NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH LÝ, HIỆU QUẢ TẠO CỦ KHOAI TÂY BI IN VITRO VÀ TRỒNG THỬ NGHIỆM TẠI THÁI NGUYÊN

Ảnh hưởng của thời vụ trồng đối với khả năng sinh trưởng và các yếu tố cấu thành năng suất của khoai tây trồng từ củ bi in vitro vụ đông 2007 .... - Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian trồng

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

- -

NGUYỄN THỊ THU HUYỀN

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH LÝ, HIỆU QUẢ

TẠO CỦ KHOAI TÂY BI IN VITRO VÀ TRỒNG

THỬ NGHIỆM TẠI THÁI NGUYÊN

CHUYÊN NGÀNH: SINH HỌC THỰC NGHIỆM

MÃ SỐ: 60.42.30

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN THỊ TÂM

THÁI NGUYÊN – 2008

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

- -

NGUYỄN THỊ THU HUYỀN

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH LÝ, HIỆU QUẢ

TẠO CỦ KHOAI TÂY BI IN VITRO VÀ TRỒNG

THỬ NGHIỆM TẠI THÁI NGUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

THÁI NGUYÊN - 2008

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số

liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa từng có ai

công bố trong một công trình nào khác

Thái Nguyên, ngày 20 tháng 9 năm 2008

Tác giả

Nguyễn Thị Thu Huyền

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành được luận văn này, trước tiên tôi xin được bày tỏ lòng

biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Thị Tâm, với cương vị là người hướng dẫn

khoa học đã hướng dẫn tận tình, động viên và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong quá trình thực hiện luận văn Tôi xin được gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo, kỹ thuật viên phòng thí nghiệm - Khoa Sinh – KTNN - Trường ĐHSP Thái Nguyên đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn tại khoa

Thái Nguyên, ngày 20 tháng 9 năm 2008

Tác giả

Nguyễn Thị Thu Huyền

MỤC LỤC

Trang Mở đầu 1

Chương 1 Tổng quan tài liệu 3

1.1 Giới thiệu chung về cây khoai tây 3

1.2 Tình hình sản xuất khoai tây trên thế giới và ở Việt Nam 9

1.3 Những nghiên cứu về giống 12

Chương 2 Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 21

2.1 Vật liệu địa điểm và thời gian nghiên cứu 21

2.2 Phương pháp nghiên cứu 22

Chương 3 Kết quả nghiên cứu 32

3.1 Hiệu quả tạo khoai tây củ bi in vitro, đặc điểm sinh lý và tính toán chi phí sản xuất khoai tây củ bi trong phòng thí nghiệm 32

3.1.1 Ảnh hưởng của mật độ chồi cấy đến hiệu quả tạo củ bi nuôi cấy in vitro 32

3.1.2 Ảnh hưởng của vị trí đoạn cắt đối với quá trình nuôi cấy in vitro 34

3.1.3 Mức độ hao hụt củ bi trong bảo quản, thời gian ngủ và khả năng nảy mầm của khoai tây củ bi in vitro 37

3.1.4 Chi phí sản xuất khoai tây củ bi trong phòng thí nghiệm 39

3.2 Kết quả nghiên cứu thử nghiệm ngoài đồng ruộng 41

3.2.1 Điều kiện khí hậu, thời tiết của Thái Nguyên 41

3.2.2 Khả năng sinh trưởng và các yếu tố cấu thành năng suất của khoai tây trồng từ củ bi in vitro (vụ đông 2007) 43

3.2.3 Ảnh hưởng của thời vụ trồng đối với khả năng sinh trưởng và các yếu tố cấu thành năng suất của khoai tây trồng từ củ bi in vitro (vụ đông 2007) 53

3.3 Kết quả đánh giá chất lượng khoai tây được trồng từ củ bi in vitro (vụ đông 2007) 55

3.3.1 Đánh giá chất lượng thông qua một số chỉ tiêu về hình thái 55

3.3.2 Đánh giá chất lượng thông qua một số chỉ tiêu hoá sinh 57

Kết luận và đề nghị 62

Tài liệu tham khảo 64

Phụ lục Danh môc c¸c b¶ng Bảng 1.1 Năng suất protein và năng lượng của một số cây lương thực 8

Bảng 1.2 Diện tích, năng suất, sản lượng khoai tây của châu Âu 9

Bảng 1.3 Diện tích, năng suất, sản lượng khoai tây của châu Á 10

Bảng 1.4 Diện tích, năng suất, sản lượng khoai tây của Việt Nam 11

Bảng 2.1 Chế độ chăm sóc khoai tây củ bi trồng thử nghiệm trên đồng ruộng 24

Bảng 3.1 Ảnh hưởng của mật độ chồi cấy đến khả năng tạo củ bi in vitro 32

Bảng 3.2 Ảnh hưởng của vị trí đoạn cắt đối với sự sinh trưởng cây in vitro 34 Bảng 3.3 Ảnh hưởng của vị trí đoạn cắt đối với hiệu quả tạo củ bi in vitro 36

Bảng 3.4 Thời gian ngủ và mức độ hao hụt của củ bi trong bảo quản 38

Bảng 3.5 Chi phí về hoá chất dùng để sản xuất củ bi trong phòng thí nghiệm 40

Bảng 3.6 Chi phí về sản xuất giống khoai tây củ bi trong phòng thí nghiệm trồng trên 100m2 đất 41

Bảng 3.7 Khả năng sinh trưởng của khoai tây trồng bằng củ bi in vitro (vụ đông 2007 - trồng 20/10/2007) 43

Bảng 3.8 Động thái tăng trưởng chiều cao cây của khoai tây trồng từ củ bi in vitro (vụ đông 2007 - trồng 20/10/2007) 45

Bảng 3.9 Động thái tăng trưởng số lá/thân, đường kính thân và số thân/khóm của cây khoai tây trồng từ củ bi in vitro 47

Bảng 3.10 Các yếu tố cấu thành năng suất khoai tây trồng bằng củ bi nuôi cấy in vitro (vụ đông 2007 - trồng 20/10/2007) 50

Bảng 3.11 Phân loại kích cỡ củ khoai tây sau thu hoạch theo đường kính 52

Bảng 3.12 Ảnh hưởng của thời vụ trồng đối với khả năng sinh trưởng của khoai tây trồng bằng củ bi in vitro 54

Bảng 3.13 Ảnh hưởng của thời vụ trồng đối với các yếu tố cấu thành năng suất khoai tây trồng bằng củ bi in vitro 54

Bảng 3.14 Một số đặc điểm hình thái củ 57

Bảng 3.15 Hàm lượng một số chất của củ khoai tây thu hoạch từ cây trồng bằng củ bi in vitro (vụ đông 2007 - trồng 20/10/2007) 57

Bảng 3.16 Hàm lượng một số vitamin và khoáng chất của củ khoai tây được thu hoạch từ cây trồng từ củ bi in vitro (vụ đông 2007 - trồng 20/10/2007) 58

Bảng 3.17 Ảnh hưởng của thời vụ trồng đến hàm lượng một số chất trong củ khoai tây thu hoạch từ cây trồng bằng củ bi in vitro (vụ đông 2007) 60

Bảng 3.18 Hàm lượng một số vitamin và khoáng chất của củ khoai tây được thu hoạch từ cây trồng bằng củ bi in vitro (vụ đông 2007) 60

Danh môc c¸c h×nh Hình 3.1 Ảnh hưởng của mật độ chồi cấy đến khả năng tạo củ bi in vitro 33

Hình 3.2 Ảnh hưởng của vị trí đoạn cắt đối với khả năng sinh trưởng của chồi 35

Hình 3.3 Ảnh hưởng của vị trí đoạn cắt đến hiệu quả tạo củ bi in vitro 37

Hình 3.4 Khả năng nảy mầm của củ bi in vitro 38

Hinh 3.5 Diễn biến nhiệt độ và lượng mưa trung bình hàng năm tỉnh Thái Nguyên 42 Hình 3.6 Tăng trưởng chiều cao cây của khoai tây trồng từ củ bi 46

Hình 3.7 Tăng trưởng số lá của cây khoai tây trồng từ củ bi 48

Hình 3.8 Kích thước củ giống của khoai tây củ bi và ĐC 51

Hình 3.9 Tỉ lệ các cỡ củ thu hoạch từ cây khoai tây trồng bằng củ bi 53

Nh÷ng ch÷ viÕt t¾t trong luËn v¨n

6 Benzyl Amino Purin Naphthyl Acetic Acid 2,6diclorophenoindophenol

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Khoai tây (Solanum tuberosum L.) là cây lương thực, thực phẩm giá

trị được trồng ở nhiều nước trên thế giới Củ khoai tây chứa trung bình 25% chất khô, trong đó các chất dinh dưỡng quan trọng như: Tinh bột 80- 85%, protein 3%, nhiều loại vitamin A, B1, C, B6, PP…[40] Với giá trị dinh dưỡng và kinh tế cao, khoai tây là một trong bốn cây lương thực quan trọng xếp sau lúa, ngô và khoai lang [7] Ở Việt Nam, khoai tây là cây vụ đông quan trọng trong công thức luân canh lúa xuân- lúa mùa sớm- khoai tây [9] Với điều kiện khí hậu trong vụ đông ở đồng bằng sông Hồng, cây khoai tây là cây trồng thích hợp đem lại giá trị kinh tế cao

Trên thực tế, sản xuất khoai tây nước ta gặp nhiều khó khăn, đặc biệt là trong công tác giống, dẫn đến năng suất và diện tích trồng hàng năm thấp và không ổn định Việt Nam phải nhập 70%-75% nguồn giống từ Trung Quốc, 15% nguồn giống từ châu Âu, 15% giống sản xuất trong nước [5] Giống sản xuất trong nước chủ yếu là theo phương thức tự để, củ giống dễ bị thoái hoá, tăng tỉ lệ nhiễm bệnh, đặc biệt là virus, làm yếu dần tính chống chịu của khoai tây qua sinh sản vô tính [4] Nhập khẩu một lượng lớn khoai tây thịt giá rẻ từ Trung Quốc làm giống sẽ lan truyền nhiều loại sâu bệnh nguy hại cho môi trường Nguồn giống từ châu Âu cho chất lượng tốt nhưng giá giống đắt làm hạn chế đến hiệu quả kinh tế Khoai tây là loại cây trồng có khả năng cho năng suất cao, ở các ruộng thâm canh của nhiều nước năng suất có thể đạt đến hàng trăm tấn củ/ha Trong khi đó nước ta năng suất khoai tây chỉ đạt dưới 10 tấn/ha

Trong hệ thống sản xuất khoai tây sạch bệnh thì việc sản xuất khoai tây

củ bi có ý nghĩa rất lớn Khoai tây củ bi mang đầy đủ đặc tính tốt của khoai tây bầu đất Ngoài ra, người dân không phải gây giống cấp một mà vẫn đảm bảo được năng suất, nhất là sức chống chịu bệnh của giống.Việc bảo quản,

vận chuyển dễ dàng, giá củ bi thấp hơn nhiều so với các củ giống lớn, như

vậy giảm được vốn đầu tư ban đầu [12],[19]

Xuất phát từ thực tế trên, nhằm góp phần khắc phục khó khăn trong

sản xuất củ khoai tây giống trong nước, chúng tôi đã thực hiện đề tài

“Nghiên cứu đặc điểm sinh lý, hiệu quả tạo củ khoai tây bi in vitro và

trồng thử nghiệm tại Thái Nguyên”

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Nghiên cứu hiệu quả tạo củ khoai tây bi in vitro

- Đánh giá các đặc điểm nông học, năng suất, chất lượng củ thu hoạch

từ cây trồng bằng củ bi in vitro trong điều kiện tự nhiên

- Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian trồng đối với sinh trưởng, phát triển, các yếu

tố cấu thành năng suất và chất lượng khoai tây được trồng bằng củ bi in vitro

3 Nội dung nghiên cứu

3.1 Đánh giá hiệu quả tạo củ khoai tây bi in vitro thông qua các nghiên cứu:

- Ảnh hưởng của mật độ chồi cấy đối với hiệu quả tạo củ khoai tây bi in vitro

- Ảnh hưởng của vị trí đoạn cắt trên cây đối tới khả năng sinh trưởng và

hiệu quả tạo củ của khoai tây nuôi cấy in vitro

- Chi phí sản xuất củ giống khi trồng khoai tây bằng củ bi in vitro và

trồng bằng củ truyền thống

3.2 Nghiên cứu đặc điểm sinh lí củ khoai tây bi in vitro thông qua theo dõi thời

gian ngủ, khả năng nảy mầm, mức độ hao hụt trong thời gian bảo quản

3.3 Trồng thử nghiệm ngoài đồng ruộng

- Đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển và các yếu tố cấu thành

năng suất của khoai tây trồng từ củ bi in vitro trong vụ đông năm 2007

- Đánh giá ảnh hưởng của thời gian trồng đối với sự sinh trưởng, phát

triển và các yếu tố cấu thành năng suất của khoai tây trồng từ củ bi in vitro

- Đánh giá chất lượng củ khoai tây trồng từ củ bi in vitro thông qua

phân tích một số chỉ tiêu hoá sinh

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Giới thiệu chung về cây khoai tây 1.1.1 Nguồn gốc và phân loại cây khoai tây

Cây khoai tây (Solanum tuberosum L.) có nguồn gốc ở Nam Mỹ Đầu

thế kỷ XVI những nhà hàng hải người Tây Ban Nha chinh phục Nam Mỹ,

đã đem về trồng ở nước họ Vào cuối thế kỷ XVI, khoai tây được trồng ở AiLen, Anh, Italia, Đức, Pháp Nga…từ đó khoai tây được trồng ở nhiều nước châu Âu khác Các nước ở châu Á và châu lục khác biết đến cây khoai tây muộn hơn các nước ở châu Âu thông qua chính sách thuộc địa của người châu Âu Đến nay, khoai tây được trồng rộng rãi ở khoảng 130 nước trên thế giới từ 710 vĩ tuyến Bắc đến 400 vĩ tuyến Nam [7],[9], [47]

Ở nước ta, khoai tây được người Pháp mang sang trồng ở một số nơi từ năm 1890 và chủ yếu trồng ở vùng đồng bằng sông Hồng Giống khoai tây được trồng phổ biến trước đây là giống khoai tây ruột vàng Thường tín, giống này có nguồn gốc từ giống Ackersegen, được nhập từ Pháp năm 1890 [9], [46], [50]

Cây khoai tây thuộc chi Solanum Setio Pentota [45], thuộc họ cà (Solanaceace) [9] là cây ở thể tứ bội (Tetraploid) (2n=4x=48), có khả năng

sinh trưởng phát triển tốt và cho năng suất cao

1.1.2 Đặc tính thực vật học của cây khoai tây

Thân và lá cây khoai tây có nhiều lông, lá kép lông chim, không đối xứng [9] Thân cây khoai tây là hệ thống bao gồm thân, tia củ và củ, thân cây cao từ 45- 90cm tuỳ theo giống, độ phì của đất và kỹ thuật canh tác

Tia củ phát triển từ mầm cành, với điều kiện thuận lợi sẽ phát triển thành

củ, điều kiện không thuận lợi sẽ chồi lên mặt đất phát triển thành cành

Cây khoai tây chủ yếu là tự thụ phấn nhưng có trường hợp giao phấn

Quả khoai tây thuộc loại quả mọng, có 2 ô, hạt rất nhỏ có mầm uốn cong

Mầm ngủ củ khoai tây là những mầm cây được tạo thành ở các nách lá không

phát triển Mầm ngủ ở mỗi củ thường là một số, phần lớn có 3 mầm [9]

1.1.3 Đặc điểm sinh học, ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh đến sinh

trưởng và phát triển của cây khoai tây

1.1.3.1 Đặc điểm sinh học của cây khoai tây

Đời sống của cây khoai tây có thể chia làm 4 thời kỳ: Thời kỳ ngủ, thời

kỳ nảy mầm, thời kỳ hình thành củ, thời kỳ củ phát triển

* Thời kỳ ngủ: Củ khoai tây sau khi thu hoạch phải được cất giữ một

thời gian dài sau đó mới nảy mầm được, người ta gọi đó là thời kỳ ngủ nghỉ

của củ khoai tây Thời gian ngủ nghỉ của củ khoai tây phụ thuộc vào đặc

điểm của giống, điều kiện sinh thái của vùng trồng, kỹ thuật canh tác, điều

kiện bảo quản

* Thời kỳ nảy mầm: Sau một thời gian ngủ nghỉ những mắt ngủ trên củ

khoai tây đều có khả năng phát triển thành mầm cây Mầm cây phát triển

thành thân lá và thành cây khoai tây thế hệ mới

* Thời kỳ hình thành thân củ: Cây khoai tây con sau khi phát triển vượt

lên khỏi mắt đất từ 7- 10 ngày thì trên các đốt thân nằm dưới mặt đất xuất hiện

những nhánh con, đó chính là những nhánh thân địa sinh Nhánh địa sinh có

màu trắng và mọc thẳng, đầu cuối của nhánh thường phình to tạo thành những

đoạn thân ngầm, khi phát triển đến mức độ nhất định thì ngừng phát triển về

chiều dài, chất dinh dưỡng tập trung vận chuyển đến các đoạn thân ngầm này

và chúng phình to lên tạo thành củ khoai tây ở đầu mút thân địa sinh

* Thời kỳ phát triển của củ: Sau khi cây sinh trưởng được 20-25 ngày thì

các chất dinh dưỡng tập trung vào các đầu chóp của thân địa sinh, bộ phận này

của thân địa sinh bắt đầu phình to dần lên Ở những nơi có nhiều nắng vào

thời gian này cây hình thành hoa và hoa bắt đầu nở, đây chính là lúc thân địa

màng vỏ, hàm lượng tinh bột thay đổi theo hướng không có lợi

Khoai tây là cây ưa sáng, cường độ ánh sáng thích hợp cho năng suất cao

từ 40.000- 60.000 lux Cường độ ánh sáng mạnh có lợi cho quá trình quang hợp sẽ thuận lợi cho hình thành, tích luỹ chất khô Cường độ quang hợp yếu nhiều tia củ sẽ không có khả năng hình thành củ [50]

Các thời kỳ sinh trưởng khác nhau của cây khoai tây thì yêu cầu về thời gian chiếu sáng cũng khác nhau: Từ khi khoai tây bắt đầu mọc khỏi mặt đất đến thời kỳ xuất hiện nụ hoa yêu cầu ánh sáng ngày dài Thời kỳ phát triển tia

củ yêu cầu ánh sáng ngày ngắn [7]

Trong các giai đoạn sinh trưởng, cây khoai tây có yêu cầu về nước khác nhau [38] Thời kỳ từ trồng đến xuất hiện tia củ cần đảm bảo độ ẩm đất tối thiểu 60%-80% sức chứa ẩm đồng ruộng Thời kỳ phát triển củ cần thường xuyên giữ độ ẩm đất là 80% Thiếu hoặc thừa nước đều gây ảnh hưởng xấu tới sinh trưởng của cây [6]

1.1.3.3 Nhu cầu dinh dƣỡng của cây khoai tây

Khoai tây yêu cầu một lượng dinh dưỡng lớn và đầy đủ các nguyên tố đa

lượng và vi lượng

Ảnh hưởng của đạm đến năng suất khoai tây đã được nghiên cứu từ thập

kỷ 70 Năng suất tối ưu của khoai tây đạt được khi bón ít nhất là 45- 400kg

N/ha [54] Theo Benkema và Vander Zaag (1979), khi bón lượng đạm quá cao

ở khoai tây dễ xảy ra hiện tượng “sinh trưởng lần thứ 2”, tương tự như hiện

tượng xảy ra khi gặp nhiệt độ cao, ánh sáng ngày dài trong thời gian hình

thành củ, hiện tượng này làm giảm năng suất và chất lượng củ khoai tây [41]

Khoai tây cũng cần nhiều P cho sự sinh trưởng, tuy nhiên, hiệu lực của P

phụ thuộc nhiều vào hàm lượng P và vôi có ở trong đất Lượng P có ở trong đất ít

còn lượng vôi tự do nhiều thì thường phải bón với liều lượng P nhiều hơn [53]

Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu quả của K thể hiện không rõ đến

năng suất khoai tây, nhưng lại liên quan rõ tới chất lượng củ, cụ thể là hàm

lượng chất khô của củ, làm giảm bệnh đốm đen trên củ Kali làm tăng khả

năng quang hợp, tăng sự vận chuyển các chất trong cây và tăng khả năng

chống chịu sâu bệnh hại

Các nguyên tố vi lượng như Magie (Mg), Kẽm (Zn), Lưu huỳnh (S)…,

cần cung cấp đầy đủ và cân đối cho cây Nếu thiếu cây sinh trưởng phát triển

kém, năng suất thấp

Phân hữu cơ có vai trò rất quan trọng trong sản xuất khoai tây Muốn có

năng suất sản lượng khoai tây cao, chất lượng tốt thì phải sử dụng phân hữu cơ

vì phân hữu cơ cung cấp một cách cân đối các nguyên tố đa lượng và bán đa

lượng (N, P, K , Ca) cho khoai tây và đặc biệt là bổ sung đầy đủ các nguyên tố

vi lượng quan trọng cần cho khoai tây Ngoài ra phân hữu cơ còn tạo độ xốp

trong đất, tăng khả năng giữ ẩm của đất, kích thích bộ rễ phát triển và tạo điều

kiện thuận lợi cho quá trình hình thành và phát triển củ khoai tây [9], [28]

1.1.3.4 Thời vụ trồng khoai tây ở Việt Nam

Ở vùng Trung du và miền núi phía Bắc Việt Nam, khung thời vụ trồng khoai tây nằm gọn trong thời gian từ vụ lúa mùa sang vụ lúa xuân Thời vụ trồng khoai tây vụ đông có thể trồng từ thượng tuần tháng 10 đến hạ tuần tháng 11 vẫn cho thu hoạch Thời vụ tốt nhất để trồng khoai tây là trung tuần tháng 10 đến trung tuần tháng 11 Thời vụ này có thể đáp ứng đầy đủ nhất về nhiệt độ, ánh sáng để cây khoai tây sinh trưởng phát triển và cho năng suất cao Trồng sớm hơn khoai tây sớm bị rạc, nếu trồng muộn hơn khoai tây sẽ gặp rét ngay lúc mới mọc, phát triển chậm nên cho năng suất thấp [28] Theo Vũ Thị Bích Dẫn và Cs (1995), vụ đông sớm ở đồng bằng Bắc Bộ thường được bố trí từ trung tuần tháng 9 đến trung tuần tháng 10 Thời vụ này thường gặp điều kiện thời tiết khí hậu bất thuận như lượng mưa lớn và nhiệt độ cao Mặt khác, khoai tây trồng ở Việt Nam có thời gian xuất hiện củ rất ngắn chỉ khoảng 35- 40 ngày trồng, đặc biệt với các giống ngắn ngày, mầm già sinh lý củ xuất hiện sớm hơn và thời gian sinh trưởng ngắn nên năng suất không cao [8]

Ở vùng nam khu IV cũ, khoai tây có thể trồng muộn hơn, tức là vào trung tuần tháng 11 vì ở vùng này mùa mưa kết thúc muộn hơn Còn vùng núi khí hậu ôn hoà như Sapa, Đà Lạt có thể trồng được quanh năm [20]

Nghiên cứu của Đào Mạnh Hùng (1996) cho thấy, khoai tây vụ xuân thường được trồng từ hạ tuần tháng 12 đến thượng tuần tháng giêng, thu hoạch trung tuần tháng 4 Tháng 12 có nhiệt độ trung bình là 18,10C, tháng giêng lạnh nhất trong năm nhưng cũng đạt 16,10C nên ảnh hưởng không nhiều đến sinh trưởng của khoai tây ở giai đoạn đầu Lượng mưa đầu vụ khoai Xuân rất thấp, tăng dần vào tháng 2 và tháng 3, tăng nhanh vào cuối tháng 4, vì vậy cần đảm bảo đủ ẩm thời kỳ đầu cho khoai tây mọc mầm và phát triển nhanh, cuối

vụ cần tiêu úng triệt để để đảm bảo chất lượng củ [15]

Như vậy, thời vụ là một yếu tố ảnh hưởng mang tính chất quyết định đến sự thành công trong sản xuất khoai tây Các nhà nghiên cứu khoai tây cho

rằng, thời vụ thích hợp để trồng khoai tây bắt đầu từ giữa tháng 10 đến cuối

tháng 11, khi đó nhiệt độ giao động từ 170C- 250C là điều kiện thuận lợi nhất

cho việc trồng khoai tây [7], [28]

1.1.4 Giá trị dinh dƣỡng và kinh tế của khoai tây

Ở nhiều nước trên thế giới, khoai tây được coi là một trong năm loài cây

lương thực quan trọng: lúa mỳ, lúa nước, ngô, đại mạch và khoai tây So với

nhiều loài cây trồng khác, khoai tây có thành phần hoá học quý và khả năng sử

dụng đa dạng [9] Củ khoai tây chứa trung bình khoảng 25% chất khô, trong

đó 80-85% tinh bột, 3% protein, có nhiều vitamin: A, B1, B6, PP… và nhiều

nhất là vitamin C (20-200mg/100gam khối lượng tươi) Ngoài ra, còn có các

chất khoáng quan trọng, chủ yếu là kali, thứ đến là canxi, photpho, magie [7]

Theo Beukema, Vander Zaag (1979), cứ 1 kg khoai tây cho 840 calo [41] Nếu

tính theo sự cân bằng protein/calo, sự phân bố và tỉ lệ axit amin quan trọng

trong các loại thức ăn chính thì khoai tây chỉ kém trứng [33] Sử dụng 100g

khoai tây có thể đảm bảo ít nhất 8% nhu cầu protein, 3% năng lượng, 10% sắt,

10% vitaminB1 và 20-25% nhu cầu vitamin C cho 1 người trong 1 ngày đêm

[47] Vì vậy, theo đánh giá của Vander Zaag (1976), trong số các cây trồng

của vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới như lúa, ngô, đậu tượng… thì khoai tây

cho năng suất năng lượng, năng suất protein và sinh lợi cao nhất [55]

Bảng 1.1 Năng suất protein và năng lượng của một số cây lương thực

Loại cây trồng Kcalo/100g

Năng suất năng lượng

(kcalo/10ngày/ha)

Tỉ lệ protein (%)

Năng suất protein

(Nguồn: Vander Zaag, (1976)[55]

Nếu so sánh về năng suất chất khô trên một đơn vị diện tích trồng trọt thì khoai tây là cao nhất, hơn lúa mỳ 3,04 lần, lúa nước 1,33 lần, ngô 2,2 lần [42] Bên cạnh giá trị làm lương thực, thực phẩm cho con người và thức ăn cho gia súc, khoai tây còn là nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp chế biến Ước tính 1 tấn khoai tây củ có hàm lượng tinh bột 17,6% chất tươi thì sẽ cho 112lít rượu, 55 kg axit hữu cơ và một số sản phẩm khác [42] Từ việc chế biến ra rượu khoai tây còn là nguyên liệu để sản xuất ra cao su nhân tạo [9] Thân, lá, hoa khoai tây còn là nguyên liệu của công nghiệp chế biến dược phẩm sản xuất thuốc chữa bệnh như thuốc giảm đau, an thần, chữa bệnh thần kinh, thấp khớp, hen xuyễn mãn tính…[16]

1.2 Tình hình sản xuất khoai tây trên thế giới và ở Việt Nam 1.2.1 Tình hình sản xuất khoai tây trên thế giới

Châu Âu có nền sản xuất khoai tây lớn nhất thế giới và đang có xu hướng giảm nhẹ về diện tích, năng suất và sản lượng khá cao và ít biến động

Bảng 1.2 Diện tích, năng suất, sản lượng khoai tây của châu Âu

Năm Diện tích

(Triệu ha)

Năng suất (Tấn/ha)

Sản lượng (Triệu tấn)

Châu Á có nền sản xuất khoai tây lớn thứ 2 sau châu Âu, tập trung ở các

nước như: Trung Quốc, Nhật Bản, Cộng hoà Dân chủ nhân dân Triều Tiên, Hàn

Quốc, Mông Cổ…Hiện nay, Trung Quốc là quốc gia trồng nhiều khoai tây nhất

thế giới và đứng đầu châu Á cả về diện tích, năng suất và sản lượng

Bảng 1.3 Diện tích, năng suất, sản lượng khoai tây của châu Á

Năm (Triệu ha) Diện tích Năng suất (Tấn/ha) (Triệu tấn) Sản lượng

Sản xuất khoai tây của châu Á khá ổn định, năm 2000 có 7,96 triệu ha,

năm 2002 diện tích trồng khoai tây thấp nhất 7,75 triệu ha, giảm 0,21 triệu ha,

đến 2005 cả châu lục trồng được 7,86 triệu ha, gần bằng diện tích khoai tây

của châu Âu Năng suất khoai tây bình quân được tăng lên hàng năm và thấp

hơn năng suất bình quân của châu Âu không đáng kể

1.2.2 Tình hình sản xuất khoai tây ở Việt Nam

Cây khoai tây được du nhập vào Việt Nam từ năm 1890 và chủ yếu

trồng ở vùng đồng bằng sông Hồng [46] Hiện nay khoai tây được coi là một

trong những loại “thực phẩm sạch”, là một loại nông sản hàng hoá được lưu

thông rộng rãi [11]

Với điều kiện khí hậu trong vụ đông ở miền Bắc Việt Nam thì cây khoai

tây được xem là cây trồng lý tưởng Tuy nhiên, tình hình sản xuất khoai tây ở

Việt Nam luôn biến động và phát triển không tương xứng với tiềm năng của nó

Bảng 1.4 Diện tích, năng suất, sản lượng khoai tây của Việt Nam

Năm Diện tích

(ha)

Năng suất (tấn/ha)

Sản lượng (tấn)

Yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến năng suất khoai tây ở Việt Nam

là chất lượng giống Củ giống kém chất lượng không có khả năng cho năng suất cao đồng thời bị hao hụt lớn trong quá trình bảo quản làm cho giá thành

củ giống tăng, tăng chi phí đầu tư lên rất nhiều vì đầu tư giống chiếm tỉ lệ cao nhất trong tổng chi phí tiền mặt cho việc sản xuất khoai tây

Giống khoai tây người nông dân sử dụng chủ yếu theo phương thức tự

để, duy trì từ vụ này sang vụ khác, nhiều loại giống đang trồng phổ biến đã bị thoái hoá Kết quả điều tra cơ cấu giống ở một số vùng thuộc đồng bằng sông

Hồng cho thấy, hầu hết các nơi còn duy trì giống Thường tín và các giống nhập nội

đã bị thoái hoá nghiêm trọng, năng suất thấp (8-9 tấn/ha) [5], [18]

Trong thời gian gần đây, xuất hiện một tỉ lệ đáng kể khoai tây giống từ

Trung Quốc do bà con nông dân tự nhập về với giá rất rẻ Đây là nguồn giống

không được kiểm tra, kiểm dịch Qua số liệu điều tra cho thấy, khoai tây

Trung Quốc mọc yếu, tỉ lệ không mọc được và thối cao, chiếm tới 20-30%

Theo báo cáo của chương trình kinh tế Việt- Đức (2003), tỉ lệ khoai giống

nhập từ Trung Quốc để sản xuất tại Việt Nam lên tới gần 70% [5]

1.3 Những nghiên cứu về giống

1.3.1 Hiện tƣợng thoái hoá giống và biện pháp khắc phục

1.3.1.1 Hiện tƣợng thoái hoá giống khoai tây

Sự thoái hoá giống khoai tây là hiện tượng chung xảy ra ở tất cả các

nước trồng khoai tây trên thế giới Khi trồng khoai tây được sử dụng tại chỗ và

trồng liên tiếp thì cây sẽ có những biểu hiện sinh trưởng phát triển thân lá

kém, cây thấp, lá xoăn, thân lá có vết loang lổ, dị dạng, củ nhỏ dẫn đến giảm

năng suất Đó là sự thoái hoá giống [19],[36]

Có hai nguyên nhân gây nên hiện tượng thoái hoá củ giống khoai tây, đó

là thoái hoá do bệnh lí (nhiễm virus) và thoái hoá do sinh lí (củ giống bị già

sinh lý) do bảo quản lâu trong điều kiện nóng ẩm [24]

* Thoái hoá do bệnh lý

Hiện tượng thoái hoá giống khoai tây do nhiễm virus đã được

Parmentier (Pháp) phát hiện năm 1786 [19], nhưng sau đó khoảng một thế kỷ,

người ta mới xác định được đặc tính của virus và khẳng định chúng là nguyên

nhân gây thoái hoá khoai tây Cây khoai tây có thể là ký chủ cho 60 loại virus

gây bệnh [54] Khi cây bị nhiễm virus thì không thể cứu chữa, chỉ bằng cách

nhổ bỏ cây bị hại vứt xa nguồn nước và nơi trồng [27]

Ở Việt Nam, bệnh virus hại khoai tây bắt đầu được đề cập vào năm

1960 Năm 1972, điều tra bằng phương pháp huyết thanh và phương pháp so màu đã xác định được độ nhiễm bệnh virus ở Việt Nam là từ 26,6%- 87,10% [14] Những giống khoai tây được coi là có triển vọng khi nhập vào Việt Nam chỉ sau 3 vụ trồng và bảo quản đã nhiễm bệnh nặng [9]

* Thoái hoá sinh lý (Thoái hoá do sự già hoá củ giống)

Tuổi sinh lý của củ giống có tầm quan trọng như tính trạng sạch bệnh của giống vì nó ảnh hưởng đến sức sinh trưởng và sự hình thành năng suất của cây Trong củ khoai tây các quá trình sinh lý sinh hoá diễn ra một cách mạnh mẽ và liên tục kể từ khi hình thành đến khi củ ngủ nghỉ Các hoạt động này diễn ra theo chiều hướng già hoá của củ giống [29]

Theo Beukenra, Vader Zaag (1979), tình trạng sinh lý chịu ảnh hưởng của điều kiện trồng, thời gian và điều kiện bảo quản Củ giống được trồng ở điều kiện ấm, bảo quản ở nhiệt độ cao sẽ già hoá nhanh chóng hơn củ giống được trồng ở vùng lạnh, bảo quản ở nhiệt độ thấp [41]

1.3.1.2 Biện pháp khắc phục hiện tƣợng thoái hoá giống khoai tây

* Các biện pháp khắc phục hiện tƣợng thoái hoá giống khoai tây trên thế giới

Khắc phục hiện tượng thoái hoá giống khoai tây do virus

Ở các nước tiên tiến, họ đã áp dụng kỹ thuật nuôi cấy meristem kết hợp với những phương pháp chuẩn đoán virus hiện đại như: test ELISA, lai AND…để xây dựng hệ thống sản xuất giống khoai tây chống virus một cách rất hoàn chỉnh Do đó, các củ giống khoai tây được sản xuất tại các trạm nhân giống đầu dòng và sau đó qua kiểm tra độ sạch virus rất nghiêm ngặt mới cung cấp cho sản xuất

Đối với những nước đang phát triển, chủ yếu là những nước thuộc châu

Á, châu Phi, châu Mỹ La Tinh, chưa có hệ thống sản xuất giống hoàn chỉnh thì việc khắc phục sự thoái hoá giống khoai tây do virus được tiến hành theo nhiều phương pháp khác nhau

- Giải pháp nhập nội củ giống sạch bệnh thay thế giống đã thoái hoá

- Giải pháp sản xuất khoai tây bằng hạt (do virus không truyền qua hạt)

- Chọn lọc vệ sinh đồng ruộng: Nhổ bỏ cây bệnh, giữ cây sạch để làm giống

Các biện pháp khắc phục hiện tượng thoái hoá giống khoai tây do già

hoá củ giống:

Để khắc phục hiện tượng này, các tác giả nghiên cứu đã đưa ra 2 giải pháp:

(1) Áp dụng biện pháp bảo quản lạnh để làm chậm sự già hoá

Perennec (1985)cho rằng, nếu thời gian bảo quản dài như ở các nước chỉ

trồng được một vụ khoai tây, thì nhất thiết phải bảo quản củ giống ở điều kiện

nhiệt độ thấp để làm chậm sự già hoá của củ giống [52] Đối với những nước

trồng được nhiều vụ trong năm, có thể chọn ra củ giống có tuổi sinh lý tối

thích từ các vụ trồng khác nhau Nếu không có đủ các điều kiện trên thì phải

nhập nội giống có tuổi sinh lý cần thiết

(2) Trồng thêm vụ khoai tây muộn để rút ngắn thời gian bảo quản củ giống

Nghiên cứu việc trồng thêm vụ thứ hai để tạo ra củ giống trẻ sinh lý

cũng là hướng tích cực để rút ngắn thời gian bảo quản củ giống Để có củ

giống trồng vụ thứ hai có thể từ hai nguồn: Nhập nội và áp dụng biện pháp

phá ngủ khoai tây vừa thu hoạch Kỹ thuật phá ngủ khoai tây để tạo củ giống

trồng vụ thứ hai được áp dụng ở Liên Xô (cũ) đã làm tăng năng suất vụ sau

13%-20% so với trồng củ giống thông thường [44]

* Các biện pháp khắc phục hiện tƣợng thoái hoá giống khoai tây ở Việt Nam

Các biện pháp khắc phục hiện tượng thoái hoá giống khoai tây do virus:

Ở Việt Nam, qua kết quả nghiên cứu của Vũ Triệu Mân (1986),

Nguyễn Quang Thạch, Hoàng Minh Tấn và Cs (1991) cho biết, khoai tây ở

Việt Nam đã bị thoái hoá nặng, tỉ lệ nhiễm bệnh virus rất cao, vì vậy nghiên

cứu để khắc phục hiện tượng thoái hoá giống khoai tây do virus ở Việt Nam

là đặc biệt quan trọng và cần thiết [19], [25] Trong thời gian qua, Việt Nam

đã sử dụng những biện pháp khắc phục như sau:

- Biện pháp nhập nội giống: Nguồn giống sạch bệnh được nhập từ các nước tiên tiến ở châu Âu như Pháp, Đức, Hà Lan Bên cạnh việc nhập nội giống khảo nghiệm để xây dựng một bộ giống thích hợp cho Việt Nam thì các giống đã được nhập về và nhân ra, tạo nguồn giống sạch bệnh cung cấp cho sản xuất Trong những năm 1980 hàng ngàn tấn giống khoai tây Mariella, Lipsi, Kardia…đã được nhập về từ Cộng hoà dân chủ Đức [15]

- Biện pháp sản xuất củ giống sạch bệnh trong nước: Theo hướng này, các nghiên cứu sản xuất củ giống khoai tây có kích thước nhỏ bắt đầu từ kỹ

thuật nuôi cấy in vitro là hình thức nhân giống khoai tây sạch bệnh nhanh

chóng và có hiệu quả

- Biện pháp chọn lọc, vệ sinh quần thể Trong khi chờ đợi hoàn chỉnh hệ thống sản xuất giống của nhà nước, giải pháp xây dựng hệ thống chọn lọc, vệ sinh quần thể đã được đề xuất Chọn lọc, vệ sinh quần thể thực chất là quan sát và loại bỏ các cây bệnh trong nhiều năm liên tục cho tới khi tỉ lệ nhiễm virus giảm đến mức độ cho phép

Các tác giả Vũ Triệu Mân (1986), Nguyễn Văn Viết (1991) đã triển khai rất có kết quả về hệ thống chọn lọc vệ sinh quần thể Hệ thống này đã được áp dụng rộng rãi ở nhiều tỉnh [19] ,[37].

- Biện pháp trồng khoai tây bằng hạt Nghiên cứu sản xuất và trồng khoai tây bằng hạt được Đào Mạnh Hùng (1978), (1997), Đào Xuân Tùng (1983), Trương Văn Hộ (1990) tiến hành trên tập đoàn giống khoai tây nhập nội tại Đà Lạt.Các nghiên cứu đều khẳng định được độ sạch virus của khoai tây trồng từ hạt và đã rút ra những kết luận về khả năng sử dụng ở Việt Nam Nhưng để trở thành một giải pháp ổn định, chắc chắn, đặc biệt là khả năng sản xuất hạt khoai tây tại Việt Nam thì việc xác định được tổ hợp lai thích hợp có khả năng thương mại hoá cao là quan trọng [13], [15]

Các biện pháp khắc phục hiện tượng thoái hoá giống khoai tây do già

hoá củ giống:

Ở Việt Nam, củ giống phải bảo quản dài (9 tháng) trong điều kiện nhiệt

độ, độ ẩm cao của mùa hè nên tỉ lệ thoái hoá cao, năng suất giảm rõ rệt Để

khắc phục hiện tượng này, nhiều tác giả trong nước đã nghiên cứu và đưa ra 2

giải pháp (1) Áp dụng biện pháp bảo quản lạnh để làm chậm sự già hoá: Đây

là biện pháp có hiệu quả cao ở những nước có nền kinh tế phát triển trên thế

giới Tuy nhiên, nền kinh tế của Việt Nam còn khó khăn nên việc đầu tư vào

kho lạnh để bảo quản lượng củ giống lớn cho sản xuất là rất khó thực hiện, bảo

quản lạnh sẽ nâng cao giá thành sử dụng do đó người nông dân sẽ khó lòng

chấp nhận Vì vậy, biện pháp này ở Việt Nam mới chỉ được áp dụng trong

phạm vi còn nhỏ, (2) Trồng vụ khoai tây muộn để rút ngắn thời gian bảo quản

củ giống: Nghiên cứu trồng khoai tây thêm vụ thứ hai tạo ra củ giống trẻ sinh

lý cũng là hướng tích cực nhằm rút ngắn thời gian bảo quản củ giống Để có củ

giống trồng vụ thứ hai cần phải có biện pháp phá ngủ khoai tây vừa thu hoạch

Nguyễn Quang Thạch, Hoàng Minh Tấn (1993), đã nghiên cứu và hoàn thiện quy

trình phá ngủ tổng hợp khoai tây một cách nhanh chóng và hiệu quả nhất [26]

1.3.2 Các nghiên cứu về sản xuất củ nhỏ

1.3.2.1 Vai trò và tình hình sử dụng củ nhỏ trong hệ thống sản xuất giống

khoai tây sạch bệnh

Vai trò của củ nhỏ trong hệ thống sản xuất giống khoai tây sạch bệnh

được quan tâm chú ý từ rất sớm Nghiên cứu của nhiều tác giả Melik

Sarkisov, Faddecva (1984), Balletti, Lanteri, Lotito, Saraco (1994)… đều

cho rằng, củ nhỏ in vitro được sản xuất từ vật liệu ban đầu sạch bệnh trong

điều kiện vô trùng nghiêm ngặt nên chúng là sản phẩm hoàn toàn sạch

bệnh, hơn nữa việc sản xuất củ nhỏ được tiến hành quanh năm không phụ

thuộc vào thời vụ, có thể tạo được số lượng lớn củ giống trong thời gian

ngắn với diện tích nhỏ, đồng thời củ có kích thước nhỏ nên dễ dàng bảo

quản, vận chuyển tới các vùng sản xuất giống [19]

Ngoài ra, các tác giả Joung Hyouk, Jeong Sook Koo (1990) đã đưa ra kết luận rằng, việc sản xuất củ nhỏ làm giống có thể thay thế cho việc sản xuất

củ khoai tây giống thông thường của nông dân và các tác giả khẳng định, hệ thống sản xuất giống khoai tây củ nhỏ sạch bệnh sẽ cách mạng hoá nền sản xuất khoai tây trong tương lai gần đây [19]

1.3.2.2 Các nghiên cứu sản xuất củ nhỏ ngoài nước

Vấn đề tạo củ khoai tây in vitro được tiến hành nghiên cứu từ khá sớm

bởi các tác giả Gregory, Borah and Milthorpe, Iwins, Palmer, Smith, Lai, Kang, Choi…[29] Các nghiên cứu đều cho thấy, để cảm ứng cho sự hình thành củ khoai tây cần phải có nồng độ đường cao trong môi trường nuôi cấy,

Jeoung-thời gian chiếu sáng và nhiệt độ cao sẽ ức chế sự tạo củ in vitro, quang chu kỳ

ngày ngắn hoặc trong bóng tối, điều kiện nhiệt độ thấp và sử dụng môi trường

MS với nồng độ đường cao đã xúc tiến nhanh sự hình thành củ khoai tây in vitro Họ cho biết, khi sử dụng nồng độ đường 10% hiệu quả tạo củ hơn hẳn

nồng độ 6% và 8%, còn nồng độ 2% chỉ phù hợp với sự sinh trưởng của chồi

mà không có hiệu quả cho tạo củ

Ranalli, Bizarri, Borghi, Mari khi nghiên cứu mối quan hệ giữa môi

trường tạo củ với thời gian ngủ nghỉ của củ khoai tây in vitro đã khẳng định

rằng nồng độ đường trong môi truờng tạo củ không ảnh hưởng nhưng kích

thước củ lại ảnh hưởng lớn đến sự ngủ nghỉ của củ khoai tây in vitro Apichai (1988), đã nghiên cứu và đề xuất kỹ thuật bảo quản củ khoai tây in vitro ở

nhiệt độ từ 8- 100C, thời gian bảo quản có thể kéo dài được 9 tháng mà chất lượng củ vẫn tốt [40] Những nghiên cứu sản xuất khoai tây kích thước nhỏ trên đồng ruộng cũng được nhiều tác giả nghiên cứu có kết quả Paul, Struik, Willemien, Lommem (1991), đã đề nghị giải pháp trồng khoai tây củ nhỏ với mật độ dày để thu được số củ nhiều nhất trên một đơn vị diện tích [51]

Lommem Struik (1993), đề xuất biện pháp sản xuất củ giống nhỏ theo

hướng thu hoạch nhiều lần nhằm tăng năng suất lên gấp bội so với việc trồng

chỉ thu hoạch một lần [48]

Việc sản xuất củ nhỏ in vitro và in vivo và sử dụng chúng trong hệ

thống sản xuất giống khoai tây sạch bệnh có chất lượng cao đã và đang được

áp dụng ở nhiều nước trên thế giới Tuy nhiên, các nhà khoa học trên thế giới

vẫn tiếp tục quan tâm nghiên cứu nhằm đề xuất quy trình cho hiệu quả cao

nhất trong việc sản xuất củ giống khoai tây sạch bệnh

1.3.2.3 Các nghiên cứu sản xuất củ nhỏ trong nước

Nghiên cứu củ giống khoai tây kích thước nhỏ đã được nhiều tác giả

trong nước nghiên cứu từ sớm Năm 1988, Trần Thanh Thư, và cs bắt đầu thử

nghiệm tạo củ khoai tây nhỏ in vitro trên một số dòng, giống khoai tây địa

phương và khoai tây mới nhập nội [34] Các tác giả nhận xét rằng, việc tạo củ

khoai tây in vitro cần nồng độ đường trên 5% với môi trường bổ xung

benziladenin (BA) và Cholor Cholin Chlorid (CCC) để kích thích quá trình tạo

củ

Tác giả Nguyễn Quang Thạch và cs (1993), đã đưa ra mô hình hoàn chỉnh

để sản xuất giống khoai tây có chất lượng cao cho vùng đồng bằng Bắc Bộ,

trong đó việc sản xuất củ giống có kích thước nhỏ là khâu quan trọng nhằm

tăng nhanh giống sạch ban đầu cho sản xuất [26]

Hoàng Minh Tấn, Nguyễn Quang Thạch, Nguyễn Thị Kim Thanh, từ

năm 1991 đến năm 1997, đã có hàng loạt công bố kết quả nghiên cứu nhằm

xây dựng hoàn chỉnh quy trình sản xuất khoai tây giống kích thước nhỏ sạch

bệnh cho chất lượng cao ở Việt Nam [23], [30], [31], [32]

Trần Văn Ngọc và cs (1995) nghiên cứu áp dụng công nghệ sinh học

trong vấn đề cung cấp giống khoai tây cho đồng bằng Bắc Bộ [21] Các tác giả

đã đề xuất sơ đồ hệ thống nhân giống khoai tây tại Đà Lạt nhằm cung cấp giống

cho vùng đồng bằng Bắc bộ, trong đó việc sản xuất củ giống khoai tây kích

thước nhỏ để làm giống là khâu rất quan trọng

Ngoài ra tác giả, Hoàng Thị Hiền và cs (1997) đã nghiên cứu áp dụng một số biện pháp kỹ thuật trồng củ nhỏ và siêu nhỏ Các tác giả đều khẳng định, đối với củ khoai tây có kích thước nhỏ có khả năng cho sự sinh trưởng

và năng suất không thua kém gì củ giống có kích thước lớn trong cùng điều kiện chăm sóc Đối với củ siêu nhỏ trồng ở mật độ cao là biện pháp tốt nhất để tăng năng suất củ giống [12]

Như vậy, trước tình hình sản xuất khoai tây ở Việt Nam bị giảm sút do thiếu nguồn giống sạch bệnh chất lượng cao thì việc thiết lập hoàn chỉnh một

hệ thống sản xuất khoai tây sạch bệnh và sớm đưa vào hoạt động là giải pháp tích cực nhất nhằm chủ động cung cấp giống tốt cho các vùng sản xuất khoai tây ở nước ta Vì vậy cần thiết phải sử dụng biện pháp sản xuất củ nhỏ trong

hệ thống sản xuất giống khoai tây sạch bệnh [29]

1.3.3 Các nghiên cứu về bảo quản củ giống trong nước và nước ngoài

Nghiên cứu về nguyên nhân gây hao hụt trong bảo quản khoai tây sau thu hoạch người ta thấy trước tiên và quan trọng nhất đó là sự xâm nhập và phá hoại của sâu bệnh, nấm mốc hoặc vi khuẩn Nguyên nhân tiếp theo là do hàm lượng nước trong củ cao và thứ ba là do những biến đổi sinh lý sinh hoá xảy ra trong củ Nước ta nằm trong vùng nhiệt đới nóng ẩm thời gian cất giữ dài nên việc để giống khoai tây rất khó khăn, củ giống bị thối hỏng tới 50% trong quá trình bảo quản [17]

Ở Việt Nam có khoảng 75- 85% khoai tây giống được bảo quản theo phương pháp tán xạ Phương pháp này có ưu điểm là đầu tư chi phí thấp nhưng tổn thất lớn từ 50- 60% sau 9 tháng bảo quản, khả năng sinh trưởng và cho năng suất thấp Bảo quản khoai tây giống nhập từ Hà Lan bằng kho lạnh ở

3 cỡ củ, kết quả hao hụt trọng lượng củ to là 51%, củ trung bình là 48%, củ nhỏ ít nhất là 4,6% Còn bảo quản khoai tây trong kho tán xạ cũng với 3 cỡ củ thấy hao hụt khối lượng ở các cỡ củ rất lớn: Củ to 34,0%, củ trung bình 32,0%, củ nhỏ là 46% [38]

Theo tác giả Hà Văn Thuyết và cs (2000), điều kiện bảo quản khoai tây

tốt nhất là ở nhiệt độ 10C-30C, độ ẩm 85- 95%, trong điều kiện đó, khoai tây

giữ được 5-6 tháng [35]

Nghiên cứu về bảo quản củ khoai tây siêu nhỏ, mới đây nhất các tác giả

Nguyễn Quang Thạch, Nguyễn Thị Lý Anh, Nguyễn Xuân Trường (2004) cho

rằng, trước khi thu hoạch củ, cần để bình củ dưới ánh sáng tán xạ trong 10

ngày để cho vỏ củ tiếp xúc với ánh sáng tạo màu xanh, khi thu hoạch củ không

bị xây xát vỏ Khi thu hoạch cần lấy củ ra nhẹ nhàng, sau đó rửa sạch 2-3 lần

bằng nước sạch nhằm loại bỏ môi trường còn lại lúc tạo củ tránh vi khuẩn gây

hại cho củ Cuối cùng trải mỏng củ dùng quạt thổi cho khô vỏ Để củ giống ở

nơi thoáng mát dưới ánh sáng tán xạ trong 10 ngày Đựng củ giống trong túi

nilon có đục lỗ trên bề mặt túi, mật độ lỗ đục chiếm 5% diện tích toàn bộ túi,

sau đó đưa vào bảo quản lạnh [27]

Chương 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Vật liệu, địa điểm và thời gian nghiên cứu 2.1.1 Vật liệu thực vật

Các thí nghiệm nghiên cứu in vitro được tiến hành trên 2 giống khoai tây

nhập nội: Solara (Đức) và Diamant (Hà Lan) do Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam cung cấp

Các thí nghiệm trên đồng ruộng được tiến hành trên củ bi tạo ra bằng kỹ thuật nuôi cấy mô từ giống Solara và Diamant và các giống nhập nội tương ứng làm đối chứng

2.1.2 Hoá chất và thiết bị

Hoá chất: Môi trường MS cơ bản, các chất kích thích sinh trưởng NAA (Naphthyl Acetic Acid), BAP (6-Benzyl Amino Purin), Agar, saccharose, NaOH, HCl, gelatin, NaCl 2,6-DI (2,6 diclophenolindophenol), KIO3 (Kali iot dat), vitamin B6, vitamin C…

Thiết bị: Các thiết bị nuôi cấy in vitro: Box cấy vô trùng, nồi khử trùng,

máy đo pH, Cân điện tử Santorius (Đức), tủ sấy, máy ly tâm lạnh…

2.1.3 Địa điểm và thời gian nghiên cứu

Địa điểm: Thí nghiệm nuôi cấy in vitro được thực hiện tại phòng

Công nghệ tế bào thực vật Các thí nghiệm phân tích chỉ tiêu hóa sinh được thực hiện tại phòng thí nghiệm Di truyền học - Khoa Sinh - Trường Đại học Sư phạm- Đại học Thái Nguyên

Thí nghiệm phân tích hàm lượng khoáng được thực hiện tại phòng thí nghiệm Trung tâm- Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên Các thí nghiệm nghiên cứu ngoài đồng ruộng được thực hiện tại Tổ 2- Phường Quang Vinh- TP Thái Nguyên

Thời gian: Từ tháng 3/2007 đến tháng 6/2008

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp nghiên cứu in vitro

2.2.1.1 Phương pháp nhân chồi, tạo củ

* Ảnh hưởng của mật độ chồi cấy đến khả năng tạo củ bi trong ống nghiệm

Môi trường nhân chồi: MS cơ bản, bổ sung aga 1%, saccharose 2%,

NAA 0,2 mg/l và BAP 1,5 mg/l, pH= 5,8 [39]

Sử dụng bình tam giác có thể tích 250ml, mỗi bình đều chứa 30ml môi trường

nhân chồi như trên, chồi cấy vào các bình môi trường đã chuẩn bị với mật độ:

Môi trường tạo củ tối thích đã được nghiên cứu với chất cảm ứng tạo củ

là BAP 9,5mg/l, nền môi trường MS cơ bản, 15% nước dừa, saccharose 8%,

pH= 5,8 Mỗi bình cây đều được bổ sung 100ml môi trường tạo củ và đặt

trong buồng tối nhiệt độ 2720C [39] Các thí nghiệm được nhắc lại 3 lần,

mỗi công thức 30 bình Khả năng tạo củ được xác định sau 7 tuần nuôi cấy

* Ảnh hưởng của vị trí đoạn cắt đối với khả năng sinh trưởng của chồi

và tạo củ bi in vitro: Sử dụng môi trường nhân chồi và tạo củ tối thích đã được

nghiên cứu [39]; các bình tam giác 250ml đều được đổ lượng môi trường nhân

chồi như nhau và cấy chồi với cùng mật độ (14 chồi/bình), các bình thí

nghiệm được cấy các đoạn chồi ở các vị trí khác nhau: đoạn cắt phần ngọn;

đoạn cắt phần giữa thân; đoạn cắt gần gốc

Các thí nghiệm được nhắc lại 3 lần, mỗi công thức 30 bình Khả năng

sinh trưởng của chồi được xác định sau 20 ngày nuôi cấy, khả năng tạo củ

được xác định sau 7 tuần nuôi cấy

2.2.1.2 Theo dõi bảo quản củ bi trong phòng thí nghiệm và thời gian ngủ nghỉ của củ

* Theo dõi mức độ hao hụt củ bi trong thời gian bảo quản: Củ khoai tây

bi sau khi thu hoạch, đem rửa sạch, để khô, phân loại củ theo 2 loại kích thước (đường kính >0,5cm và <0,5cm) và bảo quản trong các bình tam giác thể tích 500ml Các bình củ được bảo quản trong phòng nuôi cấy (nhiệt độ 2720C)

mỗi bình bảo quản 200 củ

Mức độ hao hụt củ bi được xác định bằng tỉ lệ củ bị hỏng so với số củ theo dõi trong thời gian bảo quản là 3 tháng

* Theo dõi thời gian ngủ của củ bi: Củ khoai tây bi sau khi thu hoạch, rửa sạch, để khô, phân loại kích thước, dải đều củ bi trên khay chứa cát và đặt trong buồng tối (nhiệt độ 2720C).Thường xuyên tưới nước vào các khay cát

và loại bỏ củ bị hỏng

Thời gian ngủ của củ bi được tính từ khi thu hoạch củ đến khi có 50%

số củ theo dõi nảy mầm Các thí nghiệm được nhắc lại 3 lần, mỗi công thức được tiến hành trên 150 củ

* Theo dõi tỉ lệ nảy mầm của củ bi: Sau khi qua thời gian ngủ nghỉ, củ bi được trồng trên đất ruộng và theo dõi tỉ lệ nảy mầm Khả năng nảy mầm được xác định sau 15-20 ngày trồng

2.2.2 Phương pháp nghiên cứu ngoài đồng ruộng 2.2.2.1 Bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên Các ô thí nghiệm có diện tích 10m2, khoai tây được trồng theo kiểu hàng kép, mật độ 9 khóm/m2 Thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian trồng đến khả năng sinh trưởng, phát triển và các yếu tố cấu thành năng suất của khoai tây trồng từ củ

bi được tiến hành ở 3 thời điểm trồng 20/10/2007; 27/11/2007; 10/12/2007 với

củ bi tạo ra từ giống Diamant, Solara và các giống đối chứng tương ứng

2.2.2.2 Trồng, chăm sóc và phòng trừ sâu bệnh

* Làm đất: Đất có cấu tượng nhẹ, tơi xốp Dọn sạch cỏ, phay tơi xốp độ

sâu khoảng 30cm, đánh luống đôi rộng 120 cm (cả rãnh), cao 15cm Rắc đều

trấu, vôi bột , phân chồng và thuốc chống kiến đều trên mặt luống sau đó đảo

trộn đều với đất

* Trồng khoai tây: 1 tuần sau khi làm đất tiến hành trồng khoai tây Rãnh

được xẻ cách nhau 40cm và cách đều 2 mép Chọn những củ bi mầm bắt đầu

xuất hiện, không để mầm dài, sẽ khó trồng và khi trồng mầm phát triển yếu

Đặt củ giống vào hốc, phủ đất sâu đều tay khoảng 3- 4 (cm)

* Chăm sóc: Chế độ chăm sóc các giống đối chứng và thí nghiệm là như nhau

- Xới + vun gốc khoai tây: Xới đất xung quanh gốc khoai tây tạo độ tơi xốp

và thoáng khí cho cây phát triển Sau khi trồng củ bi được 25 - 30 ngày - chiều

cao cây 6 - 7cm (đối chứng được 15 ngày) tiến hành xới quanh gốc, bón thúc lần

1 và vun gốc Sau khi cây củ bi được 40 - 45 ngày, chiều cao cây 19- 20cm (đối

chứng được 30 ngày) tiến hành xới, bón thúc và vun lần 2

- Tưới nước: Tưới nước hàng ngày trong 60 ngày đầu

- Bón thúc phân và phun thuốc bảo vệ thực vật

Bảng 2.1 Chế độ chăm sóc khoai tây trên đồng ruộng (vụ đông-2007)

2.2.2.3 Chỉ tiêu theo dõi và phương pháp theo dõi

* Sinh trưởng và phát triển của khoai tây

- Thời gian sinh trưởng (ngày): Là khoảng thời gian tính từ khi trồng đến khi thu hoạch (lúc có khoảng 1/3- 1/2 số lá trên cây khoai tây chuyển sang màu vàng)

- Tỉ lệ khóm được thu hoạch (%): Tỉ lệ khóm có củ/ tổng số hốc trồng

- Chiều cao cây (cm): Được đo từ giao điểm rễ với thân đến điểm sinh trưởng của ngọn cao nhất

- Tốc độ tăng trưởng chiều cao cây (cm/cây/ngày): Được xác định ở từng giai đoạn sinh trưởng khác nhau của cây

a h1 h2

n





Trong đó: a : là tốc độ tăng chiều cao cây (cm/cây/ngày)

h1: là chiều cao cây vào cuối giai đoạn theo dõi (cm) h2: là chiều cao cây ở đầu giai đoạn theo dõi (cm)

n : là khoảng thời gian của giai đoạn theo dõi (ngày)

- Số lá/cây: Đếm trực tiếp số lá trên thân chính vào các thời điểm khác nhau

- Đường kính thân (cm): Được đo ở khoảng giữa các thân chính

- Độ phủ luống ( %): Đo trực tiếp độ phủ của từng cây

Các chỉ tiêu sinh trưởng theo dõi ở các thời điểm: 30, 45, 60 ngày sau trồng và khi thu hoạch

* Các yếu tố cấu thành năng suất:

- Số củ/ khóm, khối lượng trung bình 1 khóm (gam), khối lượng trung bình

1 củ (gam)

- Tỉ lệ củ thương phẩm (%): Củ có khối lượng >25(gam)

- Phân loại cỡ củ sau thu hoạch (%): Khi thu hoạch tiến hành dùng thước kẹp đo chiều ngang nơi rộng nhất của củ rồi phân loại theo kích thước đường kính ( >5(cm); 4- 5(cm); 3- 4(cm); 2- 3(cm); <2(cm))

* Các chỉ tiêu về chất lượng củ đánh giá theo cảm quan thông qua quan sát:

Màu vỏ củ, hình dạng củ, độ sâu mắt củ, màu ruột củ

2.2.3 Phương pháp hoá sinh

2.2.3.1 Xác định hàm lượng tinh bột

Xác định hàm lượng tinh bột theo phương pháp Bertrand được mô tả

trong tài liệu của Phạm Thị Trân Châu và Cs [2]

Nguyên tắc: Dưới tác dụng của axit, thuỷ phân hoàn toàn tinh bột thành

glucose Định lượng đường khử xác định được hàm lượng tinh bột có trong

nguyên liệu

Khoai tây gọt vỏ, cân khối lượng, nghiền kỹ trong nước cất, thêm 5ml

HCl đậm đặc, đun cách thuỷ trong 4giờ Để nguội sau đó trung hoà mẫu và

khử tạp Định mức bằng nước cất và lọc hoặc li tâm để loại cặn Dịch thu được

sử dụng làm thí nghiệm

Đo glucose: Cho 20ml dung dịch Feling + 10ml dung dịch chiết + 20 ml

dung dịch nước cất, đun sôi trong 3 phút đến xuất hiện kết tủa đỏ gạch Cu2O

Để nguội, rửa kết tủa Cu2O ba lần bằng nước cất nóng Hoà tan kết tủa bằng

Fe2(SO4)3 Chuẩn độ dung dịch trong bình (Fe++) bằng KMnO4 0,1N

Hàm lượng glucose được tính theo công thức:

% 100

Trong đó:

V: Thể tích dịch dịch chiết

G: Số gam glucose tương ứng với số ml KMnO4 0,1N (Tra bảng)

a: Số gam mẫu đem phân tích

v: Số ml dung dịch mẫu đem phân tích

Hàm lượng tinh bột được tính theo công thức:

9 , 0 (%)

T

Trong đó:

T: Hàm lượng tinh bột X: Hàm lượng glucose 0,9: Hệ số quy đổi từ glucose thành tinh bột

2.2.3.2 Xác định hàm lượng đường tan

Xác định hàm lượng đường tan theo phương pháp vi phân tích được mô

tả theo tài liệu của Phạm Thị Trân Châu và Cs (1998)[2]

Nguyên tắc: Trong môi trường kiềm, đường khử ferixianua kali thành feroxianua kali với sự có mặt của gelatin, feroxianua kết hợp với sắt sunphát tạo thành phức chất màu xanh bền

Củ khoai tây gọt vỏ, cân khối lượng, nghiền nhỏ, chiết bằng nước cất, li tâm 12000 vòng/phút trong 30 phút ở 40C Dịch thu được sử dụng làm thí nghiệm Hàm lượng đường tan đo ở bước sóng 585 nm dựa trên đồ thị đường chuẩn glucose Hàm lượng đường tan được tính theo công thức:

% 100

m HSPL b a X

Trong đó:

X: Hàm lượng đường tan (% khối lượng tươi) a: Nồng độ thu đuợc khi đo trên máy (mg/ml)

b: Số ml dịch chiết HSPL: Hệ số pha loãng

m : Khối lượng mẫu (mg)

2.2.3.3 Xác định hàm lượng protein

Hàm lượng protein tan được xác định theo phương pháp lowry được mô

tả theo tài liệu của Phạm Thị Trân Châu và Cs (1998) [2]

Nguyên tắc: Dựa vào sự hình thành phức chất đồng và protein (phản ứng

biure) Chất này có tác dụng với thuốc thử foling cho màu đặc trương, cường

độ màu tỉ lệ với hàm lượng protein Phức chất màu xanh da trời có độ hấp thụ

cực đại ở bước sóng 750nm

Củ khoai tây gọt vỏ, cân khối lượng, nghiền nhỏ trong dung dịch

đệm photphat citrat pH=10 Lắc 20 phút, để trong tủ lạnh 40C trong

24giờ Ly tâm 12000vòng/phút trong 20 phút, thu dịch (lặp 2 lần), định

mức lên 2ml Lấy 0,25ml dịch + 0,25ml foling, định mức lên 2,5ml

Tiến hành lặp lại 3 lần Đo hấp thụ quang phổ trên máy UV- Visible ở

bước sóng 750nm

Hàm lượng protein được tính theo công thức:

% 100

m HSPL A X

Trong đó:

X: Hàm lượng protein (% khối lượng tươi)

A: Nồng độ thu đuợc khi đo trên máy (mg/ml)

Xây dựng đường chuẩn vitamin B6 để tính tương quan giữa lượng

vitamin B6 và NaOH 0,1N dùng chuẩn độ

Khoai tây gọt vỏ, cân khối lượng, nghiền nhỏ, chiết bằng nước cất, li tâm

lấy dịch làm thí nghiệm Hàm lượng vitamin B6 được xác định qua lượng

NaOH 0,1N dùng để chuẩn độ mẫu

m b c a

Trong đó:

X: Hàm lượng vitamin B6 trong 100gam mẫu tươi (mg/100g khối lượng tươi) a: Số ml NaOH 0,1N dùng chuẩn độ mẫu

b: Lượng vitamin B6 ứng với 1ml NaOH 0,1N

c: Số ml NaOH 0,1N dùng chuẩn không bạch (không chứa mẫu phân tích) m: Khối lượng mẫu phân tích ( 10gam mẫu tươi)

100: 100 gam mẫu tươi

2.2.3.5 Xác định hàm lƣợng vitamin C

Hàm lượng vitamin C được xác định theo phương pháp Bacutrava được

mô tả trong tài liệu của Bacutrava (1973) [1]

Mẫu gọt vỏ, cân khối lượng, nghiền và định mức bằng HCl 2% lên 100ml Lọc dịch và sử dụng để chuẩn độ bằng 2,6 DI

Công thức tính hàm lượng vitamin C:

v A V T b a X

v: Thể tích dịch mẫu đem phân tích (ml) A: Trọng lượng tươi của mẫu đem phân tích (gam)

0,088: Số mg sinh tố C tương đương với 1ml dung dịch iot 0,001N

trong chuẩn độ (KIO3 0,001N)

a: Số ml dung dịch KIO3 0,001N đã dùng chuẩn độ

b: Số ml dung dịch chất chỉ thị màu 2,6 DI

2.2.3.6 Xác định hàm lƣợng khoáng

* Khoáng tổng số

Mẫu gọt vỏ, cân khối lượng, cho vào chén sứ đã sấy khô, đốt mẫu ở

3000C trong 1 giờ, hút ẩm mẫu và tiếp tục đốt ở 550- 6000C trong 8 giờ Hút

ẩm mẫu và cân khối lượng

Hàm lượng khoáng tổng số được xác định theo công thức:

(%) 100

B

A X

Trong đó:

X: Hàm lượng khoáng (% khối lượng tươi)

A: Khối lượng mẫu sau đốt (mg)

B: Khối lượng mẫu trước khi đốt (mg)

* Kali tổng số: Được xác định trên thiết bị quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS

Khoai tây gọt vỏ, cân khối lượng, nghiền nhỏ, thêm 10ml hỗn hợp 2 axit

(HNO3 + HClO4), công phá ở 1500C- 2000C đến khi dung dịch chứa mẫu

trong, để nguội, định mức lên 100 ml, lọc dịch bằng giấy lọc, dịch lọc thu

được sử dụng làm thí nghiệm Hàm lượng kali được đo trên máy quang phổ

hấp thụ nguyên tử AAS ở bước sóng 366,5nm

Hàm lượng kali được tính theo công thức:

(%) 100 ) (

m V B A X

Trong đó:

X: Hàm lượng kali (% khối lượng tươi) A: Nồng độ thu được của mẫu khi đo trên máy (mg/ml) B: Nồng độ của đối chứng (mg/ml) (Không chứa mẫu phân tích) V: Tổng thể tích dung dịch mẫu (ml)

m : Khối lượng mẫu đem phân tích (mg)

Chương 3

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1 Hiệu quả tạo khoai tây củ bi in vitro, đặc điểm sinh lí và tính toán chi

phí sản xuất khoai tây củ bi trong phòng thí nghiệm

3.1.1 Ảnh hưởng của mật độ chồi cấy đến hiệu quả tạo củ bi nuôi cấy in vitro

Trên cơ sở môi trường nhân chồi và tạo củ tối thích đã được nghiên cứu

[39], chúng tôi tiến hành nghiên cứu sự ảnh hưởng của mật độ chồi cấy đối

với sự tạo củ khoai tây để có thể tìm ra mật độ thích hợp cho hiệu quả tạo củ

cao nhất Thí nghiệm thực hiện trong bình tam giác với thể tích 250ml với

100ml môi trường nhân chồi Theo dõi khả năng tạo củ sau 7 tuần, chúng tôi

thu được kết quả ở bảng 3.1

Bảng 3.1 Ảnh hưởng của mật độ chồi cấy đến khả năng tạo củ bi in vitro

14 - 19 chồi/bình cho tổng số củ/bình lớn (43,65 – 47,53 củ/bình), nhưng tỷ lệ

củ có kích thước đường kính củ <0,5cm cao (20,07% – 40,135%), trong đó có nhiều củ có kích thước đường kính củ <0,2cm Do vậy, mật độ chồi cấy thích hợp từ 13 – 17 chồi/bình sẽ cho hiệu quả tạo củ bi tốt nhất, củ thu được tương đối đồng đều Không nên cấy với mật độ chồi dầy trên 19 chồi/bình tuy số củ thu được trong một bình tạo củ cao nhưng lượng củ kích thước nhỏ nhiều

a) 8 - 9 chồi/bình b) 10 - 11 chồi/bình c) 12 – 13 chồi/ bình

d) 14 - 15 chồi/bình e) 16 - 17 chồi/bình g)18 - 19 chồi/bình

Hình 3.1 Ảnh hưởng của mật độ chồi cấy đến khả năng

tạo củ bi in vitro