Kết quả nghiên cứu và thảo luận Các tắnh trạng hình thái của một số dòng Dự ựột biến D1 ọọọ D5.. So với ở M8, các dòng ñột biến nói trên có chiều dài bông ngắn hơn, chứng tỏ ñột biến ñã
Trang 1NGHIEÂN CỷÙU PHAỹN ỷÙNG KIEĂU HÌNH CUỹA CAÙC DOửNG LUÙA Dỷỳ ứOẢT BIEÁN
QUA CAÙC MUửA VUỳ
Ths Phan Thị Kim Ngân
ở ựầu
Lúa là cây lương thực chủ yếu của
các nước Châu Á, Châu Phi, Châu
Mỹ La Tinh và khu vực Trung đông Nó ựóng
vai trò quan trọng trong sự sống còn của hơn
một nửa dân số thế giới
Với sự gia tăng về dân số thế giới, ựảm
bảo sự cân bằng giữa nhu cầu và khả năng
cung cấp lương thực, biện pháp thâm canh,
tăng vụ không giải quyết thỏa ựáng, mà ựòi
hỏi phải có những tiến bộ khoa học về giống
cây trồng ựể tạo ra những ựột phá mới về
năng suất và chất lượng Trong ựó, ựột biến
thực nghiệm ựược coi là phương pháp có
hiệu quả nhất
Việt Nam là trong những nước xuất khẩu
gạo ựứng hàng ựầu thế giới Số lượng gạo
xuất khẩu của nước ta khá lớn, song hiệu quả
kinh tế và khả năng cạnh tranh chưa cao do
gạo của nước ta có phẩm chất thấp, các
giống lúa có phẩm chất gạo cao còn rất ắt
trong sản xuất Vấn ựề ựặt ra cho các nhà
chọn tạo giống lúa làm thế nào phải tạo ra
những giống lúa vừa có năng suất cao, vừa
có phẩm chất tốt ựể phục vụ sản xuất Giống
lúa Dự là một trong những giống lúa tẻ ựặc
sản miền Bắc cho cơm, ráo và thơm, ựược
nhiều người ưa chuộng Tuy nhiên, ựây là
những giống lúa chỉ trồng ựược trong vụ mùa,
do chúng phản ứng rất chặt với quang chu kỳ,
cây cao, thời gian sinh trưởng rất dài, khả
năng ựẻ nhánh yếu, năng suất thấp Chắnh vì
thế, các nhà chọn giống cần tạo ra các dòng
ựột biến thực nghiệm trên giống Dự điều này
có ý nghĩa quan trọng về lý luận và thực tiễn
là: Tạo ra nguồn nguyên liệu phong phú biến
dị ựột biến cho quá trình chọn tạo giống lúa
chất lượng mới
đối tượng và phương pháp nghiên cứu
đối tượng nghiên cứu:
Các dòng ựột biến và giống Dự gốc ựược
nhân và chọn lọc, hạt mang sử dụng là hạt
của thế hệ M7
Các dòng Dự ựột biến (DđB)
- Dự ựột biến 1 (D1)
- Dự ựột biến 2 (D2)
- Dự ựột biến 3 (D3)
- Dự ựột biến 4 (D4)
- Dự ựột biến 5 (D5)
Phương pháp nghiên cứu các dòng Dự ựột biến
Nhân và chọn lọc các dòng ựột biến
- Các dòng ựột biến ựược nhân trực tiếp từ các thể ựột biến
- Năm dòng ựột biến của giống lúa Dự (D1 ọ D5) nghiên cứu ựược gieo cấy riêng trên các ô có diện tắch 5m2, lập lại ba lần theo khối ngẫu nhiên
Thu thập số liệu về các ựặc ựiểm nông - sinh học
Các chỉ tiêu ựược xác ựịnh ở các giai ựoạn phát triển của cây lúa theo "Hệ thống tiêu chuẩn ựánh giá nguồn gen lúa Quốc tế" (INGER, 1996)
Xác ựịnh một số chỉ tiêu liên quan ựến chất lượng thương phẩm của hạt gạo
Xử lý số liệu và ựánh giá
Xử lý số liệu
- Số liệu ựược xử lý theo phương pháp thống kê sinh học, bằng máy tắnh cá nhân Casio fx-500A và chương trình phần mềm Microsoft Excel của máy vi tắnh
- đối với các tắnh trạng số lượng, tắnh giá trị trung bình của tắnh trạng (X), sai số trung bình cộng (mX)
đánh giá
- đánh giá, xếp loại các tắnh trạng theo
"Hệ thống tiêu chuẩn quốc tế ựánh giá nguồn gen lúa" (Inger, 1996)
- Sử dụng tiêu chuẩn tương ứng alen
và theo dõi sự biểu hiện của các tắnh trạng ựể tìm hiểu bản chất di truyền của chúng
Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Các tắnh trạng hình thái của một số dòng
Dự ựột biến (D1 ọọọ D5)
Màu sắc phiến lá và bẹ lá Các dòng Dự ựột biến (D1ọD5) có màu xanh hoặc màu xanh nhạt Chứng tỏ xuất hiện các kiểu ựột biến diệp lục So với giống gốc và M8 (trong vụ mùa) các dòng ựột
M
Trang 2biến D1 ÷ D5 ở M9 (vụ xuân) có màu sắc
phiến lá và bẹ lá xanh hơn, nguyên nhân do
ở vụ xuân ánh sáng yếu các dòng Dự ñột biến
cần phải tăng cường diệp lục ñể quang hợp
tốt hơn
Màu sắc cổ lá và tai lá
Các dòng ñột biến D1÷D5 ñều có cổ
lá màu xanh (ñiểm 2), tai lá màu xanh nhạt
(ñiểm 1) Theo Khush và cộng sự (1991) tai lá
do locus "Pau" chi phối Alen Pau quy ñịnh tai
lá màu tím còn alen pau quy ñịnh tai lá màu
xanh Vậy kiểu gen quy ñịnh màu sắc tai lá
của các dòng D1÷D5 ñều ñồng hợp tự về cặp
alen lặn pau pau như ở thế hệ M8 Màu sắc tai
lá và cổ lá là tính trạng chất lượng, sự biểu
hiện của gen kiểm soát nó hầu như không
chịu ảnh hưởng của môi trường ngoài (mùa
vụ)
Chiều dài lá ñòng
Ở từng giai ñoạn phát triển của cây
lúa, các lá có hoạt ñộng sinh lý khác nhau,
những ñóng góp khác nhau vào quá trình sinh
trưởng, phát triển của cây lúa Chính vì nó là
trung tâm hoạt ñộng sinh lý ở giai ñoạn phát
triển Các dòng ñột biến từ giống gốc Dự
D1÷D5 có chiều dài lá ñòng dao ñộng từ
24,4cm (D1) ñến 29,3cm (D4) trong vụ xuân,
với hệ số biến dị dao ñộng ở mức trung bình
(từ 11,84 ÷ 18,09) Như vậy so với thế hệ M8
có chiều dài lá ñòng từ 26,14 ÷ 28,12cm, thì ở
M9 chiều dài lá ñòng ở các dòng ngắn hơn so
với M8 chứng tỏ tính trạng này chịu ảnh
hưởng bởi ñiều kiện môi trường (mùa vụ)
Chiều dài lá công năng
Giống như lá ñòng, lá công năng ñóng
vai trò quan trọng trong sự hình thành năng
suất các dòng, giống lúa Chiều dài lá công
năng dao ñộng từ 41,2cm ở (D1) ñến 47,4cm
(D3) Hệ số biến dị biến ñộng trung bình
(10,86÷16,41), vậy tính trạng này tương ñối
ổn ñịnh So với ở thế hệ M8 thì ở thế hệ M9
tính trạng chiều dài lá công năng vẫn ổn ñịnh
nhưng ở mức ñộ cao hơn So sánh chiều dài
lá công năng ở các dòng D1÷D5 chênh lệch
giữa chúng từ 5 ÷ 10cm Tuy nhiên chúng vẫn
phù hợp với mục tiêu của nhà chọn giống lúa
có năng suất cao
Chiều dài bông
Tính trạng này liên quan ñến hai trong
ba yếu tố quan trọng cấu thành nên năng suất
lúa (số hạt chắc trên bông và khối lượng 1000
hạt) Chiều dài bông có sai khác giữa các
dòng từ 24,6cm (D2) ñến 27,6cm ở (D3) So
với ở M8, các dòng ñột biến nói trên có chiều
dài bông ngắn hơn, chứng tỏ ñột biến ñã xảy
ra ở locus chi phối Hệ số biến dị ở thế hệ M9
thấp chứng tỏ tính trạng này ñã ổn ñịnh ðặc
biệt, dòng D1 có hệ số biến dị 6,23 Như vậy,
chiều dài bông ở các dòng có tính ổn ñịnh cao, trong ñó dòng D1 ổn ñịnh nhất
Dạng bông
Quan sát hình dạng bông ở các dòng
Dự ñột biến (D1 ÷ D5) ở giai ñoạn 8 - vào chắc, chúng tôi nhận thấy: mức ñộ phân nhánh của bông vừa phải, các góc nhỏ ñược tạo bởi gié chính, trục bông và bởi gié phụ - gié chính Các hạt lúa xếp xít (các hạt gối lên nhau ≥1/3) ñầy lên các gié chính và phụ ñặc biệt ở phần ñầu gần trụ bông và gần cổ bông mật ñộ hạt cao hơn Dạng bông ñược xếp ở dạng chụm (ñiểm 1) Mật ñộ hạt trên bông có liên quan trực tiếp ñến các locus sp, Dn và Lax Các alen khác nhau thuộc các locus này
có thể tổ hợp với nhau theo nhiều kiểu tạo nên ñặc ñiểm sắp xếp hạt trên bông khác nhau Dạng bông chụm có kiểu gen dndn laxlax Mật ñộ hạt trên bông cao ñược kiểm tra bởi hai gen lặn dn3 và lax
So với M8, dạng bông của các dòng
Dự ñột biến D1 ÷ D5 không thay ñổi và giống với giống gốc ban ñầu Chứng tỏ tính trạng này không bị ảnh hưởng bởi mùa vụ
Râu ñầu hạt
Quan sát ở các dòng Dự D1 ÷ D5 thì tính trạng râu ñầu hạt ở mỗi dòng có khác nhau Các dòng: D3, D4, D5, có râu ngắn ứng với thang ñiểm 1 Còn các dòng: D1, D2, ñầu hạt không râu ứng với thang ñiểm 0 Vậy ở các dòng ñột biến nghiên cứu tính trạng này biểu hiện khác nhau Tính trạng hạt có râu ñược qui ñịnh bởi 2 ÷ 3 gen trội trong nhân tế bào, sự biểu hiện của tính trạng râu trên ñầu hạt còn phụ thuộc vào ñiều kiện mùa vụ Tuy nhiên tính trạng này không ảnh hưởng ñến tính trạng năng xuất và phẩm chất hạt nên không là mục tiêu quan trọng ñể chọn lọc
So với thế hệ M8, tất cả các dòng D1 ÷ D5 ñều không có râu ñầu hạt Ở thế hệ M9 xuất hiện một số dòng có râu ngắn Vậy chứng tỏ gen qui ñịnh tính trạng râu ñầu hạt là
an1an1an2an2An3An3an4an4 hoặc
an1an1an2an2an3an3An4An4 Kết quả nghiên cứu này phù hợp với kết quả nghiên cứu của Chang (1964) và Jenning (1979)
Các tính trạng nông học của một số dòng Dự ñột biến
Chiều cao cây
Chiều cao cây của các dòng D1 ÷ D5
có chiều cao trung bình ứng với ñiểm 5 Tuy nhiên chúng có sự khác nhau về chiều cao cây, rõ rệt nhất là các dòng D3, D4, D5 (127,2; 122,9; 119,8) so với dòng D1, D2 (109,7; 115,2) Hệ số biến dị của các dòng dao ñộng từ 2,64 (D4) ñến 4,72 (D3) Hệ số biến dị thấp chứng tỏ chiều cao cây ở các dòng có tính ổn ñịnh cao ðiều khiển tính
Trang 3trạng chiều cao cây lúa có ít nhất 5 nhóm gen
và tác ñộng của gen cộng tính
Tính trạng chiều cao cây (D1 ÷ D5) ở
vụ mùa 2002 (M8) và vụ xuân 2003 (M9) ñều
thấp hơn so với giống gốc Chứng tỏ ñột biến
ñã phá vỡ cân bằng giữa các locus kiểm tra
tính trạng chiều cao cây, ñặc biệt là sự biến
ñổi ở locus I và T hoặc một trong các locus D
Thời gian sinh trưởng
Các dòng Dự ñột biến (D1 ÷ D5) ñều
mất tính cảm quang hoặc có tính cảm quang
yếu, nên có thể gieo trồng trong cả vụ xuân và
vụ mùa, ñây là ưu ñiểm nổi bật của chung so
với giống lúa Dự có thời gian sinh trưởng dài,
phản ứng chặt với quang chu kỳ, nên không
gieo trồng trong vụ xuân
Thời gian sinh trưởng của các dòng
Dự ñột biến (D1 ÷ D5) từ 144 ÷ 148 ngày So
với vụ mùa 2002, thì ở vụ xuân 2003 thời gian
sinh trưởng dài hơn Chứng tỏ các dòng ñột
biến D1 ÷ D5 biểu hiện tính cảm ôn ở những
mức ñộ khác nhau trước ñiều kiện môi trường
khác nhau (mùa vụ khác nhau) Tuy nhiên
thời gian sinh trưởng của các dòng Dự ñột
biến lại ngắn hơn rất nhiều so với giống lúa
Dự và ñồng thời mất ñi tính cảm quang hoặc
còn cảm quang rất yếu Vậy có thể ñã xảy ra
ñột biến lặn phát sinh ở locus I – Sel, biểu
hiện alen trội I – Sel ở giống gốc, thành alen
lặn i-Sel (ức chế) Chính do sự xuất hiện gen
lặn i – Sel ñã phá vở trạng thái cân bằng của
các alen kiểu lặn thuộc 2 nhóm gen ñiều khiển
pha sinh trưởng cơ bản và cảm ứng quang,
dẫn ñến kết quả các dòng Dự ñột biến rút
ngắn thời gian sinh trưởng và mất tính cảm
quang
Một số yếu tố cấu thành năng suất
Số bông hữu hiệu trên khóm
Số bông hữu hiệu trên khóm của các
dòng D1 ÷ D5 dao ñộng từ 6,3 (D5) ÷ 8,0
(D3) Như vậy số bông hữu hiệu trên khóm
của các dòng D1 ÷ D5 tương ñối ñồng ñều, hệ
số biến dị từ 13,6 ñến 17,78 ở mức ổn ñịnh
trung bình Như vậy tính trạng số bông hữu
hiệu trên khóm ñến thế hệ M9 tương ñối ổn
ñịnh Tuy nhiên, tính trạng này chịu ảnh
hưởng rất lớn bởi ñiều kiện môi trường, ñiều
kiện canh tác do ñó cần quan tâm, chú ý ñến
chế ñộ dinh dưỡng, nước, ñể ñảm bảo tính
năng suất ổn ñịnh của tính trạng này So với
thế hệ M8 thì ở M9, số bông hữu hiệu trên
khóm tăng so với ở các thế hệ trước ðiều
này thấy rõ ở dòng D1, D3 và D5 Vậy ñiều
kiện thời tiết ở vụ xuân 2003 (M9) thuận lợi
cho cây lúa phát triển
Số hạt trên bông
Số hạt trên bông là tính trạng ñược
hợp thành từ nhiều yếu tố: chiều dài bông,
các gié trên bông thưa hay mau, mức ñộ phân nhánh của bông, mức ñộ ñóng của hạt trên trục bông hay trên gié Số hạt trên bông của các dòng D1 ÷ D5 tương ñối ñồng ñều 116,28 (D5) ÷ 141,38 (D3) Hệ số biến dị của các dòng này dao ñộng từ 17,66 ÷ 24,76 chứng tỏ chúng chưa ñược ổn ñịnh Do ñó cần phải tiếp tục chọn lọc ở các thế hệ kế tiếp, cần chú
ý hoạt ñộng của gen không cộng tính chiếm
ưu thế trong sự di truyền tính trạng hạt trên bông So với thế hệ M8, M9 số hạt trên bông cao hơn Chứng tỏ sự chọn lọc ở các thế hệ
có hiệu quả
Tỷ lệ hạt lép
Các dòng Dự ñột biến D1 ÷ D5 có tỉ lệ hạt lép khác nhau ở dòng D2 và D4, tỉ lệ hạt lép ở mức trung bình 15,71% nhưng ở dòng D1, D3 và D5 tỉ lệ lép cao hơn (18,23% ÷ 20,92%) nhưng ở mức chấp nhận ñược ðiều này cho thấy, sự tương tác giữa các gen trong mỗi kiểu gen của từng dòng ñột biến là khác nhau Do ñó cần phải tiến hành chọn lọc tiếp ñối với những dòng ñột biến có tỷ lệ lép cao này, so với thế hệ M8 thì ở M9, tỉ lệ hạt lép cao do ñiều kiện khí hậu nóng, nắng gắt kéo dài ảnh hưởng ñến tính trạng này
Khối lượng 1000 hạt
Khối lượng 1000 hạt là một trong những yếu tố tạo năng suất lúa Khối lượng
1000 hạt tương ñối ít biến ñộng, nó phụ thuộc chủ yếu vào giống Khối lượng 1000 hạt của các dòng D1 ÷ D5 từ 19,6 ÷ 22,6 gam Tính trạng này chủ yếu do 5 gen lặn tgwt1, tgwt2, tgwt3, tgwt4 và tgwt10 ñiều khiển.Vậy ñột biến
ñã xảy ra các locus qui ñịnh tính trạng này, xuất hiện gen ñột biến trội và thay ñổi mối tương tác giữa các gen, vì thế nên khối lượng
1000 hạt ở các dòng D1 ÷ D5 cao hơn so với giống gốc So với thế hệ M8 ở thế hệ M9 khối lượng 1000 thấp hơn một ít ðiều này cho thấy tính trạng này ảnh hưởng rất nhiều bởi ñiều kiện môi trường vì ở vụ xuân (2003) của thế hệ M9: nóng, nắng gắt kéo dài làm ảnh hưởng ñến trọng lượng hạt
Sự di truyền một số tính trạng về chất lượng hạt
ðộ bạc bụng
Hạt gạo có vết ñục ở nội nhũ là do sự sắp xếp của các hạt tinh bột và protein rời rạc Tùy theo vị trí của vết ñục trên hạt gạo mà hạt gạo mang tên: bạc bụng, bạc lưng hay bạc lòng Ở các dòng ñột biến Dự (D1÷ D5), nhận thấy hạt gạo của các dòng ñột biến D3, D4 có
ñộ bạc bụng ở mức ít (ñiểm 1) Dòng D1, D2, D5 bạc bụng ở mức trung bình (ñiểm 5) ðiều
Trang 4này là do ñột biến xảy ra tại locus Wx qui ñịnh
ñộ bạc bụng hạt gạo, làm cho mức ñộ bạc
bụng của các dòng là khác nhau, khác với
giống gốc và qua các mùa vụ không thay ñổi
Kích thước hạt (gạo xát)
Các dòng D1 ÷ D5 có chiều dài hạt
gạo dao ñộng từ 6,23mm ñến 6,57mm, thuộc
loại trung bình (ñiểm 5) Vậy so với M8 (kích
thước 6,51 ÷ 6,6 mm) và giống gốc, kích
thước hạt gạo của D1 ÷ D5 có giảm nhưng rất
ít ðiều này chứng tỏ hướng chọn lọc phù hợp
với mục tiêu tạo và chọn các dòng ñột biến có
triển vọng
Hình dạng hạt gạo
Các dòng ñột biến Dự, D1 ÷ D5 có hệ
số d>3,1, xếp vào dạng thon dài (ñiểm 1) So
với M8 thì ở M9 hình dạng hạt gạo của các
dòng D1 ÷ D5 là không ñổi
Kết luận
Từ kết quả thực nghiệm, chúng tôi rút
ra kết luận như sau:
- Các dòng Dự ñột biến (D1÷D5) khi
gieo trồng ở vụ xuân, tính trạng chiều cao cây,
chiều dài lá ñòng, chiều dài bông, chiều dài cổ
bông, khả năng ñẻ nhánh có số ño thấp hơn
so với các dòng trên khi gieo trồng trong vụ
mùa Chứng tỏ sự biểu hiện của các gen kiểm
soát các tính trạng số lượng nói trên ñã chịu
ảnh hưởng theo mùa vụ
- Các dòng lúa Dự ñột biến (D1÷D5) khi
gieo trồng ở vụ xuân - 2003 có các tính trạng
như: Chiều dài hạt gạo, hình dạng hạt, màu
sắc phiến lá và bẹ lá, giống với biểu hiện các
tính trạng này ở vụ mùa - 2002 Mùa vụ hầu
như không ảnh hưởng ñến sự biểu hiện của
các gen kiểm soát các tính trạng trên
- Ở thế hệ M8 có triển vọng là D2, thì ở
thế hệ M9 có thêm dòng triển vọng D3 và D4
là các dòng có ñộ bạc bụng ít, năng suất hạt
cao, mang nhiều ñặc tính phù hợp với yêu
cầu chọn giống
TÀI LIỆU THAM KHẢO
- Chang T.T (1964), Present knowledge of rice
genetics and cytogenetics, IRRI, Los Bannos,
Laguna, the Philippine, p 30 – 44
- Inger (1996), “Standard evaluation system
for rice”, Rice genetics III, IRRI, Manila
- Jennings, P.R, W.Coffman, R and Kaufman
H.E (1979), Cải tiến giống lúa (Người dịch:
Võ Tòng Xuân, ðặng Ngọc Kính và Nguyễn
Mỹ Hoa), NXB Cần Thơ, Hậu Giang
- Khush G.S., Toeniessen G.H (1991), “Rice
Karyoty pe, maker genes and linkage groups”,
Rice Biotechnology, (CAB International
Wallingsford oxan), IRRI, Manila, p 83 – 108