Bộ giống khoai lang trong sản xuất của ta hiện nay có năng suất thấp, chất lượng chưa cao, hiệu quả sản xuất còn thấp. Đây là nguyên nhân chính dẫn đến diện tích và sản lượng khoai lang bị giảm sút trong thời gian vừa qua. Để sản xuất khoai lang phát triển theo hướng hàng hoá và đạt hiệu quả kinh tế cao; hiện cần có những giống khoai lang chất lượng cao với một số chỉ tiêu chính như: hàm lượng chất khô trên 25%, tinh bột trên 22% và năng suất củ đạt trên 20 tấn/ha. Hàm lượng tinh bột trong củ được nâng lên sẽ góp phần tăng năng suất tinh bột củ trên đơn vị diện tích và thời gian sản xuất, vì vậy góp phần nâng cao hiêu quả đầu tư trong sản xuất khoai lang. Phương pháp chọn tạo giống khoai lang ở nước ta hiện vẫn chủ yếu là phương pháp lai tạo truyền thống, nên việc tạo ra giống khoai lang mang các tính trạng mong muốn là rất khó và mất nhiều thời gian. Việc ứng dụng công nghệ sinh học, đặc biệt là chỉ thị phân tử, trong chọn giống cây trồng hiện nay đã được thực hiện trên nhiều loại cây trồng và đã mang lại hiệu quả, chọn được chính xác kiểu gen qui định tính trạng mong muốn, tiết kiệm được thời gian và chi phí. Tuy nhiên, việc nghiên cứu và ứng dụng chỉ thị phân tử liên kết với gen/QTLs qui định các tính trạng quan tâm đối với cây khoai lang là một vấn đề còn khá mới mẻ. So với các cây trồng khác như lúa, lúa mỳ, cà phê… thì những nghiên cứu về chỉ thị phân tử đối với cây khoai lang còn ít. Bên cạnh đó, khoai lang là cây đa bội, số lượng nhiễm sắc thể lớn, tự bất thụ cao, rất khó tạo dòng thuần do vậy việc xác định và định vị kiểu gen/QTLs qui định tính trạng quan tâm nào đó là khó hơn nhiều so với các cây tự thụ và có bộ nhiễm sắc thể đơn giản.

Việc xác định chỉ thị hay một nhóm chỉ thị đồng đẳng để nhận dạng ADN (ADN riboxom hoặc ADN lục lạp) của một dòng khoai lang mang những đặc điểm cụ thể nào đó là điều có thể làm được. Tuy độ chính xác của loại chỉ thị này không cao như những chỉ thị được xác định trên các dòng thuần tự phối, nhưng vẫn có khả năng sử dụng để phân biệt, lựa chọn được những cá thể hoặc dòng khoai lang mang những đặc điểm mong muốn. Để giải quyết một số vấn đề đang tồn tại trong sản xuất và chọn tạo giống khoai lang ở các tỉnh phía Bắc, Nhóm nghiên cứu do TS. Ngô Doãn Đảm, Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm đã tiến hành đề tài: “Nghiên cứu chọn tạo giống khoai lang có hàm lượng tinh bột cao bằng chỉ thị phân tử cho các tỉnh phía Bắc”.

Các kết quả chính đã đạt được của đề tài như sau:

1. Đánh giá nguồn vật liệu khởi đầu phục vụ cho công tác lai tạo và chọn lọc các dòng khoai lang mới theo mục tiêu: Đã đánh giá sơ bộ 122 mẫu dòng giống khoai lang vật liệu, đánh giá chi tiết kiểu hình của 100 dòng giống, đánh giá đa dạng di truyền và xác định mối quan hệ di truyền của tập đoàn giống khoai lang vật liệu. Trên cơ sở đó, đã chọn được 43 dòng giống khoai lang để làm nguồn giống bố mẹ cho lai tạo tổ hợp lai mới. 

2. Nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn giống khoai lang có hàm lượng tinh bột cao: Sử dụng 60 chỉ thị SSR để phân tích đa hình và nghiên cứu mối tương quan giữa chỉ thị SSR và tính trạng tinh bột của tập đoàn dòng giống khoai lang có hàm lượng tinh bột từ thấp đến cao, đã xác định được 3 chỉ thị có mối tương quan khá chặt với tính trạng hàm lượng tinh bột: chỉ thị ITSSR15 là 83,64%; chỉ thị ITSSR8 là 77,2%; chỉ thị IbY47 là 71,0% và 1 chỉ thị có mối tương quan với tính trạng hàm lượng tinh bột ở mức trung bình (chỉ thị IbE29 là 52,9%). 

3. Lai tạo và chọn lọc các dòng khoai lang mới theo mục tiêu: Đã tiến hành lai tạo 58 tổ hợp lai xác định, thu được 8.455 hạt lai phục vụ chọn giống khoai lang có năng suất cao >25 tấn/ha và hàm lượng tinh bột củ >22%. Đã gieo trồng và đánh giá sơ bộ kiểu hình 7.919 dòng khoai lang thực sinh (đời C0). Đã sử dụng 4 chỉ thị liên quan đến tính trạng hàm lượng tinh bột cao trong củ để sàng lọc 914 dòng khoai lang ưu tú đời C0, đã phát hiện được 116/914 dòng có gen liên kết với 1 hoặc 2 trong 4 chỉ thị phân tử nghiên cứu. Tiếp tục chọn lọc kiểu hình đời C1 và C2 với 116 dòng, so sánh chính qui các dòng ưu tú nhất, đã chọn được 11 dòng khoai lang triển vọng có mang gen liên quan đến tính trạng hàm lượng tinh bột củ cao, đạt năng suất củ từ 25,1 đến 27,7 tấn/ha, vượt 58,9 đến 77,3% năng suất của giống đối chứng Hoàng Long (15,8 tấn/ha); hàm lượng tinh bột củ đạt từ 22,2% đến 23,8% và cao hơn so với giống đối chứng (20,7%). 

4. Kết quả khảo nghiệm sinh thái các dòng giống triển vọng tại 4 tỉnh phía Bắc trong 3 vụ (đông 2014, xuân 2015 và đông 2015); đã chọn được 2 giống khoai lang đáp ứng được các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật mục tiêu đề tài đặt ra. Giống khoai lang VC6 có nguồn gốc từ tổ hợp lai VA1 x CIP68 được lai tạo năm 2012; trong đó giống mẹ VA1 là giống năng suất cao và giống bố CIP68 có hàm lượng tinh bột củ cao. Giống VC6 mang số mã dòng 190, đã được xác định có gen liên quan đến tính trạng hàm lượng tinh bột củ cao; được nhận dạng bằng 2 chỉ thị ITSSR15 và IbE29. Giống VC6 có TGST vụ xuân 130 – 140 ngày, vụ đông 110 - 115 ngày, dạng thân nửa đứng, dạng lá hình tim, lá non màu tím, vỏ củ màu đỏ, ruột củ màu trắng ngà; củ luộc rất bở. Năng suất củ đạt 25,8 - 26,8 tấn/ha (vượt 58,3 đến 62,1% so với giống đối chứng Hoàng Long); hàm lượng tinh bột củ đạt 22,23%; năng suất tinh bột củ đạt 5,8 đến 5,9 tấn/ha (vượt 72,6% giống đối chứng). Giống khoai lang VC7 có nguồn gốc từ tổ hợp lai 194555.7/KLC19, được lai tạo năm 2012; mang số mã dòng 70, đã được xác định có gen liên quan đến tính trạng hàm lượng tinh bột cao trong củ; được nhận dạng bằng chỉ thị IbY47. Giống VC7 có TGST vụ xuân 130 - 140 ngày, vụ đông 110 - 115 ngày, dạng thân nửa đứng, dạng lá hình tim, vỏ củ màu đỏ, ruột củ màu vàng nhạt; củ luộc rất bở. Năng suất đạt 25,1 - 25,4 tấn/ha (vượt 52,0 đến 55,8% năng suất giống đối chứng); hàm lượng tinh bột củ đạt 22,7%; năng suất tinh bột củ đạt 5,7 đến 5,8 tấn/ha (vượt 68,6% giống đối chứng).

5. Biện pháp kỹ thuật: Đã tiến hành nghiên cứu biện pháp kỹ thuật cho giống VC6, sơ bộ kết luận trong điều kiện vụ đông, nên trồng giống khoai lang VC6 ở mật độ 33.000 dây/ha và bón với mức 10 tấn phân chuồng cộng với 80 kg N +  40 kg P205 + 120 kg K20 cho 1 hecta.

6. Qui trình: Đã xây dựng được qui trình ứng dụng chỉ thị  phân tử trong chọn giống khoai lang có hàm lượng tinh bột cao, được Hội đồng KHCN cấp cơ sở thông qua. Qui trình đã và đang được sử dụng trong chọn tạo giống khoai lang có hàm lượng tinh bột cao tại Viện CLT - CTP.

Nhóm nghiên cứu đề nghị Bộ NN-PTNT cho đề tài triển khai giai đoạn 2 để phát triển các dòng khoai lang triển vọng từ nguồn vật liệu đã tạo và phát triển 2 giống khoai lang VC6 và VC7 có năng suất củ và hàm lượng tinh bột củ cao ra sản xuất. 

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 14752/2018) tại Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia.

P.T.T (NASATI)