Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật dung hợp tế bào trần để chọn tạo giống khoai tây kháng virus PVY ở việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Đinh Thị Thu Lê

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KỸ THUẬT DUNG HỢP
TẾ BÀO TRẦN ĐỂ CHỌN TẠO GIỐNG KHOAI TÂY
KHÁNG VIRUS PVY Ở VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Hà Nội – 2020


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Đinh Thị Thu Lê

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KỸ THUẬT DUNG HỢP
TẾ BÀO TRẦN ĐỂ CHỌN TẠO GIỐNG KHOAI TÂY
KHÁNG VIRUS PVY Ở VIỆT NAM

Ngành: Công nghệ Sinh học
Mã số: 9420201

LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. GS. TS. HỒNG ĐÌNH HỊA
2. GS. TS. NGUYỄN QUANG THẠCH

Hà Nội - 2020


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn
khoa học của GS.TS. Hồng Đình Hịa và GS.TS. Nguyễn Quang Thạch. Các số liệu,
kết quả nêu trong luận án là trung thực, chưa từng được tác giả công bố trong bất kỳ
cơng trình nào khác.

Hà Nội, ngày ………. tháng …… năm 2020
Tác giả luận án

Đinh Thị Thu Lê

i


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được luận án tiến sĩ, em đã nhận được sự giúp đỡ và động viên của
các thày, cô và tập thể.
Lời đầu tiên, cho phép em được bày tỏ lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất tới
GS.TS. Hồng Đình Hịa – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, GS.TS. Nguyễn Quang
Thạch – Học viện Nông nghiệp Việt Nam, là những người thày đã trực tiếp hưỡng dẫn,
định hướng và tận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện luận án.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thày, cô trong bộ môn Công nghệ Sinh
học, Viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm, trường Đại học Bách Khoa
Hà Nội đã dạy dỗ, động viên và giúp đỡ em rất nhiều trong thời gian là nghiên cứu sinh
của bộ môn.
Em xin gửi lời cảm ơn đến các thày, cô, anh chị và bạn Đỗ Thị Thu Hà, Vũ Thị
Hằng – Phịng Cơng nghệ phân tử & Cơng nghệ Vi sinh, Viện Sinh học Nông nghiệp,

Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã ln nhiệt tình giúp đỡ và sát cánh bên em trong
quá trình thực hiện luận án tại đơn vị.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến cơ quan chủ quản – Trường Đại học Mở Hà Nội, khoa
Công nghệ Sinh học đã bố trí thời gian, tạo mọi điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành
luận án của mình.
Cuối cùng, tơi xin cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn bè đã ln động viên tinh
thần, khích lệ những lúc khó khan để tơi vượt qua và hoàn thành luận án.

Hà Nội, ngày ……. tháng ….. năm 2020

Đinh Thị Thu Lê

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................ii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT.................................................................................... vi
DANH MỤC CÁC BẢNG...........................................................................................vii
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ .................................................................. ix
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................................... 5
1.1 Giới thiệu chung về cây khoai tây ............................................................................. 5
1.1.1 Nguồn gốc............................................................................................................... 5
1.1.2. Phân loại ................................................................................................................ 5
1.1.3. Tình hình sản xuất khoai tây trên thế giới và Việt Nam ....................................... 6
1.2 Giới thiệu khoai tây chế biến chip ............................................................................ 9
1.3 Tìm hiểu về virus hại khoai tây ............................................................................... 10
1.3.1 Giới thiệu chung ................................................................................................... 10

1.3.2. Giới thiệu về PVY ............................................................................................... 12
1.3.3 Tác hại của PVY đến sản xuất khoai tây .............................................................. 14
1.4 Các hướng nghiên cứu khắc phục bệnh virus hại khoai tây ............................... 15
1.4.1 Xây dựng hệ thống sản xuất giống khoai tây sạch bệnh .................................... 15
1.4.2 Thanh lọc vệ sinh đồng ruộng, nhổ bỏ các cây nhiễm virus .............................. 19
1.4.3 Chọn tạo giống kháng bệnh virus ....................................................................... 20
1.5 Phương pháp chọn tạo giống khoai tây kháng virus .......................................... 20
1.5.1 Phương pháp chọn tạo giống truyền thống ......................................................... 21
1.5.2. Phương pháp công nghệ sinh học ........................................................................ 22
Chương 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......... 51
2.1. Vật liệu nghiên cứu................................................................................................. 51
2.1.1. Các dòng khoai tây nghiên cứu ........................................................................... 51
2.1.2. Hóa chất ............................................................................................................... 53
2.1.3. Thiết bị ................................................................................................................. 53
2.2. Nội dung nghiên cứu .............................................................................................. 54
2.2.1. Nội dung 1: Xác định các thông số tối ưu cho quy trình dung hợp khoai tây từ các
nguyên liệu nhị bội (2n = 2x), tứ bội (2n = 4x) và khoai tây dại (pnt2G, trn3G, blb2G)
....................................................................................................................................... 54
2.2.2. Nội dung 2: Xác định và đánh giá các thể lai soma của các tổ hợp dung hợp khoai
tây nhị bội (2n = 2x) ...................................................................................................... 56

iii


2.2.3. Nội dung 3: Xác định các thể lai soma của các tổ hợp dung hợp giữa khoai tây dại
(2n = 2x) và khoai tây trồng (2n = 4x). Đánh giá khả năng kháng PVY của chúng. ...... 56
2.2.4. Nội dung 4: Đánh giá con lai backcross (BC1) của thể lai soma (khoai tây dại và
khoai tây trồng) với khoai tây trồng .............................................................................. 56
2.3. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................ 58
2.3.1. Tách tế bào trần ................................................................................................... 58

2.3.2. Dung hợp tế bào trần ........................................................................................... 59
2.3.3. Xác định con lai bằng đếm độ bội flow cytometry ............................................. 60
2.3.4. Chiết tách DNA tổng số ...................................................................................... 60
2.3.5. Xác định con lai bằng sinh học phân tử .............................................................. 61
2.3.6. Lây nhiễm nhân tạo PVY .................................................................................... 62
2.3.7. Kiểm tra gen kháng PVY của các con lai soma bằng chỉ thị phân tử .............. 62
2.3.8. Đánh giá các đặc tính nơng sinh học ................................................................... 63
2.3.9. Phân tích các chỉ tiêu hóa sinh. ........................................................................... 63
2.3.10. Lai lại (backcross) giữa một số tổ hợp khoai tây có triển vọng với khoai tây trồng.
....................................................................................................................................... 65
2.3.11. Các chỉ tiêu theo dõi .......................................................................................... 65
2.3.12. Xử lý số liệu ...................................................................................................... 67
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.............................................................. 68
3.1. Xác định các thông số tách, dung hợp, tái sinh tế bào trần giữa các dòng khoai tây
nhị bội, khoai tây dại và khoai tây trồng ....................................................................... 68
3.1.1. Nghiên cứu các thông số tách tế bào trần của các dòng khoai tây nhị bội, khoai
tây dại, khoai tây trồng phục vụ cho dung hợp tế bào trần........................................... 68
3.1.2. Xác định các thông số dung hợp tế bào trần ....................................................... 73
3.1.3. Nuôi cấy và tái sinh các tổ hợp lai sau dung hợp ............................................... 79
3.2. Xác định và đánh giá các thể lai soma của tổ hợp dung hợp khoai tây nhị bội (2n =
2x)
............................................................................................................................ 82
3.2.1. Tạo con lai ........................................................................................................... 82
3.2.2. Xác định độ bội thể của cây tái sinh.................................................................... 83
3.2.3. Xác định con lai soma bằng đo chỉ thị phân tử ................................................... 85
3.2.4. Đánh giá phẩm chất củ của các con lai soma trong điều kiện chậu vại .......... 88
3.2.5. Kiểm tra sự có mặt của gen kháng trong các con lai soma từ vật liệu nhị bội ... 90
3.3. Xác định các thể lai soma của tổ hợp dung hợp giữa khoai tây dại (2n=2x) và khoai
tây trồng (2n = 4x). Đánh giá khả năng kháng virus PVY của chúng .......................... 92
3.3.1. Xác định con lai soma giữa khoai tây dại và khoai tây trồng bằng đo độ bội thể

....................................................................................................................................... 93
iv


3.3.2. Xác định con lai soma giữa khoai tây dại và khai tây bằng chỉ thị phân tử ................. 94
3.3.3. Kiểm tra sự có mặt của gen kháng PVY trong các con lai soma giữa khoai tây dại
và khoai tây trồng .......................................................................................................... 95
3.3.4. Đánh giá khả năng kháng PVY của các con lai soma giữa khoai tây dại và khoai
tây trồng bằng lây nhiễm nhân tạo ................................................................................ 97
3.3.5. Đánh giá các con lai soma giữa khoai tây dại và khoai tây trồng về các tính trạng
nơng sinh học và phẩm chất củ ..................................................................................... 98
3.4. Đánh giá con lai backcross (BC1) của thể lai soma (khoai tây dại và khoai tây trồng)
với khoai tây trồng ....................................................................................................... 104
3.4.1. Lai hữu tính giữa các con lai soma (của khoai tây dại và khoai tây trồng) với các
giống khoai tây trồng và chọn lọc các con lai có đặc tính mong muốn ...................... 104
3.4.2. Đánh giá khả năng kháng PVY của các con lai BC1 triển vọng trên đồng ruộng
và kiểm gia sự có mặt của gen kháng PVY bằng chỉ thị phân tử ............................. 113
3.4.3. Khảo sát diện hẹp các dòng lai BC1 triển vọng trên đồng ruộng ..................... 114
Chương 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ................................................................... 125
4.1. Kết luận ................................................................................................................ 125
4.2. Đề nghị ................................................................................................................. 125
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ ............................................... 127
CỦA LUẬN ÁN ......................................................................................................... 127
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................... 128
PHỤ LỤC ................................................................................................................... 139

v


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt

Nghĩa tiếng Việt

BA

6 - benzyl amino purine

BC1

Backcross

CNSH

Công nghệ sinh học

CT

Công thức

DAS – ELISA

Double Antibody Sandwich –
Enzyme linked imunosorbent assay

DNA

Deoxyribonucleic acid

ELISA

Enzyme – linked imunosorbent assay

FAO

Food and Agriculture Organization

GA3

Gibberellic Acid

IAA

Indole-3-acetic acid

KLCTB

Khối lượng củ trung bình

LSD

Least significant difference

MS

Murashige and Skoog

NAA

Naphthaleneacetic acid

NSLT

Năng suất lý thuyết

NSTT

Năng suất thực thu

NST

Nhiễm sắc thể

OD

Optical density

PCR

Polymerase chain reaction

PEG

Polyethylene glycol

PVY

Potato virus Y

SSR

Simple sequence repeat

TB

Tế bào

vi


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Mười lăm quốc gia sản xuất khoai tây nhiều nhất thế giới năm 2019 ......... 7
Bảng 1.2. Diện tích, năng suất và sản lượng khoai tây của Việt Nam ......................... 8
Bảng 1.3. Hệ thống sản xuất các cấp giống khoai tây trên đồng ruộng tại Canada ... 16
Bảng 1.4. Tiêu chuẩn ruộng giống khoai tây Việt Nam ............................................ 18
Bảng 1.5. Thời gian chọn tạo giống khoai tây theo phương pháp truyền thồng ...... 22
Bảng 1.6. Tóm tắt kết quả q trình chọn tạo giống khoai tây thơng qua dung hợp
protoplast các lồi Solanum (1985 - 2016) ................................................................ 31
Bảng 2.1. Các vật liệu đã thu thập, nguồn gốc, độ bội và các tính trạng mong muốn
phục vụ cho lai soma ................................................................................................. 51
Bảng 2.2. Trình tự và nhiệt độ gắn mồi sử dụng trong phân tích PCR chọn lọc con lai
soma giữa khoai tây dại và khoai tây trồng ............................................................... 61
Bảng 3.1. Ảnh hưởng của nồng độ macerozyme và cellulase trong dung dịch enzyme đến
mật độ tế bào trần của các dòng khoai tây nhị bội (Tế bào trần /ml môi trường) ........... 68
Bảng 3.2 Ảnh hưởng của thời gian ủ mẫu lá trong dung dịch enzyme đến mật độ tế bào
trần thu được ............................................................................................................. 71
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của tuổi cây in vitro đến mật độ tế bào trần thu được từ mẫu lá.. 72
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của tần số dung hợp và số lần tạo xung điện đến khả năng tạo
mô sẹo của tổ hợp B186 (+) B208 và tổ hợp trn3G (+) Delikat ................................ 73
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của nồng độ Ca2+ đến khả năng kết dính thành hàng của tế bào

trong quá trình dung hợp (tế bào/hàng) và khả năng tế bào phân chia sau dung hợp.75
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của mật độ protoplast đến kết quả dung hợp bằng xung điện của
tổ hợp nhị bội B186 (+) B208 ................................................................................... 77
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của mật độ protoplast đến kết quả dung hợp bằng xung điện của
tổ hợp khoai tây dại và khoai tây trồng Trn3G (+) Delikat ....................................... 78
Bảng 3.8. Sự phân chia của các tổ hợp lai nhị bội và tổ hợp lai giữa khoai tây dại và
khoai tây trồng trên các môi trường nuôi cấy khác nhau ........................................... 79
Bảng 3.9. Ảnh hưởng của môi trường tái sinh khác nhau đến khả năng tạo chồi của các
tổ hợp lai ................................................................................................................... 81
Bảng 3.10. Kết quả dung hợp, nuôi cấy và tái sinh các tổ hợp lai nhị bội sau dung hợp
.................................................................................................................................. 83
Bảng 3.11. Kết quả xác định độ bội các con lai sau dung hợp ................................. 83
vii


Bảng 3.12. Kết quả xác định con lai soma của các tổ hợp dung hợp ......................... 85
Bảng 3.13. Một số chỉ tiêu hóa sinh của các dịng lai soma khoai tây và dịng ngun liệu
.................................................................................................................................. 89
Bảng 3.14. Kết quả ni cấy tái sinh chồi của các tổ hợp lai khoai tây dại và khoai tây
trồng sau dung hợp .................................................................................................... 93
Bảng 3.15. Kết quả tái sinh và phân tích độ bội thể của các tổ hợp lai khoai tây dại và
khoai tây trồng sau dung hợp .................................................................................... 93
Bảng 3.16. Kết quả sử dụng marker phân tử trong xác định con lai soma ................ 95
Bảng 3.17: Kết quả mức độ kháng bệnh của các con lai soma 4x sau khi lây nhiễm
nhân tạo ..................................................................................................................... 97
Bảng 3.18. Đánh giá các đặc tính nơng sinh học của các con lai soma trong điều kiện
chậu vại ................................................................................................................... 101
Bảng 3.19. Kết quả lai hữu tính giữa các con lai soma và khoai tây trồng tứ bội.... 104
Bảng 3.20. Khả năng nảy mầm của hạt lai BC1 ....................................................... 105
Bảng 3.21. Đánh giá khả năng kháng bệnh virus của con lai BC1 ở giai đoạn cây con.

................................................................................................................................ 106
Bảng 3.22. Bảng đánh giá hình thái và kiểu sinh trưởng của các con lai BC1 ......... 107
Bảng 3.23. Bảng đánh giá năng suất và hình thái củ của các con lai BC1 ............... 108
Bảng 3.24. Tình hình sinh trưởng, phát triển các vật liệu khảo sát sau 60 ngày trồng . 110
Bảng 3.25. Các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng/giống khoai tây khảo sát .... 111
Bảng 3.26. Đặc tính nơng sinh học các dịng/giống khoai tây khảo sát trên điều kiện
đồng ruộng .............................................................................................................. 115
Bảng 3.27. Thời gian sinh trưởng qua các giai đoạn của các dòng/giống khoai tây 117
Bảng 3.28. Kết quả đánh giá tình hình sinh trưởng, phát triển của các con lai BC1 và
các giống khoai tây trồng vụ đông xuân 2017-2018 ................................................ 118
Bảng 3.29. Các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng/giống khoai tây khảo sát 119
Bảng 3.30. Đặc điểm hình thái củ khoai tây các dòng/giống khảo sát..................... 120
Bảng 3.31 Đánh giá cảm quan về chất lượng củ qua ăn nếm của các dòng/giống khoai
tây ........................................................................................................................... 121
Bảng 3.32 Đánh giá hàm lượng chất khơ của dịng/ giống khoai tây ...................... 122

viii


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống sản xuất khoai tây giống của Viện Sinh học Nơng nghiệp........... 19
Hình 1.2. Sơ đồ lai khoai tây ......................................................................................... 23
Hình 1.3 Cơ chế làm câm gene nhờ RNAi ................................................................ 47
Hình 1.4. Sử dụng cây chuyển gen amiRNA để tạo cây kháng virus.. ...................... 48
Hình 2.1. Các lồi khoai khoai tây dại nhị bội thu thập từ CHLB Đức ..................... 53
Hình 3.1. Hình ảnh tế bào trần của các dòng khoai tây khác nhau với các enzyme phù
hợp. ........................................................................................................................... 70
Hình 3.2. Chất lượng tế bào sau dung hợp và sự hình thành macrocallus ở các tần và
số lần xung khác nhau. .............................................................................................. 74
Hình 3.3. Hình ảnh tế bào phân tạo hàng trong dung dịch dung hợp dung hợp có nồng

độ Ca2+ khác nhau trong quá trình dung hợp của tổ hợp B186 (+) B208 .................. 76
Hình 3.4. Hình ảnh phân chia tế bào sau 5 ngày nuôi cấy ......................................... 79
Hình 3.5 Dung hợp và ni cấy các tổ hợp lai sau dung hợp .................................... 82
Hình 3.6. Hình ảnh độ bội của dòng khoai tây “bố mẹ” và con lai............................ 84
Hình 3.7. Xác đinh con lai soma của tổ hợp A15 (+) A56 với cặp mồi STM 3023 .. 86
Hình 3.8. Xác định con lai soma của tổ hợp B186 (+) B208 với cặp mồi STM 3023 ........ 87
Hình 3.9. Sự khác nhau về số lượng và kích thước củ của một số dịng lai soma sau......... 88
Hình 3.10. Kết quả điện di sản phẩm PCR sử dụng cặp mồi đặc hiệu GP 122406 liên
kết chặt với gen Rysto trong bố mẹ nhị bội và con lai soma ....................................... 91
Hình 3.11. Kết quả điện di sản phẩm PCR được cắt với enzym cắt giới hạn EcoRV ......... 92
Hình 3.12. Hình ảnh độ bội thể của dòng khoai tây “bố mẹ” và con lai .................... 94
Hình 3.13. Minh họa kết quả điện di cho phân tích chỉ thị phân tử STM2022 để xác
định kiểu gen dị hợp nhân của tổ hợp lai trn 3G (+) Rasant ...................................... 94
Hình 3.14. Kết quả điện di sản phẩm PCR với cặp mồi GP 122406 của ADN các con lai
soma và các dòng bố mẹ khoai tây dại và khoai tây trồng ........................................ 96
Hình 3.15. Kết quả điện di kiểm tra gen kháng virus PVY của các dòng lai soma và
dòng bố mẹ khoai tây dại và khoai tây trồng ............................................................. 96
Hình 3.16. Đánh giá các đặc tính nơng sinh học của con lai soma và các dịng bố mẹ ....... 98
Hình 3.17. Đánh giá các tính trạng về năng suất và phẩm chất củ của con lai soma và
dòng bố mẹ: A- Atlantic; B- 254/1; C- pnt2G ........................................................... 98
ix


Hình 3.18. Các biến dị ở con lai soma....................................................................... 99
Hình 3.19. Hạt nảy mầm đến giai đoạn 2 lá thật của các hạt lai BC1 ...................... 106
Hình 3.20. Kết quả điện di kiểm tra gen kháng virus PVY khi chạy cặp mồi GP 122406
................................................................................................................................ 113
Hình 3.21. Kết quả điện di kiểm tra gen kháng virus PVY sau khi cắt bằng enzyme
giới hạn EcoRV ....................................................................................................... 113
Hình 3.22. Màu sắc vỏ củ, thịt củ các dòng/giống khảo sát .................................... 121

x


MỞ ĐẦU
Khoai tây (Solanum tuberosum L.) là một trong những cây trồng quan trọng trong
chương trình an ninh lương thực thế giới chỉ sau ngô, lúa mỳ và gạo. Theo thống kê của
tổ chức Nông lương thế giới (FAOSTAT, 2019), diện tích khoai tây trên thế giới năm
2017 đạt 19,30 triệu ha, năng suất trung bình đạt 20,11 tấn/ha, với tổng sản lượng 388,2
triệu tấn. Trong đó, diện tích khoai tây châu Âu chiếm 29,1% và sản lượng chiếm 31,9%;
diện tích châu Á chiếm 51,9% và sản lượng chiếm 48,8% (FAOSTAT, 2016).
Tại Việt Nam, khoai tây cũng là cây trồng lý tưởng cho vụ Đông ở Đồng bằng Sông
Hồng, tuy nhiên diện tích trồng hiện nay của cả nước chỉ là 20.480 ha với năng suất 14,8
tấn/ha, sản lượng 303 nghìn tấn (FAOSAT, 2017). Có nhiều ngun nhân cả về mặt kinh
tế lẫn kỹ thuật dẫn đến sự hạn chế phát triển khoai tây ở Việt Nam. Về mặt kinh tế,
nguyên nhân chính là do trồng khoai tây kém hiệu quả so với các cây trồng khác và đầu
ra hạn chế (trừ khoai tây chế biến). Về mặt kỹ thuật, ngun nhân chủ yếu là do hiện
tượng thối hóa giống gây ra do virus. Bệnh virus hại khoai tây rất phổ biến, dễ lan
truyền thông qua môi giới truyền bệnh (cơn trùng trích hút). Khoai tây được trồng và
nhân giống bằng củ, khi cây bị nhiễm virus toàn bộ củ cũng bị lây nhiễm. Củ giống bị
nhiễm virus khi trồng sẽ cho năng suất, chất lượng thấp. Đây chính là hiện tượng thối hóa
giống khoai tây gây ra do virus [1]. Có nhiều loại virus hại khoai tây, trong đó PVY là một
trong 10 loại virus phổ biến gây tổn thất năng suất nghiêm trọng nhất trong các nước nhiệt
đới trồng khoai tây [2]. Ước tính cứ 1% củ giống bị nhiễm PVY thì sẽ giảm năng suất
khoảng 180kg/ha tương ứng 18 $/ha [3]. Hàng loạt các chiến lược làm giảm hậu quả của
bệnh virus hại khoai tây đã được triển khai như: thay thế giống nhiễm virus bằng giống
sạch hàng năm, sử dụng thuốc bảo vệ thực vật tiêu diệt vector truyền bệnh. Trong đó,
việc sản xuất giống sạch virus là biện pháp khá phổ biến được thực hiện ở hầu hết các
nước trồng khoai tây quy mô lớn (Pháp, Đức, Hà Lan,…). Việc sản xuất giống sạch
virus phải qua nhiều công đoạn phức tạp như nuôi cấy mô nguyên liệu sạch bệnh, nhân

và trồng vật liệu trong điều kiện cách ly, sản xuất củ giống ở các vùng chuyên sản xuất
giống rất tốn kém về chi phí, nhân lực và thời gian. Trong các giải pháp khắc phục bệnh
virus hại khoai tây, có thể nói biện pháp hiệu quả và có tính bền vững nhất là việc tạo
và sử dụng giống kháng virus.
Phương pháp chọn tạo giống khoai tây kinh điển là phương pháp lai tạo. Phương
pháp này vấp phải những khó khăn về mặt di truyền do bộ NST của khoai tây là tứ bội
(2n=4x=48). Bộ genome tứ bội (2n=4x=48) tạo ra tỷ lệ phân ly lớn sau lai tạo, q trình
chọn lọc gặp khó khăn với một quần thể rất lớn trước khi tìm được một con lai có tính
trạng mong muốn để phát triển thành giống. Thông thường tạo ra một giống khoai tây
1


mới thời gian chọn lọc đòi hỏi 10 - 12 năm [4]. Chuyển gen kháng bệnh, gen mang các
tính trạng mong muốn vào cây trồng cũng đã và đang được áp dụng trong chương trình
chọn tạo giống của nhiều cây trồng. Cơng nghệ này có thể rút ngắn thời gian chọn tạo
giống khoai tây so với phương pháp chọn tạo giống kinh điển. Tuy nhiên, do những lo
ngại về an toàn sinh học của các thể GMO (Genetically Modified Organism) nên hiện
nay kỹ thuật chuyển gen đang là vấn đề còn nhiều tranh luận. Trước bối cảnh này, việc
sử dụng kỹ thuật dung hợp tế bào trần để có thể chuyển và tích hợp các gen mong muốn
nổi lên như một giải pháp có tính khả thi cao. Dung hợp tế bào trần trong tạo giống khoai
tây đã được Wenzel et al., vào năm 1979 trải qua hơn 40 năm phát triển, kỹ thuật này
đang ngày một hoàn thiện. Với kỹ thuật này có thể i) tạo ra các con lai soma có thể duy
trì những tính trạng mong muốn cho đời sau và là nguồn vật liệu khởi đầu cho công tác
chọn tạo giống, ii) chuyển 1 gen hoặc tích hợp nhiều gen từ các vật liệu dung hợp, iii)
tái tổ hợp được genome nhân tế bào và tế bào chất, iv) tránh được những luật lệ liên
quan đến chuyển gen [5]. Trên thế giới, các nghiên cứu chọn tạo giống khoai tây gần
đây đã sử dụng các nguồn khoai tây dại như dại S. Tarnii, S. Pinnatisectum, S.
bulbocastanum [6], các dòng khoai tây nhị bội [7, 8] làm vật liệu nghiên cứu chọn tạo
giống khoai tây kháng virus PVY thơng qua dung hợp tế bào trần.
Nhằm góp phần nghiên cứu tạo giống khoai tây (nhất là khoai tây có khả năng chế

biến) mang tính kháng bệnh virus PVY, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật dung hợp
tế bào trần để chọn tạo giống khoai tây kháng virus PVY ở Việt Nam” đã được thực
hiện.
Mục tiêu
Ứng dụng thành công kỹ thuật tách, dung hợp, nuôi cấy tái sinh tế bào trần, xác
định con lai soma, chọn lọc con lai backcross (BC1) để tạo nguồn vật liệu khởi đầu phục
vụ chọn tạo giống khoai tây kháng virus PVY có đặc tính nơng sinh học mong muốn.
Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu tập trung thực hiện trên các đối tượng là các dòng khoai tây nhị bội (2n
= 2x = 24), khoai tây dại (2n = 2x = 24) kháng virus PVY, giống khoai tây trồng (2n =
4x = 48)
Thời gian thực hiện: tháng 5/2015 đến tháng 12/2018
Địa điểm nghiên cứu:
Các nội dung nghiên cứu về tách, dung hợp, tái sinh tế bào trần và chọn lọc con lai
soma được thực hiện tại Viện Sinh học Nông nghiệp (Học viện Nông nghiệp Việt Nam);
các con lai BC1 được lai tạo và đánh giá tại Sapa; các nghiên cứu về đánh giá tính kháng

2


virus và đặc tính nơng sinh học của các con soma và con lai BC1 được thực hiện tại Viện
Sinh học Nông nghiệp (Học Viện Nông nghiệp Việt Nam) và đồng ruộng Quế Võ - Bắc
Ninh.
Những đóng góp mới của đề tài
1) Khẳng định được các thông số tách, nuôi cấy, dung hợp, tái sinh, xác định con
lai soma phục vụ cho các nghiên cứu chọn tạo giống khoai tây bằng dung hợp tế bào
trần trên các vật liệu khoai tây nhị bội (A15, A16, A56, B186, B208), khoai tây dại
(Solanum tarnii, Solanum pinatisectum, Solanum bulbocastanum) và khoai tây tứ bội
(Rasant, Delikat, Atlantic).
2) Chứng minh và góp phần khẳng định được khả năng duy trì tính kháng bệnh

virus PVY từ các dòng nhị bội của khoai tây trồng Solanum tuberosum và khả năng
chuyển đặc tính kháng bệnh virus từ các loài khoai tây dại Solanum tarnii, Solanum
pinatisectum, Solanum bulbocastanum sang khoai tây trồng tứ bội Solanum tuberosum
qua dung hợp tế bào trần.
3) Đã tạo ra các dòng khoai tây 47/7, 47/26, 81-2, 131/11 là sản phẩm dung hợp
của hai dòng nhị bội Solanum tuberosum và các dòng BC1 13.1300.3; BC1 13.1305.6 là
sản phẩm lai lại của con lai soma giữa khoai tây dại và khoai tây trồng. Các dòng này
vừa có khả năng kháng bệnh virus PVY vừa mang các đặc tính nơng sinh học q có
thể sử dụng cho chương trình tạo giống khoai tây kháng virus PVY có năng suất cao,
phẩm chất tốt.
Ý nghĩa khoa học của đề tài
Đề tài đã chứng minh và góp phần khẳng định khả năng duy trì tính kháng virus và
cải thiện đặc tính nơng sinh học của các dịng nhị bội qua dung hợp tế bào trần và khả
năng chuyển đặc tính kháng bệnh virus PVY từ các loài khoai tây dại Solanum tarnii,
Solanum pinatisectum, Solanum bulbocastanum sang khoai tây trồng tứ bội Solanum
tuberosum khi dung hợp tế bào trần. Con lai soma có thể làm vật liệu khởi đầu trong
cơng tác chọn tạo giống khoai tây kháng bệnh virus và mang đặc tính nơng sinh học
mong muốn. Đây là những dẫn liệu khoa học quý, mới mẻ phục vụ nghiên cứu, giảng
dạy công nghệ tế bào thực vật, công nghệ sinh học trong chọn tạo giống cây trồng.

3


Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Kết quả nghiên cứu của đề tài luận án đã tạo ra các dòng khoai tây 47/7, 47/26, 812, 131/11 là sản phẩm dung hợp của hai dòng nhị bội Solanum tuberosum và các dòng
BC1 13.1300.3; BC1 13.1305.6 là sản phẩm lai lại của con lai soma giữa khoai tây dại
và khoai tây trồng. Các dịng này vừa có khả năng kháng bệnh virus, vừa mang các đặc
tính nơng sinh học q có thể sử dụng cho chương trình tạo giống khoai tây kháng virus
có năng suất cao, phẩm chất tốt. Ngồi ra, kết quả của đề tài cũng là cơ sở kỹ thuật để
tham khảo xây dựng quy trình chọn tạo giống khoai tây kháng virus PVY, mang được

những đặc tính nơng sinh học mong muốn thông qua việc sử dụng kỹ thuật dung hợp tế
bào trần.

4


Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Giới thiệu chung về cây khoai tây
1.1.1 Nguồn gốc
Cây khoai tây (Solanum tuberosum L.) là một cây trồng cổ đại. Các bằng chứng
về khảo cổ học, lịch sử và ngôn ngữ học cũng như thực vật học đều chứng minh rằng
khoai tây có nguồn gốc từ Nam Mỹ. Nhiều loài khoai tây hoang dại còn tồn tại tới ngày
nay, đặc biệt ở dãy Andes thuộc Peru, Bolivia [1].
Khoai tây được đem tới Tây Ban Nha và Châu Âu trong thế kỷ thứ 16, nhanh chóng
thích nghi với điều kiện tự nhiên tại đây và sớm trở thành loại thực phẩm chính tại thời
điểm mà dân số thế giới tăng nhanh. Khoai tây vào Pháp năm 1600 do hai nhà thực vật
học người Thụy Sỹ C. Bauhin và J. Bauhin mang tới, được trồng rộng rãi vào năm 1773.
Từ Châu Âu khoai tây sang tới Ấn Độ năm 1610, vào Trung Quốc năm 1700 và năm
1766 vào Nhật Bản. Khoai tây đến với Áo, Italia, Đức và các vùng lãnh thổ Châu Âu
vào cuối thế kỷ XVII. Khoai tây được trồng trên quy mô lớn vào những năm 1800 và
tới khoảng thế kỷ XIX mới thực sự phổ biến trên các châu lục.
Ở Việt Nam, khoai tây được người Pháp đưa vào trồng năm 1890 ở một số vùng:
Tú Sơn – Hải Phòng, Trà Lĩnh – Cao Bằng (1907), Thường Tín – Hà Tây (Hồ Hữu An,
2005). Hiện nay, khoai tây được trồng tập trung chủ yếu ở Đồng Bằng Sông Hồng, Sapa,
Đà Lạt những vùng có khí hậu mát mẻ, ơn hòa… [9].
1.1.2. Phân loại
Khoai tây (Solanum tuberosum L.) thuộc loài S. tuberosum, chi Solanum, họ cà
Solanaceae, bộ Solanales, phân lớp Asteridae, lớp Magnoliopsida, ngành
Magnoliophyta. Các loài khoai tây thuộc một chi (genus) rất lớn và rất đa dạng về mặt
di truyền bao gồm 7 loài khoai tây trồng và 228 loài khoai tây dại (Hawkes, 1994). Trong

7 lồi khoai tây trồng thì lồi Solanum tuberosum có hai lồi phụ đặc biệt quan trọng là
S. tuberosum spp. Tuberosum (Tuberosum group) và S. tuberosum spp. Andigena
(Andigena group) [10]
Khoai tây trồng (Cultivated potatoes)
Theo Hawkes (1994) có 7 lồi khoai tây trồng có mức bội thể khác nhau với số
lượng nhiễm sắc thể gốc 12 (x = 12), nằm trong phạm vi từ nhị bội cho tới ngũ bội. Bao
gồm các loài nhị bội thể (diploid, 2n = 2x = 24) có S. Stenotonum, S. Ajanhuii và S.
Phureja; tam bội thể (triploid, 2n = 3x = 36) có S. Chaucha và S. Juzepczukii; tứ bội thể
(tetraploid, 2n = 4x = 48) có S.tuberosum (có 2 lồi phụ là S.tuberosum. subsp.
tuberosum và S.tuberosum. subsp. Andigena) và ngũ bội thể (pentaploid, 2n = 5x = 60)
5


có S. curtilobum. Trong các lồi khoai tây trồng, lồi phổ biến nhất, quan trọng nhất
được trồng trên khắp thế giới là loài tứ bội S.tuberosum L. (2n = 4x = 48). Tuy nhiên,
nền di truyền của của các giống Tuberosum ở Châu Âu và Bắc Mỹ là hẹp trong khi
nhóm giống Andigena (lồi phụ Solanum tuberosum subsp andigena) (2n = 4x = 48)
trồng ở vùng cao Andes lại giàu về nguồn gen của nhiều tính trạng. [10, 11, 12]
Khoai tây dại (Wild potatoes)
Theo Hawkes (1994) khoai tây có số lượng các loài hoang dại nhiều hơn bất kỳ
một loại cây trồng nào khác (228 loài). Chúng đều chứa cùng bộ NST gốc (x = 12) như
các loài khoai tây trồng nhưng thay đổi trong phạm vi từ nhị bội (2n = 2x = 24) tới lục
bội (2n = 6x = 72). Điều rất quan trọng là các dòng khoai tây dại này có phạm vi phân
bố rất rộng rãi nên có tính thích nghi về mặt sinh thái rất lớn. Phạm vi phân bố của chúng
là toàn bộ Nam Mỹ, từ vùng đồng bằng tới vùng núi cao (3000 - 4500m). Với phạm vi
tồn tại cực kỳ rộng lớn, các lồi khoai tây dại mang nhiều gen thích ứng với nhiều kiều
kiện ngoại cảnh bất lợi cũng như chống chịu mạnh mẽ với nhiều loại sâu bệnh. Chính
vì thế các loài khoai tây dại là nguồn gen rất phong phú về tính thích ứng với stress phi
sinh học cũng như nguồn gen kháng quan trọng với nhiều loại sâu bệnh phục vụ chọn
tạo giống.

1.1.3. Tình hình sản xuất khoai tây trên thế giới và Việt Nam
1.1.3.1 Tình hình sản xuất khoai tây trên thế giới
Khoai tây được xếp là cây lương thực quan trọng thứ 4 trên thế giới sau ngơ, lúa
mì, gạo và khoai tây được coi là cây lương thực không hạt quan trọng nhất với lượng
sản xuất hàng năm đạt 376,8 triệu tấn (năm 2019) và ngày càng được tiêu thụ nhiều
trong vài thập kỷ gần đây (World Potato Statiscs, 2019). Trung Quốc và Nga là hai nước
có mức độ sản xuất khoai tây lớn nhất thế giới, khoảng 96 và 45,5 triệu tấn trong năm
2019.

6


Bảng 1.1. Mười lăm quốc gia sản xuất khoai tây nhiều nhất thế giới năm 2019
STT

Quốc gia

Khoai tây sản xuất (triệu tấn)

1

Trung Quốc

96,0

2

Ấn Độ

45,5

3

Nga

31,5

4

Ukraine

23,7

5

Mỹ

20,0

6

Đức

11,8

7

Bangladesh

9,45

8

Ba Lan

8,2

9

Pháp

8,0

10

Thụy Điển

7,33

11

Belarus

6,41

12

Anh

6,2

13

Iran

5,1

14

Thổ Nhĩ Kỳ

4,8

15

Peru

4,78

1.1.3.2 Tình hình sản xuất khoai tây ở Việt Nam
Ở Việt Nam, khoai tây do người Pháp đưa vào năm 1890, sau đó được trồng rộng
rãi và tập trung chủ yếu ở lưu vực Đồng bằng sông Hồng. Trong những năm gần đây,
sản xuất khoai tây ở nước ta đã có những bước tiến triển đáng kể về diện tích cũng như
năng suất, chất lượng củ. Sô liệu thống kê của FAOSTAT (2018) qua 10 năm, từ năm
2007 đến năm 2017 đã chứng minh điều đó.

7


Bảng 1.2. Diện tích, năng suất và sản lượng khoai tây của Việt Nam

giai đoạn 2007 – 2017
Diện tích

Năng suất

Sản lượng

(hecta)

(tấn)

(tấn/ha)

2007

36000

372000

10,33

2008

36000

380000

10,56

2009

37000

388000

10,49

2010

29663

352949

11,90

2011

22611

311604

13,78

2012

27585

403717

14,64

2013

23077

313383

13,58

2014

22823

321700

14,10

2015

21767

318321

14,62

2016

21173

302229

14,27

2017

20480

303675

14,83

Chỉ tiêu
Năm

Mặc dù diện tích trồng khơng mở rộng thêm, nhưng năng suất cây khoai tây không
ngừng tăng lên qua các năm, đặc biệt là trong hai năm gần đây 2016 – 2017, năng suất
khoai tây đạt 14,27 và 14,83 tấn/ha. Theo thời gian, cây khoai tây đã và đang khẳng định
vị trí của mình, dần trở thành cây trồng quan trọng trong cơ cấu nông nghiệp của nước
ta.
Vấn đề khó khăn nhất hiện nay đối với ngành sản xuất khoai tây đó là giống, đặc
biệt là các giống khoai tây sạch bệnh. Việc sử dụng một cách phổ biến các loại củ giống
có chất lượng thấp để trồng, khơng sãn có nguồn củ giống tốt với giá cả hớp lý, thiếu
những giống ưu tú về năng suất, chất lượng và đặc chống chịu được virus là những
nguyên nhân chủ yếu hạn chế việc phát triển cây khoai tây.
Hiện nay, giống khoai tây mà người dân sử dụng hầu hết do nơng dân tự duy trì từ
vụ này sang vụ khác hoặc giống do người dân tự mua không rõ nguồn gốc, do vậy mà
giống khơng những bị thối hóa mà còn có tỷ lệ nhiễm bệnh hại cao cộng với hao hụt
8

trong bảo quản từ 45 – 60%. Khoai tây trồng chủ yếu bằng con đường nhân giống vơ tính
nên tỷ lệ tái nhiễm virus cao. Hơn nữa, trong điều kiện sản xuất ở Việt Nam, củ giống bảo
quản trong thời gian dài khoảng 9 tháng (từ tháng 2 – tháng 10), điều kiện nóng ẩm của
mùa hè củ giống bị già sinh lý nhanh chóng, khi trồng khả năng sinh trưởng kém, hậu quả
là năng suất và chất lượng củ thấp.
Mặt khác, việc sản xuất và cung ứng giống khoai tây ở Việt Nam còn nhỏ lẻ, chưa
mang tính hệ thống. Trước tình hình đó, cần xây dựng các chương trình nhân giống và
chọn tạo giống khoai tây sạch bệnh, có chất lượng và phẩm chất tốt đáp ứng được nhu cầu
của thị trường.

1.2 Giới thiệu khoai tây chế biến chip
Chế biến khoai tây đã được thực hiện từ ít nhất 200 năm sau công nguyên. Các
dạng sản phẩm khoai tây chế biến là khoai tây chiên kiểu Pháp, chip khoai tây, khoai
tây đông lạnh, khoai tây khử nước (khoai tây ở dạng bột, bột thơ, mảnh lát, vảy...)
Món khoai tây chiên là một trong số những món ăn phổ biến nhất trên thế giới và
rất được giới trẻ ưa chuộng. Là một món “snack” được u thích, nhưng những miếng
khoai tây chiên đầu tiên lại khơng có hình dạng như loại khoai tây mỏng, mặn và chiên
giòn được đóng gói như chúng ta vẫn thấy bây giờ. Kỹ nghệ "chip khoai tây" bành
trướng lần đầu tiên năm 1962 tại CHLB Đức tại tỉnh Köln - Cologne, dưới nhãn hiệu
"Chio".
Hoa Kỳ là nước sản xuất chip khoai tây hàng đầu trên thế giới. Cam kết của Hoa
Kỳ về sản phẩm khoai tây khử nước chất lượng cao nhất, khoai tây khử nước Hoa Kỳ
không sử dụng các sản phẩm phụ của khoai tây từ các chế biến khác.
Cùng với việc tiêu thụ ngày càng tăng của khoai tây thì giá trị thương mại của các
loại khoai tây chế biến cũng tăng theo xu thế thị trường và đã có giá trị lớn hơn nhiều
các loại khoai tây tươi. Chỉ tính năm 2002 tại châu Âu, thu nhập từ các nhà chế biến
chip khoai tây là 4,5 tỷ Euro trong một năm. Năm 2005, trên thế giới, nguồn thu từ các
sản phẩm khoai tây chip đã lên tới 16,4 tỷ USA chiếm 35,5% so với tổng nguồn thu
(46,1 tỷ USA) từ các sản phẩm ăn nhanh [13].
Nhật Bản là nước nhập khẩu khoai tây lớn trên thế giới. Những mặt hàng nước này

nhập khẩu nhiều gồm khoai tây đông lạnh và các sản phẩm khoai tây chế biến khác.
Theo số liệu thống kê của Phịng Nơng nghiệp nước này, năm 2006 lượng khoai tây
đông lạnh nhập khẩu của Nhật tăng 12%, từ 267.895 tấn năm 2005 lên tới 299.327 tấn
năm 2006. Lượng nhập khẩu các loại khoai tây chế biến khác cũng tăng 13% [14].

9


Đối với khoai tây chế biến, ngoài các yếu tố mà khoai tây thơng thường phải bảo
đảm (có đầy đủ dinh dưỡng, chất khống, cho năng suất cao…) thì cịn phải thỏa mãn
một số yêu cầu đặc biệt sau: hàm lượng chất khô > 20%, hàm lượng tinh bột > 17%,
hàm lượng đường khử < 0,05%. Nếu hàm lượng đường quá cao khi chế biến, miếng
khoai tây dễ bị cháy xém cạnh, vỡ vụn, khơng đảm bảo u cầu. Kích thước củ khoai
chế biến phải đảm bảo đường kính từ 4,5 - 9 cm, củ tròn để dễ gọt bằng máy, mắt củ
nông để không phải gọt quá sâu gây hao hụt, vỏ củ màu vàng nhạy, thịt củ màu trắng,
nguyên liệu có khả năng cất giữ lâu [9].
Do các giống khoai tây địa phương của Việt Nam không đáp ứng được các yêu
cầu của chế biến nên biện pháp nhập nội giống là biện pháp đầu tiên được đề xuất để
khắc phục tình trạng thiếu giống ở Việt Nam. Nhập nội là khởi điểm của chương trình
chọn tạo giống. Nhập nội là một cách cung cấp các nguồn gen quý, trên cơ sở nguồn vật
liệu đó để chọn tạo ra những giống mới theo ý muốn. Có thể nói nhập nội là phưong
pháp chọn tạo giống nhanh nhất, đỡ tốn kém, phù hợp với các nước đang phát triển. Gần
đây, bằng con đường hợp tác khoa học với nước ngoài, chúng ta đã tiến hành chọn lọc,
khảo nghiệm những giống nhập nội từ đó chọn ra một số giống thích hợp cho nước ta.
Ở Việt Nam, ngành chế biến khoai tây mới xuất hiện chưa được 10 năm, nhưng
đang phát triển rất mạnh mẽ, mở ra hướng đi cho xuất khẩu khoai tây. Tiêu dùng khoai
tây đang chuyển từ thị trường tiêu thụ tươi sang các sản phẩm chế biến có giá trị gia
tăng như khoai tây rán.
Hằng năm, nước ta phải nhập khẩu một lượng lớn khoai tây, năm 2002 nhập
khoảng 100.000 tấn từ Đức, Hà Lan, Mỹ, Singapore để làm giống, ăn tươi và chế biến.

Việc nhập khẩu khoai tây cũng gặp nhiều khó khăn như thuế cao (400.000 đồng/tấn),
thủ tục rườm rà, chi phí vận chuyển cao.

1.3 Tìm hiểu về virus hại khoai tây
1.3.1 Giới thiệu chung
Virus hại thực vật là loại nguy hiểm, nó tác động nghiêm trọng đến tất cả các loại
cây trồng. Virus có thể có rất nhiều triệu chứng như sự thay đổi về hình dạng bên ngồi
của cây, sắc tố cây, sự hoại tử các bộ phận khác nhau trên cây dấn đến tác động đến sự
phát triển của cây. Trong hầu hết các trường hợp, những điều này là giảm năng suất và
chất lượng cây trồng [15].
Bệnh virus là bệnh rất nguy hiểm, khi xâm nhập vào cây, virus sẽ tấn công vào các
tế bào, các cơ quan làm thay đổi các quá trình trao đổi chất của cây, qua đó sẽ làm ảnh
hưởng lớn đến năng suất. Khi cây bị nhiễm virus khơng thể chữa, chỉ có thể nhổ cây bị

10


hại vứt xa nguồn nước và nơi trồng. Bởi vì virus tồn tại ở các mô sống nên virus rất nguy
hiểm đối với những cây trồng nhân giống vơ tính bằng củ tiếp tục nhân lên ở các thế hệ
sau. Ngồi ra bệnh virus còn được lan truyền do cơn trùng hoặc tiếp xúc cơ giới.
Theo (Vũ Triệu Mân, 1978) [16] và một số tác giả khác cho rằng: virus đã làm
ảnh hưởng rất lớn đến năng suất và phẩm chất khoai tây, đặc biệt là virus PVY làm giảm
năng suất từ 50% - 90%. Chính vì vậy, đến nay dù có nhiều tác nhân gây bệnh hại khoai
tây nhưng virus vẫn là nguyên nhân chủ yếu làm giảm năng suất kinh tế một cách trầm
trọng.
Theo nghiên cứu của Nguyễn Thơ, Nguyễn Phương Đại, Hà Minh Trung, Vũ Triệu
Mân (1978 – 1986) về virus khoai tây ở Miền Bắc Việt Nam cho thấy: bệnh virus khoai
tây ở Việt Nam do 7 lồi virus gây hại chính. Đó là:
Virus Y khoai tây (PVY)
Virus X khoai tây (PVX)

VirusA khoai tây (PVA)
Virus S khoai tây (PVS)
Virus M khoai tây (PVM)
Virus cuốn lá khoai tây (PLRV)
Virus khảm Aucuba khoai tây (PAMV)
Năm 1991 Ủy Ban Quốc Tế về phân loại virus (ICTV–International Committee on
Taxonomy of Viruses) đã xây dựng hệ thống dữ liệu về các nhóm virus gồm đặc điểm
của từng nhóm và hệ thống hóa số liệu đo lường (số hóa) các loại virus đó.
Tới năm 2010, 52 lồi virus hại thực vật đã được xác định ở Việt Nam, phần lớn
đã được giải trình tự. Trong số này, chủ yếu là các virus thuộc 2 chi: Begomovirus (22
virus) và Potyvirus (18 virus). Đây cũng là 2 chi virus hại thực vật lớn nhất, mỗi chi
chiếm khoảng 20% tổng số virus hại thực vật toàn thế giới [17].
Với loài S. Tuberosum L. phát hiện tác nhân virus gây bệnh chính như sau:
• PLRV – Peters phát hiện năm 1967 ở Hà Lan, ra nhiều triệu chứng khác nhau.
Loại virus này gây hại mạnh ở Châu Âu. Khả năng giảm năng suất từ 40 - 90%. Ở Việt
Nam khoai tây ít bị nhiễm virus này [13].
• PVY – Smith phát hiện năm 1931 tại Anh. Nhóm này gồm 3 dịng chính: PVYO
gây bệnh quan trọng ở khắp thế giới, PVYN gây ra các vết chết hoại trên gân lá thuốc
lá, PVYC ít nguy hiểm, khơng phổ biến trên thế giới. Bên cạnh đó mới phát hiện ra
PVYNTN, PVYNW, PVYZ.PVYNTN. Virus Y kết hợp với virus PLRV sẽ gây hại rất nặng
11


ở Châu Âu. Khả năng gây giảm năng suất từ 50 – 90%. Riêng virus Y đặc biệt gây hại
nặng ở các vùng trồng khoai tây có khí hậu nóng kèm một vụ lạnh như ở Việt Nam [15].
• PVA – Nhóm virus này khá phổ biến trên thế giới, Murphy và Mckay phát hiện
ở Eire năm 1932. Trong nhóm này phát hiện có 2 dịng chính: Dịng A1 cảm ứng phản
ứng siêu nhạy ở loài S. tuberosum.cv King Edward, ngược lại dịng A2 thì khơng. Virus
này gây hại giảm năng suất trên 50% [13].
• PVX – phát hiện ở Anh bởi Smith (1931). Theo Cockerham (1970) PVX được

chia thành 4 nhóm dựa trên phản ứng của gen trội tạo HR: PVX1, PVX2, PVX3, PVX4,
ngoài ra mới phát hiện PVXHB gây giảm năng suất từ 10 – 25% [18].
• PVV – Rozendaal phát hiện ở Nertherland năm 1971, gây hại nhiều ở Châu Âu
và Nam Mỹ, khơng có sự phân chia thành các nhóm. Qua phân tích Cp (Coat protein)
chỉ ra isolate ở Châu Âu có sự cảm ứng HR ở lồi S. tuberosum cv Pentlvà Dell.
• PVM – Schltz và Folson phát hiện năm 1923 tại Mỹ, khá phổ biến và gây ra
vài triệu chứng lạ. Theo Vũ Triệu Mân (1984) cho biết hai giống khoai tây ở Nga đã bị
nhiễm virus PVM làm giảm năng suất tới 60 – 70%.
• PVS – Được phát hiện ở Nertherland vào năm 1952, gây hại ít làm giảm năng
suất từ 10 – 15% thường gây hại khi kết hợp với các virus khác.
1.3.2. Giới thiệu về PVY
Virus khoai tây Y (PVY) là một loại virus gây bệnh thực vật thuộc họ Potyviridae,
và là loại virus thực vật gây hại trầm trọng nhất đến sản xuất khoai tây. Sự nhiễm PVY
của cây khoai tây dẫn đến nhiều triệu chứng khác nhau tùy thuộc vào chủng virus. Các
triệu chứng này nhẹ nhất là mất sản lượng, nhưng bất lợi nhất là 'bệnh đốm hoại tử củ
khoai tây (PTNRD). Các đốm vàng hoại tử khiến khoai tây khơng thể bán được và do
đó có thể dẫn đến mất thu nhập đáng kể. Do khoai tây nhân giống theo phương pháp vơ
tính, nên việc lan truyền bệnh virus từ thế hệ trước sang thế hệ sau ngày một tăng, dẫn
đến hiện tượng thối hóa giống do virus. Việc nhiễm PVY được truyền qua các vectơ
rệp gây ra hiện tượng thối hóa giống khoai tây. Tốc độ thối hóa giống càng nhanh ở
các nước có khí hậu nhiệt đới, rệp là vecto truyền bệnh virus sinh sơi nẩy nở nhanh trong
điều kiện ấm áp. Chính vì thế, sau một vài thế hệ trồng, người sản xuất phải thay thế
giống cũ bằng giống mới sạch bệnh. Để làm việc này, các nước sản xuất khoai tây lớn
đều phải xây dựng hệ thống sản xuất giống khoai tây sạch bệnh rất tốn kém. Việc cây
khoai tây bị nhiễm virus ngày càng gia tăng trong vài năm qua đã dẫn đến thiệt hại đáng
kể cho ngành khoai tây. Sự gia tăng nhiệt độ trung bình của mùa đơng do hậu quả của

12

sự nóng lên tồn cầu cũng dẫn đến sự gia tăng số lượng rệp, do đó dẫn đến sự gia tăng
sự phân bố của virus.
Vật chủ, chủng và triệu chứng của virus Y trên khoai tây
PVY thuộc giống Potyvirus, là chi lớn nhất của virus thực vật và có thể là chi virus
có khả năng phá hoại mạnh nhất trên cây khoai tây. [19] Chi này bao gồm hơn 200 lồi
gây thiệt hại đáng kể trong lĩnh vực nơng nghiệp. [20] PVY lây nhiễm cho nhiều loài
thực vật quan trọng về kinh tế, bao gồm khoai tây (Solanum tuberosum), thuốc lá
(Nicotiana tabacum), cà chua (Solanum lycopersicum) và tiêu (Capsicum spp.). Khả
năng chống lại sự lây nhiễm PVY của cây chủ là thấp trong nhiều trường hợp. Ruộng
khoai tây bị nhiễm PVY có thể bị giảm năng suất từ 10 - 100% [21].
PVY có nhiều chủng khác nhau, tùy theo các triệu chứng gây ra ở các loài cây
khoai tây khác nhau. Theo truyền thống, ba chủng PVY chính được cơng nhận: PVYC,
PVYN và PVYO. PVYC ban đầu được gọi là Potato Virus C, là virus đầu tiên được
công nhận và được xác định vào những năm 1930. [22] PVYC gây ra các mơ hình khảm
nhẹ hoặc vệt ố. Khơng giống như các chủng PVY khác, các chủng PVYC không lây
truyền qua rệp [ 23]. Dòng PVY thứ hai là PVYN [24]. PVYN dẫn đến hoại tử lá và
gây hại nhẹ hoặc thậm chí khơng gây hại cho củ. Dòng thơng thường của PVY được ký
hiệu là PVYO. Chủng này gây tổn thương củ nhẹ và không gây hoại tử lá [25]. Cả
PVYN và PVYO đều có thể lây truyền qua rệp. Ở Châu Âu, hai chủng này đã được
chứng minh là đã tái tổ hợp để tạo thành PVYNTN [26]. PVYNTN gây bệnh đốm vòng
hoại tử củ khoai tây (PTNRD). Những củ bị hư hại do PTNRD trở nên không thể bán
được do đó gây hại lớn hơn so với việc bị nhiễm bởi các chủng khác.
Một số đặc điểm của virus Y:
Theo Vũ Triệu Mân (2018) [27], virus Y có dạng hình sợi nhỏ, cong queo, dài
khoảng 720 - 730nm, đường kính 11m và có cấu trúc xoắn. Sợi virus Y có đặc điểm
thường cuốn lại với nhau, ít bị tách rời.
Đặc điểm chống chịu của virus Y: Theo Gogan (1970), ngưỡng pha loãng của dịch
cây bệnh khoản 10 – 2 – 10 - 3. Nhiệt độ phịng thí nghiệm (in vitro) có thể giữ đặc tính
lây bệnh giọt từ 48 - 72h. Theo Peter Wildy (1971), Q10 của virus Y là 50 - 600C.
Zukin (1976) cho biết, virus giữ được tính độc trong lá tươi 6 ngày (ở điều kiện

phịng thí nghiệm). Nếu giữ lá tươi ở một lớp CaCl2 ở 40C có thể giữ virus trong 6 tháng.
Dùng lá khơ ở điều kiện động lạnh có thể bảo quản virus PVY tới 11 tháng. Virus Y có
sức chống chịu kém trong điều kiện in vitro.

13