Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o bé n«ng nghiÖp vµ PTNT Trêng ®¹i häc l©m nghiÖp ----------------------------------- NguyÔn TuÊn Hng Nghiªn cøu kÝch thÝch ra hoa, t¹o t¸n vµ b¶o qu¶n h¹t phÊn Th«ng nhùa (Pinus merkusii Jungh et Devriese) ë vên gièng Chuyªn ngµnh: L©m häc M· sè: 60.60 luËn v¨n th¹c sÜ khoa häc l©m nghiÖp Ngêi híng dÉn khoa häc TS. Hµ Huy ThÞnh hµ t©y, n¨m 2007 c 1 Më ®Çu Gièng cã vai trß rÊt quan träng trong trång rõng s¶n xuÊt, sử dụng giống ®îc c¶i thiÖn kÕt hîp víi c¸c biÖn ph¸p l©m sinh thÝch hîp sÏ gãp phÇn lµm t¨ng s¶n lîng còng nh chÊt lîng rõng trång mét c¸ch ®¸ng kÓ. C«ng t¸c c¶i thiÖn gièng c©y rõng ®· tõng bíc ®¹t nh÷ng bíc tiÕn râ rÖt trong nh÷ng n¨m qua vµ ®· gãp phÇn n©ng cao n¨ng suÊt, chÊt lîng vµ c¸c s¶n phÈm mong muèn kh¸c cña rõng trång. ChÝnh v× vËy, trong quan ®iÓm vµ ®Þnh híng ph¸t triÓn gièng c©y l©m nghiÖp, Bé N«ng nghiÖp vµ Ph¸t triÓn N«ng th«n ®· kh¼ng ®Þnh “gièng ph¶i ®îc coi lµ biÖn ph¸p quan träng nhÊt lµm t¨ng n¨ng suÊt vµ hiÖu qu¶ cña rõng trång, ph¸t triÓn gièng c©y l©m nghiÖp ph¶i phï hîp víi chiÕn lîc ph¸t triÓn l©m nghiÖp quèc gia 2006 - 2020”.
§Ó cã thÓ ®a nhanh c¸c gièng ®îc c¶i thiÖn vµo s¶n xuÊt, c¸c nghiªn cøu vÒ nh©n gièng còng cÇn ph¶i ®îc quan t©m ®óng møc. Bªn c¹nh viÖc sö dông c«ng nghÖ m« - hom ®Ó nh©n nhanh hµng lo¹t c¸c gièng míi lµ c¸c dßng v« tÝnh hoÆc c¸c c©y ®Çu dßng, viÖc nh©n gièng tõ h¹t vÉn lµ ph¬ng thøc truyÒn thèng vµ chñ yÕu ë níc ta hiÖn nay, ®Æc biÖt lµ ®èi víi c¸c loµi Th«ng vµ mét sè loµi c©y b¶n ®Þa vµ c©y l©m s¶n ngoµi gç. Trong s¶n xuÊt l©m nghiÖp, rõng gièng vµ vên gièng cã vai trß hÕt søc quan träng. Ngoµi chøc n¨ng lµ cung cÊp h¹t gièng ®îc c¶i thiÖn cho trång rõng, c¸c rõng gièng vµ vên gièng, ®Æc biÖt lµ c¸c vên gièng tõ h¹t còng lµ tËp ®oµn gièng c©y c«ng t¸c cho c¸c bíc c¶i thiÖn gièng tiÕp theo.
KÕt qu¶ nghiªn cøu cña Shelbourne (1991)[56] vÒ t¨ng thu di truyÒn tõ c¸c vên gièng c©y cña mét sè loµi B¹ch ®µn cã thÓ ®¹t møc tõ 15% ®Õn 20%. Barnes (1987)[25] còng cho r»ng x©y dùng c¸c vên gièng c©y h¹t cho c¸c loµi B¹ch ®µn lµ biÖn ph¸p ®¬n gi¶n vµ h÷u hiÖu nh»m n©ng cao n¨ng suÊt rõng trång víi gi¸ thµnh h¹ vµ ®¹t ®îc t¨ng thu di truyÒn tháa ®¸ng. ViÖc x©y dùng c¸c vên gièng c©y h¹t nh»m cung cÊp h¹t gièng trong c¸c ch¬ng tr×nh c 2 c¶i thiÖn gièng ®· thu ®îc nh÷ng thµnh c«ng rÊt ®¸ng kÓ nh ch¬ng tr×nh c¶i thiÖn gièng b¹ch ®µn E. grandis t¹i Nam Florida (Hoa Kú) vµ Nam Phi (Meskimen, 1983)[49].
Trong ch¬ng tr×nh trång míi 5 triÖu ha rõng ë níc ta hiÖn nay, cã ®Õn 3 triÖu ha lµ rõng trång s¶n xuÊt bao gåm 1 triÖu ha c©y c«ng nghiÖp dµi ngµy vµ 2 triÖu ha lµ c©y l©m nghiÖp, nªn nhu cÇu vÒ gièng, ®Æc biÖt lµ gièng cã n¨ng suÊt vµ chÊt lîng cao lµ rÊt lín. Song do c©y rõng cã ®êi sèng dµi ngµy, l©u ra hoa kÕt qu¶. MÆt kh¸c, kh¶ n¨ng ra hoa cña c¸c loµi vµ thËm chÝ ngay trong cïng mét loµi, mét xuÊt xø còng rÊt kh¸c nhau vµ lµ mét ®Æc ®iÓm cã tÝnh chu kú. V× vËy, nghiªn cøu nh»m kÝch thÝch cho c©y rõng ra hoa kÕt h¹t sím vµ ®ång ®Òu, nh»m n©ng cao s¶n lîng gièng trªn mét ®¬n vÞ diÖn tÝch lµ hÕt søc cÇn thiÕt.
XuÊt ph¸t tõ nh÷ng lý do trªn, t«i tiÕn hµnh nghiªn cøu ®Ò tµi “Nghiªn cøu kÝch thÝch ra hoa, t¹o t¸n vµ b¶o qu¶n h¹t phÊn Th«ng nhùa (Pinus merkusii Jungh et De Vriese)” ®· ®îc lùa chän vµ lµ mét phÇn trong c¸c néi dung nghiªn cøu cña Dù ¸n SIDA-SAREC vÒ c¶i thiÖn gièng c©y rõng do Trung t©m nghiªn cøu gièng c©y rõng vµ ViÖn l©m nghiÖp Skog Fork phèi hîp vµ tiÕn hµnh ®èi víi c¸c loµi Th«ng nhùa (Pinus merkusii), Th«ng caribª (Pinus caribaea), Th«ng ba l¸ (Pinus kesyia) vµ Th«ng ®u«i ngùa (Pinus massoniana) ë ViÖt Nam, giai ®o¹n tõ n¨m 1999 ®Õn n¨m 2007. Víi t c¸ch lµ mét céng t¸c viªn, t¸c gi¶ cña luËn ¸n lµ ngêi trùc tiÕp triÓn khai c¸c néi dung nghiªn cøu ®èi víi ®èi tîng lµ c¸c dßng c©y Th«ng nhùa (Pinus merkusii Jungh et De Vriese) ghÐp trong vên gièng v« tÝnh t¹i CÈm Quú, Ba V×, Hµ T©y. c 3 Ch¬ng 1 Tæng quan vÊn ®Ò nghiªn cøu 1. Quan ®iÓm chung vÒ vÊn ®Ò nghiªn cøu 1.
Sinh häc ra hoa vµ c¸c nh©n tè t¸c ®éng Nghiªn cøu t×m hiÓu sinh häc ra hoa cña c¸c loµi c©y trång rõng cã vai trß hÕt søc quan träng trong viÖc ®Ò xuÊt c¸c biÖn ph¸p xóc tiÕn ra hoa cã c¨n cø khoa häc, nh»m môc ®Ých mang l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ cao. Kh¸c víi c©y n«ng nghiÖp, c©y l©m nghiÖp cã thêi gian tõ khi trång ®Õn khi ra hoa rÊt dµi, vµ ®Æc ®iÓm chung cña c©y rõng lµ võa sinh trëng võa ph¸t triÓn. Theo Visser (1976)[65] ra hoa lµ mét qu¸ tr×nh hÕt søc phøc t¹p, mÆc dï cã mét vµi gen chÝnh ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh nµy, song vÒ c¬ b¶n ra hoa ë c©y rõng lµ mét tÝnh tr¹ng ®a gen vµ cã kh¶ n¨ng di truyÒn. Do vËy, ta cã thÓ chän läc theo tÝnh tr¹ng nµy.
Tuy nhiªn, cho ®Õn nay cã rÊt Ýt c«ng tr×nh nghiªn cøu vÒ c¸c gen ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh ra hoa. Mét sè c«ng tr×nh nghiªn cøu vÒ kh¶ n¨ng di truyÒn vµ kh¶ n¨ng ra hoa ®èi víi mét sè loµi Th«ng cho thÊy hÖ sè di truyÒn theo nghÜa réng cña tÝnh tr¹ng ra hoa sím ë loµi Th«ng Pinus taeda chØ ë møc H2=0,13, trong khi hÖ sè di truyÒn vÒ kh¶ n¨ng ra hoa b×nh thêng cña loµi Th«ng nµy lµ H2=0,64 (Schmidtling, 1981)[55]. §¸nh gi¸ kh¶ n¨ng di truyÒn vÒ ra hoa th«ng qua s¶n lîng nãn t¹i c¸c vên gièng Th«ng Pinus taeda ë c¸c cÊp tuæi kh¸c nhau cña Byram, Lowe (1986)[28] ®· thÊy hÖ sè di truyÒn theo nghÜa nghia réng vÒ s¶n lîng nãn trong c¸c vên gièng ë giai ®o¹n tuæi non chØ ë møc H2=0,35 vµ ®¹t gi¸ trÞ H2=0,56 ë giai ®o¹n thµnh thôc. Song víi c¸c loµi B¹ch ®µn th× ngîc l¹i, kh¶ n¨ng di truyÒn theo nghÜa hÑp kho¶n tõ h2= 0,31 ®Õn 0,59 (Wiltshire, Reid, 1998)[68].
Sù h×nh thµnh hoa ë thùc vËt th©n gç g¾n liÒn víi c¸c biÕn ®æi vÒ sinh lý vµ trao ®æi chÊt ®Æc trng trong néi bé ®Ønh sinh trëng vµ theo c 4 Schwemmeller, (1969, trÝch tõ gi¸o tr×nh trång rõng) sù h×nh thµnh hoa tr¶i qua 3 giai ®o¹n nh sau. - Giai ®o¹n 1: sù ph©n hãa tÕ bµo sinh dìng thµnh tÕ bµo sinh s¶n ë ®Ønh sinh trëng. - Giai ®o¹n 2: c¸c tÕ bµo ë ®Ønh sinh trëng tiÕp tôc ph©n hãa. - Giai ®o¹n 3: sù ph¸t triÓn cña tÕ bµo tÝnh ®Õn mét hoa hoµn chØnh.
Còng cÇn ph¶i nãi thªm r»ng, kh¶ n¨ng di truyÒn qu¸ tr×nh ra hoa còng chÞu t¸c ®éng cña rÊt nhiÒu nh©n tè kh¸c ®Æc biÖt lµ: - Dinh dìng kho¸ng, níc, ¸nh s¸ng vµ nhiÖt ®é v. Trong ®ã ¸nh s¸ng cã t¸c dông lµ cho c¸c tÕ bµo sinh dìng ph©n hãa thµnh tÕ bµo sinh s¶n vµ sù ph©n hãa giíi tÝnh ®Õn ph¸t triÓn sinh s¶n vµ chuyÓn tÝnh biÖt tõ c¸i sang ®ùc vµ ngîc l¹i Schwemmeller, (1969, trÝch tõ gi¸o tr×nh trång rõng) - C¸c chÊt ®iÒu chØnh sinh trëng vµ ph¸t triÓn cña thùc vËt nh (auxin, gibberelline, cytokinin. - T¸c ®éng vÒ vËt lý nh c¾t cµnh tØa ngän, ken c©y, bãc vá vµ xÐn rÔ hay chiÕt vµ ghÐp c©y ®Òu cã ¶nh hëng tíi qu¸ tr×nh ra hoa. Sù h×nh thµnh hoa ë thùc vËt c©y th©n gç kh«ng chØ lµ qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn mét phÝa cña hoãc m«n mµ cßn cïng víi sù h×nh thµnh cña mét sù phï hîp míi cña ®iÒu khiÓn trao ®æi chÊt.
Vµo thêi ®iÓm h×nh thµnh hoa cã thÓ lµm rèi lo¹n hoÆc lµm mÊt c©n b»ng trao ®æi chÊt trong thêi gian g¾n c¸ch sö dông c¸c chÊt ®iÒu tiÕt sinh trëng víi nån ®é phï hîp sÏ thu ®îc kÕt qu¶ nh mong muèn (Ng« Quang §ª, NguyÔn Xu©n Qu¸t vµ NguyÔn H÷u VÜnh, 2001)[5]. ¶nh hëng cña c¸c chÊt hoãc m«n ®Õn sù ra hoa Cã rÊt nhiÒu biÖn ph¸p ®Ó xóc tiÕn c©y th©n gç ra hoa kÕt qu¶. Bªn c¹nh nh÷ng biÖn ph¸p th«ng thêng nh ghÐp c©y, c¾t cµnh t¹o t¸n, bãn ph©n, t¨ng cêng ch¨m sãc qu¶n lý, v.v, ngêi ta cßn dïng ho¸ chÊt ®Ó kÝch thÝch c©y ra hoa kÕt qu¶. Thùc tÕ ®· cho thÊy hµng chôc n¨m l¹i gÇn ®©y nhiÒu níc trªn c 5 thÕ giíi ®· nghiªn cøu vµ ®a vµo sö dông chÊt ®iÒu hßa sinh trëng thùc vËt ®Ó t¸c ®éng vµo qu¸ tr×nh h×nh thµnh hoa vµ ®¹t ®îc mét sè kÕt qu¶ trong viÖc n©ng cao s¶n lîng h¹t gièng lµm c©y ®¹t ®é trëng thµnh sím h¬n vµ kh¾c phôc hiÖn tîng n¨m ®îc mïa, n¨m mÊt mïa.
Sö dông ho¸ chÊt víi nång ®é nµo sÏ cã t¸c dông tèt cho sù h×nh thµnh hoa lµ mét yÕu tè cã tÇm quan träng ®Æc biÖt. Ngêi ta thÊy r»ng nh÷ng ho¹t tÝnh enzim x¸c ®Þnh di truyÒn kh¸c nhau gi÷a dßng dÔ ra hoa vµ dßng khã ra hoa còng nh ¶nh hëng kh¸c nhau cña enzim phenyl-ananyl amononium lyasa lµ c¬ së ®Ó x¸c ®Þnh ph¹m vi nång ®é c¸c chÊt ®iÒu tiÕt sinh trëng cho viÖc h×nh thµnh hoa (Chalupka, 1984)[30]. Khi ®· x¸c ®Þnh ®îc nång ®é råi th× viÖc t×m ra ®îc thêi gian kÝch thÝch phï hîp nhÊt lµ mét viÖc lµm hÕt søc cÇn thiÕt, kh«ng ph¶i lóc nµo còng cã thÓ ¸p dông b¬m chÊt kÝch thÝch vµo c©y mÑ, mµ thêi vô thÝch hîp nhÊt phô thuéc tuú theo tõng loµi c©y cô thÓ vµ m«i trêng sèng xung quanh. Víi loµi Th«ng Pinus sylvestris khi b¬m chÊt kÝch thÝch GA4/7 vµo thêi gian c©y mÑ ®ang ph¸t triÓn cµnh ngän non th× sÏ lµm cho nãn ®ùc t¨ng, trong khi còng b¬m chÊt kÝch thÝch GA4/7 vµo thêi gian muén h¬n l¹i lµm t¨ng sè lîng cña nãn c¸i (Chalupka, 1984)[30].
Nhãm c¸c lo¹i chÊt ®iÒu hßa sinh trëng thêng ®îc dïng ®Ó kÝch thÝch ra hoa bao gåm c¸c lo¹i Auxin, Xytokinin vµ Gibberelline: - Nhãm auxin bao gåm IAA (Axit β-indol axetic), NAA (Axit α-naphtyl axetic), 2,4D (2,4 dichlorophenoxy axetic axit)., ®©y lµ lo¹i Phytohormon cã mÆt ë tÊt c¶ c¸c thùc vËt bËc cao. Auxin gi÷ vai trß quan träng cho sù ph¸t triÓn cña hoa c¸i nhiÒu h¬n lµ hoa ®ùc vµ hoa c¸i hµm lîng auxin nhiÒu h¬n Schwemmeller, (1969)(trÝch tõ gi¸o tr×nh trång rõng). - Gibberelline tån t¹i tù nhiªn trong thùc vËt vµ ®îc ph¸t hiÖn vµo n¨m 1972 gibberelline tõ dÞch läc cña nÊm Gibberella fujikuroi vµ ®· x¸c ®Þnh ®îc c«ng thøc hãa häc cña chóng lµ C19H22O6 (Latzte Anderung, 2003)[45].