Nghiên cứu ứng dụng chiếu xạ nhằm tạo ra các dòng cà chua đột biến cho năng suất cao từ nguồn vật liệu của Cuba (luận văn thạc sĩ)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
----------

Ngô Thị Hà

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHIẾU XẠ NHẰM TẠO
RA CÁC DÒNG CÀ CHUA ĐỘT BIẾN CHO NĂNG
SUẤT CAO TỪ NGUỒN VẬT LIỆU CỦA CUBA

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2015

1


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 5
1.Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................... 10
2. Mục đích nghiên cứu ............................................................................... 11
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ................................................ 11
Chƣơng1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .......................................................... 12
1.1. Nguồn gốc, phân loại, đặc điểm và giá trị của cây cà chua ................. 12
1.1.1. Nguồn gốc ......................................................................................... 12
1.1.2. Phân loại thực vật ............................................................................ 12
1.1.3. Đặc tính thực vật ............................................................................ 714
1.1.4. Gía trị dinh dưỡng và ý nghĩa kinh tế ............................................... 16
1.2. Tình hình sản xuất cà chua trên thế giới và ở Việt Nam ..................... 18
1.2.1. Tình hình sản xuất cà chua trên thế giới .......................................... 18
1.2.2. Tình hình sản xuất cà chua ở Việt Nam ............................................ 20

1.3. Khái quát về các nghiên cứu sử dụng đột biến trong chọn tạo giống
cây trồng ...................................................................................................... 21
1.3.1. Ý nghĩa của đột biến trong công tác chọn tạo giống cây trồng ............ 21
1.3.2. Cơ sở di truyền của đột biến ................................................................ 23
1.3.3. Các tác nhân gây đột biến ................................................................... 25
1.4. Ứng dụng của phƣơng pháp gây đột biến trong nghiên cứu chọn giống.. 26

2


1.4.1. Những nghiên cứu trên thế giới ........................................................... 26
1.4.2. Những nghiên cứu ở Việt Nam .......................................................... 29
1.5. Ứng dụng các chỉ thị phân tử trong chọn giống cây trồng ......... 31
1.5.1. Khái quát về các loại chỉ thị phân tử trong chọn giống cây trồng . 31
1.5.2 Các nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn giống
cà chua ........................................................................................................ 40
Chƣơng 2. NỘI DUNG, VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN ...... 43
2.1. Nội dung nghiên cứu ............................................................................ 43
2.2. Vật liệu nghiên cứu .............................................................................. 43
2.2.1. Vật liệu thực vật……………………………………………………36
2.2.2. Hoá chất ............................................................................................ 43
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu...................................................................... 45
2.3.1. Phương pháp chiếu xạ gây đột biến.................................................. 45
2.3.2. Phương pháp đánh giá ngoài đồng ruộng ........................................ 46
2.3.3. Phương pháp tách chiết ADN tổng số............................................... 47
2.3.4. Phương pháp PCR............................................................................... 48
2.3.5. Điện di sản phẩm PCR ...................................................................... 49
2.3.6. Phương pháp nhuộm Ethidium Bromide với gel polyacrylamide .... 49
2.3.7. Phương pháp phân tích số liệu ......................................................... 50
Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................. 52

3


3.1. Xác định liều chiếu xạ thích hợp đối với hạt cà chua .......................... 52
3.2. Đặc điểm nông sinh học và khả năng sinh trƣởng, phát triển của các
giống cà chua thế hệ M1. ............................................................................ 55
3.2.1. Đặc điểm nông sinh học .................................................................... 55
3.2.2. Khả năng sinh trưởng của các giống cà chua thế hệ M1 ................. 58
3.3. Đánh giá khả năng sinh trƣởng, phát triển và chọn lọc những biến dị ở
quần thể M2................................................................................................. 61
3.3.1. Đánh giá khả năng sinh trưởng phát triển của quần thể M2 ........... 61
3.3.2. Chọn lọc các biến dị ở quần thể M2 ................................................. 64
3.5.Đặc điểm sinh trƣởng, năng suất và chất lƣợng của các dòng cà chua
đột biến ở quần thể M3 ............................................................................... 68
3.5.1. Đánh giá về chiều cao cây ở thê hệ M3 ............................................ 69
3.5.2. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng chiếu xạ
ở thế hệ M3 .................................................................................................. 71
3.5.3. Đánh giá chất lượng quả của các dòng chiếu xạ ở thế hệ M3 ....... 75
3.6. Đánh giá đa dạng di truyền của các dòng cà chua đột biến
ở thế hệ M3.................................................................................................. 77
KẾT LUẬN ................................................................................................. 86

4


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng đây là công trình nghiên cứu của tôi, Các số liệu,
kết quả nêu trong luận văn này là trung thực và chƣa từng đƣợc sử dụng

trong công bố trong các luận văn, luận án và công trình khoa học nào trƣớc
đây.
Tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn sử dụng trong luận văn
đều đã đƣợc ghi rõ nguồn gốc, đảm bảo trích dẫn theo đúng quy định.

Tác giả

Nguyễn Thị Huệ

5


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới PGS.TS. Lê Huy
Hàm và ThS. Đào Thị Thanh Bằng – Bộ môn Kỹ thuật di truyền – Viện di
truyền Nông nghiệp đã hƣớng dẫn tận tình và dìu dắt tôi trong suốt quá
trình tôi thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ nhân viên thuộc bộ môn Kỹ
thuật di truyền – Viện di truyền Nông nghiệp đã giúp đỡ tôi trong quá trình
làm luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trƣờng Đại học Khoa
học Tự Nhiên đã giúp đỡ, dạy bảo tôi trong quá trình học tập.
Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình và ngƣời thân đã tạo mọi điều kiện
và động viên tôi để tôi hoàn thành luận văn này.

6


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

CTAB:
ĐC:

Cetyl trimethylammonium bromide
Đối chứng

ADN:
Dntp:
EDTA:
EtBr:
FAO:

Axit Deoxyribonucleic
Deoxynucleotide Triphosphates
Ethylen Diamine Tetra Acetic acid
Ethidium Bromide
Tổ chức Nông lƣơng thế giới
(Food-Agricultural Organization)

Gy:

Gray

IAEA:

Cơ quan Năng lƣợng nguyên tử quốc tế

Kr:

Krad (Kilorad)

PCR:
TBE:
TE:

Polymerase Chain Reaction (Phản ứng chuỗi trùng hợp)
Tris - boric acid - EDTA
Tris – EDTA

7


DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ ĐỒ THỊ
Danh mục bảng:
Bảng 3.1. Ảnh hƣởng bức xạ tia gamma tới tỉ lệ nảy mầm
Bảng 3.2. Ảnh hƣởng của các liều chiếu xạ tới chiều cao cây con
Bảng 3.3. Một số đặc điểm nông học của quần thể M1
Bảng 3.4. Ảnh hƣởng bức xạ tia gamma đến sinh trƣởng quần thể M1
Bảng 3.5. Một số đặc điểm sinh trƣởng, phát triển của thế hệ M2
Bảng 3.6. Các chỉ tiêu chất lƣợng quả ở thế hệ M2
Bảng 3.7. Tỷ lệ đậu quả/hoa của các dòng cà cà chua thế hệ M2
Bảng 3.8. Năng suất của các dòng cà chua thế hệ M2 ( tấn/ha)
Bảng 3.9. Một sỗ chỉ tiêu chất lƣợng quả cà chua thế hệ M3
Bảng 3.10. Số alen thể hiện và hệ số PIC của 16 mồi SSR
Bảng 3.11. Tỷ lệ khuyết số liệu(M) và tỷ lệ dị hợp tử (H) của các dòng cà
chua
Bảng 3.12. Hệ số tƣơng đồng di truyền của các dòng cà chua
Danh mục các hình
Hình 3.1. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng bức xạ tia gamma tới tỷ lệ nảy mầm
Hình 3.2. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng bức xạ tia gamma tới chiều cao cây

con
Hình 3.3. Cà chua ở giai đoạn cây con
Hình 3.4a. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của tia gamma tới số cây sinh
trƣởng kém ở thế hệ M1
Hình 3.4b. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của tia gamma tới thời gian từ trồng
tới ra hoa 50% ở thế hệ M1

8


Hình 3.4c. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của tia gamma tới tỷ lệ sống sót đến
thời điểm thu hoạch ở thế hệ M1
Hình 3.5. Các dạng đột biến ở thế hệ M2
Hình 3.6. Đồ thị biểu diễn chiều cao cây của các dòng cà chua chiếu xạ thế
hệ M3
Hình 3.7a. Đồ thị biểu diễn số quả/cây của các dòng cà chua M3
Hình 3.7b. Đồ thị biểu diễn khối lƣợng trung bình quả cà chua thế hệ M3
Hình 3.7c. Đồ thị biểu diễn năng suất lý thuyết của các dòng cà chua chiếu
xạ thế hệ M3
Hình 3.8 . Ảnh điện di sản phẩm PCR mồi SSR 578 có 10 băng 3 alen
Hình 3.9. Ảnh điện di sản phẩm PCR mồi SSR 66 có 11 băng 4 alen
Hình 3.10. Ảnh điện di sản phẩm PCR mồi SSR 285 có 11 băng 5 alen
Hình 3.11. Ảnh điện di sản phẩm PCR mồi 96 có 11 băng 5 alen

9


MỞ ĐẦU
1.Tính cấp thiết của đề tài
Cà chua (Lycopersicon esculentum Mill ) là một loại rau ăn quả có giá

trị kinh tế và giá trị dinh dƣỡng cao, là một trong những loại rau ƣu tiên có
chiều hƣớng phát triển mạnh cả về chất và lƣợng. Chính vì vậy, sản lƣợng
cà chua trên thế giới luôn tăng mạnh. Theo thống kê của FAO (2006) sản
lƣợng cà chua đứng thứ hai trên thế giới sau khoai tây.
Cùng với sự phát triển của nền nông nghiệp thế giới, sản xuất nông
nghiệp ở Việt Nam đang trên đà phát triển dựa trên những tiến bộ về khoa
học kỹ thuật, đƣa cây trồng có giá trị cao vào canh tác nhằm tăng thu nhập
cho ngƣời dân, đặc biệt là loại cây trồng ngắn ngày nhanh cho thu hoạch
phù hợp với phƣơng thức sản xuất luân canh, có khả năng xuất khẩu và chế
biến công nghiệp nên cây cà chua là đối tƣợng đƣợc quan tâm và đặt lên
hàng đầu.
Trong những năm qua, các cơ quan chuyên môn, nhiều nhà khoa học đã
tập trung nghiên cứu cây cà chua theo nhiều hƣớng khác nhau, một trong
các hƣớng đã đƣợc các nƣớc ứng dụng rộng rãi là phƣơng pháp chọn giống
đột biến bằng phƣơng pháp chiếu xạ, một ứng dụng của kỹ thuật hạt nhân
trong nông nghiệp để cải tạo, nâng cao chất lƣợng của các giống cây trồng
đồng thời cũng phát triển các giống mới với đặc điểm sinh học đƣợc cải
tiến. Bằng phƣơng pháp chiếu xạ giúp rút ngắn thời gian chọn tạo giống so
với các phƣơng pháp chọn giống truyền thống đồng thời có thể tạo ra
những tính trạng quý chƣa có ở giống gốc. Chọn giống đột biến đóng góp
vai trò quan trọng trong việc cải tiến cây trồng nói chung và cà chua nói
riêng.

10


Trong những năm gần đây, sinh học phân tử đã phát triển mạnh mẽ.
Việc kết hợp sinh học phân tử và chọn giống đột biến đã chứng tỏ đó là
phƣơng pháp có hiệu quả. Kỹ thuật phân tử đƣợc sử dụng để lập bản đồ và
sàng lọc những chỉ thị phân tử liên kết với những gen đột biến để xác định

bản chất đột biến xảy ra trong khi chúng rất khó biểu hiện ra kiểu hình.
Đồng thời, điều đó cũng nhằm xây dựng chiến lƣợc trong việc sử dụng
những gen đột biến trong cải tiến giống. Việc kết hợp giữa kỹ thuật sinh
học phân tử với nghiên cứu gây tạo đột biến đƣợc thực hiện một cách chặt
chẽ, có thể cung cấp những phƣơng pháp nghiên cứu chính xác, hiệu quả,
nhanh và kinh tế hơn trong công tác cải tiến cây trồng theo hƣớng chọn
giống đột biến. Việc xác định các giống cà chua có năng suất cao đáp ứng
nhu cầu con ngƣời và giúp tăng thu nhập cho ngƣời nông dân là vấn đề cấp
thiết đƣợc đặt ra. Xuất phát từ thực tiễn trên chúng tôi tiến hành nghiên cứu
đề tài: “ Nghiên cứu ứng dụng chiếu xạ nhằm tạo ra các dòng cà chua
đột biến cho năng suất cao từ nguồn vật liệu của Cuba”.
2. Mục đích nghiên cứu
Tạo ra các dòng cà chua đột biến có năng suất cao bằng phƣơng pháp
chiếu xạ gây đột biến.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Từ kết quả nghiên cứu chúng tôi đƣa ra một số dòng cà chua có triển
vọng giúp tăng thu nhập cho ngƣời dân.
- Đề tài bổ sung thêm vào các tài liệu khoa học phục vụ cho công tác
giảng dạy và nghiên cứu.

11


Chƣơng1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Nguồn gốc, phân loại, đặc điểm và giá trị của cây cà chua
1.1.1. Nguồn gốc
Cà chua có nguồn gốc ở Pêru, Bolivia và Equado. Trƣớc khi Crixtop Côlông
phát hiện ra châu Mỹ thì ở Pêru và Mêhicô đã có trồng cà chua. Những loài cà
chua hoang dại gần gũi với cà chua trồng ngày nay vẫn tìm thấy ở dọc theo dãy
núi Andes (Pêru), Bolivia và Equado. Các nhà thực vật học De candolle (1884),

Mulle (1940), Luckuwill (1943), Brezney (1955)… đều thống nhất cho rằng cây
cà chua có nguồn gốc ở bán đảo Galapagos bên bờ biển Nam Mỹ, Pêru, Equado
và Chilê. Ngƣời trồng trọt đã thuần dƣỡng những giống cà chua quả nhỏ và dạng
hoang dại, những giống và loài hoang dại đƣợc mang từ nơi xuất xứ đến Trung
Mỹ , cuối cùng đến Mêhicô. [6]
Theo các tài liệu của châu Âu thì chắc chắn cà chua đƣợc ngƣời Aztec và
ngƣời Toltec mang đến. Đầu tiên ngƣời Tây Ban Nha đem cà chua từ châu
Âu về, rồi sau đó đƣa đến vùng Địa Trung Hải.
Đầu thế kỷ 18, cà chua đã trở lên phong phú, đa dạng nhiều vùng trồng
làm thực phẩm. Thời kỳ này cà chua lại từ châu Âu quay lại Bắc Mỹ. Cho
đến thế kỷ 19, cà chua trở thành loại thực phẩm không thể thiếu trong bữa
ăn thƣờng nhật và đƣợc trồng rộng rãi.
1.1.2. Phân loại thực vật
Cà chua thuộc họ Solanaceae, chi Lycopersicon. Tên khoa học là
Lycopersicon esculencum Mill. Theo tác giả Breznhev.D (1964)
Lycopersicon gồm 3 loài thuộc hai chi phụ
Subgenus 1- Eulycopersicon: các dạng cây một năm, quả không có lông,
màu đỏ hoặc vàng, hạt mỏng, rộng…..chi này gồm một loài L. Esculentum
Loài này chia làm 3 loài phụ.

12


+ ssp. Spontaneum Brezh: (cà chua dại): có hai biến chủng là var.
Racemigerum và var.Pimpinellifolium: hai biến chủng này thƣờng quả nhỏ,
hàm lƣợng chất khô cao, chống bệnh tốt và có giá trị để sử dụng làm vật
liệu khởi đầu cho chọn giống.
+ ssp. Subspontaneaum ( cà chua bán trồng): có 5 biến chủng là:
Var. Pruniform: Dạng quả mận
Var. purifomae: dạng quả lê

Var. cerasifomae: dạng quả anh đào
Var. Elongatum: dạng quả dài hay gọi là dạng quả nhót.
Var. Succenturiatum: dạng quả nhiều ngăn hạt.
Năm biến chủng này thân mập, quả rất nhỏ, dùng làm vật liệu chọn giống.
+ ssp. Cultum (cà chua trồng): gồm 3 biến chủng
Var. Vulgare: cà chua thƣờng
Var. Validum: dạng thân bụi.
Var. Grandiflium: dạng kiểu lá khoai tây.
Subgenus 2- Eriopersicon: chi phụ này gồm các loài dại, cây dạng một
năm hoặc nhiều năm, gồm các dạng quả có lông, màu trắng, xanh lá cây
hay vàng nhạt, có các vệt màu antoxian hay xanh thẫm. Hạt dày không có
lông màu nâu…chi phụ này gồm hai loài và các loài phụ.
+ Loài L. Peruvianum. Mill: loài này có nhiều biến dạng trong đó
có.

Var.

Cheesmanii

Riloey;

var.

Chessmaniifminor.C.H.Mull;

var.Dentatum Dum.
+ Loài L. Hirsutum Humb.et.Bonpl: loài này gồm hai loài phụ Var.
glabratum C.H. Mull và var. glandulosum C.H.Mull. có một vài tính trạng
có ý nghĩa trong chọn giống, các cơ quan sinh trƣởng phủ một lớp lông tơ.

13


1.1.3. Đặc tính thực vật
Cà chua là cây một năm. Tuy nhiên trong điều kiện tối ƣu nhất định cà
chua có thể là cây nhiều năm.
1.1.3.1. Hệ rễ
Cà chua có hệ rễ chùm, ăn sâu và phân nhánh mạnh, khả năng phát triển
rễ phụ rất lớn. Trong điều kiện tối ƣu những giống tăng trƣởng mạnh có hệ
rễ ăn sâu 1- 1,5m và rộng 1,5-2,5m. Vì vậy cà chua chịu hạn rất tốt. Khi
cây rễ chính bị đứt, bộ rễ phụ phát triển và phân bố rộng nên cây cũng chịu
đựng đƣợc điều kiện khô hạn.Trong quá trình sinh trƣởng, hệ rễ chịu ảnh
hƣởng lớn của điều kiện môi trƣờng nhƣ nhiệt độ đất, độ ẩm…ở nhiệt độ
đất thấp (14-160C) sự phát triển rễ chậm lại 15-20 ngày. Nhiệt độ đất cao
(>350C) rễ cà chua phát triển bị trở ngại và có thể bị chết.
1.1.3.2. Thân
Thân tròn thẳng đứng, mọng nƣớc, phủ nhiều lông, khi cây lớn gốc thân
dần dần hoá gỗ. Thân mang lá và phát hoa. Ở nách lá là chồi nách, chồi
nách ở các vị trí khác nhau có tốc độ sinh trƣởng và phát dục khác nhau,
thƣờng chồi nách ở ngay dƣới chùm hoa thứ nhất có khả năng sinh trƣởng
mạnh và phát dục lớn so với các chồi nách gần gốc. Tuỳ khả năng sinh
trƣởng và phân nhánh các giống cà chua đƣợc chia làm 4 dạng hình:
Dạng sinh trƣởng hữu hạn: chiều cao từ 65-120cm
Dạng sinh trƣởng vô hạn: Chiều cao cây từ 120->200cm, thân sinh trƣởng
mạnh
Dạng sinh trƣởng bán hữu hạn: Chiều cao cây 65-95cm
Dạng lùn: cây thấp, chiều cao cây dƣới 65cm, cây lùn mập, khoảng cách
giữa các lóng ngắn.

14

1.1.3.3. Lá
Lá cà chua là đặc trƣng hình thái để phân biệt giống này với giống khác.
Lá thuộc loại lá kép lông chim lẻ, mỗi lá có 3-4 đôi lá chét, ngọn lá có một
lá riêng gọi là lá đỉnh. Rìa lá chét đều có răng cƣa nông hay sâu tuỳ giống,
phiến lá thƣờng phủ lông tơ. Đặc tính lá của giống thƣờng thể hiện đầy đủ
sau khi cây có chùm hoa đầu tiên.
Số lá là đặc điểm di truyền của giống, nhƣng cũng bị ảnh hƣởng của
nhiệt độ trong quá trình hình thành. Khi hình thành 10 lá đầu tiên cần nhiệt
độ trung bình hơn 130C, hình thành 20 lá cần nhiệt độ trung bình ngày đêm
là 240C, nếu nhiệt độ thấp hơn 130C thì quá trình xuất hiện lá mới sẽ chậm
lại.
1.1.3.4. Hoa
Hoa mọc thành chùm, lƣỡng tính, tự thụ phấn là chính. Sự thụ phấn chéo
ở cà chua khó xảy ra vì hoa cà chua tiết nhiều tiết tố chứa alkaloid độc nên
không hấp dẫn côn trùng và hạt phấn nặng không bay xa đƣợc. Số lƣợng
hoa trên chùm hoa thay đổi tuỳ giống và thời tiết, thƣờng từ 5-20 hoa.
Màu sắc của cánh hoa thay đổi theo quá trình phát triển từ vàng xanh đến
vàng tƣơi rồi vàng úa. Hoa cà chua nhỏ, hoa đính vào chùm bằng một
cuống ngắn. Một lớp tế bào riêng rẽ hình thành ở cuống hoa, khi gặp điều
kiện không thuận lợi sẽ thúc đẩy quá trình hình thành tầng rời, lớp tế bào sẽ
khô héo và chết.
Cà chua có 3 loại chùm hoa: Đơn giản, trung gian và phức tạp.
Cà chua là loại cây có khả năng ra hoa nhiều nhƣng tỉ lệ đậu quả thấp,
đặc biệt khi gieo trồng trong những điều kiện bất lợi. Nguyên nhân rụng nụ,
hoa rất phức tạp song chủ yếu do hình thành tầng rời, lớp tế bào bị chết làm
cho hoa rụng khỏi chùm. Số hoa trên cây là đặc điểm di truyền của giống

15

nhƣng cũng chịu ảnh hƣởng của điều kiện ngoại cảnh, chất lƣợng dinh
dƣỡng không đầy đủ, kỹ thuật chăm sóc…..
1.1.3.5. Qủa
Qủa thuộc loại mọng nƣớc gồm: vỏ, thịt quả, vách ngăn và giá noãn. Qủa
cà chua đƣợc cấu tạo từ 2 đến nhiều ngăn. Số lƣợng quả trên cây là đặc tính
di truyền của giống và cũng chịu ảnh hƣởng của điều kiện ngoại cảnh, chất
lƣợng dinh dƣỡng không đầy đủ, kỹ thuật chăm sóc…
Số lƣợng quả thay đổi lớn từ 4-5 quả đến vài chục quả. Khối lƣợng quả
có sự chênh lệch đáng kể giữa loài và trong loài từ 2-3g đến 200-300g.
Trên cùng một giống cà chua, số lƣợng quả và khối lƣợng quả có sự tƣơng
quan nghịch: số lƣợng quả nhiều thì khối lƣợng quả nhỏ và ngƣợc lại. Số
lƣợng quả trên cây cũng tƣơng quan rất chặt đến năng suất. Đây cũng là
một trong những tính trạng quan tâm của các nhà chọn tạo giống.
Hình dạng quả cà chua thay đổi từ tròn, bầu dục đến dài. Vỏ quả có thể
nhẵn hoặc có khía. Màu sắc của quả thay đổi tuỳ giống và điều kiện thời
tiết, thƣờng màu sắc quả là màu phối hợp giữa màu vỏ quả và thịt quả.
Chất lƣợng quả cà chua đƣợc thể hiện qua các chỉ tiêu: cấu trúc quả, độ
rắn, tỉ lệ thịt/quả, tỉ lệ đƣờng/ axit và sắc tố quả. Sự cân bằng về đƣờng và
axit thể hiện hƣơng vị thích hợp.
1.1.3.6. Hạt
Hạt cà chua nhỏ, nhiều lông, màu vàng sáng hoặc hơi tối. Hạt nằm trong
buồng chứa nhiều dịch bào kìm hãm sự nảy mầm của hạt. Trung bình có
50-350 hạt trong quả, trọng lƣợng 1000 hạt là 2,5-3g.
1.1.4. Gía trị dinh dưỡng và ý nghĩa kinh tế
Cà chua là loại rau quả quý đƣợc sử dụng rộng rãi trên thế giới hơn 150
năm qua. Trong quả chín có nhiều chất dinh dƣỡng nhƣ đƣờng, vitaminA,
vitamin C và các chất khoáng quan trọng nhƣ Ca, Fe, P, K, Mg…[6]

16


Theo ED War, D.C Tigche LAAR (1989) thành phần hoá học trong quả
cà chua chín nhƣ sau:
- Nƣớc: 94 – 95%
-

Chất khô: 5 – 6% trong đó:

55% đƣờng; 21% chất khô hoà tan

trong rƣợu, protein, xenlulozơ, pectin, polysaccarit; 7% chất vô
cơ; 5% các chất khác.
Theo PGS.TS. Hồ Hữu An (2003-2006) cho thấy thành phần dinh dƣỡng
trong quả cà chua phụ thuộc rất nhiều yếu tố nhƣ thời vụ gieo trồng, giống
và các biện pháp kĩ thuật gieo trồng.
Cà chua còn đƣợc sử dụng về mặt thẩm mỹ và y học: Cà chua có thể
dùng để chống tiêu chảy, chữa bỏng nắng, giảm đau, làm lành vết thƣơng.
Cà chua còn làm thuốc tăng lực, bổ gan và chống xơ gan, sử dụng cà chua
hàng ngày giúp chúng ta tiêu hoá khi ăn nhiều mỡ động vật, trứng,
phomat…phòng đƣợc bệnh xơ cứng thành mạch. Phụ nữ dùng quả cà chua
đắp mặt hàng ngày làm cho da căng sáng, không nếp nhăn, chống lão
hoá.Trong cà chua còn chứa các amino axit (trừ triptophan), giá trị dinh
dƣỡng của cà chua rất phong phú vì vậy hàng ngày mỗi ngƣời sử dụng từ
100 – 200g cà chua sẽ thoả mãn nhu cầu vitamin cần thiết và các chất
khoáng chủ yếu. Lycopen có trong cà chua là chất chống oxi hoá tự nhiên
liên quan tới vitamin A đã đƣợc chứng minh có khả năng ngăn ngừa bệnh
ung thƣ tuyến tiền liệt, vì lycopen là chất có khả năng ngăn ngừa các gốc tự
do gây ung thƣ.

Cà chua còn dùng để làm tăng hƣơng vị của các món ăn và tạo cho món
ăn thêm hấp dẫn, cà chua có thể chế biến thành nhiều loại khác nhau nhƣ cà
chua cô đặc, nƣớc cà chua, cà chua nguyên quả đóng hộp, cà chua muối,
dầm dấm, làm salat, mứt…[7]

17


Cà chua không chỉ là cây rau có giá trị kinh tế cao, nó còn là mặt hàng
xuất khẩu của nhiều nƣớc trên thế giới. Tuỳ theo đặc điểm của từng vùng
sinh thái, tuỳ mùa vụ, một sào bắc bộ có thể cho thu nhập từ 1-3 triệu đồng.
Theo trung tâm khuyến nông quốc gia (31/03/2006) cà chua trái vụ ở Thực
Đạt (Hải Dƣơng) thu đƣợc 3-5 triệu/sào (80 triệu đồng/ha). Có thể nói cà
chua đã trở thành cây xoá đói, giảm nghèo cho ngƣời dân nơi đây.
1.2. Tình hình sản xuất cà chua trên thế giới và ở Việt Nam
1.2.1. Tình hình sản xuất cà chua trên thế giới
Cà chua đã trở thành một trong những cây trồng thông dụng và đƣợc
trồng phổ biến, rộng rãi trên khắp thế giới. Nghiên cứu lịch sử trồng trọt
cho biết đến tận thế kỉ thứ 19, cà chua vẫn chỉ đƣợc trồng nhƣ một cây cảnh
nhờ màu sắc đẹp của quả. Ngày nay, ngƣời ta đã biết ankaloid trong quả cà
chua là tomatin, một chất ít độc kể cả khi nó có hàm lƣợng rất cao. Bởi vậy,
sản xuất và sử dụng cà chua trên thế giới không ngừng tăng lên. Từ năm
1990 – 2001 diện tích trồng cà chua trên thế giới từ 2.868,443 ha tăng lên
3.745,299 ha và sản lƣợng từ 76.022,112 tấn tăng lên 100.259,346 tấn
nhƣng năng suất gần nhƣ không tăng. Phải chăng do những ứng dụng tiến
bộ kỹ thuật mới vào trồng trọt, chăm sóc cà chua chƣa nhiều.
Trong những năm gần đây diện tích, năng suất và sản lƣợng cà chua tăng
lên thể hiện qua bảng sau

18

Bảng 2.1. Tình hình sản xuất cà chua trên thế giới
Năm

Diện tích

Năng suất

Sản lƣợng

(nghìn ha)

(tấn/ha)

(nghìn tấn)

2000

3.750,176

27.192

101.975,637

2001

3.745,229

26.770

100.259,346

2002

3.998,219

27.005

107.972,098

2003

4.188,389

27.921

116.943,619

2005

4.570,869

27.222

124426,995

Nguồn:theo thông kê của FAO (2000-2006)
Thống kê của FAO cho thấy, diện tích cà chua trên thế giới năm 2005 đạt
4.570,869 ha tăng gấp 1,4 lần so với năm 1995.

Bảng 2.2: Sản lƣợng cà chua của thế giới và các nƣớc dẫn đầu
TT

Quốc gia

1

Thế giới

2

1995

2000

2003

2005

87.592,093 108.339,598 116.943,619

124.426,995

Trung Quốc

13.172,494

22.324,767

28.842,743

31.644,040

3

Mỹ

11.784,000

11.558,800

10.522,000

11.043,300

4

Thổ Nhĩ Kỳ

7.250,000

8.890,000

9.820,000

9.700,000

5

Ấn Độ

5.260,000

7.430,000

7.600,000

7.600,000

6

Italy

5.182,000

7.538,100

6.651,505

7.087,016

19


7

Ai Cập

5.034,179

6.785,640

7.140,198

7.600,000

8

Tây Ban Nha

2.841,100

3.766,328

3.947,327

4.651,000

9

Braxin

2.715,016

2.982,840

3.708,600

3.396,767

10

Iran

2.403,367

3.190,999

4.200,000

4.200,000

11

Mêhico

2.309,968

2.086,030

2.148,130

2.800,115

12

Hy Lạp

2.064,160

2.085,000

1.830,000

1.713,580

Nguồn:Thống kê của FAO (200-2006)
Qua bảng tổng kết cho thấy: Đến năm 2005 thì Trung Quốc vẫn luôn là
nƣớc đứng đầu trên thế giới về diện tích và sản lƣợng cà chua, tiếp theo là
Mỹ và Thổ Nhĩ Kỳ.
Có thể thấy rằng cà chua đang là mặt hàng nông sản đƣợc sản xuất chủ lực
ở các nƣớc ôn đới và á nhiệt đới.
1.2.2. Tình hình sản xuất cà chua ở Việt Nam
Ở nƣớc ta, cà chua đƣợc trồng trên 100 năm nay, diện tích trồng cà chua
hàng năm biến động 12.000 -13.000 ha. Theo thống kê sơ bộ năm 2005 thì
diện tích trồng cà chua cả nƣớc là 23.354 ha tăng 3,34 lần so với năm 2000
(6967 ha), với năng suất trung bình đạt 198 tạ/ha. Sản lƣợng đạt 462,435
tấn. Năng suất cà chua ở nƣớc ta nói chung còn thấp, chỉ khoảng 60-65%
so với năng suất bình quân của thế giới. Các vùng trồng cà chua lớn nhất ở
nƣớc ta là : Hải Dƣơng, Nam Định, Bắc Giang, Lâm Đồng… đây là những
vùng trồng cà chua đạt năng suất cao nhất cả nƣớc ( năng suất ≥ 200 tạ/ha).

20


Bảng 2.3. Diện tích, năng suất và sản lượng cà chua giai đoạn 2000-2005
Năm

Diện tích

Năng Suất

Sản lƣợng

(1000 ha)

(tạ/ha)

(1000 tấn)

2000

6,967

196,3

136,734

2001

11,492

156,4

179,755

2002

18,868

165,5

312,178

2003

21,628

164,1

354,846

2004

24,644

172,1

424,126

2005

23,354

198,0

462,435

Nguồn: Trích số liệu của tổng cục thống kê 2006
Ở nƣớc ta, cây cà chua sinh trƣởng và phát triển tốt nhất vào vụ đông,

mặc dù trong những năm gần đây có nhiều cố gắng trong công tác chọn
giống và công nghệ nhƣng vụ đông vẫn là vụ chính cho sản lƣợng và chất
lƣợng cao nhất.
Trong cả nƣớc có khoảng 22 giống cà chua chủ lực trong đó có 10 giống
đƣợc sử dụng nhiều nhất với tổng diện tích 6253 ha tƣơng đƣơng với 55%
diện tích cả nƣớc đứng đầu là giống M383 sau đó đến giống VL200,
Tn002, Cà chua Mỹ, cà chua balan, Red crow, T42, VI2910 và giống Trang
Nông.
1.3. Khái quát về các nghiên cứu sử dụng đột biến trong chọn tạo giống
cây trồng
1.3.1. Ý nghĩa của đột biến trong công tác chọn tạo giống cây trồng

21


Chọn tạo giống cây trồng là một ngành khoa học cải tiến di truyền của
thực vật vì lợi ích của loài ngƣời [32]. Để tạo ra nguồn biến dị mới với các
tính trạng mong muốn các nhà chọn tạo giống phải áp dụng nhiều biện pháp
khác nhau nhƣ chọn lọc, lai giống, tạo đột biến, gây đa bội thể và gần đây
nhất là áp dụng công nghệ sinh học trong chọn giống. Chọn lọc là phƣơng
pháp cơ bản của chọn giống. Tuy nhiên, phƣơng pháp chọn lọc chỉ đƣa lại kết
quả khi quần thể ban đầu đa dạng về kiểu gen. Kết quả của các phƣơng pháp
chọn lọc chỉ là thừa hƣởng những kho tàng biến dị có sẵn trong tự nhiên chứ
không phải là tạo ra đƣợc những biến dị mới.
Bằng các biện pháp lai tạo và gây đa bội thể thực nghiệm ngƣời ta đã làm
phong phú thêm nguồn biến dị trong tự nhiên. Một hiệu ứng đặc biệt nhận
đƣợc trong lai giống là ƣu thế lai biểu hiện ở thế hệ F1. Tuy nhiên ở cây trồng
do đặc điểm cấu trúc hoa và hệ thống sinh sản của chúng gây cản trở cho việc
áp dụng tạo giống ƣu thế lai (bất hợp lai, F1 không có khả năng sống, F1 bất
dục, sự suy nhƣợc của con lai). Bằng các phƣơng pháp này ta cũng chỉ mới sử

dụng một số ít gen trong hệ thống gen của một cơ thể thực vật quá trình chọn
lọc và lai tạo cũng phải trải qua một khoảng thời gian khá dài.
Đột biến là cơ sở của tiến hoá hình thành nên các giống cây trồng, vật nuôi
mới. Đột biến là một con đƣờng quan trọng dẫn đến việc làm tăng sự biến
dị trong cơ thể sinh vật, nó là sự biến đổi bất thƣờng về vật chất di truyền dẫn
đến sự biến đổi một hoặc nhiều tính trạng và có thể đƣợc di truyền cho thế
hệ sau. Đột biến gồm hai loại đột biến tự phát và đột biến nhân tạo.
Đột biến tự phát là dạng đột biến xảy ra một cách ngẫu nhiên trong tự
nhiên do những biến đổi thời tiết, khí hậu do những thay đổi về yếu tố địa lý
v.v… Trong tự nhiên những biến đổi đột ngột do những biến động thời tiết khí
hậu, địa lý làm cho sinh vật mới thích nghi hơn với điều kiện sống qua quá trình
tiến hoá hàng trăm, thậm trí hàng nghìn năm những giống cây trồng, vật nuôi

22


mới này hình thành những đặc tính khác biệt so với giống cũ. Đột biến tự phát
xảy ra trong tự nhiện có tần số rất thấp thƣờng 10-9 nghĩa là khoảng 10 triệu cá
thể mới xuất hiện một cá thể bị đột biến và không phải đột biến nào cũng có ý
nghĩa cho con ngƣời.
Đột biến nhân tạo: là đột biến xảy ra do các tác nhân (vật lý hoặc hoá học)
gây đột biến đƣợc thực hiện bởi con ngƣời vì mục đích chọn giống. Nhờ việc
sử dụng của các tác nhân gây đột biến ngƣời ta có thể tạo đƣợc các giống mới
trong một khoảng thời gian ngắn và trong một phạm vi thí nghiệm hẹp. Gây đột
biến là một phƣơng pháp để bổ sung nguồn gen trong chọn giống cây trồng.
Sau những năm 1995, cùng với sự bùng nổ thông tin của công nghệ
thông tin đã có sự tăng cƣờng trao đổi thông tin giữa các nhà khoa học về
việc không chỉ gây đột biến để cải tiến giống cây trồng mà còn ứng dụng
gây đột biến để khám phá gen kiểm soát những tính trạng quan trọng và tăng
sự hiểu biết chức năng và cơ chế hoạt động của chúng, mà còn giải mã

bản chất sinh học của những biến đổi trong chuỗi ADN, sự tự sửa chữa các
đột biến. Những nghiên cứu về đột biến đã có những thay đổi về lƣợng và
cả về chất, nghiên cứu tìm hiểu tận gốc những thay đổi trong chuỗi ADN do
những tác nhân đột biến gây nên. Thậm trí ngƣời ta có thể nghĩ đến gây bất
hoạt gen nhờ đột biến nhằm ức chế hoặc tạo ra một loại sản phẩm protein
mới dẫn đến thay đổi chất lƣợng của cây trồng.
1.3.2. Cơ sở di truyền của đột biến
Đột biến có thể xảy ra ở bất kỳ lúc nào và ở bất kỳ tế bào nào. Các tác động
lên kiểu hình có thể là những biến đổi nhỏ nhất mà chỉ có thể phát hiện bằng
các phƣơng pháp phân tích phân tử đến những biến đổi lớn dẫn đến thay đổi
những quá trình cơ bản của tế bào dẫn đến có thể làm chết tế bào hoặc cả cơ
thể.
Đột biến có thể phân chia theo nhiều cách khác nhau. Ở các sinh vật đa

23


bào, sự phân biệt quan trọng dựa trên các dạng tế bào đầu tiên xảy ra đột biến.
Những đột biến xuất hiện ở các tế bào hình thành giao tử đƣợc gọi là đột biến
gen nhân (germ- line mutations). Những đột biến xảy ra ở tế bào sinh dƣỡng
đƣợc gọi là đột biến tế bào sinh dƣỡng (somatic mutations) hay còn gọi là
đột biến soma. Đột biến soma có thể tạo ra một sinh vật vừa có các mô tế
bào đột biến vừa có các mô bình thƣờng. Hiện tƣợng này còn đƣợc gọi là đột
biến khảm. Đột biến tế bào sinh dƣỡng có thể không đƣợc di truyền cho thế
hệ sau. Đối với cây nhân giống vô tính thì tuỳ vào vị trí và phần trăm của
mô sinh dƣỡng ngƣời ta có thể phân lập đƣợc hai hoặc ba loại đột biến khác
nhau. Ở các loài thực vật bậc cao các đột biến soma có thể đƣợc nhân giống
vô tính do đó vẫn có thể giữ lại đƣợc các đột biến này [34].
Dựa vào sự thay đổi cấu trúc di truyền đột biến đƣợc phân thành hai loại đó
là đột biến nhiễm sắc thể và đột biến gen. Đột biến nhiễm sắc thể (NST) là

sự biến đổi về cấu trúc hoặc số lƣợng nhiễm sắc thể. Đột biến có thể xảy ra ở
một cặp NST nào đó hoặc ở toàn bộ các cặp NST. Loại đột biến này phát sinh
có thể là do các tác nhân của ngoại cảnh (do chất phóng xạ, hoá chất, sự biến
đổi đột ngột của nhiệt độ) hoặc những rối loạn của quá trình trao đổi chất
của nội bào dẫn đến sự phân ly không bình thƣờng của các cặp NST. Trƣờng
hợp NST trong tế bào sinh dƣỡng tăng lên thành bội số của n (nhiều hơn 2n)
đƣợc gọi chung là thể đa bội. Tế bào đa bội có lƣợng ADN tăng gấp bội,
quá trình tổng hợp các chất hữu cơ diễn ra mạnh mẽ do đó kích thƣớc tế
bào lớn hơn. Cơ thể đa bội thƣờng có cơ quan sinh dƣỡng to, phát triển khoẻ,
chống chịu tốt. Hiện tƣợng đa bội khá phổ biến ở thực vật và đã đƣợc ứng
dụng hiệu quả trong chọn giống cây trồng. Đột biến NST có các dạng mất
đoạn, đảo đoạn, lặp đoạn, chuyển đoạn.
Đột biến gen là những biến đổi về số lƣợng, thành phần, trật tự các cặp
nucleotide xảy ra tại một điểm nào đó trên phân tử ADN. Sự biến đổi về cấu

24


trúc phân tử của gen có thể dẫn tới biến đổi cấu trúc của một loại protein do
gen đó mã hoá và cuối cùng dẫn đến biến đổi ở kiểu hình. Ngoài những đột
biến gen xảy ra trên ADN của NST còn xảy ra đột biến ADN của các bào
quan nhƣ ty thể, lạp thể có thể gây ra những biến dị di truyền theo dòng mẹ.
1.3.3. Các tác nhân gây đột biến
Bằng chứng về các tác nhân ngoại cảnh có thể làm tăng tỉ lệ đột biến đƣợc
công bố vào năm 1927 bởi Hermann Muller, ông đã chứng minh tia X là
tác nhân gây đột biến ở ruồi giấm. Kể từ đó một số lƣợng lớn các tác nhân
gây đột biến đƣợc khám phá và đƣợc phân thành hai loại đó là tác nhân
vật lý và tác nhân hoá học [35].
Ngay từ những năm 1940 Auerbach và Robson dã khẳng định một số
hoá chất có khả năng gây đột biến. Trƣớc những năm 60 của thế kỉ XX trên

thế giới ngƣời ta mới sử dụng các tác nhân gây đột biến hoá học. Ngày nay có
đến hàng chục nhóm chất hoá học hoặc hàng ngàn dẫn xuất của chúng có khả
năng gây đột biến nhƣng nếu xét về phƣơng thức tác dụng chúng có thể đƣợc
chia thành năm nhóm nhƣ sau:
- Các chất kìm hãm sự tổng hợp của các bazơ nitơ, tham gia vào thành phần
axit nucleic dẫn đến việc hình thành các gốc không bình thƣờng gây ra sự đột
biến. Các chất này gồm có: coephin, ethyluretan, theobromin…
- Các chất đồng đẳng của bazơ nitơ nhƣ 5- bromuracil (đồng đẳng của
thymin), 2-aminopurin (đồng đẳng của adenin) tham gia vào thành phần DNA
cũng có thể gây đột biến.
-Các

hợp

chất

alkyl

hoá

nhƣ

EI

(ethyleneimin),

EMS

(ethylmethanesulfonate). Các hợp chất này có khả năng alkyl hoá các
nhóm phosphate trong phân tử ADN cũng nhƣ các bazơ purin hay

pyrimidine dẫn đến sự đột biến.

25