Nghiên cứu nguồn vật liệu khởi đầu cho tạo giống cà chua ưu thế lai phục vụ chế biến ở đồng bằng sông hồng

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA 1.1 Nguồn gốc, sự phát triển sản xuất và phân loại thực vật của cà chua 51.1.1 Nguồn gốc, tình hình phát triển sản xuất 5 1.2 Nguồn gen

DƯƠNG KIM THOA

NGHIÊN CỨU NGUỒN VẬT LIỆU KHỞI ðẦU CHO TẠO GIỐNG CÀ CHUA ƯU THẾ LAI PHỤC VỤ CHẾ BIẾN Ở ðỒNG BẰNG SÔNG HỒNG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng

Mã số: 62 62 05 01

Người hướng dẫn: 1 PGS TS Nguyễn Hồng Minh

2 GS.TS Trần Khắc Thi

HÀ NỘI - 2012

LỜI CAM ðOAN

- Tôi xin cam ñoan rằng, ñây là công trình nghiên cứu của tôi Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án này là trung thực và chưa từng ñược công bố trong bất kỳ một công trình nào khác

Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận án

ñã ñược cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận án này ñều ñược

chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả luận án

Dương Kim Thoa

Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh ựạo Viện Nghiên cứu Rau - Quả, Viện đào tạo Sau ựại học, các thầy cô giáo Bộ môn Di truyền Giống, Khoa Nông học - Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội ựã giúp ựỡ và tạo mọi ựiều kiện thuận lợi ựể tôi hoàn thành công trình nghiên cứu này

Tôi xin trân trọng cảm ơn Vụ Khoa học Công nghệ và Môi trường, Bộ Nông

nghiệp và PTNT, GS.TS Trần Khắc Thi chủ nhiệm ựề tài: ỘNghiên cứu chọn tạo giống và kỹ thuật sản xuất tiên tiến cho một số loại rau chủ lực phục vụ cho nội tiêu

và xuất khẩu (cà chua, dưa chuột, mướp ựắng, dưa hấu và ớt)Ợ ựã hỗ trợ kinh phắ

ựể thực hiện ựề tài nghiên cứu này

Tôi xin chân thành cảm ơn các anh chị em Bộ môn nghiên cứu Rau và cây gia vị, Viện Nghiên cứu Rau quả, các sinh viên thực tập tốt nghiệp từ khóa 47 ựến khóa 51 trường đại học Nông nghiệp Hà Nội ựã cộng tác giúp ựỡ tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu

Tôi xin chân thành cám ơn sự giúp ựỡ của Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn Hải Phòng, Hội nông dân tỉnh Bắc Ninh, ban chủ nhiệm các hợp tác xã đoàn Xá, Huyện Kiến Thụy, HTX Cấp tiến, Huyện Tiên Lãng,-Hải Phòng, HTX Tân chi, Tiên Du- Bắc Ninh ựã tạo ựiều kiện thuận lợi ựể tôi thực hiện và hoàn thành luận án

Sau cùng là gia ựình ựã luôn bên cạnh ựộng viên khắch lệ, tạo ựiều kiện về thời gian, công sức và kinh phắ ựể tôi hoàn thành công trình nghiên cứu này

Tôi xin chân thành cám ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2012

Tác giả

Dương KimThoa

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

1.1 Nguồn gốc, sự phát triển sản xuất và phân loại thực vật của cà chua 51.1.1 Nguồn gốc, tình hình phát triển sản xuất 5

1.2 Nguồn gen cây cà chua và sử dụng nguồn gen trong chọn tạo giống 15

1.2.2 Nghiên cứu tạo nguồn vật liệu khởi ñầu trong chọn tạo giống

1.4 Tạo giống cà chua ở Việt Nam 45

1.4.2 Tạo giống cà chua UTL cho chế biến tại Việt nam 50CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU- NỘI DUNG ỜPHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 54

3.1 đánh giá tập ựoàn các dòng, giống cà chua về hình thái, sinh

trưởng, phát triển, sâu bệnh hại, năng suất và phẩm chất quả 653.1.1 Phân nhóm các mẫu giống cà chua theo thời gian sinh trưởng 653.1.2 Phân nhóm các mẫu giống theo các ựặc ựiểm sinh trưởng,

3.1.3 Phân nhóm các mẫu giống theo mức ựộ nhiễm một số sâu

3.1.4 Phân nhóm các mẫu giống cà chua theo các yếu tố cấu thành

3.1.5 Phân nhóm các mẫu giống cà chua theo một số ựặc ựiểm về

3.2 đánh giá ựa dạng di truyền của các mẫu giống cà chua bằng

3.3.2 Phân tắch nhóm của 34 dòng cà chua dựa trên dữ liệu sản

3.3 Nghiên cứu biểu hiện di truyền các tính trạng cơ bản liên quan tới

năng suất, chất lượng quả ở thế hệ F1 và ñánh giá các khả năng kết hợp của các dòng, giống trong hệ thống lai ñỉnh và lai diallel 793.3.1 Nghiên cứu các KNKH và biểu hiện di truyền một số tính

trạng ở ñời F1 của các dòng, giống cà chua trong hệ thống lai

3.3.2 Nghiên cứu biểu hiện ưu thế lai và khả năng kết hợp của các

dòng, giống cà chua trong hệ thống lai diallel 1023.4 Kết quả thử nghiệm các tổ hợp lai cà chua ở một số mùa vụ và

3.4.1 Thử nghiệm các tổ hợp lai cà chua ở các thời vụ 1163.4.2 Kết quả xây dựng mô hình sản xuất giống cà chua HPT10 tại

Danh mục công trình ñã công bố có liên quan ñến luận án 136

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIÊT TẮT

AFLP Amplified Flagment Length Polymorphism AVRDC Trung tâm nghiên cứu và phát triển rau thế giới

DNA Deoxyribonucleic acid

FAO Food and Agriculture Organization

GCA General combinaing ability

ISSR Inter - Simple Sequence Repeat

PCR Polymerase Chain Reaction

QTLs Quantitative trait loci

RAPD Random Amplified Polymorphic DNA

RFLP Restriction Fragment Length Polymorphisms SCA Specific combining ability

SCAR Sequence characterized amplified region

SRAP Sequence - related amplified polymorphism SSR Simple Sequence Repeat

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

TNHHTM&SX Trách nghiệm hữu hạn thương mại và sản xuất TYLCV Virus xoăn vàng lá cà chua

VLKð Vật liệu khởi ñầu

1.6 Tình hình lưu giữ nguồn gen cà chua trên thế giới 181.7 Các yêu cầu của chọn giống cà chua chế biến theo hướng sử dụng 262.1 Danh sách các dòng, giống cà chua tham gia thí nghiệm 542.2 Danh sách các primer sử dụng trong phương pháp SSR marker 563.1 Phân nhóm các mẫu giống cà chua theo thời gian sinh trưởng 663.2 Phân nhóm các mẫu giống cà chua theo một số ñặc ñiểm nông

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

3.7 Phân nhóm các mẫu giống cà chua trên cơ sở phân tích ña dạng

3.8 Khả năng kết hợp về tính trạng số quả/cây của các dòng cà chua

3.9 Ưu thế lai và ñộ trội về tính trạng số quả/cây của các tổ hợp lai

thu ñược trong phép lai ñỉnh vụ thu ñông năm 2007 853.10 Khả năng kết hợp về năng suất cá thể của các dòng cà chua trong

3.11 Ưu thế lai và ñộ trội về tính trạng năng suất cá thể của các tổ hợp

lai thu ñược trong phép lai ñỉnh vụ thu ñông năm 2007 893.12 Khả năng kết hợp về tính trạng hàm lượng chất khô hòa tan (ðộ Brix)

của các dòng cà chua trong phép lai ñỉnh vụ thu ñông năm 2007 903.13 Ưu thế lai và ñộ trội về tính trạng hàm lượng chất khô hòa tan (ðộ

Brix) của các tổ hợp lai trong phép lai ñỉnh vụ thu ñông năm 2007 923.14 Ưu thế lai và ñộ trội về tính trạng ñộ dầy cùi của các tổ hợp lai

thu ñược trong phép lai ñỉnh vụ thu ñông năm 2007 933.15 Ưu thế lai và ñộ trội về tính trạng số ngăn ô của các tổ hợp lai thu

ñược trong phép lai ñỉnh vụ thu ñông năm 2007 953.16 Tương quan giữa một số tính trạng cấu trúc và chất lượng quả cà

chua của các tổ hợp lai trong phép lai ñỉnh vụ thu ñông 2007 973.17 Kết quả chọn lọc các tổ hợp lai triển vọng có trợ giúp của chỉ số

3.18 Biểu hiện của các dòng cà chua có KNKHC cao trong phân tích

ña dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử và ñánh giá KNKH 993.19 Một số ñặc ñiểm sinh trưởng và mức ñộ nhiễm sâu bệnh hại của

các dòng bố mẹ và các tổ hợp lai trong phép lai diallen vụ thu

3.20 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng bố mẹ

và các tổ hợp lai trong phép lai diallen vụ thu ñông năm 2009 104

3.21 ðặc ñiểm hình thái, chất lượng quả của các dòng bố mẹ và tổ hợp

lai trong phép lai diallen vụ thu ñông năm 2009 1063.22 Ưu thế lai về tính trạng tỷ lệ ñậu quả trong phép lai diallen vụ thu

3.26 Ưu thế lai về tính trạng khối lượng trung bình quả trong phép lai

3.27 Giá trị khả năng kết hợp giữa các dòng bố mẹ theo tính trạng

3.28 Ưu thế lai về tính trạng năng suất cá thể trong phép lai diallen vụ

3.29 Giá trị khả năng kết hợp giữa các dòng bố mẹ theo tính trạng

3.30 Ưu thế lai về tính trạng hàm lượng chất khô hòa tan trong phép

3.31 Giá trị khả năng kết hợp giữa các dòng bố mẹ theo tính trạng

3.32 Ưu thế lai về tính trạng ñộ dày thịt quả trong phép lai diallen vụ

3.33 Mức ñộ bị hại bởi sâu ñục quả và tỷ lệ nứt quả của các tổ hợp lai

3.34 Mức ñộ nhiễm bệnh sương mai và bệnh virus trên ñồng ruộng

3.35 Tỷ lệ ñậu quả, số quả/cây, khối lượng trung bình quả của các tổ

3.36 Năng suất và hàm lượng chất khô hòa tan (Brix) của các tổ hợp

3.37 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu hóa sinh quả của các tổ hợp lai

3.38 Một số ñặc ñiểm của các tổ hợp lai triển vọng tuyển chọn ở các

3.39 Một số ñặc ñiểm của giống HPT10 và các giống ñối chứng ở các

3.40 ðặc ñiểm sinh trưởng, mức ñộ nhiễm một số bệnh trên ñồng

ruộng của giống cà chua HPT10 tại các ñiểm thử nghiệm 1303.41 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống cà chua

DANH MỤC CÁC HÌNH

1.1 Các nước xuất khẩu cà chua ñóng hộp lớn nhất trên thế giới 111.2 Các nước nhập khẩu cà chua ñóng hộp lớn nhất thế giới 123.1 Kết quả ñiện di sản phẩm PCR với primer TG370 trên gel

3.2 Kết quả ñiện di sản phẩm PCR với primer cachuaL3 trên gel

3.3 Kết quả phân nhóm các mẫu giống cà chua trên cơ sở phân tích

3.4 Một số dòng cà chua có khả năng kết hợp chung cao 1013.5 Năng suất thực thu của các tổ hợp lai cà chua ở các vụ trồng 1223.6 Hàm lượng chất khô hòa tan của các tổ hợp lai cà chua ở các vụ trồng 1243.7 Một số hình ảnh giống cà chua HPT10 và giống ñối chứng 133

MỞ ðẦU

1 Tính cấp thiết của ñề tài

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

tích và sản lượng lớn nhất trong các loài rau trồng hiện nay trên thế giới Quả

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

có giá trị dược lý không thể phủ nhận ðặc biệt Lycopen-một hợp chất có nhiều trong cà chua, không phân hủy khi nấu chín có tác dụng chống ôxy hoá tốt nhất so với các loại rau quả khác trong cơ thể con người

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

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

Ở Việt Nam, diện tích trồng cà chua biến ñộng từ 20.000 ñến 24.000 ha tập trung tại ñồng bằng Sông Hồng còn ở miền Nam cà chua ñược trồng chủ yếu ở Lâm ðồng Năng suất bình quân của các giống cà chua ñịa phương không cao chỉ từ 20 – 24 tấn/ha trong khi các giống cà chua lai có năng suất cao hơn từ 35 – 40 tấn/ha (Tổng cục thống kê, 2008-2010)[34]

Năm 2010, riêng tỉnh Lâm ñồng diện tích trồng cà chua ñã lên tới 5.000

ha với năng suất trung bình 70 tấn/ha, sản lượng 350.000 tấn (Cục Thống kê

Lâm ðồng, 2010) Với tiềm năng cho việc phát triển cà chua lớn như vậy mà chỉ tập trung cho tiêu dùng trong nước và phục vụ cho ăn tươi dẫn ñến giá cà chua giảm có khi chỉ khoảng 500-700ñ/kg tại nơi sản xuất, không khích lệ ñược người nông dân Chính vì vậy, ñể phát triển sản xuất lâu dài và bền vững cần phải có các giải pháp ñồng bộ, hợp lý ñể phát triển cà chua không chỉ cho tiêu dùng trong nước mà còn cho cả chế biến và xuất khẩu

Theo số liệu của Tổ chức Nông lương liên hiệp quốc (FAO, 2011)[35], năm 2009 với diện tích gieo trồng 4,393 triệu ha, năng suất 348 tạ/ha, sản lượng thu hoạch ñạt 152.956 triệu tấn cà chua ñã ñảm bảo cho bình quân ñầu người xấp xỉ 25 kg/năm, trong khi ñó theo số liệu của Tổng cục Thống kê năm 2010, sản lượng cà chua sản xuất năm cao nhất (2009) ở nước ta là 494.332 tấn, cũng chỉ mới ñảm bảo bình quân ñầu người xấp xỉ 6 kg/năm, bằng 24% so với trung bình toàn thế giới Có rất nhiều nguyên nhân của sự hạn chế này như sản xuất tập trung trong vụ ñông xuân chiếm 50% thời gian/năm (tháng 10-3), tập quán tiêu dùng ñơn ñiệu, chủ yếu sử dụng cà chua

ñể nấu nướng, công nghệ sau thu hoạch còn yếu…song nổi bật hơn cả là năng suất và hiệu quả còn thấp do thiếu bộ giống và quy trình canh tác phù hợp cho các vụ trồng, cho mỗi vùng sinh thái và cho các mục ñích sử dụng khác nhau như nấu nướng, ăn tươi, chế biến công nghiệp, xuất khẩu tươi…

Việc thay ñổi tập quán tiêu dùng, tăng tỷ lệ cà chua chế biến sẽ kéo theo sự gia tăng nhu cầu sản phẩm cà chua, kích thích sản xuất phát triển Bên cạnh việc xây dựng các xí nghiệp chế biến cho các vùng cà chua trọng ñiểm ở ðồng bằng Sông Hồng và tỉnh Lâm ðồng như ñang triển khai những năm gần ñây, việc tạo ra bộ giống tốt phục vụ cho mục ñích này là yêu cầu cấp bách hiện nay của ngành

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

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

tài: ỘNghiên cứu nguồn vật liệu khởi ựầu cho tạo giống cà chua ưu thế lai phục vụ chế biến ở ựồng bằng sông HồngỢ

2 Mục tiêu nghiên cứu của ựề tài

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

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

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

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

3.1 Ý nghĩa khoa học

- đây là công trình nghiên cứu có hệ thống về ựánh giá, phân lập và sử dụng nguồn vật liệu phuc vụ cho chọn tạo giống cà chua ưu thế lai chế biến tại ựiều kiện sinh thái miền Bắc Việt Nam

- Kết quả nghiên cứu của ựề tài sẽ bổ sung thêm cơ sở lý luận và phương pháp ựánh giá, sử dụng nguồn vật liệu chọn giống hợp lý cho tạo giống cà chua UTL chế biến tại ựiều kiện miền Bắc Việt Nam

597,6 - 650,7 tạ/ha vụ thu đơng và 554,6 tạ/ha vụ xuân hè sớm, dạng quả hình trụ trịn (chỉ số dạng quả I=1,05), màu đỏ đẹp ở các vụ trồng, độ pH thấp 4,03, hàm lượng chất khơ hịa tan cao (5,18-5,44 độ Brix), độ nhớt và các chỉ tiêu hĩa sinh cao thích hợp cho chế biến cơ đặc đồng thời được được người tiêu dùng ưa chuộng

4 Những đĩng gĩp mới của luận án

- Phân nhĩm các mẫu giống cà chua trong tập đồn theo các mục tiêu chế biến khác nhau với các đặc điểm giá trị như mức độ ra hoa, chín sớm tập trung, năng suất cao, hàm lượng chất khơ hịa tan cao, khả năng chống chịu tốt với bệnh hại đặc biệt là bệnh Virus xoăn vàng lá cà chua, phục vụ cơng tác chọn tạo giống cà chua chế biến UTL

- Xác định được 6 dịng cà chua cĩ khả năng kết hợp chung cao về tính trạng số quả/cây, năng suất cá thể và hàm lượng chất khơ hịa tan, trong đĩ dịng D6 cĩ khả năng chống chịu tốt với bệnh virus xoăn vàng lá cà chua ở điều kiện đồng ruộng cĩ thể sử dụng cho nghiên cứu tạo giống cà chua chế biến tăng khả năng chịu bệnh ở điều kiện Miền bắc Việt nam

- Tuyển chọn được một số tổ hợp lai triển vọng ở các thời vụ trồng, xác định được tổ hợp lai HPT10 cĩ năng suất cao, chất lượng tốt, thích hợp cho chế biến cơ đặc sản xuất thử và phát triển tại một số địa phương

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

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

1.1.1 Nguồn gốc, tình hình phát triển sản xuất

Cà chua là một loại rau ăn quả ựược trồng khắp các nước trên thế giới

từ xắch ựạo tới bắc cực như Alaska Theo tài liệu nghiên cứu của nhiều tác giả cho rằng: Bờ biển Tây Nam Mỹ nằm giữa dãy núi Andes và biển, trải dài từ Ecuador ựến Peru là trung tâm khởi nguyên của cà chua (Dẫn theo Mai Phương Anh, 1996)[1]

Tài liệu nghiên cứu của các tác giả De Candolle(1884),Muller(1940), Luckwill(1943), Zukobckii(1959) và Xinskaia(1969) cho rằng số lượng lớn của cà chua hoang dại cũng như cà chua trồng ựược tìm thấy ở Pêru, Equador, Bolivia dọc theo bờ biển Thái Bình Dương, từ quần ựảo Galanpagos tới Chi

lê (Dẫn theo Mai Phương Anh, 1996)[1]

Cây cà chua ựược du nhập vào châu Âu tương ựối sớm (Giữa thế kỷ 16) Luckwill (1943)[95], nhưng ựến thế kỷ 17 thì mới ựược trồng phổ biến, song tại thời ựiểm ựó cà chua chỉ ựược xem như là cây cảnh và có quan niệm sai lầm là quả có chất ựộc, vì cà chua thuộc họ cà có họ hàng với cây cà ựộc dược Năm 1650 ở Bắc Âu, thời gian ựầu cà chua chỉ ựược dùng ựể trang trắ

và thoả mãn tắnh tò mò Cho ựến thế kỷ 18 cà chua mới ựược xác ựịnh là cây thực phẩm Lần ựầu tiên chúng ựược trồng ở Italia và Tây Ban Nha, ựến năm

1750 ựược dùng làm thực phẩm ở Anh, ựến năm 1830 cà chua mới ựược coi

là cây thực phẩm cần thiết như ngày nay sau ựó ựược lan rộng khắp mọi nơi

trên thế giới (Kuo et al., 1998) [90]

Từ châu Âu qua các nhà buôn và thực dân Tây Ban Nha, Bồ đào Nha và

Hà Lan, cà chua ựược ựưa tới châu Á vào thế kỷ 18, ựầu tiên là Phillipin, ựông Java (Inựônêxia) và Malaysia Từ ựây chúng ựược phổ biến ựến các vùng khác

của châu Á Một số nhà nghiên cứu cho rằng cà chua ñược nhập vào Việt Nam

từ thời gian thực dân Pháp chiếm ñóng (Trần Khắc Thi và cộng sự, 2003)[24] Tuy có lịch sử trồng trọt lâu ñời nhưng mãi ñến nửa ñầu thế kỷ 20, cà chua

mới thực sự trở thành cây trồng phổ biến trên thế giới (Morrison,1938) [100]

Cà chua là một loại rau ăn quả ñược sử dụng rộng rãi trên khắp thế giới, trong các bữa ăn, thẩm mỹ và ñặc biệt là trong công nghiệp chế biến Chính vì thế mà diện tích trồng cà chua luôn luôn tăng qua các năm Theo dõi tình hình sản xuất cà chua trên thế giới 5 năm gần ñây cho thấy diện tích trồng

cà chua trên thế giới biến ñộng không ổn ñịnh, giảm thấp nhất trong năm

2007 sau ñó tăng trở lại nhưng chưa ñạt mốc của những năm 2005 và 2006 Tuy vậy, nhờ ứng dụng tiến bộ kỹ thuật năng suất bình quân cà chua trên thế giới tăng ñáng kể qua từng năm (tốc ñộ tăng trung bình khoảng 5,8% năm, mức ñộ tăng cao nhất ñạt ñược giữa năng suất trung bình năm 2007 và 2006 (16,8%) và giữa năm 2009 so với năm 2005 là 24,4% dẫn ñến sản lượng hàng năm cũng tăng.(Bảng 1.1)

Bảng 1.1 Tình hình sản xuất cà chua trên thế giới trong những năm gần ñây

(ngàn ha)

Năng suất (tấn/ha)

Sản lượng (triệu tấn)

Nguồn: FAOSTAT | © FAO Statistics Division 2011

Trên thế giới cà chua ñược trồng quanh năm, mặc dù là cây trồng ñược xem là mẫn cảm với sương giá nhưng nó vẫn ñược trồng thành công trong ñiều kiện che chắn từ Equador cho ñến tận vùng cực Bắc như Alaska Hiện nay trên thế giới việc sản xuất cà chua ñược chuyên môn hóa cao, các nước có

nền công nghiệp tiên tiến thường thu hoạch bằng máy Ở châu Mỹ, châu Âu,

cà chua sản xuất ñược chế biến thành các dạng sản phẩm khác nhau như cà chua ñóng hộp, cà chua cô ñặc Các nước EU là nơi xuất khẩu cà chua ñóng hộp lớn nhất thế giới, sản lượng năm 2006 khoảng gần 350 nghìn tấn Trong khi ñó của Mỹ khoảng 50 nghìn tấn, thấp hơn nhiều Trung Quốc là nước châu Á ñầu tiên có cà chua ñóng hộp xuất khẩu, mặc dù sản lượng không cao (dưới 10 nghìn tấn) Những nước nhập khẩu cà chua ñóng hộp lớn nhất thế giới từ năm 1999 ñến năm 2006 là: Nhật Bản, Canada, Australia, Switzerland trong ñó Nhật Bản là nước nhập khẩu lớn nhất, với khối lượng gần 90 nghìn tấn năm 2005, tiếp ñó là Canada gần 50 nghìn tấn năm 2005 và khoảng 54 nghìn tấn năm 2006, Australia hơn 40 nghìn tấn, Switzerland hơn

Nguồn: FAOSTAT | © FAO Statistics Division 2011[35]

Số liệu bảng 1.2, 1.4 cho thấy, mặc dù là nơi phát triển cà chua muộn nhưng Châu Á lại là châu lục có diện tích trồng cà chua lớn nhất thế giới và

gấp 4-5 lần các châu lục khác Trong các nước có diện tích trồng cà chua lớn thì Trung Quốc là nước có diện tích lớn nhất và chiếm khoảng 50% diện tích trồng cà chua của cả châu Á và ñây cũng là nước có sản lượng cà chua lớn nhất thế giới

Bảng 1.3 Năng suất cà chua của các nước dẫn ñầu thế giới (tấn /ha)

Nguån: FAOSTAT | © FAO Statistics Division 2011[35]

Mỹ, Tây Ban Nha và Italia là các nước có công nghệ trồng cà chua phát triển nhất, ñây cũng là những nước có năng suất cà chua tương ñối ổn ñịnh và cao nhất trên thế giới ñăc biệt là Mỹ, với năng suất trung bình rất cao 700-800 tạ/ha, gấp 3-4 lần năng suất trung bình của các nước châu Á Tuy nhiên có thể nói Trung Quốc là nước rất nỗ lực trong việc cải thiện năng suất

cà chua chúng tăng nhanh và tăng liên tục qua các năm từ 242,332 tạ/ha năm

2005 thì ñến 2009 năng suất cà chua của Trung Quốc ñã lên tới 492,673 tạ/ha

và tương ñương với năng suất bình quân của cả châu Mỹ, nơi ñược coi là khởi nguyên, quê hương của cà chua.(Bảng 1.3)

Số liệu bảng 1.4 cho thấy, Trung Quốc vẫn là nước có sản lượng cà chua lớn nhất thế giới, sau ñó ñến Mỹ, Ấn ðộ, Thổ Nhĩ Kỳ và một số nước khác Sản lượng cà chua ở Trung Quốc ñặc biệt tăng ñáng kể từ trên 31,6 triệu tấn năm 2005 lên ñến trên 45 triệu tấn năm 2009 ðây là một sự ñóng góp lớn cho sự tăng trưởng sản lượng cà chua trên toàn thế giới Một số nước Châu Âu như Italia, Tây Ban Nha là nơi tiêu thụ cà chua lớn trên thế giới nhưng sản lượng cà chua không tăng trong những năm gần ñây và ñó là lý do ñây là các nước phải nhập khẩu một lượng lớn cà chua ñặc biệt là cà chua chế biến

Bảng 1.4 Sản lượng cà chua của các nước dẫn ñầu thế giới (triệu tấn)

Nguồn: FAOSTAT | © FAO Statistics Division 2011[35]

Cà chua là cây trồng mang lại hiệu quả kinh tế cao và ñược phát triển ở Việt nam Những năm gần ñây diện tích trồng cà chua ở Việt nam tương ñối

ổn ñịnh và có xu hướng giảm trên cả nước, mặc dù vậy với ưu thế về ñiều kiện khí hậu diện tích trồng cà chua tại Lâm ðồng lại liên tục tăng và tăng mạnh trung bình khoảng hơn 500 ha/năm, tính ñến năm 2009 diện tích trồng

cà chua của cả tỉnh lên ñến hơn 5000 ha Với việc thường xuyên cập nhật và ứng dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật trong trồng trọt, năng suất cà chua của

cả nước liên tục tăng qua các năm, cao hơn các nước trong khu vực và ñặc biệt Lâm ðồng cũng là nơi có năng suất cà chua cao nhất và cao gần gấp ñôi trung bình năng suất cả nước

Bảng 1.5 Tình hình sản xuất cà chua của Việt Nam những năm gần ñây

Năm Diện tích (ngàn

ha)

Năng suất (tấn/ha)

Sản lượng (ngàn tấn)

triển một cách tồn diện và cĩ hiệu quả cơng nghiệp chế biến cà chua là điều cần thiết giúp cây trồng cĩ giá trị kinh tế cao này phát triển bền vững, mang lại hiệu quả cho sản xuất

Tình hình sản xuất, tiêu thụ cà chua chế biến trên thế giới

Các sản phẩm được chế biến từ cà chua cĩ rất nhiều dạng khác nhau hoặc cĩ thành phần rất khác nhau Một phần lớn mức tiêu thụ cà chua trên đầu người ở Hoa Kỳ trong 40 năm qua cĩ thể do việc tăng mức sử dụng các sản phẩm đã được chế biến từ cà chua Sự phát triển ấn tượng của cơng nghiệp chế biến đồ ăn nhanh và tính phổ biến của các loại thực phẩm cĩ chứa cà chua tăng lên nhanh chĩng như Pizza đã đảm bảo sự tăng trưởng đều đặn trong việc tiêu dùng các sản phẩm được chế biến từ cà chua Cho đến nay California

là bang dẫn đầu về sản xuất cà chua chế biến, cung cấp hơn 85% các sản phẩm được chế biến từ cà chua ở Hoa Kỳ mỗi năm Italia, Tây Ban Nha và

Hy Lạp là các nước chính cung cấp các sản phẩm cà chua chế biến đến thị trường tồn thế giới Sản lượng của những vùng này được ưu đãi bởi thời vụ trồng thường khơ và thời gian thì kéo dài, thuận lợi cho quá trình quản lý, chăm sĩc, cĩ thể dự đốn được khả năng cung cấp, đảm bảo cung cấp nguyên liệu thơ cĩ đủ chất lượng cho chế biến

Hình 1.1 Các nước xuất khẩu cà chua đĩng hộp lớn nhất trên thế giới

Qua biểu ñồ ta có thể thấy khu vực các nước EU là những nước xuất khẩu cà chua ñóng hộp lớn nhất thế giới, sản lượng năm 2006 khoảng gần 350 nghìn tấn Trong khi ñó của mỹ là khoảng 50 nghìn tấn, thấp hơn nhiều Lượng cà chua ñóng hộp xuất khẩu ở các nước chấu Âu có biến ñộng qua các năm sau ñó có xu hướng tăng dần từ 2004-2006, trong khi ñó lượng cà chua ñóng hộp xuất khẩu ở Mỹ tương ñối ổn ñịnh từ 1999-2004 (Khoảng 40 nghìn tấn) sau ñó tăng dần ở các năm 2005, 2006 (khoảng 50 nghìn tấn)

Trung Quốc là nước châu Á ñầu tiên có cà chua ñóng hộp xuất khẩu mặc dù sản lượng không cao (dưới 10 nghìn tấn)

Hình 1.2 Các nước nhập khẩu cà chua ñóng hộp lớn nhất thế giới

Những nước nhập khẩu cà chua ñóng hộp lớn nhất thế giới từ năm 1999 ñến năm 2006 là: Nhật Bản, Canada, Australia, Switzerland Trong ñó Nhật Bản

là nước nhập khẩu cà chua ñóng hộp lớn nhất, với khối lượng gần 90 nghìn tấn năm 2005 Tiếp ñó là Canada gần 50 nghìn tấn năm 2005 và khoảng 54 nghìn tấn năm 2006, Australia hơn 40 nghìn tấn, Switzerland hơn 20 nghìn tấn

1.1.2 Phân loại thực vật

Cà chua thuộc chi Lycopersicon Tourn, họ cà (Solanaceae) có bộ

nhiễm sắc thể 2n=24 Phân loại thực vật giúp cho công tác nghiên cứu chọn

tạo giống sử dụng ñúng ñắn và dễ dàng các ñối tượng nghiên cứu

Chi Lycopersicon Tourn ñược phân lọai theo nhiều tác giả: Muller

(1940), Daskalov và Popov (1941), Luckwill (1943), Lehmann (1953), Brezhnev (1955, 1964), Zhucopski (1964) Ở Mỹ thường dùng phân loại của Muller, ở Châu Âu, Liên xô (cũ) thường dùng phân loại của Brezhnev và hệ thống phân loại này ñược sử dụng rộng rãi ở rất nhiều nước khác

Với cách phân loại của Brezhnev (1964), chi Lycopersicon Tourn ñược

phân làm 3 loài thuộc 2 chi phụ (Dẫn theo Nguyễn Hồng Minh, 2000)[15]

- Subgenus 1- Eriopersicon

Chi phụ này gồm các loài dại, cây dạng một năm hoặc nhiều năm, gồm

các dạng quả có lông, màu trắng, xanh lá cây hay vàng nhạt, có các vết màu atoxian hay xanh thẫm Hạt dầy, không có lông, màu nâu Chi phụ này gồm

2 loài và các loài phụ

1 Lycopersicon Peruvianum Mill

Loài này phát sinh từ Chi lê và Pê ru, là cây lâu năm, dạng thân leo, quả

nhỏ (1-3g) không ăn ñược, khi còn xanh quả có lông, hình tròn

- L Peruvianum var.Cheesmanii Riloey và var Cheesmanii f Minor

C.H Mull (L Esc.var.miror Hook)

- L Peruvianum var Detantum Dun

2 Lycopersicon hirsutum Humb.et Bonpl

Thường xuất hiện trên vùng núi Andess ở ñộ cao 2200 ñến 2500 m so với mực nước biển Là cây một năm hoặc nhiều năm, thân bụi phủ ñầy lông, lá phân thùy mạnh, quả rất nhỏ 2-5 g, không ăn ñược, không chín thành màu ñỏ

- L Hirsutum var Glabratum C.H.Mull

- L Hirsutum var glandulosum C.H.Mull

Subgenus 2- Eulycopersicon

Các cây hoang dại một năm, quả không có lông, màu ñỏ hoặc ñỏ vàng, hạt mỏng, rộng chi phụ này gồm một loài

3 Lycopersicon esculentum Mill

Thuộc dạng cây 1 năm, thân ñứng, cao 30-300 cm, lá phân thùy, hoa chùm, dạng quả tròn hoặc ô van, dài Loài này gồm 3 loài phụ

a L.esculentum Mill.ssp spontaneum Brezh- cà chua dại bao gồm 2 dạng sau:

- L.esculentum var pimpinellifolium Mill (Brezh) Chi quả anh ñào

- L.esculentum var racemigenum (Lange) Brezh Chi nhiều thân

b L.esculentum Mill.ssp.subspontaneum-cà chua bán hoang dại gồm 5 dạng sau:

- L esculentum var.cersiforme (Agray)Brezh- cà chua anh ñào

-L esculentum var pyriforme (C H.Mull brezh- cà chua dạng lê

- L esculentum var.pruniforme Brezh- Cà chua dạng mận

- L esculentum var elongatum Brezh- cà chua dạng quả dài

- L esculentum var.succenturiatum Brezh- cà chua dạng nhiều ô hạt

c L esculentum Mill.ssp.cultum-cà chua trồng, có 4 dạng sau:

- L esculentum var.vulgare Brezh Dạng thông thường

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

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

- L esculentum var Congregatum Dạng hỗn hợp

Theo cách phân loại của Muller (1940) cà chua có 2 loài phụ

Subgenus I: Eulycopersicon C H.Mull

Quả thường không có lông, màu ñỏ hoặc ñỏ vàng, hạt to, chùm hoa không có lá bao, là loài ăn ñược với sắc tố caroten và là cây hàng năm, loài

này lại ñược phân thành nhiều chi khác nhau trong ñó Lycopersicon

esculentum Mill nằm trong loài phụ này

Subgenus II: Eriopersicon C.H.Mull

Quả thường loang lổ, trắng, xanh hoặc vàng nhạt có sắc tố antoxian Hạt

mỏng, chùm hoa có lá bao Loài phụ này lại ñược chia thành 4 chi nhỏ khác Ngoài 2 cách phân loại này, như ñã nói ở trên, cà chua ñược phân loại theo nhiều tác giả khác nhau và gần ñây nhất là hệ thống phân loại của Peralta

và cộng sự năm 2006 [105] Theo các nhà khoa học này thì cà chua thuộc loài

Solanum chi Lycopersicon, và từ chi Lycopersicon này phân thành 4 nhóm

khác nhau trong ñó:

+ Nhóm thứ nhất - Lycopersicon bao gồm các loaì phụ như:

S.lycopersicum; S pimpinellifolium; S cheemaniae; S galapagene

+ Nhóm thứ hai- Neolycopersicon có loài phụ là S.pennellii

+ Nhóm thứ ba – Eriopersicon gồm các loài phụ: S habrochaites; S

huaylasense; S cornrlliomulleri; S peruvianum và S chilense

+ Nhóm thứ tư- Acanum gồm các loài phụ: S acanum; S chmielewskii

và S neorickii

Như vậy, có thể nói có rất nhiều cách phân loại cà chua ñang ñược áp dụng trên thế giới, nhưng phổ biến và ñược áp dụng nhiều nhất phải kể ñến cách phân loại của Brezhev (1964) và Muller (1940) với cả 2 cách phân loại

trên cho thấy cà chua trồng thuộc loài Lycopersicon esculentum

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

1.2.1 Nguồn gen cây cà chua

Trong công tác chọn giống nói chung và chọn giống cà chua nói riêng, nguồn gen hay còn ñược gọi là nguồn vật liệu khởi ñầu (VLKð) ña dạng là rất quan trọng ñối với các nhà chọn giống Kết quả của chọn giống phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong ñó có việc ñánh giá và sử dụng nguồn vật liệu khởi ñầu Các loài cà chua hoang dại và bán hoang dại là nguồn vật liệu rất quí cho chọn tạo giống cà chua (Nguyễn Hồng Minh, 2000) [15], trong ñó:

L.peruvianum sinh trưởng tốt ở ñiều kiện nhiệt ñộ thấp, chứa hàm

lượng Vitamin C rất cao, kháng virus khảm thuốc lá, tuyến trùng

L.hirsutum chịu lạnh, chịu hạn tốt, phát triển ñược ở nhiều chân ñất,

kháng nhiều bệnh như Septoria, bệnh virus

L.esculentum var.pimpinellpolium có nhiều ñặc tính quí như: chín sớm,

hàm lượng ñường, vitamin C, β-caroten cao, chống nứt quả, kháng nhiều loại

bệnh như Cladosporium, Fusarium, Phytophthora infestans (Một số ñặc tính

quý trong một số loài cà chua hoang dại ñược trình bầy ở bảng 1.5)

Các dạng cà chua bán hoang dại thuộc loài L.esculentum Mill như var.cerasiforme, pyriforme, pruniforme, elongatum, là nguồn vật liệu quí

cho chọn giống Theo thống kê về các phân tích hóa sinh của nhiều tác giả cho thấy, hàm lượng ñường của các dạng bán hoang dại lớn hơn ở các loài hoang dại Nhiều mẫu trong nhóm bán hoang dại có hàm lượng vitamin C ñạt tới 138 mg%, ở nhóm bán hoang dại ñạt tới 114 mg%, các giống cà chua trồng hàm lượng vitamin C dao ñộng từ 12-36 mg% (Blashova and Samovol, 1988) Dùng phương pháp lai trở lại, nhiều tác giả ñã thu ñược các dòng có hàm lượng vitamin C ñạt tới 32-66mg% (Nguyễn Hồng Minh,2000)[15]

Bảng 1.5 Một số ñặc tính quí trong cà chua hoang dại ñược

các nhà chọn giống quan tâm

S lycopersicum var.cerasiforme L Chịu ẩm, kháng bệnh nấm và thối rễ

S.cheesmaniae (L Riley) Fosberg and

S galapagense S Darwin &Peralta

Chịu cát, có gen không có tầng rời cuống quả, dầy cùi

S.pimpinnellifolium L Màu sắc ñẹp, chất lượng quả cao,

kháng bệnh

S chmielewskii (C.M Rick, Kesicki, Fobes

&M.Holle) D.M Spooner, G.J Anderson

&R.K.Jansen

Hàm lượng ñường cao

S neorickii D.M Spooner G.J.Anderson

&R.K.Jansen

Kháng vi khuẩn

S habrochaites S Knapp& D.M.Spooner Chịu lạnh, chịu tuyết, kháng sâu bệnh

S chilense (Dunal) Reiche Chống hạn và kháng sâu bệnh

Tổng hợp của các loài: S peruvianum (L.),

S arcanum (Peralta), S.corneliomuelleri

(J.F.Macbr.), S huaylasense (Peralta &S.Knaap)

Kháng các bệnh về virus, nấm, vi khuẩn

Theo Esquinas-Alcazar và Nuez, 1995

Nguồn gen được sử dụng trong chọn tạo giống cà chua cần cĩ sự đa dạng, phong phú và thay đổi, điều này cho phép việc tạo ra nhiều những giống mới thích hợp với điều kiện mơi trường và thị hiếu của người tiêu dùng Các

gen như sp (gen tự rụng quả) thường đi liền với giống cà chua cĩ đặc điểm sinh trưởng hữu hạn, gen nor (gen khơng chín) và gen rin (gen hạn chế sự chín) cĩ

từ lồi S.lycopersicum, những gen này liên quan đến việc cải thiện chất lượng

quả trong chọn tạo giống Tuy nhiên điều này khơng đủ để giải quyết những vấn đề liên quan đến nguồn bệnh hoặc cải thiện một số chỉ tiêu về chất lượng quả trong chọn giống khiến cho nhà chọn giống đã cĩ những nghiên cứu về những gen quí trong những lồi cà chua hoang dại được quan tâm

Bên cạnh việc thu thập, sử dụng nguồn gen của các lồi cà chua hoang dại, bán hoang dại, cà chua trồng, lai giữa các lồi cĩ thể dễ dàng tạo ra các nguồn gen trong tạo giống cà chua Hiện tượng tự bất hợp, rào cản khi lai giữa các lồi hoang dại và cà chua trồng đã được khắc phục bởi việc cứu phơi và nuơi cấy mơ

Nghiên cứu nguồn gen cây cà chua, lưu giữ và bảo tồn chúng là cơng việc

vơ cùng cần thiết với ngành chọn tạo giống, đồng thời chúng thường xuyên được trao đổi để phục vụ tốt hơn cho cơng tác chọn giống trên tồn thế giới Trong những tập đồn quỹ gen này, hầu hết các mẫu giống là cà chua địa phương và cà chua hoang dại, tuy nhiên một số tập đồn quỹ gen, các mẫu giống được tạo ra do lai giữa các lồi trong đĩ cĩ tập đồn quỹ gen tại Trung tâm nghiên cứu và Phát triển rau thế giới (AVRDC) ðây là một trung tâm đứng đầu thế giới về nghiên cứu và phát triển rau, một tổ chức phi lợi nhuận chuyên nghiên cứu với mục đích giảm sự suy dinh dưỡng và đĩi nghèo cho các nước đang phát triển thơng qua việc sản xuất và tiêu thụ rau an tồn

Phịng quỹ gen của Trung tâm đã thu thập và duy trì được hơn 50.000 mẫu giống của 300 lồi khác nhau thuộc ít nhất 140 nước trên thế giới

Bảng 1.6 Tình hình lưu giữ nguồn gen cà chua trên thế giới

(Species)

Số mẫu giống

1 Australia Trung tâm lưu giữ quỹ gen cây rừng và cây

nhiệt ñới, Queensland

3 Brazil Trung tâm lưu giữ quỹ gen cây làm vườn

quốc gia (CNPH), Embrapa

5 Canada Trại thực nghiệm cây làm vườn, Ontario 4 1.070

6 Trung Quốc Viện khoa học cây trồng (CAAS), Băc Kinh 1 1.942

7 Colombia Trung tâm ñầu tư phát triển nông nghiệp

Colombia (CORPOICA), Palmira

12 Hungari Viện nghiên cứu thực vật, Tápiozele 5 2.043

13 Israel Trung tâm Volcani, Trường ðại học

Hebrew, Jerusalem

14 Nhật Bản Viện sinh học Nông nghiệp quốc gia, Tsukuba 7 1.217

16 Peru Trường ðại học Nông nghiệp quốc gia

Molina, Lima

17 Philippin Phòng thí nghiệm lưu giữ nguồn gen cây

trồng quốc gia, IPB/UPLB, Laguna

18 Ba lan Viện nghiên cứu cây rau, Skierniewice 1 9.17

19 Nga Viện Cây trồng Vavilov, VIR, St.Petersburg 12 7.250

20 Secbia và

Montenegro

21 Tây Ban Nha Trung Tâm lưu giữ nguồn gen, INIA, Madrid 1 1.267

TT Tên nước địa ựiểm lưu giữ Số loài

(Species)

Số mẫu giống

24 đài Loan Trung tâm nghiên cứu và phát triển rau màu

thế giới (AVRDC), Tainan

27 Mỹ Viện nghiên cứu Nông nghiệp Campbell,

Công ty Campbell, Camden

28 Mỹ Trung tâm bảo tồn quỹ gen quốc gia (NCGRP),

USDA-ARS, Fort Collins, Colorado

29 Mỹ Trường đại học Cornell, Jordan Hall, NYS

AES, Geneva

30 Mỹ Trạm giới thiệu cây trồng khu vực phắa Bắc

PGRU, USDA-ARS, đại học Cornell, Geneva

10 5.804

Nguồn: Daunay et al., 2003; http:// www ipgri.cgiar.org/germplasm/dbintro[66]

Trung tâm có trao ựổi nguồn gen và kỹ thuật cho các chương trình quốc gia, các tổ chức quốc tế và cá nhân Từ khi thành lập, Trung tâm ựã phân bổ hơn 500.000 mẫu giống cho các nghiên cứu viên tại ắt nhất 180 nước Từ ựó

ựã phóng thắch ựược hàng trăm giống mới trên toàn thế giới, ựặc biệt là ở những nước ựang phát triển Hiện tại Trung tâm lưu giữ 7.235 mẫu giống cà chua Bao gồm cà chua hoang dại, cà chua cho chế biến, cho ăn tươi, và cà chua cherry, các giống chống chịu sâu bệnh, chịu ngoại cảnh bất lợi

Bên cạnh Trung tâm nghiên cứu rau thế giới, Trung tâm quỹ gen cà chua C.M Rick ựược coi là một ngân hàng gen cà chua bao gồm các giống hoang dại, các dòng ựột biến ựơn gen và nhiều nguồn gen họ cà khác Trung tâm này

có mối liên hệ mật thiết với Trung tâm quỹ gen quốc gia ựồng thời hỗ trợ cho

các nghiên cứu về cây cà chua bằng cách cung cấp mẫu hạt giống cho các nhà khoa học trên toàn thế giới Nguồn gen của Trung tâm này ñược chuyển giao thông qua Hợp tác quỹ gen cà chua (Tomato Genetic Cooperative)

Hợp tác quỹ gen cà chua là một nhóm trên 100 nghiên cứu viên của 21 nước trên toàn thế giới chia sẻ nguồn gen và là tổ chức phi chính thức với mục ñích trao ñổi thông tin, nguồn vật liệu và cung cấp nguồn gen

Ở Châu Âu, nguồn gen cây họ cà ñược trao ñổi qua các chương trình hợp tác mạng lưới nguồn gen cây trồng gồm cà chua, ớt, cà tím và một số cây trồng ít quan trọng hơn Mạng lưới này ñược thành lập năm 2001 Các hoạt ñộng thông tin trao ñổi nguồn gen của nhóm này ñược ñăng tải và trao ñổi qua mạng internet (http:// www.ecpgr.cgiar; Org/Workgroups/solanaceae/solanaceae.htm)

Châu Mỹ, nơi ñược coi là khởi tổ của cà chua người ta phát hiện thấy

cà chua hoang dại có nguồn gốc ở vùng Tây nam Mỹ và ñược phân bố từ Bắc Ecuador qua Peru tới Bắc Chi Lê và ñảo Galapagos Cà chua hoang dại phát triển dưới nhiều dạng hình sinh trưởng khác nhau từ nơi gần mực nước biển dọc theo bờ biển Thái Bình Dương hơn 3300 m của hàng loạt các thung lũng của bờ tây dãy núi Andes (Rick, 1973; Taylor, 1986) (Dẫn theo Nguyễn Thanh Minh, 2004)[21]

Như vậy, với 30 trung tâm lưu giữ gần 80.000 mẫu giống ñược phân bố hầu hết các nơi trên thế giới có thể thấy ñược nguồn gen cây cà chua rất ña dạng và phong phú, chúng ñã ñược sử dụng một cách khoa học, sẵn sàng cung cấp cho các nhà khoa học phục vụ cho công tác chọn tạo giống cà chua

Ở Việt nam, nghiên cứu ñánh giá nguồn gen cây cà chua cũng thường xuyên ñược tiến hành tại các ñơn vị nghiên cứu chọn tạo giống Các tác giả Vũ Tuyên Hoàng, Mai Phương Anh, Trần Khắc Thi từ những năm 1975 ñã tiến hành nghiên cứu ñánh giá phân loại nguồn gen của 289 mẫu giống cà chua trong ñó có 269 giống nhập nội gồm 263 giống trồng và 6 giống hoang dại và nửa hoang dại, 17 giống ñịa phương và 3 dạng hoang dại thu thập trong nước Kết quả ñã ñánh giá, phân lập ñược các giống có tính chín sớm, khả năng

chống chịu sâu bệnh, tiềm năng năng suất cao Kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra rằng các giống nhập nội thường có phẩm chất tốt hơn giống ựịa phương Giống

có phẩm chất cao thường có vai quả xanh, không múi, thịt quả dày, số ngăn quả nhiều, ắt hạt như Manalucie, Walter (Vũ Tuyên Hoàng và cs, 1982) [8]

Trong giai ựoạn 1983 ựến 1993, Trung tâm giống cây trồng Việt Xô ựã tiến hành nghiên cứu trên tập ựoàn 106 mẫu giống cà chua nhập nội trong vụ ựông xuân 1983, 60 mẫu giống ở vụ ựông xuân 1988-1989 và 200 mẫu giống

ở vụ ựông xuân 1989 Kết quả ựã chọn ựược một số mẫu giống có ưu ựiểm chắn sớm, năng suất cao, phẩm chất tốt, chống chịu sâu bệnh tốt như giống Raketa, salut, Bogdanovskii (Trần đình Long và cộng sự, 1992)[13]

Theo tác giả Nguyễn Văn Bộ (2008)[2] hiện nay nước ta có 52 ựơn vị tham gia bảo tồn nguồn gen nông nghiệp Từ năm 1992 ựến nay, ngân hàng gen cây trồng Quốc gia ựã thu thập, nhập nội và ựang lưu giữ 13.500 giống của hơn 100 loài cây trồng trong ựó có cây cà chua Về thu thập nguồn gen cà chua có khả năng chống chịu, ngân hàng gen ựã thu thập và ựánh giá ựược các giống cà chua chống chịu bệnh Virus, héo xanh vi khuẩn và chịu nhiệt

Các nghiên cứu về quỹ gen cà chua phục vụ cho công tác chọn giống ựược thực hiện tại Viện cây lương thực Ờ Cây thực phẩm, Viện nghiên cứu rau quả, Trung tâm tài nguyên thực vật (Viện khoa học kỹ thuật nông nghiệp Việt Nam), Viện di truyền Nông nghiệp, trường đại học Nông nghiệp Hà Nội và trung tâm kỹ thuật rau hoa quả Hà Nội Phương hướng nghiên cứu trong giai ựoạn tới tập trung tạo giống lai F1 với những tiêu chắ phục vụ xuất khẩu tươi, chế biến, tiêu dùng nội ựịa, và chọn tạo giống chống chịu sâu bệnh ựặc biệt là giống chống héo xanh vi khuẩn và virus

Tác giả Trần Văn Lài và cộng sự (2005)[9] cho biết, từ năm 2000 ựến nay, Viện nghiên cứu rau quả ựã thu thập và ựưa vào duy trì, ựánh giá nguồn quỹ gen các giống rau với trên 2000 mẫu giống, trong ựó cà chua là một trong 5 cây

chủ lực, trong giai đoạn từ 2000-2002 đã thu thập, bảo quản và đưa vào sử dụng một tập đồn gồm 180 mẫu giống cà chua thu thập trong nước và nhập từ AVRDC Trong đĩ nhiều dịng, giống thể hiện tính kháng cao đối với Vi khuẩn

Ralstonia solanacearum và cĩ khả năng sinh trưởng phát triển tốt trong điều

kiện trồng trái vụ ở nước ta Tính đến năm 2010 tập đồn quỹ gen cà chua của Viện đã lên đến hơn 600 dịng, trong đĩ cĩ hơn 200 dịng cà chua chế biến

Giai đoạn 2006-2010, trong khuơn khổ đề tài: “Nghiên cứu chọn tạo giống, xây dựng quy trình kỹ thuật tiên tiến cho một số loại rau chủ lực (cà chua, dưa chuột, dưa hấu, mướp đắng, ớt) phục vụ nội tiêu và xuất khẩu” các đơn vị tham gia thực hiện đã thu thập bổ sung, nghiên cứu với nhiều phương pháp khác nhau nguồn vật liệu cà chua, kể cả việc gây đột biến tạo các giống mới, đánh giá đa dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử, đặc tính nơng sinh học của tập đồn giống cà chua nhằm xác định nhanh chĩng và chính xác hơn nguồn vật liệu sử dụng cho chọn tạo giống (Trần Khắc Thi, 2011) [27]

Như vậy nguồn gen cây cà chua được đánh giá là rất đa dạng và phong phú, đây là nguồn vật liệu khởi đầu quan trọng giúp quá trình chọn tạo giống đạt nhiều thành cơng

1.2.2 Nghiên cứu tạo nguồn vật liệu khởi đầu trong chọn tạo giống cà chua

Việc tạo nguồn VLKð và phương thức sử dụng chúng quyết định kết quả của chương trình chọn giống ðây là cơng việc khĩ khăn nhưng vơ cùng quan trọng và tiêu tốn nhiều thời gian, cơng sức mà các nhà chọn giống phải thực hiện Cĩ nhiều phương pháp tạo nguồn vật liệu khởi đầu, trong đĩ những phương pháp phổ biến nhất thường được áp dụng là:

+ Thu thập, nhập nội giống

Cũng giống như các loại cây trồng khác, với cà chua cơng tác nhập nội giống được làm thường xuyên ở hầu hết tất cả các nơi trên thế giới Từ nguồn giống nhập nội này bằng phương pháp chọn lọc phối hợp với các cơng nghệ

chọn giống khác chúng ñược phân lập, tạo dòng thuần và tạo nên nguồn vật liệu phục vụ cho công tác chọn giống Cũng từ giống nhập nội, chúng có thể ñược lai với các giống ñịa phương ñể chuyển một hoặc vài tính trạng của giống nhập nội vào các giống ñịa phương, cải thiện giống ñịa phương, tạo giống mới thích hợp hơn

Từ nguồn giống nhập nội, giống cà chua MV1 do Trường ðại học Nông nghiệp nghiên cứu chọn tạo ñã ñược phát triển rộng ngoài sản xuất Bên cạnh

ñó hàng loạt các giống như CS1, C95 của Trung tâm rau quả Hà Nội, Viện cây lương thực - Cây thực phẩm cùng hàng loạt các giống của viện nghiên cứu rau quả như VR2, PT18, XH2, XH5, CXH1 ñã ñược nghiên cứu chọn tạo thành công và phát triển ngoài sản xuất (Trần Văn Lài và cộng sự, 2005)[9]

+ Lai giữa các loài ñể tạo dòng thuần

Lai giữa các loài ñược sử dụng nhiều trong chọn tạo giống cà chua do

hệ gen giữa chúng hẹp Lai giữa các dòng thuần hoặc giống lai với nhau ñể tích lũy những tính trạng tốt trong một giống lai ñể tạo ra một quần thể mới Dùng phương pháp lai tích lũy ñể tập trung những tính trạng mong muốn trong một thế hệ con lai khác

+ Tạo nguồn vật liệu khởi ñầu bằng phương pháp gây ñột biến

Theo các tác giả ðinh Văn Luyện và Lê Thanh Nhuận [14] Trong công tác chọn giống rau nói chung, cà chua nói riêng, phương pháp gây ñột biến nhân tạo bằng tác nhân lý hoá là một trong những phương pháp căn bản và tương ñối có hiệu quả Nhờ phương pháp này ñã có thể tạo ra ñược các dòng, giống mới, cũng như cải tạo ñược các giống cũ phục vụ cho yêu cầu của sản xuất Ngoài ra còn tạo ñược các dòng thuần ñột biến có giá trị làm vật liệu khởi ñầu cho công tác tạo giống lai F1 Thực tế hơn 20 năm áp dụng phương pháp này ở Việt nam, các viện nghiên cứu, các trường ðại học ñã thu ñược một số kết quả quan trọng Cho ñến nay, ngoài việc tạo ra ñược nguồn vật liệu

khởi ñầu phong phú phục vụ cho công tác chọn tạo giống, một số dòng, giống

cà chua ñột biến mới ñã có chỗ ñứng và ngày càng ñược sản xuất công nhận

Xử lý ñột biến bằng tác nhân vật lý là nguồn chiếu xạ bằng tia Gamma nguồn

Co 60với liều lượng chiếu 20; 25 Krad, thời gian chiếu 12 giờ, Viện di truyền Nông nghiệp ñã chọn ñược một số dòng có triển vọng như DT18, 32T, T1T,

số 28, H33T là những dòng có thời gian sinh trưởng trung bình, chống chịu sâu bệnh khá, phát triển tốt, tiềm năng năng suất cao, dạng quả dài, vỏ cứng thích hợp cho chế biến ñóng lọ xuất khẩu ðiển hình là giống DT18 cho năng suất từ 52,6 ñến 55,8 tấn/ha, chống chịu bệnh sương mai và Virus

+ Ứng dụng công nghệ sinh học trong tạo nguồn vật liệu khởi ñầu

Cứu phôi cũng ñược sử dụng như một biện pháp làm tăng tốc ñộ của quá trình tạo dòng thuần Phôi ñược cứu từ những hạt trong quả xanh rồi ñược

nuôi cấy in vitro, làm cho quả hoàn toàn chín không cần thiết rút ngắn giai

ñoạn từ 1 ñến 2 tháng

Công nghệ tạo dòng ñơn bội kép giúp các nhà chọn giống rút ngắn thời gian trong việc tạo nguồn vật liệu khởi ñầu Ngày nay, nhị bội ñã ñạt ñược ở rất nhiều loại cây trồng nông nghiệp quan trọng (http:// www.scri.sari.ac Uk/assoc/COST851/Default.htm) Công nghệ này hiện nay ñã ñược ứng dụng nhiều trên các loại cây trồng như ngô, ñại mạch và một số cây trồng thuộc họ

cà như ớt, cà tím, tuy nhiên nó chưa ñược ứng dụng nhiều trong chọn tạo giống cà chua do một số hạn chế của loại cây trồng này Những năm gần ñây, người ta cũng ñã thu ñược thể ñơn bội và thể nhị bội từ việc nuôi cấy bao phấn nhưng với tỷ lệ rất thấp và hiếm (Segúi- Simaru and Nuez., 2005)[108] Công nghệ này cũng ñang ñược nghiên cứu, thực hiện trên ớt cay và dưa chuột tại Viện nghiên cứu rau quả bước ñầu cho kết quả tốt, tạo ñược callus, cây nhị bội và thu ñược hạt giống Hiện ñề tài nghiên cứu ñang tiếp tục những bước tiếp theo

1.2.3 Sử dụng nguồn vật liệu khởi ñầu trong chọn tạo giống cà chua chế biến

Với vai trò to lớn của nguồn gen trong chọn tạo giống, các nhà khoa học trên thế giới ñã thành công trong việc sử dụng nguồn VLKð cho tạo giống cà chua ăn tươi, tạo giống cà chua chống chịu với ñiều kiện bất thuận như chịu mặn, chống chịu nhiệt, chọn tạo giống có thời gian bảo quản lâu…và gần ñây

là chọn tạo giống chống chịu sâu bệnh hại như bệnh do nấm, héo xanh vi khuẩn, virus Chính vì vậy hiện nay có hàng trăm các giống cà chua khác nhau ñang ñược trồng ở khắp nơi trên thế giới

Cà chua là nguồn nguyên liệu phong phú cho công nghiệp chế biến Có nhiều dạng cà chua chế biến như tương cà chua, nước quả cà chua và ñặc biệt

2 dạng sản phẩm ñược sử dụng nhiều nhất là cà chua cô ñặc và cà chua bóc vỏ nguyên quả Yêu cầu của một giống cà chua chế biến có khác nhiều so với yêu cầu cho sử dụng ăn tươi như: dạng cây gọn, ra hoa tập trung, chín tập trung, cuống quả không có tầng rời, dạng quả ñều, không nứt quả, vỏ quả mềm, dai, màu sắc quả ñỏ ñậm, ñều, dạng quả hình trụ, tròn, oval, hoặc dạng quả lê Về chất lượng quả yêu cầu phải có ñộ nhớt cao, hàm lượng chất khô hoà tan cao từ 4-6 ñộ brix, pH thấp từ 4,2-4,4, ñộ axit cao, không biến màu sau chế biến… (Yousef and Juvik, 2001)[122]

Chỉ tiêu kỹ thuật ñối với nguyên liệu cho từng loại sản phẩm có khác nhau, trong ñó:

• Chỉ tiêu kỹ thuật ñối với cà chua chế biến dạng bóc vỏ nguyên quả

Với cà chua bóc vỏ nguyên quả ngoài ñảm bảo yêu cầu chung với cà chua chế biến còn yêu cầu nghiêm ngặt với ñộ ñồng ñều về hình dạng, kích thước, màu sắc quả Yêu cầu kích thước quả nhỏ, có thể ở dạng quả lê, dạng

lê dài, dạng quả hình oval và thích hợp nhất là dạng quả hình trụ, vỏ quả dai Những ñặc ñiểm này giúp cho quá trình bóc vỏ ñược thuận lợi hơn Kích thước quả khoảng từ 60-100 g hoặc có thể nhỏ hơn, dễ bóc vỏ

Chỉ tiêu kỹ thuật ñối với cà chua chế biến dạng cô ñặc

Cần ñáp ứng ñược các yêu cầu chung với một giống cà chua chế biến như

ñã nêu trên Với cà chua chế biến dạng cô ñặc không yêu cầu nghiêm ngặt về hình dạng và kích thước quả như dạng bóc vỏ nguyên quả, nó có thể ở dạng quả vuông, Oval, dạng quả tròn…và kích thước quả có thể dao ñộng từ 60-130g

Bảng 1.7 Các yêu cầu của chọn giống cà chua chế biến theo hướng sử dụng

Nhà chế biến

Tỷ lệ sử dụng quả cao Quả cứng, chống nứt quả, kháng bệnh, bộ lá phát

triển tốt Hiệu quả sử dụng cao cho từng sản

phẩm chế biến riêng (Cà chua chế

biến cô ñặc, ñóng hộp nguyên quả,

bột, tương, nước quả, sấy khô, mứt…

Hàm lượng chất khô hoà tan, ñộ nhớt, pectin, quả ñều cả về hình dạng và kích thước

Hàm lượng chất khô hoà tan, hàm lượng axit, chất khô,

Cung cấp sản phẩm trái vụ Chín sớm, khả năng chịu nóng, chị lạnh tốt,

kháng sâu bệnh

Người trồng trọt

Năng suất cao Tăng số quả và khối lượng quả

Giảm giá thành: Giảm lượng thuốc

bảo vệ thực vật sử dụng, dễ quản lý,

chăm sóc

Kháng tốt với sâu bệnh hại, cải thiện ñặc tính sinh trưởng, phân cành của cây, thích hợp với việc thu hoạch bằng máy

ða dạng về tổng thời gian sinh

trưởng, giống có thể sử dụng cho

giống thích hợp cho thu hoạch bằng máy, chọn giống có chất lượng cao Chương trình chọn tạo giống cà cà chua có hương vị ñã ñược triển khai 40 năm trước ñây ñối với cà chua chế biến dựa trên tính ña dạng ñã ñược tìm

thấy ở loài S lycopersicum và cerasiforme cũng như ở các loài hoang dại có nguồn gốc từ S.chmielewskii và S cheesmannii ở hầu hết khắp mọi nơi

Chương trình này ñã sử dụng phương pháp lai backcross, phương pháp có sự

ảnh hưởng lớn bởi chọn lọc phả hệ (Hewitt et al., 1987)[84] Bên cạnh ñó,

ñánh giá kiểu gen kết hợp với sự chọn lọc dương tính ñã làm tăng sự thành công trong quá trình chọn tạo giống Cho ñến nay, hầu hết các giống cà chua chế biến ñược chọn tạo chủ yếu tập trung vào các ñặc ñiểm hình thái, chất lượng bên ngoài ñã thu ñược những thành công nhất ñịnh (Gardner., 1993, 2006a, 2006b) [74], [76], [77]; Gardner R.G and Shoemaker (1999) [75]

Gần ñây chọn tạo giống cà chua chế biến chủ yếu tập trung vào việc

làm tăng màu sắc, hàm lượng lycopen, hàm lượng chất khô hoà tan, chất ổn

ñịnh dịch quả, ñộ cứng quả, hương vị Tất cả những ñặc ñiểm này do nhiều gen qui ñịnh, ñồng thời chúng có tương quan nghịch với nhau và chịu ảnh hưởng bởi ñiều kiện môi trường, ñây không phải là việc làm ñơn giản ñối với các nhà chọn giống

Sử dụng nguồn gen từ cà chua hoang dại và bán hoang dại ñã thu ñược

kết quả về cải tiến hàm lượng caroten ở cà chua trồng Theo Glusenco (1979) lai cà chua trồng với S pennelli ñã thu ñược một số dòng có hàm lượng

Caroten tăng hơn giống trồng 9-10 lần Bên cạnh ñó sử dụng nguồn gen cà

chua hoang dại còn giúp tạo giống có hàm lượng β-caroten (tiền vitamin A) cao, khi kết hợp với hàm lượng Lycopen giúp nâng cao giá trị dinh dưỡng và

làm tăng ñộ chín của quả

Chỉ tiêu ñặc biệt quan trọng với cà chua chế biến là hàm lượng chất khô hòa tan (ñộ brix cao), về cơ bản chúng liên quan ñến hàm lượng các chất pectin trong quả Sử dụng nguồn gen cà chua hoang dại ñã cải thiện ñược tính

trạng này ở cà chua trồng, chúng ựược thực hiện nhiều và thành công ở Mỹ

Khi lai L.esculentum Mill với L.peruvianum ựã thu ựược nhiều dòng có hàm

lượng các chất pectin cao, có thịt quả chắc hơn, hàm lượng chất khô tăng ựồng thời các nhà chọn giống cũng ựã thành công trong việc sử dụng

L.chemielewskii ựể tạo giống có hàm lượng ựường và ựộ chắc quả cao

Một trong những thành tựu ựã ựạt ựược trong việc cải thiện màu sắc và

hàm lượng Lycopen trong cà chua khi sử dụng các gen có ảnh hưởng ựến màu sắc và quá trình sinh tổng hợp Carotenoids Các gen quan trọng nhất là og C , Del, dps, gf, gh, Gr, hp-1, hp-2, Ip tại alen at và các gen MO B , ry, t, r, sucrẦtại alen B (Wann etal., 1985; Chalukova and Manuenyan, 1991;

Chetelat et al., 1993, 1995; Kabelka et al., 2004).[118], [59], [63], [64], [87]

Rất nhiều những gen này ựã ựược sử dụng ựể cải thiện chất lượng quả cà chua khi sử dụng sự trợ giúp của các marker chọn lọc Mối liên kết giữa RAPD và

AFLP (Zhang and Stommel, 2000)[124], giữa SCAR và CAPS với gen B và

MoB ựã ựược phát hiện do vậy chúng dễ dàng ựược chuyển nạp vào các dòng

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

ựược chuyển gen làm tăng màu sắc và hàm lượng Lycopen

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

Việc cải thiện phương pháp lai Backcross ựã cho phép xác ựịnh ựược những alen có lợi trong nguồn gen kém thắch ứng và ựồng thời chuyển chúng vào giống cây trồng ựã cho phép xác ựịnh ựược QTLs liên quan tới những kỳ

vọng khác nhau về chất lượng trong S pimpinellifolium, S pennelii, S

peruvianum và S habrochaites.Theo kết quả nghiên cứu về phân tắch QTLs

ựã thu ựược các chỉ thị và lập bản ựồ gen cho các tắnh trạng liên quan tới lượng chất khô hoà tan, ựộ ổn ựịnh của dịch quả, ựộ cứng quả, ựộ nhớt, màu