Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Cơ sở khoa học của nhân giống vô tính 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 các phương thức sinh sản thích hợp. Nhân giống bằng hom (cutting propagation) là một trong những phương pháp nhân giống sinh dưỡng. Đó là việc dùng một phần lá, một đoạn thân, 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 vô tính là từ một phần của các cơ quan dinh dưỡng (như rễ, thấy, lá dùng phương pháp nuôi nhân tạo để mọc ra cây - mới, còn gọi là nhân giông sinh dưỡng. Đặc điểm chủ yếu của nhân giống vô tính là chúng có thể giữ được đặc tính của bố mẹ, có thể ra hoa sớm, nhưng sự phát triển bộ rễ cây có thể kém hơn, tính thích ứng và sức sống không mạnh và không thể trồng hàng loạt như cây gieo hạt. Phương pháp thường được trồng nhân giống vô tính có tách cây, chiết cành, giâm cành tiếp ghép [8]. * Ưu điểm của giâm hom - Hệ số nhân cao: Từ một cây mẹ, giống tốt có thể lấy được nhiều cành hom để tạo ra nhiều cây con.
Trong khi chiết không cho phép lấy nhiều cành trên một cây [22]. - Giữ nguyên đặc tính cây mẹ, chất lượng và tính chống chịu ổn định: Trong giâm hom đặc tính di truyền, phẩm chất và tính trạng trội của cây mẹ được giữ nguyên. Có khả năng khống chế số lượng đực hoá [22]. - Năng suất, sản lượng cao: Cây giâm hom hầu hết đều ra quả nhanh hơn cây trồng bằng hạt, vì nó hoàn thành diện tích tán lá cần thiết để ra hoa sớm hơn [22].
5 * Nhược điểm của giâm hom Giâm hom đòi hỏi kỹ thuật công phu, giá thành cao hơn nhân giống bằng hạt (chi phí cao gấp 6 - 8 lần so với trồng bằng hạt). Hạn chế tuổi của cây mẹ lấy hom [22]. 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 (NST) 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 từ môi trường để phục vụ cho quá trình sinh sản, bản chất của cây con tạo bởi quá trình sinh sản dinh dưỡng có nguồn gốc từ bản sao của cây mẹ [15]. 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 hoá các cơ quan. Trong suốt quá trình phân bào số lượng (NST) 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. kết quả từ một tế bào ban đầu cho hai tế bào con có số lượng NST cũng như cấu trúc và thành phần hoá học giống như tế bào ban đầu [13].
Nhờ có quá trình nguyên phân mà khối lượng cơ thể cây con có thể tăng lên, sau đó nhờ có quá trình phân hoá 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 duy trì tính trạng của cây mẹ. 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 cành lấy từ tán cây. Mỗi loài cây có một loại hom phù hợp riêng, tuỳ từng loài mà lấy hom ở tuổi, vị trí nào cho phù hợp [15].
Cơ sở phát sinh phát triển cá thể Bất kỳ một loài sinh vật nào trong quá trình sinh trưởng và phát triển đều chịu sự điều hoà của bộ gen và bộ gen do môi trường xung quanh điều chỉnh. 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 ở các bộ phận cũng khác nhau, ở các bộ phận thuộc giai đoạn non trẻ khả năng ra rễ lớn hơn ở giai đoạn trưởng thành.
Do vậy việc xử lí trẻ hoá là một biện pháp quan trọng trong nhân giống bằng hom ở những loài cây khó ra rễ [13]. 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 hom giâm và chiết điều quan trọng là quá trình hình thành rễ bất định. Có 2 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 được tách ra khỏi cây mẹ. - Rễ mới sinh: Là loại rễ sinh ra sau khi cắt và giâm hom. Khi đó các tế bào chỗ bị cắt, 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 lá xuống đây bị dồn lại khiến cho các tế bào phân chia hình thành mô sẹo, đây là cơ sở hình thành rễ bất định [12]. Sự hình thành rễ bất định có thể được phân chia làm 3 giai đoạn: - Các tế bào bị thương ở các vết cắt chết đi và hình thành lên một lớp tế bào bị thối trên bề mặt.
7 - Các tế bào sống ngay dưới lớp bảo vệ bắt đầu phân chia và hình thành lớp mô mềm gọi là mô sẹo. - Các tế bào vùng thượng tầng hoặc lân cận và libe bắt đầu hình thành rễ. Ảnh hưởng của môi trường sống đến quá trình giâm hom Thông thường người ta chia các nhân tố ảnh hưởng đến khả năng ra rễ của hom giâm thành 2 nhóm: Nhóm nhân tố nội sinh bao gồm những đặc điểm di truyền của loài, của xuất xứ và của cá thể, vai trò của tuổi cây, tuổi cành, vị trí cành. và nhóm nhân tố ngoại sinh gồm các loại chất kích thích ra rễ và các nhân tố ngoại cảnh như độ ẩm, ánh sáng, nhiệt độ, thời vụ giâm hom * Nhân tố nội sinh - Đặc điểm di truyền loài Đã có nhiều nghiên cứu cho thấy không phải tất cả các loài đều có khả năng ra rễ như nhau, tuỳ theo đặc điểm di truyền các loài cây khác nhau có tỉ lệ ra rễ khác nhau đã dựa theo khả năng ra rễ để chia các loài cây gỗ thành các nhóm chính sau: + Nhóm các loài cây tương đối khó ra rễ gồm 26 loài trong đó có các chi Morus sp, Ficus sp, Populus sp … + Nhóm các loài cây có khả năng ra rễ trung bình gồm 65 loài trong đó có các chi Eucaluptus sp, Quercus sp … + Nhóm các loài cây dễ ra rễ gồm có 29 loài như một số loài thuộc các chi Malus sp.
… thuộc họ Rosaceae, và một số chi khác như Aesculus ps, Bauhinia sp … Tuy nhiên, sự phân chia này chỉ mang ý nghĩa tương đối vì có một số loài ở nhóm 1, hoặc nhóm 2 vẫn dễ ra rễ như Gạo, Liễu sam, Vân sam … do vậy theo khả năng giâm hom có thể chia thực vật thành 2 nhóm chính là: + Nhóm sinh sản chủ yếu bằng hom cành gồm các loài thuộc họ Dâu tằm (Moraceae) như Dâu tằm, Sung… và họ Liễu (Salicaseae) như Sắn, 8 Mía… đối với nhóm này khi giâm hom không cần phải xử lý thuốc hom vẫn ra rễ bình thường. + Nhóm sinh sản chủ yếu bằng hạt thì khả năng ra rễ của hom giâm bị hạn chế ở mức độ khác nhau. Những loài cây dễ ra rễ như Sở đến 35 tuổi vẫn có khả năng ra rễ 70 - 90%. Những loài cây khó ra rễ như Mỡ (Manglietia glauca) 5 tuổi vẫn chỉ ra rễ 14% , với nhóm này muốn có tỉ lệ ra rễ cao phải dùng cây non và xử lý các chất kích thích ra rễ thích hợp [13].
- Đặc điểm di truyền của từng xuất xứ, từng cá thể 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 cho Bạch đàn trắng Caman (E.Camaldulensis) 4 tháng tuổi đã thấy rằng trong lúc xuất xứ Katherine có tỉ lệ ra rễ 95% thì xuất xứ Gilbert River có tỉ lệ ra rễ 50%, còn xuất xứ Nghĩa Bình chỉ ra rễ được 35% [13]. - Vị trí cành và tuổi cành lấy hom Hom lấy từ các phần khác nhau trên thân cũng có khả năng ra rễ khác nhau. Thông thường hom lấy từ cành ở tầng dưới dễ ra rễ hơn ở tầng trên.
Cành chồi vượt dễ ra rễ hơn cành lấy từ tán cây, vì vậy người ta thường xử lý cho cây ra chồi vượt để lấy hom giâm [13]. - Sự tồn tại của lá trên hom Lá là cơ quan quang hợp tạo ra các chất hữu cơ cần thiết cho cây, đồng thời cũng là cơ quan thoát hơi nước để khuyếch tán các chất kích thích ra rễ đến các bộ phận của hom. Lá còn là cơ quan điều tiết các chất điều hoà sinh trưởng ở hom giâm, vì thế khi giâm hom phải để lại một diện tích lá cần thiết, song diện tích lá quá lớn, quá trình thoát hơi nước mạnh sẽ làm cho hom bị héo và có thể chết trước khi ra rễ. Do vậy hom phải có 1 - 2 lá, và phải cắt bớt một phần (chỉ để lại 1/3 - 1/2) diện tích lá [15].
- Kích thước hom: hom có đường kính lớn ra rễ tốt hơn hom có đường kính nhỏ. 9 - Tuổi cây mẹ lấy cành Khả năng ra rễ của hom giâm không những do tính di truyền quy định mà còn phụ thuộc rất lớn về tuổi cây mẹ lấy cành. Thông thường cây chưa ra hoa kết quả dễ nhân giống bằng hom hơn khi đã cho quả, những cây mẹ còn trẻ, sức sống mạnh mẽ, có năng lực phân sinh mạnh nên hom ra rễ tốt hơn. Cây càng già khả năng ra rễ của hom càng yếu.