Tiến Sĩ Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố nông sinh học đến sinh trưởng và ra hoa của giống thuốc lá K.

LUẬN ÁN TIẾN SỸ
NĂM 2014
MỤC LỤC
Lời cam đoan ii
Lời cảm ơn iii
Mục lục iv
Danh mục các chữ viết tắt viii
Danh mục bảng ix
Danh mục hình xii
MỞ ĐẦU 1
1 Tính cấp thiết của đề tài 1
2 Mục tiêu nghiên cứu 3
3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3
4 Những đóng góp mới của luận án 3
5 Giới hạn của đề tài luận án 4
Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 5
1.1 Nguồn gốc, phân loại và tầm quan trọng của cây thuốc lá 5
1.1.1 Nguồn gốc, vị trí phân loại của cây thuốc lá 5
1.1.2 Tầm quan trọng của cây thuốc lá 7
1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ thuốc lá trên thế giới và ở Việt Nam 8
1.2.1 Vài nét về tình hình sản xuất và tiêu thụ thuốc lá thế giới 8
1.2.2 Vài nét về tình hình sản xuất thuốc lá nguyên liệu và tiêu thụ thuốc lá điếu ở Việt Nam 11
1.3 Các đặc điểm sinh thái và sinh dưỡng khoáng của cây thuốc lá 12
1.3.1 Ánh sáng 12
1.3.2 Nhiệt độ 13
1.3.3 Mưa và độ ẩm 14
1.3.4 Đất trồng thuốc lá 14
1.3.5 Vài nét về sinh dưỡng khoáng với thuốc lá vàng 15
1.4 Các nghiên cứu về sự ra hoa in vitro ở thực vật 17
1.5 Hạn với sinh trưởng và sự ra hoa của thực vật 19
1.6 Quan niệm về tuổi sinh học và sự hình thành hoa 21
1.7 Chất điều hòa sinh trưởng với sự sinh trưởng và ra hoa của thực vật 22
1.7.1 Vai trò của các chất điều hòa sinh trưởng đối với quá trình sinh trưởng của thực vật 22
1.7.2 Vai trò của chất điều hòa sinh trưởng đối với sự ra hoa của thực vật. 24
1.8 Quang chu kỳ - sự ra hoa được cảm ứng bởi độ dài chiếu sáng trong ngày 27
1.9 Một số kết quả nghiên cứu về cây thuốc lá ở Việt Nam 35
1.9.1 Một số kết quả nghiên cứu về giống thuốc lá ở Việt Nam 35
1.9.2 Một số kết quả nghiên cứu về giống thuốc lá K.326 37
1.9.3 Một số kết quả nghiên cứu phòng trừ sâu bệnh và diệt chồi thuốc lá 38
1.10 Sự ra hoa ở cây thuốc lá và ảnh hưởng của nó đến năng suất và chất lượng thuốc lá nguyên liệu 39

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG, VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 42
2.1 Đối tượng nghiên cứu của đề tài 42
2.2 Vật liệu nghiên cứu 43
2.2.1 Vật liệu sử dụng trong nuôi cấy in vitro 43
2.2.2 Vật liệu sử dụng trong các thí nghiệm ngoài đồng ruộng và trong nhà lưới: là các chất điều hòa sinh trưởng và các loại đèn chiếu sáng 43
2.3 Nội dung nghiên cứu 44
2.3.1 Nghiên cứu sự ra hoa in vitro của giống thuốc lá K.326 44
2.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của một số biện pháp kỹ thuật đến sinh trưởng và ra hoa của giống thuốc lá K.326 44
2.3.3 Ảnh hưởng của một số chất điều hòa sinh trưởng đến sinh trưởng và ra hoa của cây thuốc lá 44
2.3.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của quang chu kỳ ngày dài và quang gián đoạn đến sinh trưởng và ra hoa của cây thuốc lá K.326 45
2.4 Phương pháp nghiên cứu 45
2.4.1 Bố trí thí nghiệm 45
2.4.2 Các chỉ tiêu theo dõi và phương pháp xác định 49
2.4.3 Phương pháp xử lý số liệu 50
Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 51
3.1 Nghiên cứu sự ra hoa in vitro của giống thốc lá K.326 51
3.1.1 Ảnh hưởng của việc bổ sung vào môi trường nuôi cấy một số chất có khả năng cảm ứng ra hoa (NH4NO3, CoCl2, paclobutrazol) đến sinh trưởng và ra hoa của giống thuốc lá K.326 51
3.1.2 Ảnh hưởng của việc gây hạn sinh lý trong môi trường nuôi cấy bằng bổ sung đường (saccharose và glucose) ở nồng độ cao đến sinh trưởng và ra hoa của giống thuốc lá K.326 55
3.2 Ảnh hưởng của một số biện pháp kỹ thuật đến sinh trưởng và ra hoa của giống thuốc lá K.326 61
3.2.1 Ảnh hưởng của khoảng thời gian tưới nước (tần suất tưới) đến sự sinh trưởng và ra hoa của giống thuốc lá K.326 61
3.2.2 Ảnh hưởng của biện pháp cắt ngọn tạo thân mới từ chồi nách đến sinh trưởng và ra hoa của giống thuốc lá K.326 66
3.3 Ảnh hưởng của các chất điều hòa sinh trưởng đến sinh trưởng và ra hoa của giống thuốc lá K.326 71
3.3.1 Ảnh hưởng của các chất kích thích sinh trưởng đến sự sinh trưởng và ra hoa của giống thuốc lá K.326 71
3.3.2 Ảnh hưởng của các chất ức chế sinh trưởng lên sự sinh trưởng và ra hoa của giống thuốc lá K.326 78
3.4 Ảnh hưởng của quang chu kỳ đến sự sinh trưởng và ra hoa của giống thuốc lá K.326 88
3.4.1 Ảnh hưởng của quang chu kỳ ngày dài lên khả năng sinh trưởng và ra hoa của giống thuốc lá K.326 89
3.4.2 Ảnh hưởng của quang gián đoạn đến khả năng sinh trưởng và ra hoa của giống thuốc lá K.326 100
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 112
1 Kết luận 112
2 Đề nghị 113
Danh mục các công trình đã công bố liên quan đến luận án 114
Tài liệu tham khảo 115
Phụ lục
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Thuốc lá (Nicotinana tabacum L.) là loại cây công nghiệp ngắn ngày có giá trị kinh tế cao trên thị trường thế giới. Hiện nay, thuốc lá được trồng trên 120 quốc gia với khoảng 33 triệu nông dân tham gia từ trồng trọt đến chế biến, cuốn điếu và phân phối tiêu thụ. Tổng diện tích trồng thuốc lá hàng năm trên thế giới khoảng 4 - 5,5 triệu ha trải khắp từ 60o vĩ Bắc đến 40o vĩ Nam và tổng sản lượng nguyên liệu thu được khoảng 6,5 - 8,5 triệu tấn, để sản xuất khoảng 7.900 tỷ điếu thuốc các loại. Thuốc lá là mặt hàng tiêu dùng và xuất khẩu có giá trị kinh tế cao và là nguồn thu quan trọng của nhiều quốc gia trên thế giới. Ở Việt Nam, thuốc lá được trồng chủ yếu ở các tỉnh miền núi phía Bắc, duyên hải Nam Trung Bộ, Đông Nam Bộ và Tây Nguyên với diện tích trung bình hàng năm từ 18 - 20 ngàn ha thuốc lá các loại, thu được 30 - 45 ngàn tấn thuốc lá nguyên liệu và nộp cho ngân sách Nhà nước trên 10 nghìn tỷ đồng mỗi năm. Năm 2012, diện tích trồng các loại thuốc lá ở nước ta là 18.048 ha (trong đó 17.731 ha thuốc lá vàng sấy còn lại là thuốc lá burley, nâu phơi), sản lượng nguyên liệu thu được là 31.851 tấn. Hiệp hội thuốc lá Việt Nam đã nộp cho Nhà nước 14.909 tỷ đồng, tạo công ăn việc làm cho khoảng 16.000 lao động nông nghiệp, trên 200.000 lao động công nghiệp và hàng 100.000 lao động dịch vụ khác, góp phần đáng kể xoá đói giảm nghèo cho nông dân các dân tộc vùng núi phía Bắc, Tây nguyên . (Hiệp hội
thuốc lá Việt Nam, 2013). Để tạo cơ sở pháp lý và định hướng cho ngành thuốc lá Việt Nam phát triển, ngày 02/02/2012 Chính phủ đã phê duyệt “Qui hoạch tổng thể phát triển sản xuất ngành nông nghiệp đến năm 2020 và tầm nhìn 2030” trong đó diện tích trồng thuốc lá là 40 ngàn ha, cung cấp 90% sản lượng nguyên liệu cho các nhà máy trong nước.
Đồng thời, Bộ Công thương đã cụ thể hóa bằng việc phê duyệt “Qui hoạch sản xuất sản phẩm thuốc lá và phát triển vùng nguyên liệu thuốc lá Việt Nam đến năm 2020” năm 2015 diện tích trồng thuốc lá là 28.940 ha, sản lượng 65.300 tấn; năm 2020 diện tích 31.960 ha, sản lượng 75.500 tấn thuốc lá nguyên liệu (QĐ số: 1988/QĐ-BCT, ngày 01/4/2013).
Trong những năm qua chúng ta đã nhập nội một số giống thuốc lá tốt để thay thế cho các giống thuốc lá bản địa đã mang lại hiệu quả kinh tế cho ngành thuốc lá ở Việt Nam. Trong các giống thuốc lá nhập nội thì giống K.326 là giống khá ổn định về năng suất và chất lượng nên được trồng rộng rãi trong cả nước. Hạn chế lớn nhất của giống này khi trồng ở miền Bắc nước ta là hay bị ra hoa sớm làm giảm năng suất và chất lượng thuốc lá nguyên liệu. Do vậy việc nghiên cứu các yếu tố nông sinh học và các biện pháp ảnh hưởng đến sự ra hoa của giống thuốc lá K.326 có ý nghĩa to lớn trong việc điều chỉnh ra hoa của giống này. Trong các nhân tố có ảnh hưởng đến ra hoa thì hạn là quan trọng nhất. Việc gây hạn sinh lý trong nuôi cấy in vitrro cũng như gây hạn cho cây thuốc lá in vivo
có tác dụng kích thích sự ra hoa của giống thuốc lá K.326. Sự sinh trưởng của các cơ quan sinh dưỡng như thân lá và sự ra hoa của thực vật có một mối quan hệ mật thiết và đây là quan hệ ức chế tương quan. Khi thân lá sinh trưởng mạnh thì ức chế sự hình thành hoa và ngược lại. Vì vậy, việc điều chỉnh mối quan hệ tương quan ức chế giữa sự sinh trưởng của thân lá và sự ra hoa của giống K.326 cũng có ý nghĩa quan trọng trong việc điều chỉnh ra hoa của cây thuốc lá. Mối quan hệ ức chế tương quan giữa qua trình sinh trưởng thân lá và ra hoa trong cây được điều chỉnh bằng sự cân bằng hormon nên các chất điều hòa sinh trưởng ngoại sinh có khả năng điều chỉnh tốt mối quan hệ này.
Thuốc lá thuộc nhóm cây ngày ngắn nên quang chu kỳ ngày dài hoặc quang gián đoạn ảnh hưởng rất lớn đến sự phân hóa hoa của chúng theo hướng kích thích sinh trưởng thân lá và kìm hãm sự xuất hiện hoa ở cây thuốc lá giống K.326. Ngoài ra việc tạo cây thuốc lá có tuổi sinh lý trẻ hơn từ chồi nách cũng như gây hạn cho cây cũng là những biện pháp hữu hiệu điều chỉnh sự ra hoa của
thuốc lá giống K.326. Chính vì vậy mà chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố nông sinh học đến sinh trưởng và ra hoa của giống thuốc lá K.326 trồng tại miền Bắc Việt Nam”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Xác định được ảnh hưởng của một số yếu tố nông sinh học đến sinh trưởng và ra hoa của giống thuốc lá K.326 để điều chỉnh quá trình ra hoa của chúng trong sản xuất thuốc lá nguyên liệu và trong lai tạo giống thuốc lá.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
3.1. Ý nghĩa khoa học
Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ cung cấp các dẫn liệu khoa học có giá trị về ảnh hưởng của một số tác nhân nông sinh học đến mối quan hệ tương quan ức chế giữa quá trình sinh trưởng thân lá và ra hoa của cây thuốc lá giống K.326 trồng tại miền Bắc Việt Nam
Kết quả của đề tài cũng là tài liệu tham khảo cho việc giảng dạy và nghiên cứu về sinh lý sự ra hoa của thực vật và kỹ thuật điều chỉnh ra hoa cho cây thuốc lá.
3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Từ kết quả nghiên cứu của đề tài có thể đề xuất một số biện pháp điều chỉnh sự ra hoa của thuốc lá theo 2 hướng: kìm hãm sự ra hoa (biện pháp cắt ngọn, thực hiện quang chu kỳ ngày dài và quang gián đoạn, xử lý GA3 ) hoặc kích thích sự ra hoa sớm (gây hạn, xử lý chất ức chế sinh trưởng ethrel, PIX ) để phục vụ sản xuất thuốc lá nguyên liệu và lai tạo giống.
4. Những đóng góp mới của luận án
- Thực hiện quang chu kỳ đã khẳng định giống thuốc lá K.326 có phản ứng rất rõ với quang chu kỳ ngày ngắn. Đồng thời quang chu kỳ ngày dài và quang gián đoạn có tác dụng ức chế mạnh mẽ sự ra hoa của cây thuốc lá (làm chậm thời gian ra hoa): kéo dài thời gian sinh trưởng sinh dưỡng, làm tăng chiều cao cây và số lá.
- Xác định được mối quan hệ tương quan giữa sinh trưởng thân lá và ra hoa khi sử dụng các chất điều hòa sinh trưởng. Các chất kích thích sinh trưởng đã kích thích rõ rệt đến sinh trưởng thân lá và có xu hướng kìm hãm sự ra hoa. Ngược lại, các chất ức chế sinh trưởng đã ức chế khá mạnh đến sinh trưởng thân lá và có khả năng kích thích cây ra hoa sớm hơn đối với giống thuốc lá K.326.
- Việc cắt ngọn cây thuốc lá để tạo thân mới từ chồi nách có ảnh hưởng đến sự ra hoa trong đó thân mới mọc từ chồi nách lá số 5 kìm hãm thời gian ra hoa và làm tăng năng suất giống thuốc lá K.326.
5. Giới hạn của đề tài luận án
Đề tài luận án chỉ được thực hiện duy nhất trên giống thuốc lá K.326 là giống được trồng phổ biến nhất ở Việt Nam hiện nay.
Các thí nghiệm ra hoa in vitro của giống K.326 được thực hiện tại Phòng thí nghiệm nuôi cấy mô của Viện Sinh học Nông nghiệp, Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội năm 2013.
Các thí nghiệm khác của đề tài được bố trí tại Chi nhánh Viện Kinh tế Kỹ thuật Thuốc lá tại Bắc Giang (Bảo Sơn, Lục Nam, Bắc Giang).
Thí nghiệm cắt ngọn cây tạo thân mới thực hiện trong vụ Xuân 2011.
Thí nghiệm tưới nước, các chất điều hòa sinh trưởng, quang chu kỳ thực hiện trong vụ Xuân 2013.