ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay vấn đề tái cơ cấu nền nông nghiệp đang được Đảng nhà nước và chính phủ quan tâm và coi trọng. Với việc ra quyết định quy hoạch vùng sản xuất nông nghiệp của thủ tướng chính phủ đã bước đầu hình thành một nền sản xuất nông nghiệp quy mô lớn sản xuất theo hình thức công nghiệp. Những cây lương thực chủ yếu luôn là ưu tiên hàng đầu trong quyết định. Trong đó cây sắn là cây lương thực quan trọng thứ ba sau lúa, ngô với những ưu điểm vượt trội như có khả năng thích nghi rộng, dễ trồng và dễ chăm sóc có thể canh tác trên nền đất dốc trong khi đó ở Việt Nam thì diện tích đồi núi chiếm một khoảng lớn.
Không chỉ có vậy sản phẩm từ cây sắn còn rất đa dạng và phong phú từ đơn giản là làm nguồn thực phẩm hay thức ăn chăn nuôi, đến phức quan trọng như sản xuất tinh bột, và đặc biệt là để sản xuất xăng sinh học. Với những ưu thế lớn như vậy cây sắn đang dần dần góp phần rất lớn vào nền nông nghiệp nước ta. Thủ tướng chính phủ đã quy hoạch vùng diện tích trồng sắn đến năm 2020 tầm nhìn 2030 là 450 nghìn ha.Tuy nhiên với phương thức canh tác truyền thống năng suất củ chưa cao. Đặc biệt hiện tại việc đối mặt với các loại sâu bệnh hại đang rất phức tạp.
Việc sử dụng thân sắn vụ trước làm hom giống cho vụ sau đang làm cơ hội lây lan và phát sinh nhiều loại bệnh như khảm sắn, chổi rồng … Nguồn thân sắn bị nhiễm bệnh vụ trước phải tiêu hủy làm ảnh hưởng tới nguồn cung cấp giống cho vụ sau, vì vậy việc cung cấp nguồn giống ổn định sạch bệnh để sản xuất bền vững với diện tích lớn là một yêu cầu cấp thiết cần đặt ra. Ứng dụng khoa học kĩ thuật vào nền nông nghiệp luôn là ưu tiên của chính phủ. Việc nhân giống bằng nhân in vitro đã được thực hiện trên nhiều loại cây trồng và cho thấy hiệu quả. Nhân giống bằng in vitro có thể tạo ra một lượng lớn cây giống đồng đều sạch bệnh trong thời gian ngắn.
Nhưng nhân giống in vitro chi phí cao, tỉ lệ sống của cây từ in vitro ra môi trường tự nhiên chưa cao lại càng đẩy ra giá thành sản xuất cây giống lên cao. Để khắc phục vấn đề về tỉ lệ sống của cây non chúng tôi đã áp dụng kĩ thuật nuôi cây bằng 1 khí canh. Kĩ thuật này đã được Học viện Nông nghiệp Việt Nam ứng dụng cho một số cây trồng như khoai tây và cà chua cho kết quả tốt với nhiều đề tài về vấn đề này. Chính vì những lý do trên tôi chọn đề tài: “Ứng dụng kỹ thuật nuôi cấy mô và khí canh để nhân nhanh giống sắn KM94 (Manihot esculanta Crantz)”.
Mục đích đề tài: Cải tiến một số bước trong quy trình nhân nhanh nhằm giảm chi phí sản xuất in vitro giống sắn KM94. Nội dung nghiên cứu đề tài: • Xác định vật liệu khởi đầu cho qua trình nhân nhanh in vitro giống sắn KM94. • Xác định điều kiện chiếu sáng cho quá trình nhân nhanh in vitro giống sắn KM94. • So sánh hệ số nhân nhanh trong túi nilon và bình thủy tinh của giống KM94.
• Thử nghiệm các phương pháp thích nghi cây in vitro trước khi ra đất. • Đánh giá chi phí sản xuất ở quy mô nghiên cứu khoa học. Ý nghĩ thực tiễn của đề tài: Đánh giá chi phí cho việc sản xuất cây in vitro. Đưa ra giải pháp kỹ thuật giúp sản xuất được cây giống sắn sạch bệnh để phục vụ sản xuất với chi phí giảm.
2 CHƢƠNG I - TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Giới thiệu chung về cây sắn 1. Nguồn gốc và phân loại Cây sắn (Manihot esculanta Crantz) là cây đóng vai trò quan trọng trong kinh tế nông nghiệp của nước ta. Nó không chỉ đóng vai trò cung cấp nguồn thực phẩm cho con người, nguồn thức ăn cho chăn nuôi mà còn là mặt hàng nông sản xuất khẩu chủ chốt, thu về nguồn ngoại tệ đáng kể cho đất nước[10].
Tất cả 98 loài thuộc chi Manihot đều sống ở vùng nhiệt đới và đã được di canh đến nhiều khu vực khác nhau trên thế giới. Sắn thuộc họ Euphorbiaceae bao gồm 7200 loài, được đặc trưng bởi các hệ thống tuyến mủ do các tế bào tiết mủ tạo thành. Hình thái của họ này rất đa dạng, từ nhóm thân cao như cao su đến nhóm thân bụi, cũng như các nhóm thực vật có giá trị kinh tế cao, như thầu dầu [6]. Sắn sống tự nhiên ở vùng nhiệt đới, phân bố phổ biến từ 33° vĩ bắc đến 33° vĩ nam.
Trong số 98 loài đã được mô tả, chỉ có sắn được trồng trên diện rộng vì giá trị kinh tế của chúng. Sắn được biết đến với hơn 100 tên gọi khác nhau, phụ thuộc vào địa lý nơi chúng được trồng. Ở Mỹ Latinh, sắn có tên gọi là yuca (theo tiếng Tây Ban Nha) hoặc mandioca (tiếng Bồ Đào Nha), trong khi tại Brazin, chúng được chia thành 2 loại, sắn ngọt (sweet cassava) hay sắn Hình 1.1 Cây sắn đắng (bitter cassava) theo người trồng [6]. 3 Về nguồn gốc của sắn vẫn chưa khẳng định được chính xác, tuy nhiên, với những bằng chứng khảo cổ, có thể khẳng định rằng sắn có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới của châu Mỹ Latinh, thuộc khu vực sông Amazon, được loài người trồng cách đây 5000 năm.
Trung tâm phát sinh sắn ở Đông Bắc Brazin và một trung tâm khác ở Trung Mỹ và Mexico. Nghiên cứu khảo cổ học cho thấy, một số di vật củ sắn đã được tìm thấy có niên đại khoảng 2700 năm trước công nguyên ở Venezuela, và khoảng 2000 năm trước công nguyên ở vùng ven biển Peru. Trong khi đó, những lò nướng bánh sắn phức hệ Ualabo có niên đại 1200 năm trước công nguyên đã được tìm thấy ở phía bắc Colombia và những hạt tinh bột có tuổi khoảng năm 900-200 trước công nguyên trong những phần hóa thạch được phát hiện tại Mexico cùng một số di tích khảo cổ học khác chứng tỏ cây sắn đã xuất hiện và được trồng như một loại cây nông nghiệp từ rất lâu đời [11]. Sắn được người Bồ Đào Nha đưa vào châu Phi lần đầu tiên vào giữa thế kỷ 16.
Trải qua thế kỷ 17 phát triển chậm chạp, sắn được du nhập vào đảo Bourbon và Ilede (Pháp) vào các năm 1738-1739, và đưa sang Madagasca vào năm 1875, Xri lanca (1786), Calcutta (1794) và một số nước phía đông châu Phi như Zambiar (1799), Uganda (1878). Ở châu Á, sắn được du nhập vào Ấn Độ khoảng thế kỷ 17, Việt Nam và một số nước khác trong khu vực Đông Nam Á vào thế kỷ 18 [4].Tuy nhiên, mãi đến thế kỷ 19, nghề trồng sắn và tiêu thụ mới thực sự phát triển với sự du nhập các kỹ thuật chế biến ở Brazin bởi các nô lệ được phóng thích. Từ đó đến nay, diện tích, năng suất và sản lượng sắn ngày một tăng [5]. Đặc điểm sinh học của cây sắn Rễ sắn Rễ sắn có thể mọc ra từ hạt hoặc từ hom (đoạn thân cây được lựa chọn giữ lại làm giống cho vụ kế tiếp).
Rễ mọc từ hạt bắt đầu là một rễ cọc mọc thẳng cắm xuống đất sau đó các rễ phụ mọc ra. Cả rễ cọc và rễ phụ đều có khả năng phát triển 4 thành củ. Rễ mọc ra từ hom thì đầu tiên mọc ngang sau đó cũng cắm thẳng xuống đất.2 Hình ảnh rễ và củ sắn Rễ sắn có hai chức năng chính là đồng hóa và dự trữ. Rễ đồng hóa thường cắm sâu trong lòng đất có thể dài tới 30 cm để hút nước, chất dinh dưỡng và giúp cho cây vững chắc.
Rễ dự trữ (rễ củ) do các rễ con tập trung dinh dưỡng mà thành. Khi cây mới ra rễ thì có rất nhiều rễ con nhưng sau đó chỉ một số rễ con được tập trung dinh dưỡng phát triển thành củ. Củ sắn thường có dạng hình trụ có thể dài tới 30 cm, có hoặc không có cuống củ [6],[9] 5 Thân cây Cây sắn thuộc loại thân gỗ, cao từ 1-3 m. Chiều cao của cây phụ thuộc vào giống, điều kiện chiếu sáng, mức độ thâm canh, mật độ và thời vụ trồng.
Thân sắn có khả năng phân cành, tuy sự phân cành có ảnh hưởng đến khả năng ra hoa của cây. Hiện tại ngoài một số giống sắn truyền thống với các hình thái cũ thì có thêm các giống thân thẳng không phân cành hình thái rất đặc biệt. Thân và cành già đã hóa gỗ có màu trắng bạc, xám, nâu hoặc hơi vàng. Số lượng thân phụ thuộc vào cách đặt hom và số mắt trên hom.
Về mặt cấu tạo, lớp cắt ngang thân sắn có bốn lớp: trong cùng là lõi xốp, tế bào rất lớn; tiếp đến là tầng gỗ; mô mềm của vỏ và ngoài cùng là lớp biểu bì rất mỏng. Khi nhân vô tính sắn người ta sử dụng các đoạn hom lấy từ thân cây, vì vậy ngoài việc lựa chọn các đoạn hom đẹp, sạch bệnh phải giữ cho lớp biểu bì không bị sây sát vì lớp này có chức năng bảo vệ cho hom không bị mất nước [6], [12].3 Một số kiểu hình thân sắn 6 Lá sắn Lá sắn là loại lá đơn mọc xen kẽ trên thân, gồm hai phần cuống lá và phiến lá. Cuống lá dài từ 3-30 cm với nhiều màu sắc khác nhau tùy theo giống (màu vàng, xanh vàng, hồng, đỏ tươi. Phiến lá thường chia 5-7 thùy nhưng cũng có khi không chia thùy.
Lá của những cây sắn mọc từ hạt thì phiến lá thường nguyên vẹn hoặc chia thùy không đều. Các cây mọc từ hom, từ chỗ phân cành số thùy của phiến lá thường giảm. Cấu tạo phiến lá gồm một lớp biểu bì phía trên có tầng cutin dày, tầng mô dậu, tầng mô hổng và biểu bì. Mặt dưới có rất nhiều khí khổng đường kính khoảng 30 µm và có khoảng 700 lỗ/mm2 [5], [12].4 Một số kiểu hình lá sắn Hoa sắn Hoa sắn là hoa đơn tính cùng gốc, mọc thành cụm, có cuống mọc ra từ chỗ phân cành, ngọn thân.
Một số giống sắn không có hoa do không có sự phân hóa hoa hoặc do mầm hoa rụng đi. Những cụm sinh ra từ những cành thấp thường rụng sớm. Cụm hoa gồm một trục dài 2-10 cm và các trục bên hợp lại thành chùy [5], [6]. Hoa cái có năm lá đài và có màu sặc sỡ, ngoài rìa có lông.
Giữa hoa cái có một bầu hoa có 6 cánh, chứa 3 lá noãn nằm ở trên đài. Trên bầu có 3 vòi nhụy ngắn với đầu nhụy uốn cong. Hoa đực có 5 lá đài dính với nhau trên một nửa chiều dài, nhẵn ở bên trong và có lông ở phía ngoài.