Sản xuất giống và công nghệ hạt giống
Sinh trưởng và phát triển của thực vật nằm ở đỉnh sinh trưởng ược gọi là mô phân sinh. Ở mô phân sinh xảy ra quá trình phân chia và kéo dài tế bào, quá trình này sản sinh ra mô phân sinh sinh dưỡng và mô phân sinh sinh thực. Mô phân sinh sinh dưỡng (vegetative meristems) tạo ra các bộ phận của cây như thân, lá và rễ, trong khi đó mô phân sinh sinh thực (reproductive meristems) tạo ra các cơ quan hoa, quả và hạt. Trong bất kỳ mô phân sinh nào mầm nhỏ nguyên thuỷ là những chồi nhỏ giống nhau hoặc những nón sinh trưởng hình khía lõm. Mặc dù vậy rất khó phân biệt bằng mắt thường.
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Sản xuất giống và công nghệ hạt giống, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP 1 – HÀ NỘI
TS.VŨ VĂN LIẾT - PGS.TS.NGUYỄN VĂN HOAN
Chủ biên: TS.VŨ VĂN LIẾT
SẢN XUẤT GIỐNG
VÀ CÔNG NGHỆ HẠT GIỐNG
Hà Nội – 2007
Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Sản xuất giống và công nghệ hạt giống----------------------- 2
LỜI NÓI ðẦU
Cuốn sách Khoa học và Công nghệ hạt giống của Larry O.Copeland, Miller
B. Mc Donald, 1995 ông dẫn một bài thơ cổ của Fay Yauger, một nông dân làm
vườn với hy vọng hạt nảy mầm tốt hơn trong sản xuất của mình
Một cho chim Ó
Một cho quạ
Một hạt bỏ ñi và
Một hạt ñể trồng
Bài thơ cổ cho chúng ta thấy, từ xa xưa người nông dân ñã rất quan tâm ñến
chất lượng hạt giống vì hạt giống cơ sở ñầu tiên cho canh tác của họ. Ngày nay với
những tiến bộ vượt bậc trong tạo giống cây trồng, nhiều loại giống cây trồng mới ra
ñời như giống cải tiến, giống ưu thế lai, giống chuyển gen...những giống cây trồng
có nhiều ñiểm khác biệt với các giống ñịa phương truyền thống về kỹ thuật canh tác
và thu hoạch. Sản xuất hạt giống của các giống cây trồng cải tiến yêu cầu kỹ thuật
cao vì thế ñòi hỏi người sản xuất phải có kiến thức và kỹ năng. David Shires,2005
cho rằng hạt là tư liệu sống, do vậy gieo trồng, thu hoạch và quá trình sản xuất khác
phải ñảm bảo ñể hạt giống lúa có sức sống, năng suất và sản lượng cao nhất. Một
giống lúa có thể phát huy hết tiềm năng năng suất của nó cũng phải gieo trồng bằng
những hạt giống có chất lượng tốt. Nhiều nghiên cứu ñã khẳng ñịnh hạt giống tốt
góp phần tăng năng suất lúa 5 – 20%. Kỹ thuật sản xuất hạt giống cây trồng ưu thế
lai ñòi hỏi công nghệ cao hơn giống cây trồng cải tiến, nhà sản xuất phải có kiến
thức duy trì dòng bố mẹ bất dục ñực (MS), tự bất hợp (SI) hay dòng tự phối thuần và
công nghệ sản xuất hạt lai F1. Sản xuất hạt giống không chỉ ñòi hỏi duy trì ñộ thuần
di truyền, có sức sống và các chỉ tiêu chất lượng khác ñạt tiêu chuẩn Quốc gia. ðồng
thời cũng ñòi hỏi nâng cao năng suất hạ giá thành ñem lại lợi nhuận cho người sản
xuất và nông dân.
Khoa học và công nghệ hạt giống ngày càng có vai trò quan trọng trong nền
nông nghiệp hiện ñại và kih tế thị trường. Nó góp phần nâng cao năng suất, sản
lượng và hiệu quả sản xuất nông nghiệp.
Cuốn giáo trình sản xuất giống và công nghệ hạt giống với mong muốn
ñóng góp một phần nhỏ vào phát triển triển nông nghiệp. Tuy nhiên ñây là một lĩnh
vực khoa học mới ở nước ta, do vậy những kết quả nghiên cứu trong nước còn hạn
chế. Chúng tôi ñã cố gắng tham khảo những kết quả nghiên cứu mới nhất của nước
ngoài và trong nước ñể biên soạn cuốn sách, nhưng không tránh khỏi những thiếu
sót. Nhóm tác giả mong muốn nhận ñược những ý kiến ñóng góp quý báu của các
nhà khoa học, học viên cao học, NCS và ñộc giả trong và ngoài nước ñể cuốn sách
hoàn thiện hơn.
Tác giả
Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Sản xuất giống và công nghệ hạt giống----------------------- 3
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1 ..........................................................................................................................10
QUÁ TRÌNH SINH SẢN Ở THỰC VẬT............................................................................10
1.1 Các hình thức sinh sản ở thực vật ..............................................................................10
1.1.1 Sinh sản vô tính...................................................................................................11
1.1.1.1 Sinh sản sinh dưỡng......................................................................................11
1.1.1.2 Sinh sản vô phối............................................................................................16
1.1.2 Sinh sản hữu tính .................................................................................................19
1.1.2.1 Biểu hiện giới tính và yếu tố ảnh hưởng ñến biểu hiện giới tính..................20
1.1.2.2 Hiện tượng tự bất hợp ứng dụng trong sản xuất hạt giống ..........................22
1.1.2.3 Hiện tượng bất dục ñực ................................................................................26
1.2 Sự hình thành hoa – quả trong sinh sản hữu tính.......................................................28
1.2.1 Cảm ứng ra hoa....................................................................................................28
1.2.2 Phân hoá hoa........................................................................................................29
1.2.3 Hình thái của hoa .................................................................................................30
1.2.4 Sự phát sinh ñại bào tử.........................................................................................30
1.2.5 Phân loại hoa........................................................................................................32
1.2.6 Phát triển của quả.................................................................................................33
1.2.7 Các dạng quả.......................................................................................................34
1.3 Sự hình thành và phát triển của hạt............................................................................36
1.3.1 Hình thành hạt......................................................................................................36
1.3.2 Sự thụ tinh............................................................................................................36
1.3.3 Sự phát triển của phôi .........................................................................................36
1.3.4 Phát triển nội nhũ................................................................................................37
CHƯƠNG 2 ..........................................................................................................................39
THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA HẠT...............................................................................39
2.1 Vai trò của hạt và yếu tố ảnh hưởng ñến thành phần hoá học của hạt........................39
2.1.1 Vai trò của hạt......................................................................................................39
2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng ñến thành phần hoá học của hạt.......................................39
2.2 Tích luỹ carbohydrate trong hạt..................................................................................43
2.2.1 Tích luỹ tinh bột...................................................................................................43
2.2.2 Hemicellulose ......................................................................................................44
2.2.3 Các loại carbohydrate khác..................................................................................44
2.3 Tích luỹ Lipit trong hạt...............................................................................................45
2.3.1 Axit béo................................................................................................................45
2.3.2 Glyxêrin (Glycerol) và các rượu khác ( Alcohols) .............................................46
2.3.3 Phân loại lipid trong hạt.......................................................................................46
2.3.4 Thuỷ phân của lipid .............................................................................................46
2.4 Tích luỹ Protein trong hạt ...........................................................................................47
2.4.1 Albumin ...............................................................................................................48
2.4.2 Globulin ...............................................................................................................48
2.4.3 Glutelin ................................................................................................................48
2.4.4 Prolamin...............................................................................................................48
Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Sản xuất giống và công nghệ hạt giống----------------------- 4
2.5 Các hợp chất hoá học khác .........................................................................................49
2.5.1 Tannin ..................................................................................................................49
2.5.2 Alkaloid ...............................................................................................................49
2.5.3 Glucosides............................................................................................................49
2.5.4 Phytin ...................................................................................................................49
2.6 Các chất kích thích sinh trưởng ..................................................................................50
2.6.1 Hormones.............................................................................................................50
2.6.2 Gibberellines........................................................................................................50
2.6.3 Cytokynins ...........................................................................................................50
2.6.4 Chất ức chế ..........................................................................................................50
2.6.5 Vitamin ................................................................................................................51
CHƯƠNG 3 ..........................................................................................................................52
SỰ NẢY MẦM CỦA HẠT..................................................................................................52
3.1 Sự nảy mầm của hạt....................................................................................................52
3.1.1 Khái niệm.............................................................................................................52
3.1.2 Hình thái nảy mầm...............................................................................................52
3.2 Những yêu cầu cho sự nảy mầm.................................................................................53
3.2.1 ðộ chín của hạt ....................................................................................................53
3.2.2 Các yếu tố môi trường ......................................................................................54
3.3 Quá trình nảy mầm của hạt .........................................................................................57
3.3.1 Sự hút nước..........................................................................................................57
3.3.2 Hoạt ñộng của Enzyme........................................................................................59
3.4 Phá vỡ các mô dự trữ .................................................................................................60
3.4.1 Chuyển hóa mô dự trữ các bon hydrat.................................................................62
3.4.2 Chuyển hoá lipid..................................................................................................63
3.4.3 Chuyển hoá protein.............................................................................................65
3.4.4 Các hợp chất chứa Phosphorus ...........................................................................65
3.5. Khởi ñầu sinh trưởng của phôi ..................................................................................65
3.6 Sự xuất hiện của rễ.....................................................................................................66
3.7 Hình thành cây con ....................................................................................................66
3.8 Một số cơ chế sinh hoá khác của quá trình nảy mầm của hạt.....................................66
3.8.1 Mô hình hóa sinh của Amen................................................................................66
3.8.2 Khối lượng chất khô ............................................................................................67
3.9 Sự kích thích hoá học của sự nảy mầm.......................................................................68
3.10 Các yếu tố khác ảnh hưởng ñến sự nảy mầm ...........................................................70
CHƯƠNG 4 ..........................................................................................................................73
TRẠNG THÁI NGỦ NGHỈ CỦA HẠT...............................................................................73
4.1 Khái niệm....................................................................................................................73
4.2 Các hình thức ngủ nghỉ ...............................................................................................74
4.3 Di truyền ngủ nghỉ của hạt........................................................................................75
4.3.1 Những ảnh hưởng của Gen ..................................................................................75
4.3.2 Ảnh hưởng của môi trường..................................................................................75
4.4 Nguyên nhân và phương pháp phá ngủ sơ cấp ...........................................................75
4.4.1 Nguyên nhân ngủ ngoại sinh và biện pháp phá ngủ ............................................75
4.4.1.1 Các yếu tố tác ñộng ñến ngủ ngoại sinh.......................................................75
4.4.1.2 Phương pháp phá ngủ ngoại sinh.................................................................78
Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Sản xuất giống và công nghệ hạt giống----------------------- 5
4.4.2 Ngủ Nội sinh........................................................................................................79
4.2.2.1 Nguyên nhân của ngủ nội sinh......................................................................79
4.2.2.2 Phương pháp phá ngủ nội sinh ....................................................................81
4.3 Ngủ thức cấp...........................................................................................................84
CHƯƠNG 5 ..........................................................................................................................85
GIÁ TRỊ GIEO TRỒNG HẠT GIỐNG ...............................................................................85
5.1 Khái niệm giá trị gieo trồng........................................................................................85
5.2 Các chỉ tiêu ñánh giá giá trị gieo trồng.......................................................................85
5.3 ðánh giá một số chỉ tiêu giá trị gieo trồng .................................................................85
5.3.1 ðánh giá ñộ thuần di truyền của hạt giống cây trồng ..........................................85
5.3.2 ðánh giá giá nảy mầm của hạt giống..................................................................86
5.3.3 ðánh giá giá trị gieo trồng bằng muối tetrazolium(TZ) .....................................88
5.3.4 Phương pháp kiểm tra hoá sinh khác..................................................................89
5.3.5- Phương pháp ñánh giá hoạt ñộng của enzim thuỷ phân .....................................90
5.3.6- ðánh gía tổn thương hạt giống ...........................................................................90
5.3.7 Các phương pháp khác ñể ñánh giá giá trị gieo trồng của hạt giống...................90
CHƯƠNG 6 .........................................................................................................................92
SỨC SỐNG VÀ BỆNH HẠT GIỐNG.................................................................................92
6.1 Sức sống hạt giống......................................................................................................92
6.1.1 Khái niệm.............................................................................................................92
6.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng ñến sức sống hạt giống ....................................................93
6.1.2.1 Vật chất di truyền..........................................................................................93
6.1.2.2 Môi trường trong quá trình phát triển của hạt ............................................94
6.1.3 Nguyên lý kiểm tra sức sống hạt giống ..............................................................95
6.1.3.1 Chỉ tiêu kiểm nghiệm sức sống hạt giống .....................................................95
6.1.3.2 Phân loại kiểm tra sức sống hạt giống .........................................................96
6.1.3.3 Nguyên tắc kiểm tra sức sống hạt giống.......................................................97
6.1.4 Các phương pháp kiểm tra sức sống hạt giống..................................................97
6.1.4.2 Xử lý lạnh....................................................................................................97
6.1.4.2 Xử lý thúc ñẩy già hoá nhanh(Accelerated Aging (AA) Test).......................98
6.1.4.3. Kiểm tra thông qua tính dẫn ñiện ................................................................98
6.1.4.4 Xử lý nảy mầm mát .......................................................................................98
6.1.4.5 Tỷ lệ sinh trưởng của cây con.......................................................................99
6.1.4.6 Phân loại sức khoẻ cây con ........................................................................100
6.1.4.7 Kiểm tra Tetrazolium (TZ) .........................................................................100
6.1.4.8 Tốc ñộ nảy mầm..........................................................................................100
6.1.4.9 Kiểm tra bằng phương pháp Hiltner ( gieo hạt dưới lớp gạch sỏi vụn) ...101
6.1.4.10 Xử lý hạt trong dung dịch hạn chế thẩm thấu ( Osmotic Stress) .............102
6.1.4.11 Phương pháp kiểm tra hô hấp ..................................................................102
6.2 Bệnh hạt giống và kiểm nghiệm bệnh hạt giống ......................................................103
6.2.1 Vi sinh vật trên hạt............................................................................................103
6.2.2 Xử lý ngăn ngừa bệnh hạt giống........................................................................103
6.2.2.1 Xử lý trước thu hoạch .................................................................................103
6.2.2.2 Xử lý trong quá trình thu hoạch..................................................................104
6.2.3 Nấm bệnh liên kết với hạt ..................................................................................104
6.2.4 Phương pháp xác ñịnh bệnh nấm hạt giống.......................................................104
Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Sản xuất giống và công nghệ hạt giống----------------------- 6
6.2.4.1 Kiểm tra nấm trên Agar ..............................................................................104
6.2.4.2 Phương pháp giấy thấm..............................................................................105
6.2.4.3 Phương pháp tính ñộc.................................................................................105
6.2.4.4 Phương pháp không nuôi cấy .....................................................................105
6.2.5 Bệnh nấm hoại sinh trên hạt giống ....................................................................106
6.2.6 Bệnh vi khuẩn ....................................................................................................106
6.2.6.1 Bệnh vi khuẩn hạt giống .............................................................................1
