Nghiên cứu chọn tạo giống Keo tam bội sinh trưởng nhanh phục vụ trồng rừng gỗ lớn

Ở Việt Nam, diện tích rừng trồng các loài keo (xấp xỉ 1,8 triệu ha) chiếm tới 70% tổng diện tích rừng trồng sản xuất, chủ yếu là 3 loài keo nhiệt đới: Keo tai tượng (Acacia mangium Willd.), Keo lá tràm (A. auriculiformis A. Cunn. ex Benth.) và Keo lai tự nhiên giữa chúng (A. mangium x auriculiformis). Các chương trình chọn giống cho các loài keo này đã được tiến hành ở Việt Nam từ những năm 1980 và đạt được những bước tiến dài từ chọn tạo giống theo phương pháp truyền thống đến việc kết hợp với những tiến bộ công nghệ sinh học (công nghệ gen, công nghệ tế bào...) nhằm mang lại những kết quả đột phá giúp tạo ra các quần thể chọn giống có tính đa dạng di truyền cao và rút ngắn thời gian chọn tạo nhằm bổ sung cho tập đoàn giống hiện có của các loài keo.

Trong chọn tạo giống áp dụng công nghệ tế bào, cây đa bội được quan tâm bởi việc tăng sinh khối của các bộ phận sinh dưỡng so với cây nhị bội (2x) (lá, quả, hoa, lóng thân, hạt phấn, khí khổng và trọng lượng hạt…), tăng khả năng chống chịu với những biến đổi của môi trường sống và kháng với một số loại bệnh và đặc biệt là khả năng bất thụ một phần hoặc toàn phần (tạo ít quả hoặc quả ít/ không hạt) của thể tam bội (3x).

Một trong những giải pháp áp dụng công nghệ sinh học trong cải thiện giống cây trồng được kỳ vọng mang lại hiệu quả vượt trội là chọn tạo và sử dụng giống thể đa bội, dựa trên sự tăng trưởng về kích thước một số cơ quan sinh dưỡng (hiệu ứng gigantism- ‘gigas’ effect), vô hiệu tạm thời các gen có hại, tăng mức độ dị hợp tử và ưu thế lai (hybrid vigor). Tất cả những đặc tính sinh học kể trên được xem như cơ sở cho việc nghiên cứu chọn tạo giống nhằm cải thiện về năng suất, chất lượng và khả năng chống chịu đối với những biến đổi tiêu cực từ môi trường sống như dịch bệnh, khô hạn.... Hơn nữa, thể đa bội thường dẫn đến suy giảm khả năng sinh sản do dễ mắc lỗi trong quá trình phân bào giảm nhiễm, tạo nên các giống bất thụ một phần hoặc toàn phần, đặc biệt là các thể lệch bội (3x, 5x...). Chính vì thế việc phát triển các dòng tam bội (3x) cho keo giúp hạn chế khả năng xâm lấn hệ sinh 3 thái các loài cây bản địa và các loài cây trồng khác bởi keo là loài cây sai quả và hạt có sức sống lâu dài, cũng như kỳ vọng sẽ đạt được sự vượt trội về sinh trưởng và một số chỉ tiêu đáng quan tâm khác (như tính chất gỗ, khả năng chống chịu khô hạn, gió bão, sâu bệnh...) khi nguồn vật liệu sử dụng để xây dựng quần thể chọn tạo giống đa bội đã được cải thiện về chất lượng di truyền.

Do đó, TS. Nghiêm Quỳnh Chi cùng nhóm nghiên cứu tại Viện Nghiên cứu Giống và Công nghệ sinh học Lâm nghiệp đã thực hiện Nghiên cứu chọn tạo giống Keo tam bội sinh trưởng nhanh phục vụ trồng rừng gỗ lớn với mục tiêu: Xây dựng được quy trình công nghệ chọn tạo giống keo tam bội; Chọn lọc được 3 - 5 dòng sinh trưởng nhanh, chất lượng gỗ tốt, có năng suất vượt 15% so với giống trồng đại trà trong sản xuất; Xây dựng được 15 ha khảo nghiệm giống với tỷ lệ sống ≥ 90 % trong năm đầu tiên, quy mô 5 ha/mô hình/vùng sinh thái.

Đa bội hóa là sự tăng bội bộ nhiễm sắc thể đơn bội (n = x) trong một tế bào hoặc cùng loài (thể tự đa bội - autopolyploid) hoặc của 2 loài khác nhau (thể dị đa bội - allopolyploid) và là một hiện tượng tự nhiên, xuất hiện tương đối phổ biến ở các loài thực vật (khoảng 70% loài thực vật có hoa) với tần xuất khác nhau (Ranney 2006).

Trong tiến hóa, sự đa bội hoá tạo nên sự đa dạng cho thế giới thực vật, là cơ chế quan trọng của sự phát sinh và hình thành loài mới trong quá trình tiến hoá (Levin 1983; Otto and Whitton 2000; Ramsey and Schemske 2002).

Trong chọn tạo giống, cây đa bội được quan tâm bởi việc tăng sinh khối của các bộ phận sinh dưỡng so với cây nhị bội (2x) (ví dụ: lá cây dầy và rộng hơn, hoa lớn hơn, long than dài hơn, cây ít thân hơn, tăng kích thước hạt phấn, khí khổng và trọng lượng hạt…), tăng khả năng chống chịu với những biến đổi của môi trường sống và kháng với một số loại bệnh, cũng như có thể giúp vượt qua rào cản sinh sản (bởi nhân bội bộ nhiễm sắc thể có thế dẫn tới đa dạng thời gian nở hoa, thay đổi cơ chế sinh sản - tăng tỷ lệ tự thụ, giảm tính tự bất hợp…) của phép lai khác loài và đặc biệt là khả năng bất thụ một phần hoặc toàn phần (tạo ít quả hoặc quả ít/không hạt) của thể tam bội (3x) (Barringer 2007; Mable 2004; Ramsey and Schemske 1998; Ramsey and Schemske 2002; Ranney 2006).

Trong phát triển giống, cây 3x thường được quan tâm hơn bởi những giá trị thương mại như ưu thế sinh trưởng, lá xanh dầy và rộng hơn, hoa và quả lớn hơn và không hạt... những điều này dẫn đến năng suất hay chỉ số thu 5 hoạch cao hơn. Chẳng hạn như giống dưa hấu Vertigo 3x không hạt cho năng suất cao nhất (khoảng 46 tấn/ha), giống sắn 3x cho năng suất và hàm lượng tinh bột cao nhất, cây dâu tằm 3x chứa hàm lượng protein trong lá cao hơn, tác động tích cực cho hệ thống tiêu hóa của tằm khi ăn lá, tằm lớn nhanh hơn, rút ngắnvòng đời (2 - 3 ngày) và tăng năng suất kén (14 - 16%) so với cho tằm ăn lá dâu 2x (Wang et al. 2016). Ngoài ra, do tần số xuất hiện cây đa bội trong tự nhiên của các loài cây nông nghiệp, đặc biệt ở các giống đa phôi như cây thuộc họ Citrus, Vitis... là khá cao, do đó việc chọn cây đa bội từ các quần thể tự nhiên hay nghiên cứu chọn tạo giống 3x nhân tạo (lai nhân tạo hoặc nuôi cấy nội nhũ) cho cây nông nghiệp đã được triển khai khá bài bản và phổ biến, đặc biệt là đối với cây ăn quả có múi (nho, cam quýt, bưởi không hạt) và cây công nghiệp (thuốc lá, dâu tằm, bông…) và dễ dàng hơn so với cây lâm nghiệp.

Sau thời gian nghiên cứu, đề tài đã thu được những kết quả như sau:

- Quy trình kỹ thuật nhân giống sinh dưỡng cho các dòng keo tam bội (3x), đã được hoàn ở quy mô nghiên cứu và có thể chuyển giao ở quy mô sản xuất nhỏ.

- Quy trình công nghệ chọn tạo keo 3x nhân tạo đã được ban hành theo Quyết định số 250/QĐ-KHLN-KH, ngày 12/6/2020 của Giám đốc Viện KH Lâm nghiệp Việt Nam.

- Bốn dòng (X101, X102, X201 và X205) đã được Hội đồng thẩm định giống cây trồng lâm nghiệp công nhận giống mới theo vùng trồng tại Quyết định số 1458/ QĐBNN-TCLN, ngày 20/4/2020 của Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và PTNT.

- Tính chất gỗ của các dòng keo 3x được nghiên cứu ở giai đoạn 4 năm tuổi đã phần nào đáp ứng được yêu cầu cơ bản gỗ nguyên liệu cho sản xuất giấy, ván MDF, viên nén, ván ghép thanh, ván bóc (căn cứ TCVN 12619-1: 2019).

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 19431/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

Đ.T.V (NASATI)