Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1. Đánh giá tổng quan tình hình nghiên cứu 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 vô tính bằng phương pháp giâm hom là phương pháp nhân giống đem lại hiệu quả cao và đã được áp dụng phổ biến cả trong và ngoài nước trong suốt thời gian qua.
Phương thức này dựa trên cơ sở phân bào nguyên nhiễm không có sự kết hợp vật chất di truyền giao hợp giữa giao tử cái và giao tử đực nên cây mới tạo ra mang đầy đủ vật chất di truyền của cây mẹ. Nhân giống bằng hom là phương pháp sử dụng đoạn thân, cành, lá để tạo ra 1 cây mới mang đặc tính di truyền của cây mẹ. Đây là phương pháp tương đối dễ thực hiện, hệ số nhân giống cao nên được áp dụng phổ biến trong công tác nhân giống cây trồng. Các ý nghĩa của nhân giống bằng hom mang lại rất lơn như nhân giống hom là phương pháp truyền đạt các biến dị di truyền của cây mẹ cho cây hom.
Nhân giống hom là phương thức lưu giữ được ưu thế lai cho đời F1. Nhân giống hom làm rút ngắn chu kỳ sinh sản, rút ngắn thời gian thực hiện chương trình cải thiện giống cây rừng. Nhân giống hom là một phát triển nhân nhanh các loại quý hiếm đang bị khai thác cạn kiệt, là phương pháp phát triển bảo tồn nguồn gen cây rừng. Nhân giống hom là phương thức nhân giống bổ sung cho các loại cây khó thu hái và bảo quản hạt.
Các loại hom được dùng trong nhân giống gồm Các loại hom được dùng trong nhân giống ở cây rừng có thể là thân cây non, cành, lá, rễ… 4 Hom thân và hom cành là hom được cắt từ một phần của thân cây non, từ chồi vượt hoặc cành non của cây. Một số loài như tre, luồng… hom giâm có thể là một đoạn thân, một đoạn thân có gốc, đoạn cành hoặc đoạn gốc cành sát thân. Hom của các loài thân gỗ đều được lấy từ thân cây non hoặc cành non của cây. Các loại cành giâm thường là cành non, cành hóa gỗ yếu, cành nửa hóa gỗ, cành hóa gỗ.
Hom rễ là loại hom được cắt từ rễ cây. Mốt số loại cây có thể dùng rễ để giâm hom như Xoan, Long não, Lê, Hồng. Ngoài ra ở một số loài thực vật người ta có thể giâm hom từ lá (Thu hải đường, Sống đời) hoặc từ củ (Khoai lang, khoai tây…). Ở một số loài khi nhân giống hom thường có hiện tượng bảo lưu cục bộ là hiện tượng mà cây hom tiếp tục sinh trưởng và phát triển hình thái theo đặc trưng của cành được lấy từ cây mẹ.
VD: Hom được lấy từ chồi ngọn thì tiếp tục mọc thẳng, hom lấy từ cành bên thì tiếp tục mọc nghiêng. Có thể khắc phục hiện tượng này bằng cách lấy cành từ các cây con và chồi bất định để giâm hom hoặc nhân hom nhiều lần [18]. - Cơ sở tế bào học Tế bào chứa bộ nhiễm sắc thể mang đầy đủ thông tin di truyền cho quá trình phát triển của sinh vật. Trong quá trình sinh sản vô tính, cây con được tạo ra có nguồn gốc từ bản sao của cây mẹ - Cơ sở di truyền học Trong quá trình sinh trưởng phát triển trải qua nhiều lần phân bào liên tiếp cùng với quá trình phân hóa các cơ quan.
Quá trình phân bào giảm nhiễm kết quả từ 1 tế bào mẹ cho ra 2 tế bào con mang bộ nhiễm sắc thể y hệt tế bào mẹ. Các loại hom đều suất phát từ 1 bộ phân sinh dưỡng của cây mẹ nên khi tạo ra 1 cây mới luôn mang đủ đặc tính vốn có của cây mẹ Sự hình thành rễ bất định nhân giống băng hom dựa trên cơ sở hình thành tái sinh rễ bất định của 1 đoạn thân hoặc đoạn cành trong điều kiện 5 thích hợp để tạo thành cơ thể mới. Rễ bất định là rễ ra ở bất kỳ bộ phận nào của cây ngoài hệ rễ của nó trong giâm hom và điều quan trọng là hình thành được rễ bất định. Có hai rễ bất định là rễ tiềm ẩn và rễ mới sinh.
Rễ tiềm ẩn là rễ có nguồn gốc tự nhiên trong thân, trong cành cây nhưng chỉ phát triển khi thân hoặc cành đó tách khỏi thân cây. Rễ mới sinh chỉ được hình thành khi cắt hom. - Cơ sở sinh lý Sự hình thành rễ trong quá trình giâm hom chịu ảnh hưởng của các nhóm nhân tố: Nội sinh và ngoại sinh + Các nhân tố nội sinh Đặc điểm di truyền của loài: nhiều nghiên cứu cho thấy không phải tất cả các loài đều có khả năng ra rễ như nhau: các loài cây gỗ thành 3 nhóm dựa theo khả năng ra rễ là: nhóm dễ ra rễ gồm 29 loài như một số loài thuộc các chi Ficussp, Moruss, Pophussp, Salixsp, ….Nhóm khó ra rễ gồm 26 loài như các chi Malussp, Prunussp, Pyrussp,… thuộc họ Rosaceae, một số chi khác như Aesculussp, Bauhiniasp…Nhóm có khả năng ra rễ trung bình bao gồm 65 loài trong đó có các chi Eucaluptussp, Quercussp, Grewiliasp, Taxassp. Vì thế theo khả năng giâm hom có thể chia thực vật làm hai nhóm chính.
Nhóm sinh sản chủ yếu bằng cành, là nhóm loài cây thuộc họ Dâu tằm (Maraceae) như Dâu tằm, Đa, Sung, Dương… Một số loài thuộc họ Liễu (Salicaceae) như Dương, Liễu, …Nhóm sinh sản chủ yếu bằng hạt thì khả năng ra rễ của hom giâm bị hạn chế ở các mức độ khác nhau [16]. Đặc điểm di truyền của từng suất sứ, từng cá thể như tuổi cây mẹ lấy hom: Khả năng ra rễ không những do tính di truyền quyết định mà còn phụ thuộc rất lớn vào tuổi cây mẹ lấy cành. Thông thường cây chưa sinh sản hạt dễ nhân giống bằng hom hơn khi cây đã sinh sản hạt, hom lấy từ cây tuổi non dễ ra rễ hơn hom lấy từ cây tuổi già. Vị trí cành và tuổi cành lấy hom: Hom 6 lấy từ các phần khác nhau trên thân sẽ có tỷ lệ ra rễ khác nhau.
Thông thường thì hom lấy từ cành ở tầng dưới rễ ra rễ hơn cành ở tầng trên, cành cấp 1 dễ ra rễ hơn cành cấp 2, cấp 3. Cành chồi vượt dễ ra rễ hơn cành lấy từ tán cây. Tuy nhiên khả năng ra rễ cao của cành chồi vượt cũng thay đổi theo vị trí lấy hom. Tuổi cành cũng ảnh hưởng rất lớn đến tỷ lệ ra rễ.
Thông thường cành nửa hóa gỗ (cành bánh tẻ) là loại cành thường cho tỷ lệ ra rễ cao nhất, cành hóa gỗ yếu hoặc đã hóa gỗ thông thường cho tỷ lệ ra rễ kém hơn.Thí nghiệm của Phùng Văn Phê [16] đã thu được kết quả như sau: Cành mùa đông tỷ lệ ra rễ 2,5%.Cành hóa gỗ yếu tỷ lệ ra rễ 33,0%. Cành nửa hóa gỗ tỷ lệ ra rễ 84,0%. Cành đã hóa gỗ tỷ lệ ra rễ 3,2%. Tuy vậy ảnh hưởng của mức độ hóa gỗ yếu đến tỷ lệ ra rễ cũng thay đổi theo loài cây.
Các chất kích thích ra rễ: Trong các chất điều hòa sinh trưởng thì Auxin được coi là chất quan trọng nhất trong quá trình ra rễ của hom. Song nhiều chất khác tác động cùng Auxin và thay đổi hoạt tính của Auxin cùng tồn tại một cách tự nhiên trong các mô của hom giâm và tác động đến quá trình ra rễ của chúng. Trong đó quan trọng nhất là Khizocalin, đồng nhân tố ra rễ, các chất kích thích kìm hãm ra rễ, một số chất nội sinh điều phối hoạt tính của IAA gây nên khởi động ra rễ và gọi là đồng nhân tố. Các chất kích thích ra rễ và kìm hãm ra rễ.
VD: Sesquiterpenic actone được chiết tách từ lá cây Hướng dương, dicyliterpenic được chiết tách từ cây Rau sam đều là những chất kích thích ra rễ cho Đậu xanh. Một số chất kìm hãm Nhaxanthoxin, axit abscisic (ABA) và một số chất khác. [14] + Các nhân tố ngoại sinh Điều kiện sinh sống của cây mẹ lấy hom. Điều kiện sinh sống của cây mẹ lấy cành có ảnh hưởng rõ đến tỷ lệ ra rễ của hom giâm, nhất là hom lấy từ những cây non.
Theo Nguyễn Hoàng Nghĩa thì hom lấy từ cây 3 tuổi của các loài Picea abies, Pinusresinosa, P.strobus có bón phân hữu cơ và phân vô cơ 7 đã có tỷ lệ ra rễ cao hơn so với hom lấy từ cây không được bón phân. Điều kiện chiếu sáng cho cây mẹ lấy cành cũng ảnh hưởng đến khả năng ra rễ của hom giâm. Và điều kiện lấy hom ở xa nơi giâm hom cũng ảnh hưởng lớn đến khả năng ra rễ và sinh trưởng của hom giâm. [11] Thời vụ giâm hom là một nhân tố quan trọng ảnh hưởng tới sự ra rễ của hom giâm.
Tỷ lệ ra rễ của hom giâm phụ thuộc vào thời vụ lấy cành và thời vụ giâm hom. Một số loài có thể giâm hom quanh năm, song nhiều loài cây có tính chất thời vụ rõ rệt. Theo Nguyễn Hoàng Nghĩa thì mùa mưa là mùa giâm homcó tỷ lệ ra rễ nhiều nhất ở nhiều loài cây, trong khi một số loài cây khác lại tỷ lệ ra rễ nhiều hơn ở mùa xuân. Hom được lấy trong các thời kỳ cây mẹ hoạt động sinh trưởng mạnh có tỷ lệ ra rễ cao hơn các thời kỳ khác.
[11] Chế độ ánh sáng: Ánh sáng đóng vai trò sống còn trong ra rễ của hom giâm. Không có ánh sáng và không có lá thì hom không có hoạt động quang hợp, quá trình trao đổi chất khó xảy ra, do đó không có hoạt động ra rễ. Tuy nhiên, ảnh hưởng của ánh sáng đến khả năng ra rễ của hom giâm thường mang tính chất tổng hợp theo kiểu phức hệ ánh sáng chỉ tác động đến ra rễ của hom với sự có mặt của lá cây, hom không có lá thì không chịu ảnh hưởng của ánh sáng và cũng không có hoạt động ra rễ. Nhiệt độ là một trong nhưng nhân tố quyết định tốc độ ra rễ của hom giâm Ở nhiệt độ quá thấp hom giâm nằm ở trạng thái tiềm ẩn và không ra rễ, còn ở nhiệt độ quá cao lại tăng cường nhiệt độ và bị hỏng, từ đó làm giảm tỷ lệ ra rễ.
Các loài cây nhiệt đới cần nhiệt độ không khí trong nhà giâm hom thíchhợp cho ra rễ là 28-33 0 C và nhiệt độ giá thể thích hợp là 25-30 0 C. Nếu nhiệt độ không khí trên 35 0 C làm tăng tỷ lệ héo của lá (Nguyễn Hoàng Nghĩa, Nguyễn Đức Thành, Trần Thuỳ Linh).