Mục lục

Tình hình nghiên cứu hoa cúc trên thế giới

1. Kết quả lai tạo và nhân giống hoa cúc trên thế giới

Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học- kỹ thuật hiện đại thì ngành công nghệ sinh học trong lĩnh vực chọn tạo giống cây trồng đã có vai trò rất quan trọng. Các nhà khoa học đã và đang tập trung nghiên cứu lĩnh vực chọn tạo giống hoa cúc bằng nhiều phương pháp khác nhau: lai hữu tính, chuyển gen vào tế bào hoa cúc, tạo giống hoa cúc đột biến và kết quả là đã đưa ra nhiều giống hoa cúc mới.

Shibata và cs (1998) [69] đã lai tạo thành công giống cúc “Moonlight” là kết quả của phép lai xa giữa loài Chrysanthemum moifolium Ramat và loài C.Pacifium Nakai, con lai F1 được lai lại với C.morifolium và chọn được giống “Moonlight” có hoa đơn, đường kính hoa 5 cm, có 25 cánh tràng màu vàng hơi xanh, lá nhỏ hơn và cuống lá dài hơn C.morifolium, có bộ NST 2n=64.

Đột biến là một trong những phương pháp chọn giống có nhiều thành công đối với cây hoa cúc, tạo ra giống mới có những biến dị về màu sắc hoa, hình dạng hoa, kích cỡ hoa và một số đặc tính thực vật học khác. Theo NBRINewsletters (1989)[64], khi xử lý tia gamma (1-3 krad) cho 125 giống cúc (Dendranthema) đã thu được từ chồi ra rễ các thể đột biến về mầu sắc và hình dạng hoa ở dòng vô tính M1 và M2 của 50 giống, trong đó có 36 giống được coi là giống mới, nồng độ tia gamma thích hợp nhất là 1,5 và 2,5 krad.

Các nhà khoa học Benetka và Pavingerova (1995)[40] đã sử dụng kỹ thuật chuyển gen lạ vào genome của giống hoa để tạo ra giống mới, giống cúc Chrysanthemum (Dendranthma grandiflora Tzvelev.) CV. “White Snowdon” được chuyển gen (pTiB6S3 T-DNA) của Agrobaceerium tumefacciens (B6S3 T-DNA) hoặc gen GUS trong cấu trúc di truyền.

Mitouchkina và cs, 2000)[60] đã nghiên cứu chuyển gen rolC bằng việc sử dụng vi khuẩn Agrobacterium rhizogenes đến biến đổi hình dáng cây và cấu trúc hoa cúc. Đoạn gen rolC dưới tác động của đoạn promoter 35S trên plasmid pPCV003 với dòng vi khuẩn Agrobacterium GV3101 được chuyển vào cây hoa cúc White Snowdon, hay còn gọi là giống Bông tuyết (CN42).

Một trong các dòng chuyển gen thu được có sự biểu hiện thay đổi về kích cỡ cây, khả năng phân cành, nhánh, hình dáng hoa cũng như kiểu cánh hoa, là nguồn vật liệu để tạo ra giống hoa cúc mới.
Cây hoa cúc có thể nhân giống bằng nhiều phương pháp khác nhau: gieo hạt, giâm cành, tỉa chồi, nuôi cấy mô tế bào. Tuy nhiên, phương pháp nuôi cấy mô tế bào được các nhà khoa học thế giới nghiên cứu nhiều nhất. Một trong những nhân tố tạo nên sự thành công của ngành sản xuất hoa cúc của một số nước trên thế giới (Hà Lan, Nhật Bản, Mỹ, Thái Lan…) là đã sử dụng công nghệ nhân giống invitro để sản xuất cây giống. Với công nghệ nhân giống invitro mà người ta có thể sản xuất được số lượng rất lớn các cây giống khỏe, sạch bệnh, đồng nhất về mặt di truyền đáp ứng yêu cầu sản xuất.

[message type=”e.g. information, success”]Xem thêm: Yêu cầu ngoại cảnh của cây hoa cúc[/message]

Năm 1990 khi nghiên cứu về ảnh hưởng của thành phần môi trường dinh dưỡng, Lunegent và Wardly (1990) [57] đã kết luận: đoạn thân cúc cao 1-2 cm cho phát triển trong môi trường nuôi cấy Benzyl Adenin thì chúng hình thành 2-3 chồi so với mẫu bản và không có rễ bất định, còn trong môi trường 0,1- 0,3 mg/l axit Indol Butyric thì hình thành 1-2 chồi và có rễ bất định.

Năm 1990, Kenth và Toress [52] đã nuôi cấy mô thành công từ đoạn thân và lá của giống hoa cúc màu tím trên môi trường MS. Tỷ lệ hình thành chồi đạt 100% và trung bình các cây được nuôi cấy mô sau 3-4 tháng đã ra hoa.

2. Kết quả nghiên cứu về chiếu sáng bổ sung và chiếu sáng quang gián đoạn cho cúc

Hiện tượng quang chu kỳ của cây hoa cúc là sự phản ứng của cây với độ dài chiếu sáng trong ngày, mỗi giống cúc khác nhau thì có độ dài chiếu sáng tới hạn trong ngày khác nhau có khả năng điều khiển quá trình sinh trưởng, phát triển của cây. Các nhà khoa học trên thế giới đã đi sâu nghiên cứu tác động của quang chu kỳ đến sự ra hoa của cúc và các biện pháp kỹ thuật điều khiển quang chu kỳ để nâng cao năng suất, chất lượng hoa cúc.

Khi nghiên cứu ảnh hưởng quang chu kỳ đến sự ra hoa các giống cúc khác nhau, Lý Hồng Triết và Quách Tiến Văn (Dẫn theo Đặng Văn Đông, 2005) [8] làm thí nghiệm xử lý che sáng với 50 giống cúc thu từ 15 đến 40 ngày cho thấy kết quả khác nhau khá lớn: đa số các giống (57,14%) xuất hiện nụ và hoa đồng bộ nhau, 35,62% ra nụ sớm nhưng ra hoa muộn; 10,20% ra nụ muộn nhưng nụ sinh trưởng phát dục nhanh.

Thời gian chiếu sáng rất quan trọng cho cây cúc, ảnh hưởng đến sự ra hoa của cúc. Các tác giả Cockshull (1977)[44], Strojuy (1985) [71], Narumon (1998) [63] đã khẳng định: Hầu hết các giống cúc trong thời kỳ sinh trưởng sinh dưỡng cần ánh sáng ngày dài trên 13 giờ, trong thời kỳ phân hoá mầm hoa thời gian chiếu sáng tốt nhất là 10-11 giờ/ngày-đêm. Thời gian chiếu sáng dài, sinh trưởng của hoa cúc kéo dài hơn, thân cây cao, lá to, ra hoa muộn. Thời gian chiếu sáng giai đoạn hình thành hoa phù hợp sẽ cho chất lượng hoa cúc tốt nhất.

Khi nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian ánh sáng ngày ngắn đến sự phân hóa mầm hoa của hai giống cúc thu Hoàng Kim Cầu và Ngân Phong Lĩnh ở Hàng Châu-Trung Quốc (30021’ bắc), Thạch Vạn Lý và Đào Thu Chân (dẫn theo Đặng Văn Đông, 2005)[8] đã nhận thấy sau khi chiếu sáng ngày ngắn 30 ngày thì chúng hoàn thành việc phân hoá mầm hoa. Giống Hoàng Kim Cầu bắt đầu phân hoá từ ngày 31/8 và đến ngày 31/9 thì hoàn thành, đến ngày 9/11 thì nở hoa. Giống Ngân Phong Lĩnh bắt đầu phân hoá hoa vào ngày 6/9 và đến ngày 6/10 thì hoàn thành, bắt đầu nở hoa vào ngày 14/11.

Các nghiên cứu của Yangxiaohan, Quách Trí Cương (Dẫn theo Đặng Văn Đông, 2005)[8], khẳng định rằng yêu cầu về độ dài ánh sáng tới hạn trong ngày của các giống khác nhau thì không giống nhau, chúng dao động trong phạm vi từ 12,0-13,5 giờ/ngày-đêm. Tuy nhiên cũng có một số giống có phạm vi giới hạn tương đối rộng như giống Encor: 14,5 giờ/ngày-đêm, giống White-Wonder: 16 giờ/ngày-đêm.

Theo những nghiên cứu khác của Mortensen và cs (1987)[61], thì tuyệt đại bộ phận giống hoa cúc dưới ánh sáng ngày dài không thể ra hoa được, hoặc những nụ đã được phân hoá, cũng dừng lại tạo thành hình đầu lá liễu.

Trong điều kiện ngày ngắn đêm dài, cây mới có thể phân hoá hoa và tiếp tục tạo thành hoa. Mức ánh sáng thấp là nguyên nhân làm trì hoãn sự phát triển mầm hoa và ngược lại, kích thích sự phát triển hoa cúc ở các mức ánh sáng cao (Hidén và cs, 1994)[46]; (Janni Bjerregaard Lund và cs, 2007)[48].

Điều khiển quang chu kỳ là vấn đề được nhiều nhà khoa học nghiên cứu để thúc đẩy hoặc kìm hãm quá trình hình thành và nở hoa. Hiện tượng cảm ứng hình thành hoa trong điều kiện ngày ngắn có thể bị ngăn lại hoặc làm chậm lại khi điều kiện ánh sáng ngày dài bị làm ngắn bằng cách chiếu ánh sáng có cường độ yếu trong suốt thời gian ban đêm. Matthew G. Blanchard và cs (2009) [59] đã nghiên cứu ảnh hưởng của chiếu sáng bổ sung đến sự nở hoa của cây hoa cúc trong điều kiện ánh sáng ngày ngắn trong nhà kính.

Giống hoa cúc ‘Bianca’ (Chrysanthemum x grandiflorum (Ramat.) Kitam) và cúc trồng chậu ‘Auburn’ được trồng trong nhà kính ở nhiệt độ trung bình ngày là 19,5-20,70C. Ánh sáng bổ sung gián đoạn từ 22h30-2h30 bằng đèn HPS 600W được thắp sáng trong 4h liên tục, chiếu sáng gián đoạn 30 phút thắp sáng 6 phút trong 4h. Những cây không trồng trong điều kiện ngày ngắn có hoa sớm hơn những cây được chiếu sáng bổ sung là từ 2-15 ngày và thời gian nở hoa từ 7-24 ngày và tăng tỷ lệ hoa nở 15-35 %. Kết quả nghiên cứu kết luận rằng: Việc sử dụng đèn HPS cung cấp ánh sáng nhân tạo (với cường độ chiếu sáng >=2.4 [mu]mol m-2 s-1) là một phương pháp rất hữu hiệu trong việc điều khiển sự nở hoa trong việc trồng hoa cúc trong nhà kính.

Khi nghiên cứu bộ phận cảm ứng ánh sáng của một số giống cúc, các tác giả Rosenvist và cộng sự (2001) [67], cũng đều nhận thấy rằng các lá phía trên là cơ quan cảm thụ chủ yếu, còn các lá phía dưới ít cảm ứng hơn, thậm chí không có cảm ứng. Nếu xử lý che sáng (hoặc chiếu sáng quang gián đoạn) khi cây quá ít lá thì không đủ để cây thay đổi quy luật ra hoa.

Khattak A. M. và cs(2004)[53] đã tiến hành thí nghiệm nghiên cứu về ảnh hưởng của ánh sáng bổ sung và mật độ trồng hoa cúc đến chiều cao cây hoa cúc. Cây cúc (Dendranthema grandiflorum) được trồng trong nhà kính với mật độ 40-100 cây/m2 và được chiếu sáng bổ sung ánh sáng hồng ngoại (FR). Kết quả thí nghiệm cho thấy: trong công thức không chiếu sáng bổ sung ánh sáng hồng ngoại thì chiều cao cuối cùng của cây trong giai đoạn nở hoa bị giảm 19% khi đánh dấu từ đốt thứ 6 đến đốt thứ 11 trên thân cây. Giữa mật độ trồng và ánh sáng hồng ngoại không có sự tác động qua lại lẫn nhau, khi mật độ thay đổi từ 40 đến 100 cây/m2 và sự có mặt của ánh sáng hồng ngoại thì chiều cao cây hoa cúc không bị ảnh hưởng.

Blacquiere (2002)[42] cũng cho rằng đối với cây hoa cúc, việc điều chỉnh quang chu kỳ bằng cách bổ sung ánh sáng đóng một vai trò quan trọng trong việc điều khiển sự sinh trưởng trước thời kỳ nở hoa. Kết quả nghiên cứu của ông đã cho thấy bổ sung ánh sáng cho hoa cúc “White Reagan” vào ban đêm sẽ đem lại hiệu quả cao nhất với cường độ ánh sáng thích hợp 1.000-4.000 µmol/ m 2 .
Sun-Ja Kim và cs (2004)[68] đã nghiên cứu ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đến tăng trưởng chiều dài thân và lá của của cây cúc trong nuôi cấy in vitro. Những đoạn thân cây cúc trong môi trường nuôi cấy in vitro (dài 1cm) được chuyển sang trồng trong môi trường mới 30 g l-1 sucrose, và trồng trong 35 ngày dưới 6 chế độ ánh sáng khác nhau: ánh sáng đèn huỳnh quang (FL), ánh sáng xanh (B), ánh sáng đỏ (R), ánh sáng đỏ và xanh (RB), ánh sáng đỏ và hồng ngoại (RFr), ánh sáng xanh và vùng hồng ngoại (BFr). Kết quả cho thấy trong điều kiện ánh sáng đỏ (R) và ánh sáng đỏ và hồng ngoại (RFr) thì chiều dài thân đạt kích thước lớn nhất trong tất cả các công thức thí nghiệm do sự kéo dài các đốt thân, đặc biệt là đốt thứ 3 (chiều dài đốt gấp đôi chiều dài các đốt khác). Do vậy, cây hoa cúc trong giai đoạn nuôi cấy để kéo dài chiều cao đoạn thân cây mà vẫn đảm bảo sự sinh trưởng cân đối của cây cần điều chỉnh tỷ lệ chiếu sáng ánh sáng đỏ với ánh sáng xanh hoặc ánh sáng đèn huỳnh quang trong thí nghiệm.

3. Kết quả nghiên cứu về chất điều tiết sinh trưởng

Các chất điều tiết sinh trưởng có vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh quá trình sinh trưởng, phát triển và các hoạt động sinh lý của cây trồng. Căn cứ vào hoạt tính sinh lý của các chất điều tiết sinh trưởng, các nhà khoa học đã phân thành 2 nhóm chất là các chất kích thích sinh trưởng và các chất ức chế sinh trưởng. Các chất kích thích sinh trưởng như GA3, IAA, IBA… có tác dụng
kéo dài chiều cao cây, kéo dài chiều dài cành hoa, tăng số cành nhánh, tăng kích thước hoa. Các chất ức chế sinh trưởng như CCC, B9, MH… có tác dụng giảm chiều cao cây nhưng làm tăng đường kính thân. Vì vậy, chất điều tiết sinh trưởng thực vật ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất nông nghiệp nói chung và trong sản xuất hoa nói riêng. Hiện nay đã có nhiều kết quả của các nhà khoa học nghiên cứu về chất điều tiết sinh trưởng đối với cây hoa cúc để nâng cao năng suất, chất lượng hoa.

Khi nghiên cứu tác dụng của Axit Gibberellic (GA3) và Malein hydrazyt (MH) sau khi trồng 30 và 60 ngày đến sự phát triển hoa và năng suất của hoa cúc được trồng trong điều kiện nhà lưới, S.R. Dalal và cs (2009) [72] đã cho thấy GA3 ở nồng độ 200 ppm làm tăng chiều cao cây tối đa, thúc đẩy nhanh sự ra hoa, tăng đường kính của hoa, chiều dài của cuống hoa và năng suất giống hoa cúc thí nghiệm. Phun MH ở nồng độ 750 ppm làm tăng số nhánh trên cây và đường kính bông hoa.

Ksenija Karlovie và cs (2004)[54] đã nghiên cứu các nồng độ khác nhau của Daminozide (B9) và Chlormequat (CCC) là những chất ức chế sinh trưởng đến sự sinh trưởng của cây hoa cúc ‘Revert’. Kết quả cho thấy Daminozide ở nồng độ 2.000 ppm có tác dụng làm giảm chiều cao cây hoa tốt nhất, số lượng chồi hoa cũng giảm đi và hiệu quả cao hơn so với việc sử dụng chất Chlormequat.

Prohexadione Calcium (Pro-Ca) là chất có tác dụng ức chế quá trình sinh tổng hợp gibberellin làm giảm chiều dài tế bào của đốt thân, chiều cao cây, chậm quá trình sinh trưởng của cây và được sử dụng cho cây trồng chậu, trồng thảm… Yoon Ha Kim và cs (2010) [76] đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của Prohexadione Calcium (Pro-Ca) và Daminozide (B9) đến sự sinh trưởng, phát triển của giống Cúc (MorifoliumR. cv Monalisa White) 3 tuần tuổi, phun 3 lần (mỗi lần cách nhau 7 ngày). Kết quả cho thấy ở nồng độ 400ppm Pro -Ca làm giảm chiều cao cây 30,7%, tăng đường kính thân cây, khối lượng cây và số lượng hoa không bị ảnh hưởng. Hiệu quả sử dụng của Pro-Ca cao hơn B9 và ít độc hại hơn với sức khỏe con người.