Chương 1. giáo trình chọn giống

Chương 1:
MỞ ĐẦU
I. MÔN HỌC CHỌN GIỐNG CÂY TRỒNG
I.1. Khái niệm và nội dung của môn học
I.1.1. Khái niệm môn học
Tên "chọn giống" của môn học được bắt nguồn từ tiếng Latin "selectio" có nghĩa là
tuyển chọn, chọn lọc.
Chọn giống cây trồng là một môn khoa học và nghệ thuật về sự thay đổi, cải thiện tính
di truyền của cây trồng để tạo ra giống mới và tổ chức sản xuất hạt giống, cây giống tốt phục
vụ cho sản xuất.
Khoa học chọn giống cây trồng là nghiên cứu các phương pháp chọn tạo ra giống cây
trồng mới nhằm đáp ứng yêu cầu ngày càng cao về năng suất, phẩm chất của các sản phẩm ở
những vùng sinh thái nông nghiệp khác nhau.
Nghệ thuật của chọn giống cây trồng là ở chỗ khả năng quan sát, óc phán đoán, bàn tay
điêu luyện của các nhà chọn giống phát hiện ra những biến dị có lợi gây dưỡng tạo ra những
loại hình tối ưu đem lại nguồn giá trị kinh tế cao, phục vụ cho đời sống vật chất, đời sống tinh
thần ngày càng cao của con người.
Cả một thời gian dài trong lịch sử sản xuất nông nghiệp công tác chọn giống chỉ giới hạn
trong việc dựa vào tính đa dạng của thực vật trong tự nhiên để tuyển chọn ra những dạng mong
muốn. Đó là phương pháp duy nhất để tạo ra giống vào thời kỳ ấy, nên nó rất thích hợp với từ
"chọn giống" đã được sử dụng.
I.1.2 Nội dung môn học
Nội dung của môn học chọn tạo giống là nghiên cứu các phương pháp để tạo ra giống
mới và đề ra các biện pháp để kiểm tra và sản xuất hạt giống tốt.
Nhiệm vụ của công tác giống cây trồng là tạo ra được các giống cây trồng mới có năng
suất cao và ổn định, có phẩm chất tốt, có khả năng thích nghi và khả năng chống chịu tốt đáp
ứng được yêu cầu của sản xuất nông nghiệp và yêu cầu của nền kinh tế quốc dân. Các giống này
phải có tính khác biệt, tính đồng nhất và tính ổn định, có giá trị canh tác và giá trị sử dụng. Mặt
khác nhiệm vụ của công tác giống cây trồng là sản xuất thật nhiều hạt giống tốt để đưa vào sản
xuất trên diện rộng. Các giống cây trồng trong quá trình trồng trọt có thể phát sinh biến dị xấu đi
hoặc tốt hơn. Nghiên cứu các phương pháp và kỹ thuật sản xuất hạt giống tốt nhằm đảm bảo

chất lượng hạt cao, tăng độ thuần di truyền, tăng hệ số nhân của giống, tránh cho giống không bị
lẫn tạp, sâu bệnh, làm tăng phẩm chất kinh tế và cải thiện đặc tính của giống; nghĩa là tạo điều
kiện phát triển các đặc tính tốt, hạn chế các biến dị xấu của giống.
Khoa học chọn giống hiện đại bao gồm những nội dung phong phú hơn. Con người không
những chỉ tuyển chọn những dạng đã có sẵn trong tự nhiên mà còn tiến tới sử dụng các biện
pháp nhân tạo như lai giống, gây đột biến, đa bội hóa, ghép gen v.v... để chủ động tạo ra những
nguồn vật liệu khởi đầu không hề có trong tự nhiên. Tuy vậy, công việc tuyển chọn với nhiều
1
phương pháp và kỹ thuật khác nhau vẫn là khâu phức tạp và chiếm nhiều thời gian nhất trong cả
quá trình chọn giống, vì hiện nay cũng như sau này không có một phương pháp nhân tạo nào chỉ
một bước tạo ngay được một giống hoàn chỉnh và ổn định. Cho đến ngày nay tất cả các giống
được tạo ra đều phải thông qua con đường chọn lọc. Vì lý do đó từ "Chọn giống" vẫn được giữ
lại trong ngôn ngữ của các nước với nghĩa rộng của nó, bao gồm việc tuyển chọn giống mới từ
những quần thể thực vật có sẵn trong tự nhiên hoặc những vật liệu khởi đầu nhân tạo. Như vậy
khoa học chọn giống là lý thuyết về chọn lọc theo nghĩa rộng của từ này.
Thông thường trong giai đoạn đầu của quá trình chọn giống số lượng vật liệu khởi đầu rất
lớn, sự đánh giá bằng các phương pháp khách quan, chính xác khó lòng thực hiện được đầy đủ,
nên nhà chọn giống phải đánh giá dựa theo sự hiểu biết và kinh nghiệm của bản thân, vì vậy
khoa học chọn giống còn mang tính chất nghệ thuật. Nghệ thuật của chọn giống được biểu hiện
qua mức độ nhạy cảm của nhà chọn giống trong việc phát hiện những khác biệt như có ý nghĩa
kinh tế giữa các cá thể cây trồng của cùng một quần thể.
I.2. Sơ lược lịch sử phát triển của chọn giống cây trồng
Việc chọn lọc thực vật đã xuất hiện và phát triển đồng thời với trồng trọt. Trong lịch sử
phát triển của chọn giống và trồng trọt dễ thấy có một quy luật chung là cải tiến một cách liên
tục điều kiện nuôi dưỡng của thực vật kèm theo việc tạo ra giống có khả năng sử dụng điều kiện
đó. Trong quá trình sản xuất của mình, hoạt động của con người không ngừng làm hoàn thiện
toàn bộ các cây đã được trồng trọt. Điều đó được thể hiện trong việc tạo ra các giống mới và tốt.
Lịch sử phát triển những biện pháp chọn lọc các giống mới của cây trồng có thể chia làm
ba thời kỳ là: thời kỳ chọn giống giản đơn, thời kỳ ra đời của các trung tâm chọn tạo giống và
thời kỳ phát triển của khoa học chọn tạo giống

I.2.1. Thời kỳ chọn giống giản đơn
Từ thời đại cộng sản nguyên thuỷ, con người đã biết thu lượm các cây tốt, hạt tốt mà họ
tìm thấy, họ không quan tâm đến việc cất giữ chúng mà chỉ sử dụng trực tiếp vào thức ăn. Khi
bắt đầu trồng trọt người nguyên thuỷ đã biết chọn lọc, giữ gìn và nhân những cây tốt. Người ta
đã xác định rằng ngay từ thời đại đồ đá mới con người đã bắt dầu áp dụng chọn lọc để tạo ra các
quần thể giống cây trồng và các loài động vật nuôi. Lịch sử của thời kỳ này diễn ra hàng vạn
năm. Chọn lọc do con người thực hiện được hoàn thiện dần dần và đã tạo ra được các loại cây
trồng hiện tại.
Khi khai quật các vùng cư trú của người cổ xưa người ta đã xác định được nhiều thứ
trong đó đã được trồng vào các kỷ của thời đại đồ đá, tức là vào khoảng 10 nghìn năm trước kỷ
nguyên của chúng ta. Trong khoảng 4 - 5 nghìn năm trước kỷ nguyên của chúng ta cũng đã gieo
nhiều loại cây trồng hiện tại. Vài nghìn năm trước đây các nhà chọn giống cổ xưa cũng đã tạo ra
được các loại cây ăn quả tuyệt diệu như nho. Những dẫn chứng quá khứ xa xưa của chúng ta đã
chỉ ra rằng trong thời cổ xưa con người cũng đã biết các biện pháp chọn giống.
Kết quả đạt được trong quá trình chọn giống giản đơn tuy rất chậm, nhưng thật là to lớn,
nhờ sự tích lũy qua hàng ngàn năm. Đó là sự hình thành các giống cây trồng quý giá từ những
loài cây hoang dại ít có giá trị kinh tế.
2
I.2.2. Thời kỳ ra đời của các trung tâm chọn tạo giống
Cùng với sự phát triển của nền văn minh nói chung và ngành trồng trọt nói riêng, kỹ thuật
chọn giống dần dần được nâng cao. Những chuyển biến lớn trong lĩnh vực chọn giống đã diễn
ra vào cuối thế kỷ XVIII. Trong giai đoạn này, sự phát triển mạnh mẽ của chủ nghĩa tư bản ở
các nước Tây Âu đã có ảnh hưởng lớn đến nông nghiệp. Sự ra đời của hàng loạt các trung tâm
dân cư và công nghiệp lớn đã làm gia tăng nhanh chóng nhu cầu lương thực và nguyên liệu cho
công nghiệp. Nhu cầu đó thúc đẩy sự phát triển của nông nghiệp tiến lên một giai đoạn mới với
quy mô rộng lớn trong lĩnh vực chọn giống gia súc và cây trồng.
Bên cạnh đó các thành tựu trong lĩnh vực thực vật học, phân loại thực vật, kỹ thuật hiển vi
v.v... đã có ảnh hưởng lớn đến sự phát triển của khoa học chọn giống.
Trong thời kỳ này các nhà chọn giống phương Tây đã đạt được một số kết quả trong việc
chọn giống lúa và nhiều loại cây trồng khác. Họ đã chỉ rõ ý nghĩa và kỹ thuật tuyển chọn. Ngoài

phương thức chọn giống dân gian vẫn được tiến hành rộng rãi, công việc chọn giống và sản xuất
giống trong giai đoạn này còn được các nhà chọn giống chuyên nghiệp đảm nhận.
Năm 1774, Trung tâm chọn giống "Vibnorin" được thành lập ở gần Paris đã có nhiều
đóng góp trong việc phát triển khoa học chọn giống trong giai đoạn đầu. Lần đầu tiên, trung tâm
này tiến hành đánh giá một cách có hệ thống các cây tuyển chọn từ những tổ hợp lai lúa mì giữa
các thế hệ con cháu của chúng. Đặc biệt trung tâm này đã thành công trong việc chọn giống củ
cải đường đã tạo ra được giống có hàm lượng đường cao gần gấp ba lần giống hoang dại. Thành
công này đã biến cây củ cải đường hoang dại thành một loại cây trồng có giá trị kinh tế cao. Kết
quả đạt được cho thấy tác dụng to lớn của chọn giống trong việc thay đổi đặc tính của cây trồng
theo hướng mong muốn của con người.
Tuy nhiên, so với nhiều ngành khoa học khác như toán, vật lý, hóa học thì khoa học chọn
giống phát triển vẫn còn chậm hơn rất nhiều, vì chưa có một cơ sở lý luận đúng đắn.
I.2.3. Thời kỳ phát triển của khoa học chọn tạo giống
Học thuyết Darwin ra đời vào nửa cuối thế kỷ XIX đã có ảnh hưởng quyết định đến sự
phát triển của khoa học chọn giống. Darwin đã tập hợp kinh nghiệm và kết quả của các nhà
chọn giống gia súc và cây trồng. Đặc biệt qua tác phẩm "Sự thay đổi của động vật và thực vật
trong điều kiện nuôi trồng" Darwin đã chứng minh chọn lọc chính là một nghệ thuật.
Thuyết tiến hóa sinh vật do Darwin đề ra đã trở thành nền tảng khoa học đầu tiên của
chọn giống, vì thực chất của việc chọn giống là thúc đẩy quá trình tiến hóa của cây trồng và gia
súc dưới tác động của con người theo hướng có lợi cho mình. Có thể nhận thấy dễ dàng ba
đường hướng chính của sự tiến hóa sinh vật, đó là: (1) Biến dị di truyền do gen; (2) Lai khác
loài; (3, Đa bội hóa.
Các phương pháp chọn giống cũng tác động theo các hướng trên, nên có tác dụng thúc
đẩy nhanh quá trình tiến hóa của cây trồng.
Năm 1886, một trung tâm chọn giống mới được thành lập ở Svalop, Thụy Điển. Chính ở
đây lần đầu tiên người ta đã áp dụng có kết quả trên quy mô lớn phương pháp tuyển chọn dòng
thuần đối với cây tự thụ phấn, mà cơ sở lý luận của nó mãi đến hàng chục năm sau mới được
3
W.L.Johansen phát hiện. Cho đến nay trạm chọn giống này vẫn là một trong những cơ sở chọn
giống nổi tiếng nhất Châu Âu.

Mặc dù những mầm mống đầu tiên của khoa học chọn giống đã hình thành trong các công
trình của những nhà khoa học cuối thế kỷ XVIII và trong thế kỷ thứ XIX, nhưng khoa học chọn
giống chỉ thật sự hình thành vào đầu thế kỷ XX khi cơ sở lý luận của nó là di truyền học ra đời.
Kể từ đó các phương pháp chọn giống được hoàn thiện nhanh chóng. Ngoài biện pháp lai giống
đã được áp dụng từ trước các phương pháp gây đột biến bằng tác nhân lý học và hóa học, đa bội
hóa v.v... được ứng dụng rộng rãi để tạo các nguồn vật liệu khởi đầu đã góp phần nâng cao
nhanh chóng hiệu quả của công tác chọn giống. Trong một chừng mực nhất định các nhà chọn
giống đã có thể tạo giống theo những mô hình mà yêu cầu của thực tiễn sản xuất đề ra. Công tác
chọn giống và sản xuất hạt giống đã tiến lên quy mô công nghiệp hóa ở các trung tâm nghiên
cứu và cơ sở sản xuất giống chuyên nghiệp. Việc chọn giống dân gian mặc dù vẫn còn tiếp tục
nhưng vai trò của nó ngày càng thu hẹp nhanh chóng do không còn đủ khả năng đáp ứng được
những yêu cầu ngày càng cao đối với giống của nền sản xuất nông nghiệp hiện đại.
Những thành tựu có ý nghĩa thực tiễn của Mitsurin ở Nga cũng như của Luther Burbank ở
Mỹ đã góp phần đưa khoa học chọn giống tiến thêm một bước đáng kể. Mitsurin đã tạo được
cho đất nước Liên Xô hơn 300 giống cây ăn quả có giá trị, Luther Burbank đã tạo được cho
nước Mỹ hơn 200 giống cây trồng trong đó có một số loài không có trong tự nhiên trước đó. Có
thể xem đó là những kỳ công trong lịch sử chọn giống. Mitsurin cũng như BurBank đã áp dụng
rộng rãi phương pháp lai kết hợp với việc tuyển chọn chặt chẽ các thế hệ con lai.
Mitsurin chỉ rõ là con người có khả năng hướng sự hình thành các giống theo những đặc
điểm và tính chất mong muốn. Phương châm của ông là: "Chúng ta không thể chờ đợi ân huệ
của thiên nhiên, nhiệm vụ của chúng ta là phải giành lấy chúng từ thiên nhiên".
Tổ chức và quy mô nghiên cứu về chọn giống cây trồng trên thế giới từ khoảng vài chục
năm trở lại đây đã có những bước phát triển lớn lao, theo xu hướng chung là các nhà chọn giống
đi chuyên sâu theo một chuyên môn hẹp, còn các cơ quan nghiên cứu về giống thì tập trung
những tập thể lớn gồm các nhà khoa học thuộc nhiều ngành chuyên môn khác nhau như di
truyền chọn giống, sinh lý, hóa sinh, bảo vệ thực vật, nông hóa, trồng trọt v.v... để cùng phối
hợp hoạt động theo một chương trình rộng lớn, thống nhất. Ngày nay những thành tựu mới về
giống là kết quả tổng hợp của nhiều ngành khoa học khác nhau, là công lao của những tập thể
các nhà khoa học thuộc nhiều lĩnh vực chuyên môn khác nhau. Ngoài sự phối hợp nghiên cứu
trong từng cơ quan, mối quan hệ hợp tác giữa các cơ quan nghiên cứu giống ở các nước khác

nhau trên thế giới cũng ngày càng được mở rộng. Chuyển biến trên đã mang đến những kết quả
lớn lao trong việc chọn tạo hàng loạt giống cây trồng mới có năng suất cao, với nhiều đặc tính
sinh học và kinh tế tốt, trong những khoảng thời gian ngắn kỷ lục. Những thành tựu của công
tác chọn giống đã được nhanh chóng phổ biến ra sản xuất và trong nhiều trường hợp đã vượt ra
khỏi phạm vi một quốc gia.
Tiêu biểu cho các cơ quan nghiên cứu về giống nói trên là Viện nghiên cứu Quốc tế về
ngô và lúa mì ở Mexico (CIMMYT), Viện nghiên cứu lúa Quốc tế ở Philippines (IRRI), Viện
trồng trọt toàn liên bang của Liên Xô (VIR), Trung tâm nghiên cứu và phát triển rau Á Châu
(AVRDC) v.v... Riêng Viện CIMMYT hàng năm đã tiến hành lai từ 3000 - 5000 tổ hợp lúa mì
4
mềm, 1500 - 2000 tổ hợp lúa mì cứng, 2000 tổ hợp Tricicale, 1000 tổ hợp đại mạch, chưa kể
các tổ hợp lai của bắp.
Bước phát triển rực rỡ của khoa học chọn giống đã mở đầu cho cuộc "Cách mạng xanh",
mang lại cho con người niềm hy vọng lớn lao trong việc tiến tới xóa bỏ vĩnh viễn nạn thiếu
lương thực và thực phẩm trên toàn thế giới.
Trong những năm gần đây, sự phát triển nhanh chóng của ngành kỹ thuật gen đã mở ra
một hướng chọn giống mới đầy triển vọng bằng cách chuyển từng gen hoặc từng đoạn nhiễm
sắc thể mong muốn từ loài này sang loài khác để tạo nên những giống mới mang các đặc tính tốt
của nhiều loài khác nhau. Mặc dù hiện nay khả năng này mới được thể nghiệm ở một số ít loài
vi sinh vật và cây trồng, nhưng người ta tin chắc rằng đó là tương lai của ngành chọn giống hiện
đại và sẽ bổ sung rất hiệu nghiệm cho các phương pháp lai hữu tính, gây đột biến, đa bội hóa đã
có.
Trong một tương lai không xa lắm, nền nông nghiệp của thế giới sẽ có những chuyển biến
lớn lao nhờ bước tiến nhảy vọt đang được phôi thai của khoa học chọn giống. Có thể nói là con
người đã và đang cướp quyền của tạo hóa trong việc tạo ra các loài cây trồng mới chưa hề có
trong tự nhiên.
I.3. Đặc điểm của môn học
Môn học chọn giống cây trồng bao gồm các đặc điểm sau đây:
(1). Chọn tạo giống liên quan chặt chẽ với di truyền học, sinh học phân tử và công
nghệ sinh học:

Di truyền học là khoa học nghiên cứu các quy luật về di truyền và biến dị của sinh vật.
Những luận điểm của di truyền học về tính di truyền của sinh vật, học thuyết về đột biến, về đa
bội thể, những khái niệm về kiểu gen và kiểu hình, về tính trội và tính lặn, về gen độc lập và gen
liên kết, về di truyền chất lượng và di truyền số lượng, về tính trạng đa gen và tính đa hiệu của
gen, về đồng hợp thể và dị hợp thể, về lai giống và ưu thế lai ... có ý nghĩa quan trọng đối với
công tác chọn tạo và sản xuất giống cây trồng. Vì vậy, muốn chọn giống có cơ sở khoa học,
muốn nhanh chóng tạo ra các giống cây trồng mới, người làm công tác chọn giống phải nắm
được các quy luật cơ bản của di truyền học.
Di truyền học đề ra cơ sở cho việc ứng dụng các phương pháp chọn lọc cá thể, lý luận
về lai giống và ưu thế lai, các lý luận về đa bội thể và đột biến, lý luận về chuyển đổi gen. Nhờ
sự phát triển của di truyền học, người ta đã đề ra các phương pháp mới để tạo ra các vật liệu
khởi đầu và các biện pháp điều khiển tính di truyền của sinh vật.
Do sự ứng dụng các phương pháp mới của di truyền hiện đại, công tác chọn tạo giống
ngày nay đã đạt được nhiều thành quả to lớn. Vì vậy, môn học chọn tạo giống lấy di truyền học
làm cơ sở lý luận. Mặt khác nhờ những kết quả thực tiễn của công tác chọn tạo giống mà lý luận
di truyền học ngày càng phát triển hoàn chỉnh hơn, chọn tạo giống là cơ sở thực tiễn để kiểm
chứng các nguyên lý của di truyền học.
Vì vậy, có thể tóm tắt: thực tiễn của công tác chọn tạo và sản xuất giống là cơ sở cho lý
luận di truyền phát triển, ngược lại lý luận di truyền chỉ đạo thực tiễn chọn tạo và sản xuất
giống. Di truyền, chọn tạo và sản xuất giống liên quan chặt chẽ với nhau.
5