I. Tổng Quan Nghiên Cứu Kích Thích Ra Hoa Thông Nhựa Pinus Merkusii
Giống cây trồng đóng vai trò then chốt trong sản xuất lâm nghiệp. Sử dụng giống cải tiến, kết hợp biện pháp lâm sinh phù hợp, giúp tăng sản lượng và chất lượng rừng trồng. Công tác cải thiện giống cây rừng đã đạt được tiến bộ đáng kể, góp phần nâng cao năng suất và chất lượng rừng trồng. Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn khẳng định "giống là biện pháp quan trọng nhất để tăng năng suất và hiệu quả của rừng trồng". Để đưa nhanh giống cải tiến vào sản xuất, cần chú trọng nghiên cứu về nhân giống. Bên cạnh nhân giống vô tính bằng mô - hom, nhân giống từ hạt vẫn là phương pháp truyền thống và chủ yếu ở Việt Nam, đặc biệt đối với các loài thông và một số loài cây bản địa, cây lâm sản ngoài gỗ. Nghiên cứu kích thích ra hoa thông nhựa là cần thiết để tăng sản lượng giống trên một đơn vị diện tích, góp phần vào chương trình trồng mới 5 triệu ha rừng.
1.1. Tầm Quan Trọng Của Giống Cây Trồng Cải Tiến
Giống cây trồng cải tiến đóng vai trò then chốt trong nâng cao năng suất và chất lượng rừng trồng. Việc sử dụng giống tốt kết hợp với các biện pháp lâm sinh thích hợp sẽ góp phần quan trọng vào sự phát triển bền vững của ngành lâm nghiệp. Pinus merkusii là một trong những đối tượng cây trồng quan trọng cần được cải thiện giống để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị trường.
1.2. Vai Trò Của Vườn Giống Trong Sản Xuất Lâm Nghiệp
Vườn giống và rừng giống đóng vai trò quan trọng trong sản xuất lâm nghiệp, cung cấp hạt giống được cải thiện cho trồng rừng. Vườn giống từ hạt là tập đoàn giống cây công tác cho các bước cải thiện giống tiếp theo. Nghiên cứu của Shelbourne (1991) cho thấy tăng thu di truyền từ các vườn giống cây Bạch đàn có thể đạt mức 15% đến 20%. Barnes (1987) cũng cho rằng xây dựng các vườn giống cây hạt cho các loài Bạch đàn là biện pháp đơn giản và hữu hiệu nhằm nâng cao năng suất rừng trồng.
II. Thách Thức Trong Sinh Sản Hữu Tính Và Nhu Cầu Nghiên Cứu
Cây rừng có đời sống dài ngày và lâu ra hoa kết quả. Khả năng ra hoa của các loài và thậm chí ngay trong cùng một loài, một xuất xứ cũng rất khác nhau và là một đặc điểm có tính chu kỳ. Vì vậy, nghiên cứu nhằm kích thích ra hoa kết hạt sớm và đồng đều, nhằm nâng cao sản lượng giống trên một đơn vị diện tích là hết sức cần thiết. Đề tài "Nghiên cứu kích thích ra hoa, tạo tán và bảo quản hạt phấn Thông nhựa (Pinus merkusii Jungh et De Vriese)" là một phần trong các nội dung nghiên cứu của Dự án SIDA-SAREC về cải thiện giống cây rừng.
2.1. Đặc Điểm Sinh Học Ra Hoa Của Cây Thông Nhựa
Khác với cây nông nghiệp, cây lâm nghiệp có thời gian từ khi trồng đến khi ra hoa rất dài. Cây rừng vừa sinh trưởng vừa phát triển. Visser (1976) cho rằng ra hoa là một quá trình phức tạp, mặc dù có một vài gen chính điều khiển quá trình này, song về cơ bản ra hoa ở cây rừng là một tính trạng đa gen và có khả năng di truyền. Do vậy, ta có thể chọn lọc theo tính trạng này. Tuy nhiên, cho đến nay có rất ít công trình nghiên cứu về các gen điều khiển quá trình ra hoa.
2.2. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Quá Trình Ra Hoa
Khả năng di truyền quá trình ra hoa chịu tác động của nhiều yếu tố, đặc biệt là dinh dưỡng khoáng, nước, ánh sáng và nhiệt độ. Ánh sáng có tác dụng làm cho các tế bào sinh dưỡng phân hóa thành tế bào sinh sản và sự phân hóa giới tính đến phát triển sinh sản và chuyển tính biệt từ cái sang đực và ngược lại. Các chất điều chỉnh sinh trưởng và phát triển của thực vật như auxin, gibberelline, cytokinin cũng ảnh hưởng lớn. Tác động vật lý như cắt cành tỉa ngọn, ken cây, bóc vỏ và xén rễ hay chiết và ghép cây đều có ảnh hưởng tới quá trình ra hoa.
III. Phương Pháp Kích Thích Ra Hoa Thông Nhựa Bằng Hóa Chất
Bên cạnh biện pháp thông thường như ghép cây, cắt cành tạo tán, bón phân, người ta còn dùng hóa chất để kích thích ra hoa kết quả. Nhiều nước đã nghiên cứu và đưa vào sử dụng chất điều hòa sinh trưởng thực vật để tác động vào quá trình hình thành hoa và đạt được kết quả trong việc nâng cao sản lượng hạt giống, làm cây đạt độ trưởng thành sớm hơn và khắc phục hiện tượng năm được mùa, năm mất mùa. Sử dụng hóa chất với nồng độ nào sẽ có tác dụng tốt cho sự hình thành hoa là một yếu tố có tầm quan trọng đặc biệt.
3.1. Vai Trò Của Auxin Trong Quá Trình Ra Hoa
Nhóm auxin bao gồm IAA (Axit β-indol axetic), NAA (Axit α-naphtyl axetic), 2,4D (2,4 dichlorophenoxy axetic axit). Đây là loại Phytohormon có mặt ở tất cả các thực vật bậc cao. Auxin giữ vai trò quan trọng cho sự phát triển của hoa cái nhiều hơn là hoa đực và hoa cái hàm lượng auxin nhiều hơn.
3.2. Ảnh Hưởng Của Gibberelline Đến Sinh Sản Thông Nhựa
Gibberelline tồn tại tự nhiên trong thực vật và được phát hiện vào năm 1972 từ dịch lọc của nấm Gibberella fujikuroi. Ngày nay người ta đã phát hiện được 110 loại gibberelline khác nhau và được ký hiệu là GA1, GA2, GA3, GA4.GA110. Xử lý gibberelline không những có thể kích thích ra hoa kết quả của cây mà còn khiến thực vật rút ngắn thời kỳ non trẻ, đạt được sự chín sớm hơn.
3.3. Thời Gian Kích Thích Ra Hoa Phù Hợp
Không phải lúc nào cũng có thể áp dụng bơm chất kích thích vào cây mẹ, mà thời vụ thích hợp nhất phụ thuộc tùy theo từng loài cây cụ thể và môi trường sống xung quanh. Với loài Thông Pinus sylvestris khi bơm chất kích thích GA4/7 vào thời gian cây mẹ đang phát triển cành ngọn non thì sẽ làm cho nón đực tăng, trong khi cũng bơm chất kích thích GA4/7 vào thời gian muộn hơn lại làm tăng số lượng của nón cái (Chalupka, 1984).
IV. Nghiên Cứu Quốc Tế Về Kích Thích Ra Hoa Và Tạo Tán Thông
Nghiên cứu về sự ảnh hưởng của chất kích thích Gibberelline GA4/7 cho các loài thông cũng đã được nghiên cứu trên nhiều nước trên thế giới, đặc biệt là các nước Châu Âu. Việc áp dụng Gibberelline để kích thích ra hoa cho họ Thông thành công đầu tiên là vào giữa những năm 1970, khi sử dụng nhóm gibberelline không phân cực GA4 và GA7, GA5 và GA9, kết quả cho thấy GA4/7 có tác dụng làm tăng sản lượng nón cái hơn là nón đực (Owens và Blake, 1985). Các nghiên cứu về cắt tỉa cành cũng được thực hiện rộng rãi để tăng diện tích quang hợp và sản lượng hoa.
4.1. Ứng Dụng Gibberelline GA4 7 Trên Các Loài Thông
Bồ Đào Nha nghiên cứu về chất Gibberelline GA4/7 cho loài Thông Pinus sylvestris, khi bơm 5 lần chất GA4/7 trên mỗi cây ghép từ cuối tháng 5 đến cuối tháng 8 kết quả cho thấy đã làm tăng số lượng nón cái và giảm nón đực (Chalupka, 1980). Chalupka (1984) tiến hành nghiên cứu trên loài Thông này, tiến hành bơm thuốc kích thích 5 lần trên mỗi cây ghép song thời gian khác nhau, thí nghiệm kích thích từ cuối tháng 5 đến cuối tháng 6 thì số lượng nón đực tăng còn kích thích từ đầu tháng 7 đến đầu tháng 8 thì lượng nón cái lại tăng.
4.2. Nghiên Cứu Về Cắt Tỉa Cành Tạo Tán Cho Thông
Mục tiêu chung của các nghiên cứu về cắt tỉa cành là xác định cường độ và thời gian cắt tỉa từ đó mà làm tăng diện tích quang hợp cho cây mẹ, tăng số lượng cành ra hoa kết quả dẫn đến sản lượng hoa quả nhiều hơn và loại bỏ các cành nhánh bị sâu bệnh hại, đặc biệt là duy trì được chiều cao thuận lợi nhất cho các việc thu hái hạt giống cũng như các thao tác về các công tác nghiên cứu khác trên tầng tán cây mẹ.
V. Các Phương Pháp Bảo Quản Hạt Phấn Thông Nhựa Hiệu Quả
Cải thiện giống cây rừng là nhằm không ngừng nâng cao năng suất, chất lượng gỗ và các sản phẩm mong muốn khác của cây rừng. Bên cạnh việc cải thiện giống cây rừng bằng phương pháp chọn lọc cây trội, xây dựng vườn giống, rừng giống hay công nghệ sinh học, người ta còn dùng phương pháp lai giống để tạo ra giống mới có năng suất cao. Nghiên cứu bảo quản hạt phấn là hết sức cần thiết và có ý nghĩa không những nó phục vụ cho lai giống đúng thời điểm mà còn phục vụ trong công tác thụ phấn bổ sung trong vườn giống và rừng giống.
5.1. Tầm Quan Trọng Của Bảo Quản Hạt Phấn Trong Lai Giống
Muốn lai giống để tạo ra giống mới có năng suất và chất lượng cao thì các cây bố và mẹ phải có cùng thời gian ra hoa. Tuy nhiên, trên thực tế thời gian ra hoa cũng như sản lượng hoa của các loài thực vật rất khác nhau. Nghiên cứu về bảo quản hạt phấn là hết sức cần thiết và có ý nghĩa không những nó phục vụ cho lai giống trong loài hay khác loài đúng thời điểm với các tổ hợp đã có kế hoạch lai giống từ trước mà nó còn phục vụ trong công tác thụ phấn bổ sung trong vườn giống và rừng giống.
5.2. Các Phương Pháp Bảo Quản Hạt Phấn Thông Nhựa
Có 3 phương pháp bảo quản hạt phấn thông là: bảo quản hạt phấn trong tủ hút ẩm, bảo quản hạt phấn trong môi trường chân không, bảo quản hạt phấn trong tủ lạnh khô. Lựa chọn phương pháp bảo quản hạt phấn phụ thuộc vào khoảng thời gian bảo quản yêu cầu dài hay ngắn. Với bảo quản trong thời gian dài, hạt phấn cần được bảo quản trong điều kiện nhiệt độ thấp và độ ẩm được kiểm soát chặt chẽ.
VI. Kết Luận Và Hướng Nghiên Cứu Phát Triển Giống Thông Nhựa
Nghiên cứu về kích thích ra hoa và bảo quản hạt giống thông nhựa (Pinus merkusii) đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao năng suất và chất lượng rừng trồng. Các kết quả nghiên cứu trên thế giới và trong nước đã mở ra nhiều hướng đi mới trong việc cải thiện giống cây rừng. Cần tiếp tục đẩy mạnh nghiên cứu về các biện pháp kích thích sinh trưởng và bảo quản hạt giống, đồng thời ứng dụng các công nghệ tiên tiến để tạo ra các giống cây thông nhựa có năng suất cao, chất lượng tốt và khả năng thích ứng với biến đổi khí hậu.
6.1. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Nghiên Cứu
Kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng trong việc xây dựng các vườn giống và rừng giống, cung cấp hạt giống chất lượng cao cho chương trình trồng rừng sản xuất. Nghiên cứu cũng có thể giúp các nhà lâm học hiểu rõ hơn về quá trình sinh sản của thông nhựa, từ đó đưa ra các biện pháp quản lý và bảo tồn hiệu quả.
6.2. Hướng Nghiên Cứu Tương Lai Về Cải Thiện Giống
Cần tiếp tục nghiên cứu về di truyền học của thông nhựa, xác định các gen liên quan đến năng suất và chất lượng gỗ. Nghiên cứu về chọn giống bằng chỉ thị phân tử (Marker Assisted Selection - MAS) và công nghệ chỉnh sửa gen (Genome Editing) có thể giúp đẩy nhanh quá trình cải thiện giống thông nhựa.
