Tính chịu đựng điều kiện bất thuận của đậu tương (đậu nành)

Tính chịu lạnh của đậu tương

Nhiệt độ dưới 15^oC có ảnh hưởng xấu đến nảy mần của hạt và sự hút nước. Nhiệt độ dưới 13 - 15^oC, giảm ra hoa, đậu quả và ảnh hưởng tới quang hợp và bộ máy quang hợp (Mayer và cs, 1991a). Nhưng cơ chế của ảnh hưởng này như thế nào? Tổn thương do lạnh thường do hại màng tế bào, do màng tế bào không có khả năng giữ cấu trúc của nó ở nhiệt độ thấp. Các mô, chẳng hạn như hạt phấn đang lớn dễ nhạy cảm với nhiệt độ thấp hơn các mô khác và dẫn đến sự bất dục ở cây đậu tương.

Tính chịu hạn của đậu tương

Tính chịu hạn của cây có thể phân loại ra như sau:

- Tránh hạn: là cơ chế một số thời kỳ sinh trưởng phát triển nhạy cảm của cây đậu tương tránh và thoát các ảnh hưởng trực tiếp của khô hạn.

- Chịu hạn hoặc do giảm sự mất nước, hoặc cây chịu được sự mất nước. Tránh hạn đối với những vùng có khô hạn dài ngày thì rất khó thực hiện. Ta chỉ có thể chọn thời vụ mà khô hạn xảy ra ít nhất để hạn chế ảnh hưởng của nó tới sinh trưởng và năng suất cây. Hướng chọn giống có tính giảm sự mất nước cho thấy có nhiều triển vọng. Nên chọn những cây có bộ rễ sâu phân nhánh nhiều, do đó có thể hút nước từ tầng đất sâu và rộng.

Sự mất nước qua khí khổng phụ thuộc chủ yếu vào độ mở của khí khổng và sau đó vào hướng lá và các yếu tố khác. Khi hạn xảy ra, lỗ khí khổng lá đóng ngay lại, dẫn đến giảm sự bốc hơi nước và quang hợp, nhưng sự giảm bốc hơi nước mạnh hơn. Giữa các giống có sự khác nhau về lớp phấn và lông trên lá. Lớp phấn trên lá có tác dụng giảm sự bốc hơi.

Tính chịu đựng và khả năng phục hồi của cây đậu tương

Cho dù đặc tính giảm sự mất nước của cây tốt đến đâu chăng nữa, cây vẫn bị tổn thương hoặc chết do khô hạn kéo dài. Có rất ít thông tin về khả năng phục hồi của cây đậu tương sau khi bị mất nước nặng. Cây bị lạnh trong thời gian ra hoa, thì hầu hết những hoa ra trong thời kỳ đó bị rụng và sau đó vài tuần cây có thể ra hoa và đậu quả nếu thời tiết ấm. Thiếu nước trong giai đoạn ra hoa sẽ làm giảm thời gian ra hoa. Thiếu nước trong giai đoạn làm quả sẽ ảnh hưởng tới năng suất nhiều hơn so với thiếu nước trong giai đoạn ra hoa. Qua các nghiên cứu người ta có thể dự đoán được giai đoạn nào cây bị ảnh hưởng nhiều do bất lợi (khô hạn, lạnh...). Tuy nhiên, bởi vì người ta khó có thể dự đoán khi nào bất lợi xảy ra, cho nên người nông dân khó có thể ứng dụng được những kết quả nghiên cứu đó nếu như điều kiện tưới không có. Tốt nhất, nên chọn giống có thời gian ra hoa dài và có khả năng phục hồi tốt sau khi bị hạn hoặc bị lạnh.

Kết quả nghiên cứu giống chống chịu điều kiện bất lợi

Một điều quan trọng cần đề cập đến trong chương trình chọn giống chống chịu điều kiện bất lợi, là những giống có năng suất cao ở điều kiện khi bất lợi hoặc không có bất lợi xảy ra. Đặc tính này gọi là tính ổn định kiểu hình của giống.

Quan điểm về khả năng của một giống cho năng suất tương đối cao ở cả điều có và không có sự bất lợi có những điểm khác nhau. Nhiều nghiên cứu cho rằng có sự tương quan không thể tránh được giữa khả năng quang hợp nhanh khi độ ẩm đất thuận lợi và khả năng không hút được nước khi đất bị khô và ngược lại. Họ dựa trên cơ sở là dạng lá chịu hạn không thể có cường độ quang hợp cao ở điều kiện thuận lợi, nhưng ở điều kiện bất lợi có cường độ quang hợp cao hơn những cây bình thường. Tuy nhiên, một số cây lấy gỗ với dạng lá chịu hạn có cường độ bốc hơi cao, nó cũng có cường độ quang hợp cao.

Tính ổn định kiểu hình về năng suất vẫn còn nhiều tranh luận. Lá dày của những cây bị hạn, sau khi không còn sự bất lợi có cường độ quang hợp cao hơn nhưng lá mỏng của cây không bị hạn. Những cây đậu tương được chọn lọc theo hướng sinh trưởng tốt và có cường độ quang hợp cao khi bị hạn, khi trồng chúng trong điều kiện đất ướt thì có cường độ quang hợp thấp và tích luỹ chất khô ít hơn so với cây không có tính chịu hạn. Kết quả nghiên cứu những giống có tính chịu dựng điều kiện bất lợi ở môi trường không có bất lợ i, có vai trò quan trọng trong chương trình chọn giống chống chịu điều kiện bất lợi. Hiện nay thường có ba phương pháp chọn giống chống chịu. Phương pháp thứ nhất là chọn một số giống có khả năng cho năng suất cao ở cả điều kiện có và không có nhân tố bất lợi. Phương pháp này thường được sử dụng rộng rãi nhất. Phương pháp thứ hai là chọn giống cho năng suất cao ở điều kiện bất lợi và không đề cập đến khả năng tối đa của nó. Phương pháp thứ ba là giả thiết năng suất và tính chống chịu điều kiện bất lợi là hai đặc tính di truyền riêng rẽ, ta chọn giống năng suất cao kết hợp với tính chống chịu điều kiên bất lợi.

Những nghiên cứu khắc phục yếu tố bất lợi

Mục đích cuối cùng của nghiên cứu là tìm ra con đường để tăng hiệu quả của sản xuất cây trồng. Nhà chọn giống đã cung cấp cho người nông dân những giống đậu tương với những đặc tính sinh lý, hình thái có tiềm năng năng suất cao. Nhưng toàn bộ tiềm năng năng suất ít khi đạt được bởi các yếu tố bất lợi do môi trường gây ra.

Như vậy điều cần thiết đầu tiên của người nông dân là các giống cho năng suất cao ở điều kiện thuận lợi và chỉ giảm ít khi điều kiện bất lợi xảy ra. Nghiên cứu để cải tiến năng suất một mặt nên dựa vào tính chất và thời gian xuất hiện yếu tố bất lợi, một mặt dựa trên sự hiểu biết những quá trình sinh lý, hình thái cây giảm năng suất như thế nào. Những vấn đề này cần có sự hợp tác chặt chẽ giữa nhà nông học, thổ nhưỡng học, khí hậu học và sinh lý học để cung cấp thông tin cần thiết cho nhà chọn giống.

Chịu đựng và tránh các yếu tố bất lợi

Một khi yếu tố bất lợi đã được xác định là nguyên nhân chính hạn chế việc duy trì tiềm năng sinh lý của một giống, thì nhà nông học và chọn giống có thể dùng một trong hai phương pháp sau để đảm bảo tránh hoặc hạn chế thiệt hại. Con đường thứ nhất là chọn giống chịu được và thứ hai là tránh yếu tố bất lợi. Ở những vùng có mùa khô, mùa mưa rõ ràng thì có thể xác định thời điểm gieo trồng để tránh thiệt hại do hạn. Nhưng ở những vùng mà khô hạn xảy ra thường xuyên nên chọn giống có tính chịu đựng cao.

Đôi khi yếu tố bất lợi có thể loại đi được. Thiếu nước có thể loại bỏ bằng tưới tiêu. Cỏ có thể trừ bằng biện pháp chăm sóc hoặc dùng thuốc trừ cỏ. Một số sâu bệnh có thể ngăn ngừa bằng phun thuốc. Nhưng phải tính đến hiệu quả kinh tế của việc dùng các biện pháp này để xử lý.

Biên động di truyền về phản ứng với yếu tố bất lợi

Ở đậu tương có những biến động di truyền cho nhiều đặc tính khác nhau, chẳng hạn như độ sâu và mật độ rễ, tập tính sinh trưởng hữu hạn và vô hạn, thời gian sinh trưởng, độ nhạy cảm với quang chu kỳ, tính chịu đựng nhiệt độ thấp, khả năng đâm sâu vào tầng đất cứng, khả năng chịu độc Al, Mn, chịu sự mất nước và ra hoa sau khi bị hạn nặng. Người ta thấy rằng, mức độ biến động di truyền của những đặc tính này đủ để những nhà chọn giống có thể chọn ra được những giống có tính chống chịu cao, đối với hầu hết các yếu tố bất lợi làm giảm năng suất. Vấn đề xác định đặc tính nào của cây trồng là quan trọng nhất, có liên quan tới khả năng chống chịu và năng suất, và tìm ra phương pháp để lựa chọn chúng.

Nếu những biến dị di truyền của một đặc tính nào đó có tồn tại trong vật liệu khởi đầu, việc tạo ra giống chống chịu không có gì khó khăn. Tuy nhiên, khi một yếu tố bất lợi như khô hạn hoặc chịu lạnh, nó liên quan đến nhiều đặc tính quyết định khả năng chống chịu của cây như: rễ sâu, phân cành nhiều, chín sớm, điều chỉnh khí khổng tốt, chịu mất nước, hoặc sinh trưởng tốt sau khi bị hạn. Nhà nông học và sinh lý học phải xác định cho nhà chọn giống yếu tố nào quan trọng nhất đối với điều kiện khí hậu đất đai của từng vùng.

Từ cuối những năm 1960, công nghệ sinh học đã mở ra một hướng mới để tăng tính chống chịu yếu tố bất lợi củ a cây trồng bằng cấy chuyển gen từ nguồn này sang nguồn khác Mặc dù việc tách và chuyển gen có khó khăn đối với cây lấy hạt, nhưng nó được coi là phương pháp có tiềm năng để tạo ra các giống chống chịu yếu tố bất lợi. Tuy nhiên việc thực hiện phương pháp này còn phụ thuộc vào điều kiện cơ sở vật chất, trang thiết bị và khả năng của các nhà nông học, sinh lý học xác định cơ chế tính chống chịu tìm ra những kỹ thuật sàng lọc phù hợp.

Kỹ thuật chọn lọc giống đậu tương

Một trong những vấn đề khó khăn của tạo giống có tính chống chịu cao dựa trên những đặc tính đặc biệt là tìm ra phương pháp chọn lọc một khối lượng vật liệu lớn về đặc tính đó. Sàng lọc có thể chỉ yêu cầu đo đếm đơn thuần toàn bộ bộ rễ ở điều kiện bất lợi tự nhiên và nhân tạo. Xác định các quá trình sinh lý chẳng hạn như quang hợp, đo trạng thái nước củ a các cơ quan đặc biệt như lá, ngọn, thân, nhận xét những biến đổi xảy ra ở trong tế bào. Đôi khi việc đo đếm chi tiết các chỉ tiêu tốn nhiều thời gian và chỉ có thể tiến hành với quần thể nhỏ.

Có quan điểm cho rằng có cường độ quang hợp cao thì cho năng suất cao, nhưng nhiều nghiên cứ u chứng minh vấn đề này không nhất thiết phải như vậy. Tương quan giữa quang hợp và tích luỹ chất khô phụ thu ộc vào tổng diện tích lá, thời gian diện tích lá có cường độ quang hợp cao cũng như hiệu suất quang hợp. Năng suất sinh học ở đậu tương thường liên quan đến quang hợp, quang hợp lại liên quan tới chỉ số diện tích lá (LAI), sự phát triển của lá và nhanh khép kín tán cây. Tuy nhiên, tăng năng suất hạt không thể do tăng hiệu suất quang hợp nếu độ lớn, kích thước của cơ quan tiêu thụ (sức chứa) không tăng. Như vậy, chọn giống có hiệu suất quang hợp, chưa chắc đã dẫn đến năng suất cao.