đánh giá khả năng kháng bệnh mốc sương và các đặc tính nông sinh học của các con lai soma khoai tây sau dung hợp tế bào trần

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

------------------

PHẠM THỊ HỒNG THÁI

ðÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHÁNG BỆNH MỐC SƯƠNG VÀ
CÁC ðẶC TÍNH NÔNG SINH HỌC CỦA CÁC CON LAI
SOMA KHOAI TÂY SAU DUNG HỢP TẾ BÀO TRẦN

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI – 2013


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

------------------

PHẠM THỊ HỒNG THÁI

ðÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHÁNG BỆNH MỐC SƯƠNG VÀ
CÁC ðẶC TÍNH NÔNG SINH HỌC CỦA CÁC CON LAI
SOMA KHOAI TÂY SAU DUNG HỢP TẾ BÀO TRẦN

CHUYÊN NGÀNH : CÔNG NGHỆ SINH HỌC
MÃ SỐ: 60.42.02.01

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
GS.TS. NGUYỄN QUANG THẠCH

HÀ NỘI – 2013


LỜI CAM ðOAN
Tôi xin cam ñoan, kết quả và số liệu nghiên cứu trình bày trong luận
văn là trung thực và chưa ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào.
Tôi xin cam ñoan, mọi sự giúp ñỡ trong việc thực hiện luận văn này ñã
ñược cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn
gốc.
Tác giả

Phạm Thị Hồng Thái

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

ii


LỜI CẢM ƠN
ðể hoàn thành luận văn này, ngoài sự cố gắng nỗ lực của bản thân, tôi
ñã nhận ñược rất nhiều sự quan tâm giúp ñỡ nhiệt tình của các thầy cô, những
lời ñộng viên giúp ñỡ của bạn bè và người thân.
Nhân dịp này, tôi xin trân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong
khoa Công nghệ sinh học ñã trực tiếp giảng dạy, trang bị cho tôi những kiến
thức bổ ích trong suốt thời gian học tập và rèn luyện tại trường. ðặc biệt tôi
xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS. Nguyễn Quang Thạch; NCS.

Hoàng Thị Giang là những người ñã tận tình hướng dẫn, giúp ñỡ và ñộng viên
tôi trong quá trình thực hiện ñề tài và hoàn thiện luận văn.
Tôi xin cảm ơn các thầy cô giáo khoa sau ñại học, các cán bộ trong
phòng Công nghệ sinh học khoai tây-Viện sinh học nông nghiệp ñã giúp ñỡ
và tạo mọi ñiều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian thực hiện ñề tài tại
Viện.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn ñến các bạn ñồng nghiệp, và người
thân trong gia ñình ñã ñộng viên giúp ñỡ và tạo ñiều kiện cho tôi trong suốt
thời gian học tập và hoàn thành tốt luận văn này./.
Hà Nội ngày 15 tháng 9 năm 2013
Học viên

Phạm Thị Hồng Thái

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

iii


MỤC LỤC
Lời cam ñoan

ii

Lời cảm ơn

iii

Mục lục

iv

Danh mục chữ viết tắt

vii

Danh mục bảng

viii

Danh mục hình

x

MỞ ðẦU

1

1

ðặt vấn ñề

1

2

Mục ñích, yêu cầu

3

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

4

1.1

Thông tin chung về cây khoai tây

4

1.1.1

Nguồn gốc

4

1.1.2

Phân loại

4

1.1.3

Tầm quan trọng của cây khoai tây

6

1.2

Tình hình sản xuất khoai tây trên thế giới và trong nước

7

1.2.1

Tình hình sản xuất khoai tây trên thế giới

7

1.2.2

Tình hình sản xuất khoai tây ở Việt Nam

9

1.3

Những nghiên cứu về nấm mốc sương Phytopthora infestans
(Mont.) de Bary (P.I.) và bệnh mốc sương trên cây khoai tây.

11

1.3.1

Giới thiệu về nấm Phytopthora infestans

11

1.3.2

Bệnh mốc sương trên khoai tây

16

1.3.3

Triệu chứng

19

1.3.4

Giải pháp khắc phục

19

1.4

Tính kháng bệnh mốc sương trên cây khoai tây

24

1.4.1

ðặc ñiểm xâm nhiễm của nấm Phytopthora infestans

24

1.4.2

Cơ sở phân tử của tính kháng bệnh mốc sương do nấm
Phytopthora infestans gây ra

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

26

iv


1.4.3

Các nghiên cứu về gen kháng bệnh mốc sương trên cây khoai tây

28

Chương 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

33

2.1

Vật liệu, ñịa ñiểm và thời gian nghiên cứu

33

2.1.1

ðối tượng

33

2.1.2

Vật liệu nghiên cứu

34

2.1.3

ðịa ñiểm

34

2.1.4

Thời gian

35

2.2

Nội dung nghiên cứu

35

2.3

Phương pháp nghiên cứu

36

2.3.1

Phương pháp nuôi cấy mô

36

2.3.2

Phương pháp bố trí thí nghiệm chậu vại

36

2.3.3

Phương pháp phân lập nấm Phytopthora infestans và chuẩn bị
dịch lây nhiễm

2.3.4

36

Phương pháp lây nhiễm nhân tạo trên lá tách rời –detached –
leaflet assay

38

2.3.5

Phương pháp lây nhiễm nhân tạo trên các lát cắt củ -“Tuber slice test”

39

2.3.6

Phương pháp ñánh giá sự có mặt của các gen kháng bệnh mốc
sương của các vật liệu bằng maker phân tử

2.3.7

40

Các chỉ tiêu ñánh giá ñặc tính nông sinh học của con lai soma và
các dòng/giống khoai tây bố mẹ

43

2.3.8

Phương pháp phân tích các chỉ tiêu hóa sinh

43

2.4

Phương pháp phân tích và xử lý số liệu

44

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

45

3.1

Kết quả phân lập mẫu nấm mốc sương phục vụ lây nhiễm nhân tạo.

45

3.2

Kết quả ñánh giá ñặc tính kháng/nhiễm của các con lai soma và
các dòng/giống khoai tây bố mẹ bằng phương pháp lây nhiễm
nhân tạo

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

47

v


3.2.1

Kết quả ñánh giá khả năng kháng /nhiễm bệnh mốc sương của
các con lai soma và các dòng/giống khoai tây bố mẹ bằng
phương pháp lây nhiễm nhân tạo trên lá ñơn tách rời.

3.2.2

48

Kết quả ñánh giá khả năng kháng/ nhiễm bệnh mốc sương của
các các con lai soma và các dòng/ giống khoai tây bố mẹ bằng
phương pháp lây nhiễm nhân tạo trên lát cắt củ (tuber slice test)

3.3

52

Kết quả ñánh giá sự có mặt của gen kháng mốc sương RPi bằng
chỉ thị phân tử

55

3.3.1

Kết quả chiết tách và ñiện di kiểm tra ADN tổng số.

56

3.3.2

Kết quả chạy PCR với các cặp mồi kháng bệnh mốc sương

57

3.4

Kết quả ñánh giá các tính trạng nông sinh học của các con lai
soma và các dòng/giống khoai tây bố mẹ.

3.4.1

60

Kết quả ñánh giá khả năng sinh trưởn, phát triển, khả năng cho
chọn lọc, ra hoa của các con lai soma và các dòng/giống khoai
tây bố mẹ.

3.4.2

Kết quả ñánh giá các yếu tố hình thành năng suất, phẩm chất củ
thu ñược của các dòng/giống khoai tây bố mẹ và con lai soma.

3.4.3

64

Kết quả ñánh giá chỉ tiêu hình thái củ của các dòng/giống bố mẹ
và các con lai soma

3.4.4

60

68

Phân tích một số chỉ tiêu hóa sinh ñánh giá chất lượng củ của các
ñối tượng thí nghiệm.

70

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

73

1

Kết luận

73

2

ðề nghị

74

TÀI LIỆU THAM KHẢO

75

PHỤ LỤC

78

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

vi


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
STT

Ký hiệu

Tên ñầy ñủ

1

MS

Murashige Skoog

2

SSR

Simple sequence repeat

3

PCR

Polymerase Chain reaction

4

NSLT

Năng suất lý thuyết

5

NSTT

Năng suất thực thu

6

M

Ladder

7

ADN

Acid Deoxyribonucleic

8

bp

Base pair

9

cs

Cộng sự

10

PVY

Potato virus Y

11

PVX

Potato virus X

12

PA

Polyacrylamid

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

vii


DANH MỤC BẢNG
STT

1.1

Tên bảng

Trang

Diện tích, năng suất và sản lượng khoai tây các khu vực trên thế
giới năm 2011

1.2

8

Diện tích, năng suất và sản lượng khoai tây của Việt Nam giai
ñoạn 2006 – 2010

9

2.1

Các giống/dòng khoai tây trồng, dại ñược chọn là cây bố mẹ

2.2

Các dòng con lai soma giữa các dòng khoai tây dại và các giống
34

khoai tây trồng trong chọn tạo giống
2.3

Các cặp mồi ñược sử dụng trong thí nghiệm xác ñịnh sự có mặt
của các gen kháng

3.1

ðặc ñiểm riêng biệt và chỉ tiêu theo dõi

42
của bào tử nấm

Phytopthora infestans.
3.2

55

Bảng tổng hợp sự có mặt của gen kháng mốc sương của các con
lai soma và các dòng bố mẹ

3.6

53

Các con lai soma cho mức kháng trong thí nghiệm ñánh giá lây
nhiễm nhân tạo

3.5

49

Kết quả ñánh giá tính kháng bệnh mốc sương của các con lai

soma và dòng bố mẹ bằng lây nhiễm nhân tạo trên lát cắt củ.

3.4

46

Kết quả ñánh giá tính kháng bệnh mốc sương của các con lai soma
và dòng bố mẹ bằng lây nhiễm nhân tạo trên lá ñơn tách rời.

3.3

33

57

Kết quả ñánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển, khả năng cho
chọn lọc, ra hoa của các con lai soma và các dòng/giống khoai
tây bố mẹ.

3.7

61

Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất củ của các
dòng/giống khoai tây bố mẹ và các con lai soma

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

65

viii


3.8

Kết quả ñánh giá chỉ tiêu hình thái củ của các con lai soma và
các dòng/giống khoai tây bố mẹ

3.9

68

Kết quả ñánh giá một số chỉ tiêu hóa sinh của các dòng/giống
nghiên cứu

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

71

ix


DANH MỤC HÌNH
STT

Tên hình

Trang

1.1

Thành phần dinh dưỡng của củ khoai tây luộc và nướng

1.2

Sơ ñồ tạo giống khoai tây sử dụng tổng hợp kỹ thuật

21

2.1

Mô lá nhiễm bệnh và các dạng bào tử

37

3.1

Lát củ mang triệu chứng bệnh mốc sương sau khi ñược lây
nhiễm 7 ngày

3.2

46

Triệu chứng Phytophthora infestans xuất hiện trên các lá ñơn
tách rời của sau 5 ngày lây nhiễm

3.4

45

Bọc ñộng bào tử và cành bọc ñộng bào tử khi quan sát dưới kính
hiển vi

3.3

6

51

Hình ảnh lát cắt củ của một số dòng con lai soma sau lây nhiễm
nhân tạo 7 ngày

54

3.5

Ảnh ñiện di sản phẩm PCR

59

3.6

Hình thái cây

62

3.7

Thí nghiệm ñánh giá ñặc tính sinh trưởng phát triển của các dòng

con lai

3.8

63

Màu sắc hoa của 2 giống có khả năng ra hoa cao của con lai
2195/2 của tổ hợp Delikat + pnt 2G; 2292/4 của tổ hợp lai
Delikat+ blb2G

64

3.9

Hình ảnh số củ thu ñược trên 1 khóm của một số tổ hợp con lai soma

67

3.10

Hình ảnh về ñặc ñiểm hình thái củ của 1 số tổ hợp lai

69

3.11

Hình ảnh về ñặc ñiểm hình thái củ của 1 số tổ hợp lai có con lai
soma bị biến dị

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

70

x


MỞ ðẦU
1. ðặt vấn ñề
Cây khoai tây (Solanum tuberrosum) có nguồn gốc ở dãy núi Andes
Nam Châu Mỹ, là loại cây thuộc họ cà với ñặc ñiểm thời gian sinh trưởng
ngắn, dễ thích ứng với nhiều vùng khí hậu và là một loại cây lương thực có
giá trị dinh dưỡng và giá trị kinh tế cao trong nền kinh tế quốc dân của nhiều
nước trên thế giới và là cây trồng lý tưởng cho vụ ñông ở Việt Nam.
Ở Việt Nam, nhu cầu sử dụng khoai tây làm thực phẩm ngày càng tăng,
ngành chế biến khoai tây ñang phát triển mạnh mẽ và là hướng ñi tiềm năng
trong công nghiệp thực phẩm ở nước ta. Tuy nhiên vấn ñề sản xuất khoai tây
ở Việt Nam ñang gặp nhiều trở ngại do trong quá trình canh tác thì khoai tây
là ñối tượng của rất nhiều loài sâu bệnh hại làm giảm năng suất và chất lượng
cây trồng. Củ thu hoạch chưa ñáp ứng ñược yêu cầu của giống khoai tây chế
biến. Và bệnh hại nghiêm trọng bậc nhất trên cây khoai tây là bệnh mốc
sương do nấm – Phytophthora infestans (Mont) de Bary (P.I) gây ra. Bệnh dễ
dàng bùng phát thành dịch gây tổn hại nghiêm trọng ở các vùng trồng khoai
tây trên khắp thế giới. Ở nước ta, bệnh mốc sương cũng thường xuyên xuất
hiện và gây hại ở hầu hết các vùng trồng chính như vùng ñồng bằng sông
Hồng, ðà Lạt, Sơn La.
Nghiên cứu chọn tạo giống khoai tây kháng ñược bệnh mốc sương
ñược xem là giải pháp hữu hiệu và bền vững trong việc khắc phục bệnh hại
nguy hiểm này. Tuy nhiên, ñặc tính kháng bệnh mốc sương khoai tây do ña
gen quy ñịnh, việc sử dụng các kỹ thuật chọn tạo truyền thống gặp rất nhiều
khó khăn. Gần ñây, sự phát hiện các dòng khoai tây dại có ñặc tính kháng

bệnh mốc sương ñã mở ra những triển vọng mới mẻ và khả thi cho công cuộc
chọn tạo giống khoai tây kháng bệnh mốc sương ñang có nhiều khó khăn. Các
nhà khoa học ñã có trong tay nguồn vật liệu kháng bệnh mốc sương hết sức

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

1


quý giá. Thế nhưng, do các dòng khoai tây dại là các thể nhị bội (2n = 2x) còn
các giống khoai tây trồng lại là thể tứ bội (2n =4x) và ở các chi, loài khác
nhau nên việc lai tạo hữu tính nhằm chuyển ñặc tính kháng bệnh mốc sương
từ khoai tây dại sang khoai tây trồng là bất khả thi. Trong bối cảnh này việc
lựa chọn kỹ thuật dung hợp tế bào trần giữa khoai tây dại và khoai tây trồng là
cách tiếp cân sáng suốt, mới mẻ và khả thi. Con ñường dung hợp protoplast là
con ñường có hiệu quả nhất ñể khắc phục ñược khó khăn trong quá trình lai
tạo hữu tính khác loài hoặc khác chi. Kỹ thuật này cũng cho phép tạo ra sự tái
tổ hợp gen ở những loài xa nhau ñể tạo ñược con lai soma mang những ñặc
tính của cả dòng bố và mẹ ñược dung hợp.
Theo cách tiếp cận trên, trong khuôn khổ ñề tài hợp tác với Viện JKI
Cộng hòa Liên bang ðức,Viện Sinh học Nông nghiệp Trường ðại học nông
nghiệp Hà nội ñã tiến hành dung hợp tế bào trần giữa các dòng khoai tây dại
với các giống khoai tây trồng nhằm tạo ra các dòng khoai tây vừa phù hợp với
yêu cầu chế biến vừa có khả năng kháng bệnh mốc sương làm vật liệu khởi
ñầu cho việc phát triển tạo giống khoai tây chế biến kháng bệnh mốc sương.
Các nghiên cứu về dung hợp tế bào trần của Viện Sinh học nông nghiệp ñã
ñạt ñược các kết quả có ý nghĩa, tạo ñược hàng loạt các dòng con lai soma.
Công việc bắt buộc phải tiến hành tiếp theo là việc ñánh giá khả năng chuyển
ñặc tính kháng bệnh từ các dòng khoai tây dại cho khoai tây trồng cũng như
các ñặc tính nông sinh học của các con lai soma thu ñược. Trên cơ sở này sẽ

giới thiệu ñược các vật liệu khởi ñầu quan trọng cho chương trình phát triển
tạo giống khoai tây kháng bệnh mốc sương và mang những ñặc tính nông sinh
học (năng suất, phẩm chất) mong muốn. với những lý do trên chúng tôi ñã
ñược giao thực hiện ñề tài:“ðánh giá khả năng kháng bệnh mốc sương và
ñặc tính nông sinh học của các con lai soma khoai tây sau dung hợp tế bào
trần”

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

2


2. Mục ñích, yêu cầu
2.1. Mục ñích
Sử dụng phương pháp lây nhiễm nhân tạo kết hợp với chỉ thị phân tử ñể
ñánh giá ñược khả năng chuyển ñặc tính kháng bệnh mốc sương từ khoai tây
dại sang khoai tây trồng qua dung hợp tế bào trần, ñồng thời ñánh giá các ñặc
tính sinh trưởng, phát triển, năng suất, phẩm chất củ của các con lai soma
nhằm chọn lọc ñược các dòng con lai có triển vọng phục vụ cho chương trình
chọn tạo giống.
2.2. Yêu cầu
Phân lập và chuẩn bị nguồn mẫu bệnh mốc sương Phytopthora infestans
tại Việt Nam nhằm phục vụ các thí nghiệm lây nhiễm nhân tạo.
ðánh giá ñược ñặc tính kháng mốc sương của các con lai soma và các
dòng/giống khoai tây bố mẹ qua lây nhiễm nhân tạo trên các lá ñơn tách rời
và trên các lát cắt củ.
ðánh giá ñược sự có mặt của các gen kháng mốc sương của một số
dòng con lai soma và các dòng/giống khoai tây bố mẹ bằng chỉ thị phân tử.
ðánh giá khả năng sinh trưởng phát triển, hình thành năng suất, chất
lượng của các con lai soma và các dòng/giống khoai tây bố mẹ trong ñiều kiện

chậu vại.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

3


Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Thông tin chung về cây khoai tây
1.1.1. Nguồn gốc
Khoai tây là loại cây trồng cổ ñại. Theo các bằng chứng về khảo cổ
học, lịch sử và thực vật học cho biết trung tâm khởi nguyên cây khoai tây
thuộc vùng Nam Mỹ, gần hồ Titicaca giữa ranh giới Peru và Bolivia. Ngày
nay, nhiều loại khoai tây dại còn tồn tại ở ñây, ñặc biệt ở dãy Andes (Salama
1937, 1939, 1949).
Vào khoảng những năm 1500 cây khoai tây bắt ñầu “cuộc hành trình
tới các châu lục”, từ dãy Andes ñi tới các nước Châu Âu, Châu Á....
Khoai Tây vào Pháp năm 1600 do hai nhà thực vật học người Thụy sỹ
C.Bauhin và J.Bauhin mang tới, ñược trồng rộng rãi vào năm 1773. Từ Châu
Âu khoai tây sang tới Ấn ðộ năm 1610, vào Trung Quốc năm 1700 và năm
1A16 vào Nhật Bản. Khoai tây ñến với Áo, Italia, ðức và các vùng lãnh thổ
Châu Âu vào cuối thế kỷ XVII. Khoai tây ñược trồng trên quy mô lớn vào
những năm 1800 và tới khoảng thế kỷ XIX mới thực sự phổ biến trên các
châu lục.
Ở Việt Nam, khoai tây ñược người Pháp ñưa vào trồng năm 1890 ở
một số vùng: Tú Sơn – Hải Phòng, Trà Lĩnh – Cao Bằng (1907), Thường Tín
– Hà Tây (Hồ Hữu An, 2005). Hiện nay, khoai tây ñược trồng tập trung chủ
yếu ở ðồng Bằng Sông Hồng, Sapa, ðà Lạt những vùng có khí hậu mát mẻ,
ôn hòa… (ðỗ Kim Chung, 2003).
1.1.2. Phân loại

* Khoai tây (Solanum tuberosum L.) thuộc:
Loài S. tuberosum,
Chi Solanum,

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

4


Họ cà Solanaceae,
Bộ Solanales,
Phân lớp Asteridae,
Lớp Magnoliopsida,
Ngành Magnoliophyta.
Trong chi này có khoảng trên 200 loài ñược phân bố khắp thế giới. Sự
ña dạng về loài, giống tập trung chủ yếu ở vùng Trung – Nam Mỹ và
Australia cùng với loài S. tuberosum có khoảng 7 loài trồng trọt khác.
Có nhiều cách ñể phân loại khoai tây; dựa vào ñặc ñiểm hình thái thân,
lá, hoa…hay số lượng nhiễm sắc thể…Theo J.G Hawkerkks (1991), khoai tây
ñược phân thành 18 nhóm, trong ñó có 68 loài dại, chỉ có 8 loài trồng trọt,
ñược chia thành 4 nhóm chủ yếu dựa vào số lượng NST (PGS. TS Tạ Thu
Cúc, 2007).
• Nhóm 1: Diploid: 2n = 2x = 24.
S. arjanhuiri juz.et Buk
S. gomiocalyx juz.et Buck
S. stenotomum Juz.et Buk
S. phueja Juz.et Buk.
Trong các loài trên, loài S. phueja Juz.et Buk có ý nghĩa lớn nhất với
trồng trọt.
• Nhóm 2 : Triploid: 2n = 3x = 36.

S. chaucha Juz. Et Buk. là dạng lai tự nhiên giữa S. tuberosum
subp.Vaifgena và S. stenotomum.
S. juzepczukii Buk. Là dạng lai tự nhiên giữ S. acuale và S.
snenotomum, phân bố ở trung Peru ñến Nam Bolivia, có khả năng kháng bệnh
sương mai.
• Nhóm 3: Tetraploid: 2n = 4x = 48.
Có 1 loài là: S. tuberosum L. Và 2 loài phụ là :
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

5


Subspecies tuberosum
Subspecies Vaifgena (juz. Et Buk) Hawkes
• Nhóm 4: Pentaploid: 2n = 5x = 60.
Có 1 loài là : S. curtilobum juz et Buk.
1.1.3. Tầm quan trọng của cây khoai tây
Khoai tây ñược ví như kho báu ngoài yếu tố thuộc nhóm thực phẩm cao
cấp, ngoài thành phần dinh dưỡng trong củ phong phú và ña dạng bao gồm:
tinh bột, protein, lipit, các loại vitamin (B1, B2, B3, B6, PP, C), các chất
khoáng, các axitamin tự do. Thì nó cũng có nhiều tính chất ñáng quý khác
như: dễ trồng, dễ mọc, không ñắt, chất lượng cao,… phong phú về giá trị sử
dụng: chế biến ñược nhiều món ăn, làm thuốc chữa bệnh (bệnh viêm loét dạ
dày, hành tá tràng, bệnh thần kinh, bỏng, quai bị.
Khoai tây là cây dễ thích nghi, năng suất cao, thích ứng với chi phí ñầu
vào thấp. Mọi bộ phận trên củ khoai tây ñều có giá trị dinh dưỡng, thành phần
dinh dưỡng trong 100 gam củ khoai tây sau khi luộc cả vỏ và nướng:

Hình 1.1. Thành phần dinh dưỡng của củ khoai tây luộc và nướng
Theo nguồn: United States Department of Agriculture, National

Nutrient Database, năm 2008
Bên cạnh giá trị lương thực, thực phẩm, thức ăn gia súc, khoai tây còn

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

6


là nguồn nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp (Nguyễn Quang Thạch,
2003), nguyên liệu trong ngành dược phẩm, cũng như sử dụng khoai tây làm
mỹ phẩm (ðỗ Kim Chung, 2003). Do ñó khoai tây ñược khẳng ñịnh là rất
quan trọng ñối với con người. Khoai tây ñã trở thành cây trồng lương thực
quan trọng ñược nhiều quốc gia lựa chọn, với diện tích trồng ngày càng mở
rộng và năng suất, chất lượng ngày càng tăng nhất là ở các nước ñang phát
triển và chậm phát triển.
1.2. Tình hình sản xuất khoai tây trên thế giới và trong nước
1.2.1. Tình hình sản xuất khoai tây trên thế giới
Vào thế kỷ XIX, khoai tây thực sự ñược trồng phổ biến ở các châu lục
với khoảng 150 nước. Ngày nay, khoai tây ñược trồng chủ yếu ở khu vực
Châu Á, Châu Âu cho năng suất và sản lượng lớn.
Bảng 1.1 cho thấy, diện tích trồng khoai tây ở Trung Quốc lớn nhất
khoảng 5.077.504 (ha), thứ hai là Nga với diện tích 2.109.100 (ha) và
khoai tây ñược trồng ít nhất ở Hà lan vào khoảng 156.969 (ha). Nhưng
năng suất khoai tây lớn nhất là ở Mỹ ñạt 44,3 (tấn/ha), sau ñó là Hà Lan
ñạt 43,6 (tấn/ha), ñứng thứ 3 là ðức 40,00 (tấn/ha).
Do ñó, khoai tây chính là cây trồng giàu tiềm năng phát triển trong
tương lai, với diện tích trồng ngày càng ñược mở rộng và năng suất, chất
lượng khoai tây ngày càng tăng, nhất là ở các nước ñang phát triển.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

7


Bảng 1.1: Diện tích, năng suất và sản lượng khoai tây các khu vực trên thế
giới năm 2011 (FAOSTAT)
Nước

Diện tích

Sản lượng

Năng suất

(ha)

(tấn)

(tấn/ha)

Trung Quốc

5.077.504

74.799.084

14,7

Ấn ðộ

1.863.000

42.339.000

22,7

Nga

2.109.100

21.140.500

10,0

Ukraine

1.408.000

18.705.000

13,3

Mỹ

406.588

18.016.200

44,3

ðức

255.200

10.201.900

40,0

Ba Lan

490.853

8.765.960

17,9

Bangladesh

435.000

7.930.000

18,2

Belarus

366.766

7.831.110

21,4

Netherlands

156.969

6.843.530

43,6

6.061.218

113.474.825

18,7

18.630.198

330.047.109

17,7

Các nước khác
Thế giới

Khoai tây có nguồn gốc từ Nam Mỹ sau ñó mở rộng sang các nước
phát triển. Theo các chuyên gia nhận ñịnh: Khoai tây chính là cây lương thực
của tương lai dành cho những nước nghèo và nước ñang phát triển. Khi giá
lúa gạo và lúa mỳ tăng lên, lúc này khoai tây ñược phát hiện là nguồn cây
trồng giàu dinh dưỡng cho những nước ñó với giá rất rẻ (FAO, 2006). Mặt

khác “Khoai tây là cây trồng tạo ra khối lượng sinh học và năng lượng nhiều
hơn bất kỳ một loại cây trồng lương thực nào (trừ lúa gạo, ngô, lúa mỳ) trong
thời gian ngắn trên cùng một ñơn vị diện tích” (FAO, 2005).
Do ñó, khoai tây chính là cây trồng giàu tiềm năng phát triển trong
tương lai, với diện tích trồng ngày càng ñược mở rộng. Ở các nước ñang phát
triển có diện tích trồng lớn nhưng năng suất kém một phần là do nguồn giống

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

8


không ñảm bảo chất lượng, củ giống không rõ nguồn gốc, dễ bị nhiễm bệnh
nhất là bệnh virus sau vài năm trồng, dẫn ñến sự thoái hóa củ giống nghiêm
trọng ảnh hưởng ñến năng suất và chất lượng củ. Do vậy, các nhà nghiên cứu
ñang xây dựng chiến lược sản xuất củ giống sạch bệnh và có phẩm chất tốt
phục vụ sản xuất khoai tây thương mại.
1.2.2. Tình hình sản xuất khoai tây ở Việt Nam
Ở Việt Nam, khoai tây do người Pháp ñưa vào năm 1890, sau ñó ñược
trồng rộng rãi và tập trung chủ yếu ở lưu vực ðồng Bằng Sông Hồng. Trong
những năm gần ñây, sản xuất khoai tây ở nước ta ñã có những bước tiến
triển ñáng kể về diện tích cũng như năng suất, chất lượng củ.
Bảng 1.2: Diện tích, năng suất và sản lượng khoai tây của Việt Nam
giai ñoạn 2006 - 2010 (FAOSTAT)
Chỉ tiêu

Diện tích
(hecta)

Sản lượng

(tấn)

Năng suất
(tấn/ha)

2006

35.000

370.000

10,57

2007

36.000

372.000

10,33

2008

36.000

380.000

10,56

2009

37.000

388.000

10,49

2010

37.100

446.200

12,03

Năm

Bảng số liệu cho thấy diện tích khoai tây ñược trồng ở Việt Nam trong
giai ñoạn 2006 – 2010 ñang ngày một tăng, tính ñến năm 2010 diện tích
trồng khoai tây của nước ta ñạt 37.100 ha. Cùng với việc mở rộng diện tích
trồng, năng suất cây khoai tây không ngừng tăng lên qua các năm, trong ñó
giai ñoạn có sự tăng lên rõ rệt về năng suất là từ năm 2009 – 2010, năng suất
khoai tây tăng từ 388.000 lên 446.200 (ñạt 58.200 tấn). Trong 3 yếu tố trên,
sản lượng khoai tây trồng là yếu tố khá biến ñộng, năm 2010 lần ñầu tiên sản

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

9

lượng khoai tây của nước ta ñạt mức 12 tấn/ha, tuy nhiên mức sản lượng này
so với sản lượng trung bình của thế giới (17,4 tấn/ha) vẫn còn thấp (Châu
Phi có sản lượng trung bình 12,2 tấn/ha). Như vậy theo thời gian cây khoai
tây ñã và ñang khẳng ñịnh vị trí của mình, dần trở thành cây trồng quan
trọng trong cơ cấu nông nghiệp của nước ta.
Vấn ñề khó khăn nhất hiện nay ñối với ngành sản xuất khoai tây ñó là
công tác giống. Hiện giống khoai tây ở trong nước mới chỉ ñáp ứng từ 20 –
25% nhu cầu, số còn lại phải nhập khẩu từ Trung Quốc, Hà Lan…
Hiện nay, giống khoai tây mà người dân sử dụng hầu hết do nông dân tự
duy trì từ vụ này sang vụ khác hoặc giống do người dân tự mua không rõ
nguồn gốc, do vậy mà giống không những bị thoái hóa mà còn có tỷ lệ nhiễm
virus cao từ 54 – 65% cộng với hao hụt trong bảo quản từ 45 – 60%. Khoai tây
trồng chủ yếu bằng con ñường nhân giống vô tính nên tỷ lệ tái nhiễm virus cao.
Hơn nữa trong ñiều kiện sản xuất ở Việt Nam, củ giống bảo quản trong thời
gian dài khoảng 9 tháng (từ tháng 2 – tháng 10), ñiều kiện nóng ẩm của mùa hè
củ giống bị già sinh lý nhanh chóng, khi trồng khả năng sinh trưởng kém, hậu
quả là năng suất và chất lượng củ thấp.
Mặt khác việc sản xuất và cung ứng giống khoai tây ở Việt Nam còn nhỏ
lẻ, chưa mang tính hệ thống. Trước tình hình ñó cần xây dưng các chương trình
nhân tạo giống khoai tây sạch bệnh, có chất lượng và phẩm chất tốt phục vụ bà
con nông dân.
Trong giai ñoạn hiện nay, cây khoai tây rất ñược chú trọng trong công
tác nhập nội, chọn lọc và lai tạo dòng ñặc biệt là việc sử dụng kỹ thuật nuôi
cấy mô tế bào và dung hợp tế bào trần. Vì vậy, trong những năm gần ñây diện
tích trồng khoai tây ñược mở rộng nhanh chóng và khoai tây trở thành cây
trồng chính trong vụ ñông, là cây quan trọng ở nước ta.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

10

1.3. Những nghiên cứu về nấm mốc sương Phytopthora infestans (Mont.)
de Bary (P.I.) và bệnh mốc sương trên cây khoai tây.
Bệnh hại trên khoai tây rất ña dạng về thành phần và nguyên nhân gây
bệnh. Trong sản xuất, khoai tây bị rất nhiều dịch hại tấn công như: nấm, vi
khuẩn, virus, tuyến trùng… Thành phần bệnh trên cũng khá ña dạng: bệnh
mốc sương, bệnh héo rũ gốc mốc trắng, bệnh héo vàng, bệnh ñốm lá, bệnh
héo rũ vi khuẩn, bệnh xoăn lá do virus, bệnh sưng rễ do tuyến trùng nốt
sưng… Trong ñó bệnh mốc sương do nấm Phytopthora infestans gây ra là
bệnh gây hại nghiêm trọng bậc nhất, ñặc biệt nếu bùng phát thành dịch sẽ rất
nguy hiểm ở các vùng chuyên canh.
1.3.1. Giới thiệu về nấm Phytopthora infestans
Bệnh mốc sương khoai tây, cà chua do nấm Phytopthora infestans gây
ra là một trong những bệnh ñược nghiên cứu nhiều nhất, với lịch sử nghiên
cứu dài nhất, tuy vậy cho ñến nay bệnh vẫn là một trong những bệnh hại nguy
hiểm nhất trong lịch sử nhân loại.
Có nhiều tác giả nghiên cứu về trung tâm phát sinh của nấm
Phytopthora infestans nhưng vẫn chưa có kết luận chính xác về trung tâm
phát sinh của loài nấm này. Theo những nghiên cứu của những nhà khoa học
ñầu tiên nghiên cứu về bệnh này là Berkelay và De Bary thì trung tâm phát
sinh của bệnh là dãy Andes Nam Mỹ, ñây cũng là trung tâm phát sinh của
khoai tây – kí chủ chính của nấm mốc sương. Reddick (1939) cho rằng nấm
mốc sương có trung tâm phát sinh ở cao nguyên miền trung Mexico. Các
nghiên cứu gần ñây về trung tâm phát sinh của bệnh này cho rằng Mexico là
trung tâm ña dạng sinh học của loài nấm Phytopthora infestans nhưng vẫn
chưa kết luận rằng Mexico hay dãy Andes là trung tâm phát sinh của loài nấm
này (Abad, 1998). Mizubuti và Fry (2006) cũng kết luận rằng Mexico là trung
tâm ña dạng sinh học của nấm mốc sương. Mexico cũng là nơi ñầu tiên phát
hiện ra chủng nấm A2. Chủng quần ở hầu hết các nước trên thế giới là vô tính,

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

11


phần lớn thuộc vào chủng nấm A1 (Goodwin et all, 1994) trong khi ñó tại trung
tâm ña dạng sinh học này xuất hiện hai loại chủng nấm A1 và A2 với tỷ lệ
ngang bằng nhau (Gallegly và Ganlido, 1958; Tooley et all, 1985;
Nierderhauster, 1991) tạo ra một quần thể nấm hữu tính (Tooley et all, 1985;
Fernandez-pavia, 2004) hoàn toàn khác biệt với quần thể nấm khác trên thế
giới (B. M. Cooke, D. Gareth Jones, B. Kaye, 2006)
Cùng với cây khoai tây, bệnh mốc sương từ trung tâm ña dạng sinh học
ở Mexico ñã lan truyền ra khắp các vùng trồng khoai trên thế giới. Có nhiều
giả thiết khác nhau về con ñường phát tán của bệnh ra các vùng trồng khoai
tây ở Mỹ và Châu Âu vào thập niên 40 của thế kỷ 19. Giả thuyết thứ nhất là
bệnh nan truyền từ Mexico tới Mỹ sau ñó lan truyền tới Châu Âu (Fry, 1993);
giả thuyết thứ 2 là bệnh lan truyền từ dãy Andes tới Mỹ và Châu Âu (Toolay,
1989); giả thuyết thứ 3 là bệnh lan truyền từ trung Mexico tới Andes sau ñó
lân truyền tới Mỹ và Châu Âu (Andrivon, 1996). Bệnh xuất hiện ñầu tiên ở
phía ñông nước Mỹ (Fry et all, 2002). Có những bằng chứng về sự xuất hiện
của bệnh ở phía nam nước Mỹ vào năm 1842 trong củ khoai tây dại, cùng thời
ñiểm này cũng có nhiều ghi nhận bệnh mốc sương trên khoai tây tại các nước
Châu Âu. Năm 1841 bệnh ñược ghi nhận tại một số vùng ở Nauy (Westrern),
Bỉ. Năm 1842 bệnh xuất hiện ở 6 nước thuộc Châu Âu là: Bỉ, Hà Lan, ðức,
ðan Mạch, Ireland, Anh, Scotland. Con ñường lan truyền sang Châu Âu ñược
cho là thông qua củ khoai tây bị bệnh vì các vật liệu mang bệnh khác như lá,
thân rất nhanh bị mục nát do vận chuyển. Nguồn mốc sương lan truyền chủ yếu
là từ Mỹ vì tại Mexico vào thế kỷ 19 khoai tây không phải loại lương thực
ñược trồng rộng rãi. Cùng với sự phát tán của khoai tây tới các vùng trồng trọt

ở Châu Âu và Châu Mỹ một thời gian ngắn sau bệnh mốc sương cũng nhanh
chóng lan truyền và gây hại nặng ở các vùng trồng trọt này. Bệnh mốc sương
ñã gây ra mất mùa khoai tây ở vụ ñông năm 1845 và năm 1846 tại Ireland làm
hơn 1,5 triệu người chết ñói và gần 1 triệu người chết trong khi di cư sang Mỹ

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

12


ñể tránh nạn ñói này. Bệnh mốc sương cũng gây nạn ñói thứ 2 xảy ra ở nước
ðức năm 1919 (Leontine Colon, Bent J. Nielsen and Ulrich Darsow, 2004).
Nấm Phytopthora infestans thuộc họ Pythiacease lớp nấm trứng
(Oomycetes), bộ nấm sương mai (Peronosporales) lớp nấm này thuộc một
giới (Kingdom) khác hẳn với nấm thật (true fungi), thực vật, ñộng vật và
procaryote. Một số tác giả cho rằng lớp nấm trứng thuộc về giới Protoctista
một số khác thì cho rằng nó thuộc giới Chromista.
Nấm gây hại trên khoai tây, cà chua tạo ra các triệu chứng ña dạng tùy
thuộc vào giống và ñiều kiện thời tiết. Trên lá bệnh lúc ñầu chỉ là những ñiểm
nhỏ màu xanh tái hình dạng không ñều sau biến thành màu nâu và xanh nhạt,
vết bệnh không có giới hạn rõ rệt (Stevenson, 1993). Lúc ñầu bệnh thường
xuất hiện ở mép lá, cuống lá sau ñó lan rộng vào phiến lá tạo những ñám mô
bị thối nâu, khi trời ẩm ướt mặt dưới lá chỗ có vết bệnh xuất hiện lớp nấm
trắng xốp như sương muối (Drenth, Janssen và Govers, 1995) ñó là ñám cành
bào tử phân sinh và bào tử phân sinh của nấm gây bệnh. Còn ở trên thân, bị
bệnh từng ñoạn dài, vỏ và ruột phần thân thối ướt màu nâu ñen. Chỗ bị bệnh
nhỏ tóp lại có khi chỉ một phía thân bị thối. Khi ẩm ướt, trên vết bệnh có lớp
nấm trắng như sương muối bao phủ, khi thời tiết khô vết bệnh tóp lại. Cành
thân bị bệnh dễ bị gãy gục.
Trên củ khoai tây bị bệnh, vết bệnh thường bị nhầm lẫn với một số

bệnh thối củ do vi khuẩn, mặt củ có vết màu nâu lõm xuống, to nhỏ khác
nhau. Khi cắt ngang củ ở chỗ bị bệnh, từ ngoài vỏ vào trong ruột có thấy màu
nâu xám lan rộng vào phía trong. ðể trong ñiều kiện 200C và ẩm ñộ bão hòa
sẽ thấy xuất hiện lớp nấm trắng mịn trên phần bị bệnh. Theo Vander Zaang
(1994) sự lây nhiễm trên củ thường ở các vết sần, mắt củ, khe nứt trên vỏ củ.
Sự lây nhiễm có thể xảy ra ở giai ñoạn trồng hay thu hoạch củ.
Về ñặc ñiểm phát sinh và gây bệnh, nấm có thể phát triển trong khoảng
nhiệt ñộ 4 – 260C nhưng tối thích ở khoảng 16 – 200C, ñộ ẩm thích hợp là từ

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

13


91 – 100% (Jean, 1985). Bào tử nấm có kích thước trung bình khoảng 36 x 22
µm – 29 x 19 µm (Erwin và Ribeiro, 1996) [19], ñường kính sợi nấm từ 3,5 –
4,0 µm, khi nuôi cấy trên môi trường nhân tạo có thể ñạt kích thước từ 7,0 –
16 µm. Trên mô bệnh nấm hình thành các bào tử phân sinh hình ovan, elip
hoặc hình quả chanh yên, bào tử ngắn, ñỉnh bào tử có núm nhỏ, kích thước
bào tử khoảng 29 – 36 µm x 19 – 22 µm (Stevenson, 1993).
Nấm kí sinh chuyên tính nhưng vẫn có khả năng sống trên một số môi
trường dinh dưỡng nhân tạo như: Soybean agar, carrot agar, rye agar, PDA,
Bean agar, V8, CMA, Lima vean agar, Pea agar… (Sato & Kato, 1993; Erwin
& Ribeio, 1996; Hartman, 1995).
Nấm mốc sương có chu kì phát triển hoàn toàn với hai giai ñoạn sinh
sản vô tính và sinh sản hữu tính. Sinh sản vô tính bằng bào tử phân sinh
(Croisier, 1934), dưới hai hình thức nảy mầm trực tiếp và nảy mầm gián tiếp
thông qua bào tử ñộng (hình thành trong ñiều kiện lạnh, có giọt nước). Nấm
mốc sương có 2 chủng nấm A1, A2 và một số dạng hữu tính. Sinh sản hữu
tính phần lớn xảy ra ở các vùng lạnh ẩm, và có ñủ cả 2 chủng nấm A1, A2

hoặc có dạng hữu tính, lúc này sẽ sinh ra bào tử trứng. Bào tử trứng ñược hình
thành khi có sự kết hợp giữa A1 và A2 ở cạnh nhau, cơ quan sinh sản trên sợi
nấm là bao trứng (Oogonium), và bao ñực (Antheridium). Sau khi giao phối,
nhân của bao ñực dồn sang bao trứng thụ tinh hình thành bào tử trứng lưỡng
bội (Oospore) với kích thước khoảng 31 x 50 µm. Khi ở vùng khí hậu không
thuận lợi cho sự hình thành bào tử trứng hoặc chỉ có 1 trong 2 chủng nấm thì
nấm mốc sương chỉ sinh sản theo kiểu vô tính.
Khả năng tồn tại của bào tử vô tính cũng ñã ñược nhiều tác giả nghiên
cứu. Bào tử và sợi nấm gần như không có khả năng qua ñông. Bào tử có thể
tồn tại từ vài ngày tới vài tuần trong ñất ẩm (Adrivon, 1995) nhưng không có
khả năng tồn tại trong thời gian rất dài ñặc biệt là không có khả năng sống sót
trong ñất khô (Fernandez, 2004). Tuy vậy khi bào tử hoặc sợi nấm nếu ñã tấn

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

14