Nghiên cứu đánh giá đặc điểm nông sinh học của các dòng cà chua chống chịu bệnh sương mai chọn tạo bằng chỉ thị phân tử

1

I HC THI NGUYấN
TRNG I HC NễNG LM

NGUYễN THị ĐàO

Tờn ti:
Nghiên cứu đánh giá đặc điểm nông sinh học của các dòng cà chua
chống chịu bệnh sơng mai chọn tạo bằng chỉ thị phân tử

KhóA LUậN TốT NGHIệP ĐạI HọC

H o to
: Chớnh quy
Chuyờn ngnh
: Cụng ngh sinh hc
Lp
: K42 - CNSH
Khoa
: CNSH-CNTP
Khoỏ hc
: 2010-2014
Ging viờn hng dn: TS. Trn Ngc Hựng
B mụn CNSH Vin nghiờn cu Rau Qu
TS. Nguyn Vn Duy
Khoa CNSH-CNTP, trng i hc Nụng Lõm Thỏi Nguyờn

Thỏi Nguyờn, nm 2014

2

LỜI CẢM ƠN
Trước hết,em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Ts.Trần Ngọc HùngTrưởng bộ môn Công nghệ Sinh học, Viện Nghiên cứu Rau Quả Việt Nam đã
tận tình giúp đở em trong suốt thời gian thực tập và TS. Nguyễn Văn DuyKhoa Công nghệ sinh học và Công nghệ thực phẩm, Trường Đại học Nông
Lâm Thái Nguyên đã tận tình hướng dẫn và tạo điều kiện cho em trong quá
trình thực hiện và hoàn thành khóa luận.
Em xin cảm ơn tất cả các cán bộ,công nhân viên chức và các nhà
nghiên cứu sinh làm việc tại phòng thí nghiêm của bộ môn Công nghệ Sinh
học , Viện Nghiên cứu Rau Quả Việt Nam đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ và
động viên em trong suốt thời gian thực tập vừa qua
Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn của mình đến tập thể thầy cô trong
khoa Công nghệ Sinh học. Thầy cô đã tận tình giảng dạy, giúp đỡ em trong
suốt quá trình học tập và nghiên cứu.
Cuối cùng, em xin gửi tới người thân cùng bạn bè, những người đã luôn
quan tâm ủng hộ và là chỗ dựa cho em trong suốt thời gian em làm khóa luận
này, cũng như trong cuộc sống.
Xin trân trọng cám ơn!
Thái Nguyên, tháng 6 năm 2014
Sinh viên


3

DANH MỤC CÁC BẢNG
trang

Bảng 1. Diện tích và sản lượng cà chua trên thế giới (1000ha – tấn)[17] ........ 4
Bảng 2: Diện tích, năng suất và sản lượng cà chua của các châu lục trên thế
giới năm 2011[18] ............................................................................................. 5

Bảng 3.: Những nước có sản lượng cà chua cao nhất năm 2011 [18] .............. 6
Bảng 4: Diện tích, năng suất, sản lượng cà chua của Việt Nam từ năm 2004
đến năm 2008 [7]............................................................................................... 7
Bảng 5: Tính kháng bệnh sương mai của các dòng cà chua ........................... 28
Bảng 6: Kiểu gene Ph3 của các dòng cà chua ................................................ 32
Bảng 7: Đặc điểm quả của các dòng cà chua trong vụ đông xuân ................. 33
Bảng 8: Một số đặc tính sinh trưởng của các dòng cà chua trong vụ đông xuân.... 34
Bảng 9: Khả năng đậu quả của các dòng cà chua trong vụ xuân hè ............... 35


4

DANH MỤC CÁC HÌNH
trang

Hình1: Bệnh sương mai hại cà chua ............................................................... 10
Hình 2: Quá trình sâm nhập của nấm sương mai vào : A- Giống nhiễm bệnh,
B và C giống kháng bệnh (I-V là giai đoạn nẩy mầm của bào tử động, VIxâm nhập, VII tạo bọc bào tử) [35,36] ............................................................ 11
Hình 3: Hình thái bộ phận sinh sản của nấm sương mai : Bọc bào tử động
(sporangia), bào tử động (zoospore), Oospore (tính từ trái qua phải) ............ 12
Hình 4: Bản đồ liên kết các gene (QTL) liên quan đến tính kháng bệnh sương
mai của cà chua: LB-1 và LB-2 – QTL kháng bệnh sương mai (Frary và cs,
1998); Ph1, Ph2, Ph3- gene kháng bệnh sương mai[38] ................................ 14
Hình 5. Mối quan hệ giữa các chi trong loài Solanum [35] ............................ 15
Hình 6. Biểu hiện của (A) chỉ thị đồng trội, (B) chỉ thị trội (P1, P2 – bố mẹ,
F1 = P1 x P2)[47] ............................................................................................ 17
Hình 7 : Vị trí của gene Ph3 trong bản đồ chỉ thị phân tử RFLP tại cánh tay
dài của nhiễm sắc thể số 9 [38] ...................................................................... 19
Hình 8 : Ảnh điện di của chỉ thị SCAR phát triển từ chỉ thị AFLP (L87) [46]....... 19
Hình 9: Bản đồ liên kết gene kháng bệnh sương mai và chỉ thị phân tử

TOM236 trên nhiễm sắc thể số 9 của cà chua [43]......................................... 20
Hình 10: Quá trình phân lập nấm sương mai .................................................. 23
Hình 11 : Phương pháp lây bệnh sương mai nhân tạo .................................... 24
Hình 12: Kiểm tra DNA chiết từ lá cà chua .................................................... 25
Hình13: Đánh giá tính kháng bệnh sương mai bằng phương pháp lây bệnh
trên lá tách rời.................................................................................................. 29
Hình14 : Ảnh điện di trên gel agarose các mẫu giống cà chua ....................... 30


5

DANH MỤC CÁC TỪ,THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Từ, thuật ngữ viết tắt

Nghĩa đầy đủ của các từ thuật ngữ viết tắt

AFLP

Amplified Fragment Length Polymorphism

RFLP

Restriction Fragment Length Polymorphism

MAS

Marker Asisted Selection

PCR

Polymerase Chain Rection

SCAR

Sequence- Characterized Amplified Region

DNA

Deoxyribonucleic acid

PTNT

Phát triển nông thôn

CNSH

Công nghệ sinh học

OD

Optical density

LB

Left border

SSR

Simple Sequence Repeats

RAPD

Random amplification of polymorphic DNA

Ph

Phytophthora


6

MỤC LỤC
trang

Phần 1: MỞ ĐẦU ............................................................................................ 1
1.1.Đặt vấn đề.................................................................................................... 1
1.2. Mục đích nghiên cứu .................................................................................. 3
1.3. Yêu cầu của đề tài ...................................................................................... 3
1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn.................................................................... 3
1.4.1. Ý nghĩa khoa học .................................................................................... 3
1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn ..................................................................................... 3
Phần 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................. 4
2.1.Tình hình sản xuất cà chua trong giai đoạn hiện nay.................................. 4
2.1.1.Tình hình sản xuất cà chua trên thế giới .................................................. 4
2.1.2. Ở Việt Nam ............................................................................................. 6
2.2. Bệnh sương mai hại cà chua ...................................................................... 9
2.3. Chọn tạo giống cà chua chống chịu bệnh sương mai .............................. 12
2.4.Lập bản đồ và chọn giống bằng chỉ thị phân tử ........................................ 16
2.5. Chỉ thị phân tử trong chọn giống chống chịu bệnh sương mai ................ 18
2.6. Chọn tạo giống cà chua kháng bệnh sương mai bằng chỉ thị phân tử tại

Việt nam .......................................................................................................... 20
Phần 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................... 22
3.1. Mẫu dòng/giống cà chua .......................................................................... 22
3.2.Nấm bệnh sương mai ................................................................................ 22
3.3. Đánh giá tính kháng bệnh sương mai ...................................................... 23
3.4.Xác định kiểu allele gene Ph3 của mẫu giống cà chua ............................. 25
3.4.1. Ly chích DNA ....................................................................................... 25
3.4.2.Xác định kiểu allele của gene Ph3 ......................................................... 25
3.5. Khảo sát chọn lọc dòng có tính trạng nông học (năng suất, chất lượng...)
tốt ..................................................................................................................... 26
Phần 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................. 28
4.1.Đánh giá tính kháng bệnh của các mẫu dòng giống cà chua .................... 28
4.2. Xác định kiểu gene Ph3 của các dòng cà chua bằng chỉ thị phân tử ...... 30


7

4.3.Đặc điểm nông sinh học các dòng cà chua trong vụ đông xuân ............... 33
4.4.Đặc điểm nông sinh học các dòng cà chua vụ xuân hè............................. 35
Phần 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................. 37
5.1. Kết luận .................................................................................................... 37
5.2. Kiến nghị .................................................................................................. 37
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 38


1

Phần 1
MỞ ĐẦU
1.1.Đặt vấn đề

Cà chua (Solanum lycopersicum L.) thuộc họ cà (Solanaceae) cùng với
các cây: thuốc lá, khoai tây, ớt, cà tím… có nguồn gốc ở miền Trung, Nam
Mỹ và Nam bắc Mỹ. Ngày nay cà chua đã được sản xuất ở hầu hết các nước
trên toàn thế giới với hàng nghìn giống khác nhau, đa dạng về mầu sắc, dạng
quả, dạng hình sinh trưởng…Cà chua được sử dụng dưới nhiều hình thức
khác nhau như ăn tươi, làm Salat, nước uống... Sản phẩm chế biến cũng có
nhiều dạng như đóng hộp quả bóc vỏ, cô đặc, nước sốt cà chua, mứt cà chua...
Cà chua là loại rau có giá trị dinh dưỡng cao, chứa nhiều glucid, axit hữu cơ,
và là nguồn cung cấp chất chống ô xy hóa quan trọng như Lycopen, Phenolic,
Vitamin C.[2]
Chọn tạo giống cà chua được bắt đầu thực hiện ở châu Âu (Italia)
khoảng 200 năm trước. Ở Mỹ chọn tạo giống cà chua được thực hiện vào
những năm 70 của thể kỷ 19 [21],[22]. Nhờ chọn giống đã đưa năng suất của
cà chua ở Mỹ tăng từ 10,1 tấn/ha trong những năm 20 của thế kỷ 20 đến 72,4
tấn trong những năm 90 và đến năm 2004 là 102 tấn/ha .[13]
Mặc dù chọn tạo giống cà chua theo phương pháp truyền thống đã
mang lại thành tựu to lớn nhưng cần nhiều thời gian. Công nghệ chỉ thị phân
tử trong chọn tạo giống giúp xác định chính xác gene cần chọn và rút ngắn
quá trình tạo giống. Cà chua là một trong những cây trồng đầu tiên được ứng
dụng chỉ thị phân tử trong chọn giống[23],[24]. Từ những năm 1980, chỉ thị
phân tử đã được sử dụng như công cụ cơ bản trong chọn tạo giống cà chua.
Đến nay khoảng 40 gene liên quan đến tính kháng bệnh chính đã được lập
trên bản đồ phân tử của cà chua [ 19],[20]. Công nghệ chỉ thị phân tử DNA đã
được sử dụng trong các chương trình tạo giống cà chua thương mại từ những
năm 90[25].
Bệnh sương mai (late blight) gây hại bởi nấm Phytophthora infestans
là một trong những bệnh gây hại hủy diệt ở hầu hết các vùng cà chua và khoai
tây trên toàn thế giới[4]. Bệnh có thể hại trong mọi thời gian sinh trưởng của

2

cây [21]. Nấm bệnh hại nhiều bộ phận của cà chua: thân, lá, quả và hạt
[11],[12]. Bệnh có thể tiền ẩn trong đất, hạt giống, và phát tán được trong
không khí. Ở nước ta, vụ đông xuân là thời kỳ hội tụ nhiều yếu tố môi trường
(nhiệt độ, ẩm độ, ánh sáng...) rất thuận lợi cho bệnh sương mai phát triển.
Bệnh gây hại nghiêm trọng và có ảnh hưởng lớn tới năng suất (giảm 60- 70%)
và phẩm chất trên cà chua, khoai tây ở một số vùng Hà Nội, Hải Phòng, Lào
Cai, Đà Lạt [10]. Bệnh nặng từ tháng 1 – tháng 3 ở đồng bằng Bắc bộ và
trong mùa mưa ở các vùng cao có khí hậu ôn hòa: Mộc châu- Sơn la, SapaLào cai, Đà lạt –Lâm đồng... Để hạn chế bệnh, kỹ thuật phổ biến nhất đang
được nông dân áp dụng là phun thuốc trừ bệnh với 13-15 lần phun/ vụ cà
chua. Tuy nhiên, hiệu quả phun thuốc hóa học rất hạn chế do nhiều mẫu nấm
sương mai có khả năng kháng metalaxyl, hoạt chất chính trong các thuốc trị
bệnh sương mai.Với đặc thù này sản xuất cà chua luôn tiềm ẩn tính thiếu ổn
định và nguy cơ không an toàn vệ sinh thực phẩm cao. [3]
Những năm qua, trong nhiều chương trình, dự án chọn tạo giống rau,
các cơ quan thuộc Bộ Nông nghiệp & PTNT, trường đại học của Việt nam đã
đưa ra một số giống cà chua mới vào sản xuất. Giống cà chua phục vụ chế
biến PT18 (Viện nghiên cứu rau quả), Giống C95, VT3 ( Viện cây lương thực
& cây thực phẩm), các giống cà chua lai F1 : FM 20, FM29, lai số 4, lai số 9
(Viện nghiên cứu rau quả), HT21, HT144 (trường đại học nông nghiệp Hà
nội)...So với các giống cà chua truyền thống ( cà chua Ba lan, cà chua Pháp,
cà chua Hồng lan...) các giống mới tạo ra thể hiện vượt trội về năng suất và
chất lượng. Các giống mới được chọn tạo đều áp dụng công nghệ truyền
thống (conventional breeding) và chỉ chú ý đến biển hiện năng suất, chất
lượng quả... và tính chống chịu bệnh đồng ruộng. [9]
Trước thực trạng trên, Viện nghiên cứu đã thực hiện chương trình tạo
giống cà chua chống chịu bệnh sương mai bằng chỉ thị từ năm 2009. Qua đó,
một số dòng cà chua đã được tạo ra. Để tiếp tục chương trình chọn giống này,
chúng tôi xin được thực hiện đề tài: “Nghiên cứu đánh giá đặc điểm nông

sinh học của các dòng cà chua chống chịu bệnh sương mai chọn tạo bằng
chỉ thị phân tử”.


3

1.2. Mục đích nghiên cứu
Xác định được các dòng cà chua mang gene Ph3 đồng hợp tử, chống
chịu bệnh sương mai, và thích hợp mùa vụ cụ thể (đông xuân hoặc xuân hè).
1.3. Yêu cầu của đề tài
Để đạt mục đích trên, đề tài có các yêu cầu sau:
-Nghiên cứu kiểu gene và kiểu hình liên quan đến tính kháng bệnh
sương mai của các dòng cà chua
-Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học trong mùa vụ cụ thể của các dòng
cà chua
1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
1.4.1. Ý nghĩa khoa học
Kết quả thu được từ đề tài sẽ góp phần xây dựng phương pháp chọn tạo
giống cà chua chống chịu bệnh bằng chỉ thị phân tử đối với cà chua tại Việt nam
1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn
Xác định được dòng cà chua chống chịu bệnh sương mai với các đặc
điểm nông sinh học tốt để phục vụ sản xuất hoặc là nguồn vật liệu cho các
chương trình tạo giống tiếp theo.


4

Phần 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1.Tình hình sản xuất cà chua trong giai đoạn hiện nay

2.1.1.Tình hình sản xuất cà chua trên thế giới
Trong 3 năm liên tiếp 2006-2008 diện tích trồng cà chua trên thế giới
liên tục tăng từ 4,6 triệu ha lên 5,2 triệu ha nhưng sản lượng ổn định khoảng
130 triệu tấn, điều đó chứng tỏ rằng năng suất cà chua trong thời gian trên
không tăng, nguyên nhân của hiện tượng này có thể do các yếu tố thời tiết bất
thuận hoặc do dịch bệnh. Châu Á là châu lục có diện tích và sản lượng cà
chua lớn nhất (trên 60% của thế giới) (FAO) (Bảng 1). [2]
Bảng 1. Diện tích và sản lượng cà chua trên thế giới (1000ha – tấn)[17]
Năm 2006
Châu lục

Năm 2007
Diện
tích

Diện
tích

Diện
tích

Sản
lượng

Châu Phi

678

15.441

1.063

16.267

1.181

12.482

Châu Mỹ

527

23.914

522

26.245

509

24.854

Châu Á

2.855

68.485

2.948

69.660

2.954

71.499

Châu Âu

615

21.695

581

20.675

575

20.403

9

548

9

412

9

412

4.684

130.083

5.122

133.260

5.228

129.650

Châu Đại Dương
Tổng

Sản
lượng

Năm 2008
Sản
lượng

Theo FAO (2011) sản xuất cà chua tập trung ở một số nước chính là
Trung quốc (~ 1,5 triệu ha), Ấn độ, Ai Cập ( ~500.000 ha), tiếp theo là các
nước Italia, Mỹ, Thổ Nhĩ Kỳ, mỗi nước vài trăm nghìn ha.Trên thế giới, năng
suất cà chua trung bình đạt trên 30 tấn/ha (năm 2008: 33,54 tấn/ha, năm 2009:
34,82 tấn/ha). Mức độ chênh lệch về năng suất thể hiện rất rõ theo trình độ
khoa học công nghệ và vùng lãnh thổ. Cà chua tại Mỹ đạt năng suất cao nhất

(>80 tấn/ha), Italia, Brazil, Tân ban nha đạt năng suất 60-70 tấn/ha, Trung
quốc đạt 40-50 tấn/ha, Ấn Độ là ~ 20 tấn/ha. Tiêu dùng cà chua theo đầu
người cao nhất ở các nước Hy lạp, Ai cập (~100kg/người/năm), tiếp theo là


5

Italia, Thổ Nhĩ Kỳ, Cuba (60-70kg/ người/năm), Hàn Quốc, Nhật bản chỉ tiêu
thụ 9-10kg/người/năm.[3]
Theo Tổ chức Nông Lương Thế giới (FAO), năm 1999, trên thế giới có
158 nước trồng cà chua với diện tích 4.100.264 ha . Cũng theo FAO, diện tích
sản lượng năng xuất của cà chua năm 2009 trên thế giới như sau[17] :
Theo FAO, 2009: Diện tích: 4.544.525 (ha)
Năng suất: 339.719 (Hg/ha)
Sản lượng: 154.368.171 (tấn)
Bảng 2: Diện tích, năng suất và sản lượng cà chua của các châu lục trên
thế giới năm 2011[18]
Tên châu lục

Diện tích
(ha)

Năng suất
( Hg/ha)

Sản lượng
(tấn)

Châu Phi

942.436

175.695

1655476

Châu Mỹ

459.458

526.620

24196007,3

Châu Á

2.793.454

345.362

96475024

Châu Âu

529.444

404.725

21427908

Châu Úc

8935

408.274

364.793

Theo bảng trên năm 2011, châu Á có diện tích trồng cà chua và sản
lượng cà chua lớn nhất thế giới còn châu Úc và châu Mỹ có năng suất lớn
nhất. Diện tích trồng cà chua ở châu Á chiếm 60,67% diện tích trồng cà chua
trên toàn thế giới, nhưng năng suất chỉ chiếm 48,1% tổng năng suất trên thế
giới. Trong khi đó châu Âu chiếm 13,47% diên tích trồng cà chua trên thế
giới nhưng năng suất chiếm tới 19,42%.
Khoảng 150 triệu tấn cà chua đã được sản xuất trên thế giới trong năm
2009. Trung Quốc là nước sản xuất cà chua lớn nhất, chiếm khoảng một phần
tư sản lượng toàn cầu, tiếp theo là Hoa Kỳ và Ấn Độ. Các khu vực chế biến
tại California chiếm 90% lượng sản xuất ở Mỹ và 35% lượng sản xuất thế
giới. Trung Quốc vẫn đứng đầu về sản xuất cà chua trong những năm tiếp
theo . Dưới đây là năm quốc gia có sản lượng cà chua cao nhất trong năm
2011 [18].


6

Bảng 3.: Những nước có sản lượng cà chua cao nhất năm 2011 [18]
STT

Tên nước

Sản lượng (tấn)

1

Trung Quốc

48.576.853

2

Ấn Độ

16.826.000

3

Hoa Kỳ

12.624.700

4

Thổ Nhĩ Kỳ

11.003.400

5

Ai cập

8.105.260

Cà chua là loại rau cho hiệu quả kinh tế cao và là mặt hàng xuất khẩu
quan trọng của nhiều nước ở cả dạng ăn tươi và chế biến. Đứng đầu về tiêu
thụ cà chua là nước Mỹ, sau đó là các nước châu Âu. Năm 2008 Mỹ đã nhập
khẩu 1116340 tấn cà chua, tiếp theo là các nước Nga (628923 tấn), Đức
(1293840 tấn) [18].
Cà chua là một trong những loại rau cho hiệu quả kinh tế cao và là mặt
hàng xuất khẩu của nhiều nước trên thế giới. Lượng cà chua trao đổi trên thị
trường thế giới năm 1999 là 30,7 triệu tấn, trong đó cà chua ăn tươi chỉ từ 57%. Từ năm 2003 đến năm 2007 khối lượng cà chua xuất khẩu trên thế giới
tăng 30%. Mexico là nước đứng đầu trong xuất khẩu cà chua, năm 2007 khối
lượng xuất khẩu của nước này đạt 1,1 triệu tấn, chiếm hơn 50% khối lượng
xuất khẩu trên toàn thế giới.
2.1.2. Ở Việt Nam
Ở Việt Nam, cây cà chua được xếp vào các loại rau có giá trị kinh tế
cao, diện tích trồng cà chua lên đến chục ngàn ha, tập trung chủ yếu ở đồng
bằng và trung du phía Bắc. Hiện nay có một số giống chịu nhiệt mới lai tạo
chọn lọc có thể trồng tại miền Trung, Tây Nguyên và Nam Bộ nên diện tích
ngày càng được mở rộng. Nhiều giống cà chua lai ghép chất lượng tốt được
phát triển mạnh ở Đà Lạt, Lâm Đồng. Một số giống cà chua chất lượng đã
được xuất khẩu ra thị trường thế giới. Cà chua là cây du nhập vào Việt Nam
mới được hơn 100 năm nhưng đã trở thành một loại rau phổ biến và được sử
dụng ngày càng rộng rãi. Cà chua ở nước ta được trồng chủ yếu vào vụ đông
với diện tích khoảng 6800-7300 ha và thường tập chung ở các tỉnh thuộc đồng


7

bằng và trung du Bắc Bộ ( Hà Nội, Hải Dương, Vĩnh Phúc…), còn ở miền
Nam tập trung ở các tỉnh An Giang, Tiền Giang, Lâm Đồng [1].

Trong điều tra của TS Phạm Đồng Quảng và cs, hiện nay cả nước có
khoảng 115 giống cà chua được gieo trồng, trong đó có 10 giống được gieo
trồng với diện tích lớn 6259 ha, chiếm 55% diện tích cả nước. Giống M386
được trồng nhiều nhất khoảng 1432 ha, tiếp theo là các giống cà chua pháp,
VL200, TN002, Red Crown [6], [5].
Diện tích trồng trọt cà chua không ngừng được tăng lên, đặc biệt từ
năm 1996 đến năm 2001, diện tích trồng cà chua nước ta tăng nhanh từ 7500
ha lên 17,834 ha nhưng năng suất lại không ổn định. Hiện tại diện tích trồng
cà chua của Việt Nam dao động từ 20-26 nghìn ha nhưng năng suất vẫn còn
quá thấp, so với năng suất trung bình trên thế giới thì năng suất cà chua của
Việt Nam chỉ đạt khoảng 60-65% [7],[ 1].
Năng xuất cà chua nước ta trong những năm gần đây tăng lên đáng kể.
Năm 2008, năng xuất cà chua của cả nước là 216 tạ/ha bằng 87,1% năng suất
trên thế giới (247,996 tạ/ha). Vì vậy sản lượng cả nước đã tăng rõ rệt (từ
118523 tấn năm 1996 đến 535438 tấn năm 2008 [7].
Bảng 4: Diện tích, năng suất, sản lượng cà chua của Việt Nam từ năm
2004 đến năm 2008 [7]
Năm

Diện tích (ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (tấn)

2004

24644

172

424126

2005

23566

198

446124

2006

22692

196

450426

2007

23283

197

458214

2008

24850

216

535438

Theo FAO (2009), diện tích trồng cà chua của nước ta là 20.540 ha với
năng suất là 240,7 tạ/ha. Trong đó diện tích trồng cà chua của miền Bắc là
8399 ha, miền nam là 12.141 ha. Đồng bằng Sông Hồng (5765ha), Tây
Nguyên (6143 ha) và đồng bằng Sông Cửu Long (3411 ha) là nơi trồng nhiều
cà chua nhất [17].


8

Theo thống kê diện tích trồng cà chua của Việt nam năm 2010 là 21784
ha, năm 2011 là 23083 ha với sản lượng tương ứng là 550.000 tấn và 590.000
tấn, đạt năng suất bình quân trên 25 tấn/ha. Nhìn tổng thể theo các miền của
đất nước, các tỉnh phía Bắc có diện tích cà chua lớn nhất (khoảng 9000 ha ~
10000 ha), tiếp đến là các tỉnh miền Trung (7000 ha ~ 8000 ha), các tỉnh phía
Nam chỉ đạt 4000 ~ 5000ha. Nếu xét theo vùng sinh thái thì Đồng bằng sông
Hồng và khu vực Tây Nguyên có diện tích trồng cà chua lớn nhất, mỗi vùng
đạt trên 7000ha/ năm. Các tỉnh có diện tích trồng cà chua đạt trên 1000ha/
năm là Hà Nội, Hải Dương, Hải Phòng, Nam định, đặc biệt riêng Lâm đồng
đạt khoảng 6000ha/năm, đây cũng là tỉnh đạt năng suất cà chua cao nhất cả
nước (41,9 tấn/ha – năm 2011).
Mặc dù liên tục tăng trong nhiều năm qua (1996 đạt 15,74 tấn/ha, năm
2005 đạt 19,78 tấn/ha và hiện nay là trên 25 tấn/ha) nhưng năng suất cà chua
của Việt nam còn thấp dưới ngưỡng trung bình của thế giới. Về cơ bản sản
xuất cà chua của nước ta chỉ cung cấp tiêu dùng nội địa, vào một số thời điểm
còn nhập khẩu từ Trung Quốc. Mỗi năm một lượng nhỏ cà chua (khoảng vài

ngàn tấn) được các công ty (công ty Hội Vũ, công ty cổ phần chế biến thực
phẩm chất lượng cao Hải Hưng...) chế biến xuất khẩu. [9]
Năm 2011 công ty Syngenta đã điều tra 600 nông hộ sản xuất cà chua ở
cả 3 miền (bắc, trung, nam) về chi phí vật tư cho thấy khoảng 30% chi phí
giành cho thuốc sâu bệnh (trong đó thuốc trừ bệnh chiếm 2/3), mức chi này
tương đương với tiền mua phân bón. Điều đó phản ánh mức độ nguy hiểm của
dịch bệnh đang diễn ra ở các vùng sản xuất cà chua của nước ta.
Nhiệt độ thích hợp nhất để cà chua sinh trưởng là 22-240C nên ở các
tỉnh phía Bắc của nước ta cà chua được trồng trong 3 vụ: [8]
-Vụ sớm: gieo hạt cuối tháng 7, đầu tháng 8, trồng cuối tháng 8 – đầu tháng
9. Vụ này cà chua được trồng trên đất cao, thoát nước tốt, với các giống có đặc
điểm chính là chịu nhiệt và chống chịu bệnh xoăn vàng lá do virut gây ra.
-Vụ chính: Gieo hạt đầu tháng 9 đến đầu tháng 10, trồng đầu tháng 10
đến đầu tháng 11. Vụ này có diện tích lớn và có tiềm năng mở rộng trên đất
sau thu hoạch lúa mùa sớm. Cà chua trong vụ này đạt năng suất và chất lượng


9

cao nhất. Nhiều giống thích hợp trồng trong vụ chính. Vào giai đoạn thu
hoạch ( tháng 1- tháng 2) thường bị bệnh sương mai hại nặng.
-Vụ muộn: gieo hạt tháng 11 đến giữa tháng 12, trồng tháng 12 đến
cuối tháng 1. Trong vụ này, giai đoạn đầu vụ rất thích hợp cho bệnh sương
mai phát triển.
-Vụ xuân hè: Gieo hạt đầu tháng 2, trồng cuối tháng 2 đến đầu tháng 3.
Bệnh sương mai có thể xuất hiện ở đầu vụ, cuối vụ thường bị bệnh xoăn vàng
lá. Giống trồng trong vụ này có khả năng chịu nhiệt tốt sẽ cho năng suất cao.
Ở các vùng cao nguyên, khí hậu mát mẻ quanh năm (Sapa, Đà lạt, Mộc
châu...) cà chua có thể trồng trong nhiều thời vụ, nhưng trong mùa mưa rất dễ
bị bệnh sương mai.

2.2. Bệnh sương mai hại cà chua
Bệnh sương mai (late blight) gây hại bởi nấm Phytophthora infestans
là một trong những bệnh gây hại hủy diệt ở hầu hết các vùng cà chua và khoai
tây trên toàn thế giới [16]. Bệnh có thể hại trong mọi thời gian sinh trưởng
của .Nấm bệnh hại nhiều bộ phận của cà chua: thân, lá, quả và hạt[ 15]. Bệnh
có thể tiền ẩn trong đất, hạt giống, và phát tán được trong không khí. Lý do để
khẳng định mức độ nguy hiểm của bệnh này là:(1) bệnh có thể hủy hoại toàn
bộ cà chua chỉ trong vài ngày khi thấy xuất hiện trên đồng ruộng; (2) nấm
bệnh thường tồn tại với lượng rất thấp trên đồng ruộng do đó rất khó phát
hiện, thông thường khi thấy bệnh xuất hiện là thời điểm quá muộn để phun
thuốc phòng trừ, đồng thời hầu hết các isolate của nấm bệnh đều kháng thuốc
Metalaxyl, loại thuốc được coi là hiệu quả nhất đối với bệnh này; (3) mỗi vết
bệnh sương mai có thể sản sinh ra đến 300.000 bào tử 1 ngày làm cho bệnh
phát tán rất nhanh; (4) Chu kỳ sinh sản vô tính của nấm bệnh từ khi xâm nhập
vào mô ký chủ đến khi tạo thành bào tử phát tán ra môi trường chưa đến 5
ngày[26]. Hiện tại bệnh này thường được dùng thuốc hóa học để phòng trừ.
Thời gian phun thuốc dựa vào các bản tin dự báo thời tiết[28],[29]. Mặc dù đã
áp dụng biện pháp phòng trừ nghiêm ngặt nhưng thiệt hại do bệnh gây ra vẫn
rất đáng kể. Do thay đổi độc tính của nấm nên hiệu quả phòng trừ bằng thuốc
hóa học ngày càng ít tác dụng [26],[27]


10

A

B

C

Hình1: Bệnh sương mai hại cà chua
(A- hại trên lá, B- hại trên thân, C- hại trên quả)
Về dạng giới tính, nấm sương mai được chia làm 2 loại A1 và A2. Sinh
sản hữu tính chỉ xuất hiện khi có cả 2 loại giới tính. Loại hình sinh sản này tạo
ra Oospore cho phép nấm tồn tại lâu trong đất dù không xuất hiện cây ký chủ,
và có thể tạo ra tính độc rất nguy hiểm [25],[31]. Bệnh sương mai hại trên cả
cà chua và khoai tây. Trước những năm 80, phần lớn các giống khoai tây của
trồng tại Việt nam được nhập từ châu Âu, và chúng đều rất mẫn cảm với bệnh
sương mai. Nhưng trong nhiều năm gần đây việc giao lưu giống đặc biệt là
giống khoai tây được thiết lập với Trung Quốc. Giống khoai tây nhập khẩu từ
Trung Quốc chiếm 99% lượng giống nhập khẩu năm 2002 [32]. Tuy nhiên hệ
thống kiểm dịch với củ giống khoai tây nhập khẩu hầu như không được chú ý,
nên giống nhập khẩu từ Trung Quốc nhiễm rất nhiều nấm bệnh [33],[34].
Nghiên cứu đầu tiên về nấm sương mai tại Việt nam được báo cáo năm


11

1967[9]. Bệnh sương mai trở thành dịch hại nguy hiểm trên cà chua và khoai tây,
đã làm thất thu từ 5-50% [15]. Do thiếu giống chống chịu với bệnh sương mai,
nông dân thường dùng mancozeb, zineb, boocdo (Cu), metalaxyl để phòng trừ
dịch bệnh. Trong điều kiện mưa nhiều, ẩm độ cao, áp lực bệnh lớn nên thuốc
thường được phun với liều lượng cao, tần suất lớn (5-7 ngày/lần) [15].
Le và cs (2008) đã thu thập 597 mẫu nấm sương mai trên cà chua và
khoai tây của 9 tỉnh ở Việt nam cho thấy quần thể nấm sương mai ở Việt nam
thuộc dạng cũ (Old population- dạng giới tính A1), nhưng tính kháng metalaxyl
không đồng nhất, các mẫu phân lập ở Lâm đồng có tính kháng cao hơn.
Bọc bào tử động

Mô tế bào chết

Hình 2: Quá trình sâm nhập của nấm sương mai vào : A- Giống nhiễm
bệnh, B và C giống kháng bệnh (I-V là giai đoạn nẩy mầm của bào tử
động, VI- xâm nhập, VII tạo bọc bào tử) [35],[36]
Để thực hiện được quá trình xâm nhiễm, nấm sương mai cần tiếp xúc
với tế bào sống của cây ký chủ. Trong điều kiện ẩm độ cao, nhiệt độ thấp, bào


12

tử động (zoospore) sẽ nẩy mầm bắt đầu thực hiện quá trình xâm nhiễm. Đôi
khi quá trình xâm nhiễm có thể bắt đầu từ bọc bào tử động (sporangia). Tuy
nhiên tùy thuộc tính kháng bệnh của ký chủ sẽ ảnh hưởng tới hình thành bọc
bào tử động. Các giống kháng bệnh sẽ không hình thành bọc bào tử động, trái
lại các giống nhiễm bệnh sẽ tạo ra nhiều bọc bào tử, chúng sẽ phát tán để tiếp
tục quá trình xâm nhiễm mới [35],[36] .(Hình 2). Ở vùng nhiệt đới và Á nhiệt
đới phát tán bệnh bằng bọc bào tử động trong không khí nguy hiểm hơn nhiều
so với dịch bệnh từ tàn dư cây trồng và ký chủ [14]. Ngoài phụ thuộc vào kiểu
gene của ký chủ, tính kháng bệnh sương mai còn phụ thuộc vào tuổi lá. Các lá
già mẫn cảm với bệnh sương mai hơn lá non, nhưng tuổi cây ảnh hưởng
không rõ đến mức độ kháng bệnh [37]

Hình 3: Hình thái bộ phận sinh sản của nấm sương mai : Bọc bào tử
động (sporangia), bào tử động (zoospore), Oospore (tính từ trái qua phải)
2.3. Chọn tạo giống cà chua chống chịu bệnh sương mai
Các nỗ lực tạo giống cà chua kháng bệnh sương mai đã được thực hiện
khoảng trên 50 năm trước , kết quả là xác định được 2 gene kháng Ph1 và
Ph2 [38],[39] .Theo đó, gene Ph1 là gene trội có nguồn gốc từ nhóm cà chua
Lycopersicon pimpinellifolium, kháng chuyên tính với chủng nấm Race 0
[40].Gene Ph1 đã được đưa vào các giống cà chua ăn tươi: New Yorker, và cà

chua chế biến: Nova.
Ph2 là gene trội không hoàn toàn, cũng được tìm thấy trong nhóm cà
chua L. Pimpinellifolium[ 29]Mức độ thể hiện của gene Ph2 còn bị chi phối
bởi các yếu tố khác [ 42].Gene Ph2 được xác định có trong các giống cà chua
West Virginia 63, Legened, Centennial, Caline, Macline, Pieraline, Heline,


13

Fline, Piline, Pieralbo, Heinz 1706, Campbell 28, Flora Dade, Earlymech và
Europeel [38],[41]. Nghiên cứu tại trung tâm rau châu Á (AVRDC) đã phát
hiện ra trong mẫu giống L3708, thuộc nhóm L. pimpinellifolium có chứa
nguồn gene mới (Ph3) kháng bệnh sương mai [41]. Gene Ph-3 trên nhiễm sắc
thể 9 [19], kháng tốt với chủng Pi -16, trong khi đó gene Ph-1 và Ph-2 không
thể hiện tính kháng với chủng này.
Tính kháng bệnh sương mai còn được tìm thấy ở mẫu cà chua dại
LA1033 (L.hirutum) [27]. Tuy nhiên nhóm cà chua này có đặc điểm tự bất
hợp nên gặp khó khăn khi lai với giống cà chua trồng trọt. Các gene và QTL
kháng bệnh sương mai đã được lập bản đồ liên kết trên các nhiễm sắc thể
khác nhau (Hình 4).


14

Hình 4: Bản đồ liên kết các gene (QTL) liên quan đến tính kháng bệnh
sương mai của cà chua: LB-1 và LB-2 – QTL kháng bệnh sương mai
(Frary và cs, 1998); Ph1, Ph2, Ph3- gene kháng bệnh sương mai[38]


15

Tính kháng bệnh sương mai cũng được xác định liên quan đến một số
QTLs. Dựa trên tổ hợp lai từ loài Solanum lycopersicum x Solanum
habrochaites, các QTL kháng bệnh đã được xác định trên tất cả 12 nhiễm sắc
thể. Sáu QTL của BC-E (quần thể lai lại Solanum lycopersicum ) là lb1a,
lb2a, lb3, lb4, lb5, lb11b và hai QTL của BC-H (quần thể lai lại với Solanum
habrochaites) là lb5ab và lb6ab đã được phát hiện. QTL lb4 được lập bản đồ
trên NST số 4 gần chỉ thị TG609 với khoảng cách là 6,9 cM. QTL lb5b nằm
giữa TG69a và TG413 trên NST số 5, có vị trí gần nhất TG23, và QTL lb11b
lập bản đồ trên NST số 11 giữa CT182 và TG147 [36,40]. Mặc dù mẫu giống
thuộc loài Solanum habrochaites có tính kháng bệnh sương mai nhưng do
khác biệt di truyền rất lớn (quả chín xanh, sinh trưởng vô hạn, bất tự tương
hợp...) với Solanum lycopersicum (cà chua trồng) nên không được sử dụng
trong các chương trình tạo giống (hình 5). [43] đã xác định được gene Ph4
trên nhiễm sắc thể số 2 liên quan đến tính kháng bệnh sương mai từ mẫu
giống thuộc nhóm S.pimpinellifolium.

Hình 5. Mối quan hệ giữa các chi trong loài Solanum [35]


16

2.4.Lập bản đồ và chọn giống bằng chỉ thị phân tử
Các tính trạng được biểu hiện và di truyền theo định luật Menden đều
có thể được sử dụng như chỉ thị. Tùy theo mức độ phát triển của khoa học mà
khái niệm về chỉ thị ngày càng được mở rộng.
Chỉ thị kiểu hình: Thời kỳ đầu, các nhà chọn giống đã sử dụng các kiểu
hình liên quan với nhau và được xem như chỉ thị kiểu hình để chọn giống. Sax
(1923) đã xác định mối quan hệ giữa kích thước hạt và sắc tố vỏ hạt đậu rau
Phaseolus vulgaris, nhờ đó có thể chọn giống có kích thước hạt mong muốn

thông qua sắc tố vỏ hạt. Dạng chỉ thị kiểu hình này để lập bản đồ và chọn giống
trong nhiều thập kỷ. Sử dụng chỉ thị kiểu hình trong nghiên cứu gene và chọn
giống sẽ gặp một số khó khăn như tính trội, tương tác các hiệu ứng (trội x trội,
cộng x trội,...) [44] .Chỉ thị isozyme: Để khắc phục khó khăn khi dùng chỉ thị kiểu
hình, các chỉ thị isozyme đã được nghiên cứu trong những năm 70 và đầu những
năm 80. Trong giai đoạn này chỉ thị isozyme được dùng để lập bản đồ. Charles và
cs đã tìm được mối liên kết giữa tính kháng bệnh tuyến trùng rễ và dạng Isozyme
acid phosphatase, Aps-1. Mặc dù có rất nhiều thuận lợi hỗ trợ chọn giống nhưng
chỉ thị này rất hạn chế về số lượng và thường không có tính đa hình cao trong
nhóm kiểu gene có quan hệ họ hàng.
Chỉ thị phân tử (Chỉ thị DNA): Vào những năm 80 và đầu những năm
90 nhiều hạn chế của chỉ thị kiểu hình và chỉ thị isozyme đã được khắc phục
nhờ công nghệ chỉ thị DNA, đây được xem như mở ra kỷ nguyên mới cho
nghiên cứu về di truyền – chọn giống. Chỉ thị DNA xuất phát từ vùng nhỏ đặc
trưng của DNA tạo ra tính đa hình giữa các cá thể trong cùng loài hoặc giữa
các loài. Trong hai thập kỷ qua hàng loạt dạng chỉ thị phân tử đã được phát
triển. Trong số các loài cây trồng, cà chua được phát triển rất nhiều chỉ thị
phân tử. Hiện tại có trên 1000 chỉ thị RFLP, 148 chỉ thị SSR, 77 chỉ thị CAPS
đã được lập bản đồ trên 12 nhiễm sắc thể của cà chua. Phát triển và sử dụng
chỉ thị dựa trên phản ứng PCR (PCR- based marker) ngày càng tăng do thuận
tiện sử dụng, rẻ, nhanh hơn các chỉ thị truyền thống khác (RFLP, AFLP).
Tùy theo bản chất và kiểu biểu hiện mà chỉ thị DNA được chia thành
một số nhóm: hybridization - based marker, PCR - based marker, DNA


17

sequence - based marker. Chỉ thị DNA có thể tạo ra sự khác biệt giữa các kiểu
gene thông qua điện di và nhuộm với hóa chất (ethidium bromide hoặc bạc)
hoặc phát hiện bằng phóng xạ hoặc các probe đã đánh dấu màu. Chỉ thị DNA

có tác dụng nếu chúng phân biệt giữa các cá thể của cùng một loài hay khác
loài. Các chỉ thị này gọi là chỉ thị đa hình, trong khi những chỉ thị không phân
biệt được các kiểu gene gọi là chỉ thị đơn hình. Mặt khác, chỉ thị đa hình còn
được chia ra 2 nhóm là chỉ thị đồng trội và chỉ thị trội. Chỉ đồng trội cho
thấy sự khác biệt được các kiểu gene đồng hợp tử và dị hợp tử, trong khi đó
chỉ thị trội chỉ cho biết có gene quan tâm hay không. Chỉ thị đồng trội mới có
ý nghĩa trong chọn giống ở quần thể phân ly (Hình 6).

(A)

(B)

Hình 6. Biểu hiện của (A) chỉ thị đồng trội, (B) chỉ thị trội (P1, P2 – bố
mẹ, F1 = P1 x P2)[47]
Ở cà chua, lập bản đồ gene (QTL) kháng bệnh rất được quan tâm. Các chỉ
thị DNA đã được dùng để đánh dấu và lập bản đồ cho nhiều gene kháng bệnh.
Quần thể để lập bản đồ hầu hết sử dụng quần thể F2 hoặc quần thể lai lại BC1.
Mức độ liên kết giữa chỉ thị phân tử và gene kháng bệnh làm cơ sở cho việc tạo
giống thông qua phương pháp chọn giống bằng chỉ thị phân tử (MAS). Bản đồ
phân giải cao (high density map) của cà chua được lập đầu tiên năm 1991 [25].
Bản đồ này bao gồm 1030 chỉ thị RFLP và một số chỉ thị kiểu hình đế định vị
nhóm liên kết gene trên nhiễm sắc thể. Các chỉ thị trên bản đồ này có thể ứng
dụng trong bất kỳ quần thể nào trong loài Lycopersicon spp.
Chọn giống bằng chỉ thị phân tử là chọn lọc tính trạng dựa trên biểu
hiện của chỉ thị liên kết với tính trạng, nghĩa là chỉ thị liên kết được sử dụng


18

như là chỉ tiêu chọn lọc gián tiếp. Về mặt lý thuyết, MAS sẽ giảm giá, tăng

tính chính xác của quá trình chọn tạo giống. MAS cho phép chọn lọc các tính
trạng không phụ thuộc vào mùa vụ trồng, chọn lọc ngay trong giai đoạn vườn
ươm, không phải lây bệnh nhân tạo hay các phân tích khác. Đồng thời, chọn
lọc bằng chỉ thị phân tử không phụ thuộc vào tác động của các yếu tố môi
trường trong quá trình chọn lọc. Đối với các tính trạng có hệ số di truyền từ
thấp đến trung bình, MAS có ý nghĩa rất quan trọng. Để phối hợp nhiều gene
từ các nguồn khác nhau, MAS là công cụ vô cùng hữu ích.
Hiện nay, MAS là công cụ sử dụng thông thường trong tạo giống cà chua
với những tính trạng di truyền chất lượng (chọn giống chống bệnh dọc: héo
Fusarium, tuyến trùng, phấn trắng...) ở nhiều công ty giống (Monsanto, Syngenta,
Sakata...). Rất ít sử dụng MAS để chọn lọc các tính trạng di truyền số lượng. Mặc
dù MAS thể hiện nhiều thuận lợi nhưng vẫn bộc lộ một số khó khăn sau:
+ Chi phí nghiên cứu phát triển, đánh giá chỉ thị cao
+Không sẵn có các chỉ thị liên kết chặt với tính trạng mong muốn. Các chỉ
thị liên kết kém sẽ xuất hiện tần số trao đổi chéo lớn, chọn lọc kém chính xác.
+Không sẵn có các chỉ thị phân tử dựa trên PCR. Các chỉ thị RFLP và
AFLP không có tác dụng trong hầu hết các chương trình chọn giống.
2.5. Chỉ thị phân tử trong chọn giống chống chịu bệnh sương mai
Chunwongse và cs (2002) đã sử dụng quần thể F2 của cặp lai CLN657
(nhiễm bệnh) x L3708 (kháng bệnh) để khảo sát 120 mồi AFLP cho thấy 5
mồi có band đặc trưng cho nguồn gene kháng bệnh và 1 mồi có band liên
quan đến nguồn gene nhiễm bệnh. Cũng trong nghiên cứu này đã xác định
được 1 chỉ thị RFLP là TG591 (LOD =18,41) nằm trên nhiễm sắc thể 9 liên
kết với gene Ph3 (hình 7).