Chọn giống cây trồng ngắn ngày - Chuơng 6: Nguyên lý cơ bản của kỹ thuật sản xuất hạt giống cây trồng

1 Chư¬ng 6 nguyªn lý c¬ b¶n cña kü thuËt S¶n xuÊt h¹t gièng c©y trång  Tõ nh÷ng n¨m cuèi nh÷ng n¨m 1950, h¹t gièng chÊt lưîng cao cña c¸c c©y trång ®· ®ưîc phæ biÕn réng r·i trong s¶n xuÊt. Gièng lµ c«ng cô canh t¸c c¶i tiÕn cïng ph©n bãn, phư¬ng ph¸p phßng trõ cá d¹i, s©u bÖnh ®· t¹o ra cuéc c¸nh m¹ng trong s¶n xuÊt n«ng nghiÖp. C«ng nghÖ s¶n xuÊt h¹t gièng ®ãng mét vai trß quan träng trong cuéc c¸ch m¹ng nµy.  S¶n xuÊt h¹t gièng ®· gióp t¨ng nhanh sè lưîng, ®¶m b¶o chÊt lưîng, duy tr× nguån gen vµ tho¶ m·n sè lưîng h¹t cho nhu cÇu ngµy cµng t¨ng cña n«ng d©n.  H¹t gièng lµ mét vËt liÖu sèng cã nh÷ng yªu cÇu ®Æc thï do vËy qu¸ tr×nh s¶n xuÊt cÇn dùa trªn nh÷ng c¬ së khoa häc ®Ó ®¶m b¶o chÊt lưîng, sè lưîng cña l« h¹t gièng. 1. Khái niệm và vai trò của sản xuất hạt giống và nhân giống 1.1. Khái niệm Sản xuất hạt giống là tạo và thu hoạch hạt hay cây con từ những vật liệu thực vật nhằm mục đích phân phối, cất trữ và kinh doanh. Trong quá trình sản xuất sử dụng kỹ thuật đặc thù để giữ nguyên được kiểu gen của vật liệu gốc, có sức sống, sức khỏe và giá trị gieo trồng tốt, cho năng suất cao ở thế hệ sau. 1.2. Vai trò của sản xuất giống Bảo tồn kiểu gen hiện có hay kiểu gen mới tạo ra Duy trì giống  Phục tráng giống 2. Phư¬ng thøc sinh s¶n vµ sù æn ®Þnh di truyÒn tư¬ng ®èi cña gièng 2.1. Phư¬ng thøc sinh s¶n • Nhãm c©y tù thô phÊn • Nhãm c©y giao phÊn • Nhãm c©y sinh s¶n v« tÝnh 2.2. Sù æn ®Þnh cña gièng  æn ®Þnh tư¬ng ®èi vÒ h×nh th¸i  æn ®Þnh tư¬ng ®èi vÒ n¨ng suÊt  æn ®Þnh tương đối vÒ chÊt lưîng 2.3. §Æc ®iÓm quÇn thÓ c©y tù thô phÊn  C¬ quan sinh s¶n lµ nhuþ vµ nhÞ trong cïng mét hoa (hoa lưìng tÝnh)  Nhuþ ë vÞ trÝ thÊp h¬n ®Ó qu¸ tr×nh nhËn phÊn thuËn lîi.  Hoa cÊu t¹o thưêng nhá, kh«ng mµu s¾c, mïi vÞ  KÕt qu¶ qu¸ tr×nh tù thô phÊn lµ h¹t ®Ó duy tr× nßi gièng vµ còng chÝnh lµ vËt liÖu lµm gièng.  Qu¸ tr×nh tù thô phÊn quyÕt ®Þnh ®é thuÇn cña h¹t gièng. Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ 2 P1; P2 AA x aa Dị hợp(%) Đồng hợp(%) F1 Aa 100 0 F2 AA 2Aa aa 50 50 F3 4AA 2AA 4Aa 2aa 4aa 25 75 Tần số dị hợp tử = (1/2)n Tần số đồng hợp tử = 1 - (1/2)n n: Thế hệ tự thụ phấn 2.4. §Æc ®iÓm quÇn thÓ c©y giao phÊn  Hoa lớn, màu sắc sặc sỡ, cã mïi vÞ, tói mËt  Nhuỵ và nhị chÝn kh«ng cïng thời điểm.  C©y giao phÊn do qu¸ tr×nh thô phÊn thô tinh hoµn toµn tù do, nã cã thÓ nhËn phÊn tõ hoa kh¸c, c©y kh¸c vµ thËm chÝ ngay cña chÝnh nã.  Tung phÊn vµ thô phÊn nhê giã vµ c«n trïng  C©y hoa ®¬n tÝnh: Hoa ®ùc vµ hoa c¸i trªn cïng mét c©y như ng«, dưa, mưíp  Dùa trªn ph¬ng thøc sinh s¶n cña c©y giao phÊn trong s¶n xuÊt gièng cÇn chó ý nh÷ng ®iÓm chÝnh sau:  §¶m b¶o c¸ch ly tèt tr¸nh nhËn phÊn tõ gièng kh¸c, dßng kh¸c.  QuÇn thÓ kh«ng qu¸ nhá dÉn ®Õn cËn phèi, gi¶m søc sèng vµ tho¸i ho¸ gièng.  §¶m b¶o cho quÇn thÓ tù do thô phÊn hoµn toµn.  QuÇn thÓ c©y giao phÊn æn ®Þnh di truyÒn tõ thÕ hÖ nµy qua thÕ hÖ kh¸c lµ do giao phÊn vµ tr¹ng th¸i c©n b»ng di truyÒn theo ®Þnh luËt Hardy Weinberg: "Gen vµ tÇn suÊt kiÓu gen trong mét quÇn thÓ mendel lµ mét h»ng sè tõ thÕ hÖ nµy sang thÕ hÖ kh¸c, nÕu kh«ng cã chän läc, ®ét biÕn, lÉn t¹p hay thay ®æi ngÉu nhiªn“.  Mçi c©y cã c¬ héi cho phÊn vµ nhËn phÊn như nhau.  æn ®Þnh di truyÒn khi giao phèi víi quÇn thÓ lín  Khi tÇn xuÊt kiÓu gen kh«ng thay ®æi tõ thÕ hÖ nµy qua thế hÖ kh¸c quÇn thÓ ®ã gäi lµ quÇn thÓ ë tr¹ng th¸i c©n b»ng.  Hardy Weinberg x¸c ®Þnh b»ng phư¬ng tr×nh: p2 + 2p(1-p) + (1-p)2 p: lµ tÇn suÊt cña 1 alen vµ 1-p lµ tÇn suÊt cña 1 alen kh¸c. Tæng tÇn suÊt cña 1 alen = 1. • VÝ dô: Mét quÇn thÓ ph¸t triÓn tõ 4 bè mÑ, trong ®ã 2 mang kiÓu gen: Bb1, Bb2 vµ BB1 và BB2 Như vËy tÇn suÊt kiÓu gen B = 6:8 = 0,75 vµ b = 2 : 8 = 0,25. Ở tr¹ng th¸i c©n b»ng Hardy Weinberg th× cã tÇn suÊt kiÓu gen như sau : (0,75)2 + 2(0,75)(0,25) + (0,25)2 = 0.56 + 0.38 + 0.06 NÕu quÇn thÓ tù do thô phÊn ta nhËn ®ưîc tr¹ng th¸i c©n b»ng míi như sau: BB Bb bb Bb1 x Bb2 1 2 1 Bb1 x BB1 2 2 Bb1 x BB2 2 2 Bb2 x BB1 2 2 Bb2 x BB2 2 2 BB1 x BB2 4 Tæng 13 10 1 TÇn suÊt kiÓu gen 0,54 0,42 0,04 Trường hợp 1: nếu 4 bố mẹ trên chỉ thực hiện một chiều cho phấn hay nhận phấn, gen và tần suất kiểu gen sẽ là: Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ 3 Trường hợp thứ 2: nếu đảm bảo tự do thụ phấn hoàn toàn bao gồm cả thuận, nghịch và tự thụ phấn sẽ có tần xuất như sau: BB Bb bb 6 tổ hợp lai thuận trên 13 10 1 6 tổ hợp lai nghịch củ nó 13 10 1 Tự thụ phấn Bb1 1 2 1 Tự thụ phấn của Bb2 1 2 1 Tự thụ phấn của BB1 4 Tự thụ phấn của BB2 4 Tổng 36 24 4 Tần suất kiểu gen 0,56 0,38 0,06 2.5. §Æc ®iÓm quÇn thÓ c©y sinh s¶n v« tÝnh  C©y sinh s¶n v« tÝnh cã hai nhãm:  Hoµn toµn sinh s¶n v« tÝnh như: hµnh, tái, hoµng tinh, hoµng ®ao...  Võa cã kh¶ n¨ng sinh s¶n h÷u tÝnh võa cã kh¶ n¨ng sinh s¶n v« tÝnh như: c©y ¨n qu¶, khoai lang, khoai t©y.  Bé phËn nh©n gièng lµ cñ, th©n gi¶, m¾t, cµnh, th©n ngÇm, ®o¹n cµnh, rÔ, l¸..  §Æc thï cña c¸c loµi c©y sinh s¶n v« tÝnh vÒ di truyÒn quÇn thÓ lµ ®ång nhÊt tõ thÕ hÖ nµy qua thÕ hÖ kh¸c.  Nh÷ng c©y nh©n tõ dßng mÑ gäi lµ dßng v« tÝnh, cã kiÓu gen gièng c©y mÑ. 3. Mét sè kh¸i niÖm c¬ b¶n  Dßng (line): Lµ quÇn thÓ nhá ®ưîc h×nh thµnh tõ mét tËp hîp c¸c c©y sinh ra tõ mét b«ng. Gia ®×nh (Family): Lµ mét quÇn thÓ ®ưîc b¾t nguån tõ mét dßng.  H¹t gièng t¸c gi¶ (Breeder’s seed): Lµ l« h¹t gièng do t¸c gi¶ cung cÊp.  H¹t siªu nguyªn chñng (Pre-basic seed): Lµ l« h¹t gièng phôc tr¸ng b¾t nguån tõ thÕ hÖ nµo ®ã trưíc nguyªn chñng (G1, G2 cã thÓ G3) ®¹t tiªu chuÈn kiÓm nghiÖm quèc gia.  H¹t nguyªn chñng (Foundation seed, Basic seed): Lµ l« h¹t ®ưîc nh©n lªn tõ l« h¹t t¸c gi¶ hoÆc h¹t siªu nguyªn chñng theo quy tr×nh kü thuËt quy ®Þnh cña Bé N«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n vµ ®¹t tiªu chuÈn h¹t nguyªn chñng theo kiÓm nghiÖm Quèc gia.  H¹t x¸c nhËn (Certified seed): Lµ l« h¹t ®ưîc nh©n lªn tõ l« h¹t nguyªn chñng theo quy tr×nh kü thuËt ®ưîc quy ®Þnh cña Bé N«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n vµ ®¹t tiªu chuÈn h¹t nguyªn chñng theo kiÓm nghiÖm Quèc gia. 4. Sù tho¸i ho¸ gièng 4.1. Nh÷ng biÓu hiÖn cña sù tho¸i ho¸  Sau mét thêi gian gieo trång quan s¸t thÊy sù kh¸c biÖt víi nguyªn b¶n vÒ h×nh th¸i, n¨ng suÊt, chÊt lưîng s¶n phÈm vµ kh¶ n¨ng chèng chÞu theo xu hưíng xÊu.  Nh÷ng biÕn ®æi xÊu ®i cña gièng c©y trång trªn c¸c tÝnh tr¹ng kh¸c nhau sau mét sè lÇn gieo trång gäi lµ hiÖn tưîng tho¸i ho¸ gièng.  Sù tho¸i ho¸ x¶y ra ë tÊt c¶ c¸c gièng, trªn c¶ tÝnh tr¹ng sè lưîng vµ chÊt lưîng. 4.2. Nguyªn nh©n tho¸i ho¸ gièng • LÉn c¬ giíi LÉn c¬ giới lµ mét nguyªn nh©n nguy hiÓm dÉn ®Õn tho¸i ho¸ gièng ®Æc biÖt khi lÉn hÖ thèng vµ hÖ sè nh©n cña gièng lÉn lín h¬n hÖ sè nh©n cña gièng c¬ b¶n cã thÓ chứng minh b»ng vÝ dô sau: Ví dụ: lẫn cơ giới 1 lần và giống lẫn có hệ số nhân (HSN) thấp hơn giống cơ bản, giả sử HSN của giống cơ bản = 10, giống lẫn = 8, số hạt giống cơ bản ban đầu là 1000 hạt, hạt giống khác lẫn trong lô hạt giống là 2. Tỷ lệ lẫn cơ giới qua 4 lần nhân như sau: Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ 4 Tỷ lệ lẫn qua các lần nhân trường hợp lẫn 1 lần Số lần gieo Số hạt Tỷ lệ lẫn (%) Giống cơ bản Giống lẫn Bắt đầu 1000 2 0,20 Lần nhân 1 10.000 16 0,16 Lần nhân 2 100.000 128 0,13 Lần nhân 3 1.000.000 1024 0,10 Lần nhân 4 10.000.000 8192 0,08 Nếu lẫn 1 lần mà hệ số nhân của giống lẫn nhỏ hơn giống cơ bản thì tỷ lệ lẫn giảm dần, nhưng lẫn hệ thống vẫn gây thoái hóa giống nghiêm trọng. Công thức tính tỷ lệ lẫn lần nhân thứ n được tính bằng công thức sau: Zn = Z + Zk + Zk2 + Zk3 + Zk4 +...Zkn Trong đó: Zn là tỷ lệ lẫn lần thứ n (%) Z là tỷ lệ lẫn hệ thống (% ) k là biểu diễn tỷ lệ hệ số nhân của giống lẫn so với giống cơ bản. Lẫn sinh học Lẫn sinh học do cách ly không đảm bảo, giống cơ bản nhận phấn của các giống khác, loài khác trong khu vực sản xuất dẫn đến phân ly tạo ra các cá thể khác dạng ở lần nhân tiếp theo. Lẫn sinh học xảy ra cả với cây tự thụ phấn và cây giao phấn nhưng cây giao phấn gây ra thoái hóa nhanh và nghiêm trọng hơn. Đột biến tự nhiên Cây trồng trên đồng ruộng chịu ảnh hưởng của môi trường, những tác nhân của môi trường như bức xạ, thay đổi ẩm độ, nhiệt độ đột ngột gây ra các đột biến tự nhiên. Hiện tượng phân ly Những giống cây trồng, dòng bố mẹ được chọn lọc tạo thành từ nguồn vật liệu gây biến dị bằng lai, đột biếnnhưng không thể chọn đồng hợp trên tất cả các cặp gen. Vì vậy trong quá trình gieo trồng nhưng cặp gen dị hợp tiếp tục phân ly gây ra thoái hóa giống. Tích lũy bệnh Tích lũy bệnh là nguyên nhân thoái hóa giống, đặc biệt bệnh virus. Sản xuất giống một loài cây trồng trên một khu đất trong nhiều vụ, nhiều năm dẫn đến tăng mức độ bệnh gây ra thoái hóa giống. Điển hình thoái hóa giống do nguyên nhân tích lũy bệnh ở cây họ cà, cây họ thập tự. Kỹ thuật sản xuất không phù hợp Điều kiện sản xuất không phù hợp gây thoái hóa giống thông qua chất lượng hạt giống kém, thay đổi di truyền hay nhiễm bệnh. Nguyên nhân và biện pháp khắc phục thoái hóa giống Nguyên nhân Biện pháp khắc phục Lẫn cơ giới • Khu sản xuất riêng • Vệ sinh Lẫn sinh học • Cách ly tốt Đột biến tự nhiên • Điều kiện sản xuất phù hợp • Chọn lọc Phân ly • Chọn lọc triệt để Tích lũy bệnh • Thay đổi khu vực sản xuất, luân canh •Phòng trừ sâu bệnh Điều kiện sản xuất giống không phù hợp • Áp dụng kỹ thuật phù hợp 5. HÖ sè nh©n cña gièng  Tû lÖ gi÷a lưîng h¹t gièng thu ®ưîc sau mét lÇn nh©n so víi lưîng gièng gieo ban ®Çu gäi lµ hÖ sè nh©n gièng.  HÖ sè nh©n lµ mét c¬ së quan träng trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt gièng ®Ó x¸c ®Þnh sè lÇn nh©n, diÖn tÝch nh©n, lưîng h¹t gièng gèc ®¶m b¶o t¹o ra sau lÇn nh©n ®ñ lưîng h¹t gièng theo yªu cÇu cña s¶n xuÊt.  Nh÷ng gièng cã hÖ sè nh©n thÊp sè lÇn nh©n nhiÒu ¶nh hưëng ®Õn ®é thuÇn cña gièng hay nãi c¸ch kh¸c khã kh¨n trong duy tr× ®é thuÇn cña gièng cÇn nh÷ng quy tr×nh nghiªm ngÆt, gi¸ thµnh h¹t gièng cao.  Nh÷ng c©y nh©n gièng b»ng h¹t thưêng cã hÖ sè nh©n gièng cao h¬n nh÷ng c©y nh©n gièng b»ng cñ hoÆc c¬ quan sinh dưìng kh¸c. Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ 5 6. C¸c cÊp h¹t gièng Theo hiÖp héi c¸c c¬ quan x¸c nhËn gièng Hoa Kú h¹t gièng ®ưîc ph©n lµm 4 cÊp nh sau: Gièng t¸c gi¶ (Breeder seed): §ưîc s¶n xuÊt díi sù gi¸m s¸t trùc tiÕp cña t¸c gi¶ gièng vµ ®¶m b¶o tÝnh x¸c thùc cña gièng. Gièng nguyªn chñng (Foundation seed): Lµ thÕ hÖ nh©n ®Çu tiªn tõ h¹t gièng t¸c gi¶. Nã ®ưîc s¶n xuÊt t¹i c¸c c¬ quan hay c¸ nh©n s¶n xuÊt gièng nguyªn chñng dưíi sù gi¸m s¸t cña c¬ quan cã chøc n¨ng s¶n xuÊt gièng nguyªn chñng. Gièng ®¨ng ký (Register seed): §©y lµ h¹t gièng ®ưîc nh©n tõ gièng nguyªn chñng nh»m t¨ng lưîng h¹t gièng trưíc khi s¶n xuÊt gièng x¸c nhËn. Gièng nµy chưa cã môc ®Ých ®ưa ra s¶n xuÊt. Gièng x¸c nhËn (Certified seed): §ưîc nh©n ra tõ gièng nguyªn chñng hay gièng ®¨ng ký. Nh©n sè lưîng lín ®ưa ra s¶n xuÊt. ViÖt Nam gièng lóa ®ưîc chia thµnh 4 cÊp: • H¹t gièng t¸c gi¶ (Breeder seed) • H¹t gièng siªu nguyªn chñng (pre-basic seed) • H¹t gièng nguyªn chñng (basic seed) • H¹t gièng x¸c nhËn (Certified seed). HiÖp héi gièng vµ h¹t gièng Ch©u ©u qui ®Þnh theo 3 cÊp h¹t gièng: • H¹t gièng t¸c gi¶ (Breeder seed) • H¹t gièng nguyªn chñng (basic seed) • H¹t gièng x¸c nhËn (Certified seed). Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/