Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học và khả năng tạo đa bội thể ở cây cam quýt (Rutaceae)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

==========

NGUYỄN THỊ LAN HƯƠNG

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH

HỌC VÀ KHẢ NĂNG TẠO ĐA BỘI THỂ Ở

CÂY CAM QUÝT (Rutaceae)

Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm

Mã số: 60.42.30

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

Thái Nguyên - 2010

Luận văn Thạc sĩ Nguyễn Thị Lan Hương

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1

PHẦN I

MỞ ĐẦU

1.1. Tính cấp thiết của đề tài

Nghề trồng cây ăn quả hiện nay đã trở thành một ngành kinh doanh

quan trọng ở nhiều nước thế giới như Trung Quốc nổi tiếng thế giới với

quả táo Tàu; Ấn Độ xuất khẩu xoài; Italy và Tây Ban Nha xuất khẩu

chanh; Isaren, Ai Cập, Ma Rốc xuất khẩu cam; Equado, Philippin xuất

khẩu chuối… Sản phẩm tươi và chế biến từ quả đã mang lại nguồn thu

đáng kể [28].

Người làm vườn cũng đã hiểu rõ trồng cây ăn quả là một nghề đem lại

hiệu quả kinh tế cao, vừa có thu nhập ổn định, bảo vệ tài nguyên môi trường,

đặc biệt là vùng đất dốc, vùng đồi núi... Hiện nay phong trào trồng cây ăn quả

tăng nhanh và có chiều hướng phát triển mạnh, cây ăn quả cùng với một số

cây công nghiệp, cây đặc sản đang được đánh giá là cây trồng quan trọng

trong việc chuyển đổi cơ cấu cây trồng, tăng cao hiệu quả kinh tế, bảo vệ môi

trường sinh thái ở các tỉnh trung du miền núi [3], [28].

Các loài cây cam, quýt chanh, bưởi... là những loài cây có giá trị dinh

dưỡng và đem lại hiệu quả kinh tế cao. Nhiều loài cam quýt đang được trồng

trên thế giới cho quả với các vị đặc trưng như: chua, vị ngọt và chua nhẹ, ngọt

và rất ngọt đáp ứng được nhu cầu thị hiếu rất khác nhau của người tiêu dùng

ở mọi độ tuổi, sản phẩm quả dùng làm thức ăn bồi bổ sức khoẻ, cho ăn kiêng,

làm vị thuốc [3]. Tuỳ từng loại, quả cam quýt có các thành phần dinh dưỡng

khác nhau, hàm lượng đường tổng số vào khoảng 6 đến hơn 10% (trừ các loại

quả chua như chanh... ), đạm từ 0,6 - 0,9%, chất béo khoảng 0,1 - 0,2%,

vitamin C khoảng 50- 100 mg / 100g quả tươi, axit hữu cơ 0,4 - 0,6% [53] .

Luận văn Thạc sĩ Nguyễn Thị Lan Hương

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2

Ngoài ra cam quýt còn có nhiều loại vitamin khác như B1, E... nhiều loại

khoáng như Ca, Fe, Zn... và khoảng 15 loại axit amin tự do khác nhau.

Việt Nam được xác định là quê hương của cam quýt, ngoài những

giống cam quýt địa phương, nhập nội, hiện nay còn tìm thấy nhiều loài hoang

dại thuộc họ cam quýt . Nghề trồng cam quýt đã tồn tại hàng trăm năm nay ở

Việt Nam, trong quá trình sản xuất chọn lọc tự nhiên, một số giống địa

phương và giống nhập nội đã trở thành nổi tiếng và gắn liền với từng địa danh

như cam Bố Hạ, cam Xã Đoài, cam Sông Con, cam Vân Du, bưởi Phúc

Trạch, bưởi Đoan Hùng... hiện nay cam quýt trở thành một trong những cây

ăn quả chủ yếu ở Việt Nam và được trồng ở nhiều vùng sinh thái với bộ giống

gồm khoảng trên 70 giống khác nhau [11], [27], [28].

Cùng với việc phát triển mạnh của nghề trồng cam quýt trên thế giới

và trong nước các nghiên cứu nhằm cải tạo giống, nâng cao năng suất, chất

lượng và khả năng chế biến của cam quýt được đầu tư nghiên cứu. Trong đó

việc chọn tạo quả không hạt là nghiên cứu quan trọng đang được xác định là

những nghiên cứu ưu tiên ở cây cam quýt.

Có nhiều hướng nghiên cứu khác nhau để đạt được mục tiêu chọn tạo

quả không hạt như: chọn tạo theo hướng bất dục đực, bất dục cái, bất dục cả

đực và cái, hiện tượng bất hòa hợp…[8]. Một trong hướng nghiên cứu chọn

tạo quả không hạt hiện nay là việc tạo ra các dòng đa bội để chọn giống

không hạt (thể tam bội, dị bội…) hoặc làm vật liệu lai tạo các dòng không hạt

(thể tứ bội…). Phạm vi của đề tài “Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học và

khả năng tạo đa bội thể ở cây cam quýt (Rutaceae)”. Kết quả nghiên cứu

của đề tài bổ sung thêm kiến thức trong chọn tạo giống cam quýt nói chung và

cây ăn quả nói riêng.

Luận văn Thạc sĩ Nguyễn Thị Lan Hương

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3

1.2. Mục tiêu của đề tài

Trên cơ sở nguồn vật liệu đánh giá đặc điểm sinh học của một số dòng

cam quýt và khả năng tạo đa bội thông qua lai hữu tính và xử lý đột biến.

1.3. Yêu cầu của đề tài

- Nghiên cứu đặc điểm sinh học của các dòng cam quýt (nhị bội,

tam bội, tứ bội).

- Nghiên cứu khả năng tạo đa bội bằng lai hữu tính với các cặp lai

khác nhau.

- Nghiên cứu khả năng tạo đa bội thể bằng xử lý Chochicine.

1.4. Ý nghĩa của đề tài

1.4.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học

Đề tài giúp sinh viên, học viên tiếp cận với công tác nghiên cứu khoa

học, vận dụng những kiến thức đã học trong suốt quá trình học tập tại trường

vào thực tế sản xuất, từ đó nâng cao kĩ năng thực hành cho bản thân.

Đối với nghiên cứu khoa học: là cơ sở cho chọn tạo giống mới phục vụ

cho sản xuất.

1.4.2. Đối với thực tiễn sản xuất:

- Xác định được nồng độ, thời gian thích hợp khi xử lý cholchicine tạo

thể tứ bội ở hạt bưởi.

- Kết quả của đề tài là tiền đề cho việc tạo nguồn vật liệu để chọn tạo

giống cho quả không hạt.

Luận văn Thạc sĩ Nguyễn Thị Lan Hương

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4

Phần II

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1. Cơ sở khoa học và lí luận của đề tài

Trong suốt hai thập kỉ qua, ngành sản xuất cam quýt trên thế giới

không ngừng tăng nhanh và mức tiêu thụ quả trên thị trường thế giới cũng

ngày càng cao. Tổng sản lượng Citrus hàng năm đạt trên 105 triệu tấn trong

giai đoạn 2000 - 2004 (FAO,2004) [26]. Có khoảng 140 nước trên thế giới

sản xuất quả Citrus (FAO, 2004) [26]. Tuy nhiên, hầu hết sản lượng tập trung

ở những vùng nhất định. Ba nước sản xuất cây ăn quả lớn nhất là Braxin, Mỹ,

Trung Quốc, chiếm khoảng 60% tổng sản lượng toàn cầu. Khoảng 60% sản

lượng cam quýt được tiêu thụ dưới dạng quả tươi, 40% còn lại là chế biến.

Sao Paulo (Braxin) và Florida (Mỹ) là hai vùng sản xuất cam chủ lực, chiếm

90% sản lượng nước cam toàn cầu. Braxin là nước sản xuất cam quýt lớn

nhất chiếm 20% tổng sản lượng Citrus của thế giới, tiếp theo là Mỹ (14%),

Trung Quốc (12% ) và Mexico (6%) (FAO, 2004) [26].

Sản xuất cây ăn quả vẫn đang tiếp tục tăng do thu nhập của người dân

tăng nhanh. Trong đó quả có múi xếp thứ nhất trong số các loại cây ăn quả về

giá trị thương mại quốc tế. Trong 20 năm cuối thế kỉ 20, thị trường quả có

múi tăng nhanh. Ngoài ra, người tiêu dùng còn có xu hướng tăng sử dụng quả

có múi do giá trị dinh dưỡng cao và tiện lợi

Tổng sản lượng cam tươi của EU-27 năm 2008/09 dự báo đạt 6,0 triệu

tấn, không thay đổi so với 5,999 triệu tấn của năm 2007/08. Nhập khẩu cam

dự báo đạt 1 triệu tấn trong năm 2008/09 bằng mức nhập khẩu của năm

2007/08, trong khi xuất khẩu sẽ đạt 250 ngàn tấn, cũng bằng mức xuất khẩu

năm 2007/08 (FAO, 2007) [27].

Luận văn Thạc sĩ Nguyễn Thị Lan Hương

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 5

Tổng sản lượng quýt tươi của EU 27 dự báo đạt 3,205 triệu tấn trong

năm 2008/09, tăng so với 2,744 triệu tấn của năm 2007/08. Nhập khẩu quýt

dự báo sẽ đạt 350 ngàn tấn, giảm so với 400 ngàn tấn nhập năm 2007/08;

trong khi đó xuất khẩu dự báo sẽ đạt 250 ngàn tấn, bằng mức xuất năm

2007/08 [27], [28].

Tổng sản lượng chanh tươi của EU-27 năm 2008/09 dự báo đạt 1,445

triệu tấn, tăng so với 1,136 triệu tấn của năm 2007/08. Nhập khẩu chanh dự

báo sẽ đạt 300 ngàn tấn, giảm so với 350 ngàn tấn nhập năm 2007/08; trong

khi đó xuất khẩu dự báo đạt 50 ngàn tấn, tăng so với 40 ngàn tấn xuất năm

2007/08 [27].

Nhiều giống cây ăn quả thương mại quan trọng dùng ăn quả tươi là

giống có hạt, nhất là các giống lai như Tangerine, Tanger và Tangelos. Tính

trạng có hạt làm giảm giá trị thương mại của công nghiệp cây ăn quả.

Nước ta nằm ở trung tâm phát sinh và vùng phân bố của nhiều giống

cây ăn quả với những điều kiện thích thời tiết khí hậu thích hợp với phát triển

cây ăn quả ở quy mô lớn. Hầu hết cây ăn quả ở nước ta là các giống có hạt, tiêu

chuẩn chất lượng thấp [3], [13]. Các giống được trồng phổ biến ở nước ta như

cam Xã Đoài, Sông Con, Vân Du, cam Sành, bưởi Phúc Trạch… là các giống

nhiều hạt. Một số giống đặc sản chất lượng cao, có tiềm năng xuất khẩu như

bưởi Năm Roi. Do vậy nghiên cứu tạo giống cam quýt không hạt và đặc điểm

di truyền tính trạng không hạt ở cây ăn quả là mục tiêu quan trọng của công tác

giống [5], [8]

Hầu hết các loài cây ăn quả là con lai tự nhiên hoặc lai nhân tạo. Về bản

chất di truyền là con lai dị hợp tử. Do vậy sau khi chọn được các cá thể có ưu

thế lai cao (sức sống khoẻ, năng suất cao, thích nghi với môi trường sinh thái,

chống chịu bệnh) và ưu việt về chất lượng, sử dụng phương pháp nhân giống

vô tính để tạo ra hàng triệu cây giống nhau về bản chất di truyền [29].

Luận văn Thạc sĩ Nguyễn Thị Lan Hương

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 6

Nhiều phương pháp nghiên cứu tạo giống không hạt như phương pháp

đột biến thực nghiệm (tạo đột biến bằng chiếu xạ mắt ghép hoặc hạt, chọn lọc

các biến dị dòng tế bào soma xảy ra trong quá trình nuôi cấy mô tế bào); tạo

các giống tam bội thể bằng lai giữa mức bội thể nhị bội và tứ bội; tạo cây tam

bội bằng cứu phôi tam bội thể từ hạt nhỏ, hạt lép (kém phát triển) có nguồn gốc

từ con lai giữa 2 giống nhị bội với nhau; tạo giống tứ bội thể làm vật liệu lai

tạo giống giữa cây tứ bội và cây nhị bội... [8], [48]. Bởi vậy, bằng đột biến thực

nghiệm và lai hữu tính có thể chọn tạo được các dòng cho quả không hạt ở thể

tam bội hoặc dị bội.

Ở Việt Nam, cây ăn quả có tầm quan trọng và ý nghĩa kinh tế. Diện tích

trồng cây ăn quả tăng nhanh. Các nhà nghiên cứu tạo giống không hạt ở cam

quýt vẫn là động lực thúc đẩy các nhà khoa học nghiên cứu và tạo ra nhiều

giống chất lượng cao và có tiềm năng xuất khẩu [7], [8].

2.2. Nguồn gốc, lịch sử nghề trồng cam quýt và các vùng trồng cam quýt

trên thế giới

2.2.1. Nguồn gốc, lịch sử nghề trồng cam quýt trên thế giới

Trong các loại cây ăn quả, cam quýt có lịch sử trồng trọt lâu đời nhất.

Có nhiều báo cáo nói về nguồn gốc của cam quýt, phần lớn đều nhất trí cam

quýt có nguồn gốc từ miền nam Châu Á, trải dài từ Ấn Độ qua Himalaya

xuống vùng quần đảo Philippin, Malaysia, miền nam Inđônesia hoặc kéo đến

lục địa Úc [25], [53]. Những báo cáo gần đây nhận định rằng, tỉnh Vân Nam

Trung Quốc có thể là nơi khởi nguyên của nhiều loài cam quýt quan trọng, tại

đây còn tìm thấy rất nhiều loài cam quýt hoang dại [31], [53]. Trước đây có

một vài tờ báo cho rằng, loài chanh yên, phật thủ (Citrus medica) có thể có

nguồn gốc ở Địa Trung Hải hoặc Bắc Phi, nhưng hiện nay điều này đã được

sáng tỏ. Citrus medica có nguồn gốc tại miền nam Trung quốc, nhưng là loài

cây ăn quả được mang đến trồng tại Địa Trung Hải và Bắc Phi rất sớm, trước

Luận văn Thạc sĩ Nguyễn Thị Lan Hương

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 7

thế kỉ 1 sau công nguyên, những tài liệu cổ xưa có ghi chép loài cây ăn quả

này ở Bắc phi đến mức làm nhiều người hiểu lầm chúng có nguồn gốc tại đây

[50]. Các loài chanh vỏ mỏng (Lime, C. Auranlifolia Swingle) được xác định

có nguồn gốc ở miền nam Trung Quốc và miền tây Ấn Độ, sau đó các thuỷ

thủ đầu tiên đến Ấn Độ đã mang về trồng ở Châu Phi, Địa Trung Hải, châu

Âu... [49].

Các loài chanh núm (Lemon, Citruslemon) chưa xác định được nguồn

gốc, nhưng kĩ thuật di truyền hiện đại gần đây cho thấy có thể chanh núm là

con lai tự nhiên giữa Citrus medica và Citrus Aurantiflia, chính vì vậy mà

chanh núm có dạng hình thái trung gian giữa 2 loại vừa kể trên. Chanh núm

được xác định sử dụng như một loại qủa sớm nhất vào năm 1150 ở Bắc Phi,

vùng biển Địa Trung Hải và Châu Âu. Cam ngọt (Citrus Sinensis.L) được xác

định có nguồn gốc ở miền nam Trung Quốc, Ấn Độ về miền nam Indonexia,

sau đó cũng giống như loài Citrus medica được các thuỷ thủ và những người

lính viễn chinh mang về trồng ở Châu Âu, Địa Trung Hải, Châu Phi từ thế kỉ

13 đến thế kỉ 17 [31], [53].

Giống cam nổi tiếng thế giới "Washington Navel", ở Việt Nam vẫn

thường gọi là cam Navel được báo cáo là dạng đột biến tự nhiên từ một giống

cam ngọt [19], giống này được phát hiện ở Bahia Brazil, lần đầu tiên trồng ở

Úc năm 1824, ở Florida (Mỹ) năm 1835, ở Califorlia, năm 1870, và nó trở

nên rất nổi tiếng ở Washington D.C [23], [49]. Sau đó, giống Wasshington

Navel được du nhập và trồng khắp các vùng trồng cam quýt trên thế giới.

Các giống bưởi (Citrus grandis) được báo cáo có nguồn gốc ở

Malaysia, Ấn Độ, một thuyền trưởng người Ấn Độ có tên là Shaddock đã

mang giống bưởi này tới trồng ở vùng biển Caribe, sau đó theo gót các thủy

thủ bưởi được giới thiệu ở Palestin vào năm 900 sau công nguyên và ở Châu

Âu sau thời gian đó [24]. Bưởi chùm (Citrus paradisis) được xác định là dạng

Luận văn Thạc sĩ Nguyễn Thị Lan Hương

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 8

đột biến hay dạng con lai tự nhiên của bưởi (Citrus grandis), nó xuất hiện sớm

nhất ở vùng Barbadas miền tây Ấn Độ và được trồng lần đầu tiên ở Florida

Mỹ năm 1809 và trở thành một trong những sản phẩm quả chất lượng cao ở

Châu Mỹ. Các giống quýt cũng được xác định có nguồn gốc ở miền nam

Châu Á, gồm miền nam Trung Quốc, bán đảo Đông Dương, sau đó các người

đi biển đã mang đến trồng ở Ấn Độ. Quýt (Citrus reticulata) được trồng ở

vùng Địa Trung Hải, Châu Âu và Châu Mỹ muộn hơn so với các loài quả có

múi khác vào khoảng năm 1805 [53].

Tóm lại, cam quýt có nguồn gốc ở miền nam Châu Á sự lan trải của

cam quýt trên thế giới gắn liền với lịch sử buôn bán đường biển và các cuộc

chiến tranh trước đây. Cam quýt được di chuyển đến Châu Phi từ Ấn Độ bởi

các đoàn thuyền buồm, di chuyển đến Châu Mỹ bởi các nhà thám hiểm và

thuyền buôn người Tây Ban Nha và Bồ Đầu Nha [51].

2.2.2. Các vùng trồng cam quýt trên thế giới

Trong suốt nhiều thập kỉ qua, năng suất, diện tích và sản lượng của

cam quýt không ngừng tăng nhanh. Vành đai trồng trọt cam quýt trải dài từ

40o vĩ bắc xuống 40o vĩ nam, có nghĩa là cam quýt chỉ được trồng trọt ở vùng

nhiệt đới và á nhiệt đới. Hiện nay vùng cây ăn quả nhiệt đới như Việt Nam,

Cuba, khó khăn lớn về phát triển cam quýt do một số bệnh hại. Khí hậu vùng

á nhiệt đới không cho phép các loại bệnh hại, chính vì thế vùng cam quýt ở

vùng này ngày càng có xu hướng tăng nhanh, phát triển mạnh về diện tích,

năng suất, sản lượng, chất lượng quả [49].

Các vùng trồng cam quýt nổi tiếng thế giới hiện nay chủ yếu nằm ở

những vùng khí hậu khá ôn hòa thuộc vùng á nhiệt đới hoặc vùng khí hậu ôn

hòa ven biển chịu ảnh hưởng nhiều của khí hậu Đại dương.

Những nước trồng cam quýt nổi tiếng hiện nay: một số nước vùng Địa

trung hải và Châu âu như: Tây Ban Nha, Italya, Hy Lạp, Thổ Nhĩ Kì, Moroco,

Luận văn Thạc sĩ Nguyễn Thị Lan Hương

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 9

Ai Cập, Israel, Tunisia, Algeria; vùng bắc Mỹ như: Hoa Kỳ, Mexico; vùng

Nam Mỹ như: Uruguay, Argentina, Braxin, Venezuela; các hòn đảo Châu mỹ

như: CuBa, Jamaica, cộng hòa Đominica,…; vùng cam Châu Á là Trung

Quốc, Nhật Bản; ngoài ra còn có vùng trồng cam Bắc Phi, Úc,… [27], [51].

Theo số liệu của FAO năm 2009 (bảng 1) cho thấy sản lượng một số

loại quả đạt sản lượng rất lớn hàng năm như cam quýt, táo, mơ, chuối, dứa….

Trong đó sản lượng cam quýt hai năm 2008-2009 ở các châu lục cũng đạt

mức đáng kể [28].

Sản lượng cam quýt của toàn thế giới đạt mức 7,452,302 tấn năm 2008-

2009. Trong đó tổng sản lượng cam quýt của Châu Phi là 4,051,770 tấn năm

2008-2009, tiếp đến là Châu Á tổng sản lượng cam quýt đạt 2,301,634

tấn/năm, sau là các khu vực Nam Mỹ, Bắc và Trung Mỹ, Châu Âu, Châu Đại

Dương, Úc.

Bảng 1: Sản lƣợng một số loại quả chính trên thế giới và các Châu

lục 2008 - 2009

Đơn vị: 1000 tấn

Loài

Khu vực

Cam quýt Táo Mơ Chuối Dứa

Toàn thế giới 7,452,302 69,603,640 3,473,710 90,705,922 19,166,560

Châu Phi 4,051,770 1,978,968 465,226 12,196,099 2,470,393

Châu Á 2,301,634 41,681,431 2,130,960 51,499,248 9,596,337

Châu Âu 54,350 15,935,274 736,167 397,550 3,000

Bắc và Trung Mỹ 198,400 5,372,093 76,450 7,055,975 2,968,563

Nam Mỹ 827,143 4,008,528 44,060 16,659,621 3,707,378

Úc 1,000 270,476 17,327 213,193 164,732

Châu Đại Dương 10,883 625,476 20,827 1,214,623 195,044

(Nguồn: Statistic Report FAO 2009)