Luận Án Tiến Sĩ Nông Nghiệp Nghiên Cứu Ứng Dụng Chỉ Thị Phân Tử Phục Vụ Chọn Tạo Giống Bí Đỏ (Cucurbita Spp.) Có Hàm Lượng Chất Khô Cao.pdf

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM TRẦN THỊ HUỆ HƯƠNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ PHỤC VỤ CHỌN TẠO GIỐNG BÍ ĐỎ (CUCURBITA spp ) CÓ HÀM LƯỢNG CHẤT[.]

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

TRẦN THỊ HUỆ HƯƠNG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ PHỤC VỤ CHỌN

TẠO GIỐNG BÍ ĐỎ (CUCURBITA spp.) CÓ HÀM LƯỢNG CHẤT

KHÔ CAO

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

Hà Nội - 2021

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

TRẦN THỊ HUỆ HƯƠNG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ PHỤC VỤ CHỌN

TẠO GIỐNG BÍ ĐỎ (CUCURBITA spp.) CÓ HÀM LƯỢNG CHẤT

KHÔ CAO

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành: Công nghệ sinh học

Mã số: 9420201

Hà Nội - 2021

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Lã Tuấn Nghĩa, các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án này là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình nào khác

Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ, hợp tác cho việc thực hiện luận

án này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ dẫn rõ nguồn gốc

Tác giả luận án

NCS Trần Thị Huệ Hương

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận án này, nghiên cứu sinh đã nhận được sự quan tâm giúp đỡ nhiệt tình của các Thầy, Cô giáo, các tập thể, cá nhân cùng bạn bè đồng nghiệp và gia đình

Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới PGS.TS Lã Tuấn Nghĩa – Giám đốc Trung tâm Tài nguyên thực vật người thầy vô cùng tâm huyết, luôn động viên, chỉ bảo để nghiên cứu sinh thực hiện luận án một cách tốt nhất, cảm ơn TS Hoàng Thị Huệ, Trưởng bộ môn Công nghệ sinh học, Trung tâm tài nguyên thực vật và TS Lê Thị Thu Trang cùng nhóm tác giả đề tài luôn tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện

đề tài và và hoàn thành luận án

Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Trung tâm Tài nguyên thực vật, bạn bè, đồng nghiệp là nơi sinh hoạt chuyên môn đã tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong quá trình học tập và thực hiện đề tài

Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô giáo giảng dạy các học phần tiến sĩ, các Thầy, Cô là thành viên của Hội đồng đánh giá luận

án các cấp, đặc biệt là hai phản biện độc lập đã có những góp ý rất quý báu cho luận án; xin cảm ơn lãnh đạo và các anh, chị em Ban Thông tin và Đào tạo, cũng như cán bộ của các Ban trong VAAS luôn động viên, tận tình giúp

đỡ, tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài Đặc biệt xin cảm ơn các phản biện độc lập đã có những nhận xét chi tiết, giúp nghiên cứu sinh chỉnh sửa, hoàn thiện luận án tốt hơn

Cuối cùng, tôi vô cùng biết ơn Ba, Mẹ, các thành viên trong gia đình đã luôn bên cạnh, động viên khích lệ, tiếp thêm sức mạnh và nghị lực để tôi hoàn thiện công trình nghiên cứu này

Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 21 tháng 12 năm 2021

Tác giả

NCS Trần Thị Huệ Hương

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC BẢNG ……… ix

DANH MỤC HÌNH ……… x

MỞ ĐẦU I 1 Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu 1

2 Mục tiêu của đề tài 2

3.1 Ý nghĩa khoa học 3

3.2 Ý nghĩa thực tiễn 3

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

4.1 Đối tượng nghiên cứu 3

4.2 Phạm vi, thời gian nghiên cứu 3

5 Những đóng góp mới của luận án 3

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 3

1.1 Cơ sở khoa học của đề tài 5

1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu cây bí đỏ 6

1.2.1 Nguồn gốc và phân loại nguồn gen bí đỏ 6

1.2.2 Đặc điểm thực vật và đặc điểm sinh sản của cây bí đỏ 8

1.2.3 Yêu cầu về điều kiện sinh thái 10

1.3 Vai trò, giá trị sử dụng của cây bí đỏ 11

1.3.1 Giá trị dinh dưỡng và sử dụng của cây bí đỏ 11

1.3.2 Hàm lượng chất khô bí đỏ 14

1.4 Tình hình nghiên cứu sản xuất bí đỏ trên thế giới và Việt Nam 17

1.4.1 Tình hình nghiên cứu sản xuất bí đỏ trên thế giới 17

1.4.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất bí đỏ ở Việt Nam 18

1.5 Nghiên cứu đa dạng di truyền nguồn gen bí đỏ 19

1.5.1 Nghiên cứu đa dạng di truyền cây bí đỏ bằng chỉ thị hình thái 20

1.5.2 Nghiên cứu đa dạng di truyền cây bí đỏ bằng chỉ thị phân tử ADN 23

1.6 Nghiên cứu bản đồ di truyền phân tử nguồn gen bí đỏ 30

1.7 Một số nhận xét rút ra từ tổng quan tài liệu 33

CHƯƠNG II VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ……… 36

2.1 Vật liệu nghiên cứu 36

2.1.1 Các mẫu giống bí đỏ sử dụng làm vật liệu 36

2.1.2 Chỉ thị phân tử SSR 36

2.2 Nội dung nghiên cứu 37

2.3 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 37

2.4 Phương pháp nghiên cứu 38

2.4.1 Phương pháp mô tả, đánh giá đặc điểm nông sinh học chính của các mẫu giống bí đỏ 39

2.4.2 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu hóa sinh liên quan đến chất lượng 42

2.4.3 Phương pháp xác định mẫu giống bí đỏ triển vọng 45

2.4.4 Phương pháp đánh giá đa dạng di truyền của các mẫu giống bí đỏ sử dụng chỉ thị phân tử SSR 46

2.4.5 Phương pháp xác định chỉ thị liên kết với tính trạng hàm lượng chất khô 48

2.4.6 Phương pháp xử lý số liệu và phân tích kết quả 49

CHƯƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 50

3.1 Kết quả đánh giá đặc điểm nông sinh học chính của các mẫu giống bí đỏ nghiên cứu 50

3.1.1 Khả năng sinh trưởng và phát triển của các mẫu giống bí đỏ 50

3.1.2 Đánh giá năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất 59

3.1.3 Đánh giá một số chỉ tiêu chất lượng của các mẫu giống bí đỏ 62

3.1.4 Xác định một số mẫu giống bí đỏ triển vọng sử dụng làm vật liệu chọn tạo giống và giới thiệu sản xuất theo hướng hàm lượng chất khô, năng suất cao 66

3.2 Kết quả đánh giá đa dạng di truyền các mẫu giống bí đỏ sử dụng chỉ thị phân tử 70

3.2.1 Kết quả tách chiết và tinh sạch ADN tổng số 70

3.2.2 Đánh giá sự đa hình của các chỉ thị SSR với tập đoàn bí đỏ nghiên cứu 71

3.2.3 Quan hệ di truyền giữa các mẫu giống bí đỏ trong tập đoàn 71

3.3 Xác định chỉ thị phân tử liên kết hàm lượng chất khô cao phục vụ chọn tạo giống bí đỏ chất lượng 82

3.3.1 Lựa chọn bố mẹ và lai tạo, đánh giá, chọn lọc tổ hợp lai F 1 thích hợp cho nghiên cứu 82

3.3.2 Đánh giá hàm lượng chất khô ở quần thể con lai F 2 90

3.3.3 Đánh giá kiểu gen của giống bố mẹ và quần thể F 2 93

3.3.4 Xây dựng bản đồ liên kết di truyền ở cây bí đỏ và xa ́ c đi ̣nh chỉ thi ̣ liên kết vơ ́ i tính trạng hàm lượng chất khô 95

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 101

1 Kết luận 101

2 Đề nghị 102

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ

LIÊN QUAN TỚI LUẬN ÁN 103

TÀI LIỆU THAM KHẢO 104

DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC 119

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

ADN Axít Deoxyribonucleic (Deoxyribonucleic acid)

AFLP Đa hình chiều dài đoạn nhân bản (Amplified Fragment Length

Polymorphism) AVRDC Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Rau Châu Á; nay là

Trung tâm Rau Thế giới (Asian Vegetable Research and Development Centre; now changed to World Vegetable Center)

Bp Cặp bazơ (Base pairs)

RCB Khối Ngẫu nhiên đủ (Randomized Completely Block)

CTAB Dung dịch đệm Cetyl trimethylammonium bromide

dNTP Deoxynucleotide triphosphates

HLCK Hàm lượng chất khô

IPGRI Viện Tài nguyên di truyền thực vật Quốc tế; nay là Viện Đa

dạng sinh học Quốc tế (International Plant Genetic Resources Institute, now changed to Bioversity International)

ISSR Đoạn lặp trình tự đơn (Inter - Simple Sequence Repeat)

KLTB Khối lượng trung bình

Locus Locut (Vị trí của gen trên nhiễm sắc thể)

Maker Chỉ thị

Locus Locut (Vị trí của gen trên nhiễm sắc thể)

NSLT Năng suất lý thuyết

NSTT Năng suất thực thu

RAPD ADN đa hình nhân ngẫu nhiên (Random Amplified

Polymorphic DNAs)

PCR Phản ứng chuỗi Polymerase (Polymerase Chain Reaction) PIC Hệ số Thông tin đa hình (Polymorphism Information Content) Ppm Phần triệu (Parts per million)

SNP Đa hình Nucleotide đơn (Single Nucleotide Polymorphism) TGST Thời gian sinh trưởng

TNTV Tài nguyên thực vật

UPOV Hiệp hội bảo hộ giống cây trồng mới

(Union for the Protection of New Varieties of Plants) WHO Tổ chức Y tế Thế giới (World Health Organization)

DANH MỤC BẢNG

TT Nội dung Trang

1.1 Các nhóm loài và phân bố của Chi Cucurbita ……… 6

1.2 Thành phần dinh dưỡng của bí đỏ ……… 12

1.3 Thành phần hóa học và dinh dưỡng của cây bí đỏ ……… 14

1.4 Diện tích, năng suất và sản lượng một số cây rau họ bầu bí trên thế giới năm 2019, 17

1.5 Diện tích, năng suất và sản lượng bí đỏ ở Việt Nam của năm 2020 … 19

3.1 Phân nhóm các mẫu giống bí đỏ nghiên cứu theo đặc điểm hình thái thân, lá 52

3.2 Phân nhóm các mẫu giống bí đỏ theo đặc điểm hình thái quả 56

3.3 Phân nhóm các mẫu giống bí đỏ nghiên cứu theo các yếu tố cấu thành năng suất 60

3.4 Một số chỉ tiêu chất lượng của các mẫu giống bí đỏ nghiên cứu 63

3.5 Kết quả chọn lọc 14 mẫu giống bí đỏ có triển vọng theo chương trình chọn dòng (Selection Index) 67

3.6 Thông tin của 14 mẫu giống bí đỏ địa phương được tuyển chọn 69

3.7 Đa hình các locut SSR ở các mẫu giống bí đỏ 77

3.8 Các mẫu giống bí đỏ được sử dụng làm vật liệu lai tạo 83

Bảng 3.9 Các tổ hợp lai bí đỏ tạo quần thể lai theo hướng 84

hàm lượng chất khô cao 84

3.10 Kết quả phát triển quả thu hoạch tổng số hoa lai của các tổ hợp lai bí đỏ theo hướng có hàm lượng chất khô cao 85

3.11 Kết quả lai ta ̣o quần thể F1 bí đỏ theo hướng hàm lượng chất khô 88

3.12 Thông tin về đặc điểm nông học và chất lượng của dòng bố mẹ lai tạo quần thể xác định chỉ thị liên kết hàm lượng chất khô cao ở bí đỏ 89

3.14 Hàm lượng chất khô của 120 dòng F3 bí đỏ 91

3.16 Đặc điểm các nhóm liên kết trong bản đồ liên kết di truyền của quần thể con lai F2 (SĐK 3630 x SĐK 8571) 97 3.17 QTL và chỉ thi ̣ liên kết với QTL qui đi ̣nh hàm lượng chất khô 999

DANH MỤC HÌNH

Hình Nội dung Trang

2.1 Sơ đồ cách tiếp cận nghiên cứu của luận án 39

3.1 Thời gian sinh trưởng của 132 mẫu giống bí đỏ địa phương trong nghiên cứu 50

3.2 Chiều dài lá, chiều rộng lá của tâp đoàn bí đỏ nghiên cứu 53

3.3 Minh họa một số trạng thái đặc trưng của tính trạng về lá 54

3.4 Một số hình ảnh về lá của các mẫu giống 55

trong tập đoàn bí đỏ nghiên cứu 55

3.5 Phân nhóm tập đoàn nguồn gen bí đỏ theo hình dạng quả 56

3.6 Một số hình ảnh về hình dạng quả của tập đoàn bí đỏ 57

3.7 Chiều dài và đường kính quả của tập đoàn bí đỏ nghiên cứu 57

3.8 Phân nhóm màu thịt quả của các mẫu giống bí đỏ 58

3.9 Ảnh đại diện màu thịt quả của các mẫu giống bí đỏ 58

3.10 Một số hình ảnh về màu thịt quả của mẫu giống bí đỏ 59

3.11 Hàm lượng chất khô của các mẫu giống bí đỏ nghiên cứu 64

3.12 Kết quả điện di ADN tổng số của 132 mẫu giống bí đỏ nghiên cứu trên gel agarose 1% 70

3.13 Biến động kích thước alen tại các locut SSR nghiên cứu 71

3.14 Hình ảnh nhận dạng kiểu gen của một số mẫu giống bí đỏ bằng chỉ thị CMTp127 trên gel polyacrylamide 8% 72

3.15 Hình ảnh nhận dạng kiểu gen của một số mẫu giống bí đỏ bằng chỉ thị CMTm232 trên gel polyacrylamide 8% 73

3.16 Hình ảnh nhận dạng kiểu gen của một số mẫu giống bí đỏ bằng chỉ thị CMTm259 trên gel polyacrylamide 8% 73

3.17 Hình ảnh nhận dạng kiểu gen của một số mẫu giống bí đỏ bằng chỉ thị CMTm120 trên gel polyacrylamide 8% 74

3.18 Hình ảnh nhận dạng kiểu gen của một số mẫu giống bí đỏ bằng chỉ thị CMTp182 trên gel polyacrylamide 8% 74 3.19 Hình ảnh nhận dạng kiểu gen của một số mẫu giống bí đỏ bằng chỉ thị CMTp193 trên gel polyacrylamide 8% 75 3.20 Hình ảnh nhận dạng kiểu gen của một số mẫu giống bí đỏ 75 bằng chỉ thị CMTp233 trên gel polyacrylamide 8% 75 3.21 Hình ảnh nhận dạng kiểu gen của một số mẫu giống bí đỏ bằng chỉ thị CMTp248 trên gel polyacrylamide 8% 76 3.22 Hình ảnh nhận dạng kiểu gen của một số mẫu giống bí đỏ bằng chỉ thị CMTp107 trên gel polyacrylamide 8% 76 3.23 Hình ảnh nhận dạng kiểu gen của một số mẫu giống bí đỏ bằng chỉ thị CMTm252 trên gel polyacrylamide 8% 77 3.24 Sơ đồ hình cây về mối quan hệ di truyền của các mẫu giống bí đỏ nghiên cứu 80 3.25 Hàm lượng chất khô của các dòng F3 và bố mẹ bí đỏ lai tạo 90 3.26 Hình ảnh nhận dạng ADN để xác đi ̣nh chỉ thi ̣ cho đa hình giữa hai giống

bí đỏ bố, me ̣ (SĐK 3630 và SĐK 8571) bằng các cặp mồi SSR 933.27 Nhận da ̣ng ADN của các cá thể con lai F2 (SĐK 3630 x SĐK 8571) với chỉ thị CMTp210, CMTm164 và CMTp26 94 3.28 Hình ảnh bản đồ liên kết di truyền cây bí đỏ xây dựng từ quần thể con lai F2 (SĐK3630 x SĐK 8571) với 69 chỉ thị SSR 96 3.29 Bản đồ chỉ thi ̣ phân tử liên kết với tính trạng qui đi ̣nh lượng chất khô ở

bí đỏ 99

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu

Cây bí đỏ tên tiếng Anh là Pumkin, hay còn gọi là bí ngô, bí rợ, là tên

gọi chung của một số loài thuộc chi Cucurbita, họ bầu bí (Cucurbitaceae),

có nguồn gốc nhiệt đới Châu Mỹ [99]; là một trong nhiều loại rau quan trọng trên thị trường mang lại giá trị kinh tế cao cho người nông dân [13]

Là cây trồng phổ biến và rất được ưa chuộng trên thế giới bởi giá trị dinh dưỡng và giá trị y dược của nó Bí đỏ là cây sử dụng được hầu hết các bộ phận như lá non, ngọn, nụ hoa, quả non, quả già, hạt bí làm thực phẩm rất ngon, có thành phần dinh dưỡng đa dạng và phong phú, giàu a xít a min, vitamin và khoáng chất, đặc biệt cùi bí hay còn gọi là phần thịt quả bí chứa protit, lipit, đường, xanhthophin các vitamin A, B1, B2, C và nhiều nguyên tố vi lượng, như Fe, Mn, Cu, Zn nhất là có chứa nhiều carotene rất cao, một chất mang tính oxy hóa mạnh, rất tốt cho cơ thể để tăng cường khả năng miễn dịch, phòng bệnh và chống lão hóa và có tỷ lệ chất xơ cao rất tốt cho sức khỏe con người, nâng cao hệ miễn dịch và kéo dài tuổi thọ [33], [48], [56]

Ở Việt Nam, bí đỏ được trồng rộng rãi ở nhiều vùng từ rất lâu đời tạo nên nguồn di truyền các giống bí đỏ ở nước ta rất phong phú Nhiều giống bí

đỏ địa phương có chất lượng rất tốt, thích hợp với thị hiếu của người tiêu dùng trong nước Hiện nay, chỉ thị ADN được sử dụng nhiều trong nghiên cứu quan hệ di truyền, phát sinh chủng loại và phân loại phân tử; trong lập bản đồ liên kết di truyền, nhận biết gen; và trong chọn giống bao gồm đánh giá đa dạng di truyền, nhận biết giống, chọn lọc các tính trạng kháng bệnh, chống chịu các điều kiện bất lợi của môi trường, năng suất và phẩm chất giống Trong đó chỉ thị SSR đã được sử dụng rộng rãi để đánh giá đa dạng di truyền họ bầu bí vì kỹ thuật SSR ưu việt hơn các chỉ thị khác như: Cho nhiều alen trong một locut; Phân bố đều trong genome; SSR cho thông tin cụ thể hơn so với di truyển ty thể theo đường mẹ (vì có mức đột biến cao) và di

truyền theo cả bố và mẹ; Là chỉ thị đồng trội, có tính đa hình và đặc thù cao,

có thể lặp lại các thí nghiệm, sử dụng ít ADN, rẻ tiền và dễ tiến hành [17] Các giống bí đỏ đang trồng chủ yếu ở nước ta là các giống F1, các giống được nhập nội, cho năng suất cao những chất lượng còn hạn chế Các giống bí

đỏ địa phương chủ yếu được trồng tại các tỉnh miền núi, năng suất tuy không cao nhưng cho chất lượng tốt, có khả năng chống chịu bệnh tốt Vì vậy, nguồn gen bí đỏ địa phương có nguy cơ bị xói mòn Việc phân lập gen dựa trên các phương pháp di truyền và sử dụng chỉ thị di truyền hiệu quả của nguồn gen cây trồng địa phương nói chung và nguồn gen bí đỏ nói riêng cần phải được nghiên cứu sâu hơn Hàm lượng chất khô trong quả bí đỏ là chỉ tiêu quan trọng, liên quan đến chất lượng của bí đỏ Hàm lượng chất khô trong quả cao hay thấp phụ thuộc chủ yếu vào đặc tính di truyền của giống và điều kiện canh tác Việc nghiên cứu xác định chỉ thị phân tử liên kết với tính trạng hàm lượng chất khô cao sẽ tiếp giúp các nhà chọn tạo giống xác định nhanh chóng

và chính xác tổ hợp bố mẹ mang gen qui định tính trạng hàm lượng chất khô cao Để khai thác nguồn tài nguyên phong phú đó nghiên cứu sinh thực hiện

đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử phục vụ chọn tạo giống bí đỏ (Cucurbita spp.) có hàm lượng chất khô cao” giúp xác định được nguồn gen

bí đỏ có năng suất cao, chất lượng tốt, đặc biệt có hàm lượng chất khô cao, phục vụ cho công tác chọn tạo giống bí đỏ trong nước cũng như là phong phú nguồn giống chất lượng cao cho sản xuất bí đỏ ở nước ta

2 Mục tiêu của đề tài

- Xây dựng cơ sở dữ liệu đánh giá được đặc điểm nông sinh học chính

và đánh giá đa dạng di truyền ở mức phân tử của 132 mẫu giống, phục vụ công tác bảo tồn và khai thác sử dụng nguồn gen bí đỏ ở Việt Nam

- Tuyển chọn và xác định được một số nguồn gen và phát triển chỉ thị nhận dạng, sử dụng làm vật liệu lai tạo để xác định chỉ thị liên kết theo hướng chất khô

- Xây dựng được QTL và xác định các chỉ thị SSR liên kết với tính trạng hàm lượng chất khô

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

3.1 Ý nghĩa khoa học

Kết quả của luận án đã xây dựng được cơ sở dẫn liệu khoa học về đặc điểm nông sinh học, mức độ đa dạng di truyền của tập đoàn giống bí đỏ địa phương phục vụ cho công tác chọn tạo giống bí đỏ mới và phát triển đáp ứng nhu cầu thị trường trong nước và xuất khẩu Đề tài cũng xác định được locut gen liên quan đến hàm lượng chất khô cao, tạo nguồn vật liệu phục vụ công tác chọn tạo giống mới

Luận án là nguồn dẫn liệu tham khảo hữu ích cho công tác nghiên cứu và giảng dạy liên quan đến cây bí đỏ

3.2 Ý nghĩa thực tiễn

Đề tài đã xác định được một số mẫu giống bí đỏ triển vọng về năng suất, hàm lượng chất khô Xác định QTL quy định hàm lượng chất khô và các chỉ thị liên kết là nguồn vật liệu cho ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống bí đỏ có hàm lượng chất khô cao tại Việt Nam

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

4.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là 132 mẫu giống bí đỏ chọn lọc từ tập đoàn giống đang được lữu giữ tại Ngân hàng gen cây trồng Quốc gia của Trung tâm Tài nguyên thực vật có nguồn gốc địa lý và đặc điểm nông sinh học khác nhau

4.2 Phạm vi, thời gian nghiên cứu

- Nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống bí đỏ đã được thu thập và đang lưu giữ tại Ngân hàng gen cây trồng Quốc gia

- Các thí nghiệm của đề tài được thực hiện tại Trung tâm Tài nguyên thực vật, Viện Nghiên cứu Rau Quả, Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm, Viện Bảo vệ thực vật trong thời gian từ 2016 - 2020

5 Những đóng góp mới của luận án

Góp phần xây dựng bộ cơ sở dữ liệu về đặc điểm nông sinh học, đa

dạng di truyền của tập đoàn 132 mẫu giống bí đỏ, phục vụ công tác bảo tồn và khải thác nguồn gen bí đỏ ở Việt Nam Xác định được 14 mẫu giống bí đỏ có triển vọng về năng suất cao (> 15 tấn/ha), hàm lượng chất khô cao (> 6,0%) Trong đó có 02 giống Nhum xí – SĐK 8387, thu thập tại Sơn La và giống Bí đỏ gáo SĐK 3630, thu thập tại Thái Nguyên có hàm lượng chất khô cao nhất trong tập đoàn nghiên cứu tương ứng 19,0%

và 13,3%

- Đã xác định được 01 tổ hợp lai bí đỏ trong đó giống Bí đỏ gáo SĐK 3630 làm mẹ, có hàm lượng chất khô 13,3% lai với giống Nhúm xí SĐK 8571, làm bố, có hàm lượng chất khô thấp 4,0% qua đó xác định phân tử liên kết với tính trạng hàm lượng chất khô cao và tổ hợp lai triển vọng cho phát triển giống

- Đã xác định được các chỉ thị phân tử đối với 10 locut cho nhận dạng alen đặc trưng của 10 mẫu giống bí đỏ khác nhau Các chỉ thị phân tử này có thể sử dụng cho việc xác định nguồn gen bó đỏ phục vụ cho công tác bảo tồn, nhận dạng, bảo hộ giống v.v

- Đã xác định được chỉ thị CMTp133 nằm trong nhóm liên kết CK1 liên kết với QTL quy định hàm lượng chất khô với khoảng cách là 3,2

LG-cM và CMTm 236 nằm trong nhóm liên kết LG-CK4 liên kết với QTL quy định hàm lượng chất khô với khoảng cách là 4,7 cM Đây là những thông tin

và vật liệu phân tử có giá trị di truyền cho công tác chọn tạo giống bí đỏ chất lượng cao ở trong nước

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Cơ sở khoa học của đề tài

Nước ta có nguồn gen cây bí đỏ rất phong phú, việc điều tra thu thập các giống bí đỏ địa phương và các giống bí đỏ nhập nội hình thành tập đoàn quĩ gen bí đỏ sẽ tạo nguồn vật liệu cho công tác chọn tạo giống bí đỏ

Trong thực tế sản xuất ở nước ta, nhiều giống bí đỏ địa phương đã được người dân trồng, tuyển chọn theo phương pháp dân gian chọn lọc tự nhiên

Do đó, cây bí đỏ cần được nghiên cứu có hệ thống để định hướng tuyển chọn những nguồn gen/giống tốt, năng suất cao và chất lượng tốt, nhất là hàm lượng chất khô trong bí đỏ cần được nghiên cứu sâu hơn, đáp ứng nhu cầu thị hiếu của thị trường nội địa và xuất khẩu Nghiên cứu đa dạng về loài thường

là đối tượng được khai thác mục đích kinh nguồn gen để phân loại, phân lập

và xác định các mẫu giống bí đỏ triển vọng trong tập đoàn sẽ góp phần xây dựng các hướng khai thác sử dụng bền vững các nguồn gen bí đỏ ở Việt Nam Việc mô tả đánh giá các đặc điểm nông sinh học, năng suất, chất lượng cũng như đánh giá đa dạng sử dụng chỉ thị phân tử là bước đầu tiên quan trọng và cần thiết nhằm phát hiện ra các tính trạng hữu ích để giới thiệu cho người sản xuất, các nhà chọn tạo giống; đồng thời cung cấp cơ sở dữ liệu phục vụ công tác bảo tồn nguồn gen cây bí đỏ Xác định được chỉ thị liên kết với locut gen qui định hàm lượng chất khô, sẽ được sử dụng để xác định sự có mặt của alen qui định chất khô cao Với sử dụng chỉ thị phân tử cho phép các nhà chọn giống xác định được chính xác gen/lucut gen qui định tính trạng chất khô cao trong các mẫu giống bí đỏ của tập đoàn nghiên cứu Phương pháp trong lập bản đồ di truyền liên kết là sử dụng các quần thể tạo ra từ các phép lai được kiểm soát, với quần thể được tạo ra từ phép lai hai bố mẹ Việc phân tích thống kê kiểu gen và kiểu hình của các cá thể ở quần thể phân li sẽ giúp tìm ra các vùng trên nhiễm sắc thể có thể có liên quan đến tính trạng cần nghiên cứu [29]

1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu cây bí đỏ

1.2.1 Nguồn gốc và phân loại nguồn gen bí đỏ

Chi Cucurbita có nguồn gốc từ Châu Mỹ, nhưng đã được trồng rộng rãi

khắp các châu lục khác từ sau thế kỷ 16 [87],[88]

Theo một số tác giả, chi Cucurbita bao gồm 15 loài, phân thành 7 nhóm

chính, với năm loài trồng phổ biến [69],[56],[99] được tóm tắt trong Bảng 1.1

Bảng 1.1 Các nhóm loài và phân bố của chi Cucurbita

Nhóm Argyrosperma

C argyrosperma C Hubera

subsp argyrosperma

subsp sororia (L.H Bailey) L

Merrick & D.M Bates

Mexico, Trung Mỹ, phía Tây Nam Hoa Kỳ

Bờ biển Thái Bình Dương từ Mexico đến Nicaragua

Nhóm Ficifolia

C ficifolia Bouchéa Từ vùng đất cao Mexico đến Nam

Chi lê và Argentina

subsp fraterna (L.H Bailey) Filov

subsp ovifera (L.) Harz

subsp ozarkana D.S Decker

subsp pepo

subsp texana (Scheele) Filov

C.ecuadorensis H.C Cutler &

Whitaker

Phía bắc Mexico và Nam Hoa Kỳ Đông Bắc Mexico

Nam và Trung tâm Hoa Kỳ

Texas và Đông Nam Hoa Kỳ

Bờ biển Thái Bình Dương của Ecuador

subsp martinezil (L.H Bailey) T.W

Walters & D.S Decker

C lundelliana L.H Bailey

Quận Palm Beach, Florida, Hoa Kỳ Veracruz, Mexico

Mexico vùng đất thấp Yucatan, Guatemala, Belize

a Loài trồng trọt; b Cây lâu năm;

Nguồn: Merrick, 1995 và Sanjur et al., 2002 [73],[99]

Nghiên cứu của Zheng Yi-Hong et al., (2013) cho rằng, dựa trên phân

tích DNA lục lạp, nhóm xerophytic được cho là tổ tiên của các thành viên

nhóm mesophytic [113] Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng loài C ficifolia, một loài thuộc nhóm mesophytic có liên hệ gần gũi với loài C foetidissima và C pedatifolia thuộc nhóm xerophytic

Loài C maxima có nguồn gốc ở khu vực ôn đới ẩm miền Nam Mỹ và vùng đất thấp của Bolivia Loài hoang dại C.maxima subsp andreana

(Naudin) Filov được coi là tổ tiên của nó [99]

Loài C moschata được thuần hóa ở Mexico, ven biển Peru và

Guatemala Các bằng chứng khảo cổ có niên đại từ 7660 năm trước công nguyên đã được tìm thấy ở sườn phía tây của dãy núi Andes ở phía bắc Peru

Robinson & Decker-Walters (1997) cho rằng Mexico và phía bắc của Nam Mỹ là hai trung tâm thuần hóa độc lập của loài này [97], [99], [37] Những nghiên cứu gần đây về các mối quan hệ phát sinh giữa các loài hoang

dã và loài thuần trong chi Cucurbita, chủ yếu dựa trên dữ liệu ADN cho rằng, loài tổ tiên của C moschata có thể là loài hoang dại C argyrosperma subsp sororia L Merrick & D.M Bates, (1995) được tìm thấy ở vùng đất thấp phía bắc Nam Mỹ Từ thế kỷ 17, cây trồng thuộc loài C moschata đã lan rộng ở tất

cả các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới của các châu lục khác [73]

C pepo được thuần hoá độc lập ở hai khu vực, phía nam Trung Mỹ từ loài hoang dã C pepo subsp texana (Scheele) Filov, và ở Mêxicô từ loài hoang dã C pepo subsp Fraterna Filov [99] Hạt và vỏ của C pepo đã được

tìm thấy với niên đại 10,000-30,000 trước công nguyên ở Florida, 7,000-9,000 trước công nguyên ở Mexico và khoảng 5.000 trước công nguyên ở Illinois

[97] C pepo được đưa đến châu Âu vào thế kỷ 16 Loài này có khả năng chịu nhiệt kém hơn C moschata và do mục đích trồng thương mại làm cảnh trong

dịp lễ Halowin nên loài này ngoài châu Mỹ nó được trồng chủ yếu ở châu Âu Nhưng cũng có tác giả cho rằng, họ bầu bí trên thế giới có 120 chi, 1000

loài, riêng chi Cucurbita có 27 loài, trong đó có 5 loài trồng trọt Các loài được

phân thành 9 nhóm, trong đó 2 nhóm chịu hạn và 7 nhóm không chịu hạn [70]

Tác giả Võ Văn Chi [1] cho rằng C pepo có nguồn gốc Châu Phi nhiệt đới;

C maxima có nguồn gốc nhiệt đới châu Mỹ, còn C moschata gốc ở Viễn Đông,

thường được trồng ở đồng bằng và trung du miền Bắc nước ta

1.2.2 Đặc điểm thực vật và đặc điểm sinh sản của cây bí đỏ

1.2.2.1 Đặc điểm thực vật học của cây bí đỏ

Các loài cây trồng thuộc chi Cucurbita là cây hàng năm, thân thảo, có

tua cuốn bên, tua cuốn phân 3-4 nhánh; thân góc cạnh không sắc, có đặc tính

bò lan, phân nhánh mạnh mẽ

Hệ thống rễ phát triển mạnh, rễ chính ăn sâu và rễ phụ ăn lan rộng nên khả năng chịu hạn tốt Rễ phụ thường mọc ở các đốt đầu thời kỳ phát triển

Lá đơn, mọc cách, không có lá kèm; cuống lá có rãnh, chiều dài cuống lá biến động lớn; lá rộng hình ovan có đường xẻ sâu như hình tim ở gốc phiến

lá, lá phân thùy nông có từ 5-7 thùy, toàn bộ lá phủ lông, đôi khi có đốm bạc

ở mặt trên, phiến lá có 3 gân cơ sở, mép lá có răng cưa

Hoa đơn tính mọc đơn độc, có đường kính lớn, màu vàng chanh đến cam đậm; tràng hoa hợp, hình chuông phân 5 cánh, lá đài rời hình dùi; hoa đực có cuống dài, nhị 3, chỉ nhị rời, bao phấn thường hợp thành một thể xoắn dài; hoa cái có cuống ngắn, bầu dưới 1 ngăn, hình elip, dạng dày, chỉ nhụy 3, núm nhụy hai thùy

Quả bí đỏ là quả nạc với rất nhiều dạng quả, có tới 14 dạng như hình cầu, hình trứng, hình quả lê, hình trụ v.v với màu sắc và kiểu vân trên vỏ quả

vô cùng đa dạng do có 9 màu sắc chính và sự đan xen màu giữa chúng Vỏ quả có thể có một màu hoặc có đốm màu hoặc phân thành các sọc kẻ Khối lượng quả biến động lớn, thông thường từ 0,5 kg đến 10 kg, trong một số trường hợp ở châu Mỹ, có giống bí ngô cho quả đạt từ 450 - 900kg Thịt quả

có thể màu trắng, màu vàng nhạt đến đậm, hoặc màu cam.v.v Ruột chứa nhiều hạt ở giữa quả Cuống quả loe hoặc không loe [48]

Hạt hình trứng, dẹt, kích thước thay đổi tùy giống, loài, vỏ hạt màu trắng, màu kem hoặc nâu đôi khi màu sẫm, bề mặt hạt nhẵn hoặc hơi thô ráp Hạt nảy mầm kiểu epigeal (nảy mầm trên mặt đất), thân mầm dài 2-3 cm, lá mầm hình elip dài 2-4cm [48]

Thông thường rất khó phân biệt ba loài C moschata, C maxima và C pepo, đặc biệt là giữa C moschata và C maxima Cách phân biệt dễ nhất là quan sát sự khác biệt của thân, lá và cuống quả Loài C moschata có cuống

quả cứng, góc cạnh trơn, loe về phía cuống quả; thân cứng, có rãnh trơn và lá

mềm, phân thùy vừa phải Loài C maxima có cuống quả mềm, tròn không loe, thân tròn và mềm, lá thường không phân thùy Loài C pepo có cuống quả

góc cạnh sắc, đôi khi hơi loe, thân góc cạnh, có rãnh và có lông cứng, lá xẻ thùy thường sâu, lá có lông cứng [48]

1.2.2.2 Đặc điểm sinh sản của cây bí đỏ

Hoa là cơ quan sinh sản của họ bầu bí Bí đỏ thuộc nhóm hạt kín, sinh sản hữu tính, đặc trưng của sinh sản hữu tính là tăng khả năng thích nghi của thế hệ sau đối với môi trường sống luôn biến đổi, và tạo được sự

đa dạng di truyền cung cấp nguồn vật liệu phong phú cho chọn lọc tự nhiên và tiến hóa

Hầu hết cây họ bầu bí là cây thụ phấn chéo, có hoa lớn để hấp dẫn các loại côn trùng đến thụ phấn Do đó, trong nhân giống ngân hàng gen, khả năng giữ nguyên đặc điểm di truyền của chúng phụ thuộc vào sự cách ly khỏi các loại côn trùng bằng sử dụng các lều, lồng, nhà kính, và hệ thống tương tự

để bảo vệ, sử dụng lao động là con người để thực hiện thụ phấn có kiểm soát Cấu tạo của hoa bí đỏ: trên có đài hoa, cánh hoa, một bông hoa chỉ có nhị (là cơ quan sinh dục đực) là hoa đực hoặc nhụy Bộ phận cái của hoa bí có đầu nhụy, ống phấn và bầu nhụy (chứa noãn), bộ phận đực có bao phấn (chứa hạt phấn)

Thụ phấn là quá trình vận chuyển tới núm nhụy sẽ nảy mầm Khi ống phấn của bí đỏ xuyên qua vòi nhụy, đưa đến lỗ túi phôi, túi phôi giải phóng ra

2 nhân (hai giao tử), một nhân sẽ hợp với tế bào trứng, thành hợp tử 2n, nhân còn lại hợp với nhân lưỡng bội ở trung tâm túi phấn, dẫn đến nhân tam bội 3n khởi đầu nối nhũ cung cấp dinh dưỡng cho phôi Noãn thụ tinh (chứa hợp tử

và tế bào tam bội) phát triển thành hạt Hạt phấn bí đỏ do noãn đã được thụ tinh kết hợp thành Quả bí đỏ được hình thành do bầu nhụy phát triển thành Quá trình chín của quả bao gồm những biến đổi về mặt sinh lí, sinh hóa làm cho quả chín có độ mềm, màu săc, hương vị hấp dẫn, thuận lợi cho sự phân tán của hạt

1.2.3 Yêu cầu về điều kiện sinh thái

Theo Gerardus & Grubben, (2004) [48], bí đỏ có khả năng thích ứng tương đối rộng, có thể trồng ở những vùng nhiệt đới từ các vùng đất thấp đến

độ cao 2000 m, nhiệt độ thích hợp từ 180C - 270C, ngưỡng nhiệt độ cho ra hoa đậu quả là trên 140C và dưới 320C

C maxima chịu được nhiệt độ thấp tốt hơn C moschata nhưng lại không

chịu được nhiệt độ cao, hầu như không phản ứng quang chu kỳ và chịu bóng

nhẹ Trong khi C moschata là loài chịu nhiệt tốt nhất trong ba loài, gần như không hoặc có phản ứng nhẹ với quang chu kỳ, chịu bóng nhẹ C pepo ưa khí

hậu mát mẻ hơn, chịu ngập úng kém, ít thích nghi với vùng nhiệt đới thấp, đặc biệt trong mùa mưa Cả ba loài chịu hạn trung bình, nhạy cảm với sương giá và ngập úng Chúng không quá khắt khe về đất trồng nhưng ưa đất mùn giàu hữu cơ và màu mỡ, đất trung tính hoặc hơi acid (pH 5,5 - 6,8), riêng

C.pepo có thể trồng được trên đất có pH 5,6 - 8,0

1.3 Vai trò, giá trị sử dụng của cây bí đỏ

1.3.1 Giá trị dinh dưỡng và sử dụng của cây bí đỏ

Bí đỏ cùng họ thực vật với dưa chuột và dưa, nhưng đây là một loại trái cây vì nó chứa hạt giống và là loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, được tiêu thụ như một loại rau Bí đỏ được trồng chủ yếu làm thực phẩm phục vụ con người, thức ăn chăn nuôi, làm thuốc chữa bệnh vì là quả giàu chất béo, chất sắt, canxi và vitamin v , được trồng ở khắp nơi trên thế giới, đặc biệt trồng nhiều ở châu Á (chủ yếu Trung Quốc và Ấn Độ) và châu Phi

Các bộ phận của bí đỏ như quả non, quả già, lá non, lá già, hoa, hạt Ví

dụ như đọt bí dùng làm rau: xào hay nấu canh; có tính thanh nhiệt, nhuận tràng Hoa bí cũng thanh nhiệt nhuận tràng nên có tính thu sáp nhẹ giúp giảm tiết mồ hôi Hoa bí có beta-carotene- một chất tiền sinh tố A khi vào cơ thể sẽ chuyển hoá thành vitamin A với hiệu suất khoảng 25% Nhiều món ăn ngon như: luộc, xào, nấu canh, nấu chè, cháo và các món ăn chay Tác dụng của bí đỏ: thanh nhiệt, giải khát, chữa bệnh quáng gà, khô mắt, giảm béo, phòng chống bệnh tim mạch, trị bệnh tiểu đường, nhuận tràng Hạt bí cũng có tác dụng như: làm hạt ăn ngày tết, trị giun sán, có khả năng ức chế kháng thể IgE trong một vài trường hợp dị ứng, trị bệnh tiết niệu và ung thư [118]

Không chỉ chứa nhiều chất dinh dưỡng, bí đỏ còn là một loại quả được phái đẹp lựa chọn để dưỡng da, chống lão hoá và ngăn ngừa những nếp nhăn

mớ i Nguồn vitamin A, E vừa giúp mắt sáng hơn vừa là chất chống oxy hoá

tự nhiên rất tốt cho da (nhất là da nhờn) Cùi bí đỏ giã nát làm mặt nạ hoặc bôi nước ép lên mặt cũng có tác dụng bổ dưỡng và làm tươi mới đối với da Nghiên cứu của Gerardus & Grubben [48] cho thấy: Trong 100g thịt quả chứa: 0,8-2g protein, 3,3-11g glucid, 0,1-0,5g lipid, 0,29mg vitamin A, 0,5mg vitamin E, 8mg vitamin C, 0,4mg vitamin PP, 0,06mg vitamin B1, 0,03mg vitamin B2, 0,mg vitamin B5, 0,07mg vitamin B6, 0,001mg vitamin B8, 0,025mg vitamin B9 Bên cạnh đó, bí đỏ còn chứa tỷ lệ chất xơ cao và các khoáng vi lượng như kali, phốtpho, canxi, magnê, lưu huỳnh, clo, sắt, đồng, kẽm, iốt và Bo (Bảng 1.2)

Bảng 1.2 Thành phần dinh dưỡng của bí đỏ

TT Thành phần dinh dưỡng của 100 g Giá trị

2 Lipid (g) trong đó:

+ Chất bão hòa:

+ Chất không bão hòa đa:

+ Axit béo không bão hòa đơn:

Trong các loại quả chứa hàm lượng dinh dưỡng cao, bí đỏ được xếp ở vị trí đầu tiên Trong bí đỏ có chứa sắt, kali, photpho, nước protein thực vật, gluxit, … các a xit béo linoleic, cùng với các loại vitamin C, B1, B2, B5, B6,

PP, beta caroten (tiền chất của vitamin A) Ăn bí đỏ rất tốt cho não bộ vì có chứa nhiều chất axit glutamine đây là một chất có vai trò quan trọng trong việc trợ giúp phản ứng chuyển hóa ở các tế bào thần kinh và não bồi bổ thần kinh, giúp tim khỏe mạnh, mắt sáng, cho giấc ngủ ngon hơn và hỗ trợ cho việc chăm sóc da cũng như làm đẹp, giúp giảm cân Theo Y học cổ truyền [129], cùi bí đỏ

có tác dụng bổ thần kinh, điều hòa tỳ vị, bổ khí lực, nhuận tràng, dùng trị đau đầu, suy nhược thần kinh, chống táo bón Bí đỏ chế biến làm thức ăn như xào, nấu canh, nấu cháo bí đỏ với đậu đen, ăn hàng ngày Hạt bí đỏ chứa dầu béo, nhiều a xít amin: alanin, valin, leucin, histidin, cystin, calanin, arginin, lysine

và một chất cucurbitin có bản chất là a xít amin có tác dụng chữa bệnh giun, sán [118]

Những nghiên cứu gần đây cho thấy bí đỏ có khả năng chống ô xi hóa, kháng khuẩn, kháng nấm, chống sốt rét, thuốc tẩy giun sán, chống mệt mỏi, chống đái tháo đường, chống ung thư, kháng virus, sỏi kháng thể, chất ức chế enzym và chất chống đông máu [102]

Mười bốn chất thuộc nhóm flavonoid và 10 chất thuộc nhóm phenolic đã được xác định trong bí đỏ có liên quan đến hoạt tính sinh học đã được xác định [43] Thành phần hóa học và dinh dưỡng của cây bí đỏ được trình bày ở Bảng 1.3

Khi tiến hành phân tích các thành phần trong hạt bí đỏ, Christophe et al.,

[30] đã xác định trong hạt bí đỏ chứa nhiều vitamin và chất khoáng kể cả kẽm, cùng những acid amin cần thiết như alanin, glycin, glutamin có thể giảm bớt các triệu chứng của bệnh phì đại tuyến tiền liệt Hạt bí đỏ dùng để chế tạo một loại dầu chứa nhiều carotenoid như beta-caroten, alpha-caroten, zéaxanthine, lutein là những chất tiền vitamin [31] Ngoài ra dầu hạt bí đỏ được sử dụng theo cách truyền thống tại một số vùng để chống lở loét ngoài da, hạt dùng để trị nhiễm trùng đường ruột, tẩy giun sán, điều trị tăng huyết áp [48]

Bảng 1.3 Thành phần hóa học và dinh dưỡng của cây bí đỏ

Nội dung Thành phần Dây lá Quả Hạt

Hàm lượng vật chất khô là hàm lượng còn lại của mẫu vật đã được loại

bỏ nước trong quá trình sấy khô

Hàm lượng nước là lượng chất mất đi trong quá trình sấy khô mẫu bằng phương pháp làm khô dưới áp suất thấp theo qui định trong tiêu chuẩn Việt Nam

Hussain et al., (2021) [55] cho rằng các giống bí chất lượng là giống

được xác định có hàm lượng chất khô cao bao gồm cả saccarides, carotenoid, vitamin C và các khoáng chất

Nghiên cứu của Olszanska et al., (2014) [86], [115] cho thấy hàm lượng

chất khô của 20 giống bí đỏ địa phương ở Ethiopia sẽ giảm sau 3 tháng bảo quản kể từ khi thu hoạch Kết quả cho thấy hàm lượng chất khô dao động khá lớn giữa các giống nghiên cứu, trong đó giống có hàm lượng chất khô cao

nhất là giống 8007 đạt 11,0%, giống thấp nhất là 6,0% Hàm lượng chất khô

do đa gen QTL quy định, tuy nhiên cũng phụ thuộc đáng kể vào kĩ thuật canh tác và chăm bón

Ferriol & Pico (2008) [47] và Muenmanee et al., (2016) [77] khuyến cáo

rằng nên thu hoạch quả vào thời điểm 50 ngày từ ngày đậu quả vì chất khô được tích lũy tăng dần từ 6,93 đến 16,0%, tùy thuộc vào vào giống Ví dụ như

giống bí Nhật (C maxima) có hàm lượng chất khô cao nhất khi quả ở giai

đoạn chín hoàn toàn (fully mature stage)

Harvey et al., (1997) [54], ghi nhận hàm lượng chất khô không thay đổi

đáng kể trong thời gian 12 ngày kể từ khi thụ phấn, hàm lượng chất khô bắt đầu tăng và đạt giá trị cao nhất sau 60 ngày

Kết quả nghiên cứu của Paulauskiene et al., (2018) [91] chỉ ra rằng hàm

lượng chất khô thay đổi và đạt mức cao nhất khi bón phân tổng hợp

Trên thế giới, một số giống bí đỏ cải tiến có hàm lượng chất khô cao dao động từ 18-26%, các giống này được đánh giá là có chất lượng cao hơn những giống có hàm lượng chất khô thấp Điều này có thể được giải thích là do số lượng thành tế bào, chất khoáng, protein và sự gia tăng chất rắn hoặc chất khô do sự tích tụ của tinh bột được bổ sung như chất dự trữ

Theo công bố của Duke viết trong “Medicinal Plants of China” [39] khi phân tích các thành phần trong hoa, quả, lá, hạt bí đỏ ở trạng thái khô cho thấy: Trong 100g hoa bí đỏ khô có: Năng lượng: 308 kcal/100g; Protein: 26.9g; lipid: 5.8g; Carbohydrate: 51.9g; Chất xơ: 11.5g; Tro: 15.4g; Khoáng chất: Canxi: 904mg; Phospho: 1653mg; sắt: 19.2mg; Vitamin A: 7692mg; Thiamin (B1): 0.38mg; Riboflavin (B2): 2.12mg; Niacin: 11.54mg; C: 346mg

Trong 100g quả bí đỏ khô có: Năng lượng: 333 Kcal/100g; Protein: 8.6g; Lipid: 2,5 g; Carbohydrate: 81.5g; Chất xơ: 9.9g; Tro: 7.4g; Khoáng chất: Canxi: 296mg; Photpho: 407mg; sắt: 8.6mg; Natri: 99mg, Kali: 4321mg; Vitamin A: 9691mg; Thiamin (B1): 0.37mg; Riboflavin (B2): 0.49mg; Niacin: 6.2mg; C: 173mg;

Trong 100 g lá bí đỏ khô có: Năng lượng 271 Kcal/100g; Protein: 43.8g; Lipid: 4.2g; Carbohydrate: 35.4g; Chất xơ: 15.6g; Tro: 16.7g; Khoáng chất:

Calcium: 1323mg; Phospho: 1000mg; Iron: 60.4mg; Vitamin A: 16979mg; Thiamin (B1): 1.5mg; Riboflavin (B2): 1.8mg; Niacin: 18.8mg; C: 604mg; Trong 100 g hạt bí đỏ khô có: Năng lượng: 578 Kcal/100g; Protein: 30.3g; Lipid: 48.8g; Carbohydrate: 15.7g; xơ: 2g; Tro: 5.1g; Khoáng chất: Canxi: 53mg; Phospho: 1197mg; Iron: 12mg; Vitamin A: 44mg; Thiamin (B1): 0.2mg; Riboflavin (B2): 0.2mg; Niacin: 2,5 mg

Các nghiên cứu đã xác định, quả bí đỏ già có: 87,2% nước; 1,4% chất đạm; 0,5% chất béo; 1,4% chất xơ; có chứa các khoáng chất: Fe, Mg, Cu, Zn; các sinh tố: B1, B2, C, E, K đặc biệt là sinh tố T trong phần ruột bí đỏ giúp ngăn ngừa béo phì và tiêu hóa các thức ăn khó tiêu; có 2 carotenoit là Beta caroten 52,762% và Lutein 15,208% [48]

Ngoài ra, Sanzio, (2001) [100] đánh giá sự tăng trưởng và tích lũy chất dinh dưỡng trong các cơ quan của giống bí lai Tetsukabuto Các mẫu được lấy ở giai đoạn 28, 42, 56, 70, 84, 98 ngày sau gieo để xác định khối lượng của lá, thân, hoa, quả, gốc, rễ Kết quả nghiên cứu cho thấy từ 28 đến 56 ngày sau gieo có sự tăng trưởng chậm, cho tới 56 ngày sau gieo, sau đó khả năng tăng trưởng nhanh

và được tăng cường vào cuối chu kỳ Lượng vật chất khô được tích lũy cao nhất vào thời kì 98 ngày sau gieo và đạt 1.657,92 g/cây Kết quả nghiên cứu cũng chỉ

ra rằng, quả của bí đỏ tích lũy vật chất khô nhiều hơn các bộ phận khác Giai đoạn trước 42 ngày sau gieo việc tích lũy chất dinh dưỡng còn ít, sau đó được tăng dần Ở các bộ phận của cây kali là chất được hấp thu nhiều nhất, sau đó là nitơ và canxi Thứ tự các chất dinh dưỡng được tích lũy: K>N>Ca>P>Mg>S và các chất vi lượng: Fe>Mn>Zn>Cu Thời điểm thu hoạch 98 ngày sau gieo: 69% vật chất khô tích lũy trong quả, 19% trong lá, 8% trong thân cây, 4% trong hoa

và rễ Các chất N, K, S, và Cu tích lũy nhiều hơn ở trong quả, trong khi các chất

P, Ca, Mg, Zn, Fe, và Mn tập trung ở các cơ quan sinh dưỡng

Tóm lại, ở cây bí đỏ hàm lượng chất khô tỷ lệ thuận với giá trị dinh dưỡng, hàm lượng chất khô trong bí đỏ cao, giá trị của cây lớn Hiện nay rất ít công trình

đi sâu nghiên cứu về hàm lượng chất khô của cây rau cũng như cây bí đỏ

1.4 Tình hình nghiên cứu sản xuất bí đỏ trên thế giới và Việt Nam

1.4.1 Tình hình nghiên cứu sản xuất bí đỏ trên thế giới

Trên thế giới, bí đỏ là một trong những cây rau có vị trí quan trọng trong đời sống và trong sản xuất nông nghiệp Sản phẩm sử dụng từ cây bí

đỏ đa dạng gồm quả, nụ, hoa, ngọn, lá non và hạt, được dùng làm rau ăn hàng ngày hoặc làm nguyên liệu cho ngành chế biến thực phẩm Canh tác cây bí đỏ rất dễ dàng, mang lại hiệu quả kinh tế cao, thích nghi rộng ở mọi quy mô sản xuất nông nghiệp từ đầu tư ít ở từng hộ gia đình cho đến lớn ở vùng chuyên canh; trồng được quanh năm; đóng vai trò quan trọng trong chuyển đổi cơ cấu cây trồng, đa dạng sản phẩm nông nghiệp và mang lại thu nhập đáng kể cho người nông dân

Theo thống kê của FAO (tổ chức Nông lương thế giới) năm 2019 [119], tổng diện tích cây họ bầu bí nói chung trên thế giới vào khoảng 1,539 triệu ha với năng suất trung bình đạt 14,88 tấn/ha, sản lượng đạt 22,9 triệu tấn (Bảng 1.4)

Bảng 1.4 Diện tích, năng suất và sản lượng một số cây rau họ bầu bí

trên thế giới, năm 2019 Tên nước Diện tích

Diện tích và sản lượng bí đỏ ở Trung Quốc thuộc Châu Á chiếm nhiều nhất thế giới, trong đó Châu Âu năng suất đạt cao nhất là 25,05 tấn/ha, tiếp đến là châu Mỹ, thấp nhất là châu Phi đạt 7,85 tấn/ha Nhiều nước trên thế giới, nhất là các nước Châu Âu bí đỏ được sử dụng trong lễ hội halloween (lễ hội hóa trang), nhiều nước trồng rất nhiều bí đỏ để xuất khẩu [119]

1.4.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất bí đỏ ở Việt Nam

Cây bí đỏ ở Việt Nam đã được trồng khắp mọi miền đất nước, trải rộng trên lãnh thổ nước ta, từ miền biển, đồng bằng đến trung du và miền đồi núi;

từ những vùng đất tương đối thấp hay trên nương đồi phụ thuộc nước trời [11] Là cây được trồng ở nhiều vùng sinh thái, không kén đất trồng và có thể trồng vào tất cả thời gian trong năm, là một trong nhiều loại rau quan trọng trên thị trường, và mang lại giá trị kinh tế cao cho người nông dân [14] Theo số liệu Tổng cục Thống kê (2021) [21], năm 2020 sản xuất rau đạt

975 nghìn ha với tổng sản lượng đạt 18.040,2 nghìn tấn Cây bí đỏ là một trong số cây rau có diện tích lớn trong họ bầu bí đạt 42 nghìn ha, năng suất bình quân đạt 15,35 tấn/ha với tổng sản lượng đạt 644,6 nghìn tấn chỉ xếp sau dưa chuột (75,7 nghìn ha, sản lượng 1.052,8 nghìn tấn) và dưa hấu (51,8 nghìn ha và 1.255,1 nghìn tấn), tương đương với diện tích của bí xanh Trong khi, cây cà chua diện tích chỉ đạt 25 nghìn ha Là loại quả xếp

vị trí đầu tiên về hàm lượng dinh dưỡng cũng như vitamin, muối khoáng Do vậy, bí đỏ là cây rau ăn quả có đóng góp quan trọng vào tổng sản lượng rau của Việt Nam

Đồng bằng sông Hồng có diện tích trồng bí đỏ lớn nhất cả nước (10,7 nghìn ha), với sản lượng đạt 146,557,9 tấn, tiếp đến là Trung du và miền núi phía Bắc (9,1 nghìn ha) và Tây Nguyên đạt năng suất bình quân 18,68 tấn/ha

có diện tích trồng bí đỏ lớn đứng thứ 3 (8,6 ha) và sản lượng là 160,6 tấn Vùng Tây Nguyên đạt năng suất bình quân 18,67 tấn/ha với sản lượng 150.396,4 tấn (Bảng 1.5)

Bảng 1.5 Diện tích, năng suất và sản lượng bí đỏ ở Việt Nam của

năm 2020

(1000 ha)

Năng suất (tấn/ha)

Sản lượng (1000 tấn)

ăn hàng ngày của bà con dân tộc thiểu số ở địa phương các tỉnh miền núi Do

đó, nguồn gen bí đỏ địa phương có nguy cơ bị xói mòn do sự du nhập các giống lai có năng suất cao

1.5 Nghiên cứu đa dạng di truyền nguồn gen bí đỏ

Nguồn gen chi Cucurbita được lưu giữ tại các Ngân hàng gen đã có

những đóng góp to lớn trong nhiều lĩnh vực Nổi bật là nguồn vật liệu khởi đầu trong chọn tạo giống bí đỏ trên phạm vi toàn cầu, tạo ra hàng loạt giống

thuần và giống ưu thế lai đáp ứng thị hiếu của thị trường và khả năng chịu hạn, chịu nhiệt, và đặc biệt là chống chịu các loại bệnh trên cây bầu bí

Đối với chi Cucurbita nói riêng và cây trồng nói chung, hoạt động mô tả,

đánh giá nguồn gen lý tưởng được thực hiện một cách hệ thống kết hợp trên nhiều phương diện như thông tin về ngôn ngữ học (tên gọi), nguồn gốc địa lý, điều kiện trồng trọt, thông tin về hình thái học, về sinh hoá và về phân tử Điều này giúp vừa bảo tồn, vừa sử dụng tập đoàn nguồn gen hiệu quả nhất

Theo Ales Lebeda et al., (2006) [26], để phân tích đa dạng nguồn gen

cây họ bầu bí, có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau, từ phân tích các đặc điểm hình thái nông học, protein đến các đặc điểm của phân từ ADN Tuy nhiên cho tới nay, ở hầu hết các quốc gia, đặc biệt các nước đang phát triển, nghiên cứu đánh giá đa dạng nguồn gen cây họ bầu bí vẫn chỉ sử dụng phương pháp truyền thống- phương pháp phân tích kiểu hình là chủ yếu và vẫn có giá trị lớn: tập trung vào những tính trạng đặc trưng có giá trị về nông học và sàng lọc những đặc điểm hữu ích của nguồn gen

Tác giả Le et al., (2018) [41] tổng hợp từ một số nghiên cứu của nhóm

tác giả thì đa dạng nguồn gen cây bí đỏ là rất cao cả về loài và dưới loài, thể hiện ở sự biến động lớn về hình thái của hoa, quả và hạt thấy rằng cần phải nghiên cứu sâu hơn về nguồn gen bí đỏ nhất là về khai thác sử dụng hiệu quả nguồn gen bí đỏ mang tính bền vừng Đa dạng di truyền nguồn gen bí đỏ còn

là vật liệu ban đầu cho những nghiên cứu cơ bản, công nghệ sinh học; và là nền tảng cho việc chọn lọc và cải tiến giống bí đỏ, tạo thêm sự đa dạng của các loại thực phẩm và thức ăn chăn nuôi

1.5.1 Nghiên cứu đa dạng di truyền cây bí đỏ bằng chỉ thị hình thái

Trong nghiên cứu tập đoàn mẫu giống bí đỏ, các đặc điểm hình thái có tính ổn định di truyền cao được sử dụng như một chỉ thị để phân tích đa dạng di truyền giữa các mẫu giống bí đỏ Theo phương pháp này, tất cả các tính trạng cần được theo dõi đánh giá với mỗi mẫu giống trong tập đoàn nghiên cứu Sau

đó lựa chọn bộ số liệu từ 15-20 tính trạng có tính ổn định di truyền cao để phân tích bằng các mô hình toán thống kê xác định mức độ đa dạng thông qua cây sơ

đồ phát sinh và hệ số tương đồng/khác biệt Hiện nay, thường sử dụng phần mềm NTSYS pc2.1 để thiết lập bảng hệ số tương đồng và xây dựng sơ đồ mối quan hệ giữa các mẫu nguồn gen [3] Trên thế giới, chỉ thị hình thái được sử dụng kết hợp với chỉ thị sinh hóa và chỉ thị phân tử đã khá thành công trong

việc đánh giá đa dạng nguồn gen, phân loại chi Cucurbita

Nghiên cứu đa dạng di truyền nguồn gen cây bí đỏ đã được nhiều tác giả trên thế giới tiến hành nhằm mục đích đưa ra những cơ sở dữ liệu cung cấp thông tin cho các nhà chọn giống sử dụng khi phát triển các giống mới đối với các tính trạng theo hướng như năng suất, chất lượng cũng như tính chống chịu của chúng [50], [61], [65], [75]

Nghiên cứu của Mutschler et al., (1987) [86] chỉ ra rằng, hình dạng và

kích thước quả là tính trạng đa gen không tuân theo qui luật Menden Hai gen

đã xác định được có liên kết đến hình dạng quả Ở C pepo, gen Di qui định

quả hình đĩa (disc) trái ngược với hình quả lê (pyriform) hoặc dạng hình cầu

Loài C moschata, alen Bn qui định quả hình lê dài (butternut), ngược lại đồng hợp tử lặn (bnbn) qui định quả hình cong cổ (elongated crookneck) Loài C pepo có màu sắc quả rất khác nhau, hơn một chục gen đã được xác định, một

số trong đó là đa alen có xảy ra một số tương tác không cộng gộp Hai trong

số các locut gen quan trọng nhất là đa alen l-1 và l-2 Màu tối, màu sắc đậm

của quả trong suốt quá trình phát triển của nó là kết quả của sự tương tác bổ

sung của hai alen trội hàng đầu L-1 và L-2, khi một trong hai hoặc cả hai gen l

là đồng hợp tử lặn, quả có màu sáng Gen W là trội so với w, biểu hiện ra

ngoài là màu quả sáng bằng cách ngăn chặn sự tích tụ của các sắc tố màu

xanh lá cây và màu da cam Gen Wf qui định màu thịt quả trắng và trội so với

wf qui định thịt quả có màu; bằng cách ngăn chặn sự tích tụ của sắc tố màu vàng, nó bổ sung cho gen W qui định màu cam nhạt hoặc màu trắng ở quả

chín Có 2 - 4 alen trội chi phối mở rộng màu vàng vào cuống và tràng hoa

Alen trội B tương tác với alen trội L - 2 để cho thịt quả có màu cam đậm Trong chi Cucurbita, sự đa dạng về kiểu hình trong ba loài C maxima,

C moschata và C pepo được nghiên cứu nhiều nhất Sự đa dạng lớn nhất thể

hiện ở sự biến động về hình dạng quả, kích cỡ quả, màu sắc hoa văn trên vỏ quả và hình thái hạt giống Trên cơ sở đa dạng hình thái cho thấy mức độ cao của đa dạng di truyền, và còn rất nhiều vấn đề cần phải nghiên cứu để hiểu biết đầy đủ về sự đa dạng dưới loài của 3 loài này Phân tích đa dạng di truyền của chúng cần thiết phải tiến hành đồng thời dựa trên đa dạng hình thái (kiểu hình) và đa dạng phân tử (kiểu gen) [24], [36], [71], [77]

Ferriol et al., (2004) [51] đã công bố loài C maxima có sự đa dạng di

truyền cao cả về mặt hình thái và phân tử Sự đa dạng được thể hiện ở mức độ phong phú của các giống địa phương, giống thương mại về dạng hình sinh trưởng, hình dạng, màu sắc của quả và hạt, mức kháng của virus và thời gian sinh trưởng [74] Kết quả phân tích biến động hình thái trong các giống bí đỏ Tây Ban Nha [51], đã xác định được 8 nhóm kiểu hình khác nhau, nhưng sự phân nhóm này không hoàn toàn thống nhất với kết quả phân tích chỉ thị AFLP và S-SAP, nhận định rằng có thể đánh giá đa dạng dạng di truyền thực hiện ở mức độ mẫu nhỏ và chỉ ở trên một số địa phương tại đây, chưa thể đánh giá được đầy đủ so với mức độ đa dạng hình thái rất cao của loài này

Một nghiên cứu năm 1995, của Lira-Saade [74], cho rằng sự đa dạng dưới

loài của C pepo là tương đương hoặc cao hơn ở C maxima Sau đó, Walters et al., (2002) [40] đã sử dụng chỉ thị RAPD để phân tích đa hình quần thể loài C pepo ở Châu Mỹ Các giống địa phương và giống thương mại được

Decker-phân ra ít nhất là 10 nhóm giống liên quan đến hình dạng và chất lượng quả, điều này phản ánh lịch sử tiến hóa của chúng

C moschata được trồng ở những nơi có độ cao khác nhau ở cả trong và

ngoài Châu Mỹ đã khiến cho loài này tiến hóa thích nghi với các điều kiện môi trường khác nhau [29] Có sự đa dạng đáng kể về kiểu hình dưới loài về đặc điểm hình thái quả và hạt (màu sắc, hình dạng, độ dày, độ cứng vỏ quả) [28] Sự tồn tại của giống với thời gian sinh trưởng khác nhau trong các hệ thống nông nghiệp khác nhau trên thế giới và các giống địa phương chịu tác động mạnh mẽ của các phương thức canh tác truyền thống dẫn đến sự biến động về di truyền rất lớn [100] Từ hai nhóm giống địa phương có thời gian

sinh trưởng ngắn và dài trên bán đảo Yucatans người ta đã tạo ra hầu hết các giống thương mại trong vùng Ở các tiểu bang Mexico của Guanajuato và Chiapas, các giống địa phương có khả năng chống một số bệnh do virus gây

ra đã được đưa vào chương trình cải thiện di truyền các giống bí đỏ [74]

Nghiên cứu của Ahmet Balkaya et al., (2010) [25], cho rằng đặc điểm hạt của các giống bí đỏ địa phương thuộc C moschata thu thập trên lãnh thổ

Thổ Nhĩ Kỳ cho thấy sự thay đổi đáng kể trong kiểu gen qui định màu sắc, hình dạng, độ sáng, kích thước, và trọng lượng của hạt giống Theo kết luận, đánh giá quần thể trong nghiên cứu này biểu hiện sự đa dạng của các đặc điểm hạt giống để lựa chọn và kết hợp các kiểu gen đáng quan tâm về đặc điểm hạt để phát triển giống bí lấy hạt

Trong một nghiên cứu khác, Xiaohua Du et al., (2011) [118], cho rằng

tính đa dạng di truyền và sự khác biệt di truyền giữa các dòng thuần của loài

C moschata là điều cần thiết để có cơ sở tạo giống lai Hai mươi tính trạng

nông học đã được nghiên cứu và sự đa dạng phong phú đã được thể hiện trong

39 dòng thuần C moschata của Trung Quốc Dựa theo mức độ tương đồng

khác nhau giữa các tính trạng, có thể tóm tắt sự đa dạng trong 20 tính trạng theo 3 thành phần chính: lá, quả và yếu tố chất lượng thịt quả Tuy nhiên, dòng thuần bố mẹ có con lai biểu hiện ưu thế lai cao về khối lượng quả, hàm lượng chất rắn hoà tan (soluble solid) và dạng quả được phân vào các nhóm hoặc tiểu nhóm khác nhau Có ý kiến cho rằng các kiểu gene trong các cụm tương tự có thể đại diện cho các thành viên của một nhóm ưu thế lai

1.5.2 Nghiên cứu đa dạng di truyền cây bí đỏ bằng chỉ thị phân tử ADN

Nghiên cứu đa dạng di truyền nguồn gen cây bí đỏ đã được nhiều tác giả trên thế giới tiến hành nhằm mục đích cung cấp thông tin cho các nhà nghiên cứu để phát triển các giống mới với các tính trạng mong muốn năng suất, chất lượng, chống chịu [59], [65], [50], [75]

Nghiên cứu đa dạng dưới loài bí đỏ C moschata bằng chỉ thị ADN cũng

được Trung Quốc rất quan tâm trong thời gian gần đây Theo Junxin Wu et

al., (2011) [57], nghiên cứu đặc điểm phân tử, sử dụng chỉ thị AFLP được

tiến hành với các mẫu nguồn gen của C moschata thu thập ở Trung Quốc và

một số nguồn gen từ các nước khác cho thấy một mức độ đa hình cao Các mẫu nguồn gen từ Trung Quốc được phân thành hai cụm, phân biệt rõ ràng với các mẫu nguồn gen có nguồn gốc từ Mexico, Guatemala, Honduras và Ecuador Nhóm giống Trung Quốc có liên quan về di truyền chặt chẽ với nhóm giống của các nước châu Á khác (Ấn Độ và Nhật Bản) Nhìn chung, các mẫu nguồn gen từ châu Mỹ có một số lượng lớn các locus độc đáo hơn so với các mẫu nguồn gen ở Trung Quốc Sự khác biệt có thể là do một số hạn

chế về du nhập và trôi dạt di truyền Châu Mỹ là trung tâm nguồn gốc của C moschata và do đó đa dạng hơn Với phân tích chỉ thị AFLP, các mẫu nguồn

gen chia theo nhóm không có sự liên quan rõ ràng theo hình dạng quả

Một nghiên cứu khác của Marilene Hilma et al., (2012) [71], với vật liệu

là giống địa phương Cucurbita thu thập từ các trang trại nhỏ ở Brasil, sử dụng

chỉ thị RAPD và ISSR kết quả nghiên cứu cho thấy, hai chỉ thị phân tử này rất

hiệu quả trong việc phân nhóm giữa các loài (C moschata, C maxima, C pepo), nhưng đã không hiệu quả trong phân tích sự đa dạng giống của từng

loài cụ thể Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu cho thấy có sự đa dạng di truyền cao khi phân tích chỉ thị hình thái đối với các tính trạng quả như kích cỡ, hình dạng và màu sắc vỏ quả Trên cơ sở đó đã kết luận, về cơ bản, có thể phân biệt các mẫu nguồn gen bản địa/địa phương một cách tốt hơn bằng cách sử dụng đặc điểm hình thái học và nông học Theo nghiên cứu sơ bộ đánh giá về

kỹ thuật gieo trồng (việc trộn lẫn hạt giống địa phương và thương mại khi gieo hạt) và trộn lẫn giữa các giống địa phương cũng là nguyên nhân tạo ra sự

đa dạng cao của nguồn gen C moschata ở một số địa phương của Brasil

Một thực tế khác đáng được đề cập là thông thường tên gọi của giống địa phương được gọi rất khác nhau điều này gây ra sự thiếu chính xác khi xác định các mẫu nguồn gen Tại bang Rio de Janeiro, hầu hết các sản xuất nông nghiệp được thực hiện bởi người nông dân, những người chịu trách nhiệm cho hầu hết các loại rau thương mại tại các thị trường địa phương Cạnh tranh về năng suất

và chất lượng sản phẩm của họ tại thị trường dẫn đến việc sử dụng các giống cải tiến với các kiểu gen có sẵn, do đó loại bỏ các nguồn gen bản địa, làm ảnh hưởng việc bảo tồn nguồn tài nguyên di truyền quan trọng Thành phần đa dạng

di truyền được lưu giữ duy trì trong các quần thể cây trồng truyền thống được các gia đình nông dân quản lý, lưu giữ trên đồng ruộng, là kết quả của một quá trình lựa chọn lâu dài và đa dạng, điều chỉnh phù hợp với thực tế địa phương

Do đó cho thấy, những nỗ lực của cộng đồng là vô cùng cần thiết để duy trì sự

đa dạng di truyền này Điều này không chỉ cần thiết ở Brasil mà còn cần thiết ở tất cả các nước có trồng bí đỏ trong đó có Việt Nam

Nghiên cứu đa dạng nguồn gen Cucurbita sử dụng chỉ thị ADN được

nhiểu tác giả sử dụng với sự đa dạng các mẫu giống bí đỏ từ các vùng địa lý khác nhau như chỉ thị RAPD [45], [53], [112]; chỉ thị SSR [62],[63],[80], [90], [103]

Khi tiến hành nghiên cứu 64 mẫu giống bí đỏ thuộc loài C pepo thu thập

từ các địa phương khác nhau của Trung Quốc, nhóm tác giả Wang et al.,

(2020) [109], sử dụng 45 tính trạng hình thái và 300 chỉ thị SSR thấy rằng mối tương quan giữa đa dạng về hình thái và phân tử ở mức trung bình Sự

phân tích đa dạng chi Cucurbita sử dụng các chỉ thị ADN cũng đã được thực hiện nhưng chưa nhiều Trong chi Cucurbita, loài C pepo được nghiên cứu

đa dạng nguồn gen mức độ phân tử ADN nhiều nhất [36], [45], [60], [89]

Tiếp đó là loài C moschata với việc thiết lập quan hệ di truyền giữa các giống

và giữa các loài với nhau [30], [38], [79], [94], [108]

Nghiên cứu đánh giá đa dạng di truyền của 20 nguồn gen bí đỏ C moschata thu thập từ các vùng khác nhau của Ấn Độ thông qua việc đánh

giá các tính trạng hình thái và ADN đa hình khuếch đại ngẫu nhiên (RAPD) Muralidhara & Narasegowda (2014)[78] thấy rằng: đã có tổng cộng 21 điểm được tạo ra từ 3 mồi RAPD, trong đó có 1 mồi là đơn hình, 1 mồi là đa hình Một nhóm là các kiểu gen thành 2 cụm A và B ở khoảng

cách liên kết 9 Cụm B là nhóm chính bao gồm 12 nhóm, kiểu gen CM - 14

thấy rằng đa dạng các kiểu gen khác được nhóm lại dưới cụm B Cụm B lại

được chia thành 6 nhóm phụ Cụm A thứ hai bao gồm 8 phần được phân tách ở 3 khoảng cách liên kết và được chia thành 2 nhóm Ma trận khác biệt

di truyền dựa vào khoảng cách di truyền dựa trên khoảng cách bình phương,

thấy rằng sự khác biệt tối đa (10%) giữa các kiểu gen Bangalore local - 2 và Magadi local và sự khác biệt tối thiểu (1%) giữa CO - 2 và Solan Badam, CO

- 2 và Banganlore - 1, KIC - 1 và IIHR - 5

Murovec et al., (2015) [85] đã tiến hành đánh giá 51 dòng bí được thu

thập từ nhiều nguồn và quốc gia khác nhau, với đặc điểm vỏ hạt khác nhau Phân tích di truyền sử dụng 18 chỉ thị phân tử SSR cho thấy 37,59% tổng số

đa dạng di truyền là do sự khác biệt giữa các quần thể và 62,41% do sự khác biệt của các cá thể trong quần thể Sự khác biệt di truyền trung bình giữa các dòng từ 0,030 đến 0,760

Những năm gần đây, Nontuthuko et al., (2015) [85] sự đa dạng di truyền của 7 dòng C pepo bằng sử dụng các chỉ thị phân tử (RAPD) và chỉ thị (SSR)

cho thấy trong 36 và 55 mồi thử nghiệm, có 9 mồi RAPD và 10 mồi SSR được chọn vì có khả năng tái lập và tính đa hình cao Sử dụng RAPD đã phát hiện 100 băng, có đến (94%) băng được coi là đa hình Các chỉ thị SSR cho tổng số 56 alen, trong đó 38 (68%) alen là đa hình Các kích thước của các băng dao động từ 75 đến 1800 bp và từ 124 đến 251 bp tương ứng trong các chỉ thị RAPD và SSR Sự khác biệt về di truyền giữa các quần thể dao động từ 0,0022 và 0,0100 với chỉ thị RAPD và từ 0 đến 0,0076 với chỉ thị SSR Cả hai kỹ thuật đều phân biệt các dòng rất hiệu quả, nhưng chỉ có chỉ thị RAPD mới có thể phân biệt các dòng theo sự thay đổi màu sắc của quả khi trưởng thành cũng như nguồn gốc nông sinh học của chúng

Theo Moya-Hernández et al., (2018) [76] phân tích phân nhóm khi sử

dụng chỉ thị AFLP cho thấy 89,4-99,4% sự giống nhau trong bộ gen của một

số loài Cucurbita được thu thập ở các địa điểm khác nhau Kết quả nghiên cứu của Gong et al., 2012 [49] cho thấy, giá trị khoảng cách di truyền trung bình giữa các loài Cucurbita dao động từ 0,37 đến 0,78

Nhóm nghiên cứu Daniela et al., (2018) [34] đã tiến hành đánh giá mức

độ đa dạng di truyền của 9 quần thể Cucurbita argyrosperma sử dụng 20 cặp

mồi SSR Kết quả tám mươi bảy alen với 75% đến 100% locut đa hình đã

được xác định Sự đa dạng di truyền càng lớn trong các quần thể C argyrosperma hoang dại có thể là sản phẩm của sự tái tổ hợp giữa những

quần thể này được thúc đẩy bởi sự thụ phấn và sự chọn lọc của con người

Njung’e et al., (2019) [84] đã tiến hành đánh giá đa dạng di truyền một

số loài C pepo sử dụng 39 chỉ thị phân tử SSR Kết quả cho 132 alen, trung

bình 4,40 alen trên mỗi locut và có thông tin đa hình trung bình (PIC) và đa dạng kiểu gen tương ứng là 0,44 và 0,49

Chỉ thị phân tử (molecular marker) hay chỉ thị ADN là một loại chỉ thị di truyền, bao gồm những đặc tính sinh học được xác định bằng dạng hình alen gen hoặc locut gen và có thể được truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác [8] Chỉ thị ADN là chỉ thị đại diện cho các vị trí cụ thể trên nhiễm sắc thể, là loại chỉ thị phổ biến nhất, không phụ thuộc vào các giai đoạn phát triển của cây và không bị ảnh hưởng bởi yếu tố môi trường [12]

Chỉ thị ADN gồm nhiều loại khác nhau, như RAPD, RFLP, SSR, AFLP, v.v… đã được sử dụng để mô tả nguồn gen họ bầu bí, nghiên cứu mối quan

hệ phát sinh ở mức độ trên loài, loài và dưới loài Chỉ thị plasmid cũng được dùng trong nghiên cứu ADN lục lạp, làm cho chúng đặc biệt có giá trị cho việc thể hiện mối quan hệ phát sinh ở mức độ loài hoặc cao hơn mức độ loài

và làm sáng tỏ mối quan hệ giữa những nhóm Cucurbita đã được thuần hoá

[35], [113]

Ngày nay, các chỉ thị phân tử được xem là công cụ đánh giá đa dạng di truyền hiệu quả Các chỉ thị phân tử cung cấp một lượng thông tin, mô tả các mẫu giống nghiên cứu Có nhiều kỹ thuật, loại chỉ thị phân tử khác nhau, một

số chỉ thị đã được sử dụng để phân tích đa dạng di truyền nguồn gen bí đỏ

như RAPD, RFLP, AFLP, SSR, ISSR … và phương pháp sử dụng dữ liệu

trình tự ADN