Tài liệu Giáo trình:Chọn giống cây trồng pdf

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI




PGS.TS.VŨ ðÌNH HOÀ (Chủ biên)
PGS.TS.VŨ VĂN LIẾT. PGS.TS. NGUYỄN VĂN HOAN










GIÁO TRÌNH
CHỌN GIỐNG CÂY TRỒNG

HÀ NỘI – 2005



1
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….
1
LỜI NÓI ðẦU

Cách ñây hơn 10.000 năm con người ñã trực tiếp can thiệp vào sự tiến hóa và làm
thay ñổi cấu trúc di truyền của thực vật ñể thỏa mãn nhu cầu của mình. Bắt ñầu bằng chọn
lọc những cá thể phù hợp cho sự tiến hóa, chọn lọc nhân tạo ñối với những tính trạng mong
muốn như hạt và quả to, thời gian sinh trưởng ngắn, thấp cây, v.v ñã làm thay ñổi các loài
thự vật so với họ hàng hoang dại thân thuộc. Về mặt lịch sử, chọn giống ñược coi là một
nghệ thuật rồi sau ñó là nghệ thuật và khoa học, ngày nay chọn giống là một ngành khoa học
tổng hợp. Những tiến bộ chọn giống chủ yếu diễn ra sau khi tái phát hiện các quy luật di
truyền của Mendel. Ngày nay khoa học chọn giống ñòi hỏi sự phối hợp của nhiều nhà khoa
học trong các ngành liên quan, giữa các cơ sở nghiên cứu chọn tạo giống, trung tâm tài
nguyên di truyền và các cơ sở khác tham gia vào quá trình khảo nghiệm và xác nhận giống
cây trồng mới. Cuộc “Cách mạng xanh” ở cây lúa mì và lúa nước thông qua các gen lùn ñã
mang lại cuộc sống ấm no cho hàng triệu người. Tiếp tục nhờ ứng dụng công nghệ sinh học

ñể chuyển các gen có ích, chọn giống cây trồng là một trong những ngành sản xuất ñống góp
to lớn cho lợi ích của loài người.
Với những phát triển mới trong chọn tạo giống cây trồng trên thế giới và Việt Nam,
chẳng hạn như các giống ưu thế lai, những tiến bộ trong kỹ thuật di truyền, vi nhân hàng loại
trong ñiều kiện in vitro, v.v. cuốn giáo trình này cung cấp cho sinh viên ñại học và sau ñại
học ngành chọn giống cây trồng, nông nghiệp, làm vườn những nguyên lý và kiến thức cập
nhật cơ bản của chọn giống thực vật dựa trên kiến thức di truyền ứng dụng và những ngành
khoa học liên quan. Về cơ bản, cuốn giáo trình cập nhật thêm nhiều kiến thức của chọn
giống so với các giáo trình biên soạn trước ñây. Vì vậy, ñể tiếp thu tốt nội dung của giáo
trình sinh viên phải có cơ sở về thực vật học, di truyền, các kiến thức sinh học, thống kê và
trồng trọt ñại cương.
Cuốn giáo trình gồm 14 chương chia làm 3 Phần. Phần ñầu (Chương 1 – 4) giới
thiệu những kiến thức nhập môn làm nền tảng cho chọn tạo giống; ñó là lịch sử của tiến hóa
cây trồng, quá trình chọn giống, vai trò và xu thế của chọn giống trong sản xuất nông nghiệp,
nguồn gen trong chọn giống, các nguyên lý sinh sản, di truyền, ñặc biệt di truyền số lượng.
Phần II (Chương 5- 12) trình bày các phương pháp chọn tạo giống cơ bản, ñặc thù ñối với
phương thức sinh sản: tự thụ phấn, giao phấn và sinh sản vô tính, ñột biến, ña bội thể, lai xa
và ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn giống. Phần III (Chương 13 và 14) cung cấp
cho sinh viên những nguyên lý liên quan tới công nhận giống, duy trì và sản xuất giống.
Các tác giả sau ñây ñã ñóng góp cho cuốn giáo trình này:
1. Vũ ðình Hòa, các chương I, III, IV, VII, VIII, IX, X, XII
2. Nguyễn Văn Hoan, các chương II, V, XI
3. Vũ Văn Liết, các chương VI, XIII, XIV

Chúng tối tin tưởng rằng cuốn giáo trình sẽ có ích cho sinh viên trong việc lĩnh hội
bản chất khoa học của chọn giống, cập nhật những kiến thức cần thiết ñể có thể tiếp cận
những kiến thức cao hơn và lựa chọn ñể phát triển chọn tạo giống thành một nghề nghiệp.
Tuy nhiên do thời gian và ñiều kiện có hạn cuốn giáo trình chưa thể ñề cập ñầy ñủ
những kiến thức mà ñộc giả có thể yêu cầu và khó tránh khỏi những khiếm khuyết. Rất mong
nhận ñược sự ñóng góp ý kiến của ñộc giả ñể tập thể tác giả cải tiến, bổ sung trong lần xuất

bản sau.

Thay mặt tập thể tác giả
Chủ biên




PGS. TS. Vũ ðình Hòa
2

i
MỤC LỤC


Trang

Lời nói ñầu
i

Chương 1. Chọn giống cây trồng trong sản xuất nông nghiệp 1

1. Lịch sử chọn giống cây trồng 1

2. Chọn giống cây trồng là gì? 2

3. Vai trò của chọn giống trong sản xuất nông nghiệp 3

4. Xu hướng phát triển của chọn giống cây trồng 4

Chương 2: Nguồn gen thực vật trong chọn giống cây trồng 6

1. Khái niệm nguồn gen thực vật và ý nghĩa của nguồn gen thực vật
trong chọn giống
6

2. Phân loại nguồn gen (tập ñoàn), nguồn thu thập và trung tâm
khởi nguyên
7

3. Các trung tâm tài nguyên di truyền thực vật 9

4. Thu thập và bảo tồn nguồn gen 11

5. Nhập nội 15

6. ðánh giá, mô tả, lập cơ sở dữ liệu và sử dụng nguồn gen 16

7. Khái niệm vựa gen 18

Chương 3. Phương thức sinh sản, tính tự bất hợp và bất dục ñực ở
thực vật
20

1. Phương thức sinh sản ở thực vật 20

2. Tính tự bất hợp 23

3. Bất dục ñực 26

Chương 4 Di truyền số lượng trong chọn giống cây trồng 30

1. Giá trị kiểu hình, kiểu gen và các thành phần phương sai 30

2. Hệ số di truyền và hiệu quả chọn lọc 32

3. Tương quan di truyền và phản ứng liên ñới 33

4. Chọn lọc ñồng thời nhiều tính trạng 43

5. Tương tác kiểu gen – môi trường và tham số ổn ñịnh 38

6. Khả năng kết hợp 43

Chương 5: Phương pháp lai và chọn lọc ở cây tự thụ phấn
47

1. Cấu trúc di truyền của quần thể thự thụ phấn 47

2. Chọn lọc dựa vào nguồn biến dị tự nhiên 48

3. Chọn lọc từ các quần thể lai 49

4. Phương pháp lai lại 54

5. Kỹ thuật ñơn bội kép 56

Chương 6: Phương pháp chọn lọc ở cây giao phấn 59

1. Chọn lọc cải tiến quần thể 59

2. Cải tiến ñồng thời hai quần thể 68

3. Chọn lọc ña giao (tạo giống tổng hợp) 70

Chương 7: Chọn giống ở cây sinh sản vô tính
72

1. Mở ñầu 72

2. Phương pháp chọn giống 73

3

ii

Chương 8: Chọn tạo giống bằng phương pháp ñột biến 80

1. Ý nghĩa của phương pháp chọn giống ñột biến 80

2. Tác nhân ñột biến và tính chất 81

3. Liều lượng xử lý 81

4. Vật liệu và phương pháp xử lý ñột biến 82

5. Quy trình chọn lọc thể ñột biến 85

Chương 9. Ứng dụng ña bội thể và dơn bội thể trong chọn giống

1. ða bội thể -

2. ðơn bội thể -

Chương 10: Lai xa 91

1. Những ứng dụng của lai xa 91

2. Khó khăn khi lai xa 91

3. Phương pháp khắc phục khó khăn khi lai xa 92

4. Một số thành tựu lai xa ở cây ăn quả 95

Chương 11. Tạo giống lai 96

1. Ý nghĩa của giống lai 96

2. ðo ưu thế lai 97

3. Cơ sở di truyền của ưu thế lai 98

4. Quy trình tạo giống lai ở cây giao phấn 98

5. Quy trình tạo giống lai ở cây tự thụ phấn 108

Chương 12: Ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn tạo giống cây
trồng
113

1. Mở ñầu 113

2. Nuôi cấy mô và tế bào 113

3. Dung hợp tế bào trần 116

4. Kỹ thuật di truyền 118

5. Chọn lọc dựa vào chỉ thị 122

Chương 13. Khảo nghiệm và công nhận giống cây trồng 125

1. Những khái niệm cơ bản 125

2. Các bước chọn tạo và phổ biến giống cây trồng 127

3. Mô tả và nhận biết giống cây trồng 127

4. Khảo nghiệm tính khác biệt, tính ñồng nhất và tính ổn ñịnh
(DUS)
129

5. Khảo nghiệm giá trị canh tác và giá trị sử dụng (VCU) 136

Chương 14: Sản xuất hạt giống 140

1. Nhiệm vụ của sản xuất giống 140

2. Nguyên lý duy trì giống cây trồng 140

3. Sản xuất giống 144

4. Duy trì giống lai ở cây giao phấn 148

5. Duy trì giống lai ở cây tự thụ phấn 149

6. Duy trì cây sinh sản vô tính 151

7. Kiểm nghiệm và cấp chứng chỉ hạt giống 152


4
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ………………….
3
CHƯƠNG I

CHỌN GIỐNG CÂY TRỒNG TRONG SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP

Mục tiêu của chương
1. Nắm ñược lịch sử thuần hóa và chọn giống cây trồng
2. Hiểu ñược bản chất của chọn giống (là sự tiến hóa ñịnh hướng, tính ña ngành,v.v.)
3. Hiểu ñược vai trò của chọn giống ñối với nông nghiệp và xu thế chọn giống hiện ñại
1. Lịch sử chọn giống cây trồng
Nông nghiệp trở thành một phương pháp sản xuất lương thực thực phẩm khoảng 10.000
năm trước. Là một bộ phận của nông nghiệp con người chuyển từ săn bắn, hái lượm trở
thành người trồng trọt và chăn nuôi, biến ñổi hệ sinh thái phù hợp nhu cầu của mình và
cũng bắt ñầu biết cách tác ñộng quá trình tiến hoá tự nhiên bằng con ñường chọn tạo giống
cây trồng và vật nuôi. Sự ña dạng sinh học của trái ñất là do chọn lọc tự nhiên, còn sự ña
dạng của cây trồng và vật nuôi là do chọn lọc nhân tạo.
Chậm chạp và từ từ, quá trình tiến hoá thông qua gieo trồng và chọn lọc ñã trở

thành công việc thường xuyên mà ngày nay ñược gọi là chọn giống Trong quá trình ñó
tính di truyền- sự truyền tính trạng từ bố mẹ cho thế hệ con cái - ñóng vai trò hết sức quan
trọng. Hệ quả của tính di truyền ñã ñược người xưa biết ñến từ khi bắt ñầu thực hành nông
nghiệp.
Nhiều phương pháp khác nhau ñã phát triển trong chọn giống cây trồng. Một trong
những phương pháp quan trọng nhất là phương pháp chọn lọc. ðây là phương pháp sơ khai
nhất bắt ñầu cùng với sự thuần hóa nhưng cũng là phương pháp thành công nhất trong
chọn giống thực vật. Quá trình chọn lọc ñã làm thay ñổi ñặc ñiểm di truyền của cây trồng
lương thực, thực phẩm chủ yếu thông qua chọn lọc vô ý thức và có ý thức theo cảm nhận
về giá trị sử dụng, thẩm mỹ, kinh tế của con người (sự tiến hoá có ñịnh hướng) (Bảng 1.1).
Theo Nicolai I. Vavilov, có 8 trung tâm khởi nguyên của những loài cây trồng
quan trọng (vùng ñịa lý có sự ña dạng di truyền lớn nhất) mà tại ñó cây trồng ñược thuần
hoá từ các loài tổ tiên của chúng. Ví dụ, lúa mì ñược thuần hoá ở vùng Cận ðông; ngô ở
Trung Mỹ; lúa nước ở ấn ðộ, Trung Quốc và ðông Nam Á. Thuần hoá và chọn giống là sự
thúc ñẩy sự tiến hoá có ñịnh hướng của con người.
Khả năng phân biệt và lựa chọn ñã hình thành ý tưởng chọn lọc. ðây là phương
pháp sơ khai nhất nhưng cũng là phương pháp thành công nhất trong chọn giống cây trồng.
ðiều kiện tiên quyết của chọn lọc là sự ña dạng hay sự biến ñộng di truyền của quần thể.
Chỉ những cá thể có năng suất cao nhất, thoả mãn nhất theo mục ñích từ quần thể ña dạng
ñược lựa chọn, phần còn lại bị loại bỏ. Thế hệ con của các cá thể ñược chọn ñược tiếp tục
gieo và sàng lọc. Quá trình ñó lặp ñi lặp lại cho ñến khi quần thể ñồng nhất có nhiều tính
trạng mong muốn nhất.

Bảng 1.1: Sự thay ñổi di truyền của cây gắn liền với quá trình thuần hoá và chọn lọc.
Tính trạng
Ví dụ

Mất khả năng phát tán Ngô, lúa mì
Mất tính ngủ nghỉ Lúa nước, lúa mì, kiều mạch
Chuyển từ lâu năm sang một năm Lúa nước, lúa mì ñen, sắn

Mất khả năng ra quả Củ từ, khoai lang
Mất khả năng hình thành hạt Chuối, cam quýt
Tăng kích thước
Hạt
Quả
Cơ quan dự trữ

ðậu
Bí ngô
Sắn, cà rốt
5

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….
4
Tuy nhiên, chọn lọc các giống cây trồng năng suất cao không phải là công việc dễ
dàng. Nhiều công cụ khác nhau ñược sử dụng ñể hỗ trợ cho chọn lọc. Vì vậy, chọn giống
khoa học ngày nay gắn liền với sự phát triển của các ngành khoa học khác (Bảng 2.1).

Bảng 2.1: Những sự kiện phát triển khoa học ảnh hưởng tới chọn giống cây trồng
Năm Sự kiện
1694 Camerarius – nghiên cứu và phát hiện giới tính ở thực vật
1760 Linneaus – mô tả các cơ quan giới tính ở một số loài thực vật và tạo ta
con lai khi lai các giống khác nhau
1760 Koelreuter – người tiên phong trong việc lai giống; ñã lai và mô tả số
lượng lớn con lai trong và giữa các loài thuốc lá
1859 Darwin công bố cuốn sách “Về nguồn gốc các loài thông qua chọn lọc
tự nhiên” gây tác ñộng mạnh mẽ tới chọn giống
1865 Mendel ñề xuất các ñịnh luật di truyền
1870 Beal chứng minh sứu sống con lai (hybrid vigor) ở ngô khi lai 2 giống
không có quan hệ họ hàng

1900 Tái phát hiện ñịnh luật di truyền Mendel do Tshermak, Correns và De
Vries mở ra một kỷ nguyên mới trong di truyền học và chọn giống dựa
vào các nguyên lý di truyền
1903 Johannsen - học thuyết dòng thuần, mối quan hệ giữa kiểu hình và kiểu
gen
1904-1918 Shull, East, Jones – phát hiện sự suy thoái tự phối và ưu thế lai ở ngô,
mở ñầu cho việc sử dụng giống lai F1 trong sản xuất
1928-1929 Mueller và Stadler - ðột biến phóng xạ
1953 Watson, Crick và Wilkins – mô hình xoắn kép của phân tử ADN
1960s Cách mạng xanh bắt ñầu bằng các giống lúa mì t
ạo ra ở Mexico (mang
gen lùn, năng suất cao, thích ứng với ñiều kiện của các nước nghèo,
vùng á nhiệt ñới) – giải Nobel Hoà Bình dành cho N. Borlaug năm 1970
1970s Kỹ thuật ADN tái tổ hợp
1970's Các giống lúa nước thấp cây có năng suất cao ñược ñưa vào Việt Nam,
ví dụ IR-8, IR5 , làm thay ñổi mùa vụ biến vụ xuân thành vụ lúa chính
1980s Kỹ thuật di truyền phân tử RFLP, AFLP, RAPD bản ñồ gen
1990's Kỹ nghệ chuyển gen và ñưa cây chuyển gen vào sản xuất, với 58,7 triệu
ha năm 2002 trên toàn thế giới

2. Chọn giống cây trồng là gì?
Chọn giống cây trồng là nghệ thuật và khoa học cải tiến tính di truyền của thực vật vì lợi
ích của loài người (Poehlman và Sleper, 1995). Chọn giống cây trồng ñồng nghĩa với cải
tiến cây trồng. Trong quá khứ, khi con người biết thuần hóa cây dại thành cây trồng chọn
giống là nghệ thuật chọn lọc, ñó là khả năng quan sát và phân biệt những cá thể phù hợp
mục ñích kinh tế, thẩm mỹ của mình. Chọn giống mang tính khoa học diễn ra trong khoảng
200 năm trở lại ñây, ñặc biệt sau khi tái phát hiện các ñịnh luật di truyền của Mendel vào
ñầu thế kỷ 20 và chọn giống mang tính khoa học nhiều hơn tính nghệ thuật. Gần ñây, công
nghệ sinh học và kỹ thuật di truyền cho phép chuyển bất kỳ gen nào vào cây, gọi là cây
chuyển gen. Bảng 3.1 so sánh một số ñặc ñiểm của phương pháp chọn giống truyền thống

và phương pháp chọn giống hiện ñại (Công nghệ sinh học).



6

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….
5
Bảng 3.1: Phương pháp chọn giống truyền thống và phương pháp chọn giống áp dụng công
nghệ sinh học
ðặc ñiểm Chọn giống truyền thống Chọn giống hiện ñại
Gen ñược chuyển Chỉ các gen từ cây trồng
cùng loài hoặc các loài họ
hàng tương hợp
Gen có ích từ bất kỳ cơ thể
sống nào (vi rut, vi khuẩn,
thực vật, nấm men, ñộng
vật, v.v.)
Phương pháp chuyển gen Lai và chọn lọc Kỹ thuật di truyền
Thời gian thu nhận cây mới Trên 2 năm Dưới 2 năm
Chi phí chọn giống Chi phí thấp Chi phí cao
Công nghệ sử dụng Cơ bản và ñơn giản Kỹ thuật cao và khó

2. Vai trò của chọn giống trong nông nghiệp
ðể tăng năng suất cây trồng cần phải ñảm bảo các yếu tố quan trọng sau:
- Kiểu gen (giống)
- Nước
- Dinh dưỡng
- Quản lý dịch hại (sâu bệnh)
- ðiều kiện ñất ñai

- Hạt giống
Cải tiến cây trồng thông qua chọn giống chỉ là một yếu tố ñể cải tiến năng suất. Bốn
yếu tố, nước, dinh dưỡng, quản lý dịch hại và ñiều kiện ñất ñai hợp thành biện pháp canh
tác tạo ra môi trường tối ưu cho cây trồng sinh trưởng và phát triển. Giống (kiểu gen) biểu
thị khả năng sản xuất của cây trong một môi trường nhất ñịnh.
Như vậy, ñể tăng năng suất phải cải tiến cả môi trường sinh trưởng cho cây lẫn cải
tiến ñặc ñiểm di truyền. Năng suất tối ña không thể ñạt ñược chỉ bằng biện pháp canh tác
tốt hay chỉ bằng giống ñược cải tiến. Không có biện pháp canh tác tốt phù hợp thì tiềm
năng năng suất của giống sẽ bị lãng phí; không có giống tốt thì lợi ích và hiệu quả của các
biện pháp canh tác không ñạt tối ña.
Thành quả chọn tạo giống cây trồng trên phạm vi thế giới ñã nâng cao năng suất,
chất lượng sản phẩm nông nghiệp, thoả mãn nhu cầu ngày càng cao của loài người. ðiển
hình là “ Cách mạng xanh” từ thập kỷ 60 của thế kỷ 20 ñã làm tăng vọt năng suất cây
trồng, chủ yếu là lúa mì, lúa nước, ngô do cải tiến kiểu gen kết hợp với cải tiến kỹ thuật
(phân ñạm, tưới tiêu, cơ giới hoá). Ở Việt Nam công tác giống cây trồng không chỉ góp
phần vào việc tăng năng suất, chất lượng mà làm thay ñổi cả cơ cấu mùa vụ, tính ña dạng
của sản phẩm, bảo ñảm an ninh lương thực, v.v. . Năng suất lúa, ngô và nhiều cây trồng
khác không ngừng tăng trong nhiều thập kỷ qua (Bảng 4.1, Hình 1.1)

Mục tiêu chọn giống
Tạo giống mới là áp dụng các nguyên lý di truyền và các khoa học liên quan khác ñể cải
tiến ñặc ñiểm di truyền.

Mục tiêu chính của chương trình chọn giống gồm:
- Nâng cao năng suất hạt, sợi, thức ăn, dầu, ñường, quả, Năng suất có thể cải tiến
thông qua khả năng sinh trưởng của cây, khả năng sử dụng ánh sáng, CO
2
, nước và dinh
dưỡng có hiệu quả . (Ví dụ, các nhà khoa học chuyển gen cây C4 vào cây lúa nước ñể tăng
khả năng quang hợp)

- Cấu trúc của cây
7

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….
6
- Lá ñứng – trồng dày hơn
- Thấp cây – chống ñổ tốt hơn, tăng hệ số kinh tế, tăng hiệu quả sử dụng nước
- Khả năng chống chịu
- ðiều kiện bất lợi của môi trường (hạn, rét, chua, mặn, v.v.)
- Kháng sâu, bệnh (gen Bt chống sâu, gen mã hoá vỏ protein kháng vi rut )
- Kháng thuốc trừ cỏ
- Chất lượng: thành phần dinh dưỡng (vitamin A - Beta-carotene ở giống Lúa Vàng, tăng
khả năng bảo quản (cà chua), vacxin dựa vào thực phẩm (cà chua, khoai tây).

Bảng 4.1: Năng suất lúa Việt Nam và thế giới (1975-2000)
Năm Việt Nam Thế giới
1975 21,2 17,0
1980 20,8 18,7
1985 27,3 22,0
1990 31,9 24,0
1995 36,9 25,1
1998 39,6 25,7
2000 42,5 -
0
20
40
60
80
100
120

140
160
1866 1876 1886 1896 1906 1916 1926 1936 1946 1956 1966 1976 1986 1996
Bushels trên Acre
Năm
Giống thụ phấn tự do
Giống lai kép
Giống lai ñơn

Hình 1.1: Năng suất ngô từ năm 1870 ñến năm 1996
3. Xu hướng phát triển của chọn giống cây trồng

Chon tạo giống cây trồng là một công việc sáng tạo, cần thiết ñể giải quyết vấn ñề lương
thực, thực phẩm, sợi toàn cầu cho hiện tại và tương lai trong bối cảnh ñất trồng trọt bị thu
hẹp, tăng dân số và nhu cầu không ngừng thay ñổi.
Buổi ñầu của chọn giống thành công có thể ñạt ñược bằng các phương pháp chọn
tạo giống ñơn giản, như chọn lọc các cá thể mong muốn nhất từ những quần thể tự nhiên.
Tại thời ñiểm ñó tính nghệ thuật (khả năng quan sát và xác ñịnh sự khác nhau về giá trị
kinh tế, thẩm mỹ… giữa các cá thể trong quần thể của cùng một loài) ñóng vai trò quan
trọng. Với sự cải tiến cây trồng thông qua chọn giống yêu cầu ñối với giống tăng lên; mỗi
mục tiêu ñược giải quyết lại là ñiểm xuất phát của những nhiệm vụ mới, phức tạp hơn.
8

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….
7
ðể tạo ra nguồn biến dị mới có nhiều tính trạng mong muốn, nhà chọn giống phải
áp dụng nhiều phương pháp khác nhau: lai, ñột biến, ña bội thể, tạo giống lai, và gần ñây là
công nghệ sinh học. Trong xu hướng phát triển, tiến bộ của chọn giống ngày càng ñòi hỏi
ñầu tư cao hơn, thiết bị hiện ñại hơn. Chẳng hạn, muốn chọn ñược một cây ñậu lupin
nghèo alkaloid phải phân tích 1,5 triệu cá thể; ñể tìm ra một cây không tách vỏ phải kiểm

tra 10 triệu cây (Keppler, 1963). Tương tự, ñể tìm ñược một thể ñột biến ñơn gen về
protein ở cây tự thụ phấn phải gieo trồng khoảng một triệu cá thể (Oram và Brock, 1972).
Hơn nữa, chọn giống hiện ñại không chỉ liên quan tới việc cải tiến một tính trạng ñơn lẻ
mà nhiều tính trạng phức tạp hơn.
Do tính phức tạp của chọn giống ngày một tăng nên sự ñóng góp của nhiều ngành
khoa học vào chọn giống (di truyền học và các ngành khoa học có liên quan) cũng tăng
lên. Cơ sở khoa học của chọn giống hiện ñại ngày một rộng hơn, mang tính tổng hợp của
nhiều môn khoa học khác như tế bào học, sinh học phân tử, thực vật học và phân loại học,
sinh lý, bệnh cây, côn trùng, hóa học, thống kê. ðầu thế kỷ 20 các phương pháp chọn
giống chủ yếu dựa vào kinh nghiệm. Khi di truyền học tạo cơ sở lý thuyết các phương
pháp chọn giống có hiệu quả hơn mới ñược áp dụng, ñó là phương pháp chọn lọc chu kỳ,
phương pháp cải tiến quần thể, phương pháp hồi quy. Việc sử dụng ưu thế lai và bất dục
ñực từ giữa thế kỷ 20 và cây trồng chuyển gen vào cuối thế kỷ 20 sẽ không thực hiện
ñược nếu không có sự phát triển của sinh học hiện ñại. Những tiến bộ gần ñây nhất về nuôi
cấy mô, tế bào và kỹ nghệ di truyền như dòng hóa gen và chuyển nạp gen ñã cho phép các
nhà chọn giống thiết kế những phương pháp mới.
Hiệu quả của công tác chọn tạo giống hiện ñại cũng ñòi hỏi sự hợp tác quốc tế, cả
trong công tác chọn giống lẫn công tác khảo nghiêm và trao ñổi nguồn gen. Nhiều tổ chức
quốc tế và khu vực ñược hình thành nhằm hỗ trợ, xúc tiến tiến ñộ chọn giống và sử dụng
giống mới. Những tổ chức quốc tế và khu vực liên quan gồm: Viện nghiên cứu Lúa quốc tế
(Philippin), Trung tâm cải tiến Lúa mì và Ngô quốc tế (Mêhicô), Trung tâm Khoai tây
quốc tế (Peru), Trung tâm Nông nghiệp Nhiệt ñới (Colombia), Viện Nông nghiệp nhiệt ñới
(Nigeria), Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Rau châu Á, v.v

Câu hỏi ôn tập
1. Chọn giống cây trồng là gì? Tại sao người ta gọi chọn giống là sự tiến hóa có ñịnh
hướng của con người?
2. Sự khác nhau giữa tính nghệ thuật và tính khoa học trong chọn giống.
3. Nêu những áp dụng của một số ngành khoa học: sinh lý thực vật, bệnh cây, thông
kê sinh học trong chọn giống.

4. Nêu vai trò của chọn giống ñố với sản xuất nông nghiệp.
5. Mô tả trình phát triển của khoa học chọn giống cây trồng trong khoảng 200 năm trở
lại ñây.
9

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….
6



CHƯƠNG II
NGUỒN GEN THỰC VẬT TRONG CHỌN GIỐNG CÂY TRỒNG

Mục tiêu học tập của chương

1. Hiểu ñược sự cần thiết, vai trò và ý nghĩa của nguồn gen và ña dạng di truyền trong chọn
giống và nông nghiệp.
2. Nắm ñược các trung tâm phát sinh và ña dạngg cây trồng trên thế giới
3. Phân loại ñược nguồn gen thưc vật sử dụng trong chọn giống và trong ñời sống
4. Phân tích ñược sự cấp thiết và phương pháp thu thập, bảo tồn và sử dụng nguồn tài
nguyên di truyền thực vật

1. Khái niệm nguồn gen thực vật và ý nghĩa của nguồn gen thực vật trong chọn
giống

Nguồn gen thực vật là một tập hợp vật liệu thực vật, có thể là các giống giống ñịa
phương, các giống cải tiến, hay các loài hoang dại họ hàng thân thuộc, v.v. làm cơ sở cho
cải tiến cây trồng, chọn tạo giống cây trồng mới hay các hoạt ñộng nghiên cứu có liên
quan. ðó là một tập hợp tính ña dạng di truyền ở thực vật ñược tích luỹ qua nhiều năm tiến
hoá trong ñiều kiện chọn lọc tự nhiên và nhân tạo. Nguồn gen cũng có nghĩa là cung cấp

thông tin ñã tư liệu hoá về nguồn gen liên quan tới một loài trong các ngân hàng gen trên
toàn thế giới ñể các nhà chọn giống sử dụng.
Một thuật ngữ khác do Nhóm chuyên gia về khám phá và du nhập thực vật của
FAO năm 1970 dùng ñể chỉ nguồn gen là Tài nguyên di truyền (Các Trung tâm tài nguyên
di truyền). Mục tiêu chính của các trung tâm tài nguyên di truyền là bảo tồn nguồn gen lâu
dài, nhân và phân phối nguồn gen.
Sự tập hợp sự ña dạng di truyền hay nguồn gen thực vật cung cấp nguồn biến dị to
lớn cho các chương trình chọn giống ñể tạo ra các giống mới ưu việt có nhiều tính trạng
mong muốn. Nguồn vật liệu càng ña dạng bao nhiêu, thì khả năng/xác suất tạo ra giống tốt
càng cao bấy nhiêu. Vavilov, nhà chọn giống người Nga ñã nhận ra nguyên lý giản ñơn
này từ những năm ñầu của thế kỷ 20. Trong khoảng từ 1923 ñến 1931, Vavilov ñã tổ chức
nhiều ñoàn thám hiểm và thu thập cây trồng trên toàn thế giới, với trên 300.000 mẫu của
các dạng trồng trọt lẫn các loài hoang dại họ hàng và ñã chứng minh sự ña dạng di truyền
của cây trồng và ý nghĩa của tính ña dạng ñối với chọn giống. Công trình ñiều tra, thu thập
và phân loại ñã cung cấp nguồn dữ liệu giá trị và ý nghĩa to lớn về phân bố cây trồng trên
thế giới, số giống trong một loài, sự biến ñộng của các tính trạng có ích, dãy biến dị tương
ñồng, tần số và sự phân bố các gen ñối với các tính trạng ñặc thù, v.v Trên cơ sở các công
trình này Vavilov ñã kết luận và ñề xuất 8 trung tâm khởi nguyên cây trồng trên thế giới
(Bảng 1.2.). Ngày nay, nhiều trung tâm quốc tế, trung tâm vùng và quốc gia ñược thành lập
ñể thu thập và bảo tồn nguồn gen.
ðặc biệt, việc thu thập và bảo tồn nguồn gen ngày càng trở nên cấp thiết do nguy cơ
sói mòn gen hay sói mòn di truyền. Hàng nghìn giống ñịa phương của hàng trăm loài hình
thành do chọn lọc tự nhiên và nhân tạo và các loài họ hàng ñang mất dần và bị thay thế bởi
các giống mới và khai hoang mở rộng diện tích trồng các giống cải tiến. Sự mất mát ñáng
kể nhất xảy ra trong những thập kỷ gần ñây. Ví dụ, trong năm 1949 Trung Quốc gieo trồng
gần 10.000 giống lúa mì , nhưng ñến năm 1970 số lượng giống chỉ còn khoảng 1.000
(FAO, 1995) .

10

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….
7



2. Phân loại nguồn gen (tập ñoàn), nguồn thu thập và trung tâm khởi nguyên
2.1 Phân loại nguồn gen thực vật
Nguồn gen thực vật ñược phân thành một số loại sau:
i) Tập ñoàn cơ bản (base collection): ðây là những tập hợp lớn của nguồn gen ñược giữ
bằng hạt trong kho quốc gia và quốc tế ñể bảo tồn lâu dài, chứa ñựng thông tin di truyền
của mỗi loài ñược bảo quản dại hạn (các trung tâm bảo tồn). Nguồn gen này chỉ cung cấp
và sử dụng trong những trường hợp cần thiết, khi tập ñoàn hoạt ñộng bị thiếu hụt, mất mát.
ðể bảo quản lâu dài cần có những ñiều kiện cần thiết giữ ñược tỉ lệ nảy mầm và tính ổn
ñịnh di truyền. Hạt thường ñược bảo quản ở ñiều kiện nhiệt ñộ -18 ñến -20
o
C với ñộ ẩm 3-
5%. Hạt ñược ñóng gói trong bao bì kín cách ly với môi trường ngoài và kiểm tra ñịnh kỳ tỉ
lệ nảy mầm.

ii) Tập ñoàn hoạt ñộng (active collection): Tập ñoàn này gồm các mẫu giống các loại cây
trồng cụ thể của tập ñoàn cơ bản ñược lặp lại, ñược bảo quản với số lượng lớn trong ñiều
kiện thích hợp, ñược tư liệu hoá và ñược các nhà chọn giống sử dụng trực tiếp cho công tác
chọn tạo. Tập ñoàn hoạt ñộng thường xuyên biến ñộng và ñược nhân bổ sung ñể sử dụng.
ðiều kiện bảo quản ở mức trung hạn (10-15 năm) ở nhiệt ñộ 5
o
C, ñộ ẩm không khí tương
ñối 30-45% và ñộ ẩm hạt 7-8%. Nếu số lượng và nguồn gốc ñịa lí của các mẫu giống ñạt
tới luợng ñáp ứng nhu cầu toàn thế giới thì tập ñoàn công tác ñó ñược gọi là Tập ñoàn thế
giới.

iii) Tập ñoàn công tác (working collection): Là tập ñoàn gồm số lượng mẫu giống cần
thiết do cơ sở nghiên cứu giữ phục vụ cho công tác chọn tạo giống hoặc nghiên cứu. Tập
ñoàn công tác thường ñược bảo quản ngắn hạn (2-3 năm) ở nhiệt ñộ 18-20
o
C, ñộ ẩm không
khí 50-60%, hàm lượng nước trong hạt 8-10%.
Có 3 nguồn ña dạng di truyền ñược thu thập
i) Cây hoang dại và các dạng sơ ñẳng tại các trung tâm ña dạng sơ cấp (khởi nguyên).
Nguồn gen này ñược thu thập thông qua các ñoàn thám hiểm có tổ chức tới các vùng ña
dạng cây trồng.
ii) Thực vật du nhập sống trong các trung tâm trồng trọt thứ cấp, nơi mà sự ña dạng ñược
bổ sung. Nguồn gen này cũng có thể thu thập thông qua các ñoàn thám hiểm tới các vùng
thích hợp.
iii) Sản phẩm của quá trình chọn giống, bao gồm ñột biến cảm ứng, ña bội thể, các dòng
chọn giống kết hợp ñược nhiều tính trạng có lợi, các giống cải tiến (Hình 2.2a, 2.2b).

2.2 Trung tâm khởi nguyên của cây trồng
Alphonse de Candolle (1886) là người ñầu tiên ñề xuất ý tưởng về Trung tâm khởi
nguyên của cây trồng. De Candolle cho rằng trung tâm khởi nguyên của cây trồng là vùng
ña dạng mà tại ñó cây ñược thuần hoá ñầu tiên và còn tồn tại các dạng tổ tiên hoang dại.
ðiều ñó có thể hỗ trợ thông qua bằng chứng khảo cổ, lịch sử và ngôn ngữ học.
ðầu những năm 1920 của thế kỷ 20 Nikolai I. Vavilov mở ra một phương pháp mới
ñể ñịnh vị nguồn gen và ứng dụng kiến thức ñó vào thực tiễn chọn giống. Nguồn gen khổng
lồ thu thập và tập hợp tại Viện Thực vật toàn Liên bang là nguồn gen phong phú nhất thế
giới thời bấy giờ ñã giúp Vavilov ñề xuất 8 trung tâm khởi nguyên của cây trồng hay trung
tâm ñịa lý của tính ña dạng (Bảng 1.2, Hình 1.2; 2.2; 3.2). Sự tập trung mang tính ñịa lý của
tính ña dạng là một hiện tượng thực tế, phản ánh ý nghĩa về ñịa lý và nông học. Vavilov
cũng ñề xuất luật của dãy biến dị tương ñồng: các cây trồng quan hệ gần nhau có những
biến dị giống nhau.
11

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….
8



Qua nhiều năm nghiên cứu các nhà khoa học ñã chỉ rõ sự chuyển dịch của nhiều
loài cây trồng từ trung tâm khởi nguyên ñến các vùng ñất xa xôi vì mục ñích trồng trọt dẫn
ñến sự hình thành các trong tâm ña dạng thứ cấp.
Trung tâm sơ cấp: Tại trung tâm sơ cấp sự ña dạng của loài tồn tại trong sự cạnh tranh với
các phần tử tự nhiên khác trong cùng môi trường sống. Ví dụ, trung tâm sơ cấp của khoai
tây ở Nam Mỹ, của ngô ở Trung Mỹ.
Trung tâm thứ cấp: Tại trung tâm thứ cấp những yếu tố sinh vật và phi sinh vật bất lợi trở
thành những yếu tố chọn lọc. Các giống sơ ñẳng ở trung tâm thứ cấp là một phần quan
trọng của nguồn gen vì có sự tham gia, tác ñộng của con người trong quá trình hình thành.
Ở nhiều mặt, những trung tâm thứ cấp này ñã trở thành nguồn thu thập gen quan trọng, ñặc
biệt ñối với các hệ sinh thái, sinh học khác nhau. Ví dụ, trung tâm thứ cấp của cà phê ở
Braxin.
Sau công trình công bố của Vavilov về nguồn gốc của cây trồng, rất nhiều thông tin,
dữ liệu ñược tích lũy về vấn ñề này. Zhukovsky (1968) ñã xắp sếp lại bản ñồ thế giới về
trung tâm khởi nguyên và phân bố nguồn gen thực vật. Những vùng lớn ñược chia thành
những tiểu vùng ñặc thù cho các loài nhất ñịnh, hình thành bản ñồ thế giới mới về tính ña
dạng di truyền mang tên Vavilov- Zhukovsky về trung tâm ña dạng và tài nguyên thực vật.

Bảng 1.2: Các trung tâm ña dạng di truyền của cây trồng trên thế giới
Trung tâm khởi nguyên Các loài cây trồng quan trọng
1. Trung tâm Trung Quốc Lúa miến, ñậu tương, tre trúc, hoa cúc, mơ, cải, ñào, cam
quýt
2. Trung tâm Ấn ðộ Lúa nước, cà, dưa chuột, xoài, mía
2a. Trung tâm Indo-Malay Chuối, mít, dừa, mía

3. Trung tâm Trung á Lúa mì, lanh, ñậu, bông, hạnh nhân
4. Trung tâm Cận ðông Lúa mì, ñại mạch, mì ñen, lanh
5. Trung tâm ðại Trung
Hải
Lúa mì, ñậu lupin, cỏ ba lá, lanh, ô liu, cần tây, v.v.
6. Trung Tâm Abixini Lúa mì cứng, cao lương, cà phê, hành tây, v.v.
7. Trung tâm Mêhicô và
Trung Mỹ
Ngô, ñậu Lima, khoai lang, bí ngô, bông, ñu ñủ, hồ tiêu,
v.v.
8. Trung tâm Nam Mỹ Khoai tây, sắn, ñậu, cà chua, bí ngô, v.v.

12

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….
9




Hình 1.2: Các trung tâm khởi nguyên của cây trồng
I Trung tâm Trung Quốc
II Trung tâm Ấn ðộ
IIa Trung tâm Indo-Malay
III Trung tâm Trung Á
IV Trung tâm Cận ðông
V Trung tâm ðịa Trung Hải
VI Trung Tâm Abixini
VII Trung tâm Trung Mỹ
VIII Trung tâm Nam Mỹ

VIIIa Trung tâm Chiloe
VIIIb Trung tâm Brazin – Paraguay





3. Các trung tâm tài nguyên di truyền thực vật
3.1 Các tổ chức quốc gia
Ở cấp quốc gia nhiều tổ chức tham gia vào các hoạt ñộng thu thập và bảo tồn tài nguyên di
truyền (Bảng 2.2)

Bảng 2.2. Các trung tâm tài nguyên thự vật quốc gia trên thế giới
Nước Tổ chức
Anh Vườn Thực vật Hoàng Gia, Viện John Innes, Trạm chọn giống cây
Hình 2.2: Sự ña dạng của các
giống ngô ñịa phươn
g
Hình 3.2: Sự ña dạng của các giống ñậu
Phaseolus ở Peru
13

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….
10



trồng vùng Scotland, Viện chọn giống thực vật
Ấn ðộ Cục Tài nguyên di truyền thực vật quốc gia, Niu Deli
Brazin Trung tâm Tài nguyên di truyền quốc gia

ðức Hội Hợp tác kỹ thuật (GTZ), Viện Di truyền và Nghiên cứu cây
trồng trung ương
Hà Lan Viện Chọn giống cây làm vườn, Viện chọn giống cây trồng, Viện
nghiên cứu giống cây trồng, Trạm kiểm nghiệm giống
In ñô nê xia Viện Sinh học quốc gia, Bogor
Italia Phòng Nghiên cứu nguồn gen, ðH Bari
Mêhicô Viện nghiên cứu nông nghiệp quốc gia
Mỹ Hệ thống nguồn gen thực vật quốc gia (NPGS), Bộ Nông nghiệp
Mỹ
Nga Viện Cây trồng toàn Liên Bang (VIR)
Nhật Bản Trung tâm Nghiên cứu Nông nghiệp Quốc gia Yatabe, Tsukuba,
Viện Nghiên cứu Nông nghiệp Quốc gia Kyoto
Pháp Viện Nghiên cứu Nhiệt ñới và cây lương thực (IRAT), Viện
Nghiên cứu Nông nghiệp Quốc gia (INRA), Cơ quan nghiên cứu
khoa học và kỹ thuật hải ngoại
Ôxtrâylia Tổ chức Nghiên cứu Khoa học và Công nghiệp Liên hiệp Anh
(CSIRO), Bộ Nông nghiệp bang New South Wales
Thuỵ ðiển Ngân hàng gen Scandivania


3.2 Các trung tâm tài nguyên di truyền quốc tế và vùng
Các trung tâm nghiên cứu nông nghiệp quốc tế và vùng gồm:
- Viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI), Los Banos, Philippin
- Trung tâm Cải tiến ngô và lúa mì quốc tế (CIMMYT), El Batan, Mêhicô
- Viện Nông nghiệp nhiệt ñới (IITA), Ibadan, Nigeria
- Trung tâm Nông nghiệp quốc tế (CIAT), Cali, Colombia
- Trung tâm nghiên cứu và huấn luyện nông nghiệp nhiệt ñới (CATIE), Turrialba, Costa
Rica
- Ngân hàng Khoai tây ðức-Hà Lan, Braunschweig, CHLB ðức
- Viện nghiên cứu cây trồng quốc tế cho vùng nhiệt ñới bán khô hạn (ICRISAT),

Hyderabad, Ấn ðộ
- Trung tâm khoai tây quốc tế (CIP), Lima, Peru
- Trung tâm nghiên cứu nông nghiệp quốc tế vùng khô hạn (ICARDA), Aleppo, Syria
- Trung tâm nghiên cứu và phát triển rau châu Á (AVRDC), Shanhua, ðài Loan

3.3 Viện Tài nguyên di truyền thực vật quốc tế (IPGRI)

Viện Tài nguyên di truyền thực vật quốc tế (IPGRI) do Nhóm tư vấn về nghiên cứu
nông nghiệp quốc tế (CGIAR) thành lập năm 1974 (ban ñầu là Hội ñồng Tài nguyên Di
truyền Thực vật Quốc tế, IBPGR) có trụ sở ñặt tại Tổ chức Luơng thực và Nông nghiệp của
Liên hiệp quốc (FAO) ở Rôm, Italia. Viện Tài nguyên di truyền thực vật quốc tế nghiên
cứu, thu thập, bảo tồn, tư liệu hoá, ñánh giá và sử dụng sự ña dạng di truyền của cây trồng
có ích vì lợi ích của con người trên toàn thế giới. Viện Tài nguyên di truyền thực vật quốc
tế ñóng vai trò xúc tác khuyên khích các hoạt ñộng ñể duy trì mạng lưới của các tổ chức
nhằm bảo tồn nguồn tài nguyên di truyền thực vật.
14

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….
11



Mạng lưới của Viện Tài nguyên di truyền thực vật quốc tế có trên 600 viện trên 100
quốc gia. ðối với mỗi nước trong chương trình, Viện Tài nguyên di truyền thực vật quốc tế
ñều hỗ trợ các hoạt ñộng theo nhu cầu của chương trình tài nguyên di truyền quốc gia.

4. Thu thập và bảo tồn nguồn gen
4.1 Thu thập nguồn gen
Với sự phát triển nông nghiệp hàng hoá và hiện ñại hoá trong nông nghiệp nhiều
giống cây trồng ñịa phương giảm dần về số lượng thậm chí bị thay thế hoàn toàn bởi các

giống mới, một nguy cơ gọi là sự sói mòn gen hay sói mòn di truyền. Tăng tính ñồng nhất
của các giống cây trồng với nền di truyền ngày càng hẹp dẫn tới nguy cơ dịch hại do sâu,
bệnh, tăng rủi do cho nông dân và ñe doạ tính bền vững. Việc thu thập và bảo tồn nguồn
tài nguyên di truyền là một nhiệm vụ quan trọng ñối với cả mục tiêu trước mắt lẫn mục tiêu
lâu dài của tất cả các nước trên thế giới.
Ngày nay việc thu thập nguồn gen cây trồng ñược các nhà chuyên môn tiến hành có
hệ thống thông qua nhóm chuyên gia bao gồm các lĩnh vực chọn giống, di truyền, nông
học, bảo vệ thực vật và các chuyên gia ñịa phương. ðiều quan trọng nhất cần chú ý khi thu
thập là kỹ thuật lấy mẫu và sự phân bố quần thể. Có thể sử dụng cả hai phương pháp lấy
mẫu ngẫu nhiên và lấy mẫu ñịnh hướng. Tư liệu hoá các dữ liệu có ích một cách chính xác
có ý nghĩa cực kỳ quan trọng ñối với người thu thập, người ñánh giá và người sử dụng.
Nguồn ña dạng di truyền cần thu thập và bảo tồn gồm:
- Các giống ñịa phương, nhất là các giống chưa ñược sử dung trong chọn giống
- Các giống cải tiến ñã và ñang ñược gieo trồng
- Vật liệu chọn giống, tuy không có giá trị canh tác nhưng có giá trị chọn giống (các tính
trạng mong muốn ñặc thù như khả năng kháng sâu bệnh, chất lượng cao, v.v.)
- Các vật liệu di truyền ñặc biệt (thể ñột biến, ña bội thể, bất dục ñực, cây chuyển gen )
- Các loài hoang dại họ hàng, các loài tổ tiên của cây trồng
- Vật liệu nhập nội
Việc tổ chức thu thập nguồn gen có thể thực hiện thông qua các hình thức sau:
a. Tổ chức các ñoàn chuyên môn ñi ñiều tra, thám hiểm ñể thu thập ở các vùng khác nhau
trong nước.
b. Các cán bộ nông nghiệp và các cá nhân, cơ quan liên quan có trách nhiệm thu thập vật
liệu và gửi nguồn vật liệu thu thập ñược về cá cơ quan chuyên môn.
c. Hợp tác với các tổ chức vùng và quốc tế ñể ñịnh kỳ trao ñổi vật liệu.

Thu thập và bảo tồn nguồn gen bao gồm nhiều hoạt ñộng, ñó là thu thập, mô tả,
ñánh giá, tư liệu hoá, bảo tồn, trao ñổi và sử dụng. Việc bảo tồn là một công việc ñòi hỏi
hết sức cẩn thận và chu ñáo ñể tránh lẫn, mất mát và ñược tư liệu hoá (cơ sở dữ liệu) ñáp
ứng nhu cầu của công tác chọn tạo giống. Các mẫu giống có thể ñược duy trì trong ñiều

kiện của hệ sinh thái tự nhiên hay hệ sinh thái nông nghiệp truyền thống, trên ñồng ruộng,
trong nhà kính hoặc bằng hạt.
Phương pháp thu thập
Thu thập cây lấy hạt
Mẫu thu thu thập
: Chiến lược lấy mẫu phụ thuộc vào từng loài cây, ñặc biệt là phương thức
sinh sản, mức ñộ chu chuyển gen giữa các quần thể, v.v. Tuy nhiên ñiều ñó thường không
biết trước nên việc thu thập cần bao trùm cả vùng bằng cách lấy mẫu ngẫu nhiên với
khoảng cách không gian nhất ñịnh (lấy mẫu kiểu phân ô). Khoảng cách phụ thuộc vào sự ña
dạng của ñiều kiện môi trường. Chẳng hạn, nếu vùng thu thập tương ñối ñồng nhất về khí
15

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….
12



hậu, loại ñất, thảm thực vật, biện pháp canh tác, các giống cây trồng và vĩ ñộ, khoảng cách
không gian có thể rất lớn (20-50 km hoặc hơn). Ngược lại, nếu các yếu tố môi trường thay
ñổi mạnh (nhất là vĩ ñộ), thì mẫu thu thập phải nhiều hơn (chẳng hạn mỗi một km, hoặc
100m ñộ cao). Việc lấy mẫu phải theo nguyên tắc lấy mẫu quần thể chứ không phải lấy
mẫu cá thể.
ðiểm lấy mẫu
: ðiểm lấy mẫu là vùng mà trong ñó mẫu của quần thể ñược thu thập. Mỗi
mẫu sẽ mang số hiệu thu thập riêng với những ghi chép nhất ñịnh, ví dụ:
- Tên giống (cả tên ñịa phương) và tên loài (tên La tinh)
- ðịa ñiểm thu thập, mùa vụ, ñiều kiện tự nhiên
- ðiều kiên sinh thái, chế ñộ canh tác ở nơi thu thập
- Những tính trạng chủ yếu: năng suất, khả năng chống chịu sâu, bệnh và ñiều kiên
ngoại cảnh bất thuận.

- Ghi tên chức vụ, chuyên môn của người thu thập
- Cần tuân theo chế ñộ kiểm dịch thực vật ñã ban hành ñể tránh lây lan dịch hại nhất là
các loài dịch hại nguy hiểm.
Việc chọn ñiểm thu thập phụ thuộc vào: i) sự ña dạng của môi trường, ii) kiểu phân bố và
mật ddooj cá thể trong quần thể, iii) quan sát những biến dị hiếm trong quần thể. ðộ biến
ñộng giữa các ñiểm càng lớn thì ñiểm lấy mẫu càng gần nhau.
Số cây và hạt thu thập mỗi cây trong từng mẫu
: Thông thường phương pháp lấy mẫu ñược
thực hiện theo kiểu ngẫu nhiên hay lấy mẫu không lựa chọn. Sai số lấy mẫu nhỏ nhất khi
mẫu lớn. Phương thức chung là lấy mẫu ngẫu nhiên bằng cách thu thập cây theo một
khoảng cách nhất ñịnh dọc theo mặt cắt ngang cho ñến khi không ít hơn 50 nhưng không
nhiều hơn 100 cây. Mỗi cây lấy 50 hạt sao cho mỗi mẫu chứa từ 2.500 ñến 5.000 hạt Bảng
3.2). Nếu loài cây chỉ có quả nhỏ và ít hạt có thể thu một số quả của ba cây sát bên cạnh ñể
ñủ 50 hạt. Nếu loài cây có nhiều chùm quả, bông, v.v. với số lượng hạt lớn, thì chỉ thu một
phần của mỗi cây ñể có ñủ 50 hạt.
Nếu quần thể thu thập có ñộ biến ñộng lớn người thu thập có thể i) lấy mẫu lớn hơn hoặc ii)
lấy nhiều mẫu khác nhau.
Trong quá trình lấy mẫu cần chú ý thu thập hạt từ những cây khỏe không bị hư hại, ñảm
bảo hạt có sức sống tốt.

Bảng 3.2: Số lượng hạt mẫu thu thập

Loại quần thể Số cây Số hạt mỗi cây Tổng số hạt mỗi
mẫu
Biến ñộng lớn 100 50 5.000
Tương ñối ñồng
nhất
50 50 2.500

Thu thập cây có củ

Thu thập cây lấy củ khó khăn hơn so với cây lấy hạt. Những khó khăn chủ yếu gồm:
- Tốn nhiều thời gian hơn ñể thu thập
- Phải thu hoạch vào ñúng giai ñoạn chín. Thu hoạch non khó bảo quản, ñể già cây chết
khó tìm
- Vật liệu cồng kềnh khó bảo quản và vận chuyển
- Mẫu thu thập khó giữ sống trong quá trình vận chuyển và bảo quản
16

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….
13



Thu thập vật liệu hoang dại
: các loài hoang dại tồn tại thành quần thể, nhưng mỗi kiểu gen
có thể tự nhân lên trên diện tích rộng lớn. Cần quan sát kỹ lưỡng kiểu hình và mẫu không
quá gần nhau theo phương thức sau:
i) Thu thập chỉ một củ từ mỗi một trong 10-15 cá thể làm mẫu hỗn hợp
ii) Diện tích ñiểm lấy mẫu có thể 100 x 100m hoặc nhỏ hơn
iii) Lấy mẫu ở nhiều ñiểm tốt hơn là lấy nhiều cây ở ít ñiểm
iv) Chọn ñiểm lấy mẫu trên phạm vi môi trường càng lớn càng tốt
v) Bổ sung băng mẫu hạt nếu ñược
vi) Làm tiêu bản nếu thời gian cho phép

Thu thập vật liệu trồng trọt: ðây là những dòng nhân vô tính (dòng vô tính), chứ không
phải là quần thể, vì thế việc lấy mẫu mang tính chọn lọc. Phương pháp lấy mẫu theo những
tiêu chí sau:
i) Thu thập từng giống (kiểu hình thái phân biệt ñược bằng mắt thường) khác biệt tại
mỗi chợ hoặc mỗi làng
ii) Lấy mẫu lặp lại ở khoảng cách 10-50 km trong vùng; khoảng cách phụ thuộc vào

khoảng cách giữa các chợ hoặc các làng
iii) Thu thập toàn bộ các kiểu hình thái ở mỗi ñiểm thu thập. Mẫu trùng lặp có thể chỉnh
lý và loại bỏ sau
iv) Bổ sung bằng mẫu hạt nếu có

Thu thập cây ăn quả và cây thân gỗ
Khác với cây lấy hạt, thu thập cây ăn quả và cây thân gỗ cũng khó và phức tạp hơn vì
những lý do sau:
i) Hạt của một số cây ăn quả nhiệt ñới và cây thân gỗ như chôm chôm, cà phê, cao su,
cacao là hạt khó bảo quản, không thể bảo quản trong ñiều kiện bình thường và hạt
sống rất ngắn. Vì vậy, nếu thu thập hạt cần ñược gieo ngay.
ii) Vì lý do nêu trên, thường phải thu thập cành giâm (mắt).
iii) Phương thức thu thập phải gắn liền với việc bảo quản. Cần gieo hạt trực tiếp; cành
phải giâm bằng kỹ thuật phù hợp hoặc mắt phải ghép lên gốc ghép và mỗi kiểu gen
phải ñược giữ lâu dài trên cây to.
iv) Số lượng hạt hoặc cành giâm thu thập cần phải ñược cân nhắc kỹ lưỡng trước khi
lên kế hoạch thu thập.
v) Cây thường phân bố rải rác nên lấy mẫu chỉ thực hiện ñược khi phát hiện cây thực
sự mà không có ý niệm gì về mẫu của quần thể

Thu thập vật liệu hoang dại:
i) Thu hạt 10 hay 15 cá thể trên khoảng 10 hecta và hợp lại thành một mẫu
ii) Thu càng nhiều hạt cho một mẫu càng tốt. Nếu hạt lớn, như dừa chẳng hạn, 10-15
hạt là ñủ
iii) Nếu không có hạt hoặc không có thiết bị ñể giữ hạt khỏi chết, thu cành hoặc bộ
phận vô tính, mỗi cây một cành, từ 10 ñến 15 cá thể trên 10 hecta
iv) Tiến hành lặp lại ở khoảng không gian nhất ñịnh, tùy theo sự khác biệt về khí hậu,
ñộ cao và ñất ñai.
v) Thu xếp ñể chuyển hạt hoặc cành về trạm ñể gieo hoặc trồng, nếu hạt thuộc loại khó
bảo quản

Thụ thập vật liệu trồng trọt:
17

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….
14



i) Cố gắng thu thập hạt hoặc quả bất kỳ ở ñâu có thể ñược; nếu không thu cành hoặc
mắt, bộ phận vô tính, v.v.
ii) Nếu cây ñược trồng từ hạt thì coi cả làng là một ñiểm thu thập và thu thập kiểu ngẫu
nhiên từ 10-15 cá thể.
iii) Nếu cây ñược nhân bằng phương pháp vô tính từ các giống ñược chọn lọc, thu thập
từng giống khác biệt và giữ mỗi giống thành mẫu riêng
iv) Thu thập càng nhiều ñiểm càng tốt, thu thập rải rác ở những khoảng cách nhất ñịnh
trong cả vùng
v) Hạt hoặc cành thu thập ñược phải ñược giữ mát và ẩm, tốt nhất là giữ nguyên hạt
trong quả và chuyển về trạm ngay, nếu hạt thuộc loại khó bảo quản.

4.2 Bảo tồn nguồn gen
a) Bảo tồn ngoại vi (ex-situ conservation)
ðây là hình thức bảo tồn chủ yếu hiện nay trên thế giới, một hình thức bảo tồn
ngoài phạm vi cư trú tự nhiên của các loài. Tài nguyên di truyền ñược bảo tồn trong các
trung tâm tài nguyên quốc gia, vùng và quốc tế khác với môi trường sống tự nhiên ở dạng
bảo quản hạt, trồng ngoài ruộng hay bảo quản in vitro. Ở Việt Nam ngân hàng gen quốc
gia hiện ñang lưu giữ 12.500 mẫu giống của 115 loài, trong ñó:
- 10.700 mẫu bằng hạt
- 1.800 mẫu ñồng ruộng
- 102 mẫu trong ñiều kiện in vitro

Bảo quản hạt

Bảo quản ngấn hạn: Hạt giống ñược làm khô tới ñộ ẩm thích hợp (9%); thời gian bảo quản
hạt giống trong vòng 5 năm.
Bảo quản trung hạn: Hạt giống ñược làm khô tới ñộ ẩm thấp hơn so với bảo quản ngắn hạn
(7%), bảo quan trong dụng cụ bao gói và kho chuyên dụng ở ñộ ẩm 10%, nhiệt ñộ -1 ñến -
5
o
C.
Bảo quản dài hạn: Hạt giống ñược làm khô tới ñộ ẩm 3%, ñựng trong họp kim loại, bảo
quản trong kho lạnh sâu ở nhiệt ñộ -15 ñến -20
o
C. Hạt giống ñược bảo quản từ 20-30 năm.
Bảo quản in vitro

Nguồn vật liệu di truyền ñược bảo quản trong môi trường dinh dưỡng nhân tạo. ðối tượng
bảo quản ở dạng in vitro là những vật liệu sinh sản vô tính, hoặc các loài mà hạt khó bảo
quản (recalcitrant seed), hạt phấn và ngân hàng ADN. Trong ñiều kiện in vitro cũng có thể
bảo quản ngắn hạn, trung hạn và dài hạn. Trong bảo quản ngắn hạn, vật liệu ñược cung cấp
cho nhu cầu chọn tạo giống và nghiên cứu của cơ sở. Trong bảo quản trung hạn, phải giảm
tốc ñộ sinh trưởng của vật liệu một cách ñáng kể bằng cách giữ ở nhiệt ñộ và ánh sáng thấp,
hoặc giảm nồng ñộ ô-xy. Bảo quản mẫu trong ñiều kiện nhiệt ñộ rất thấp -180
o
C trong môi
trường ni tơ lỏng là phương pháp bảo quản dài hạn. Với ñiều kiện này mọi quá trình sống bị
ñình chỉ hoàn toàn.
Bảo quản trên ñồng ruộng

ðây là cách bảo quản tập ñoàn thực vật sống ngoài khu vực cư trú tự nhiên. ðối tượng bảo
quản ñồng ruộng là cây lâu năm như cây ăn quả, cây công nghiệp, cây thuốc, cây sinh sản

vô tính và hữu tính khác. Bảo quản nguồn gen trên ñồng ruộng có ưu ñiểm là dễ tiếp cận
ñể nghiên cứu, ñánh giá và sử dụng nhưng dễ bị mất mát do ñiều kiện không thuận lợi và
ñòi hỏi diện tích ñất ñai lớn và nhân lực.
b) Bảo tồn nội vi (hay bảo tồn tại chỗ, in-situ conservation)
18

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….
15



Bảo tồn nội vị hay bảo tồn tại chỗ là bảo tồn nguồn gen trong môi trường sinh sống, tiến
hoá tự nhiên, hoặc thuần hoá ñầu tiên của cây trồng ñó. ðối tượng bảo quản nội vị có thể
là bất kỳ một loài thực vật nào, nhưng chủ yếu là các loài tổ tiên của cây trồng, các loài
hoang dại có quan hệ họ hàng với cây trồng.
Với một số giống ñịa phương ñược hình thành do quá trình chọn lọc và trồng trọt
lâu ñời tại một ñịa phương cũng có thể bảo quản tại chỗ trên ñồng ruộng của nông dân hay
bảo quản dựa vào cộng ñồng .

5. Nhập nội
Nhập nội theo nghĩa rộng là ñưa vật liệu (có thể là giống, dạng, loài hoang dại họ hàng với
cây trồng) vào môi trường mới mà trước ñây chưa ñược gieo trồng. Theo nghĩa hẹp nhập
nội là di chuyển vật liệu từ nước này sang nước khác. Nếu vật liệu nhập nội thích hợp tốt
với môi trường mớithì sau khi khảo nghiệm có thể ñược công nhận là giống ñưa vào sản
xuất mà không cần thay ñổi gọi là nhập nội sơ cấp (sử dụng trực tiếp). Ngược lại, nếu vật
liệu nhập nội không thích ứng mà phải qua chọn lọc hoặc sử dụng lai ñể chuyển hay kết
hợp các gen có ích gọi là nhập nội thứ cấp (sử dụng gián tiếp). Bằng phương pháp nhập nội
trong nhiều thập kỷ qua Việt Nam ñã ñưa vào sản xuất nhiều giống cây trồng mới như,
chẳng hạn ở lúa: IR8, IR22, CR203, IR64, IR17494, IR50404, Khang Dân 18, nhiều giống
lúa lai nguồn gôc Trung Quốc; Khaoi tây: Diamant, Nicola, Mariella; Sắn: KM60,

KM94,v.v.

Mục ñích của nhập nội cây trồng trong chương trình chọn tạo giống là:
i) Sử dụng những giống ưu việt ñang ñược gieo trồng trên thế giới
ii) Nhập cây trồng mới và tiến hành chương trình chọn giống cây trồng ñó
iii) Thu thập nguồn gen ñể sử dụng trong việc cải tiến cây trồng

5.1 Phương pháp nhập nội giống
a) Tìm kiếm và thu nhận: Căn cứ vào chiến lược, mục tiêu chọn tạo và nghiên cứu việc tìm
kiếm và thu nhận vật liệu nhập nội có thể thực hiện bằng nhiều con ñường khác nhau: 1)
thư yêu cầu chính thức gửi tới các trung tâm tài nguyên quốc tế, khu vực, hay quốc gia, 2)
hợp tác song phương, ña phương và trao ñổi vật liệu với các tổ chức, 3) thông qua quan hệ
cá nhân với các nhà khoa học ở các tổ chức khác nhau. Tuy nhiên dù nhập nội bằng cách
nào cũng phải tuân thủ một quy trình xác ñịnh và các quy ñịnh về kiểm dịch thực vật.
b) Kiểm dịch thực vật: Kiểm dịch thực vật một biện pháp nhằm hạn chế sự lây lan sâu và
bệnh hại du nhập vào vùng chưa nhiểm sâu, bệnh thông qua vật liệu từ nước ngoài hay
vùng khác nhập vào. Phương pháp kiểm dịch vật liệu nhập nội ñược tiến hành tùy theo ñối
tượng sâu, bệnh hại, có thể cấm hoàn toàn hay hạn chế. Mỗi nước có quy ñịnh riêng về
kiểm dịch trong quá trình nhập và trao ñổi vật liệu cây trồng. Yêu cầu chung khi nhập vật
liệu là giấy chứng nhận, Giấy phép nhập khẩu và tiến hành kiểm dịch.
c) Giấy phép nhập khẩu: Nhà chọn giống hay cơ sở nghiên cứu phải có giấy phép nhập
khẩu chính thức ñể nhập vật liệu gửi cho cơ quan có thẩm quyền trước khi vật liệu ñược
chuyển ñi. ðơn xin nhập phải chứa ñủ thông tin cần thiết: tên cây trồng, loại vật liệu (hạt,
quả, cây trong ống nghiệm ), tổ chức/nước sản xuất vật liệu, cách thức nhập hàng (ñóng
gói và vận chuyển); nơi ñến và tên, ñịa chỉ người nhập.
Việc kiểm dịch ñược tiến hành theo các bước sau:
19

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….
16

Kiểm dịch tại nơi ñến
: Kiểm dịch ñược tiến hành khi nhập vật liệu tại ñiểm ñến: cảng, sân
bay, cửa khẩu biên giới theo luật và quy ñịnh kiểm dịch ñể ngăn ngừa sự du nhập và lây lan
dịch hại mới.
Kiểm dịch sau khi nhập
: Vật liệu nhập nội trước khi chính thức chuyển cho các cơ quan hay
nhà chọn giống ñược trồng trong ñiều kiện cách ly trong một thời gian nhất ñịnh ñể ñảm
bảo rằng vật liệu không có tác nhân gây bệnh và sâu hại du nhập từ ngoài vào. Kiểm dịch
sau khi nhập rất cần thiết ñối với bệnh truyền qua hạt, cây giống nhất là bệnh vi rút. Trong
nhiều trường hợp phải xử lý ñể phòng trừ sâu hại trong kho. Vật liệu nhập nội không thoả
mãn yêu cầu kiểm dịch hoặc nghi ngờ nhiễm tạp sẽ bị hủy hoặc trả lại người gửi.

6. ðánh giá, mô tả, lập cơ sở dữ liệu và sử dụng nguồn gen
6.1. ðánh giá, mô tả và lập cơ sở dữ liệu
Nguồn gen ñược ñánh giá, khảo nghiệm và nhân lên ở những ñịa ñiểm nhất ñịnh, thường
trong 2-3 vụ ñể xác ñịnh tiềm năng và khả năng thích ứng của chúng. Các ñịa ñiểm ñược
chọn dựa vào nguồn gốc vật liệu ñể có thể tạo ra ñiều kiện gieo trồng tương tự nơi nguyên
sản. Thông thường, nguồn gen ñánh giá ñược trồng trong thí nghiệm có bố trí ñối chứng
xen kẽ ở khoảng cách ñều ñặn ñể tiện so sánh. Dữ liệu về nhiều mặt và các tính trạng ñược
theo dõi theo danh sách mô tả ñối với tất cả các mẫu giống, ñặc biệt các chỉ tiêu về khả
năng kháng sâu, bệnh, các ñiều kiện bất lợi và tính trạng sinh hoá. Dữ liệu và một phần hạt
ñược gửi ñến bộ phận bảo quản lâu dài và phần còn lại làm “tập ñoàn hoạt ñộng”.
Song song với công tác thu thập, bảo tồn, ñánh giá một hệ thống tư liệu hoá về tài
nguyên di truyền là công việc cần thiết ñể sử dụng nguồn gen có hiệu quả. Thông qua cơ sở
dữ liệu các nhà chọn giống, nhà nghiên cứu dễ dàng tra cứu thông tin cần thiết và tìm kiếm
vật liệu cho các chương trình chọn giống.
6.2. Sử dụng nguồn gen

Mục tiêu và chiến lược sử dụng nguồn gen thực vật thay ñổi theo thời gian. Trong những
năm ñầu của chọn giống nhà chọn giống ñơn giản chỉ sử dụng nguồn gen sẵn có, chủ yếu là
vật liệu ñịa phương cho công tác chọn tạo. Cho ñến khi nguồn gen sẵn có không cho phép
tiếp tục cải tiến tiềm năng di truyền nhà chọn giống mới bắt ñầu tìm kiếm nguồn biến dị
mới. ðặc biệt khi dịch hại bùng nổ do trồng phổ biến một số ít giống ñồng nhất, nhà chọn
giống phải tìm kiếm nguồn kháng di truyền ñể hạn chế dịch hại. Chính vào thời ñiểm ñó
nhận thức về thu thập, bảo tồn và sử dụng mới ñược hình thành, nhằm cung cấp nguồn biến
dị kịp thời theo nhu cầu chọn tạo giống.
Sử dụng trực tiếp làm giống
Nguồn gen thu thập ñược có thể sử dụng trực tiếp làm giống mới, nhất là những cây thức ăn
gia súc hay cây họ ñậu, những cây trồng mà quá trình chọn giống chưa có gì ñáng kể. ðối
với những cây trồng có quá trình chọn giống lâu ñời như ngô, ñậu tương, lúa nước, v.v.
việc sử dụng trực tiếp làm giống ít xảy ra hoặc hầu như không thực hiện ñược.
Chuyển các tính trạng ñơn gen (Introgression)
Khả năng sử dụng chủ yếu nhất nguồn gen ở phần lớn các loài cây trồng là chuyển các tính
trạng ñơn gen mong muốn từ các loài hoang dại hoặc nguồn gen không thích nghi vào các
giống ưu tú, ví dụ như các gen kháng sâu và bệnh hại. Thông thường, tập ñoàn mẫu giống
ñược sàng lọc về tính trạng mong muốn (ví dụ, khả năng kháng bệnh) rồi lai với các giống
ưu tú. Sau nhiều thế lai lại gen kháng bệnh ñược chuyển vào thành giống mới. Phương
pháp này có hiệu quả cao ñối với cây tự thụ phấn, hoặc ở cây trồng mà dễ tạo dòng thuần,
như lúa mì, ñậu tương, ngô.
20

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….
17



Chuyển tính trạng số lượng
Phương pháp ñầu tiên ñề cập tới sử dụng tính trạng phức tạp là thông qua phương pháp

chọn giống truyền thống (Ininda et al., 1996; Peel và Rasmusson, 2000), ñó là lai trực tiếp
rồi sau ñó tạo dòng thuần. Tuy nhiên, kết quả thường kém hơn so với việc sử dụng và
chuyển các tính trạng ñơn gen. Một số nhà nghiên cứu cho rằng ñể chuyển trực tiếp các
tính trạng số lượng cần phải tiến hành nhiều chu kỳ chọn lọc.
Chuyển gen nhờ chỉ thị
Mục tiêu là chuyển gen chính xác hơn bằng cách xác ñịnh gen mong muốn nhờ lập bản ñồ
di truyền (hoặc kỹ thuật khác) và chuyển sang nguồn gen ưu tú. Chỉ thị di truyền là những
ví trí gen (locut) khác biệt nhau bao trùm toàn bộ genom. Hiện nay có nhiều chỉ thị ñối với
phần lớn các loại cây trồng. Chọn lọc các chỉ thị này cho phép liên kết chúng với những ví
trí gen tính trạng số lượng (QTL) của tính trạng mục tiêu. Một khi ñã xác ñịnh ñược mối
liên quan, các gen tính trạng số lượng ñược chọn lọc dựa vào chỉ thị. Do ñó, các alen có lợi
ẩn giấu trong một kiểu hình không mong muốn của nguồn gen hoang dại có thể khai thác
có hiệu quả. Tuy nhiên phương pháp chuyển gen nhờ chỉ thị thường tốn kém.
Phương pháp kết hợp (Incorporation)
Một phương pháp khác ñể sử dụng nguồn gen là phương pháp kết hợp (Simmonds, 1993).
Ở phương pháp này mục tiêu không phải là sử dụng nguồn gen hoang dại không thích ứng
trong chương trình chọn giống mà tạo ra những quần thể có nền di truyền rộng, ñược tăng
cường ñể sử dụng trong tương lai. Phương pháp kết hợp cho phép sử dụng nhiều mẫu
giống hơn so với các chương trình chuyển gen. ðiều này ñặc biệt quan trọng vì kiểu hình
của vật liệu hoang dại không thể hiện hết tính hữu dụng của chúng, các alen tốt có thể bị ẩn
giấu. Ví dụ, gen tốt ñối với năng suất sẽ không ñược sử dụng nếu nguồn gen ñó lại chứa
gen chín muộn, một tính trạng thường bị loại khi chọn lọc.
Phương pháp kết hợp dựa trên ý tưởng là các quần thể có nên di truyền rộng là cách
tốt nhất ñể sử dụng nhiều nguồn gen. Kết hợp nhiều vật liệu với nhau cho phép tái tổ hợp
tối ña và chọn lọc cường ñộ thấp ñể hỗn hợp các alen lại với nhau. Các gen có ích ñược tổ
hợp lại và tách ra khỏi các gen không có lợi. Tiến hành chọn lọc theo khả năng thích nghi
với ñiều kiện ñịa phương, trong khi giữ quần thể trong ñiều kiện cách ly với vật liệu chọn
giống ưu tú. Kết quả cuối cùng là tạo ra một tập hợp nguồn gen bổ sung cho vật liệu chọn
giống ñể mở rộng nền di truyền mà không làm giảm ñáng kể về năng suất như khi sử dụng
trực tiếp nguồn gen.

Giá trị của nguồn gen ñịa phương
Nguồn gen ñịa phương hay các giống ñịa phương là những quần thể hỗn hợp các
dòng khác nhau, tất cả ñều thích nghi tốt với ñiều kiện chúng ñược tạo thành và tiến hoá.
Tuy nhiên, các dòng có thể phản ứng khác nhau với sâu bệnh hại; mỗi dòng kháng với các
nòi gây bệnh nhất ñịnh, làm cho quần thể giống ñịa phương bảo vệ hiệu quả ñối với dịch
bệnh. Sự ña dạng di truyền trong giống cũng như giữa các giống ñã tạo ra cơ chế kháng
bệnh ñặc trưng ñối với các chủng nhất ñịnh và cho phép người trồng tận dụng các ñiều kiện
tiểu khí hậu khác nhau.
Thông thường các giống ñịa phương ñược lai với vật liệu ưu tú sau ñó lai lại một
hoặc hai lần, cho giao phối các quần thể tạo thành một cách ngẫu nhiên nhiều thế hệ và áp
dụng các phương pháp cải tiến quần thể tiêu chuẩn, hoặc chọn các kiểu gen có ích thông
qua tự thụ phấn.
2.8. Khái niệm về vựa gen
21

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….
18



Khái niệm vựa gen do Harlan và de Wet (1971) ñề xuất nhằm ñưa ra một ñịnh hướng thực
tế về mối quan hệ giữa cây trồng và các loài họ hàng của chúng có ích ñối với nhà chọn
giống khi muốn lai chúng với nhau. Nguồn tài nguyên di truyền khác nhau ñược phân thành
những vựa gen khác nhau của một loài cây trồng nhất ñịnh dựa vào khả năng lai, hay nói
cách khác là sự di chuyển gen giữa chúng với nhau thông qua con ñường sinh sản hữu tính.
Harlan và de Wet (1971) phân thành 3 vựa gen chính: sơ cấp, thứ cấp và tam cấp. Vựa gen
không phải là cố ñịnh mà thay ñổi khi công nghệ mới ñược sử dụng ñể tác ñộng tới bộ gen.
Vựa gen sơ cấp: Vựa gen sơ cấp gồm các quần thể trồng trọt, các giống ñịa phương, các
giống (hay quần thể) do nông dân dân tạo thành và duy trì, các kiểu sinh thái và các loài
phụ. ðặc ñiểm quan trọng nhất là sự di chuyển gen giữa các thành viên trong cùng vự gen

tương ñối dễ dàng, chúng lai ñược với nhau, không có vấn ñề bất dục và gen phân ly bình
thường. Các chương trình mở rộng nền di truyền và chọn giống thường quan tâm chủ yếu
tới vựa gen này.

Vựa gen thứ cấp: Các ñơn vị phân loại trong nguồn gen thứ cấp có thể chuyển gen với
nhau, nhưng rất khó khăn. Vựa gen thứ cấp gồm các loài có quan hệ họ hàng trong cùng
một chi, nhưng không phải tất cả các loài trong một chi nằm trong vựa gen thứ cấp. Ngược
lại, có thể các loài không cùng chi lại là thành viên của vựa gen thứ cấp. Nhìn chung, chúng
có khả năng lai với nhau, nhưng con lai F1 có xu hướng bất dục. Sự cặp ñôi của nhiễm sắc
thể trong quá trình giảm nhiễm kém và con lai thường yếu ớt.
Vựa gen tam cấp: Chuyển gen giữa các ñơn vị phân loại trong nguồn gen tam cấp ñòi hỏi
kỹ thuật cao. Vựa gen này gồm các loài có quan hệ xa nhau ở các chi khác nhau hay các
loài có quan hệ xa trong cùng một chi. Nhìn chung, lai giữa chúng rất khó khăn, ñòi hỏi
phải cứu phôi, nuôi cấy noãn, ghép hoặc các biện pháp khác. Bất dục của con lai rất phổ
biến, mặc dù nhân ñôi nhiễm sắc thể có thể phục hồi tính hữu dục. Các loài bắc cầu thường
là cần thiết ñể chuyển gen từ vựa gen tam cấp sang cây trồng (xem chương lai xa). Một ví
dụ cổ ñiển về sử dụng loài bắc cầu ñược thự hiện năm 1950 ở Nga. Xi-xin ñã lai Elymus x
Triticum, nhưng thu ñược rất ít con lai và con lai lại bất dục. Nếu sử dụng con lai
Agropyron x Triticum làm mẹ rồi lai với Elymus có thể chuyển gen của Elymus vào lúa mì
(Harlan và de Wet, 1971).

TÀI LIỆU THAM KHẢO
.
Anonymous. 1996. Tài nguyên di truyền thực vật ở Việt Nam. Báo cáo tai Hội thảo quốc tế
về tăng cường chương trình tài nguyên di truyền thực vật ở Việt nam. NXB Nông
nghiệp.
Harlan, J. R. Genetic resources in wild relatives of crops. Crop Science 16: 329-333
Stephen B. Brush. 1989. Rethinking crop genetic resource conservation. Conservation
biology, 3 (No.1)., 19-29

Câu hỏi ôn tập

1. Nguồn gen thực vật là gì? Tại sao gọi là tài nguyên di truyền thực vật?
2. Tại sao nguồn gen lại cần thiết cho công tác chọn giống?
22

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….
19



3. Thế nào gọi là trung tâm khởi nguyên (ña dạng) cây trồng? ðặc ñiểm quan trọng và giá
trị của trung tâm khởi nguyên?
4. Nhiệm vụ của các trung tâm tài nguyên di truyền thực vật quốc gia, vùng và quốc tế là
gì?
5. Có mấy loại tập ñoàn? Sự khác nhau của các loại tập ñoàn?
6. Thế nào là bảo tồn nội vi? Bảo tồn ngoại vi? Sự khác nhau cơ bản, thuận lợi và khó khăn
của các phương thức bảo tồn nói trên.
7. Thế nào là nhập nội giống? Ý nghĩa của nhập nội giống/nguồn gen.
8. ðặc ñiểm quan trọng của giống ñịa phương.
9. Nêu các phương pháp sử dụng nguồn gen.
10. Nêu sự khác nhau giữa vựa gen sơ cấp, thứ cấp và tam cấp. Ý nghĩa và khả năng sử
dụng của chúng trong cọn giống.


23

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….20
CHƯƠNG III

PHƯƠNG THỨC SINH SẢN, TÍNH TỰ BẤT HỢP VÀ BẤT DỤC ðỰC
Ở THỰC VẬT

Mục tiêu của chương
1. Hiểu và phân biệt ñược các phương thức sinh sản hữu tính, vô tính và ảnh hưởng của
chúng tới ñặc ñiểm và di truyền của cây.
2. Nắm ñược ñặc ñiểm cơ bản của quá trình ra hoa, thụ phấn liên quan tới chọn giống và
sản xuất hạt giống.
3. Phân biệt tính bất hợp và bất dục, bất dục ñực và ứng dụng trong chon giống/sản xuất
giống

1. Phương thức sinh sản ở thực vật

Thực vật có hai phương thức sinh sản chủ yếu: sinh sản hữu tính (bằng hạt) và sinh sản vô
tính (bằng các bộ phận sinh dưỡng).

1.1 Sinh sản hữu tính
Sinh sản hữu tính là sinh sản bằng hạt, kết quả dung hợp của giao tử ñực (hạt phấn) và giao
tử cái (tế bào trứng). Hạt ñược phân loại theo nguồn gốc hạt phấn tham gia vào quá trình
thụ phấn, thụ tinh. Hạt tự thụ hình thành khi hạt phấn kết hợp với giao tử cái tạo ra trên
cùng một cây . Hạt giao phấn hình thành khi hạt phấn của cây này thụ tinh cho giao tử cái
của cây kia.
Các loài cây trồng ñược phân loại theo tần số tự thụ phấn và giao phấn trong quá
trình hình thành hạt. Có sự biến ñộng liên tục giữa các loài từ gần như hoàn toàn tự thụ
phấn ñến hoàn toàn giao phấn. Tuy nhiên, từ quan ñiểm chọn tạo giống, phần lớn các loài
cây trồng sinh sản hữu tính ñược phân thành hai nhóm: tự thụ phấn (khi giao phấn tự nhiên
dưới 10%) và giao phấn (tối thiểu 50% hạt giao phấn). Sự phân nhóm như vây không phải
là tuyệt ñối vì giao phấn có thể xảy ra ở cậy tự thụ phấn và tự thụ phấn có thể xảy ra ở cây
giao phấn. Mức ñộ tự thụ hay giao phấn tự nhiên thay ñổi phụ thuộc vào i) loài và giống, ii)

ñiều kiện mùa vụ, iii) tốc ñộ và hướng gió và iv) sự có mặt và hoạt tính của côn trùng thụ
phấn.
Cơ chế thụ phấn là một yếu tố quan trọng trong việc xác ñịnh loại giống ñược trồng
trong sản xuất và phương pháp chọn tạo giống. Ảnh hưởng của phương thức thụ phấn ñến
những ñặc ñiểm của cây ñược trình bày trong bảng 1.3.

Tự thụ phấn
Ở cây tự thụ phấn hạt phấn thụ phấn cho nhụy ở chính hoa của mình (hoặc hoa trên cùng
một cây). Mức ñộ tự thụ phấn thay ñổi theo loại cây trồng. Cây tự thụ phấn ñiển hình như
lúa nước, lúa mì, ñậu tương, cà chua, cà phê chè ðể ñảm bảo quá trình tự thụ phấn cây tự
thụ có các cơ chế sau:
a) Thụ phấn ngậm (Cleistogamy)
Quá trình thụ phấn diễn ra trong hoa chưa nở, do ñó bảo ñảm tự thụ phấn hoàn toàn. Mức
giao phấn tự nhiên ở những loài như vậy nếu có cũng không ñáng kể (ví dụ: lạc, ñại mạch,
yến mạch).
b) Thụ phấn mở (Chasmogamy)
24

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….21
Ở những loài cây có phương thức thụ phấn này hoa chỉ nở sau khi thụ phấn ñã hoàn thành.
Vì hoa mở nên khả năng giao phấn có thể xảy ra, mặc dù mức ñộ rất thấp.
c) Cấu trúc hoa
Ở nhiều loài, mặc dù thụ phấn thường diễn ra sau khi hoa nở, tự thụ phấn ñược bảo ñảm
nhờ cấu trúc của hoa.
- Nhị ñực bao quanh ñầu nhuỵ; vị trí của bao phấn so với ñầu nhụy bảo ñảm cho
quá trình tự thụ phấn (ví dụ: cà chua, cà)
- Nhị và vòi nhụy ñược các cơ quan khác của hoa che khuất, ngăn cản quá trình
giao phấn (ví dụ: cây ñậu ñỗ).
- ðầu nhụy có khả năng tiếp nhận phấn và vưon dài xuyên qua bó nhị, bảo ñảm tỉ
lệ thụ phấn cao.

Giao phấn (thụ phấn chéo)
Ở cây giao phấn hạt phấn của cây này thụ phấn cho nhụy hoa trên cây khác. Sự chuyển
phấn từ cây này sang cây khác ñược thực hiện nhờ gió hoặc côn trùng. Mức ñộ giao phấn
thay ñổi theo từng loài cây. Cơ chế ñảm bảo sự giao phấn gồm:
a) Lệch giao hay biệt giao (dichogamy): hoa ñực và hoa cái thành thục (chín) ở các thời
ñiểm khác nhau.
- Nhị chín trước: hành, cà rốt, kê mần trầu
- Nhụy chín trước: ngô, chè, ca cao
b) Hoa phân tính: ở những loài cây này hoa ñực và hoa cái riêng
- ðơn tính cùng gốc: hoa ñực và hoa cái riêng biệt nhưng trên cùng một cây; ví
dụ: bầu bí có hoa ñực cái riêng biệt, ngô chùm hoa ñực và cái riêng, thầu dầu có
hoa ñực và hoa cái trong cùng chùm hoa nhưng hoa ñực phần trên hoa cái phần
dưới
- ðơn tính khác gốc: hoa ñực và hoa cái sinh ra trên những cây khác nhau; ví dụ,
chà là, ñu ñủ, cải bó xôi, măng tây
Bảng 1.3: Ảnh hưởng của tự thụ phấn và giao phấn ñối với một số ñặc ñiểm của cây.
Tính trạng Tự thụ phấn Giao phấn
Quần thể tự nhiên ñồng nhất không ñồng nhất
Từng cá thể trong quần thể
tự nhiên
ñồng hợp tử dị hợp tử
Kiển gen 2N ñồng hợp tử dị hợp tử
Kiểu gen của giao tử 1N tất cả như nhau tất cả khác nhau
Suy thoái tự phối không có
Tự bất hợp không có phổ biến

Cấu tạo hoa và ý nghĩa ñối với chọn giống
Thông thường hoa có 4 bộ phận: ñài hoa, cánh hoa (thường có màu sắc), nhị (gồm chỉ nhị
và bao phấn) và nhụy (bao gồm bầu, vòi nhụy và ñầu nhụy).
Ở lúa, hoa thường có vỏ trấu lưng và bụng bao quanh nhụy (2 ñầu nhụy, 1 bầu) và nhị (6

nhị).
Hoa hoàn chỉnh
– có ñủ cả 4 bộ phận: bông vải, cà chua, khoai tây
Hoa không hoàn chỉnh
- thiếu 1 trong 4 bộ phận: hoa hoà thảo
Hoa hoàn hảo
- nhụy và nhị trên cùng 1 hoa: khoai tây, lúa, ñậu tương
Hoa không hoàn hảo
- chỉ có nhụy hoặc nhị (nhụy và nhị ở những hoa khác nhau) – ngô,
lúa dại
25