Công nghệ 10: Giống cây trồng, công nghệ sinh học và thủy canh, từ hạt giống đến cây trong hệ thống | LUKATO AI
Công nghệ 10: năm trạm từ hạt giống đến cây trong hệ thống (giống, nhân giống, hệ thống trồng, dinh dưỡng, đánh giá) cùng lớp nền vô trùng, an toàn và ghi…
LUKATO AI · CÔNG NGHỆ 10 · TRỒNG TRỌT
GIỐNG · NHÂN GIỐNG · HỆ THỐNG TRỒNG · DINH DƯỠNG · ĐÁNH GIÁ
Từ hạt giống đến cây trong hệ thống:
gen đặt trần,
càng chủ động càng phải đo
Một cây trồng là kết quả của hai thứ gặp nhau: thông tin di truyền của giống và môi trường mà ta đặt giống ấy vào. Bài giảng này đi theo hành trình của một cây từ khi còn là một ý định chọn giống cho đến khi nó đứng trong một hệ thống không dùng đất. Ở mỗi trạm, ta chủ động hơn một biến số: chọn và tạo giống chủ động về gen, nhân giống chủ động về cách sao chép gen, hệ thống trồng chủ động về rễ và nước, dung dịch dinh dưỡng chủ động về từng nguyên tố, rồi đánh giá xem sự chủ động ấy có đáng không. Chủ động nhiều thì dung sai nhỏ lại, nên mỗi trạm đều kèm một con số cần đo. Chỗ nào đi xa hơn mức phổ thông sẽ được ghi rõ là kiến thức bổ sung; số liệu trong lab là số liệu minh họa.
- ① Vì sao giống cho năng suất cao nhất ở thửa này lại có thể kém hơn một giống khác ở thửa bên, và phải thử thế nào mới dám kết luận?
- ② Cần hàng nghìn cây giống nhau thì cây con lấy từ đâu: từ hạt, từ cành, từ mắt ghép hay từ một mẩu mô nhỏ trong chai?
- ③ Bỏ đất đi rồi, cây nhận nước và khoáng từ đâu, và những con số nào trên đồng hồ đo quyết định cây khỏe hay héo?
5+1
năm trạm của khung, cộng một lớp nền vô trùng, an toàn và ghi chép
11 lab
phòng lab: xếp trạm, khảo nghiệm giống, từ dòng thuần đến thế hệ sau, chọn cách nhân giống, quy trình nuôi cấy mô, tỉ lệ hormone, ma trận chọn hệ thống, EC và pH, pha dung dịch, thám tử triệu chứng, điều hành mười ngày
14 bẫy
mỗi bẫy có mục, phòng lab và bài để quay lại luyện
12 bài
10 chọn đáp án, 1 đúng sai, 1 trả lời ngắn
01
Bản đồ chung
Năm trạm từ hạt giống đến cây trong hệ thống
Trồng trọt có một quy luật đơn giản mà người làm lâu năm nào cũng biết: cùng một giống, hai người trồng có thể thu về hai kết quả khác hẳn nhau. Điều đó có nghĩa là cây không được quyết định riêng bởi hạt giống, cũng không riêng bởi đất và nước. Cây là điểm giao của thông tin di truyền và môi trường . Bài giảng này lấy chuỗi năm trạm làm khung chung: ① giống, ② nhân giống, ③ hệ thống trồng, ④ dinh dưỡng, ⑤ đánh giá. Gặp một tình huống lạ, em hỏi hai câu: việc này đang chủ động ở biến số nào, và con số nào cho biết nó đang chạy đúng?
Vuốt ngang để xem đầy đủ hình.
Bản đồ năm trạm: giống và nhân giống quyết định cây con mang gì; hệ thống trồng và dung dịch quyết định cây con nhận gì; đánh giá đọc kết quả rồi quay lại chọn giống và cách trồng cho vụ sau. Lớp nền vô trùng, an toàn và ghi chép bao quanh cả năm trạm. Bấm vào một khối để đọc mô tả và số mục.
Điều giúp khung này dùng được lâu là một quan hệ chung cho các trạm. Trong tự nhiên và ngoài ruộng truyền thống, đất đóng vai một bộ đệm : nó giữ nước, giữ khoáng, giữ cho rễ có chỗ thở, nên sai sót nhỏ thường chưa gây hậu quả ngay. Khi ta bỏ đất để trồng bằng dung dịch, ta chủ động được từng nguyên tố, nhưng cũng bỏ cả lớp đệm ấy. Nuôi cấy mô cũng vậy: cây sống trong chai vô trùng, được cho đủ các thứ cần thiết, nhưng một bào tử nấm lọt vào cũng đủ làm hỏng cả chai. Mô hình rút gọn của LUKATO để ghi nhớ:
biên an toàn \approx dung sai của hệ thống \;-\; sai lệch hiện tại của các con số cần đo
Mức chủ động tăng thì dung sai thu hẹp, nên sai lệch nhỏ cũng đủ gây hại. Đây là một cách nhìn để học, không phải một công thức chuẩn. Ở các mục sau, mỗi lab sẽ cho em thấy một ví dụ cụ thể của quan hệ này.
Năm trạm và lớp nền
Trạm
Việc làm
Ví dụ thường gặp
Mục
① GIỐNG
Xác định mục tiêu, chọn tiêu chí đo được, chọn và tạo giống bằng chọn lọc, lai, gây đột biến hay công nghệ gen
so sánh các giống ở nhiều vùng, chọn dòng thuần, tạo hạt lai
2, 3
② NHÂN GIỐNG
Sao chép giống thành số lượng lớn bằng hạt, giâm, chiết, ghép hay nuôi cấy mô
giâm cành, ghép mắt, nhân chồi trong chai rồi huấn luyện ra vườn ươm
4, 5
③ HỆ THỐNG TRỒNG
Chọn nơi rễ sống: đất, giá thể, dung dịch hay không khí ẩm
máng NFT, bè nổi, giàn khí canh, chậu giá thể
④ DINH DƯỠNG
Cho rễ đúng lượng nước, khoáng, oxy và pH
pha dung dịch, đọc EC và pH, thay hoặc bổ sung dung dịch
⑤ ĐÁNH GIÁ
Thu hoạch, so ưu nhược điểm, tính hiệu quả để chọn lại cho vụ sau
so chi phí và rủi ro của các hệ thống, đọc nhật kí vận hành
6, 8
LỚP NỀN
Vô trùng, an toàn sinh học, an toàn điện và hóa chất, ghi chép đều đặn
quần áo và dụng cụ sạch, nhãn dung dịch, sổ theo dõi
5, 7, 8
Chia thành năm trạm cộng một lớp nền là cách phân loại của LUKATO để xâu chuỗi các bài. Việc đặt nuôi cấy mô ở trạm NHÂN GIỐNG, dù nó cũng là công nghệ sinh học, và việc đặt phần so sánh ưu nhược điểm ở trạm ĐÁNH GIÁ cũng thuộc cách phân loại này.
Ba mức chủ động về môi trường rễ
Nhìn từ rễ cây, các cách trồng khác nhau ở mức người trồng làm chủ được môi trường. Trồng trên đất : đất vừa là chỗ bám, vừa là kho nước và kho khoáng; người trồng can thiệp bằng làm đất, tưới và bón. Trồng trên giá thể (xơ dừa, trấu hun, perlite, đá nhẹ): giá thể làm chỗ bám và giữ ẩm, còn dinh dưỡng được cấp bằng dung dịch, nên kiểm soát tốt hơn nhưng bộ đệm mỏng hơn. Thủy canh và khí canh : rễ tiếp xúc trực tiếp với dung dịch hoặc sương dinh dưỡng; kiểm soát chi tiết nhất và cũng ít bộ đệm nhất. Càng đi về phía sau, càng phải đo nhiều và đo thường xuyên hơn.
Từ điển một dòng: đưa chuột hoặc chạm vào chữ gạch chân
Thuật ngữ
Nghĩa ngắn
Mục
giống cây trồng
Nhóm cây cùng loài có đặc điểm di truyền riêng, tương đối ổn định, phục vụ một mục tiêu sản xuất
kiểu hình
Biểu hiện cụ thể của cây; do kiểu gen và môi trường cùng quyết định
ưu thế lai
Đời F1 vượt bố mẹ ở một số tính trạng; thường giảm ở đời sau
nhân giống vô tính
Tạo cây con từ cành, mắt, chồi hay mô của cây mẹ, không qua hạt
nuôi cấy mô
Nuôi mẩu mô hoặc tế bào thực vật trong chai vô trùng để tạo cây hoàn chỉnh
thủy canh
Trồng cây bằng dung dịch dinh dưỡng, không dùng đất
khí canh
Rễ treo trong không khí ẩm, được phun sương dung dịch định kì
giá thể
Vật liệu làm chỗ bám và giữ ẩm cho rễ khi không dùng đất
EC
Độ dẫn điện của dung dịch; phản ánh tổng nồng độ muối hòa tan
pH
Độ chua hay kiềm; ảnh hưởng đến khả năng hấp thu từng khoáng
Đoán trước, rồi thử tay
Đoán trước: một nhà vườn lấy mắt của cây bưởi đầu dòng ghép vào gốc bưởi khác khỏe rễ hơn. Theo khung năm trạm, đây là việc của trạm nào? Hãy chọn trước, rồi mở phòng lab.
Ghép mắt bưởi lên gốc ghép thuộc trạm nào của khung?
Cách dùng phòng lab
Xếp từng thẻ bằng cách chạm thẻ rồi chạm ô, hoặc kéo thẻ thả vào ô qua tay cầm chấm ở mép trái thẻ. Sau khi bấm «Chấm các thẻ đã xếp», thẻ đúng viền xanh và thẻ sai viền đỏ; dòng kết luận giải thích ba thẻ sai đầu tiên. Phòng lab này luyện bẫy 11.
Thử tay: gọi tên trạm cho từng việc trong một vụ xà lách thủy canh
Một nhóm học sinh mua hạt xà lách của một giống đã được khảo nghiệm, gieo vào khay xốp, rồi chuyển cây con lên giàn máng nước chảy. Họ pha dung dịch từ hai bình đậm đặc, đo EC và pH mỗi sáng và ghi vào sổ, cuối vụ cân sản phẩm để so với vụ trước. Hãy gọi tên trạm cho từng việc.
Gợi ý 1 · Ba việc đầu
Dùng hạt của giống đã khảo nghiệm là trạm GIỐNG. Gieo hạt ra cây con trong khay là bước nhân giống bằng hạt: trạm NHÂN GIỐNG. Đưa cây lên giàn máng nước chảy là chọn hệ thống: trạm HỆ THỐNG TRỒNG.
Gợi ý 2 · Ba việc sau
Pha dung dịch từ hai bình đậm đặc và đo EC, pH là trạm DINH DƯỠNG. Cân sản phẩm để so với vụ trước là trạm ĐÁNH GIÁ. Ghi vào sổ mỗi sáng thuộc lớp nền.
Đáp án · cả chuỗi
GIỐNG, NHÂN GIỐNG, HỆ THỐNG TRỒNG, DINH DƯỠNG, ĐÁNH GIÁ, và LỚP NỀN bao quanh bằng việc ghi chép. Kết quả của vụ này quay lại giúp chọn giống và cách trồng cho vụ sau.
Chỗ dễ nhầm ở bản đồ chung
Bẫy 11: cho rằng trồng không dùng đất ở mặt nào cũng tốt hơn trồng trên đất, nên chuyển sang thủy canh là xong. Hãy hỏi lại: mức chủ động tăng lên đổi lại ta phải đo thêm gì, vốn và kĩ thuật cần thêm gì? Mục 6 so sánh từng hệ thống bằng ma trận quyết định ở phòng lab 7.
Mục 2 đi vào trạm đầu tiên: thế nào là một giống tốt, và làm sao biết một giống tốt khi kiểu hình còn chịu tác động của môi trường.
02
Trạm ① GIỐNG · mục tiêu và tiêu chí
Giống tốt là giống đạt mục tiêu qua nhiều thước đo, ở nhiều nơi, trong nhiều vụ
Ra chợ giống, người ta thường nghe những câu như “giống này quả to nhất” hay “giống này năng suất kỉ lục”. Hai câu ấy nghe thuyết phục, nhưng mỗi câu kể về một con số, ở một chỗ, trong một vụ. Một giống được coi là tốt khi nó đạt mục tiêu của người trồng qua đủ các thước đo, và vẫn đạt khi môi trường thay đổi. Mục này giúp em đổi câu hỏi từ “giống nào cao nhất?” sang “mục tiêu của tôi là gì, đo bằng gì, và đã thử đủ chưa?”.
Giống cây trồng và sáu tiêu chí
Giống cây trồng là một nhóm cây cùng loài, có những đặc điểm di truyền riêng, tương đối ổn định và đồng đều, được chọn hoặc tạo ra để phục vụ một mục tiêu sản xuất. Vai trò của giống là cho năng suất và chất lượng cao hơn, giúp cây thích nghi với vùng trồng, mùa vụ và cách canh tác, đồng thời góp phần giảm thiệt hại do sâu bệnh và thời tiết. Một giống được xem là tốt khi đáp ứng các tiêu chí sau.
Tiêu chí
Nghĩa là gì
Thường đo bằng
Chỗ dễ đánh giá lệch
Năng suất
Khối lượng sản phẩm thu được trên một đơn vị diện tích
tấn trên héc-ta, kilôgam trên mét vuông
nhìn một thửa, một vụ rồi kết luận cho nơi khác
Chất lượng
Hợp với mục đích dùng: hương vị, hình dạng, hàm lượng chất cần có, khả năng bảo quản
chỉ tiêu riêng của từng loại nông sản
chọn theo vẻ ngoài mà bỏ qua chỉ tiêu bên trong
Chống chịu sâu bệnh
Ít bị hại hoặc bị hại nhẹ khi sinh vật gây hại xuất hiện
tỉ lệ cây bị bệnh, điểm mức độ hại
thử trong vụ ít bệnh nên không thấy khác biệt
Chống chịu điều kiện bất lợi
Giữ được năng suất khi hạn, mặn, ngập, nóng hay rét
năng suất ở vụ bất lợi so với vụ bình thường
thử ở một vụ thuận lợi
Thích hợp canh tác
Thời gian sinh trưởng, chiều cao, cách thu hoạch hợp với mùa vụ và máy móc của vùng
số ngày từ gieo đến thu, khả năng đổ ngã
chọn giống ngắn ngày nhưng gieo sai mùa vụ
Đồng đều và ổn định
Cây giống nhau trong cùng ruộng và giữ đặc điểm qua nhiều vụ
độ chênh giữa các cây, giữa các vụ
lấy hạt từ chính ruộng sản xuất làm giống mà không kiểm tra
Sáu tiêu chí này là cách gom nhóm của LUKATO từ các yêu cầu chung đối với giống tốt. Tùy cây trồng và mục đích, trọng số của từng tiêu chí khác nhau: giống để xuất khẩu quả tươi đặt chất lượng và bảo quản lên trước, giống trồng vùng hay hạn đặt chống chịu lên trước.
Kiểu hình hình thành từ gen và môi trường
Điều khiến việc đánh giá giống khó là em không nhìn thấy gen trực tiếp; điều em nhìn thấy là kiểu hình , tức biểu hiện ra bên ngoài. Kiểu hình hình thành từ kiểu gen của cây và tác động của môi trường (đất, nước, khí hậu, kĩ thuật chăm sóc). Hai cây cùng kiểu gen, trồng ở hai nơi khác nhau, có thể khác nhau về kiểu hình. Ngược lại, hai cây khác kiểu gen có thể trông giống nhau khi cùng ở một môi trường. Viết gọn (kiến thức bổ sung), với P là giá trị kiểu hình, G là phần do kiểu gen, E là phần do môi trường và GE là phần tương tác giữa gen và môi trường:
P=G+E+GE.
Số hạng tương tác GE là điều quan trọng nhất của mục này. Nó nói rằng thứ tự xếp hạng các giống có thể đổi chỗ khi môi trường đổi: giống đứng đầu ở nơi thuận lợi có thể tụt hạng ở nơi mặn, nơi nhiều bệnh hay nơi nóng. Vì vậy một lần thử không đủ để biết giống nào tốt hơn, và đó là lí do người ta phải khảo nghiệm : đem các giống trồng cạnh nhau với kĩ thuật giống nhau, ở nhiều vùng và nhiều vụ, có kèm một giống đối chứng đã quen thuộc để làm mốc so sánh.
Vuốt ngang để xem đầy đủ hình.
Số liệu minh họa: năng suất của ba giống ở bốn điều kiện khảo nghiệm. Đường đỏ cam (giống Vượt) cao nhất ở vụ thuận lợi nhưng rơi nhanh ở ba điều kiện còn lại; đường xanh lục (giống Bền) thấp hơn ở vụ thuận lợi nhưng giữ khá đều. Các đường cắt nhau chính là biểu hiện của tương tác giữa gen và môi trường.
Từ mục tiêu đến chỉ số tổng hợp
Có bốn bước làm cho việc chọn giống bớt cảm tính. Bước một : viết mục tiêu bằng lời, ví dụ “năng suất ổn định trong cả vụ mưa và vụ nóng, ít bệnh”. Bước hai : đổi mục tiêu thành thước đo, ví dụ năng suất trung bình các vùng và năng suất ở vùng kém nhất. Bước ba : khảo nghiệm ở đủ điều kiện mà người trồng sẽ gặp. Bước bốn : gộp các thước đo thành một chỉ số theo trọng số mà mục tiêu đòi hỏi. Mô hình LUKATO dùng ở phòng lab 2 gộp hai thước đo:
điểm của giống =(1-w)\cdot năng suất trung bình +\;w\cdot năng suất ở nơi kém nhất
Trong đó w từ 0 đến 1 là mức em coi trọng sự ổn định. Với w=0 điểm bằng trung bình; với w=1 điểm bằng giá trị ở nơi kém nhất. Đây là một mô hình minh họa, không phải công thức chuẩn của khảo nghiệm giống.