Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.Cơ sở lý luận Nhân giống là bước cuối cùng của một chương trình cải thiện giống để cung cấp hạt hoặc hom cành cho trồng rừng trên quy mô lớn và cho các bước cải thiện giống theo phương thức sinh sản thích hợp. Như ta đã biết thực vật bậc cao có hai hình thức sinh sản chủ yếu: Sinh sản hữu tính (bằng hạt) và sinh sản sinh dưỡng (bằng hom, chiết ghép, nuôi cấy mô. Sinh sản bằng hạt tạo ra cây con khỏe mạnh nhưng lâu có quả và khó giữ được đặc tính di truyền tốt của cây mẹ. Để giữ được đặc tính tốt của cây giống người ta thường dùng các phương thức nhân giống sinh dưỡng.
Nhân giống sinh dưỡng là phương pháp dựa trên cơ sở phân bào nguyên nhiễm. Đây là phương thức phân bào về cơ bản không có sự tái tổ hợp của chất liệu di truyền cho nên các cây mới được tạo ra (thực chất là một phần của cây mẹ) vẫn giữ được đặc tính vốn có của cây mẹ lấy vật liệu giống. Nhân giống bằng hom (cutting propagation): Là phương pháp dùng một phần lá, một đoạn thân, một đoạn cành, hoặc đoạn rễ để tạo nên cây mới gọi là cây hom, cây hom có đặc tính di truyền như của cây mẹ. Nhân giống bằng hom là phương pháp có hệ số nhân giống cao nên được dùng phổ biến trong nhân giống cây rừng, cây cảnh, cây dược liệu, cây ăn quả.
Cơ sở tế bào học Bất kỳ một loài sinh vật nào cũng có cấu tạo từ tế bào. Tế bào là đơn vị cấu trúc nhỏ nhất, cơ bản nhất của sinh vật. Tế bào chứa bộ nhiễm sắc thể mang đầy đủ thông tin di truyền cho quá trình phát triển của sinh vật, đồng thời chất nguyên sinh của tế bào có khả năng thu nhận năng lượng và chất liệu từ môi trường để phục vụ cho quá trình sinh sản, bản chất của cây con tạo bởi quá trình dinh dưỡng có nguồn gốc bản sao từ cây mẹ. Cơ sở di truyền học Sinh vật bậc cao được phát triển từ một tế bào hợp tử qua nhiều lần phân bào liên tiếp cùng với quá trình phân hóa các cơ quan.
Đặc trưng của hình thức phân bào trên là số lượng nhiễm sắc thể của tế bào khởi đầu và tế bào mới được phân chia như nhau nên được gọi là phân bào nguyên nhiễm hay nguyên phân. Phân bào nguyên nhiễm là quá trình phân chia tế bào mà kết quả từ một tế bào ban đầu cho hai tế bào con có số lượng nhiễm sắc cũng như cấu trúc và thành phần hóa học của nó giống như tế bào ban đầu. Nhờ có quá trình nguyên phân mà các nhiễm sắc thể được phân phối đồng đều, chính xác cho các tế bào con, ở kỳ đầu của quá trình nguyên phân, nhiễm sắc thể tự tái bản trước tiên theo chiều dọc rồi tách theo chiều ngang để phân chia về các tế bào con đảm bảo cho tế bào con đều có bộ nhiễm sắc thể như nhau. Nhờ có quá trình nguyên phân mà khối lượng cơ thể tăng lên sau đó nhờ quá trình phân hóa các cơ quan trong quá trình phát triển cá thể mà tạo thành một cây con hoàn chỉnh.
Đây là quá trình đảm bảo cho cây con tồn tại tính trạng của cây mẹ. Hom thân và hom cành là hom được cắt từ một phần cây non từ chồi vượt hoặc cành non của cây. Một số loài như Tre, Luồng hom giâm có thể là một đoạn thân, đoạn thân có gốc, đoạn cành hoặc đoạn gốc cành sát thân. Hom của các loài cây gỗ đều được lấy từ thân cây non hoặc cành non của cây (bao gồm cả chồi vượt).
Các loại cành giâm thường gặp là cành non, cành hóa gỗ chủ yếu, cành nửa hóa gỗ và cành hóa gỗ. Tùy loài cây và điều kiện thời tiết lúc giâm hom mà chọn cành có khả năng ra rễ cao nhất. Hom rễ là loại hom được cắt từ rễ cây. Một số loài cây có thể dùng rễ để giâm hom như: Xoan, Long Não, Lê, Hồng.Ngoài ra ở một số loài người ta có thể giâm từ lá (Thu Hải Đường, Sống Đời.) hoặc từ củ (khoai lang v.) n 6 Khả năng ra rễ của hom cũng phụ thuộc vào xuất xứ, có loại hom dễ ra rễ có loại hom khó ra rễ, chồi đỉnh có khả năng ra rễ tốt hơn chồi nách, đặc biệt là cành chồi vượt dễ ra rễ hơn là cành lấy từ tán cây.
Mỗi loài cây có một loại hom phù hợp riêng, tùy từng loài cây mà lấy hom ở tuổi, vị trí nào cho phù hợp. Cơ sở phát sinh phát triển cá thể Bất kỳ một sinh vật nào trong quá trình sinh trưởng và phát triển đều dưới sự điều hòa của bộ gen do môi trường xung quanh diều chỉnh. Môi trường ở đây gồm môi trường bên trong và môi trường bên ngoài ảnh hưởng đến tế bào chất. Trong những thời gian nhất định trong bộ gen sẽ có những gen hoạt động theo điều kiện nhất định và được điều khiển nhịp nhàng theo môi trường với sự phát triển cá thể đặc trưng cho từng loài cụ thể.
Quá trình sinh trưởng và phát triển của cây được thể hiện qua các giai đoạn: Non trẻ, chuyển tiếp, thành thục, khả năng ra chồi, rễ của các bộ phận là rất khác nhau, ở bộ phận thuộc giai đoạn non trẻ khả năng này lớn hơn ở giai đoạn trưởng thành nhiều. Do vậy việc xử lý trẻ hóa là một biện pháp quan trọng trong nhân giống bằng hom ở những loài cây khó ra rễ. Trong sinh sản sinh dưỡng (giâm hom) cũng hay gặp hiện tượng Topophysis (hiện tượng bảo lưu cục bộ), đó là hiện tượng bảo lưu duy trì sự phát triển hình thái và đặc điểm sinh học của bộ phận được lấy làm vật liệu giống trong nhân giống sinh dưỡng, những cây con được tạo ra từ chồi ngọn của cây mẹ sẽ mọc thẳng, còn nếu giâm từ cành bên sẽ mọc ngang (hiện tượng này thường gặp ở chi Bách Tán) [5]. Sự hình thành rễ bất định Nhân giống bằng hom dựa trên khả năng tái sinh hình thành rễ bất định của một đoạn thân hoặc cành trong điều kiện thích hợp để tạo thành cơ thể mới.
Rễ bất định là rễ được sinh ra ở bất kỳ bộ phận nào của cây ngoài hệ rễ của nó, trong giâm hom và chiết điều quan trọng là hình thành rễ bất định. n 7 Có hai loại rễ: Rễ tiềm ẩn và rễ mới sinh. Rễ tiềm ẩn: Là loại rễ có nguồn gốc từ trong thân cây, cành cây nhưng chỉ phát triển khi bộ phận của thân khi tách ra khỏi cây mẹ. Rễ mới sinh: Là rễ được hình thành sau khi cắt và giâm hom.
Khi đó các tế bào ở chỗ bị cắt bị phá hủy, bị tổn thương và các tế bào dẫn truyền đã chết của mô gỗ được mở ra là giai đoạn các chu trình trao đổi chất và vận chuyển các chất trong thân cây, dẫn đến dòng nhựa luyện được dẫn từ phần lá xuống đây bị dồn lại khiến cho các tế bào phân chia hình thành nên mô sẹo, đây là cơ sở hình thành rễ bất định [6]. Sự hình thành rễ bất định có thể được phân chia làm ba giai đoạn: Các tế bào bị thương ở vết cắt bị chết đi và hình thành nên một lớp tế bào bị thối trên bề mặt. Các tế bào sống ngay dưới lớp bảo vệ bắt đầu phân chia và hình thành lớp mô mềm (Callus) gọi là mô sẹo. Các tế bào vùng tượng tầng hoặc lân cận và libe bắt đầu hình thành rễ.
Mô sẹo là khối tế bào nhu mô có mức độ ligin hóa khác nhau. Thông thường trước khi xuất hiện rễ thấy xuất hiện một lớp mô sẹo nên thường tin rằng sự xuất hiện của mô sẹo là sự cần thiết cho sự ra rễ của hom, nhưng ở nhiều loài cây sự xuất hiện mô sẹo và xuất hiện rễ độc lập nhau. Tuy nhiên sự xuất hiện của mô sẹo là một dự báo tốt về khả năng ra rễ. Mức độ hóa gỗ cũng ảnh hưởng tới sự ra rễ của hom.
Hom hóa gỗ nhiều, hay phần gỗ chiếm nhiều thì khả năng ra rễ kém. Hiện tượng cực tính là hiện tượng phổ biến trong giâm hom, do vậy khi giâm hom phải đặt hom cho đúng chiều [9] 1. Cơ sở sinh lý của sự hình thành rễ bất định Thông thường người ta chia các nhân tố ảnh hưởng đến khả năng ra rễ của hom giâm thành hai nhóm là: Nhóm nhân tố nội sinh và nhóm nhân tố ngoại sinh. n 8 Các nhân tố thuộc nhóm thứ nhất là những đặc điểm di truyền của loài, của xuất xứ và của cá thể, vai trò của tuổi cây, tuổi cành, vị trí cành, pha phát triển và các chất điều tiết sinh trưởng.
Nhóm thứ hai là các loại hóa chất kích thích ra rễ và các nhân tố hoàn cảnh như độ ẩm, ánh sáng, nhiệt độ, thời vụ giâm hom. Các nhân tố nội sinh Đặc điểm di truyền của loài Đã có nhiều nghiên cứu cho thấy không phải tất cả các loài đều có khả năng ra rễ như nhau. Nanda (1970) đã dựa theo khả năng ra rễ để chia các loài cây thành ba nhóm chính: Nhóm dễ ra rễ gồm 29 loài bao gồm một số loài thuộc các chi Ficus sp, Salix sp, Populus sp. Nhóm khó ra rễ gồm 26 loài thuộc các chi như: Manlus sp, Rrunus sp, Pyrus sp,.thuộc họ Rosaceae, một số chi khác như: Aesculus sp, Bauhinia.
Nhóm có khả năng ra rễ trung bình gồm 65 loài trong đó có các chi: Eucaluptus sp, Taxus sp.Tuy vậy, sự phân chia này chỉ có ỹ nghĩa tương đối vì một số tác giả xếp ở nhóm 2 và nhóm 3 vẫn dễ ra rễ nhử: Gạo (Bombaxceiba), Liễu sam (Cryptomeria japonia), Vân Sam (Piceaabies),.[7] Vì thế, theo khả năng giâm hom có thể chia thực vật thành hai nhóm chính là: Nhóm sinh sản chủ yếu bằng hom cành: Là nhiều cây thuộc họ dâu tằm (Moraceae) như: Dâu tằm, Đa, Sung.Một số loài thuộc họ Liễu (Salicaceae), các loài cây nông nghiệp như Sắn, Mía, Khoai lang. Đối với những loài cây này thì khi giâm hom chúng ta không cần xử lý thuốc giâm hom vẫn ra rễ bình thường. Nhóm sinh sản chủ yếu bằng hạt thì khả năng ra rễ của hom bị hạn chế bởi các mức độ khác nhau như: Tuổi cây mẹ, chất kích thích, yếu tố môi trường. Đặc điểm di truyền của từng xuất xứ, từng cá thể n 9 Do đặc điểm biến dị mà các xuất xứ và các cá thể khác nhau cũng có khả năng ra rễ khác nhau.
Nghiên cứu ở Bạch đàn trắng Caman ở giai đoạn 4 tháng tuổi cho thấy rằng xuất xứ tại Katherine có tỷ lệ ra rễ là 95%.