Nghiên cứu chọn tạo giống khoai tây từ nguồn andigena và nhân giống khoai tây ở vùng cao phía bắc việt nam

Luận văn

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

ĐÀO HUY CHIÊN

NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG KHOAI TÂY TỪ NGUỒN ANDIGENA VÀ NHÂN GIỐNG KHOAI TÂY Ở

VÙNG CAO PHÍA BẮC VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN SỸ NÔNG NGHIỆP

Hà Nội-2013

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

ĐÀO HUY CHIÊN

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của tôi Các số liệu, kết quả nghiên cứu nêu trong Luận

án này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác.

Hà nội, ngày 20 tháng 04 năm 2012

Nghiên cứu sinh

Đào Huy Chiên

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với GS TS Nguyễn Quang Thạch, Viện Sinh học Nông nghiệp, Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội và GS TS Nguyễn Hữu Nghĩa, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, những người thầy đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo nhiều điều kiện thuận lợi cho quá trình thực hiện và hoàn thành thiện Luận án

Tôi xin cảm ơn PGS TS Nguyễn Văn Bộ, Giám đốc Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam (VAAS), PGS TS Phạm Văn Toản, Trưởng Ban Đào tạo Sau Đại học, TS Nguyễn Tất Khang, Phó Ban Đào tạo Sau Đại học, ThS Trần Huệ Hương, chuyên viên Ban Đào tạo Sau Đại học, VAAS, đã quan tâm giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện và hoàn thành Luận án

Tôi xin cảm ơn TS Merideth Bonierbale, Lãnh đạo Khoa Di truyền-Chọn giống của Trung tâm Khoai tây quốc tế (CIP), Lima, Peru; TS Fernando Ezeta, Lãnh đạo của CIP ở Khu vực Đông Á, Đông Nam Á và Thái Bình Dương (CIP-ESEAP), Bandung, Indonesia; TS Enrique Chujoy, Trưởng Ban phân phối nguồn gene, CIP, Lima, Peru; năm 2005, đã cung cấp các vật liệu di truyền khoai tây Andigena quý giá cho Trung tâm Nghiên cứu Cây có củ (RCRC) thuộc Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam (VASI) cũng như cho đề tài Luận án.

Tôi xin cảm ơn những ý kiến và gợi ý quý giá của các thầy phản biện Luận án và các thầy trong Hội đồng chấm Luận án cấp cơ sở và Hội đồng chấm Luận án cấp Viện.

Tôi xin cảm ơn TS Đào Mạnh Hùng, đã nhiệt tình giúp đỡ và khích lệ tôi trong quá trình thực hiện và hoàn thiện Luận án.

Tôi xin cảm ơn KS Trần Thị Thanh Hương, KS Nguyễn Thị Thanh Thúy, KS Nguyễn Trọng Huế và KS Ngô Doãn Tùng, Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Cây có củ, Viện Cây Lương thực và Cây Thực phẩm, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, những người đã có nhiều sự giúp đỡ đối với tôi trong quá trình thực hiện Luận án.

Cuối cùng, tôi muốn bày tỏ lòng biết ơn đối với những người thân trong gia đình, đã thường xuyên động viên, quan tâm và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong quá trình thực hiện và hoàn thành Luận án.

Hà Nội, ngày 20 tháng 04 năm 2013

Tác giả Luận án

Đào Huy Chiên

CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BP: Bulked pollen: hỗn hợp hạt phấn

CIP: Trung tâm Khoai tây Quốc tế

DAP: Ngày sau trồng (days after planting)

MỤC LỤC

TRANG

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

CÁC CHỮ VIẾT TẮT iii

DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU ix

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ xv

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 6

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÂY KHOAI TÂY 6

1.1.1 Tầm quan trọng 6

1.1.2 Nguồn gốc, phân loại và lịch sử phát triển 6

1.2 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT KHOAI TÂY TRÊN THẾ GIỚI 8

1.3 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT KHOAI TÂY Ở VIỆT NAM 10

1.4 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ CHỌN TẠO GIỐNG KHOAI TÂY TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 13

1.4.1 Đặc tính của cây khoai tây liên quan đến chọn tạo giống 13

1.4.2 Nguồn vật liệu di truyền cho chọn tạo giống khoai tây 13

a Khoai tây trồng (cultivated potatoes) 14

b Khoai tây dại (wild potatoes) và phạm vi thích ứng 15

c Các dạng bố mẹ chủ yếu trong chọn tạo giống khoai tây 16

1.4.3 Các mục tiêu chọn tạo giống 18

a Năng suất cao 19

b Chất lượng tốt 20

c Chống chịu sâu bệnh 20

1.4.4 Phương pháp chọn tạo giống truyền thống 23

a Lai hữu tính thông qua phương pháp chọn lọc theo chu kỳ (recurrent selection) 23

b Chọn tạo giống ở mức tứ bội thể 25

c Chọn tạo giống ở mức nhị bội thể 25

1.4.5 Triển vọng ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn tạo giống khoai tây 27

a Sử dụng công nghệ tế bào trong chọn tạo giống khoai tây: Dung hợp tế bào trần (protoplast fusion) 27

b Chuyển gene từ các loài khoai tây dại 29

1.4.6 Chọn tạo giống khoai tây ở Việt Nam 29

1.5 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP NHÂN GIỐNG VÀ SẢN XUẤT KHOAI TÂY GIỐNG CHỦ YẾU 32

1.5.1 Hiện tượng thoái hóa khoai tây giống do virus 32

1.5.2 Hiện tượng thoái hóa khoai tây giống do củ giống trồng bị già về sinh lý 35

1.5.3 Nhân giống bằng hạt giống khoai tây (TPS) 36

1.5.4 Nhân giống và sản xuất khoai tây giống ở Việt Nam 36

a Hệ thống sản xuất khoai tây giống ở Đà lạt (1500 m so với mặt biển) .37

b Hệ thống sản xuất khoai tây giống ở Đồng bằng Bắc bộ (5 m so với mặt biển) 38

c Hệ thống sản xuất khoai tây giống ở Vùng cao Sa Pa (1581 m so với mặt biển) 38

d Hệ thống khoai tây giống dựa vào nguồn khoai tây giống nhập khẩu từ các nước phát triển 39

e Khoai tây ăn nhập từ Trung quốc dùng làm củ giống trồng 40

f Bảo quản khoai tây giống 40

g Kiểm nghiệm và xác nhận khoai tây giống 41

Chương 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP 43

2.1 VẬT LIỆU 43

2.1.1 Các vật liệu di truyền Andigena sử dụng trong nghiên cứu 43 2.1.2 Các giống khoai tây Tuberosum (bảng 2.3)sử dụng trong nghiên cứu nhân giống 45 2.1.3 Tên và ký hiệu các vật liệu nghiên cứu 46

2.2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 46

2.2.1 Nội dung 1: Nghiên cứu lai tạo giống và chọn giống khoai tây từ nguồn vật liệu Andigena 46

a Lai tạo các tổ hợp lai tại Sa Pa, Lào Cai 46

b Đánh giá các tổ hợp hạt giống khoai tây và chọn các dòng khoai tây

có triển vọng được lai tạo tại Sa Pa từ nguồn vật liệu khoai tâyAndigena 49

2.2.2 Nội dung 2 : Nghiên cứu chọn lọc giống từ nguồn vật liệu Andigena nhập từ CIP (năm 2005) 50 2.2.3 Nội dung 3 : Nghiên cứu nhân giống từ nguồn vật liệu Tuberosum .52

a Nghiên cứu nhân giống khoai tây Tuberosum nhập từ Đức năm 2003tại Vùng cao Sa Pa 52

b Nghiên cứu nhân giống khoai tây Tuberosum nhập từ Đức năm 2003

3.1.1 Kết quả lai tạo các tổ hợp lai tại Sa Pa bằng cách sử dụng các nguồn Andigena làm bố mẹ 58

3.1.2 Kết quả chọn lọc các dòng khoai tây có triển vọng từ các vật liệu được

lai tạo tại Sa Pa 64

3.1.3 Kết quả đánh giá và chọn lọc các dòng khoai tây Andigena nhập từ Trung tâm Khoai tây Quốc tế (CIP) 82

3.1.4 Chất lượng một số dòng khoai tây Andigena có triển vọng 93

3.2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU NHÂN GIỐNG KHOAI TÂY TỪ CÁC VẬT LIỆU TUBEROSUM 94

3.2.1 Kết quả nghiên cứu nhân giống khoai tây Tuberosum nhập từ Đức năm 2003 tại Vùng cao Sa Pa 94

3.2.2 Kết quả nghiên cứu nhân giống khoai tây Tuberosum nhập từ Đức năm 2003 ở Đồng bằng sông Hồng (Thanh Trì, Hà Nội) 100

3.2.3 Kết quả nghiên cứu nhân giống một số giống khoai tây (đã được công nhận chính thức) tại Vùng cao Sa Pa 106

3.2.4 Ảnh hưởng của giống và nguồn củ giống đến nhân giống khoai tây 109 3.3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ LIÊN QUAN ĐẾN NHÂN GIỐNG KHOAI TÂY Ở VÙNG CAO VÀ ĐỒNG BẰNG 117

3.3.1 Các dòng khoai tây Andigena ở Vùng cao và Đồng bằng 117

3.3.2 Các giống khoai tây Tuberosum ở đồng bằng và vùng cao 121

3.3.3 Tình hình gây hại của một số loại sâu bệnh chủ yếu đối với cây khoai tây ở Vùng cao Sa Pa và Đồng bằng Bắc bộ 123

a Bệnh mốc sương (Phytophthora infestans (Mont.) de Bary) 124

b Các loại bệnh virus 124

c Rệp đào (Myzus persicea) 126

d Bọ trĩ (Thrips palmi) 126

e Mật độ nhện (Polyphagus esculentus) 127

f Kiến nâu (mối) đục củ khoai tây 128

g Bệnh héo xanh (Ralstonia solanacearum) 129

3.3.4 Hệ số nhân giống, năng suất khoai tây giống (tấn/ha), sản lượng củ giống (số củ/ha), thời vụ và lợi thế nhân giống ở Vùng cao phía Bắc so với

Đồng bằng 131

a Hệ số nhân giống, năng suất khoai tây giống và sản lượng củ giống .131

b Thời vụ nhân giống 134

c Lợi thế của Vùng cao so với đồng bằng đối với vịệc nhân giống và sản xuất khoai tây giống 135

4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 137

4.1 KẾT LUẬN 137

4.2 ĐỀ NGHỊ 138

CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO 139

PHỤ LỤC 150

DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU

TRANG

Bảng 2.1 Các vật liệu Andigena nhập từ CIP năm 2005 được sử dụng làm bố mẹ trong nghiên cứu lai tạo giống và chọn giống 43 Bảng 2.2 Các vật liệu Andigena được chọn tạo tại Việt Nam được sử dụng làm

bố mẹ trong lai tạo giống ở chu kỳ lai tạo thứ hai 44 Bảng 2.3 Các giống khoai tây thuộc nguồn vật liệu Tuberosum 45 Bảng 3.1 Kết quả lai tạo các tổ hợp hạt lai khoai tây ở chu kỳ thứ nhất từ quần

thể vật liệu bố mẹ kháng bệnh virus, Sa Pa, từ ngày 8 tháng 4 đến ngày 8 tháng

9, 2007 59

Bảng 3.2 Kết quả lai tạo các tổ hợp hạt lai khoai tây ở chu kỳ thứ nhất từ quần

thể vật liệu bố mẹ kháng bệnh mốc sương, Sa Pa, từ ngày 8 tháng 4 đến ngày 8tháng 9, 2007 60

Bảng 3.3 Kết quả lai tạo các tổ hợp hạt lai khoai tây ở chu kỳ lai tạo thứ hai từ

quần thể vật liệu bố mẹ kháng bệnh virus (chọn lọc từ chu kỳ lai tạo thứ nhất),tại Sa Pa, từ ngày 9 tháng 5 đến ngày 9 tháng 10, 2010 61

Bảng 3.4 Kết quả lai tạo các tổ hợp hạt lai khoai tây chu kỳ lai tạo thứ hai từ

quần thể vật liệu bố mẹ kháng bệnh mốc sương (chọn lọc từ chu kỳ lai tạo thứnhất), tại Sa Pa, từ ngày 9 tháng 5 đến 9 tháng 10, 2010 62

Bảng 3.5 Năng suất, các yếu tố năng suất của các dòng khoai tây có triển vọng

(được chọn từ các tổ hợp lai ở chu kỳ thứ nhất, 2007), trồng bằng củ, tại TrácBút, Yên Phong, Bắc Ninh, vụ Đông năm 2010-11, trồng ngày 7/11/2010 và thuhoạch ngày 30/1/2011 65

Bảng 3.6 Năng suất củ của các dòng được chọn lọc từ các tổ hợp hạt lai được lai

tạo tại Sa Pa năm 2010, trồng bằng cây con ngày 24/11/2011 và thu hoạch ngày24/2/2012 tại Trác Bút, Yên Phong, Bắc Ninh, vụ Đông-Xuân 2011-12 69

Bảng 3.7 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng khoai tây

được chọn từ các tổ hợp lai tại Sa Pa, 2010, được trồng bằng củ giống tại TrácBút, Yên Phong, Bắc Ninh, trồng ngày 21/11/2011, thu hoạch ngày 22/2/2012.74

Bảng 3.8 Năng suất và các yếu tố năng suất của các dòng khoai tây của CIP và

các dòng khoai tây được lai tạo tại Sa Pa (chu kỳ lai tạo thứ nhất, 2007), ở TrácBút, Yên Phong, Bắc Ninh, Đông-Xuân 2011-12, trồng ngày 21/11/2011, thuhoạch ngày 22/2/2012 82

Bảng 3.9 Sinh trưởng, phát triển và sâu bệnh hại ở một số dòng khoai tây chống

virus, tại Thanh Trì, Hà Nội, vụ Đông-Xuân 2007-08 (trồng ngày 9/12/2007, thuhoạch ngày 8/3/2008) 82

Bảng 3.10 Năng suất và yếu tố năng suất của một số dòng khoai tây chống bệnh

virus tại Thanh Trì, Hà Nội,vụ Đông-Xuân 2007-08 (trồng 9/12/2007, thu hoạch8/3/2008) 84

Bảng 3.11 Sinh trưởng, phát triển và sâu bệnh hại của một số dòng khoai tây có

triển vọng, tại Vùng cao Tân Lạc, Hòa Bình, trồng 13/2 và thu hoạch 15/5/2008 85

Bảng 3.12 Năng suất và các yếu tố năng suất của một số dòng khoai tây chống

bệnh virus tại Vùng cao Tân Lạc, Hòa Bình, trồng 13/2 và thu hoạch 14/5/2008 86

Bảng 3.13 Sinh trưởng, phát triển và sâu bệnh hại của một số dòng khoai tây

chống bệnh mốc sương, tại Thanh Trì, Hà Nội, trồng 9/12/2007, thu hoạch8/3/2008 87

Bảng 3.14 Năng suất và các yếu tố năng suất của một số dòng chống bệnh mốc

sương tại Thanh Trì, Hà Nội, vụ Đông-Xuân 2007-08, trồng ngày 9/12/2007, .88thu hoạch ngày 8/3/2008 88

Bảng 3.15 Sinh trưởng, phát triển và sâu bệnh hại của một số dòng khoai tây

chống bệnh mốc sương, tại Tân Lạc, Hòa Bình, trồng 13/2, thu hoạch 14/5/2008 89

Bảng 3.16 Năng suất và các yếu tố năng suất của các dòng khoai tây chống bệnh

mốc sương tại Vùng cao Tân Lạc, Hòa Bình, trồng ngày 13/2 thu hoạch ngày15/5/2008 90Bảng 3.17 Sinh trưởng, phát triển và sâu bệnh hại của một số dòng khoai tây cótriển vọng, tại Việt Hùng, Quế Võ, Bắc Ninh, trồng ngày 15/10/2010, thu hoạchngày 14/1/2011 92

Bảng 3.18 Năng suất và các yếu tố năng suất của một số dòng khoai tây có triển

vọng tại Việt Hùng, Quế Võ, Bắc Ninh, trồng 15/10/2010, thu hoạch 14/1/2011 92

Bảng 3.19 Chất lượng của một số dòng giống khoai tây có triển vọng, tính theo

phần trăm khối lượng tươi 93

Bảng 3.20 Sinh trưởng, phát triển và sâu bệnh hại của một số giống khoai tây

Tuberosum nhập từ Đức 2003 tại Sa Pả, Sa Pa, Lào Cai, trồng ngày 17/2 và thuhoach ngày 17/5/ 2004 95

Bảng 3.21 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của một số giống khoai

tây Tuberosum nhập từ Đức 2003 tại Sa Pả, Sa Pa, Lào Cai, trồng ngày 17/2, .95thu hoạch ngày 17/5/2004 95

Bảng 3.22 Sinh trưởng, phát triển và sâu bệnh hại của một số giống khoai tây

nhập từ Đức năm 2003 tại đất dốc ở Sa Pa, vụ Xuân 2004, trồng ngày 19/2 thuhoạch ngày 22/5/2004 96

Bảng 3.23 Năng suất và các yếu tố hợp thành năng suất của các giống khoai tây

nhập từ Đức 2003, trồng vụ Xuân 2004 tại đất dốc, Sa Pa, Lào Cai, 97trồng ngày 19/2 thu hoạch ngày 22/5/2004 97

Bảng 3.24 Sinh trưởng, phát triển và sâu bệnh cử một số giống khoai tây nhập

từ Đức năm 2003 tại đất ruộng ở Tả Phìn, Sa Pa, vụ Xuân 2006, trồng ngày 9/2

và thu hoạch ngày 10/5/2006 99

Bảng 3.25 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của một số giống khoai

tây nhập từ Đức năm 2003 tạiđất ruộng ở Tả Phìn, Sa Pa, Lào Cai, vụ Xuân

2006, trồng ngày 9/2 và thu hoạch ngày 10/5/2006 100

Bảng 3.26 Sinh trưởng, phát triển và sâu bệnh hại của một số giống khoai tây

nhập từ Đức năm 2003, tại Thanh Trì, Hà Nội, vụ Đông-Xuân 2003-04, 101trồng 30/12/2003 và thu hoạch 18/3/2004 101

Bảng 3.27 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của một số giống khoai

tây Đức nhập năm 2003 tại Thanh Trì, Hà Nội, vụ Đông-Xuân 2003-04, trồng30/12/2003, thu hoạch 18/3/2004 102

Bảng 3.28 Sinh trưởng, phát triển và sâu bệnh hại của một số giống khoai tây

nhập từ Đức năm 2003 tại đất ruộng ở Thanh Trì Hà Nội, vụ Đông-Xuân

2005-06, trồng 9/12/2005, thu hoạch 7/3/2006 103

Bảng 3.29 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của một số giống khoai

tây Đức nhập năm 2003 tại Thanh Trì, Hà Nội, vụ Xuân năm 2006, trồng ngày9/12/2005 và thu hoạch ngày 7/3/2006 103

Bảng 3.30 Sinh trưởng, phát triển và sâu bênh hại của một số giống khoai tây nhập từ Đức năm 2003, tại Thanh Trì, Ha Nội, trồng 9/12/2007, thu hoạch 8/3/2008 105 Bảng 3.31 Năng suất của một số giống khoai tây Đức nhập năm 2003, tại Thanh

Trì, Hà nội, trồng 9/12/2007, thu hoạch 8/3/2008 106

Bảng 3.32 Sinh trưởng và sâu bệnh hại của một số giống khoai tây trồng tại đất

dốc Sa Pa, vụ Xuân 2004, trồng 19/2 và thu hoạch 22/5/2004 107

Bảng 3.33 Năng suất và các yếu tố hợp thành năng suất của một số giống khoai

tây tại đất dốc ở Sa Pa, Lào Cai, vụ Xuân 2004, trồng 19/2 và thu hoạch22/5/2004 107

Bảng 3.34 Sinh trưởng, phát triển và sâu bệnh hại một số giống khoai tây tại đất

ruộng lúa nước, Tả Phìn, Sa Pa, Lào Cai, vụ Xuân 2006, trồng ngày 10/2, thuhoạch ngày 12/5/2006 108

Bảng 3.35 Năng suất và các yêu tố hợp thành năng suất của một số giống khoaitây tại Tả Phìn, Sa Pa, Lào Cai, vụ Xuân 2006, trồng ngày 10/2 thu hoạch ngày12/5/2006 109

Bảng 3.36 Sinh trưởng, phát triển và sâu bệnh của khoai tây trồng bằng hai

nguồn củ giống Diamant mini đồng bằng (ĐB) và Sa Pa (SP), tại đất ruộng lúanước, Tả Phìn, Sa Pa, Lào Cai, vụ Xuân 2006, trồng 10/2, thu hoạch 11/5/2006 110

Bảng 3.37 Năng suất và các yếu tố năng suất từ nguồn củ giống Diamant mini

đồng bằng (ĐB) và Sa Pa (SP) khác nhau tại đất ruộng ở Tả Phìn, Sa Pa, LàoCai, vụ Xuân 2006, trồng 10/2, thu hoạch 11/5/2006 110

Bảng 3.38 Năng suất và các yếu tố năng suất của khoai tây từ các nguồn củ

giống khác nhau tại Thanh Trì, Xuân 2006 111

Bảng 3.39 Sinh trưởng, phát triển và sâu bệnh hại một số giống và nguồn củ

giống khoai tây tại đất ruộng ở Thanh Trì, Hà Nội, vụ Đông-Xuân 2007-08,trồng ngày 9/12/2007, thu hoạch ngày 8/3/2008 112

Bảng 3.40 Năng suất và các yếu tố năng suất của một số giống và nguồn củ

giống khoai tây tại đất ruộng ở Thanh Trì, Hà Nội, trồng 9/12/2007, thu hoạch8/3/2008 113

Bảng 3.41 Sinh trưởng, phát triển và sâu bệnh hại một số giống và nguồn củ

giống khoai tây tại đất ruông, Vùng cao Tân Lạc, Hòa Bình, vụ Xuân 2008,trồng 14/2 thu hoạch 14/5/2008 114

Bảng 3.42 Năng suất và các yếu tố năng suất của một số giống và nguồn củ

giống khoai tây ở đất ruộng Vùng cao Tân Lạc, Hòa Bình, vụ Xuân 2008, trồng14/2 và thu hoạch 14/5/2008 115

Bảng 3.43 Năng suất và sinh trưởng của một số dòng khoai tây Andigena chống

bệnh virus tại Thanh Trì, Hà Nội và Vùng cao Tân Lạc 118

Bảng 3.44 Năng suất và sinh trưởng của một số dòng khoai tây Andigena chống

bệnh mốc sương tại Thanh Trì, Hà Nội và Vùng cao Tân Lạc 119

Bảng 3.45 Tổng hợp năng suất (tấn/ha) của một số giống khoai tây nhập từ Đức

năm 2003 ở Vùng cao và vùng đồng bằng 122

Bảng 3.46 Mức nhiễm sâu bệnh chính của khoai tây ở các vùng sinh thái khác

nhau 124

Bảng 3.47 Hệ số nhân giống (số củ/khóm), sản lượng củ giống (củ/ha) và năng

suất (tấn/ha) của khoai tây ở Vùng cao và Đồng bằng 133

Bảng 3.48 So sánh các ưu điểm và nhược điểm của nhân giống ở Vùng cao so

với đồng bằng 135

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ

TRANG

Biểu đồ 3.1 Năng suất bình quân của một số dòng khoai tây Andigena chống

bệnh virus ở đồng bằng (Thanh Trì, Hanội) và Vùng cao Tân Lạc 119

Biểu đồ 3.2 Năng suất của một số dòng khoai tây chống bệnh mốc sương ở các hệ sinh thái Vùng cao (Tân Lạc) và Đồng bằng (Thânh trì, Hà Nội) 120

Biểu đồ 3.3 Năng suất bình quân của một số giống Tuberosum 123

Biểu đồ 3.4 Tỷ lệ cây bị nhiễm bênh virus (tổng số) ở các hệ sinh thái (bảng 3.46) 125

Biểu đồ 3.5 Mật độ rệp đào hại khoai tây ở các hệ sinh thái (bảng 3.46) 126

Biểu đồ 3.6 Mật độ bọ trĩ hại khoai tây ở các hệ sinh thái (bảng 3.46) 127

Biểu đồ 3.7 Mật độ nhện hại khoai tây ở các hệ sinh thái (bảng 3.46) 128

Biểu đồ 3.8 Mức độ kiến nâu đục củ khoai tây ở cấc hệ sinh thái (bảng 3.46).129 Biểu đồ 3.9 Tỷ lệ phần trăm số cây khoai tây bị bệnh héo xanh (bảng 3.46) 130

Biểu đồ 3.10 Hệ số nhân giống ở các vùng sinh thái (bảng 3.47) 132

Biểu đồ 3.11 Sản lượng củ giống ở các hệ sinh thái (bảng 3.47) 134

MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Ở Việt Nam, khoai tây là một trong những cây thực phẩm quan trọng vàđặc biệt là một cây hàng hóa có hiệu quả kinh tế cao Trong vụ Đông-Xuân2011-12, ở Đồng bằng Bắc bộ, trên cùng một đơn vị diện tích gieo trồng, chỉtrong vòng 90 ngày, từ khi trồng đến khi thu hoạch, cây khoai tây cho giá trị thunhập cao gấp từ 2 đến 3 lần giá trị thu nhập từ cây lúa với thời gian từ khi cấyđến khi thu hoạch là 120 ngày Việt Nam có tiềm năng lớn về sản xuất khoaitây, ước tính, có khoảng 400 000 ha đất có thể dùng cho việc trồng khoai tây (Hộ

và các đồng tác giả, 1993).Từ những năm đầu thập niên 1970, việc phát triểnmạnh lúa Xuân ở miền Bắc Việt Nam trên cơ sở những giống lúa mới ngắnngày, năng suất cao, đã mở ra một khoảng thời gian khoảng 4 tháng từ tháng 10đến tháng 2 cho cây Vụ Đông phát triển Vụ Đông trên thực tế đã trở thành mộttrông những vụ sản xuất chính trong sản xuất nông nghiệp ở miền Bắc ViệtNam Trong đó, cây khoai tây là một cây lương thực, thực phẩm vụ Đông có giátrị cao Tuy nhiên, cho đến nay, các giống khoai tây Tuberosum vẫn chiếm ưuthế trong sản xuất Nhìn chung, các giống khoai tây Tuberosum có nhiều ưuđiểm như năng suất cao, chất lượng tốt nhưng khả năng chống chịu sâu bệnh

bị hạn chế Từ năm 1996 đến nay, một số giống khoai tây Andigena đã đượcchọn lọc đưa vào sản xuất như KT-2, KT-3 và VC38-6, nhưng chỉ chiếm tỷ lệnhỏ trong tổng diện tích trồng khoai tây Trong các nguồn vật liệu di truyền

có thể sử dụng cho chọn tạo giống khoai tây, nguồn gene khoai tây Andigenarất giàu biến dị di truyền, có nền di truyền rộng, đa dạng và phong phú, nhiềunguồn gene chống các bệnh khoai tây như các loại virus, bệnh mốc sươngv.v… Andigena còn giàu nguồn gene về năng suất củ và hàm lượng chất khôcao Tuy nhiên việc nghiên cứu sử dụng khoai tây nguồn Andigena trong chọntạo giống khoai tây ở Việt Nam còn rất hạn chế, chính vì thế chúng tôi đã lựa

chọn đề tài: “Nghiên cứu chọn tạo giống khoai tây từ nguồn Andigena vànhân giống khoai tây ở Vùng cao phía Bắc Việt Nam” làm đề tài luận án tiến

sỹ Luận án đã được thực hiện trong thời gian từ năm 2003 đến năm 2012

1.2 Mục tiêu của đề tài

- Từ nguồn vật liệu khoai tây Andigena, nghiên cứu xác định được khả năng lai tạo và chọn lọc, tạo vật liệu khởi đầu cho công tác chọn tạo giống khoai tây ở Việt Nam

- Đề xuất được các cơ sở khoa học cho việc lựa chọn vùng cao là vùng thích hợp cho việc sản xuất khoai tây giống

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Đã chọn lọc được 67 dòng có triển vọng từ các tổ hợp lai tạo được ở Sa

Pa Trong đó có 9 dòng đã đạt được năng suất từ 30 tấn/ha trở lên

- Đã chọn được một số dòng khoai tây Andigena nhập nội từ CIP có năngsuất cao, chất lượng tốt, chống chịu sâu bệnh tốt như VR02 (33,26 tấn/ha), VR03

(29,54 tấn/ha), VR09 (29,09 tấn/ha), LB43 (26,38 tấn/ha) Các dòng khoai tâyAndigena này đã và đang được nông dân sản xuất thử.

- Đã xác định được lợi thế ưu việt của Vùng cao phía Bắc trong việc sảnxuất khoai tây giống và đề xuất sử dụng Vùng cao phía Bắc làm vùng nhângiống khoai tây

1.4 Những đóng góp mới của Luận án:

- Đề tài của Luận án là công trình đầu tiên nghiên cứu về lai tạo giốngkhoai tây theo phương pháp chọn lọc theo chu kỳ ở miền Bắc Việt Nam Luận án

đã chứng minh vùng cao Sa Pa có các điều kiện sinh thái phù hợp với việc lai tạogiống khoai tây và đã tạo ra được 59 tổ hợp lai với 536 208 hạt lai (genotype) từnguồn khoai tây Andigena

- Luận án đã phát hiện được triển vọng của hướng sử dụng nguồn vật liệu

di truyền khoai tây Andigena trong chọn tạo giống khoai tây ở Việt Nam

- Đã chọn lọc được hàng loạt dòng khoai tây Andigena có triển vọng từcác tổ hợp lai tại Sa Pa và từ các dòng khoai tây Andigena nhập nội, cho năngsuất cao, chất lượng tốt

- Từ việc nghiên cứu một số yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến nhân giốngkhoai tây ở Đồng Bằng sông Hồng và Vùng cao phía Bắc, đã cung cấp các dữliệu làm cơ sở khoa học cho việc lựa chọn Vùng cao phía Bắc là vùng sinh tháithích hợp cho việc nhân giống và sản xuất khoai tây giống

1.5 Đối tượng và phạm vi nội dung nghiên cứu

1.5.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng về vùng sinh thái cho nghiên cứu là Vùng cao phía Bắc ViệtNam, thuộc khu vực Vùng cao á nhiệt đới như Sa Pa (1581 m cao so với mặtbiển), Lào Cai và Tân Lạc (650 m cao so với mặt biển), Hòa Bình và vùng Đồngbằng Bắc bộ (5 m cao so với mặt biển)

Đối tượng về vật liệu nghiên cứu bao gồm các giống khoai tây nhập từĐức, Hà Lan và Úc năm 2003, 2005 và 2007 (thuộc nhóm khoai tâyTuberosum), các giống đối chứng địa phương, các dòng khoai tây nhập khẩu từTrung tâm Khoai tây Quốc tế (CIP) năm 2005 (thuộc nhóm khoai tây Andigena),

các tổ hợp hạt lai và các dòng chọn lọc từ các tổ hợp hạt lai được tạo ra tại Sa Pa,Lào Cai năm 2007 và năm 2010 từ các nguồn vật liệu Andigena

Đối tượng nghiên cứu về sâu bệnh bao gồm các loại bệnh virus, bệnh mốc

sương (Phytophthora infestans (Mont.) de Bary), bệnh héo xanh (Ralstonia

solanacearum), rệp đào (Myzus persicea), bọ trĩ (Thrips palmi), nhện

(Polyphagus esculentus) và kiến nâu đục củ Việc nghiên cứu các loại sâu bệnh

này chỉ giới hạn ở mức độ đánh giá mức độ gây hại khoai tây ở các thí nghiệm

1.5.2 Phạm vi nội dung nghiên cứu

- Về địa điểm nghiên cứu: Sa Pa, Lào Cai và Tân Lạc, Hòa Bình đai diện

cho vùng núi cao phía Bắc Thanh Trì, Hà Nội; Yên Phong và Quế Võ, Bắc Ninhđại diện cho đồng bằng sông Hồng (nằm trong đồng bằng Bắc bộ)

Phần nghiên cứu chọn tạo giống tập trung vào hai đường hướng:

- Một là, sử dụng các dòng khoai tây Andigena nhập từ CIP năm 2005 làmcác vật liệu bố mẹ, thông qua phương pháp chọn lọc theo chu kỳ (recurrentselection), lai tạo ra các tổ hợp lai mới với các kiểu gene mới (hạt lai) để gieotrồng, đánh giá và chọn ra những dòng khoai tây có triển vọng thích nghi với cácđiều kiện ở Đồng bằng Bắc bộ

- Hai là, thử nghiệm, đánh giá các dòng khoai tây Andigena nhập từ CIPnăm 2005 để chọn ra các dòng khoai tây có triển vọng thích nghi với Đồng bằngBắc bộ và Vùng cao phía Bắc

Phần nghiên cứu nhân giống tập trung vào một số yếu tố liên quan đến nhân giống khoai tây như sau:

- Hệ số nhân giống (số củ/khóm), năng suất khoai tây giống (tấn/ha), sảnlượng củ giống (số củ/ha), mức độ nhiễm một số loại sâu bệnh chủ yếu của cây ởVùng cao phía Bắc và Đồng bằng Bắc bộ

- Kết quả nghiên cứu chọn giống chỉ giới hạn ở chọn tạo ta các dòng khoaitây có triển vọng, kết quả nghiên cứu nhân giống chỉ giới hạn ở các dữ liệu khoahọc lam cơ sở cho công tác nhân giống khoai tây

1.6 Điều kiện và địa điểm nghiên cứu

Đề tài nghiên cứu gồm có 15 thí nghiệm, đã được thực hiện từ năm 2003đến 2012, ở 3 vùng sinh thái khác nhau là:

1) Vùng cao á nhiệt đới (subtropical highlands): Vùng cao Sa Pa, (1581 mcao so với mặt biển, bao gồm nhà lưới của Trung tâm Nghiên cứu và Phát triểnCây có củ tại Sa Pa, đất dốc ở thị trấn Sa Pa, đất ruộng ở Sa Pả và đất ruộng ở TảPhìn), Vùng cao Tân Lạc (650 m cao so với mặt biển, đất ruộng)

2) Đồng bằng á nhiệt đới (subtropical lowland): Đồng bằng Bắc bộ (5 mcao so với mặt biển) bao gồm đất ruộng ở Thanh Trì, Hà nội; đất ruộng ở Quế

Võ và Yên Phong, Bắc Ninh

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÂY KHOAI TÂY

1.1.1 Tầm quan trọng

Trên thế giới, cây khoai tây (Solanum tuberosum L.) là cây lương thực có

tầm quan trọng đứng thứ tư, sau các cây lúa mì, ngô và lúa nước tính theo tổngsản lượng (Hawkes 1994) [42]

Thực vậy, nó quan trọng đến mức mà, sinh thời, trong một bức thư gửicho Thomas Jefferson, 1795, tổng thống Hoa kỳ George Washington đã viết :

“Trong toàn bộ các cây trồng đang được cải tiến và hoàn thiện, theo ý tôi, không

có cây nào bằng cây khoai tây” (All of the improving and ameliorating crops,

none, in my opinion, is equal to potatoes, George Washington, in a letter to

Thomas Jefferson, 1795) (Stevenson và các đồng tác giả, 2001) [76]

Các số liệu gần đây cho thấy, khoai tây tạo ra lượng protein trên một đơn

vị diện tích đất nhiều hơn lúa mì là 54% và lúa nước là 78% Không có loại câytrồng nào, ngay cả đậu tương, có thể hơn khoai tây về sản xuất năng lượng thựcphẩm và giá trị thực phẩm trên một đơn vị diện tích đất (Stevenson và các dồngtác giả, 2001)[76]

1.1.2 Nguồn gốc, phân loại và lịch sử phát triển

Khoai tây (Solanum tuberosum L.) có nguồn gốc từ Vùng cao thuộc dãy

núi Andes, Nam Mỹ nơi mà nó đã là nguồn lương thực chính cho người bản xứhàng ngàn năm (Stevenson và các đồng tác giả, 2001) Theo Hawkes (1994)[42], các di vật khảo cổ của khoai tây đã được xác định bằng các bon phóng xạchứng tỏ khoai tây đã được trồng trọt từ cách đây 7 000 năm và dường như chắcchắn rằng khoai tây đã được thuần hóa từ trước thời gian đó, nhưng hiện tại,chưa có thông tin nào chúng minh cho giả định này Gần đây, có bằng chứngcho thấy rằng khoai tây đã được thuần hóa từ cách đây 10 000 năm ở vùng gần

hồ Titicaca, thuộc biên giới giữa Bolivia và Peru nơi mà sự đa dạng lớn nhất vềcác loài khoai tây dại ngày nay được phát hiện (Stevenson và các đồng tác giả,2001) [76].

Người ta đã xác định rõ ràng là, có hai lần khoai tây du nhập vào châu Âu,đầu tiên là vào Tây ban nha năm 1570 và lần thứ hai là vào Anh quốc năm 1590.Điều thú vị đáng ghi nhớ là ở chỗ, những cây khoai tây đầu tiên ở châu Âu là cây

ra củ trong điều kiện ngày ngắn, 12 giờ, ở vùng núi Andes và không phải làkhoai tây của chúng ta ngày nay, ra củ trong điều kiện ngày dài ở châu Âu.Khoai tây đầu tiên ở châu Âu thuộc loại thích nghi với ngày ngắn, ra củ vào thờigian từ tháng 12 đến tháng 1 hàng năm ở những khu vực không có tuyết rơithuộc miền nam Tây Ban Nha và Italia Những loại khoai tây này thuộc dạng

khoai tây tứ bội thể Andean (Solanum tuberosum L subsp andigena), chúng đã

cần phải có tới một vài thế kỷ trải qua chọn lọc không có ý thức để thích nghivới các điều kiện ngày dài ở Bắc Âu Do đó, cho mãi tới cuối thế kỷ 18 và đầuthế kỷ 19 sự thích nghi với ngày dài mới được hoàn chỉnh, như vậy cho phépviệc trồng khoai tây trên quy mô đồng ruộng lan truyền tới Trung Âu và Đông

Âu (Hawkes, 1994) [42] Tuy nhiên, chính xác nơi trồng khoai tây đầu tiên vàcác chi tiết cụ thể về việc du nhập khoai tây vào châu Âu là những vấn đề hãycòn tranh luận

Khoai tây đầu tiên ở Bắc Mỹ được tiếp nhận từ Bermuda vào năm 1691,nơi mà nó được trồng với nguồn nhập khẩu từ Anh quốc năm 1613 Các nhà truyềnđạo đã đưa khoai tây vào Ấn độ và Trung quốc trong thể kỷ 17 Khoai tây đã đượcđưa vào Nhật bản và các vùng của châu Phi cũng vào khoảng thời gian đó Khoai tây

đã xuất hiện ở New Zealand năm 1769 Như vậy, cho tới thế kỷ 16, với giới hạn nằm

ở châu Mỹ, sau khoảng 300 năm, khoai tây đã trở thành một trong những cây trồngquan trọng nhất của thế giới (Hawkes, 1994) [42] Trong họ cà (Solanaceae), câykhoai tây được xem như là một cây trồng quan trọng nhất, sau nó là các câytrồng khác cũng thuộc họ cà như thuốc lá, cà chua, ớt và cà (Salazar, 1996) [69]

Cây khoai tây có đặc tính là một cây trồng của các vùng lạnh, ôn đớihoặc Vùng cao nhiệt đới (1 000 m cao trở lên so với mặt biển) Khoai tây trồng

có thể được phân loại thành một số loài và các thể lai thuộc họ cà (Solanaceae),phân chi (section) Tubearium có chứa xấp xỉ 160 loài có củ Trên phạm vi thế

giới, hầu hết khoai tây trồng phổ biến là tứ bội thể (tetraploids) Solanum

tuberosum L được chia thành hai nhóm hữu thụ hoàn toàn (Tuberosum và

Andigena) hoặc hai loài phụ (tuberosum và andigena) Solanum subgroup

Andigena được trồng phổ biến và thích hợp nhất trong các điều kiện ngày ngắn ởgần xích đạo (Stevenson et al., 2001) [76]

1.2 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT KHOAI TÂY TRÊN THẾ GIỚI

Theo tài liệu thống kê của Tổ chức Nông nghiệp và Lương thực(FAOSTAT, 2008) [34] của Liên hợp quốc và Trung tâm Khoai tây Quốc tế(CIP), năm 2007, toàn thế giới có tổng diện tích khoai tây trồng là 19 327 731 havới tổng sản lượng là 325 302 445 tấn và năng suất bình quân 16,8 tấn/ha Trong

đó, nước có sản lượng khoai tây đứng đầu là Trung quốc (72 040 000 tấn), tiếpđến là Liên bang Nga (36 784 200 tấn), Ấn độ (26 280 000 tấn), Mỹ (20 373 267tấn), Ukraine (19 102 300 tấn) Tổng sản lượng khoai tây của thế giới đãtăng từ 267,99 triệu tấn năm 1991 lên đến 325,30 triệu tấn năm 2007 Trong đó,sản lương khoai tây của các nước phát triển đã giảm đi từ 183,13 triệu tấn năm

1991 xuống còn 159,30 triệu tấn năm 2007 Nhưng ngược lại, sản lượng khoaitây của các nước đang phát triển lại đã tăng lên gấp 2 lần, từ 84,86 triệu tấn năm

1991 lên 165,41 triệu tấn năm 2007 Năm 2005, về mức tiêu thụ khoai tây/người/năm, Belarus đứng đầu với mức l81 kg, tiếp đến là Kyrgyzstan 143 kg, Ukraine

136 kg, Liên bang Nga 131 kg, Ba lan 131 kg Năm 2007, năng suất khoai tâybình quân cao nhất là ở New Zealand (50,2 t/ha), kế tiếp là Hà Lan (44,7 t/ha),

Mỹ (44,6 t/ha), Pháp (43,2 t/ha), Đức (42,3 t/ha), Bỉ (42,3 t/ha) Năng suất khoaitây bình quân thấp nhất là ở Nigeria (3,1 t/ha), kế tiếp là Angola (5,1 t/ha) vàKenya (6,7 t/ha)

Cũng theo các tài liệu của FAO (FAOSTAT, 2008) [34], Trung quốc đãbắt đầu trồng khoai tây từ thế kỷ 17 Từ năm 1961 đến 2007, tống sản lượngkhoai tây của Trung quốc đã tăng 5 lần Những năm gần dây, Trung quốc đã trởthành nước sản xuất khoai tây lớn nhất thế giới Năm 2007, diện tích trồng khoaitây ở Trung quốc đã đạt tới 5 triệu ha với tổng sản lượng là 72 triệu tấn, năngsuất bình quân là 14,4 tấn/ha và mức tiêu thụ bình quân trên đầu người là 40 kg/năm

Ấn độ đã bắt đầu trồng khoai tây từ cuối thế kỷ 16 đầu thế kỷ 17 Từ năm

1960 đến năm 2000, tổng sản lượng khoai tây của Ấn độ đã tăng 850% Năm

2007, diện tích khoai tây của Ấn độ đã là 1,6 triệu ha với tổng sản lượng là

26 280 000 tấn, năng suất bình quân là 16,4 tấn/ha Mức tiêu thụ khoai tây bìnhquân trên đầu người đã tăng từ 12 kg (1990) lên tới 17 kg (2007)

Bangladesh đã bắt đầu trồng khoai tây từ những năm 1770 Năm 2007,tổng sản lượng khoai tây đã tăng 12 lần so với năm 1961 Diện tích trồng khoaitây là 310 000 ha với tống sản lượng 4,3 triệu tấn và năng suất bình quân đạt13,9 tấn/ha Mức tiêu thụ khoai tây bình quân trên đầu người đã tăng từ 7 kg(1990) lên tới 24 kg (2005)

Indonesia đã bắt đầu trồng khoai tây từ 1795, là nước sản xuất khoai tâylớn nhất Đông Nam Á với mức tăng trưởng bình quân 9%/năm (từ năm 1960 đếnnăm 1990) Năm 2007, diện tích trồng khoai tây là 60 000 ha, sản lượng đạt

1 014 200 tấn và năng suất bình quân đạt 16,9 tấn/ha

New Zealand đã bắt đầu trồng khoai tây từ những năm 1800 Năm 2007,diện tích trồng đạt 1 050 ha, sản lượng 50 500 tấn và năng suất bình quân đạt50,2 tấn/ha (năng suất bình quân cao nhất trên thế giới)

Như vậy, ở phần lớn các nước nói trên, diện tích và sản lượng khoai tây đãtăng lên gấp nhiều lần chỉ trong một thời gian tương đối ngắn Đặc biệtBangladesh là một nước điển hình về đất chật, người đông, năm 2007, tổng sản

lượng khoai tây đã tăng 12 lần so với năm 1961 Đồng bằng ở Bangladesh cũnggiống như Đồng bằng Bắc bộ của Việtnam, hàng năm có một mùa đông lạnhthuận lợi cho việc trồng khoai tây, và khoai tây thường được trồng trong vụĐông, sau khi gặt lúa Mùa Tổng diện tích đất đai tự nhiên của Bangladesh chỉ

có 147 570 km2 (gần bằng một nửa tổng diện tích đất đai tự nhiên của Việt Nam)nhưng dân số khoảng 164,4 triệu người (xấp xỉ gấp 2 lần dân số Việt Nam)(Wikipedia) [94] Ở Bangladesh, cây khoai tây là cây lương thực có tầm quantrọng thứ hai sau cây lúa

1.3 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT KHOAI TÂY Ở VIỆT NAM

Cây khoai tây được bắt đầu trồng ở Việt Nam vào năm 1890, trước năm

1970, tổng diện tích khoai tây của cả nước mới chỉ ở mức khoảng 3000 ha/năm(Hộ, 2010) [2] Từ năm 1970 trở đi, với sự phát triển mạnh mẽ của cây lúa Xuânngắn ngày ở miền Bắc Việt Nam, khoảng thời gian vụ Đông, giữa hai vụ lúaMùa và Xuân, được kéo dài từ giữa tháng 10 đến tháng 2 năm sau, diện tíchtrồng khoai tây đã nhanh chóng tăng lên tới 93 886 ha với năng suất 9,29 tấn/

ha vào năm 1979-80 (Nhà xuất bản thống kê, Hà Nội 1992) [7] Tuy nhiên, bảng1.1 (Hồng) [1] cho thấy, trong khoảng 18 năm, từ năm 1992 đến năm 2010, tổngdiện tích trồng khoai tây của Việt Nam chỉ ở mức dao động trong khoảng từ 17

200 ha (2010) đến 40 200 ha (2003) với năng suất bình quân khoảng từ 8, 15 tấn/

ha (1993) đến 14,0 tấn/ha (2005), thấp hơn mức bình quân 16,8 tấn/ha của thếgiới

Bảng 1.1 Diện tích, năng suất và sản lượng khoai tây ở Việt Nam, 1992- 2010.

Nguồn: Nguyễn Văn Hong, 2012 [5]

Bảng 1.1 cũng cho thấy, Năng suất khoai tây ở Việt Nam trong nhữngnăm gần đây có đã được nâng cao hơn trước, nhưng diện tích khoai tây lại bịgiảm dần theo thời gian Trong tổng diện tich 31 000 ha trồng khoai tây của cảnước năm 2005, ước tính, Đồng bằng Bắc bộ chiếm khoảng 90% (27 900 ha),các tỉnh miền núi phía Bắc khoảng 6% (1 860 ha) và Lâm Đồng (Đà Lạt, ĐứcTrọng, Đơn Dương v.v…) chiếm khoảng 4% (1 240 ha) Ở các tỉnh miền núiphía Bắc, riêng Lạng Sơn hàng năm có trên 1000 ha khoai tây Việc sử dụng mộtcách phổ biến các loại củ giống có chất lượng thấp để trồng, không sẵn có cácnguồn củ giống (seed tubers) tốt với giá cả hợp lý, thiếu những giống (varieties)

ưu tú về năng suất, chất lượng và chống chịu sâu bệnh, khoai tây giống nhậpkhẩu từ châu Âu, châu Mỹ và Úc tuy có chất lượng cao nhưng giá đắt là những

nguyên nhân chủ yếu làm giảm nhanh diện tích trồng và hạn chế việc phát triểntrồng khoai tây Như đã trình bày ở phần mở đầu, tiềm năng phát triển trồngkhoai tây ở Việt Nam là rất lớn với ước tính diện tích có khả năng trồng đượckhoai tây ở vào khoảng 400 000 ha (Hộ và các đồng tác giả, 1993) [45] Diệntích này chủ yếu nằm ở vùng thấp á nhiệt đới, những nơi mà cây khoai tâythường được trồng trong vụ Đông, khoảng thời gian có nhiều đất để trống giữa 2

vụ Lúa Mùa và Lúa Xuân (Đồng bằng Bắc bộ, bắc Trung bộ và các thung lũngthuộc những vùng núi thấp ở tỉnh phía Bắc, tính từ đèo Hải vân trở ra), Vùng cao

á nhiệt đới (subtropical highlands, những nơi có độ cao khoảng từ 600 m trở lên

ở các tỉnh phía Bắc, tính từ đèo Hải Vân trở ra) và Vùng cao nhiệt đới (tropicalhighlands, những nơi có độ cao từ 600 m trở lên ở các tỉnh phía Nam, tính từ đèoHải vân trở vào)

Hiện nay, Việt Nam có khoảng gần triệu dân, theo dự báo dân số của Tổngcục thống kê (Tổng cục thống kê, 1994), năm 2024, dân số Việt Nam sẽ đạt tớikhoảng 100 triệu người Với áp lực dân số ngày càng tăng, tốc độ đô thị hóa vàcông nghiệp hóa cao, các tác động tiêu cực của sự biến đổi khí hậu đối với sảnxuất lúa, nguy cơ khủng hoảng lương thực toàn cầu, chắc chắn rằng nhu cầu sảnxuất và tiêu thụ khoai tây ăn tươi nói chung và khoai tây chế biến nói riêng ởViệt Nam sẽ ngày càng tăng

Những năm gần đây, hàng năm Việt Nam vẫn phải nhập khá nhiều khoaitây ăn từ Trung quốc để làm thực phẩm và để làm vật liệu trồng với tổng lượngnhập khẩu ước tính khoảng 100 000 tấn/năm Hơn nữa, Việt Nam còn nhập khẩukhoai tây chế biến từ Mỹ và một số nước khác ở dạng khoai tây rán (frenchfried) để làm thực phẩm

Vì vây, để phát triển mạnh cây khoai tây, cần phải đẩy mạnh công tácchọn tạo giống nhằm làm cho bộ giống khoai tây trồng ngày càng phong phúhơn, với nhiều giống ưu việt về năng suất, chất lượng (ăn tươi và chế biến), khảnăng chống chịu sâu bệnh và các điều kiện ngoại cảnh bất thuận như nóng và

khô hạn Trong đó, việc chọn tạo giống khoai tây năng suất cao, chống chịu sâubệnh tốt, có chất lượng cao thích hợp với công nghiệp chế biến là rất quan trọng.Điều quan trọng đặc biệt nữa là cần phải xác định được vùng sinh thái nôngnghiệp có các điều kiện tự nhiên thích hợp với sản xuất khoai tây giống, nhằmgóp phần đẩy mạnh sản xuất khoai tây giống để có nguồn khoai tây giống cóchất lượng tốt và giá cả hợp lý với khối lượng lớn ngày càng tăng Từ đó, gópphần không ngừng nâng cao năng suất khoai tây, làm cho sản xuất khoai tây cóhiệu quả kinh tế ngày càng cao, thúc đẩy sản xuất khoai tây ngày càng phát triển.

1.4 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ CHỌN TẠO GIỐNG KHOAI TÂY TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

1.4.1 Đặc tính của cây khoai tây liên quan đến chọn tạo giống

Lai tạo giống khoai tây có ý thức đã dược báo cáo lần đầu tiên vào năm

1807 bởi Knight, bằng cách thụ phấn nhân tạo giữa hai giống khoai tây(Bradshaw và Mackay, 1994) [20] Khoai tây thông thường được nhân giống vôtính Điều này làm cho việc chọn tạo giống khoai tây dễ dàng hơn các cây trồngnhân giống hữu tính Tuy nhiên, cái bất thuận đối với nhà chọn tạo giống khoaitây liên quan tới nhân giống vô tính là ở chỗ phải giữ cho cây được sạch virus ởtất cả các giai đoạn chọn tạo cũng như trong quá trình nhân dòng

1.4.2 Nguồn vật liệu di truyền cho chọn tạo giống khoai tây

Trong chọn tạo giống thực vật nói chung và chọn tạo giống khoai tây nóiriêng, nguồn vật liệu di truyền có thể được sử dụng cho chọn tạo giống là rấtquan trọng May mắn thay, các loài khoai tây thuộc một loại (genus) rất lớn và

rất đa dạng về mặt di truyền, bao gồm 7 loài khoai tây trồng và 228 loài khoai tây dại đã được ghi nhận Trong 7 loài khoai tây trồng, loài Solanum tuberosum

có hai loài phụ đặc biệt quan trọng là S tuberosum ssp tuberosum (Tuberosum group) và S tuberosum ssp andigena (Andigena group) (Hawkes, 1994) [42] Vì

vậy, chọn tạo giống khoai tây có rất nhiều thuận lợi cơ bản về mặt nguồn gene đểthông qua các phương pháp từ truyền thống đến hiện đại, tạo ra những kiểu gene

mới, những biến dị di truyền mới, nhằm chọn ra giống mới có những đặc tínhmong muốn.

a Khoai tây trồng (cultivated potatoes)

Theo Hawkes (1994) [42], có 7 loài khoai tây trồng, thể hiện ở một loạt

bội thể với số nhiễm sắc thể gốc là 12, nằm trong phạm vi từ nhị bội cho tới ngũ

bội bao gồm, nhị bội thể (2n=2x=24) có S stenotonum, S ajanhuiri (Yari) và S.

phureja; tam bội thể (2n=3x=36) có S chaucha và S juzepczukii; tứ bội thể

(2n=4x=48) có S tuberosum (với 2 loài phụ là S tuberosum subsp tuberosum và

S tuberosum subsp andigena) và ngũ bội thể (2n=5x=60) có S curtilobum Bảy

loài khoai tây trồng này được cho là đã tiến hóa từ 4 loài khoai tây hoang dại

gồm có 3 nhị bội thể (S sparsipilum, S leptophyes và S megistacronobum) và 1

tứ bội thể (S acaule)

Một vài loài trong số các loài khoai tây trồng là khá giống nhau, bởi thế

Dodds (1962) [31] phân loại chúng thành các nhóm S tuberosum (S tuberosum subsp tuberosum và S tuberosum subsp andigena) thay vì là các loài khác nhau Loài nhị bội, S stenotonum được trồng từ miền trung Peru tới miền trung

Bolivia được tin là mang tính nguyên thủy nhất, có thể là đã được bắt nguồn từ

loài nhị bội hoang dại, S leptophyes hoặc có thể là từ S canasense, cả hai loại

hãy còn xuất hiện ở phần trung tâm khu vực phân bố của nó Tuy nhiên sự tiến

hóa của khoai tây trồng không dừng lại ở S stenotonum nhưng sự thực chính là bắt đầu từ đó Thể nhị bội S phureja phát triển theo hướng bắc về phía Ecuador, Clombia và Venezuela, trong khi đó, thể tứ bội S tuberosum lại di chuyển về

phía nam Chile (Hawkes, 1994) [42] Hoopes and Plaisted (1987) [48] nhận xétrằng, mặc dầu có tới 8 loài khoai tây trồng nguyên thủy (theo Hawkes, 1994[42], như đã trình bày ở trên, thì là có 7) đã được đưa vào trồng trọt ở vùng núiAndes và hãy còn được trồng cho tới ngày nay Cần phải nhấn mạnh rằng chỉ có

một loài trong chúng, loài Solanum tuberosum L (2n=4x=48, tứ bội thể), đã và

đang được trồng phổ biến trên khắp thế giới

b Khoai tây dại (wild potatoes) và phạm vi thích ứng

Hawkes (1994) [42] cho rằng, khoai tây trồng có các loài hoang dại liênquan nhiều hơn bất kỳ loại cây trồng nào khác Có tới 228 loài khoai tây dại đãđược ghi nhận, nhưng không phải tất cả chúng đều đã được nghiên cứu đầy đủ.Chúng cũng có chứa cùng bộ nhiễm sắc thể gốc (x=12) như các loài khoai tâytrồng, và với phạm vi từ thể nhị bội (diploid, 2n=2x=24) đến thể lục bội(hexaploid (2n=6x=72) Có điều quan trọng đối với các mục đích chọn tạogiống là sự phân bố địa lý rộng rãi của chúng và phạm vi rất lớn về tính thíchnghi về mặt sinh thái Phạm vi phân bố toàn bộ của chúng là từ miền nam nước

Mỹ (Arisona, Colorado, Mexico and Texas) qua Mexico và xuyên quaGuatemala, Honduras, Costarica và miền tây Panama, tất cả đều nằm ở những độcao trung bình hoặc khá cao Ở Nam Mỹ, các loài khoai tây dại được tìm thấydọc theo dãy Andes từ Venezuela qua Columbia, Ecuador, Peru, Bolivia và vùngtây bắc Argentina Chúng cũng có mặt cả ở những vùng thấp thuộc Chile,Argentina, Uruguay, Paraguay và miền nam Brazin Rõ ràng là phạm vi phân bố

đã trải dài từ phía bắc đến phía nam, trải rộng từ đông sang tây, từ nhiều vùngđồng bằng cho đến vùng núi cao từ 3 000 đến 4 500 m Như vậy, với phạm vitồn tại cực kỳ rộng lớn, các loài khoai tây dại đã trở nên thích ứng với nhiều điềukiện ngoại cảnh bất lợi, đã có tính kháng cự mạnh mẽ với nhiều loại sâu bệnh.Mặt khác các loài khoai tây trồng, đã tiến hóa trong một phạm vi hẹp ở các vùng

ôn đới và như vậy, thường không có khả năng chống lại các loại sâu bệnh xuấthiện trong phạm trồng trọt rất rộng lớn Bởi thế, sự hiểu biết về phạm vi địa lýsinh thái rộng lớn của các loài khoai tây dại có thể giúp cho thấy được nhu cầu

sử dụng các loài khoai tây dại trong việc chọn tạo giống hiện đại

c Các dạng bố mẹ chủ yếu trong chọn tạo giống khoai tây

Trong chọn tạo giống khoai tây, có bốn dạng bố mẹ thường được sử dụngbao gồm các giống Tuberosum, các giống Andigena, các loài khoai tây trồng nhịbội và các loài khoai tây dại Ngày nay, người ta đã đồng ý chung rằng, ở hầu

hết các nơi trên thế giới, một giống Tuberosum, thuộc S tuberosum ssp.

tuberosum, có thể cho năng suất cao trong các điều kiện ngày dài, phải là một

trong các bố mẹ của một cặp lai, nếu đặc tính mong muốn không thể tìm thấyđược ở các giống Tuberosum, thì nguồn tiếp đó phải là Andigena nếu có thể.Nếu không có ở Andigena, thì mới đến lượt dạng khoai tây trồng nhị bội thể vàkhoai tây dại là một dạng bố mẹ cuối cùng (Howard, 1982) [50] Trong đề tàinghiên cứu này, các vật liệu Andigena kháng virus và kháng bệnh mốc sương đãđược sử dụng làm bố mẹ

Nhóm khoai tây Tuberosum

Như đã trình bày ở trên, trong số 7 loài khoai tây trồng, chỉ có loài phụ S.

tuberosum ssp tuberosum (nhóm Tuberosum) là được trồng phổ biến ở khắp nơi

trên thế giới Tuy nhiên, nền di truyền của các giống Tuberosum ở châu Âu vàBắc Mỹ là hẹp (Bradshaw và Mackay, 1994 [20]; Hoopes and Plaisted, 1987)[48] Trong khi đó, Andigena, nhóm giống khoai tây trồng ở Vùng cao Andes

(loài phụ Solanum tuberosum subsp andigena) lại giàu về biến dị di truyền đối

với nhiều tính trạng

Nhóm khoai tây Andigena

Về quan hệ tiến hóa, sự lai tự nhiên (natural hybridization) giữa loài

Solanum stenotonum (2n=2x=24), nhị bội thể, với loài khoai tây dại Solanum sparsipilum (2n=2x=24), nhị bội thể, được nối tiếp bởi quá trình nhân đôi nhiễm

sắc thể đã tạo ra Solanum tuberosum subsp andigena (2n=4x=48), tứ bội thể

(Hawkes, 1994) [42]

Về mặt hình thái và một số đặc tính cơ bản khác, ta có thể thấy rất rõ sựkhác nhau giữa các giống thuộc nhóm Tuberosum với các giống thuộc nhómAndigena Các giống thuộc nhóm Tuberosum thích ứng với ngày dài (long day),góc lá rộng, phiến lá chét rộng, tia củ ngắn, thân cây và củ ít có màu sắc tím hoặctía, mắt củ nông Khác với các giống Tuberosum, các giống Andigena thích ứngvới ngày ngắn (short day), có góc lá hẹp, phiến lá hẹp, nhiều lá chét, đầu lá chéthơi nhọn, tia củ dài, thân, cuống lá và mắt củ thường có nhiều sắc tố tím hoặc tía,nhiều giống có mắt củ sâu.

Neotuberosum

Andigena có nền di truyền rộng, giàu biến dị di truyền nhưng lại có sựmẫn cảm với độ dài ngày làm cho nó không thích hợp ngay với các chương trìnhchọn tạo giống ở các vùng ôn đới Trước hết, nó cần phải được trải qua một sốchu kỳ chọn lọc theo chu kỳ (recurrent selection) để có thể thích ứng với điềukiện ngày dài, ra củ tốt và có dạng củ có khả năng chấp nhận được (Plaisted,

1971 và Simmonds, 1966; trích dẫn bởi Hoopes and Plaisted, 1987) [48] Một sốchương trình chọn tạo giống ở các vùng ôn đới từ nhiều năm về trước đã có cácquần thể Andigena thích nghi tốt với các điều kiện ngày dài (Hoopes andPlaisted, 1987) [48] Các quần thể Andigena mới này được gọi là Neotuberosum

Năm 1959, Simmonds ở Anh quốc đã bắt đầu một thí nghiệm nhằm mởrộng nền di truyền của Tuberosum và để thử nghiệm giả thuyết rằng nhómTuberosum sự thực đã tiến hóa bởi chọn lọc từ Andigena, bằng cách lai tạo vàchọn lọc, một quần thể có nền Andigena có thể tạo ra các bố mẹ có khả năng đưatrực tiếp vào các chương trình chọn tạo giống hiện đại (Simmmonds, 1963) [72]

Bradshaw và Mackay, 1994, đã đề cập rằng một chương trình tương tự đãđược bắt đầu ở Mỹ bởi Plaisted năm 1963 bằng các vật liệu do Simmonds cung

cấp (Rasco và các dồng tác giả, 1980 [66]; Plaisted, 1987 [65]); bởi Maris (1989)

[59] vào năm 1967 ở Hà Lan và bởi Tarn vào năm 1968 ở Canada (Glendinning,

1987) [39] Các quần thể này đã tách rời hẳn từ vật liệu nguồn gốc của chúng vàhiện được gọi là Neotuberosum Các chương trình này đã cho thấy rằng thôngqua chọn lọc hàng loạt một cách đơn giản ở vùng vĩ tuyến Bắc, dưới các điềukiện mùa hè ngày dài, Andigena sẽ thích nghi và tạo ra những bố mẹ phù hợpvới việc đưa trực tiếp vào các chương trình chọn tạo giống khoai tây hiện đại

Từ những nội dung trình bày ở trên, có thể suy luận rằng, những giốngkhoai tây thuộc nhóm Andigena chưa thích ứng lắm với điều kiện ngày tươngđối dài trong vụ Xuân ở Vùng cao phía Bắc Việt Nam, thông qua lai tạo và chọnlọc một số chu kỳ theo phương pháp chọn lọc theo chu kỳ (recurrent selection),tính thích ứng với độ dài ngày của các vật liệu Andigena này có thể được cảitiến Điều này có nghĩa là, nguồn vật liệu Andigena, có thể được dùng làm bố mẹ

để lai tạo và chọn lọc ra những giống mới thích nghi cả với vụ Đông (ngày ngắn)

ở đồng bằng và vụ Xuân (ngày tương đối dài) ở Vùng cao phía Bắc Việt Nam

Có thể nhấn mạnh rằng, ở các tỉnh phía Bắc Việt Nam, một giống khoai tây ưu

tú, phải là giống khoai tây vừa cho năng suất cao trong vụ Đông ở Đồng bằngBắc bộ, vừa cho năng suất cao trong vụ Xuân ở Vùng cao phía Bắc để thuận tiệncho việc sản xuất khoai tây giống ở Vùng cao phía Bắc và cung ứng khoai tâygiống cho Đồng bằng Bắc bộ Hay nói một cách khác là nó phải có tính thíchứng rộng Đây là một trong những vấn đề được đặt ra và thực hiện trong các nộidung chọn tạo giống và nhân giống của đề tài Vì vậy, trong phạm vi nội dungnghiên cứu của đề tài, chọn tạo giống khoai tây ở Vùng cao phía Bắc lại đượcnghiên cứu ở cả ở hai vùng sinh thái nông nghiệp là Đồng bằng Bắc bộ và Vùngcao phía Bắc

1.4.3 Các mục tiêu chọn tạo giống

Việc xác định mục tiêu chọn tạo giống là điều quan trọng đầu tiên đối vớimột chương trình chọn tạo giống Mỗi một giống đang được trồng trong sản xuấtđều có những nhược điểm nào đó và điều này cũng đúng ngay cả đối với các

giống trồng trong tương lai (Hoopes và Plaisted, 1987) [48] Cũng giống nhưhầu hết các loại cây trồng khác, khoai tây có nhiều loại sâu bệnh phá hại và nhưvậy, cơ hội để tạo ra một giống hoàn hảo với năng suất cao, chất lượng tốt vàchống chịu với tất cả các loại sâu bệnh là rất nhỏ (Howard, 1982) [50] Đúng lànhư vậy, Simmonds, 1979 [72] cho rằng không có giống hoàn hảo, chỉ có thểchọn tạo ra được những giống có thể sử dụng được mà thôi.

Sau khi đã xác định được mục tiêu chọn tạo giống, cần phải xác định cáctính trạng cần chọn tạo Đối với khoai tây, có thể dễ dàng liệt kê ra được tối thiểu

20 tính trạng mong muốn ở một giống trồng mới Về mặt lý thuyết, nếu như tất

cả các tính trạng này có thể được tổ hợp vào một cặp lai, và nếu một phần tư cáccon lai với mỗi con có một trong đặc tính ở mức mong muốn, chỉ có khoảng một

cá thể trong số một ngàn tỷ có thể có 20 tính trạng Ngay cả nếu nếu chọn lọc ởmức 50% là đạt yêu cầu đối với mỗi tính trạng, chỉ có một kiểu gen (genotype)trong số một triệu có thể có thể kết hợp được cả 20 đặc tính mà thôi Trên thực

tế, các mức chọn lọc thường là ở từ 5 đến 10% đối với nhiều tính trạng, tiếp theo

là chọn lọc tiếp để tìm ra các kiểu gene mong muốn (Hoopes and Plaisted, 1987)[48] Vì vậy mà Howard, 1978 [49] đã nhấn mạnh rằng, cần phải có đầu óc thực

tế trong việc đưa ra các mục tiêu chọn tạo giống Thay vì chọn tạo ra giống hoànhảo, nhà chọn tạo giống nên chọn tạo ra những giống trồng không quá hoàn hảo.Đối với giống mới, nó chỉ cần tối thiểu là hơn giống cũ ở một tính trạng màkhông kém giống cũ ở bất cứ một tính trạng quan trọng nào Từ khoảng 1 triệucây con (genotypes) mới có thể chọn được ra một giống mới Một giống mớikhông cần phải thay toàn bộ các giống đang tồn tại Nó nên có khả năng phù hợp

về một số khía cạnh nào đó trong hệ thống sản xuất và thương mại, không cầnthiết phải toàn diện (Hoopes and Plaisted, 1987) [48]

a Năng suất cao

Năng suất cao là một mục tiêu chủ yếu đối với bất kỳ chương trình chọntạo giống khoai tây nào Củ khoai tây phải khá đồng đều về kích thước và dạng

củ Dạng củ nhẵn và mắt nông thường được ưa thích (Hoopes và Plaisted, 1987)[48] Ở Anh quốc, đối với khoai tây chính vụ, con số từ 12 đến 18 củ trên mộtcây là đảm bảo cho năng suất cao với cỡ củ đẹp

b Chất lượng tốt

Chất lượng của khoai tây được thể hiện chủ yếu ở dạng củ, cỡ củ, độ sâumắt củ, hàm lượng chất khô, hàm lượng đường khử, màu ruột củ, chất lượng ăn,tính chống chịu các loại bệnh, tổn thương cơ giới và lục hóa Hàm lượng chấtkhô là một đặc tính cực kỳ quan trọng đối với khoai tây, nó có liên quan đếnnhiều đặc tính chất lượng khác như kết cấu (texture), sự thích hợp với chế biến

và mức độ bị tổn hại do va chạm cơ giới Hàm lượng chất khô là một tính trạng

đa gen và hàm lượng chất khô cao có tính trội so với hàm lượng chất khô thấp(Akeley và Stevenson, 1944) [14] Đối với khoai tây chế biến, hàm lượng chấtkhô phải cao (từ 21 dến 22% khối lượng tươi) Hàm lượng đường khử khoảng0,10% khối lượng tươi là là lý tuởng đối với chế biến khoai tây rán ròn(chips/crisps) và cao hơn 0,33% là không thể chấp nhận được (Dale and Mackay,1994) [28] Beukema và Vander Zaag, 1990 [18] cho rằng hàm lượng đường khửkhông được quá 0,20% trọng lượng tươi đối với khoai tây rán giòn (chips/crisps)

và 0,40% đối với khoai tây rán kiểu Pháp (french fries) Mùi thơm của khoai tâycũng là một đặc tính quan trọng đối với người tiêu dùng Những yếu tố có ảnhhưởng đến mùi thơm nói chung bao gồm mùi thơm, vị và cấu trúc (Dale andMackay, 1994) [28]

Ở Việt Nam, để phát triển chế biến khoai tây, việc nghiên cứu chọn tạo

ra các giống khoai tây có khả năng làm nguyên liệu cho công nghiệp chế biến

là rất cần thiết và cũng là một trong những công việc đầu tiên phải làm (Hồng,2012) [1]

c Chống chịu sâu bệnh

Tính chống bệnh có thể là cách vừa để tăng năng suất vừa để duy trì năngsuất với mức chi phí sản xuất thấp (Hoopes và Plaisted, 1987) [48] Sử dụng cácgiống chống sâu bệnh thường là phương pháp tốt nhất để phòng trừ sâu bệnh(Howard, 1982) [50] Về nguồn gene chống bệnh, Vavilov, 1949 [89] cho rằngcác trung tâm nguồn gen của các loài cây trồng là những nơi tốt nhất để tìm racác gene chống bệnh Thực vậy, các loài khoai tây dại có một phạm vi sống rấtrộng lớn từ Trung Mỹ đến Nam Mỹ, nơi chúng đã trở nên thích nghi với các yếu

tố bất thuận của môi trường và đã phát triển tính chống chịu mạnh mẽ đối vớinhiều loại sâu bệnh (Hawkes, 1994) [42] Việc nhận biết Trung và Nam Mỹ là

các trung tâm khởi nguyên của loại (genus) Solanum, cũng như của các nguồn

gene chủ yếu chống lại các loại sâu bệnh còn bị thiếu ở các giống khoai tây châu

Âu, đã dẫn đến hàng loạt các chuyến đi thu thập các nguồn vật liệu di truyềnkhoai tây bắt đầu bởi các nhà khoa học Nga trong những năm 1920 Một số cáctập đoàn nguồn gene khoai tây đã được thiết lập trên thế giới như, tập đoànVavilov ở Nga, Ngân hàng gene Hà Lan - Đức ở Braunsweig, Đức, Gross-Lusewitz, Đức, tập đoàn khoai tây của khối thinh vượng chung (CPC) ở Anhquốc, Sturgeon Bay ở Mỹ, Bancarce ở Argentina, Valdivia ở Chile, và tập đoànkhoai tây thế giới tại Trung tâm Khoai tây Quốc tế (CIP) ở Peru (Bradshaw vàMackay, 1994) [20]

Như vậy, nguồn vật liệu Andigena chống bệnh virus và bệnh mốc sươngnhập từ CIP, năm 2005, với nền di truyền rộng, là rất có giá trị để chọn tạo ra cácgiống khoai tây mong muốn

Di truyền và chọn tạo giống chống bệnh mốc sương (Phytophthora infestans (Mont.) de Bary)

Có thể bệnh mốc sương khoai tây là một bệnh khoai tây quan trọng nhấttrên thế giới, trừ những vùng nhiệt đới khô nóng (Hooker, 1981) Bệnh mốcsương còn có tầm quan trọng hơn đối với những Vùng cao nhiệt đới ẩm nơi màbệnh này là một trở ngại lớn đối với sản xuất khoai tây (Ross, 1986) [67]

Trước kia, người ta chỉ thấy kiểu sinh sản hữu tính (mating type A2) của

nấm bệnh Phytophthora infestans ở thung lũng Toluca, Mexico; những vùng

trồng khoai tây còn lại của thế giới được xem như là chỉ có kiểu sinh sản vô tính(mating type A1) Tuy nhiên, trong những năm 1980, người ta đã phát hiện ra

rằng kiểu sinh sản hữu tính của Phytophthora infestans đã có cả ở các nước

châu Âu, Trung Đông, châu Á và Nam Mỹ (Spielman và các đồng tác giả, 1991)

[75] và cả ở Mỹ và Canada (Deahl và các đồng tác giả, 1991) [29] Với kiểu sinh

sản hữu tính, nấm bệnh mốc sương có nhiều độc tính hơn, gây bệnh dữ dội hơn

và có khả năng kháng lại một số thuốc trừ nấm Điều này làm cho việc kiểm soátbệnh mốc sương bằng mọi biện pháp, trong đó có chọn tạo giống, trở nên khókhăn hơn Tuy vậy, chọn tạo giống và sử dụng giống chống bệnh mốc sương đã,đang và sẽ vẫn là một phương pháp kiểm soát bệnh mốc sương có hiệu quả nhất

và có nhiều triển vọng

Trong mối quan hệ ký chủ và vật ký sinh, Vander Plank đã đưa ra một cặpthuật ngữ, tính chống dọc (vertical resistance, VR) và tính chống ngang(horizontal resistance, HR) với việc phân loại dựa trên một số đặc điểm của tínhchống (Vander Plank 1963 [85], 1968 [86]) Theo Vander Plank, VR có tính chấtchuyên nòi riêng biệt, không lâu dài và bền vững, đơn gen, có tính chất gen đốigen, biểu thị toàn bộ và làm chậm dịch bệnh; HR không có tính chất chuyên nòi,bền vững, đa gen, không gen đối gen, biểu thị không toàn bộ và làm giảm tốc độnhiễm bệnh (Parlevliet and Niks, 1989) [64] Vander Plank, 1984, đã làm rõquan niệm của ông về mặt dịch tễ học Về thuật ngữ, VR cũng còn được gọi làtính chống siêu nhậy (hypersensitivity), chống không đồng đều, chống với genechính, chống chuyên nòi, trong khi HR cũng còn được gọi là chống từng phần,chống tổng hợp, chống trên đồng ruộng, chống lâu dài, chống đa gene, chống vớigene phụ, chống đồng đều, chống không chuyên nòi và chống làm giảm tốc độ.Các thuật ngữ VR và HR hiện nay được chấp nhận một cách rông rãi (Simmonds

1979 [73] và Singh, 1983 [74])

Trong các chương trình chọn tạo giống khoai tây gần đây và hiện nay,chọn tạo giống khoai tây chống bệnh mốc sương được định hướng theo chọn tạogiống có tính chống ngang (HR), tính chống bền vững Các dòng khoai tâyAndigena chống bệnh mốc sương nhập từ CIP năm 2005 là những dòng khoaitây đã được chọn tạo theo hướng có tính chống ngang (HR).

Di truyền và chọn tạo giống chống bệnh virus

Các loại virus là những sinh vật gây bệnh khoai tây quan trọng Việc sửdụng các giống chống bệnh là một trong những cách có hiệu quả nhất làm giảm

đi những mất mát do chúng gây ra (Swiezynski, 1994) [79] Có tới 36 loại vius

và viroid hại khoai tây (Stevenson và các đồng tác giả, 2001) [76] Người ta vẫnchưa hiểu biết nhiều về tương tác giữa virus và khoai tây dẫn đến tính chốngbệnh như thế nào, cho dù chúng đang được nghiên cứu một cách mạnh mẽ(Swiezynski, 1994) [79]

Đối với các loại bệnh virus, có nhiều kiểu chống bệnh khác nhau Biến dị

di truyền cả ở virus và ký chủ có thể ảnh hưởng đến mức độ chống nếu tác độngtới sự tương tác giữa virus và cây Mức độ chống cũng còn có thể phụ thuộc vàocác điều kiện mà trong đó virus và cây tương tác Nhiều kiểu khác nhau vànhiều mức khác nhau của tính chống virus diễn ra ở cây khoai tây Các thuật ngữđược dùng để định nghĩa chúng thường là không chính xác (Swiezynski, 1994)[79] Chọn tạo giống chống bệnh virus là một trong những phương pháp cơ bảnnhất để kiểm soát bệnh virus, nâng cao năng suất khoai tây Trong số các dòngAndigena, nhập từ CIP năm 2005, được sử dụng trong đề tài nghiên cứu này,nhóm các dòng chống bệnh virus đã được dùng làm bố mẹ cho lai tạo giống

1.4.4 Phương pháp chọn tạo giống truyền thống

a Lai hữu tính thông qua phương pháp chọn lọc theo chu kỳ (recurrent selection)