Khó khăn lớn nhất hiện nay của ngành mía đường là thiếu mia nguyên liệu cho chế biến do năng suất và chất lượng mía thấp nhưng giá thành sản xuất lại quá cao so với các nước trong khu vực và thế giới. Điều này là do công tác nghiên cứu, ứng dụng khoa học và công nghệ chưa được quan tâm và đầu tư đúng mức. Nhằm có thể thoát khỏi tình trạng này và để Ngành Mía Đường Việt Nam có thể hội nhập và phát triển sau khi gia nhập Tổ chức Thương mại Thế giới (WTO), ngoài việc tổ chức, sắp xếp lại các doanh nghiệp sản xuất mía đường một cách hợp lý thì cần tăng cường đầu tư cho công tác nghiên cứu, ứng dụng khoa học và công nghệ mía đường để có thể tiếp cận được các thành tựu khoa học trên thế giới. Đồng thời để đạt mục tiêu phát triển bình quân năng suất 80 tấn/ha, đạt 12 CCS vào năm 2020 thì việc tiếp cận nhanh các thành tựu khoa học, ứng dụng nghiên cứu khoa học là một trong những giải pháp phục vụ phát triển bền vững và nâng cao năng lực cạnh tranh của ngành mía đường nước nhà.
Nguồn gen mía bằng của nước ta tuy có xuất xứ từ nhiều nước trên thế giới nhưng vẫn còn thiếu các dòng mía nguyên chủng để có thể tạo chọn giống có khả năng chịu hạn, năng suất cao, chất lượng tốt. Bên cạnh đó thiếu nhiều cán bộ chuyên sâu về di truyền và có kinh nghiệm trong lai tạo giống nên gặp không ít những khó khăn trong kỹ thuật lai, gieo hạt và đánh giá cây con lai. Việc nhân giống mía bằng phương pháp nuôi cấy mô mới chỉ thực hiện được trên quy mô nhỏ, hệ số nhân giống thấp và giá thành sản xuất cao.
Nhằm có thể cải tiến quy trình lai tạo giống mía mới, ứng dụng công nghệ nuôi cấy mô bằng phương pháp nuôi cấy ngập chìm tạm thời (TIS – Temporaray Immersion System), tăng hệ số nhân giống và giảm giá thành sản xuất cũng như có thể áp dụng trên quy mô lớn, tiến tới hình thành các nhà máy công nghệ sinh học sản xuất mía giống, thiết lập hệ thống sản xuất và cung cứng mía giống đảm bảo tiêu chuẩn và phòng trừ dịch hại trên cây mía, nhóm nghiên cứu do TS. Cao Anh Dương, Viện Nghiên cứu Mía đường, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đứng đầu đã triển khai thực hiện nhiệm vụ: “Hợp tác nghiên cứu phát triển công nghệ sinh học về lĩnh vực mía đường” thuộc chương trình hợp tác quốc tế về khoa học và công nghệ theo Nghị định thư với nước Cộng hòa Cu Ba. Các kết quả nghiên cứu đã được công bố trên Tạp chí Khoa học và Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam.
Có thể thấy, Lai hữu tính là chiến lược phổ biến mà các nhà chọn tạo giống mía ở khắp nơi trên thế giới sử dụng. Hệ thống bioeactor dùng cho sản xuất cây giống gồm các dạng cánh khuấy, bình cầu sủi bọt và ngập tạm thời. Kỹ thuật ngập tạm thời là kỹ thuật được dùng phổ biến nhất ở nhiều quốc gia trên thế giới với các yêu cầu như môi trường nuôi cấy không được ngập liên tục, đảm bảo sự thông thoáng khí trong bình, môi trường hòa trộn đồng đều, có thể thay đổi môi trường và điều khiển tự động, hạn chế sự tạp nhiễm và giá thành thấp. Đối với cấu trúc của hệ thống bioeactor dạng TIS này bao gồm: Pha 1: mô không ngập trong môi trường; Pha 2: Hiện tượng ngập được hoạt hóa, các van mở ra cho khí đi qua các màng lọc đẩy môi trường lỏng lên ngập mô cấy; Pha 3: Sự trao đổi khí trong hệ thống RITA; Pha 4: Chu kỳ kết thúc, các van đóng lại và môi trường lỏng rút xuống ngăn bên dưới. Do đó, việc áp dụng hệ thống bioeactor dạng TIS có nhiều ưu điểm vượt trội như nó tác động tích cực lên tất cả các giai đoạn từ nhân nhanh chồi cho tới phát sinh phôi som a và làm tăng sự hấp thụ chất dinh dưỡng cho cây từ đó tạo ra cây có chất lượng tốt, sản lượng gia tăng, giảm chi phí sản xuất… Riêng tại Cu Ba, việc khống chế các loài sâu hại cây trồng nói chung và mía nói riêng đều hoàn toàn băng các biện pháp sinh học và một số loài vi sinh vật gây bệnh cho nhóm sâu bệnh gây hại trên mía như nấm trắng Beauveria bassiana, nấm xanh Metarhizium anisopliae, Trichoderma sp…..được áp dụng trên tất cả cánh đồng múa của Cu Ba. Do đó, để có thể cải tiến kỹ thuật lai hữu tính và chọn dòng , hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất mía giống bằng kỹ thuật ngập chìm tạm thời phù hợp với Việt Nam, sản xuất và sử dụng nấm Beauveria bassiana và nấm Metarhizium anisopliae và ứng dụng phế phẩm nấm trên cánh đồng mía, nhóm nghiên cứu tập chung chính vào các nội dung nghiên cứu sau:
1, Nghiên cứu cải tiến quy trình lai hữu tính và chọn dòng ở các bước sơ tuyển cây con lai và chọn dòng bước I trong điều kiện Việt Nam;
2, Nghiên cứu hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất mía giống bằng kỹ thuật ngập chìm tạm thời trong điều kiện Việt Nam;
3, Nghiên cứu áp dụng quy trình công nghệ của Cu Ba để sản xuất và sử dụng nấm Beauveria bassiana và nấm Metarhizium anisopliae tại Việt Nam;
4, Nghiên cứu ứng dụng phế phẩm nấm Beauveria bassiana và Metarhizium anisopliae trên đồng mía.
Trong quá trình nghiên cứu hợp tác và nhận được nhiều sự giúp đỡ từ phía Cu Ba, nhóm nghiên cứu đã đạt được các kết quả như sau:
– Trong nội dung nghiên cứu 1: nhóm nghiên cứu đã đánh giá và xác định được đặc tính của 100 mẫu giống ở vụ mía tơ và gốc 1, tiến hành lai thử nghiệm được 30 cặp trong vụ lai 2008/2009 và 2009 /2010, thu được 6.341 cá thể cây con lai và xác định được 6 mẫu có triển vọng thích hợp dùng làm vật liệu mẹ, bố hoặc cả mẹ và bố trong lai tạo. Từ cây con lai của 15 căọ vụ 2008/2009 và 17 cặp lai vụ 2009/2010 đã tiến hành sơ tuyển được 600 cây con lai (300 dòng lai/vụ) có triển vọng chuyển sang chọn dòng bước I. Từ kết quả chọn dòng bước I của các dòng lai vụ 2007/2008, 2008/2009 và 2009/2010 đã tuyển chọn được 6 dòng lai VN07, 8 dòng lai VN08 và 15 dòng lai VN09 có nhiều ưu điểm vượt trội về năng suất, chất lượng và khả năng chống chịu sâu bện chuyển sang chọn dòng bước II. Từ một số kết quả nghiên cứu này ở nội dung nghiên cứu 1 và trên cơ sở tiếp thu tiến bộ công nghệ mới của Cu Ba về lai tạo mía, đã tiến hành cải tiến và hoàn thiện được Dự thảo quy trình lai hữu tính và chọn dòng phù hợp với điều kiện ở Việt Nam.
– Trong nội dung nghiên cứu 2: Các biện pháp khử trùng môi trường, chu kỳ hoạt động, công thức môi trường, thể tích môi trường/bình và số lượng chồi/bình thích hợp cho giai đoạn nhân chồi trong hệ thống nuôi cấy ngập chìm tạm thời Plantima tương ứng là: hấp khử trùng hơi nước ở áp suất 1,12 Atm trong 25 phút, ngập 3 phút – nghỉ 3 tiếng, công thức môi trường nhân chồi gồm MS + 1,5 mg/L BA + 0,5 mg/L Kinetin + 3% sucrose +15% nước dừa, thể tích 300ml môi trường/bình và 40 chồi/bình. Chu kỳ hoạt động, công thức môi trường và thể tích môi trường/bình thích hợp cho giai đoạn ra rễ trong hệ thống nuôi cấy ngập chìm tạm thời Plastima tương ứng là: ngập 3 phút – nghỉ 3 tiếng, công thức môi trường ra rễ gồm MS + 1,0 mg/L IBA + 1.0 mg/L NAA + 6% sucrose và thể tích 350ml môi trường/bình. Giá thể thích hợp cho việc ra bầu cây giống in-vitro là 50% đất và 49,5% phân hữu cơ hoại mục + 0,5 super lân. Cây con được sản xuất bằng hệ thống nuôi cấy ngập chìm tạm thời (TIS) có hệ số nhân cao, tỷ lệ sống cao, chất lượng đồng đều, khả năng sống sót và thích nghi cao, khả năng phát triển tốt, thời gian nuôi cấy và xuất cây ngắn hơn, giá thành sản xuất thấp hơn so với cây con được sản xuất bằng phương pháp truyền thống trên môi trường thạch. Từ một số kết quả nghiên cứu trong nội dung nghiên cứu 2 này và trên cơ sở tiếp thu tiến bộ công nghệ mới của Cu Ba về nuôi cấy mô bằng hệ thống ngập chìm tạm thời TIS đã hoàn thiện được Dự thảo quy trình công nghệ sản xuất mía giống bằng kỹ thuật ngập chìm tạm thời phù hợp với điều kiện ở Việt Nam.
– Trong nội dung nghiên cứu 3: Nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu và hoàn thiện được Dự thảo quy trình sản xuất nấm trắng Beauveria bassiana và nấm xanh Metarhizium anisopliae bằng môi trường PDA, bột bắp và CaCO3. Thời điểm, liều lượng và biện pháp áp dụng nấm Beauveria bassiana thích hợp để trừ sâu hại mía là: tiến hành phun 2 lần/vụ (lần 1 khi mía kết thúc mọc mầm và bắt đầu đẻ nhánh; lần 2 khi múa 3 tháng tuổi, bắt đầu làm lóng vươn cao) với liều lượng phun từ 1,5 – 2,5 kg/ha/lần, tương đương 6×1012 – 10×1012 bao tử/ha/lần. Thời điểm, liều lượng và biện pháp áp dụng nấm Metarhizium anisopliae thích hợp để trừ sâu hại mía là: tiến hành phun 2 lần/vụ (lần 1 khi mía kết thúc mọc mầm và bắt đầu đẻ nhánh; lần 2 khi múa 3 tháng tuổi, bắt đầu làm lóng vươn cao) với liều lượng phun từ 1,5 – 2,5 kg/ha/lần, tương đương 7,5×1012 – 12.5×1012 bao tử/ha/lần. Nhóm nghiên cứu cũng đã xây dựng được mô hình trình diễn áp dụng nấm Beauveria bassiana và nấm Metarhizium anisopliae phòng trừ sâu đục thân hại mía với liều lượng phun 2,5kg/ha/lần vào 2 thời điểm giữa lúc mía đẻ nhánh và đầu thời điểm mía vươn lóng. Tỷ lệ sâu hại lúa bị nấm trắng và nấm xanh ký sinh đạt tương ứng gần 50% và 35% sau phun từ 21 đến 30 ngày. Năng suất mía tăng từ 6,9 đến 8,4 tấn mía/ha và lợi nhuận tăng từ khoảng 4,8 triệu đồng đến 6,5 triệu đồng.
Qua những kết quả thu được, nhóm nghiên cứu kiến nghị được tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện các quy trình công nghệ về lai tạo hữu tính, nuôi cấy mô ngập chìm tạm thờim sản xuất chế phẩm nấm trắng và nấm xanh trên quy mô lớn hơn và địa bàn áp dụng rộng hơn nhằm có thể đánh giá chính xác hiệu quả kinh tế và khả năng áp dụng kỹ thuật này rộng rãi vào sản xuất đại trà.
Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 9394) tại Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia.
P.T.T (NASATI)