tóm tắt luận án tiến sĩ Nghiên cứu nguồn vật liệu khởi đầu cho tạo giống cà chua ưu thế lai phục vụ chế biến ở đồng bằng sông Hồng

Hiện nay, phần lớn các vùng sản xuất cà chua hàng hóa trên thế giới và trong nước ựều sử dụng giống lai F1 và tỷ lệ này sẽ càng gia tăng do những lợi thế sau: lượng hạt giống cho ựơn vị

TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

DƯƠNG KIM THOA

NGHIÊN CỨU NGUỒN VẬT LIỆU KHỞI ðẦU CHO TẠO GIỐNG CÀ CHUA ƯU THẾ LAI

TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Người hướng dẫn: 1 PGS.TS Nguyễn Hồng Minh

2 GS.TS Trần Khắc Thi

Phản biện 1: PGS TS Tạ Thu Cúc

Hội Sinh học

Phản biện 2: PGS.TS Nguyễn Tấn Hinh

Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

Phản biện 3: PGS.TS Nguyễn Thị Ngọc Huệ

Trung tâm Tài nguyên thực vật

Luận án sẽ ñược bảo vệ tại hội ñồng chấm luận án cấp trường họp tại:

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội Vào hồi giờ phút, ngày tháng năm 2012

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:

- Thư viện Quốc gia Việt Nam

- Thư viện Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội

MỞ đẦU

1 Tắnh cấp thiết của ựề tài

Cà chua (Lycopersicon esculentum Mill) thuộc loài rau ăn quả có diện tắch và sản

lượng lớn nhất trong các loài rau trồng hiện nay trên thế giới Theo số liệu của Tổ chức Nông lương liên hiệp quốc (FAO, 2011), năm 2009 với diện tắch gieo trồng 4,393 triệu

ha, năng suất 348 tạ/ha, sản lượng thu hoạch ựạt 152.956 triệu tấn cà chua ựã ựảm bảo cho bình quân ựầu người xấp xỉ 25 kg/năm

Quả cà chua, ngoài giá trị dinh dưỡng cao, ựược sử dụng ựể ăn tươi, cho nấu nướng, là nguyên liệu cho chế biến công nghiệp với hàng chục sản phẩm khác nhau, còn

có giá trị dược lý không thể phủ nhận

Sản xuất cà chua là ngành mang lại hiệu quả cao cho nông dân do nhu cầu tiêu dùng ngày càng tăng và là cây có tiềm năng năng suất cao, có thể ựạt hàng trăm tấn/ha trên diện tắch rộng

Hiện nay, phần lớn các vùng sản xuất cà chua hàng hóa trên thế giới và trong nước ựều sử dụng giống lai F1 và tỷ lệ này sẽ càng gia tăng do những lợi thế sau: lượng hạt giống cho ựơn vị diện tắch thấp hơn nhiều các cây trồng khác (0,15- 0,3 kg/ha); năng suất cao nên chỉ cần tăng 10% ựã có khối lượng sản phẩm tăng 3-4 tấn/ha; tỷ lệ sản phẩm cho chế biến cao ựòi hỏi mức ựộ ựồng ựều của quả, cả hình thái và chất lượng ựều nghiêm ngặt mà chỉ có giống UTL mới ựáp ứng ựược

Ở Việt Nam, diện tắch trồng cà chua biến ựộng từ 20.000 ựến 24.000 ha tập trung tại ựồng bằng Sông Hồng như Hà Nội, Hải Dương, Thái Bình, Hải Phòng, Hưng Yên, Hà Tây, Nam định, Bắc GiangẦCòn ở miền Nam, cà chua ựược trồng chủ yếu ở Lâm đồng Năng suất bình quân của các giống cà chua ựịa phương không cao chỉ từ 15 Ờ 20 tấn/ha trong khi các giống cà chua lai có năng suất cao hơn từ 35 Ờ 40 tấn/ha.(tổng cục thống kê, 2008-2010)

Năm 2010, riêng tỉnh Lâm đồng diện tắch trồng cà chua ựã lên tới 5.000 ha với năng suất trung bình 70 tấn/ha, sản lượng 350.000 tấn (Cục Thống kê Lâm đồng, 2010) với tiềm năng cho việc phát triển cà chua lớn như vậy mà chỉ tập trung cho tiêu dùng trong nước và phục vụ cho ăn tươi dẫn ựến giá cà chua giảm có khi chỉ khoảng 500-700 ự/kg tại nơi sản xuất, không khắch lệ ựược người nông dân Chắnh vì vậy, ựể phát triển sản xuất bền vững cần phải có các giải pháp ựồng bộ, hợp lý ựể phát triển cà chua không chỉ cho tiêu dùng trong nước mà phải cho cả chế biến và xuất khẩu

để thực hiện có hiệu quả nhiệm vụ này, công tác nghiên cứu nguồn vật liệu khởi ựầu là công việc ựầu tiên, không thể thiếu, nhất là ở ựiều kiện Việt nam khi việc nghiên cứu và chọn tạo giống cà chua phục vụ chế biến gần như còn mới mẻ

Xuất phát từ những nhu cầu trên ựây, chúng tôi tiến hành nghiên cứu ựề tài

ỘNghiên cứu nguồn vật liệu khởi ựầu cho tạo giống cà chua ưu thế lai phục vụ chế

biến ở ựồng bằng sông HồngỢ

2 Mục tiêu nghiên cứu của ựề tài

- đánh giá ựược các ựặc ựiểm giá trị của tập ựoàn các mẫu giống cà chua chế biến, mức ựa dạng di truyền của chúng

- Xác ựịnh ựặc ựiểm biểu hiện di truyền ở ựời F1 một số tắnh trạng về năng suất, chất lượng quả liên quan ựến chế biến, KNKH của các mẫu giống trong tập ựoàn phục vụ

cho việc tạo giống cà chua ưu thế lai

- Tuyển chọn ựược các tổ hợp lai triển vọng và ựưa ra giống cà chua chế biến UTL phục vụ sản xuất tại ựồng bằng sông Hồng

3 Những ựóng góp mới của luận án

- Phân nhóm các mẫu giống cà chua trong tập ựoàn theo các mục tiêu chế biến khác nhau, với các ựặc ựiểm giá trị như mức ựộ ra hoa, chắn sớm tập trung, năng suất cao, hàm lượng chất khô hòa tan cao, khả năng chốn chịu tốt với bệnh hại ựặc biệt là bệnh virus xoăn vàng lá cà chua phục vụ công tác chọn tạo giống cà chua chế biến UTL

- Xác ựịnh ựược 6 dòng cà chua có KNKH cao về tắnh trạng số quả/cây, năng suất cá thể và hàm lượng chất khô hòa tan, trong ựó dòng D6 có khả năng chống chịu tốt với bệnh virus xoăn vàng lá cà chua ở ựiều kiện ựồng ruộng có thể sử dụng cho nghiên cứu tạo giống cà chua chế biến tăng khả năng chịu bệnh ở ựiều kiện Miền bắc Việt nam

- Tuyển chọn ựược một số tổ hợp lai triển vọng ở các thời vụ trồng, xác ựịnh ựược tổ hợp lai HPT10 có năng suất cao, chất lượng tốt, thắch hợp cho chế biến cô ựặc sản xuất thử và phát triển tại một số ựịa phương

4 Cấu trúc của luận án

Luận án ựược trình bày trong 135 trang; ựược chia thành các phần sau: Mở ựầu (4 trang) Chương 1: Tổng quan tài liệu và cơ sở khoa học của ựề tài (49 trang) Chương 2: Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu (11 trang) Chương 3: Kết quả nghiên cứu

và thảo luận (67 trang) Chương 4: Kết luận và ựề nghị (2 trang) Có 125 tài liệu tham khảo ựược sử dụng, trong ựó có 40 tài liệu tiếng Việt, 85 tài liệu tiếng Anh

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA đỀ TÀI

1 Nguồn gốc, sự phát triển sản xuất và phân loại thực vật của cà chua

Cà chua là một loại rau ăn quả ựược trồng khắp các nước trên thế giới từ xắch ựạo tới bắc cực như Alaska Theo tài liệu nghiên cứu của nhiều tác giả cho rằng bờ biển Tây Nam Mỹ nằm giữa dãy núi Andes và biển, trải dài từ Ecuador ựến Peru là trung tâm khởi nguyên của cà chua

Cây cà chua ựược du nhập vào châu Âu tương ựối sớm (Giữa thế kỷ 16) Luckwill (1943), nhưng ựến thế kỷ 17 mới ựược trồng phổ biến, song tại thời ựiểm ựó cà chua chỉ ựược xem như là cây cảnh và có quan niệm sai lầm là quả có chất ựộc Cho ựến thế kỷ 18

cà chua mới ựược xác ựịnh là cây thực phẩm, lần ựầu tiên ựược trồng ở Italia và Tây Ban Nha, ựến năm 1750 ựược dùng làm thực phẩm ở Anh, mãi ựến năm 1830, cà chua mới ựược coi là cây thực phẩm cần thiết như ngày nay sau ựó ựược lan rộng khắp mọi nơi trên

thế giới (Kuo et al., 1998)

Cà chua ựược ựưa tới châu Á vào thế kỷ 18, ựầu tiên là Phillipin, ựông Java (Inựônêxia) và Malaysia từ châu Âu qua các nhà buôn và thực dân Tây Ban Nha, Bồ đào Nha và Hà Lan Từ ựây cà chua ựược phổ biến ựến các vùng khác của châu Á Một số nhà nghiên cứu cho rằng cà chua ựược nhập vào Việt Nam từ thời gian thực dân Pháp chiếm ựóng (Trần Khắc Thi và cs, 2003) Tuy có lịch sử trồng trọt lâu ựời nhưng mãi ựến nửa ựầu thế kỷ 20, cà chua mới thực sự trở thành cây trồng phổ biến trên thế giới (Morrison,1938)

Phân loại thực vật

Cà chua thuộc chi Lycopersicon Tourn, họ cà (Solanaceae) cĩ bộ nhiễm sắc thể

2n=24 Cĩ nhiều cách phân loại thực vật cà chua nhưng phân loại của Brezhnev (1964)

được sử dụng phổ biến hơn cả.Với cách phân loại của Brezhnev (1964), chi Lycopersicon

Tourn được phân làm 3 lồi thuộc 2 chi phụ trong đĩ lồi Lycopersicon esculentum Mill

thuộc chi phụ thứ 2 Eulycopersicon Thuộc dạng cây 1 năm, thân đứng, cao 30-300 cm,

lá phân thùy, hoa chùm, dạng quả trịn hoặc ơ van, dài Lồi này gồm 3 lồi phụ và cà

chua trồng thuộc lồi L esculentum Mill.ssp.cultum gồm cĩ 4 dạng sau:

- L esculentum var.vulgare Brezh Dạng thơng thường

- L esculentum var validum (Bailey)Brezh Dạng lùn thân cứng

- L esculentum var.gradifolium (Bailey)Brezh: Dạng lá to

- L esculentum var Congregatum Dạng hỗn hợp

2.Nguồn gen cây cà chua và sử dụng nguồn gen trong chọn tạo giống

Nghiên cứu nguồn gen cây cà chua và lưu giữ, bảo tồn chúng là cơng việc vơ cùng cần thiết với ngành chọn tạo giống, mặc dù vậy chúng thường xuyên được lưu giữ và nghiên cứu, trao đổi phục vụ cho cơng tác chọn giống trên tồn thế giới Trong những tập đồn quỹ gen lớn cĩ trên thế giới, hầu hết các mẫu giống là cà chua địa phương và cà chua hoang dại, tuy nhiên một số tập đồn quỹ gen gồm các mẫu giống được tạo ra do lai giữa các lồi trong đĩ cĩ tập đồn quỹ gen tại Trung tâm nghiên cứu và Phát triển rau thế giới (AVRDC) ðây là một trung tâm đứng đầu thế giới về nghiên cứu và phát triển rau, một tổ chức phi lợi nhuận chuyên nghiên cứu với mục đích giảm sự suy dinh dưỡng và đĩi nghèo cho các nước đang phát triển thơng qua việc sản xuất và tiêu thụ rau an tồn Hiện tại Trung tâm lưu giữ 7.235 mẫu giống cà chua bao gồm cà chua hoang dại, cà chua cho chế biến, cho ăn tươi, và cà chua cherry, các giống chống chịu sâu bệnh, chịu ngoại cảnh bất lợi

Bên cạnh Trung tâm nghiên cứu rau thế giới, Trung tâm quỹ gen cà chua C.M Rick được coi là một ngân hàng gen cà chua bao gồm các giống hoang dại, các dịng đột biến đơn gene và nhiều nguồn gene họ cà khác Nguồn gene của Trung tâm này được chuyển giao thơng qua hợp tác quỹ gene cà chua (Tomato Genetic Cooperative)

Như vậy, với 30 trung tâm lưu giữ gần 80.000 mẫu giống được phân bố hầu hết các nơi trên thế giới cĩ thể thấy được nguồn gen cây cà chua rất đa dạng và phong phú, chúng

đã được sử dụng một cách khoa học, sẵn sàng cung cấp cho các nhà khoa học phục vụ cho cơng tác chọn tạo giống cà chua

Ở Việt nam, nghiên cứu đánh giá nguồn gen cây cà chua cũng thường xuyên được

tiến hành tại các đơn vị nghiên cứu chọn tạo giống như Viện nghiên cứu rau quả, Viện

cây lương thực - CTP, Trung tâm tài nguyên thực vật (Viện khoa học kỹ thuật nơng nghiệp Việt Nam), Viện di truyền Nơng nghiệp, trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội Theo tác giả Nguyễn Văn Bộ (2008) hiện nay nước ta cĩ 52 đơn vị tham gia bảo tồn nguồn gen nơng nghiệp Từ năm 1992 đến nay, ngân hàng gen cây trồng Quốc gia đã thu thập, nhập nội và lưu giữ 13.500 giống của hơn 100 lồi cây trồng trong đĩ cĩ cây cà chua Về thu thập nguồn gene cà chua cĩ khả năng chống chịu, ngân hàng gen đã thu thập

và đánh giá được các giống cà chua chống chịu bệnh virus, héo xanh vi khuẩn và tập đồn

cà chua chịu nhiệt

Sử dụng nguồn gene trong chọn tạo giống cà chua chế biến

Dựa trên nguồn gene ựã có, các nhà chọn giống ựã ựạt ựược những thành công ựáng kể về chọn tạo giống cà chua chế biến có năng suất cao, chọn giống thắch hợp cho thu hoạch bằng máy, chọn giống có chất lượng cao ựặc biệt chương trình chọn tạo giống

cà cà chua có hương vị ựã ựược triển khai 40 năm trước ựây ựối với cà chua chế biến dựa

trên tắnh ựa dạng ựã ựược tìm thấy ở loài S lycopersicum và cerasiforme cũng như ở các loài hoang dại có nguồn gốc từ S.chmielewskii và S cheesmannii ở hầu hết tất cả mọi

nơi(Hewitt et al., 1987) Cho ựến nay, hầu hết các giống cà chua chế biến ựược chọn tạo chủ yếu tập trung vào các ựặc ựiểm hình thái, chất lượng bên ngoài, ựã thu ựược nhiều thành công dựa vào hướng ựi này (Gardner 1993a và b, 2006 a và b) Gần ựây chọn tạo

giống cà chua chế biến chủ yếu tập trung vào việc làm tăng màu sắc, hàm lượng lycopen,

hàm lượng chất khô hoà tan, chất ổn ựịnh dịch quả, ựộ cứng quả, hương vị Tất cả những ựặc ựiểm này do nhiều gen qui ựịnh, ựồng thời chúng có tương quan nghịch với nhau và chịu ảnh hưởng bởi ựiều kiện môi trường, ựây không phải là việc làm ựơn giản ựối với các nhà chọn giống

Sử dụng nguồn gen từ cà chua hoang dại và bán hoang dại ựã thu ựược kết quả về

cải tiến hàm lượng caroten ở cà chua trồng Theo Glusenco (1979) lai cà chua trồng với S

pennelli ựã thu ựược một số dòng có hàm lượng caroten tăng hơn giống trồng 9-10 lần

Bên cạnh ựó sử dụng nguồn gen cà chua hoang dại còn giúp tạo giống có hàm lượng

β-caroten (tiền vitamin A) cao, khi kết hợp với hàm lượng Lycopen giúp nâng cao giá trị

dinh dưỡng và làm tăng ựộ chắn của quả

Hàm lượng chất khô cao về cơ bản liên quan ựến hàm lượng các chất pectin trong quả Sử dụng nguồn gen cà chua hoang dại ựã cải thiện ựược tắnh trạng này ở cà chua

trồng Vấn ựề này ựã ựược thực hiện nhiều ở Mỹ, khi lai L.esculentum Mill với L.peruvianum ựã thu ựược nhiều dòng có hàm lượng các chất pectin cao, có thịt quả chắc hơn, hàm lượng chất khô tăng Sử dụng L.chemielewskii ựể tạo giống có hàm lượng

ựường và ựộ chắc quả cao ựã thu ựược những thành công nhất ựịnh

Một trong những thàn tựu ựã ựạt ựược trong việc cải thiện màu sắc và hàm lượng

Lycopen trong cà chua khi sử dụng các gen có ảnh hưởng ựến màu sắc và quá trình sinh

tổng hợp Carotenoids Các gen quan trọng nhất là og C , Del, dps, gf, gh, Gr, hp-1, hp-2, Ip

tại alen at và các gen MO B , ry, t, r, sucrẦtại alen B (Wan et al., 1985; Chalukova and

Manuenyan, 1991; Chetelat et al., 1993, 1995; Kabelka et al., 2004) Rất nhiều những gen này ựã ựược sử dụng ựể cải thiện chất lượng quả cà chua khi sử dụng sự trợ giúp của các marker chọn lọc Mối liên kết giữa RAPD và AFLP (Zhang and Stommel, 2000), giữa

SCAR và CAPS với gen B và MoB ựã ựược phát hiện do vậy chúng dễ dàng ựược chuyển

nạp vào các dòng thuần đó chắnh là lý do ngày nay hàng loạt các giống cà chua chế biến

ựã ựược chuyển gen làm tăng màu sắc và hàm lượng Lycopen

Gần ựây, nhờ sự phát triển của sinh học phân tử người ta ựã xác ựịnh ựược bản ựồ gen cùng với sự sẵn có của các DNA marker phân tử ựã cho phép xác ựịnh ựược vị trắ và quản lý ựược việc chọn lọc các tắnh trạng liên quan ựến chất lượng quả

Việc cải thiện phương pháp lai Backcross ựã cho phép xác ựịnh ựược những alen

có lợi trong nguồn gen kém thắch ứng ựồng thời chuyển chúng vào giống cây trồng ựã cho

phép xác ựịnh ựược QTLs liên quan tới những kỳ vọng khác nhau về chất lượng trong S

pimpinellifolium, S pennelii, S peruvianum và S habrochaites.Theo kết quả nghiên cứu

về phân tích QTLs ñã thu ñược các chỉ thị và lập bản ñồ gen cho các tính trạng liên quan tới lượng chất khô hoà tan, ñộ ổn ñịnh của dịch quả, ñộ cứng quả, ñộ nhớt, màu sắc và hương vị (Paterson et al.,1990,1991)

Mặc dù vậy, các chương trình chọn tạo giống dựa trên việc chọn lọc kiểu hình vẫn ñược tiến hành, sự chọn lọc của QTLs dựa trên marker chọn lọc giúp quá trình chọn tạo giống nhanh ñạt kết quả hơn Người ta ñã tiến hành chuyển QTLs cho chất lượng như hương vị thơm ngon từ dạng cà chua quả nhỏ sang dạng cà chua quả to (Saliba Colombani

et al., 2001; Causse et al., 2001 and 2002; Lecompte et al., 2004) QTLs dạng chùm quả to

ñược xác ñịnh nằm trên vị trí của nhiễm sắc thể số 2 (vị trí 50cM) Marker chọn lọc hỗ trợ cho việc lai Backcross ñã có ảnh hưởng lớn và giúp nhanh chóng ñạt ñược 5 QTLs tập trung trong một kiểu hình Một số chương trình chọn giống khác ñược tiến hành bởi Baxter

và cộng sự (2005a) Yousel and Juvick (2001) khi sử dụng QTLs cho hàm lượng chất khô

hoà tan, màu sắc quả và ñộ nhớt dịch quả, tất cả ñều cho kết quả có lợi Francis et al (2003)

khuyến cáo việc áp dụng MAS ngay ở thế hệ chọn lọc ñầu tiên khi việc ñánh giá, chọn lọc kiểu hình trong chương trình chọn tạo giống vẫn ñược tiến hành

Bên cạnh việc nghiên cứu sử dụng nguồn gen trong tạo giống có chất lượng thì các nghiên cứu, sử dụng nguồn gen ñể tạo giống chống chịu sâu bệnh, ñặc việt là bệnh virus vẫn ñang ñược quan tâm nghiên cứu

3 Nghiên cứu và tạo tạo giống cà chua UTL trên thế giới

Chọn tạo giống cà chua ñã có nhiều tiến bộ trong khoảng 200 năm trở lại ñây và tới nay công nghệ sản xuất hạt giống lai F1 ñã trở thành ngành công nghiệp ñem lại nguồn lợi nhuận khổng lồ, ñã cung cấp giống cho hơn 80% diện tích trồng cà chua trên toàn thế giới

Hiện nay, xu hướng chọn giống cà chua trên thế giới là tạo ra giống có khả năng chống chịu ñược nhiều bệnh hại (Miễn dịch ngang), thích hợp cho chế biến và cho thu hoạch bằng máy Những giống này có hàm lượng β-caroten cao, phù hợp trồng trong nhà kính, nhà lưới Gần ñây, chọn giống chống chịu với các ñiều kiện bất thuận qua việc sử dụng nguồn gen của các loài hoang dại và bán hoang dại ñược nhiều nhà chọn tạo giống

sử dụng Phương pháp này ñã tạo ra nhiều giống có khả năng chịu nhiệt, chịu hạn, chịu mặn và chịu giá rét

Ở Tây Ban Nha nghiên cứu cà chua chế biến tập trung trên 2 lĩnh vực quan trọng là: Cơ giới hoá thông qua việc sử dụng giống, mật ñộ trồng, chế ñộ dinh dưỡng hợp lý, các biện pháp tưới nước, che phủ Sản xuất tổng hợp trên cơ sở kết hợp sản xuất hữu cơ hiện ñại với phương pháp cổ truyền nhằm tạo ra một nền nông nghiệp bền vững

Với cà chua chế biến, ngoài một số chỉ tiêu như năng suất, thời gian sinh trưởng, khối lượng quả ở các lần thu hoạch khác nhau Các nghiên cứu còn ñi sâu mô tả các ñặc tính như

ñộ chắc quả, màu vỏ và màu thịt quả, ñộ Brix, ñộ pH, hương vị, các yếu tố chất lượng bên trong Qua ñó các tác giả kết luận giống quả nhỏ, hình trụ ñược coi là những ñặc ñiểm quan trọng ñối với cà chua bóc vỏ nguyên quả mặc dù giống có quả hơi tròn, tính chống chịu có cao hơn chút ít (J I Macua,2002) Tính dễ rụng quả của giống cũng ñược các nhà chọn giống quan tâm Nếu giống có quả dễ rụng tỷ lệ hao hụt sẽ cao song nếu khó rụng cũng sẽ gây khó khăn trong quá trình thu hoạch Một số giống cà chua thu hoạch bằng máy ñược chuyển gen không có tầng rời ñể khi thu hoạch phần cuống không dính vào quả

4 Tạo giống cà chua ở Việt Nam

Cà chua là đối tượng chính trong nghiên cứu giống rau ở Việt Nam đầu thập kỷ 70 của thế kỷ trứơc Tham gia vao cơng tác này cĩ các viện nghiên cứu của Bộ NN & PTNT: Viện cây lương thực - Cây thực phẩm, Viện nghiên cứu rau quả, Viện KHKT Nơng nghiệp Việt Nam, Viện Di truyền Nơng nghiệp, Viện KHKT Nơng nghiệp Miền Nam, các trường ðại học Nơng nghiệp I, ðại học Thủ ðức, Sư phạm Quy Nhơn, Trung tâm kỹ thuật Rau hoa quả Hà Nội…tuy nhiên giống tạo ra trong giai đoạn này chủ yếu là các giống thuần (OP) Vào những năm 2000 cơng tác tạo giống cà chua UTL mới thực sự được chú ý và bắt đầu phát triển

Ở Việt nam, thĩi quen sử dụng cà chua chủ yếu cho ăn tươi và nấu nướng trong khi các sản phẩm cà chua chế biến ít được biết đến và sử dụng Do vậy việc nghiên cứu tạo giống cà chua cho chế biến được tiến hành chậm Từ năm 2000, để cung cấp giống cho vùng sản xuất cà chua nguyên liệu cho nhà máy chế biến cà chua cơ đặc Hải Phịng các cơng trình nghiên cứu chọn tạo giống cà chua chế biến mới được tiến hành Một trong những giống được chọn tạo thành cơng và đưa vào sản xuất trong giai đoạn này là giống

cà chua PT18 do tập thể các nhà khoa học thuộc Viện nghiên cứu Rau quả nghiên cứu chọn tạo C95, C50 do Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm chọn tạo, VL2000, VL2910, VL2922, VL2004 do Cơng ty Hoa Sen, TN129, TN148, TN54 do cơng ty Trang nơng nhập nội và cung cấp, cơng ty cổ phần giống cây trồng Miền Nam đã đưa ra hai giống T-41 và T42 (Trần Khắc Thi, 2003) Các giống VL2910 do cơng ty Hoa Sen, TN005 do Cơng ty Trang Nơng nhập nội và phân phối đã trở thành một trong những giống cà chua trồng làm nguyên liệu chủ yếu cung cấp cho nhà máy trong giai đoạn này

Các giống cà chua UTL tạo ra trong nước giai đoạn này đã bắt đầu phát triển, tuy

nhiên giống đáp ứng được với yêu cầu chế biến cịn rất ít, đến tận giai đoạn những năm

2005 một số giống cà chua UTL cho chế biến mới được chọn tạo thành cơng tại viện nghiên cứu rau quả như Lai số 9 và một số giống khác

ðến nay, cơng tác nghiên cứu chọn tạo giống cà chua chế biến nĩi riêng và chọn tạo giống cà chua nĩi chung vẫn đang được tiến hành tại một số các đơn vị nghiên cứu, tuy nhiên với áp lực cạnh trạnh quá lớn của các cơng ty giống nước ngồi, để phát triển được giống mới ra ngồi sản xuất địi hỏi một sự nỗ lực rất lớn của các nhà khoa học, cơ quan nghiên cứu đồng thời cần sự quan tâm đúng mức của nhà nước

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU- NỘI DUNG –PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Vật liệu nghiên cứu

- Vật liệu tham gia trong các thí nghiệm khảo sát đánh giá tập đồn cơng tác là các

dịng, giống cà chua được thu thập ở các địa phương trong nước, chọn lọc từ các giống

nhập nội cĩ nguồn gốc khác nhau với 129 mẫu giống, đối chứng là PT18, MV1

- Vật liệu tham gia thí nghiệm đánh giá đa dạng di truyền bằng phương pháp SSR marker phân tử là 34 mẫu và nghiên cứu KNKHC, biểu hiện di truyền các tính trạng liên quan đến năng suất, chất lượng cà chua chế biến là 35 dịng thuần cà chua mang đặc điểm phù hợp cho chế biến chọn lọc từ tập đồn 129 mẫu giống trên, 2 giống thử là PT18 (T1)

và 119 (T2) cùng các tổ hợp lai tạo ra bằng phương pháp lai đỉnh giữa 35 dịng thuần với

2 giống thử

- Các Primers sử dụng trong ựánh giá ựa dạng di truyền của các mẫu giống cà chua ựược sử dụng là cachuaL1, cachuaL2, cachuaL3, TG182, TG370, TG 609

- Vật liệu tham gia các thắ nghiệm thử KNKH riêng và nghiên cứu biểu hiện di truyền các tắnh trạng liên quan ựến năng suất, chất lượng cà chua chế biến là 6 dòng cà chua có KNKHC cao và 15 con lai F1 của 6 dòng trên ựược tạo ra theo sơ ựồ lai Griffing 4

- Tham gia thắ nghiệm so sánh giống là 15 tổ hợp lai F1 trên và 2 giống ựối chứng là TN005 do công ty Trang Nông và HS902 do công ty Hoa sen nhập khẩu và phân phối

- Tham gia mô trình phát triển giống tại các ựịa phương là tổ hợp lai D33/D34 ựược ựặt tên là HPT10, các giống ựối chứng TN005, HS902 và Savior

2.2 Nội dung nghiên cứu

- đánh giá tập ựoàn các dòng, giống cà chua về hình thái, sinh trưởng phát triển, sâu bệnh hại, năng suất và phẩm chất quả

- đánh giá ựa dạng di truyền các dòng, giống cà chua bằng phương pháp marker phân tử SSR

- Nghiên cứu biểu hiện di truyền các tắnh trạng cơ bản liên quan tới năng suất, chất lượng quả ở thế hệ F1 và ựánh giá các khả năng kết hợp của các dòng, giống trong hệ thống lai ựỉnh và lai diallel

- đánh giá, tuyển chọn các tổ hợp lai cà chua triển vọng và thử nghiệm tổ hợp lai ưu

tú phục vụ sản xuất cà chua chế biến tại ựồng bằng sông Hồng

2.3 địa ựiểm và thời gian nghiên cứu

- Các thắ nghiệm nghiên cứu ựược thực hiện tại Viện Nghiên cứu Rau Quả,Trâu Quỳ, Gia Lâm,Hà Nội

- Mô hình trình diễn giống triển vọng ựược thực hiện tại huyện Tiên Du, Huyện Yên Phong- Bắc Ninh Huyện Kiến Thụy, Huyện Tiên Lãng- Hải Phòng

Thời gian: Từ năm 2004 ựến năm 2010

2.4 Phương pháp nghiên cứu

1 đánh giá tập ựoàn các dòng, giống cà chua về hình thái, sinh trưởng phát triển, sâu

bệnh hại, năng suất và phẩm chất quả

- Các thắ nghiệm khảo sát ựánh giá tập ựoàn gồm 129 mẫu giống ựược bố trắ không nhắc lại có ựối chứng (2 giống ựối chứng là giống chế biến PT18 và giống cà chua chịu nhiệt MV1) Diện tắch ô thắ nghiệm là 10 m2/giống Thắ nghiệm tiến hành trong vụ thu ựông năm 2004, 2005 và 2006 tại Viện Nghiên cứu Rau quả - Gia Lâm - Hà Nội

- Phân nhóm các giống theo mục ựắch sử dụng và mục tiêu chọn giống sử dụng phương pháp ựánh giá ựa dạng di truyền trong phân loại nguồn vật liệu sử dụng trong chọn giống theo các ựặc ựiểm về hình thái, yếu tố cấu thành năng suất và phẩm chất quả

Sử dụng tiêu chuẩn ngành về khảo nghiệm tắnh khác biệt, tắnh ựồng nhất, tắnh ổn ựịnh (DUS) với cà chua 10TCN 557-2002

2 đánh giá ựa dạng di truyền các dòng cà chua bằng phương pháp marker phân tử SSR

-Tách chiết ADN và phản ứng SSR-PCR sử dụng phương pháp phổ cập (Dẫn theo Nguyễn Thị Lang, 2002)

- Phân tắch số liệu, vẽ cây di truyền sử dụng phần mềm NTSYS pc 2.1

3 Nghiên cứu biểu hiện di truyền các tắnh trạng cơ bản liên quan tới năng suất, chất

lượng quả ở thế hệ F1 và ựánh giá các khả năng kết hợp của các dòng, giống trong hệ thống lai ựỉnh và lai diallen

3.1 Hệ thống lai ựỉnh 35 x 2 của các mẫu giống cà chua

Lai giống: Sử dụng phương pháp lai ựỉnh (top-cross) giữa 35 dòng thuần cà chua

có ựặc ựiểm nông sinh học thắch hợp cho chế biến với 2 giống thử là PT18 và 119, tiến hành trong vụ ựông năm 2006

đánh giá các tắnh trạng và KNKH: Thắ nghiệm ựược bố trắ tuần tự không nhắc lại,

ô thắ nghiệm 8,4 m2 trồng 2 hàng/luống Khoảng cách trồng 70 cm x 50 cm (24 cây/ô) Thời gian trồng 15/9/2007

3.2 Hệ thống lai diallel các mẫu giống cà chua

- Lai giống: Sử dụng hệ thống lai diallel sơ ựồ Griffing 4 [N=n(n-1)/2] giữa 6 dòng

cà chua có khả năng kết hợp chung cao trong vụ xuân sớm năm 2008

- đánh giá các tắnh trạng và KNKH: Thắ nghiệm ựánh giá 15 tổ hợp lai trên cùng 6 dòng bố mẹ và giống ựối chứng TN005 và HS902 ựược bố trắ theo khối ngẫu nhiên ựầy

ựủ với 3 lần nhắc lại, diện tắch ô thắ nghiệm là 8,4 m2, với 24 cây/ô, khoảng cách trồng 70

Thời gian trồng: Vụ xuân hè 2009, thu ựông 2009, thu ựông 2010

- Xây dựng mô hình trình diễn của giống có triển vọng

Giống cà chua HPT10 ựược tiến hành xây dựng mô hình trình diễn tại:

HTX Tân Chi- Tiên Du- Bắc Ninh, HTX Vạn An- Yên Phong- Bắc Ninh, HTX đoàn Xá- Kiến Thụy- Hải Phòng, HTX Cấp Tiến Ờ Tiên Lãng- Hải Phòng

Áp dụng quy phạm khảo nghiệm giá trị canh tác và giá trị sử dụng (VCU) cây cà chua

Các chỉ tiêu theo dõi:

- Thời gian qua các giai ựoạn sinh trưởng phát triển (ngày)

- đặc ựiểm hình thái, cấu trúc cây

- đặc ựiểm hình thái và màu sắc quả

- Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất

- Các chỉ tiêu phân tắch chất lượng quả

- Tình hình nhiễm một số sâu bệnh hại chắnh

Phương pháp phân tắch và xử lý số liệu

- Số liệu thống kê sinh học trên ựồng ruộng ựược xử lý trên chương trình excell

2003 trên máy vi tắnh

- đánh giá ựa dạng di truyền kiểu gen bằng phần mềm NTSYSpc 2.1

- đánh giá KNKHC và riêng của dòng, giống cà chua trong phép lai ựỉnh theo Kemthorne, 1957

- đánh giá KNKH của phép lai diallel, KNKHC ựược xử lý theo chương trình Line

x Tester, KNKHR ựược phân tắch diallel theo Grifing 4 theo (Trần Văn Diễn và Tô Cẩm

Tú, 1995), (Nguyễn đình Hiền và Ngô Hữu Tình, 1996)

- Phân tắch ựộ trội (hp) theo công thức của Wright (1958): hp= (F1-MP)/(BPmax-MP)

- Ưu thế lai Trung bình Hm(%)= [(F1-MP)/MP] x100

- Ưu thế lai thực Hb(%)=[(F1-BP)/BP]x100

- Ưu thế lai chuẩn: Hs (%)= [(F1-S)/S] x 100

F1: Giá trị con lai F1; MP: giá trị trung bình của bố mẹ; BP giá trị bố mẹ tốt nhất; S giá trị giống ñối chứng

- Phân tích phương sai ANOVA, hệ số biến ñộng CV(%), sai khác nhỏ nhất LSD0,05bằng phần mền IRRISTAT ver 5.0

- Chọn giống triển vọng bằng chỉ số chọn lọc dựa trên khoảng cách Ơ clit (mô hình cây lý tưởng)

Cà chua là ñối tượng của rất nhiều loại sâu bệnh hai, trong ñó bệnh sương mai

(Phytophthora infestans), ñốm lá (Cladosporium farlvum), héo xanh vi khuẩn (Ralstonia

Solanacearum) và virus xoăn vàng lá (Tomato Yellow Leaf Curl Virus - TYLCV) là

những bệnh chủ yếu ñược người sản xuất cũng như nhà chọn giống ñặc biệt quan tâm

Bảng 3.3 Phân nhóm các mẫu giống cà chua theo mức ñộ nhiễm

bệnh hại trên ñồng ruộng

Chỉ tiêu theo dõi Mức ñộ

biểu hiện

Dạng chế biến bóc vỏ nguyên quả (mẫu)

Dạng chế biến

cô ñặc (Mẫu)

Tổng số (Mẫu)

chống chịu với bệnh này, chúng thuộc dạng chế biến bóc vỏ nguyên quả), trong khi ñó 18 mẫu nhiễm trung bình, 7 mẫu nhiễm bênh nặng

Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất ñược cả nhà chọn giống và người sản xuất quan tâm Khối lượng trung bình quả là yếu tố tương quan thuận với năng suất, ñồng thời với cà chua chế biến bóc vỏ nguyên quả khối lượng trung bình quả cũng là chỉ tiêu quan trọng, chúng thường ñược chấp nhận trong khoảng từ 60-100 g Dựa trên tiêu chí này chúng tôi phân khối lượng trung bình quả theo 5 loại Khối lượng trung bình quả nhỏ

từ 40-60 g có 9 mẫu trong ñó 8 mẫu thuộc dạng chế biến bóc vỏ nguyên quả, từ 61-80 g

có 37 mẫu trong ñó 31 mẫu thuộc dạng bóc vỏ nguyên quả, từ 81-100 g có 36 mẫu trong

ñó 24 mẫu thuộc dạng chế biến bóc vỏ nguyên quả Giống có khối lượng trung bình quả

to >100 g tập trung nhiều ở dạng chế biến cô ñặc với 47 mẫu giống

Bảng 3.4 Phân nhóm các mẫu giống cà chua theo các yếu tố

cấu thành năng suất

TT Chỉ tiêu theo dõi Mức ñộ biểu

hiện

Dạng chế biến bóc vỏ nguyên quả(Mẫu)

Dạng chế biến

cô ñặc(Mẫu)

Tổng số (Mẫu)

Với cà chua chế biến hàm lượng chất khô hoà tan cao, màu sắc quả ñỏ ñẹp, hình dạng quả ñẹp là những yếu tố ñược quan tâm, ñặc biệt với cà chua chế biến dạng bóc vỏ nguyên quả thì màu sắc, hình dạng và ñộ ñồng ñều càng ñược chú ý nhiều hơn

Hầu hết các mẫu giống trong nguồn vật liệu nghiên cứu có hàm lượng chất khô hoà tan tương ñối cao Với 89 mẫu ñạt 4,5-5 ñộ Brix chiếm 68,9% tập trung ở dạng bóc vỏ nguyên quả 45 mẫu, dạng chế biến cô ñặc 44 mẫu 17 mẫu ñạt 5,1-6 ñộ Brix chiếm 13,17% trong ñó 5 mẫu giống thuộc dạng chế biến bóc vỏ nguyên quả và 12 mẫu giống

thuộc dạng chế biến cô ñặc Số mẫu có ñộ Brix rất cao >6 gồm 3 mẫu chiếm 2,3% trong

ñó dạng chế biến bóc vỏ nguyên quả có 2 mẫu còn 1 mẫu thuộc dạng chế biến cô ñặc 20 mẫu có ñộ brix thấp (<4,5)chiếm 15,5% tổng số mẫu giống nghiên cứu.(Bảng 3.5)

Bảng 3.5 Phân nhóm các mẫu giống cà chua theo một số ñặc ñiểm

hình thái và chất lượng quả

TT Chỉ tiêu theo dõi Mức ñộ biểu hiện

Dạng bóc vỏ nguyên quả(Mẫu)

Dạng chế biến cô ñặc(Mẫu)

Tổng số (Mẫu)

ðộ dày thịt quả ngoài việc có ý nghĩa tăng giá trị sử dụng nó còn là yếu tố xác ñịnh

ñộ chắc của quả, giúp cho quả trình vận chuyển và bảo quản cà chua ñược lâu hơn Phần lớn các mẫu giống có ñộ dầy thịt quả nằm trong khoảng từ 5-7 mm (104 mẫu), 7 mẫu có

ñộ dày thịt quả cao >7 mm

Số ngăn ô thường có tương quan nghịch với chỉ số dạng quả, với các giống chế biến dạng bóc vỏ nguyên quả có số ngăn ô ít 2-4 ngăn chiếm 95,2% số mẫu giống trong nhóm

Hầu hết các mẫu giống có mầu quả ñỏ, ñẹp ñạt yêu cầu cho chế biến tuy nhiên vẫn còn một số mẫu giống quả chín có mầu hồng (14 mẫu )

Kết quả nghiên cứu trên cho thấy, nguồn vật liệu khởi ñầu cho nghiên cứu chọn tạo giống cà chua chế biến rất ña dạng và phong phú về ñặc ñiểm hình thái, khả năng sinh trưởng phát triển, tiềm năng cho năng suất và năng suất, hình thái chất lượng quả, khả năng thích nghi với ñiều kiện ngoại cảnh ðây là nguồn gen quí phục vụ cho công tác chọn tạo giống cà chua chế biến cần ñược duy trì khai thác và bảo tồn Chúng tôi ñã chọn lọc và làm thuần ñược 35 dòng, giống mang các ñặc ñiểm phù hợp với yêu cầu của một

giống cà chua chế biến và sử dụng trong nghiên cứu ựánh giá ựa dạng di truyền theo phương pháp SSR marker phân tử và nghiên cứu KNKH ựể phục vụ công tác chọn tạo giống cà chua UTL

3.2 đánh giá ựa dạng di truyền của các dòng cà chua bằng phương pháp marker phân tử SSR

Kết quả ựánh giá ựa dạng di truyền của các dòng cà chua hình 3.4 cho thấy nếu xét mức ựộ tương ựồng di truyền của 34 giống ở 50% chúng ựược chia thành 4 nhóm chắnh sau:

Nhóm A: Nhóm này gồm 13 dòng : (PT18; 128TD; 89TD; 206TD; 103B; Haru; D2;

0642VH; 191; CLN15612; 148TD; 129TD; 127TD) có mức ựộ tương ựồng nằm trong khoảng 0,10-0,50.Trong nhóm A các dòng lại ựược chia thành 2 nhóm phụ với khoảng cách di truyền gần hơn như sau:

Nhóm A1: Có mức ựộ tương ựồng di truyền nằm trong khoảng 0,1-0,45 gồm 10 dòng

(DT18; 128TD; 89TD; 206TD; 103B; Haru; D2; 0642VH; 191; CLN15612) Nhóm này lại tiếp tục ựược chia thành 2 nhóm có khoảng cách di truyền gần nhau hơn cụ thể:

Nhóm A1.1: có mức tương ựồng nằm trong khoảng 0,1-0,38 gồm 7 dòng là DT18;

Nhóm B: là nhóm lớn thứ hai gồm 16 dòng nằm trong khoảng tương ựồng từ 0,1-0,5

Nhóm này ựược phân thành 2 nhóm phụ

Nhóm B1: nằm trong khoảng tương ựồng từ 0,1-0,43 gồm 6 dòng R5; 181TDL2; 9BTD;

28BTD; D2002; 87TD Các giống này lại phân thành 2 nhóm nhỏ:

Nhóm B1.1: Nằn trong khoảng tương ựồng 0,1-0,35 gồm 5 dòng (R5; 181TDL2; 9BTD;

28BTD; D2002)

Nhóm B1.2 gồm 1 dòng (87TD) trong khoảng tương ựồng 0,1-0,43

Nhóm B2: nằm trong khoảng tương ựồng 0,1-0,4 gồm 10 dòng, các dòng này lại ựược

phân thành 2 nhóm nhỏ:

Nhóm B2.1: nằm trong khoảng tương ựồng 0,1-0,25 gồm 4 dòng (94TD; 26TD/1; CHE2;

CLN1462A)

Nhóm B2.2: gồm 6 dòng (D1; 131TD; 62TN106; 10TD; 157KVR; 120TD) Các dòng

này nằm trong khoảng tương ựồng 0,1-0,35

Nhóm C: nằm trong khoảng tương ựồng 0,1-0,23 gồm 2 dòng là 19TD1 và 82D

Nhóm D: nằm trong khoảng tương ựồng 0,1-0,4 gồm 3 dòng (186 Mutalia; 197; 184TD)

Như vậy, với 6 primer 34 dòng cà chua ựược phân thành 4 nhóm chắnh trong ựó mức ựộ tương quan giữa các dòng dao ựộng từ 0,1 Ờ 0,5 cho thấy các dòng có sự ựa dạng

về mặt di truyền cao Có 8 dòng có mức ựộ tương ựồng di truyền thấp (0,14%) tập trung ở nhóm A và nhóm B

Sự khác biệt về di truyền giữa các dòng trong nhóm A, B và D cao hơn ở các giống trong nhóm C điều này có nghĩa là nếu như ựem các giống ở nhóm A, B và D lai tạo với nhóm C thì có thể tạo ra nhiều cá thể có nhiều ựặc tắnh mong muốn bởi khoảng cách di truyền càng xa thì khả năng cho ưu thế lai càng cao (Bùi Chắ Bửu, 2002)