nghiên cứu hoàn thiện quy trình nhân nhanh một số giống mía mới nhập nội bằng phương pháp nuôi cấy mô tế bào

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
----------------*----------------

PHẠM THỊ THANH PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN QUY TRÌNH NHÂN NHANH
MỘT SỐ GIỐNG MÍA MỚI NHẬP NỘI BẰNG PHƯƠNG
PHÁP NUÔI CẤY MÔ TẾ BÀO

CHUYÊN NGÀNH: DI TRUYỀN VÀ CHỌN GIỐNG
MÃ SỐ: 60.62.01.11

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. HÀ THỊ THÚY

HÀ NỘI, 2015


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan bản luận văn là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự
hướng dẫn của TS. Hà Thị Thúy . Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là
trung thực. Kết quả nghiên cứu trong cuốn luận văn này chưa từng được công
bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Học viên

Phạm Thị Thanh Phương

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page i


LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Hà Thị Thúy, Viện Phó Viện
Di Truyền Nông Nghiệp Việt Nam tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện
cho tôi trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu này.
Các thầy giáo, cô giáo thuộc Ban đào tạo sau đại học, viện Khoa Học
Nông Nghiệp Việt Nam đã nhiệt tình giảng dậy và tạo mọi điều kiện cho tôi
hoàn thành khóa học.
Các cán bộ, kĩ thuật viên Phòng Thí Nghiệm Trọng Điểm CNTBTV,
Viện Di Truyền Nông Nghiệp đã tư vấn, hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt
quá trình làm luận văn.
Những lời động viên, khích lệ từ gia đình, sự chia sẻ, học hỏi, giúp đỡ
từ bạn bè cũng góp phần rất nhiều cho luận văn của tôi được hoàn chỉnh.
Tôi xin chân thành cám ơn.
Hà Nội, ngày 05 tháng 01 năm 2015
Học viên

Phạm Thị Thanh Phương

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page ii

MỤC LỤC
Lời cam đoan .................................................................................................. i
Lời cảm ơn ..................................................................................................... ii
Mục lục ......................................................................................................... iii
Danh mục chữ viết tắt .................................................................................. vii
Danh mục bảng biểu.................................................................................... viii
Danh mục hình vẽ .......................................................................................... x
Danh mục biểu đồ ......................................................................................... xi
MỞ ĐẦU ...................................................................................................... 1
1. ĐẶT VẤN ĐỀ............................................................................................ 1
2. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI ................................................ 3
2.1. Mục đích của đề tài ...................................................................................3
2.2 Yêu cầu của đề tài ......................................................................................3
3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ................................................. 3
3.1. Ý nghĩa khoa học.......................................................................................3
3.2. Ý nghĩa thực tiễn .......................................................................................4
Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................ 5
1.1. Đặc điểm sinh học, phân loại và di truyền học của cây mía Saccharum
officinarum liên quan đến quá trình nhân giống ..................................... 5
1.1.1. Nguồn gốc ...............................................................................................5
1.1.2. Phân loại ..................................................................................................5
1.1.3. Đặc tính di truyền nhiễm sắc thể ở mía và quá trình nhân giống .....6
1.1.4. Vấn đề sâu bệnh ở mía ..........................................................................8
1.2. Vai trò của giống mía và cơ cấu giống đối với sản xuất ........................... 8
1.3. Tình hình sản xuất mía đường trên thế giới và nước ta ............................ 9
1.3.1.Tình hình sản xuất mía đường trên thế giới .........................................9

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page iii

1.3.2. Tình hình sản xuất mía đường trong nước ........................................13
1.4. Những vấn đề đại cương về công nghệ cấy mô ...................................... 15
1.4.1. Các thành tựu của công nghệ tế bào nhân nhanh giống cây trồng
trên thế giới và trong nước ...................................................................15
1.4.2. Các hướng nghiên cứu cải thiện công nghệ vi nhân giống thực vật
.................................................................................................................16

1.4.3. Nuôi cấy mô mía và vấn đề tạo giống và nhân nhanh giống sạch
bệnh .........................................................................................................17
1.4.4. Nhân giống mía thông qua nuôi cấy mô sẹo và các ứng dụng khác
của nuôi cấy mô mía .............................................................................21
1.4.5. Bảo quản quỹ gen giống mía in vitro.................................................24
1.5. Công nghệ nhân giống mía bằng cấy mô và vấn đề nguyên liệu của công
nghiệp mía đường ................................................................................. 27
CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU29
2.1. Đối tượng, vật liệu, địa điểm nghiên cứu ............................................... 29
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ..........................................................................29
2.1.2 Vật liệu nghiên cứu ...............................................................................29
2.1.3 Địa điểm nghiên cứu .............................................................................29
2.2 Nội dung nghiên cứu .............................................................................. 29
2.3 Phương pháp nghiên cứu ........................................................................ 30
2.3.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm ............................................................30
2.3.2 Các phương pháp nghiên cứu .............................................................32
2.3.3 Các hóa chất và thiết bị sử dụng trong nghiên cứu ...........................36
2.3.4 Các chỉ tiêu theo dõi .............................................................................37
2.4 Phương pháp theo dõi và xử lý số liệu .................................................... 37
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 38
3.1. Tạo nguồn vật liệu ban đầu (Chồi cấp I) từ nuôi cấy đỉnh sinh trưởng và

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page iv


chồi nách .............................................................................................. 38
3.1.1. Khử trùng vật liệu ................................................................................38
3.1.2. Phản ứng của các giống mía khác nhau trên môi trường khởi tạo .39
3.2. Nhân nhanh các giống mía trên các môi trường nhân chồi khác nhau .... 41
3.2.1. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ BAP lên hệ số nhân
chồi ..........................................................................................................41
3.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của Kinetin phối hợp với BAP lên hệ số
nhân chồi ................................................................................................43
3.2.3. Nghiên cứu vai trò của nước dừa đối với quá trình nhân chồi .......46
3.2.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của trạng thái môi trường đến quá trình
hình thành chồi của các giống mía sau 4 tuần. ..................................48
3.2.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của dung tích môi trường lên quá trình
nhân chồi của 04 giống Br 3280, ROC26, MY5514, QĐ 29. ..........52
3.2.6. Nghiên cứu tương tác của các chồi trong cùng một cụm chồi đối
với sinh trưởng và đẻ nhánh của chồi nuôi cấy. ................................55
3.3. Nhân nhanh giống mía thông qua tạo mô sẹo ở lá non .......................... 57
3.3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của 2,4D đến quá trình hình thành mô sẹo
.................................................................................................................57

3.3.2. Nhân nhanh mô sẹo..............................................................................59
3.3.3. Nghiên cứu tái sinh cụm chồi từ mô sẹo ở các nồng độ BAP khác
nhau .........................................................................................................63
3.4. Nghiên cứu cải thiện môi trường tạo rễ và cây mía hoàn chỉnh.............. 67
3.4.1. Nghiên cứu vai trò của môi trường kéo dài chồi hay còn gọi là môi

trường tiền ra rễ đối với nhân giống mía. ...........................................67
3.4.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của NAA ở các nồng độ khác nhau lên quá
trình ra rễ của 04 giống BR3280, ROC26, MY5514, QĐ29............70
3.4.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ nuôi cấy đối với sự ra rễ .........75

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page v


3.5. Nghiên cứu đưa cây từ ống nghiệm ra ngoài vườn ươm ........................ 77
3.5.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của nền giâm đến khả năng phát triển của
cây con trên vườn ươm .........................................................................77
3.6. Tóm tắt quy trình công nghệ nhân nhanh giống mía đã được nghiên cứu
hoàn thiện ............................................................................................. 81
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .......................................................................... 82
1. Kết luận .................................................................................................... 82
2. Đề nghị ..................................................................................................... 83
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 84

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page vi


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Tên viết đầy đủ

Br 3280

Brazil 3280

CV %

Sai số thí nghiệm

Cs

cộng sự

NAA

Naphthaleneacetic acid

LSD0,5
MT
QĐ 29

Gía trị sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa tại mức 0.5.
Môi trường
Quế Đường 29

TB

Trung Bình

2,4D

2,4 dicholorophenoxyacetic acid

K(kinetin)

6-furfuryl aminopurine

Callus

Mô sẹo

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page vii


DANH MỤC BẢNG BIỂU
STT

TÊN BẢNG

TRANG

1.1 Tình hình sản xuất mía đường thế giới và Việt Nam từ 1990 - 2009

11

1.2 Top 20 quốc gia sản xuất mía đường thế giới năm 2008

12

1.3 Vùng sản xuất mía của Việt Nam

14

3.1 Tỷ lệ mô phân sinh mía bật chồi trên môi trường khởi tạo

39

3.2 Ảnh hưởng của BAP lên hệ số nhân chồi của các giống mía sau 4
tuần

42

3.3 Ảnh hưởng của kinetin đến hệ số nhân chồi của các giống mía sau 4
tuần

44

3.4 Ảnh hưởng của nước dừa tới quá trình nhân chồi của các giống mía
sau 4 tuần

46

3.5 Ảnh hưởng của trạng thái môi trường đến quá trình nhân nhanh chồi
của giống mía BR3280 sau 4 tuần nuôi cấy

49

3.6 Ảnh hưởng của trạng thái môi trường đến quá trình nhân nhanh chồi
của giống mía ROC26 sau 4 tuần nuôi cấy

50

3.7 Ảnh hưởng của trạng thái môi trường đến quá trình nhân nhanh chồi
của giống mía MY5514 sau 4 tuần nuôi cấy

50

3.8 Ảnh hưởng của trạng thái môi trường đến quá trình nhân nhanh chồi
của giống mía QĐ29 sau 4 tuần nuôi cấy

51

3.9 Nghiên cứu ảnh hưởng của dung tích môi trường đến quá trình nhân
nhanh chồi của 4 giống mía Br3280, ROC26, MY5514, QĐ 29
sau 4 tuần nuôi cấy.

53

3.10 Ảnh hưởng của số chồi trong cụm chồi đến hệ số nhân chồi mía

55

3.11 Ảnh hưởng của 2,4D đến quá trình hình thành mô sẹo ở lá non cây
mía sau 4 và 8 tuần nuôi cấy
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

58
Page viii

3.12 Xác định môi trường thích hợp cho nhân sinh khối callus phôi hoá
của hai giống BR3280, ROC26

60

3.13 Xác định môi trường thích hợp cho nhân sinh khối callus phôi hoá
của hai giống MY5514, QĐ29

61

3.14 Ảnh hưởng của BAP đến quá trình tái sinh chồi mía BR3280,
ROC26, MY55-14 và Quế đường 29 sau 4 tuần nuôi cấy

64

3.15 Ảnh hưởng của BAP và Kinetin = 0,2mg/l lên quá trình nhân chồi
từ mô sẹo sau 4 tuần nuôi cấy

65

3.16 Nghiên cứu ảnh hưởng của BAP đến qúa trình kéo dài chồi của các
giống mía sau 2 tuần nuôi cấy

68

3.17 Nghiên cứu ảnh hưởng của BAP đến qúa trình kéo dài chồi của các
giống mía sau 2 tuần nuôi cấy

69

3.18 Ảnh hưởng của NAA và hàm lượng đường khác nhau đối với sự
hình thành rễ sau 2 tuần nuôi cấy BR3280, ROC26

72

3.19 Ảnh hưởng của NAA và hàm lượng đường khác nhau đối với sự
hình thành rễ sau 2 tuần nuôi cấy của hai giống MY5514, QĐ29

73

3.20 Ảnh hưởng của mật độ nuôi cấy đến sự ra rễ của chồi mía trên môi
trường lỏng sau 2 tuần nuôi cấy

76

3.21 Ảnh hưởng của nền giâm đến khả năng phát triển của cây con trên
vườn ươm của giống ROC26

78

3.22 Ảnh hưởng của nền giâm đến khả năng phát triển của cây con trên
vườn ươm của giống BR3280

78

3.23 Ảnh hưởng của nền giâm đến khả năng phát triển của cây con trên
vườn ươm của giống MY5514

79

3.24 Ảnh hưởng của nền giâm đến khả năng phát triển của cây con trên
vườn ươm của giống QĐ29

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

79

Page ix


DANH MỤC HÌNH VẼ
STT

TÊN BẢNG

TRANG

3.1 Phát sinh chồi từ chồi đỉnh của các giống ROC26 (a); My5514 (b);
Quế Đường 29 (c) và Br3280 (d)

41

3.2 Ảnh hưởng của BAP lên nhân chồi của các giống Quế đường 29,
ROC26, My5514 và Br3280 (từ trái sang phải)

43

3.3 Giống Br3280 trên môi trường nhân chồi có Kinetin

45

3.4 Phản ứng của giống My5514 trên môi trường có nước dừa (trái) và
không có nước dừa (phải)

48

3.5 Ảnh nhân chồi của các giống với mật độ 5 chồi/ cụm

57

3.6 Nhân nhanh mô sẹo phôi hóa ở các giống mía

63

3.7 Tái sinh chồi từ mô sẹo

65

3.8 Nhân chồi từ mô sẹo có bổ sung BAP và Kinetin 0,2mg/l

66

3.9 Ảnh hưởng của nồng độ NAA đến quá trình hình thành rễ sau 2 tuần
nuôi cấy

74

3.10 Bình nuôi cấy ra rễ mật độ 30 cây/bình

77

3.11 giống ROC26, MY5514 trên giá thể sau 30 ngày ra cây

81

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page x


DANH MỤC BIỂU ĐỒ
TÊN BIỂU ĐỒ

STT

TRANG

3.1 Ảnh hưởng của BAP lên hệ số nhân chồi của các giống mía sau 4 tuần

42

3.2 Ảnh hưởng của kinetin đến hệ số nhân chồi của các giống mía sau 4 tuần

45

3.3 Ảnh hưởng của nước dừa tới quá trình nhân chồi của các giống mía
47

sau 4 tuần

3.4 Ảnh hưởng của trạng thái môi trường lên quá trình hình thành chồi
của 04 giống Br 3280, ROC26, MY5514, QĐ29

51

3.5 Ảnh hưởng của dung tích môi trường lên quá trình nhân chồi của 04
giống Br 3280, ROC26, MY5514, QĐ 29.

54

3.6 Ảnh hưởng của số chồi trong cụm chồi đến hệ số nhân chồi mía

56

3.7 Ảnh hưởng của 2,4D đến nhân sinh khối callus

62

3.8 Ảnh hưởng của BAP và Kinetin = 0,2mg/l lên quá trình nhân chồi từ
mô sẹo sau 4 tuần nuôi cấy
3.9 ảnh hưởng của BAP đến quá trình kéo dài chồi của các giống

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

66
69

Page xi

1

MỞ ĐẦU
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Cây mía (Saccharum officinarum L.) là một trong những cây công
nghiệp có giá trị kinh tế cao, là nguyên liệu chính để sản xuất đường trên thế
giới và Việt Nam. Theo các nhà chuyên môn thì triển vọng của ngành trồng
mía ở nước ta rất lớn, do có những điều kiện thuận lợi để nâng cao năng suất
và sản lượng mía, đáp ứng đủ nhu cầu trong nước và xuất khẩu.
Định hướng đến năm 2015, phát triển ổn định diện tích mía cả nước
300 nghìn ha; đưa năng suất bình quân lên 65 tấn/ha; sản lượng mía nguyên
liệu 17,2 triệu tấn; sản lượng đường 1,75 triệu tấn, đáp ứng đủ nguyên liệu trong
nước và có thể dư thừa để xuất khẩu. Để duy trì và thúc đẩy tăng sản lượng mía,
từ nhiều năm nay, Cục Trồng trọt, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đã
xác định được 4 nhân tố quan trọng: giống mía, phòng trừ sâu bệnh, tưới tiêu, cơ
giới hoá canh tác, trong đó giống mía được đặt lên hàng đầu.
Việc ứng dụng công nghệ tế bào trong chọn tạo và nhân giống đã được
áp dụng rộng rãi trên quy mô toàn cầu từ nhiều năm nay do các ưu việt của
công nghệ này:
- Công nghệ tế bào nhân giống bảo đảm an toàn trong nhập nội giống
không mang theo nguồn bệnh.
- Công nghệ tế bào làm phục tráng, làm trẻ hoá, sạch bệnh, tăng năng
suất mía một cách đáng kể. Giống qua cấy mô năng suất tăng lên 10 -20% so
với giống trồng bằng ngọn chưa qua cấy mô (kinh nghiệm của Trung quốc,
Ấn độ, Đài loan, Israel, Pháp...). Xây dựng hệ thống giống và vùng nguyên
liệu mía mới bằng giống cấy mô sạch bệnh dịch. Nuôi cấy mô được coi là
một khâu thiết yếu trong hệ thống giống của công nghiệp mía đường ở nhiều
nước trên thế giới.

Ở nước ta, quy mô nghiên cứu chọn tạo giống nói chung còn yếu, nhất
là ở khu vực miền Bắc. Giống mía hầu hết là nhập nội kèm theo nhiều sâu
bệnh hại. Hệ thống nhân giống còn nhỏ lẻ, đứt quãng, không được coi như
một nhiệm vụ thường xuyên, chưa đạt đến quy mô pilot và chưa tạo được hệ
thống giống sạch bệnh cho công nghiệp mía đường. Nhiều giống mía tốt đang
sản xuất trên quy mô lớn nhưng đang thoái hóa mạnh, chưa có quy trình nhân
giống thích hợp cho các giống khác nhau. Giống mía cũ thoái hóa nhiều trong
sản xuất. Việc thay thế giống cũ bằng các giống mới xảy ra chậm chạp. Hệ
thống nhân giống mía chưa được tổ chức liên hoàn từ nghiên cứu nhân giống
trong phòng thí nghiệm đến sản xuất giống cấp I (Cây cấy mô, giống cấp I,
giống gốc), sản xuất giống cấp II (giống xác nhận), sản xuất giống thương
mại (giống cấp III). Chưa có sự phối hợp ổn định và hiệu quả giữa các phòng
thí nghiệm nhân giống với các công ty, các sở nông nghiệp và PTNT và với
nông dân.
Kinh nghiệm của hầu hết các nước trồng mía cho thấy vai trò quan
trọng của công nghệ nuôi cấy mô đối với nhân giống mía, giống qua cấy mô
năng suất tăng lên 20-30% so với giống trồng bằng ngọn. Nhiều nước và vùng
lãnh thổ như Trung Quốc, Ấn Độ, Đài Loan, Israel, Pháp, Australia... đều sử
dụng công nghệ nuôi cấy mô như một mắt xích ổn định, mang lại hiệu quả
kinh tế cao trong hệ thống giống. Nuôi cấy mô còn là biện pháp an toàn trong
cung cấp giống sạch bệnh, giảm chi phí thuốc hoá học, giúp cho việc nhập nội
giống và trao đổi nguồn gen. Đặc biệt, nhập nội giống hàng loạt có thể mang
các bệnh virus, nấm, vi khuẩn, trứng các loài sâu hại từ nước ngoài vào nước
ta, dẫn đến thoái hoá giống, giảm năng suất và tăng chi phí thuốc phòng trừ
sâu bệnh. Việc nghiên cứu nhân nhanh các giống mía mới bằng phương pháp
nuôi cấy mô phục vụ cho sản xuất mía đường ở Việt Nam là một đòi hỏi hết
sức bức bách của sản xuất.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 2


Chính vì thế chúng tôi đã tiến hành đề tài: “Nghiên cứu hoàn thiện
quy trình nhân nhanh một số giống mía mới nhập nội bằng phương pháp
nuôi cấy mô tế bào”.
Đề tài không chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu quy trình nhân nhanh các
giống mía bằng nuôi cấy mô mà còn xây dựng mô hình nhân giống có quy mô
lớn tại nhà máy mía đường nhằm khẳng định quy trình nhân giống có thể áp
dụng tốt trong sản xuất.
2. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI
2.1. Mục đích của đề tài
- Nghiên cứu quy trình công nghệ nhân nhanh các giống mía mới bằng
nuôi cấy mô.
- Tạo ra tập đoàn giống mía in vitro sẵn sàng cung cấp vật liệu giống
mới cho nhân giống sản xuất tại các vùng nguyên liệu mía khác nhau trong
nước.
- Tìm ra quy trình phù hợp nhất để nhân nhanh in vitro một số giống
mía có năng suất và chất lượng tốt.
2.2 Yêu cầu của đề tài
- Tìm ra quy trình phù hợp nhất để nhân nhanh in vitro một số giống
mía có năng suất và chất lượng tốt.
- Xác định được môi trường tạo rễ thich hợp nhất cho chồi invitro
- Xác định được giá thể thích hợp cho cây con ngoài vườn ươm
3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
3.1. Ý nghĩa khoa học
Nghiên cứu quy trình nhân nhanh thích hợp nhất với một số giống mía
mới nhập nội từ đó tìm ra công nghệ nhân nhanh các giống mía duy trì và
nhân nhanh các nguồn giống tốt phục vụ cho học tập và nghiên cứu khoa học.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 3


3.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Xây dựng quy trình công nghệ nhân nhanh giống mía mới bằng nuôi
cấy mô vào sản xuất giống tại công ty mía đường, đặc biệt là các nhóm giống
mía mới có năng suất và hàm lượng đường cao, thích hợp với điều kiện khí
hậu miền Bắc và Bắc Trung Bộ.
- Nuôi cấy mô làm trẻ hóa, sạch bệnh, tăng năng suất mía một cách
đáng kể
- Áp dụng có hiệu quả cao môi trường tiền ra rễ và môi trường lỏng
trong nhân nhanh giống mía ở nước ta.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 4


Chương 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Đặc điểm sinh học, phân loại và di truyền học của cây mía Saccharum
officinarum liên quan đến quá trình nhân giống
1.1.1. Nguồn gốc
Trong tác phẩm “Nguồn gốc của cây trồng” De Camdelle viết: “Cây mía
được trồng đầu tiên ở vùng Đông Nam Á, rồi từ đó qua châu Phi và sau là châu
Mỹ” (Humbert,1963).
Theo Trịnh Khương (1991) cây mía và đường thủ công Việt Nam đã từng
được sử dụng làm cống phẩm cho triều đình phong kiến phương Bắc, thời Hán

Cao Đế từ năm 206 TCN”. Hiện nay ở nước ta khắp từ Nam ra Bắc, từ miền
xuôi đến miền ngược, từ biên giới đến hải đảo, đâu cũng thấy mía dại. Nhiều nơi
mía dại sống thành quần thể xanh tốt (Trần Văn Sỏi, 1980; Nguyễn Huy Ước,
1994). Việt Nam nằm trong vùng có nhiều ưu thế cho phát triển mía (Trần Văn
Sỏi, 1980).
1.1.2. Phân loại
Nhiều tài liệu của nhiều tác giả về phân loại (Võ Văn Chi, Dương Đức
Tiến, 1978; Hoàng Văn Đức, 1982; Nguyễn Huy Ước, 1994; Lê Song Dự, 1997)
cho rằng các loài mía thuộc ngành thực vật hạt kín (Magnoliophyta), lớp một lá
mầm (Monocotyledneae), họ Gramineae, chi Saccharum, tên khoa học thường
gọi cây mía là Saccharum officinarum Linn (Martin, 1962).
Theo Brandes (1958), MulkheJee (1957), chi Saccharum bao gồm 6 loài chính:
- Saccharum officinarum phân bố rộng rãi ở khắp các vùng trồng mía trên thế giới.
- S. sinense chủ yếu trồng ở Trung Quốc.
- S.barberi được trồng ở Bắc Ấn Độ. S. edule trồng ở Tân Ghinê và
Melaneum.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 5


- Hai loài hoang dại là: S. robustum và S. spontaneum.
Các giống mía hiện nay đều là con lai phức tạp với những đặc tính tổng
hợp từ các loài mía trồng và mía dại khác nhau dưới đây:
- S. officinarum.
- S. barberi - mía Ấn Độ
- S. sinense - mía Trung Quốc
Hai loài mía dại:
- S. spontaneum

- S. robustum.
Các gen tích luỹ đường có nguồn gốc từ S. officinarum, S. Barbari và S.
Sinense. Loài dại S. spontaneum tham gia các tổ hợp lai với các gen chống chịu
bệnh và điều kiện môi trường khắc nghiệt, gen tiềm năng năng suất cao với sinh
khối lớn.
1.1.3. Đặc tính di truyền nhiễm sắc thể ở mía và quá trình nhân giống
Phương pháp nhân giống phụ thuộc rất nhiều vào đặc tính của hệ gen. Các
giống có số lượng nhiễm sắc thể lớn, lẻ và có mức bội thể lẻ thường phải duy trì
bằng phương pháp nhân giống vô tính do những rối loạn trong phân bào giảm
nhiễm. Mía là cây công nghiệp có số lượng nhiễm sắc thể cũng như sự biến
động di truyền nhiễm sắc thể rất lớn. Nghiên cứu tế bào cho thấy kích thước
nhiễm sắc thể ở mía thường nhỏ, nhưng số lượng nhiễm sắc thể rất lớn và rất
biến động, dễ thay đổi. Theo Bremer (1924, 1963) tất cả những loài mía đều là
thể đa bội (polyploide). Ông chỉ ra rằng bộ nhiễm sắc thể của S.officinarum là
2n = 80, các giá trị khác của bộ nhiễm sắc thể có được là do lai tạo giữa các
giống của S.officinarum với những giống của các loài mía khác nhau.
Bremer (1961) đưa ra giả thiết rằng có thể có 3 loại genom cơ bản ở mía
x=8, x=6 và x=10. Hầu hết ở các loài Saccharum, các giống và các dòng mía
hiện nay đều là các dạng đa bội thể và lệch bội thể của số lượng nhiễm sắc thể

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 6


cơ bản này. Ví dụ 2n=16x=128,v.v... Nói chung ở mía có sự biến dị rất lớn về số
lượng nhiễm sắc thể, thấp nhất là 2n=40.
1. Loài mía trồng cơ bản là S. officinarum, thường có 2n=80 nhiễm sắc
thể (Bremer 1924, Price 1960, Jagathesan et al 1976). Mặc dù vậy nhiều dòng có
nhiễm sắc thể dao động từ 2n=78 đến 2n= 120.

2. Các loài mía trồng khác: S. bariberi và S. sinense cũng có số lượng
nhiễm sắc thể biến động từ 2n=82 đến 2n=120, 2n=124 với rất nhiều dạng lệch
bội (Price,1965).
3. Loài dại S. robustum có số lượng nhiễm sắc thể 2n = 60, 63 – 70, 80,
92, 100 - 112 và thậm chí 2n=194 (Price, 1965).
4. Loài dại S. spontanerum có vùng phân bố địa lý lớn nhất trong các loài
Saccharum và có số lượng nhiễm sắc thể biến động rộng theo vùng sinh thái.
Nhóm phía tây (gồm Châu Phi và Địa Trung Hải) có 2n=112 => 2n= 128.
Nhóm phía đông (Nam Á và Thái Bình Dương) có 2n= 40 => 2n= 112. Nhóm
trung tâm (vùng Ấn Độ) có 2n=40 => 80 nhiễm sắc thể (Paje and Babu, 1960).
Sự biến động số lượng nhiễm sắc thể ở mía thường do ba nguyên nhân.
1. Do lai giữa các loài
2. Do một số dòng có tần số biến dị số lượng nhiễm sắc thể lớn trong quá
trình phân bào giảm nhiễm( Bremer, 1929 và Nain, 1968).
3. Do biến dị tế bào soma xảy ra trong quá trình nhân giống vô tính ở mía
(Jagathesan and Ratnambal 1967).
Các loại mía trồng và mía dại nói chung có 2 khả năng nhân giống: nhân
giống hữu tính bằng hạt và nhân vô tính, các đặc tính nhân giống này ở mía có
liên quan mật thiết với di truyền nhiễm sắc thể. Nhân giống hữu tính cho phép
lai chéo giữa các loài, tạo ra con lai, nhân vô tính, trong đó có nhân giống bằng
cấy mô bảo tồn các đặc tính sau lai.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 7


1.1.4. Vấn đề sâu bệnh ở mía
Theo thông báo của FAO gần đây (1993) hàng năm thiệt hại do sâu bệnh
gây ra với cây mía khá lớn, có khi tới 45% sản lượng. Theo kết quả điều tra của

ngành mía đường cho thấy: chỉ riêng sâu bệnh hại mía đã làm giảm sản lượng
đến 20% (Lương Minh khôi, Nguyễn Thị Diệp, 1995).
Sâu bệnh ảnh hưởng nghiêm trọng đối với ngành mía đường như: bệnh
than, bệnh fiji gây hại ở nhiều vùng trồng mía trên thế giới như Ấn Độ, Brazyl,
Indonexia, Đài Loan, Trung Quốc, Phillippine... (Heinz, 1987). Người ta đã tổng
kết có khoảng 118 bệnh ở mía, nhiều nhất là bệnh do nấm 64 bệnh, do virus 10
bệnh, vi khuẩn 6 bệnh, còn lại 38 bệnh do một loạt các tác nhân di truyền, yếu tố
môi trường gây ra.
Dựa vào tác nhân gây bệnh có thể chia làm 5 loại chính như sau:
* Bệnh do nấm.
* Bệnh do vi khuẩn.
* Bệnh do virus.
* Bệnh do sâu bọ và tuyến trùng.
* Bệnh do các tác nhân khác.
Đối với mía là cây sinh sản vô tính, các bệnh truyền nhiễm có thể lây lan dễ
dàng theo ngọn, nhất là bệnh do virus. Do vậy, biện pháp nhân giống bằng cấy mô
đã được áp dụng phổ biến để loại trừ nhiều bệnh nguy hiểm ở mía và bảo quản
nguồn gen khỏi lây bệnh bởi các vectơ truyền bệnh trong tự nhiên.
1.2. Vai trò của giống mía và cơ cấu giống đối với sản xuất
Trong sản xuất mía, giống mía giữ một vai trò hết sức quan trọng, là biện
pháp hàng đầu trong hệ thống kỹ thuật thâm canh tăng năng suất. Một giống mía
tốt thể hiện ở năng suất cây và hàm lượng đường cao, chống chịu những điều
kiện bất lợi của tự nhiên (sâu, bệnh, khô hạn, ngập úng...).

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 8


Trước khi có chương trình mía đường, hầu hết các giống mía ở nước ta là

lạc hậu với năng suất thấp. Do nhân giống vô tính bằng ngọn, dễ truyền bệnh từ
thế hệ này sang thế hệ khác, một vài giống mía tốt qua quá trình canh tác lâu dài
đã bị thoái hoá và giảm năng suất. Trong khi năng suất mía ở các nước đạt rất
cao. Như ở Hawaii bình quân thu hoạch 11,9 tấn đường/ha/năm, có khi đạt 24,2
tấn đường/ha/năm (Heinz, 1987). Do chọn được những giống tốt mà năng suất
mía ở Cu Ba tăng liên tục từ 50 lên 90 tấn/ha kể từ năm 1964 và tỷ lệ đường trên
mía đạt 13,5%. Nhờ tạo được những giống mía tốt, hiệu suất thu hồi đường trên
mía ở Australia đạt vào loại cao nhất thế giới với tỷ lệ mía/đường khoảng 1/7-8,
thậm chí chỉ 6 mía thu hồi 1 đường (S.I.I.S, 1984).
Các giống mía ROC của Đài Loan, các giống Quế đường của Trung
Quốc, các giống H62-4671, H50-7209 của Hawai, và các giống K84-69, K84200, K82-83, K88-92... của Thái Lan là những giống mới có năng suất và hàm
lượng đường cao, thích ứng rộng, hơn hẳn so với hầu hết các giống Việt Nam.
Do vậy, việc nhập và chọn lọc các giống mía mới từ nước ngoài và áp
dụng các biện pháp nhân giống nhanh, an toàn sâu bệnh là cấp bách đối với sản
xuất. Công tác giống mía bao gồm:
- Chọn và nhân nhanh những bộ giống mía thích hợp cho các vùng sinh
thái khác nhau, ví dụ, chọn giống chịu hạn cho vùng miền Đông Nam Bộ, chịu
úng phèn cho vùng Tây Nam Bộ, chọn giống chịu thâm canh cho các vùng đất tốt.
- Chọn cơ cấu giống mía phù hợp: Đối với từng vùng sản xuất bao giờ
cũng cần những nhóm giống: chín sớm, chín trung bình, chín muộn và cơ cấu
giống thích ứng theo từng thời vụ ( Nguyễn Tiến San, 1997).
1.3. Tình hình sản xuất mía đường trên thế giới và nước ta
1.3.1.Tình hình sản xuất mía đường trên thế giới
Thực trạng ngành mía đường thế giới: Ngành mía đường trên thế giới

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 9

phát triển khá lâu đời, vào khoảng thế kỷ thứ 16, khi sự khai thác đầu tiên được
hình thành ở Puerto Rico, rồi đến Cuba, nguyên liệu sản xuất đường chủ yếu lúc
này là cây mía, vì thế sản lượng đường thu được không cao. Cho đến thể kỷ thứ
19, khi chúng ta biết tinh lọc ra đường từ cây củ cải đường, đã mở ra một ngành
công nghiệp sản xuất đường ở Châu Âu. Từ đó, sản xuất đường đạt đượcnhiều
đột phá: từ khoảng 820,000 tấn vào đầu những năm đầu cách mang công
nghiệp,đến 18 triệu tấn trước chiến tranh thế giới I (1914 - 1918).
Hiện nay, trên thế giới, sản xuất đường đạt khoảng 160 triệu tấn/năm. Các
nước sản xuất đường lớn trên thế giới là Brazil, Ấn Độ, Thái Lan, Trung Quốc
chiếm 50% sản lượng và 56% xuất khẩu
Theo báo cáo mới nhất từ Hiệp hội mía đường thế giới ISO, sau 2 năm
nhu cầu tiêu thụ vượt tổng cung thế giới lên đến 15 triệu tấn, lượng đường tồn
kho đang ở mức rất thấp và phải cần ít nhất 2 năm để phục hồi lại mức tồn kho
trước đây.
Trong vụ mùa mới 2011-2012 bắt đầu từ tháng 10 sắp tới, lượng đường
thặng dư được dự báo chỉ đạt khoảng 779,000 tấn đường, sụt giảm mạnh so với
dự báo sẽ thặng dư khoảng 3 triệu tấn đường, nguyên nhân xuất phát từ sự sụt
giảm sản lượng bất ngờ tại Brazil
Nguồn cung đường trên thị trường thế giới dự báo tiếp tục giảm trong
năm 2011 do thời tiết xấu làm giảm sản lượng mía và củ cải đường. Công ty
tư vấn Kingmsan SA đã dự báo thị trường đường thế giới niên vụ 2010/11 sẽ
thiếu hụt 370.000 tấn khi sản lượng chỉ ở 165,14 triệu tấn còn tiêu thụ 165,51
triệu tấn.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 10


Bảng 1.1 Tình hình sản xuất mía đường thế giới và Việt Nam từ 1990 - 2009

Diện tích mía
Năm

Sản lượng mía

Năng suất mía

Thế giới Việt Nam
Thế giới
Việt Nam Thế giới Việt Nam
(triệu ha) (10.000 ha) (triệu tấn) (10.000 tấn) (tấn/ha) (tấn/ha)

1990

17,079

13,080

1.053

541

61,7

41,3

1991

17,783

14,460

1.089

616

61,3

42,6

1992

18,152

14,650

1.116

644

61,5

43,9

1993

17,293

14,340

1.030

608

59,6

42,4

1994

17,592

16,660

1.090

755

61,9

45,3

1995

18,578

22,480

1.172

1.071

63,1

47,6

1996

19,418

23,700

1.223

1.137

63,0

48,0

1997

19,295

25,700

1.252

1.192

64,9

46,4

1998

19,318

28,300

1.276

1.384

66,0

48,9

1999

19,206

34,420

1.282

1.776

66,7

51,6

2000

19,416

30,230

1.257

1.504

64,8

49,8

2001

19,635

29,070

1.267

1.466

64,5

50,4

2002

20,389

32,000

1.335

1.712

65,5

53,5

2003

20,673

31,320

1.379

1.685

66,7

53,8

2004

20,266

28,610

1.341

1.565

66,2

54,7

2005

19,892

26,630

1.322

1.495

66,4
56,1
Nguồn: FAOSTAT, 2011.

Sản lượng mía thế giới tăng trước tiên do phát triển diện tích. Trong thế kỷ
XX, nhất là ở nửa sau thế kỷ, nhiều nước ở Châu Á, Châu Phi, Nam Mỹ phát
triển diện tích trồng mía và công nghiệp đường để thỏa mãn nhu cầu trong nước
và tìm cơ hội xuất khẩu, nhất là sau khủng hoảng thiếu đường năm 1974. Trong

4 thập kỷ cuối thế kỷ XX, mỗi thập kỷ diện tích mía thu hoạch trên thế giới tăng
bình quân hơn 2,5 triệu ha.
Ngành mía đường thế giới rất xem trọng công tác nghiên cứu khoa học và

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 11


chuyển giao tiến bộ kỹ thuật và việc tiến hành các thí nghiệm nghiên cứu về cây
mía trên đồng ruộng đã được con người tiến hành từ rất sớm ở Theo thống kê
của Tổ chức Nông Lương Liên Hợp Quốc (FAO, 2011), hiện nay có 111 quốc
gia và vùng lãnh thổ trên thế giới trồng mía và chế biến đường từ mía, hàng năm
sản xuất được 1.683 triệu tấn mía. Sản lượng mía toàn thế giới năm 2009 gấp
3,75 lần sản lượng năm 1961. Trong đó tăng nhiều nhất là vùng Nam Mỹ với
7,73 lần, chiếm 47,65% sản lượng thế giới, tiếp đến là Châu Á với 3,48 lần,
chiếm 35,76% sản lượng thế giới, trong khi đó sản lượng mía ở Châu Âu năm
2009 giảm chỉ còn 1,63% sản lượng năm 1961.
Bảng 1.2 Top 20 quốc gia sản xuất mía đường thế giới năm 2008
TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

Sản lượng mía (tấn)
Quốc gia
Brazil
645.300.182
Ấn Độ
348.187.900
Trung Quốc
124.917.502
Thái Lan
73.501.610
Pakistan
63.920.000
Mexico
51.106.900
Colombia
38.500.000
Úc
32.621.113
Argentina

29.950.000
Philippines
26.601.400
Indonesia
26.000.000
Guatemala
25.436.764
Mỹ
25.041.020
Nam Phi
20.500.000
Ai Cập
16.469.947
Việt Nam
16.128.000
Cuba
15.700.000
Venezuela
9.448.162
Peru
9.395.959
Ecuador
9.341.095
Nguồn: Tổ chức Nông - Lương Liên Hiệp Quốc (FAO, 2009)

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 12

1.3.2. Tình hình sản xuất mía đường trong nước
+ Sản xuất mía đường tại Việt Nam
Ngành sản xuất đường tại Việt Nam đã có từ lâu đời, từ khi người dân
chúng ta biết làm nên mật mía từ cây mía, nhưng ngành công nghiệp mía đường
tại Việt Nam chỉ mới bắt đầu phát triển vào đầu những năm 1990, vẫn còn rất
non trẻ và khá lạc hậu. Cho đến giai đoạn hiện nay ngành mía đường tại Việt
Nam vẫn chưa phát triển mạnh để có thể trở thành ngành công nghiệp chủ lực
của nền kinh tế.
Nước ta sản xuất 3 loại đường chính:
- Đường tinh luyện RE hay còn gọi là đường cát trắng
- Đường vàng RS
- Đường xay (hay đường thô)
Đặc trưng của ngành mía đường Việt Nam là có tính thời vụ, thường chủ
yếu thu hoạch, vận chuyển và sản xuất trong thời gian khoảng 5 tháng (tháng 11
đến tháng 4 năm sau), sau đó tồn kho thành phẩm để bán cho các tháng còn lại
trong năm. Vì vậy nên chi phí tồn trữ hàng hóa này rất cao và giá thành sản
phẩm khá cao. Hiện tại, sản xuất đường trong nước mới chỉ đáp ứng được
khoảng 70% nhu cầu tiêu thụ, phần còn lại chủ yếu nhập khẩu từ Trung Quốc và
Thái Lan. Thị phần tiêu thụ hiện nay ngoài SBT, LSS, BHS và NHS, trên thị
trường đường còn có Công ty đường Quảng Ngãi và Công ty đường Cần Thơ là
các công ty lớn có sức cạnh tranh cao. Phần còn lại của thị trường là các công ty
đường nhỏ chiếm dưới 2% thị phần và các doanh nghiệp nhập khẩu đường để
kinh doanh chiếm dưới 2% thị phần.
Theo báo cáo của Cục trồng trọt, Bộ NN và PTNT diện tích trồng mía ở
nước ta tăng khá mạnh. Đến cuối vụ 2011/2012 diện tích vùng trồng cả nước đạt
khoảng 283,2 nghìn ha, tăng 4,3% so với vụ trước đó. Năng suất mía bình quân
cả nước đạt 62,4 tấn/ha, sản lượng mía cả nước đạt 17,5 triệu tấn, tăng so với vụ

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 13