Tổng quan về cây lúa

MỤC LỤC………………………………………………………...1LỜI MỞ ĐẦU…………………………………………………….2PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ CÂY LÚA………………………...21.1Giới thiệu về cây lúa……………………………………….................21.2Nguồn gốc cây lúa………………………………………………….....31.3Đặc điểm thực vật học..........................................................................41.4Phân loại………………………………………………………………41.5Đặc điểm cấu tạo…………………………………………………..….61.6Thời kì và giai đoạn phát triển của cây lúa…………………………...71.7Nhược điểm của các giống lúa mùa………………………………..…81.8Các đặc điểm của các giống năng suất cao cần có…………………....81.9Tiêu chuẩn chọn giống trồng ngoài sản xuất………………………....81.10Các chỉ tiêu đánh giá về năng suất và sinh trưởng…………………....9PHẦN 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP CỤ THỂ ĐỂ CẢI THIỆN GIỐNG LÚA……………...…………………………102.1Phương pháp tạo dòng thuần………………………………...………102.2Phương pháp lai……………………………………………..………152.3Phương pháp gây đột biến………………………………………...…162.4Phương pháp lai kết hợp nuôi cấy bao phấn……………………..….172.5Phương pháp chuyển đổi gen……………………………………..…18

MỤC LỤC

MỤC LỤC……… 1

LỜI MỞ ĐẦU……….2

PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ CÂY LÚA……… 2

1.1 Giới thiệu về cây lúa……… 2

1.2 Nguồn gốc cây lúa……… 3

1.3 Đặc điểm thực vật học 4

1.4 Phân loại………4

1.5 Đặc điểm cấu tạo……… ….6

1.6 Thời kì và giai đoạn phát triển của cây lúa……… 7

1.7 Nhược điểm của các giống lúa mùa……… …8

1.8 Các đặc điểm của các giống năng suất cao cần có……… 8

1.9 Tiêu chuẩn chọn giống trồng ngoài sản xuất……… 8

1.10 Các chỉ tiêu đánh giá về năng suất và sinh trưởng……… 9

PHẦN 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP CỤ THỂ ĐỂ CẢI THIỆN GIỐNG LÚA……… ………10

2.1 Phương pháp tạo dòng thuần……… ………10

2.2 Phương pháp lai……… ………15

2.3 Phương pháp gây đột biến……… …16

2.4 Phương pháp lai kết hợp nuôi cấy bao phấn……… ….17

2.5 Phương pháp chuyển đổi gen……… …18

LỜI MỞ ĐẦU

Nông nghiệp có vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế Việt Nam; Sản xuất lương thực

là ngành quan trọng nhất trong nông nghiệp,là giá đỡ của nền kinh tế Việt; Chiến lược

của ngành nông nghiệp cần phải “Phát triển sản xuất lúa gạo Việt Nam trở thành mặt hàng xuất khẩu mũi nhọn có hiệu quả và đảm bảo an ninh lương thực” Lúa là cây trồng

chủ lực có diện tích thu hoạch năm 2012 đạt 7,75 triệu ha với năng suất bình quân 5,63 tấn/ha, sản lượng 43,66 triệu tấn (GSO, 2013) Vấn đề chọn tạo giống, cải tiến giống lúa

là khâu trọng yếu, đột phá trong chuỗi liên kết nâng cao giá trị xuất khẩu gạo từ chọn tạo giống lúa, xây dựng quy trình kỹ thuật thâm canh đến xây dựng cánh đồng mẫu lớn, hệ thống khép kín nghiên cứu phát triển sản xuất chế biến kinh doanh lúa gạo xuất khẩu và tiêu thụ nội địa "Tái cơ cấu nông nghiệp phải dựa vào dân và hướng vào lợi ích của người nông dân, từ đó tạo ra sự gắn kết trong hợp tác kinh doanh và phát triển" Đó là khẳng định Bộ trưởng Bộ NNPTNT Cao Đức Phát tại Hội nghị tái cơ cấu ngành nông nghiệp theo hướng nâng cao giá trị gia tăng và phát triển bền vững vừa diễn ra ngày 27/9, tại Hà Nội, được đăng trên trang web Chính Phủ VGR News ngày 28 tháng 9 năm 2013

1.1 Giới thiệu về cây lúa

Họ (Family) : Poaceae/Gramineae (Hòa thảo)

Phân họ (Subfamily): Oryzoideae

Tộc (Tribe) : Oryzeae

Chi (Genus) : Oryza

Loài (species) : Oryza Sativar L

Hình 1.1 : Cây lúa

Cây lúa thích hợp sinh trưởng ở nơi đầm lầy, khí hậu nhiệt đới, chịu ảnh hưởng của khí hậu gió mùa Cây lúa được canh tác từ vĩ tuyến 40°phía nam bán cầu đến vĩ tuyến 53° của Bắc bán cầu, và được trồng từ mặt đất thấp hơn mặt nước biển cho đến độ cao 2000m trên măt biển

Trên thế giới có 20 loài lúa hoang và 2 loài lúa canh tác Những loài lúa hoang sống

rải rác nhiều nơi trên thế giới, gồm có: O alta, O australiensis, O barthii, O

brachyantha, O eichingeri, O glumaepatula, O grandiglumis, O granulata, O

latifolia, O.longiglumis, O longistaminata, O meridionalis, O meyeriana, O minuta, O nivara, O officinalis, O punctata, O redleyi, O rufipogon và O schlechteri Cây lúa

hiện tại được canh tác đại trà để cung cấp lương thực cho con người trên thế giới là

Oryza sativa L ở châu Á, có năng suất cao và được ưa chuộng Giống lúa Oryza

glaberrima Steud được canh tác ít hơn ở tây Châu Phi, có năng suất và chỉ số thu hoạch thấp hơn O Satva

1.2 Nguồn gốc cây lúa

Người ta cho rằng tổ tiên của chi lúa Ozyza là một loài cây hoang dại trên siêu lục đòa Gondwana cách nay ít nhất 130 triệu năm và phát tán rộng khắp các châu lục trong quá trình trôi dạt lục đòa Cây lúa trồng ngày nay là so sự tiến hóa liên tục của cây lúa dại dưới sự tác động của con người và thiên nhiên qua nhiều thiên niên kỷ Dưới tác động của môi trường khắc nghiệt như khô hạn hoặc nhiệt độ thay đổi quá lớn hàng năm, một số giống lúa dại cổ sơ đã tiến hoá dần dần để thích ứng với điều kiện phong thổ đòa phương Hiện nay đã có hai loài lúa đã được thuần hoá là lúa châu Á (Ozyza sativa) và lúa châu Phi (Ozyza glaberrima), trong đó lúa châu Á là giống lúa chính được gieo trồng làm cây lương thực trên khắp thế giới Hiện nay, sự tiến hoá của loài lúa vẫn tiếp tục nhờ sự thuần dưỡng và áp dụng những phương pháp lai tạo của con người

Hình 1.2: Sơ đồ tượng trưng cho tiến trình chuyên biệt của hai loại

lúa canh tác ( Khush, 1997)

Nguồn gốc chính xác của cây lúa trồng còn đang được tranh luận Hiện nay, các nhà khoa học chỉ căn cứ trên những di chỉ khảo cổ được tìm thấy để đònh thời gian xuất hiện của các tổ tiên của loài lúa trồng Hai nước có nhiều khảo cổ về khuynh hướng này là Nhật và Trung Quốc

Cây lúa xuất hiện ở Việt Nam từ 8000 – 10.000 năm trước Công Nguyên Một số nghiên cứu của các chuyên gia trên thế giới cho thấy Việt Nam có thể là một trong những trung tâm mà thuỷ tổ của cây lúa trồng xuất hiện trong thời nguyên thuỷ ở vùng Đông Nam Á

1.3 Đặc điểm thực vật học

Lúa là loài thực vật sống một năm, có thể cao tới 1 – 1,8m, với các lá mỏng, hẹp bản ( 2 – 2.5cm) và dài 50 – 100cm Các hoa nhỏ thụ phấn nhờ gió mọc thành những cụm hoa phân nhánh cong hay rủ xuống, dài 30 – 50cm Hạt thuộc loại quả thóc, dài 5 – 12mm, dày 2 – 3mm

Cây lúa rất thích hợp với vùng khí hậu nhiệt đới và chòu ảnh hưởng của khí hậu gió mùa Loại thảo mộc này có thể phát triển mạnh trong nhiều vùng sinh thái khác nhau, đặc biệt trong nước ngập, nước mặn, đất phèn mà nhiều loại hoa màu thực phẩm khác không thể sống được

1.4 Phân loại

1.4.1 Theo điều kiện sinh thái:

Kato (1930) chia lúa trồng thành 2 nhóm lớn là Japonica (lúa cánh) và Indica (lúa tiên)

khô và nở nhiều Cây phân bố ở các vùng vó độ thấp như Ấn Độ, Nam Trung Quốc, Việt Nam, Indonexia Cây có năng suất không cao

Lúa cánh: Cây thấp, lá to màu xanh đậm, bông chụm, hạt ngắn, vỏ trấu dày Gạo cho cơm dẻo và ít nở Cây phân bố ở các vùng vó độ cao như Nhật Bản, Triều Tiên, Bắc Trung Quốc, và một số nước Châu Âu Lúa cánh thích nghi với điều kiện thâm canh và cho năng suất cao

1.4.2 Theo thời gian sinh trưởng:

Căn cứ vào thời điểm gieo trồng hay thời gian từ khi thu hoạch có thể phân loại các giống lúa như sau:

Roxburg chia các giống lúa trồng ở Ấn Độ thành giống lúa chín sớm và giống lúa chín muộn

Watt thì chia thành lúa thu và lúa đông

Ở Việt nam thì chia thành lúa chim và lúa mùa

Các giống lúa lai ngắn ngày đang được lai tạo hay nhập khẩu để trồng tăng vụ, trái vụ,

và tăng năng suất lúa Các giống này phản ứng trung tính với ánh sáng nên trồng rộng rãi vào các vụ xuân, hè thu, đông xuân ở Nam Bộ

1.4.3 Theo điều kiện tưới và gieo cấy:

Quá trình thuần hóa cây lúa diễn ra trong thời gian dài, cây lúa thích nghi dần từ môi trường nước lên môi trường trên cạn Lúa cạn là lúa trồng tại các vùng đồi nương, không cần nước trên mặt đất Lúa có thể chịu nước sâu với mức ngập nước là 1m và cả giống lúa nổi chịu ngập đến 3 – 4m

1.4.4 Theo cấu tạo hạt:

1) Theo thành phần hóa học:

Lúa nếp có thành phần tinh bột chủ yếu là amylopectine (98%)

Lúa tẻ có tỷ lệ amylose từ 13 – 35%

2) Theo hình dạng hạt thóc:

Hạt rất dài : Chiều dài hạt trên 7,5 cm

Hạt dài : Chiều dài hạt từ 6,6cm – 7,5 cm

Hạt trung bình : Chiều dài hạt từ 5,5cm – 6,5 cm

Hạt ngắn : Chiều dài hạt ngắn hơn 5,5 cm

1.5 Đặc điểm cấu tạo

Hạt lúa là sản phẩm từ cây lúa sau quá trình sản xuất nông nghiệp, thường bao gồm những khâu chính như: làm đất, gieo hạt giống, ươm mạ, cấy, chăm bón, gặt, tuốt

Nhân của hạt lúa sau khi tách bỏ vỏ trấu và cám được gọi là gạo Gạo là một sản phẩm lương thực và chứa nhiều chất dinh dưỡng

Qúa trình sản xuất gạo từ thóc:

- Gạo lức (gạo lật): là loại gạo chỉ được loại bỏ vỏ trấu mà chưa qua quá trình chà trắng,

vì vậy gạo có màu nâu tạo lớp cám ở bên ngoài của hạt gạo, lớp cám này giàu khoáng và Vitamin, đặc biệt là Vitamin nhóm B

- Gạo xát (gạo giã): là loại gạo được loại bỏ cả phần vỏ trấu và lớp cám bằng cách đem giã hoặc xát gạo lật Đây là loại gạo ta thường dùng và chọn làm nguyên liệu để nấu cơm hoặc chế biến thành các sản phẩm từ gạo, bún, bánh tráng

- Gạo đồ: lúa sau khi hấp chín bằng hơi nước, sấy khô rồi mới đem đi xay xát Quá trình này có tác dụng làm cho hạt gạo được chắc và rời hơn khi xay xát

Cấu tạo hạt lúa gồm có ba phần chính: vỏ, nội nhũ và phôi

Bảng 1.1 Tỷ lệ các thành phần của hạt lúa

Tuy nhiên

tỷ lệ này không cố đònh mà thay đổi tuỳ theo giống, phụ thuộc nhiều vào điều kiện canh tác, thời tiết, thời điểm thu hoạch, độ chín của hạt…

Lúa thuộc nhóm hạt có vỏ trấu: lớp vỏ ngoài lớp vỏ hạt, vỏ quả còn có lớp vỏ trấu Lớp vỏ trấu này giúp tăng cường chức năng bảo vệ hạt của vỏ

1.6 Các thời kì và giai đoạn phát triển của cây lúa

Sơ đồ phát triển:

Nếu tính theo thời kỳ sinh trưởng thì cây lúa có 3 thời kỳ sinh trưởng chính:

• Thời kỳ sinh trưởng sinh dưỡng: tính từ lúc hạt thóc nảy mầm đến khi bắt đầu vào giai đoạn phân hoá hoa lúa (trên thực tế người ta tính từ khi gieo mạ, cấy lúa, cây lúa đẻ nhánh tới số nhánh tối đa)

• Thời kỳ sinh trưởng sinh thực: tính từ lúc bắt đầu phân hoá hoa lúa đến khi lúa trỗ bông và thụ tinh (bao gồm từ: làm đòng - phân hoá đòng, đến trỗ bông - bông lúa thoát khỏi lá đòng, nở hoa, tung phấn, thụ tinh

• Thời kỳ chín: sau khi thụ tinh, bông lúa bước vào kỳ chín, kết thúc thời kỳ này là bông lúa chín hoàn toàn, sau đó tiến hành thu hoạch hạt thóc

Nếu tính theo giai đoạn sinh trưởng thì cây lúa có 10 giai đoạn sinh trưởng:

1. Giai đoạn trương hạt

2. Giai đoạn hạt nảy mầm

3. Giai đoạn đẻ nhánh

4. Gian đoạn phát triển lóng thân

5. Giai đoạn phân hoá hoa

6. Giai đoạn trỗ bông

7. Giai đoạn nở hoa thụ phấn, thụ tinh

8. Giai đoạn hạt chín sữa

9. Giai đoạn hạt chín sáp

10.Giai đoạn hạt chín hoàn toàn.

1.7 Nhược điểm của các giống lúa mùa

-Có thời gian sinh trưởng dài (5-8 tháng), có tính cảm quang mạnh chỉ trồng được trong những tháng trong năm có thời gian chiếu sáng (ngày ngắn đêm dài) và mỗi năm chỉ sản xuất được một vụ (ra hoa trong điều kiện ngày ngắn như ở miền Nam sau ngày thu phân 23/9)

-Có thân cao (1,2-2 m), kiểu lá rũ, hiệu quả quang hợp kém, khi chín dể đổ ngã và cho năng suất thấp

-Phản ứng với phân bón hóa học kém, không thích nghi với điều kiện thâm canh tăng năng suất và trồng nhiều vụ trong năm (cây lúa không sử dụng nhiều phân bón hóa học)

- Khả năng chống chịu kém: khả năng chịu hạn, chịu ngập chịu mặn kém

1.8 Các đặc điểm của giống năng suất cao cần có

 Thấp cây (0.8-1.2m)

 Chống đổ tốt

 Khán sâu bệnh tốt

 Lá ngắn, mọc thẳng, góc độ lá nhỏ

 Lá đòng (cờ) cao hơn bông lúa.

 Đẻ nhánh khoẻ

 Thế cây đẹp

 Hệ số kinh tế lớn hơn 0.5

1.9 Tiêu chuẩn chọn giống trồng ngoài sản xuất

 Có khă năng cho năng suất cao

 Kháng sâu bệnh tốt

 Phẩm chất gạo phù hợp với người tiêu dùng

 Năng suất cao khi thâm canh

 Thích nghi rộng với các điều kiện khí hậu

 Thời gian sinh trưởng thích hợp

 Thích nghi với những loại đất đặc biệt của địa phương

1.10 Các chỉ tiêu đánh giá về năng suất, thời gian sinh trưởng

Năng suất

- Từ 1878 đến 1955: Năng suất lúa ghi được chỉ nằm trong khoảng 1,2 – 1,4t/ha

- Từ 1960 đến 1985: Năng suất lúa đạt 2,0 đến 2,8 t/ha

- Từ 1900 đến 1999: Năng suất lúa đạt từ 3,5t – 4,05 tấn 1 ha

- Từ 2000 đến 2010: Năng suất lúa đạt từ 4 lên 5 tấn 1 ha

Thời gian sinh trưởng

- Giống ngắn ngày: 90-120 ngày

- Giống trung ngày: 140-160 ngày

- Giống dài ngày: 180-200 ngày, thậm chí có giống đến 270 ngày

PHẦN 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP CỤ THỂ ĐỂ

CẢI TIẾN GIỐNG LÚA

2.1 Phương pháp chọn tạo dòng thuần

Đây là biện pháp kỹ thuật để duy trì, phục tráng và nhân giống lúa thuần, duy trì các gen, giống lúa quý

Giống lúa Nàng Hương, Nếp Thơm, Nàng Thơm Chợ Đào là giống lúa địa

phương được chọn lọc và duy trì từ lâu đời của nông dân Việt Nam Tuy nhiên qua thời gian sản xuất quá lâu trên đồng ruộng nông dân, hiện tượng thoái hóa, hiện tượng tiến hóa, hiện tượng chuyển dịch gen, và sự lẫn tạp vật lý đã làm giảm chất lượng các giống này, có nơi giống đã bị mất mùi thơm

2.1.1 Kỹ thuật sản xuất hạt giống siêu nguyên chủng

2.1.1.1 Kỹ thuật nhân từ hạt giống tác giả hoặc duy trì từ hạt giống siêu nguyên

chủng (Sơ đồ 1)

1) Vụ thứ nhất (Go)

- Đánh giá và chọn cá thể tại ruộng: Trên cơ sở bản mô tả giống của cơ quan khảo nghiệm hoặc của tác giả, người sản xuất giống phải căn cứ vào thực tế của địa phương để

bổ sung và hoàn thiện bảng các tính trạng đặc trưng của giống nêu ở phụ lục 1, làm cơ sở

để chọn lọc các cá thể

Gieo cấy hạt giống vật liệu trên ruộng có diện tích ít nhất 100m2 Khi bắt đầu đẻ nhánh, chọn ít nhất 200 cây điển hình và cắm que theo dõi Thường xuyên quan sát các tính trạng đặc trưng của từng cây để loại bỏ dần những cây có tính trạng không phù hợp, cây sinh trưởng kém, cây bị sâu bệnh hại hoặc chống chịu yếu

Trước khi thu hoạch 1 - 2 ngày, đánh giá lần cuối và tiếp tục loại bỏ cây không đạt yêu cầu, nhổ hoặc cắt sát gốc những cây đạt yêu cầu, đeo thẻ đánh số thứ tự để tiếp tục đánh giá trong phòng

- Cắt bông của các cá thể đạt yêu cầu ở vị trí dưới cổ bông khoảng 10cm, cho vào túi vải hoặc túi giấy riêng biệt, ghi mã số, phơi cả túi đến khô và bảo quản trong điều kiện an toàn để gieo trồng ở vụ tiếp theo

2) Vụ thứ hai ( G1)

Gieo riêng toàn bộ lượng hạt giống của các cá thể được chọn ở vụ thứ nhất và cấy mỗi dòng thành một ô, các ô tuần tự theo hàng ngang Chiều dài các ô phải bằng nhau, số hàng cây nhiều hay ít tuỳ thuộc vào số lượng mạ đã có, không được để đất trống trong ô

Vẽ sơ đồ ruộng giống và cắm thẻ đánh dấu ở đầu mỗi ô ngay sau khi cấy xong

Thường xuyên theo dõi từ lúc gieo, cấy đến thu hoạch, không được khử bỏ cây khác dạng, trừ trường hợp xác định được chính xác cây khác dạng là do lẫn cơ giới thì phải khử bỏ sớm trước khi trỗ Loại bỏ dòng có cây khác dạng, dòng sinh trưởng - phát triển kém do nhiễm sâu bệnh, bị ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh bất thuận hoặc do các nguyên nhân khác

Trước khi thu hoạch 1 - 2 ngày, đánh giá lần cuối các dòng được chọn và thu mỗi dòng

10 cây mẫu tại 2 điểm ngẫu nhiên bằng cách nhổ hoặc cắt sát gốc để đánh giá trong phòng, không lấy cây đầu hàng và cây ở hàng biên Loại bỏ các dòng có giá trị trung bình của bất cứ tính trạng số lượng nào nằm ngoài độ lệch chuẩn

Thu hoạch, phơi khô, làm sạch và tính năng suất cá thể (gam/cây) của từng dòng, tiếp tục loại bỏ các dòng có năng suất thấp và dòng có hạt gạo lật khác màu Đối với lúa thơm thì loại bỏ các dòng không có mùi thơm

Nếu số dòng đạt yêu cầu lớn hơn hoặc bằng 85% tổng số dòng G1 thì hỗn hạt của các dòng này thành lô hạt giống siêu nguyên chủng Sau khi hỗn, lấy mẫu gửi kiểm nghiệm, đóng bao và gắn tem nhãn theo quy định Bảo quản cẩn thận để sản xuất hạt giống

nguyên chủng ở vụ sau

Nếu số dòng đạt yêu cầu nhỏ hơn 85% tổng số dòng G1 thì tiếp tục đánh giá và nhân các dòng được chọn ở vụ thứ ba (G2)