Nghiên cứu chọn tạo giống hoa lay ơn (Gladiolus sp.) chất lượng cao

Giới thiệu về luận án Ở Việt Nam, hoa lay ơn được sản xuất với diện tích lớn và rất có tiềm năng xuất khẩu. Tuy nhiên bộ giống được sử dụng hiện nay là những giống tuyển chọn, nhập nội từ nước ngoài và nhiều giống không thích nghi với điều kiện trồng trọt ở Việt Nam. Luận án này được thực hiện để giải quyết các nội dung sau: i) Đánh giá và tuyển chọn được nguồn vật liệu cho chọn tạo giống hoa lay ơn mới thông qua các đặc điểm nông học, đa dạng di truyền và khảo sát các tham số di truyền; ii) Tạo quần thể lai, đánh giá và chọn lọc các dòng lai mới tạo ra; iii) Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật tăng hiệu quả nhân giống của dòng lai lay ơn mới tạo ra. 4. Đóng góp mới về mặt học thuật, lý luận của luận án: Luận án đánh giá đặc điểm nông sinh học, mức độ đa dạng di truyền, xác định các tham số di truyền, mối tương quan giữa các tính trạng số lượng và phân tích hệ số đường các tính trạng đặc trưng liên quan đến chất lượng hoa để tuyển chọn được 12 mẫu giống lay ơn thích hợp làm nguồn vật liệu khởi đầu phục vụ cho công tác chọn tạo giống hoa lay ơn chất lượng cao. Thông qua lai hữu tính, đề tài đã tạo ra 14 tổ hợp lai, tách dòng được 238 dòng lai, chọn lọc được 3 dòng lai C6, I9, J11 có màu sắc mới và chất lượng hoa cao: chiều dài cành hoa 130,7 - 156,9 cm, số hoa/cành 15 - 17 hoa, đường kính hoa 10,1 - 11,6 cm, năng suất hoa cao hơn đối chứng từ 11 - 15%, mức độ khô đầu lá ở mức nhẹ nhất. Áp dụng công nghệ tạo củ bi in vitro với tạo củ thương phẩm ngoài đồng ruộng góp phần tăng hệ số nhân giống, chất lượng củ giống tạo ra, rút ngắn thời gian tạo giống và phát triển giống ngoài sản xuất.

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN THỊ HỒNG NHUNG

NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG HOA LAY ƠN

LUẬN TIẾ SĨ

NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2022

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN THỊ HỒNG NHUNG

NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐ G HOA LAY Ơ

(Gladiolus sp.) CHẤT LƯỢNG CAO

Ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng

Người hướng dẫn: PGS.TS Đặng Văn Đông

PGS.TS Vũ Đình Hòa

HÀ NỘI – 2022

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo vệ lấy bất kỳ học vị nào

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày… tháng… năm 2022

Tác giả luận án

Nguyễn Thị Hồng Nhung

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình

Nhân dịp hoàn thành luận án, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Đặng Văn Đông và PGS.TS Vũ Đình Hòa đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ môn Di truyền và chọn giống cây trồng, Khoa Nông Học - Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận án Tôi xin cảm ơn TS Bùi Thị Thu Hương - Khoa Công nghệ sinh học - Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã giúp đỡ tôi trong quá trình tiến hành thí nghiệm của đề tài

Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức Trung tâm Nghiên cứu

và Phát triển Hoa, cây cảnh - Viện Nghiên cứu Rau Quả đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận án./

Hà Nội, ngày tháng năm 2022

Tác giả luận án

Nguyễn Thị Hồng Nhung

MỤC LỤC

Trang

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục chữ viết tắt vii

Danh mục bảng viii

Danh mục hình xi

Trích yếu luận án xiii

Thesis abstract xv

Phần 1 Mở đầu 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 2

1.2.1 Mục tiêu tổng quát 2

1.2.2 Mục tiêu cụ thể 2

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu 3

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 3

1.4 Những đóng góp mới của đề tài 3

1.5 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 4

1.5.1 Ý nghĩa khoa học 4

1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn 4

Phần 2 Tổng quan tài liệu 5

2.1 Giới thiệu chung về cây hoa lay ơn 5

2.1.1 Nguồn gốc, phân bố của cây hoa lay ơn 5

2.1.2 Phân loại thực vật của cây hoa lay ơn 5

2.1.3 Sự hình thành các loài lay ơn trồng 6

2.2 Sản xuất và tiêu thụ hoa lay ơn trên thế giới và Việt Nam 7

2.2.1 Sản xuất và tiêu thụ hoa lay ơn trên thế giới 7

2.2.2 Sản xuất và tiêu thụ hoa lay ơn tại Việt Nam 9

2.3 Đa dạng di truyền và di truyền tính trạng của hoa lay ơn 11

2.3.1 Đa dạng di truyền nguồn gen hoa lay ơn 11

2.3.2 Hệ số biến động kiểu gen và hệ số biến động kiểu hình ở hoa lay ơn 14

2.3.3 Hệ số di truyền và tiến bộ di truyền các tính trạng ở hoa lay ơn 16

2.3.4 Tương quan các tính trạng liên quan đến chất lượng hoa ở lay ơn 17

2.3.5 Phân tích hệ số đường các tính trạng liên quan đến chất lượng hoa ở lay ơn 19

2.4 Hiện tượng khô đầu lá ở hoa lay ơn 20

2.5 Chọn tạo giống hoa lay ơn trên thế giới và Việt Nam 22

2.5.1 Chọn tạo giống hoa lay ơn bằng phương pháp lai hữu tính trên thế giới 22

2.5.2 Chọn tạo giống hoa lay ơn bằng phương pháp đột biến trên thế giới 25

2.5.3 Tuyển chọn và lai tạo giống hoa lay ơn tại Việt Nam 26

2.5.4 Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng hoa lay ơn 28

2.6 Kỹ thuật nhân giống hoa lay ơn trên thế giới và Việt Nam 29

2.6.1 Nhân giống hoa lay ơn trên thế giới 29

2.6.2 Nhân giống hoa lay ơn ở Việt Nam 33

2.7 Kết luận và định hướng nghiên cứu 35

Phần 3 Nội dung và phương pháp nghiên cứu 37

3.1 Địa điểm nghiên cứu 37

3.2 Thời gian nghiên cứu 37

3.3 Vật liệu nghiên cứu 38

3.3.1 Các mẫu giống hoa lay ơn sử dụng làm vật liệu 38

3.3.2 Các mồi ISSR sử dụng trong phân tích đa dạng di truyền 39

3.4 Nội dung nghiên cứu 39

3.4.1 Đánh giá nguồn vật liệu phục vụ cho lai tạo giống hoa lay ơn mới 39

3.4.2 Tạo quần thể lai, đánh giá và chọn lọc các dòng lai mới tạo ra 40

3.4.3 Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật tăng hiệu quả nhân giống của dòng lai lay ơn mới tạo ra 40

3.5 Phương pháp nghiên cứu 40

3.5.1 Đánh giá nguồn vật liệu phục vụ cho lai tạo giống hoa lay ơn mới 40

3.5.2 Lai hữu tính tạo quần thể lai 46

3.5.3 Phương pháp đánh giá, chọn lọc dòng lai 47

3.5.4 Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật tăng hiệu quả nhân giống của dòng lai lay ơn mới tạo ra 48

3.5.5 Kỹ thuật canh tác sử dụng 53

3.5.6 Phương pháp xử lý số liệu 53

Phần 4 Kết quả và thảo luận 54

4.1 Đánh giá nguồn vật liệu phục vụ cho lai tạo giống hoa lay ơn mới 54

4.1.1 Đánh giá đặc điểm nông sinh học của các mẫu giống lay ơn nghiên cứu 54

4.1.2 Đánh giá đa dạng di truyền các mẫu giống lay ơn nghiên cứu 61

4.1.3 Khảo sát các tham số di truyền và mối tương quan giữa các tính trạng đặc trưng của hoa lay ơn 69

4.1.4 Đặc điểm hình thái, sức sống và chất lượng hạt phấn hoa lay ơn 75

4.2 Kết quả tạo quần thể lai, đánh giá và chọn lọc các dòng lai lay ơn mới tạo ra 87

4.2.1 Kết quả lai hữu tính tạo quần thể lai 87

4.2.2 Đánh giá cá thể trong quần thể lai 88

4.2.3 Đánh giá các dòng lai hoa lay ơn 91

4.2.4 Đánh giá chọn lọc các dòng lai hoa lay ơn ưu tú 97

4.2.5 Kết quả trồng thử nghiệm các dòng lai lay ơn triển vọng tại một số địa phương 108

4.3 Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật nhằm tăng hiệu quả nhân giống của dòng lai lay ơn J11 mới tạo ra 112

4.3.1 Xác định hóa chất khử trùng phù hợp nhất cho mẫu cấy 112

4.3.2 Xác định loại mẫu cấy thích hợp cho giai đoạn vào mẫu 113

4.3.3 Xác định môi trường thích hợp cho giai đoạn nhân nhanh 115

4.3.4 Xác định môi trường tạo củ thích hợp 117

4.3.5 Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ chiếu sáng đến khả năng tạo củ và chất lượng củ của dòng lai J11 119

4.3.6 Xác định hàm lượng đường bổ sung đến khả năng tạo củ và chất lượng củ hoa lay ơn tạo ra 121

4.3.7 Xác định loại phân bón lá bổ sung phù hợp cho giai đoạn trồng củ bi hoa lay ơn của dòng lai J11 122

4.3.8 Ảnh hưởng của thời điểm thu hoạch đến năng suất, chất lượng củ giống

của dòng lai J11 124

Phần 5 Kết luận và đề nghị 127

5.1 Kết luận 127

5.2 Đề nghị 127

Danh mục các công trình công bố 128

Tài liệu tham khảo 129

Phụ lục 142

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ/nghĩa tiếng Việt

AFLP Amplified Fragment Length Polymorphism/ Đa hình chiều dài các đoạn

DAMD Directed Amplification of Minisatellite-region DNA/ Khuếch đại có định

hướng của ADN vùng tiểu vệ tinh

GA Genetic advance/ Tiến bộ di truyền

GCV Genotypic coefficient of variation/ Hệ số biến động kiểu gen

ISSR Inter simple Sequence Repeat/ Chuỗi lặp lại đơn giản giữa

MI Marker index/ Chỉ số mồi

PCA Principal Component Analysis/ Phân tích thành phần chính

PCV Phenotypic coefficient of variation / Hệ số biến động kiểu hình

PIC Polymorphic Information Content/ Thông tin đa hình

RAPDs Random Amplified Polymorphic DNA/ ADN đa hình được nhân bản

ngẫu nhiên

RFLP Restriction Fragment Length Polymorphism/ Đa hình độ dài đoạn cắt

giới hạn SNPs Single Nucleotide Polymorphism/ Đa hình nucleotide đơn

SRAP Sequence-related amplified polymorphism/ Đa hình các chuỗi liên quan

được nhân bản SSRs Simple Sequence Repeats (Microsatellites)/ Các chuỗi lặp lại đơn giản

TGTD Thời gian theo dõi

TT gián tiếp Tương tác gián tiếp

UN

Comtrade

United Nations Comtrade/ Cơ sở dữ liệu thống kê thương mại quốc tế của Liên hợp quốc

UPGMA Unweighted Pair Group Method using arithmetic Averages/ Phương

pháp nhóm cặp không trọng số với giá trị trung bình số học UPOV The International Union for the Protection of New Varieties of Plants/ Liên

minh quốc tế về bảo vệ các giống cây trồng mới

DANH MỤC BẢNG

3.1 Danh sách các mẫu giống lay ơn nghiên cứu 38

3.2 Danh sách các mồi ISSR sử dụng trong nghiên cứu 39

3.3 Danh sách các tổ hợp lai hoa lay ơn được thực hiện 46

4.1 Thời gian sinh trưởng, phát triển của các mẫu giống lay ơn nghiên cứu (Vụ Đông Xuân 2015 - 2016 tại Gia Lâm - Hà Nội) 54

4.2 Đặc điểm lá và mức độ khô đầu lá của các mẫu giống lay ơn nghiên cứu (Vụ Đông Xuân 2015 - 2016 tại Gia Lâm - Hà Nội) 56

4.3 Đặc điểm chất lượng hoa của các mẫu giống lay ơn nghiên cứu (Vụ Đông Xuân 2015 - 2016 tại Gia Lâm - Hà Nội) 58

4.4 Năng suất hoa và khả năng nhân giống của các mẫu giống lay ơn nghiên cứu (Vụ Đông Xuân 2015 - 2016 tại Gia Lâm - Hà Nội) 60

4.5 Bảng phân nhóm các mẫu giống lay ơn theo các tính trạng hình thái 62

4.6 Giá trị PIC và phần trăm phân đoạn đa hình của 25 mẫu giống lay ơn với các chỉ thị ISSR 64

4.7 Hệ số tương đồng di truyền của các mẫu giống lay ơn nghiên cứu 66

4.8 So sánh phân nhóm dựa vào hình thái và chỉ thị phân tử của các mẫu giống lay ơn nghiên cứu 68

4.9 Thành phần di truyền của các tính trạng số lượng trên 25 mẫu giống hoa lay ơn nghiên cứu 69

4.10 Tương quan kiểu hình của các tính trạng nghiên cứu trên các mẫu giống lay ơn 71

4.11 Tác động trực tiếp và gián tiếp của các tính trạng với chiều dài cành hoa 73

4.12 Tác động trực tiếp và gián tiếp của các tính trạng với số hoa/cành 74

4.13 Tổng hợp mẫu giống lay ơn phù hợp với các tính trạng mục tiêu 74

4.14 Đặc điểm của bao phấn và thời điểm bung phấn các mẫu giống hoa lay ơn 76

4.15 Đặc điểm và chất lượng của hạt phấn của các mẫu giống hoa lay ơn 80

4.16 Tỷ lệ hạt phấn hữu dục của các mẫu giống ở các nhiệt độ bảo quản khác nhau 81

4.17 Tỷ lệ hạt phấn nảy mầm của các mẫu giống hoa lay ơn ở các nhiệt độ bảo quản khác nhau 83

4.18 Kích thước hạt phấn của các giống ở nhiệt độ bảo quản khác nhau 844.19 Ảnh hưởng của vị trí hoa lấy phấn đến chất lượng hạt phấn hoa lay ơn 864.20 Tỷ lệ đậu quả và tỷ lệ mọc mầm của các tổ hợp lai lay ơn (Vụ Đông Xuân

2015 - 2016 tại Gia Lâm - Hà Nội) 874.21 Đặc điểm sinh trưởng, mức độ khô đầu lá và đặc điểm củ thu được của

các tổ hợp lai hoa lay ơn ở giai đoạn củ bi (Vụ Xuân 2016 tại Gia Lâm -

Hà Nội) 894.22 Đặc điểm sinh trưởng và mức độ khô đầu lá của các tổ hợp lai hoa lay ơn

ở giai đoạn củ nhỡ (Vụ Đông Xuân 2016 - 2017 tại Mộc Châu - Sơn La) 904.23 Đặc điểm củ và hệ số nhân giống của các tổ hợp lai hoa lay ơn ở giai đoạn

củ nhỡ (Vụ Đông Xuân 2016 - 2017 tại Mộc Châu - Sơn La) 914.24 Số lượng các dòng lai hoa lay ơn được tách ra 924.25 Đặc điểm về sinh trưởng, chất lượng hoa của các dòng lai hoa lay ơn (Vụ

Đông Xuân 2017-2018 tại Gia Lâm - Hà Nội) 934.26 Tương quan kiểu hình của các tính trạng nghiên cứu trên 238 dòng lai hoa

lay ơn 964.27 Tỷ lệ mọc mầm và thời gian sinh trưởng của các dòng lai ưu tú (Vụ Đông

Xuân 2018 - 2019 tại Gia Lâm - Hà Nội) 984.28 Đặc điểm chất lượng hoa của các dòng lai lay ơn ưu tú (Vụ Đông Xuân

2018 - 2019 tại Gia Lâm - Hà Nội) 1004.29 Năng suất hoa của các dòng lai lay ơn ưu tú (Vụ Đông Xuân 2018 - 2019

tại Gia Lâm - Hà Nội) 1034.30 Đặc điểm hình thái của các dòng lay ơn ưu tú (Vụ Đông Xuân 2018 -

2019 tại Gia Lâm - Hà Nội) 1044.31 Mức độ bị sâu, bệnh hại của các dòng lai lay ơn ưu tú (Vụ Đông Xuân

2018 - 2019 tại Gia Lâm - Hà Nội) 1054.32 Đánh giá thử nghiệm mức độ mẫn cảm khô đầu lá của các dòng lai trong

điều kiện in vitro 107

4.33 Các dòng lai lay ơn triển vọng được chọn theo chỉ số chọn lọc (Vụ Đông

Xuân 2018 - 2019 tại Gia Lâm - Hà Nội) 1084.34 Khả năng sinh trưởng và mức độ khô đầu lá của các dòng/giống hoa lay

ơn tại các địa phương (Vụ Đông Xuân 2019-2020) 1094.35 Đặc điểm chất lượng và năng suất hoa của các giống lay ơn triển vọng tại

các địa phương (Vụ đông xuân 2019-2020) 110

4.36 Ảnh hưởng của hóa chất khử trùng mẫu cấy đến khả năng tái sinh chồi

của dòng lai J11 (sau 4 tuần nuôi cấy) 1124.37 Ảnh hưởng của chủng loại mẫu cấy đến khả năng tái sinh chồi của dòng

lai J11 (sau 4 tuần nuôi cấy) 1134.38 Ảnh hưởng của tổ hợp BAP/ α-NAA đến khả năng nhân nhanh chồi hoa

lay ơn (sau 6 tuần nuôi cấy) 115

4.39 Kết quả tạo củ lay ơn in vitro dòng lai J11 trên các môi trường và nồng

độ IBA khác nhau (sau 18 tuần nuôi cấy) 1184.40 Ảnh hưởng của chế độ chiếu sáng đến khả năng tạo củ từ chồi đơn hoa

lay ơn (sau 18 tuần nuôi cấy) 1204.41 Ảnh hưởng của hàm lượng đường đến kích thước củ (sau 18 tuần nuôi

cấy) 1214.42 Ảnh hưởng của loại phân bón lá đến động thái tăng trưởng kích thước lá

của dòng lai J11 1234.43 Ảnh hưởng của loại phân bón lá đến chất lượng củ giống thu được của

dòng lai J11 1244.44 Ảnh hưởng của thời điểm thu hoạch đến năng suất chất lượng củ giống

hoa lay ơn 125

DANH MỤC HÌNH

2.1 Mức độ biểu hiện khô đầu lá ở các lá trên giống hoa lay ơn mẫn cảm

với Flo 21

4.1 Một số mẫu giống hoa lay ơn được đánh giá trong tập đoàn 59

4.2 Sơ đồ hình cây biểu thị mối quan hệ di truyền giữa các mẫu giống lay ơn nghiên cứu thông qua kiểu hình 63

4.3 Ảnh điện di sản phẩm PCR của chỉ thị Issr824 trên các mẫu lay ơn 65

4.4 Ảnh điện di sản phẩm PCR của chỉ thị Issr46 trên các mẫu lay ơn 65

4.5 Ảnh điện di sản phẩm PCR của chỉ thị Issr69 trên các mẫu lay ơn 65

4.6 Sơ đồ hình cây biểu thị mối quan hệ di truyền giữa các mẫu giống lay ơn nghiên cứu thông qua chỉ thị phân tử 67

4.7 Đặc điểm hình thái bao phấn, hạt phấn và chất lượng hạt phấn của mẫu giống GL1 77

4.8 Đặc điểm hình thái bao phấn, hạt phấn và chất lượng hạt phấn của mẫu giống GL2 78

4.9 Đặc điểm hình thái bao phấn, hạt phấn và chất lượng hạt phấn của mẫu giống GL3 78

4.10 Đặc điểm hình thái bao phấn, hạt phấn và chất lượng hạt phấn của mẫu giống GL6 79

4.11 Đặc điểm hình thái bao phấn, hạt phấn và chất lượng hạt phấn của mẫu giống GL24 79

4.12 Độ hữu dục của hạt phấn mẫu giống GL1 sau các giai đoạn bảo quản ở điều kiện -15-(-17) o C 82

4.13 Độ hữu dục của hỗn hợp hạt phấn của mẫu giống GL1 tại các vị trí lấy mẫu khác nhau 86

4.14 Quá trình lai hữu tính các tổ hợp lai hoa lay ơn 88

4.15a Đặc điểm hoa của các dòng lai lay ơn ưu tú 101

4.15b Đặc điểm hoa của các dòng lai lay ơn ưu tú 102

4.16 Các dòng hoa lay ơn triển vọng được trồng tại một số địa phương (vụ Đông Xuân 2019-2020) 111

4.17 Khả năng phát sinh hình thái ở các chủng loại mẫu cấy khác nhau của

dòng lai lay ơn J11 1144.18 Khả năng nhân nhanh tạo cụm chồi của dòng lai lay ơn J11 trên các môi

trường khác nhau 1164.19 Chất lượng củ in vitro của dòng lai lay ơn J11 trên các môi trường tạo củ

khác nhau 1194.20 Khả năng tạo củ in vitro của dòng lai lay ơn J11 ở các chế độ chiếu sáng

khác nhau 1204.21 Chất lượng củ in vitro của dòng lai lay ơn J11 khi bổ sung hàm lượng

đường khác nhau 1224.22 Chất lượng củ thương phẩm tạo ra của dòng lai lay ơn J11 tại Mộc Châu –

Sơn La 126

TRÍCH YẾU LUẬN ÁN

Tên tác giả: Nguyễn Thị Hồng Nhung

Tên Luận án: Nghiên cứu chọn tạo giống hoa lay ơn (Gladiolus sp.) chất lượng cao

Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng Mã số: 9 62 01 11 Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam

Mục đích nghiên cứu

- Đánh giá và tuyển chọn được nguồn vật liệu cho chọn tạo giống hoa lay ơn mới thông qua các đặc điểm nông sinh học, đa dạng di truyền và khảo sát các tham số di truyền

- Lai tạo, chọn lọc được các dòng lai triển vọng có chất lượng cao và thích hợp với điều kiện trồng trọt tại một số địa phương

- Nghiên cứu được một số biện pháp kỹ thuật làm tăng hiệu quả nhân giống dòng lai lay ơn mới tạo ra bằng nuôi cấy mô tế bào kết hợp các giai đoạn ngoài đồng ruộng để phát triển giống mới ra ngoài sản xuất

Phương pháp nghiên cứu

Đánh giá nguồn vật liệu: Các mẫu giống lay ơn được bố trí theo khối ngẫu nhiên đầy đủ với 3 lần lặp lại, 300 cây/giống tại Hà Nội Phân nhóm đa dạng dựa vào kiểu hình (hệ số tương đồng di truyền Jaccard và phương pháp UPGMA) sử dụng 10 tính trạng nông học và dựa vào 19 chỉ thị phân tử ISSR Khảo sát biến dị di truyền: Hệ số biến động kiểu gen (GCV), hệ số biến động kiểu hình (PCV), tiến bộ di truyền và phân tích hệ số đường của các tính trạng đặc trưng liên quan đến chất lượng hoa lay ơn Đánh giá cá thể trong quần thể lai theo phương pháp chọn giống đối với những cây sinh sản vô tính Các dòng ưu tú được chọn lọc theo mục tiêu Các dòng triển vọng được đánh giá tính ổn định kiểu hình tại một số địa phương

Quy trình nhân giống các dòng lai mới áp dụng phương pháp nuôi cấy mô để tạo củ

in vitro và kết hợp với giai đoạn tạo củ thương phẩm ngoài đồng ruộng

Số liệu được xử lý thống kê bằng phần mềm IRRISTAT 5.0, SPSS ver.20, EXCEL 2013, NTSYS 2.1 và Selindex

Kết quả chính và kết luận

1) Đề tài khẳng định việc tiếp cận nguồn vật liệu ban đầu thông qua đánh giá đặc điểm nông sinh học kết hợp khảo sát các tham số di truyền có ý nghĩa rất lớn đến hiệu quả chọn tạo giống hoa lay ơn chất lượng cao Mười hai mẫu giống được lựa chọn làm bố/mẹ phù hợp với mục tiêu tạo giống là GL1, GL2, GL3, GL6, GL7, GL10, GL14,

GL17, GL20, GL22, GL24 và GL25 Các mẫu giống này có đặc điểm chiều dài cành hoa lớn từ 100 – 142,8 cm, số lượng hoa/cành từ 10,6 - 14 hoa/cành, đường kính cành hoa từ 1,2 - 1,4 cm, màu sắc hoa đa dạng và ít mẫn cảm với khô đầu lá

2) Lai hữu tính là phương pháp hiệu quả trong chọn tạo giống hoa lay ơn mới có chất lượng cao ở Việt Nam Bằng phương pháp này, đề tài đã tạo ra 14 tổ hợp lai, tách dòng được 238 dòng Chọn lọc được 3 dòng lai triển vọng C6, I9, J11 có màu sắc mới và chất lượng hoa cao: chiều dài cành hoa 130,7 - 156,9 cm, số hoa/cành 15 - 17 hoa, đường kính hoa 10,1 - 11,6 cm, năng suất hoa cao hơn đối chứng từ 11 - 15%, mức độ khô đầu lá nhẹ (cấp 1), các dòng lai có biểu hiện kiểu hình ổn định ở các địa phương đánh giá

3) Đề tài khẳng định việc áp dụng phương pháp tạo củ bi in vitro và tạo củ thương

phẩm ngoài đồng ruộng góp phần tăng hệ số nhân 4,8 lần, chất lượng củ giống tạo ra

cao với tỷ lệ tạo củ in vitro là 93,3%; khối lượng củ đạt 0,96 - 1,02 g; đường kính củ đạt

0,93 - 0,96 cm, tỷ lệ củ thương phẩm loại 1 đạt cao 70,5%, chu vi củ trung bình 12,1

cm, rút ngắn thời gian tạo giống và phát triển giống ra ngoài sản xuất

THESIS ABSTRACT

PhD candidate: Nguyen Thi Hong Nhung

Thesis title: Breeding gladious varieties (Gladiolus sp.) for high quality

Major: Plant genetics and breeding Code: 9 62 01 11

Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA)

4) Research some technical measures to increase the efficiency of propagation of

the new gladiolus hybrid lines by cormel in vitro and corm production in field stages to

develop new varieties for production

Materials and Methods

Evaluating materials: gladiolus varieties were designed following Randomized Completely Block Design with 3 replicates, 300 plants/variety in Gia Lam - Hanoi Clustering based on morphological traits: Jaccard genetic similarity coefficient and UPGMA method based on 10 agronomic traits Clustering based on molecular 19 ISSR markers Evaluation of genetic variability of quantitative traits: Genotypic coefficient of variation (GCV) and phenotypic coefficient of variation (PCV), genetic advance, path coefficient analysis of some characteristic traits related to gladiolus quality

Evaluating individual hybrids in the hybrid population by breeding method for asexual plants The elite hybrids were selected according to the target The promising lines were evaluated the stability in some localities

The experimental data were statistically processed by software IRRISTAT 5.0, SPSS ver.20, EXCEL 2013, NTSYS 2.1 and Selindex

Main findings and conclusions

1) Evaluating the agronomic, genetic diversity by morphology and molecular markers and genetic variability, correlation, path coefficient analysis is an important basis for determining parent varieties for breeding gladiolus varieties The study has given 12 varieties as valuable materials for breeding new gladiolus varieties, namely GL1, GL2, GL3, GL6, GL7, GL10, GL14, GL17, GL20, GL22, GL24, GL25 These

varieties have long spike from 100 - 142.8 cm, number of flowers/rachis from 10.6 - 14 flowers, diameter of flower spike from 1.2 - 1.4 cm, varios color and low susceptible to leaf scorch

2) Sexual hybridization is an effective method in breeding new gladiolus varieties with high quality in Vietnam Through this method, the study has obtained 14 hybrid combinations, separating 238 hybrid lines Three promising hybrid lines were selected C6, I9, J11 with new colors and high flower quality: spike length 130.7 - 156.9 cm, number of florets/spike 15 - 17 florets, floret diameter 10.1 - 11.6 cm, spike yield is 11 - 15% higher than control variety, low susceptibility to leaf scorch and stablity in some location

3) Established propagation protocols for new gladiolus varieties using in vitro

cormel production and corm production in the field contribute to increase the multiplication coefficient 4.8 times, in vitro cormel production rate of 93.3%;

cormels weight reached 0.96 - 1.02g; cormels diameter is 0.93 - 0.96 cm, the percentage of grade 1 corm is high at 70.5%, corms diameter is 12.1 cm, shorten thebreeding process and develop the varieties for production

PHẦN 1 MỞ ĐẦU

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

So với các lĩnh vực nông nghiệp khác, hoa cây cảnh là một ngành kinh tế non trẻ, nhưng những năm qua đã phát triển với tốc độ khá mạnh mẽ Năm

2019, hoa cắt cành là sản phẩm có tổng giá trị giao dịch toàn cầu là 8,94 tỷ đô la, thương mại hoa cắt cành chiếm 0,049% tổng thương mại thế giới (OEC, 2021)

Do cây hoa mang lại lợi nhuận khá cao nên được nhiều nước chú trọng đầu tư, đặc biệt là cho công tác nghiên cứu tạo giống, mỗi năm có hàng nghìn giống hoa mới được đưa vào sản xuất Những nước có nền công nghiệp hoa phát triển là Hà Lan, Pháp, Mỹ, Colombia, Kenia Một số nước đang có kế hoạch đầu tư phát triển, đưa cây hoa lên thành một ngành kinh tế quan trọng là Trung Quốc, Đài Loan, Hàn Quốc, Thái Lan, Singapo, Italia Ở Việt Nam, hoa cây cảnh là một trong những đối tượng góp phần chuyển đổi cơ cấu cây trồng đem lại giá trị kinh

tế cao tại nhiều địa phương Hiện cả nước có khoảng 45.000 ha hoa, cây cảnh, giá trị sản lượng tăng 27,5 lần đạt 23.400 tỷ đồng, trong đó xuất khẩu xấp xỉ 80 triệu USD (Nguyễn Văn Tỉnh, 2020)

Hoa lay ơn (Gladiolus sp.) là một loài hoa đẹp, bền, màu sắc phong phú,

cành gọn nhẹ dễ vận chuyển đi xa Về diện tích và sản lượng hoa cắt trên thế

giới, hoa lay ơn xếp vị trí thứ 5 sau tulip (Tulipa spp.), lily (Lilium spp.), lan Nam Phi (Freesia spp.) và lan huệ (Hippeastrum spp.) (Singh & cs., 2017) Ở

Việt Nam, hoa lay ơn rất được ưa chuộng, sản lượng chỉ đứng sau hoa cúc, hoa hồng, lily nhưng lại là loại hoa có tiềm năng xuất khẩu cao bởi đặc điểm cành hoa dễ bao gói, vận chuyển và chịu được thời gian bảo quản lạnh kéo dài Hơn thế, hoa lay ơn có khả năng sinh trưởng, phát triển tốt ở nhiều vùng sinh thái của nước ta và dễ dàng mở rộng diện tích sản xuất (Nguyễn Văn Tỉnh, 2020) Thực

tế, vào những năm 80 vùng sản xuất hoa Đằng Hải - Hải Phòng đã từng sản xuất hoa lay ơn trắng để xuất khẩu sang Liên Bang Nga nhưng do chủng loại không

đa dạng, chất lượng hoa không đảm bảo và nguồn giống bị thoái hoá do người dân tự để giống nên việc xuất khẩu hoa lay ơn của vùng không còn được duy trì (Đoàn Hữu Thanh, 2005)

Để xuất khẩu hoa ra thị trường quốc tế thì giống sản xuất cần có bản quyền giống, phải đáp ứng được các tiêu chuẩn về hoa cắt, cung cấp được số lượng và chất lượng ổn định ở các thời điểm trong năm là yêu cầu cần thiết Theo tiêu chuẩn hoa cắt của thị trường thương mại hoa quốc tế, chiều dài cành và số lượng hoa

là hai chỉ tiêu quan trọng để phân chia hoa lay ơn thương mại thành 4 cấp: lý tưởng, đặc biệt, tiêu chuẩn và có thể sử dụng (NAGC, 2012) Trong khi đó, chủng loại giống hoa lay ơn được trồng ở nước ta hiện nay phần lớn được nhập nội từ Hà Lan, Trung Quốc; màu sắc hoa chủ yếu là đỏ, hồng; chất lượng cành hoa chỉ đảm bảo ở mức có thể sử dụng và đặc biệt chưa có giống hoa lay ơn tạo ra trong nước được thương mại ngoài sản xuất

Mặt khác, chất lượng hoa lay ơn còn được quyết định bởi giá trị thẩm mỹ của bộ lá, mức độ tổn thương trên lá yêu cầu ở mức không hoặc tối thiểu Hiện tượng khô đầu lá (còn gọi là tổn thương do flouride) là một trong những nguyên nhân nghiêm trọng có thể dẫn đến giảm năng suất và chất lượng hoa từ 10 - 70% (Ullad & cs., 2016) Hầu hết các giống lay ơn đang được trồng ở nước ta hiện nay đều bị khô đầu lá, mặc dù mức độ tổn thương khác nhau ở các giống hoặc các vùng nhưng đều ảnh hưởng lớn đến chất lượng và hiệu quả sản xuất (Lê Thị Thu Hương, 2012) Ở Việt Nam chưa có nghiên cứu nào liên quan đến chọn tạo giống hoa lay ơn không/ít mẫn cảm với khô đầu lá Như vậy, vấn đề lớn đặt ra trong nghiên cứu tạo giống hoa lay ơn ở nước ta là cần tạo ra giống mới mang bản quyền Việt Nam, có màu sắc đẹp, chất lượng hoa đáp ứng được tiêu chuẩn xuất khẩu và ít mẫn cảm với khô đầu lá

Để tạo ra giống hoa lay ơn mới, các phương pháp được sử dụng gồm lai hữu tính, xử lý đột biến và chuyển gen (Cantor & Tolety, 2011) Phần lớn các giống lay ơn làm hoa cắt được tạo ra bằng cách lai khác loài và cùng loài Lai hữu tính giữa các giống là phương pháp có thể áp dụng để tạo giống hoa lay ơn mới có chất lượng hoa cao (cành hoa dài cùng với số hoa/cành nhiều) và ít/không mẫn cảm với khô đầu lá Kết hợp lai để tạo kiểu gen mới với nuôi cấy mô tế bào

là con đường nhanh và hiệu quả để phát triển giống ra ngoài sản xuất

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

- Đánh giá và tuyển chọn được nguồn vật liệu cho chọn tạo giống hoa lay

ơn mới thông qua các đặc điểm nông sinh học, đa dạng di truyền và khảo sát các tham số di truyền

- Lai tạo và chọn lọc được các dòng lai triển vọng có chất lượng cao, ít mẫn cảm với khô đầu lá và thích hợp với điều kiện trồng trọt tại một số địa phương

- Nghiên cứu được một số biện pháp kỹ thuật tăng hiệu quả nhân giống dòng lai mới tạo ra bằng nuôi cấy mô tế bào để rút ngắn thời gian phát triển giống mới ra ngoài sản xuất

1.3 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các giống lay ơn trồng Gladiolus

hybridus Hort được nhập nội từ Hà Lan và các giống lay ơn đang được trồng

phổ biến tại Việt Nam

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu

Đề tài tập trung nghiên cứu đánh giá đặc điểm nông sinh học, đặc điểm đa dạng di truyền, tham số di truyền, các yếu tố tương quan đến các tính trạng mục tiêu của nguồn vật liệu sử dụng trong chọn tạo giống hoa lay ơn chất lượng cao Lai hữu tính, chọn lọc, nhân giống và trồng thử nghiệm các dòng triển vọng tại một số tỉnh phía Bắc Việt Nam

- Thời gian nghiên cứu: 2015 – 2020

- Địa điểm nghiên cứu: Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Hoa, Cây Cảnh

- Viện Nghiên cứu Rau quả, Trâu Quỳ - Gia Lâm – Hà Nội; Dĩnh Trì – Bắc Giang; An Dương – Hải Phòng; Mộc Châu – Sơn La

1.4 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI

- Đề tài khẳng định việc tiếp cận nguồn vật liệu ban đầu thông qua đánh giá đặc điểm nông sinh học kết hợp khảo sát các tham số di truyền có ý nghĩa rất lớn đến hiệu quả chọn tạo giống hoa lay ơn chất lượng cao Mười hai mẫu giống được lựa chọn làm bố/mẹ phù hợp với mục tiêu tạo giống là GL1, GL2, GL3, GL6, GL7, GL10, GL14, GL17, GL20, GL22, GL24 và GL25 Các mẫu giống này có đặc điểm chiều dài cành hoa lớn từ 100 – 142,8 cm, số lượng hoa/cành từ 10,6 - 14 hoa/cành, đường kính cành hoa từ 1,2 - 1,4 cm, màu sắc hoa đa dạng và

ít mẫn cảm với khô đầu lá

- Lai hữu tính là phương pháp hiệu quả trong chọn tạo giống hoa lay ơn mới

có chất lượng cao ở Việt Nam Bằng phương pháp này, đề tài đã tạo ra 14 tổ hợp lai, tách dòng được 238 dòng lai Đánh giá, chọn lọc được 3 dòng lai C6, I9, J11

có màu sắc mới và chất lượng hoa cao: chiều dài cành hoa 130,7 - 156,9 cm, số hoa/cành 15 - 17 hoa, đường kính hoa 10,1 - 11,6 cm, năng suất hoa cao hơn đối chứng từ 11 - 15%, mức độ khô đầu lá ở mức nhẹ nhất

- Áp dụng công nghệ tạo củ bi in vitro với tạo củ thương phẩm ngoài đồng

ruộng cho dòng lai mới góp phần tăng hệ số nhân giống 4,8 lần, chất lượng củ

giống tạo ra cao với tỷ lệ tạo củ in vitro là 93,3%; khối lượng củ đạt 0,96 - 1,02

g; đường kính củ đạt 0,93 - 0,96 cm, tỷ lệ củ thương phẩm loại 1 đạt cao 70,5%, chu vi củ trung bình 12,1 cm, rút ngắn thời gian tạo giống và phát triển giống ra ngoài sản xuất

1.5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.5.1 Ý nghĩa khoa học

- Đề tài là công trình nghiên cứu chọn tạo giống hoa lay ơn đầy đủ từ việc xác định vật liệu khởi đầu, lai hữu tính, chọn lọc dòng lai, nhân giống và phát triển giống lai

- Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ bổ sung thêm cơ sở lý luận, phương pháp và đường hướng cho quá trình chọn tạo giống hoa lay ơn mới ở Việt Nam Kết quả này sẽ thúc đẩy các nghiên cứu tiếp theo về sự hiểu biết di truyền liên quan đến các tính trạng mục tiêu quan tâm

- Đề tài cung cấp thông tin, tư liệu khoa học phục vụ cho công tác nghiên cứu và giảng dạy về chọn tạo và nhân giống hoa lay ơn nói riêng, chọn tạo giống hoa có củ và chọn tạo giống hoa nói chung

1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Nhiều dòng lai hoa lay ơn mới được tạo ra đặc biệt có ý nghĩa cho sự phát triển và đa dạng bộ giống hoa lay ơn, nhất là trong bối cảnh thị trường thương mại hoa thế giới luôn luôn đòi hỏi thay đổi nhiều giống hoa mới

- Góp phần cải tiến chất lượng củ giống tạo ra, rút ngắn thời gian nhân

giống, tăng hệ số nhân khi áp dụng công nghệ nhân giống in vitro kết hợp với

nhân giống ngoài đồng ruộng

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÂY HOA LAY ƠN

2.1.1 Nguồn gốc, phân bố của cây hoa lay ơn

Nhiều loài lay ơn đã được phát hiện cách đây hơn 2000 năm trên cánh đồng của các nước vùng tiểu Á (Asia Minor) và từ thời Hy Lạp cổ đại hoa lay ơn đã được trồng với mục đích trang trí (Cantor & Tolety, 2011) Các loài lay ơn trồng tại Châu Âu khoảng 500 năm: lần đầu tiên được đưa đến Pháp, sau đó sang Anh được báo cáo sớm nhất ở New Forest năm 1855 bởi Alexander More; tiếp theo là Đức, Hà Lan và Bắc Mỹ Hoa lay ơn đã phát triển rất nhanh chóng và trở thành một loại hoa thương mại quốc tế (Toone, 2005)

Chi Gladiolus được phân bố ở châu Âu, châu Á, vùng nhiệt đới châu Phi và

Nam châu Phi Trung tâm khởi nguyên của chi này là vùng hoa Mũi Hảo Vọng (Cape Floristic Region - mũi phía Nam châu Phi), nơi phân bố của hầu hết các

loài thuộc chi Gladiolus với 163 loài được ghi nhận Trong đó, nhiều loài chống chịu được sương giá trừ G grandiflora với đặc điểm cây nhỏ, một hay một số ít

lá mảnh thuôn dài trước khi ra hoa, nhiều loài có mùi thơm như G.tritis Các nhà

tạo giống thế kỷ 19 và 20 đã tạo ra nhiều giống lai từ các loài này (Safeena & Thangam, 2019)

Lay ơn được nhập từ châu Âu vào Việt Nam khoảng đầu thế kỷ XX Ở Việt Nam, hoa lay ơn được trồng rải rác ở hầu hết các tỉnh, nhưng chủ yếu tập trung ở

Đà Lạt, Hải Phòng, Bắc Giang, Quảng Ninh, Phú Yên,…Các vùng có khí hậu mát mẻ có thể trồng quanh năm, còn các vùng đồng bằng sông Hồng và Nam Trung Bộ chủ yếu trồng vào vụ đông và vụ đông xuân (Đinh Thế Lộc & Đặng

Văn Đông, 2004)

2.1.2 Phân loại thực vật của cây hoa lay ơn

Chi Gladiolus thuộc họ Iridaceae Iridaceae là một trong những họ lớn nhất của bộ Asparagales (Goldblatt, 2001) Thứ bậc phân loại của chi Gladiolus như

sau (Schoch, 2020):

Giới (regnum) Plantae Ngành (division) Angiosperms

Phân họ (subfamilia) Crocoideae

Tính đến tháng 2/2017, chi Gladiolus có hơn 300 loài (Kewscience, 2017)

Trong đó, có 260 loài đặc hữu của miền nam châu Phi, 76 loài ở vùng nhiệt đới châu Phi và 10 loài có nguồn gốc Âu - Á

Lay ơn trồng trọt được thuần hoá, chọn lọc từ loài lay ơn hoang dại vào khoảng thế kỷ XVII Hiện nay, các giống lay ơn trồng trên thế giới phần lớn là các con lai phức hợp giữa các loài (nguồn) Lay ơn có 3 nhóm lai chính là

Grandiflorus, Primulines, Nanus Điều này cho thấy nguồn gốc của giống rất

phức tạp, nguồn gen cũng rất phong phú, do đó việc phân loại giống cũng gặp nhiều khó khăn Trong sản xuất lay ơn thường phân loại dựa vào tập tính sinh thái, thời gian sinh trưởng phát triển của giống, loại hình hoa, màu sắc hoa (Đinh Thế Lộc & Đặng Văn Đông, 2004)

2.1.3 Sự hình thành các loài lay ơn trồng

Hiện nay có rất nhiều loài lay ơn đang tồn tại nhưng đa số các loài không tham gia vào sự hình thành/phát triển của các giống lay ơn hiện đại nhưng có thể

có đặc tính hữu ích để tạo giống mới Các giống lay ơn trồng ngày nay được phát

triển từ một số ít các loài hoang dại là G cruentus, G natalensis, G oppositiflorus,

G papilio và G saundersii (Goldblatt & Manning, 2002)

Việc hình thành các loài lay ơn trồng tồn tại nhiều giả thiết từ các tác giả

khác nhau Theo Kumari & cs (2016) loài lay ơn trồng hiện nay Gladiolus

hybridus đã được tạo thành từ 20 đến 25 loài và được trồng ở hầu hết các nước

trên thế giới - những nơi có điều kiện thuận lợi trong mùa xuân và mùa hè Các giống hoa lay ơn hiện đại được trồng mùa hè có nguồn gốc từ các loài sinh

trưởng vào mùa hè (G dalenii, G oppositiflorus, G papilio) lai với các loài sinh trưởng vào mùa đông (G saundersii, G cardinalis) Việc thống nhất lại sự tiến

hóa của các giống trồng này bằng phương pháp lai liên tục, lai nhập và chọn lọc

đã đóng một vai trò quan trọng trong sự đa dạng và tiến hóa của Gladiolus L

(Goldblatt & cs., 2001)

Sự lai tạo giữa các loài có quan hệ họ hàng gần cũng đã xảy ra do di cư như

G Communis subsp byzantinus lai với G illyricus ở miền nam Tây Ban Nha,

tạo ra một loạt các loài trung gian với hình thái đồng đều Khả năng tạo hạt thấp trong một số phép lai giữa các loài khác nhau là những vấn đề lớn trong tạo giống hoa lay ơn (Cantor & Tolety, 2011) Những giống lai lay ơn đầu tiên được Herbert trồng vào những năm 1820, là con lai giữa các loài khác nhau ở Cape,

bao gồm G angustus, G cardinalis, G carneus và G tristis Kết quả của phép lai giữa G cardinalis và G tristis đã tạo ra G colvillei, được mô tả vào năm

1826 và vẫn được trồng đến ngày nay Năm 1874, Max Leichtlin thu được giống

lai lay ơn đầu tiên từ phép lai giữa G gandavensis Van Houtte với G saundersii

Hook (Chis & cs., 2010)

Chọn tạo giống là vấn đề được quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu hoa lay

ơn trên toàn thế giới, điều này góp phần tăng mức độ đa dạng của các loài lay ơn (Hort & cs., 2012) Lai giữa các loài dại và các loài trồng là một phương tiện hữu hiệu để tạo ra các cá thể (kiểu gen) với các đặc điểm mong muốn Tuy nhiên, các loài Âu - Á đã không được sử dụng để phát triển các giống lay ơn hiện đại bởi vì

độ cứng cành kém và mức độ mẫn cảm với nấm bệnh (Cantor & Tolety, 2011)

2.2 SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ HOA LAY ƠN TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

2.2.1 Sản xuất và tiêu thụ hoa lay ơn trên thế giới

Lay ơn là một loại hoa trồng củ quan trọng đối với thương mại hoa cắt trên thế giới, có nhu cầu tiêu dùng nội địa và quốc tế cao Diện tích trồng hoa lay ơn của toàn thế giới ước tính khoảng 50.000 ha (Hübner, 2020) Các quốc gia có diện tích sản xuất lay ơn lớn gồm Hà Lan, Hoa Kỳ, Ý, Pháp, Ba Lan, Bungary, Brazil, Ấn Độ, Úc và Israel (Memon & cs., 2016)

Hà Lan là đất nước sản xuất hoa và củ giống lay ơn lớn trên thế giới Giá trị xuất khẩu củ giống hoa lay ơn của nước này năm 2020 đạt 25.720 nghìn Euros

và giá trị nhập khẩu cũng đạt 671 nghìn Euros (Gelder, 2021a) Diện tích sản

xuất hoa và củ giống lay ơn ở Hà Lan là 800 ha, xếp thứ 5 sau Tulips, lilies,

Narcicuss và Hyacinthus (Gelder, 2021b) Tại đây, sản xuất hoa cắt được tiến

hành trên đồng ruộng và trong nhà kính Cả hai phương pháp này cũng có thể

được sử dụng ở các nước khác, tuy nhiên còn phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện khí hậu của địa phương Nguồn hoa được người tiêu dùng mua trực tiếp chủ yếu

là từ người trồng hoa (chiếm 40%), ở các chợ (20%), ở các gian hàng (25%), ở siêu thị (8%) và ở các nơi khác (7%)

Tại Hoa Kỳ, lay ơn là một loại hoa cắt quan trọng, khoảng 60 triệu cành hoa lay ơn đã được bán ra thị trường với trị giá 16 triệu đô la, chiếm 4,5% tổng số hoa cắt cành được sản xuất trong năm 2011 (Sajjad & cs., 2014) Hàng năm, Hoa

Kỳ nhập khẩu một lượng nhỏ hoa lay ơn từ Mexico còn phần lớn sản lượng hoa cắt cành là trong nước Theo thống kê của Bộ Nông Nghiệp Hoa Kỳ (USDA) sản lượng tiêu thụ hoa lay ơn ở Mỹ chiếm 5% tổng lượng tiêu thụ hoa cắt cả nước (USAID, 2017) Sản lượng hoa lay ơn liên tục tăng lên 61,6 triệu cành năm 2018 (Hübner, 2020)

Ở Anh, hoa lay ơn bắt đầu trồng nhiều từ năm 1998 và duy trì diện tích trồng khoảng 100 ha Những năm trước đây, củ giống hoa lay ơn trồng tại Anh chủ yếu được nhập từ Hà Lan Từ năm 2010, Anh bắt đầu trồng và xuất khẩu củ giống lay ơn sang các nước khác, lượng xuất khẩu dưới 0,1 triệu bảng Anh Năm

2016, Hà Lan vẫn chiếm thị phần xuất khẩu hoa lay ơn thương phẩm sang Anh trị giá 29,2 triệu euro Các nhà xuất khẩu lớn nhất tiếp theo là Columbia (0,4 triệu euro) và các nước EU khác (0,2 triệu euro) Năm 2016, Vương quốc Anh cũng đã xuất khẩu một lượng nhỏ hoa lay ơn, trị giá 0,135 triệu euro sang Hoa

Kỳ và các nước EU khác (Hübner, 2020)

Hoa lay ơn là một trong số các loại hoa cắt chính, được trồng rất phổ biến ở

Ấn Độ và mỗi năm có hàng triệu cành lay ơn được bán ra thị trường Tại nước này, hoa lay ơn được trồng ngoài trời (chiếm 98,55%) và trong nhà kính (chiếm 1,5%) Diện tích trồng hoa lay ơn là 21.000 ha với sản lượng 632 triệu cành Các vùng trồng hoa lay ơn chính ở Ấn Độ là: West Bengal, Madhya Pradesh, Maharashtra, Chattisgarh, Assam, Uttarakhand, Karnataka, Haryana, Himachal Pradesh, Telangana (National Horticulture Board, 2016)

Thị trường chủ yếu của hoa lay ơn là hoa cắt cành, nhưng nó cũng được sử dụng trong cảnh quan, trang trí sự kiện và các ngày đặc biệt Ở Brazil, màu sắc được người tiêu dùng chấp nhận nhất là trắng (40%), đỏ (25%), vàng (12%), hồng (10%), san hô (10%) và tím (10%) Phần lớn doanh số bán hoa lay ơn diễn

ra vào các ngày lễ như ngày của mẹ (ngày chủ nhật thứ 2 của tháng 5) và ngày của các linh hồn (ngày 2 tháng 11) (Tomiozzo & cs., 2018)

Tại Mexico, diện tích sản xuất hoa lay ơn chiếm vị trí dẫn đầu trong tổng diện tích sản xuất hoa ngoài trời ở nước này 3.983,03 ha năm 2015 và tăng lên

4638 ha năm 2019, trong đó bang Mexico diện tích nhiều nhất với 1.429,58 ha Sản lượng tập trung ở hai vùng chính là vùng phía bắc đóng góp 6,95% diện tích trồng và vùng đông nam chiếm 77,37% (Valdez & cs., 2020)

Một số quốc gia Châu Á cũng có diện tích trồng hoa lay ơn lớn như Trung Quốc (diện tích trồng lay ơn tại Trung Quốc đạt 2.038 ha năm 2015, tăng lên

2959 ha năm 2017), Đài Loan (diện tích trồng hoa lay ơn tại Đài Loan khoảng

189 ha năm 2015 đến năm 2017 là 144 ha và sản lượng tiêu thụ hoa lay ơn tại Đài Loan năm 2017 đạt hơn 20 triệu cành) và Hàn Quốc (diện tích trồng hoa lay

ơn ở nước này năm 2012 khoảng 23 ha và sản lượng thu được 5 triệu cành) (Hübner, 2020)

2.2.2 Sản xuất và tiêu thụ hoa lay ơn tại Việt Nam

Theo thống kê của Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Hoa, cây cảnh, năm

2020 hoa lay ơn chiếm khoảng 12% trong cơ cấu chủng loại hoa được sản xuất ở Việt Nam, sau cúc (16%), hồng (15%) và lily (15%) Năm 2018, số lượng củ lay

ơn nhập nội từ Hà Lan là khoảng 2.740 triệu củ Một số vùng trồng hoa lớn ở nước ta theo thứ tự về diện tích là Lâm Đồng, Hải Phòng, Quảng Ninh, Bắc Giang,… Hoa lay ơn hiện nay được sản xuất quanh năm, tuy nhiên các vùng hầu hết tập trung vào vụ đông xuân, cung cấp cho nhu cầu hoa Tết Nguyên Đán (Nguyễn Văn Tỉnh, 2020)

Năm 2019, tỉnh Lâm Đồng có gần 1.100 ha hoa lay ơn Diện tích này tăng thêm hơn 100 ha so với năm 2018 Ngoài tập trung phần lớn diện tích ở huyện Đức Trọng, diện tích hoa lay ơn đã tăng lên ở một số địa phương khác như Đà Lạt với trên 345 ha, sản lượng đạt gần 97 triệu bông; Đơn Dương với 107 ha, sản lượng trên 21 triệu bông; Lạc Dương gần 21 ha, sản lượng trên 5 triệu bông; Lâm

Hà với 7,6 ha, sản lượng gần 1,7 triệu bông và thị trường tiêu thụ chủ yếu ở Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh miền Trung (Đặng Văn Đông, 2020) Tại Hải Phòng, diện tích nông nghiệp gần 49.000 ha, trong đó diện tích trồng hoa khoảng gần 650 ha Hải Phòng có vùng hoa lay ơn nổi tiếng tại xã

Đằng Lâm - Hải An Các mô hình trồng hoa lay ơn cũng đã bắt đầu áp dụng các biện pháp kỹ thuật tiên tiến như nuôi cấy mô, tách mầm và nhân giống, bảo quản giống trong kho lạnh đồng thời chủ động xây dựng được vùng trồng hoa chất lượng cao với các giống mới Điển hình là lay ơn đỏ đô Pháp, đỏ mập Đài Loan,

đỏ đô cần đen, tím cẩm Hà Lan (Phạm Trang, 2019)

Hoành Bồ là một trong số ít vùng chuyên canh trồng hoa lớn nhất trên địa bàn tỉnh Quảng Ninh, cung ứng hoa ra thị trường quanh năm và hướng tới sản xuất hàng hoá tập trung Riêng hoa lay ơn, ngoài trồng hoa thương phẩm thì địa phương còn tự nhân giống và cung cấp nhu cầu giống cho sản xuất Vụ Đông Xuân 2017 - 2018, toàn huyện Hoành Bồ có 350 hộ trồng hoa các loại với diện tích gần 80 ha (tăng 9 ha so với năm trước) Sản lượng bình quân hàng năm đạt khoảng 6 triệu bông, tổng doanh thu 40 tỷ đồng (Đặng Văn Đông, 2020)

Hoa lay ơn được trồng tại xã Dĩnh Trì - thành phố Bắc Giang từ năm 2007, đến nay diện tích trồng hoa lay ơn toàn xã là 50 ha Các thôn thường xuyên trồng nhiều hoa lay ơn là thôn Núm, Núi, Riễu và Đìa Đông Dĩnh Trì có đặc điểm của thời tiết khí hậu mát mẻ của vùng trung du Đất canh tác chủ yếu là cát pha, thịt nhẹ nên hoa lay ơn có thể trồng được ở đây quanh năm Sản phẩm cung ứng cho các đầu mối tiêu thụ ở Hà Nội rất thuận lợi Địa bàn xã nằm liền kề đường cao tốc Hà Nội - Lạng Sơn Cách trung tâm TP Bắc Giang 4 km Các giống lay ơn được trồng phổ biến ở Bắc Giang là Đỏ tai vuông, hồng đầu tròn, song sắc, tím cẩm, xanh, Đỏ 09 (Nguyễn Hải, 2018)

Hoa lay ơn cũng sinh trưởng và phát triển khá tốt tại điều kiện thành phố Pleiku, khoảng 70 ha trồng hoa trong đó có hơn 30 ha trồng lay ơn; tập trung nhiều nhất ở xã Trà Đa, chiếm 20 ha Nguồn giống được sử dụng tại đây chủ yếu

là nguồn sản xuất lại Lâm Đồng (Đặng Văn Đông, 2020)

Như vậy, khả năng mở rộng diện tích sản xuất hoa lay ơn ở nước ta là rất lớn, hình thành nhiều vùng trồng chuyên canh Thị trường tiêu thụ nội địa và xuất khẩu cũng đầy tiềm năng Tuy nhiên số lượng và chất lượng củ giống sản xuất trong nước không đáp ứng được nhu cầu của thực tế Bộ giống hoa lay ơn còn đơn điệu, chủ yếu là màu đỏ Do đó vấn đề về cải tiến giống mới và nhân giống

là yêu cầu cấp thiết của sản xuất hoa lay ơn ở Việt Nam

2.3 ĐA DẠNG DI TRUYỀN VÀ DI TRUYỀN TÍNH TRẠNG CỦA HOA LAY ƠN

2.3.1 Đa dạng di truyền nguồn gen hoa lay ơn

2.3.1.1 Đa dạng di truyền kiểu hình ở hoa lay ơn

Đánh giá đa dạng di truyền là bước đầu tiên và quan trọng đối với chương trình cải tiến giống cây trồng Thông tin về bản chất và mức độ đa dạng di truyền

sẽ giúp nhà chọn giống trong việc lựa chọn mẫu giống bố/ mẹ phù hợp cho quá trình lai tạo giống mới Các phép lai giữa các cặp bố/ mẹ có mối quan hệ di truyền xa nhau thường tạo ra hiệu ứng dị hợp cao hơn so với các phép lai giữa những bố/ mẹ có quan hệ họ hàng gần (Zahor, 2015)

Ba mươi kiểu gen lay ơn đã được Bhajantri & Patil (2013) nghiên cứu mối quan hệ di truyền dựa vào hình thái, kết quả chia thành 8 nhóm, trong đó nhóm V

có giá trị trung bình cao nhất về khối lượng củ, đường kính củ và chiều dài đoạn mang hoa; nhóm VII có giá trị trung bình cao nhất về thời gian từ trồng đến mọc mầm Giá trị trung bình cao nhất về chiều rộng lá, thời gian từ trồng đến ra ngồng hoàn toàn, đường kính hoa và độ bền hoa được ghi nhận ở nhóm VIII

Kanika & Krishan (2014) cũng dựa trên các dữ liệu hình thái học, các kiểu gen lay ơn nghiên cứu được phân thành ba nhóm Giá trị khoảng cách thấp nhất được quan sát giữa giống Happy End và Melody (0,84) Đặc biệt theo phân nhánh từ sơ đồ hình cây thì 2 giống Her Majesty và Jester có khác biệt lớn nhất với các kiểu gen khác

Cũng dựa vào các đặc điểm hình thái, Chaieb & Haouala (2015) đã đánh giá mối quan hệ di truyền của 300 cá thể từ 15 nguồn mẫu, kết quả đã phân ra

được 2 nhóm: nhóm 1 gồm các mẫu giống thuộc quần thể Gladiolus italicus,

nhóm 2 là các mẫu giống thuộc quần thể hạt có cánh Kết quả này rất hữu ích cho việc bảo tồn và khai thác các loài này trong các chương trình tạo giống

Các thông số khối lượng củ, đường kính củ, chiều dài đoạn mang hoa, thời gian ra ngồng hoa, đường kính cành, chiều rộng lá, khoảng cách giữa các hoa, đường kính hoa và độ bền hoa là các thông số chính góp phần vào sự phân nhóm

di truyền của 30 kiểu gen hoa lay ơn và đóng vai trò chi phối trong việc nâng cao chất lượng hoa (Akkamahadevi & Patil, 2015)

Nghiên cứu mối quan hệ di truyền của 22 kiểu gen lay ơn, tác giả Kanika & Krishan (2015) đã phân loại thành 3 nhóm với D2 trung bình giữa các nhóm từ

27,21 - 54,19 Khoảng cách giữa các nhóm cao nhất là nhóm II và IV vì vậy hai nhóm này có thể được sử dụng để lai tạo ra các con lai có ưu thế lai mong muốn Mười lăm kiểu gen thuộc vào nhóm I cho thấy sự giống nhau về mặt di truyền, nhóm II bao gồm năm kiểu gen, tiếp theo là III và IV Các tính trạng đóng góp nhiều nhất vào sự khác biệt di truyền là diện tích lá, số lượng củ con/củ, số lượng hoa/cành, khối lượng củ

Cũng dựa trên phân tích D2

Mahalanobis, các tác giả Rashmi & cs (2016)

đã nghiên cứu về sự đa dạng di truyền được thực hiện ở 20 kiểu gen và đã phân thành 5 nhóm khác nhau Trong số các tính trạng nghiên cứu, tính trạng quan trọng nhất góp phần vào sự khác biệt là đường kính củ, khối lượng cành và khối lượng củ Khoảng cách giữa các nhóm cao nhất trong nhóm IV (93,99), tiếp theo

là nhóm I (58,44) Giá trị D2 cao nhất là 244,37 giữa nhóm I và IV Khoảng cách nhỏ nhất ghi nhận giữa nhóm II và III (52,92) Các giống lay ơn: Arka Kesar (nhóm II), Tilak (nhóm III) và Arka Amar, Arka Gold, Arka Naveen, Sagar (nhóm IV) là các giống tiềm năng sử dụng làm bố mẹ trong các chương trình chọn tạo giống hoa lay ơn sau này

Việc đánh giá nguồn gen mẫu giống hoa lay ơn dựa vào hình thái cần tập trung vào các tính trạng liên quan đến kích thước cành hoa, số lượng hoa, kích thước củ, đây là những yếu tố chính quyết định việc phân nhóm và lựa chọn vật liệu cho chương trình cải tiến giống

2.3.1.2 Đa dạng di truyền mức phân tử ở hoa lay ơn

Nguồn vật liệu được đánh giá và mô tả tốt sẽ có nhiều cơ hội đóng góp hơn vào việc cải tiến và phát triển các giống mới Chỉ thị phân tử là một công cụ hữu ích và đóng một vai trò thiết yếu trong tất cả các giai đoạn của chọn giống cây trồng, từ việc xác định các gen quy định tính trạng mong muốn đến việc quản lý các chương trình lai tạo Một số lượng lớn các chỉ thị phân tử đã được sử dụng để quản lý các nguồn gen thực vật, bao gồm Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP), Random Amplified Polymorphic DNA (RAPDs), Microsatellites (SSRs), Inter simple Sequence Repeat (ISSR), Amplified Fragment Length Polymorphism (AFLP) và Single Nucleotide Polymorphism (SNPs), phát hiện các biến thể ở một hoặc một số vị trí nucleotide Trong số các chỉ thị được sử dụng phổ biến nhất ở hoa lay ơn là RAPD và ISSR (Rana & Sharma, 2012)

Các chỉ thị ISSR và RAPD cũng được sử dụng để nghiên cứu sự đa dạng di truyền ở các cây thân củ khác như lily, Iris, tulip, thủy tiên, v.v Sự đa dạng về

di truyền được nghiên cứu dựa trên các tiếp cận khác nhau như thông qua các đặc điểm hình thái, chỉ thị SRAP và chỉ thị ISSR Kết quả cho thấy rằng hiệu quả tương đối của ba phương pháp đánh giá đa dạng di truyền có trình tự: SRAP> ISSR> đặc điểm hình thái Nhưng dữ liệu kết hợp giữa các phân tích khác nhau

có giá trị hơn trong đánh giá nguồn vật liệu (Xiaopeng & cs., 2008)

Wang & cs (2008) đã nghiên cứu sự đa dạng di truyền của 26 giống lay ơn

thuộc loài Gladiolus hybridus Hort bằng cách sử dụng 100 mồi ISSR, trong đó 19

mồi tạo ra các sản phẩm khếch đại Tổng số có 110 băng được phát hiện, trong đó

103 băng đa hình chiếm 93,6% Kết quả này cho thấy nguồn vật liệu từ các giống

hoa cắt cành G.hybridus Hort có mối quan hệ di truyền hẹp về cấp độ phân tử

Chỉ thị phân từ RAPD cũng được nhiều tác giả sử dụng trong đánh giá nguồn gen hoa lay ơn (Pragya & cs., 2010a; Kanika & Krishan, 2014), kết quả đều cho thấy mức độ đa hình cao >93,7% Các cặp giống là Ripples và Anglia, Friendship và Yellow Jame, Creamy Green và Morello, Pusa Suhagin và Pusa Archana, The Barton và Christian Jane, Plumtart và Chantiler và Peter Pears và Picardy có nền di truyền rất gần nhau

Pragya & cs (2010b) đã sử dụng chỉ thị AFLP để nghiên cứu mối liên hệ di truyền của 55 kiểu gen hoa lay ơn Trong số 24 cặp mồi AFLP được sàng lọc, hỉ có

9 cặp mồi cho thấy các dải đa hình rõ ràng Khoảng 10 - 151 đoạn AFLP có kích thước từ 50 - 450 bp được tạo ra trên mỗi mồi Tổng số 660 phân đoạn AFLP đã được phát hiện, trong đó 658 (99,7%) là đa hình Nhóm thứ nhất chiếm ưu thế với các giống cây trồng bản địa trong khi nhóm thứ hai chiếm ưu thế với các giống cây trồng ngoại lai, do đó cho thấy mối quan hệ giữa các nguồn gen với nhau

Việc xác định mức độ đa dạng di truyền của mười lăm giống hoa lay ơn bằng cách sử dụng chỉ thị phân tử (SRAP) được tác giả Geeta & cs (2014) nghiên cứu nguồn vật liệu khởi đầu cho tạo giống Phân tích SRAP được thực hiện bằng cách

sử dụng 25 tổ hợp mồi, trong đó có 11 tổ hợp mồi đa hình và kết quả thu được 80 băng, trong đó 68 băng đa hình với trung bình 6,18 băng đa hình trên mỗi cặp mồi Dựa vào hệ số tương đồng di truyền, sự biến đổi di truyền cao giữa các giống hoa lay ơn được ghi nhận Khi đánh giá sơ đồ hình cây cho thấy giống Jester Gold được xác định là giống có khác biệt lớn nhất với các giống còn lại

Khi nghiên cứu các chỉ thị phân tử dùng trong xác định đa dạng di truyền trong hoa, cây cảnh, các tác giả Poonam & cs (2015) đã khẳng định rằng chỉ thị phân tử ISSR là phù hợp nhất để phân tích đa dạng phân tử các kiểu gen của cây lay ơn

Mối quan hệ di truyền ở 54 kiểu gen hoa lay ơn được Niraj & cs (2016) xác định bằng các chỉ thị RAPD, DAMD và ISSR Tổng số 30 đoạn mồi (10 mồi RAPD, 10 mồi DAMD và 10 mồi ISSR) tạo thành 230 đoạn ADN, trong đó 177 (75,8%) cho đa hình Nội dung thông tin đa hình (PIC = 0,18) và chỉ số mồi (MI

= 11,4) được tìm thấy là cao nhất khi sử dụng chỉ thị ISSR Để hiểu mức độ biến đổi di truyền giữa các giống lay ơn, bộ dữ liệu tích lũy đã được sử dụng để tạo ra biểu đồ hình cây, tất cả 54 kiểu gen chia thành 9 nhóm rộng

Tác giả Niraj & cs (2017) khi nghiên cứu về mối quan hệ của 50 giống hoa lay ơn đã sử dụng 10 đoạn mồi DAMD tạo ra 120 băng với 80% đa hình cho thấy nội dung thông tin đa hình (PIC = 0,28), chỉ số mồi (MI = 3,37), tính đa dạng gen của Nei (h = 0,267) và chỉ số thông tin của Shannon (I = 0,407)

Các chỉ thị phân tử ISSR được tác giả Chaudhary & cs (2018) sử dụng để đánh giá sự đa dạng di truyền và cấu trúc quần thể ở 53 kiểu gen bản địa và

ngoại lai của hoa lay ơn (Gladiolus hybridus Hort.) Phân tích kết quả cho thấy

PIC nằm trong khoảng từ 0,42 (ISSR 861) đến 0,99 (ISSR 855, ISSR 856 và ISSR 889) với mức trung bình 0,812, chỉ số MI dao động từ 0,99 (ISSR 889) đến 9,26 (ISSR 851) với mức trung bình là 4,66 và độ phân giải công suất của mồi dao động từ 0,03 (ISSR 889) đến 11,58 (ISSR 861) với giá trị trung bình là 3,80 Phân nhóm UPGMA cho thấy rằng tất cả 53 kiểu gen được nhóm lại thành ba nhóm chính

Như vậy, việc sử dụng chỉ thị phân tử ISSR trong đánh giá đa dạng di truyền nguồn gen hoa lay ơn ở Việt Nam là phù hợp, cho mức độ chính xác cao

và hệ số tương đồng di truyền là một chỉ tiêu quan trọng cho xác định các cặp lai tiềm năng

2.3.2 Hệ số biến động kiểu gen và hệ số biến động kiểu hình ở hoa lay ơn

Một chương trình tạo giống cây trồng hiệu quả phụ thuộc vào sự tồn tại của

sự biến đổi di truyền trong nguồn gen gốc Do đó, hiểu biết về mức độ biến đổi

có trong nguồn gen của một loài cây trồng là vô cùng quan trọng đối với nhà tạo giống để bắt đầu một chương trình tạo giống cây trồng đúng đắn

Hệ số biến động kiểu hình và kiểu gen được sử dụng để so sánh sự biến thiên quan sát được giữa các tính trạng khác nhau Balaram & Janakiram (2009b)

đã nghiên cứu 35 kiểu gen hoa lay ơn (11 kiểu gen của Ấn Độ và 24 kiểu gen ngoại lai) và nhận thấy rằng sự khác biệt giữa hệ số biến động kiểu hình và kiểu gen là hẹp Điều này cho thấy môi trường ít ảnh hưởng đến biểu hiện của các tính trạng nghiên cứu Ngoài ra, các hệ số biến động kiểu hình và kiểu gen cao cũng được quan sát đối với số củ con/củ, khối lượng củ con, do đó cho thấy việc lựa chọn các kiểu gen trên cơ sở các đặc điểm này sẽ hữu ích hơn để cải tiến giống Trái ngược với những kết quả trên, Kumar & cs (2011a), Mishra & cs (2014) và Naresh & cs (2015) đã ghi nhận: Hệ số biến động kiểu hình (PCV) cao hơn hệ số biến động kiểu gen (GCV) đối với tất cả các tính trạng được nghiên cứu ở hoa lay ơn, điều này cho thấy mức độ ảnh hưởng lớn của môi trường đến các tính trạng này

Các giá trị PCV và GCV cao cũng được ghi nhận đối với số lượng củ thương phẩm và khả năng sản xuất củ con (Kumar & cs., 2011b; Choudhary & cs., 2012) Điều này cho thấy sự hiện diện của biến động di truyền đủ để chọn lọc các tính trạng đó

Sự biến động di truyền đã được Pattanaik & cs (2015) nghiên cứu trên 29 kiểu gen hoa lay ơn được qua hai vụ Giá trị GCV và PCV từ trung bình đến cao được ghi nhận cho hầu hết các tính trạng được nghiên cứu, điều này cho thấy sự tồn tại của những biến động di truyền trong quần thể

Aasia & cs (2016) đã nghiên cứu trên 3 giống hoa lay ơn Sancerre, Fado và Advance Red để khảo sát các biến động di truyền, các thông số di truyền và sự liên kết giữa các tính trạng khác nhau Mức độ biến thiên hệ số kiểu gen (GCV)

và hệ số kiểu hình (PCV) cao nhất được quan sát đối với chiều dài cành hoa (16%) và số lượng hoa/cành (14,84%), tiếp theo là số lá/cây (10%)

Tương tự, Kumar & cs (2019) đã tiến hành thí nghiệm trên 10 kiểu gen của

hoa lay ơn (Gladiolus grandiflorus L.), kết quả cho thấy độ lớn của hệ số biến

động kiểu hình cao hơn hệ số biến động kiểu gen tương ứng của tất cả các tính trạng Giá trị PCV và GCV là cao nhất đối với số lượng củ con/cây (tương ứng là 50,04 và 50,11) và thấp nhất đối với số cành/cây (tương ứng là 3,44 và 5,04) Xác định giá trị PCV và GCV có ý nghĩa rất quan trọng trong việc lựa chọn cải tiến tính trạng mục tiêu bằng phương pháp nào và yếu tố nào ảnh hưởng đến tính trạng đó

2.3.3 Hệ số di truyền và tiến bộ di truyền các tính trạng ở hoa lay ơn

Các ước lượng về hệ số di truyền cho thấy tầm quan trọng của các yếu tố di truyền và môi trường trong biểu hiện sự khác biệt kiểu hình giữa các loài thực vật khác nhau Các ước tính về hệ số di truyền kết hợp với giá trị tiến bộ di truyền cho hiệu quả hữu ích hơn trong việc dự đoán mức độ thu được trong quá trình chọn lọc hơn là chỉ ước tính về hệ số di truyền đơn thuần

Theo Mishra & cs (2014) các ước lượng về hệ số di truyền có giá trị từ 61,1% đến 99,5% Trong đó, hệ số di truyền theo nghĩa rộng cao nhất đã được quan sát đối với độ bền hoa (99,5%) và thấp nhất đối với chiều cao cây ở 30 ngày sau khi trồng Tiến bộ di truyền dao động từ 18,59% đến 144,78% Tiến bộ di truyền cao nhất được ghi nhận đối với số lượng củ con/cây (144,78%) và thấp nhất về chiều cao ở 30 ngày sau khi trồng (18,59%) Tiến bộ di truyền cao cùng với hệ số di truyền cao được ghi lại cho các tính trạng số mầm/củ, chiều dài cành hoa, khối lượng củ thương phẩm, khối lượng củ con, số lượng củ, điều này cung cấp phạm vi lớn hơn để cải thiện các tính trạng này ở các thế hệ trước

Các tác động của gen không có hiệu ứng cộng được thể hiện rõ ở chiều dài cành, kích thước củ, số hoa/cành, thời gian tàn cây Vì vậy, việc chọn lọc được dựa trên cơ sở số củ con sẽ hiệu quả hơn cho chương trình lai tạo giống (Choudhary & cs., 2012) Do đó, trong các nghiên cứu này, hệ số di truyền cao cùng với tiến bộ di truyền cao cho thấy sự tham gia của tác động gen cộng tính vào biểu hiện các tính trạng này và việc lựa chọn các kiểu gen trên các tính trạng này sẽ hữu ích hơn cho việc cải tiến cây trồng Hơn nữa, hệ số di truyền cao với tiến bộ di truyền thấp chỉ ra sự tham gia của các gen không cộng tính đảm bảo việc sử dụng lai tạo ưu thế lai để cải thiện các kiểu gen liên quan đến các tính trạng này

Các ước tính cao về hệ số di truyền cùng với tiến bộ di truyền được ghi nhận ở khối lượng củ, khối lượng cành, số lượng củ/cây, số lượng mầm/củ, số lượng cành/m2 cho thấy ưu thế của tác động gen cộng tính cho sự biểu hiện của các tính trạng này Kết quả PCV, GCV, hệ số di truyền và tiến bộ di truyền cho thấy rằng việc lựa chọn khối lượng củ, khối lượng cành, số củ/cay, số mầm/củ, số cành/m2 sẽ có hiệu quả để cải thiện năng suất cành và năng suất củ trong khi lựa chọn chiều dài đoạn mang hoa và đường kính bông hoa sẽ có hiệu quả để cải thiện chất lượng hoa (Pattanaik & cs., 2015)

Theo Aasia & cs (2016) ước tính hệ số di truyền cao nhất được ghi nhận ở chiều dài cành (99,5%), tiếp theo là số bông hoa/cành (99,6%) và thấp nhất về chiều cao cây (98,2%) Tiến bộ di truyền nằm trong khoảng từ 2,8% đến 24,75%

Sự tiến bộ di truyền cao nhất đối với đường kính hoa (24,75%) và thấp nhất đối với chiều cao cây (2,8%) Hệ số di truyền cao kết hợp với tiến bộ di truyền cao

đã được nhận thấy ở số lượng hoa/cành, chiều dài cành hoa và đường kính hoa cho thấy tác động của gen cộng tính, điều này cho thấy rằng việc cải thiện các đặc điểm này sẽ có hiệu quả để chọn lọc các kiểu gen vượt trội

Azimi (2019) đã quan sát thấy hệ số di truyền cao nhất ở các tính trạng là số lượng củ con/cây, đường kính củ con và thấp nhất là ở đường kính cành Thông tin về phương sai kiểu gen, hệ số di truyền cho phép xác định và định lượng bản chất hoạt động của các gen liên quan đến việc kiểm soát một tính trạng nhất định,

để đánh giá hiệu quả của các cải tiến giống khác nhau

Tiến bộ di truyền dao động từ 4,83% đến 102,96% Mức tiến bộ di truyền cao nhất được ghi nhận đối với số lượng củ con/cây (102,96%) và thấp nhất đối với số cành hoa/cây và số cành hoa/ha (4,83%) Tiến bộ di truyền cao cùng với

hệ số di truyền cao được ghi lại cho các tính trạng là số lượng củ con/cây, khối lượng củ con, năng suất cành, độ bền hoa, khối lượng cành, chiều dài cành, thời gian xuất hiện ngồng hoa, số lá/cây, chiều cao cây, điều này cung cấp khả năng lớn để cải thiện các tính trạng này (Kumar & cs., 2019)

Để gợi ý những giống hoa lay ơn tốt nhất trồng ở các vùng trung du của Iran, tác giả Mohammad (2020) đã nghiên cứu trên năm giống hoa lay ơn (Oscar, Red Advance, White Prosperity, Rose Supreme và Lemon Drop) tại trung tâm nghiên cứu cây cảnh ở thành phố Mahallat, Iran Hệ số di truyền cao nhất ở các tính trạng được ước tính là chiều cao cây (98,67%), chiều rộng lá (98,66%), chiều dài lá (98,12%), số hoa/cành (98,55%), chiều dài cành hoa (98,90%) và đường kính thân (98,84 %)

Nghiên cứu của Mohammad & cs (2020) cũng chỉ ra rằng hệ số di truyền cao nhất được ước tính là 98,46% đối với số lượng củ con/cây, đường kính củ con và thấp nhất là 12,9% đối với đường kính cành hoa

2.3.4 Tương quan các tính trạng liên quan đến chất lượng hoa ở lay ơn

Việc lựa chọn những giống tốt từ nguồn gen thu thập được có giá trị to lớn đối với nhà chọn giống để cải tiến giống cây trồng Nghiên cứu về mối quan hệ

giữa các tính trạng là cơ sở hữu hiệu để lựa chọn kiểu hình mong muốn trong quần thể cây trồng Tương quan là một khía cạnh quan trọng của chương trình chọn giống và quá trình chọn lọc Việc lựa chọn hiệu quả các kiểu gen có thể được thực hiện dựa trên phản ứng tương quan và không tương quan Do đó, để thực hiện một quá trình chọn lọc hiệu quả nhằm nâng cao năng suất, cần phải tính toán mối liên hệ giữa các tính trạng thành phần và đóng góp của chúng vào tính trạng quan tâm (Choudhary & cs., 2011a)

Chiều dài cành hoa, số lượng hoa/cành và kích thước hoa là những tính trạng quan trọng quyết định đến chất lượng cành hoa lay ơn Do đó, những tính trạng này có thể được coi là chỉ tiêu lựa chọn trong quá trình chọn giống hoa lay

ơn Việc đánh giá sự liên kết giữa một số tính trạng và ảnh hưởng của những tính trạng này đối với chất lượng cành hoa được nghiên cứu trong 22 kiểu gen của hoa lay ơn, trồng 2 vụ cho thấy thời gian nảy mầm, chiều cao cây, chiều dài cành, chiều dài đoạn mang hoa, khối lượng củ thương phẩm, số lượng củ con có mối tương quan thuận ý nghĩa với số lượng hoa/cành (Pal & Singh, 2012)

Kumar & cs (2011) báo cáo rằng chiều cao cây có tương quan thuận và đáng kể với số lá/cây, chiều dài cành hoa, chiều dài đoạn mang hoa, thời gian từ trồng đến ra hoa 50% và đường kính hoa Điều này cho thấy rằng chiều cao của cây, các tính trạng liên quan này có thể được cải thiện đồng thời với nhau

Để cải thiện năng suất thông qua chọn lọc, cần tập trung vào các đặc tính như năng suất cành, năng suất củ, chiều cao cây, chiều dài cành, số ngày bắt đầu đâm chồi và ngày bắt đầu ra bông (Pattanaik & cs., 2015)

Theo Aasia & cs (2016), chiều cao cây và số lượng hoa/cành cho thấy mối tương quan tích cực và có ý nghĩa với chiều dài cành hoa, số lá/cây, diện tích lá, chiều dài cành hoa, trong khi chiều dài cành hoa có mối tương quan thuận và có

ý nghĩa với số lá/cây và bề rộng tán

Ở một nghiên cứu khác được tiến hành trên 50 giống lay ơn, tác giả Niraj &

cs (2017) đã ghi nhận chiều cao cây có mối tương quan tích cực có ý nghĩa với chiều dài cành hoa và số lượng hoa/cành (tương ứng r = 0,729, p = 0,001 và r = 0,448, p = 0,001) Trong khi đó, chiều dài cành hoa có mối tương quan tích cực

có ý nghĩa với số lượng hoa/cành (r = 0,688, p = 0,001) và hàm lượng chất diệp lục có mối tương quan tích cực có ý nghĩa với tốc độ vận chuyển electron (r = 0,863, p = 0,001)

Tác giả Mohammad & Mohammad (2019) đã báo cáo rằng mối tương quan thuận và có ý nghĩa giữa đường kính và khối lượng của củ thương phẩm (r = +0,92) với chiều dài cành hoa và chiều dài lá (r = + 0,98) Tương tự, mối tương quan thuận và có ý nghĩa được ghi nhận giữa năng suất của củ thương phẩm với số lượng củ con (r = 0,99) và đường kính củ con (r = 0,96); giữa đường kính củ con với số lượng củ con (r = 0,96) (Mohammad, 2020)

2.3.5 Phân tích hệ số đường các tính trạng liên quan đến chất lượng hoa ở lay ơn

Sự đóng góp tương đối của các tính trạng riêng lẻ vào một tính trạng có thể được thực hiện bằng các nghiên cứu tương quan Tuy nhiên, mối tương quan đơn thuần không cung cấp thông tin đầy đủ về sự đóng góp của từng yếu tố lên tính trạng mong muốn Do đó, phương pháp phân tích hệ số đường được sử dụng để cung cấp thêm thông tin về sự đóng góp trực tiếp và gián tiếp của một tính trạng đối với tính trạng quan tâm cuối cùng

Chiều dài cành có ảnh hưởng trực tiếp tích cực nhất đến số lượng hoa/cành, tiếp theo là chiều dài đoạn mang hoa và số ngày cần thiết để ra hoa (Ghimiray, 2005) Tương tự, Balaram & Janakiram (2009) đã quan sát thấy rằng chiều cao cây, chiều dài cành hoa, số lượng hoa mở ra cùng một thời điểm, kích thước hoa, khối lượng củ con và chiều dài đoạn mang hoa có ảnh hưởng trực tiếp tích cực lớn nhất đến số lượng hoa/cành Thời gian từ trồng đến xuất hiện 50% ngồng có tác động tích cực trực tiếp lớn nhất đối với số lượng hoa/cành trong khi chiều dài của đoạn mang hoa có tác động tích cực gián tiếp lớn nhất đến số lượng hoa/cành (Pal & Singh, 2012)

Chiều dài cành là thông số quan trọng quyết định chất lượng của hoa lay

ơn Vì vậy sự cải tiến trực tiếp chiều dài cành hoa sẽ góp phần tăng giá trị của loại hoa cắt cành này Choudhary & cs (2011b) đã nghiên cứu phân tích hệ số đường cho chiều dài cành và số lượng hoa/cành trong mười hai kiểu gen của hoa

lay ơn (Gladiolus hybridus Hort.) và nhận thấy rằng chiều cao cây và chiều dài

đoạn mang hoa thể hiện ảnh hưởng trực tiếp đến chiều dài cành; trong khi chiều dài cành, chiều dài đoạn mang hoa và chiều cao cây có ảnh hưởng trực tiếp đến

số lượng hoa/cành Tác giả cũng đề xuất việc cải thiện chiều cao cây và chiều dài đoạn mang hoa có thể mang lại sự cải thiện về chiều dài cành và số lượng hoa/cành

Các tác giả Aasia & cs (2016) khi phân tích hệ số đường đến chiều dài cành hoa thấy rằng tất cả các tính trạng đều có ảnh hưởng tích cực trực tiếp ngoại

trừ diện tích lá và chiều dài bông hoa Chiều dài cành cũng mang lại ảnh hưởng trực tiếp tích cực lớn nhất đến số lượng hoa/cành Do đó, chiều dài cành và số lượng hoa/cành có thể được xem xét để cải thiện cùng nhau

2.4 HIỆN TƢỢNG KHÔ ĐẦU LÁ Ở HOA LAY ƠN

Hiện tượng khô đầu lá trên cây lay ơn xuất hiện rất phổ biến tại các vùng trồng hoa lay ơn ở Việt Nam và tên gọi “Khô đầu lá” được dựa trên biểu hiện triệu chứng của nó, phân biệt với hiện tượng cháy lá do các tác nhân khác là ở việc xuất hiện vết bệnh từ đầu lá Tuy nhiên ở cả Việt Nam và trên thế giới hiện tượng này ít được nghiên cứu, chỉ tồn tại một số công bố liên quan đến môi trường Hầu hết các giả thuyết đều ghi nhận hiện tượng khô đầu lá ở hoa lay ơn

là do giống mẫn cảm với mức độ xả thải khí Flo

Thuật ngữ “Khô lá” trên hoa lay ơn được miêu tả rõ bởi Woltz & cs (1953) Triệu chứng của hiện tượng này là những tổn thương lá làm cho lá chuyển sang khô, màu nâu bắt đầu từ đỉnh và mép lá Hiện tượng khô đầu lá được quan sát thấy sau 2-3 ngày có sương mù ở đỉnh và mép lá, các tuần tiếp theo thì toàn bộ vùng đỉnh lá chuyển sang màu nâu Mức độ khô đầu lá có thể khác nhau giữa các giống và các mùa trồng dao động từ 1 - 6 inch chiều dài Nghiên cứu trên 3 giống lay ơn Snow Princess, Bloem fontein và Picardy trong chậu và ngoài đồng ở 2 vùng hay bị khô đầu lá và 1 vùng không bị khô đầu lá Kết quả đã khẳng định những rối loạn sinh lý gây ra bởi hợp chất Flo có trong không khí Hàm lượng Flo tại đầu lá lay ơn tại vùng bị khô đầu lá rất cao

Jacobson & cs (1966) đã chỉ ra rằng các giống lay ơn mẫn cảm nhất có thể

có biểu hiện hoại tử khi ở nồng độ 20 ppmF (20 µgF/g khối lượng khô) Những tổn thương ở đầu lá là do sự dịch chuyển Flo trong lá và tích lũy một cách cục bộ tại đầu lá

Cơ chế tổn thương do Flo liên quan đến việc ức chế enolase, trong đó các

giống ít mẫn cảm sẽ sử dụng con đường pentose phosphat và ít phụ thuộc vào quá trình đường phân hơn các giống mẫn cảm Các giống mẫn cảm có tỷ lệ (C6/C1) giữa hiệu suất đồng hóa 14

CO2 từ glucose-6-14C (C6) với hiệu suất đồng hóa 14CO2 hiệu suất từ glucose-1-14C (C1) cao hơn (Ross & cs., 1968) Hàm lượng NaF và độ pH đất là 2 yếu tố tác động đến mức độ khô đầu lá của các giống lay ơn Woltz & Marousky (1975) đã chỉ ra rằng 15 ppm NaF ở pH

= 5 thì nồng độ F trong lá là 9 - 11 ppm, tỷ lệ khô đầu lá là 18 - 29% và ở pH = 6,5 thì nồng độ F trong lá là 3 - 5 ppm, tỷ lệ khô đầu lá là 2 - 7%

Klumpp & cs (1997) đã báo cáo rằng 9% tổn thương lá quan sát được ở lay

ơn trồng gần các khu công nghiệp ở Cubatao, Brazil có 50 µg/g khối lượng chất khô của lá Mức độ mẫn cảm của các giống lay ơn nghiên cứu theo thứ tự sau: White Friendship > Eurovision > Peter Pears > Jacksonville Gold > Gold Field > Yester > White Goodes > Traderhorn > Red Beauty > Fidelio

Theo Reinhard (2003), diện tích lá bị tổn thương kéo dài từ ngọn về phía gốc lá, bị hại nặng nhất trên các lá số 4 – 5 - 6 Khi tiếp xúc với nồng độ Flo thấp (0,5 - 1,5 µg HF/m3), quá trình hoại tử lá vẫn diễn ra nếu thời gian tiếp xúc kéo dài, sự tiếp xúc với HF chấm dứt thì sự tiến triển của tổn thương đầu lá cũng dừng lại sau một vài ngày Trên 1 giống ở các địa điểm khác nhau, mức độ ô nhiễm Flo được xác định vào chiều dài vết bệnh

Hình 2.1 Mức độ biểu hiện khô đầu lá ở các lá trên giống hoa lay ơn mẫn

cảm với Flo

Nguồn: Reinhard (2003)

Khi nghiên cứu ảnh hưởng của NaF đến cây con Hạnh nhân (Amygdalis

communis), tác giả Elloumi & cs (2005) đã thu được kết quả sau 14 ngày hàm

lượng của diệp lục, canxi, magie, tinh bột, đường trong lá đều giảm và lượng giảm ở lá cao hơn ở rễ, mức nồng độ NaF bắt đầu có tác động là 1 - 2,5 mM (35,5 - 88,75 ppm)

Khi đánh giá các loài cây trồng tại vùng có mức độ Flo cao, Mesquita & cs (2011) đã báo cáo rằng giống lay ơn White Goddes có những biểu hiện tổn

thương khi nồng độ HF 0,04 mol/l, trong khi đó cỏ Lolium multiflorum Lam vẫn

không xuất hiện bất kỳ triệu chứng nào ngay cả ở nồng độ 0,16 mol/l

Flo (F−) nổi bật về khả năng gây độc thực vật, vì nó tích tụ trong thực vật, thay đổi hoạt động của các enzym, làm giảm hàm lượng chất diệp lục và do đó, ảnh hưởng đến sự tăng trưởng và năng suất của cây trồng Mesquita & cs (2013)

đã nghiên cứu ảnh hưởng của HF (thấp: 0,065 mmol.m− 3 và cao: 0,260 mmol.m− 3) trên giống lay ơn White Goddess Kết quả cho thấy sự gia tăng độ dẫn khí khổng

và thoát hơi nước nhưng lại giảm sự đồng hóa CO2 và hiệu suất lượng tử của hệ thống quang II

Tiếp xúc với nồng độ Flo cao gây ra hoại tử một phần hoặc thậm chí toàn

bộ lá do nó ảnh hưởng đến các quá trình sinh hóa của cây Các giai đoạn ban đầu của quá trình gây hại có thể thay đổi theo loài, giai đoạn phát triển và thời tiết

Các đầu lá bị hoại tử ở các giống lay ơn (Gladiolus sp.) Tiếp xúc với 0,17 µg

F.m-3 trong 9 ngày (Baunthiyal & cs., 2014)

Lay ơn được sử dụng như một chỉ thị sinh học cho mức độ xả thải Flo ở Châu Âu và Bắc Mỹ Một số giống lay ơn rất mẫn cảm và có những tổn thương điển hình ở đầu lá và mép lá tại nồng độ flo trong lá thấp Năng suất củ của các giống lay ơn mẫn cảm với Flo giảm 20 - 40% ngay cả khi cách nguồn Flo 1,5-2,5

km và làm giảm từ 10 - 70% năng suất hoa Theo tác giả Ullad & cs (2016) thì đối với những giống mẫn cảm với Flo như Lavendell Puff mức độ tổn thương lá

từ 20% và 10% tương ứng với nồng độ Flo trong lá là 50 và 45 µg/g khối lượng