MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Cây bông (Gossypium L.) là loại cây trồng lấy sợi tự nhiên hàng đầu và quan trọng nhất trên thế giới, đƣợc trồng khắp mọi nơi ở điều kiện khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới. Bông vải cũng là mặt hàng thƣơng mại quan trọng mang lại lợi nhuận cho hàng triệu nông dân ở các nƣớc phát triển cũng nhƣ đang phát triển. Sản phẩm chính xơ bông đƣợc biết đến nhƣ là nguồn nguyên liệu chủ yếu cho ngành công nghiệp dệt may.
Hiện nay, với sự phát triển của xã hội, con ngƣời ý thức rõ giá trị của bản thân bằng việc làm đẹp với thời trang, đặc biệt là thời trang quần áo. Con ngƣời sử dụng quần áo, vải vóc hàng ngày không chỉ giữ ấm cơ thể mà còn coi đó là một nét văn hóa, thể hiện sự văn minh và đẳng cấp xã hội. Qua những tính năng vƣợt trội nhƣ hút ẩm, mau khô, tạo sự thông thoáng, mát về mùa hè và ấm vào mùa đông của vải cotton, cây bông thực sự là cây trồng hữu ích và quan trọng đối với cuộc sống của con ngƣời. Cho đến nay, bông vẫn là nguyên liệu cơ bản của công nghiệp dệt chƣa có gì thay thế đƣợc.
Phát triển nghề trồng bông vải đã trở thành ngành kinh tế nông nghiệp trọng điểm ở nhiều quốc gia với sản phẩm bông xơ đem lại giá trị kinh tế cao. Hàng năm, ngành công nghiệp bông đã đóng góp vào nền kinh tế thế giới khoảng 500 tỉ USD với việc sử dụng khoảng 115 triệu kiện bông xơ (Chen & cs. Tuy nhiên, sản lƣợng bông vải hàng năm phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó yếu tố ngoại cảnh nhƣ sâu bệnh và giống là hai yếu tố quan trọng nhất. Hiện nay đã có hơn 20 loại bệnh hại bông do virus gây ra đƣợc công bố, trong đó bệnh xanh lùn hay còn gọi là bệnh xanh lá (cotton blue disease) là loại bệnh xuất hiện từ sớm và gây hại nghiêm trọng cho sản xuất bông (Correae et al.
Bệnh đã xuất hiện và làm giảm sản lƣợng bông đáng kể ở khá nhiều nƣớc trên thế giới, và cũng chính là loại bệnh gây hại lớn nhất cho cây bông ở nƣớc ta hiện nay. Theo dự kiến của chính phủ đề ra, đến năm 2011, nông nghiệp nƣớc ta phải đáp ứng đƣợc 20% sản lƣợng bông xơ, mở rộng diện tích trồng bông lên 0,5 triệu ha (Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, 2003). Nhƣng chính vì những hạn chế do giá bông không ổn định, năng suất, chất lƣợng bông thu hoạch thấp do sâu bệnh, 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com chƣa có giống kháng, chi phí sản xuất cao dẫn đến thua lỗ đã không khuyến khích đƣợc việc mở rộng diện tích trồng bông, cũng nhƣ tăng sản lƣợng bông trong nƣớc. Sự lựa chọn tối ƣu nhất cho công tác quản lý bệnh cây và hạn chế ô nhiễm môi trƣờng do dùng thuốc hóa học hiện nay chính là việc sử dụng giống kháng bệnh.
Nhờ sự tiến bộ của công nghệ sinh học, các nhà khoa học đã dễ dàng chuyển nạp các gen kháng vào các giống mới cho năng suất chất lƣợng tốt, kháng sâu bệnh, kháng thuốc diệt cỏ, giảm thiểu chi phí sản xuất và tăng thu nhập cho ngƣời trồng bông. Tuy nhiên, hiện nay vẫn chƣa có nhiều công trình nghiên cứu về tính kháng bệnh xanh lùn ở bông. Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu đa dạng di truyền nguồn gen bông cỏ (Gossypium arboreum L.) phục vụ lập bản đồ gen kháng bệnh xanh lùn. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của đề tài 2.
Mục tiêu của đề tài Thu thập các giống bông cỏ địa phƣơng và nhập nội để tiến hành đánh giá khả năng kháng/nhiễm bệnh xanh lùn qua chỉ tiêu hình thái, đồng thời đánh giá sự đa dạng di truyền của các giống bông bằng chỉ thị phân tử (SSR), từ đó xác định các cặp lai phục vụ nghiên cứu lập bản đồ gen kháng bệnh xanh lùn và chọn tạo giống bông kháng bệnh. Nội dung nghiên cứu của đề tài 1. Thu thập một số giống bông cỏ có tiềm năng năng suất cao, chất lƣợng xơ tốt và một số dòng bông kháng bệnh xanh lùn. Đánh giá tính kháng bệnh xanh lùn và một số đặc tính nông sinh học chính của các giống bông đã thu thập.
Sử dụng chỉ thị phân tử SSR để phân tích mối quan hệ di truyền phân tử giữa các giống bông cỏ. Xác định cặp giống bông vải kháng bệnh và giống bông không kháng bệnh nhƣng có nhiều đặc tính ƣu việt về năng suất cũng nhƣ chất lƣợng sợi làm vật liệu lai tạo quần thể, phục vụ lập bản đồ phân tử gen kháng bệnh xanh lùn. Phạm vi nghiên cứu của đề tài 3. Các giống bông nghiên cứu của đề tài Trong nghiên cứu của đề tài, chúng tôi tiến hành đánh giá 30 giống bông cỏ trong tập đoàn giống bông của Viện nghiên cứu Bông và Phát triển Nông nghiệp 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Nha Hố, Ninh Thuận.
Địa bàn nghiên cứu của đề tài Đề tài nghiên cứu của chúng tôi đƣợc thực hiện tại Viện Di truyền Nông nghiệp và Viện Nghiên cứu Bông và Phát triển Nông nghiệp Nha Hố. Đề tài nghiên cứu này nằm trong đề tài khoa học cấp Nhà nƣớc “Chọn tạo giống bông kháng bệnh xanh lùn bằng chỉ thị phân tử” thuộc chƣơng trình Công nghệ Sinh học Nông nghiệp do Viện Di truyền Nông nghiệp chủ trì và Viện Nghiên cứu Bông và Phát triển Nông nghiệp Nha Hố phối hợp thực hiện. Thời gian nghiên cứu của đề tài Đề tài đƣợc tiến hành từ tháng 01 năm 2009 đến tháng 04 năm 2011. 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chƣơng 1.
TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CÂY BÔNG VẢI (Gossypium L. Vị trí phân loại và nguồn gốc phân bố Theo cơ sở dữ liệu ITIS (Integrated Taxonomic Information System), cây bông đƣợc phân loại nhƣ sau: Giới thực vật – Plantae Ngành hạt kín – Magnoliophyta Lớp hai lá mầm – Magnoliopsida Bộ bông – Malvales Họ bông – Malvaceae Chi bông – Gossypium Cây có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Các loài bông có thể cao đến tận 3 mét.
Lá có cuống dài, phiến non có lông về sau không lông, có 3-5 thùy sâu đến một nửa. Hoa to 5-8 cm, vàng vàng, tâm đỏ bầm; lá đài phụ rời nhau hay dính nhau ít, có khía rất sâu; đài hình chén; ống nhị dài 1,5 cm. Quả nang xoan (quả bông), 3-4 mảnh; hạt nhiều, có lông trắng dễ tróc phủ quanh hạt gọi là sợi bông. Loài bông cỏ châu Á (Gossypium arboreum L.) Theo Jiang (2004), Brubaker và cs.
(2002), chi Gossypium có khoảng 50 loài và chỉ có bốn loài có giá trị thƣơng phẩm cao là: - Gossypium arboreum L. - Bông cỏ châu Á, có nguồn gốc ở miền nam châu Á.- Bông hải đảo, có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới Nam Mỹ. - Bông cỏ châu Phi, có nguồn gốc ở miền nam châu Phi. 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Gossypium hirsutum L.
- Bông luồi, có nguồn gốc ở khu vực Trung Mỹ, Caribe và miền nam Florida, Hoa Kỳ. Các loài bông còn lại không đƣợc trồng do sợi bông ngắn và có màu nâu hung đỏ, không phù hợp cho việc xe sợi hay xoắn sợi thành các sợi chỉ: + Gossypium sturtianum J. Willis – Bông Úc hay hồng sa mạc Sturt (Sturt‟s Desert Rose), có nguồn gốc ở Australia. + Gossypium thurberi Tod.
– Bông dại Arizona, có nguồn gốc ở Arizona, New Mexico và miền bắc Mexico. + Gossypium tomentosum Nutt. – Bông Hawaii, là loài đặc hữu của khu vực quần đảo Hawaii…. Cũng theo Brubaker và cs.
(2002), chi Gossypium phân bố ở phía Tây và Nam Mexico khoảng 18 loài, ở Đông Bắc châu Phi và Arập khoảng 14 loài, và ở Australia khoảng 17 loài. Trong bốn loài bông có giá trị thƣơng phẩm trên, ở Việt Nam, canh tác phổ biến nhất là ba loài bông là: G. hirsutum thƣờng đƣợc gọi là bông luồi, là loài bông tứ bội (song lƣỡng bội) khác nguồn A, D có bộ nhiễm sắc thể 2n = 2x = 52 (Jiang, 2004). Bông luồi có nguồn gốc từ Trung Mỹ, nay đƣợc trồng lan rộng ra khắp nơi trên thế giới, sản lƣợng xơ bông Luồi chiếm trên 90% sản lƣợng toàn thế giới.
Bông luồi đƣợc trồng nhiều nhất là ở Mỹ, trên 95% (Jiang, 2004), sau đó là Nga, Ấn Độ, Trung Quốc, Braxin, Achentina, Nam Phi và châu Úc. Ở Việt Nam, bông luồi du nhập vào nƣớc ta khoảng cuối thế kỷ XIX đầu thế Kỷ XX. Phần lớn các giống thuộc loài này do ngƣời Pháp đƣa vào nhằm mục đích khai thác và sản xuất bông hàng hóa. Về sau, loài này đƣợc du nhập vào bằng nhiều con đƣờng khác nhau, chủ yếu thông qua các chƣơng trình viện trợ của các tổ chức quốc tế.
Qua quá trình thực nghiệm cho thấy loài này có khả năng thích ứng rộng, phù hợp với điều kiện thời tiết ở nƣớc ta. Với tiềm năng cho năng suất cao và chất lƣợng xơ tốt, các giống bông này dần dần thay thế các giống bông cỏ trƣớc đó (Lê Quang Quyến, 2004). Bông luồi có nhiều loài phụ nhƣ: G. 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.
Panicultum (Balanco)… b) Gossypium barbadense L. barbadense thƣờng đƣợc gọi là bông hải đảo, cũng giống nhƣ bông luồi, bông hải đảo là loài bông tứ bội (song lƣỡng bội) khác nguồn A, D có bộ nhiễm sắc thể 2n = 2x = 52. Bông hải đảo có nguồn gốc từ Nam Mỹ, nay đƣợc trồng nhiều ở Nga, Mỹ, Ai Cập và một số nƣớc khác. Bông hải đảo cung cấp khoảng 10% sản lƣợng xơ bông trên thế giới và hiện nay diện tích trồng bông hải đảo đang đƣợc mở rộng do phẩm chất xơ đặc biệt tốt.
Ở Việt Nam, chƣa tìm thấy tài liệu nào nói về loài bông hải đảo đƣợc trồng phổ biến trong sản suất và bắt nguồn từ đâu. Loài này thƣờng gặp dƣới dạng cây lâu năm ở trong các vƣờn hoang và bờ giậu. Đến năm 1941-1945 mới du nhập một số giống nhƣ Ghiza, Pima vào miền Nam, các giống Trƣờng Nhung, Menufi, Tiến Vọt vào miền Bắc năm 1955-1956 qua chƣơng trình hợp tác và trao đổi giống. Qua quá trình nghiên cứu và thử nghiệm, cho thấy loài bông hải đảo thích hợp trong vụ khô có tƣới, không hợp với điều kiện mƣa nhiều và độ ẩm cao.
Bông hải đảo có nhiều loài phụ nhƣ: G. arboreum thƣờng đƣợc gọi là bông cỏ, là loài bông lƣỡng bội genome A (2n=2x=26). Loài này có lẽ đƣợc trồng lâu đời nhất, có nguồn gốc từ Tây Nam Ấn Độ, lan truyền sang vùng Đông Nam Á, vùng có gió mùa khí hậu ẩm ƣớt.