Luận văn, khóa luận, chuyên đề, cao học, thạc sĩ, tiến sĩ
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
- -
NGUYỄN THỊ THUẬN
NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT ðẶC TÍNH NÔNG SINH HỌC VÀ ðẶC TÍNH KHÁNG BỆNH MỐC SƯƠNG, BỆNH VIRUS (PVX, PVY) CỦA MỘT SỐ DÒNG KHOAI TÂY NHỊ BỘI PHỤC VỤ CHO CÔNG TÁC TẠO GIỐNG BẰNG DUNG HỢP TẾ BÀO TRẦN
LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP
Chuyên ngành: Trồng trọt
Mã số : 60.62.01 Người hướng dẫn khoa học: GS.TS NGUYỄN QUANG THẠCH
HÀ NỘI – 2010
Trang 2LỜI CAM ðOAN
Tôi xin cam ñoan rằng, những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa ñược sư dụng ñể bảo vệ một học vị nào
Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này
ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc
Hà Nội ngày 20 tháng 08 năm 2010
Tác giả
Nguyễn Thị Thuận
Trang 3
LỜI CẢM ƠN
ðể hoàn thành luận văn này, ngoài sự cố gắng nỗ lực của bản thân, tôi ñã nhận ñược rất nhiều sự quan tâm giúp ñỡ nhiệt tình của các thày cô, những lời ñộng viên giúp ñỡ của bạn bè và người thân
Nhân dịp này, tôi xin trân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong khoa nông học ñã trực tiếp giảng dạy, trang bị cho tôi những kiến thức bổ ích trong suốt thời gian học tập và rèn luyện tại trường ðặc biệt tôi xin bày tỏ lòng biết
ơn sâu sắc tới thầy giáo GS.TS Nguyễn Quang Thạch người ñã tận tình hướng dẫn, giúp ñỡ và ñộng viên tôi trong quá trình thực hiện ñề tài và hoàn thiện luận văn Tôi xin cảm ơn cô giáo TS.Lê Thị Xuyên, bộ môn bệnh cây khoa sau nông học, T.S Trần Ngọc Hùng bộ môn công nghệ sinh học- viện rau quả và toàn thể anh chị em trong nhóm khoai tây- viện Sinh Học nông nghiệp ñã giúp ñỡ và tạo ñiều kiện cho tôi trong suốt thời gian thực hiện ñề tài
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn ñến người thân trong gia ñình ñã ñộng viên giúp ñỡ và tạo ñiều kiện cho tôi trong suốt thời gian học tập và hoàn thành tốt luận văn này
Hà Nội ngày 20 tháng 08 năm 2010
Tác giả
Nguyễn Thị Thuận
Trang 4MỤC LỤC
LỜI CAM ðOAN i
LỜI CẢM ƠN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC BẢNG vi
DANH MỤC ðỒ THỊ vii
DANH MỤC HÌNH viii
1 MỞ ðẦU 1
1.1 ðặt vấn ñề 1
1.2 Mục ñích và yêu cầu của ñề tài 3
1.2.1 Mục ñích 3
1.2.2 Yêu cầu 3
1.3 Ý nghĩa của ñề tài 3
1.3.1 Ý nghĩa khoa học 3
1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn 3
2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4
2.1 Giới thiệu chung về cây khoai tây 4
2.2 ðặc ñiểm thực vật học và yêu cầu về ñiều kiện ngoại cảnh của khoai tây 6
2.2.1 ðặc ñiểm thực vật học 6
2.2.2 Yêu cầu ngoại cảnh 9
2.4 Tình hình sản xuất sản xuất khoai tây trên thế giới và ở Việt Nam 10
2.4.1 Tình hình sản xuất sản xuất khoai tây trên thế giới 10
2.4.2 Tình hình sản xuất khoai tây ở Việt Nam 12
2.5 Bệnh hại chính trên cây khoai tây 14
2.5.1 Bệnh mốc sương 14
2.5.2 Bệnh virus hại khoai tây 21
2.6 Các nghiên cứu tạo giống khoai tây kháng bệnh mốc sương, bệnh virus trong và ngoài nước 27
Trang 52.6.1 Các nghiên cứu tạo giống khoai tây kháng bệnh mốc sương 27
2.6.2.Các nghiên cứu tạo giống khoai tây kháng bệnh virus 28
2.7 Hướng nghiên cứu tạo giống có sử dụng kỹ thuật dung hợp tế bào trần các thể nhị bội 31
3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38
3.1 đối tượng, vật liệu, ựịa ựiểm, thời gian nghiên cứu 38
3.2 Nội dung 39
3.2.1 đánh giá sự sinh trưởng phát triển, hệ số nhân và tạo củ in vitro của các dòng khoai tây nhị bội 39
3.2.2 đánh giá ựặc ựiểm hình thái, sự sinh trưởng phát triển và hình thành năng suất của các dòng khoai tây nhị bội ngoài ựồng ruộng 39
3.2.3 đánh giá khả năng kháng bệnh mốc sương khoai tây Phytophthora infestans của các dòng khoai tây nhị bội 39
3.2.4 đánh giá khả năng kháng virus của các dòng khoai tây nhị bội qua chỉ thị phân tử 39
3.3 Phương pháp nghiên cứu 40
3.3.1 đánh giá sự sinh trưởng phát triển, hệ số nhân và tạo củ của các dòng khoai tây nhị bội trong ựiều kiện in vitro 40
3.3.2 đánh giá ựặc ựiểm hình thái, sự sinh trưởng phát triển và hình thành năng suất của các dòng khoai tây nhị bội ngoài ựồng ruộng 40
3.3.3 đánh giá khả năng kháng bệnh mốc sương khoai tây Phytophthora infestans của các dòng khoai tây nhị bội 41
3.3.4 đánh giá khả năng kháng virus của các dòng khoai tây nhị bội qua chỉ thị phân tử 46
3.4 Phương pháp sử lý số liệu 46
4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 47
4.1 đánh giá sự sinh trưởng phát triển, hệ số nhân và tạo củ in vitro của các dòng khoai tây nhị bội 47
Trang 64.1.1 động thái sinh trưởng chiều cao và số lá 47
4.1.2 Hệ số nhân giống vô tắnh in vitro của các dòng khoai tây nhị bội 49
4.1.3 Khả năng tạo củ in vitro của các dòng khoai tây nhị bội 51
4.2 đánh giá ựặc ựiểm hình thái, sự sinh trưởng phát triển và hình thành 52
năng suất của các dòng khoai tây nhị bội ngoài ựồng ruộng 52
4.2.1 động thái sinh trưởng chiều cao và số lá 52
4.2.2 đặc ựiểm hình thái thân, lá, củ của các dòng khoai tây nghiên cứu 55
4.2.3 Chỉ số diện tắch lá (LAI) của các dòng khoai tây nhị bội 62
4.2.4 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất 63
4.3 đánh giá tắnh kháng nhiễm của các dòng khoai tây nhị bội ựối với nấm P infestans 65
4.3.1 Tình hình bệnh mốc sương P infestans hại khoai tây, cà chua các tỉnh phắa bắc vụ ựông xuân 2009-2010 65
4.3.2 đánh giá tắnh kháng nhiễm trên cây in vitro của các dòng khoai tây nhị bội ựối với nấm P infestans 67
4.2.3 đánh giá tắnh kháng nhiễm trên củ của các dòng khoai tây nhị bội ựối với nấm P infestans 71
4.3 đánh giá khả năng kháng virus của các dòng khoai tây nhị bội thông qua chỉ thị phân tử 74
4.3.1 đánh giá ựộ tinh sạch của ADN 75
4.3.2 Kết quả phản ứng PCR 76
5 KẾT LUẬN VÀ đỀ NGHỊ 80
5.1 Kết luận 80
5.2 đề nghị 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO 82
PHỤ LỤC 91
Trang 7DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1: Các mồi sử dụng ñể xác ñịnh gen kháng virus 39
Bảng 4.1: ðộng thái sinh trưởng chiều cao của các dòng khoai tây nhị bội 47
Bảng 4.2: ðộng thái tăng trưởng số lá của các dòng khoai tây nhị bội 48
Bảng 4.3: Hệ số nhân của các dòng nhị bội 50
Bảng 4 4: Khả năng tạo củ in vitro của các dòng khoai tây nhị bội 51
Bảng 4.5 ðộng thái sinh trưởng chiều cao của 6 dòng khoai tây nghiên cứu 53
Bảng 4.6 ðộng thái tăng trưởng số lá của 6 dòng khoai tây nghiên cứu 55
Bảng 4.7: ðặc ñiểm hình thái thân, lá, củ của các dòng khoai tây 56
Bảng 4.8: Chỉ số diện tích lá (LAI) của các dòng khoai tây nghiên cứu 62
Bảng 4.9: Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất 64
Bảng 4.10 Tình hình bệnh mốc sương hại cà chua, khoai tây tại một số tỉnh phía bắc Việt Nam vụ ñông xuân năm 2009-2010 66
Bảng 4.11: Tính kháng nhiễm trên cây in vitro của các dòng khoai tây nhị bội ñối với nấm P infestans 68
Bảng 4.12: Tính kháng nhiễm toàn củ của các dòng khoai tây ñối với 71
nâm P infestans 71
Bảng 4.13: Tính kháng nhiễm trên khoanh củ của các dòng khoai tây ñối với nâm P infestans 73
Bảng 14: Số lượng các băng ADN nhân ñược của các mồi với mỗi dòng khoai tây nhị bội 77
Bảng 15: Các dòng chứa gen kháng virus PVX và PVY 77
Bảng 16: Các tổ hợp lai soma có triển vọng 78
Trang 8DANH MỤC ðỒ THỊ
ðồ thị 4.1: ðộng thái sinh trưởng chiều cao của các dòng khoai tây nhị bội 48
ðồ thị 4.2: ðộng thái tăng trưởng số lá của các dòng khoai tây nhị bội 49 Biểu ñồ 4.3: Biểu diễn sự sinh trưởng chiều cao cây của các dòng khoai tây nhị bội 53 Biểu ñồ 4.4: Tính kháng nhiễm trên cây in vitro của các dòng khoai tây nhị bội ñối với nấm P infestans 68
Biểu ñồ 4.5: Tính kháng nhiễm toàn củ của các dòng khoai tây ñối với nấm P infestans 72 Biểu ñồ 4.6: Tính kháng nhiễm trên khoanh củ của các dòng khoai tây ñối với
nâm P infestans 73
Trang 9DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1: Cây khoai tây 8
Hình 2.2: Quả khoai tây 8
Hình 2.3: Triệu chứng bệnh mốc sương: a) Triệu chứng trên lá, b) triệu chứng trên củ, c) triệu chứng trên thân, [87] 17
Hình 2.4: a) Bào tử phân sinh của nấm p.infesant 18
Hình 2.5: Hình dạng PVX và PVY [85 25
Hình 2.6: Một số loài dệp truyền bệnh virus [86] 26
Hình 4.1: Ảnh cây in vitro giống khoai tây tứ bội atlantic 50
Hình 4.2: Ảnh cây in vitro các dòng khoai tây nhị bội nghiên cứu 51
Hình 4.2: Ảnh tạo củ in vitro của một số dòng khoai tây nhị bội 52
Hình 4.3a ðặc ñiểm thân, lá, củ của giống tứ bội Atlantic 58
Hình 4.3b ðặc ñiểm thân, lá, củ của dòng Pt771 59
Hình 4.3c ðặc ñiểm thân, lá, củ của dòng Pt772 59
Hình 4.3d ðặc ñiểm thân, lá, củ của dòng Pt773 60
Hình 4.3e ðặc ñiểm thân, lá, củ của dòng Ratte D,Avignom 60
Hình 4.3f ðặc ñiểm thân, lá, củ của dòng Pnt2G 61
Hình 4.3g ðặc ñiểm thân, lá của dòng Trn3G 61
Hình 4.4: Ruộng khoai bị bệnh mốc sương 67
Hình 4.5 : Triệu chứng bệnh mốc sương khi lây nhiễm trên lát củ 74
Hình 4.6: Ảnh ñiện di ADN tống số 75
Hình 4.7: Ảnh ñiện di sản phẩm PCR 76
Trang 101 MỞ ðẦU
1.1 ðặt vấn ñề
Khoai tây (Solanum Tuberosum L.) là một loại thực phẩm có giá trị dinh
dưỡng cao trong củ khoai tây chứa nhiều tinh bột, vì vậy khoai tây còn là cây lương thực chủ yếu của nhiều nước trên thế giới Trong những cây lương thực chính thì khoai tây ñược xếp thứ tư sau lúa mỳ, lúa gạo và ngô Hiện nay cây khoai tây ñã ñược trồng phổ biến ở 130 nước trên thế giới Khoai tây là cây trồng có giá trị kinh tế cao, ñược sử dụng làm lương thực và thực phẩm cho con người, làm thức ăn cho gia súc trong chăn nuôi Ngoài ra khoai tây còn làm nguyên liệu cho ngành công nghệ chế biến như bánh kẹo, mì tôm…
Ở nước ta cho ñến nay khoai tây vẫn là một loại cây trồng rất lý tưởng trong hệ thống cây trồng vụ ñông ở vùng ñồng bằng Bắc bộ trong công thức luân canh: Lúa xuân – Lúa mùa sớm – Khoai tây ñông Khoai tây có thời gian sinh trưởng ngắn, cho năng suất cao, ñặc biệt khi “lúa xuân” ra ñời thay thế cho lúa chiêm thì diện tích trồng khoai ở nước ta có thời kỳ tăng vọt, tới 102.00 ha [5] Khoai tây là cây góp phần cải tạo ñất: ñất trồng khoai tơi xốp, thân lá khoai tây là nguồn phân xanh làm tăng dinh dưỡng ñất
Hiện nay sản xuất khoai tây ở nước ta chủ yếu phục vụ nhu cầu trong nước, số lượng xuất khẩu không nhiều, thị trường xuất khẩu của khoai tây là khá rộng lớn ðặc biệt một số nước lân cận như Lào, Campuchia, Malaysia, Singapore lại không có khả năng sản xuất khoai tây
Trong những năm gần ñây các vùng chuyên canh rau ngày càng mở rộng thêm về diện tích và ñược chú ý ñầu tư công nghệ cao tuy vậy năng suất khoai tây chỉ ñạt 10-11 tấn/ha thấp hơn so với năng suất trung bình trên thế giới (16.8 tấn/ha) và khu vực (15.7 tấn/ha) Có ñiều này là do sản xuất khoai tây ở nước ta còn có nhiều yếu tố bất lợi kìm hãm năng suất như: bệnh hại, sâu hại, trình ñộ canh tác của người nông dân Trong các yếu tố hạn chế năng suất của sản xuất
Trang 11khoai tây bệnh hại là một trong những yếu tố quan trọng và nguy hiểm bậc nhất
Bệnh hại trên khoai tây rất ña dạng về thành phần và nguyên nhân gây
bệnh Trong ñó bệnh mốc sương do nấm Phytophthora infestans và bệnh do
virus gây ra là bệnh gây hại nghiêm trọng bậc nhất, ñặc biệt bệnh nếu bùng phát thành dịch sẽ rất nguy hiểm ở các vùng chuyên canh
ðể nâng cao năng suất, chất lượng khoai tây và góp phần giảm chi phí ñầu tư khi sản xuất khoai tây thì công tác chọn giống kháng bệnh mốc sương khoai tây và bệnh virus cần ñược chú trọng Những phương pháp truyền thống chọn tạo như: lai tạo, gây ñột biến và chọn lọc những cá thể gặp phải nhiều khó khăn về mặt di truyền do khoai tây mang bộ genom 4X ñã tạo ra rất nhiều tổ hợp lai và phân ly sau khi lai tạo, mặt khác quá trình chọn lọc sau ñó tốn rất nhiều công sức với những quần thể lớn và tốn rất nhiều thời gian ðiều ñó làm cho khoai tây rất dễ bị thoái hoá và có các ñặc tính di truyền quý sẽ dần dần bị thất thoát trong quá trình giảm phân ở các thế hệ sau
Công nghệ sinh học, ñặc biệt là công nghệ nuôi cấy mô tế bào thực vật ñã chứng minh tiềm năng to lớn của nó trong nông nghiệp, cũng như trong việc giải quyết những khó khăn trong công tác chọn tạo giống khoai tây Theo tác giả Wenzel et al(1974): sự áp dụng tổ hợp các kỹ thuật ñể giảm ñộ bội từ tetraploid xuống monoploid, sau ñó chọn lọc thể lưỡng bội diploid, dung hợp tế bào trần hai thể diploid ñã chọn lọc và cuối cùng tái sinh thành cây hoàn chỉnh ñể tạo giống khoai tây tứ bội mang ñặc tính mong muốn ñã mở ra triển vọng lớn Vì vậy, việc
khảo sát ñánh giá khả năng kháng nấm P infestans, kháng virus của các dòng nhị
bội rất quan trọng trong việc tạo ra những giống khoai tây kháng bệnh bằng kỹ thuật dung hợp tế bào trần Xuất phát từ những lý do trên, dưới sự hướng dẫn của GS.TS Nguyễn Quang Thạch chúng tôi tiến hành nghiên cứu ñề tài:
“Nghiên cứư khảo sát ñặc tính nông sinh học và ñánh giá tính kháng bệnh mốc sương, bệnh virus (PVX, PVY) của một số dòng khoai tây nhị bội phục
vụ cho công tác tạo giống bằng dung hợp tế bào trần ”
Trang 121.2 Mục ựắch và yêu cầu của ựề tài
1.2.1 Mục ựắch
Chọn ựược các dòng nhị bội có ựặc tắnh kháng bệnh mốc sương khoai tây
P infestans, kháng virus và có các ựặc tắnh nông sinh học có giá trị làm vật liệu
cho công tác chọn tạo giống bằng dung hợp tế bào trần
1.2.2 Yêu cầu
1 đánh giá tình hình sinh trưởng, khả năng tạo củ in vitro
2 Khảo sát ựặc tắnh nông sinh học, và ựặc ựiểm hình thái của các dòng khoai tây nhị bội ựược trồng ngoài ựồng ruộng
3 đánh giá ựược khả năng kháng P infestans của các dòng khoai tây nhị bội
bằng phương pháp lây nhiễm nhân tạo
4 đánh giá khả năng kháng virus của các dòng khoai tây nhị bội qua chỉ thị phân tử
1.3 Ý nghĩa của ựề tài
1.3.1 Ý nghĩa khoa học
đây là ựề tài ựầu tiên khảo sát ựặc ựiểm nông sinh học, ựậc tắnh kháng bệnh mốc sương, bệnh virus của các dòng khoai tây nhị bội mới ựược nhập vào Việt Nam Kết quả của ựề tài cung cấp thông tin về những dòng nhị bội làm vật liệu cho công tác tạo giống bằng dung hợp tế bào trần
1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả ựạt ựược của ựề tài là cơ sở cho việc bố trắ các tổ hợp lai soma, góp phần quan trọng trong thành công của công tác tạo giống kháng bệnh bằng dung hợp tế bào trần
Trang 132 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Giới thiệu chung về cây khoai tây
Cây khoai tây thuộc chi Solanum section potato, gồm khoảng 180 loài có khả năng cho củ (Hawker, 1978), khoảng 20 loài thương phẩm Trong ựó, khoai
tây thương phẩm là cây thân thảo thuộc họ cà (Solanaceae), loài Solanum tuberosum L, ựược trồng ở thể tứ bội (2n=4x=48NST), có nguồn gốc ở Chi Lê
đến nay có nhiều tài liệu cho thấy cây khoai tây có nguồn gốc hoang dại,
từ núi cao Andes thuộc Lake Tinica, Nam Mỹ Trải qua thời gian thuần hoá cây khoai tây ựược lan rộng khắp vùng núi Andes Theo những tài liệu về thần học
và sử học những người dân quanh dãy Andes ở Nam Pêru và Bắc Bolivia ựã sử dụng khoai tây hoang dại từ 3.000 - 4.000 năm trước công nguyên (Nguyễn Quang thạch, 1993) Do ở vùng cao nguyên thuộc dãy Andes, ựộ dài ngày thường quá 12 giờ nên khoai tây có ựặc tắnh hình thành củ ở quang chu kỳ ngắn
và nhiệt ựộ thấp (Pirou, 1988) Vào thế kỷ thứ XVI, chúng ựược ựem tới Tây Ban Nha, Châu Âu và nhanh chóng thắch nghi, trở thành loại cây lương thực, thực phẩm chắnh Từ ựây khoai tây ựược trồng phổ biến ở khắp nơi trên thế giới,
từ cao nguyên Vân Nam - Trung Quốc, vùng trũng cận nhiệt ựới của Ấn độ, cao nguyên gần xắch ựạo của Java cho tới tận Ukraina
Khoai tây là cây ưa khắ hậu mát mẻ, hiện nay nó ựược trồng phổ biến ở khắp các nước trên thế giới Ở Việt Nam, nhiều tài liệu cho rằng cây khoai tây ựược trồng từ năm 1890 do người Pháp mang ựến Năm 1901, khoai tây ựược trồng ở Tú Sơn - Hải Phòng, năm 1907 ựược trồng ở Trà Lĩnh - Cao Bằng, năm
1917 ựược trồng ở Thường Tắn -Hà Tây Hiện nay khoai tây ựược trồng khắp cả nước, ựặc biệt là các tỉnh vùng châu thổ Sông Hồng, đà Lạt Lâm đồng
Trong những năm gần ựây diện tắch trồng khoai tây có xu hướng ổn ựịnh trong phạm vi 25.000 ha, năng suất có tăng nhưng chậm, dao ựộng trong phạm
vi 10 - 12 tấn/ha, mặc dù cũng ựã có nhiều giống mới nhập vào nước ta
Trang 14Về phân loại khoai tây (Solanum tuberosum L.) thuộc loài S tuberosum, chi
Solanum, họ cà Solanaceae, bộ Solanales, phân lớp Asteridae,
lớp Magnoliopsida, ngành Magnoliophyta
Theo J.G.Hawkerkks (1991), khoai tây ñược phân thành 18 nhóm, trong
ñó có 68 loài hoang dại, chỉ có 8 loài trồng trọt, chia thành 4 nhóm chủ yếu dựa vào số lượng NST [5]:
-Nhóm 1: Diploids: 2n = 24 gồm:
1.S.x ajanhuiri Juz.et Buk
2.S.gomiocalyx Juz.et Buk
3.S.stenotomum Juz.et.Buk
4.S.phureja Juz.et Buk
Trong 4 loài, loài S.Phureja Juz.et Buk có ý nghĩa lớn nhất với trồng trọt
Có một loài là S x curtilobum Juz.et Buk
ðặc ñiểm: lá thẳng, cứng, cuống nhỏ, ñốt dài, tràng hoa to màu tím, ñường kính 3 - 3,5cm
Trang 15Giá trị sử dụng: khoai tây vừa là cây lương thực, vừa là cây thực phẩm có
giá trị dinh dưỡng cao Thành phần dinh dưỡng chủ yếu trong củ khoai tây là tinh bột (16%) và ñường (1.5%), ngoài ra còn có chất xơ (0.5-1.5%), protein (1.5-2.1%), vitamin (20mg%), carotene (0.09%) Hàm lượng protein của khoai tây cao nhất (khoảng 2.1% trong tổng số hàm lượng tươi) trong các loại cây lấy
rễ và củ Protein trong khoai tây thường có chất lượng cao, hợp chất amino acid của loại thực phẩm này phù hợp với nhu cầu của con người Chúng cũng giàu vitamin C - một củ khoai tây cỡ vừa có khoảng hơn một nửa lượng vitamin mà
con người cần trong một ngày
Theo Beukema, Varder Zaag (1979) thì cứ 1kg khoai tây cho 480 kalo Nếu sử dụng 100g khoai tây thì có thể ñảm bảo ít nhất 8% nhu cầu về protein, 10% nhu cầu về vitamin C mỗi ngày Ở một số nước phát triển, người ta còn dùng khoai tây làm thức ăn gia súc, nguyên liệu chế biến giấy gỗ, ñặc biệt là trong công nghệ chế tạo acid hữu cơ (lactic, citric),các dung môi hữu cơ (Ethanol, Butanol, Axetol) (1986, dẫn theo Nguyễn Quang Thạch, 1993) Gần ñây người ta còn phát hiện ra chất PPO (Poly phenol oxydase) trong vỏ khoai tây có tác dụng chống bám dính làm cho vi khuẩn không xâm nhập vào trong tế bào gây bệnh PPO ñược coi là thứ vũ khí chống lại vi khuẩn trong ñó có cả HIV (theo Thừa Thiên Huế năm 2000)
Khoai tây còn là cây cải tạo ñất rất tốt Ngoài tiêu thụ trong nước, khoai tây còn là mặt hàng có giá trị xuất khẩu
2.2 ðặc ñiểm thực vật học và yêu cầu về ñiều kiện ngoại cảnh của khoai tây
2.2.1 ðặc ñiểm thực vật học
* Rễ
Khoai tây thuộc loại rễ chùm (Nếu trồng từ củ ), có rễ cọc (Nếu trồng từ hạt), từ rễ cọc sẽ phát triển thành nhiều rễ phụ khác Phần lớn rễ tập trung ở ñộ sâu 30 - 40 cm, rễ còn phát triển cả trên củ nhưng ngắn và ít phân nhánh
Trang 16Rễ khoai tây phát triển mạnh ở thời kì ra hoa (ở dưới mặt dất lúc này ñã hình thành củ và củ bắt ñầu lớn)
* Thân
Thân khoai tây mọc thẳng, ñôi khi có cấu tạo zichzăc, có 3 - 4 cạnh, cao trung bình từ 40 - 70 cm ñến 1 - 1,2m, tuỳ thuộc vào giống, thời vụ, ñiều kiện chăm sóc mà chiều cao cây có thể khác nhau
Thân khoai tây thường có màu xanh hoặc xanh nhạt hay xanh ñậm, ñôi khi có màu phớt hồng hoặc tím tuỳ thuộc vào từng giống Trên thân có lớp lông
tơ mềm (khi cây còn non), cứng dần và rụng theo thời gian sinh trưởng
* Hạt
Hạt khoai tây có dạng hình dẹt, màu cafe sáng hoặc màu ñen Khối lượng hạt là: 1000 hạt = 0.5g, thời gian ngủ nghỉ của hạt lâu
Trang 17Hình 2.1: Cây khoai tây
Hình 2.2: Quả khoai tây
Trang 18* Củ khoai tây
Củ khoai tây là bộ phận thực phẩm cho con người Củ khoai tây còn có tên gọi là thân củ hay thân ngầm bởi củ ñược hình thành là do thân phát triển dưới ñất, trong ñiều kiện bóng tối
Hình dạng củ khoai tây có thể là tròn, elip, tròn dài, ñôi khi hình vuông Màu sắc củ tuỳ thuộc vào từng giống, có thể là màu trắng, trắng nhạt, vàng, vàng nhạt Trên củ có nhiều mắt ngủ nhưng phân bố không ñều, số lượng mắt ngủ nhiều hay ít tuỳ thuộc vào từng giống Trên mắt ngủ có mi mắt và mắt: mi mắt dài hay ngắn, mắt nông hay sâu là do ñặc tính di truyền của giống, trên mỗi mắt thường có 2 - 3 mầm ngủ và thường tập trung nhiều trên ñỉnh củ tuỳ thuộc từng giống, thời vụ, ñất trồng và ñiều kiên chăm sóc mà có trọng lượng củ khác nhau
2.2.2 Yêu cầu ngoại cảnh
* Nhiệt ñộ
Nhiệt ñộ trong vụ trồng khoai tây là yếu tố quan trọng ảnh hưởng ñến sự phát triển của cây và năng suất củ Nhiệt ñộ trong vụ trồng bình quân là 16oC –
18oC là thích hợp và cho năng suất cao nhất Các thời kỳ sinh trưởng khác nhau
sẽ yêu cầu ñiều kiện nhiệt ñộ khác nhau
Hạt nảy mầm ở nhiệt ñộ tối thiểu 12oC –15oC và nhiệt ñộ thích hợp nhất là
18oC – 22oC Nhiệt ñộ lớn hơn 25oC làm mầm phát triển chậm và dễ thối
Thời kỳ sinh trưởng thân lá nhiệt ñộ thích hợp là 20oC- 22oC
Thời kỳ hình thành và phát triển củ: Quá trình tích lũy tinh bột vào củ hình thành khó khăn hơn, tia củ vươn dài và thời gian hình thành củ kéo dài hơn dẫn ñến giảm năng suất, củ khoa tây bị dị hình Trong ñiều kiện nhiệt ñộ lớn hơn
25oC và khô hạn sẽ có hiện tượng sinh trưởng lần thứ 2
* Ánh sáng
Khoai tây là cây ưa sáng, cường ñộ ánh sáng thích hợp cho khoai tây sinh trưởng và cho năng suất cao là từ 40.000 - 60.000 lux Thời kì từ cây non ñến giai ñoạn hình thành củ khoai tây ñòi hỏi ánh sáng ngày dài (trên 14h ánh
Trang 19sáng/ngày ñêm ) ñể quang hợp và tích luỹ chất dinh dưỡng, ñồng thời ra hoa, ñậu quả Thời kì sinh trưởng sinh thực và khi củ bắt ñầu hình thành, cây khoai tây cần có thời gian chiếu sáng ngắn
* Nước
Khoai tây cần ñược cung cấp một lượng nước thích hợp ñể sinh trưởng, phát triển Do bộ rễ ăn nông, tiềm năng năng suất cao, khoai tây cần phải ñược cung cấp nước thường xuyên Kết quả nghiên cứu cho thấy trong suốt thời gian sinh trưởng (3-4,5tháng) khoai tây cần lượng nước mưa trong khoảng 500-700mm Theo giáo sư G.Stailov (1998), giai ñoạn mọc mầm và chuyển qua giai ñoạn xuân hoá, khoai tây yêu cầu ñộ ẩm không khí là 80% Từ khi mọc mầm khỏi mặt ñất ñến lúc hình thành củ chúng yêu cầu ẩm ñộ thích hợp là 70% và sau ñó không dưới 80% (Delibaltov, 1963) Theo Ngô ðức Triệu (1969-1974), giai ñoạn từ khi trồng ñến khi bắt ñầu ra nụ chúng yêu cầu ñộ ẩm ñất là 60%, ở các giai ñoạn sau là 80% Thiếu hoặc thừa nước ñều gây ảnh hưởng xấu tới sinh trưởng của cây: lá nhỏ, thân thấp, gầy yếu, bộ rễ kém phát triển, củ nhỏ
2.4 Tình hình sản xuất sản xuất khoai tây trên thế giới và ở Việt Nam
2.4.1 Tình hình sản xuất sản xuất khoai tây trên thế giới
Khoai tây có vai trò rất quan trọng trong nền sản xuất lương thực cũng như trong ñời sống của người dân nhiều nước trên thế giới Theo CIP (Trung tâm nghiên cứu kinh tế thế giới ), tính ñến năm 1998 ñã có trên 130 nước trên thế giới trồng khoai tây với diện tích là 18,3 triệu ha, tổng sản lượng là 295,1
Trang 20triệu tấn Tính ñến năm 2005, sản lượng khoai tây thế giới khoảng 323 triệu tấn /năm, trồng với diện tích ước ñạt 180.000km2[60] Chỉ tính riêng 10 nước trồng khoai tây lớn nhất thế giới ñã chiếm tới 2/3 sản lượng khoai tây, tổng giá trị của khoai tây ước ñạt 40 tỷ ñô la Mỹ
Sau khi Liên Xô tan rã thì Trung Quốc trở thành nước liên tục ñứng ñầu
về sản lượng khoai tây trên thế giới, tiếp ñến là Nga và ñứng thứ 3 là Ấn ðộ Hiện nay, diện tích trồng khoai tây của Trung Quốc khoảng 4,72 triệu ha
Hiện nay, ở các nước phát triển, với trình ñộ khoa học kỹ thuật hiện ñại, ñầu tư cho nông nghiệp lớn, năng suất trung bình và sản lượng khoai tây không ngừng tăng do áp dụng các kỹ thuật sản xuất tiên tiến, cơ giới hoá, ñặc biệt là do
sử dụng các củ giống sạch bệnh, chất lượng cao Trong khi ñó ở các nước ñang phát triển và kém phát triển (thuộc Châu Á, Châu Phi và Châu Mỹ La Tinh), do các ñiều kiện kinh tế, văn hoá, xã hội còn hạn chế, cây khoai tây chưa ñược ñầu
tư ñúng mức Tại các nước này, do sản xuất còn lạc hậu, sử dụng củ giống kém chất lượng hoặc những củ giống từ vụ trước dẫn ñến nhanh chóng bị thoái hoá giống năng suất và sản lượng khoai tây giảm ñáng kể Bởi vậy, củ giống chất lượng cao là vấn ñề hàng ñầu ảnh hưởng ñến năng suất
Khắc phục tình trạng thiếu củ giống chất lượng là vấn ñề cấp thiết cần ñược ñặt ra ñối với nền sản xuất nông nghiệp của các nước này (Nguyễn Thị Kim Thanh, 1998) Sự tiếp cận củ giống tốt có vai trò quan trọng trong việc nâng cao năng suất và sản lượng khoai tây ở Agentina, Brazil, Colombia (FAO, 1994) Nghiên cứu, xây dựng hệ thống sản xuất giống khoai tây sạch bệnh, chất lượng cao ñang là biện pháp ñược ưu tiên, có tác ñộng trực tiếp ñến việc cải thiện tình hình sản xuất khoai tây
Hoạt ñộng xuất, nhập khẩu khoai tây trên thế giới vẫn luôn rất sôi ñộng Nhật Bản hiện là nước nhập khẩu khoai tây lớn nhất thế giới Mặc dù năm 2005, sản lượng khoai tây tươi của Nhật ñạt 2,7 triệu tấn, sản lượng khoai tây ñông lạnh ñạt 8,678 tấn Theo số liệu thống kê của Phòng nông nghiệp Nhật Bản, năm
Trang 212006 lượng khoai tây ñông lạnh nhập khẩu của Nhật tăng 12%, lượng nhập khẩu các sản phẩm khoai tây chế biến khác cũng tăng 13% Hoa Kỳ là thị trường cung cấp khoai tây lớn nhất cho Nhật Trong năm 2005, lượng khoai tây Hoa Kỳ xuất sang chiếm 41% tổng lượng xuất khẩu
2.4.2 Tình hình sản xuất khoai tây ở Việt Nam
Khoai tây ñược những người Pháp mang ñến Việt Nam từ năm 1890 Từ
ñó ñến nay, tình hình sản xuất khoai tây nước ta ñã trải qua rất nhiều bước thăng trầm Nếu như trước năm 1970, ở nước ta khoai tây chỉ ñược coi như một loại rau với diện tích trồng rất nhỏ thì ngày nay khoai tây ñã có vị trí nhất ñịnh trong nền nông nghiệp nước nhà, nó ñã thực sự trở thành cây lương thực quan trọng, một cây trồng lý tưởng trong các công thức luân canh vụ ñông
Mức cung về khoai tây ở nước ta năm 2002 - 2003 là 521.036 tấn, trong
ñó sản xuất trong nước chiếm 81% và 19% phải nhập khẩu Mặc dù ñến nay, sản lượng khoai tây cả nước ñã ñạt khoảng 25.000 - 40.000 tấn/năm, ở nhiều vùng
ñã ñạt năng suất trung bình 20 - 27 tấn/ha nhưng Việt Nam vẫn tiếp tục là nước nhập khẩu khoai tây vì: cầu về khoai tây không ngừng tăng, vượt so với cung và lượng khoai tây trong nước chỉ sẵn có trong vòng 6 tháng trong năm, trong khi
ñó nhu cầu ñòi hỏi phải có khoai tây quanh năm
Do ñiều kiện khí hậu, giống khoai tây của Việt Nam lại thoái hoá nhanh, chỉ sau 3 - 4 vụ trồng nên chỉ cần 5 - 10% khoai tây bị nhiễm virus là buộc phải thay giống mới Mặt khác, nông dân có thói quen sử dụng củ của vụ trước ñể làm giống cho vụ sau, làm cho các bệnh hại khoai tây càng có ñiều kiện lây lan
và phát triển Cùng với kỹ thuât thâm canh, sản xuất cũng như công tác bảo quản sau thu hoạch của nước ta còn hạn chế nên năng suất khoai tây ñạt thấp, chỉ ñạt
10 - 12 tấn/ha, trong khi năng suất khoai tây của ðức là 35 tấn/ha, Hà Lan là 40 tấn/ha… Bởi vậy, nhiệm vụ trước mắt là phải xây dựng ñược hệ thống sản xuất
và cung cấp giống sạch bệnh, chất lượng cao, bền vững, ñáp ứng nhu cầu của nông dân
Trang 22Nhằm nghiên cứu, nhân rộng giống khoai tây mới có năng suất, chất lượng cao, Tổ chức nông nghiệp không biên giới (Pháp) vừa chuyển giao cho Viện Di truyền nông nghiệp 5 giống khoai tây là: Apolo, Binje, Claustar, Deisir, Spunta Viện sẽ trồng thử nghiệm các giống khoai tây mới này nhằm cải tạo chất lượng và
ổn ñịnh năng suất giống nông sản, gia tăng tính thân thiện của sản phẩm với môi trường, ñáp ứng nhu cầu sản phẩm sạch, chất lượng cao của thị trường
Tính ñến nay, sau nhiều năm nghiên cứu, bằng công nghệ nuôi cấy mô, Viện sinh học nông nghiệp ñã lần ñầu tiên cơ bản hoàn thiện hệ thống khoai tây sạch bệnh Song, khó khăn lớn nhất là vấn ñề chuyển giao các loại giống này vào sản xuất ñại trà cho bà con nông dân ðể tháo gỡ khó khăn trên, Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn ñã ñưa “Dự án khoai tây Việt - ðức” tham gia vào chương trình này và theo kế hoạch ñã ñược kiến nghị ðồng thời kết hợp tập huấn khoa học kỹ thuật cho nông dân, nhân rộng mô hình sản xuất khoai tây trên
cả nước
Hiện nay, tình hình sản xuất khoai tây ở nước ta ñã có những bước phát triển ñáng kể Vụ ñông năm 2005, hợp tác xã Lai Hạ, huyện Lương Tài ñã thực hiện thành công mô hình sản xuất khoai tây Diamant trên diện tích 10 mẫu, với năng suất trung bình ñạt 700kg/sào Năm 2006, Lai Hạ tiến hành mở rộng diện tích khoai tây lên 30 mẫu Ở Bắc Ninh, nhờ áp dụng các biện pháp sản xuất tiên tiến, sử dụng giống chất lượng cao, năng suất khoai tây ñã tăng từ 137 tạ năm
2000 lên 157 tạ năm 2005 Tại Bắc Giang, cùng với việc chỉ ñạo trồng hết diện tích 4.000 ha khoai tây theo kế hoạch, nghành nông nghiệp tỉnh ñã hỗ trợ ñầu tư xây dựng 4 kho lạnh bảo quản giống với quy mô 35 tấn/kho tại các huyện Tân Yên, Việt Yên, Lạng Giang, Lục Nam ðến nay vùng sản xuất khoai tây ở Bắc Giang có quy mô 6.000 ha, sản lượng 96.000 tấn/năm
Không những phát triển khoai tây trồng bằng củ, cũng như một số nước Châu Á khác, công nghệ trồng khoai tây bằng hạt lai tỏ ra hợp với ñiều kiện của miền Bắc Việt Nam Từ năm 1992, với sự trợ giúp của CIP, Viện Khoa học kỹ
Trang 23thuật nông nghiệp Việt Nam ñã nghiên cứu khả năng trồng khoai tây bằng hạt lai
ở cả ñồng bằng sông Hồng và miền núi phía Bắc
Do nhu cầu thị trường tăng lên và do tiến bộ kỹ thuật ñược áp dụng trong sản xuất khoai tây làm cho năng suất tăng lên Cây khoai tây Việt Nam ñã thực
sự ñược chú trọng phát triển Cả nước hiện còn khoảng 200.000 ha ñất có thể trồng ñược khoai tây ở các vùng như : ðồng bằng Sông Hồng, miền núi phía Bắc, Bắc Trung Bộ, Tây Nguyên với tiềm năng năng suất tối ña có thể ñạt 40 tấn/ha Với sự ñầu tư trên, nếu phát triển thuận lợi, trong 2 - 3 năm tới, khoai tây giống nước ta sẽ hoàn toàn chiếm lĩnh thị trường trong nước và chúng ta rất có khả năng xuất khẩu khoai tây
2.5 Bệnh hại chính trên cây khoai tây
2.5.1 Bệnh mốc sương
Bệnh mốc sương cà chua, khoai tây do nấm P infestans là một trong những
bệnh ñược nghiên cứu nhiều nhất, lịch sử nghiên cứu lâu dài nhất, tuy vậy bệnh vẫn là một trong những bệnh hại nguy hiểm nhất trong lịch sử nhân loại
Bệnh mốc sương cà chua khoai tây lần ñầu tiên ghi nhận tại Mêxicô ñây cũng ñược coi là trung tâm ña dạng sinh học của nấm mốc sương Triệu chứng bệnh ñược mô tả chi tiết năm 1845 trên cây khoai tây, trên cây cà chua bệnh ñược mô tả vào năm 1847 Bệnh ñược xác ñịnh nguyên nhân là do nấm, ban ñầu
Montagne ñặt tên nấm là Botrytis infestans (1845) tới năm 1854 nấm ñược ñổi tên thành Peronospora infestans cho ñến năm 1876 nấm ñược Montagne và Anton de Bary ñặt lại là Phytophthora infestans và tên gọi này ñược tiếp tục gọi
tới ngày nay Sự phát tán của nấm ra thế giới ñược chia làm hai giai ñoạn giai ñoạn giữa thế kỉ 19 và giai ñoạn thế kỉ 20 cho ñến nay Giai ñoạn giữa thế kỉ 19 lúc này khoai tây bắt ñầu xuất hiện và ñược phổ biến rộng rãi trên các nước bắc
Mỹ và châu Âu Cùng với sự phổ biến của khoai tây nấm mốc sương cũng phát tán ra các vùng trồng ñầu tiên là Mỹ theo nguồn bệnh trên khoai tây dại sau ñó
từ Mỹ lan sang châu Âu theo ñường củ giống Giai ñoạn thứ 2 vào thế kỉ 20 lúc
Trang 24này do toàn cầu hoá về thương mại cũng như vận chuyển hàng hoá bệnh mốc sương theo củ khoai tây phát tán ra hầu như tất cả các vùng có xuất hiện cây khoai tây và cà chua Bệnh hại nặng có thể mất mùa và dẫn tới nạn ñói như ở Ireland năm 1845-1846 và ở ðức năm 1919 Bệnh mốc sương có thể coi là một trong những căn bệnh có sức tàn phá lớn nhất trong lịch sử con người
* Phạm vi phân bố
Bệnh phân bố ở hầu hết các nước trên thế giới nơi có ñiều kiện lạnh ñủ ñể
trồng khoai tây Theo thống kê của CABI 1982 nấm P infestans ñã xuất hiện
trên hầu hết các châu lục Tại châu Á bệnh xuất hiện tại 26 nước trong ñó có những nước lân cận và láng giềng nước ta như Trung Quốc, Lào, Thái Lan, Phillipin, Hàn Quốc, Nhật, Ấn ðộ và bao gồm cả Việt Nam Do tính chất phức
tạp của giai ñoạn phát tán thứ 2 của nấm P infestans không chỉ chủng quần cũ
mang chủng nấm A1 phát tán mà cả chủng quần mới A2 cũng phát tán ñi toàn thế giới CABI năm 1996 cũng ñưa ra thống kê các nước ñã xuất hiện chủng quần mới này Theo kết quả trên chủng nấm A2 ñã xuất hiện ở 26 nước và vùng lãnh thổ trong ñó châu Á có 5 nước là Ấn ðộ, Indonesia, Hàn Quốc, Nhật, Israel Quần thể ở Hàn Quốc, Nhật, Ấn ðộ ñã xuất hiện cả hai loại chủng nấm Theo những công bố mới ñây có thể chủng nấm A2 ñã xuất hiện ở một số tỉnh phía nam Trung Quốc giáp với biên giới nước ta
Ở nước ta bệnh phân bố trên hầu hết các vùng trồng khoai tây và cà chua Bệnh gây hại mạnh và quanh năm ở các vùng có khí hậu mát mẻ như Lâm ðồng, Lào Cai; gây hại vào vụ ñông và ñông xuân ở các tỉnh ñồng bằng bắc bộ
và bắc trung bộ nơi có 1 mùa ñông lạnh
* Triệu chứng
Bệnh gây hại toàn cây ðối với cà chua bệnh hại trên thân, lá, quả; khoai tây bệnh hại trên thân, lá, củ (Kết quả ñiều tra bệnh hại 1967-1968, Viện Bảo vệ Thực vật) Triệu chứng của bệnh rất ña dạng tuỳ thuộc vào ñiều kiện thời tiết
Triệu chứng bệnh trên lá: Vết bệnh ban ñầu là những ñiểm nhỏ màu xanh
Trang 25thẩm sau ñó lan rộng ra có màu nâu thẫm, ranh giới giữa mô bệnh và mô khoẻ không rõ ràng Bệnh thường xuất hiện ñầu tiên ở mép chóp lá sau ñó lan rộng vào phiến lá (Stevenson, 1993) Phần giữa vết bệnh hoá nâu ñen do các ñám mô
bị chết hoá nâu, xung quanh vết bệnh thường có ñám cành bào tư và bào tử phân sinh màu trắng Khi thời tiết ẩm ướt hoặc buổi sáng sớm có sương các ñám bào
tử phân sinh này dày và xốp tạo ra một lớp trắng như sương muối ở mặt dưới lá bệnh (Drenth et all, 1996)
Triệu chứng trên cuống lá, cành và thân cây Các vết bệnh lúc dầu nâu hoặc thâm ñen sau ñó lan rộng ra xung quanh kết hợp với nhau tạo thành ñoạn dài Trên thân vết bệnh kéo dài thành từng ñoạn vỏ và thân cây thâm ñen thối ướt Khi ñiều kiện ẩm ñộ xuống thấp vết bệnh chết tóp lại, khi ñộ ẩm cao trên vết bệnh có lớp cành bào tử và bào tử phân sinh trắng như sương muối bao phủ Bệnh làm cho thân cành bị thối, mềm có mùi mốc
Triệu chứng trên củ khoai tây: Triệu chứng bệnh mốc sương có thể nhầm lẫn với một số bệnh thối củ do vi khuẩn vì có chung các ñặc ñiểm như có vết màu nâu lõm xuống Tuy vậy khi cắt ngang củ sẽ thấy các mô bệnh có màu nâu xám lan rộng vào phía trong ñôi khi còn ăn sâu vào trong lõi củ Các củ bị bệnh hoặc các lát củ này khi ñặt ở nhiệt ñộ <200C và ẩm ñộ bão hoà có thể quan sát thấy một lớp nấm trắng và cành bào tử phân sinh cũng như bào tử phân sinh trên
bề mặt của củ (Vũ Triệu Mân, Lê Lương Tề, 2001)
Triệu chứng trên quả cà chua: quả cà chua bị bệnh tạo thành các vết bệnh thâm ñen, cứng, bề mặt không bằng phẳng, quả không chín ñược
Bệnh lan truyền trong cây có thể từ lá tới thân rồi quả, củ Nhưng cũng có thể lan truyền từ củ, hạt nhiễm bệnh lên hệ thân lá Khi bệnh xuất hiện nếu gặp ñiều kiện thời tiết phù hợp như nhiệt ñộ <200C, ẩm ñộ cao >80% cây sẽ nhanh chóng tàn lụi có thể gây thành dịch làm giảm năng suất nghiêm trọng
Trang 26
Hình 2.3: Triệu chứng bệnh mốc sương: a) Triệu chứng trên lá, b) triệu
chứng trên củ, c) triệu chứng trên thân, [87]
* Nguyên nhân gây bệnh
Bệnh mốc sương cà chua khoai tây ñược Anton de Bary và Montagne xác ñịnh là do nấm Phytophthora infestans thuộc lớp nấm trứng (Oomycetes), bộ nấm sương mai (Peronosporales)
Nấm có cấu tạo dạng sợi ñơn bào Sinh sản theo hai phương thức vô tính
và hữu tính
c
c
Trang 27
Hình 2.4: a) Bào tử phân sinh của nấm p.infesant
b) Bào tử phân sinh nảy mầm gián tiếp tạo ra bào tử ñộng [89]
Phương thức sinh sản vô tính là phương thức sinh sản quan trọng nhất trong việc phát tán tạo thành dịch bệnh trên ñồng ruộng Nấm sinh sản vô tính bằng bào tử phân sinh tạo ra bởi các cành bào tử phân sinh nằm lộ trên bề mặt vết bệnh ñặc biệt là dưới vết bệnh Cành bào tử phân sinh không màu phân nhiều nhánh cấp 1 sole với nhau, trên mỗi ñỉnh nhánh có nhiều chỗ phình lồi
lõm, ñây chính là ñặc ñiểm riêng biệt của cành bào tử nấm P infestans so với
các loài Phytophthora khác Bào tử phân sinh hình quả chanh yên kích thước trung bình là 22-23x16-2µm Bào tử có 2 kiểu nảy mầm trực tiếp và gián tiếp Nếu nhiệt ñộ môi trường trong khoảng 20-240C bào tử phân sinh sẽ trực tiếp hình thành ống mầm sau ñó tạo thành sợi nấm xâm nhập vào tế bào mô cây kí chủ Nếu nhiệt ñộ môi trường từ 12-180C trong ñiều kiện ẩm cao hoặc có giọt nước bào tử phân sinh sẽ giải phóng các du ñộng bào tử (zoospore) có 2 roi Các
du ñộng bào tử này có khả năng chuyển ñộng nhờ có giọt nước sẽ tìm tới các lỗ khí khổng nảy mầm tạo ra các sợi nấm và xâm nhập vào cây kí chủ Dù là phương thức nảy mầm trực tiếp hay gián tiếp nhưng khi khi xâm nhập sợi nấm ñều dùng phương pháp cơ học là hình thành các vòi hút hình trụ hoặc hình cầu
ñể xâm nhập vào mô lá
Trang 28Nấm mốc sương có chu kì phát triển hoàn toàn với hai giai ñoạn sinh sản
vô tính và sinh sản hữu tính Sinh sản vô tính bằng bào tử phân sinh (Croisier, 1934), dưới hai hình thức nảy mầm trực tiếp và gián tiếp nảy mầm thông qua bào tử ñộng (hình thành trong ñiều kiện lạnh, có giọt nước) Nấm mốc sương có
2 chủng nấm A1, A2 và một dạng hữu tính Sinh sản hữu tính phần lớn xảy ra ở các vùng lạnh ẩm và phải có ñủ cả 2 chủng nấm A1, A2 hoặc có dạng hữu tính lúc này sẽ sinh ra bào tử trứng Bào tử trứng ñược hình thành khi có sự kết hợp giữa A1 và A2 ở cạnh nhau, cơ quan sinh sản trên sợi nấm là bao trứng (Oogonium), và bao ñực (Antheridium) Sau khi phối giao nhân của bao ñực dồn sang bao trứng thụ tinh hình thành bào tử trứng lưỡng bội (Oospore) với kích thước khoảng 31 x 50 µm (Erwin và Ribeiro, 1996) Khi ở vùng khí hậu không thuận lợi cho sự hình thành bào tử trứng hoặc chỉ có 1 trong 2 chủng nấm thì nấm mốc sương chỉ sinh sản theo kiểu vô tính
Bệnh lan truyền từ cây này sang cây khác do gió lan truyền bào tử phân sinh, có thể do nước rửa trôi bào tử Bào tử vô tính có khả năng tồn tại trong ñất
ẩm từ vài ngày tới vài tuần tuy vậy trong ñất khô khả năng này khá hạn chế Trong ñiều kiện tồn tại trên bề mặt nước có ñất bào tử cũng có thể tồn tại tới vài tuần nhưng trong ñiều kiện không có ñất bào tử chỉ tồn tại ñược vài ngày Khả năng qua ñông của bào tử trong ñất là hạn chế nhất là các tầng ñất có phủ băng giá Khả năng chịu lạnh của bào tử vô tính khá tốt khi nuôi cấy trong môi trường nhân tạo bào tử nấm có thể chịu ñược nhiệt ñộ tới -50C trong vòng 1 ngày Nếu bào tử nấm có khả năng nảy mầm và xâm nhập vào củ khoai tây thì khả năng qua ñông của nấm lại rất cao, bào tử cũng có thể sống sót qua ñông nếu nằm trên ñất bám vào bề mặt củ trong quá trình bảo quản qua ñông và là mầm bệnh cho vụ sau
Phương thức sinh sản hữu tính có ý nghĩa ñặc biệt quan trọng trong sự tồn
dư của bệnh Bào tử trứng hình thành khi có sự kết hợp giữa A1 và A2 ở cạnh nhau, cơ quan sinh sản trên sợi nấm là bao trứng (Oogonium), và bao ñực (Antheridium) Sau khi phối giao nhân của bao ñực dồn sang bao trứng thụ tinh
Trang 29hình thành bào tử trứng lưỡng bội (Oospore) với kắch thước khoảng 31x50 ộm (Erwin và Ribeiro, 1996) Bào tử trứng có khả năng tồn tại lâu trong ựất mà không mất ựi khả năng nảy mầm và ựộc tắnh đặc biệt oospore có khả năng tồn tại trong hạt cà chua là nguồn bệnh ựặc biệt nguy hiểm cho vụ sau Tuy vậy chỉ khi
ựủ cả 2 chủng nấm cùng với ựiều kiện lạnh ẩm mới sảy ra hiện tượng sinh sản hữu tắnh Hiện tượng này chưa tìm thấy sảy ra ở nước ta
P infestans có khả năng hình thành nhiều chủng khác nhau tuỳ thuộc vào
vùng sinh thái cũng như chế ựộ phòng trừ của từng vùng Mỗi chủng khác nhau
có ựộc tắnh khác nhau và khả năng xâm nhiễm trên mỗi giống cà chua, khoai tây
là khác nhau chắnh vì vậy việc xác ựịnh chủng nấm tại các vùng sinh thái sẽ ựưa
ra cơ cấu giống cây trồng thắch hợp ựể giảm tối ựa tác hại của bệnh
* Biện pháp phòng chống
Vì nấm mốc sương có tốc ựộ phát triển nhanh và có ảnh hưởng lớn tới năng suất nên việc phòng chống bệnh là hết sức cần thiết Hiện nay phuơng pháp phòng bệnh thường ựược bà con nông dân sử dụng là phòng trừ bằng thuốc hoá học Thuốc hoá học ựầu tiên ựược sử dụng phòng chống bệnh là các thuốc có chứa ựồng như Boocdo Sau này các thuốc hoá học khác ựược tổng hợp như manconeb có tác dụng ức chế sự phóng bào tử ra khỏi bọc bào tử làm giảm sự xâm nhiễm ban ựầu của nấm Hoạt chất metalaxyl có khả năng ức chế sự hình thành vòi hút cũng như sự phát triển của sợi nấm trong lá Các hoạt chất này ựã mang lại hiệu quả phòng trừ bệnh tương ựối cao như ở miền trung của đài Loan thuốc metalaxyl ựược sử dụng 1-2 lần/tuần làm giảm tỉ lệ bệnh hại và ựồng thời tăng năng suất (Hartman&Huang, 1995) Metalaxyl cũng mang lại hiệu quả cao khi phòng trừ bệnh mốc sương khoai tây, cà chua ở Hà Lan (Erwin, 1987)
Do sự bùng nổ của bệnh dịch mốc sương nên thuốc hoá học ựược sử dụng với số lượng lớn, thời gian phun cách nhau ngắn ựiều ựó ựã gia tăng áp lực trong quần thể mốc sương và làm cho tắnh kháng của nấm ựối với thuốc hoá học tăng cao Trong những năm 1989-1990 tại vùng ựông bắc Washington ựã có những
Trang 30ruộng xuất hiện tính kháng thuốc metalaxyl sau 2-4 vụ phun thuốc này Trong
73 isolate thu thập được thử nghiệm tính kháng metalaxyl trong phịng thí nghiệm tỉ lệ kháng cao lên tới 81% số isolate cịn mức kháng thuốc của quần thể đồng ruộng trung bình là 19% 40 isolate thu thập được trên cà chua tỉ lệ kháng cũng đạt trên 60% số isolate
Nghiên cứu tính kháng của P infestans tại Estonia với 138 isolate thu thập
được từ năm 2003-2005 các tác giả nhận thấy tính kháng tăng dần theo năm, và đặc biệt là ở các vùng sử dụng nhiều metalaxyl Tỉ lệ isolate kháng lên tới 66.7%
số isolate thu thập được vào hai năm 2004 và 2005 (Runno, 2006) [45]
Tại Hàn Quốc chủng quần bao gồm cả hai loại chủng nấm A1 và A2 nghiên cứu trên 260 isolate thu thập trong từ năm 2000-2003 nhận thấy số isolate cĩ tính kháng đối với metalaxyl khá cao chiếm tới hơn 70% tuy vậy tính kháng khơng tăng lên (Zhang ,2005) Tính kháng thuốc metalaxyl cũng đã xuất hiện tại các vùng trồng cà chua của Israel (Cohen, 1982)
Ngồi biện pháp hố học để phịng chống bệnh mốc sương biện pháp giống chống cũng đã được nghiên cứu và tìm hiểu nhằm tạo ra các giống cĩ gen kháng đối với bệnh này
2.5.2 Bệnh virus hại khoai tây
Virus khoai tây gây thiệt hại lớn cho khoai tây trên thế giới Bệnh thường
do một tập đồn các virus gây hại trên cùng một cây bệnh Vì vậy, triệu chứng trên ruộng sản xuất rất khĩ phân biệt chính xác do một loại bệnh [23] Cĩ thể nêu tên một số bệnh virus chủ yếu hại khoai tây là:
Virus A khoai tây (Potato virus A – PVA) Potyviridae phổ biến trên khắp thế giới Do Murphy và Mc.Kay xác định năm 1932 Giảm năng suất trên 50% (Bode D., 1968; Reestman A.J.,1970; Bukasov S.M., Kateraz A Ya., 1972)
Virus khảm thuốc Aucuba (Ptato Aucuba mosic virus – PAMV) Potexvirrus phổ biến khắp thế giới
Trang 31Virus ựốm nhẫn ựen (Ptato black rắngpot virus Ờ PBRSV) comoviridae ở châu Mỹ
Virus cuốn lá khoai tây (Ptato leafroll virus Ờ PLRV) Luteoviridae phổ biến khắp thế giới Làm giảm năng suất khoai tây từ 40 - 90% (Bode D, 1969)
Ở châu Âu, virus cuốn lá làm giảm50% năng suất (Reestman A J., 1970) Ở Việt Nam vius này gây hại không lớn
Virus M khoai tây (Potato virus M Ờ PVM) Carlavirus phổ biến khắp thế giới Bệnh quắt ngọn khoai tây (Ptato moptop virus Ờ PMTV) Pomovirus có ở đài Loan, Trung Quốc
Virus S khoai tây (Poato virus S Ờ PVS) Carlavirus phổ biến trên khắp thế giới Virus T khoai tây (Potato virus T Ờ PVT) Trichvirus phổ biến ở châu Mỹ Virus U (Potato virus U Ờ PVU) Comoviridae chỉ có ở Pêru
Virus V khoai tây (Potato virus V Ờ PVV) Potyviridae có ở Pháp, Hà Lan, Pêru Virus X khoai tây (Potato virus X Ờ PVX) Potexvirus phổ biến trên khắp thế giới
Virus Y khoai tây (Potato virus Y Ờ PVY) Potato potyviridae phổ biến trên khắp thế giới
Bệnh vàng lùn khoai tây (PYDV) Rhadoviridae chỉ có ở Bắc Mỹ và Canada
Virus khảm vàng lùn khoai tây (PYMV) Germinivirridae chỉ có ở Venezuela
Trong các virus gây hại trên khoai tây ở Việt Nam thì virus Y gây tác hại lớn nhất, rồi ựến virus A, M, S Virus khảm Aucuba gây tác hại nhẹ, virus cuốn
lá (PLRV) chỉ gây hại chủ yếu ở các giống nhập nội Trong khi ựó ở các nước châu Âu (Ba Lan), virus cuốn lá gây hại lớn Ở Ucraina, virus M gây hại nặng điều này phụ thuộc vào ựặc ựiểm sinh thái của từng khu vực, nhất là sự xuất hiện của một số môi giới truyền bệnh ựặc trưng của từng vùng
Trang 32* Hậu quả của bệnh virus
Virus khoai tây ñược ñánh giá là một tác nhân gây bệnh nguy hiểm, làm giảm năng suất và chất lượng khoai tây nghiêm trọng Do bệnh virus có những ñặc tính rất nguy hiểm:
- Là bệnh không chữa ñược khi ñã bị nhiễm Bởi virus khi xâm nhiễm vào cây trồng chúng không có sự trao ñổi chất riêng và ñộc lập mà phải sử dụng vật chất của ký chủ ñể nhân lên và tấn công các tế bào khác từ vị trí xâm nhiễm Như vậy tế bào ký chủ ñã làm nhiệm vụ nhân virus lên, nên nếu tác nhân nào ngăn chặn sự tái bản của phân tử virus thì cũng ức chế các quá trình sinh tổng hợp của ký chủ
- Bệnh virus khoai tây có ñặc tính di truyền Ở những cây nhân giống theo con ñường hữu tính, bệnh virus rất ít truyền qua hạt Ngược lại cây nhân giống
vô tính, virus có mặt ở mọi tế bào ñang sống nên rất dễ lan truyền Khi virus xâm nhiễm vào cây chúng nhân lên và di chuyển theo dòng nhựa luyện tới các
bộ phận trong cây, tới tận các củ con Khi ñó một củ mẹ bị nhiễm bệnh sẽ tạo ra một cây bệnh, cây này lại tạo ra các thế hệ củ con bị nhiễm virus Do vậy năm này qua năn khác bệnh càng mở rộng, tăng lên nhanh chóng Sự xâm nhiễm virus rất khó phát hiện, diễn ra trong suốt quá trình sống của cây
- Bệnh virus lan truyền qua các vector truyền bệnh và tiếp xúc cơ giới Tùy từng kiểu truyền bệnh của côn trùng mà virus ñược truyền ngay hoặc có thời gian tiềm ẩn trong cơ thể côn trùng kể từ khi trích nạp virus cho tới lúc truyền sang cây mới
Ở Anh khoai tây bị nhiễm virus gây thất thoát 30 – 50 triệu pound mỗi năm (Hull 1984)
Theo Banttari et al (1993) khi củ khoai tây bị nhiễm virus PVY hoặc PLRV dẫn tới năng suất giảm 80%
Trang 33Khoai tây bị nhiễm virus gây nên hiện tượng thoái hóa giống, nghĩa là làm giảm dần năng suất gieo trồng của củ khoai tây biểu hiện củ khoai tây nhỏ ñi về kích thước và trọng lượng, chất lượng củ xấu, hàm lượng dinh dưỡng giảm so với trước, thân lá bị biến dạng làm giảm khả năng quang hợp Nếu hiện tượng này diễn ra dài có thể dẫn ñến tiêu diệt hoàn toàn giống khoai tây nào ñó Ngoài
ra khi củ giống bị già sinh lý do bảo quản lâu trong ñiều kiện nóng ẩm cũng dẫn ñến hiện tượng thoái hóa củ khoai tây Tuy nhiên Virus là nguyên nhân chính dẫn tới hiện tượng già hóa Hiện tượng thoái hóa do virus ñược Parmentier phát hiện năm 1876, sau ñó khoảng nửa thế kỷ mới xác ñịnh ñược ñặc tính của virus
và khẳng ñịnh nguyên nhân chính gây thoái hóa khoai tây là virus Cho ñến năm
1913 bệnh thoái hóa khoai tây mới chính thức ñược ñề nghị bởi Quanjer – Viện bảo vệ thực vật Wageningen
Thuốc trừ sâu ñược sử dụng quá nhiều, với mục ñích tạo ra các củ sạch bệnh và kiểm soát côn trùng truyền bệnh (rệp muội, bọ phấn…) Tuy nhiên theo kết quả nghiên cứu của Jones et al.(1982), Debok và Vander want (1987),
valkonen et al.(1996) ñề xuất giải pháp sử dụng thuốc trừ sâu ñể kiểm soát sự nhân lên của virus nhưng không hiệu quả Do ñó việc sử dụng tràn lan thuốc trừ sâu không những không có hiệu quả trừ bệnh mà còn làm tăng tính kháng của côn trùng truyền bệnh virus, xuất hiện nhiều loài mới, ngoài ra gây ảnh hưởng tiêu cực ñến hệ sinh thái nông nghiệp và môi trường sống xung quanh
*ðặc ñiểm của PVX, PVY hại khoai tây
+ Potato virus X
Virus X thuộc nhóm Potexvirus có dạng sợi, ngắn hơn virus Y, kích thước 480-580×18mm (R.Bercks, 1970) Virus X gây ra bệnh khảm lá Khi cùng với virus Y hay A nhiễm vào một cây, triệu chứng bệnh hỗn hợp thường rất nặng Nói chung virus X không truyền bằng côn trùng, chỉ truyền bằng cơ học tiếp
xúc Một số tác giả cho biết virus X còn truyền bằng côn trùng như Melanopus
Trang 34differentiales ( S.chmulter,1961) trong vòng 24h sau khi chích hút cây bệnh hay nhờ nấm Synchytrium endobioticum Vius X gây hại rất phổ biến ở Việt Nam
Cây thuốc lá N.tabacum var Xanthi ñã ñược sử dụng ñể phân biệt triệu
chứng gây bệnh bằng 25 loài rệp phần lớn thuộc họ Aphididae trong ñó quan
trọng nhất là rệp Myzus persicae Shulz rồi ñến: Myzus ornatus, Macrosiphum euphorbiae, Aulacorthum circumflexum, Aphis nasturtii, Aphis gossupii Chúng
truyền theo kiểu không bền vững, rệp có thể chích vào cây ñể hút dịch chứa virus từ 30 giây ñến 5 phút sau ñó tiếp xúc với cây khoẻ ñể truyền bệnh từ 30-60
giây cho tới 24h
Hình 2.5: Hình dạng PVX và PVY [85
Trang 35ñể hạn chế sự xuất hiện của bệnh người ta thực hiện các biện pháp sau
(1) Kiểm tra nguồn giống ban ñầu từ một số củ khoai tây hoàn toàn sạch bệnh bằng phương pháp ELISA, PCR ñể có giống gốc hoàn toàn không bị bệnh
ñể gieo trồng
(2) Dùng phương pháp nhân nhanh vô tính như nuôi cấy mô, giâm cành sản xuất củ nhỏ trong nhà cách ly côn trùng rồi ñưa ra khu vực sản xuất ở vùng cách ly xa nơi có cây trồng họ cà ít nhất 4-5 km, nơi có ñịa hình che chắn như ñồi, núi, các cụm cây xanh lớn, dày hoặc làng xóm có cây ñể tạo ra giống
Aphis nasturtii
Trang 36cấp 1, 2, 3 ñưa vào sản xuất Thường các cấp này phân theo tỷ lệ cây bị nhiễm virus Cây ít bệnh là cây có cấp giống cao và ngược lại
(3) Thực hiện chọn lọc vệ sinh và diệt trừ rệp
- Phát hiện sớm và nhổ bỏ kịp thời toàn bộ cây bị nhiễm virus ñể tránh lây lan (từ sau khi cây mọc)
- Dùng thuốc trừ rệp và các côn trùng có khả năng truyền bệnh virus (4) Tạo giống chống bệnh virus, chống côn trùng môi giới truyền virus
2.6 Các nghiên cứu tạo giống khoai tây kháng bệnh mốc sương, bệnh virus trong và ngoài nước
2.6.1 Các nghiên cứu tạo giống khoai tây kháng bệnh mốc sương
Theo Thieme et al.(2008) chứng minh loài khoai tây dại S tarnii là nguồn
gen kháng quan trọng với cả sâu hại và bệnh hại, biểu hiện tính rất kháng với
virus PVY, tính kháng cao với nấm Phytopthera infestans S tarnii dòng nhị bội (2n = 2x = 24), có củ thuộc nhóm Pinnatisecta, nguồn gốc từ Mexican ñược tạo
ra từ khoai tây tứ bội (2n = 4x = 48) S tuberosum ðây là nguồn gen kháng tiềm
năng với tác nhân gây bệnh phục vụ công tác chọn tạo giống
Các nghiên cứu và lai tạo giống của trường ñại học Cornell (Mỹ) ñã ñưa
ra giống khoai tây NewYork 128 có khả năng kháng bệnh mốc sương và còn có khả năng kháng tuyến trùng ánh vàng hại khoai tây cung cấp cho ngành nông nghiệp nước Nga Một số giống cà chua như Legend cũng ñược công bố có khả năng kháng mốc sương nhưng các thử nghiệm ñồng ruộng ñã cho thấy giống kháng kém khi áp lực bệnh lên quá cao Một số giống cà chua bi như sweetie,
Trang 37red cherry có khả năng chịu bệnh tốt
Nấm mốc sương có khả năng gây hại trên nhiều giống khoai tây, cà chua với các tỉ lệ hại khác nhau Nghiên cứu của đào Mạnh Hùng và CTV (1995) thì trên các giống Ba Lan, giống Hồng Lan bị bệnh mốc sương phá hại nặng, giống HP1, HP5 có khả năng chống chịu bệnh khá lớn Còn theo Vũ Tuyên Hoàng và CTV (1982) các giống nhập nội từ châu Âu như: Hungari, Bungari, Liên Xô cũ thường bị nặng và tốc ựộ phát triển bệnh cũng khá nhanh, một số giống khoai tây đức nhập nội như: Cardia, Mariella, Giống khoai tây Pháp (Ackesergen), giống Thường TắnẦựều là những giống nhiễm bệnh nặng Một số giống khoai tây nhập nội từ trung tâm khoai tây quốc tế (CIP) bao gồm: LBR1-2, LBR1-5, LBR1-9, LBR1-12, LBR1-13,và LBR1-14 là những giống chống bệnh mốc sương (Vũ Triệu Mân, Lê Lương Tề, 1998)
2.6.2.Các nghiên cứu tạo giống khoai tây kháng bệnh virus
Các nghiên cứu về phân loại, di truyền thực vật và nghiên cứu ở mức phân tử ựã xác ựịnh ựược 206 loài khoai tây dại mang củ, 7 loài nguyên thủy và
một loài khoai tây trồng Solanum spp, cũng như một số loài dại không mang củ
có ựặc tắnh kháng virus tốt theo spooner và Hijmans (2001) Chúng ựược thu thập và thăm dò về tắnh kháng virus và các tác nhân gây bệnh khác kể cả sâu hại đây là nguồn gen kháng quan trọng cho những nhà chọn tạo giống khoai tây kháng virus, nhằm tập hợp nhiều gen kháng vào loài khoai tây trồng nào ựó Các nhà nghiên cứu về khoai tây ở Châu Âu khẳng ựịnh 90% loài khoai tây dại trong
quỹ gen thu thập là nguồn gen kháng mới có ý nghĩa
Có nhiều phương pháp ựể tạo giống khoai tây kháng virus như lai hữu tắnh giữa các dòng khoai tây có ựặc tắnh kháng virus với nhau, chuyển gen kháng virus vào khoai tây trồng, dung hợp tế bào trần (lai soma) giữa các loài
mà gặp khó khăn trong lai hữu tắnh Tuy nhiên phương pháp lai hữu tắnh gặp rất nhiều khó khăn do sự sai khác về mặt di truyền, thời gian lâu và dễ mất ựi một
số ựặc tắnh tốt của bố mẹ ựem lai đối với phương pháp chuyển gen cũng gặp
Trang 38không ít rắc rối bởi tính kháng virus do một hay nhiều gen quy ñịnh, ñồng thời
là kháng ñặc hiệu dòng virus Theo Cockerham (1970); Ross (1986); Jones (1990); Mendoza et al (1990) dễ tạo ra các chủng virus mới, ngoài ra còn có sự tương tác giữa prtotein của gen chuyển và gen virus, sự tái tổ hợp giữa mRNA của gen chuyển và genome virus hay sự có mặt gen chuyển trong loài cỏ dại…Hướng tạo giống kháng bằng dung hợp tế bào trần có rất nhiều ưu ñiểm như: Tổ hợp bộ genome của cả hai bố mẹ lai tạo thành một cấu trúc genome dị hợp tử mới không có sự biệt lập trong quá trình giảm phân, rút ngắn thời gian lai tạo, khắc phục những rào cản về mặt di truyền trong lai hữu tính… Cho nên trở thành công cụ ñầy hứa hẹn phục vụ chương trình chọn tạo giống của cây sinh sản sinh dưỡng như cây khoai tây
Bên cạnh việc tạo giống kháng virus cần tạo giống kháng côn trùng truyền virus Bởi côn trùng chính là vector truyền bệnh virus nguy hiểm cần chủ ñộng tiêu diệt và phòng trừ Tính kháng côn trùng truyền bệnh virus dựa trên tổ hợp nhiều yếu tố khác nhau như yếu tố hóa sinh và ñặc ñiểm hình thái (có lông), ñặc biệt là thành phần glycoalkaloid Theo nghiên cứu Tingey et al (1978) và Sinden (1982) cho biết hàm lượng glycoalkaloid cao có vai trò quan trọng trong cây khoai tây kháng côn trùng truyền bệnh, hợp chất này gây ñộc với một số loài côn trùng cánh cứng (beetle-insect) ăn lá (levinson 1976; Raman eta al 1979;
Sanford et al 1996) Một số loài khoai tây dại S berthaultii, S polyadenium, S wittmackii và S tarijense có ñặc ñiểm mang nhiều lông, có tuyến dính trên lá và thân do ñó làm giảm tính ăn của loài rệp Macrosiphum persicae nên ñã hạn chế
sự truyền bệnh virus, nhất là virus PVY (Gunenc và Gibson 1980) Ngoài ra tính kháng côn trùng truyền bệnh virus còn phụ thuộc vào tuổi cây trong từng loài, ñối với nhóm khoai tây dại S brevidens các lá non và lá trưởng thành rất ít bị
rệp tấn công ngược lại lá non của S etuberosum lại dễ bị tấn công hơn lá già nên
rất dễ bị nhiễm virus (Valkonen 1992a)
Trang 39Các nghiên cứu xác ñịnh gen kháng virus bằng chỉ thị phân tử ñối với
khoai tây Ye-Su Song và cộng sự (2005)[79] nghiên cứu gen Ry adg là gen có tính kháng PVY rất cao Với 12 mồi của chỉ thị phân tử AFLP sử dụng trên 106 mẫu dòng khoai tây có nguồn gốc từ ðức, Hà lan, Ba lan Kết quả nghiên cứu cho thấy có 19 dòng ñược phát hiện bởi chỉ thị AFLP là kháng PVY Locus của
gen Ry adg nằm ở trên nhiễm sắc thể XII và có thể ñược phát hiện bởi chỉ thị SSR
với mồi STM 003-111
Gebhardt C., và cộng sự (2006)[56] ñã sử dụng chỉ thị phân tử PCR với 4
mồi, dùng mồi RYSC, mồi RYSC3 ñể xác ñịnh gen Ry adg kháng virus Y (PVY)
khoai tây, mồi CP60 ñể xác ñịnh gen Rxl kháng virus X (PVX) khoai tây, mồi Grol-4 ñể xác ñịnh gen kháng bệnh G sostchiensis kiểu Rol, mồi N125-1400 ñể xác ñịnh gen kháng bệnh u rễ (S.endobioticum kiểu 1, kiểu 2, kiểu 6) Các dòng
ñược nghiên cứu là Ry126, Ry62 chứa gen Ryadg ; F1840/52, F1840/67 chứa gen Rxl và gen Gro1 kháng bệnh G.sostchiensis kiểu Ro1; P3 không chứa cả 2 gen
Ry adg , Rx1, chứa gen Sen1 kháng S.endobioticum
Bendahmane A., và cộng sự (1997)[46] nghiên cứu gen Rx là gen kháng mạnh với PVX ðối tượng nghiên cứu là con lai F1 của giống tứ bội cara (Rx) với giống Huinkel (rx) Các tác giả ñã sử dụng chỉ thị phân từ AFLP với các mồi của khoai tây và cà chua Xác ñịnh ñược vị trí của Rx ở phần cuối trên nhiễm sắc thể XII, vị trí này khác với vị trí của Rx1 ñã ñược các tác giả khác xác ñịnh trước
ñó Marano M R., và CS (2002)[64] cũng ñã nghiên cứu gen Nb là một gen
kháng mạnh với PVX thuộc nhóm 1 và 2 Qua phân tích genome cho thấy Nb
nằm trên nhiễm sắc thể số V và nằm cùng nhóm với nhiều gen khác Trong nghiên cứu của mình, tác giả ñã sử dụng 1300 cây khoai tây S1 từ cây khoai tây
tứ bội có nguồn gốc Pentland Ivory mang gen Nb, và dòng khoai tây tứ bội có nguồn gốc Cara mang gen Rxl lấy từ ngân hàng gen BAC Kết quả nghiên cứu cho thấy là gen Nb nằm ở vị trí 0.76 cM trên nhiễm sắc thể và kẹp giữa 2 mồi
Trang 40AFLP là GM339, GM637 Tác giả cũng phát hiện sự có mặt của gen Rx1 bằng mồi dùng cho gen Nb, ựiều ựó chứng tỏ 2 gen Rxl và Nb nằm gần nhau
2.7 Hướng nghiên cứu tạo giống có sử dụng kỹ thuật dung hợp tế bào trần các thể nhị bội
Theo phân loại khoai tây dựa vào số lượng NST, lấy số NST cơ bản là x=12 thì nhóm nhị bội thể (2n=2x=24NST) gồm bốn loài: S.Xajanhuiri,
S.Goniocalyx, S.Phureja và S.Stenotonum Theo nghiên cứu của Hawkes (1978), phức hợp S.Cansense/ S.leptophyes có quan hệ gần gũi nhất với các loài khoai tây nhị bội (diploid) Phức hợp S.phureja/ S.Stenotonum là dạng nguyên thuỷ nhất trong các dạng nhị bội Loài S.phureja có khả năng tổ hợp với loài phụ
Tuberosum và có xu hướng tạo giao tử không giảm nhiễm qua quá trình giảm phân khác thường
Phương pháp chọn tạo khoai tây truyền thống nhờ kỹ thuật lai tạo, lai lại (back cross), ựột biết và chọn lọc (Kuckuck et al, 1985)[64] vấp phải những khó khăn về tắnh di truyền của kỹ thuật trồng trọt Vì thế, ngay từ năm Chase S.S (1963)[52] ựã ựề nghị một sơ ựồ tạo giống khoai tây, dựa trên khả năng giảm mức bội thể xuống nhị bội Cây khoai tây nhị bội (2n=2X=24 NST) có thể thu ựược qua kỹ thuật nuôi cấy bao phấn các dòng tứ bội, Mix G, 1983[66]; Uhrig
H, 1985[71]; Johansson, 1988[60] Thể nhị bội này cũng có thể thu ựược theo con ựường Parthenogenese (mẫu sinh) khi lai khoai tây tứ bội với khoai tây dại
Solanum phureja (Nitszche và Wenzel, 1977)[71] Nhờ kỹ thuật nuôi cấy hạt
phấn từ các dòng ựơn bội (haploid) (1n=1x=12NST) Thể ựơn bội này sau khi nhân ựôi nhiễm sắc thể sẽ trở thành thể nhị bội ựồng hợp tử đó là vật liệu khởi ựầu rất quan trọng cho việc tạo dòng chịu virus Tuy nhiên, khi trở lại dạng trồng trọt (tứ bội) bằng cách nhân ựôi một cách ựơn giản các thể nhị bội này sẽ làm giảm ựộ heterozygote, dẫn ựến giảm sức sống và giảm năng suất của cây tứ bội tạo ra (Deimling, 1989)[55]
