lai tạo dưa gang cucumis melo l và dưa hoàng kim cucumis melo var inodorus

Dưa gang có đặc tính sinh trưởng tốt, khả năng thích nghi rộng với thổ nhưỡng và khí hậu ở nước ta nên được trồng phổ biến khắp các tỉnh thành Việt Nam.. Để đạt được năng suất cao, chất

^0^ -TRẦN TẤN ĐẠT

LAI TẠO DƯA GANG CUCUMÍS MELO L VÀ DƯA

HOÀNG KIM CUCUMỈS MELO VAR ỈNODORUS

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

GIẤY XÁC NHẬN

Tôi tên là : Trần Tấn Đạt

Ngày sinh: 09/04/1999 Nơi sinh: Đồng Tháp

Chuyên ngành: Công nghệ sinh học Mã học viên: 1753010047

Tôi đồng ý cung cấp toàn văn thông tin khóa luận tốt nghiệp hợp lệ về bản quyền cho Thư viện trường đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh Thư viện trường đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh sẽ kết nối toàn văn thông tin khóa luận tốt nghiệp vào hệ thống thông tin khoa học của Sở Khoa học và Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh

Ký tên

(Ghi rõ họ và tên)

Trần Tấn Đạt

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Trần Đông Phương

Học viên thực hiện: Trần Tấn ĐạtLớp: DH17SH02

Tên đề tài: LAI TẠO DƯA GANG CUCUMIS MELO L VÀ DƯA HOÀNG KIM

CUCUMIS MELO VAR INODORUS

Ỷ kiến của giáo viên hướng dẫn về việc cho phép sinh viên: Trần Tấn Đạt

được bảo vệ khóa luận trước Hội đồng: :$AÌ& ^líì£p k&&.jj& JcỈAAa ẨlúXì.Ì&

Thành phổ Hồ Chí Minh,ngàyịtháng 1 năm 2022

Người nhậnxét

Nguyễn Trần Đông Phương

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành bài khóa luận tốt nghiệp này, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám Hiệu trường, Ban chủ nhiệm khoa Công nghệ sinh học trường Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện cho em nghiên cứu ở khoa, được học tập và rèn luyện tốt nhất

Đặc biệt, bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và chân thành đến cô TS Nguyễn Trần Đông Phương, đã giành thời gian quý báo của mình để tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em rất nhiều trong suốt thời gian thực hiện và hoàn thành bài báo cáo

Đồng thời, cũng xin gửi lời cảm ơn đến anh chị, các bạn và các em phòng thí nghiệm Công Nghệ Tế Bào đã nhiệt tình giúp đỡ trong những lần em gặp khó khăn khi thực hiện khóa luận

Em xin chân thành cảm ơn anh Thuột, đã tạo điều kiện thuận lợi cho em được làm thí nghiệm tại vườn, hết lòng hỗ trợ để có thể hoàn thành tốt khóa luận này

Con xin cảm bà Ngoại, Mẹ đã luôn ủng hộ con và là điểm tựa vững chắc trong suốt bốn năm đại học, luôn động viên mỗi khi con gặp khó khăn

TP Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2021

1.1.5 Các thời kì sinh trưởng và phát triển 9

1.1.6 Giá trị dinh dưỡng 11

1.1.7 Ý nghĩa về kinh tế 11

1.1.8 Một số yếu tố ngoại cảnh 12

1.1.9 Lai tạo giống 15

1.1.10 Các gen mã hóa các enzyme trong con đường sinh tổng hợp sucrose 16

1.1.11 Phương pháp PCR 18

1.1.12 Phương pháp điện di 18

2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20

2.1 Vật liệu 20

2.1.1 Địa điểm và thời gian thực hiện 20

2.1.2 Đối tượng nghiên cứu 20

2.1.3 Thiết bị và dụng cụ 21

2.1.4 Hóa chất 22

2.2 Phương pháp 23

2.2.1 Thí nghiệm 1: Thụ phấn chéo hoa đực dưa hoàng kim với hoa cái dưa gang

và thụ phấn chéo hoa đực dưa gang với hoa cái dưa hoàng kim 23

2.2.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát tỷ lệ hạt chắc/ hạt lép trên dưa gang, dưa hoàng kim trái đối chứng và trái lai 23

2.2.3 Thí nghiệm 3: Tách chiết DNA bộ gen của dưa gang (vỏ, thịt trái), dưa hoàng kim (vỏ, thịt xanh, thịt vàng) 24

2.2.4 Thí nghiệm 4: PCR các gen mã hóa cho các enzyme trong con đường sinh tổng hợp sucrose 25

3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30

3.1 Kết quả thí nghiệm và thảo luận 30

3.1.1 Tạo trái lai dưa gang, dưa hoàng kim 31

3.1.2 Khảo sát hạt chắc, hạt lép của dưa gang và dưa hoàng kim 35

3.1.3 Tách chiết DNA bộ gen của dưa gang và dưa hoàng kim 40

3.1.4 Kết quả PCR các gen chuyển hóa 41

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Mồi sử dụng trong phản ứng PCR 27

Bảng 3.1 Trọng lượng trái dưa gang, dưa hoàng kim đối chứng và trái lai 35

Bảng 3.2 Một số chỉ tiêu hạt chắc, hạt lép của dưa gang, dưa hoàng kim trên trái đối chứng và trái lai 40

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cây dưa gang 6

Hình 1.2 Cây dưa hoàng kim 6

Hình 1.3 Con đường chuyển hóa đường trong trái thuộc loài Cucumis melo (Schemberger et al., 2020) 18

Hình 2.1 Hoa đực (A) và hoa cái (B) của cây dưa gang 21

Hình 2.2 Hoa đực (A) và hoa cái (B) của cây dưa hoàng kim 22

Hình 2.3 Chu trình phản ứng PCR gen CLO 28

Hình 2.4 Chu trình phản ứng PCR gen AIN2 28

Hình 2.5 Chu trình phản ứng PCR gen SPS2 29

Hình 2.6 Chu trình phản ứng PCR gen SPP1 29

Hình 3.1 Vườn dưa hoàng kim và dưa gang 31

Hình 3.2 Trái (DCG) dưa gang đối chứng 32

Hình 3.3 Trái (GL) dưa gang lai 33

Hình 3.4 Trái (DCHK) dưa hoàng kim đối chứng 34

Hình 3.5 Trái (HKL) dưa hoàng kim lai 34

Hình 3.6 Hạt chắc và hạt lép của trái (DCG) dưa gang đối chứng 36

Hình 3.7 Hạt chắc và hạt lép của trái (GL) dưa gang lai 37

Hình 3.8 Hạt chắc và hạt lép của trái (DCHK) dưa hoàng kim đối chứng 38

Hình 3.9 Hạt chắc và hạt lép của trái (HKL) dưa hoàng kim lai 38

Hình 3.10 Kết quả điện di DNA bộ gen của dưa gang 41

Hình 3.11 Kết quả điện di DNA bộ gen của dưa hoàng kim 41

Hình 3.12 Kết quả PCR gen CLO mẫu dưa gang 42

Hình 3.13 Kết quả PCR gen CLO mẫu dưa hoàng kim 42

Hình 3.14 Kết quả PCR gen AIN2 mẫu dưa gang 43

Hình 3.15 Kết quả PCR gen AIN2 mẫu dưa hoàng kim 43

Hình 3.16 Kết quả PCR gen SPS2 mẫu dưa gang 44

Hình 3.17 Kết quả PCR gen SPS2 mẫu dưa hoàng kim 44

Hình 3.18 Kết quả PCR gen SPP1 mẫu dưa gang 45

Hình 3.19 Kết quả PCR gen SPP1 mẫu dưa hoàng kim 45

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

bp: Base pair

CLO: Chloroplast

Cs: Cộng sự

DCG: Dưa gang đối chứng

DCHK: Dưa hoàng kim đối chứng DNA: Deoxyribo Nucleic Acid

EDTA: Ethylendiamin Tetraacetic Acid

GL: Dưa gang lai

HKL: Dưa hoàng kim lai

SDS: Sodium dodecyl sulfate

PCR: Polymerase Chain Reaction

pH: Potential of Hydrogen

TBE: Tris – borate

TE: Tris-EDTA

UDP: Uridine Diphosphate

UV: Uitra Violet

ĐẶT VẤN ĐỀ

Dưa gang có tên khoa học là Cucumis melo L là một loài rau ăn quả có thời

gian sinh trưởng ngắn, trồng được nhiều mùa vụ trong năm và cho năng suất cao Trái non có màu trắng xanh, vỏ trơn nhẵn khi chín có màu vàng, đặc biệt khi trái chín sẽ nứt vỏ và phần cuống tách rời trái, thịt trái có màu trắng Dưa gang có đặc tính sinh trưởng tốt, khả năng thích nghi rộng với thổ nhưỡng và khí hậu ở nước ta nên được trồng phổ biến khắp các tỉnh thành Việt Nam

Thành phần dinh dưỡng trong dưa gang chiếm chủ yếu là nước (96,2 g/100 g), hàm lượng glucid (2,0 g/100 g) và protein chiếm (0,8 g/100 g) Ngoài ra dưa gang rất giàu năng lượng (47 KJ/100 g), vitamin C (4 mg/100 g) và beta-carotene (130 µg/100

g) (Nguyễn Công Khẩn và cs., 2007) Trong những năm gần đây, việc sử dụng dưa

gang trong món salad trái cây và nước ép trái cây cũng như tiêu thụ tươi đã trở nên rất quen thuộc Hơn thế nữa, còn được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm như làm bánh ngọt, mứt, kem và sữa chua trái cây Trái non còn được sử dụng để làm dưa mắm và có thể được sử dụng để làm súp ở vùng Viễn Đông Một số loài dưa còn

được biết đến để làm cây cảnh, sản xuất nước hoa và dầu gội (Baktemur et al., 2013) Dưa hoàng kim có tên khoa học là Cucumis melo var inodorus, thuộc họ bầu bí (Cucurbitaceae), là một loài rau ăn quả có thời gian sinh trưởng ngắn, trồng được

nhiều mùa vụ trong năm và cho năng suất cao Trái hình oval hoặc bầu dục, trái non có màu xanh lá, vỏ trơn nhẵn đặc biệt khi chín trái có màu vàng, thịt trái màu trắng hoặc vàng cam và có mùi thơm đặc trưng Trên thế giới, Châu Phi được cho là nơi

xuất xứ của C melo, ước tính được thuần hóa khoảng 300 năm trước và sớm được trồng ở phía nam và phía đông của dãy Himalaya (Zhang et al., 2012) Tại Việt Nam,

dưa hoàng kim được trồng ở Hải Dương, Hải Phòng, Kiên Giang, Hậu Giang và diện tích trồng ngày một tăng không chỉ ở địa phương mà còn lan rộng sang các tỉnh lân cận Cây trồng không chỉ có giá trị về kinh tế mà còn có về mặt dinh dưỡng

Dưa hoàng kim tự nhiên có hàm lượng chất béo thấp không có cholesterol và cung cấp nhiều chất dinh dưỡng thiết yếu như phospho (11 mg/100 g), calcium (6 mg/100 g), sắt (0,17 mg/100 g) đặc biệt chiếm chủ yếu là nước (89,82 g/100 g), đều là các chất dinh dưỡng tốt cho sức khỏe con người Chất chống oxi hóa beta-carotene

giúp ngăn chặn các gốc tự do và ngăn ngừa các tế bào của cơ thể bị hư hại, do đó ngăn ngừa nguy cơ ung thư Hàm lượng vitamin C (18 mg/100 g) giúp tăng cường miễn dịch

Để đạt được năng suất cao, chất lượng trái tốt chứa giá trị dinh dưỡng nhiều tốt cho sức khỏe con người thì việc cần phải áp dụng các biện pháp canh tác thích hợp để tạo điều kiện thuận lợi cho cây phát triển tốt là cần thiết Dưa gang với đặc tính dễ trồng thích nghi rộng với điều kiện môi trường tự nhiên, chính vì thế cây khỏe mạnh sinh trưởng và phát triển tốt, ít sâu hại tấn công đặc biệt cây cho trái nhiều, thịt trái dẻo, vị thanh mát, tuy nhiên trái thiếu độ ngọt và chuyển sậm màu sau chín Dưa hoàng kim sinh trưởng yếu ớt, khả năng chống chịu lại bệnh kém nên rất dể bị sâu hại tấn công làm chết cây đặc biệt vào mùa mưa Đất trồng và điều kiện canh tác cũng đòi hỏi người trồng có tay nghề cao nhưng bù lại chất lượng thịt trái giòn ngọt, mùi thơm đặc trưng

Theo nghiên cứu của tác giả Ngô Thị Hạnh và cộng sự năm 2020 cho thấy Các dòng tự phối dưa lê vàng có khả năng sinh trưởng tốt, với nhiều tính trạng quý phục vụ công tác chọn tạo giống dưa lê vàng lai F1 Các tổ hợp lai dưa lê vàng đều thể hiện khả năng sinh trưởng, phát triển phù hợp với điều kiện sinh thái Xã hội ngày càng phát triển, với nhu cầu của người tiêu dùng về sức khỏe, ăn uống ngày một tăng cao, các mặt hàng trái cây nhập nội trên thị trường ngày càng đa dạng và phong phú Đòi hỏi phải lựa chọn giống cây trồng phù hợp với yêu cầu thị trường, không chỉ tạo ra trái cây có mẫu mã đẹp mắt mà còn phải đạt chất lượng tốt nhất đến tay người tiêu dùng

Tuy nhiên, các nghiên cứu về lai tạo giống còn ít Chính vì thế, chúng tôi thực

hiện đề tài “Lai tạo dưa gang Cucumis melo L và dưa hoàng kim Cucumis melo

var inodorus” nhằm thu nhận thế hệ lai F1

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Đặc điểm sinh học

1.1.1 Họ bầu bí (Cucurbitaceae)

Họ bầu bí có danh pháp khoa học là Cucurbitaceae, là một họ thực vật bao gồm

dưa hấu, dưa chuột, bí đao, bầu, bí ngô, mướp, mướp đắng Họ bầu bí là một trong những họ quan trọng trong việc cung cấp thực phẩm trên thế giới, mặc dù không quan

trọng như họ hòa thảo (Poaceae), họ đậu (Fabaceae) hay họ cà (Solanaceae)

Họ bầu bí trên thế giới có khoảng 120 chi, 1000 loài phân bố ở vùng nhiệt đới, á nhiệt đới ở cả hai bán cầu và một số ít phân bố ở vùng ôn đới Một vài chi ở phía Đông Hymalaya, phía Đông và phía Nam Châu Á (Nguyễn Thúy Hà, 2010) Ở nước ta có trên 20 chi và gần 50 loài, phần lớn là những loài cây trồng có quả ăn được hoặc làm rau ăn

Trong họ có nhiều loại dưa cho quả như: dưa hấu (Citrullus lanatus Et Nakai), dưa lưới (Cucumis melo L var conomon Mak.), dưa leo (Cucumis sativus L.) Một số loài cho quả hoặc cả lá làm rau ăn như: bí đao (Benincasa hispida Cogn.), bí ngòi (Cucurbita pepo L.), bầu (Lagenaria sireraria Standl.), mướp khía (Luffa

acutangular Roxb.), mướp đắng (Momordica charantia L.), gấc (Momordica cochinchinensis Spreng.), su su (Sechium edule Sw.)

Loài: Cucumis melo L

⮚ Dưa hoàng kim Giới: Plantae

Trên thế giới, Châu Phi được cho là nơi xuất xứ của C melo, ước tính được

thuần hóa khoảng 300 năm trước và sớm được trồng ở phía nam và phía đông của

dãy Himalaya (Zhang et al., 2012) Sau đó được truyền lan sang Châu Á, rồi du nhập

đến các nước Châu Âu triển nhanh chóng và hàng loạt các giống dưa mới đã ra đời

Hình 1.2 Cây dưa hoàng kim Hình 1.1 Cây dưa gang

Tại Việt Nam, dưa hoàng kim được trồng ở Hải Dương, Hải Phòng, Kiên Giang, Hậu Giang và diện tích trồng ngày một tăng không chỉ ở địa phương mà còn lan rộng sang các tỉnh lân cận Dưa gang với đặc tính sinh trưởng tốt, khả năng thích nghi rộng với thổ nhưỡng và khí hâu ở nước ta nên được trồng phổ biến khắp cả nước

1.1.4 Đặc điểm hình thái

⮚ Dưa gang - Hệ rễ

Hệ rễ của dưa gang thuộc dạng rễ chùm, rễ thích nghi tốt với đất phù sa, nhiều mùn tơi xốp và thoáng khí Hơn thế nữa rễ dưa gang có khả năng hút nước ở các tần đất sâu, và có khả năng chịu hạn tốt (Tạ Thị Thu Cúc, 2005)

- Thân

Thuộc loại thân thảo có đặc tính leo bò Thân có nhiều tua cuốn để bám khi bò Chiều dài thân tùy thuộc vào kỹ thuật canh tác, trồng trọt Thân trên lá mầm và lóng thân dài ra theo thời gian phát triển của cây Thân góc cạnh, có lông ít nhiều tùy thuộc vào giống, thân chính thường phát sinh nhiều nhánh (Tạ Thị Thu Cúc, 2005)

- Lá

Lá đơn, to mọc so le và cách thân qua cuống lá Phiến lá dài và rộng, dạng hình chân vịt, có nhiều gân chính từ đáy phiến lá và phân bố trên tất cả bề mặt phiến lá Lá có màu xanh đậm ở mặt trên, nhạt hơn ở mặt dưới và xẽ thùy Trên cuống lá và lá có lớp lông dài bảo vệ chống thoát hơi nước (Tạ Thị Thu Cúc, 2005)

- Hoa

Hoa có màu vàng, đường kính hoa từ 2 - 3 cm Hoa đực và hoa cái tách biệt nhau, hoa đực tạo thành cụm 5 - 7 hoa ở nách lá, hoa cái mọc ở nách lá riêng biệt Hoa được thụ phấn nhờ côn trùng hoặc con người, bầu noãn của hoa cái nhanh chóng phát triển ngay sau khi hoa nở và phát triển mạnh sau khi được thụ phấn (Tạ Thị Thu Cúc, 2005)

- Trái và hạt

Trái non có màu trắng xanh, vỏ trơn nhẵn có lông mịn và được bao phủ lớp phấn mỏng màu trắng Trái đặc biệt khi trái chín có màu vàng đẹp mắt vỏ nứt và phần cuống tách rời trái, thịt trái có màu trắng

Trái dưa gang khi chín trái có mùi thơm nhẹ đặc trưng, trọng lượng trung bình từ 0,6 - 0,8 kg Trái chứa nhiều hạt màu trắng ngà, trung bình từ 400 - 600 hạt/ quả

⮚ Dưa hoàng kim - Hệ rễ

Bộ rễ phát triển mạnh về chiều sâu cũng như chiều rộng, có khả năng hút nước ở tầng sâu và có khả năng chịu hạn

- Thân

Dưa hoàng kim thuộc loại cây thân thảo, có đặc tính leo bò Thân dưa hoàng kim tròn rỗng, mặt ngoài phủ một lớp lông cứng ít hay nhiều tùy thuộc vào giống của cây Ở mỗi nách lá sẽ mọc ra các tua cuốn với nhiệm vụ giúp cây bám và leo bò Dưa thuộc họ bầu bí có khả năng phân nhánh mạnh, tuy nhiên khả năng phân nhánh nhiều hoặc ít, sớm hoặc muộn còn phụ thuộc vào giống của từng loại cây và phụ thuộc vào biện pháp kỹ thuật canh tác

Thời kì có 1 - 2 lá thật, cây ở trạng thái đứng, đốt ngắn, thân mảnh Thời kì ra hoa, thân phát triển mạnh nhất, tốc độ sinh trưởng nhanh, các lóng thân nhanh chóng

dày ra Chiều dày thân dao động từ 1,5 - 2 m (Lê Thị Kiều Oanh và cs., 2018)

- Lá

Cây có 2 lá mầm, 2 lá mầm đầu tiên mọc đối xứng nhau qua đỉnh sinh trưởng, hình trứng Lá thật là lá đơn to, mọc so le trên thân, cuống dài và rỗng, mọc cách trên thân chính Lá có hình tim, xẻ thuỳ sâu và rìa lá có răng cưa Hai mặt phiến lá và cuống lá đều có lớp lông cứng, có tác dụng bảo vệ và chống thoát hơi nước (Lê Thị

Kiều Oanh và cs., 2018)

- Hoa

Dưa hoàng kim có 3 loại hoa chính: hoa đực, hoa cái và hoa lưỡng tính Hoa lưỡng tính là trên cùng một hoa có cả nhuỵ và nhị, như vậy có khả năng tự thụ phấn hoặc là thụ phấn chéo Hoa dưa hoàng kim nhỏ, màu vàng và có 5 cánh hoa

Số lượng mỗi hoa trên cây khác nhau, nhiều nhất là hoa đực, tiếp đến là hoa cái và ít hơn là hoa lưỡng tính Sự sắp xếp hoa trên nhóm này là đơn tính cùng gốc chiếm ưu thế, tỷ lệ đực/ cái ở một số loài là 24:1 trên cùng một cây Thường thì số lượng hoa đực trên cây nhiều hơn hoa cái rất nhiều, vì vậy trong sản xuất cần tỉa bỏ số hoa đực không cần thiết Khi thời tiết không có lợi cho ong bướm hoạt động cần thực hiện thụ phấn bổ sung, trung bình 1 hoa đực thụ phấn cho 2 - 3 hoa cái (Tạ Thị Thu Cúc, 2005)

1.1.5 Các thời kì sinh trưởng và phát triển

⮚ Dưa gang và dưa hoàng kim

Thời kỳ nảy mầm là thời kỳ từ khi mọc đến 2 lá mầm Yếu tố quan trọng trong thời gian nảy mầm là nhiệt độ Khi nhiệt độ trên 12 oC thì hạt nảy mầm, nhiệt độ thích hợp nhất là 25 oC - 30 oC, nhiệt độ thấp dưới 10 oC hạt không nảy mầm Độ ẩm đất cũng quan trọng trong thời kỳ hạt nảy mầm Sự sinh trưởng của hai lá mầm phụ thuộc nhiều vào giống, nhiệt độ, chất dinh dưỡng và độ ẩm đất Ở thời kỳ này chúng sinh trưởng rất nhanh, có ảnh hưởng lớn đến đời sống của cây, đặc biệt là thời cây con (Tạ Thị Thu Cúc, 2005)

Thời kỳ cây con là thời kỳ khi cây được 4 - 5 lá thật Đặc điểm của thời kỳ này là thân lá sinh trưởng rất chậm, lá nhỏ, lóng cây nhỏ và ngắn, thân ở trạng thái đứng, thân thẳng, chưa có khả năng phân cành Hầu hết các cây trong họ bầu bí đều sinh trưởng rất yếu, rất mẫn cảm với điều kiện ngoại cảnh, khả năng chống chịu với sâu bệnh hại kém Vì cậy cần tăng cường chăm sóc, tăng cường tưới thúc, sử dụng những loại phân dễ hòa tan để giúp cây dễ hấp thụ (Tạ Thị Thu Cúc, 2005)

Thời kỳ ra hoa là thời kỳ được xác định từ sau khi trên cây có 4 - 5 lá thật đến khi có hoa cái đầu tiên Ở thời kỳ này thân lá sinh trưởng mạnh, thể hiện qua các chỉ tiêu: số lá và diện tích lá tăng, chiều dài và đường kính thân tăng vượt trội so với thời kỳ cây con Các nhánh cấp 1, cấp 2 và tua cuốn được hình thành liên tục Cây nhanh chóng chiếm diện tích dinh dưỡng Sau khi gieo trồng từ 50 - 70 ngày thì trên cây xuất hiện hoa cái đầu tiên Ở giai đoạn này cần chú ý đến sự cân bằng dinh dưỡng cho cây Nếu cây dư đạm, thì cây sinh trưởng mạnh, kéo dài thời gian ra hoa, trái, giảm khả năng chống chịu với sâu bệnh hại bệnh(Tạ Thị Thu Cúc, 2005)

Thời kỳ ra trái là thời kỳ từ khi có trái thứ nhất (sau khi thụ tinh, cánh hoa héo, úa) đến ra trái tập trung Cây sinh trưởng và phát triển rất mạnh, khối lượng thân, lá, trái trên mặt đất và khối lượng dưới mặt đất đạt tối đa Trái được hình thành một cách liên tục, trái tăng nhanh về kích thước và khối lượng trái phát triển cân đối, mẫu mã đẹp Năng suất và chất lượng trái đạt tốt nhất (Tạ Thị Thu Cúc, 2005)

Thời kỳ già cỗi là sự sinh trưởng của thân lá, quả giảm đi nhanh chóng, số quả trên cây ít, cây trở nên già cỗi Quả phát triển không cân đối, thường là dị hình Năng suất và chất lượng quả giảm rõ rệt Nếu tăng cường chăm sóc, bón thúc có thể làm cho thời kỳ già cỗi đến chậm (Tạ Thị Thu Cúc, 2005)

1.1.6 Giá trị dinh dưỡng

⮚ Dưa gang

Trên thế giới dưa gang được trồng với nhiều giống đa dạng, tại Việt Nam dưa gang được trồng hầu hết khắp cả nước với hai loại chủ yếu là trái tròn, trái dài Với tính mát, do vậy dưa gang có tác dụng tuyệt vời trong việc giải khát, giúp giải nhiệt nên dưa gang luôn là sự lựa chọn tối ưu vào những ngày nóng

Ngoài tính giải nhiệt thì dưa gang còn rất nhiều tác dụng bổ ích cho cơ thể như giúp giảm cân do dưa gang chín có các thành phần chủ yếu là nước, vị ngọt không béo lại rất giàu Vitamin nên ngay cả khi ăn nhiều cũng không bị tăng cân Hổ trợ ngăn ngừa một số bệnh tật, không chỉ bổ bên trong mà dưa gang còn có tác dụng bên ngoài như làm dầu gội, nước hoa hặc làm mặt nạ thiên nhiên

⮚ Dưa hoàng kim

Chất chống oxi hóa beta-carotene giúp ngăn chặn các gốc tự do và ngăn ngừa các tế bào của cơ thể bị hư hại Hàm lượng vitamin C trong dưa hoàng kim giúp tăng cường miễn dịch co cơ thể

Dưa hoàng kim chứa hàm lượng chất béo bão hòa rất ít và có ít calo đặc biệt giàu chất xơ sẽ làm cho bạn cảm thấy no, giảm thèm ăn nên sẽ giúp ích cho việc kiểm soát cân nặng dưa hoàng kim có hàm lượng nước và chất xơ cân bằng, rất tốt cho việc giảm táo bón

1.1.7 Ý nghĩa về kinh tế

⮚ Dưa gang

Dưa gang với đặc tính dễ trồng, sinh trưởng và phát triển tốt trồng được tất cả mùa vụ trong năm đặc biệt vào mùa nắng là cây sinh trưởng tốt nhất Dưa gang cũng ít gặp sâu hại tấn công, thích nghi nhanh với nhiều loại địa hình khác nhau Người trồng dưa gang ít tốn công chắm sóc cũng như chi phí đầu tư ban đầu từ khâu chọn giống cho đến khi thu hoạch rất thấp Dưa gang luôn cho trái đạt năng suất cao, chất lượng trái tốt Điều này đã mang lại thu nhập cao cho người trồng

Các sản phẩm làm từ dưa gang cũng rất đa dạng và phong phú, từ trái non để làm dưa mắm cho những người ăn mặn hay dưa muối cho những người ăn chay Hơn thế nữa, dưa gang còn được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm như làm bánh ngọt,

mứt, kem và sữa chua trái cây (Baktemur et al., 2013) Đã mang lại nguồn thu đáng

kể cho nhà sản xuất và người tiêu dùng có thêm nhiều sự lựa chọn

⮚ Dưa hoàng kim

Dưa hoàng kim với đặc tính sinh trưởng yếu ớt, tuy không dễ trồng đòi hỏi kỹ thuật trồng và chăm sóc cao hơn dưa gang Nhưng dưa hoàng kim luôn được thị trường ưa chuộng vì trái chín có màu vàng kim đẹp mắt, hương thơm đậm, thịt trái giòn ngọt và nhiều nước Chính vì thế việc kết hợp trồng luân canh sau vụ lúa không chỉ giúp cải tạo đất mà vụ dưa hoàng kim còn mang lại giá trị kinh tế cao gần gấp đôi

vụ lúa (Lê Thị Kiều Oanh và cs., 2018)

Dưa hoàng kim ngoài trái chín dùng để ăn tươi thì còn có thể ép lấy nước sử dụng trong các món tráng miệng như rau câu trái cây, chè thái Những năm gần đây, dưa hoàng kim được trồng trong chậu để trưng trong dịp tết cổ truyền không chỉ đẹp, bắt mắt bởi màu vàng kim, mà đó là sự cải tiến sáng tạo trong canh tác nông nghiệp với nhu cầu của người tiêu dùng ngày một tăng như hiện nay Điều này đã mang lại nguồn thu đáng kể vào cuối năm cho người trồng

1.1.8 Một số yếu tố ngoại cảnh

⮚ Dưa gang - Nhiệt độ

Dưa gang là loại cây ăn trái nhiệt đới, tuy nhiên thời kỳ cây con cần che chắn để giảm sự mất nước trong cây, nhiệt độ thích hợp cho cây phát triển là 25 - 30 oC Nhiệt độ dưới 10 oC cây sinh trưởng và phát triển kém dễ bị chết rét (Tạ Thị Thu Cúc, 2005)

- Ánh sáng

Dưa gang là cây trồng ưa sáng chính vì thế cây khi được trồng nơi trống trải và hướng nắng tạo điều kiện cho cây quang hợp trao đổi chất giúp cây phát triển tốt nhất Ngược lại cây trồng trong bóng râm ẩm độ cao đã tạo điều kiện cho các vi sinh vật có hại phát triền, côn trùng gây hại tấn công trên cây Cây khi không đủ ánh sáng, trồng với mật độ khá dầy sẽ làm giảm sự đậu trái và chất lượng trái (Tạ Thị Thu Cúc, 2005)

- Nước tưới

Dưa gang là cây chịu hạn tốt, chế độ nước tưới lúc cây con cũng ít hơn so với các loại cây ăn trái khác Giai đoạn cây ra hoa và nuôi trái cần tưới nhiều nước để trái phát triển cây không bị mất sức Ngược lại lúc trái già gần chín thì hạn chế tưới nước

tránh động nước làm thối trái cũng như tránh lãng phí (Tạ Thị Thu Cúc, 2005)

- Đất và dinh dưỡng

Dưa gang sinh trưởng tốt trên nền đất tơi xốp và nhiều dinh dưỡng Chính vì thế trước khi trồng thì khâu làm đất rất quan trọng để cây trồng phát triển về sau Đất trồng cần xới tơi, làm sạch cỏ và phơi ải đất để loại trừ một số mầm bệnh có trong đất Sau thời gian phơi ải thì cần làm mền đất và bón lót phân hữu cơ để tăng dinh dưỡng cho đất trồng tạo điều kiện lí tưởng cho cây con phát triển Trái lại, khâu chuẩn bị đất trồng cho dưa gang không tốt thì cây sinh trưởng yếu ớt, rất dễ bị sâu hại trong đất gây hại

⮚ Dưa hoàng kim - Nhiệt độ

Dưa hoàng kim là cây trồng nhiệt đới nên thích hợp nhiệt độ cao Nhiệt độ thích hợp cho cây sinh trưởng và phát triển 25 - 30 ºC Nhiệt độ thấp gây nguy hiểm và có thể làm chết héo cây con, do rễ cây không hấp thu được nước từ đất vì thế dẫn đến héo nhanh và chết Khả năng chịu nhiệt độ thấp của dưa hoàng kim rất yếu nhất là

giai đoạn ra hoa hình thành trái Nhiệt độ thích hợp để cây ra hoa và tạo trái 25 - 30 ºC vào buổi sáng và 16 - 18 ºC vào buổi tối Sự sinh trưởng sẽ bị hạn chế khi nhiệt

độ thấp hơn 10 ºC và khi cao hơn 35 ºC (Lê Thị Kiều Oanh và cs., 2018)

- Ánh sáng

Dưa hoàng kim là cây ưa sáng Vì vậy cây cần nhiều ánh sáng ngay từ khi xuất hiện lá mầm đầu tiên cho đến khi kết thúc sinh trưởng Nắng nhiều và nhiệt độ cao là hai yếu tố làm tăng chất lượng dưa Cây không đủ ánh sáng hay do trồng với mật độ dày, bị che khuất sẽ giảm tỉ lệ đậu trái, kích thước trái và khả năng tích lũy đường trong trái kém Yêu cầu ánh sáng cho dưa hoàng kim từ 8 - 12 giờ Quang kì ngắn kết hợp với cường độ ánh sáng mạnh sẽ thúc đẩy cây ra hoa cái nhiều, tăng tỷ lệ đậu trái, trái chín sớm, năng suất cao (Tạ Thị Thu Cúc, 2005)

- Ẩm độ

Dưa hoàng kim thuộc nhóm cây trồng chịu hạn Hệ rễ của những cây này ăn sâu, phân nhánh nhiều nhưng chúng có khối lượng thân lá lớn, thời gian ra hoa, năng suất trên đơn vị diện tích cao nên những thời kỳ sinh trưởng quan trọng cần phải cung cấp đầy đủ nước Ẩm độ thích hợp cho phát triển dưa hoàng kim là khoảng 75 - 80 % Thời kỳ cần nước là thời kỳ sinh trưởng thân lá và lúc trái phát triển Ẩm độ đất cao trong giai đoạn chín sẽ làm giảm chất rắn hòa tan trong trái, dẫn đến chất lượng trái giảm Ẩm độ đất cao trong giai đoạn phát triển sẽ làm tăng sâu bệnh (Lê Thị Kiều

Oanh và cs., 2018)

Dưa hoàng kim tuy không cần nhiều nước trong quá trình sinh trưởng của mình nhưng nếu đất khô hạn hoặc hạn kéo dài, hạt nảy mầm khó khăn, cây sinh trưởng kém, diện tích lá giảm, gây ra hiện tượng rụng nụ, rụng hoa, quả phát triển kém Vì vậy năng suất và chất lượng quả giảm

- Đất và dinh dưỡng

Dưa hoàng kim ưa nhất đất thịt nhẹ và cát pha nhất là đất phù sa Đất cát pha và thịt nhẹ vừa thoát nước và tơi xốp, thúc đẩy quá trình phát triền của dưa, làm cho dưa

mau có trái, màu sắc của dưa đẹp mắt Nơi có tầng đất canh tác mỏng, nhiều cát, ít màu mỡ, khô hạn không những sản lượng thấp mà chất lượng cũng kém Đối với đất thịt, mưa sẽ giữ nước lâu, nắng hay bị nứt nẻ đất làm cây bị đứt rễ sẽ không tốt Dưa hoàng kim không đòi hỏi luân canh triệt để như dưa hấu nhưng trồng liên tục trên một mảnh ruộng cũng bị ảnh hưởng tới sản lượng và phẩm chất vì sâu bệnh phá hại, cây trước lấy hết dinh dưỡng cần thiết của cây và để lại những tàn dư cặn thải cho

cây sau, nên cũng cần hạn chế liên canh (Lê Thị Kiều Oanh và cs., 2018)

1.1.9 Lai tạo giống

Di truyền học là cơ sở để xây dựng các phương pháp lai tạo nguồn biến di cho chọn giống Các thành tựu của di truyền học được ứng dụng sớm nhất và nhiều nhất trong khoa học chọn giống “Cách mạng xanh” là một thuật ngữ được sử dụng lần đầu tiên vào năm 1968 để chỉ thị tăng trưởng nhảy vọt trong sản xuất nông nghiệp của các nước đang phát triển, được bắt đầu từ Mexico và Ấn Độ sau đó lan ra khắp các nước trên thế giới “Cách mạng xanh” có hai nội dung quan trọng hỗ trợ và bổ sung cho nhau: một là tạo ra những giống mới với năng suất cao chủ yếu là cây lương thực và hai là sử dụng tổ hợp các biện pháp kỹ thuật để phát huy khả năng của các giống mới này Các giống mới này được tạo ra dựa trên cơ sở áp dụng các nguyên lý di truyền ở mức độ tế bào, cá thể và quần thể mà trước đó chưa được biết đến hoặc

chưa được sữ dụng (Vũ Đình Hòa và cs., 2005)

Tại Việt Nam, các kiến thức về di truyền học cũng được ứng dụng từ rất sớm trong nhiều kĩnh vực và đạt được những thành tựu đáng kể Trong số đó, di truyền học được ứng dụng nhiều nhất trong lĩnh vực nông nghiệp và chọn giống Nhiều giống ưu thế lai F1 trên cây trồng và gia súc, gia cầm và thủy sản được tạo ra Con lai có năng suất, sức chống chịu, khả năng sinh trưởng và phát triển cao vượt trội so với các dạng bố mẹ Con lai rau quả F1 được tạo ra nhờ những dòng thuần chủng khác nhau, thì cây sinh trưởng khỏe, kháng bệnh tốt, năng suất cao và trồng được

quanh năm (Vũ Đình Hòa và cs., 2005)

Lai đơn là tổ hợp (F1) giữa hai dòng (A x B) được chọn dựa vào khả năng kết hợp riêng cao Lai đơn biểu hiện ưu thế lai tối đa và thường có năng suất cao hơn các loại con lai khác Con lai đồng nhất di truyền và đồng đều kiểu hình về các tính trạng hình thái, thời gian sinh trưởng và các đặc điểm khác Mặc dù dễ chuyển các tính trạng vào con lai nhưng lai đơn thường có nền di truyền hẹp, thích nghi với phạm vi nhất định của môi trường và có thể mẫn cảm với dịch bệnh Ngày nay, lai đơn chiếm ưu thế trong sản xuất, mặc dù chi phí sản xuất giống cao hơn các loại chi phí khác

(Vũ Đình Hòa và cs., 2005).

1.1.10 Các gen mã hóa các enzyme trong con đường sinh tổng hợp sucrose

Trong quá trình chín, trái cây sẽ trải qua một số thay đổi về sinh hóa và sinh lý, trong đó sự thay đổi tích lũy đường sucrose là một đặc điểm quyết định chất lượng tiêu thụ của trái Sucrose, glucose và fructose là các loại đường hòa tan chính, và sucrose là loại đường chủ yếu trong trái khi chín, được lưu trữ trong không bào của

tế bào nhu mô màng ruột Tuy nhiên, hàm lượng đường của các loài C melo khác nhau tùy theo giống di truyền và giai đoạn phát triển (Schemberger et al., 2020)

Sucrose chuyển đổi sucrose thành fructose và UDP glucose là một phản ứng

thuận nghịch Do đó, có thể nói rằng Sucrose synthase 1 (CmSUS1) chịu trách nhiệm

chính trong việc tổng hợp sucrose để dự trữ trong không bào, góp phần tạo nên hương

vị trái cây chín, trong khi Sucrose synthase 2 (CmSUS2) hoạt động ngược lại cung

cấp chất nền để sản xuất năng lượng bằng cách dị hóa sucrose, trong quá trình phát triển ban đầu Ngoài ra, Trehalose phosphate synthase (TPS) và Trehalose phosphate phosphatase (TPP) có một chức năng quan trọng trong các hoạt động tổng hợp đường sucrose góp phần vào hàm lượng đường sucrose trong trái cây (hình 1.3)

(Schemberger et al., 2020)

Sucrose phosphate synthase (SPS) được coi là gen quan trọng để tích lũy sucrose trong quá trình chín của trái cây Enzyme này xúc tác sự chuyển thuận nghịch của một nhóm hexosyl từ UDP-glucose thành D-fructose 6-phosphate để tạo thành UDP và D-sucrose-6-phosphate Sucrose phosphate phosphatase (SPP) có hoạt tính bổ sung với SPS bằng cách chuyển đổi sucrose-6-phosphate thành sucrose (hình 1.3)

(Schemberger et al., 2020)

Hình 1.3 Con đường chuyển hóa đường trong trái thuộc loài Cucumis melo (Schemberger và cs., 2020)

1.1.11 Phương pháp PCR

Enzyme DNA polymerase xúc tác phản ứng tổng hợp mạch DNA mới từ mạch khuôn với sự hiện diện của mồi chuyên biệt Đó là đoạn oligonucleotide ngắn, có khả năng bắt cặp bổ sung với DNA mạch khuôn DNA polymerase sẽ kéo dài mồi bằng các nguyên liệu nucleotide để tạo thành mạch mới theo nguyên tắc bổ sung với mạch đã có Phương pháp PCR được hình thành dự trên đặc tính đó của DNA polymerase Để khuếch đại số lượng một trình tự DNA đặc trưng nào đó, hai mồi chuyên biệt bắt cặp bổ sung với hai đầu của trình tự DNA được cung cấp: mồi xuôi và mồi ngược, DNA polymerase sẽ kéo dài đoạn trình tự giữa hai mồi (Hồ Huỳnh Thùy Dương, 2003)

1.1.12 Phương pháp điện di

Các acid nucleic là các phân tử tích điện âm, cho nên khi ở trong một điện trường các phân tử DNA sẽ di chuyển về phía cực dương của điện trường Tốc độ di chuyễn phụ thuộc vào khối lượng và cấu trúc của phân tử DNA Các acid nucleic trong gel agarose sẽ được ghi lại dưới tia tử ngoại (UV) nhờ ethidium bromide Chất này có khả năng gắn xen vào giữa các base của acid nucleic và phát quan dưới tác động của tia từ ngoại (λ = 300 nm) Kích thước của các acid nucleic sẽ được xác định khi so

sánh với kích thước đã biết trước của thang chuẩn (Quyền Đình Thi và cs., 2008)

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu

2.1.1 Địa điểm và thời gian thực hiện

Phòng thí nghiệm Công nghệ tế bào thực vật và Sinh học phân tử- Khoa Công nghệ sinh học Trường Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh

Vườn dưa gang nhà anh Thuột, xã Hòa Phú, huyện Củ Chi, Thành phố Hồ Chí Minh

Thời gian thực hiện: từ tháng 3 năm 2021 đến tháng 6 năm 2021

2.1.2 Đối tượng nghiên cứu

Cây dưa gang trái tròn của Công ty trách nhiệm hữu hạn hạt giống Nam Việt được trồng tại cơ sở 3 Bình Dương và xã Hòa Phú, huyện Củ Chi, Tp Hồ Chí Minh Cây dưa hoàng kim lai F1 RADO 163 của Công ty trách nhiệm hữu hạn một thành viên hạt giống Rạng Đông được trồng tại cơ sở 3 Bình Dương và xã Hòa Phú, huyện Củ Chi, Tp Hồ Chí Minh

Hình 2.1 Hoa đực (A) và hoa cái (B) của cây dưa gang

2.1.3 Thiết bị và dụng cụ

Găng tay cao su, khẩu trang y tế Giấy wax, kẹp giấy, túi lưới bao trái

Bút lông dầu, băng keo giấy, kéo cắt giấy, thước đo, khăn chụp mẫu

Cân phân tích, cân đồng hồ, cân kỹ thuật

Tủ lạnh 4 oC và - 20 oC, tủ sấy

Lò vi sóng, nồi hấp vô trùng

Kéo cắt mẫu, đĩa petri, becher, erlen, chày nghiền mẫu, eppendorf

Máy ly tâm lạnh, máy PCR

Máy vortex, máy luân nhiệt

Hệ thống bồn điện di, hệ thống chụp ảnh và phân tích gene - Geldoc

Hình 2.2 Hoa đực (A) và hoa cái (B) của cây dưa hoàng kim

2.1.4 Hóa chất

⮚ Hóa chất dùng trong tách chiết DNA

Dung dịch đệm PBS: NaCl (8 g), KCl (2 g), KH2PO4 (2 g), Na2HPO4 (1,15 g), bổ sung nước cất 1000 ml

Dung dịch đồng nhất mẫu (20 ml): NaCl 5M (1,6 ml); Tris-HCl (0,2 ml); EDTA 0,5M (0,04 ml); bổ sung nước cất 18,16 ml

Free nucleoase water

⮚ Hóa chất dùng trong điện di Agarose 1,5 %

Dung dịch TBE

Thang DNA chuẩn 50 bp; 100 bp