3.1 Đặc điểm thực vật học của cây mía

Cây mía bao gồm các bộ phận (hay các tổ chức) chính là: rễ, thân, lá, hoa và hạt. Mỗi bộ phận của cây mía đều có những chức năng riêng. Đối với sản xuất, chế biến, thân mía là đối tượng chủ yếu, là sản phẩm thu hoạch.

Hình 5. Hình thái cây mía

3.1.1 Rễ mía

Mía có hai loại rễ chính: rễ sơ sinh (rễ hom) và rễ thứ sinh (rễ vĩnh cửu). Trong loại rễ thứ sinh còn được chia làm ba nhóm theo chức năng sinh lý của nó là rễ hấp thụ, rễ chống đỡ (rễ xiên) và rễ ăn sâu (rễ hút nước). Ngoài ra, còn có một loại rễ thứ ba gọi là rễ phụ sinh đâm ra từ đai rễ ở trên thân mía.

- Rễ sơ sinh (rễ hom): Mía được trồng bằng thân (sinh sản vô tính). Khi trồng, thân mía được chặt thành từng đoạn, mỗi đoạn có từ 2 đến 4 mắt mầm (thường gọi là hom giống). Hom mía trồng tiếp xúc với đất, ở một nhiệt độ và ẩm độ nhất định, đai rễ ở các hom mía đâm ra những rễ đầu tiên nhỏ, mảnh, có màu trắng hoặc màu trắng ẩn vàng nhạt, đó là rễ sơ sinh. Đồng thời với sự ra rễ này, mầm mía cương lên, bắt đầu mọc và đâm lên khỏi mặt đất. Cây mía con thời kỳ đầu sử dụng các chất dinh dưỡng chứa trong hom giống, do đó nhiệm vụ chính của lớp rễ này là bám đất và hút nước cung cấp cho hom mía.

- Rễ thứ sinh (rễ vĩnh cửu): Tiếp sau rễ sơ sinh, lúc mầm mía đâm lên khỏi mặt đất, ở gốc của mầm mía (cây mía non) bắt đầu xuất hiện những chiếc rễ vĩnh cửu đầu tiên. Loại rễ này có màu trắng, to và đài. Chức năng chủ yêu là hút nước, dinh dưỡng, cung cấp cho cây. Cây mía con dần dần thoát ly khỏi sự phụ thuộc vào chất dinh dưỡng dự trữ trong hom mía. Hom mía khô quắt lại, rễ sơ sinh cũng đồng thời hết vai trò của nó, teo dần rồi chết. Các rễ thứ sinh dính trực tiếp với trục cây, phát triển cùng với sự phát triển của cây để hoàn thành chức năng sinh lý của nó. Những rễ này cấu tạo chủ yêu là chất xơ và được chia thành 3 lớp theo chức năng riêng của mỗi lớp. Lớp bề mặt từ 0 - 30 cm của tầng đất canh tác, phân bố chủ yếu là những rễ nhỏ, có nhiều nhánh và đầu rễ mang lông hút, làm nhiệm vụ hấp thụ các chất dinh dưỡng (lớp này gọi là rễ hấp thụ). Lớp rễ này có thể lan rộng xung quanh gốc mía từ 40 - 100 cm. Kế đên lớp 30 - 60 cm chủ yếu là các rễ xiên. Loại rễ này to hơn các rễ lớp trên, làm nhiệm vụ chống đỡ, giữ cho cây không bị đổ ngã. Lóp rễ thứ sinh sau cùng là những rễ ăn sâu, chức năng chính là hút nước nên gọi là lớp hút nước. Tùy thuộc vào từng loại đất khác nhau, các rễ này có khi ăn rất sâu tới 5-6 m.

Hình 6. Các loài rễ và chồi (mầm) mía

- Rễ phụ sinh: Loại rễ này thường đâm ra từ đai rễ ở các lóng mía dưới cùng của thân mía. Một số trường hợp khác do đặc tính của giống hoặc do điều kiện của môi trường (chủ yếu là ẩm dộ) các rễ phụ sinh phát triển nhiều từ các đai rễ trên thân mía làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng mía nguyên liệu. Do vậy, những giống mía hay ra rễ trên thân thường không được sản xuất tiếp nhận.

3.1.2 Thân mía

Nhiệm vụ của thân mía không phải chỉ để giữ bộ lá mà còn là nơi dẫn nước và dinh dưỡng từ rễ tới lá và dự trữ đường nhờ quá trình quang họp ở bộ lá. Thân mía là đối tượng thu hoạch, là nguyên liệu chính để chế biến đường.

Thân mía được hình thành bởi nhiều dóng (hay còn gọi là lóng) hợp lại, có màu sắc và hình dạng khác nhau. Có giống mía vỏ màu xanh, có giống vỏ màu vàng, màu đỏ xẫm, màu tím hoặc ẩn tím,... về hình dạng dóng, có giống dóng hình trụ, có giống dóng hình ông chỉ, hình trống, hình chóp cụt xuôi hoặc ngược (còn gọi là hình chùy xuôi hoặc ngược), có giống hình cong,… Nhiều giống mía thân thẳng nhưng cũng có giống các dóng nối nhau theo hình zig-zag,...

Hình 7. Thân mía

Hình 8. Các dạng dóng mía

Ở mỗi dóng mía quan sát chúng ta thấy có những đặc điểm sau: mầm (mắt mầm), rãnh mầm, đai sinh trưởng, đai rễ, đai phấn, sẹo lá, vết nứt,… Mỗi đặc điểm này khác nhau đôi với từng giống mía.

- Mầm mía (còn gọi là mắt mầm): Mỗi dóng mía mang một mắt mầm. Khi gặp những điều kiện thích hợp (chủ yếu là nhiệt độ và ẩm độ), mỗi mắt mầm này sẽ phát triển thành một cây mới. Mắt mầm có hình dạng khác nhau tùy theo đặc điểm của từng giống mía như hình tam giác, bầu dục, hình trứng, hình hến, hình thoi, hình tròn, hình ngũ giác, hình chữ nhật, hình mỏ chim,... Mắt mầm được bảo vệ bằng những chiếc vảy mầm, xung quanh phía trên mất mầm có cánh mầm, ở giữa trên cùng là đỉnh mầm. Có giống mía ở đỉnh mầm có vài lông nhỏ mịn. Đặc điểm này cũng tùy thuộc vào từng giống mía.

Hình 9. Các dạng mắt mầm.

- Đai sinh trưởng: Là một băng hẹp nằm phía trên mầm mía, luôn luôn có màu sáng và không có sáp phủ. Do đặc điểm của sự phân chia và phát triển liên tục của những tế bào mô phân sinh làm cho dóng mía dài ra. Khi cây mía bị đổ ngã, nhờ đặc tính điều tiết sự phát triển không đều, giúp cho thân mía cong lên và phát triển theo chiều thẳng đứng của cây.

- Đai rễ: Nằm kế ngay phía dưới của đai  sinh trưởng. Đai rễ thường có 2 hoặc 3 hàng điểm rễ, sắp xếp theo thứ tự hoặc không theo thứ tự. Bề rộng của đai rễ cũng tùy thuộc vào đặc tính của từng giống mía. Khi hom mía được trồng xuồng đất gặp nhiệt độ và ẩm độ thích hợp, từ những điểm rễ, các rễ sơ sinh đâm ra và phát triển.

- Đai sáp (còn gọi là đai phấn): Nằm ở phía dưới sẹo lá. Đặc điểm của đai này là được phủ một lớp sáp dầy. Khi rọi nắng, lớp sáp chuyển từ màu sáng sang màu đen.

- Sẹo lá: Là nơi đính bẹ lá với thân mía. Khi bẹ lá khô bong đi, để lại ở mấu mía một vết sẹo được gọi là sẹo lá. Các giống mía khác nhau thì vị trí và hình dạng của vết sẹo cũng khác nhau.

- Vết nứt: Vết nứt là đặc điểm của từng giống mía. Có giống mía có vết nứt, có giống mía không có vết nứt. Cũng có vết nứt ngắn, nhưng nói chung, những vết nứt này không gây tác hại đối với cây mía.

3.1.3 Lá mía

Bộ lá giữ vai trò rất quan trọng đối với sự sinh trưởng và phát triển của cây mía. Lá làm nhiệm vụ hô hấp và thực hiện quá trình quang hợp, là tổ chức đồng hóa thực sự của cây trồng. Lá còn có bẹ lá và phiến lá.

- Bẹ lá: Là phần bao, bọc thân mía, bảo vệ mắt mầm. Khi còn non bẹ lá bao bọc hoàn toàn, khi già thì bao bọc một phần thân và đến lúc khô chết bong đi để lại một vết sẹo ở mấu mía. Tùy theo từng giống mía mà ở bẹ lá có nhiều, ít hoặc không có lông.

Hình 10. Bẹ và lá mía

Hình 11. Các dạng lưỡi lá

- Cổ lá: Nối giữa bẹ lá và phiến lá là cổ lá (còn gọi vết dày lá). Sát cổ lá có lưỡi lá. Hình dạng cổ lá và lưỡi lá ở mỗi giống mía khác nhau.

- Tai lá: Nơi tiếp giáp với phiến lá, mép phía trên của bẹ lá còn có tai lá. Tai lá cũng có hình dạng khác nhau đối với từng giống mía và có thể có ở cả hai phía (trên và dưới) hoặc chỉ có ở một phía nào đó. Chức năng của tai lá giúp cho phiến lá lay động được dễ dàng.

Hình 12. Các dạng tai lá

- Phiến lá: Mang hình lưỡi mác, màu xanh hoặc màu xanh thẫm. Phiến lá có một gân giữa màu sáng. Bề dài, bề rộng, độ dày, mỏng, cứng, mềm của phiến lá phụ thuộc vào đặc tính riêng của từng giống mía.

Tất cả những đặc điểm về hình thái giới thiệu trên đây thường được sử dụng để nhận biết và phân biệt các giống mía với nhau.

3.1.4 Hoa mía

Hoa mía có hình chiếc quạt mở. Khi mía kết thúc thời kỳ sinh trưởng mầm hoa được hình thành ở điểm trên cùng của thân cây (điểm sinh trưởng) và phát triển thành hoa (cây mía chuyển sang giai đoạn sinh thực). Hoa mía được bao bọc bởi chiếc lá cuối cùng của bộ lá (lá cụt), khi đã được thoát ra ngoài, hoa xòe ra như một bông cờ (nên gọi là bông cờ). Cấu tạo của hoa mía gồm trục chính và các nhánh cấp 1, cấp 2,... (còn gọi là gié và gié con) và trên những gié con là những hoa mía nhỏ. Mỗi hoa mía được bao bởi 2 mảnh vỏ, được tạo thành bởi hai lớp màng trong và màng ngoài. 

Tổ chức sinh sản của hoa: Hoa mía là loại hoa có tổ chức sinh sản ngầm (Hipogina) và cấu trúc đơn giản. Mỗi hoa bao gồm cả tính đực và tính cái, với ba nhị đực, một tử cung và hai nhị cái. Khí hoa mía nở, các bao phấn nhị đực tung phấn, nhờ gió mà các nhị cái dễ dàng tiếp nhận những hạt phấn đó như đặc tính chung của các hòa thảo khác.

Hình 13. Các bước phân hóa mầm hoa mía

Hình 14. Hoa mía

3.1.5 Hạt mía

Hạt mía trông như một chiếc vảy khô, nhẵn, hình thoi, ở trong chứa albumin, tinh bột và một mầm nhỏ. Khi chín, hạt có màu biến đổi từ vàng sang màu hạt dẻ và không bị nứt. Kích thước của hạt khoảng 0,5 mm x 1,5 mm và nặng từ 0,15 đến 0,25 mg. Trong công tác lai tạo giống mới, lai hữu tính là một phương pháp được ứng dụng rộng rãi và thu được nhiều kết quả, do đó, sự ra hoa kết hạt của mía có ý nghĩa rất tích cực đối với mục đích này.

Hình 15. Hạt mía

3.2 Phân loại và đặc điểm di truyền của mía

3.2.1­ Phân loại:

Trong phân loại thực vật, cây mía thuộc họ Gramineae, chi Andropogoneae, loại Saccharum.

a) Các loài mía:

Trong loại Saccharum có 5 loài mía gồm: 3 loài trồng trọt và 2 loài hoang dại. Các loài mía này phân biệt giữa chúng với nhau bằng các đặc điểm thực vật.

Theo Jeswiet, các loài mía trồng là :

- Loài Saccharum officinarum L., còn gọi là mía quí (noble cane): Loài mía này trồng thích hợp ở các vùng khí hậu nhiệt đới. Ở nước ta hiện nay còn gặp rất nhiều dạng của loài mía quí như mía voi, mía đỏ, mía tím (còn gọi là mía tiên, mía thuốc), Thanh Diệu, mía mưng,... mà bà con nông dân thường trồng để ăn tươi, giải khát. Những đặc điểm chính là: cây to thịt mềm, ít xơ, nhiều nước, tỉ lệ đường cao. Cây có màu xanh, vàng, đỏ xẫm hoặc tím, không hoặc rất ít ra hoa. Ở những nơi đất tốt, điều kiện khí hậu thuận lợi năng suất mía có thể đạt rất cao mà ít có loài mía khác có thể đạt tới. Khả năng để gốc kém. Loài mía này không mẫn cảm với bệnh than và một số bệnh khác. Tuy nhiên, nhìn chung khả năng kháng sâu bệnh kém, nhất là các bệnh ở bộ rễ. Chính vì vậy, người ta đã áp dụng phương pháp lai với những giống mía có sức chống chịu cao đối với sâu bệnh để tìm các giống mía mới vừa có năng suất mía cao, giàu đường lại kháng sâu bệnh.

Hình 16. Loài Saccharum officinarum L.

- Saccharum barberi Jeswiet: Là loài mía có nguồn gốc từ vùng Bắc Ấn Độ, thích hợp với những điều kiện á nhiệt đới. Loài mía này nghèo đường hơn loài Saccharum officinarum, cây mía nhỏ, dóng hình trụ có màu xanh hoặc trắng, xơ bã nhiều, bản lá hẹp, sức sống cao, kháng được nhiều loại sâu bệnh.

Hình 17. Loài Saccharum barberi Jeswiet

- Saccharum sinense Roxb.: Loài mía này còn được gọi là mía Trung Quốc. Ở các tỉnh phía Bắc nước ta có nhiều dạng của loài mía Saccharum sinense, đó là các dạng mía Gie, như Gie Tuyên Quang, Gie Lạng Sơn,… Loài mía này thích hợp với điều kiện khí hậu nhiệt đới và á nhiệt đới. Sức sống mạnh, chín sớm, tỷ lệ đường trung bình. Thân mía nhỏ lóng hình ống chỉ, vỏ có màu xanh ánh đồng, sáp phủ dày. Lá mía hẹp, mềm, ra hoa trung bình. Có khả năng chống bệnh gôm, bệnh mosaic, và mẫn cảm với bệnh than, bệnh rượu.

Hình 18. Loài Saccharum sinense Roxb.

Các loài mía hoang dại thuộc loại Saccharum khác là:

- Saccharum spontaneum L.: Loài này còn gọi là mía dại của vùng Tây Nam châu Á. Đó là các loài lau, sậy... vẫn thường gặp ở nhiều vùng trên khắp đất nước ta. Đặc điểm của loài S. spontaneum là cây thân nhỏ, vỏ cứng, sức sống khỏe, hàm lượng đường ít, tỉ lệ xơ cao, ra hoa mạnh, thời gian ra hoa sớm, khả năng thích ứng rộng, ít bị sâu phá hại và có khả năng kháng nhiều loại bệnh như mosaic, gôm, bệnh thối rễ và một số bệnh khác nhưng lại mẫn cảm với bệnh than.

Hình 19. Loài Saccharum spontaneum L.

- Saccharum robustum Brandes & Jeswiet: Đặc điểm của loài mía này là thân to, lóng dài, đường ít do Jeswiet phát hiện ở Tân Guine vào năm 1929. Loài mía S. robustum có sức sống mạnh, đẻ nhiều và ra hoa. Thân cứng nên chống được gió bão và sâu đục thân, nhưng kháng bệnh kém như các bệnh ở bộ lá và bộ rễ. Theo Carassi thì loài mía này cùng với loài Erianthus maxinus đã tham gia vào sự phát triển của loài mía quí. Điều đó có thể chứng minh qua việc nghiên cứu hình thái học và tế bào học các loài mía.

Hình 20. Hoa của loài Saccharum robustum Brandes & Jeswiet

Trong các loài mía trồng, căn cứ vào những đặc điểm của chúng, người ta đã tập hợp thành 3 nhóm như sau:

- Nhóm S. officinarum gồm có: Mía Cristalina hay là Light Preanger của Java, mía trắng, Badila, Eidji, Loethers, Black, Cheribon,...

- Nhóm S. barberi gồm có: Chume, Kansar, Sarvathia, Manga, Mungo, Katha,...

- Nhóm S. sinense gồm có: Uba, Karangine, Cayana, Toucha, Merthy,...

Trong các loài mía hoang dại thì Saccharum spontaneum là loài duy nhất không mẫn cảm với bệnh mosaic, serch và có thể truyền cho các thế hệ con lai những đặc tính tốt như: sức sống cao, thích ứng rộng, nhiều cây,…

b) Mía lai:

Trong sản xuất cây mía hiện nay, hầu hết các giống mía trồng là con lai giữa các loài, giữa các giống và cả giữa các loại với nhau.

- Lai giữu các loài:

            + S. officinarum với S. spontaneum: POJ2878, POJ2727, POJ2883, PR980, Baraguas 85, ML3-18, Kasoer, Toledo,...

+ S. officinarum với S. barberi: Co213, POJ36, POJ228.

+ S. officirmrum với S. sinnense: CH64,...

+ S. officinarum với S. barberi và S. spontaneum: Co281, Co290, CP36-13,...

- Lai giữa các giống của S. officinarum: HG6047, HG1306, HG9072.

- Lai giữa các loại (lai xa):

+ Các phương pháp chọn lọc và lai tạo đối với cây mía đã được tiến hành từ nhiều năm nay nhằm mục đích tạo ra những giống mía mới có năng suất cao, phẩm chất tốt, chống chịu sâu bệnh, đặc biệt là bệnh virus (mosaic) và một số bệnh nguy hiểm khác.

+ Gần đây các nghiên cứu có xu hướng chọn những giống mía có thời gian sinh trưởng ngắn (thời gian sinh trưởng của mía hiện nay là 10, 12, 14, 16, 18 và 24 tháng), vấn đề rút ngắn thời gian sinh trưởng của mía có tầm quan trọng rất lớn đối với công nghệ chế biên đường mía.

+ Để đạt được những giống mía có chu kỳ sinh trưởng ngắn, không thể tiến hành lai một cách thông thường giữa các loài hay các giống đã biết mà phải chọn và lai các loài, giống mía với những loại khác trong họ hòa thảo có những đặc tính gần mía nhất và chu kỳ sinh trưởg ngắn. Lần đầu tiên người ta đã sử dụng POJ2725 làm cây mẹ và loài Sorghum durra (Forssk.) Stapf (cây cao lương) làm cây bố lai với nhau đạt kết quả tốt, tạo ra được những dòng mía lai vùng nhiệt đới và á nhiệt đới của Ấn Độ và đồng thời là cầy sản xuất hạt của Trung tâm Coimbatore. Có thể nói kết quả của việc làm này rất lý thú. Các nhà chọn giống đã thu được một lượng lớn các dòng lai mới, trong đó một số đạt độ chín từ 5 dến 6 tháng tuổi và tỷ lệ đường trên mía cũng tương đối cao. Tuy nhiên, năng suất nông nghiệp của các dòng lai này còn thấp. Do dó, công tác tạo giống mía theo hướng rút ngắn thời gian sinh trưởng còn phải tiếp tục, nhằm đạt được những giống mía có năng suất nông nghiệp cao, nhiều đường và thời gian sinh trưởng ngắn theo ý muốn.

c) Ví dụ về phả hệ của một số giống mía lai trên thế giới:

Hình 21. Phả hệ của một số giống mía lai trên thế giới

3.2.2 Đặc điểm di truyền nhiễm sắc thể:

Để đạt được những giống mía có năng suất cao, phẩm chất tốt, chống chịu sâu bệnh và thích hợp với những điều kiện sinh thái của vùng sản suất, việc nghiên cứu và sự hiểu biết về những đặc điểm di truyền, cấu trúc tế bào và một số nhiễm sắc thể ở cây mía là rất cần thiết, không thể thiếu được.

Theo Bremer (1963), tất cả các loài mía đều là những đơn vị đa bội thể (polipoide). Nghĩa là mỗi loài mía đều mang một tập hợp số cơ bản thể nhiễm sắc, hay nói cách khác là số nhân của một hằng số thể nhiễm sắc. Và người ta đà chứng minh được số nhiễm sắc thể cơ bản của loài Saccharum officinarum là 10. Như vậy, loài Saccharum officinarum có 80 nhiễm sắc thể, tức là số cơ bản đó đã được nhân lên 8 lần (octoploide). Số nhiễm sắc thể ở cây mía tăng hay giảm có ý nghĩa hết sức quan trọng. Bởi sự thay đổi này đã làm cho các thế hệ cây con lai có được những đặc tính mới ưu việt hơn các cây bố mẹ, thể hiện ở các chỉ số năng suất nông nghiệp, hàm lượng đường, tỉ lệ xơ, khả năng chống chịu sâu bệnh và các điều kiện khắc nghiệt cửa tự nhiên,… Nhờ áp dụng những kết quả nghiên cứu về tế bào học đã mang lại cho công tác cải thiện giống mía sản xuất những thành tựu hết sức to lớn mà tiêu biểu là giống mía nổi tiếng thế giới đầu tiên POJ2878, khi người ta đạt được nó ở thế hệ lai thứ 3 vào năm 1921.

Từ những kết quả nghiên cứu đã đạt được, người ta ghi nhận số nhiễm sắc thể của 5 loài mía như sau :

- Loài S. officinarum L.: 2n = 80

- Loài S. barberi Jesw. .: 2n = 92 (nhóm Saretha)

- Loài S. sinense Roxb.: 2n = 134 (nhóm Pansahi)

- Loài S. spontaneum L.: 2n = 112 (một số nhóm)

- Loài S. robustum Brandes & Jeswiet: 2n = 84

Đối với từng loài mía số nhiễm sắc thể cũng có sự khác nhau, điều này chứng tỏ chúng là con lai giữa các nhóm trong cùng loài. Tuy nhiên, rất khó phân biệt về phươg diện hình thái.

Sự kết hợp số nhiễm sắc thể ở các thế hệ cây con lai trong quá trình lai tạo giữa các loài mía với nhau đang còn là những vấn đề cần phải được tiếp tục nghiên cứu để làm sáng tỏ. Chẳng hạn như về tỉ lệ kết hợp, qui luật phổ biến,...

Khi người ta lai loài mía quí (S. officinarum) có số đơn bội (n) là 40 với loài mía dại Glagah (S. spontaneum) có số đơn bội là 56. Đặt giả thiết, nếu số nhiễm sắc thể ở thế hệ cây con lai được kết hợp theo tỉ lệ 1 + 1, thì số lưỡng bội (2n) sẽ là 96 (40 + 56), nhưng thực tế số nhiễm sắc thể lưỡng bội ở thế hệ này (F1) lại là 136, tức là tăng lên vừa đúng một số đơn bội (n) của S. officinarum (40 + 40 + 56 = 136). Trong trường hợp này Bremer (1963) giải thích rằng số đơn bội (n) của mía quí đã tăng lên gấp đôi (40 x 2 = 80) thể hiện ở dạng đồng tính được phát triển trong quá trình phân chia giảm phân và gián phân. Tiếp theo thế hệ thứ hai cho hồi giao F1 với mía quí. Nếu tỉ lệ kết hợp là 1 + 1 với số đơn bội của F1 là 68 và của mía quí là 40 thì số lưỡng bội của cây con lai ở thế hệ này phải là 108 (68 + 40), nhưng kết quả số lưỡng bội (2n) của nó lại là 148 nhiễm sắc thể, cũng vừa đúng số đơn bội của mía quí nhân 2 lần (40 x 2 = 80) cộng với số đơn bội của F1 (68). Một câu hỏi được đặt ra là phải chăng đây là qui luật về tỷ lệ kết hợp số nhiễm sắc thể trong quá trình lai giữa loài mía quí với mía dại để tạo ra những dòng mía lai mới? Tuy nhiên sang thế hệ thứ ba, tiếp tục cho hồi giao con lai thế hệ đời hai với mía quí cho kết quả số lưỡng bội (2n) của đời ba là 114. Rõ ràng, nếu theo qui luật trên thì tỉ lệ kết hợp phải là 74 (số đơn bội của thế hệ đời hai) + 80 (n x 2 của mía quí) = 156 và sang thế hệ thế hệ thứ 4 cho hồi giao con lai thế hệ đời 3 với mía quí thì số lưỡng bội thực tế biến động trong khoảng 94 - 100, nghĩa là sự kết hợp về số nhiễm sắc thể hoàn toàn bất bình thường, không còn theo một qui luật nào cả.

Phân tích các đặc điểm kháng bệnh mosaic và hàm lượng đường trên mía ở các dòng mía lai cho thấy những đặc điểm này tùy thuộc vào từng thế hệ lai và tỉ lệ máu của cây bố mẹ (progenitors) mà chúng mang. Dưới đây là một vài nhận xét:

- Thế hệ đời F1: Lai giữa mía quí (S. officinarum) và mía dại (S. spontaneum), số nhiễm sắc thể lưỡng bội (2n) của cây con lai là 136 (80 của mía quí và 56 của mía dại), các đặc tính của chúng thể hiện ở dạng trung tính giữa cây bố và cây mẹ.

- Thế hệ đời hai: Hồi giao F1 với mía quí, số nhiễm sắc thể lưỡng bội của cây con lai là 148 (80 của mía quí và 68 của đời F1). Dựa vào những nguyên lý cơ bản của phương pháp tế bào học phân tích thì trong 68 nhiễm sắc thể của đời F1 có 40 là của loài mía quí và 28 là của loài mía dại. Đặc điểm chung của các cây con lai ở thế hệ này là vẫn giữ được đặc tính miễn dịch với bệnh mosaic, độ lớn của cây tương tự độ lớn của loài mía quí nhưng hàm lượng đường trên mía còn thấp. Các nhà chọn giống mía cho rằng những cây con lai thế hệ này là chất mầm cơ bản được sử dụng trong công tác lai tạo, cải thiện giống mía sản xuất mà tiêu biểu là giống mía POJ2364, cây mẹ của giống POJ2878

- Thế hệ đời thứ ba: Số nhiễm sắc thể lưỡng bội (2n) của cây con lai là 114, trong đó chỉ có 14 nhiễm sắc thế của loài mía dại. Đặc tính chung của các cây con lai ở thế hệ này là cây to mọc khỏe, phát triển tốt, tỷ lệ đường trên mía cao. Mặc dù mất khả năng miễn dịch hoàn toàn nhưng rất kháng bệnh mosaic. Điển hình trong nhóm các dòng lai thuộc thế hệ này là giống mía nổi tiếng thế giới POJ2878.

- Thế hệ đời thứ tư: Số nhiễm sắc  thể lưỡng bội (2n) thay đổi trong khoảng 94 -100. Dựa vào            phương pháp phân tích, tính toán thì số nhiễm sắc thể đơn bội (n) của loài mía dại còn lại trong tế bào sinh dưỡng của thế hệ lai này là 7. Cùng với sự giảm tỉ lệ "máu" của loài mía dại, các cây con lai thế hệ đời thứ tư đã mất đi khả năng miễn dịch bản chất của loài S. spontaneum và rất mẫn cảm với các bệnh cây.

3.2.3 Kết quả giải mã trình tự bộ gen mía

Hiện nay, có một nhóm 24 nhà nghiên cứu thuộc nhiều tổ chức của các quốc gia như Mỹ, Brasil, Pháp, Úc và Nam Phi đang tham gia thực hiện một dự án quốc tế về ​​giải mã trình tự bộ gen cây mía và bước đầu đã thu được một số kết quả. Để đăng ký tham gia vào nhóm nghiên cứu này hoặc tìm hiểu, cập nhật các kết quả nghiên cứu mới nhất mà nhóm đã đạt được, có thể xem trực tiếp tại địa chỉ website: http://sugarcanegenome.org

3.3 Đặc điểm sinh lý – sinh thái

Cây mía là cây trồng nhiệt đới và á nhiệt đới, sức sống cao, khả năng thích ứng rộng. So sánh với một số cây trồng khác, cây mía có khả năng sử dụng tới mức cao nhất ánh sáng mặt trời đồng hóa CO₂. Tuy nhiên, để cây mía sinh trưởng và phát triển bình thường cũng cần phải có một số yêu cầu nhất định vệ khí hậu, đất đai, mùa vụ,…

3.3.1 Nhiệt độ:

Mỗi giống mía thường cần một lượng nhiệt nhất định trong suốt cả cuộc đời của nó (từ khi trồng đến khi mía chín và thu hoạch). Ở mỗi thời kỳ sinh trưởng mía cần những khoảng nhiệt độ thích hợp riêng. Nhiệt độ ảnh hưởng đến quang hợp, vận chuyển và quá trình tích lũy đường. Nhiệt độ biến đổi trong khoảng 30 - 40°C, tốc độ quang hợp của cây mía về cơ bản không thay đổi. Tuy nhiên, với nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp đều làm giảm tốc độ quang hợp. Với nồng độ CO₂ thích hợp, ở nhiệt độ 34°C quang hợp đạt mức cao nhất.

Đối với cây mía, từ lúc trồng hom giống xuống đất cho đến khi thu hoạch, người ta có thể chia ra làm bốn thời kỳ như sau:

- Thời kỳ trồng, mía có thể nảy mầm ở nhiệt độ 15°C, nhưng tốc độ nảy mầm sẽ tăng lên và tập trung hơn theo độ tăng của nhiệt độ. Tốt nhất là trong khoảng từ 20 - 25°C.

- Thời kỳ mía đẻ nhánh, nhiệt độ cần từ 20 - 25°C.

- Thời kỳ mía làm dóng vươn dài cần nhiệt độ trung bình trên 23°C và thích hợp nhất là từ 30 - 32°C.

- Thời kỳ mía chín, nhiệt độ cần thấp dưới 20°C và biên độ nhiệt lớn giữa ngày và đêm để giúp cho quá trình chuyển hóa và tích lũy đường được tốt.

3.3.2 Ánh sáng:

Cùng với nhiệt độ, ánh sáng có vai trò quan trọng trong hoạt động sinh lý của cây trồng. Cây mía là cây trồng có bộ lá xanh lớn, khả năng tích lũy chất khô cao. Trong quá trình sinh trưởng và phát triển, cây mía cần cường độ, ánh sáng mạnh. Khi cường độ và ánh sáng tăng, hoạt động quang hợp ở bộ lá cũng tăng lên, thiếu ánh sáng, mía phát triển yếu, vóng cây, hàm lượng đường trên mía thấp, cây dễ bị sâu, bệnh tấn công. Trong suốt cuộc đời, cây mía cần khoảng 2.000 – 3.000 giờ chiếu sáng, tối thiểu cũng phải từ 1.200 giờ trở lên.

3.3.3 Độ ẩm trong đất:

Mặc dù là cây trồng cạn, mía rất cần nước. Trong thân cây mía chứa trên 70% khối lượng là nước. Do đó, nước đối với đời sống cây mía là không thể thiếu được. Nước tham gia quá trình quang hợp tổng hợp chất khô, nước là môi trường hòa tan các chất dinh dưỡng, nhờ đó mà cây có thể hấp thụ được. Nước giúp cho hom mía nảy mầm, cho cây đẻ nhánh, phát triển vươn dài và tích lũy đường. Ở những vùng đất cao, đồi gò, khô hạn thì vai trò của nước càng trở nên quan trọng hơn. Ngoài lượng mưa tự nhiên, để cho cây mía có thể phát triển tốt, người ta cần tưới vào các tháng mùa khô hạn. Ngược lại, mía cũng là cây rất sợ nước, ở những đất bị úng ngập và khả năng thoát nước kém, cây mía sinh trưởng và phát triển khó khăn.

- Thời kỳ nảy mầm và đẻ nhánh, mía cần độ ẩm trong đất khoảng 65%.

- Thời kỳ làm dóng vươm dài mía cần nhiều nước nhầt, chiếm từ 50 - 60% nhu cầu nước của quá trình sinh trưởng, độ ẩm trong đất cần từ 75 - 80%.

- Thời kỳ mía chín, tích lũy đường, mía cần độ ẩm trong đất dưới 70% để cho quá trình sinh hóa tiến triển được thuận lợi.

3.3.4 Đất đai:

Cây mía có thể trồng trên nhiều loại đất khác nhau như: đất thấp chua phèn (Tây Nam Bộ), đất cao, đất đồi gò (Đông Nam Bộ, Trung du Bắc Bộ, Nam Trung Bộ,...). Tuy nhiên, cần xác định đất đai là yếu tố quan trọng hàng đầu đối với sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng. Đất thích hợp nhất cho cây mía là những loại đất xốp, sâu, độ phì nhiêu cao, giữ ẩm tốt và dễ thoát nước (đất phù sa bồi ven các sông rạch, đất vồng, đất cồn). Độ pH thích hợp cho mía phát triển tốt từ 5,5 - 7,5. Thực tế đã chứng minh, nếu trồng mía trên những loại đất kém kể cả về hóa tính và lý tính thì không thể có năng suất cao, phẩm chất tốt, dù rằng đó là những giống mía thật tốt. Cây mía sống được và phát triển phụ thuộc rất nhiều vào các đặc tính hóa, lý, của đất. Những loại đất sét nặng, nén chặt, chua, mặn, hoặc bị úng ngập, thoát nước kém... Không chỉ ảnh hưởng đến sự phát triển của bộ rễ, đến sự hấp thụ dinh dưỡng, không khí và các quá trình sinh trưởng và phát triển của cây trồng mà còn gây trở ngại cho công việc trồng trọt, chăm sóc, thu hoạch,... Đối với những loại đất có độ phì nhiêu kém, để cây mía phát triển tốt, cần phải được bón phân đầy đủ, cân đối và phải tưới cho mía vào các tháng của mùa khô hạn.

Bảng 21. Đặc điểm khí hậu và vị trí địa lý của một số vùng mía ở Việt Nam