MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Cây mướp (Luffa aegyptiaca Mill.) là một trong 26 loại rau ăn quả quan trọng được trồng và sử dụng phổ biến ở nhiều nước trên thế giới do mướp có giá trị dinh dưỡng cao, chứa các chất khoáng, vitamin, chất chống oxy hóa (phenolic, flavonid, saponin, luffein), vi lượng,. có lợi cho sức khỏe con người [40, 43, 89, 90, 129, 133]. Ngoài việc làm thực phẩm thông dụng, cây mướp còn được sử dụng trong y học, dược liệu và ngành công nghiệp chế biến.
Mướp được trồng lấy hạt để sản xuất rau mầm, ép dầu và lấy xơ để sản xuất nội thất [40], vật dụng cách nhiệt [62, 101], chế tạo màng lọc kim loại nặng [82, 112], xử lý nước thải phenolic [110], hỗ trợ sản xuất ethanol [36, 84]. Mướp có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới, có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao, ra hoa đậu quả tốt trong mùa nóng nên thích hợp trồng trái vụ. Vì thế, mướp ngày càng được chú trọng phát triển. Tuy cây mướp không được xếp vào nhóm cây rau chủ lực ở nước ta là cà chua, dưa chuột, ớt cay, nhưng mướp có diện tích trồng tương đương với cây cà chua.
Năm 2018, tổng diện tích mướp trên cả nước đạt 24.105,4 ha, tổng sản lượng đạt 368.051,2 tấn, nhiều hơn gần 5.000 ha so với diện tích trồng cây bầu [20]. Do vậy, cây mướp đã đóng góp quan trọng vào tổng sản lượng rau của Việt Nam, đáp ứng nhu cầu tiêu thụ trong nước và xuất khẩu, mang lại hiệu quả kinh tế cao. Cây mướp trở thành cây rau hàng hóa được trồng từ Bắc vào Nam. Ở miền Bắc, mướp được trồng tập trung với diện tích lớn ở các tỉnh Hải Dương, Hưng Yên, Vĩnh Phúc và Thái Bình đạt năng suất trên 20 tấn/ha, lớn hơn nhiều so với năng suất bình quân của cả nước [19].
Tuy nhiên, sản xuất mướp vẫn gặp nhiều khó khăn do hạn chế về yếu tố giống và kỹ thuật canh tác. Các giống áp dụng trong sản xuất hiện nay là các giống thụ phấn tự do, được người dân thu hái, cất giữ theo kinh nghiệm dẫn đến năng suất và chất lượng thấp. Với phương thức 2 canh tác và tự để giống như hiện nay, các giống mướp địa phương có đặc tính quí bị thoái hóa, lẫn tạp và đồng thời xói mòn quỹ gen do thay thế dần các giống mướp lai có năng suất cao. Người sản xuất phụ thuộc vào nguồn hạt giống nhập nội.
Do vậy, việc tuyển chọn bộ giống mướp địa phương có năng suất và chất lượng cao sẽ góp phần giảm chi phí hạt giống, chi phí sản xuất mướp đang được các nhà chọn tạo giống quan tâm. Cho đến nay, trong số các nghiên cứu về mướp hầu hết chỉ tập trung vào việc đánh giá, tuyển chọn vật liệu lai tạo giống theo phương pháp truyền thống [12, 13, 116, 118]. Riêng nghiên cứu một cách có hệ thống về đặc điểm nông sinh học và mức độ đa dạng di truyền của quần thể mướp ở Việt Nam chưa nhiều, đặc biệt là ở miền Bắc chưa được quan tâm đúng mức, chưa có nhiều công trình nghiên cứu liên quan được công bố, có ít giống mướp triển vọng được giới thiệu ra sản xuất. Vì vậy, việc đánh giá chi tiết các nguồn gen mướp phục vụ công tác chọn tạo giống là hết sức cần thiết, là cơ sở để phát triển nhanh loại cây trồng này có hiệu quả.
Xuất phát từ thực tế trên, chúng tôi đã thực hiện luận án: “Nghiên cứu đa dạng di truyền nguồn gen mướp (Luffa aegyptiaca Mill.) ở miền Bắc Việt Nam phục vụ công tác chọn tạo giống”. Kết quả của đề tài sẽ cung cấp thông tin khoa học cho công tác chọn tạo giống, bảo tồn và phát triển nguồn gen mướp ở miền Bắc Việt Nam. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Mục tiêu của luận án nhằm đánh giá được đặc điểm nông sinh học, đa dạng hình thái và mức độ đa dạng di truyền của tập đoàn 108 mẫu giống mướp địa phương thu thập ở các tỉnh miền Bắc Việt Nam. Tuyển chọn, giới thiệu được một số mẫu giống mướp triển vọng có năng suất, chất lượng và khả năng kháng bệnh phấn trắng phục vụ cho phát triển sản xuất và công tác chọn tạo giống.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3. Ý nghĩa khoa học Kết quả của luận án đã cung cấp các dẫn liệu khoa học một cách hệ thống cho việc đánh giá đặc điểm nông sinh học, phân nhóm theo các tính trạng đặc trưng và mức độ đa dạng di truyền của tập đoàn 108 mẫu giống mướp địa phương phục vụ cho công tác bảo tồn và chọn tạo giống mướp. Đồng thời xác định được các locut nhận dạng alen đặc trưng phục vụ cho việc nhận dạng chính xác nguồn gen phục vụ cho công tác nghiên cứu, bảo tồn và chọn tạo giống mướp sau này. Luận án sẽ là nguồn dẫn liệu tham khảo tốt cho công tác nghiên cứu và đào tạo liên quan đến cây mướp 3.
Ý nghĩa thực tiễn Việc đánh giá và xác định được một số mẫu giống mướp triển vọng có năng suất, chất lượng và khả năng chống chịu sâu bệnh sẽ cung cấp vật liệu có giá trị cho công tác chọn tạo giống mướp. Các giống mướp được đánh giá về đặc tính nông sinh học sẽ là nguồn vật liệu quý cho phục vụ nghiên cứu và sản xuất. Luận án đã tuyển chọn và giới thiệu 03 mẫu giống mướp triển vọng có chất lượng tốt, nhiễm nhẹ sâu bệnh nhằm giúp người dân lựa chọn giống phù hợp cho sản xuất, nâng cao thu nhập, cải thiện đời sống. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài 4.
Đối tượng nghiên cứu Tập đoàn gồm 108 mẫu giống mướp địa phương thu thập ở miền Bắc Việt Nam đang lưu giữ tại Trung tâm Tài nguyên thực vật. Phạm vi nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu đặc điểm nông sinh học, đa dạng hình thái và tính đa dạng di truyền của tập đoàn 108 mẫu giống mướp địa phương thu thập ở miền Bắc Việt Nam. Tuyển chọn xác định mẫu giống mướp triển vọng giới thiệu cho sản xuất. 4 Nghiên cứu được thực hiện tại phòng thí nghiệm, nhà lưới, ruộng thí nghiệm tại Trung tâm Tài nguyên Thực vật; Viện Cây lương thực và cây thực phẩm, Viện Nghiên cứu Rau Quả và vùng trồng rau ở Thanh Miện, Hải Dương trong thời gian từ năm 2016 - 2019.
Những đóng góp mới của luận án Tạo lập được bộ dữ liệu về đặc điểm nông sinh học, đa dạng di truyền của tập đoàn 108 mẫu giống mướp thu thập từ miền Bắc Việt Nam, phục vụ cho công tác bảo tồn và khai thác sử dụng nguồn gen mướp ở Việt Nam. Phát hiện 5 locut cho nhận dạng alen đặc trưng của 7 mẫu giống (các mẫu giống ký hiệu M30 (Quả đây - SĐK9766), M101 (Xúi qua - SĐK21900), M74 (Pìu tản - SĐK20373), M59 (Má puốp - SĐK15399), M65 (Sơ cua - SĐK16629), M45 (Plái buộp -SĐK13615) và M108 (Quê khêu - SĐK21916)). Các locut này là những chỉ thị phân tử có thể sử dụng cho việc xác định chính xác nguồn gen phục vụ cho công tác bảo tồn và chọn tạo giống mướp trong thời gian tới. Đã xác định và giới thiệu 03 mẫu giống mướp (M41, M47, M95 ) kháng cao đồng thời bệnh phấn trắng và bệnh sương mai làm vật liệu khởi đầu cho chọn tạo giống kháng bệnh; 03 mẫu giống mướp triển vọng có năng suất cao, chất lượng tốt và kháng bệnh phấn trắng là (i) M41 - Mướp hương (SĐK12246), năng suất 22,07 tấn/ha, độ brix 4,9, vitamin C 7,3 mg/100g, chất xơ 0,42 g, đường tổng số 1,89 mg và protein tổng số 0,92 g; (ii) M47 - Má noi (SĐK15380), có năng suất 21,5 tấn/ha, độ brix 4,6, vitamin C 7,7 mg/100g, chất xơ 0,44 g, đường tổng số 1,87 mg và protein tổng số 0,95 g; (iii) M70 - Cà lây (SĐK19987), năng suất 20,87 tấn/ha, độ brix 4,4, vitamin C 7,5 mg/100g, chất xơ 0,45 g, đường tổng số 1,92 mg và protein tổng số 0,95 g.
Ba giống này đều là nguồn gen có tiềm năng phát triển tại các địa phương ở miền Bắc Việt Nam, đem lại lợi ích cho người sản xuất. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 1. Giới thiệu chung về cây mướp 1. Nguồn gốc, phân loại và phân bố cây mướp Mướp ngọt (Luffa aegyptiaca Mill.
hoặc Luffa cylindrica (L. Roem) hay còn gọi là mướp hương, mướp gối, mướp ta được trồng hay còn gọi là mướp hương, mướp gối, mướp ta [8]. Mướp là loài thực vật có hoa thuộc họ bầu bí Cucurbitaceae, chi Luffa, được (L. Roem mô tả khoa học lần đầu năm 1846, có tên khoa học là Luffa cylindrica (L.
Roem và tên đồng nghĩa là Luffa aegyptiaca Mill. Các chi cổ nhất tập trung ở Đông Hymalaya, Đông và Đông Nam Á và du nhập đến Địa Trung Hải vào thế kỷ thứ ba. Đến nay vẫn có nhiều ý kiến khác nhau về nguồn gốc xuất xứ của loại cây này. Phần lớn các nhà nghiên cứu đều thống nhất với quan điểm là mướp (L.) có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới, xuất phát từ Ấn Độ sau đó được đưa đến Trung Quốc, Nhật Bản, Indonexia và nhiều nước khác [34, 113, 114].
Một số tài liệu cho rằng cây mướp có nguồn gốc từ các vùng sa mạc Ả rập, là loài cây bản địa của Bắc Phi. Indo-burma và Ấn Độ (bao gồm cả Bangladesh) là các trung tâm đa dạng mướp chính [126]. Hiện mướp được trồng phổ biến tại khu vực Châu Phi, Ấn Độ, Bangladesh, Việt Nam, Hàn Quốc, Thái Lan, Nhật Bản và. đồng thời các sản phẩm từ xơ cây mướp cũng được tiêu thụ mạnh ở Mỹ [83].
Theo Kirtikar & Basu (1973), mướp (L.) thuộc chi Luffa, họ bầu bí - Cucurbitaceae, bộ bầu bí - Cucurbitales, lớp thực vật hai lá mầm - Mangoliosida, ngành thực vật có hoa - Mangoliophyta [62]. Trong họ bầu bí (Cucurbitaceae) gồm khoảng 130 chi và hơn 900 loài trong đó chỉ có một số ít được trồng. Họ bầu bí có sự đa dạng di truyền lớn và mức độ thích nghi của loài cao ở khắp các sa mạc khô cằn đến các vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới và vùng ôn đới [126]. 6 Heiser & Schiling (1990) đã mô tả 7 loài L.
Trong đó, loài hoang dại L. được tìm thấy ở phía tây dãy Himalaya, Trung Ấn và vùng đồng bằng Gangetic. Còn loài hoang dại L. graveolens phân bố ở một số vùng Bắc Trung Ấn Độ.
Loài hoang dại L. saccata được phát hiện ở lãnh thổ phía Bắc nước Úc. Hai loài rất gần nhau là L. Nhiều nghiên cứu về tế bào học và lai tạo giống đã chỉ ra mối quan hệ chặt chẽ giữa hai loài trồng trọt quan trọng L.
và cho rằng chúng đều có nguồn gốc từ loài hoang dại L.