ĐẶT VẤN ĐỀ Giống là một trong những khâu quan trọng nhất của sản xuất nông lâm nghiệp, đặc biệt cây rừng có đời sống dài ngày, lâu thu hoạch sản phẩm, diện tích canh tác lớn và khó có điều kiện áp dụng các biện pháp kỹ thuật thâm canh như các cây nông nghiệp, nên việc sử dụng giống có chất lượng di truyền được cải thiện, phù hợp với mục tiêu kinh tế được đặt ra và phù hợp với từng vùng sinh thái là vô cùng quan trọng. Các hoạt động cho một chương trình cải thiện giống cây rừng tuần tự như sau: Chọn lọc và khảo nghiệm loài xuất xứ chọn lọc cây trội xây dựng rừng giống và vườn giống lai giống nhân giống rừng trồng mới. Như vậy có thể thấy nhân giống là khâu cuối cùng trong công tác giống, song rất quan trọng bởi nó giúp cung cấp giống với số lượng lớn và chất lượng di truyền ổn định, từ đó nâng cao năng suất và chất lượng rừng trồng. Có hai phương pháp nhân giống chủ yếu, đó là (i) nhân giống hữu tính (bằng hạt), được thực hiện ở các cấp khác nhau (rừng giống hay vườn giống); (ii) nhân giống sinh dưỡng bằng hom và bằng mô tế bào.
Tuỳ từng đối tượng cụ thể mà áp dụng phương pháp nhân giống thích hợp nhằm đưa lại hiệu quả cao nhất. Tuy nhiên, nhân giống sinh dưỡng hiện được dùng phổ biến để cung cấp cây giống với số lượng lớn và chất lượng ổn định cho trồng rừng thương mại, bởi nhân giống sinh dưỡng là phương thức nhân giống dựa trên cơ sở của phân bào nguyên nhiễm, lối phân bào không có sự tái tổ hợp của thể nhiễm sắc trong quá trình phân chia, do đó cây hom hoặc cây mô sẽ giữ được các đặc tính di truyền của cây giống, đặc biệt là để nhân các dòng cây lai đời F1. Hiện nay, nhân giống sinh dưỡng bằng phương pháp nuôi cấy mô (tissue culture) được xem là giải pháp công nghệ hàng đầu bởi từ một mẫu nuôi cấy, chủ yếu là các bộ phận tách rời của thực vật (các mô phân sinh như mô đỉnh chồi và cành có kích thước 0,1mm – 1,0 cm) có thể tạo ra hàng triệu Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.vn c 2 cây con đồng nhất về kiểu gen nếu đủ thời gian cấy chuyển. Tuy nhiên, cây lâm nghiệp (cây thân gỗ) với đặc tính khó phát sinh hình thái trong điều kiện nuôi cấy vô trùng (in vitro) (so với cây thân thảo) do tốc độ phát triển của chồi nuôi cấy hoặc mô sẹo (callus) cũng như sự tái sinh các mô nuôi cấy là rất chậm và bất ổn, thì việc nghiên cứu kỹ thuật nuôi cấy mô cho từng đối tượng loài/ giống/ dòng cụ thể là bắt buộc.
Đối với các loài Bạch đàn, xu thế sử dụng giống lai, đặc biệt lai khác loài, là rất phổ biến để tận dụng ưu thế lai (heterosis hoặc hibrid vigour) gia đình (tổ hợp lai) và cá thể do bố mẹ thường ở thể dị hợp tử (Lê Đình Khả 2001). Tuy nhiên, ưu thế lai thường biểu hiện rõ rệt ở đời F1, có tính phân ly hết sức đa dạng ở các đời sau (từ F2). Vì thế, muốn sử dụng giống lai một cách có hiệu quả phải chọn lọc cẩn thận các cây lai, tiến hành nhân giống sinh dưỡng và khảo nghiệm dòng vô tính để chọn dòng có ưu thế lai cao nhất. Phần lớn các giống lai Bạch đàn được khảo nghiệm và phát triển đều là thế hệ đầu tiên (F1) của lai tự nhiên (lai ngẫu nhiên) hoặc lai có kiểm soát.
Các giống Bạch đàn lai được phát triển thành giống thương mại hiện nay là giống lai thuận nghịch của E. camaldulensis, và lai một chiều của các loài E. Các giống lai này chiếm phần lớn trong hơn 25 triệu ha diện tích rừng trồng Bạch đàn trên thế giới, và đã góp phần nâng cao năng suất rừng trồng và đóng một vai trò rất quan trọng trong sản xuất lâm nghiệp cung cấp gỗ nguyên liệu cho sản xuất bột giấy, ván nhân tạo, ván bóc, gỗ xẻ và sợi cellulose cho công nghiệp dệt. Để cung cấp cây giống chất lượng cao, đồng đều và với số lượng lớn cho trồng rừng sản xuất, nghiên cứu nuôi cấy mô cho các loài Bạch đàn đã được tiến hành ở nhiều nước trên thế giới như Trung Quốc, Nam Phi, Ấn Độ, Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.vn c 3 Thái Lan.
Các nhà khoa học Ấn Độ thành công trong việc tạo cây mô từ các cây trội Bạch đàn E. Cây mô có nguồn gốc từ cây ưu việt sinh trưởng nhanh gấp 3 lần và đồng đều hơn là cây mọc từ hạt của cùng cây mẹ. Ở Trung Quốc đến nay đã có hàng chục xưởng nuôi cấy mô của các công ty trồng rừng cũng như các vườn ươm tư nhân chuyên nhân giống các dòng Bạch đàn lai phục vụ trồng rừng với tổng công suất khoảng 300 triệu cây mô sản xuất hàng năm (Xu Jianmin-trao đổi). Ở Thái Lan, công ty AA và công ty SCG cũng có hàng chục nhà nuôi cấy mô chuyên nhân giống các dòng Bạch đàn lai K7, H4, K62 với tổng công suất khoảng 30 triệu cây mô được sản xuất hàng năm.
Ở Việt Nam, giống Bạch đàn lai đầu tiên được phát hiện là giống lai tự nhiên giữa Bạch đàn trắng (E. camaldulensis) và Bạch đàn đỏ (E. robusta) vào cuối những năm 1960 tại các tỉnh miền Bắc có thể tích thân cây gấp 3 – 4 lần các loài cây bố mẹ (Lê Đình Khả, 1970) [5]. Bắt đầu từ những năm 1990, nghiên cứu lai giống cho các loài Bạch đàn uro (E.
urophylla), Bạch đàn camal (E. camaldulensis) và Bạch đàn liễu (E. exserta) được tiến hành (Nguyễn Việt Cường và ctv 2002). Kết quả đánh giá cho thấy các giống lai khác loài này đã thể hiện ưu thế lai về sinh trưởng rất rõ rệt, so với các loài bố mẹ, đặc biệt là hậu thế thụ phấn tự do của các cây bố mẹ tham gia lai giống, (Nguyễn Việt Cường, 2002).
Đến năm 2000, Bạch đàn pellita (E. pellita) bắt đầu được quan tâm trong nghiên cứu lai giống do đặc tính sinh trưởng nhanh, hình dạng thân đẹp và có khả năng chống chịu sâu bệnh hại tốt. Những tổ hợp lai thuận nghịch UP (Eucalptus urophylla × pellita) và PU (E. pellita × urophylla) đã được tạo ra và khảo nghiệm giống lai đã được xây dựng trên một số lập địa ở miền Bắc và Bắc Trung bộ.
Năm 2012, trên cơ sở đánh giá các khảo nghiệm dòng vô tính, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đã công nhận 6 dòng Bạch đàn lai UP (UP35, UP54, UP72, UP95, UP97, và Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.vn c 4 UP99) là giống quốc gia và giống tiến bộ kỹ thuật (theo Quyết định số 65/QĐ-BNN-TCLN, ngày 11/1/2013 của Bộ NN & PTNT). Cùng với những kết quả về cải thiện giống như trên, công nghệ nhân giống bằng nuôi cấy mô dần được hoàn thiện. Hiện nay, Viện Giống đã thực hiện nhiều đề tài nghiên cứu cấp Bộ về hoàn thiện quy trình nhân giống cho các giống Bạch đàn và Keo. Song do cây rừng có chu kỳ sống dài ngày, hệ gen phức tạp, phản ứng của kiểu gen với điều kiện môi trường là rất khác nhau.
Thực tế cho thấy các dòng khác nhau thì hiệu quả nhân giống hoàn toàn khác nhau cho dù là cùng loài (do đặc điểm về mặt di truyền không đồng nhất), do đó không thể áp dụng một quy trình chung cho tất cả các giống. Trên cơ sở đó, trong khuôn khổ đề tài“ Nghiên cứu nhân nhanh một số giống keo và bạch đàn mới bằng công nghệ tế bào thực vật’’, tôi đã quyết định chọn đề tài: “Nghiên cứu nhân giống bằng phương pháp nuôi cấy mô cho 2 dòng Bạch đàn lai UP54 và UP99: giống lai giữa Bạch đàn uro (Eucalyptus urophylla) và Bạch đàn pellita (Eucalyptus pellita)” làm nội dung nghiên cứu cho luận văn thạc sỹ của mình. Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.vn c 5 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Phân bố tự nhiên và khả năng sinh trƣởng của đối tƣợng nghiên cứu.
Bạch đàn uro (Eucalyptus urophylla S.Blake) Bạch đàn urô (Eucalyptus urophylla) có phân bố tự nhiên tại các quần đảo thuộc Indonesia và Đông Timor, bao gồm đảo Flores (Egon và Lewotobi), Adona, Pantar, Wetar và Timor, trải dài từ 7030 đến 100 vĩ độ Nam và 122 – 1270 kinh độ Đông (Hình 1.1), tập trung ở các dốc núi và trong các thung lũng trên các loại đất bazan, diệp thạch (schits) và phiến thạch, đôi khi mọc ở núi đá vôi. Bạch đàn urô có phân bố ở độ cao 300 – 2960 m so với mực nước biển (chủ yếu ở độ cao 1000 – 2000 m), lượng mưa trung bình hàng năm 600 – 2200 mm, với 2 – 8 tháng khô, nhiệt độ trung bình tối cao 290C, nhiệt độ trung bình tối thấp 8 – 120C. Tại nơi nguyên sản Bạch đàn urô có thể cao 25 – 45 m, cá biệt có thể cao 55 m, đường kính có thể đạt 1 – 2 m. Ở những nơi thấp Bạch đàn urô có thể mọc lẫn với Bạch đàn E.
Bạch đàn urô có khả năng thích nghi với nhiều dạng lập địa và đang được gây trồng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới như Indonesia, Malaysia, Australia, Brazil, Nam Phi, Congo, Trung Quốc, v. Ở Việt Nam, Bạch đàn urô là loài cây thích hợp với các lập địa có đất sâu ẩm ở các tỉnh miền Bắc, Bắc Trung Bộ và Tây Nguyên. Các xuất xứ có triển vọng nhất cho vùng Trung tâm miền Bắc là Lewotobi và Egon Flores (Nguyễn Dương Tài, 1994; Lê Đình Khả, 1996), cho vùng Tây Nguyên (Mang Linh và Lang Hanh – Đà Lạt) là Egon Flores (Lê Đình Khả, 1996; Phạm Văn Tuấn và c.s, 2001), cho vùng Bắc Trung bộ (Đông Hà – Quảng Trị) là Lembata (Lê Đình Khả 2005). Trong điều kiện canh tác thông thường sau 8,5 năm, các xuất xứ này có thể đạt chiều cao 13,2 m với đường kính ngang ngực 11,4 cm, thể tích thân cây 154,4 dm3.
Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www. Phân bố tự nhiên của bạch đàn uro (nguồn: Eldridge et al, 1993) 1. Bạch đàn pellita (Eucalyptus pellita F. Muell) Bạch đàn pellita (Eucalyptus pellita) có 3 vùng phân bố chính, đó là Irian Jaya của Indonesia, Keru của Papua New Guinea và Đông bắc Queensland (Qld) của Australia.
Bạch đàn pellita được phân bố từ 7 đến 190 vĩ độ Bắc, song tập trung chủ yếu ở 14 – 150 vĩ độ Bắc (Hình 1.2), tại các vùng ven biển có lượng mưa 1200 – 2300 mm/ năm (Harwood, 1998). Bạch đàn pellita là cây gỗ lớn, ở nơi nguyên sản có thể cao 25 - 40 m, đường kính có thể đạt trên 1 m.