 để gia tăng tỷ lệ hoa cắt cành loại 1 và giảm sự phụ thuộc vào giống nhập nội đắt đỏ.
• Cán bộ quản lý nông nghiệp và cơ quan chuyển giao tiến bộ kỹ thuật: Sử dụng các dữ liệu khoa học thực nghiệm để xây dựng đề án ứng dụng năng lượng nguyên tử trong nông nghiệp phục vụ phát triển kinh tế địa phương.

Câu hỏi thường gặp

• Liều lượng chiếu xạ tia Gamma nào tối ưu nhất cho việc chọn giống hoa đồng tiền? Dải liều 20 - 30 Gy từ nguồn Co-60 là khoảng liều tối ưu nhất. Ở dải liều này, mô sẹo duy trì tỷ lệ sống từ 32,7% đến 59,2%, đồng thời kích thích tần số biến dị kiểu hình cao nhất về màu sắc hoa và hình dạng cánh mà không làm mất khả năng tái sinh chồi như liều trên 40 Gy.

• Tại sao bắt buộc phải nhân nhanh chồi đột biến qua 5 thế hệ in vitro (M1V5)? Chiếu xạ mô sẹo thường tạo ra các thể khảm tế bào (chimera). Việc nhân vô tính liên tục qua 5 thế hệ cấy chuyển (M1V1 đến M1V5) giúp phân lập các dòng tế bào đột biến thuần nhất, loại bỏ hiện tượng phân ly và cố định các tính trạng di truyền ổn định trước khi trồng ngoài đồng ruộng.

• Nồng độ chất điều hòa sinh trưởng 2,4-D bao nhiêu là tốt nhất để tạo mô sẹo? Nồng độ 0,75 mg/l 2,4-D bổ sung vào môi trường MS cơ bản mang lại hiệu quả cao nhất với tỷ lệ tạo sẹo đạt từ 96,65% đến 98,72%. Nếu không bổ sung 2,4-D mẫu sẽ chết 100%, trong khi nồng độ 1,0 mg/l làm giảm tỷ lệ tạo sẹo xuống dưới 81,3% do ngộ độc sinh trưởng.

• Chiếu xạ tia Gamma ảnh hưởng ra sao đến thời gian ra hoa ngoài đồng ruộng? Xử lý bức xạ liều càng cao càng làm kéo dài thời gian sinh trưởng của cây. Cây ở liều 40 Gy cần từ 110,7 đến 118,5 ngày để xuất hiện nụ và từ 130,7 đến 135,3 ngày để nở hoa, chậm hơn từ 20 đến 25 ngày so với cây đối chứng không chiếu xạ.

• Vì sao hoa đồng tiền lại là đối tượng lý tưởng cho chọn giống bằng đột biến phóng xạ? Hoa đồng tiền là cây cảnh nhân giống vô tính phục vụ mục đích thẩm mỹ, không chịu các rủi ro an toàn thực phẩm như cây lương thực. Do đó, các đột biến thay đổi màu sắc, độ bền cành hay dạng cánh dễ dàng được sàng lọc, nhân nhanh qua nuôi cấy mô và thương mại hóa nhanh chóng.

Kết luận

• Tối ưu hóa thành công công thức môi trường cảm ứng mô sẹo với 0,75 mg/l 2,4-D, đạt tỷ lệ tạo sẹo trên 96,6% ở cả 4 giống hoa đồng tiền nghiên cứu.
• Xác định chính xác ngưỡng liều gây chết hoàn toàn của tia Gamma Co-60 đối với mô sẹo hoa đồng tiền là 60 - 70 Gy và ngưỡng triệt tiêu tái sinh chồi là 50 Gy.
• Khẳng định dải liều 20 - 30 Gy là vùng liều hữu hiệu nhất để tạo nguồn biến dị di truyền phong phú về hình thái chồi, màu sắc và cấu trúc hoa.
• Làm sáng tỏ quy luật ức chế sinh trưởng của tia bức xạ đối với chiều cao cây, số lá và khả năng đẻ nhánh xuyên suốt từ giai đoạn in vitro, vườn ươm đến đồng ruộng.
• Phân lập và ổn định thành công các dòng đột biến triển vọng qua 5 thế hệ cấy chuyển in vitro (M1V5), tạo tiền đề vững chắc cho việc chọn tạo giống mới.

Đóng góp lớn nhất của luận văn là đã hoàn thiện gói quy trình công nghệ tích hợp giữa chiếu xạ tia Gamma Co-60 và vi nhân giống in vitro, giải quyết triệt để sự hạn chế về nguồn gen của hoa đồng tiền tại Việt Nam. Trong kế hoạch 12 - 24 tháng tới, các dòng đột biến tiềm năng cần tiếp tục được khảo nghiệm diện rộng tại các vùng sinh thái trọng điểm và phân tích chỉ thị phân tử để giải mã cơ chế biến dị gen.

Quý độc giả, các viện nghiên cứu và doanh nghiệp sản xuất giống hoa hãy nhanh chóng tiếp cận toàn văn công trình nghiên cứu để cùng hợp tác, phát triển và đưa các giống hoa đồng tiền đột biến chất lượng cao vào sản xuất đại trà!

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Hoa đồng tiền (Gerbera jamesonii) là loại hoa xếp vị trí thứ 5 trong công nghiệp hoa cắt cành. Đây là một loại hoa đẹp, hình dáng, màu sắc phong phú đa dạng, hoa có độ bền lâu và đặc biệt là khả năng ra hoa quanh năm, tỷ lệ hoa thương phẩm cao, kỹ thuật trồng trọt, chăm sóc đơn giản, ít tốn công. Vì thế diện tích trồng hoa đồng tiền ngày càng được mở rộng, lượng tiêu thụ và giá cả ngày một tăng(Nguyễn Văn Hồng, 2009) [9].

Nhờ đặc điểm ưu việt đó, mặc dù mới du nhập vào nước ta song hoa đồng tiền đã được người tiêu dùng rất ưa chuộng và hiện đang là loại hoa có giá trị kinh tế cao. Nắm bắt được thực trạng đó rất nhiều người làm vườn đã chuyển sang trồng hoa đồng tiền và mang lại hiệu quả kinh tế cao cho người sản xuất. Trước đây, hoa đồng tiền chủ yếu được nhân giống bằng tách chồi(Lê Huy Hàm và cs, 2012) [7]. Phương pháp này thực hiện khá đơn giản, ít tốn kém song chất lượng cây giống ban đầu thường thấp, nhanh bị thoái hóa do nấm bệnh và virut.

Trong nhiều năm trở lại đây, cùng với sự phát triển của công nghệ tế bào thực vật, với ưu điểm hệ số nhân giống cao, chất lượng được đảm bảo nên cây giống in vitrođồng tiền đã dần thay thế cây giống tách chồi. Trong chọn giống, lai giống nhân tạo dù có tiềm năng vô hạn trong việc tạo ra các tổ hợp có đặc tính mới mà có thể được chọn lọc trong quần thể phân ly nhưng nó chỉ là sự phân bổ lại và tái tổ hợp nguồn gen sẵn có(Nguyễn Minh Công, 2005) [4]. Vấn đề là sự giới hạn nguồn gen trong tự nhiên và tỷ lệ đột biến tự nhiên rất thấp, chỉ khoảng 10-7. Ngược lại, phương pháp đột biến có thể cải tiến tính trạng đơn mà không gây ra sự tổn thương sâu trong bộ gen, đồng thời làm tăng nguồn tài nguyên di truyền cho lai giống nhân tạo và các biến dị di truyền mới có khả năng thích ứng tốt.

Việc sử dụng kỹ thuật đột biến trong cải tiến giống cây trồng trong những thập kỷ qua cho thấy nó là phương pháp chọn giống hiệu quả nhằm cải tiến năng suất, chất lượng và khả năng chống chịu với các yếu tố sinh học và phi sinh học. Bởi vậy phương pháp đột biến đang được sử dụng một cách hiệu quả trong cải tiến giống cây trồng (Trần Duy Quý, 1997) [13]. Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 2 Đối với cây hoa, việc xử lý đột biến có nhiều thuận lợi hơn so với các loại cây lương thực do tính chất sử dụng của nó ít dẫn đến sự lo ngại về sức khoẻ của con người(Nguyễn Thị Kim Lý, Lê Đức Thảo, 2007) [11]. Ngoài ra, các mục tiêu của việc xử lý đột biến trên cây hoa thường liên quan đến một số chỉ tiêu chính như màu sắc hoa, kích thước hoa, tính chống chịu,… Khi xuất hiện biến dị, nhà chọn giống có thể chọn lọc cá thể, nhân vô tính để đánh giá các dòng thu được.

Do đó, thời gian cho chọn giống thường ngắn hơn so với các cây trồng khác. Vì vậy, có thể nói rằng, phương pháp chọn giống hoa bằng xử lý đột biến là một phương pháp đầy triển vọng trong công tác chọn tạo giống hoa mới cho sản xuất(Lê Đức Thảo, 2009) [15]. Công nghệ xử lý đột biến in vitro bằng các tác nhân vật lý đã trở thành công cụ hữu hiệu trong chọn tạo giống cây trồng(Nguyễn Thị Lý Anh và cs, 2015) [1]. Phương pháp này tạo ra nguồn biến dị di truyền phong phúvà hỗ trợ đắc lực cho công tác chọn giống.

Trong số các tác nhân vật lý được sử dụng hiện nay thì tia Gamma là tác nhân thường được sử dụng rộng rãi nhất. Một số đặc điểm thường được quan tâm khi chọn giống hoa, cây cảnh đột biến là: thay đổi màu sắc hoa, đặc điểm hình thái hoa, màu sắc lá, giảm thời gian sinh trưởng, tăng cường khả năng chống chịu sâu bệnh, khắc phục những nhược điểm của giống cũ…(Nguyễn Thị Kim Lý, Lê Đức Thảo, 2007) [11]. Kỹ thuật chọn giống với sự hỗ trợ của đột biến cùng với công nghệ sinh học, đặc biệt là công nghệ nuôi cấy mô tế bào đã có đóng góp đáng kể nâng cao chất lượng giống hoa. Xuất phát từ thực tiễn đó, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chọn tạo giống hoa đồng tiền (Gerbera jamesonii) bằng phương pháp đột biến kết hợp với nuôi cấy mô tế bào”.

Mục tiêu của đề tài - Nghiên cứu ảnh hưởng của xử lý đột biến bằng tia Gamma đến sinh trưởng, phát triển của một số giống hoa đồng tiềntrong in vitro. - Nghiên cứu ảnh hưởng của xử lý đột biến bằng tia Gamma đến sinh trưởng, phát triển của một số giống hoa đồng tiềnở giai đoạn vườn ươm và ngoài đồng ruộng. Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 3 - Theo dõi đánh giá khả năng xuất hiện biến dị ngoài đồng ruộng và xác định những dòng biến dị có triển vọng phục vụ cho công việc chọn tạo giống hoa đồng tiền mới. Yêu cầu của đề tài - Xác định được ảnh hưởng của liều chiếu xạ đến tỷ lệ sống, khả năng tái sinh chồi, hệ số nhân, khả năng sinh trưởng, phát triển và khả năng xuất hiện biến dị của cây hoa đồng tiềnin vitro sau chiếu xạ.

- Đánh giá được ảnh hưởng của liều lượng chiếu xạ đến khả năng sinh trưởng và phát triển của cây con nuôi cấy mô ở giai đoạn vườn ươm. - Đánh giá được ảnh hưởng của liều chiếu xạ đến khả năng sinh trưởng, phát triển, các tính trạng nông sinh học và khả năng xuất hiện biến dị của các giống đồng tiền nghiên cứu ngoài đồng ruộng từ đó chọn lọc được những dòng biến dị triển vọng. Ý nghĩa của đề tài 1. Ý nghĩa khoa học - Đề tài cung cấp các dẫn liệu khoa học bước đầu về ứng dụng của phương pháp chiếu xạ tia Gamma nguồn Co60 trong chọn giống hoa đồng tiền.

- Các kết quả nghiên cứu của đề tài cũng là tài liệu tham khảo trong việc nghiên cứu, giảng dạy có giá trị cho lĩnh vực công nghệ sinh học và chọn tạo giống cây trồng. Ý nghĩa thực tiễn Đề tài đã tạo ra các dòng hoa đồng tiền đột biến có triển vọng, là cơ sở cho chọn giống hoa đồng tiền mới bằng phương pháp chiếu xạ. Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 4 Chƣơng1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.

Nguồn gốc, phân loại và đặc điểm thực vật học của cây hoa đồng tiền 1. Nguồn gốc, vị trí, phân loại Cây hoa đồng tiền có tên khoa học là Gerbera jamesonii, có nguồn gốc từ Nam Phi (http://winmastergardener. Theo hệ thống học thực vật mới nhất, cây hoa đồng tiền được phân loại như sau: Giới: Plantae Ngành: Magnoliophyta Lớp: Magnoliopsida (lớp hai lá mầm) Phân lớp: Asteridae Bộ: Asterales Họ: Asteraceae(họ cúc) Chi: Gerbera (Trần Hợp, 1999) [8] Chi đồng tiền Gerbera có khoảng 40 loài, đã được phân loại vào năm 1737 bởi Gronovius và đặt tên theo nhà thực vật học người Đức, Traugott Gerber [64] và các loài jamesonii được đặt theo tên của Robert Jameson (Shankar Paudel, 2014) [52]. Năm 1889, đồng tiền được Hooker miêu tả lần đầu tiên trong tạp chí tư vấn Curtis dưới tên gọi cúc Transrace hay cúc Barbetan (Shankar Paudel, 2014) [52].

Hiện nay trên thế giới có hàng trăm giống khác nhau với các hình dạng và kích thước hoa, màu sắc hoa và nhị hoa rất đa dạng. Đặc điểm thực vật học của cây hoađồng tiền Cây hoa đồng tiền thuộc cây thân thảo, nhiều năm(Lê Huy Hàm và cs, 2012) [7], có những đặc điểm thực vật sau: - Rễ: Rễ đồng tiền thuộc dạng rễ chùm, phát triển khoẻ, rễ hình ống, ăn ngang và nổi phía trên mặt luống, rễ thường vươn dài tương ứng với diện tích lá toả ra. - Thân: Thân ngầm, có lông, không phân cành mà chỉ đẻ nhánh. Lá và hoa phát triển từ thân, chiều dài thân từ 25 - 40 cm, một số giống từ 60 - 65 cm.

Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 5 - Lá: Lá mọc chếch so với mặt đất một góc 15 - 450, hình dạng lá thay đổi theo giống và sự sinh trưởng từ dạng trứng thuôn đến thuôn dài, lá dài từ 15- 25 cm, rộng 5- 8 cm hình xẻ thùy rộng và sâu, mặt dưới lá có lớp lông nhung, đôi khi hẹp hơn ở gốc và rộng hơn ở đỉnh. - Hoa: Hoa đồng tiền có dạng cụm, hoa đầu lớn, cụm hoa dạng đầu, bề ngoài là một bông hoa nhưng trên thực tế là một tập hợp nhiều bông hoa nhỏ riêng biệt. Phía ngoài hoa hình lưỡi tương đối lớn mọc xếp thành một hoặc vài vòng. Do sự thay đổi hình thái và màu sắc nên tâm hoa rất được chú ý trong chọn tạo giống mới.

Hoa đồng tiền nở theo thứ tự từ ngoài vào trong, hoa hình lưỡi nở trước, hoa hình tia nở sau theo từng vòng một, kích thước từ 5 - 12 cm. - Quả: Quả đồng tiền thuộc dạng quả bế có lông, không có nội nhũ, hạt nhỏ, một gam hạt có khoảng 280 - 300 hạt. Do vậy sức sống và điều kiện nảy mầm là khó khăn. Tuy nhiên cây có khả năng đẻ nhánh rất cao.

Hoa đồng tiền có khoảng 40 loài thuộc loại hoa lưu niên ra hoa quanh năm, độ bền hoa cắt cao, được coi là 1 loài hoa đẹp trong thế giới hoa. Dựa vào hình thái hoa, người ta chia thành 3 nhóm: Hoa kép, hoa đơn và hoa đơn nhị kép (Đặng Văn Đông vàĐinh Thế Lộc, 2003) [5] Nhóm 1 - Đồng tiền đơn: Hoa chỉ có một hoặc 2 tầng cánh, xếp xen kẽ nhau tạo vòng tròn. Hoa mỏng và yếu hơn hoa kép, màu sắc hoa ít hơn, điển hình là trắng, đỏ, tím, hồng. Nhóm 2 - Hoa đồng tiền kép: Cánh hoa to gồm hơn 2 tầng, bông to, đường kính có thể đạt tới 12 - 15 cm, cánh hoa tụ lại thành bông nằm ở đầu trục chính, cuống dài 40 - 60 cm.

Màu sắc đa dạng như trắng, đỏ, vàng, hồng, gạch cua. Nhóm 3 - Hoa đơn nhị kép: Bên ngoài cùng cánh đơn, bên trong cánh kép dày đặc, thường màu trắng trong lớp cánh kép màu cánh sen nhưng nhóm này không đẹp bằng hoa kép. Như vậy, trong ba nhóm hoa trên, đồng tiền kép là nhóm hoa có giá trị cao, được ưa chuộng hơn cả và cũng là đối tượng lý tưởng của nuôi cấy mô tế bào thực vật.