Tự thụ phấn là khi phấn của một cây thụ tinh được cho chính cây đó; thụ phấn chéo là khi cần phấn của một cây khác, thường là khác giống. Nhiều cây ăn trái có hoa đủ cả nhị và nhụy nhưng vẫn không tự thụ được, vì có cơ chế di truyền chặn phấn của chính mình, vì nhụy và nhị chín lệch giờ, hoặc vì cây chỉ mang một loại hoa. Ở chiều ngược lại, có cây cho trái mà không cần thụ phấn chút nào.
Hiểu cây ăn trái của mình thuộc kiểu nào trả lời được những câu rất thực tế: trồng một cây có ra trái không, vì sao vườn một giống đậu kém, vì sao trái tự nhiên có hạt khi trồng gần giống khác. Bài này là bản đồ tổng quát về các kiểu sinh sản của cây ăn trái thường gặp ở Việt Nam, để các bài riêng về từng cây trong danh mục có chỗ đặt vào.
Vì sao cây lại tránh tự thụ
Tự thụ có lợi trước mắt: không cần bạn tình, không cần khách thụ phấn, một cây đơn độc vẫn ra hạt. Nhưng về lâu dài, tự thụ lặp lại làm tăng tỷ lệ cá thể mang hai bản sao giống nhau của các gen lặn có hại, hiện tượng gọi là suy thoái do cận phối. Cây con yếu hơn, ít hạt hơn. Thụ phấn chéo trộn vốn gen của hai cá thể, giữ được sự đa dạng giúp quần thể thích nghi.
Vì vậy trong tiến hoá của thực vật có hoa, nhiều nhóm đã phát triển những cơ chế ngăn tự thụ. Cây hoang dã trong rừng nhiệt đới, nơi tổ tiên của phần lớn cây ăn trái nhiệt đới sinh sống, càng có xu hướng giao phấn chéo vì quần thể thưa và có sẵn khách bay xa như dơi, chim, ong lớn.
Khi con người đưa những cây đó vào vườn, nhân giống vô tính bằng ghép, chiết, cả vườn trở thành bản sao của một cá thể. Về mặt di truyền, phấn từ cây bên cạnh lúc đó cũng chính là "phấn của mình". Đây là gốc rễ của nhiều chuyện đậu trái kém ở vườn chuyên canh một giống.
Không phải loài nào cũng đi về phía thụ chéo. Nhiều cây trồng một năm như cà chua, đậu, lúa tự thụ là chính, và nhiều cây ăn trái được con người chọn lọc theo hướng tự thụ tốt hơn để vườn ổn định. Mỗi loài, thậm chí mỗi giống, nằm ở một điểm khác nhau trên dải từ tự thụ hoàn toàn tới bắt buộc thụ chéo.
Bốn cơ chế cây dùng để tránh tự thụ
Tự bất hợp di truyền. Cây nhận ra phấn mang cùng một nhóm gen nhận diện với mình và chặn lại: hạt phấn không nảy mầm, hoặc ống phấn dừng giữa vòi nhụy. Cơ chế này gặp ở nhiều cây trong họ Hoa hồng như mận, lê, ở cây có múi như một số giống bưởi, và ở mức độ khác nhau tuỳ giống ở sầu riêng.
Lệch giờ chín giữa nhụy và nhị. Đầu nhụy nhận phấn trước khi bao phấn của cùng bông nứt, như ở mãng cầu, hoặc ngược lại. Bơ là trường hợp đặc biệt khi cả cây đồng bộ theo nhịp ngày, chia giống thành nhóm hoa A và B.
Tách vị trí nhụy và nhị. Đầu nhụy vươn cao hơn hẳn bó nhị, phấn khó rơi xuống chính đầu nhụy đó mà cần khách chạm vào. Mức tách này khác nhau giữa các dòng của cùng một loài, như ở thanh long.
Tách giới tính. Cây chỉ mang hoa đực hoặc chỉ mang hoa cái chức năng, như cây chôm chôm đực, hoặc hoa trông lưỡng tính nhưng hoạt động như hoa đơn tính, như ở nhãn và vải. Đu đủ có cả cây đực, cây cái và cây lưỡng tính, và người trồng thường chọn cây lưỡng tính vì tự thụ được và cho trái thuôn đẹp.
Bản đồ kiểu sinh sản của một số cây ăn trái thường gặp
Bảng dưới xếp các cây theo mức phụ thuộc vào phấn từ cây khác. Mỗi loài có biến động theo giống, nên đây là xu hướng chung để định hướng, không thay cho thông tin của giống cụ thể.
| Cây | Kiểu hoa và sinh sản | Phụ thuộc phấn cây khác |
|---|---|---|
| Sầu riêng | Hoa lưỡng tính, tự bất hợp một phần theo giống | Trung bình đến cao |
| Xoài | Hoa đực và hoa lưỡng tính trên cùng cây, phần lớn giống tự thụ được | Thấp |
| Bơ | Hoa lưỡng tính mở hai lần, nhóm A và B | Trung bình, giảm khi thời tiết mát |
| Chôm chôm | Cây đực và cây lưỡng tính mang hoa cái chức năng | Cần phấn, có thể từ cùng cây lưỡng tính |
| Nhãn, vải | Các lứa hoa đực và hoa cái chức năng | Cần phấn, cùng cây hoặc cây khác |
| Mãng cầu | Hoa nhụy chín trước | Cần phấn của bông khác |
| Thanh long ruột trắng | Hoa lưỡng tính, phần lớn dòng tự thụ tốt | Thấp |
| Đu đủ | Cây đực, cây cái, cây lưỡng tính | Cây cái cần phấn; cây lưỡng tính tự thụ |
| Chuối ăn trái | Trái phát triển không cần thụ tinh | Không cần |
| Măng cụt | Hạt hình thành không qua thụ tinh | Không cần |
Đọc bảng sẽ thấy "cần phấn từ cây khác" và "cần côn trùng" là hai chuyện riêng. Xoài tự thụ được nhưng vẫn cần côn trùng chuyển phấn trong cùng cây; măng cụt không cần cả hai.
Những cây cho trái không cần thụ phấn
Chuối ăn trái là ví dụ quen thuộc nhất. Những giống chuối trồng phổ biến là cây tam bội, mang ba bộ nhiễm sắc thể, gần như bất thụ. Trái phát triển mà không cần thụ tinh, hiện tượng gọi là trinh quả sinh, nên ruột chuối chỉ còn những chấm đen nhỏ là noãn không phát triển. Chuối rừng hoang dã thì ngược lại, ruột đầy hạt cứng.
Măng cụt đi theo một đường khác. Cây măng cụt trồng hầu như chỉ có cây cái, hiếm khi gặp cây đực. Hạt măng cụt hình thành từ mô của cây mẹ mà không qua thụ tinh, hiện tượng gọi là sinh sản vô phối. Vì vậy cây măng cụt trồng từ hạt thực chất là bản sao di truyền của cây mẹ, và trái măng cụt không phụ thuộc vào khách thụ phấn.
Dứa là một trường hợp thú vị khác. Các giống dứa trồng thường tự bất hợp, nên khi trồng một giống thuần, trái phát triển không có hạt. Nếu trồng nhiều giống gần nhau và có khách mang phấn chéo, trái có thể xuất hiện hạt cứng, điều người trồng dứa thương phẩm không muốn. Ở đây, thiếu thụ phấn chéo lại chính là điều có lợi cho chất lượng trái.
Khi thụ phấn chéo làm trái có hạt: chuyện của bưởi và cây có múi
Cây có múi cho thấy nguồn phấn ảnh hưởng tới cả chất lượng trái, không chỉ số lượng:
- Một số giống bưởi và quýt tự bất hợp. Khi trồng riêng, hoa vẫn có thể đậu trái nhờ khả năng phát triển trái ít phụ thuộc vào thụ tinh, và trái ít hạt.
- Khi trồng gần giống khác tương hợp và có ong mang phấn chéo, noãn được thụ tinh, trái có nhiều hạt hơn. Nhà vườn trồng bưởi đặc sản ít hạt hay nhắc đến hiện tượng này.
- Ngược lại, có giống cây có múi tự thụ tốt và luôn nhiều hạt dù trồng riêng.
- Ong mật và ong không ngòi rất thích hoa cây có múi vì nhiều mật và thơm, nên trong vùng trồng xen nhiều giống, chúng là kênh chính mang phấn chéo.
- Đây là một trường hợp mà "nhiều ong hơn" chưa chắc là điều nhà vườn muốn, tuỳ mục tiêu là số trái hay trái ít hạt.
Chi tiết chọn giống trồng xen hay cách ly thuộc phần canh tác. Ý chính ở góc sinh học là: phấn từ đâu tới quyết định cả việc có trái, trái to hay nhỏ, nhiều hay ít hạt.
Thử xem một cây có tự thụ được không: phép bao túi hoa
Giới nghiên cứu thụ phấn dùng một thí nghiệm đơn giản để tách bạch tự thụ và thụ chéo. Sinh viên, giáo viên hoặc người làm vườn thích quan sát có thể làm phiên bản thu nhỏ, miễn là ghi chép cẩn thận.
- Chọn trên cùng một cây vài nhóm nụ sắp nở, cùng độ tuổi, cùng hướng nắng, đánh dấu từng nhóm.
- Nhóm thứ nhất trùm túi lưới mịn trước khi nụ nở và để nguyên: chỉ có phấn của chính bông rơi xuống, đo khả năng tự thụ tự phát.
- Nhóm thứ hai trùm túi, khi hoa nở thì mở túi, chấm phấn của chính cây lên đầu nhụy rồi trùm lại: đo khả năng tự thụ khi có người chuyển phấn.
- Nhóm thứ ba trùm túi, chấm phấn từ một cây giống khác rồi trùm lại: đo khả năng thụ chéo.
- Nhóm thứ tư để tự nhiên không trùm túi: cho biết khách thụ phấn trong vườn đang làm được tới đâu.
- Sau vài tuần, đếm số trái non còn lại ở từng nhóm, và nếu được thì theo tới trái chín để so cỡ trái, số hạt.
Nếu nhóm hai gần bằng nhóm ba, cây tự thụ tốt khi có người chuyển phấn. Nếu nhóm hai thấp hẳn nhóm ba, cây có xu hướng tự bất hợp. Nếu nhóm bốn thấp hơn nhóm ba nhiều, vườn đang thiếu khách thụ phấn. Một lần làm chỉ cho gợi ý; cần lặp lại qua nhiều cây và nhiều mùa mới đủ để kết luận.
Ong không ngòi đặt vào bản đồ này ở đâu
Ong không ngòi có phạm vi bay ngắn, thường quanh tổ vài trăm mét, và có xu hướng trung thành với một cây nhiều hoa. Đặt vào bản đồ kiểu sinh sản, điều đó có nghĩa là ong dú hợp nhất với những cây cần côn trùng chuyển phấn trong cùng cây hoặc giữa các cây sát nhau: xoài, chôm chôm, nhãn, vải, thanh long ruột trắng.
Với cây cần phấn từ giống khác trồng cách xa, như sầu riêng tự bất hợp hay bơ khác nhóm, ong dú có giới hạn tự nhiên về quãng bay. Với cây hoa không mật và buồng kín như mãng cầu, hay cây không cần thụ phấn như chuối, măng cụt, vai trò của chúng gần như không có.
Cách nhìn này giúp đặt kỳ vọng đúng. Ong không ngòi là một phần của bầy khách thụ phấn, có giá trị nhất ở những vườn nhiều cây hoa nhỏ, mở ban ngày, cây trồng sát nhau, và ít thuốc phun lên hoa. Chúng không phải giải pháp chung cho mọi cây ăn trái.
Cũng cần nhớ ong dú không chỉ ghé cây ăn trái. Cỏ dại nở hoa, cây hàng rào, rau gia vị trong vườn nuôi đàn ong suốt những tháng cây chính không có hoa. Một vườn mà ngoài mùa hoa chính không còn gì cho ong ăn sẽ khó giữ được đàn đủ mạnh khi mùa hoa tới.
Câu hỏi thường gặp
Cây có hoa lưỡng tính thì có tự thụ phấn được không?
Chưa chắc. Hoa lưỡng tính có cả nhị và nhụy nhưng cây vẫn có thể tự bất hợp về di truyền, hoặc nhụy và nhị chín lệch giờ, hoặc đầu nhụy nằm xa bó nhị. Sầu riêng, bơ, mãng cầu đều có hoa lưỡng tính nhưng vẫn cần phấn từ bông khác.
Tự bất hợp là gì?
Là cơ chế di truyền giúp cây nhận ra và chặn phấn của chính nó hoặc của cây cùng nhóm gen nhận diện. Hạt phấn không nảy mầm hoặc ống phấn dừng lại giữa vòi nhụy. Cây tự bất hợp cần phấn từ cá thể hoặc giống khác tương hợp để đậu trái.
Vì sao vườn trồng toàn một giống ghép hay đậu trái kém?
Cây ghép hoặc chiết từ cùng một cây mẹ là bản sao di truyền của nhau. Với cây tự bất hợp, phấn từ cây bên cạnh cùng giống cũng bị chặn như phấn của chính nó. Vì vậy vườn một giống thiếu nguồn phấn chéo, nhất là với những cây như sầu riêng.
Chuối không có hạt thì nhân giống bằng gì?
Chuối ăn trái gần như bất thụ nên được nhân giống vô tính bằng chồi con mọc từ gốc hoặc bằng cây nuôi cấy mô. Những chấm đen nhỏ trong ruột chuối là noãn không phát triển, không phải hạt nảy mầm được.
Măng cụt có cần ong thụ phấn không?
Không. Cây măng cụt trồng gần như toàn cây cái, hạt hình thành từ mô của cây mẹ mà không qua thụ tinh. Trái phát triển không phụ thuộc vào khách thụ phấn, nên ong ghé hoa măng cụt không ảnh hưởng đáng kể tới việc đậu trái.
Thụ phấn chéo có làm thay đổi vị trái của cây mẹ không?
Phần thịt trái chủ yếu là mô của cây mẹ nên đặc điểm giống thường giữ nguyên. Phấn của cây khác ảnh hưởng tới hạt, và qua hạt có thể ảnh hưởng tới cỡ trái, số hạt, đôi khi tới thời gian chín, nhưng không biến trái thành giống của cây cho phấn.