Luanansuu. Đa Dạng Dt Lúa Tam.doc

Më ®Çu Më ®Çu 1 TÝnh cÊp thiÕt cña ®Ò tµi C©y lóa ® xuÊt hiÖn l©u ®êi trong nhiÒu x héi trªn thÕ giíi, ® g¾n liÒn víi ®êi sèng vµ v¨n minh cña nhiÒu d©n téc Lóa g¹o lµ l¬ng thùc chÝnh cña h¬n mét nöa[.]

Mở đầu

1 Tính cấp thiết của đề tài

Cây lúa đã xuất hiện lâu đời trong nhiều xã hội trên thế giới, đã gắn liềnvới đời sống và văn minh của nhiều dân tộc Lúa gạo là lơng thực chính củahơn một nửa số dân trên thế giới và cung cấp hơn 20% tổng năng lợng hấp thụhàng ngày của nhân loại Riêng ở châu á lúa gạo cung cấp từ 50 đến 70%năng lợng hấp thụ hàng ngày Lúa gạo giữ vai trò quan trọng trong việc cungcấp dinh dỡng cho con ngời Hạt gạo chứa khoảng 80% tinh bột, 7,5 %protein, vitamin và các chất khoáng cần thiết cho con ngời Ngành sản xuấtlúa gạo còn cung cấp công ăn việc làm cho hàng triệu ngời ở cả nông thôn vàthành thị, đồng thời nó còn đóng vai trò quan trọng trong đời sống kinh tế,chính trị và xã hội ở những nớc lấy lúa gạo là nguồn lơng thực chính (TrầnVăn Đạt, 2005) [7]

Nhiều kết quả nghiên cứu về nguồn gốc phát sinh của cây lúa đều khẳng

định Việt Nam là một trong những trung tâm phát sinh của cây lúa và là mộttrong số các nớc có nguồn tài nguyên di truyền lúa vào loại phong phú trên thế giới

Lúa là loại cây trồng quan trọng bậc nhất, vừa cung cấp nguồn lơngthực chính, vừa là nông sản xuất khẩu có kim ngạch lớn hiện nay ở nớc ta.Cây lúa và hạt gạo gắn liền với đời sống và văn hoá của dân tộc ta từ hàngngàn năm nay Nghề trồng lúa đợc coi là nghề truyền thống của nhân dân ta,

từ Bắc vào Nam, từ miền xuôi đến miền núi, không nơi nào không thấy lúa.Ngời nông dân Việt Nam bằng lao động cần cù và sáng tạo của mình đã biếncả đất nớc thành một đồng lúa lớn Kỹ thuật trồng lúa của ngời nông dân ViệtNam đợc tích lũy qua hàng ngàn năm, rất phong phú và đa dạng

Từ một nớc thiếu lơng thực, Việt Nam đã vơn lên đứng thứ hai thế giới

về xuất khẩu gạo Năng suất và sản lợng lúa của nớc ta không ngừng tăng lên,năm 1990 năng suất lúa đạt 31,8 tạ/ha; năm 1995: 36,9 tạ/ha; năm 2000: 42,4tạ/ha; năm 2006: 48,9 tạ/ha Sản lợng lúa năm 1990 là 19,2 triệu tấn; năm1995: 25,0 triệu tấn; năm 2000: 32,5 triệu tấn và năm 2006: 35,8 triệu tấn(Tổng cục Thống kê, 2007) [32]

Tuy nhiên, việc sản xuất và tiêu thụ gạo hiện nay đang phải đơng đầuvới nhiều khó khăn và thách thức do cạnh tranh thị trờng, nhu cầu về chất lợnggạo ngày càng tăng Trong khi đó, yếu tố chủ yếu ảnh hởng đến chất lợng gạo

là giống, nhng các giống mới cho năng suất cao thì chất lợng thờng lại kém

Các loại lúa gạo đặc sản, nhất là những loại gạo thơm vẫn còn giữ đợcgiá ổn định Do đó, phát triển các loại gạo đặc sản có chất lợng cao có thể vừa

giúp mở rộng thị trờng nội địa và phục vụ xuất khẩu vừa tạo cơ hội để nângcao hiệu quả kinh tế của sản xuất lúa gạo.

Lúa đặc sản, nhất là lúa Tám luôn chiếm vị trí nổi bật trong tài nguyên

di truyền lúa Việt Nam do có những phẩm chất đặc biệt nh hơng vị thơm,ngon và dẻo Trớc đây, lúa Tám chiếm một diện tích khá lớn ở đồng bằng Bắc

Bộ và ở một số tỉnh Trung du, sau đó diện tích bị giảm nhiều do việc pháttriển những giống lúa cải tiến ngắn ngày, năng suất cao Hiện nay, tập đoànlúa Tám cổ truyền đang đợc lu giữ tại Ngân hàng gen cây trồng Quốc gia gồm

142 giống, phần lớn các giống đó không còn trong sản xuất

Tài nguyên lúa Tám đặc sản của nớc ta đa dạng và phong phú nhng cha

đợc quan tâm đánh giá và khai thác đúng mức Trong khi đó các giống lúaTám đang phổ biến trong sản xuất đã lâu không đợc chọn lọc và bồi dỡng nênchất lợng và năng suất có xu hớng giảm dần Chính vì vậy, việc đánh giá đadạng di truyền tài nguyên lúa Tám đặc sản phục vụ cho công tác bảo tồn, khaithác và sử dụng nhằm nâng cao năng suất và chất lợng, đáp ứng nhu cầu ngàycàng tăng đang là vấn đề đợc nhiều ngời quan tâm Xuất phát từ nhu cầu thực

tế đó chúng tôi tiến hành đề tài "Đánh giá đa dạng di truyền tài nguyên lúa Tám đặc sản miền Bắc Việt Nam".

2 Mục đích nghiên cứu của Đề tài

- Đánh giá đa dạng di truyền để phân loại và cung cấp các thông tin vềlúa Tám đặc sản cho công tác bảo tồn, khai thác sử dụng và chọn tạo cácnguồn gen lúa Tám

- Phát hiện và giới thiệu cho sản xuất một số nguồn gen lúa Tám cótiềm năng năng suất, độ thơm và chất lợng cao nhằm thay thế các giống lúaTám hiện đang phổ biến trong sản xuất nhng đã thoái hoá phục vụ cho việc

mở rộng sản xuất lúa Tám đặc sản của nớc ta

3 ý nghĩa khoa học và thực tiễn của Đề tài

3.1 ý nghĩa khoa học

- Đề tài đã sử dụng phơng pháp đánh giá các tính trạng hình thái và kếthợp với phơng pháp đánh giá bằng chỉ thị phân tử để nghiên cứu đa dạng ditruyền lúa Tám, phân biệt đợc các giống trùng lặp và các giống khác nhau nh-

ng cùng tên Kết quả đánh giá đa dạng di truyền của đề tài là cơ sở khoa học

để xây dựng phơng pháp đánh giá đa dạng di truyền lúa Tám nói riêng và tàinguyên cây lúa nói chung

- Phát hiện sai khác di truyền bên trong giống của các giống lúa Tám có

ý nghĩa quan trọng trong việc định hớng đa dạng hoá các giống lúa Tám trongsản xuất

3.2 ý nghĩa thực tiễn

- Hiểu biết về đa dạng di truyền bên trong giống tạo cơ sở lý luận choviệc chọn lọc, phục tráng để nâng cao tiềm năng di truyền của các giống lúaTám đặc sản trong sản xuất

- Nghiên cứu đa dạng di truyền thông qua các chỉ thị phân tử góp phầnnâng cao hiệu quả công tác bảo tồn và khai thác tài nguyên di truyền lúa Támnói riêng và cây lúa nói chung

- Giới thiệu một số nguồn gen lúa Tám triển vọng về năng suất và chấtlợng phục vụ cho việc khai thác tài nguyên lúa Tám đặc sản của nớc ta

4 Đối tợng và phạm vi nghiên cứu

Chơng 1 Tổng quan tài liệu và cơ sở khoa học của đề tài 1.1 Những nét chung về tài nguyên di truyền cây lúa

1.1.1 Nguồn gốc và sự phân bố của cây lúa

Tổ tiên cây lúa đã tồn tại từ đầu kỷ Phấn trắng Vào giữa kỷ này, xuất

hiện một trong những loại nguyên thuỷ nhất thuộc tộc Oryzae, đó là loại Streptochasta Schrad Đến cuối kỷ Phấn trắng xuất hiện loại tre (Bambusa) và loại lúa (Oryza) Một số loại khác xuất hiện muộn hơn vào kỷ thứ ba, thời kỳ phát triển mạnh nhất của họ Hoà thảo (Gramineae) Các loài lúa Oryza spp.

có cùng tổ tiên chung vào thời địa cầu Gondwanaland, sau khi trái đất táchrời thành năm lục địa Sự tách rời giữa châu Phi và Nam Mỹ xảy ra cách

đây 130 triệu năm, châu úc và Nam cực khoảng 110 triệu năm Nam á tách

ra khỏi châu Phi khoảng 85-90 triệu năm (dẫn theo Trần Văn Đạt, 2005)[7]

Tác giả Chang cho rằng lúa trồng Oryza sativa đợc tiến hoá từ cây lúa dại

hàng năm Oryza nivara Do thích ứng với điều kiện khí hậu, đặc biệt là nhiệt độ, lúa Oryza sativa lại tiếp tục tiến hoá làm ba nhóm: Indica thích hợp với khí hậu nhiệt đới, Japonica thích ứng với khí hậu lạnh và cho năng suất cao và Javanica

có đặc tính trung gian (Chang, 1985) [48]

Tác giả Oka (1988) [97] lại cho rằng Oryza sativa có nguồn gốc từ cây lúa dại lâu năm Oryza rufipogon

Tác giả Cheng (Cheng và ctv., 2003) [54] khi nghiên cứu di truyền tiến hoá

của 101 giống lúa, bao gồm cả lúa trồng và lúa dại cho thấy loài lúa trồng Oryza sativa chia thành hai nhóm tơng ứng với hai loài phụ là Indica và Japonica Trong khi đó Oryza rufipogon chia thành bốn nhóm, một nhóm là Oryza rufipogon hàng niên và ba nhóm Oryza rufipogon đa niên Kết quả cho thấy các giống lúa Japonica có quan hệ gần gũi với một nhóm Oryza rufipogon đa niên, còn các giống lúa Indica có quan hệ gần với nhóm lúa Oryza rufipogon hàng niên

ở châu Phi cả hai loài lúa dại Oryza longistaminata (đa niên) và

Oryza brevigulata (hàng niên) đều hiện diện và thờng xâm nhập vào ruộng

lúa trồng Nhiều tác giả cho rằng Oryza breviligulata là nguồn gốc của Oryza glaberrima (Trần Văn Đạt, 2005) [7].

Tóm lại, nhiều chuyên gia lúa gạo đồng ý rằng lúa glaberrima và lúa sativa có cùng chung nguồn thủy tổ vào thời kỳ lục địa nguyên thuỷ Gondwanaland, nhng sau khi các lục địa tách rời nhau, lúa sativa và

glaberrima tự tiến hoá từ các loài lúa dại bản địa ở hai châu lục là châu á

và châu Phi (Khush, 1997) [76] (Hình 1.1)

Lục địa Gondwanalands

Tổ tiên chung

Nam và Đông Nam á Tây châu Phi

Lúa dại đa niên O rufipogon O longistaminata Lúa dại hàng niên O nivara O breviligulata

Lúa trồng O sativa O sativa O glaberrima

Indica Japonica

Ôn đới Nhiệt đới

Hình 1.1 Sơ đồ tiến hoá của hai loài lúa trồng (Khush, 1997) [76]

Việc thuần hoá cây lúa diễn ra ở bán đảo Trung ấn và đợc bắt đầukhoảng 10.000 - 15.000 năm trớc, còn cây lúa trồng đã xuất hiện ở châu ácách đây khoảng 8.000 năm (Chang và ctv., 1985 [48], Lu, 1995 [81] )

Theo tác giả Chang thì O sativa đợc thuần hoá ở Nam Himalaya,

vùng núi Đông Nam á và Đông Nam Trung Quốc

Từ trung tâm phát sinh, cây lúa theo thời gian đã đ ợc di thực đi nhiềuvùng sinh thái mới Qua quá trình chọn lọc tự nhiên và nhân tạo, cây lúa cókhả năng thích nghi ngày càng rộng Hiện nay cây lúa đợc trồng trong những

điều kiện sinh thái và khí hậu rất khác nhau Lúa đợc trồng ở Tây Bắc TrungQuốc (50o vĩ Bắc), ở miền Trung Xumatra trên đờng xích đạo và ở cả NewSouth Wales, châu úc (35o vĩ Nam) Lúa cũng đợc trồng từ những vùng thấphơn mực nớc biển, ở Kerala (ấn Độ) đến những vùng có độ cao 2000 mét ởKasmia (ấn Độ) và có thể trồng trên cạn, điều kiện nớc sâu tới 1,5 - 5 mét(Trần Văn Minh, 2004) [12]

Lúa châu Phi xuất hiện ở miền Tây Phi, từ Senegal đến miền bắcCameroon Porteres đa ra giả thuyết rằng loại lúa này xuất phát từ châu thổ

sông Niger (Sudan) cách đây khoảng 3.500 năm Ngoài ra còn hai trungtâm xuất xứ phụ ở Nio du Rip trên dòng sông Gambia và trên núi Guinea(dẫn theo Trần Văn Đạt, 2005) [7].

1.1.2 Phân loại

Cây lúa trồng thuộc họ Poaceae, trớc đây gọi là họ Hoà thảo (Gramineae), họ phụ Pryzoideae, tộc Oryzae, chi Oryza, loài Oryza sativa và Oryza glaberrima Loài Oryza sativa là lúa trồng ở châu á và Oryza glaberrima là lúa trồng ở châu Phi Năm 1753, Lineaeus là ngời đầu tiên đã mô tả và xếp loài lúa sativa thuộc chi Oryza Dựa vào mày hạt và dạng hạt tác giả đã phân chi Oryza thành bốn nhóm là sativa, granulata, coarctala, rhynchoryza và chi Oryza gồm tất cả 19 loài (dẫn theo Trần Văn Đạt, 2005) [7]

Morinaga là ngời đầu tiên đã sử dụng kỹ thuật phân tích genome để

định danh các loài lúa dại Công trình nghiên cứu dựa trên cơ sở khoa học này

đã giúp phân tích các loài lúa đợc chính xác hơn (dẫn theo Trần Văn Đạt,2005) [7]

Hội nghị Di truyền lúa Quốc tế họp ở Viện nghiên cứu lúa Quốc tế tại

Philippines năm 1963 chia chi oryza thành 19 loài Căn cứ trên các phát kiến

mới về tế bào học và di truyền cây lúa, Hội nghị di truyền lúa Quốc tế tiếp tụchọp ở Viện nghiên cứu lúa Quốc tế tại Philippines năm 1967 khẳng định chi

Oryza có 22 loài trong đó có 20 loài lúa dại và hai loài lúa trồng (dẫn theo

Chang, 1991) [49]

Sau này, Vaughan phát hiện thêm một loài lúa dại mới ở Papua New

Ginea là loài Oryza rhizomatis, đa số loài của chi Oryza lên 23 loài và chia

thành bốn nhóm genome Danh sách các loài, số lợng nhiễm sắc thể, bộ gencủa từng loài đợc ghi ở Bảng 1.1 (Vaughan, 1994) [116]

Ngày nay, các nhà phân loại học đều nhất trí là chi Oryza có 23 loài trong đó 21 loài hoang dại và hai loài lúa trồng là Oryza sativa và Oryza glaberrima thuộc loại nhị bội 2n = 24 có bộ gen AA Loài Oryza glaberrima phân bố chủ yếu ở Tây và Trung Phi còn loài Oryza sativa đợc gieo trồng khắp thế giới và đợc chia thành hai loài phụ là Indica và Japonica

Trong quá trình tiến hoá của cây lúa, ngoài hai loài phụ Indica và Japonica còn có nhiều loại hình trung gian nh Javanica v.v (dẫn theo

Nguyễn Văn Hoan, 2006 [11] và Trần Văn Minh, 2004 [12])

Tác giả Tang (Tang và ctv., 2004) [111] so sánh bộ gen lục lạp của

giống lúa 93-11 (đại diện loài phụ Indica) và giống lúa Peiai'64S (giống lúa lai

thuộc loài phụ Indica, nhng nguồn gốc mẹ thuộc loài phụ Japonica) cho thấy

sự phân chia bộ gen lục lạp của hai loài phụ Indica và Japonica xảy ra cách

đây khoảng 86.000 - 200.000 năm trớc

Tác giả Vitte (Vitte và ctv., 2004) [119] cũng cho rằng hai loài phụ

Indica và Japonica đợc phân hoá độc lập với nhau, cách đây khoảng 200.000

năm Trong khi đó tác giả Jianxin phân tích ADN nhân tế bào và cho rằng lúa

Indica và lúa Japonica đợc tách ra từ một tổ tiên chung, cách đây khoảng

2 O nivara Shama et Shastry O rufipogon 24 AA

3 O rufipogon Griff O perennis,

6 O longistaminata Chev et Roehr O barthii 24 AA

II Phức hệ O officinalis O latifolia

9 O minuta Presl et Presl O officinanis 48 BBCC

III Phức hệ O ridleyi

IV Phức hệ O meyeriana

21 O meyeriana (Zoll et Mor ex

Nguồn: Vaughan, 1994 [116]

Jason và cộng tác viên (Jason và ctv., 2006) [68] nghiên cứu biến đổitrình tự ADN của ba vùng gen bằng phơng pháp địa lý-thực vật để khảo sátquá trình thuần hoá lúa trồng Kết quả cho thấy cây lúa trồng đã đợc thuần

hóa ít nhất là hai lần từ các quần thể khác nhau của loài Oryza rufipogon và sản phẩm của hai lần biến đổi này đã tạo ra hai loài phụ là Indica và Japonica.

Tác giả Zhu (Zhu và ctv., 2007) [125], trên cơ sở giải mã trình tự ADNcủa 10 gen ở nhân tế bào của lúa cho rằng quá trình thuần hoá liên quan chặtchẽ với quá trình giảm đa dạng di truyền của các giống lúa dại Đa dạng di

truyền của lúa Japonica thấp hơn 2 lần so với đa dạng di truyền của lúa Indica.

1.2 Tài nguyên di truyền lúa Việt Nam

Lãnh thổ Việt Nam không lớn nhng trải dài trên 15 vĩ độ, từ 80 đến 230

vĩ Bắc nên địa hình và khí hậu đều phức tạp Địa hình của Việt Nam rất đadạng, có núi cao ở phía Bắc, vùng đất cao rộng lớn ở nam Trung bộ đợc biết

đến là cao nguyên Trung phần và hai cánh đồng lớn, đồng bằng sông Hồng ởphía bắc và đồng bằng sông Cửu Long ở phía nam Đồng bằng sông Hồng làmột trong những đồng bằng màu mỡ bậc nhất trên thế giới Đất đai đa dạng,khí hậu nóng ẩm, lợng ma cao là những điều kiện thích hợp cho cây lúa pháttriển ở Việt Nam

Việt Nam có 54 dân tộc khác nhau, mỗi dân tộc có tập quán canh tác

và sở thích về phẩm chất lúa gạo khác nhau Sự đa dạng về văn hoá dân tộc lànguyên nhân quan trọng tạo nên sự đa dạng về tài nguyên di truyền lúa

Việt Nam là nớc có nền văn minh nông nghiệp lâu đời Trong quá trìnhhình thành và phát triển văn minh nông nghiệp, nhân dân Việt Nam đã thuầnhoá các dạng lúa trồng từ dạng này sang dạng khác và có thể đã thuần hoá từlúa hoang dại thành lúa trồng ngày nay

Rất nhiều nhà khoa học trên thế giới cho rằng Việt Nam là một trongnhững trung tâm khởi nguyên của cây lúa trong vùng đông Nam á, ấn Độ,Miến Điện, Đông Dơng

Theo Watanabe, các cuộc nghiên cứu trên đất gạch bằng trấu trong cácthành phố ở ấn Độ và dọc theo sông Cửu Long nh Myanma, Thái Lan, Lào,Campuchia và Việt Nam phát hiện rằng cây lúa trồng ở Đông Dơng phát triểntheo hai con đờng: Từ Lào theo sông Cửu Long đi xuống phơng nam có đặc

tính cây lúa Japonica nhiệt đới Một đờng khác từ ấn Độ qua vịnh Bengal đến

bờ biển Đông Dơng, với đặc tính cây lúa Indica (dẫn theo Trần Văn Đạt, 2004)

1.2.1 Tài nguyên lúa hoang dại

Lúa dại hiện đợc các nhà khoa học chú ý đặc biệt vì chúng cung cấpmột số gen quý cho việc tạo giống mới hoặc sử dụng trong công nghệ sinh họcnhằm chống, kháng sâu bệnh và điều kiện bất thuận của môi trờng (Trần Văn

Đạt, 2004) [6]

Lúa dại tồn tại rải rác trên lãnh thổ Việt Nam phổ biến ở đồng bằng Bắc

Bộ và Duyên hải miền Trung, về sau do quá trình thâm canh tăng vụ nên lúadại mới bị mất dần đi, hiện nay không còn tìm thấy ở châu thổ sông Hồngnữa ở đồng bằng sông Cửu Long lúa hoang là nguồn lơng thực quan trọngcủa nông dân địa phơng Cho đến thập kỷ 70 nông dân Nam Bộ vẫn còn

“nghề” đi lợm lúa hoang để lấy gạo ăn Theo các nghiên cứu khoa học gần

đây (Dao The Tuan, 1996 [57]; Vaughan, 1994 [116]) ở Việt Nam hiện có bốnloài lúa dại

- Oryza rufipogon hiện có ở vùng Điện Biên Phủ, tỉnh Lai Châu, duyên

hải Thừa Thiên Huế, một số vùng ở Tây Nguyên và đồng bằng sông CửuLong Tại vùng hồ Lak tỉnh Đak Lak hiện tìm thấy một diện tích rộng nhiều

hecta Oryza rufipogon, Oryza nivara và các dạng tạp giao giữa hai loài này.

Số liệu đánh giá của Viện nghiên cứu lúa Quốc tế cho thấy các mẫu Oryza rufipogon thu thập tại Điện Biên Phủ có sức đề kháng bệnh virus rất cao; các mẫu Oryza rufipogon thu thập ở Đồng Tháp Mời có nguồn gen lúa chịu chua

phèn cao nhất thế giới hiện nay

- Oryza nivara đợc tìm thấy ở hồ Lak tỉnh Đak Lak và dọc theo biên giới Việt Nam - Campuchia Oryza nivara có các nguồn gen kháng rầy nâu và

rầy lng trắng

- Oryza officinalis còn tồn tại khá phổ biến dọc các bờ kênh rạch và vờn

cây ăn quả ở đồng bằng sông Cửu Long

- Oryza granulata tồn tại phổ biến ở các tỉnh vùng Tây Bắc và một số

nơi ở Tây Nguyên Tại huyện Yên Châu tỉnh Sơn La có thể gặp những bãi lúa

hoang Oryza granutala rộng lớn Oryza granulata đang đợc khoa học khai

thác về tiềm năng các nguồn gen chịu hạn và quang hợp trong điều kiện ánhsáng tán xạ ở vùng hạ Lào ngay sát biên giới Việt Nam thuộc địa giới huyện

Đak Min tỉnh Đak Lak có tồn tại loài Oryza ridleyi

1.2.2 Tài nguyên lúa trồng

Việt Nam hiện đợc xem là một trong những nơi xuất xứ của cây lúa trồngchâu á (Loresto và ctv., 1996 [80], Luu Ngoc Trinh và ctv., 1995 [82])

Các dẫn liệu của nhiều ngành khoa học khác nhau đã khẳng định khu vực

đa dạng di truyền tối đa của cây lúa nằm trong vùng địa lý kéo dài từ Nepal

đến bắc Việt Nam (Chang, 1985) [48]

Trải qua quá trình gieo trồng và thuần hoá cây lúa hàng nghìn năm, cùngvới sự đa dạng về địa lý sinh thái trên toàn lãnh thổ đất nớc, dân tộc Việt Nam

đã tạo nên tài nguyên di truyền lúa đa dạng và phong phú

Theo Đào Thế Tuấn (1996) [57], trên lãnh thổ Việt Nam tồn tại ba nhómgiống lúa cổ truyền có các đặc tính di truyền khác nhau:

1- Nhóm giống lúa Việt - Thái ở vùng núi phía bắc, chủ yếu là lúa

n-ơng Đây là cây lơng thực chính nuôi sống các dân tộc ít ngời từ các vùng

Đông Bắc, Tây Bắc đến các miền Tây Thanh Hóa và Tây Nghệ An Do sự đadạng về sinh thái miền núi, do tập quán canh tác và sở thích ăn gạo khác nhaucủa các dân tộc ít ngời nên đây là một trong những nhóm giống lúa có sự đadạng di truyền cao nhất thế giới

2- Nhóm giống lúa Việt mang đặc tính thâm canh ở vùng đồng bằngsông Hồng Đây là nhóm lúa có những nguồn gen đặc trng cho tài nguyên ditruyền lúa Việt Nam nh:

+ Lúa Chiêm: Là loại lúa đợc gieo trồng từ hàng nghìn năm nay ở miềnBắc và đã đợc Lê Quý Đôn mô tả từ thế kỷ18 trong "Vân đài loại ngữ", đây làloại lúa chỉ có ở Việt Nam Các nớc trồng lúa ở phía bắc biên giới Việt Nam

do khí hậu cận nhiệt đới và ôn đới nên chỉ trồng lúa vụ Xuân Các nớc nhiệt

đới ở Đông Nam á và Nam á, tơng tự nh miền Nam nớc ta, trồng lúa quanhnăm Lúa Chiêm có những nguồn gen quý nổi tiếng thế giới nh gen kháng đạo

ôn, gen chịu đất chua phèn, chịu đất nghèo lân, gen chịu rét thời kỳ mạ và thời

kỳ lúa trỗ Nguồn gen kháng đạo ôn của bộ giống lúa chiêm Tẻ tép đợc ViệnNghiên cứu lúa quốc tế và nhiều quốc gia trồng lúa khác sử dụng rộng rãi từ

đầu thập kỷ 60 để lai tạo ra nhiều giống lúa cao sản đang phổ biến rộng trong

sản xuất Lúa Chiêm chỉ còn tồn tại ít trong sản xuất, nhng giá trị nguồn gencủa lúa Chiêm là độc nhất vô nhị.

+ Lúa Tám thơm cùng với lúa Basmati của ấn Độ và lúa Khaodak Malicủa Thái Lan là ba nhóm giống lúa thơm chính trên thế giới Cũng nh lúaChiêm, nhiều giống lúa Tám thơm đã đợc Lê Quý Đôn mô tả từ hơn hai thế kỷtrớc đây Trong thời kỳ chiến tranh và kinh tế bao cấp, do phải bức xúc giảiquyết vấn đề lơng thực nên diện tích gieo trồng lúa Tám thơm bị giảm hẳn 3- Nhóm lúa Việt - Kh’mer mang đặc tính quảng canh ở vùng đồng bằngsông Cửu Long Tài nguyên di truyền lúa vùng đồng bằng sông Cửu Long cócác nguồn gen đặc trng là lúa nổi, lúa chịu nớc sâu, lúa chịu đất chua phèn,lúa chịu mặn, lúa có dạng hạt gạo thon dài thích hợp cho việc xuất khẩu sangcác thị trờng Âu, Mỹ

Hiện nay, tại Ngân hàng gen cây trồng Quốc gia đang bảo quản trên6.000 giống lúa, trong đó phần lớn là các giống địa phơng Viện lúa Đồngbằng sông Cửu Long lu giữ 1.836 giống (Trần Văn Đạt, 2004) [6]

Theo Phạm Đồng Quảng (2004) [16], trong giai đoạn 2000 - 2001 trêncả nớc có 680 giống lúa đợc gieo trồng (cha kể nhiều giống địa phơng, giốnglúa cạn) trong sản xuất

Giai đoạn 2003 - 2004 có 688 giống gieo trồng, trong đó có 159 giốnglúa địa phơng (Phạm Đồng Quảng và ctv., 2005 [17], Phạm Đồng Quảng vàctv., 2006 [18])

Để phục vụ cho việc khai thác sử dụng, những năm gần đây tài nguyênlúa Việt Nam đợc nghiên cứu sâu về mặt di truyền Việc ứng dụng các kỹthuật sinh học mới để đánh giá tài nguyên cây trồng cho thấy tài nguyên ditruyền lúa Việt Nam có nhiều đặc thù và vào loại phong phú bậc nhất của thếgiới (Lu Ngọc Trình, 2001 [34])

1.2.3 Tài nguyên di truyền lúa thơm

1.2.3.1 Các loại lúa gạo đặc sản

Gạo đặc sản là loại gạo không thuộc nhóm gạo thông thờng, khôngnhững có hình dạng, kích thớc hạt gạo và hàm lợng amyloza khác nhau, màcòn có nội nhũ với màu sắc không giống nhau và hơng thơm đặc biệt Căn cứvào hàm lợng amyloza, gạo đợc chia thành 5 loại (Juliano, 1993) [72]:

 Nếp (sáp) (0-5%)

 Rất thấp (5,1-12,0%)

 Thấp (12,1-20,0%)

 Trung bình (20,1-25%)

 Cao (>25%)

Những loại lúa đặc sản có một hay nhiều tính chất riêng biệt, khác vớiloại lúa thờng Năng suất và giá cả của lúa đặc sản thờng có khuynh hớng tráingợc nhau, nghĩa là năng suất thấp gấp 2-3 lần, nhng giá lại cao hơn gấp 2-4lần tuỳ theo loại lúa, không gian và thời gian

Theo Trần Văn Đạt (2005) [7] một số loại gạo đặc sản có mặt trên thịtrờng gồm có gạo thơm, gạo nếp, gạo có màu, gạo dinh dỡng, gạo lúa dại

- Lúa thơm

Lúa thơm thờng đợc trồng ở châu á và châu Phi, chủ yếu ở ấn Độ,Pakistan và Nepal Lúa thơm không những có hơng thơm tỏa ra xung quanhkhi nấu, mà còn có hơng thơm từ cây lúa ở ngoài ruộng, trên hạt lúa và hạtgạo ở ấn Độ, Việt Nam, Bangladesh, những làng nào có trồng nhiều lúathơm lấy làm hãnh diện với loại lúa này và còn nổi tiếng cả xứ nh Nàng ThơmChợ Đào ở miền Nam Việt Nam và Tám Thơm ở miền Bắc Việt Nam (TrầnVăn Đạt, 2005) [7]

Tuy nhiên, ở những nớc mà gạo không phải là lơng thực chính, hơngthơm quá nồng có thể làm cho những ngời xung quanh cảm thấy khó chịu Do

đó, trên thị trờng thế giới chỉ có ít giống lúa thơm đợc a chuộng, phổ biến nhất

là Basmati của ấn Độ và Pakistan, Khao Dawk Mali và Jasmine 85 của TháiLan ở ấn Độ và Pakistan có hàng trăm giống lúa thơm địa phơng, nhng chỉgiống lúa thơm Basmati 70 nổi tiếng hơn cả

Trung Quốc có Bắc thơm, Quế hơng chiêm, Quá Dạ Hơng và Chi u

H-ơng (Lê Vĩnh Thảo, 2004) [30], còn ở Nhật Bản giống lúa Koshihikari đợcgiới tiêu thụ so sánh nh lúa Basmati (Trần Văn Đạt, 2005) [7]

- Lúa có hạt gạo màu

Gạo màu là do số lợng lớn của chất anthocyanin tích tụ trong những lớpkhác nhau của biểu bì, vỏ hạt ở Trung Quốc, hàng năm sản xuất khoảng400.000ha lúa có gạo màu Theo các nhà nghiên cứu Trung Quốc, hạt gạo đỏchứa hàm lợng sắt và kẽm cao, trong khi gạo tím có rất nhiều nguyên tố vi l-ợng nh đồng, canxi, magiê và các loại vitamin Gạo màu thờng đợc dùng trongnhững ngày lễ hội và trong biến chế Trong các loại gạo màu phổ biến nhất làgạo đỏ, gạo Cẩm (Trần Văn Đạt, 2005) [7]

+ Gạo đỏ

Những loại gạo đỏ đợc tìm thấy trong nhiều nớc châu á Nhóm gạo đỏnày phần lớn thuộc loại lúa dại với lớp cám bên ngoài màu đỏ Loại lúa đỏ đợctìm thấy nhiều ở Đồng bằng sông Cửu Long, ở những vùng có đất phèn ViệtNam có gạo đỏ gọi là gạo "Huyết Rồng" ăn rất ngon và bổ, có thể sản xuấtnhiều để xuất khẩu

ở vùng tây nam và đông của Trung Quốc, lúa đỏ hầu hết thuộc nhóm

lúa Indica Căn cứ vào những dữ kiện thu thập đợc năm 1990 từ Ngân hàng

gen thực vật Quốc gia Trung Quốc ở Bắc Kinh, 20% của 31.663 giống lúa củaTrung Quốc là lúa đỏ (Juliano và Villareal, 1993) [72]

Những giống lúa đỏ có đặc tính chống chịu cao trớc điều kiện bất thuậncủa môi trờng nh đất nghèo dinh dỡng và đất núi đồi Hầu hết loại lúa đỏ đợcchế biến và xát trắng để có thể nấu ăn nh các loại gạo trắng truyền thống

+ Gạo Cẩm

Gạo Cẩm là loại gạo đặc sản đợc sử dụng nhiều và tìm thấy ở các nớcchâu á Trung Quốc là nớc có nhiều giống lúa Cẩm nhất, tiếp theo là Sri Lanka, Indonesia, India, Philippines và Bangladesh Trong phân tích46.000 giống lúa của Ngân hàng gen thực vật Quốc gia Trung Quốc ở BắcKinh và 7.000 giống lu giữ ở IRRI, Philippines, những giống lúa Cẩm cónguồn gốc từ Trung Quốc chiếm 62%, Sri Lanka (8,6%), Indonesia (7,2%),

ấn Độ (5,1%), Philippines (4,3%) và Bangladesh (4,1%), số còn lại từMalaysia, Thái Lan và nớc khác (Trần Văn Đạt, 2005) [7]

- Lúa có gạo mềm

Loại gạo mềm (soft rice) là gạo Indica có hàm lợng amyloza thấp

(th-ờng khoảng 5-8%) Tuy nhiên, hầu hết gạo mềm có độ hóa hồ cao Loại lúanày thờng đợc trồng ở tỉnh Vân Nam, Trung Quốc, có độ cao từ 800-1.000mtrên mặt biển, với nhiều ma và ấm Các loại lúa này thờng đợc dùng để sản

xuất cơm nấu sẵn rất ngon, cơm luôn mềm Các giống nổi tiếng nh Haomin,Haopi (Chaudhadry, 2001) [50].

- Gạo dinh dỡng

Gạo cung cấp nhiều năng lợng qua tinh bột và protein Tuy nhiên, kỹthuật xay xát làm mất đi rất nhiều các Vitamin và chất khoáng cần thiết chocon ngời, cho nên những dân tộc lấy lúa gạo làm thức ăn chính thờng mắcphải những chứng bệnh thiếu dinh dỡng, đặc biệt thiếu các chất khoáng vàvitamin thiết yếu Các nhà khoa học đang cố gắng tạo ra loại gạo có pha thêmcác chất dinh dỡng cần thiết nh việc tạo ra các giống lúa có nhiều protein, sắt,kẽm Các nhà khoa học đã sử dụng công nghệ sinh học tạo ra loại gạo vàngchứa nhiều vitamin A và một số lợng lớn chất sắt Loại gạo này có thể giúp trẻ

em thiếu dinh dỡng ở các nớc đang phát triển khắc phục đợc bệnh mù mắt dothiếu vitamin A và bệnh thiếu máu do thiếu chất sắt khi dùng lúa gạo làm thức

ăn chính (Chaudhadry, 2001) [50]

- Gạo lúa dại (lúa ma)

Gạo lúa dại thờng có giá cao, đặc biệt ở thị trờng của các nớc phát triển.Lúa dại cũng là thức ăn bổ sung cho gia đình nghèo sống ở lu vực ven sông ởchâu thổ Đồng bằng sông Cửu Long, nhân dân thờng gặt lúa dại để làm thức

ăn ở ấn Độ, lúa dại (O nivara) đợc dùng làm thức ăn trong các Lễ hội đặc

biệt Lúa dại thờng chín không đều, hạt dễ rụng nên đợc nông dân gặt cẩnthận bằng tay hoặc với dụng cụ địa phơng Hạt lúa dại nhỏ, thon, dài trông rấthấp dẫn và gạo đợc dùng trong các buổi lễ thiêng liêng Gạo của loài lúa dại

O nivara có đến 11,3% protein, nhiệt độ hoá hồ từ trung bình đến cao (Trần

Văn Đạt, 2005) [7]

Ngoài một số gạo đã nêu còn có các loại gạo Boutique, gạo dùng làm

r-ợu, gạo hấp v.v

1.2.3.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ lúa thơm trên thế giới

Lúa thơm đợc trồng ở nhiều nớc trên thế giới, chủ yếu là ở Châu á nh

ấn Độ, Pakistan, Thái Lan, Afganistan, Miến Điện và Việt Nam

Theo tác giả Shobha (Shobha và ctv., 2001) [107], ở ấn Độ hiện cóhàng trăm giống lúa thơm đợc trồng và tiêu thụ, tuy nhiên chỉ có một giống đ-

ợc dùng cho xuất khẩu, đó là giống Basmati Giống lúa Basmati ở ấn Độ chủyếu đợc gieo trồng tại tỉnh Punjab với diện tích khoảng 0,7 đến 0,8 triệu ha vànăng suất từ 1,0 đến 2,0 tấn/ha

Theo tác giả Khush (2001) [77] thì tất cả các giống lúa Basmati đều caocây (150-160cm), thân yếu nên dễ đổ, hạt thóc nhỏ và dài Chiều dài hạt trungbình từ 6,8 đến 7,0mm và tỷ lệ chiều dài/rộng khoảng 3,5 - 3,7 Các giống lúaBasmati có hàm lợng amyloza thuộc loại trung bình (20-22%), nhiệt độ hoá

hồ ở mức trung bình

Các giống lúa thơm ở Pakistan cũng đợc trồng chủ yếu ở Punjab, trong

đó diện tích gieo trồng giống lúa Basmati chiếm 80% tổng diện tích lúa ởPunjab Tổng diện tích gieo trồng giống lúa thơm Basmati vào khoảng 1,2 triệu ha và năng suất trung bình 1,36 tấn/ha (Mann, 2001) [85]

ở Thái Lan, khoảng 77 giống lúa Thơm đang đợc gieo trồng, trong đó

có hai giống chủ lực là Khao Dawk Mali 105 và RD-15 Khao Dawk Mali 105

là giống lúa cảm quang với ánh sáng ngày ngắn và có chiều cao cây từ 150cm, hạt dài, hàm lợng amyloza từ 12-19% Giống lúa RD-15 là giống độtbiến từ giống Khao Dawk Mali 105 Giống lúa RD-15 có hơng thơm, hàm l-ợng amyloza và chất lợng cơm tơng tự nh giống lúa bố mẹ, nhng có chiều caocây thấp hơn, phản ứng ánh sáng yếu hơn Diện tích gieo trồng của giống lúaKhao Dawk Mali 105 ở Thái Lan khoảng 1,7 triệu ha và năng suất trung bình

Do nhu cầu tiêu dùng của ngời dân địa phơng, ngày nay ở Đài Loan

ng-ời ta trồng khoảng 90% là lúa japonica Chơng trình chọn tạo giống lúa mới ở

đây cũng nhằm cải tiến các giống lúa japonica nhằm mục đích đạt năng suất

cao và khả năng chống chịu tốt Hiện nay, các giống lúa chủ lực đợc cấy ở ĐàiLoan là các giống lúa chất lợng tốt, các giống lúa thơm và các giống lúa đặcsản (Chaudhary RC, 2001) [50]

Các giống lúa thơm nổi tiếng dạng hạt thon dài và gạo bóng đang đợcgieo trồng ở Campuchia là những giống cảm quang, chỉ trỗ bông trong điềukiện số giờ chiếu sáng trong ngày dới 12 giờ (Sarom S., 2001) [104]

Hầu hết các giống lúa ở Lào là các giống lúa cổ truyền dài ngày và ờng trỗ bông vào cuối tháng 10, đầu tháng 11, năng suất chỉ đạt 1,55 - 3,69tấn/ha Trong tơng lai Lào đợc coi là nớc có tiềm năng xuất khẩu các giốnglúa thơm (Chaudhary RC, 2001) [50]

th-Giống lúa Koshihikari là một giống lúa chất lợng cổ truyền ở Nhật

thuộc loài phụ Japonica, diện tích gieo trồng giống này chiếm khoảng 30%

tổng diện tích trồng lúa ở nớc này Giống lúa Koshihikari có năng suất bìnhquân 5,5 - 6,0 tấn/ha, hạt dài, hàm lợng amyloza 17-18%, độ hoá hồ thấp,không thơm, không dính, chất lợng dinh dỡng cao và có vị ngon đặc biệt ởNhật ngoài giống lúa Koshihikari còn trồng một số giống lúa chất lợng cảitiến khác (Chaudhary RC, 2001) [50]

Nhu cầu tiêu thụ lúa thơm trên thế giới ngày càng tăng nhng do năngsuất các giống lúa thơm thấp nên cung không đủ cầu, ngời nông dân châu á

đang nỗ lực hết sức để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ một số các loại gạo chất lợngcao Thái Lan đang tìm cách tăng năng suất loại gạo nổi tiếng Khao DawkMali, trong khi đó ấn Độ và Pakistan nhận đợc ngày càng nhiều đơn đặt hàng

đối với gạo Basmati hạt dài từ Mỹ, Trung Đông và nhất là cộng đồng châu Âu

Thị trờng gạo thơm có thể chia làm hai loại (dẫn theo Lê Vĩnh Thảo,2004) [30]:

- Thị trờng có nhu cầu lúa thơm trong bữa ăn hàng ngày ở các nớc khuvực Trung Đông Mỗi năm thị trờng này nhập gạo Basmati từ Pakistan khoảng

300 - 400 nghìn tấn, từ ấn Độ khoảng 100 nghìn tấn, còn lại nhập gạo KaoDawk Mali của Thái Lan với số lợng khoảng 800 nghìn tấn

- Thị trờng tiêu dùng lúa thơm nh món hàng cao cấp, phục vụ cho dulịch Phần lớn gạo Thái Lan đang chiếm lĩnh trong trong thị trờng này Năm

1988, Thái Lan xuất khẩu khoảng 149 nghìn tấn Khao Dawk Mali, năm 1990

là 702 nghìn tấn và năm 1992 là 823 nghìn tấn Hàng năm Thái Lan xuất khẩukhoảng 46% lợng gạo thơm sản xuất ra Năm 1997 Thái Lan xuất khẩu 5,1triệu tấn gạo, trong đó gạo thơm chiếm 25% thị phần với giá bình quân 750 -

760 USD/tấn

Theo thống kê của Tổ chức Lơng thực và Nông nghiệp Quốc tế, trongtổng lợng gạo xuất khẩu bình quân hàng năm trong giai đoạn 1992-1994 là15,26 triệu tấn thì có 1,35 triệu tấn (chiếm 8,9%) gạo thơm và 0,12 triệu tấngạo nếp (chiếm 0,8%) Nhìn chung thị trờng gạo thơm trên thế giới chiếm một

tỷ lệ khoảng hơn 10% tổng lợng gạo xuất khẩu (FAO, 2005) [61]

Trong giai đoạn 2001-2003 lợng gạo thơm xuất khẩu đã tăng hơn hailần, đạt 3,32 triệu tấn (chiếm 12,4%) và gạo nếp 0,24 triệu tấn (chiếm 0,9%)trong tổng số lợng gạo xuất khẩu là 26,8 triệu tấn (Bảng 1.2)

Bảng 1.2 Tình hình xuất khẩu các loại gạo của thế giới

1.2.3.3 Tài nguyên di truyền lúa thơm ở Việt Nam

Lúa Thơm, là hợp phần quan trọng của lúa địa phơng, có vị trí ngàycàng gia tăng trong sản xuất và thị trờng lúa gạo trong nớc và quốc tế

ở Việt Nam, lúa Thơm đợc trồng ở cả miền Nam và miền Bắc Lúathơm ở miền Miền Nam có Nàng thơm Chợ Đào, ở miền Bắc có lúa Tám, lúa

Dự, lúa Di, miền Trung có lúa Gié (hoặc De) nh Gié An Cựu Trên thị trờnggạo thơm ở miền Nam ngoài giống lúa Nàng thơm Chợ Đào còn có các giốngBasmati (ấn Độ, Pakistan), Khao Dawk Mali 105 (Thái Lan) Hầu hết các

giống lúa thơm ở miền Nam có dạng hạt dài, thon dài thuộc loại hình Indica.

Nổi tiếng nhất vẫn là Nàng thơm Chợ Đào (Long An), với hạt gạo có vết đục

mà nông dân còn gọi là hạt lựu Hạn chế của nó trên thơng trờng quốc tế là ởtính bạc bụng (dẫn theo Lê Vĩnh Thảo, 2004) [30]

Khối lợng 1000 hạt của các giống Nàng thơm biến thiên 19-27g, trungbình 22g, thuộc nhóm bông nhỏ Nàng thơm Chợ Đào có khả năng thu hoạch2-3 tấn/ha Nông dân có kinh nghiệm làm giảm sinh khối bằng cách cấy muộnnhằm giảm chiều cao cây lúa, hạn chế sự đổ ngã và thu hoạch năng suất cao hơn

ở miền Bắc lúa Tám đợc xếp trong số ba loại lúa thơm nổi tiếng trênthế giới (Basmati của ấn Độ và Khao Dawk Mali của Thái Lan) Lúa Tám th-ờng là những giống lúa Mùa chính vụ Các giống lúa Tám hiện còn gieo trồng

là Tám xoan, Tám ấp bẹ, Tám nghển, Tám Xuân Đài, Tám tiêu, Tám thơm,Tám cổ ngỗng

Diện tích lúa Tám của tỉnh Nam Định trong 8 năm 1997 - 2004 tuy vẫntăng nhng không đều chủ yếu do thị trờng tiêu thụ không ổn định, từ năm

2000 - 2004 diện tích lúa Tám khá ổn định ở mức 14 - 15 ngàn ha Năng suất

lúa Tám trung bình thờng biến động trong mức 30 - 32 tạ/ha (Sở Nông nghiệp

và Phát triển nông thôn Nam Định, 2006) [21] (Bảng 1.3).

Bảng 1.3: Tình hình sản xuất lúa Tám đặc sản ở Nam Định qua các năm

Chỉ tiêu Năm

Nguồn: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Nam Định [21]

1.3 Nghiên cứu đa dạng di truyền cây lúa

1.3.1 Vị trí và tầm quan trọng của đa dạng di truyền

Đa dạng sinh học là sự khác nhau giữa các sinh vật sống ở tất cả mọinơi, bao gồm các hệ sinh thái trên cạn, trong đại dơng và các hệ sinh thái thủyvực khác, cũng nh các phức hệ sinh thái mà các sinh vật là một thành phần(Cục Bảo vệ môi trờng, 2007) [3]

Đa dạng loài là số lợng và sự đa dạng của các loài đợc tìm thấy tại mộtkhu vực nhất định của một vùng nào đó Đa dạng loài là tất cả sự khác biệttrong một hay nhiều quần thể của một loài cũng nh đối với quần thể của cácloài khác nhau

Đa dạng di truyền là biểu hiện sự đa dạng của các biến dị có thể ditruyền trong một loài, một quần xã hoặc giữa các loài, các quần xã Xét chocùng, đa dạng di truyền chính là sự biến dị của sự tổ hợp trình tự của bốn cặpbazơ cơ bản, thành phần axít nucleic, tạo thành mã di truyền (Cục Bảo vệ môitrờng, 2007) [3]

Đa dạng di truyền là cơ sở cho việc tuyển chọn lai tạo những giống, loàimới; đa dạng về loài thờng là đối tợng khai thác phục vụ mục đích kinh tế; đadạng về hệ sinh thái có chức năng bảo vệ môi trờng sống; đồng thời các hệ sinhthái đợc duy trì và bảo vệ chính là nhờ sự tồn tại của các quần thể loài sốngtrong đó Phần đa dạng sinh học do con ngời khai thác sử dụng gọi là đa dạngsinh học nông nghiệp (Lu Ngọc Trình, 2005) [35]

Giá trị của đa dạng di truyền thể hiện ở ba mặt chính (FAO, 1996) [60]:

- Giá trị ổn định (Portfolio Value): Đa dạng di truyền tạo ra sự ổn địnhcho các hệ thống nông nghiệp ở quy mô toàn cầu, Quốc gia và địa phơng Sựthiệt hại của một giống cây trồng cụ thể đợc bù đắp bằng năng suất của cácgiống hoặc cây trồng khác

- Giá trị lựa chọn (Option Value): Đa dạng di truyền tạo ra bảo hiểmsinh học cần thiết chống lại những thay đổi bất lợi của môi trờng do việc tạo

ra những tính trạng hữu ích nh tính kháng sâu bệnh hay tính thích nghi Giá trịcủa đa dạng di truyền đợc thể hiện thông qua việc sử dụng và khai thác cáctính trạng quý, hiếm của tài nguyên di truyền thực vật nh tính chống chịu,năng suất, chất lợng và khả năng thích nghi

Năm 1946, giống lúa mỳ lùn Nhật Bản Norin 10 đợc nhập vào Mỹ và đãgóp phần quan trọng trong cải tạo giống và tăng năng suất lúa mỳ Các giốnglúa trồng có nguồn gốc Đông Bắc ấn Độ đợc sử dụng là nguồn kháng sâu,bệnh cho các vùng khác nhau trên thế giới Những tính trạng này đã góp phầntăng sản lợng lúa bình quân của Châu á lên 30% giữa những năm 1981 và

1986 (FAO, 1996) [60]

- Giá trị khai thác (Exploration Value): Đa dạng di truyền đợc xem làkho dự trự tiềm năng các tài nguyên cha biết đến Đây cũng là lý do cần phảiduy trì cả các hệ sinh thái hoang dã lẫn các hệ thống nông nghiệp truyềnthống

Ngoài ra, đa dạng di truyền còn có giá trị về thẩm mỹ (thởng thức, giảitrí) và giá trị về đạo đức Có một số loài có cả giá trị sử dụng, thẩm mỹ và đạo

đức; song về giá trị cũng không phải đều nhau giữa các mặt giá trị và giữa cácloài (Nguyễn Hoàng Nghĩa, 1999) [14]

1.3.2 Các phơng pháp nghiên cứu đa dạng di truyền

Nghiên cứu, đánh giá đa dạng di truyền đợc tiến hành bằng nhiều

ph-ơng pháp khác nhau, mỗi phph-ơng pháp cung cấp cho ngời sử dụng các loạithông tin khác nhau Việc lựa chọn phơng pháp đánh giá phụ thuộc vào mục

đích của ngời nghiên cứu Có hai phơng pháp đợc sử dụng rộng rãi để nghiêncứu và đánh giá đa dạng di truyền là nghiên cứu, đánh giá đa dạng di truyềnthông qua các tính trạng hình thái (kiểu hình) và thông qua các chỉ thị phân tử(kiểu gen)

- Nghiên cứu, đánh giá đa dạng di truyền thông qua các tính trạng hìnhthái là phơng pháp cổ điển, hiện nay vẫn đợc sử dụng phổ biến Phơng pháp

này giúp các nhà nghiên cứu nhận biết và phân biệt các giống khác nhau bằngmắt thờng trên thực địa một cách nhanh chóng Các đặc điểm chính về hìnhthái nh dạng thân cây, dạng lá, hình dạng, màu sắc, kích thớc, dạng hoa, hạtv.v đợc xem nh là các tính trạng cơ bản để nhận biết giữa các giống vớinhau Những tính trạng chất lợng thờng là những cặp tính trạng tơng phản đợc

di truyền đơn gen, mỗi tính trạng có hai hay nhiều các dạng tơng phản xen kẽ(Trần Duy Quý, 2002) [19]

Trong những năm vừa qua, Viện Tài nguyên di truyền thực vật Quốc tế(IPGRI) và Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI) đã xuất bản các mẫu mô tả,

đánh giá (Descriptors) để thống nhất chung trên toàn thế giới về phân biệtgiữa các giống với nhau trong phạm vi loài (dẫn theo Nguyễn Thị Quỳnh,2004) [20]

- Nghiên cứu, đánh giá đa dạng di truyền thông qua các chỉ thị phân tử

là nghiên cứu, đánh giá ở mức độ phân tử Các phân tử đợc sử dụng chủ yếutrong nghiên cứu là các phân tử protein và ADN Các chỉ thị phân tử đợc sửdụng phổ biến trong đánh giá đa dạng di truyền lúa là chỉ thị đẳng men và chỉthị ADN:

+ Nghiên cứu đa dạng tài nguyên di truyền lúa thông qua chỉ thị đẳng men

Men (enzyme) là những chất xúc tác sinh hóa để thực hiện quá trìnhtrao đổi chất Các men đều có bản chất là protein và có tính đặc trng rất cao.Hoạt tính của men có thể điều khiển đợc, ngời ta có thể làm mất đi khả năngxúc tác của men bằng cách thay đổi cấu trúc không gian hoặc phong bế điểmhoạt tính của nó

Mỗi enzyme trong cơ thể có các dạng cấu trúc phân tử khác nhau đợcgọi là đẳng men (isozyme) Các đẳng men của cùng một men có chức năngxúc tác nh nhau, nhng khác nhau về cấu trúc Các đẳng men có thể đợc nhậnbiết bằng điện di hay bằng hoạt tính xúc tác của chúng Điều khiển các đẳngmen là các gen định vị trên nhiễm sắc thể Vị trí trên nhiễm sắc thể nơi mộtgen cụ thể định vị gọi là locut của gen đó Mỗi locut đẳng men bao gồm nhiềualen Các alen của cùng một đẳng men có chức năng xúc tác nh nhau

Phơng pháp phân tích đẳng men là để xem xét sự có mặt của các alentrên nhiễm sắc thể, tức là xem xét các nhân tố di truyền thông qua các sảnphẩm của nó là protein Bởi vì mỗi protein đợc tạo ra phải do một hoặc nhiềualen điều khiển Vì vậy, sự có mặt của các protein nào đó (mà đại diện là các

đẳng men) chứng tỏ sự có mặt của các alen đó trong bộ nhiễm sắc thể

+ Nghiên cứu đa dạng di truyền tài nguyên lúa thông qua chỉ thị ADN

Chỉ thị phân tử dựa trên ADN là công cụ hiệu quả vợt xa chỉ thị đẳngmen và hình thái trong việc đánh giá đa dạng di truyền Lợi thế của các chỉ thịphân tử dựa trên ADN là có thể xác định đợc những khác biệt nhỏ nhất ở mứcADN, có khả năng tạo ra hàng chục, hàng trăm locut và trên mỗi locut có thểphát hiện đợc nhiều alen cùng một lúc

Nhờ có chỉ thị ADN, ngày nay việc đánh giá đa dạng di truyền lúa đãtrở nên dễ dàng và hiệu quả hơn nhiều, tuy nhiên các kỹ thuật có liên quan

đến chỉ thị ADN đòi hỏi phải đầu t lớn và tốn kém Có rất nhiều chỉ thị ADN

đang đợc sử dụng và liên tục đợc phát triển Các chỉ thị ADN có thể đợc phânthành 3 dạng chính:

1 Xác định trình tự ADN hay giải mã ADN (DNA Sequencing/Decoding).

Là việc xác định trình tự các nucleotit của một đoạn hay toàn bộ phân

tử ADN Do chi phí tốn kém nên việc giải mã thờng chỉ thực hiện cho nhữnggen đơn lẻ hoặc một vùng nhiễm sắc thể Dự án giải mã bộ gen lúa Quốc tếvới 10 nớc tham gia đã mở ra trang mới trong nghiên cứu đa dạng di truyềnlúa nói riêng và cây ngũ cốc nói chung Dựa trên trình tự các nucleotit đã biếtngời ta có thể trực tiếp hoặc giám tiếp thiết kế các đoạn mồi để nghiên cứu đadạng nguồn gen lúa (Feng và ctv., 2002 [59]; Sasaki và ctv., 2002 [105])

2 Kỹ thuật RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism, đa hình đoạn phân cắt giới hạn).

Phơng pháp xác định có hiệu quả tính biến dị của ADN là sử dụng mộtnhóm enzyme đặc hiệu gọi là enzyme giới hạn Những enzyme này sản sinh ra

từ nhiều loại vi sinh vật khác nhau Chúng có khả năng nhận biết những vị trí

"đích" hay còn gọi là những vị trí giới hạn, chứa một trật tự nucleotit đặc thùtrong ADN và sau đó cắt ADN tại trật tự đó Vì vậy, một đoạn lớn của phân tửADN sau khi đợc xử lý bởi enzyme này sẽ bị cắt thành nhiều mảnh nhỏ cókích thớc khác nhau Sự khác nhau về kích thớc các đoạn đợc tạo ra do xử lýenzyme giới hạn đối với các phân tử ADN đợc gọi là đa dạng chiều dài đoạngiới hạn (Restriction Fragment Length Polymorphisms - RFLP) Kỹ thuật này

đợc Botstein và công tác viên (1980) [44] sử dụng nh là chỉ thị trực tiếp vàonăm 1980 RFLP đợc sử dụng để lập bản đồ di truyền, phân tích quan hệ ditruyền tiến hoá, phân loại (Miller và ctv, 1990) [88]

Kỹ thuật RFLP có nhiều hạn chế do phải sử dụng một lợng lớn ADNcho việc cắt giới hạn, lai Southern (Southern blotting and hybridization), kỹthuật phức tạp và tốn kém

3 Phản ứng chuỗi polymerase (Polymerase Chain Reaction , PCR)

Phản ứng chuỗi polymerase do P K Mullis phát minh năm 1985 và ông

đã đợc trao giải thởng Nobel về hoá học năm 1993 cho phát minh này Đây là

phơng pháp in vitro để nhân bội nhanh một đoạn ADN nào đó mà chỉ cần một

lợng mẫu ban đầu rất nhỏ PCR dựa trên sự xúc tác của enzym để nhân bộimột đoạn ADN nhờ hai đoạn mồi oligonucleotit tơng hợp với hai đầu 3' ở cảhai mạch của đoạn ADN đích (Lê Duy Thành và ctv., 2001) [29] Hiện nay córất nhiều chỉ thị ADN dựa trên PCR đang đợc áp dụng trong nghiên cứu đadạng di truyền nhng phổ biến nhất là một số chỉ thị sau:

a Chỉ thị AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism, đa hình chiều dài đoạn nhân bội)

Vos và cộng tác viên ( Vos và ctv., 1995) [120] lần đầu tiên phát triển

kỹ thuật AFLP ADN genom đợc cắt thành các phân đoạn có kích thớc khácnhau, trong số đó sẽ có các phân đoạn mang các đầu mút giống nhau Nếu nh

sử dụng một đoạn nối (adaptor) nh nhau có gắn thêm một số oligonucleotit

đ-ợc chọn lọc trớc để định hớng cho việc gắn của các cặp mồi PCR, thì tất cảnhững đoạn ADN có đầu mút giống nhau sẽ đợc nhân bội Khi thay đổi số l-ợng và trật tự các oligonucleotit đợc chọn lọc ở các đầu nối ta có thể nhận đợcnhững đoạn ADN khác nhau

Kỹ thuật này ra đời mang lại nhiều thuận lợi cho phân tích di truyền vàlập bản đồ AFLP kết hợp đợc sự chính xác của RFLP và sự tiện lợi của PCRvì vậy AFLP đã nhanh chóng trở thành một kỹ thuật đợc sử dụng phổ biếnhiện nay

b Chỉ thị RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA, ADN đa hình đợc nhân bội ngẫu nhiên).

Welsh (1990) [121] và Williams (1990) [122] độc lập phát triển kỹthuật RAPD Kỹ thuật này cho phép phát hiện đa hình các đoạn ADN đợcnhân bội ngẫu nhiên bằng việc dùng một mồi đơn chứa một trật tự nucleotitngẫu nhiên Các mồi đơn gắn vào hai điểm khác nhau của hai mạch đơn đốidiện của đoạn ADN khuôn Nếu các điểm gắn mồi nằm trong khoảng cách cóthể nhân bội đợc (thờng từ 200 - 2000 nucleotit) thì đoạn ADN đó đợc nhânlên u điểm chính của kỹ thuật này là không cần phải biết trình tự nucleotit ởADN đợc nhân bội, kỹ thuật tơng đối đơn giản, nhanh và dễ thực hiện

Chỉ thị RAPD thờng đợc dùng để phân tích và xác định quan hệ ditruyền giữa các cá thể trong công tác lai tạo hay phân loại Chúng cũng đợc sửdụng để xác định các gen kiểm soát hoặc liên quan đến một tính trạng nào đó

của cây trồng Tuy nhiên, kỹ thuật RAPD không ổn định khi tiến hành thínghiệm ở các điều kiện khác nhau

c Chỉ thị SSR (Simple Sequence Repeats, Sự lặp lại trình tự đơn giản).

SSR còn gọi là Microsatellite, đợc Litt và Luty (1989) [79] phát triểnthành một kỹ thuật chỉ thị phân tử Sự thay đổi các alen xảy ra ở locut SSR làkết quả của sự thay đổi số lần lặp lại của các đơn vị nucleotit Sự khác nhau về

độ dài ở locut SSR đợc phát hiện bởi sự nhân đoạn ADN nhờ PCR dùng mộtcặp mồi oligonucleotit có trình tự bổ sung với hai bên đầu mút của đoạn ADN

đợc nhân Kích thớc của sản phẩm PCR đợc xác định một cách chính xácbằng điện di trên gel agarose hoặc gel polyacrylamide với sự khác nhau về độdài có thể rất nhỏ (2bp) Chỉ thị SSR dùng để đánh giá đa dạng di truyền, xáclập quan hệ di truyền của cây trồng, chọn lọc tính kháng bệnh, một số tínhtrạng có quan hệ chặt chẽ với năng suất ở cây lúa, lập bản đồ, nghiên cứulocut tính trạng số lợng (QTL)

Hiện nay các nhà khoa học đã thiết kế 2.740 chỉ thị SSR cho toàn bộ Bộgen lúa và nh vậy trung bình cứ 157kp của phân tử ADN có một chỉ thị SSR(Akagi và ctv., 1996 [41]; Chen và ctv., 1997 [52]; Chen và ctv., 2002 [53];Cho và ctv., 2000 [55]; Coburn và ctv., 2002 [56]; McCouch, 2002 [86];Paunaud và ctv (1996) [100]; Temnykh., 2000 [112]; Temnykh, 2001 [113];

Wu và ctv., 1993 [123])

1.3.3 Nghiên cứu đa dạng di truyền lúa ở nớc ngoài

Kato là ngời đầu tiên xây dựng các luận cứ khoa học về phân loại dớiloài lúa trồng châu á Ông đã sử dụng các tính trạng hình thái nông học của

90 giống có nguồn gốc từ các nớc Trung Quốc, ấn Độ, Nhật Bản và sử dụng

tỷ lệ kết hạt khi lai các giống với nhau để thực hiện nghiên cứu của mình

Kato chia lúa trồng châu á thành hai nhóm và đặt tên là lúa Indica và lúa Japonica (dẫn theo Trần Văn Đạt, 2005) [7]

Oka là ngời đầu tiên xây dựng phơng pháp phân loại lúa Indica và Japonica dựa trên các tính trạng hình thái, sinh lý nh độ dài của trụ gian lá

mầm (mescotyle), độ phân huỷ kiềm, chiều dài/rộng hạt Đặc biệt sự phảnứng của hạt thóc với dung dịch Phenol (sự bắt màu hoặc không bắt màu) Tácgiả đã tiến hành chọn ngẫu nhiên 147 giống từ tập đoàn lúa địa phơng trên

1000 giống thu từ các nớc ấn Độ, Đông Dơng, Trung Quốc và Nhật Bản sau

đó tiến hành quan sát 41 chỉ tiêu và tính trạng, trong đó có 11 tính trạng thểhiện sự biến dị lớn giữa các giống đợc sử dụng và phân loại Chỉ tiêu phản ứngcủa hạt thóc với dung dịch Phenol là chỉ tiêu quan trọng nhất Qua việc phântích tơng quan 11 tính trạng thấy rằng các giống lúa nghiên cứu đợc chia

thành hai nhóm Nhóm bắt mầu dung dịch Phenol (dạng hình Indica) và nhóm không bắt mầu với dung dịch Phenol (dạng hình Japonica) (dẫn theo Nguyễn

Chang (1985) [48] đề nghị chia lúa trồng châu á thành ba loài phụ:

Indica, Japonica và Javanica Lúa Indica đợc trồng phổ biến ở vùng nhiệt đới, lúa Japonica trồng ở vùng ôn đới Lúa Japonica có các đặc tính chủ yếu: chịu hạn, hạt thóc to dài và thô, bẹ lá dài, phiến lá rộng, lá đòng dài Lúa Javanica

đợc trồng phổ biến ở đảo Java thuộc Indonesia và các vùng đồi núi ở các nớc

Đông Nam á khác Tác giả Khush (1994) [75] sử dụng các tính trạng hình thái

và xử lý bằng các mô hình toán thống kê sinh học để định hớng sử dụng vật liệu,

dự kiến các quy trình chọn lọc sao cho đạt hiệu quả cao nhất

Phơng pháp đẳng men dùng để đánh giá đa dạng di truyền đợc sử dụngrộng rãi từ thập kỷ 70 của thế kỷ XX Nakagahra (1975) [91] nghiên cứu biến

động các alen của Esterase trong 776 giống lúa trồng châu á cho thấy khu vựcgồm các nớc Nepan, Bhutan, Miến Điện, Việt Nam và Vân Nam của TrungQuốc có đa dạng di truyền lúa cao nhất

Nakagahra (1977) [92] đã chia 15 giống lúa đợc nghiên cứu thành 4nhóm dựa trên kết quả phân tích Esterase

Second (1982) [106] dựa trên kết quả phân tích 40 locut đẳng men của hai

loại lúa trồng châu á (Oryza sativa) và lúa trồng châu Phi (Oryza glaberima) đã cho thấy lúa trồng châu á đợc chia thành hai nhóm là Indica và Japonica Tác giả

còn đa ra giả thuyết việc thuần hoá lúa trồng châu á đồng thời từ các quần thể

hoang dại khác nhau, một hớng từ Trung Quốc hình thành lúa Japonica, một hớng

từ Nam và Đông Nam á hình thành lúa Indica.

Glaszmann (1987) [64] dựa trên sự tập trung các alen của 15 locut đẳngmen trong 1688 giống đại diện cho toàn bộ nguồn gen lúa trồng châu á, đã chia

loài O sativa thành sáu nhóm, trong đó nhóm Indica và Japonica là hai nhóm đối

Kết quả nghiên cứu phù hợp với kết quả phân loại bằng đẳng men củaGlaszmann

Kanno và cộng tác viên đã phát hiện thấy ở trong vùng ORF100 (open

reading frame 100) nằm trên đoạn Pst-12 của phân tử ADN lục lạp của lúa Indica có một đoạn ADN khuyết 69bp so với ADN lục lạp của lúa Japonica

(Kanno và ctv, 1993) [74] Đoạn bị khuyết này dễ dàng phát hiện bằng kỹ

thuật PCR và đợc sử dụng nh một chỉ thị để phân biệt giữa loài phụ Indica và loài phụ Japonica

Chen và cộng tác viên (1994) [51] đã nghiên cứu 137 giống lúa trồng

châu á và nhận thấy phần lớn các giống lúa Indica đều có đoạn ADN lục lạp

khuyết

Virk và ctv (1995) [117] nghiên cứu 12 giống lúa trồng châu á (Oryza sativa L.) đại diện cho các vùng sinh thái, địa lý khác nhau bằng chỉ thị

RAPD Kết quả cho thấy 18 trong số 24 mồi cho 83 băng, trong đó có 48 băng

đa hình Số lợng băng đa hình xuất hiện từ một đến năm trên một mồi, cácbăng nằm trong khoảng từ 300 đến 2700bp Kết quả phân tích chùm cho thấy

có 4 giống thuộc nhóm Japonica và 8 giống thuộc nhóm Indica, kết quả này

hoàn toàn phù hợp với kết quả phân loại bằng đẳng men của Glaszmann Hai

giống lúa nằm trong nhóm Japonica, nhng trớc đây đợc phân loại dựa trên các tính trạng hình thái thì thuộc nhóm Indica Tác giả khẳng định RAPD là ph-

ơng pháp nhanh và hữu hiệu để phân loại nguồn gen lúa

Trong một nghiên cứu khác, tác giả (Virk và ctv., 1995) [118] cũng đã

sử dụng chỉ thị RAPD để nghiên cứu đa dạng di truyền lúa và xác định cácgiống trùng lặp với 47 mẫu của 44 giống (trong đó có 3 mẫu lặp lại tạo thành

3 cặp giống trùng lặp thực và 3 cặp giống khác nghi là trùng lặp) trong tập

đoàn nguồn gen lúa đang bảo quản tại Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế

Đầu tiên, tác giả sử dụng 12 mồi và thu đợc 63 băng, trong đó có 32băng đa hình Kết quả phân tích cho thấy cả 3 cặp trùng lặp thực và 2 cặp nghi

là trùng lặp đã nhóm lại với nhau thành từng cặp ở điểm tơng đồng 100%, còn

1 cặp của 2 giống nghi là trùng lặp thì tơng đồng ở 93%

Sau đó, tác giả sử dụng 20 mồi (trong đó có 3 mồi đã dùng ở trên và 17mồi khác) để nghiên cứu tiếp 3 cặp nghi là trùng lặp và 1 cặp trùng lặp thực sự(nh đã nêu ở trên) và thu đợc 77 băng ADN, trong đó có 25 băng đa hình Kếtquả cho thấy cặp trùng lặp thực và 2 cặp nghi trùng lặp hoàn toàn giống nhau,một cặp khác nhau ở 4 băng ADN và đó là cặp đã nêu ở trên, có mức độ tơng

đồng 93%

Cuối cùng tác giả kết luận rằng để tìm đợc tối thiểu một băng ADNkhác nhau giữa một cặp nghi ngờ trùng lặp thì phải sử dụng ít nhất 24 mồi

RAPD Trong số ba cặp nghi ngờ trùng lặp thì 2 cặp đợc xem là giống trùnglặp Việc xác định các giống trùng lặp trong tập đoàn có ý nghĩa lớn trongcông tác bảo tồn và đánh giá nguồn gen lúa

Olufowote và ctv (1997) [98] nghiên cứu biến động di truyền tronggiống của 71 giống lúa bằng cả hai loại chỉ thị SSR và RFLP Kết quả chothấy các giống lúa địa phơng có mức độ đa dạng, hỗn tạp và dị hợp tử cao hơncác giống lúa cải tiến Cả hai phơng pháp đều cho thấy số lợng các alen ở cácgiống lúa địa phơng cao hơn hẳn các giống lúa cải tiến Chỉ thị SSR có khảnăng phân biệt các cá thể có quan hệ di truyền gần gũi, đồng thời số lợng cácalen cao hơn chỉ thị AFLP Các tác giả cũng chỉ ra rằng chỉ cần chọn cẩn thận 4chỉ thị SSR là có thể nghiên cứu các alen dị hợp tử ở lúa

Natalya (2000) [93] đã sử dụng chỉ thị RFLP đánh giá đa dạng ditruyền của 342 giống lúa Việt Nam và nhận thấy rằng các giống lúa thu từ

miền Nam Việt Nam thuộc nhóm Indica và các giống lúa thu từ miền Bắc thì phần lớn thuộc nhóm Japonica và kết luận Việt Nam là một nớc có đa dạng di

truyền lúa thuộc vào loại cao nhất thế giới

Tác giả Xu (Xu và ctv., 2004) [124] sử dụng 113 chỉ thị RFLP và 60 chỉthị SSR để định lợng đa dạng alen của 125 giống lúa thu từ các Bang miền Tây

và miền Nam nớc Mỹ và 111 giống từ tập đoàn lúa Quốc tế đang bảo quản tạiIRRI Các tác giả nhận thấy cơ sở di truyền các giống lúa hiện có ở Mỹ hẹphơn nhiều so với các giống lúa từ tập đoàn lúa Quốc tế (56% SSR alen so với96% và 92% RFLP so với 99%) 31 trong số 236 giống lúa có số lợng các alencao (chiếm tới 95% số alen của RFLP và 74% số alen của SSR) có thể đợc sửdụng làm tập đoàn hạt nhân Kết quả cũng cho thấy chỉ thị SSR sử dụng hữuhiệu hơn RFLP cả về khả năng phát hiện các alen lẫn chi phí và

kỹ thuật

Tác giả Mahmoud nghiên cứu biến động và quan hệ di truyền của 7giống lúa bằng việc kết hợp của 8 mồi RAPD, 6 mồi SSR và 8 mồi AFLP chothấy mức độ đa hình của các mồi tơng ứng là 72,2%, 90% và 67,9% và khẳng

định các kỹ thuật nêu trên đều có thể áp dụng tốt cho nghiên cứu đa dạng ditruyền cây lúa (Mahmoud M Saker và ctv., 2005) [84]

Kết quả nghiên cứu đa dạng di truyền các giống lúa bằng chỉ thị SSRcủa tác giả Raj (Raj và ctv., 2006) [103] cho thấy hệ số đa dạng gen của cácchỉ thị SSR dao động từ 0 đến 0,830 và trong nghiên cứu của Jayamani(Jayamani và ctv., 2007) [69] dao động từ 0,179 đến 0,894

1.3.4 Nghiên cứu đa dạng di truyền lúa ở Việt Nam

Việt Nam đợc coi là một trong những trung tâm khởi nguyên của câylúa, tài nguyên di truyền lúa của nớc ta phong phú cả về số lợng và chất lợng

Từ xa xa, nhân dân ta đã biết mô tả hình thái các giống lúa và thời vụ gieotrồng Lê Quý Đôn đã mô tả tỉ mỉ và có nhận xét về tính cứng cây, chống đổ

và chiều cao cây, nhất là đối với những giống lúa chiêm “Lúa Sài Đờng, chiêm

Di cây nhỏ mà yếu, dễ đổ; lúa Tám trâu, lúa Bồ lộ, lúa Thạch, lúa Màng hai,lúa Bột cây cứng thẳng; đặc biệt lúa chiêm vàng và lúa Đăng sơn, cây cứngcao, bị ma gió không đỗ” (dẫn theo Bùi Huy Đáp, 2002) [5]

Nghiên cứu đa dạng di truyền và phân loại một cách hệ thống lúa trồng

ở Việt Nam còn hạn chế Tuy nhiên, trong những năm gần đây các nhà khoahọc đã quan tâm đến vấn đề đánh giá đa dạng tài nguyên lúa nớc ta

Theo Trần Văn Minh (2004) [12] các giống lúa thuộc loài phụ

Japonica có hạt ngắn, lá ngắn màu đậm và cứng, không có râu đầu hạt thóc,

bông ít phân nhánh, độ đóng hạt dày

Viện lúa Đồng bằng sông Cửu Long đã tiến hành đánh giá 24 tính trạngnông học của hơn 1.800 giống lúa và đã đánh giá khả năng chống chịu một sốloài sâu bệnh chính hại lúa, chống chịu với điều kiện bất thuận (dẫn theo Bùi Chí Bửu và ctv., 2001) [2]

Theo tác giả Lu Ngọc Trình ( 2007) [36], trong tổng số 6.083 giống lúa

đang bảo quản tại Ngân hàng gen cây trồng Quốc gia, Trung tâm Tài nguyênthực vật đã tiến hành đánh giá đầy đủ 60 tính trạng hình thái nông học của1.819 giống, đánh giá 40 - 50 tính trạng của 1.385 giống và từ 20 - 30 tínhtrạng của 2.066 giống

Lu Ngọc Trình (1995) [82] sử dụng chỉ thị isozyme để nghiên cứu đa dạng

di truyền của 643 giống lúa, trong đó có 464 giống từ miền Bắc Việt Nam Trong

số 454 giống lúa miền Bắc Việt Nam thì có 412 giống (89%) thuộc nhóm lúa

Indica, 44 giống (9,5%) thuộc nhóm lúa Japonica và 8 giống (1,5%) không phân

loại đợc (Bảng 1.4)

Kết quả nghiên cứu đa dạng di truyền của 101 giống lúa địa phơngbằng 9 locut thuộc của 5 enzymes thu từ huyện Nho Quan, Ninh Bình và

huyện Đà Bắc, Hoà Bình cho thấy 44 giống (chiếm 43,6%) thuộc lúa Indica

và 57 giống (56,4%) thuộc lúa Japonica (Trần Danh Sửu và ctv., 2004) [26].

Nguyen Van Tao (1999) [96] phân tích đa dạng di truyền 53 giống lúamiền Nam dựa trên 19 locut của 10 đẳng men cho thấy có 21 trờng hợp có sựbiến động di truyền trong giống

Luu Ngoc Trinh (1999) [83] đã sử dụng phơng pháp RAPD để nghiêncứu đa dạng di truyền nguồn gen lúa và thấy rằng trong số 29 giống lúa Nếp

địa phơng đại diện cho các vùng sinh thái khác nhau của Việt Nam có 20

giống (xấp xỉ 68,9%) là lúa Japonica Khi nghiên cứu đa dạng di truyền của

67 mẫu giống địa phơng đại diện cho lúa Việt Nam, tác giả nhận thấy lúa Nếp

và lúa tẻ trong nguồn gen lúa Việt Nam có sự đa dạng ngang nhau

Nguyễn Đức Thành và cộng tác viên (1999) [28] đã sử dụng 10 mồiRAPD, 50 cặp mồi SSR và 15 cặp mồi AFLP để nghiên cứu 72 giống lúa n-

ơng Kết quả cho thấy các giống lúa nơng có đa dạng di truyền cao và lànguồn vật liệu tốt cho công tác chọn giống

Bảng 1.4 Những giống lúa đại diện của Việt Nam đã đợc phân loại

dựa trên chỉ thị đẳng men

Vật liệu

Số mẫu giống trong các nhóm giống khác nhau Tổng số Nhóm I Nhóm

IV

Không xác định

Nguồn: Lu Ngọc Trình, 1995 [82]

Trong kết quả phân loại nhóm lúa của Lu Ngọc Trình cho thấy ở đồng

bằng sông Cửu Long không có lúa Japonica (Lu Ngọc Trình, 1995) [33]

Phạm Trung Nghĩa và cộng tác viên (1999) [101] khi so sánh phơngpháp phân tích khoảng cách di truyền bằng chỉ thị RAPD và phơng pháp phântích khoảng cách di truyền bằng các tính trạng hình thái của các giống lúa đãcho thấy kết quả của hai phơng pháp gần giống nhau, nhng chỉ thị RAPD rõràng và chính xác hơn

Bùi Chí Bửu và cộng tác viên (1999) [1] sử dụng 20 mồi RAPD để đánhgiá đa dạng di truyền 72 giống lúa địa phơng Trong 20 mồi thử nghiệm thuộcnhóm OPA kit, có 10 mồi cho kết quả tốt với 59 băng Kết quả có hai nhómchính và nhiều nhóm phụ đợc phân lập.

Trần Danh Sửu và cộng tác viên (2001) [24] sử dụng kỹ thuật RAPD đểnghiên cứu các giống lúa ở vùng Tây Bắc và Tây Nam nớc ta cho thấy hầu hết

các giống lúa ở vùng Tây Bắc thuộc loài phụ Japonica, còn các giống lúa nớc

ở Tây Nam nớc ta thuộc loại phụ Indica.

Tác giả Nguyễn Mạnh Cờng (2004) [4] sử dụng 4 chỉ thị SSR liên kếtvới gen kháng đạo ôn để đánh giá tính kháng đạo ôn ở 100 giống lúa mùa địa

phơng Kết quả cho thấy có 55 giống kháng bệnh liên kết với gen Pi-5(t) và gen Pi-3(t)

Các tác giả Đặng Quang Hào và cộng tác viên (2006) [9] sử dụng 5 chỉthị SSR để đánh giá bệnh bạc lá của 115 giống lúa địa phơng lúa địa phơng

Kết quả tìm ra 11 giống có gen Xa-4 và 12 giống có gen Xa-5

1.3.5 Tình hình nghiên cứu tài nguyên di truyền lúa thơm

1.3.5.1 Tình hình nghiên cứu tài nguyên di truyền lúa thơm trên thế giới

Các giống lúa thơm đang phổ biến hiện nay trên thế giới thuộc ba nhómtheo phân tích đẳng men của Glasmann Nhóm I bao gồm các giống lúa thơmKhao Dawk Mali và một số giống lúa thơm ở Trung Quốc, Việt Nam và Campuchia Nhóm V gồm các giống lúa thơm ở ấn Độ, trong đó có Basmati.Nhóm VI gồm các giống lúa thơm ở Indonesia, Philipin và Trung Quốc Cácgiống lúa thơm tìm thấy ở ý, Pháp và một số nơi khác có thể là từ các nớcchâu á (Apichat, 2007) [42]

Hơng thơm của các giống lúa thơm do hợp chất thơm pyroline tạo ra Theo phần lớn các nhà khoa học Trung Quốc và ấn Độ thì tínhtrạng hơng thơm do gen lặn điều khiển và không có ảnh hởng của tế bào chất.Nhiều tác giả khác đã nghiên cứu và đa ra nhiều kết luận về gen điều khiểntính trạng hơng thơm:

2-acetyl-1 Một gen lặn (Berner và Holf, 1986) [45]

- Hai gen lặn, một gen hoạt động yếu ức chế (tỷ lệ không thơm: thơm là 13:3

ở F2 (Tsuzuki, 1990) [115]

- Ba gen lặn (Nagaraju M, 1975) [90]

- Bốn gen lặn (Dhulappanavar, 1976) [58]

Ahn và cộng tác viên (1992) [40] đã áp dụng RFLP marker để nghiên

cứu gen điều khiển tính trạng hơng thơm cây lúa Đó là gen lặn, ký hiệu fgr,

định vị trên nhiễm thể số 8, liên kết chặt với marker RG28 Khoảng cách di

truyền giữa marker này và fgr là 4,5cM Nhiều tác giả cố gắng thiết kế mồi

của RG28 để ứng dụng trong kỹ thuật chọn lọc giống lúa thơm dựa trên chỉ thịphân tử

Jin và cộng tác viên (1996) [71] đã ứng dụng RAPD thành công để phát

hiện gen fgr.

Tác giả Tadashi và cộng tác viên (2004) [110] nghiên cứu ảnh hởng của

điều kiện canh tác đến hàm lợng 2-Acetyl-1-Pyrroline ở giống lúa thơm KhaoDawk Mali 105 cho thấy hàm lợng 2-Acetyl-1-Pyrroline ở vùng canh tác bằngnớc trời cao hơn vùng canh tác có tới tiêu Tác giả kết luận điều kiện khô hạn

có ảnh hởng lớn đến hàm lợng 2-Acetyl-1-Pyrroline, đặc biệt ở thời kỳ lúachín

Tác giả Ghose sử dụng kỹ thuật RAPD nghiên cứu đa dạng di truyềncủa 38 dòng lúa thơm Basmati và 2 dòng đối chứng Kết quả nghiên cứu chothấy các băng đa hình nằm trong khoảng từ 500kb đến 3.500kb và 38 dòng lúaBasmati chia thành hai nhóm Trong số 38 dòng lúa Basmati thì 8 dòng cóbiến động di truyền nhỏ nhất, số còn lại mức độ biến động tơng đối lớn(Ghose, 2005) [63]

Tác giả McCouch khi nghiên cứu quan hệ di truyền giữa 52 giống lúathơm Basmati và 17 giống lúa khác của ấn Độ bằng 30 chỉ thị SSR cho thấy

số alen phát hiện đợc dao động từ 3 đến 22 và chỉ số thông tin di truyền (PIC)dao động từ 0,2 đến 0,9 Trong số 30 chỉ thị SSR thì 20 chỉ thị phân biệt đợccác giống lúa cổ truyền Basmati, 8 chỉ thị SSR có thể phân biệt đợc các giốnglúa Basmati chất lợng cao với các giống Basmati cải tiến và các giống

không phải là Basmati (McCouch, 2005) [87]

Quan hệ di truyền giữa các giống lúa Basmati hạt ngắn và Basmati hạtdài cũng đợc tác giả Sujatha nghiên cứu bằng chỉ thị SSR Kết quả nghiên cứucủa 30 giống lúa thơm, bao gồm 22 giống lúa thơm hạt ngắn và 8 giốngBasmati dựa trên 6 chỉ thị SSR cho thấy 20 trong số 22 giống lúa thơm hạtngắn nằm cùng một nhóm lớn, 2 giống lúa thơm hạt ngắn còn lại nằm cùngnhau và tách riêng, 8 giống lúa Basmati nằm trong cùng một nhóm khác Tácgiả khẳng định chỉ thị phân tử cung cấp ớc lợng đa dạng di truyền chính xác

so với các chỉ thị hình thái Kết quả nghiên cứu giúp cho việc phân biệt vàchọn lọc các bố mẹ thích hợp trong công tác lai tạo giống lúa chất lợng(Sujatha, 2004) [109]

Do đời sống ngày càng đợc cải thiện nên nhu cầu về lúa chất lợng cao,

đặc biệt là lúa thơm ngày càng tăng nên việc chọn lọc, cải tiến nhằm tạo racác giống lúa thơm có năng suất và chất lợng đã đợc các nhà khoa học trên thếgiới đặc biệt quan tâm

Giống lúa thơm Basmati 370 lần đầu tiên đợc phát triển tại Kala ShahKaku năm 1933 bằng phơng pháp lọc thuần, giống lúa này đã đợc trồng rộngrãi ở cả ấn Độ và Pakistan cho đến tận ngày nay Sau đó nhiều giống mới đợctạo ra từ giống lúa Basmati nh Basmati Pak năm 1968; Basmati 198 năm 1972;

KS 282 năm 1982; Basmati 385 năm 1985 và Super Basmati năm 1996(Chaudhary RC, 2001) [50] ở ấn Độ trong khoảng thời gian từ 1969 đến

1996, khi mà giống lúa thơm Basmati 370 vẫn còn phổ biến thì đã có hơn 28giống lúa đợc tạo ra từ giống lúa này Tuy nhiên, chỉ có giống lúa thơmTaraori Basmati đáp ứng đợc các tiêu chuẩn xuất khẩu ở một số quốc giacạnh ấn Độ nh Bangladesh, Nepan, Sri Lanka lúa thơm không dùng để xuấtkhẩu mà chỉ tầng lớp thợng lu sử dụng (Kumar, 1996) [78]

Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế bắt đầu tiến hành phát triển lúa thơmBasmati năng suất cao vào đầu những năm 1970 Những cặp lai đầu tiên đợc

thực hiện giữa giống lúa Basmati 370 và các dòng lúa indica cải tiến có hàm

l-ợng amyloza trung bình và nhiệt độ hóa hồ trung bình Những dòng thấp cây

từ quần thể con lai đợc chọn lọc Những dòng này có mức độ hữu thụ khácnhau và dạng cây khác nhau Sau khi lai chéo các dòng này thu đợc các dạngcây và độ hữu thụ khác nhau Những cây có dạng đẹp và độ hữu thụ cao đợcchọn ra để phân tích hàm lợng amyloza, nhiệt độ hóa hồ, độ thơm Nhữngdòng có dạng cây xấu, độ hữu thụ thấp, chất lợng hạt kém và độ thơm thấp đ-

ợc loại bỏ qua các thế hệ Sau một số chu kỳ lai và chọn lọc những dòng códạng cây đẹp, thấp cây và đáp ứng đợc các đặc điểm về chất lợng nh Basmatithì đợc chọn lọc Những dòng này đợc khảo nghiệm tại IRRI, ấn Độ vàPakistan (Chaudhary, 2001) [50]

Song và cộng tác viên nghiên cứu hơng thơm lá lúa của con lai giữa lúathơm nhị bội thể và lúa không thơm tứ bội thể nhận thấy tỷ lệ giữa các câykhông hơng thơm và cây có hơng thơm là 35:1 ở thế hệ F1 và 3:1 ở thế hệ F2.Ren và cộng tác viên khi lai giữa dòng lúa thơm bất dục đực tế bào chất (dòngA) với dòng phục hồi không thơm (dòng R) thì thu đợc hạt không thơm ở thế

hệ F1, hạt ở F2 phân ly theo tỷ lệ không thơm và thơm là 15:1 Hạt thu đợc ởF1 và F2 đều có hơng thơm khi lai giữa bố và mẹ là những giống lúa thơm(dẫn theo Bùi Chí Bửu, 2001) [2]

1.3.5.2 Tình hình nghiên cứu tài nguyên di truyền lúa thơm ở Việt Nam

ở nớc ta, lúa đặc sản nói chung và lúa thơm nói riêng đã đợc nhân dân

ta gieo trồng từ hàng ngàn năm nay Thông qua quá trình chọn lọc tự nhiên vànhân tạo, ngày nay chúng ta có một tập đoàn các giống lúa thơm Các giốnglúa thơm cũng đã đợc Lê Quý Đôn đề cập đến, tuy nhiên ông cũng đã nhận

thấy tình trạng cùng một giống đã đợc gọi bằng những tên khác nhau ở các địaphơng hay ngợc lại, nhiều giống khác nhau lại đợc gọi bằng tên chung Ông

đã nhận thấy tình trạng phức tạp này khi viết “lúa Thông hay Gié sớm, Gié

đen, Gié sùng, cây nhỏ mà yếu Lúa Tám canh hay Tám quảng, cao cây, nhiềuhạt ” (dẫn theo Nguyễn Thị Quỳnh, 2004) [20]

Việc nghiên cứu các giống lúa thơm ở Việt Nam mặc dù còn gặp nhiềukhó khăn, tuy nhiên các nhà khoa học cũng đã có nhiều cố gắng và bớc đầu đã

có những thành công nhất định

Lu Ngọc Trình (1995) [82] sử dụng chỉ thị isozyme để nghiên cứu đa dạng

di truyền của 643 giống lúa ở miền bắc Việt Nam, trong đó có 37 giống lúa Thơm

Trong số 37 giống lúa thơm thì thấy 30 giống (81,1%) là lúa Indica, 5 giống (13,5%) là lúa Japonica và 2 giống (5,4%) không phân loại đợc

Kết quả Nghiên cứu đa dạng di truyền các giống lúa Tám đặc sản ở 10xã của 4 huyện thuộc tỉnh Nam Định là Hải Hậu, Giao Thuỷ, Xuân Trờng và

Mỹ Lộc trong các năm 1999 và 2000 cho thấy trong số 7 giống lúa Tám đang

đợc gieo trồng phổ biến (bao gồm Tám xoan, Tám ấp bẹ, Tám nghển, TámXuân Đài, Tám tiêu, Tám thơm, Tám cổ ngỗng) thì giống Tám Xoan có đadạng di truyền giống cao nhất Các giống có đa dạng thấp là Tám ấp bẹ vàTám Nghển, đây là những giống đang có nguy cơ bị sản xuất loại trừ (TrầnDanh Sửu, 2001) [25]

Tác giả Lê Xuân Đắc và các cộng tác viên (2003) [8] đã sử dụng 10

đoạn mồi RAPD để đánh giá đa dạng di truyền của 20 giống lúa Tám đang lugiữ tại Ngân hàng gen cây trồng Quốc gia Kết quả thu đợc tổng số 889 phân

đoạn ADN với kích thớc từ 0,46 kb đến 2,5 kb Hệ số tơng đồng di truyền giữacác lúa Tám lớn hơn 50% và cao nhất là 93% Kết quả phân tích chùm trên sơ

đồ hình cây thu đợc 2 nhóm chính và đặc biệt 2 giống có hệ số tơng đồng ditruyền sai khác nhiều nhất so với các giống khác là Tám nhỡ Bắc Ninh(GB0318) với sự sai khác là 0,35 (1-0,65), giống Tám nghệ hạt đỏ (GB0316)với sự sai khác là 0,34 (1-0,66) Trong 20 giống lúa Tám nghiên cứu thì 2giống Tám thơm Hà Đông (GB0310) và Tám xoan Hải Dơng (GB0311) tơng

đồng với nhau ở mức cao nhất là 0,93

Các nghiên cứu về lai tạo giống lúa có hơng thơm cũng đợc tiến hànhnhiều, nhng rất ít thành công so với việc khai thác tính trạng này từ giống lúa

cổ truyền nh Basmati (ấn Độ), Khao Dawk Mali (Thái Lan), Nàng thơm Chợ

Đào, Tám thơm (Việt Nam) Các phơng pháp chọn tạo giống lúa thơm baogồm nhập nội, lai tạo, đột biến gen, khai thác biến dị tế bào sôma đã đợc thựchiện tại nhiều cơ quan nghiên cứu nông nghiệp nh: Viện Khoa học kỹ thuật

nông nghiệp Việt Nam, Viện Lúa Đồng bằng Sông Cửu Long, Viện Di truyềnnông nghiệp, Viện Cây Lơng thực và thực phẩm, các trờng đại học Nôngnghiệp trong cả nớc (Lê Vĩnh Thảo, 2004) [30].

- Nhập nội giống

Trong những năm qua, chúng ta đã nhập nội khá nhiều các giống lúathơm, nhiều giống trong số đó đang đợc gieo trồng rộng rãi ở khắp nơi trongcả nớc (Bảng 1.5) (Lê Vĩnh Thảo, 2004) [30]

Bảng 1.5 Các giống lúa thơm nhập nội

1 Basmati 370, Basmati mutants ấn Độ

đến trung bình, cơm có hơng thơm Năng suất trồng ở Đồng bằng sông CửuLong có thể đạt 3-4 tấn/ha Giống này đợc công nhận là giống quốc gia năm 1994

Giống Basmati 370 của ấn Độ du nhập vào nớc ta đầu thập niên 1980,nhng phát triển không thành công do mất hơng thơm và năng suất thấp (1,0-1,5 tấn/ha) ở một số vùng miền Bắc Việt Nam, giống Basmati 370 vẫnduy trì đợc hơng thơm do nhiệt độ thấp Nhiều thể đột biến của Basmati cũng

đợc du nhập, có phẩm chất cơm mềm, ngon, nhng không có hơng thơm

Giống Jasmine 85 có nguồn gốc từ IR841, lai tạo tại IRRI, đây là giống lúathơm đầu tiên đợc lai tạo thành công từ tổ hợp lai Peta/Tai chung Native/KhaoDawk Mali 105 Tuy nhiên đây giống Jasmine 85 nhiễm nặng với các loại sâubệnh hại chính nh rầy nâu, bạc lá, đạo ôn, lùn xoắn lá Tại miền Nam,Jasmine 85 đợc trồng nhiều ở Long An và An Giang Gạo Jasmine mới thuhoạch rất dẻo và dính, nhng sau vài tháng tồn trữ, hàm lợng amyloza tăng lên,cơm trở nên mềm và ít dính Hơng thơm của Jasmine 85 rất nhẹ, chỉ thoangthoảng và duy trì trong mọi điều kiện canh tác ở Đồng bằng Sông Cửu Longhiện nay (Lê Vĩnh Thảo, 2004) [30].

ở Đồng bằng sông Hồng, các giống Bắc thơm 7, Chiêm quế hơng và Chi u

h-ơng đợc trồng trong vụ xuân muộn Giống VĐ 10, VĐ 20 và giống nếp thơmTK90 đợc trồng xuân chính vụ Giống Quá dạ hơng đợc trồng trong vụ hè thu

ở Đồng bằng sông Hồng và Duyên hải Trung bộ (Lê Vĩnh Thảo, 2004) [30]

- Chọn dòng thuần và phục tráng giống

Chọn dòng thuần các giống lúa cổ truyền đang đợc phổ biến hiện nay.Bên cạnh chọn dòng thuần, các phơng pháp phục tráng giống đã đợc thực hiện

đối với các giống lúa thơm chủ lực nh Tám Xuân Đài, Tám Xoan Thái Bình, Tám Xoan, do các cơ sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnhThái Bình, Nam Định, Hà Nam đề xuất Giống Nàng hơng và Nàng thơm Chợ

Đào cũng đợc tuyển chọn thông qua phơng pháp chọn dòng thuần để tìm racác dòng u việt ở miền Nam Một số kết quả chọn dòng giống lúa thơm ở ViệtNam đợc ghi ở Bảng 1.6 (Lê Vĩnh Thảo, 2004) [30]

Bảng 1.6 Kết quả chọn giống lúa thơm ở Việt Nam

4 Thơm sớm 1990 150-160 ngày, cao 125-140cm, hạt thon dài,

thơm và mềm cơm, thích nghi đất mặn, chua

5 Nàng thơm Nhà Bè 170-175 ngày, cao 140-160cm, hạt thon dài,

thơm và mềm cơm

6 Thơm Bình Chánh 1989 165-175 ngày, cao 130-150cm, hạt dài, thơm

nhẹ, thích nghi đất chua, mặn.

7 Nàng thơm Đức Hoà 170-175 ngày, cao 125-160cm, thơm nhẹ và

- Đột biến gen và biến dị tế bào sô ma

Chọn giống lúa thơm bằng phơng pháp đột biến gen đã đợc ứng dụngtrên giống Tám thơm và khai thác biến dị tế bào sôma trên giống Khao DawkMali 105 (KDML 105) (Lê Vĩnh Thảo, 2004) [30] (Bảng 1.7)

Bảng 1.7 Các dòng chọn lọc từ Khao Dawk Mali 105

thông qua khai thác biến dị tế bào sôma

(ngày)

Cao cây

(cm)

Dài hạt gạo

(mm)

Amyloza (%)

105- 140

Nguồn: Lê Vĩnh Thảo, 2004 [30]

Theo tác giả Thạch và công tác viên (Thach và ctv., 1999) [114] thìchọn giống đột biến và biến dị dòng sôma đợc áp dụng để phá vỡ tính cảmquang chu kỳ nhằm tăng tiềm năng năng suất, tuy nhiên các giống lúa đợc tạo

ra thì mất mùi thơm và thay đổi hàm lợng amyloza

Viện Lúa Đồng bằng Sông Cửu Long cũng đã tiến hành đột biến genbằng phơng pháp đồng vị phóng xạ trên giống Tám xoan (Nam Định) Kết quảghi nhận có hai dòng (Lê Vĩnh Thảo, 2004) [30]:

+ Tám xoan 1, không cảm quang, thời gian sinh trởng là 110 ngày,amyloza trung bình, năng suất 6 tấn/ha, nhng không thơm

+ Tám xoan 2, không cảm quang, thời gian sinh trởng là 130 ngày,amyloza trung bình, hơi thơm, năng suất 4 tấn/ha

Các giống lúa thơm cổ truyền kèm theo tính chống chịu điều kiện bấtlợi đợc ghi nhận là:

+ Chống chịu phèn: Thơm Bình Chánh, Nàng thơm Đức Hoà, KhaoDawk Mali 105

+ Chống chịu mặn: Nàng thơm Chợ Đào, Nàng hơng

Trong giai đoạn 2001-2005, Viện Cây Lơng thực và Cây Thực phẩm đãnhập nội và lai tạo đợc một số giống lúa thơm nh HT1, LT2, HT2 (Bảng1.8) Ngoài ra Viện cũng đã tiến hành phục tráng, sản xuất hạt giống siêunguyên chủng giống lúa Tám xoan cho các địa phơng (Tạ Minh Sơn và ctv.,2006) [23], dòng lúa tẻ thơm T10 ngắn ngày, năng suất cao 9 đạt 56,1 tạ/ha)(Nguyễn Thanh Tuyền và ctv., 2005) [39]

Bảng 1.8 Các giống lúa chất lợng đợc chọn tạo

trong giai đoạn 2001-2005

giảm đáng kể (khoảng 40-50%), đặc biệt số nhánh hữu hiệu tăng hơn, số lợnghạt chắc/bông khá cao, trọng lợng hạt tăng 35-55-60%, góp

nh sau: Trong thời gian hạt vào chắc, amyloza giảm khi nhiệt độ tăng đối với

nhóm Japonica, trái lại amyloza tăng khi nhiệt độ thấp hơn 29oC đối với

Indica Hàm lợng amyloza giảm nhẹ với việc bón phân đạm nuôi hạt Hàm

l-ợng amyloza cũng có thể tăng theo mức độ xay xát Hàm ll-ợng amyloza biếnthiên giữa các cây lúa trong cùng một giống ít hơn 2% (dẫn theo Lê VĩnhThảo, 2004) [30]

Khai thác u thế thông qua chọn lọc, bình tuyển các giống lúa thơm đặcsản (Nàng hơng, Nàng thơm Chợ Đào, Tám xoan) vẫn là phơng pháp chínhtrong sản xuất lúa thơm đặc sản của Việt Nam Tuy không thể cải thiện đợcnăng suất vốn rất thấp của giống lúa địa phơng, nhng đảm bảo đợc chất lợng,

độ đồng đều của sản phẩm trên thơng trờng gạo thơm

Có thể khẳng định rằng, nớc ta có tài nguyên lúa thơm đặc sản rất đadạng và phong phú, các loại lúa đặc sản luôn chiếm vị trí quan trọng trong đờisống kinh tế và văn hoá ẩm thực của đân tộc ta Khi đời sống kinh tế thay đổitheo chiều hớng tiến bộ thì nhu cầu về lúa gạo đặc sản càng cao Vì vậy, việctạo ra các giống lúa thơm đặc sản mới vừa hợp với khẩu vị của ngời tiêu dùngvừa cho năng suất cao, đồng thời chống chịu đợc nhiều loại sâu bệnh đang làthách thức lớn cho các nhà nghiên cứu

Việc đánh giá đa dạng di truyền tài nguyên lúa thơm đặc sản có ý nghĩaquan trọng trong công tác giống cây trồng, trớc hết phục cho bảo tồn và khaithác sử dụng nguồn tài nguyên này, đồng thời còn cung cấp các thông tin cógiá trị cho các nhà nghiên cứu và chọn tạo giống

Chơng 2 Vật liệu, nội dung và phơng pháp nghiên cứu 2.1 Vật liệu nghiên cứu

- 142 giống của tập đoàn lúa Tám đang lu giữ tại Ngân hàng gen câytrồng Quốc gia (Phụ lục 1)

- 180 dòng lúa Tám đợc tách ra từ các giống Tám tiêu, Tám xoan, Támthơm, Tám nghển, Tám cao cây, Tám cổ ngỗng thu từ 23 địa điểm của 4huyện thuộc tỉnh Nam Định (Phụ lục 2) Thu thập vật liệu tiến hành trong cácnăm 1998, 1999 và triển khai thí nghiệm đồng ruộng phục vụ cho Luận án từnăm 2002

- 10 dòng của giống lúa cải tiến Q5 đợc sử dụng làm đối chứng trongnghiên cứu biến động di truyền bên trong giống Một số tính trạng hình tháicủa 10 dòng lúa Q5 đợc trình bày ở Phụ lục 3

- Hai giống lúa đối chứng dùng trong phân tích ADN là Kasalath

(Indica) và Nipponbare (Japonica).

- Giống Tám xoan địa phơng đang trồng phổ biến tại huyện Hải Hậu,tỉnh Nam Định sử dụng làm đối chứng trong các thí nghiệm đồng ruộng

2.2 Nội dung nghiên cứu

2.2.1 Đánh giá đa dạng tài nguyên di truyền lúa Tám

2.2.1.1 Đánh giá sơ bộ một số tính trạng chính

2.2.1.2 Đánh giá đa dạng di truyền các giống lúa Tám có hơng thơm cao

- Đánh giá các tính trạng hình thái nông học

- Nghiên cứu đa dạng di truyền của các giống lúa Tám bằng chỉ thị SSR

- Phân loại dới loài các giống lúa Tám dựa trên ADN lục lạp

- So sánh kết quả đánh giá đa dạng di truyền thông qua các tính trạng

hình thái và các chỉ thị SSR của các giống lúa Tám

2.2.2 Nghiên cứu đa dạng di truyền bên trong giống các giống lúa Tám

2.2.2.1 Nghiên cứu đa dạng di truyền bên trong giống các giống lúa Támbằng chỉ thị RAPD

2.2.2.2 Đánh giá sơ bộ một số tính trạng hình thái số lợng của các dònglúa Tám

2.2.3 Khai thác, sử dụng đa dạng tài nguyên di truyền lúa Tám

2.2.3.1 Chọn lọc và đánh giá các dòng lúa Tám dựa trên phân tích ADN

và các tính trạng hình thái nông học

- Đánh giá các tính trạng hình thái nông học của các dòng lúa Tám đợcchọn lọc theo chỉ thị ADN

- Đánh giá các dòng lúa Tám vụ Mùa 2004

- Đánh giá các dòng lúa Tám triển vọng vụ Mùa năm 2005

2.2.3.2 Đánh giá các giống lúa Tám nhiều dòng

- Tạo các giống lúa Tám nhiều dòng

- Đánh giá các giống lúa Tám nhiều dòng

2.2.3.3 Đánh giá năng suất và phẩm chất các giống lúa Tám triển vọng

- Đánh giá năng suất các giống lúa Tám triển vọng vụ Mùa năm 2005

- Đánh giá năng suất và phẩm chất các giống lúa Tám triển vọng

+ Bón thúc đẻ nhánh 40% N và 50% K2O

+ Bón đón đòng 10% N và 50% K2O

- Mật độ: 20-23 khóm/m2

- Cách gieo cấy: Gieo theo hàng, cấy 1 dảnh đối với các thí nghiệm

đánh giá tập đoàn, bình tuyển giống và chọn lọc dòng, cấy 3 dảnh/khóm đốivới các thí nghiệm so sánh giống

- Các khâu kỹ thuật khác theo đại trà sản xuất

2.3.3 Các tính trạng theo dõi và đánh giá

Theo hớng dẫn của IRRI, 1996 [67], quá trình sinh trởng của cây lúa

đ-ợc chia thành 9 giai đoạn nh sau:

Giai đoạn 1: Nảy mầm Giai đoạn 4: Vơn lóng Giai đoạn 7: Chín sữaGiai đoạn 2: Mạ Giai đoạn 5: Làm đòng Giai đoạn 8: Vào chắc

Giai đoạn 3: Đẻ nhánh Giai đoạn 6: Trỗ bông Giai đoạn 9: Chín Các tính trạng theo dõi và đánh giá đợc thực hiện theo mẫu Mô tả, đánhgiá cây Lúa (IRRI, 1980) [66] và Hệ thống đánh giá tiêu chuẩn cây Lúa củaIRRI, 1996 [67] (Phụ lục 4).

2.3.4 Đánh giá mức độ sâu bệnh

Các loại sâu bệnh đánh giá theo thang điểm của Viện Nghiên cứu lúaQuốc tế (IRRI, 1996) [67] (Phụ lục 5)

2.3.5 Các đặc điểm sinh hoá

- Hơng thơm: Mỗi giống sử dụng 30 hạt gạo, ngâm vào 20 ml dung dịchKOH 0,1 N trong 5 phút ở nhiệt độ 50oC Sau đó xác định độ thơm bằng cảmquan

- Phân loài phụ Indica, Japonica: Mỗi giống lúa sử dụng 10 hạt thóc,

ngâm trong dung dịch 1,5% phenol (C6H6OH) trong 6 giờ Sau đó hong khô ởnhiệt độ 30oC trong hai ngày (48 giờ) để xác định sự bắt màu của hạt thóc

Những giống có hạt thóc chuyển sang màu nâu đỏ là lúa Indica, không chuyển màu là lúa Japonica.

- Độ phân huỷ kiềm: Đánh giá độ phân huỷ kiềm theo phơng pháp củaIRRI (1996) [67] 10 hạt gạo ngâm vào dung dịch 1,7% KOH trong 23 giờ ở

30oC Sau đó xác định thang điểm sau:

1 Hạt gạo không ảnh hởng nhng có màu phấn

Cao hoặc trung bình

4 Trơng lên, cổ hạt trơng hoàn toàn và rộng Trung bình Trung bình

5 Vỡ ra hoặc bị phân đoạn, cổ hạt trơng hoàn toàn

6 Tỏa lan và hoà trộn với cổ hạt Cao Thấp

- Hàm lợng amyloza: Đợc xác định theo tiêu chuẩn ngành 5716 - 1993(ISO 6647):

+ Trên 25%: Cao

+ Từ 20% đến 25%: Trung bình

+ Dới 20%: Thấp

- Chất lợng thóc gạo:

+ Tỷ lệ gạo xay: Tỷ lệ (%) gạo xay so với khối lợng thóc khô

+ Tỷ lệ gạo xát: Tỷ lệ (%) gạo xát trắng so với khối lợng thóc khô