CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 1. Cơ sở khoa học của đề tài Nước ta có nguồn gen cây bí đỏ rất phong phú, việc điều tra thu thập các giống bí đỏ địa phương và các giống bí đỏ nhập nội hình thành tập đoàn quĩ gen bí đỏ sẽ tạo nguồn vật liệu cho công tác chọn tạo giống bí đỏ. Trong thực tế sản xuất ở nước ta, nhiều giống bí đỏ địa phương đã được người dân trồng, tuyển chọn theo phương pháp dân gian chọn lọc tự nhiên. Do đó, cây bí đỏ cần được nghiên cứu có hệ thống để định hướng tuyển chọn những nguồn gen/giống tốt, năng suất cao và chất lượng tốt, nhất là hàm lượng chất khô trong bí đỏ cần được nghiên cứu sâu hơn, đáp ứng nhu cầu thị hiếu của thị trường nội địa và xuất khẩu.
Nghiên cứu đa dạng về loài thường là đối tượng được khai thác mục đích kinh nguồn gen để phân loại, phân lập và xác định các mẫu giống bí đỏ triển vọng trong tập đoàn sẽ góp phần xây dựng các hướng khai thác sử dụng bền vững các nguồn gen bí đỏ ở Việt Nam. Việc mô tả đánh giá các đặc điểm nông sinh học, năng suất, chất lượng cũng như đánh giá đa dạng sử dụng chỉ thị phân tử là bước đầu tiên quan trọng và cần thiết nhằm phát hiện ra các tính trạng hữu ích để giới thiệu cho người sản xuất, các nhà chọn tạo giống; đồng thời cung cấp cơ sở dữ liệu phục vụ công tác bảo tồn nguồn gen cây bí đỏ. Xác định được chỉ thị liên kết với locut gen qui định hàm lượng chất khô, sẽ được sử dụng để xác định sự có mặt của alen qui định chất khô cao. Với sử dụng chỉ thị phân tử cho phép các nhà chọn giống xác định được chính xác gen/lucut gen qui định tính trạng chất khô cao trong các mẫu giống bí đỏ của tập đoàn nghiên cứu.
Phương pháp trong lập bản đồ di truyền liên kết là sử dụng các quần thể tạo ra từ các phép lai được kiểm soát, với quần thể được tạo ra từ phép lai hai bố mẹ. Việc phân tích thống kê kiểu gen và kiểu hình của các cá thể ở quần thể phân li sẽ giúp tìm ra các vùng trên nhiễm sắc thể có thể có liên quan đến tính trạng cần nghiên cứu [29]. Tổng quan tình hình nghiên cứu cây bí đỏ 1. Nguồn gốc và phân loại nguồn gen bí đỏ Chi Cucurbita có nguồn gốc từ Châu Mỹ, nhưng đã được trồng rộng rãi khắp các châu lục khác từ sau thế kỷ 16 [87],[88].
Theo một số tác giả, chi Cucurbita bao gồm 15 loài, phân thành 7 nhóm chính, với năm loài trồng phổ biến [69],[56],[99] được tóm tắt trong Bảng 1. Các nhóm loài và phân bố của chi Cucurbita Cucurbita spp. Phân bố Nhóm Argyrosperma C. Hubera Mexico, Trung Mỹ, phía Tây Nam subsp.
argyrosperma Hoa Kỳ subsp. Bờ biển Thái Bình Dương từ Mexico Merrick & D. Bates đến Nicaragua Nhóm Ficifolia C. ficifolia Bouchéa Từ vùng đất cao Mexico đến Nam Chi lê và Argentina Nhóm Maxima C.
maxima Duchesne a subsp. maxima Argentina, Bolivia, Mexico subsp. andreana (Naudin) Filov Argentina, Bolivia C. moschata Duchesne a Vùng đất thấp của Mexico, Trung Mỹ Nhóm Pepo C.a Phía bắc Mexico và Nam Hoa Kỳ subsp.
Bailey) Filov Đông Bắc Mexico subsp. Decker Nam và Trung tâm Hoa Kỳ subsp. texana (Scheele) Filov Texas và Đông Nam Hoa Kỳ C. Cutler & Bờ biển Thái Bình Dương của Whitaker Ecuador 7 Cucurbita spp.
Phân bố Nhóm Okeechobeensis C. Bailey Quận Palm Beach, Florida, Hoa Kỳ subsp. Okeechobeensis Veracruz, Mexico subsp. Decker Mexico vùng đất thấp Yucatan, C.
Bailey Guatemala, Belize Nhóm Digitata C. Grayb New Mexico và Arizona, Hoa Kỳ C. Baileyb Baja California, Mexico C. Watsonb Phía Nam California và Arizona, Hoa Kỳ Nhóm Foetidissima C.
foetidissima Kunthb Phía tây Hoa Kỳ và Mexico C. Baileyb Trung Mexico C. Baileyb Đông Bắc Mexico C. radicans Naudinb Mexico a Loài trồng trọt; b Cây lâu năm; Nguồn: Merrick, 1995 và Sanjur et al.
Nghiên cứu của Zheng Yi-Hong et al. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng loài C. ficifolia, một loài thuộc nhóm mesophytic có liên hệ gần gũi với loài C. pedatifolia thuộc nhóm xerophytic.
maxima có nguồn gốc ở khu vực ôn đới ẩm miền Nam Mỹ và vùng đất thấp của Bolivia. Loài hoang dại C. moschata được thuần hóa ở Mexico, ven biển Peru và Guatemala. Các bằng chứng khảo cổ có niên đại từ 7660 năm trước công nguyên đã được tìm thấy ở sườn phía tây của dãy núi Andes ở phía bắc Peru.
8 Robinson & Decker-Walters (1997) cho rằng Mexico và phía bắc của Nam Mỹ là hai trung tâm thuần hóa độc lập của loài này [97], [99], [37]. Những nghiên cứu gần đây về các mối quan hệ phát sinh giữa các loài hoang dã và loài thuần trong chi Cucurbita, chủ yếu dựa trên dữ liệu ADN cho rằng, loài tổ tiên của C. moschata có thể là loài hoang dại C. Bates, (1995) được tìm thấy ở vùng đất thấp phía bắc Nam Mỹ.
Từ thế kỷ 17, cây trồng thuộc loài C. moschata đã lan rộng ở tất cả các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới của các châu lục khác [73]. pepo được thuần hoá độc lập ở hai khu vực, phía nam Trung Mỹ từ loài hoang dã C. texana (Scheele) Filov, và ở Mêxicô từ loài hoang dã C.
Hạt và vỏ của C. pepo đã được tìm thấy với niên đại 10,000-30,000 trước công nguyên ở Florida, 7,000-9,000 trước công nguyên ở Mexico và khoảng 5.000 trước công nguyên ở Illinois [97]. pepo được đưa đến châu Âu vào thế kỷ 16. Loài này có khả năng chịu nhiệt kém hơn C.
moschata và do mục đích trồng thương mại làm cảnh trong dịp lễ Halowin nên loài này ngoài châu Mỹ nó được trồng chủ yếu ở châu Âu. Nhưng cũng có tác giả cho rằng, họ bầu bí trên thế giới có 120 chi, 1000 loài, riêng chi Cucurbita có 27 loài, trong đó có 5 loài trồng trọt. Các loài được phân thành 9 nhóm, trong đó 2 nhóm chịu hạn và 7 nhóm không chịu hạn [70]. Tác giả Võ Văn Chi [1] cho rằng C.
pepo có nguồn gốc Châu Phi nhiệt đới; C. maxima có nguồn gốc nhiệt đới châu Mỹ, còn C. moschata gốc ở Viễn Đông, thường được trồng ở đồng bằng và trung du miền Bắc nước ta. Đặc điểm thực vật và đặc điểm sinh sản của cây bí đỏ 1.
Đặc điểm thực vật học của cây bí đỏ Các loài cây trồng thuộc chi Cucurbita là cây hàng năm, thân thảo, có tua cuốn bên, tua cuốn phân 3-4 nhánh; thân góc cạnh không sắc, có đặc tính bò lan, phân nhánh mạnh mẽ. Hệ thống rễ phát triển mạnh, rễ chính ăn sâu và rễ phụ ăn lan rộng nên khả năng chịu hạn tốt. Rễ phụ thường mọc ở các đốt đầu thời kỳ phát triển. 9 Lá đơn, mọc cách, không có lá kèm; cuống lá có rãnh, chiều dài cuống lá biến động lớn; lá rộng hình ovan có đường xẻ sâu như hình tim ở gốc phiến lá, lá phân thùy nông có từ 5-7 thùy, toàn bộ lá phủ lông, đôi khi có đốm bạc ở mặt trên, phiến lá có 3 gân cơ sở, mép lá có răng cưa.
Hoa đơn tính mọc đơn độc, có đường kính lớn, màu vàng chanh đến cam đậm; tràng hoa hợp, hình chuông phân 5 cánh, lá đài rời hình dùi; hoa đực có cuống dài, nhị 3, chỉ nhị rời, bao phấn thường hợp thành một thể xoắn dài; hoa cái có cuống ngắn, bầu dưới 1 ngăn, hình elip, dạng dày, chỉ nhụy 3, núm nhụy hai thùy. Quả bí đỏ là quả nạc với rất nhiều dạng quả, có tới 14 dạng như hình cầu, hình trứng, hình quả lê, hình trụ. với màu sắc và kiểu vân trên vỏ quả vô cùng đa dạng do có 9 màu sắc chính và sự đan xen màu giữa chúng. Vỏ quả có thể có một màu hoặc có đốm màu hoặc phân thành các sọc kẻ.
Khối lượng quả biến động lớn, thông thường từ 0,5 kg đến 10 kg, trong một số trường hợp ở châu Mỹ, có giống bí ngô cho quả đạt từ 450 - 900kg. Thịt quả có thể màu trắng, màu vàng nhạt đến đậm, hoặc màu cam. Ruột chứa nhiều hạt ở giữa quả. Cuống quả loe hoặc không loe [48].
Hạt hình trứng, dẹt, kích thước thay đổi tùy giống, loài, vỏ hạt màu trắng, màu kem hoặc nâu đôi khi màu sẫm, bề mặt hạt nhẵn hoặc hơi thô ráp. Hạt nảy mầm kiểu epigeal (nảy mầm trên mặt đất), thân mầm dài 2-3 cm, lá mầm hình elip dài 2-4cm [48]. Thông thường rất khó phân biệt ba loài C. pepo, đặc biệt là giữa C.
Cách phân biệt dễ nhất là quan sát sự khác biệt của thân, lá và cuống quả. moschata có cuống quả cứng, góc cạnh trơn, loe về phía cuống quả; thân cứng, có rãnh trơn và lá mềm, phân thùy vừa phải. maxima có cuống quả mềm, tròn không loe, thân tròn và mềm, lá thường không phân thùy. pepo có cuống quả góc cạnh sắc, đôi khi hơi loe, thân góc cạnh, có rãnh và có lông cứng, lá xẻ thùy thường sâu, lá có lông cứng [48].
Đặc điểm sinh sản của cây bí đỏ Hoa là cơ quan sinh sản của họ bầu bí. Bí đỏ thuộc nhóm hạt kín, sinh sản hữu tính, đặc trưng của sinh sản hữu tính là tăng khả năng thích nghi của thế hệ sau đối với môi trường sống luôn biến đổi, và tạo được sự đa dạng di truyền cung cấp nguồn vật liệu phong phú cho chọn lọc tự nhiên và tiến hóa. Hầu hết cây họ bầu bí là cây thụ phấn chéo, có hoa lớn để hấp dẫn các loại côn trùng đến thụ phấn. Do đó, trong nhân giống ngân hàng gen, khả năng giữ nguyên đặc điểm di truyền của chúng phụ thuộc vào sự cách ly khỏi các loại côn trùng bằng sử dụng các lều, lồng, nhà kính, và hệ thống tương tự để bảo vệ, sử dụng lao động là con người để thực hiện thụ phấn có kiểm soát.
Cấu tạo của hoa bí đỏ: trên có đài hoa, cánh hoa, một bông hoa chỉ có nhị (là cơ quan sinh dục đực) là hoa đực hoặc nhụy. Bộ phận cái của hoa bí có đầu nhụy, ống phấn và bầu nhụy (chứa noãn), bộ phận đực có bao phấn (chứa hạt phấn). Thụ phấn là quá trình vận chuyển tới núm nhụy sẽ nảy mầm. Khi ống phấn của bí đỏ xuyên qua vòi nhụy, đưa đến lỗ túi phôi, túi phôi giải phóng ra 2 nhân (hai giao tử), một nhân sẽ hợp với tế bào trứng, thành hợp tử 2n, nhân còn lại hợp với nhân lưỡng bội ở trung tâm túi phấn, dẫn đến nhân tam bội 3n khởi đầu nối nhũ cung cấp dinh dưỡng cho phôi.
Noãn thụ tinh (chứa hợp tử và tế bào tam bội) phát triển thành hạt. Hạt phấn bí đỏ do noãn đã được thụ tinh kết hợp thành.