Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Nghiên cứu nhân giống vô tính bằng phương pháp giâm hom 1. Nhân giống vô tính bằng phương pháp giâm hom 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. Thực vật bậc cao có hai hình thức sinh sản chủ yếu là sinh sản hữu tính (bằng hạt) và sinh sản sinh dưỡng (giâm hom, chiết ghép, nuôi cấy mô…).
Để giữ được tính di truyền tốt của cây mẹ người ta thường dùng phương thức nhân giống sinh dưỡng 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 nên cây con được tạo ra vẫn giữ được đặc tính vốn có của cây mẹ lấy vật liệu. 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.
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 (Lê Đình Khả và cộng sự, 2003) [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. n 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. Sự hình thành rễ bất định có thể được phân chia làm 3 giai đoạn: Giai đoạn 1 các tế bào bị thương ở các vết cắt chết đi và hình thành lên một lớp tế bào bị thối trên bề mặt.
Giai đoạn 2 các tế bào sống ngay dưới lớp bảo vệ bắt đầu phân chia và hình thành lớp mô mềm gọi là mô sẹo và giai đoạn 3 các tế bào vùng thượng tầng hoặc lân cận và libe bắt đầu hình thành rễ. Mức độ hoá gỗ cũng ảnh hưởng tới sự ra rễ của hom. Hom hoá 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 vây khi giâm hom phải đặt hom cho đúng chiều (Hoàng Thái Sơn, 1997) [20].
* Ưu điểm của giâm hom Kỹ thuật nhân giống bằng phương pháp giâm hom cho hệ số nhân cao, Năng suất, sản lượng cao hơn nhân giống bằng hạt hoặc ghép: Từ một cây mẹ, giống tốt bằng phương pháp giâm hom 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. 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 nên cho năng suất, sản lượng cao hơn. Mặt khác cây hom còn có thể giữ nguyên những đặc tính di truyền, phẩm chất và tính trạng trội của cây mẹ và có khả ngăng khống chế số lượng đực hoá (Mai Quang Trường và CS, 2007) [23].
* 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 (Mai Quang Trường và CS, 2007) [23]. * Ảnh hưởng của môi trường sống đến quá trình giâm hom n 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.
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, 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 (Lê Đình Khả và cộng sự, 2003) [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% (Lê Đình Khả và cộng sự, 2003) [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 n 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 (Lê Đình Khả và cộng sự, 2003) [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 (Nguyễn Hoàng Nghĩa, 2001) [18].
Kích thước hom: hom có đường kính lớn ra rễ tốt hơn hom có đường kính nhỏ. 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.
Thậm chí ở một số loài cây khả năng ra rễ chỉ tồn tại ở những cây 1 - 2 tuổi (Nguyễn Hoàng Nghĩa, 2001) [18]. Các chất điều hoà sinh trưởng: chất điều hoà sinh trưởng bao gồm các hoóc môn thực vật tự nhiên và những hợp chất hữu cơ được tổng hợp nhân tạo. Người ta chia chất điều hoà sinh trưởng ra làm nhiều nhóm, mỗi nhóm có đặc trưng riêng của nó, trong đó nhóm Auxin có tác động kích thích ra rễ mạnh nhất khi xâm nhập vào tế bào thực vật làm cho tính thấm của nguyên sinh chất và hô hấp tăng lên … thúc đẩy sự ra rễ của thượng tầng dẫn đến sự thúc đẩy ra rễ của hom. Tuy nhiên sự kích thích sinh lý của Auxin phụ thuộc chặt chẽ vào nồng độ của nó trong tế bào.
Khi nồng độ quá cao thì tác động n kích thích trở thành kìm hãm. Do đó việc chọn loại thuốc và nồng độ phù hợp cho từng loại cây là rất quan trọng. • Các nhân tố ngoại sinh: Khả năng ra rễ của hom giâm chịu ảnh hưởng của các nhân tố ngoại sinh như điều kiện sinh sống của cây mẹ và các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình giâm hom như mùa vụ, ánh sáng, nhiệt độ, ẩm độ và giá thể giâm hom. Điều kiện sinh sống của cây mẹ lấy cành: Điều kiện sinh sống của cây mẹ lấy cành như điều kiện chiếu sáng, độ ẩm không khí, độ ẩm đất có ảnh hưởng khá rõ đến tỉ lệ ra rễ của hom giâm, nhất là hom lấy từ những cây non.
Giá thể hay môi trường giâm hom: Giá thể cũng góp phần vào thành công của giâm hom. Các loại Giá thể giâm hom thường dùng là mùn cưa để mục, xơ dừa băm nhỏ, đất tầng B, cát tinh …giá thể giâm hom tốt phải duy trì được ẩm độ trong thời gian dài và không ứ nước, tạo điều kiện cho rễ phát triển tốt, đồng thời phải sạch, không bị nhiễm nấm và không có nguồn sâu bệnh, độ PH khoảng 6,0 - 7,0. Thời vụ giâm hom: Thời vụ là một trong những nhân tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến khả năng ra rễ của hom giâm. Một số loài cây có thể giâm quanh năm, song nhiều loài có thời vụ giâm hom rõ rệt.
Ánh sáng: Ánh sáng cung cấp năng lượng cho mọi hoạt động sống của sinh vật, ánh sáng đóng vai trò sống còn trong việc 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 hom khó ra rễ.