Phân tích mối quan hệ di truyền thông qua một số đặc điểm hình thái, sinh lý và hóa sinh các giống quýt địa phương miền núi phía bắc Việt Nam

¹  Khoa Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên.

²  Khoa Sinh học, Trường Đại học Sư Phạm Thái Nguyên.

TÓM TẮT

Bài báo này công bố kết quả nghiên cứu về sự đa dạng di truyền thông qua một số đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hóa của 10 giống quýt địa phương thu thập ở khu vực miền núi phía bắc Việt Nam. Kết quả nghiên cứu cho thấy, 10 giống nghiên cứu, được chia làm ba nhánh chính. Nhánh thứ nhất: quýt Cao Lộc, nhánh thứ hai: quýt đường Lào Cai và nhánh thứ ba bao gồm 8 giống còn lại. Trong đó, nhánh thứ ba được chia làm hai nhóm phụ, nhóm phụ thứ nhất gồm quýt sen, quýt Mường Khương và quýt chum, nhánh phụ thứ hai bao gồm quýt Bắc Sơn, quýt Bắc Kạn, quýt hồng, quýt Bắc Hà và quýt giấy. Phân tích mối quan hệ di truyền  là cơ sở chọn tạo vật liệu đề xuất định hướng chọn giống và canh tác với mục tiêu thay đổi cơ cấu vụ quả, rải vụ thu hoạch đối với quýt địa phương.

Từ khóa:  Quýt địa phương, đang dạ hình thái, sinh lý, hóa sinh, mối quan hệ di truyền.

Cây quýt (Citrus recutilata Blanco) là cây có hoa hữu tính nhưng sự thụ phấn phụ thuộc nhiều vào sâu bọ, điều này khiến cho các yếu tố cấu thành năng suất như tỷ lệ đậu hoa, đậu quả bị ảnh hưởng rất lớn bởi các yếu tố ngoại sinh.

Song song với đó, vùng trồng quýt khu vực miền núi phía Bắc có khí hậu nhiệt đới gió mùa, đồng thời địa hình phức tạp nên đã hình thành một số tiểu vùng khí hậu khác nhau. Sự đa dạng về khí hậu và những biến đổi môi trường sống là một trong số các nguyên nhân dẫn đến sự phát sinh đa dạng các đặc điểm sinh học để thích nghi với điều kiện ngoại cảnh. Cây quýt địa phương giống như bao thực vật khác đều mang một số đặc điểm thích nghi với môi trường sống.

Đánh giá mối quan hệ di truyền dựa trên sự đa dạng của các giống quýt địa phương về hình thái, đặc điểm sinh lý và một số chỉ tiêu hóa sinh về chất về lượng quả là cơ sở đề xuất nhằm mục tiêu sử dụng đa dạng hóa trong việc chọn giống cho vùng trồng chuyên canh.

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

+ Vật liệu nghiên cứu: Bao gồm 10 giống quýt đang trồng tại khu vực miền núi phía Bắc.     Mẫu giống quýt được chọn từ các vườn trồng chuyên canh ở khu vực nghiên cứu, lựa chọn, theo dõi các cây lấy mẫu giống có độ tuổi từ 10 đến 15 năm, đồng thời là cây có năng suất đại diện cho vườn, cây đang trong độ tuổi cho thu hoạch. Lựa chọn cây theo dõi ở đây đặc biệt quan tâm tới những cây có một số đặc điểm tốt về các yếu tố cấu thành năng suất, chất lượng làm cơ sở lựa chọn các cây đầu dòng cho để theo dõi đánh giá giống. Nghiên cứu được thực hiện với 10 giống, mỗi giống được ký hiệu riêng biệt (bảng 1), các mẫu giống trong thí nghiệm được theo dõi và đánh giá tại các vườn trồng chuyên canh theo vùng trồng đã được công nhận theo trích dẫn địa lý. Đối với các chỉ tiêu về sinh lý sinh trưởng theo dõi liên tục trong hai vụ năm 2014 và 2015, chỉ tiêu về hóa sinh được phân tích một vụ năm 2015 ngay sau khi thu hoạch quả.

Bảng 1. Các giống quýt nghiên cứu

+ Phương pháp nghiên cứu đặc điểm hình thái và một số chỉ tiêu sinh lý:

- Đối với một số đặc điểm hình thái, thực hiện bằng phương pháp mô tả thông qua các đặc điểm phân loại học thực vật và đặc điểm sinh lý thực vật bằng phương pháp trực quan, đo, đếm, cân, mô tả.. để đánh giá kiểu hình như: Mô tả đặc điểm thân cây, gai, lá, hoa và quả theo nguyên tắc phân loại học của tác giả Nguyễn Nghĩa Thìn, Đặng Thị Sy (2000) [10].

- Đối với một số đặc điểm sinh lý thực vật, theo dõi xác định thời điểm hoa nở rộ, thời điểm và khoảng thời gian cho thu hoạch theo tác giả Đào Thanh Vân, Ngô Xuân Bình (2003) [12].

+  Phương pháp ghiên cứu một số chỉ tiêu hóa sinh liên quan đến chất quả quýt:

- Xác định hàm lượng vitamin C bằng phương pháp sử dụng iot theo tác giả Nguyễn Văn Mùi (2001) [6].

- Định lượng đường khử theo phương pháp Bertrand, Nguyễn Văn Mùi (2001) [6].

- Xác định hàm lượng axít tổng số theo phương pháp chuẩn độ, Lê Thanh Mai (2009) [5].

- Xác định hàm lượng nước bằng phương pháp sấy khô đến trọng lượng không đổi, phương pháp xác định thông qua hàm lượng vật chất khô (K_vc) theo TCVN (Iso 1537-2007) - Tổng cục tiêu chuẩn đo lường chất lượng Việt Nam [14].

- Định lượng hàm lượng khoáng bằng phương pháp tro hóa, xác định thông qua việc đốt cháy hoàn toàn các thành phần khác và chỉ còn lại thành phần khoáng trong mẫu (K) theo TCVN (Iso 1537-2007) của Tổng cục tiêu chuẩn đo lường chất lượng Việt Nam [14].

+ Xây dựng sơ đồ về mối quan hệ di truyền dựa trên phương pháp phân tích di truyền ứng dụng bằng chương trình NTSYSpc [7].

Đặc điểm hình thái và sinh lý của các giống quýt nghiên cứu

Những đặc điểm về hình thái và sinh lý cây quýt bao gồm: chiều cao của cây, đặc điểm của gai, hình dạng đặc trưng của lá, mầu sắc hình dạng của quả, thời điểm nở hoa, thời gian sinh trưởng quả  và thời điểm thu hoạch quả.. những đặc điểm này thường rất đặc trưng cho từng giống đối với tập đoàn cây ăn quả có múi. Đánh giá, theo dõi các giống quýt trong nghiên cứu được tiến hành trong hai năm liên tiếp 2014 và 2015,  kết quả ghi nhận một số đặc điểm trên được thể hiện trong bảng 2. 

Bảng 2. Đặc điểm hình thái và sinh lý của một số giống quýt địa phương

Thời điểm hoa nở rộ được xác định khi có trên 50% số hoa đã nở trên cây. Thời điểm này có ý nghĩa quan trọng trong việc lai chọn tạo giống cũng như đưa ra giải pháp phù hợp để điều chỉnh tỷ lệ đậu hoa cho quýt [12], phục vụ mục đích về cơ cấu vụ quả của người trồng. Các giống trong nghiên cứu  khá đa dạng về thời điểm nở hoa, nở sớm vào đầu tháng 2 gặp ở giống quýt ngọt (Lào Cai), giống quýt đồng thời cho thời gian thu hoạch không tập trung chia làm nhiều vụ (chín sớm, chính vụ và chín muộn). Trong đó, giống nở sớm gặp ở quýt đường Lào Cai và quýt Bắc Kạn (đầu tháng 2). Nở muộn trong số các giống nghiên cứu gặp ở quýt hồng Hà Giang, quýt Bắc Hà và quýt Bắc Sơn (cuối tháng 3). Kết quả nghiên cứu của chúng tôi tương tự như ghi nhận trên quýt Bắc Hà của Đỗ Đình Ca (1995). Tác giả cho thấy quýt Bắc Hà nở hoa chính vụ tập trung đầu tháng 3, tác giả đã chỉ rõ mối tương quan giữa tỷ lệ C/N, nguồn hấp thu dinh dưỡng từ rễ (N) và từ lá (C) điều khiển mạnh mẽ tới quá trình hình thành nụ và phát triển của hoa, đây là cơ sở để đưa ra biện pháp canh tác thay đổi cơ cấu vụ quả quýt ở Bắc Hà nói riêng [1].

Quýt là cây có hoa lưỡng tính, tuy nhiên quá trình thụ phấn ảnh hưởng rất nhiều sự chi phối của sâu bọ, đây là nguyên nhân chính dẫn đến khả năng thụ phấn chéo. Nghiên cứu ảnh hưởng của tự thụ và thụ phấn chéo ở quýt Clementine tác giả Wallace (2002) [15] chỉ ra rằng, khi để tự thụ, tỷ lệ đậu quả của quýt Clementine chỉ đạt từ 0 - 5%, trong khi công thức thụ phấn chéo cho tỷ lệ đậu tới 15%, không có sự sai khác về khối lượng quả, hàm lượng đường, vitamin C ở các công thức tự thụ và thụ phấn chéo [15]. Việc xác định thời điểm ra hoa đối với một giống nghiên cứu là cơ sở thiết thực cho giải pháp nâng cao tỷ lệ đậu quả và chọn tạo con lai cho ra đặc tính mới đối với quýt.

Thời điểm chín chính vụ được xác định khi có trên 50% số quả cho thu hái trên cây, theo dõi thời vụ thu hoạch ở một số giống quýt địa phương miền núi phía Bắc, dễ nhận thấy ở các giống đều tập trung vào những tháng cuối năm, mỗi giống có khoảng thời gian thu hoạch khác nhau, chín tập trung hơn cả gặp ở quýt giấy, quýt hồng, quýt Bắc Sơn và quýt Cao Lộc, cho thu hoạch trải rộng gặp ở quýt ngọt và quýt chum. Việc chín sớm hoặc muộn có ý nghĩa rất lớn cho hiệu quả vườn quýt bởi tránh được hao tổn khi thu hoạch và việc cung ứng thị trường [11].

Áp dụng rất thành công trong rải vụ thu hoạch, Viện Cây ăn quả Miền Nam (2012) đã nghiên cứu trồng sen canh các giống quýt hồng, quýt QT12 với quýt xiêm tại Lai Vung (Đồng Tháp), canh tác giống phù hợp đã đem lại hiệu quả cao và từ đó cho sản xuất nhân rộng tại Đồng bằng sông Cửu Long [3]. Ở các tỉnh miền núi phía bắc,  đa dạng hoá sản phẩm giống quýt nhằm rải vụ thu hoạch hiện nay đang bước đầu đưa vào thử nghiệm có nghiên cứu của Đào Thanh Vân và cs (2014) tại vùng cam quýt Bắc Hà và Vị Xuyên (Hà Giang) cũng đã cho thấy ưu thế của vườn chuyên canh khi cho ra giống chín sớm và chín muộn cùng một vườn với mục tiêu tránh được hao tổn trong thu hoạch [12].

Những chỉ tiêu hóa sinh như hàm lượng đường, axít, vitamin C, khoáng... là những thành phần hóa học có ý nghĩa trong giá trị dinh dưỡng của cây ăn quả có múi đối với con người và đang được các nhà chuyên quan tâm

Nghiên cứu một số chỉ tiêu hóa sinh được thực hiện ngay sau khi thu hoạch của vụ năm 2015. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu hóa sinh thể hiện trong bảng 3.

Bảng 3. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu hóa sinh trong quả quýt địa phương

                       (LSD _0,5):   Giới hạn so sánh sai khác có ý nghĩa ở mức độ chính xác 95 %.

Theo các nghiên cứu ở trong và ngoài nước, Vitamin C có vai trò quan trọng trong quả khi cung cấp giá trị thực phẩm cho con người [13]. Hàm lượng vitamin C ở các giống quýt nghiên cứu giao động từ 31,33 – 33,66 mg/100 mg, cao hơn từ 2-3 mg so với công bố về kết quả công bố trên quýt của nước ngoài (Trung tâm dinh dưỡng Nevo, Hà Lan, 1996). Số liệu của Nevo chỉ ra rõ, hàm lượng vitamin C ở quýt đạt 30mg %  cao hơn các loại quả khác như táo (15 mg%), nho (3 mg%), lê (4 mg%), dứa (25 mg%) hay mận (5 mg%).. Đào Thanh Vân, Ngô Xuân Bình [12].

Về thành phần khoáng trong quýt chiếm từ 0,45 đến 0,48 %. Thành phần nước chiếm từ 85,63 đến 89,90 %. Thống kê cho thấy không có sự sai khác của các thành phần này trong các giống nghiên cứu.

Dựa trên các đặc điểm tương đồng và không tương đồng của một số đặc điểm hình thái, sinh lý và hóa sinh, chúng tôi xây dựng sơ đồ về mối quan hệ di truyền dựa trên phương pháp phân tích di truyền ứng dụng trên phần mềm NTSYSpc [7]. Mối quan hệ di truyền của 10 giống quýt thể hiện trong hình 1.

Hình 1. Sơ đồ mối quan hệ di truyền của các giống quýt nghiên cứu

Sơ đồ đã cho thấy; 10 giống trong nghiên cứu được chia làm ba nhánh chính, nhánh thứ nhất chỉ duy nhất có quýt Cao Lộc, nhánh thứ hai duy nhất là quýt đường Lào Cai và nhánh thứ ba bao gồm 8 giống còn lại với hệ số giống nhau từ  0,10 đến 0,18 % (hình 1).

Trong đó, nhóm thứ ba được chia làm hai nhánh phụ, nhóm phụ thứ nhất gồm quýt sen, quýt Mường Khương và quýt chum, nhánh phụ thứ hai bao gồm quýt Bắc Sơn, quýt Bắc Kạn, quýt hồng, quýt Bắc Hà và quýt giấy với khoảng cách biến động từ 0,10 – 0,18 %.

Khoảng cách di truyền gần nhất ở các giống quýt giấy và quýt Bắc Hà với khoảng cách di truyền là 0,3% , tương tự khoảng cách đó còn gặp ở hai giống quýt Bắc Sơn và quýt Bắc Kạn.

KẾT LUẬN

Qua nghiên cứu mối quan hệ về chủng loại của 10 giống quýt địa phương chúng tôi nhận thấy, giống quýt đường Lào Cai và quýt Cao Lộc là hai giống có khoảng cách di truyền khác xa nhất so với các giống quýt địa phương khác.  Trái lại với đó, sự gần gũi về mặt di truyền gặp ở quýt giấy với quýt Bắc Hà, quýt Bắc Sơn với quýt Bắc Kạn. Đây là cơ sở đề xuất vật liệu chọn tạo hướng tới mục tiêu đa dạng hóa sản phẩm giống đối với cây quýt địa phương.

1. Đỗ Đình Ca (1995), Khả năng phát triển cây quýt và cây ăn quả khác ở vùng Bắc Quang, tỉnh Hà Giang, Luận án phó tiến sỹ khoa khoa học nông nghiệp, Trường Đại học Nông nghiệp 1 Hà Nội.

2.  Đường Hồng Dật (2003), Cam, chanh, quýt, bưởi và kỹ thuật  trồng. Nxb Lao động - Xã hội.

3.  Nguyễn Hữu Hiệp, Trần Nhân Dũng, Đặng Thanh Sơn và Nguyễn Văn Được (2004). Đa dạng sinh học giống cây có múi ở huyện Gò Quao, tỉnh Kiên Giang. Tạp chí Khoa học 2004 số 1:  111-121

5.  Lê Thanh Mai (2009), Công nghệ hóa sinh, Nxb Khoa học kỹ thuật

6.  Nguyễn Văn Mùi (2001), Hóa sinh học . Nxb Khoa học kỹ thuật

7. Chu Hoàng Mậu (2008), Phương pháp phân tích di truyền hiện đại trong chọn giống cây trồng, Nxb Đại học Thái Nguyên

8.  Trần Đình Long (1997), Chọn giống cây trồng. Nxb Nông nghiệp.

9.  Hoàng Thị Sản (2004), Phân loại học thực vật. Nxb Giáo dục

10.  Nguyễn Nghĩa Thìn, Đặng Thị Sy (2000), Phân loại học thực vật. Nxb ĐHQGHN.

12.  Đào Thanh Vân, Ngô Xuân Bình (2003), Giáo trình cây ăn quả (Giáo trình Sau đại học. Nxb Nông nghiệp .

13.   Đỗ Năng Vịnh (2008), Cây ăn quả có múi - Công nghệ sinh học chọn tạo giống. Nxb Nông nghiệp.

14. TCVN (Iso 1537-2007) Tổng cục tiêu chuẩn đo lường chất lượng Việt Nam (2007).

15. Wallace, H. M. (2002), Effect of self - pollination and cross -pollination on Clementine madarin, University of the Sunshine Coast, Austraylia.