CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GIỐNG KHOAI TÂY SẠCH BỆNH MỞ ĐẦU Cây khoai tây (Solanum doc

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GIỐNG KHOAI
TÂY SẠCH BỆNH


MỞ ĐẦU
Cây khoai tây (Solanum tuberosum L.) có
nguồn gốc ở vùng cao thuộc dãy núi Andes,
Nam M
ỹ. Cây khoai tây đã từ Nam Mỹ du
nhập vào Tây Ban Nha vào khoảng năm 1570
và Anh Quốc vào năm 1590. Sau đó, nó được
lan truyền khắp châu Âu và tiếp theo là châu Á
(Hawkes 1994). Thế kỷ 17, người Châu Âu đã
bắt đầu ăn khoai tây và nó đã tr
ở thành một cây
lương thực quan trọng của thế giới.
Trên thế giới, cây khoai tây được coi là cây
lương thực có tầm quan trọng đứng hàng thứ t
ư
sau lúa mì, lúa nước và ngô (Steveson, Loria,
Frane và Weingartner, 2001). Cây khoai tây
vốn là một cây ưa lạnh có nguồn gốc ở vùng
cao nhiệt đới (từ 1000 m trở lên). Trải qua quá
trình chọn lọc và thuần hoá, nó có thể được
trồng ở các vùng khí hậu khác nhau bao gồm
các vùng ôn đới, á nhiệt đới và nhiệt đới với
các điều kiện sinh thái nông nghiệp khác nhau
từ vùng đồng bằng đến vùng núi cao (Struik
and Wiersema, 1999).
Ở Việt Nam, có thời kỳ coi khoai tây là nhóm
cây lương thực có tầm quan trọng thứ ba sau

lúa và ngô. Khoai tây có thời gian sinh trưởng
ngắn, từ 80 - 100 ngày, nhưng có khả năng cho
năng suất từ 15 - 30 tấn củ/ha với giá trị dinh
dưỡng cao. Trong quá trình phát triển kinh tế
xã hội, nhu cầu tiêu thụ khoai tây của thị
trường nói chung, đặc biệt là các đô thị, khu
công nghiệp và khu du lịch, sẽ ngày càng tăng.

Việt Nam có khả năng phát triển mạnh khoai
tây, nhất là ở vùng đồng bằng Bắc Bộ, miền
núi phía Bắc, Bắc Trung Bộ và Tây Nguyên.
ước tính, ít nhất có vào khoảng 200.000 ha đất
có thể trồng được khoai tây. Tuy nhiên, những
năm gần đây, diện tích trồng khoai tây chỉ dao
động trong khoảng 30.000 - 35.000 ha với n
ăng
suất bình quân khoảng từ 10 - 11 tấn/ha. Một
trong những nguyên nhân chủ yếu dẫn đến
năng suất thấp và diện tích trồng giảm dần là
do thi
ếu nguồn củ giống tốt, củ giống trồng phổ
biến là loại củ giống chất lượng thấp (tỷ lệ
nhiễm bệnh virus cao, già sinh lý và độ thuần
chủng thấp).
Như v
ậy, việc xây dựng hệ thống sản xuất,
kiểm định, xác nhận, bảo quản và cung ứng
giống khoai tây có ý nghĩa rất quan trọng để
thúc đẩy sản xuất khoai tây phát triển. Trong
đó phát triển công nghệ sản xuất giống khoai

tây sạch bệnh đóng vai trò then chốt.
Công nghệ sản xuất khoai tây giống sạch bệnh
bao gồm một hệ thống các phương pháp cụ thể
và phức tạp. Bài viết này chỉ đề cập một cách
khái quát những vấn đề chung nhất về công
nghệ sản xuất khoai tây giống sạch bệnh.

CÔNG NGH
Ệ NHÂN NHANH, SẢN XUẤT
TIỀN GỐC VÀ GIỐNG ĐỰC
Trồng khoai tây trong ống nghiệm ở điều kiện
vô trùng và hoàn toàn nhân tạo được gọi là
nuôi cấy khoai tây in vitro. Trồng khoai tây ở
ngoài đồng ruộng gọi là trồng khoai tây in vivo
.
Có loại trồng trọt trung gian giữa hai loại trên,
đó là trồng trọt khoai tây trong nhà kính hoặc
nhà lưới. Trồng trọt như vậy gọi là trồng trọt
bánin vitro (semi in vitro) hoặc bán in
vivo (semi in vivo).
Phương pháp cổ điển nhân giống khoai tây là
sản xuất khoai tây giống ở ngoài đồng. Ph
ương
pháp này thường được gọi là chọn dòng.
Phương pháp chọn dòng thường tốn công sức
và thời gian, tốc độ nhân giống chậm.
Các công ngh
ệ nhân giống khoai tây in vitro và
bán in vitro đảm bảo nhân giống sạch bệnh với
tốc độ nhanh. Hiện nay, hầu hết các chương

trình nhân gi
ống khoai tây trên thế giới dựa vào
công nghệ nhân giống này. Nó có thể tạo ra
được giống xác nhận từ 3 - 5 năm sau vụ trồng
đầu tiên trên đồng ruộng.
Các phương pháp nhân giống in vitro và bán
in
vitro có thể được áp dụng xen kẽ vào các thời
kỳ khác nhau của chương trình nhân giống chủ
yếu là để tạo ra các vật liệu giống sạch bệnh
ban đầu, là nguồn giống hạt nhân hoặc giống
gốc.
Phương pháp in vitro:
Các bộ phận của cây được nhân và tái tạo
thành các cây hoàn chỉnh hoạc củ trong các
đi
ều kiện nhân tạo, vô trùng. Có ba loại vật liệu
thường được dùng trong nhân nhanh giống
khoai tây in vitro:
- Các đoạn cắt.
- Các đoạn ngọn cắt.
- Các củ siêu nhỏ (microtubers).
- Thông thường, các vật liệu in vitro được gọi
là giống tiền gốc.
Các phương pháp bán in vitro:
Các vật liệu bán in vitro được trồng trong điều
kiện nửa tự nhiên, nửa nhân tạo, bao gồm
(thường là ở trong nhà kính hoặc nhà lưới):
- Sản xuất các đoạn cắt mầm.
- Sản các các đoạn cắt thân.

- Sản xuất đoạn cắt chồi lá kép.
- Sản xuất các đoạn cắt một đốt.
- Sản xuất các củ nhỏ (minitubers).
Các củ nhỏ này có thể được sản xuất trên giá
thể đông đặc (các khay nhựa hoặc bồn xi măng
có chứa hỗn hợp, mùn và đất sạch đã đư
ợc khử
trung với tỷ lệ thích hợp) hoặc trên giá thể
lỏng, thường được gọi là thuỷ canh
(hydroponic culture).
Nhân gi
ống tiền gốc và giống gốc:
Trên thế giới, trong một hệ thống nhân giống
chuẩn, càng giảm được số vụ trồng ở ngoài
đồng càng nhiều càng tốt. Bởi vì, nhân giống ở
ngoài đồng hiệu quả thấp (do giá chi phí cao),
liên tục có sự rủi ro do các bệnh hại chủ yếu
như các loại virus, vi khuẩn, nấm và các loại
sâu hại.
Trong sản xuất giống khoai tây, điều mong
muốn nhất là: giống phải có độ sạch bệnh cao,
ít sử dụng hoá chất độc hại cho môi trường và
giống thương mại phải được sản xuất ra từ
giống gốc tạo ra bằng điều kiện nhân tạo.
Trong trường hợp, nguồn củ gióng của một số
giống phổ biến bị thoái hoá, và cần phải được
tái tạo từ một số ít vật liệu giống sạch bệnh,
việc nhân nhanh giống sạch bệnh sẽ đảm bảo
an toàn cho thị phần của giống.
Hơn nữa, trong trường hợp giống đang tồn tại

được cải tiến bằng công nghệ chuyển gen,
muốn nhanh chóng có đủ lượng giống thương
mại, cần phải tổ chức nhân nhanh giống.
Cuối cùng, để sử dụng nguồn vật liệu di truyền
nước ngoài hoặc đưa nhanh giống mới vào sản
xuất, cũng cần phải áp dụng công nghệ nhân
nhanh giống.

SẢN XUẤT GIỐNG KHOAI TÂY SẠCH
BỆNH Ở MỘT SỐ NƯỚC TIÊN TIẾN
Trước khi thảo luận về giống khoai tây sạch
bệnh ở Việt Nam, có thể liên hệ tới những
phương pháp chung nhất về sản xuất giống
khoai tây ở một số nước trồng khoai tây.
Ở Ban Lan và Hungari, các nhà chọn tạo giống
ở các Viện nghiên cứu quốc gia chịu trách
nhiệm về sản xuất giống tiền gốc (prebasic
seed). Ở Hungari 100% các vật liệu khởi đ
ầu là
t
ừ nhân giống in vitro. Ở Ba Lan gần 100% các
vật liệu khởi đầu là từ nhân giống in vitro.
Ở tất cả các nước khác thuộc Châu Âu, việc
sản xuất giống tiền gốc đều được tư nhân hoá.
Ở Scotland, các củ nhỏ đã được xác định là
sạch bệnh được cung cấp do người sản xuất
giống tiền gốc có đăng ký. Giống có thể được
trồng trên đồng ruộng hoặc sản xuất ra các củ
nhỏ mới ở trong nhà lưới.
Ở Denmarks, các v

ật liệu in vitro do các phòng
thí nghiệm được giao nhiệm vụ sản xuất, các
vật liệu này do những người sản xuất được
chọn lọc tiến hành trồng trọt.
Ở Pháp, Liên đoàn những người trồng khoai
tây chịu trách nhiệm sản xuất các vật liệu in
vitro.
Ở Đức, các nhà chọn tạo giống chịu trách
nhiệm về sản xuất giống tiền gốc với mức độ
95% từ in vitro.
Ở Hà Lan, việc sử dụng các vật liệu in
vitro đang tăng lên một cách vững chắc, nhưng
phần lớn (60%) các giống gốc được sản xuất
bằng phương pháp truyền thống. Trên thực tế,
dùng phương pháp truyền thống chọn tạo một
cây mẹ khoẻ mạnh (sạch bệnh), tiếp theo là
cách ly và nhân giống qua một số năm vẫn cho
các kết quả tốt. Hơn nữa, nhân giống in
vitro đã cho thấy không phải là không có rủi ro
về tính đúng giống và độ thuần của giống. Các
đột biến và những sai sót về tính đúng giống đ
ã
gây ra những thất bại nghiêm trọng và những
trở ngại cho việc lập kế hoạch nhân giống.
Mỗi một nước có hệ thống thế hệ (đời) nhân
giống riêng của mình bao gồm một số thế hệ
nhân giống tiền gốc, tiếp theo là nhân giống
gốc và giống xác nhận. Số thế hệ nhân giống
tối đa thay đổi tuỳ theo nước, từ 11 ở Denmark
đến 7 ở Đức và Hungari, 9 ở Pháp, Hà Lan và

Ba Lan, 10 ở Liên Hiệp Anh (UK). Trên thực
tế, mỗi một hệ thống đều giảm bớt đi từ 2 - 3
đời. Lý do chính là vì, cứ mỗi đời tỷ lệ bệnh
virus lại tăng lên, cho nên mỗi hệ thống đều
làm giảm số lượng đời nhân giống.
Ở Hà Lan, những người sản xuất giống có khả
năng tự sản xuất tất cả các đời (generations).
Gần đây, phương pháp "thuỷ canh"
(hydroponics) ngày càng được chú ý nhiều
hơn. K
ỹ thuật thuỷ canh bao gồm sản xuất củ ở
trong nhà lưới bằng trồng cây trong dung dịch,
tương tự như những dung dịch đư
ợc dùng trong
các phương tiện sản xuất ở nhà lưới đối với cà
chua với kỹ thuật thu hoạch nhiều lần. Với kỹ
thuật mới này, khi được thiết lập, một số lớn
các củ sạch bệnh trên một củ có thể sản xuất
với giá có thể chấp nhận được.
Ở Hàn Quốc, công nghệ sản xuất giống khoai
tây sạch bệnh đã phát triển ở trình độ cao.
Giống khoai tây sạch bệnh chủ yếu được sản
xuất từ in vitro (in vitromicrotubers) và công
ngh
ệ thuỷ canh (hydroponics). Tuy vậy, cho tới
năm 2001, diện tích sản xuất khoai tây bằng
ngu
ồn giống khoai tây sạch bệnh chiếm khoảng
50% tổng diện tích sản xuất khoai tây ở Hàn
Quốc.

Tình hình sản xuất gi
ống khoai tây sạch bệnh
ở Việt Nam
Như đ
ã trình bày ở trên, cho đ
ến nay, Việt nam
chưa có hệ thống sản xuất, xác nhận giống và
cung ứng giống khoai tây hoàn chỉnh. Tuy
nhiên, nhiều cơ quan nhà nước như Viện
KHKT Nông nghiệp Việt Nam, Viện Cây
lương thực và CTP, Trường ĐHNN I, Công ty
Giống cây trồng Trung ương I, Trung tâm
Khảo kiểm nghiệm giống Cây trồng Trung
ương đã và đang nỗ lực sản xuất ra ngày càng
nhiều giống khoai tây sạch bệnh. Một số tổ
chức xã hội và các đơn vị thuộc thành phần
kinh tế tư nhân cũng đã và đang có nhiều đóng
góp cho sản xuất giống khoai tây sạch bệnh.
Một số giống khoai tây mới như KT3 và VC
38-6, với tiềm năng năng suất cao, khả năng
chống chịu bệnh tốt, tốc độ thoái hoá chậm
đang được phát triển mạnh.
Công nghệ bảo quản khoai tây giống bằng kho
lạnh đã và đang góp phần to lớn vào việc xây
dựng hệ thống sản xuất, bảo quản, xác nhận và
cung ứng khoai tây giống sạch bệnh ở Việt
Nam.

Về xác nhận giống, gần đây, Trung tâm Khảo
kiểm nghiệm Giống Cây trồng Trung ương đã

soạn thảo và đề ngh
ị Bộ NN & PTNT ban hành
văn b
ản qui phạm về hệ thống tiêu chuẩn giống
khoai tây của Việt Nam để làm cơ sở cho việc
sản xuất, kiểm định và xác nhận chất lượng
giống khoai tây.
Nhi
ều cơ quan khoa học đã có các cơ sở vật
chất như các phòng nuôi cấy in vitro, các
phòng kiểm tra bệnh, hệ thống nhà lưới. Tuy
nhiên, so với yêu cầu, các cơ sở vật chất nói
trên vẫn còn thiếu rất nhiều.
Viện KHKT Nông nghiệp Việt Nam, Viện cây
lương thực và CTP, Trường ĐHNN I Hà Nội,
Công ty Giống cây trồng TW I hiện đang là
những cơ quan ch
ủ yếu trong hệ thống sản xuất
giống khoai tây sạch bệnh. Về nguồn lực, các
cơ quan nhà nước, tổ chức xã hội và tư nhân đ
ã
có năng lực ở mức độ nhất định để đẩy mạnh
sản xuất, xác nhận và cung ứng giống sạch
bệnh.
Về địa điểm nhân giống Việt Nam, các kết quả
trong nghiên cứu sản xuất giống khoai tây sạch
bệnh trong hơn 10 năm qua đã cho thấy, sản
xuất giống khoai tây sạch bệnh bằng nuôi
cấy in vitro và bán in vitro ở các vùng có độ
cao khoảng 1500 m so với mặt nước biển (Đà

Lạt, Sapa) là có rất nhiều thuận lợi. Về nguyên
lý, do nhiệt độ không khí mát mẻ quanh năm,
trung bình khoảng 15 - 25
o
C, rất thích hợp cho
cây khoai tây, tiết kiệm được chi phí điện năng
dùng cho các phòng thí nghi
ệm nuôi cấy mô và
nhà lưới. Ở các vùng cao này, sản xuất giống
khoai tây bằng phương pháp in vitro, bán in
vitro và thuỷ canh (hydroponics) là rất thuận
lợi và có thể làm được liên tục nhiều vụ trong
một năm.
Các kết quả nghiên cứu trong những năm qua
đã cho thấy rõ, các củ nhỏ (mini tubers) sạch
bệnh được sản xuất từ in vitro, bán in vitro và
thuỷ canh (hydroponics culture) có thể được
trồng trên đồng ruộng cách ly ở độ cao từ 1000
m trở lên thích hợp nhất. Ở các vùng cao phía
Bắc, đặc biệt để tránh mối đục củ và bệnh héo
xanh, ruộng nhân giống cách ly ở các độ cao
nói trên phải là ruộng lúa nư
ớc một vụ, với thời
vụ thích hợp nhất cho việc nhân giống khoai
tây là vụ Xuân - Hè (trồng từ tháng 2 đ
ến tháng
3, thu hoạch từ tháng 5 đến tháng 6). Như vậy,
củ giống thu hoạch ở vùng cao trong vụ Xuân
Hè có tuổi sinh lý trẻ hơn củ giống cùng loại
trồng ở vụ Đông (thu hoạch tháng 1) và vụ

Xuân (thu hoạch tháng 3) ở ĐB Sồng Hồng từ
tháng 3 - 4.
Thuận lợi cơ bản nữa là, tại đ
ồng ruộng cách ly
ở các vùng cao có đ
ộ cao từ 1000m trở lên, mật
độ rệp hại (đặc biệt là rệp đào, Myzus
persicea), tác nhân chủ yếu truyền bệnh virus,
là rất thấp so với ở đồng bằng. Do đó, củ giống
cùng loại sản xuất ở vùng cao thường có độ
sạch bệnh cao hơn ở đồng bằng. Như vậy, tốc
độ thoái hoá giống khoai tây ở vùng cao thấp
hơn nhiều so với ở đồng bằng.
Củ giống sản xuất ở vùng cao có đ
ộ tuổi sinh lý
trẻ hơn và độ sạch bệnh cao hơn đảm bảo có
thể nhân giống ở vùng cao được nhiều thế hệ
và năng suất cao hơn hẳn đối với giống cùng
loại và cùng thế hệ sản xuất ở đồng bằng.
HỆ THỐNG SẢN XUẤT VÀ CUNG ỨNG
GIỐNG KHOAI TÂY SẠCH BỆNH
(do Trung tâm Nghiên cứu Cây có củ, Viện
Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam đề
xuất).
Phương pháp in vitro và bán in vitro:
Trạm Sapa (Lào Cai) ở độ cao 1500 m so với
mặt biển: sản xuất các củ siêu nhỏ
(microtubers) và các cây trong ống nghiệm
bằng phương pháp in vitro (giống tiền gốc).
Đồng thời tăng cường sản xuất củ nhỏ

(minitubers) bằng phương pháp bánin
vitro (semi in vitro), củ giống gốc Go.
Cơ sở sản xuất giống trên đồng ruộng (lúa
nước) cách ly tại các vùng cao phía Bắc có độ
cao từ 1000 m so với mặt biển trở lên: sử dụng
củ nhỏ sản xuất ở Sapa để sản xuất ra củ giống
gốc sạch bệnh (G
1
). Ở đây có kết hợp phương
pháp chọn lọc quần thể thải loại các cây bị
b
ệnh virus. Cũng có thể sản xuất củ giống G1 ở
chân ruộng lúa nước tại các vùng đồng bằng
ven biển hoặc Hải đảo của tỉnh Quảng Ninh.
Xây dựng mạng lưới các Hợp tác xã tiên tiến ở
ĐBSH (Thái Bình, Nam Định, Hà Tây và
Hưng Yên) để sản xuất ra giống xác nhận
(G
2
và G
3
) trong v
ụ Xuân nhằm cung cấp giống
cho nông dân. Ở những địa điểm nhân giống
này, phương pháp chọn lọc quần thể thải loại
các bệnh virus phải được áp dụng nghiêm ngặt.

Tất cả các củ giống thuộc các cấp giống đ
ều có
sự kiểm định và xác định của Trung tâm Khảo

nghiệm Giống cây trồng Trung ương.
Hệ thống sản xuất giống nói trên bao gồm các
cấp giống: giống tiền gốc (các vật liệu in
vitro như microtubers và các cây trong ống
nghiệm), giống gốc bao gồm giống G
o
(củ nhỏ
sản xuất trong nhà lưới hoặc sản xuất bằng
phương pháp thuỷ canh trong nhà lưới), giống
G
1
(giống nguyên chủng sản xuất trên đồng
ruộng cách ly ở vùng cao hoặc Hải đảo thuộc
vùng Đông Bắc), G
2
& G
3
(giống xác nhận sản
xuất ở các vùng cách ly thuộc ĐBSH). Số thế
hệ nhân giống chỉ là 4 đời (sau đời tiền gốc).
Điều này phù hợp với ý kiến cho rằng các điều
kiện ở ĐBSH là không thuận lợi cho việc nhân
giống. Tốc độ thoái hoá giống nhanh ngăn cản
việc nhân giống có chất lượng (Struick and
Wiersema, 1999).
Phương pháp truy
ền thống:
Ngu
ồn cung cấp giống sạch bệnh (sản xuất
trong nước hoặc nhập từ nước ngoài) được

trồng duy trì và nhân giống thông qua phương
pháp chọn dòng hoặc chọn lọc quần thể thải
loại bệnh virus ở vùng có độ cao từ 1000 -
1500 m so với mặt nước biển. Ở những vùng
cao này, chủ yếu là duy trì và nhân giống G
1
.
Sau đó giống được chuyển đến những vùng
cách ly (các HTX có chọn lọc ở ĐBSH) để sản
xuất giống G
2
và G
3
(giống xác nhận).
V
ề không gian, chủ yếu sản xuất giống tiền gốc
và giống gốc (G
o
và G
1
) ở các vùng núi cao có
độ cao từ 1500 - 1600 m so với mặt biển. Sản
xuất giống gốc cần được tiến hành vào vụ
Xuân Hè trên chân ruộng lúa nư
ớc ở vùng cách
ly có độ cao từ 1000 - 1500 m so với mặt biển.
Sản xuất giống xác nhận G
2
có thể được tiến
hành ở những hợp tác xã nông nghiệp (có chọn

lọc) ở ĐBSH.