Luận văn Góp phần nghiên cứu hoàn thiện quy trình sản xuất củ bi giống khoai tây (Solanum tuberosum L.) từ củ siêu bi In Vitro

ủ trên cây. Nhiều tài liệu nghiên cứu ở nƣớc ngoài cho thấy cây khoai tây chỉ ra hoa ở điều kiện 12 – 16 giờ chiếu sáng trong một ngày, còn thời gian chiếu sáng trong một ngày dƣới 12 giờ thì chỉ thích hợp cho việc tạo củ. Vì vậy mà chúng ta rất ít thấy khoai tây ở Việt Nam ra hoa và tạo quả đặc biệt là ở vùng đồng bằng Bắc Bộ. Đây cũng là khó khăn cho kỹ thuật lai tạo giống bằng con đƣờng hữu tính. 1.3.3.3 Nƣớc Các thời kì sinh trƣởng khác nhau yêu cầu độ ẩm đồng ruộng khác nhau: Thời kì mới trồng không cần độ ẩm đất cao vì thời kì này cây còn nhỏ, rễ phát triển ít, chất dinh dƣỡng chủ yếu cung cấp cho cây là chất dinh dƣỡng trong củ mẹ. Khi thân lá và củ phát triển thì mới cần độ ẩm đất cao: 70 - 80% vì thân lá phát triển mạnh thì sự thoát hơi nƣớc mạnh, hơn nữa rễ khoai tây chỉ tập trung ở tầng đất 0 - 30cm cho nên trong vụ nắng tƣới nƣớc đầy đủ thì năng suất tăng lên và ngƣợc lại nƣớc trong đất 27 dƣ thừa cũng dẫn đến năng suất giảm, khả năng chống chịu sâu bệnh giảm, phẩm chất củ kém. 1.3.3.4 Đất đai và dinh dƣỡng Khoai tây thích hợp với đất có độ chặt 1,1 – 1,2g/cm3, nghĩa là thích hợp với loại đất thịt nhẹ, cát pha, đất đỏ bazan, có pH = 5,8 - 6,3, không thích hợp với loại đất nhiều sét, thành phần cơ giới nặng, luôn luôn ngập úng, không thoát nƣớc. Thích hợp nhất là loại đất cát pha và đất thịt nhẹ do đảm bảo đƣợc đầy đủ chế độ thoáng khí của đất trồng vì bộ rễ khoai tây có khả năng hô hấp trong đất rất cao, lớn hơn những cây trồng khác hàng chục lần, nhất là giai đoạn củ đang phát triển. Mặt khác bộ phận sử dụng làm thực phẩm của cây là củ (thân ngầm) nằm sâu trong đất, các củ khoai tây này có phát triển tốt hay không (tức khả năng cho năng suất và tỷ lệ củ thƣơng phẩm cao hay thấp) phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó yếu tố đất đai (đất nặng hay nhẹ, đất tơi xốp thoáng khí hay đất bí, yếm khí…) có ý nghĩa rất lớn, nhiều khi có ý nghĩa quyết định đối với năng suất và phẩm chất của khoai tây. Khoai tây yêu cầu dinh dƣỡng cao, cả phân hữu cơ lẫn vô cơ, mỗi loại phân có vai trò khác nhau: N: là nguyên tố cơ bản trong phân tử protein để hình thành tế bào mới, cấu tạo nên các bộ phận rễ, thân, lá, củ. P: bón lân đầy đủ xúc tiến quá trình sinh trƣởng thân lá, tăng số củ, trọng lƣợng củ, khả năng chống chịu sâu bệnh, tăng năng suất, phẩm chất. K: có tác dụng xúc tiến sự tăng trƣởng của bộ lá, kéo dài trời gian làm việc của tầng lá giữa và gốc, tăng khả năng vận chuyển vật chất về củ, tăng năng suất, phẩm chất. 1.4 Tình hình sâu bệnh trên cây khoai tây 1.4.1 Các loại sâu hại cây khoai tây 1.4.1.1 Sâu xám (Agrotisypsilon) Sâu xám là loại sâu ăn tạp, sâu non và bƣớm (bọ trƣởng thành) hoạt động vào ban đêm, đặc biệt là sâu non, sáng lại chui xuống gần gốc cây ẩn nấp. Sâu cắn đứt cành lá hoặc cắn ngang thân lúc còn non, làm khuyết cây giảm mật độ cây / đơn vị diện tích. 28 Khi sâu ở tuổi 4, cây đã già thì chui xuống đất cắn củ, đục thành từng lỗ hoặc từng rãnh trên củ. Phòng trừ: Khi phát hiện có sâu thì kết hợp bắt và xịt: Sherpa 1%, Basudin 10G: 1/600, Sumi , Sumicidin, Map-Permethrin 50EC, Cascade 5EC. Đất phảI đƣớc bừa kĩ, làm vệ sinh đồng ruộng, làm mất nơi ẩn nấp của sâu non, bƣớm. 1.4.1.2 Sâu khoang (Prodenia litura Fabricius) Đặc điểm: Sâu tuổi nhỏ có màu xanh và vàng đen trên lƣng, sâu lớn màu đen, xám nhạt, hai bên có đốm tròn hoặc 3 cạnh chạy dọc thân. Sâu non ở tuổi 1 – 2 sống tập trung ở mặt dƣới lá, ăn phần thịt lá, đến tuổi 3 sâu mới phân tán, phá hoại chủ yếu vào ban đêm. 1.4.1.3 Sâu xanh (Heliothis armigera Hueb) Phá hoại chủ yếu lá non Phòng trừ: Dùng các loại thuốc: Sumi 5EC, Atabron 5EC, nomolt 5EC, Politrin 440EC: 15 – 20ml/8 lit, Sumicidin 10Nd:8-10ml/8 lit. 1.4.1.4 Rệp sáp trắng (Pseudococcuscitri Risso) Khi còn non có màu hồng, lớn lên đƣợc phủ một lớp sáp trắng nhƣ vôi ở bên ngoài, lúc này rất ít di động. Rệp sáp chủ yếu hại củ giống ở trong kho, chích hút nhựa trong mầm khoai ở phần gốc mầm và các nốt rễ trên mầm làm cho mầm teo đi, củ giống bị chai cứng lại trồng không mọc đƣợc Phòng trừ; Dùng thuốc có tác dụng nội hấp (lƣu dẫn), nhiều loại thuốc tiếp xúc cũng có kết quả cao nhƣng phải phun kĩ. 1.4.2 Bệnh hại cây khoai tây 1.4.2.1 Bệnh mốc sƣơng (Phytophthora infestans) Bệnh thƣờng xuất hiện vào lúc ẩm độ cao, có sƣơng mù, t0 từ 20 - 240C, bệnh xuất hiện trên lá, thân. Lúc đầu là những vệt xám nhỏ nâu nhạt nâu đen. Lá và thân cây bị bệnh nếu gặp trời khô, nhiệt độ cao thân lá khô giòn, nếu trời ẩm thì cây bị thối. Ở củ: nấm bệnh xâm nhập vào củ qua cây, củ bị bệnh lõm vào làm cho củ bị chai cứng và có màu nâu, củ bị thối. 29 1.4.2.2 Bệnh héo xanh (Pseudomonas solanacearum) Bệnh thƣờng phát sinh khi cây sinh trƣởng tốt, gặp điều kiện khí hậu ấm và ẩm phát triển càng nhanh. Phòng trừ: Chọn giống, lai tạo giống Đảm báo ẩm độ thích hợp cho từng giai đoạn sinh trƣởng của khoai tây Loại bỏ cây bị bệnh Bón NPK cân đối Luân canh Phun thuốc: Povral M45, Ridomil M45, phun khi cây mọc đều, cao 10 - 15cm, cứ 10 ngày phun 1 lần. 1.4.2.3 Bệnh virus Bệnh virus phổ biến ở nƣớc ta gồm có các dòng X,Y,K,S,A,M,E,…và trên đồng ruộng biểu hiện nhiều triệu chứng khác nhau nhƣ: cuốn lá, xoăn lá, cây lùn, đen gân, khảm (hoa, lá). hầu hết các dòng virus khoai tây đều có thể ẩn triệu chứng, chỉ thấy năng suất giảm dần, khả năng sinh trƣởng kém và triệu chứng không ổn định mà thay đổi nhiều theo giống, chế độ dinh dƣỡng, điều kiện ngoại cảnh. Bệnh virus cũng có triệu chứng dễ nhầm lẫn với bệnh sinh lý nhƣ thiếu N, P, K…Trong các dòng virus, có dòng biểu hiện bên ngoai, có dòng không biểu hiện bên ngoài nên khó nhận biết, chỉ thấy năng suất giảm dần, khả năng sinh trƣởng kém, vì vậy chúng ta phải dùng các biện pháp kỹ thuật để phát hiện. Các biện pháp kỹ thuật thƣờng đƣợc dùng để phát hiện bệnh virus trên khoai tây: phƣơng pháp cây chỉ thị, huyết thanh học, kính hiển vi điện tử. Trong điều kiện nƣớc ta phƣơng pháp cây chỉ thị có một vị trí đặc biệt quan trọng, vì không đòi hỏi kỹ thuật cao, tƣơng đối đơn giản ít tốn kém mà vẫn khá chính xác. Virus X (PVX): giảm năng suất 10%. Rất phổ biến, làm giảm năng suất, biểu hiện trên cây: có những đốm khảm dạng tròn, cây lùn, hoặc khảm nhẹ (khảm nằm giữa các gân lớn trên lá) làm lá nhăn. Nhƣng phổ biến nhất là ở dạng ẩn: điều kiện ánh sáng yếu kéo dài thì cho những đốm tròn màu 30 xanh nhạt ở lá, những đốm này mất đi trong điều kiện ánh sáng mạnh, sau dạng ẩn là dạng khảm nhẹ. Virus Y: làm giảm năng suất cao, 80%. Triệu chứng: khảm mạnh, vùng khảm có màu xanh nhạt vàng so với màu xanh đậm bình thƣờng của lá, kèm theo gân lõm, thịt lá nổi lên, cây lùn đi. Loại này ít khi gây bệnh đơn độc mà thƣờng kết hợp với các loại virus khác. PVA: làm giảm năng suất 40%. Trong điều kiện nóng, nhiệt độ cao thƣờng ẩn hoàn toàn. Cây lùn, củ nhỏ. PVM: Các lá non xoăn, lá biến dạng. Bệnh virus khoai tây là nguyên nhân chính gây ra hiện tƣợng thoái hoá giống, làm cho năng suất ngày càng giảm. Mức độ gây hại tuỳ theo giống, điều kiện thời tiết, chế độ dinh dƣỡng, tuỳ thuộc loại virus. Biện pháp phòng trừ: tại Việt Nam cũng nhƣ những quốc gia trồng khoai tây trên thế giới áp dụng nhiều biện pháp để loại trừ virus ra khỏi đồng ruộng: Chọn tạo giống kháng bệnh virus. Xử lí nhiệt, kết hợp nuôi cấy đỉnh sinh trƣởng để tẩy sạch virus. Luân canh hợp lí. Bón cân đốI N, P, K. Phun thuốc trừ một số loại sâu là môi giới truyền bệnh. 1.4.2.4 Bệnh thối củ trong thời gian giữ giống Bệnh thối khô (nấm Fusarium) Bệnh thối ƣớt (vi khuẩn Pectobacterium) Các bệnh này làm hao hụt tổn thất lƣợng lớn củ giống trong thời gian cất giữ. Biện pháp hạn chế: Chọn củ nguyên vẹn. Trong thời gian giữ giống cần kiểm tra thƣờng xuyên để loài trừ ngay những củ giống bị bệnh, phun thuốc trừ nấm bệnh kịp thời để tránh lan sang các củ khác. 31 1.5 Một số giống khoai tây đƣợc trồng ở nƣớc ta 1.5.1 Giống khoai tây hạt lai Từ 41 tổ hợp, khoai tây hạt lai đƣợc trung tâm khoai tây Quốc Tế viện trợ năm 1992, đã chọn ra 5 tổ hợp lai ƣu tú nhất, đƣa đi thử nghiệm và tuyển chọn ở các vùng sinh thái miền Bắc và sản xuất thử nghiệm trên ruộng lúa nông dân. Kết quả đã xác định đƣợc 2 tổ hợp tốt nhất là HPS2/67 đặt tên là Hồng Hà 2 và tổ hợp HPS7/67 đặt tên là Hồng Hà 7. Hồng Hà 2: thời gian sinh trƣởng ở G0 (đời thứ nhất từ hạt lai) là 80 – 105 ngày, G1 của giống này khoảng 85 ngày. Thân lá phát triển trung bình, phân cành trung bình, tia củ ngắn, củ tập trung đạt 4-5 củ/khóm. Củ ruột vàng đậm, chất lƣợng ngon đạt tiêu chuẩn chế biến. Năng suất đạt 30 tấn/ha. Hồng Hà 7: thời gian sinh trƣởng ở G0 từ 90 – 115 ngày, còn ở G1 và G2 khoảng 90 – 95 ngày. Thân lá phát triển tốt, phân cành trung bình, tia củ dài, củ ra không tập trung, đạt 7-8 củ/khóm. Củ ruột vàng nhạt, chất lƣợng đạt tiêu chuẩn chế biến. Là giống dài ngày hơn Hồng Hà 2 nhƣng năng suất Hồng Hà 7 đạt cao hơn từ 30 – 32 tấn/ha. 1.5.2 Giống khoai tây củ Khoai tây Hà Lan: Diamand: vỏ màu vàng nhạt, ruột vàng, củ hình ovan, mầm củ giống màu trắng. Nicol: vỏ màu vàng, ruột vàng, củ dài, mầm củ giống màu tím. Cả hai giống đều có thời gian sinh trƣởng từ 80 – 90 ngày, chống chịu khá, chất lƣợng củ ngon, năng suất từ 25 – 30 tấn/ha. Khoai tây Đức: Rosant: thân lá phát triển nhanh, cây to cao xanh tốt, nhiều củ, củ hình ovan có màu hồng, mắt củ nông màu hồng, năng suất đạt 27 tấn/ha K3207: cây to cao xanh tốt, nhiều củ, củ to hình ovan màu vàng nhạt, ruột củ vàng, mắt củ nông, phẩm chất ngon, năng suất đạt 27 tấn/ha.  Một số giống trồng phổ biến ở miền Nam: URGENTA: có nguồn gốc từ Đức, thời gian sinh trƣởng từ 75 – 90 ngày. Cây mọc thẳng, chiều cao trung bình 50 – 60cm. Củ có hình bầu dục, ít mắt, vỏ củ màu tím nhạt, ruột vàng. Năng suất cao vào mùa khô, bình quân 9 – 15 tấn/ha. 32 COSIMA: có nguồn gốc ở Đức, thời gian sinh trƣởng 90 – 110 ngày. Cây mọc thẳng cao khoảng 60 – 80cm, lá xanh đậm, bông tím. Củ có hình bầu dục, mắt củ sâu, vỏ củ hơi nhăn màu vàng nhạt, ruột vàng, phẩm chất tốt. mùa mƣa năng suất thấp hơn vụ nắng, binh quân 10 – 15 tấn/ha. DESIREE: có nguồn gốc từ Pháp, thời gian sinh trƣởng 80-90 ngày. Cây thấp, thẳng cao khoảng 60 – 70cm, lá to màu xanh đậm, hoa tím nhạt, thân ít phân cành. Củ bầu dục màu hồng hơi nhăn, ruột vàng, ít mắt, mắt sâu. Năng suất đạt 15 – 20 tấn/ha. O6: Giống lai của trung tâm khoai tây Quốc Tế có tên B-712402. Thân lá to khoẻ, cứng, diện tích lá cao, quang hợp tốt. Củ hình bầu dục hơi tròn màu vàng láng, củ to đều, mắt sâu trung bình, ruột vàng. Củ tập trung quanh gốc, tia củ ngắn, củ nhỏ nhiều, trồng mật độ dày. Bảo quản tỷ lệ hƣ hao ít, năng suất đạt 15 – 20 tấn/ha. O7: thời gian sinh trƣởng 90 – 100 ngày, lá to màu xanh đậm. Củ hình bầu dục, vỏ hồng hơi sần sùi, củ có mầm to khoẻ, ruột vàng. Tia củ dài, củ phát triển rộng, trồng thƣa hơn giống O6. Bảo quản ít hƣ hao tự nhiên, năng suất đạt 25 – 30 tấn/ha. MARIENLA: thời gian sinh trƣởng 80 – 100 ngày. Thân lá phát triển nhanh, khoẻ, cứng, có khả năng chống các bệnh virus cao, bệnh phytophthora. Củ hình bầu dục, tròn to vỏ màu vàng nhạt, củ ít mầm nhƣng mầm to mập, ruột vàng. Bảo quản ít hƣ hao tự nhiên, năng suất khá cao và ổn định 15 – 20 tấn/ha. 1.6 Công tác giống khoai tây Khoai tây là cây nhân giống theo phƣơng pháp truyền thống sử dụng củ làm giống nên rất dễ bị lây lan các bệnh do virus từ thế hệ này qua thế hệ khác. Morel và Martin (1955) là những ngƣời đầu tiên dùng phƣơng pháp nuôi cấy đỉnh sinh trƣởng để thu đƣợc cây khoai tây sạch bệnh không chứa virus. Đến nay kỹ thuật này đƣợc dùng phổ biến ở Mỹ, Pháp, Liên Xô (cũ), Anh, Hà Lan, Đan Mạch, Đức, Tiệp Khắc, Phần Lan…Một vấn đề đƣợc đặt ra sau khi thu hoạch các dòng khoai tây sạch bệnh là bảo vệ các dòng này không bị tái nhiễm. Tốc độ tái nhiễm ở nƣớc ta rất nhanh do ở đâu cũng có rệp mang bệnh. Giống Atzimba đã đƣợc kiểm tra rất nghiêm khắc ở trung tâm khoai tây quốc tế (CIP) và xác nhận không mang một bệnh virus nào, sau khi trồng một số vụ ở Đà Lạt đã nhiễm virus X đến 60% số cá thể và virus Y đến 14% cá thể (Phan Đình Lân. 1980), tình 33 hình cũng tƣơng tự ở đồng bằng sông Hồng. Do đó không thể duy trì giống khoai tây bằng phƣơng pháp trồng ngoài đồng ruộng vì chỉ sau một vài vụ khoai tây sẽ bị thoái hoá nghiêm trọng, không đủ tiêu chuẩn để nhân lên làm giống cho sản xuất. Phƣơng pháp duy nhất để duy trì giống khoai tây trong điều kiện nƣớc ta là bảo quản trong ống nghiệm bằng phƣơng pháp cấy mô. Ý kiến này cũng đƣợc Hershan nêu ra năm 1978 và một ngân hàng giống khoai tây cấy mô sạch bệnh với 5000 giống đã đƣợc thiết lập tại trung tâm khoai tây quốc tế ở Lima, Peru. Hiện nay công tác giống khoai tây mở ra một hƣớng mới với phƣơng pháp tạo củ trong ống nghiệm, đây cũng là phƣơng pháp duy trì giống sạch bệnh hiệu quả vì củ siêu bi ống nghiệm không chứa mầm bệnh, việc nhân giống đỡ hao tốn, nhân giống dễ dàng. Một số kỹ thuật về công tác giống khoai tây: 1.6.1 Công tác giống khoai tây theo phƣơng pháp truyền thống - sử dụng củ làm giống Đây là phƣơng pháp thông dụng đƣợc nông dân trồng khoai tây chọn là phƣơng pháp làm giống từ lâu đời. Vào lúc cây đƣợc 30 – 35 ngày hoặc cùng lắm là 50 ngày tuổi, dùng que dài đánh dấu những cây bị bệnh, sinh trƣởng kém. Trƣớc khi thu hoạch 5 – 7 ngày thu những cây đƣợc đánh dấu, cất riêng để ăn hoặc sử dụng cho chăn nuôi. Những cây còn lại thu để riêng chọn làm giống cho vụ sau. Thu và phơi hong cho khô ngay tại ruộng, nhẹ tay tránh xây xát. Củ chọn làm giống cần chọn củ có trọng lƣợng 30 – 40 kg/củ, củ tròn đều không bị dị hình. Sau đó các củ đƣợc chọn làm giống đƣợc để trên các giàn cao ráo thoáng mát, có thể dùng một số thuốc trừ sâu bệnh hoặc hoá chất để bảo quản. Phƣơng pháp này dễ tiến hành không đòi hỏi kỹ thuật cao nên ngƣời nông dân có thể thực hiện để giữ giống cho vụ sau. Nhƣng để giống bằng củ không chọn lọc kỹ sẽ dễ bị lây sâu bệnh từ vụ này sang vụ khác, vì gặp khó khăn khi vận chuyển giống đi xa vì khối lƣợng lớn. 1.6.2 Phƣơng pháp trồng khoai tây bằng hạt Đây là một công nghệ sản xuất giống mới ở Việt Nam, đƣợc trung tâm nghiên cứu cây khoai tây tại Đà Lạt tiến hành nghiên cứu xây dựng từ năm 1978 – 1980, đƣợc viện 34 cây lƣơng thực và thực phẩm phát triển rộng rãi tại đồng bằng sông Hồng trong giai đoạn 1980 – 1986. Với đời cây trực tiếp từ hạt năng suất khoai tây có thể đạt 15 – 20 tấn/ha, với đời củ giống cấp 1 và 2 năng suất bình quân đạt 20 – 30 tấn/ha. Trồng khoai tây bằng hạt có những lợi điểm: không chứa nguồn bệnh và hầu hết các loại virus do không truyền qua hạt, cần một lƣợng nhỏ so với củ, tiếc kiệm đƣợc chi phí vận chuyển, tiền giống… 1.6.3 Sử dụng phƣơng pháp nuôi cấy in vitro 1.6.3.1 Phục tráng giống khoai tây bằng phƣơng pháp nuôi cấy đỉnh sinh trƣởng. Khoai tây rất dễ bị nhiễm các loại sâu bệnh đặc biệt là bệnh do virus làm giảm sức sống và năng suất của cây, các bệnh do virus này có thể lây lan từ thế hệ này sang thế hệ khác làm thoái hoá giống. Morel và Martin (1955) là những ngƣời đầu tiên dùng phƣơng pháp nuôi cấy đỉnh sinh trƣởng để thu đƣợc cây khoai tây sạch bệnh. Đến nay kỹ thuật nuôi cây in vitro cây khoai tây đã phát triển mạnh, trong đó phƣơng pháp nuôi cấy đỉnh sinh trƣởng phát triển mạnh mẽ ở hầu hết các nƣớc trồng khoai tây. Phƣơng pháp tiến hành: Xử lý nhiệt: Trồng khoai tây vào chậu đất trong điều kiện nhiệt độ và ánh sáng bình thƣờng. Khi mầm cao khoảng 15cm cắt phần ngọn dài 6-8cm, bỏ hai lá dƣới cấy vào li thuỷ tinh chứa đất vô trùng, đậy bằng một cái li khác tránh cho chồi và đất mất nƣớc trong vòng 10 ngày cho chồi ra rễ. Sau từ 3-4 tuần chuyển cây qua điều kiện chiếu sáng 3000-4000 lux, chế độ chiếu sáng 16h/ngày, nhiệt độ 360C vào ban ngày và 330C vào ban đêm. Sau hai tuần cắt bỏ chồi ngọn để chồi nách phát triển. Sau 6 tuần xử lí nhiệt lấy phần ngọn chồi nách để tách đỉnh sinh trƣởng. Tách đỉnh sinh trƣởng: chồi đƣợc cắt bỏ bớt lá và đặt trên giấy thấm ẩm trong hộp petri kín để tránh mất nƣớc. Nếu trong giai đoạn tạo chồi cây đƣợc nuôi cấy cẩn thận thì việc khử trùng chồi là không cần thiết, nếu cần có thể khử trùng mẫu trong dung dịch khử trùng có nồng độ thấp, trong khoảng thời gian ngắn. Thao tác tách đỉnh đƣợc thực hiện trong tủ cấy vô trùng, dƣới kinh lúp có độ phóng đại X25. Đỉnh sinh trƣởng đƣợc tách với độ dài 0.6mm và cấy trên môi trƣờng MS đặc có bổ sung IAA 0.05mg/l, GA3 0.1mg/l, myo-inositol 1000mg/l, nuôi cấy ở 230C, chế độ chiếu sáng 16h/ngày. Sau vài tuần khi cây cao khoảng 3cm có thể cấy qua môi trƣờng mới. Khi cây có nhiều lá, cắt 35 đoạn và nhân lên nhiều cây, đồng thời chuẩn đoán virus trên các cây chỉ thị nhƣ Gomphrena globosa (virus X), Chenopodium amaranticolor (virus S và X), Solanum demissum (virus Y). Khi chắc chắn cây khoai tây không mang virus thì sẽ đƣợc đƣa vào nhân giống đại trà. 1.6.3.2 Tạo phôi và cây con khoai tây đơn bội bằng cách nuôi cấy túi phấn. Việc tạo các cây khoai tây đơn bội thông qua phƣơng pháp nuôi cấy túi phấn có thể việc trồng khoai tây bằng củ thành trồng khoai tây bằng hạt và còn có thuận lợi khác là cây trồng không bị virus nhƣ trồng từ củ. Thí nghiệm đƣợc tiến hành trên một dòng nhị bội H3-703 đƣợc chọn từ một quần thể lớn từ sự thụ phấn chéo giữa thể đơn bội Hồng Hà 236 và Hồng Hà 439. Việc chọn lọc dựa trên khả năng tạo phôi in vitro của cây mẹ. Chồi hoa đƣợc thu từ cây đang tăng trƣởng trong nhà kính, các chồi hoa sẽ đƣợc vô trùng, tui phấn đƣợc lấy ra và nuôi cấy trên môi trƣờng vô trùng. Trong quá trình nuôi cấy túi phấn về mặt tế bào học thì hạt phấn bắt đầu lần phân chia đầu tiên sau 2-4 ngày nuôi cấy và tiếp tục phát triển thành các cấu trúc đa bào, thoát ra khỏi lớp màng của hạt phấn sau 8-10 ngày. Sự phát triển thành phôi trọn vẹn diễn ra sau 19-22 ngày cấy trên môi trƣờng đặc. Môi trƣờng tốt nhất cho sự phát triển của phôi là môi trƣờng MS có bổ sung zeatin 10-6M và nƣớc dừa 10%. 1.6.4 Phƣơng pháp sản xuất củ giống mini sạch bệnh Là tiến bộ kỹ thuật trong sản xuất khoai tây ở Việt Nam và một số nƣớc trên thế giới. Hợp tác với CIP từ năm 1991, trung tâm nghiên cứu cây thực phẩm Đà Lạt đã tiến hành nghiên cứu và xây dựng quy trình công nghệ sản xuất củ giống mini sạch bệnh, nhờ điều kiện khí hậu ở Đà Lạt có thể ứng dụng kỹ thuật nuôi cây mô nhân nhanh giống khoai tây sạch bệnh quanh năm. Công nghệ này cho phép sản xuất với khối lƣợng lớn củ giống mini sạch bệnh các giống khoai tây có chất lƣợng cao cho một hệ thống sản xuất, cung cấp giống có phẩm chất tốt ở Việt Nam. 36 Sơ đồ sản xuất: Nhân giống trong ống nghiệm cắt một đoạn thân có lá Nhân trên khay cát Nhân trên luống mạ với đất nhiều dinh dƣỡng Cấy vào bầu đất 15 – 20 ngày Cây đạt tiêu chuẩn đƣa ra đồng ruộng Khoai tây củ nhỏ 2. Giới thiệu chung về kỹ thuật thuỷ canh (Hydroponics) Đất là giá thể tự nhiên, là môi trƣờng cung cấp đầy đủ các yếu tố cần thiết cho cây trồng sinh trƣởng và phát triển. Mặt khác đất cũng là nơi cƣ trú của các loại vi sinh vật gây bệnh, côn trùng gây hại – đó là những tác nhân hạn chế sự phát triển của cây trồng. Thuỷ canh là kỹ thuật trồng cây không dùng đất mà dùng các dung dịch dinh dƣỡng. Đây là một trong những phƣơng pháp canh tác tiên tiến nhất trong nền sản xuất hiện đại. Các nghiên cứu về thuỷ canh cho thấy sự sinh trƣởng và phát triển của cây trồng không nhất thiết dùng đất nhƣng các chất khoáng và dinh dƣỡng trong đất lại rất cần thiết cho sự sinh trƣởng và phát triển đó. Bằng hệ thống thuỷ canh, cây trồng có thể tăng trƣởng và phát triển mạnh do đƣợc cung cấp khoáng chất trực tiếp thông qua hệ thống rễ luôn đƣợc tiếp xúc trực tiếp với môi trƣờng dinh dƣỡng. Ngoài ra trong hệ thống nhà lƣới có thể điều chỉnh nhiệt độ môi trƣờng, độ ẩm và chế độ chiếu sáng phù hợp cho phép có thể trồng cây ở bất cứ thời điểm nào trong năm. Vì vậy bằng phƣơng pháp thuỷ canh chúng ta có thể nghiên cứu cây trồng chính xác hơn và có thể sản xuất với năng suất và phẩm chất tốt hơn. 37 Tình hình sản xuất thuỷ canh trong nƣớc và thế giới Tình hình thế giới Trƣớc sự phát triển của khoa học kỹ thuật, kỹ thuật thuỷ canh không ngừng đƣợc cải tiến. Những tiến bộ trong việc cải tạo hệ thống thuỷ canh những năm gần đây đã đƣợc áp dụng rộng rãi ở Châu Âu, đặc biệt là ở Anh, Đức, Hà Lan,… Thí dụ ở Hà Lan, diện tích nhà kính sử dụng cho trồng cây không dùng đất đã tăng từ khoảng 515 ha năm 1982 lên 800 ha năm 1983, ƣớc chừng khoảng 1000 ha năm 1984 (Van Or, 1982 và thông báo cá nhân) và trên 2000 ha năm 1986 (ISOSC, 1986). Tuy nhiên, không chỉ ở Châu Âu mà Hoa Kỳ cũng có lịch sử lâu dài đi tiên phong trong việc sử dụng kỹ thuật thuỷ canh, Nhật bản có công nghiệp nhà kính đặc biệt lớn đạt mức 27.079 ha năm 1977 (Shimidu, 1979) trong đó có 135 ha trồng thuỷ canh. Việc thƣơng mại hoá thuỷ canh đã đƣợc áp dụng hầu hết ở các nƣớc phát triển có khí hậu ôn hoà và không ngừng tại đó, kỹ thuật thuỷ canh đã mở rộng sang các nƣớc có điều kiện khí hậu và kinh tế kém thuận lợi hơn nhƣ Kuwait, Malaysia,… Tóm lại, kỹ thuật thuỷ canh đã phát triển đến một trình độ cao và trở thành thƣơng mại hoá để thu dƣợc nhiều lợi nhuận hơn từ trồng trọt. Vì vậy, kỹ thuật thuỷ canh đƣợc coi là công nghệ trồng cây của thế kỷ 21. Bảng 2.1:Tình hình sản xuất thuỷ canh của các nƣớc trên thế giới TT Tên nƣớc Năm Diện tích Cây trồng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Hà Lan Tây Ban Nha Canada Pháp Nhật Bản Israen Bỉ Đức Newzealand Úc 1987 2001 1996 2001 1987 2001 1996 1984 1996 1996 1996 1996 2001 1996 3500 1.000 1.000 4.000 100 1.574 1.000 293 650 600 650 200 550 500 - Cà chua, dƣa leo, ớt, hoa cắt cành, cà tím, đậu, rau diếp - Cà chua, dƣa leo, ớt cà tím, dâu tây, rau diếp, hoa cúc, cảI củ - Rau diếp, dƣa leo, ớt - Cà chua - Cà chua, dƣa leo, rau diếp - Dƣa leo, ớt - Dƣa leo, ớt, cà chua, cà tím, hoa cắt cành - Cà chua, hành lá, rau diếp, dƣa hƣơng, dƣa leo - Hoa cắt cành, dâu tây, cà chua - Ớt, dƣa chili, dƣa leo, dƣa tây, rau diếp, Asian vegetables - Cà chua, dƣa leo, rau diếp, hoa cắt cành, 38 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Anh Nam Phi Ý Mỹ Phần Lan Triều Tiên Mexico Trung Quốc Hi Lạp Braxil Đài Loan Singapo 1998 1984 1996 1990 1999 1984 1999 1996 1987 1996 1996 1999 1987 1999 1996 1999 1999 1996 392 75 420 50 400 228 400 370 274 15 120 5 120 33 60 50 35 30 dây tây, cây làm thuốc - Cà chua, dƣa leo, ớt - Cà chua, dƣa leo, rau diếp, hoa - Hoa hồng, cà chua, dâu tây, ephenra - Cà chua, dƣa leo, rau diếp - Cà chua, dƣa leo, rau diếp - Cà chua, dƣa leo, dƣa tây, rau diếp, ớt, cảI thìa, hẹ tây, hoa - Cà chua, dƣa leo, dƣa tây, ớt giòn, rau diếp, dâu tây - Cà chua, dƣa leo, ớt, rau diếp - Rau diếp, anugula, water caress Tổng diện tích: Thập niên 80 : 5.000 ha  6.000 ha Năm 2001 : 20.000 ha  25.000 ha Nguồn: www.ride.gov.au/reports/Index.htm Tình hình trong nƣớc Ở nƣớc ta, từ năm 1993, Đại học quốc gia Hà Nội đã phối hợp với Tổ Chức Nghiên Cứu và Triển Khai Hồng Kông (R & D Hồng Kông) đã tiến hành nghiên cứu toàn diện các khía cạnh khoa học kỹ thuật và kinh tế xã hội cho việc chuyển giao công nghệ và phát triển thuỷ canh tại Việt Nam. Năm 1995, dƣới sự chủ trì của Đại học Quốc Gia Hà Nội đã hình thành một mạng lƣới đồng bộ các cơ sở nghiên cứu và triển khai hàng đầu của đất nƣớc: Đại học Quốc Gia Hà Nội, Đại học Nông Nghiệp I, Sở Khoa Học Công Nghệ và Môi Trƣờng Hà Nội, Trung tâm giống cây trồng Việt-Nga, Viện dƣợc liệu và Viện nghiên cứu rau quả Trung Ƣơng. Tháng 10 năm 1995 kỹ thuật thuỷ canh đã đƣợc triển khai rộng rãi ở Hà Nội, TP Hồ Chí Minh, Côn Đảo… của các sở công nghệ, phân viện công nghệ sau thu hoạch ở một số tỉnh thành. Mục đích là thiết kế, sản xuất vật liệu cho thuỷ canh và trồng các loại cây khác nhau. 39 Tuy nhiên, kỹ thuật canh tác này còn rất mới mẻ so với tâp quán canh tác sản xuất của nông dân Việt nam. Đồng thời với chi phí sản xuất cao và kỹ thuật phức tạp cho nên hiện nay việc trồng thuỷ canh vẫn chƣa đƣợc phổ biến trên diện rộng. Những ƣu điểm và nhƣợc điểm của kỹ thuật thuỷ canh Ƣu điểm Không cần đất, chỉ cần không gian thì có thể tiến hành trồng đƣợc ở những nơi mà điều kiện trồng trọt bị hạn chế nhƣ hải đảo, vùng núi xa xôi, trong đô thị lớn… Điều chỉnh đƣợc dinh dƣỡng cho cây trồng tức là đảm bảo tính đồng đều trong việc cung cấp các chất dinh dƣỡng không thể thiếu cho tất cả các bộ phận của khu vực trồng trọt. Ít sử dụng thuốc trừ sâu bệnh và các chất độc hại khác, năng suất cao và có thể trồng liên tục, sản phẩm sạch, giàu chất dinh dƣỡng và tƣơi, sản phẩm không tích luỹ