Khảo sát nguồn gen khoai tây kháng bệnh sương mai

HỌC VIỆN NƠNG NGHIỆP VIỆT NAM

O

N

N

Ệ

N

Ọ

------- -------

Ĩ LUẬN TỐT N
ẢO ÁT N UỒN
ÁN

BỆN

ỆP

EN

O

ƢƠN

M

Hà Nội - 2023

TÂY


HỌC VIỆN NƠNG NGHIỆP VIỆT NAM

O

N

N

Ệ

N

Ọ

------- -------

Ĩ LUẬN TỐT N
ẢO ÁT N UỒN
ÁN

BỆN

ỆP

EN

O

ƢƠN

M

TÂY

Sinh viên thực hiện

:

NGUYỄN NGỌC TÂN

Mã sinh viên

:

646493

Lớp

:

K64CNSHB

Khoa

:

CÔNG NGHỆ SINH HỌC

:

GS. TS. PHAN HỮU TÔN

iáo viên hƣớng dẫn

Hà Nội - 2023


LỜ

M ĐO N

Tơi xin cam đoan:
Đây là cơng trình nghiên cứu khoa học do tôi thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn
của GS. TS Phan Hữu Tôn.
Các số liệu và kết quả nghiên cứu trình bày trong bài báo cáo là khách quan
và trung thực. Tất cả số liệu, hình ảnh và kết quả nghiên cứu chƣa từng đƣợc
công bố trong bất kỳ một đề tài nghiên cứu khoa học nào.
Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện khóa luận tốt nghiệp đã đƣợc cảm ơn và
các thơng tin trích dẫn, tài liệu tham khảo đều đƣợc ghi rõ nguồn gốc trong danh
mục tài liệu tham khảo của khóa luận.
Nếu sai tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm.
Hà Nội, ngày 31 tháng 01 năm
2023
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Ngọc Tân

i


LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành khóa luận này, đầu tiên tôi xin cảm ơn các thầy cô trong bộ
môn Sinh học phân tử và Công nghệ sinh học ứng dụng đã giúp đỡ và tạo điều
kiện tốt nhất cho tôi trong suốt q trình thực hiện đề tài khóa luận tốt nghiệp.
Đặc biệt, tơi xin chân thành bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc nhất đến thầy giáo
GS. TS. Phan Hữu Tơn – ngƣời đã chu đáo, tận tình hƣớng dẫn và chỉ bảo trực
tiếp, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian chuẩn bị và thực hiện đề tài.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn về sự giúp đỡ nhiệt tình, hƣớng dẫn chỉ bảo
của các cán bộ làm việc tại Trung tâm bảo tồn và Phát triển nguồn gen cây trồng
và sự đồng hành của các bạn trên phòng thí nghiệm Bộ mơn Sinh học phân tử và
Cơng nghệ sinh học ứng dụng trong suốt thời gian tôi làm khóa luận.
Qua đây, tơi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành và biết ơn tới gia đình,
ngƣời thân, bạn bè và những ngƣời đã luôn bên cạnh động viên, ủng hộ và quan
tâm giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua.
Vì kiến thức và hiểu biết của tơi cịn hạn hẹp nên bài báo cáo khóa luận của
tơi cịn nhiều sai sót. Tơi rất mong nhận đƣợc sự góp ý của các thầy cơ và bạn bè
để tơi có thể bổ sung cho bài khóa luận đƣợc hồn chỉnh.
Tơi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 31 tháng 01 năm 2023
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Ngọc Tân

ii

Mục Lục
LỜI CAM ĐOAN................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... ii
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................. v
DANH MỤC HÌNH ............................................................................................. vi
DANH MỤC VIẾT TẮT .................................................................................... vii
TÓM TẮT .......................................................................................................... viii
PHẦN I: MỞ ĐẦU ............................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề....................................................................................................... 1
1.2. Mục đích, yêu cầu của đề tài .......................................................................... 2
1.2.1. Mục đích ...................................................................................................... 2
1.2.2. Yêu cầu ........................................................................................................ 3
PHẦN II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ..................................................................... 4
2.1. Giới thiệu chung về cây khoai tây.................................................................. 4
2.1.1. Nguồn gốc và phân loại cây khoai tây ........................................................ 4
2.1.2. Đặc tính thực vật học của cây khoai tây ..................................................... 4
2.1.3. Đặc điểm sinh học của cây khoai tây .......................................................... 6
2.1.4. Một số yếu tố ảnh hƣởng tới sinh trƣởng và phát triển của cây khoai tây.. 7
2.1.5. Nhu cầu dinh dƣỡng của cây khoai tây ....................................................... 7
2.1.6. Giá trị dinh dƣỡng cây khoai tây ................................................................. 8
2.2. Tình hình sản xuất khoai tây trên tồn thế giới............................................ 10
2.3. Tình hình sản xuất khoai tây ở Việt Nam .................................................... 12
2.4. Bệnh mốc sƣơng trên cây khoai tây ............................................................. 14
2.4.1. Phạm vi phân bố ........................................................................................ 15
2.4.2. Triệu chứng ............................................................................................... 16
2.4.3. Nguyên nhân gây bệnh .............................................................................. 17
2.4.4. Tác hại của bệnh sƣơng mai ở nƣớc ta và các biện pháp phòng chống .... 20
2.5. Cơ chế kháng của cây khoai tây với nấm Phytophthora infestans .............. 21

iii


2.6. Các nghiên cứu tạo giống khoai tây kháng bệnh sƣơng mai ....................... 22
PHẦN III: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................... 24
3.1. Vật liệu nghiên cứu ...................................................................................... 24
3.1.1. Đối tƣợng nghiên cứu................................................................................ 24
3.1.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ............................................................. 25
3.2. Nội dung nghiên cứu .................................................................................... 26
3.3. Phƣơng pháp nghiên cứu .............................................................................. 26
3.3.1. Bố trí thí nghiệm ....................................................................................... 26
3.3.2. Phƣơng pháp đánh giá tính trạng nơng sinh học quan trọng .................... 26
Phƣơng pháp đánh giá tính trạng nông sinh học quan trọng .............................. 26
3.3.3. Phƣơng pháp PCR phát hiện gen kháng sƣơng mai R1 và R3a................ 27
PHẦN IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .......................................................... 31
4.1. Kết quả đánh giá một số đặc điểm nông sinh học quan trọng ..................... 31
4.1.1. Sinh trƣờng và phát triển ........................................................................... 31
4.1.2. Các yếu tố cấu thành năng suất ................................................................. 41
4.2. Kết quả phƣơng pháp PCR phát hiện gen R1 và R3a trong tập đoàn khoai
tây nghiên cứu ..................................................................................................... 44
4.2.1. Kiểm tra DNA tổng số .............................................................................. 44
4.2.2. Kết quả sản phẩm PCR phát hiện gen R1 và R3a ..................................... 45
PHẦN V. PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................ 47
Kết luận

.......................................................................................................... 47

Kiến nghị .......................................................................................................... 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 48

iv


DANH MỤC BẢNG

Bảng 1. Năng suất protein và năng lƣợng của một số cây lƣơng thực ................. 9
Bảng 2. Kí hiệu và nguồn gốc mẫu giống ........................................................... 24
Bảng 3. Marker, trình tự mồi, gen kiên kết và sản phẩm PCR ........................... 29
Bảng 4. Chu trình nhiệt ....................................................................................... 30
Bảng 5. Thời gian sinh trƣởng ............................................................................ 31
Bảng 6. Đặc điểm thân của các mẫu giống ......................................................... 32
Bảng 7. Đặc điểm lá của các mẫu giống ............................................................. 35
Bảng 8. Đặc điểm hoa của các mẫu giống .......................................................... 37
Bảng 9. Đặc điểm củ của các mẫu giống ............................................................ 40
Bảng 10. Đặc điểm cấu thành năng suất ............................................................. 42

v


DANH MỤC HÌNH
Hình 1. Thành phần dinh dƣỡng trong 100 gam củ khoai tây sau khi luộc và
nƣớng .................................................................................................. 10
Hình 2. Bản đồ phân bố địa lý của trồng khoai tây trên tồn thế giới ................ 11
Hình 3. Năng suất khoai tây của 10 nƣớc đứng đầu thế giới trong 3 năm
2019- 2021 .......................................................................................... 12
Hình 4. Triệu chứng sƣơng mai: a) Triệu chứng trên lá, b) Triệu chứng trên
củ, c) Triệu chứng trên thân ................................................................ 16
Hình 5. a) Bào tử phân sinh của nấm Phytophthora infestant , b) Bào tử phân
sinh nảy mầm trực tiếp tạo ra bào tử động.......................................... 18

Hình 6. Chu kỳ bệnh của Phytophthora infestans ............................................... 19
Hình 7. Ảnh kiểm tra nồng độ DNA bằng điện di .............................................. 29
Hình 8. Các dạng thân, lá khoai tây .................................................................... 37
Hình 9. Ảnh hoa khoai tây .................................................................................. 39
Hình 10. Một số mẫu củ khoai tây ...................................................................... 41
Hình 11. Đo đếm một số yếu tố năng suất .......................................................... 43
Hình 12. Kết quả điện di DNA tổng số các mẫu khoai tây nghiên cứu .............. 44
Hình 13. Kết quả sản phẩm PCR phát hiện gen R1 ............................................ 45
Hình 14. Kết quả sản phẩm PCR gen R3a .......................................................... 46

vi


DANH MỤC VIẾT TẮT
DNA

Deoxyribo Nucleic Acid

PCR

Polymerase Chain Reaction

CTAB

Cetyl trimethyl Ammonium Bromide

EDTA

Ethylendiamin Tetraacetic Acid

SNPs

Single nucleotide polymorphism

STS

Sequence Tagged site

vii


TÓM TẮT
Bệnh mốc sƣơng do nấm phytophthora infestants gây ra, là một trong
những bệnh gây thiệt hại lớn ở hầu hết các vùng trồng cà chua và khoai tây trên
toàn thế giới. Cho đến nay, nhiều gen kháng bệnh đã đƣợc công bố và việc sử
dụng các gen kháng tự nhiên đƣợc xác định là một trong những giải pháp hữu
hiệu nhất trong chọn tạo giống khoai tây kháng bệnh mốc sƣơng. Nghiên cứu
này sử dụng chỉ thị phân tử DNA phát hiện các gen kháng bệnh mốc sƣơng R1
và R3a trong 20 mẫu giống khoai tây đang lƣu giữ tại Trung tâm Bảo tồn và
Phát triển Nguồn gen Cây trồng - Học viện Nông nghiệp Việt Nam. Bằng chỉ thị
phân tử phát hiện đƣợc 3 mẫu giống mang gen kháng R1, 4 mẫu giống mang gen
kháng R3a. Kết quả này có ý nghĩa rất quan trọng trong chọn tạo giống khoai
tây kháng bệnh mốc sƣơng.

viii


PHẦN I: MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Khoai tây có tên khoa học là Solanum tuberosum L., thuộc họ Solanaceae,

có nguồn gốc từ vùng núi Andes của Bolivia và Peru, là cây trồng ngắn ngày,
chiếm một vị trí quan trọng trong các cây lƣơng thực, thực phẩm phục vụ cho
con ngƣời. Hiện nay, khoai tây là loài cây trồng lấy củ rộng rãi nhất thế giới,
đƣợc trồng phổ biến thứ tƣ về mặt sản lƣợng lƣơng thực sau lúa, lúa mì và ngơ.
Chúng có đặc điểm rất dễ trồng, cho thu hoạch nhanh và thích ứng với các điều
kiện mơi trƣờng khác nhau (International Year of the Potato. 2008; Jeff
Chapman và cộng sự. 2011). Tuy nhiên, khoai tây thƣờng hay nhiễm một số
bệnh hại làm ảnh hƣởng không nhỏ đến năng suất và chất lƣợng củ. Bệnh hại
trên khoai tây rất đa dạng, phong phú về thành phần và nguyên nhân gây bệnh
nhƣ: bệnh sƣơng mai, bệnh héo vàng, bệnh đốm lá, bệnh héo rũ vi khuẩn, bệnh
xoăn lá do virus….Trong đó bệnh sƣơng mai do nấm Phytophthora infestans
gây ra bệnh hại nghiêm trọng bậc nhất, gây thiệt hại 16% năng suất trên toàn thế
giới (Haverkort A và cộng sự. 2009). Bệnh có thể lây nhiễm tồn bộ cây, bao
gồm thân lá và củ (Fry W. 2008).
Để đối phó với dịch bệnh, tạo sự phát triển bền vững và giảm lƣợng thuốc
bảo vệ thực vật tạo ra sản phẩm sạch thì việc tạo ra giống khoai tây mới với khả
năng kháng cao với Phytophthora infestans đƣợc coi là chiến lƣợc bền vững cho
việc trồng khoai tây trong tƣơng lai.
Nhờ sự phát triển mạnh mẽ của sinh học phân tử, công nghệ chọn tạo
giống nhờ chỉ thị phân tử ra đời đã rút ngắn thời gian chọn tạo giống, đảm bảo
độ chính xác và quy tụ đƣợc nhiều gen mục tiêu vào một giống mà phƣơng pháp
chọn giống truyền thống rất khó hoặc không thể thực hiện đƣợc.
Gen kháng bệnh sƣơng mai đã đƣợc lai tạo từ các loài dại S. demissum, S.
stoloniferum và S. tuberosum subsp. andigena, S. phureja là các loài khoai tây

1


trồng phổ biến ở khắp nơi trên thế giới (Bradshaw và cộng sự. 2006). Loài
S. demissum của Mexico mang gen kháng bệnh sƣơng mai là nguồn cung

cấp 11 gen trội R (R1-R11) đã đƣợc lai với S. tuberosum trong những năm 1950
và 1960 để tạo giống kháng (Bradshaw và Ramsay, 2005). Gen R1, R3a là gen
kháng chủng đặc hiệu với Phytophthora infestans đã đƣợc lai tạo vào giống
khoai tây truyền thống (Umaerus và Umaerous, 1994).
Bên cạnh đó, ngƣời ta đã xác định đƣợc một hệ thống các marker phân tử
DNA liên kết với các gen kháng đã đƣợc phát triển và hỗ trợ đắc lực cho chƣơng
trình chọn tạo giống khoai tây kháng bệnh sƣơng mai. Các chỉ thị phân tử DNA
dựa trên PCR cho gen R1 là R1F/R(76-2sf2/76-2SR), gen R3a là R3-1380 đã
đƣợc nhiều nhà chọn giống trên thế giới sử dụng để phát hiện và chọn lọc giống
khoai tây kháng bệnh sƣơng mai.
Để tạo đƣợc giống khoai tây mới thì việc đầu tiên là phải có nguồn gen
kháng và chỉ thị phân tử liên kết với các gen kháng đó, sau đó đánh giá và xác
định khả năng kháng bệnh sƣơng mai của các giống để sử dụng trong công tác
lai tạo giống sau này.
Trong những năm gần đây, Trung tâm Bảo tồn và Phát triển Nguồn gen
Cây trồng, Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã thu thập và lƣu trữ đƣợc tập
đoàn các mẫu giống khoai tây rất đa dạng và phong phú. Để khai thác đƣợc
nguồn gen này phục vụ công tác lai tạo giống kháng bệnh sƣơng mai tôi đã tiến
hành thực hiện đề tài: “ hảo sát chọn giống khoai tây kháng bệnh sƣơng
mai”.
1.2. Mục đích, yêu cầu của đề tài
1.2.1. Mục đích
- Đánh giá đƣợc đặc điểm nông sinh học của các giống khoai tây từ đó
chọn đƣợc các giống khoai tây cho năng suất cao, chất lƣợng tốt.
- Phát hiện đƣợc các nguồn gen kháng bệnh sƣơng mai trên cây khoai tây.

2


1.2.2. Yêu cầu

- Đánh giá đƣợc đặc điểm nông sinh học và khả năng kháng sâu bệnh.
- Dùng chỉ thị phân tử DNA phát hiện đƣợc các gen kháng R1, R3a trong
các mẫu giống khoai tây.

3


PHẦN II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Giới thiệu chung về cây khoai tây
Khoai tây là cây trồng cho năng suất cao nhƣng lại có thời gian sinh
trƣởng ngắn trong điều kiện khí hậu ơn hịa với nhiệt độ thích hợp từ 18 -23oC.
Bên cạnh giá trị lƣơng thực, thực phẩm, khoai tây cịn là nguồn ngun liệu có
giá trị cho nhiều ngành công nghiệp. Cây khoai tây đƣợc truyền bá rộng rãi vào
nƣớc Mỹ năm 1719, vào Ấn Độ năm 1615, vào Trung Quốc năm 1700, vào
Nhật Bản năm 1766 và vào Việt Nam năm 1890.
2.1.1. Nguồn gốc và phân loại cây khoai tây
Cây khoai tây (Solanumtuberosum L.) có nguồn gốc ở vùng cao nguyên
thuộc dãy núi Andes (Nam-châu Mỹ) ở độ cao 2000 - 5000 mét. Ngƣời Tây Ban
Nha lần đầu tiên phát hiện ra cây khoai tây khi họ đặt chân lên thung lũng
Magdalenna (Nam Mỹ) của ngƣời bản xứ chạy trốn, họ đã tìm thấy cây đậu, ngơ
và khoai tây. Lúc đó ngƣời ta gọi khoai tây là Truffles vì hoa có màu sặc sỡ
(Salaman,1949).
Vào cuối thế kỷ XVI, khoai tây đƣợc trồng ở Pháp, Đức, Ailen, Anh …từ
đó khoai tây đƣợc trồng ở nhiều nƣớc châu Âu khác. Các nƣớc châu Á và châu
lục khác biết đến khoai tây muộn hơn các nƣớc châu Âu thông qua chính sách
thuộc địa của ngƣời châu Âu.
Khoai tây đƣợc du nhập vào nƣớc ta là do một ngƣời Pháp là giám đốc
vƣờn bách thảo Hà Nội đem vào trồng thử, và nó nhanh chóng đƣợc trồng ở
nhiều địa phƣơng. Do ngƣời Pháp là ngƣời đem cây về nƣớc ta và phổ biến cách
trồng nên nhân dân ta gọi cây này là "khoai tây" (Vũ Hướng Văn, 2007). Hiện

nay, khoai tây đƣợc trồng tập trung chủ yếu ở đồng bằng sơng Hồng, Sapa, Đà
Lạt những vùng có khí hậu mát mẻ, ơn hịa… (Đỗ Kim Chung, 2003).
2.1.2. Đặc tính thực vật học của cây khoai tây
Rễ khoai tây trồng từ củ giống chỉ phát triển rễ chùm, trồng bằng hạt thì
sẽ là rễ cọc, rễ cọc phát triển nhiều rễ phụ khác. Ở các thân ngầm dƣới mặt đất

4


(cịn gọi là tia củ) cũng có khả năng ra rễ, nhƣng rễ ngắn và ít phân nhánh. Bộ rễ
phân bố chủ yếu trên đất canh tác 0 – 40 cm, nhƣng cũng có rễ ăn sâu tới 1.5 –
2m (Tạ Thu Cúc, 2007).
Thân khoai tây mọc thẳng, đôi khi có cấu tạo dích dắc, có 3 - 4 cạnh, cao
trung bình từ 40 - 70cm đến 1 - 1,2m. Phụ thuộc vào thời kỳ chăm sóc và giống
mà chiều cao cây có thể khác nhau. Thân thƣờng có màu xanh hoặc xanh nhạt
hay đậm, đơi khi có màu tím hoặc phớt hồng tùy thuộc vào giống, trên thân
thƣờng có lơng.
Lá hình thành và hồn thiện theo sự tăng trƣởng của cây, bản lá to, lá kép
xẻ lơng chim, có 3 – 7 đôi mọc đối xứng qua trục và một lá lẻ trên cùng thƣờng
lớn hơn gọi là lá chét đỉnh, màu sắc lá phụ thuộc vào điều kiện chăm sóc, thời
vụ, giống mà có thể màu xanh, xanh đậm hoặc xanh nhạt, …
Hoa khoai tây thƣờng mọc tập trung trên một chùm hoa. Nó thuộc loại
hoa lƣỡng tính và có cấu tạo 5 : 5 : 5, cuống ngắn. Màu sắc hoa thƣờng trắng,
cũng có thể là phớt hồng, tím, hồng, vàng hoặc đỏ v.v... phụ thuộc vào từng loại
và giống.
Quả khoai tây thuộc loại quả mọng, quả có dạng hình cầu, hình trứng
hoặc hình nón. Vỏ quả có màu xanh đơi khi có xọc vằn hoặc đốm, trong quả có
hai ngăn chứa hạt và thịt quả, (Tạ Thu Cúc, 2007).
Hạt khoai tây thuộc loại rất nhỏ, trọng lƣợng 1000 hạt chỉ đạt khoảng 0,7g
đến 1g. Hạt có dạng ovan dẹt, bên ngồi là vỏ, bên trong có nội nhũ và phơi.

Phơi khoai tây có hình chữ U, bên trong chứa hai lá mầm phôi và rễ mầm.
Củ khoai tây cịn có tên gọi là thân củ hay thân ngầm bởi củ đƣợc hình
thành là do thân phát triển dƣới đất, trong điều kiện bóng tối. Hình dạng củ
khoai tây có thể là trịn, elíp, trịn dài, đơi khi hình vng. Màu sắc củ tuỳ thuộc
vào từng giống, có thể là màu trắng, trắng nhạt, vàng, hay vàng nhạt v.v...

5


Mầm khoai tây phát triển từ điểm sinh trƣởng của mắt củ, là cơ quan sinh
sản vơ tính của khoai tây. Màu sắc của mầm khác nhau phụ thuộc vào từng
giống có thể màu trắng hoặc màu tím, khi gặp ánh sáng mầm có màu xanh.
2.1.3. Đặc điểm sinh học của cây khoai tây
Đời sống của cây khoai tây có thể chia làm 4 thời kỳ: thời kỳ ngủ, thời kỳ
nảy mầm, thời kỳ hình thành củ và thời kỳ củ phát triển (Đường Hồng Dật,
2004).
- Thời kỳ ngủ: củ khoai tây sau khi thu hoạch phải đƣợc cất giữ một thời
gian dài sau đó mới nảy mầm đƣợc, ngƣời ta gọi đó là thời kỳ ngủ nghỉ của
khoai tây. Thời gian ngủ nghỉ của khoai tây phụ thuộc vào đặc điểm của giống,
điều kiện sinh thái của vùng cây trồng, kỹ thuật canh tác, điều kiện bảo quản.
- Thời kỳ nảy mầm: sau một thời gian ngủ nghỉ, những mắt củ trên cây
khoai tây đều có khả năng phát triển thành mầm cây. Mầm cây phát triển thành
thân lá và thành cây khoai tây thế hệ mới.
- Thời kỳ hình thành thân củ: cây khoai tây con sau khi phát triển vƣợt lên
khỏi mặt đất từ 7 -10 ngày thì trên các đốt thân nằm dƣới mặt đất xuất hiện
những nhánh con, đó chính là những nhánh thân địa sinh. Nhánh địa sinh có
màu trắng và mọc thẳng, đầu cuối của nhánh thƣờng phình to tạo thành những
đoạn thân ngầm, khi phát triển đến mức độ nhất định thì ngừng phát triển về
chiều dài, chất dinh dƣỡng tập trung vận chuyển đến các đoạn thân ngầm này và
chúng phình to lên tạo thành củ khoai tây ở đầu mút thân địa sinh.

- Thời kỳ phát triển của củ: sau khi cây sinh trƣởng đƣợc 20 -25 ngày thì
các chất dinh dƣỡng tập trung vào các đâu chóp của thân địa sinh, bộ phận này
của thân địa sinh bắt đầu phình to dần lên. Ở những nơi có nhiều nắng, vào thời
gian này cây hình thành hoa và bắt đầu nở, đây chính là lúc thân địa sinh phát
triển mạnh nhất.

6


2.1.4. Một số yếu tố ảnh hƣởng tới sinh trƣởng và phát triển của cây khoai
tây
Nhiệt độ là yếu tố khí tƣợng đặc biệt quan trọng, có ảnh hƣởng trực tiếp
đến sinh trƣởng phát triển của cây khoai tây. Ở thời kỳ sinh trƣởng sinh duỡng
cây khoai tây có thể thích ứng với biên độ nhiệt từ 10 -25oC, rộng hơn so với
giai đoạn sinh trƣởng sinh thực. Theo Billd-Deau (1992), nhiệt độ thích hợp cho
sự hình thành củ khoai tây là 18 -20oC, từ 20oC trở lên quá trình hình thành củ
khoai tây sẽ bị kìm hãm, khối lƣợng chất khô của củ cũng nhƣ chất lƣợng củ đều
bị giảm, nếu nhiệt độ quá thấp cũng ảnh hƣởng đến sinh trƣởng của củ, khi nhiệt
độ xuống thấp duới 15oC các đặc tính nhƣ màng vỏ, hàm lƣợng tinh bột thay đổi
theo hƣớng khơng có lợi.
Khoai tây là cây ƣa sáng, cƣờng độ ánh sáng thích hợp sẽ cho năng suất
cao. Cƣờng độ ánh sáng mạnh có lợi cho quá trình quang hợp sẽ thuận lợi cho
quá trình hình thành, tích lũy chất khơ. Cƣờng độ quang hợp yếu, nhiều tia củ sẽ
khơng có khả năng hình thành củ.
Các thời kỳ sinh trƣởng khác nhau của cây khoai tây có yêu cầu về thời
gian chiếu sáng cũng khác nhau. Từ khi khoai tây bắt đầu mọc khỏi mặt đất đến
thời kỳ xuất hiện nụ hoa yêu cầu ánh sáng ngày dài. Thời kỳ phát triển tia củ yêu
cầu ánh sáng ngày ngắn.
Trong các giai đoạn sinh trƣởng, cây khoai tây có yêu cầu về nƣớc khác
nhau. Thời kỳ từ trồng đến xuất hiện tia củ cần đảm bảo độ ẩm đất tối thiểu 60 80% sức chứa ẩm đồng ruộng. Thời kỳ phát triển củ cần thƣờng xuyên giữ độ

ẩm đất là 80%. Thiếu hoặc thừa nƣớc đều gây ảnh hƣởng xấu tới sinh trƣởng
của cây.
2.1.5. Nhu cầu dinh dƣỡng của cây khoai tây
Khoai tây yêu cầu một lƣợng dinh dƣỡng lớn và đầy đủ các nguyên tố đa
lƣợng và vi lƣợng.

7


Ảnh hƣởng của đạm đến năng suất khoai tây đã đƣợc nghiên cứu từ thập
kỷ 70. Theo Benkeuma và Vander Zaag (1979), khi bón lƣợng đạm quá cao cho
khoai tây sẽ làm giảm năng suất và chất lƣợng củ khoai tây. Khoai tây đƣợc bón
từ 45 -400kg N/ha sẽ cho năng suất tối ƣu.
Khoai tây cũng cần nhiều phospho (P) cho sinh trƣởng, tuy nhiên, hiệu
lực của P phụ thuộc nhiều vào hàm lƣợng P và vơi có ở trong đất. Lƣợng P có ở
trong đất ít cịn lƣợng vơi tự do nhiều thì thƣờng phải bón với liều lƣợng P nhiều
hơn.
Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu quả của kali thể hiện không rõ
đến năng suất khoai tây, nhƣng lại liên quan rõ đến chất lƣợng củ, cụ thể là hàm
lƣợng chất khô của củ, làm giảm bệnh đốm đen trên củ. Kali làm tăng khả năng
quang hợp, tăng sự vận chuyển các chất trong cây và tăng khả năng chống chịu
sâu bệnh hại.
Các nguyên tố vi lƣợng nhƣ Magie (Mg), Kẽm (Zn), Lƣu huỳnh (S)…cần
cung cấp đầy đủ và cân đối cho cây. Nếu thiếu cây sinh trƣởng phát triển kém,
năng suất thấp.
Phân hữu cơ có vai trò rất quan trọng trong sản xuất khoai tây. Muốn có
năng suất, sản lƣợng khoai tây cao, chất lƣợng tốt thì phải sử dụng phân hữu cơ
vì phân hữu cơ cung cấp một cách cân đối các nguyên tố đa lƣợng và bán đa
lƣợng (N, P, K, Ca) cho khoai tây và đặc biệt là bổ sung đầy đủ các nguyên tố vi
lƣợng quan trọng cần cho khoai tây. Ngoài ra phân hữu cơ còn tạo độ xốp trong

đất, tăng khả năng giữ ẩm của đất, kích thích bộ rễ phát triển và tạo điều kiện
thuận lợi cho quá trình hình thành và phát triển của củ khoai tây.
2.1.6. Giá trị dinh dƣỡng cây khoai tây
Khoai tây vừa là cây lƣơng thực, vừa là cây thực phẩm có giá trị dinh
dƣỡng cao, hàm lƣợng dinh dƣỡng của khoai tây chỉ kém trứng (Leviel,1986).
Sử dụng 100g khoai tây có thể đảm bảo ít nhất 8% nhu cầu protein, 3% năng
lƣợng, 10% sắt, 10% vitaminB1 và 20 - 50% nhu cầu vitamin C cho một ngƣời

8


trong một ngày đêm (Beukemaetal., 1990; Horton, 1987). Khi xem xét các cây
trồng nhiệt đới và cận nhiệt đới (từ 30o vĩ Bắc đến 30o vĩ Nam) VanderZaag
(1976) cho rằng, cây khoai tây sinh lợi hơn bất cứ cây trồng nào khác vì đem lại
năng suất năng lƣợng và năng suất protein cao nhất.
Bảng 1. Năng suất protein và năng lượng của một số cây lương thực
Loại cây
trồng

Kcal/100g

Tỷ lệ protein
N Năng
lƣợng
(%)
(kcal/ngày/ha)

NS protein
(kg/ngày/ha)

Khoai Tây

90.82

48.64

2.0

1.1

Sắn

185.87

45.12

0.7

0.2

Khoai lang

138.30

48.93

1.5

0.5

Đậu đỗ

400.24

11.72

22.0

0.6

Lúa

420.90

35.10

7.0

0.6

Ngô

138.91

38.97

9.5

0.8

(Nguồn: VanderZaag, 1976)
Ngƣời ta cho rằng khoai tây khơng chỉ là lƣơng thực, mà cịn là dƣợc
phẩm. Qua nghiên cứu, GS.Venket Rao, Khoa dinh dƣỡng Trƣờng đại học Y
Toronto, Canada cho hay, trong khoai tây có nhiều chất chống ơxy hóa, có khả
năng ngăn ngừa q trình lão hóa, hạn chế sự phát triển của ung thƣ và một số
bệnh khác. Đã phát hiện ra rằng tác dụng giảm ung thƣ tuyến tiền liệt khi hấp
thụ khoai tây thƣờng xuyên.
Nƣớc ép củ khoai tây tƣơi có tác dụng trung hịa độ axít cao trong dạ dày,
kích thích tiêu hóa và chữa viêm tuyến dịch vị. Do vậy nhân dân Nga từ xƣa đã
có kinh nghiệm dùng nƣớc ép khoai tây để uống chữa đau dạ dày.

9


Hình 1. Thành phần dinh dưỡng trong 100 gam củ khoai tây sau khi luộc và
nướng
2.2. Tình hình sản xuất khoai tây trên tồn thế giới
Khoai tây có vai trị rất quan trọng trong việc cung cấp lƣơng thực thực
phẩm cho đời sống của ngƣời dân nhiều nƣớc trên thế giới. Theo Scienceagri
tính từ năm 1970 đến 2021 nay tổng diện tích giảm từ 20,7 triệu ha xuống 18,1
triệu ha, tổng sản lƣợng tăng từ 298,1 triệu tấn lên 376,1 triệu tấn. Sau khi Liên
Xơ tan rã thì Trung Quốc trở thành nƣớc liên tục đứng đầu về sản lƣợng khoai
tây trên thế giới, tiếp đến là Ấn Độ và thứ 3 là Nga. Nhƣng hiện nay, Trung
Quốc vẫn là nƣớc dẫn đầu, tiếp đến là Ấn Độ, Ukraina, Hoa Kỳ và Nga. Tính
đến năm 2021 sản lƣợng khoai tây của Trung Quốc đạt khoảng 94,3 triệu tấn.

10


Hình 2. Bản đồ phân bố địa lý của trồng khoai tây trên toàn thế giới

(Nguồn: RTB Maps)
Châu Á và Châu Âu là khu vực sản xuất khoai tây lớn, chiếm hơn 80%
sản lƣợng thế giới trong năm 2021. Trong khi ở châu Phi và châu Mỹ Latinh
diện tích trồng chiếm khoảng gần 20% của toàn thế giới. Trung Quốc là nơi sản
xuất khoai tây đứng đầu thế giới, khoảng hơn 94 triệu tấn. Châu Á chiếm gần
một nửa nguồn tiêu thụ khoai tây của thế giới, nhƣng dân số lớn nên sức tiêu thụ
bình quân trên đầu ngƣời ở mức khiêm tốn, nơi tiêu thụ khoai tây nhiều là châu
Âu. Ở châu Phi và châu Mỹ Latinh, tiêu thụ bình qn đầu ngƣời thấp nhất,
nhƣng có dấu hiệu ngày càng tăng. Trung Quốc hiện là nƣớc sản xuất khoai tây
lớn nhất, và gần 40% tất cả khoai tây đƣợc thu hoạch ở Trung Quốc và Ấn Độ.

11


Hình 3. Năng suất khoai tây của 10 nước đứng đầu thế giới trong 3 năm
2019- 2021
(Nguồn: FAOSTAT, 2021)
2.3. Tình hình sản xuất khoai tây ở Việt Nam
Khoai tây đƣợc những ngƣời Pháp mang đến Việt Nam từ năm 1890. Nếu
nhƣ trƣớc 1970, ở nƣớc ta khoai tây chỉ đƣợc coi nhƣ một loại rau với diện tích
trồng rất nhỏ thì ngày nay khoai tây đã có vị trí nhất định trong nền nơng nghiệp
nƣớc nhà, nó đã thực sự trở thành cây lƣơng thực quan trọng, một cây trồng lý
tƣởng trong các công thức luân canh vụ đông. Từ năm 1980, khoai tây đƣợc
quan tâm và đã có nhiều đề tài nghiên cứu cấp nhà nƣớc. Trong khi lƣơng thực
lúa gạo và ngơ dồi dào thì khoai tây đƣợc nghiên cứu theo hƣớng chất lƣợng và
hiệu quả.
Sản xuất khoai tây tại Việt Nam đã đạt đỉnh điểm vào những năm 1979 và
1980 sau đó giảm dần. Một trong những nguyên nhân chủ yếu dẫn đến năng suất
thấp và diện tích trồng giảm dần là do thiếu nguồn củ giống tốt (tỷ lệ nhiễm
bệnh virus cao, già sinh lý và độ thuần chủng thấp).

12


Từ năm 1982 - 1996, Việt Nam đã nhập khoảng 220 giống khoai tây của
Liên Xô cũ, Ba Lan, Hungary, Cộng hòa Dân chủ Đức, Hà Lan... để khảo
nghiệm. Kết quả đã xác định và giới thiệu một số giống ra sản xuất nhƣ giống
Việt-Đức 1 (Kardia của Đức), Việt-Đức 2 (Mariella của Đức), khoai Pháp
(Ackersegen phục tráng bằng invitro), giống Diamant, Nicola (Hà Lan). Những
giống tiến bộ này đã đƣa vào sản xuất với diện tích 3.000-4.000 ha/năm; chúng
có năng suất, chất lƣợng cao, mã củ đẹp, có thể sử dụng để chế biến và xuất
khẩu. Tuy nhiên, những giống khoai tây này thối hóa nhanh do chúng mang
gen Tuberosum (nguồn gốc ở Chi Lê), thích hợp ở vùng ôn đới, ngày có 14 giờ
chiếu sáng. Để có giống phù hợp với điều kiện sinh thái Việt Nam, Viện khoa
học kỹ thuật nông nghiệp đã hợp tác với Trung tâm Khoai tây Quốc tế (CIP) tiến
hành chƣơng trình chọn tạo giống sử dụng nguồn gen khoai tây của CIP, phối
hợp giữa Tuberosum (ôn đới) với gen Andigena (nhiệt đới); (gen Andigena có
nguồn gốc ở Peru và các nƣớc lân cận). Từ năm 1982 đến 2001, Viện đã tiếp
nhận 190 tổ hợp lai, đã tạo ra hàng chục vạn con lai để chọn lọc và đã chọn đƣợc
những giống khoai tây mới: VC38,6, KT2, KT3, giống khoai tây hạt lai Hồng
Hà 2, Hồng Hà 7, ... đƣa vào sản xuất. Một số giống khoai tây có nguồn gốc
nhiệt đới nhƣ giống DT02, LT7, B71.240.2, năng suất có thể đạt 10-12 tấn/ha.
Mức cung về khoai tây ở nƣớc ta năm 2002 – 2003 là 521.036 tấn, trong
đó sản xuất trong nƣớc chiếm 81% và 19% phải nhập khẩu. Mặc dù cho đến
nay, sản lƣợng khoai tây cả nƣớc đã đạt khoảng 25.000 – 40.000 tấn/năm, ở
nhiều vùng đã đạt năng suất trung bình 20 – 27 tấn/ha nhƣng Việt Nam vẫn tiếp
tục là nƣớc nhập khẩu khoai tây vì: cầu về khoai tây không ngừng tăng, vƣợt so
với cung và lƣợng khoai tây trong nƣớc chỉ sẵn có trong vịng 6 tháng trong
năm, trong khi đó nhu cầu địi hỏi phải có khoai tây quanh năm.
Hiện nay, nhu cầu thị trƣờng ngày càng tăng và áp dụng tiến bộ kĩ thuật

trong sản xuất nên khoai tây đã thực sự đƣợc chú trọng phát triển. Cả nƣớc hiện

13


cịn khoảng 200.000 ha đất có thể trồng đƣợc khoai ở các vùng nhƣ: Đồng bằng
Sơng Hồng, miền núi phía Bắc, Bắc Trung Bộ, Tây Nguyên với tiềm năng năng
suất tối đa có thể đạt 40 tấn/ha. Với những thuận lợi trên, khoai tây giống trong
nƣớc ta sẽ hoàn toàn chiếm lĩnh thị trƣờng trong nƣớc và chúng ta rất có khả
năng xuất khẩu khoai tây.
Theo số liệu phân tích giai đoạn 2006 – 2011 của Cục trồng trọt – bộ
Nơng nghiệp cho thấy: diện tích khoai tây hàng năm dao động trung bình
khoảng 25.000 ha nhƣng năng suất đã đƣợc cải thiện, dao động từ 13 – 14 tấn/ha
với tổng sản lƣợng hàng năm đạt gần 300.000 tấn. Trong đó vùng đồng bằng
sơng Hồng có diện tích đứng đầu toàn miền (chiếm 64 – 89%), vùng trung du
miền núi phía Bắc có diện tích đứng vị trí thứ hai (chiếm 10,8 – 27,2%), vùng
Bắc trung bộ chiếm diện tích không đáng kể (0,1 – 9,1%). Để cải thiện năng
suất, sản lƣợng và chất lƣợng khoai tây chúng ta đã sử dụng những giống khoai
tây mới có tiềm năng năng suất cao, giống sạch bệnh, kết hợp với biện pháp kỹ
thuật canh tác tiên tiến đã là những yếu tố quan trọng để tạo ra bƣớc đột phá
trong ngành trồng trọt khoai tây. Tuy nhiên năng suất khoai tây luôn bị ảnh
hƣởng bởi nhiều yếu tố nhƣ: giống và chất lƣợng giống, thời vụ, đất đai, canh
tác, bệnh hại...trong đó bệnh sƣơng mai gây ảnh hƣởng không nhỏ tới năng suất
cây khoai tây.
2.4. Bệnh mốc sƣơng trên cây khoai tây
Bệnh mốc sƣơng khoai tây lần đầu tiên ghi nhận tại Mêxicô đây cũng
đƣợc coi là trung tâm đa dạng sinh học của nấm mốc sƣơng. Triệu chứng bệnh
đƣợc mô tả chi tiết năm 1845 trên cây khoai tây. Bệnh đƣợc xác định nguyên
nhân là do nấm Phytophthora infestans.
Sự phát tán của nấm ra thế giới đƣợc chia làm hai giai đoạn giai đoạn giữa

thế kỉ 19 và giai đoạn thế kỉ 20 cho đến nay. Giai đoạn giữa thế kỉ 19 lúc này
khoai tây bắt đầu xuất hiện và đƣợc phổ biến rộng rãi trên các nƣớc bắc Mỹ và

14


châuÂu. Cùng với sự phổ biến của khoai tây nấm mốc sƣơng cũng phát tán ra
các vùng trồng đầu tiên là Mỹ theo nguồn bệnh trên khoai tây dại sau đó từ Mỹ
lan sang châu Âu theo đƣờng củ giống. Giai đoạn thứ 2 vào thế kỉ 20 lúc này do
tồn cầu hố về thƣơng mại cũng nhƣ vận chuyển hàng hoá bệnh mốc sƣơng
theo củ khoai tây phát tán ra hầu nhƣ tất cả các vùng có xuất hiện cây khoai tây.
Bệnh hại nặng có thể mất mùa và dẫn tới nạn đói nhƣ ở Ireland năm 1845-1846
và ở Đức năm 1919. Bệnh mốc sƣơng có thể coi là một trong những bệnh hại có
sức tàn phá lớn nhất trong lịch sử con ngƣời.
2.4.1. Phạm vi phân bố
Bệnh phân bố ở hầu hết các nƣớc trên thế giới nơi có điều kiện lạnh đủ để
trồng khoai tây. Theo thống kê của CABI 1982 nấm P. infestans đã xuất hiện
trên hầu hết các châu lục. Tại châu Á bệnh xuất hiện tại 26 nƣớc trong đó có
những nƣớc lân cận và láng giềng nƣớc ta nhƣ Trung Quốc, Lào, Thái Lan,
Phillipin, Hàn Quốc, Nhật, Ấn Độ...và bao gồm cả Việt Nam. Do tính chất phức
tạp của giai đoạn phát tán thứ 2 của nấm P. infestans không chỉ chủng cũ mang
chủng nấm A1 phát tán mà cả chủng mới A2 cũng phát tán đi toàn thế giới.
CABI năm 1996 cũng đƣa ra thống kê các nƣớc đã xuất hiện chủng mới này.
Theo kết quả trên chủng nấm A2 đã xuất hiện ở 26 nƣớc và vùng lãnh thổ trong
đó châu Á có 5 nƣớc là Ấn Độ, Indonesia, Hàn Quốc, Nhật, Israel. Quần thể ở
Hàn Quốc, Nhật, Ấn Độ đã xuất hiện cả hai loại chủng nấm. Theo những công
bố mới đây có thể chủng nấm A2 đã xuất hiện ở một số tỉnh phía nam Trung
Quốc giáp với biên giới nƣớc ta.
Ở nƣớc ta bệnh phân bố trên hầu hết các vùng trồng khoai tây và cà chua.
Bệnh gây hại mạnh và quanh năm ở các vùng có khí hậu mát mẻ nhƣ Lâm

Đồng, Lào Cai; gây hại vào vụ đông và đông xuân ở các tỉnh đồng bằng bắc bộ
và bắc trung bộ nơi có 1 mùa đơng lạnh.

15