Đặc điểm di truyền của 6 giống dưa leo cucumis sativus l f1 có triển vọng dựa trên đặc tính hình thái nông học và dấu phân tử SSR

DANH SÁCH BẢNG 1 Đặc điểm thực vật học lá của cây dưa leo New England Wild flower Society, 2014 5 2 Các ngân hàng gien chủ yếu của các cây trồng chi 3 Danh sách các giống sử dụng trong

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA NÔNG NGHIỆP - TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG

ĐẶC ĐIỂM DI TRUYỀN CỦA 6 GIỐNG DƯA LEO

(Cucumis sativus L.) F1 CÓ TRIỂN VỌNG DỰA TRÊN ĐẶC TÍNH HÌNH THÁI, NÔNG HỌC

VÀ DẤU PHÂN TỬ SSR

LÂM TRƯỜNG PHÚC

AN GIANG, THÁNG 12- NĂM 2019

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA NÔNG NGHIỆP - TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG

ĐẶC ĐIỂM DI TRUYỀN CỦA 6 GIỐNG DƯA LEO

(Cucumis sativus L.) F1 CÓ TRIỂN VỌNG DỰA TRÊN ĐẶC TÍNH HÌNH THÁI, NÔNG HỌC

VÀ DẤU PHÂN TỬ SSR

LÂM TRƯỜNG PHÚC

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS.TS TRƯƠNG TRỌNG NGÔN

AN GIANG, THÁNG 12- NĂM 2019

Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ “Đặc điểm di truyền của 6 giống dưa leo

(Cucumis sativus L.) F1 có triển vọng dựa vào đặc tính hình thái, nông

học và dấu phân tử SSR ”, do học viên Lâm Trường Phúc thực hiện dưới

sự hướng dẫn của PGS.TS Trương Trọng Ngôn Tác giả đã báo cáo kết quả nghiên cứu và được Hội đồng Khoa học và Đào tạo thông qua ngày

LỜI CẢM TẠ

Kính dâng

Cha Mẹ đã sinh ra con và hết lòng nuôi con khôn lớn nên người và ăn học thành tài

Xin tri ân sâu sắc

Thầy Trương Trọng Ngôn đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt kinh nghiệm, giúp đỡ và đóng góp những ý kiến quý báu cho em trong suốt thời gian thực hiện và hoàn thành đề tài

Quý Thầy Cô Trường Đại học Cần Thơ và Trường Đại học An Giang, đặc biệt là quý Thầy Cô Khoa Nông nghiệp và Tài nguyên thiên nhiên đã truyền đạt những kiến thức quý báu cho em hoàn thành khóa học Thầy Nguyễn Văn Chương với vai trò là cố vấn học tập đã tận tình giúp đỡ em, tạo điều kiện tốt trong suốt thời gian học tập

Xin chân thành cảm ơn

Quý Thầy Cô và các Anh Chị làm việc tại Bộ môn Khoa học cây trồng đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt luận văn này

Gia đình chú Lê Ngọc Á ( Bí Mổ ), xã Hội An, H.Chợ Mới, tỉnh An Giang

đã nhiệt tình hợp tác và giúp đỡ con hoàn thành thí nghiệm

Tập thể lớp Cao học Khoa học cây trồng Khóa 3 đã đồng hành và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và trải nghiệm suốt khóa học

Xin trân trọng gửi đến mọi người lời chúc sức khỏe, hạnh phúc và thành công!

…….,ngày… tháng… năm…

Người thực hiện

LÂM TRƯỜNG PHÚC

LỜI CAM KẾT

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu trong công trình nghiên cứu này có xuất xứ rõ ràng Những kết luận mới về khoa học của công trình này chưa được công bố trong bất kỳ công trình luận văn nào khác

…….,ngày… tháng… năm……

Người thực hiện

LÂM TRƯỜNG PHÚC

LÝ LỊCH KHOA HỌC

Họ và tên: Lâm Trường Phúc

Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 18/08/1985

Nơi sinh: Tp.Long Xuyên , An Giang

Quê quán: Tp.Long Xuyên , An Giang

Dân tộc: Kinh

Di động: 0945.151.528 E-mail: phucssc@gmail.com

1 Đại học

Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ năm 2004 đến năm 2008

Nơi học: Đại học Cần Thơ Ngành học: Trồng Trọt

LÂM TRƯỜNG PHÚC, 2019 “Đặc điểm di truyền của 6 giống dưa leo

(Cucumis sativus L.) F1 có triển vọng dựa vào đặc tính hình thái, nông học và dấu phân tử SSR ” Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Khoa học Cây trồng, Khoa

Nông nghiệp và Tài nguyên thiên nhiên, Trường Đại học An Giang 48 trang

Cán bộ hướng dẫn: PGS TS Trương Trọng Ngôn

TÓM LƯỢC

Dưa leo là một loại cây rau ăn quả có giá trị trao đổi thương mại lớn, từ lâu đã được nhiều nước trên thế giới trồng phổ biến làm thực phẩm thông dụng Nghiên cứu được tiến hành để xác định được đặc điểm di truyền 6 giống dưa leo và chọn được 1–2 giống dưa leo có triển vọng để tạo nguồn dữ liệu ban đầu phục

vụ cho việc cải thiện giống Thí nghiệm được tiến hành từ 1/2019 đến 9/2019 Thí nghiệm được bố trí theo thể thức khối hoàn toàn ngẫu nhiên (RCBD) gồm

6 nghiệm thức là 5 giống dưa leo F1 nhập nội và 1 giống đối chứng đang trồng phổ biến, với 3 lần lặp lại Mục tiêu thí nghiệm : Xác định được đặc điểm di truyền 6 giống dưa leo, chọn được 1–2 giống dưa leo có triển vọng để tạo nguồn

dữ liệu ban đầu phục vụ cho việc cải thiện giống Kết quả thực nghiệm, đã chọn được giống có triển vọng là giống PI04 Các tính trạng có sự ổn định về mặt di truyền và có hệ số di truyền cao gồm: ngày phân nhánh, ngày ra hoa đầu tiên, ngày ra tua đầu tiên Có sự tương quan thuận số nhánh và chiều dài dây chính, đường kính trái và trọng lượng trái Việc cải thiện năng suất dưa leo cần chú trọng đến chiều dài dây và đường kính trái Các cặp mồi SSR sử dụng trong thí nghiệm cho kết quả 100% đều là có kiểu hình đồng hợp ở tất cả 6 giống Riêng

ở cặp mồi SSR20852 (120-190 bp) thì phát hiện giống PI01, PI02,PI03 và PI06

có kiểu hình là dị hợp , còn PI04 và PI05 thì có kiểu hình là đồng hợp

Từ khóa: Cucumis sativus L, điện di DNA, SSR

LAM TRUONG PHUC, 2019 "Genetic characteristics of six cucumber

varieties (Cucumis sativus L.) F1 are promising based on morphological, agronomic and SSR molecular markers" Thesis of Master of Crop Science,

Department of Agriculture and Natural Resources, An Giang University 48

pages Instructor: Assoc Dr Truong Trong Ngon

of branching, date of first flowering, date of first fringes There is a positive correlation of branch number and length of the main cord, left diameter and left weight Improving cucumber yield should focus on rope length and diameter The SSR primers used in the experiment gave 100% a homogeneous phenotype

in all 6 varieties Particularly in primers SSR20852 (120-190 bp), it was found that the varieties PI01, PI02, PI03 and PI06 have heterogeneous phenotypes, and PI04 and PI05 have homogeneous phenotypes

Từ khóa: Cucumis sativus L, DNA electrophoresis , SSR

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI: 1

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2

1.2.1Mục tiêu cụ thể 2

1.3 CÂU HỎI NGHIÊN CỨU 2

1.4 ĐỐI TƯỢNG & PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI 2

1.5GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU 2

1.5.1Giới hạn về không gian 2

1.5.2 Giới hạn về thời gian 2

1.5.3 Giới hạn về nội dung 3

1.6 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 3

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DƯA LEO 4

2.2 GIỐNG VÀ VAI TRÒ CỦA GIỐNG TRONG SẢN XUẤT 10

2.2.1 Giống 10

2.2.2 Tạo giống ưu thế lai F1 ở cây dưa leo 11

2.2.3 Vai trò của giống trong sản xuất và định hướng phát triển 12

2.3 DẤU PHÂN TỬ SSR (Simple sequence repeats – Microsatellites) 12

2.4 MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ GIỐNG DƯA LEO 14

2.4.1 Trên thế giới 14

2.4.2 Trong nước 15

2.4.3 Một số nghiên cứu trên cây dưa leo sử dụng dấu phân tử SSR 16

2.5 CÁC YẾU TỐ NGOẠI CẢNH ẢNH HƯỞNG ĐẾN SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA DƯA LEO 17

2.5.1 Nhiệt độ 17

2.5.2 Ánh sáng 17

2.5.3 Ẩm độ 18

2.5.4 Đất & dinh dưỡng 18

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20

3.1 PHƯƠNG TIỆN VÀ VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 20

3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21

3.3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SỐ LIỆU 29

3.4.1 Phân tích các tham số di truyền 30

3.4.2 Phân tích số liệu đa biến 31

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ & THẢO LUẬN 32

4.1 KHẢO SÁT CÁC ĐẶC ĐIỂM NÔNG HỌC 32

4.2 PHÂN TÍCH CÁC THAM SỐ DI TRUYỀN 37

4.3 PHÂN TÍCH TƯƠNG QUAN ĐƠN & HỒI QUY BỘI 38

4.4 PHẢN ỨNG PCR-SSR 39

4.4.1 Kết quả ly trích DNA 39

4.4.2 Kết quả phản ứng PCR-SSR với 7 cặp mồi……….39

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN & ĐỀ NGHỊ 44

5.1KẾT LUẬN 444

5.2ĐỀ NGHỊ 444

TÀI LIỆU THAM KHẢO 455 PHỤ LỤC

DANH SÁCH HÌNH

2 Các dạng trái ở cây dưa leo (Chen and Zhou, 2011) 7

3 Lịch sử phát triển, sử dụng microsatellite giai đoạn

4 Khuếch đại microsatellite dùng dấu SSR 14

5 Địa điểm trồng thực nghiệm ngoài đồng ruộng tại khu

6 Sơ đồ thí nghiệm khu vực ngoài đồng (trái) và đất thí

7 Các giai đoạn trong quá trình ly trích DNA 27

8 Biểu đồ so sánh các giai đoạn sinh trưởng của các

9

Biểu đồ so sánh chỉ tiêu ngày ra trái (NRT), tổng số trái (TST), và thời gian kết thúc chu kỳ sinh trưởng (TGST) của các giống dưa leo thí nghiệm

DANH SÁCH BẢNG

1 Đặc điểm thực vật học lá của cây dưa leo (New

England Wild flower Society, 2014) 5

2 Các ngân hàng gien chủ yếu của các cây trồng chi

3 Danh sách các giống sử dụng trong thí nghiệm 21

4 Loại, liều lượng và thời kỳ bón phân cho 6 giống

dưa leo nhập nội vụ, Xuân Hè 2018 23

5 Các chỉ tiêu định lượng được theo dõi trong thí

6 Danh sách các cặp mồi dùng trong thí nghiệm

7 Thành phần cho một phản ứng PCR và master mix 29

33

11 Kết quả các chỉ tiêu định lượng theo dõi của 6 giống

12 Kết quả phân tích các tham số di truyền các chỉ

13 Kết quả phân tích tương quan đơn giữa các chỉ tiêu

14 Kết quả phản ứng PCR – SSR với 7 cặp mồi 43

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

AVRDC Asian Vegetable Research and Development Center CAAS Chinese Academy of Agricultural Sciences (Bắc Kinh, CNPH Embrapa Hortalicas

ĐBSCL Đồng bằng Sông Cửu Long

ECCUDB European central cucurbits database

FAO Food and Agriculture Organization

NIAS National Institute of Agrobiological Sciences

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI:

Dưa leo (Cucumis sativus L.) là một loại cây rau ăn quả có giá trị trao đổi thương

mại lớn, từ lâu đã được nhiều nước trên thế giới trồng phổ biến làm thực phẩm thông dụng Dưa leo có hàm lượng các chất dinh dưỡng và năng lượng thấp nhưng lại có hàm lượng vitamin và khoáng chất cao rất tốt cho sức khỏe, giúp đào thải chất độc ra khỏi cơ thể Theo kết quả phân tích hóa sinh, trong 100g phần ăn được của quả dưa leo chứa lượng nước rất cao 95g, đồng thời thành phần dinh dưỡng rất

đa dạng: 0,8 g Protein, 0,1 g lipid, 23 mg can xi, 27 mg phospho, 1 mg sắt, mangan, iot, và thiamin Dưa leo còn chứa nhiều loại vitamin trong đó: vitamin B1 0,03 mg, vitamin B2 0,04 mg, vitamin PP 0,1 mg và vitamin C 5 mg ( Nguyễn Công Khẩn

và cs., 2007 )

Cây dưa leo tuy có thời gian sinh trưởng ngắn nhưng cho năng suất cao; dễ canh tác, giá thành thấp; quả vừa dùng ăn tươi vừa dùng cho chế biến Nhờ vậy nguồn thực phẩm có lợi này được tiêu thụ mạnh ở mọi nơi Hiện nhiều nước trên thế giới trồng dưa leo với diện tích lớn, trong đó dẫn đầu là Trung Quốc; riêng khu vực Châu Á, sản lượng dưa leo chiếm 80% Ở Việt Nam, từ lâu dưa leo được trồng khắp trong nước, nhưng diện tích dưa leo được trồng tập trung với diện tích lớn ở vùng Đồng bằng Sông Hồng và Đồng bằng Sông Cửu Long

Gần đây, nguồn giống và sản lượng dưa leo trong nước về cơ bản đáp ứng rất tốt nhu cầu tiêu dùng nhưng so về thịt trái, độ ngọt, dòn và kích thước thì nguồn giống nội địa vẫn chưa thật nổi trội so với các giống dưa leo phẩm chất cao trên thế giới Mặt khác, việc tuyển chọn giống nhập nội, đánh giá và cải tiến phẩm chất các giống dưa leo chưa được quan tâm đúng mức, nghiên cứu về đa dạng kiểu hình chưa nhiều

Từ những năm 80 của thế kỷ 20, bên cạnh chỉ thị hình thái các dấu phân tử đã được

sử dụng rộng rãi trong chọn tạo giống và đặc biệt dấu “Trình tự lặp đơn” [Simple Sequence Repeat-SSR] trở thành kỹ thuật quan trọng với nhiều ưu thế trong nghiên cứu đa dạng cho kết quả có tính lặp cao Kỹ thuật SSR được thực hiện bằng phản ứng PCR với mồi SSR xuôi và ngược Sản phẩm có thể được phân tách với kỹ thuật điện di thông thường trên bản gel hoặc điện di mao quản sử dụng máy giải trình tự Dưa leo có nền di truyền hẹp, hạn chế tiến bộ trong việc cải tiến các tính trạng khi lai tạo giống Trong khi đó, xu thế sử dụng trong sản xuất là các giống lai nên việc đánh giá đa dạng di truyền ở mức phân tử của nguồn vật liệu có ý nghĩa quan trọng trong công tác lai tạo giống dưa leo, tạo nguồn dữ liệu ban đầu cho chương trình giống

Vì vậy, với nhu cầu về nguồn giống cùng với sự phổ biến của kỹ thuật SSR, đề

tài “Đặc điểm di truyền của 6 giống dưa leo (Cucumis sativus L.) F1 có triển vọng dựa vào đặc tính hình thái, nông học và dấu phân tử SSR ” được thực hiện

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

1.2.1 Mục tiêu cụ thể

Xác định được đặc điểm di truyền 6 giống dưa leo

Chọn được 1–2 giống dưa leo có triển vọng để tạo nguồn dữ liệu ban đầu phục vụ cho việc cải thiện giống

1.3 CÂU HỎI NGHIÊN CỨU

Giống dưa leo nào trong 6 giống thí nghiệm thích hợp với điều kiện tự nhiên và thổ nhưỡng, có các chỉ tiêu về sinh trưởng, phát triển tốt và đạt năng suất cao, phẩm chất tốt cũng như phù hợp với yêu cầu thị hiếu của người tiêu dùng

Giống dưa leo nào trong 6 giống thí nghiệm có sự khác biệt di truyền ở mức phân tử để tạo nguồn dữ liệu ban đầu phục vụ cho công tác lai tạo giống

1.4 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Đề tài chỉ tập trung đánh giá đặc tính hình thái, năng suất , chất lượng của 6 giống dưa leo thí nghiệm Qua đó khảo sát sự đa dạng di truyền ở mức phân tử

để tạo nguồn dữ liệu ban đầu phục vụ cho công tác lai tạo giống

1.5 GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU

1.5.1 Giới hạn về không gian

Địa bàn nghiên cứu đề tài:

- Các giống dưa leo được trồng thực nghiệm ngoài đồng ruộng tại khu vực

xã Hội An , huyện Chợ Mới – tỉnh An Giang

- Kỹ thuật dấu phân tử SSR được tiến hành tại phòng thí nghiệm sinh học phân tử thuộc Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học, trường Đại học Cần Thơ

Đối tượng nghiên cứu: 6 giống dưa leo F1 ( 3 giống nhập nội từ Nhật Bản: VL639, VL640, VL636 ; 2 giống nhập nội từ Thái Lan: NV385, CS188 ; và 1 giống là Việt Nam: TN723) được thí nghiệm tại địa bàn nghiên cứu

1.5.2 Giới hạn về thời gian

Thời gian thực hiện đề tài từ tháng 01/2019 – tháng 9 năm 2019

1.5.3 Giới hạn về nội dung

Đề tài chỉ thực hiện đánh giá đặc tính hình thái, nông học, năng suất của 6 giống dưa leo Qua đó khảo sát sự khác biệt di truyền ở mức phân tử để tạo nguồn dữ liệu ban đầu phục vụ cho cải thiện giống

1.6 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN

Đóng góp về mặt khoa học: đánh giá được các đặc tính hình thái, năng suất và

phân tử của 6 giống dưa leo (Cucumis sativus L.) có triển vọng Qua đó khảo

sát được sự khác biệt di truyền của chúng để tạo nguồn dữ liệu ban đầu phục vụ cho công tác lai tạo giống

Những đóng góp liên quan đến phát triển kinh tế: góp phần trong công tác chọn giống, chọn lựa được những giống dưa leo có triển vọng cho năng suất cao, phẩm chất tốt Góp phần đưa dưa leo – một loại thực phẩm được trồng phổ biến trong nước và xuất khẩu vào sản xuất để gia tăng lợi nhuận cho nông dân Những đóng góp về mặt xã hội : Góp phần giúp nông dân tìm ra những loại giống tốt, cho năng suất cao đưa vào sản xuất, góp phần tái cơ cấu sản xuất nông nghiệp theo hướng bền vững

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DƯA LEO

Cây dưa leo (Cucumis sativus L.)

2.1.1.2 Ở Việt Nam

Diện tích trồng dưa leo ở nước ta ngày càng tăng do nhu cầu trong nước và xuất khẩu (Nguyễn Văn Thắng, 1999) Theo số liệu của Tổng công ty rau quả Việt Nam, các nhà máy thực phẩm xuất khẩu phía Bắc đã xuất sang thị trường châu

Âu năm 1992 là 1.117 tấn, năm 1993 là 2.184 tấn và năm 1995 là 2.309 tấn (Mai

Thị Phương Anh và cs., 1996) và trong những năm tới thị trường cho sản phẩm

này không những bền vững mà còn phát triển về chủng loại, sản lượng Theo

Trần Thị Ba và cs (1999), ở ĐBSCL dưa leo được trồng rất phổ biến, đặc biệt

là vùng trồng rau Sóc Trăng (huyện Mỹ Xuyên tập trung vào mùa mưa), An Giang (huyện Chợ Mới trồng quanh năm)

2.1.2 Nguồn gốc sự phân bố

Ở Ấn Độ cây dưa leo đã được trồng cách đây 3000 năm, và đã được biết đến từ thời Ai Cập, Hy Lạp và La Mã cổ đại Người Irắc mô tả cây dưa leo 600 năm trước Công Nguyên trong khi người Trung Quốc đến thế kỷ thứ 2 mới biết đến loại cây này Dưa leo du nhập vào Mỹ bởi Columbus, người đã trồng dưa leo đầu tiên ở Haiti vào năm 1494 Nhiều nguồn tài liệu khẳng định dưa leo được trồng ở Pháp vào thế kỷ thứ 9, ở Anh vào thế kỷ thứ 14 và ở Bắc Mỹ vào giữa

thế kỷ thứ 19 (Garg và cs., 2007)

Về phân loại học, ban đầu Naudin phân chi Cucumis thành 13 loài dựa vào đặc

điểm của trái Sau đó, hàng loạt nghiên cứu phân loại dựa trên di truyền tế bào (Dane and Tsuchiya, 1976), nghiên cứu khả năng lai (Nijs and Visser, 1985),

dựa vào biến dị isozyme (Perl-Treves và cs., 1985)…Các cơ sở phân loại này

được thực hiện suốt thế kỷ 20 để đánh giá lại tiêu chuẩn ban đầu của Naudin Bằng cách dựa vào hình thái kết hợp dữ liệu về sinh học hệ thống, sinh học tế

bào, và các đặc điểm hoá sinh Kirkbride (1993) đã mô tả 32 loài Cucumis chia thành 2 chi phụ là Cucumis gồm C sativus và C hystrix (nhóm Châu Á) và

Melo bao gồm các loài còn lại (nhóm Châu Phi) Các loài bản địa ở Ấn Độ có

số nhiễm sắc thể đơn bội là 7, trong khi đó những loài Châu Phi có số nhiễm

sắc thể đơn bội là 12 (Dane và cs., 1980; Leppik, 1966) Trong nhóm các loài Châu Á thì Cucumis sativus được cho là tổ tiên và có họ hàng gần với dưa leo

canh tác hiện nay và được trồng rộng khắp chân núi phía Bắc và phía Tây dãy

Hy Mã Lạp Sơn

2.1.3 Đặc điểm thực vật học và sinh thái học

Bảng 1 Đặc điểm thực vật học lá của cây dưa leo

Lông mặt dưới của lá Mặt dưới lá màu nhạt và có lông mịn

Sắp xếp của lá Mọc cách, chỉ có một lá trên một nốt dọc theo thân

Chân phiến lá Lá có một cuống lá riêng biệt

Hình dạng chân phiến

lá

Có hình dạng trái tim, bầu về hai phía của gân trung tâm

Phiến lá Xẻ thùy hoặc có cả răng cưa và xẻ thùy

Chiều dài phiến lá 70-180 mm

Màu bề mặt phiến lá Mặt trên phiến lá thường có một màu

Hình dạng lá Có màu xanh lá cây, với phiến lá mở rộng nhìn

giống như dệt

(New England Wild Flower Society, 2014)

Dưa leo có hệ thống rễ phát triển yếu, dài từ 10 - 25 cm Hệ thống rễ có thể tạo nên 1,5% tổng sinh khối Rễ thứ cấp phân bố trên bề mặt, bao phủ khoảng 60-

90 cm bề rộng (FAO, 2007) Lá dưa leo là dạng lá đơn, to, mọc cách 1 lá ở 1 nốt trên thân, dạng lá hơi tam giác với cuống lá rất dài 5 - 15 cm Rìa lá nguyên hay có dạng răng cưa Lá có hình dạng thay đổi trên cùng 1 cây, phiến lá thường xẻ từ 3 - 7 thùy, phần chân lá bầu hình trái tim và nhọn về phần đỉnh

Thân có dạng dây leo, có 4 - 5 cạnh ít phân nhánh, chiều dài thân chính có thể dài 2 - 3 m Thân có nhiều tua và tua không phân nhánh Lông trên thân nhìn rất rõ và không rối Hoa dưa leo đơn tính, mọc cùng cây hay khác cây, hiếm có hoa lưỡng tính Tuy nhiên do tiến trình tiến hóa và sự can thiệp của con người, một vài loại hoa được ghi nhận ở dưa leo (FAO, 2007):

 Gynoecious: ra tất cả hoa cái trên cùng cây

 Hermaphroditus: hoa lưỡng tính

 Gynomonoecious: ra hoa cái và hoa lưỡng tính

 Andromonoecious: ra hoa đực và hoa lưỡng tính

 Gynoandromonoecious: ra hoa cái, hoa đực và hoa lưỡng tính

Trong các loại trên thì gynoecious và hermaphroditus có ý nghĩa quan trọng trong chọn giống và sản xuất hạt F1 Các giống dưa leo trồng ở vùng Đồng bằng sông Cửu Long thường ra hoa sớm, bắt đầu ở nách lá thứ 4 - 5 trên thân chính, sau đó hoa nở liên tục trên thân chính và nhánh Hoa cái có xu hướng

ra hoa trên thân chính, ở nhánh ra ít và muộn nên thường tỉa nhánh

Hình 1 Hình dạng hoa ở dưa leo A - hoa cái; B – hoa đực

Trái dưa leo lúc còn non có gai xù xì, khi lớn thì mất đi Trái thay đổi màu từ màu xanh khi còn non sang màu trắng, vàng và nâu khi chín dựa vào màu của gai quả Những quả có gai màu trắng thì sẽ có màu xanh lá cây và không bao giờ chuyển sang vàng, chúng có màu xanh trắng khi chín Những quả có màu đen hoặc nâu thì sẽ chuyển sang vàng hoặc nâu khi chín Trái tăng trưởng rất nhanh tùy theo giống, có thể thu trái từ 8 - 10 ngày sau khi hoa nở

Phẩm chất trái không chỉ tùy thuộc vào các thành phần dinh dưỡng trong trái

mà còn tùy thuộc vào độ chắc của thịt trái, độ lớn của ruột trái và hương vị trái

Có hai loại thị trường chính của cây dưa leo dựa vào dạng trái là dùng để ngâm muối (pickling cucumber) và ăn tươi (slicing cucumber), đồng thời cũng có 2 dạng trái chính là trái ngắn ( < 10 cm ) và trái dài ( 12 cm – 20 cm )

A: Trái ngắn B: Trái dài

Hình 2 Các dạng trái ở cây dưa leo (Chen & Zhou, 2011)

Trong suốt quá trình sinh trưởng dưa leo đòi hỏi 50 - 70 ngày nắng để thu hoạch Các giống sinh trưởng sớm có thể phát triển trong 50 ngày, thông thường là 60 ngày và sinh trưởng muộn là 70 ngày Các giai đoạn sinh trưởng của cây dưa leo như sau (FAO, 2007):

 Giai đoạn gieo hạt

 Giai đoạn cây con: từ lúc hạt nảy mầm đến lúc chuyển ra ngoài đồng

 Giai đoạn sinh trưởng: từ lúc chuyển ra đồng đến lúc ra hoa đầu tiên

 Giai đoạn ra hoa: cây ra chồi hoa tới lúc hoa nở

 Giai đoạn kết trái: cây ra trái nhỏ đến lúc đạt kích cỡ lớn nhất

 Giai đoạn thu hoạch: thời kỳ cây cho trái trưởng thành

Về mặt sinh thái học, cây dưa leo ưa khí hậu ấm Ở những nước ôn đới, cây dưa leo chỉ trồng được trong nhà kính hoặc ở ngoài đồng trong những ngày hè nóng Nhiệt độ ngày tối ưu là 30oC và nhiệt độ đêm tối ưu là 18 - 21oC Nhiệt độ tối thiểu để phát triển là 15oC Nhiệt độ có ảnh hưởng trực tiếp đến thời gian ra hoa,

ở nhiệt độ tối ưu cây cho hoa cái sau khi gieo 26 ngày (Aydemir, 2009)

Tính quang cảm cũng ảnh hưởng đến năng suất dưa leo do việc xác định giới tính cũng như loại hình sinh trưởng Chẳng hạn, trong điều kiện ngày ngắn cây sẽ phát triển sinh sản và ra hoa cái Thời gian chiếu sáng thích hợp cho cây tăng trưởng và phát triển là 10 - 12 giờ/ngày Vì vậy điều kiện thời tiết vùng đồng bằng cho phép dưa leo ra hoa trái quanh năm Dưa leo là cây chịu hạn yếu đồng thời 95% trái là nước, do đó cần phải cung cấp đủ lượng nước cho sự sinh trưởng, nếu thiếu cây sinh trưởng kém dẫn đến tích lũy chất cucurbitacin làm trái trở nên đắng Đất cần phải được bón phân đầy đủ, pH thích hợp từ 6 - 7 Ở điều kiện nhiệt độ tối ưu, dưa leo có thể nảy mầm trong 3 ngày Hoa sẽ bắt đầu trổ ở 40 -

45 ngày sau khi gieo (Aydemir, 2009) Hoa đực phát triển sớm hơn hoa cái, quả

có thể được thu hoạch 1 đến 2 tuần sau khi ra hoa

Các loại sâu hại quan trọng:

- Bọ trĩ hay bù lạch (Thrips palmi), chích hút đọt non làm xoăn đọt

- Rệp dưa (Aphis spp.), chích hút nhựa làm dây dưa bị chùn đọt, lá bị vàng

và truyền virus khảm

- Dòi đục lá hay sâu vẽ bùa (Liriomyza spp.), đục thành hình ngoằn nghèo

dưới lớp biểu bì lá làm lá bị cháy khô, cây mau tàn lụi

Các loại bệnh hại quan trọng:

- Bệnh héo rũ, chạy dây (nấm Fusarium sp.)

- Bệnh chết héo cây con, héo tóp thân (nấm Rhizoctonia solani)

- Bệnh thán thư (nấm Colletotrichum lagenarium)

- Bệnh đốm phấn, sương mai (nấm Pseudoperonospora cubensis)

- Bệnh khảm do virus

2.1.4 Đặc điểm di truyền và cơ sở chọn giống ở dưa leo

Chi Cucumis được chia thành 2 chi phụ là Cucumis (x = 7) và Melo (x = 12) Dưa leo trồng hiện nay (Cucumis sativus L 2n = 2x = 14) là loài có hơn một

trăm gien đã được xác định (George Acquaah, 2012) Bộ gien của dưa leo đã được giải trình tự làm động lực cho các nhà nghiên cứu tập trung vào các tính trạng như biểu hiện giới tính, kháng bệnh, và tổng hợp sinh học cucurbitacin.Vì vậy sử dụng nguồn gien nhập nội từ các bộ sưu tập quỹ gien lớn trên thế giới để nghiên cứu tạo vật liệu khởi đầu là một bước đi phổ biến ở các quốc gia

Nguồn biến dị sơ cấp trong công tác chọn giống dưa leo chủ yếu bao gồm C

sativus var sativus (dưa leo trồng) và C sativus var hardwickii (họ hàng hoang

dại của dưa leo trồng) Hai nguồn giống này có thể lai với nhau để tạo ra đặc tính nhiều trái và nhánh mà không có ở những giống dưa leo trồng thông thường

(Horst and Lower, 1978) C sativus var hardwickii được xem là nguồn biến dị cực lớn trong quỹ gien của C sativus (Dijkhuizen và cs., 1996), chúng khác biệt với sativus cả về hình thái và đặc điểm hoá sinh và có thể là tổ tiên của

sativus (Schuman và cs., 1985) và do đó nó có tiềm năng gia tăng đa dạng di

truyền các giống dưa leo thương mại (Staub and Knerr, 1992)

Bảng 2 Các ngân hàng gien chủ yếu của các cây trồng chi Cucumis

Ngân hàng gien Số lượng (giống) Nguồn tham khảo

Thông thường các loài Cucumis hoang dại không thể lai được với dưa leo trồng

và trong một số trường hợp chúng còn không thể lai với nhau (Kroon và cs.,

1979) Tuy nhiên thông qua các kỹ thuật, cứu phôi, lai gần, đa bội hoá và các quá trình đột biến, “gen flow”, một dòng lai thành công giữa dưa leo trồng và

hoang dại là C hystrix (Chen và cs., 1997) Dòng dưa leo này kháng được nhiều

bệnh và tuyến trùng nên chúng được sử dụng như nguồn gien thứ cấp trong lai tạo với dưa leo trồng Trong các báo cáo về việc xác định gien góp phần cải tiến giống dưa leo được tổng hợp tất cả bởi Call và Wehner (2010), có giống dưa leo

Tây Ấn (Cucumis anguria) được mô tả có 4 gien: gien trội tạo trái đắng (Bt), gien trội (Cgm) kháng CGMMV (cucumber green mottle mosaic virus), và hai

locus kiểm soát gai trái Do đó đây là một trong những nguồn gien cho chiết xuất dược liệu từ dưa leo Cải tiến dưa leo là cả một quá trình phức tạp bao gồm tinh lọc các quần thể lai, các nguồn gien nhập nội, chiết tách dòng lai và xác định mức độ chấp nhận của dòng lai F1 Quá trình cải tiến di truyền dưa leo giai đoạn đầu (1850 – 1980) chủ yếu tập trung vào tính kháng bệnh và kiến trúc cây (ví dụ như biểu hiện giới tính, thói quen tăng trưởng) (Jaime Prohens and Nuez, 2008) và được đánh giá bằng quá trình trồng thực tiễn và cải tiến liên tục Do đó thông tin trong giai đoạn này cung cấp đầy đủ các kỹ thuật xử lý trong canh tác và cải tiến dưa leo Năng suất và chất lượng là yếu tố chính trong công tác cải tiến của các nhà chọn giống dưa leo được nghiên cứu suốt 50 năm qua Từ giữa thế kỷ 20, năng suất được cải tiến chủ yếu dựa vào kỹ thuật canh tác và giống kháng bệnh Bắt đầu những năm 1970, các vấn đề về năng suất được đào sâu hơn bao gồm phương

pháp nhân giống, tối ưu điều kiện cánh đồng, nghiên cứu di truyền số lượng Tuy nhiên đo lường năng suất dưa leo là vấn đề khó khăn, do trái được thu hoạch trước khi chúng đạt độ thành thục về sinh lý Người trồng dưa leo thường đo bằng thể tích hoặc trọng lượng trên một đơn vị diện tích nhưng thể tích và trọng lượng của trái chưa thành thục dễ dàng thay đổi từ ngày này qua ngày khác Và,

vì vậy năng suất thường chỉ có giá trị vào thời điểm thu hoạch Việc chuyển đổi năng suất sang giá trị kinh tế của dưa leo chế biến càng phức tạp hơn bởi vì trái thu hoạch sẽ được phân loại theo đường kính và trái nhỏ sẽ có giá trị lớn nhất trong khi trái quá cỡ sẽ không có hoặc ít giá trị kinh tế Cho nên, phương pháp hiệu quả nhất là nghiên cứu tổng số trái/ cây do nó có tính di truyền cao và ổn định theo thời gian Hơn nữa số trái có mức tương quan di truyền cao với trọng lượng trái (0,87) (Wehner, 1989) Từ đó, phương pháp tiếp cận hiệu quả để nhân giống năng suất là lựa chọn những tính trạng liên quan đến năng suất và có tính

ổn định cao Chẳng hạn số lần thu hoạch/cây, chiều dài thân, số nhánh/cây, số nốt ra hoa/nhánh, phần trăm hoa cái, phần trăm đậu quả

Sự tương quan giữa các tính trạng rất quan trọng trong cải tiến năng suất Nhiều tập đoàn dưa leo được nghiên cứu bao gồm dưa leo ăn tươi (Cramer and Wehner,

1998a; 1998b), dưa leo dùng trong chế biến (Cramer, 2000) có nguồn gốc từ C

sativus var hardwickii Nhiều nghiên cứu cho thấy các giống dưa leo phân

nhánh bên nhiều cho năng suất trái cao (ví dụ số trái/cây) Ngoài ra phân tích đường dẫn giúp xác định cường độ tương quan giữa các yếu tố cấu thành năng suất với nhau và với năng suất (Cramer and Wehner, 2000) Trong đó có tương quan cao giữa số nhánh và năng suất, và tăng dần giữa các đợt thu hoạch Kích

cỡ trái đo theo tỷ lệ giữa chiều dài và đường kính, cũng được xem là một thành phần năng suất do nó xác định năng suất về mặt kinh tế Ví dụ dưa leo phải có

tỷ lệ 2,9 đến 3,3 mới có giá trị kinh tế

2.2 GIỐNG VÀ VAI TRÒ CỦA GIỐNG TRONG SẢN XUẤT

2.2.1 Giống

Theo Trần Thượng Tuấn (1992) giống là một quần thể cây trồng có những đặc điểm sinh học, giống nhau trong một chừng mực nhất định tạo ra để gieo trồng trong những điều kiện tự nhiên và sản xuất nhất định

Phân loại giống cây trồng: có thể phân chia giống cây trồng theo nguồn gốc và theo phương pháp chọn lọc dựa vào nguồn gốc có thể phân chia hai nhóm giống: giống địa phương, giống cải thiện và giống nhập nội

Tiêu chuẩn trong chọn giống (Phạm Thành Hổ, 2009):

- Giống phải có khả năng cho năng suất cao và ổn định

- Giống phải có màu sắc, mùi vị hấp dẫn người tiêu dùng

- Giống phải thích nghi với các điều kiện khí hậu địa phương

- Đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng

- Giống có khả năng kháng sâu bệnh

- Phẩm chất sản phẩm tốt

Năng suất và chất lượng là yếu tố chính trong công tác chọn tạo và cải tiến giống dưa leo Đây là yếu tố quan trọng nhất, vì năng suất bao giờ cũng là kết quả tổng hợp của tất cả các quá trình sinh trưởng và phát triển cũng như mức độ kháng sâu bệnh của cây trồng Tính ổn định của năng suất là một tiêu chuẩn quan trọng đối với giống, nhất là trong điều kiện của nước ta, mùa nước và thời tiết có những biến động rất mạnh giữa các mùa vụ và giữa các năm Tính chất ổn định

về năng suất đảm bảo cho sản lượng nông phẩm thu hoạch hàng năm không bị những biến động lớn, nhất là khi điều kiện ngoại cảnh thay đổi bất lợi (Trần Thượng Tuấn, 1992)

2.2.2 Tạo giống ưu thế lai F 1 ở cây dưa leo

Ưu thế lai (còn gọi là sức sống con lai) là sự tăng sức sống, kích thước, khả năng sinh sản, tốc độ phát triển, khả năng kháng sâu, bệnh hoặc sự khắc nghiệt của khí hậu, biểu hiện ở cơ thể lai so với các dòng tự phối tương ứng là kết quả của

sự khác nhau về thể chất của các giao tử bố mẹ (Shull,1952) Nói cách khác, ưu thế lai là sự ưu việt (đối với một hay nhiều tính trạng) của con lai F1 so với bố

mẹ

Hayes và Jones (1916) là những người đề cập đầu tiên về hiện tượng ưu thế lai

ở cây dưa leo và đã chỉ ra rằng: năng suất của con lai F1 tăng từ 24– 39 % so với bố mẹ của chúng, ưu thế lai về số quả trên cây tăng từ 6–27 % Trong sản xuất, giá hạt giống dưa leo cao gấp 3 lần so với giống dưa leo thụ phấn tự do Tuy nhiên, người sản xuất vẫn chấp nhận sử dụng giống lai vì khả năng chất lượng và năng suất cao hơn (Ngô Thị Hạnh, 2011)

Ngày nay, khi tiến bộ khoa học kỹ thuật phát triển mạnh mẽ cùng với phát hiện

ra dòng đơn tính cái (Gynoecious) và dòng lưỡng tính, nhiều nước trên thế giới như Hà Lan, Liên Xô cũ, Bungary hầu hết đã sử dụng các giống dưa leo F1 trồng trong nhà kính Ở các nước Nhật Bản, Hungari, Mỹ… năng suất các giống dưa leo F1 cao hơn từ 30-50% so với giống dưa leo thụ phấn tự do Tỷ lệ giống dưa leo thụ phấn tự do ngày càng giảm dần, thay vào đó là các giống dưa leo ưu thế lai được sử dụng rộng rãi và phát triển (Trần Khắc Thi,1985)

Ở Việt Nam, dưa leo là cây giữ vị trí hàng đầu trong các chủng loại rau có sản phẩm chế biến xuất khẩu Do điều kiện sản xuất ở nước ta còn hạn chế nên chủ yếu dưa leo được canh tác ngoài đồng và công tác chọn giống tập trung vào chọn giống ưu thế lai cho ăn tươi và chế biến công nghiệp theo hướng năng suất, chất lượng cao, chống chịu sâu bệnh tốt và phù hợp với điều kiện canh tác của vùng

2.2.3 Vai trò của giống trong sản xuất và định hướng phát triển

Giống là yếu tố quan trọng trong sản xuất, việc chọn giống tốt không chỉ làm gia tăng năng suất, hạn chế một số sâu bệnh hại quan trọng, mang lại hiệu quả kinh tế mà còn góp phần thâm canh tăng vụ, tạo ra sự thay đổi về chất lượng sản phẩm (Trần Thượng Tuấn, 1992) Ngày nay, những giống dưa leo nhập nội

F1 thể hiện ưu thế lai trong việc cho năng suất và thời gian sản xuất ngắn, một vài giống lai F1 kháng lại những bệnh đặc biệt Vì vậy những giống F1 này được chấp nhận rộng rãi trong sản xuất, đặc biệt ở các quốc gia phát triển (Mingbao,

1991) Theo Fujieda (1994), những cây dưa leo ghép thì tăng cường tính chống

chịu đối với bệnh héo rũ do nấm Fusarium sp, có thể chịu được lạnh, nóng như: các cây được ghép trên cùng loài Cucurbita không những chống lại được bệnh héo do nấm Fusarium mà còn chống lại bệnh lở cổ rễ do nấm Phytopthora sp

Giống có tác dụng giải quyết căn bản các vấn đề về bệnh hại, giảm bớt tổn thất

và giảm chi phí cho các biện pháp phòng trừ khác, là biện pháp hiệu quả kinh

tế Mặc khác, dùng giống không mang bệnh để gieo trồng có tác dụng phòng bệnh trên đồng ruộng Do vậy, việc dùng giống chống bệnh, giống sạch bệnh có chất lượng tốt để gieo trồng sẽ tránh được bệnh, đảm bảo năng suất (Vũ Triệu Mân & Lê Lương Tề, 1998)

Giống ảnh hưởng đến tỷ lệ đậu trái và khả năng phân nhánh, đây là đặc tính sinh trưởng quan trọng của cây dưa leo Theo Phạm Thị Minh Tâm và cs., (2000) thì khả năng phân cành nhiều hay ít, sớm hay muộn phụ thuộc vào giống cho thu hoạch sớm hay muộn và còn phụ thuộc vào điều kiện ngoại cảnh, điều kiện trồng trọt

Khả năng kháng của cây với một số bệnh hại quan trọng là đặc tính giúp người sản xuất giảm được chi phí sử dụng nông dược Vì vậy, việc chọn giống dưa leo

có tính kháng bệnh tốt là một trong những yêu tố quan trọng góp phần gia tăng

năng suất và tỷ lệ trái thương phẩm (Nguyễn Thị Nghiêm, 1996)

2.3 Dấu phân tử SSR (Simple sequence repeats – Microsatellites)

Microsatellite là loại biến dị trình tự DNA phổ biến nhất trong bộ gien Đa hình microsatellite bắt nguồn từ sự biến dị về chiều dài nhiều hơn là trình tự cơ bản

Ngoài ra, biến dị di truyền ở nhiều locus microsatellite cho phép xác định được nhiều dị hợp tử và sự hiện diện của đa alen Với sự phát minh ra kỹ thuật PCR vào cuối năm những 1980, việc phân tích và xác định kiểu gien đa hình microsatellite ngày càng đơn giản (Hình 3) Microsatellite nhanh chóng trở thành dấu phân tử được chọn lựa trong công tác nghiên cứu di truyền (Ellegren, 2004)

Trong bộ gien, các trình tự lặp lại được phân bố rải rác và các đơn vị lặp lại có thể từ một base cho đến hàng ngàn base Mono-, di-, tri-, tetranucleotide là 4 dạng lặp phổ biến của microsatellite Tuy nhiên dạng penta- hay hexa- cũng được xếp vào microsatellite Trong khi đó sự lặp lại của các đơn vị dài hơn gọi

là minisatellite, hoặc trong trường hợp quá dài thì gọi là DNA satellite Sự khác biệt giữa thuật ngữ micro- và minisatellite không rõ ràng về bản chất nhưng nó thể hiện rõ trong cơ chế đột biến

Hình 3 Lịch sử phát triển, sử dụng microsatellite giai đoạn đầu (Ellegren, 2004)

Các trình tự lặp thường nằm trong vùng intron, và được sử dụng như một chỉ thị

di truyền để nghiên cứu đa dạng và tiến hoá Các trình tự lặp dinucleotide là trội nhất sau đó là mono-, tetra-, và cuối cùng là trinucleotide là ít trội nhất Trong

số các kiểu lặp dinucleotide (CA)n là kiểu phổ biến nhất sau đó là (AT)n, (GA)n,

và (GC)n Mật số microsatellite có khuynh hướng tương quan thuận với kích thước bộ gien Ở những bộ gien eukaryote được giải trình tự đầy đủ, số lượng microsatellite cao nhất là ở động vật hữu nhũ Tuy nhiên ở thực vật, tần số

microsatellite lại tương quan nghịch với kích thước bộ gien (Morgante và cs.,

2002) Ở prokaryote microsatellite hiện diện với số lượng thấp (Field & Wills, 1998)

Trong nghiên cứu, microsatellite được sử dụng kết hợp với PCR và khuếch đại trình tự DNA chứa trong microsatellite và gọi là dấu SSR Loại dấu phân tử này sẽ nhận diện được trình tự 2 đầu microsatellite sử dụng cặp mồi chuyên biệt

(Hình 4) Do đó vấn đề khó khăn khi sử dụng SSR là phải có trình tự mồi chuyên biệt

Hình 4 Khuếch đại microsatellite dùng dấu SSR

Một trong số các khó khăn khi phát triển dấu SSR là tốn kém, clone một lượng lớn các trình tự trong khi chỉ một số ít được sử dụng để phát triển Ngoài ra, chỉ

có một số lượng nhỏ dấu SSR cho được kết quả, đặc biệt ở những loài có bộ gien lớn Bên cạnh đó khi thực hiện kỹ thuật còn nảy sinh một số vấn đề như: mồi không khuếch đại được sản phẩm PCR, sản phẩm khuếch đại không chuyên biệt, hoặc không cho đa hình Mặc dù có nhiều vấn đề, nhưng dấu SSR là chọn lựa hiện nay cho nhiều lĩnh vực nghiên cứu bản chất đa hình và tính đồng trội của chúng, thậm chí giữa các dòng có quan hệ gần với nhau Trong nghiên cứu

di truyền quần thể và lập bản đồ thì đây là dấu phân tử đồng trội được dùng nhiều và cho kết quả rất tốt (Goldstein and Schlotterer, 1999; Jarne and Lagoda, 1996) Các bước chính để thực hiện một phân tích khuếch đại trình tự microsatellite dựa trên PCR:

 Chiết tách DNA mẫu

 Tối ưu thành phần phản ứng PCR với mồi chuyên biệt

 Định tính sản phẩm bằng kỹ thuật điện di và định lượng bằng phương pháp đo mật quang

2.4 MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ GIỐNG DƯA LEO

2.4.1 Trên thế giới

Tại Viện Giống rau Liên Bang Nga, Viện Rau của các nước cộng hòa đang nghiên cứu chọn tạo các giống dưa leo chống chịu bệnh, tạo giống ưu thế lai F1, tạo giống thu hoạch bằng máy, các giống ăn tươi và các giống chế biến

Từ những năm 60, tại Học viện Nông nghiệp Timiriazev đã thu thập được 8000

mẫu giống dưa leo, nghiên cứu và bảo tồn, ngoài ra tại Viện VIR cũng bảo tồn một lượng giống dưa leo khổng lồ của toàn thế giới Với tập đoàn giống (ngân hàng gen) dưa leo phong phú và đa dạng, các nghiên cứu về nguồn gốc phát sinh, sự biến hóa, đặc điểm sinh thái, sinh lý, tính chống chịu sâu bệnh hại và các tính trạng số lượng đã được nghiên cứu tại đây Trên cơ sở của nguồn vật liệu phong phú này nhiều nhà khoa học đã tạo ra được các giống dưa leo nổi tiếng về tiềm năng năng suất, tính chống chịu bệnh cao Trong các giống dưa leo F1 do Viện sĩ Viện Hàn Lâm khoa học Nga Taracanov G lai tạo đã chiếm diện tích khoảng 70 nghìn ha vào những năm 70 của thế kỷ trước

Tại Mỹ, công tác thu thập nguồn gen được thực hiện từ những năm 1880, với mục tiêu chính là hình dạng quả, màu sắc quả cũng như sự thích nghi với điều kiện gieo trồng Rất nhiều giống đã được giới thiệu vào những năm 1900, các giống được chọn từ các cá thể ưu tú và các giống lai hỗn hợp cũng được tạo ra trong thời gian này Tại trường Đại học Quốc gia Carolina (Mỹ) chương trình nghiên cứu chọn tạo giống dưa leo đã có từ hơn nữa thế kỷ nay, bắt đầu bởi Warren Barham vào năm 1948 Cũng tại trường này đã sử dụng nguồn gen của

LJ90430, đây là dạng dưa leo dại (Cucumis sativus var hardwickii) tìm thấy ở

Ấn Độ có khả năng chống bệnh tuyến trùng với các đặc điểm: Quả đắng, hạt ngủ nghỉ, năng suất thấp, chín muộn, lá nhỏ, không phân nhánh, chủ yếu là hoa đực Từ nguồn gen này họ tạo ra các giống mới (Lucia, Manteo, Shelby) có năng suất cao, chín sớm, hạt mọc nhanh, quả chất lượng tốt, ít hạt, lá rộng, là cây đơn tính cùng gốc

Hiện nay ở hầu hết các nước trên thế giới tỷ lệ giống dưa leo thuần ngày càng giảm dần, thay thế vào đó là các giống dưa leo lai F1, nổi bật nhất là các nước trồng dưa leo trong nhà kính, 100% sử dụng giống lai F1 ở các nước thuộc địa Liên Xô cũ, Hà Lan, Bungari Ở các nước Nhật Bản, Hoa Kỳ, Hungari, Thổ Nhĩ Kỳ năng suất các giống lai tăng hơn giống thuần từ 30-50%

2.4.2 Trong nước

Ở Việt Nam dưa leo là loại rau ăn quả được trồng phổ biến ở khắp mọi nơi Với thu nhập bình quân 70-80 triệu đồng/ha/vụ, diện tích dưa leo đang ngày càng được mở rộng Năm 2010, diện tích trồng dưa leo của cả nước chưa đến 30 nghìn ha, đến năm 2012 diện tích trồng dưa chuột đã tăng hơn 37 nghìn ha (Tổng cục Thống kê, năm 2012) Các sản phẩm dưa chuột ngoài dùng để ăn tươi còn được chế biến xuất khẩu sang các nước châu Âu, Nhật Bản, đóng góp không nhỏ vào 1 tỷ USD từ nguồn thu xuất khẩu rau quả của Việt Nam trong năm

2012 Theo (Trần Khắc Thi, 2005)

Theo Phạm Hồng Cúc (2001) về công tác chọn tạo giống, điển hình có:

Nhóm dưa trồng giàn: Canh tác phổ biến ở những nơi có điều kiện làm giàn Nhóm dưa trồng trên đất: trồng phổ biến ở những nơi không có điều kiện làm

giàn hay diện tích trồng lớn và canh tác trong mùa khô, phần lớn là các giống địa phương

Các giống dưa trong nhóm này có:

* Các giống lai F 1

- Mummy 331: Nhập nội từ Thái Lan, sinh trưởng khá, ra nhánh mạnh,

bắt đầu cho thu hoạch 35 – 37 ngày sau khi gieo (NSKG), trái suôn đẹp, to trung bình (dài 16 – 20 cm), nặng (160 – 200 g), vỏ màu xanh trung bình, gai trắng, thịt chắc, phẩm chất ngon, dòn, không bị đắng, năng suất trung bình 30 – 50 tấn/ha

- Giống 759: Nhập nội từ Thái Lan, sinh trưởng mạnh, cho thu hoạch 35

– 37 NSKG, trái thẳng, to trung bình, gai trắng, màu trái hơi nhạt hơn nhưng năng suất và tính chống chịu tương đương Mummy 331

* Các giống dưa leo địa phương

- Dưa leo xanh: Tăng trưởng khá, ít đâm nhánh nên phải trồng dầy, cho

trái rất sớm (32 – 35 NSKG), trái to trung bình, vỏ xanh trung bình, gai đen, dưa cho năng suất từ 20 – 40 tấn/ha Khuyết điểm của giống là cho trái loại 2 nhiều vào cuối vụ và dễ nhiễm bệnh đốm phấn Hiện nay giống này được Công ty Giống cây trồng miền Nam (CTGCTMN) chọn lọc thành giống cao sản

2.4.3 Một số nghiên cứu trên cây dưa leo sử dụng dấu phân tử SSR

Nhiều dấu phân tử được sử dụng trong phân biệt các giống dưa leo trồng Tập đoàn dưa leo Châu Âu và Mỹ được nghiên cứu lần đầu sử dụng dấu isozyme

nhưng khả năng phân biệt còn nhiều giới hạn (Knerr và cs., 1989) Sau đó nhiều

nhà khoa học nỗ lực phát triển dấu SSR trên dưa leo trồng và đã công bố 7 dấu

SSR cho đa hình cao trên dưa leo và dưa gang (Katzir và cs., 1996) Những dấu

SSR này được sử dụng nghiên cứu trên nhiều giống dưa leo khác nhau để xây

dựng bản đồ di truyền (Fazio và cs., 2003) Trình tự genome của Cucumis

sativus var sativus đã được xuất bản gần đây làm cơ sở để phát triển các dấu

phân tử mới chẳng hạn như SNP (Huang và cs., 2009) Nhìn chung các nghiên cứu phân tử công bố cho thấy sự biến động di truyền mức độ thấp trong C

sativus var sativus so với các loài thụ phấn chéo khác trong cùng chi

Ren và cs (2009) đã xây dựng nên bản đồ liên kết với 995 dấu SSR phủ trên 7

nhiễm sắc thể của bộ gien dưa leo, từ đó làm cơ sở chọn lựa dấu SSR có kết quả

tốt cho nghiên cứu đa dạng di truyền trên 3.342 dòng từ các ngân hàng gien của

Trung Quốc, Mỹ và Đức (Jing và cs., 2012)

2.5 CÁC YẾU TỐ NGOẠI CẢNH ẢNH HƯỞNG ĐẾN SINH TRƯỞNG

VÀ PHÁT TRIỂN CỦA DƯA LEO

bị chết rét, khi nhiệt độ quá cao 35-400C làm cây ngừng sinh trưởng, hoa cái không xuất hiện

Nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến thời gian ra hoa của cây Ở nhiệt độ thích hợp, sau nảy mầm 26 ngày cây ra hoa cái Nhiệt độ thấp sẽ kéo dài thời gian ra hoa Tổng tích ôn từ lúc hạt nảy mầm đến thu trái đầu ở các giống địa phương là 900

0C đến hết thu hoạch là 16500C ( Trần Khắc Thi & Nguyễn Công Hoan, 2005 ) Yếu tố nhiệt độ không chỉ ảnh hưởng đến thời gian sinh trưởng, thời gian ra hoa

mà còn tác động trực tiếp đến thời gian nở hoa và quá trình thụ phấn thụ tinh của cây dưa leo Nhiệt độ 17-240C hạt phấn nảy mầm tốt nhất, nhiệt độ quá cao hay quá thấp vượt ngưỡng này đều ảnh hưởng đến sức sống hạt phấn

2.5.2 Ánh sáng

Cây dưa leo ưa ánh sáng mạnh, cường độ ánh sáng thích hợp cho sinh trưởng

và phát triển là 15000 – 17000 lux Đủ ánh sáng giúp cây phát triển nhiều lớp

tế bào mô dậu cùng với lượng diệp lục tương ứng tạo ra hoạt động quang hợp cao, các lớp tế bào thịt lá, thịt trái xốp cũng có khoảng gian bào lớn hơn chứa nhiều nước làm trái lớn nhanh, chất lượng tốt và rút ngắn thời gian cho thu hoạch Dưa leo ưa ánh sáng ngày ngắn, thời gian chiếu sáng 10 – 12 giờ Cây dưa leo cũng như các cây thuộc họ bầu bí, có sự tác động qua lại giữa cường độ ánh sáng và nhiệt độ theo tỷ lệ hoa đực và hoa cái Ngày dài và nhiệt độ cao tạo điều kiện hình thành hoa đực trong khi ngày ngắn và nhiệt độ thấp tạo điều kiện

hình thành hoa cái ( Trần Văn Lài và cs., 2002 ) Ở điều kiện ngày ngắn cây ra

nhiều hoa cái, kết quả sớm cho năng suất cao

2.5.3 Ẩm độ

Nước là một nhân tố vô cùng quan trọng đối với sinh khối của các loại cây rau

vì 80-95% trọng lượng của rau là nước và chúng phải tạo ra 5-20% trọng lượng còn lại của chúng thông qua quang hợp Nước không thể thiếu cho quá trình sinh trưởng phát triển của cây Dưa leo là cây có nhu cầu nước đứng đầu trong

họ bầu bí Trong thân lá nước chiếm 93,1%, trong trái tươi có chứa tới 96,8% nước Tuy nhiên, sự thâm nhập nước của rễ kém do đặc điểm của bộ rễ nông,

có bộ lá to, hệ số thoát nước cao, mô mềm, quả mọng nước, do vậy cây yêu cầu nhiều nước và giữ ẩm thường xuyên

Cây dưa leo cần nhiều nước nhưng lại kém chịu hạn và chịu úng Độ ẩm đất thích hợp cho dưa leo là 85 – 95%, độ ẩm không khí 90 – 95% ( Trần Khắc Thi

và Nguyễn Công Hoan, 2005 ) Ở các chu kỳ sinh trưởng khác nhau cây nhu cầu lượng nước khác nhau Khi hạt nảy mầm yêu cầu lượng nước bằng 50% khối lượng hạt, thiếu nước hạt mọc chậm, thân lá sinh trưởng kém Trong giai đoạn tạo trái cần giữ ẩm thường xuyên từ 90 – 100% độ ẩm đồng ruộng Thiếu nước xảy ra trong thời kỳ này cây sẽ tích lũy nhiều chất cucurbitacins sẽ làm cho trái bị đắng Ngoài ra thiếu nước xuất hiện nhiều trái dị hình, trái nhỏ và mềm, hàm lượng các chất dinh dưỡng chứa trong trái như đường, khoáng chất, vitamin cũng sẽ bị giảm đi ảnh hưởng đến năng suất cuối cùng và chất lượng trái Tuy nhiên, cần chú ý thừa nước sẽ làm rễ bị hư thối, cây dưa sẽ bị vàng và còi cọc

2.5.4 Đất và dinh dưỡng

Cây dưa leo có nguồn gốc ở nơi ẩm ướt ven rừng, do đất đai ở nơi nguyên sản màu mỡ nên bộ rễ kém phát triển và cũng vì lý do này mà cây dưa leo ưa thích đất tơi xốp, giàu chất hữu cơ Dưa leo là cây chịu muối vừa, trong nghiên cứu của mình ( Hartman, 1988 ), đã cho thấy năng suất dưa leo sẽ giảm theo độ mặn đất ( EC ): năng suất giảm 10%, 25% và 50% khi độ mặn đất EC tăng dần 3,3;4,4

và 6,3 Dưa leo trồng trên đất cát pha, đất thịt nhẹ, pH đất tối ưu là 5,5 – 7 cho năng suất cao, chất lượng tốt ( Hartman và cs.,1988 )

Cây dưa leo yêu cầu dinh dưỡng không lớn lắm vì thời gian sinh trưởng ngắn

Do cây thu hoạch trái nhiều đợt, cấu tạo và khả năng hấp thu dinh dưỡng của bộ

rễ dưa leo kém nên không chịu được nồng độ phân cao, vì vậy cần bón thúc nhiều lần để cây dễ hấp thụ, liều lượng tăng dần ở các lần bón sau Đối với giống hoa cái cho thu hoạch quả non để chế biến thường có thời gian sinh trưởng rất ngắn ( 40 – 50 ngày ) nên yêu cầu lượng phân rất thấp Tuy yêu cầu lượng phân bón ít nhưng dưa leo cũng rất mẫn cảm với việc thiếu dinh dưỡng Thiếu N làm

giảm sức sinh trưởng của thân, lá biến vàng, thân gầy, chóng hóa gỗ Thiếu P sinh trưởng bị ức chế, lá nhỏ Thiếu K lá mất màu, lá bị táp và khô mép lá ( Purvis & Carolus, 1964 )

Trong 3 nguyên tố NPK, dưa leo sử dụng Kali với hiệu suất cao nhất, thứ đến

là đạm và ít nhất là lân Cây dưa leo lấy chất dinh dưỡng từ đất ít hơn rất nhiều

so với các loại cây rau khác Ở cây dưa leo khi năng suất đạt 30000 kg/ha, sự lấy đi các chất dinh dưỡng từ đất là : 50 kg/ha N, 40 kg/ha P, 80 kg/ha K Trong khi đó cũng với năng suất đạt 30000 kg/ha, cây cần tây lấy đi từ đất một lượng dinh dưỡng khá lớn: 180 kg/ha N, 80 kg/ha P, 300 kg/ha K ( Trần Văn Lài &

Lê Thị Hà, 2002 )

Phân hữu cơ, phân chuồng hoai mục cung cấp chất dinh dưỡng, đặc biệt nó là nguồn vi lượng rất tốt cung cấp cho cây trồng làm tăng năng suất rõ rệt Phân chuồng có tác dụng cải tạo đất, cải thiện sự thoát nước, thông khí, khả năng giữ nước và dinh dưỡng của đất, tạo điều kiện thuận lợi cho rễ hấp thu nước và dinh dưỡng tích cực Lượng phân chuồng bón từ 20 – 40 tấn/ha