Luận văn thạc sĩ sinh học 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 bằng phương pháp đột biến và nuôi cấy mô tế bào, mở ra hướng đi mới trong sinh học.

• Tác giả: Phạm Thị Mai
• Người hướng dẫn: TS. Lê Đức Thảo
• Trường học: Viện Hàn Lâm Khoa Học Và Công Nghệ Việt Nam
• Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm
• Đề tài: Nghiên Cứu Chọn Tạo Giống Hoa Đồng Tiền Gerbera Jamesonii Bằng Phương Pháp Đột Biến Và Nuôi Cấy Mô
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Giới thiệu về giống hoa đồng tiền Gerbera Jamesonii

Giống hoa đồng tiền, hay còn gọi là Gerbera Jamesonii, là một trong những loại hoa cắt cành phổ biến nhất trên thế giới. Với hình dáng và màu sắc đa dạng, hoa đồng tiền không chỉ được ưa chuộng trong trang trí mà còn có giá trị kinh tế cao. Việc chọn tạo giống hoa đồng tiền thông qua các phương pháp hiện đại như đột biến thực vật và nuôi cấy mô đã mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành nông nghiệp. Đặc biệt, phương pháp đột biến gen giúp tạo ra các giống hoa mới với những đặc tính ưu việt hơn, từ đó nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Theo nghiên cứu, việc áp dụng công nghệ sinh học trong chọn tạo giống hoa đồng tiền đã cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc cải thiện các chỉ tiêu nông sinh học.

1.1. Tính cấp thiết của nghiên cứu

Nghiên cứu chọn tạo giống hoa đồng tiền Gerbera Jamesonii bằng phương pháp đột biến và nuôi cấy mô là cần thiết trong bối cảnh hiện nay. Hoa đồng tiền không chỉ có giá trị kinh tế cao mà còn đáp ứng nhu cầu thị trường ngày càng tăng. Việc áp dụng công nghệ sinh học, đặc biệt là kỹ thuật chọn tạo giống, giúp cải thiện chất lượng giống hoa, tăng khả năng chống chịu với sâu bệnh và điều kiện môi trường khắc nghiệt. Hơn nữa, việc sử dụng công nghệ sinh học trong chọn tạo giống hoa đồng tiền sẽ tạo ra nguồn giống mới, phong phú và đa dạng hơn, đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng.

II. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu này áp dụng các phương pháp hiện đại trong nuôi cấy mô và đột biến gen để tạo ra các giống hoa đồng tiền mới. Phương pháp chiếu xạ tia Gamma được sử dụng để gây đột biến cho các giống hoa đồng tiền, từ đó tạo ra các biến dị có triển vọng. Các chỉ tiêu theo dõi bao gồm tỷ lệ sống, khả năng tái sinh chồi, và khả năng sinh trưởng của cây con. Kết quả từ các thí nghiệm cho thấy rằng việc xử lý bằng tia Gamma có ảnh hưởng tích cực đến khả năng phát triển của cây hoa đồng tiền, từ đó mở ra hướng đi mới trong việc chọn tạo giống hoa.

2.1. Đối tượng và vật liệu nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu trong đề tài này là các giống hoa đồng tiền Gerbera Jamesonii. Vật liệu nghiên cứu bao gồm các mẫu mô sẹo được nuôi cấy trong điều kiện in vitro. Các giống hoa được chọn lựa dựa trên các tiêu chí như khả năng sinh trưởng, phát triển và khả năng xuất hiện biến dị. Việc lựa chọn giống phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo tính khả thi và hiệu quả của nghiên cứu. Các thí nghiệm được thực hiện trong điều kiện kiểm soát nhằm đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy của kết quả.

III. Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng phương pháp đột biến thông qua chiếu xạ tia Gamma đã tạo ra nhiều dòng hoa đồng tiền mới với các đặc tính ưu việt. Các chỉ tiêu sinh trưởng như chiều cao cây, số lượng lá, và khả năng ra hoa đều được cải thiện đáng kể. Đặc biệt, một số dòng hoa đồng tiền đột biến đã thể hiện khả năng chống chịu tốt hơn với các yếu tố sinh học và phi sinh học. Điều này chứng tỏ rằng phương pháp nuôi cấy mô kết hợp với đột biến gen là một hướng đi hiệu quả trong việc chọn tạo giống hoa mới.

3.1. Đánh giá các đặc tính nông sinh học

Đánh giá các đặc tính nông sinh học của các giống hoa đồng tiền đột biến cho thấy sự khác biệt rõ rệt so với giống đối chứng. Các dòng hoa mới không chỉ có màu sắc đẹp hơn mà còn có độ bền cao hơn, khả năng chịu hạn và sâu bệnh tốt hơn. Những kết quả này không chỉ có ý nghĩa trong việc nâng cao giá trị kinh tế của hoa đồng tiền mà còn góp phần vào việc bảo tồn và phát triển nguồn gen quý giá trong nông nghiệp. Việc ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn tạo giống hoa đồng tiền sẽ mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành nông nghiệp Việt Nam.

IV. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu đã chứng minh rằng việc chọn tạo giống hoa đồng tiền Gerbera Jamesonii bằng phương pháp đột biến và nuôi cấy mô là một hướng đi khả thi và hiệu quả. Các dòng hoa đồng tiền đột biến có triển vọng đã được tạo ra, mở ra cơ hội cho việc phát triển giống hoa mới với chất lượng cao. Đề nghị cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về các phương pháp nhân giống và cải tiến giống để nâng cao năng suất và chất lượng hoa đồng tiền trong tương lai.

4.1. Đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo

Đề xuất cần tiếp tục nghiên cứu về các phương pháp nhân giống khác nhau, cũng như áp dụng các công nghệ sinh học tiên tiến hơn trong việc chọn tạo giống hoa đồng tiền. Việc mở rộng nghiên cứu sang các giống hoa khác cũng là một hướng đi tiềm năng, nhằm tạo ra sự đa dạng trong sản phẩm và đáp ứng nhu cầu thị trường ngày càng cao.

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 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 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 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 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. Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.

Yêu cầu sinh thái của cây hoa đồng tiền 1.