Giống mía và những biện pháp lai tạo và tuyển chọn

1/ Giống mía

1/1 Sự quan trọng của giống mía

Trong sản xuất mía, giống mía giữ vai trò cực kì quan trọng, là giải pháp thâm canh hàng đầu. Chính vì, một giống mía tốt không những cho năng suất nông nghiệp cao, giầu đường mà còn giải quyết được đông đảo điểm yếu của sản xuất, chế biến và các điều kiện không có lợi của tự nhiên, trong khi những giải pháp khác cực khó có thể thực thi 1 cách thỏa đáng, chẳng hạn đối với những điều kiện tự nhiên như khả năng chịu đựng sâu hại, khô hạn, úng ngập, gió bão, chua mặn,…

Cuộc cách mạng sinh học, trong đó có cách mạng giống cây trồng (cách mạng xanh) đã sinh ra sự thay đổi lớn lớn trong sản xuất nông nghiệp thế giới (canh tác ). Đó là khả năng nâng cao năng suất và chất lượng cây trồng bằng con đường giống nhằm thỏa mãn ngày một tốt hơn nhu cầu về vật chất của đời sống con người. Riêng vấn đề giống mía, mỗi năm, nhiều quốc gia đã dành một khoản chi phí lớn cho công tác này. Chỉ trong vòng hai thập kỷ trở lại đây, nhờ sinh ra được các giống mía mới, cho năng suất cao, giầu đường, chịu đựng tốt những điều kiện của tự nhiên, kháng sâu hại,… Ngành trồng mía và chế biến đường ở nhiều nước như Cuba, An Độ, Trung Quốc, Đài Loan, Úc, Indonesia,… đã có các tiến bộ vượt bậc.

Theo Campo và ctv (1976), ở Cuba, từ năm 1964 trở lại đây, do chọn đựợc các giống mía tốt mà năng suất mía cây được tăng lên từ 50 tấn/ hecta lên phía trên 70 tấn/ hecta và tỉ lệ đường trên mía thu hồi đạt trên 13,5%.

Theo S.I.I.S (1984), ở Úc, nhờ tạo được các giống mía tốt, đường cao nên hiệu suất tổng thu hồi ở những xí nghiệp chế biến đường của nước này đạt vào loại cao nhất thế giới ngày nay (tỷ lệ mía trên đường khoảng 7-8, thậm chí chỉ 6 mía thu hồi 1 đường – loại đường cát xuất khẩu). Mặt khác, cũng nhờ có một lượng lớn những giống mía kháng bệnh dự phòng mà nước Úc đã vượt qua bệnh Fiji – một bệnh gây hại nguy hiểm khi bệnh này xuất hiện trên đồng mía của họ.

Theo Krishnamurthi và Prasad (1980), để giải quyết hiện trạng đất xấu, nghèo chất hữu cơ, lân, kali và sự xuất hiện các bệnh cây nguy hiểm như bệnh fiji, bệnh Cerospora sacchari và một vài tuyến trùng gây bệnh, những nhà chọn cây giống ở Fiji đã tìm kiếm được một số loại giống mía tốt, có tỷ lệ đưòng thu hồi cao (7,2 – 7,5 mía thu 1 đường) và tỉ lệ xơ trung bình 12,5%.

Theo Glas và Miller (1980), ở Florida (Mỹ), chương trình chọn tạo giống mía là nhằm mục đích tìm giống kháng bệnh than (Ustilago scitaminea Sydow).

Theo Walker (1978), ở Barbados, mục đích chọn tạo giống mía kháng một vài bệnh gây hại nguy hiểm như bệnh than Ustilago scitaminea, bệnh thân ngọn đâm chồi Xanthomonas albilineans,…

Đối với mỗi quốc gia trồng mía, nâng cấp giống mía sản xuất là một việc làm liên tục mang tính chiến lược, lâu dài. Dựa theo tình hình của mỗi nước và đòi hỏi nhiệm vụ của từng giai đoạn mà mục tiêu đề ra có sự điều chỉnh cho thích hợp.

Nhìn lại tình hình sản xuất của ta, một nguyên do cực kỳ cơ bản khiến cho năng suất mía cây thấp, chu kỳ kinh tế ngắn, đường thu hồi không cao,… vì chúng ta chưa có rất nhiều giống mía tốt. Các kết quả điều tra về giống mía sản xuất trên khuôn khổ cả nước thời gian vừa mới qua đã xác nhận việc đó. Chúng ta thiếu các giống mía năng suấtt nông nghiệp cao, giầu đường, nhất là các giống mía chín sớm (hay giống có tỉ lệ đường cao đầu vụ) và các giống mía khả năng tái sinh mạnh (để gốc tốt). Vùng miền núi phía Bắc thiếu các giống mía chịu những điều kiện lạnh, giá, gió bão. Vùng mía đồi (trung du Miền bắc ), khu vực đất cao (Miền trung, Tây Nguyên, Đông Miền nam ) thiếu các giống mía chịu hạn và khu vực đất thấp chua phèn (Tây Miền nam ) cũng chưa có các giống mía trồng phù hợp. Đấy là chưa nói đến các đặc tính khác cấp thiết phải có của một giống mía sản xuất như khả năng chịu đựng sâu hại, nhất là những bệnh gây hại quan trọng như: bệnh than (Ustilago scitaminea) có mầm mống ở đa số những khu vực mía nam bộ, bệnh chảy gôm

(Xanthomonas vascularum), bệnh thân ngọn đâm chồi (Xanthomonas albilineans), bệnh rượu (Colletotrichum falcatum), bệnh xoắn cổ lá (Fusarium moniliforme),… mà ở vùng mía nào cũng thấy xuất hiện. Có thể nói, đặc tính những khu vực mía của ta cực kỳ da dạng (nhiều vùng sinh thái khác nhau), trong khi đó cơ sở vật chất kỹ thuật và nhất là giống mía thì lại còn cực kỳ thiếu chưa phục vụ được đòi hỏi của sản xuất ngày càng mở rộng.

1/2 Sắp xếp cơ cấu giống hợp lý

Giống mía tốt chỉ là một định nghĩa cực kỳ tương đối. Một giống mía có thể được biết đến như là tốt ở chỗ này nhưng lại không phù hợp ở chỗ khác và ngược lại. Giống mía chịu hạn giỏi chưa hẳn đã chịu chua phèn hoặc ngập úng. Lại có giống chín sớm, giống chín muộn. Giống phù hợp với chế biến cơ giới, giống phù hợp với chế biến thủ công,… Ở các nước trồng mía có trình độ cơ giới hóa cao, tiêu chuẩn giống mía tốt còn đề ra là giống mía đó có phù hợp với điều kiện cơ giới hóa bay không,… Như vậy có thể khái niệm là: Trong mỗi trường hợp cụ thể của một vùng sinh thái, ở trình độ sản xuất và chế biến ổn định, một giống mía nào đó đạt năng suất cao, chất lượng tốt (đường nhiều) và phù hợp với các điều kiện của sản xuất và chế biến thì đó là giống mía tốt và ngược lại.

Trên thực tế của đời sống, cực khó có thể chọn lựa được một giống mía gọi là tuyệt vời, thỏa mãn toàn bộ các đòi hỏi của con người. Thường thì, một giống mía có được điểm mạnh này lại mắc điểm yếu khác. Chính vì thế, với sản xuất, bao giờ cũng phải có vài ba giống mía được sắp xếp thành một cơ cấu để bổ sung cho nhau các điểm mạnh, ngăn ngừa điểm yếu. Ở trên đồng mía của chúng ta ngày nay, hiện trạng độc canh một giống mía nào đó là hiện tượng phổ biên và đó là điều không hợp lý cần phải có sự thay đổi. Chính vì, cây mía là nguyên vật liệu để chế biến đường. Hiệu quả của mỗi nhà máy đường được tính bằng hiệu suất tổng thu hồi và thời gian của mùa chế biến (dài hay ngắn). Vậy nên, một giống mía dù có điểm mạnh ra sao chăng nữa cũng không thể thỏa mãn được cả hai đòi hỏi trên. Chưa kể vì một lẽ nào đó, do thiên tai, dịch họa gây nên, chẳng hạn bị sâu hại tấn công, nếu chỉ một giống mía độc nhất thì có thể nhà máy phải đóng cửa vì không có nguyên vật liệu. Từ điều hiện thực này, nhiều nước trồng mía trên toàn cầu đã rút ra được các bài học tương đối sâu sắc.

2/ Những biện pháp tuyển chọn cây giống mía

Trong tuyển chọn cây giống cây trồng nói chung và giống mía nói riêng có rất nhiều biện pháp, nhiều phương pháp làm. Ở mỗi biện pháp, mỗi kỹ thuật làm đều có các điểm mạnh và điểm yếu riêng. Vấn đề đề ra là chọn biện pháp và kỹ thuật làm nào để có thể đạt được hiệu quả rất cao nhất (bao gồm cả những mặt đầu tư trang thiết bị tài chính và sản phẩm thu được).

Theo Martin và ctv (1987), đối với các loại cây mía, những biện pháp tuyển chọn cây giống được ứng dụng là:

– Tuyển chọn từ nguồn giống sẵn có (trong nước và nhập từ nước ngoài).

– Lai hữu tính để sinh ra các dòng mía mới rồi tuyển chọn.

– Tạo giống bằng đột biến (tự nhiên và nhân tạo).

– Cấy mô đơn bội.

Tuy vậy, cho đến bây giờ, lai hữu vẫn là biện pháp được ứng dụng rộng rãi và hiệu quả nhất trong công tác nâng cấp giống mía.

2/1 Tuyển chọn từ nguồn sẵn có:

Ở các giai đoạn đầu, theo Martin và ctv (1987), giống mía sản xuất được chọn đa phần từ nguồn những loài mía sẵn có, như loài mía quí (S. officinarum). Những loài có hàm lượng đường tương đối như S. sinnense và S. barberi. Hiện nay, các giống mía đường thương phẩm (giống sản xuất) đều là con lai của những loài khác nhau như lai những nhóm trong loài S. officinarum với S. spontaneum, S. robustum,… Như vậy, công việc tuyển chọn này về thực chất là bước sau cùng của quá trình tạo giống mía mới bằng lai hữu tính để tìm giống phù hợp với điều kiện của mỗi vùng sản xuất ổn định.

Theo Skinner (1971), những chỉ tiêu chính của một giống mía tuyển chọn cho mục đích sản xuất là:

– Đặc tính sinh học: Tỉ lệ mầm mọc cao, giao lá sớm, tái sinh mạnh, không hoặc ít ra bông.

– Đặc tính nông học: Năng suất mía cây cao.

– Đặc tính công nghệ: Tỉ lệ đường cao, tỉ lệ xơ trung bình và tỉ lệ tinh bột thấp. Theo Martines (1985), tuyển chọn cây giống mía sản xuất từ nguồn sẵn có (trong nước và nhập nội) có ích là:

– Kế thừa được các thành tựu khoa học trong nước và thế giới.

– Cắt ngắn được thời gian nghiên cứu và hạ được các kinh phí cấp thiết. – Phục vụ nhanh đòi hỏi sản xuất.

Và những giới hạn là:

– Chỉ có thể lợi dụng các đặc điểm sẵn có mà dường như không sinh ra bên trong cơ thể của giống các đặc điểm mới.

– Một giống mía thươmg phẩm được coi là tốt ở chỗ này nhưng lại không phù hợp ở chỗ khác và ngược lại. Như vậy, không phải toàn bộ các giống mía tốt của nước ngoài đều thỏa mãn được đòi hỏi về giống mía sản xuất ở phía trong nước.

– Trong suốt quá trình nhập giống, nếu công tác kiểm dịch làm không tốt có thể đem vào đồng mía mầm mống của các bệnh cây nguy hiểm mà hậu quả của chính nó khó có thể lường trước được.

2/2 Biện pháp lai hữu tính:

Theo Martin và ctv (1987), không phải đến năm 1888, Solweded ở Java và Harrison, Bowell ở Barbados công bố khả năng sinh sản của hoa mía mới sinh ra cuộc cách mạng thuộc lĩnh vực cải tiến giống mía sản xuất mà các việc làm như thu hoạch bông mía tự do rồi khiến cho hạt nẩy mầm đã được thực thi từ rất lâu. Tuy vậy, mãi sau này, việc thụ phấn để sinh ra các giống mía lai mới được ứng dụng rộng rãi (các năm đầu của thập kỷ XX) do nhu cầu của đời sống ngày một tăng, do hiệu quả kinh tế cao của cây mía, do sự nghèo đi của đất đai và sự xuất hiện các bệnh cây nguy hiểm.

Theo MINED (1963), giai đoạn từ 1920 – 1930 một loạt giống mía mới được sinh ra bằng cách lai hữu tính đã đưa ngành mía đường thế giới bước vào thời kỳ phát triển mới với năng suất và tỉ lệ đường cao hơn, kháng sâu hại… đó là những giống mía nổi tiếng như POJ2878, POJ2883, POJ3016 (Java), Co213, Co281, Co285, Co290 (Coimbatore – Ấn Độ), H109 (Hawaii),…

Theo Lo và Chen (1988), thời kỳ trong một vài năm trở lại đây, một xu hướng chung trong chọn tạo giống mía mới là: Sắp xếp những cặp lai sao cho đưa được các gen quí của những loài mía có xuất xứ địa phương vào cây mía thương phẩm nhằm nâng cao sức sống, tính chịu đựng, năng suất nông nghiệp và tỉ lệ đường cao. Chẳng hạn:

– Đài Loan: Sử dụng nbsp;S. spontaneum và Miscanthus sp.

– Nhật Bản: Chọn từ S. officinarum

– Malaysia: Lai S. officinarum với S. spontaneum

– Một vài chỗ khác: Tuyển chọn từ S. edule

Theo Viện Nghiên cứu Mía Đường Quốc gia Cuba – INICA (1982), những biện pháp lai được ứng dụng trong cải tiến giống mía là:

– Giao phấn hở

– Giao phấn kín

– Lai đơn

– Lai hỗn hợp

– Tự giao

– Lai khác loài

Ở mỗi biện pháp trên đều có các điểm mạnh và điểm yếu phụ thuộc cách đặt vấn đề của nhà chọn cây giống. Tuy vậy, những biện pháp giao phấn kín, lai hỗn hợp và lai khác loài đang được ứng dụng rộng rãi và hiệu quả nhất hơn cả.

2/3 Biện pháp đột biến:

Ở cây mía, một vài tác giả đã dùng đột biến để cải tiến nguyên vật liệu lai như gây nên các biến dị ở những cây bố mẹ, chẳng hạn làm mất đi hoặc sinh ra sự ra bông,… Đột biến nhân tạo có thể thực thi nhờ công dụng của hóa chất mạnh hoặc những tia phóng xạ.

Theo Hrishi (1968), các đột biến gây nên nhờ công dụng của hóa chất mạnh như

Etil-Metano-Sulfonat (EMS) và Metil-Metano-Sulfonat (MMS) hiệu quả hơn là dùng những tia phóng xạ.

Theo Walker (1976), ở Barbados đã thực thi đột biến nhờ hóa chất mạnh và đạt kết quả là làm không còn khả năng ra bông của một số loại giống mía.

Theo Jagatheaan (1976), ở Coimbatore (Ấn Độ) đã thực thi một chương trình đột biến ở cây mía và đã tìm kiếm được một vài dòng kháng bệnh.

Theo Martin và ctv (1987): Biện pháp đột biến ở cây mía để tìm ra các dòng mía mới ít được ứng dụng và còn nhiều điều phải nghiên cứu để làm sáng tỏ.

2/4 Biện pháp cấy mô:

Gần đây, biện pháp cây mô cũng được đề cập trong việc nhân và chọn cây giống mía sản xuất. Theo Martin và ctv (1987) biện pháp này được dùng để bổ khuyết điểm yếu của biện pháp lai hữu tính ở sự mất đi hoặc không có thể phối hợp một vài đặc điểm di truyền của những cây bố mẹ. Biện pháp này gồm có cấy thể nguyên sinh, cấy bao phân và cấy hạt phấn.

Trong biện pháp cấy thể nguyên sinh, những tác giả Liu và Chen (1977) đã thực thi công việc tách thể nguyên sinh của lá mía và đạt được một vài kết quả giai đoạn đầu. Tác giả Krishinamurthi (1980) cũng đã thảo luận về cấy thể nguyên sinh đồng thời nêu lên các khó khăn của công điều này với kính hiển vi điện tử.

Những tác giả Krishinamurthi và Tlaskal (1974) đã dùng kỹ thuật cấy mô phân sinh của giống Pindar thu được 38 dòng phụ và nhân thấy 4 trong số những dòng phụ đó kháng bệnh Fiji.

Ở Cuba, theo Alfonso và Capote (1979) thông báo, họ đã tạo được giống mía mới giai đoạn đầu bằng cách cấy mô trong ống nghiệm.

Việc dùng biện pháp cây mô trong công nguyên nhân và chọn tạo giống mía vẫn đang là các vấn đề mới lạ mà những nhà chọn cây giống còn phải tiếp tục nghiên cứu và đi sâu.

2/5 Biện pháp thay đổi gen:

Ngoài những biện pháp cổ điển nêu trên, với sự phát triển như vũ bão của khoa học và công nghệ thế giới, nhất là về công nghệ sinh học và công nghệ thông tin,gần đây nhiều nước phát triển trên toàn cầu đã triển khai chuyển gen để sinh ra những giống mía thay đổi gen có thể cho năng suất, chất lượng cao hơn, hoặc kháng một vài loài sâu, bệnh gây hại chính, hoặc kháng thuốc trừ cỏ, chịu đựng đối với những điều kiện bất thuận như úng ngập, hạn hán,… đang ngày càng nâng cao do sự thay đổi khí hậu toàn thế giới. Từ năm 2010, Viện Lai tạo giống Coimbatore (Ấn Độ) đã đưa ra trồng thử nghiệm 10 dòng mía Co86032 chuyển gen kháng sâu đục thân (cry1Ab gene) gồm: Co 86032-Bt-7 (B), Co 86032-Bt-8 (B). Co 86032-Bt-10 (B), Co 86032-Bt-17(B), Co 86032-Bt-18(B), Co 86032-Apr-Bt-2(B), Co 86032-Apr-Bt-4(B), Co 86032-Apr-Bt-3(A), Co 86032-Bt-5(A) và Co 86032- Bt-6(A). Trong khu vực Đông Nam Á, 03 giống mía thay đổi gen (mang gen chịu hạn) gồm: NXI-1T, NXI-4T và NXI-6T của Viện Nghiên cứu Mía Đường Indonesia (P3GI) đã chính thức được phóng thích vào sản xuất từ cuối năm 2013, đem lại hy vọng lớn cho những khu vực mía ở những vùng khô hạn ở Indonesia nói riêng và trên toàn cầu nói chung như các gì giống POJ2878 (cũng của Indonesia) đem lại cho ngành mía đường thế giới.