Nghiên cứu và xác định độ thuần của các dòng đột biến lúa ưu việt thu được từ gây đột biến cảm ứng

Xuât phát từ tình hình thực tiễn, đồng thời góp phần bồ sung thêm giống cho địa phương tạo ra được giống lúa cho năng suất cao, chất lương tốt và chống chịu sâu bệnh cao, chúng tôi đã ti

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Cây lúa là cây có vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân Theo

thống kê của tố chức Nông - Lương của Liên Hiệp Quốc (FAO): Tính đến năm 2009 diện tích trồng lúa trên thế giới khoảng 152000 triệu ha phân bố ở khoảng 114 quốc gia trong đó Châu Á (90%), Châu Phi (5.9%), Châu Mỹ La

Tinh (4,1%) Hiện nay diện tích trồng lúa ở nước ta khoảng 4 triệu ha Lúa gạo là nguồn lương thực được tiêu thụ nhiều nhất trên thế giới và là nguồn lương thực quan trọng cho 3 tỷ người.[14]

Hiện nay dân số thế giới khoảng 7 tỷ người trong tương lai dân số thế

giới ngày càng tăng Dân số tăng như vậy thì việc xây dựng cơ sở hạ tầng, xây

dựng các khu công nghiệp khu dân cư đã thu hồi hàng trăm nghìn ha đất nông nghiệp.[14]

Ngoài ra, thế giới còn phải gánh chịu những biến đổi vê khí hậu toàn

cầu gây khô hạn, bão lụt, quá trinh sa mạc hóa va đô thị hóa làm giảm diện

tích đất nông nghiệp.[ 14]

Vi vay van dé an ninh lương thực đang là vấn đề cấp thiết được toàn xã

hội quan tâm, bởi loài người đang đứng trước hiểm họa thiếu lương thực trầm

trọng Theo dự đoán của các chuyên gia về dân số học, nếu dân số tiếp tục tăng trong vòng 20 năm tới thì sản lượng lúa phải tăng 80% mới đáp ứng cho nhu cầu sống của người dân.[ 13]

Ở Việt Nam, cây lúa là cây lương thực chủ yếu và có vai trò quan trọng trong ngành trồng trọt So với các nước trên thế giới, nhu cầu tiêu thụ lúa gạo của Việt Nam xếp thứ 5 ( sau Trung Quốc, Indonesia, Ấn Độ và Bangladesh )

ở mức 18,9 triệu tấn thóc/năm Với dân số 80 triệu người thì diện tích đất trồng lúa đứng vào hàng thứ 6 Nhờ áp dụng khoa học kỹ thuật vào công tác

chọn tạo giống lúa mà Việt Nam đã có bước nhảy vọt trong sản xuất lương

thực Từ một nước thiếu lương thực triỀn miên trong hàng thập kỷ, đến nay nhiều năm liền Việt Nam đã vươn lên đứng thứ 2 về xuất khẩu gạo, chỉ đứng sau Thái Lan Tuy nhiên, năng suất lúa bình quân ở nước ta vẫn còn thấp (bình quân chưa đạt 4,0 tắn/ha/vụ), phâm chất gạo nhìn chung chưa tốt, nhất

là các tỉnh phía Bắc Chất lượng gạo thương phẩm chưa đáp ứng được nhu cầu trong nước và quốc tế Thông thường gạo Việt Nam xuất khẩu luôn thấp hơn giá gạo của Thái Lan Nguyên nhân chủ yếu là do nhiều năm qua chúng

ta chưa chú trọng đến công tác tuyển chọn các giống lúa có chất lượng gạo thương phẩm tốt.[ 14]

Do vậy để đáp ứng các nhu cầu của con người, đám bảo an ninh lương

thực và phát triển nền kinh tế nông nghiệp thì việc nâng cao năng suất cây

trồng, chất lượng gạo là giải pháp hữu hiệu nhất Nhiệm vụ đặt ra cho các nhà khoa học và các nhà chọn giống là tạo ra các giống lúa có năng suất cao, phẩm chất tốt, phô thích ứng rộng, chống chịu sâu bệnh cao Xuât phát từ tình hình thực tiễn, đồng thời góp phần bồ sung thêm giống cho địa phương tạo ra được giống lúa cho năng suất cao, chất lương tốt và chống chịu sâu bệnh cao,

chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu và xác định độ thuần

của các dòng đột biến lúa wu việt thu được từ gây đột biến cảm ứng

2 Mục tiêu của đề tài

Tìm hiểu đánh giá khả năng phân ly ở thế hệ sau của các thể đột biến Tiến hành chọn lọc một số thể đột biến ưu việt (năng suất, chất lượng ) làm cơ sở đề tạo dòng

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

3.1 Ý nghĩa khoa học

Tìm hiểu khả năng thích ứng của cây trồng nói chung và của một số giống lúa nói riêng đối với các điều kiện ở mỗi vùng sinh thái

Áp dụng lý thuyết vào thực tiễn góp phần nâng cao kiến thức về sự thích ứng của sinh vật với vùng sinh thái, về mối quan hệ giữa năng suất cây trồng với điều kiện ngoại cảnh trong giảng dạy phần di truyền học nói chung

và phần đi truyền chọn giống nói riêng với vùng sinh thái, về mối quan hệ giữa năng suất cây trồng với điều kiện ngoại cảnh trong giảng dạy phần di

truyền học nói chung và phần di truyền chọn giống nói riêng

3.2 Ý nghĩa thực tiễn

Góp phần tạo nguồn vật liệu khởi đầu cho công tác chọn tạo giống mới

có năng suất cao, phẩm chất tốt Bồ sung thêm nguồn giống cho địa phương nhằm nâng cao sản lượng lương thực, tăng thu nhập mang lại hiệu quả kinh tế

cho người nông dân tại địa phương

CHƯƠNG I

TONG QUAN TAI LIEU VA CO SO KHOA HOC CUA DE TAI

1.1 Nguồn gốc của cây lúa trồng

Cây lúa trồng Oryza sativa L (2n = 24) là loài thân thảo sinh sống hàng năm Thời gian sinh trưởng của các giống dài ngắn khác nhau và nằm trong khoảng 60 — 250 ngày Về nguồn gốc cây lúa có nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu và đưa ra các ý kiến khác nhau:

+ Theo Candalle (1886) cây lúa có nguồn gốc từ Ấn Độ

+ Theo Roseleviez (1931) cây lúa có nguồn gốc từ Đông Nam Á, đặc

biệt từ Ấn Độ và Đông Dương

Về phương diện thực vật học, lúa trồng hiện nay là do lúa đại Oryza fatua thông qua quá trình chọn lọc nhân tạo lâu dài, Loài lúa dại này thường gặp ở Ấn Độ, Campuchia, Nam Việt Nam, vùng Đông Nam Trung Quốc, Thái Lan, Myanma Họ hàng của lúa trồng là các loài trong chi Oryza Người

ta đã khảo sát thấy có 22 loài trong chi Oryza với 22 hoặc 48 NST

Trong số 22 loài của chỉ Oryza chỉ có 2 loài là Oryza sativa va Orza glaberrima là lúa trồng nhưng loài Oryza glaberrima chỉ trồng trên một diện tích nhỏ.[Š]

1.2 Phân loại cây lúa

Cây lúa thuộc bộ Hòa thảo (Graminales), họ Hòa thảo (gramineae), chi Oryza.[10]

Chi Oryza hién nay duoc phan bố rộng trên thế giới Theo sự phân loại của viện nghiên cứu quốc tế IRRI (1963) chia chỉ Oryza làm 19 loài, có loài sống 1 năm có loài sống nhiều năm Trong số 19 loài có 2 loài lúa trồng đó là: Oryza sativa L được trồng phổ biến nhất ở trong tất cả các châu lục Oryza glaberrima được trồng ở một số nước châu phi

Việc phân loại Oryza sativa L có nhiều quan điểm khác nhau:

- Theo Kato (1931) chia Oryza sativa L thành 2 loại phụ:

+ Oryza sativa sub Sp Japonica Kato (loai phụ Nhật Bản)

+ Oryza sativa sub Sp Indica Kato (loai phu An D6).[5]

Theo Guotchin (1934 - 1943), trén quan điểm thực vật học phân loại thành 3 loại phụ: Indica, Javanica, Japonica Javanica là loại hình trung gian

Indica và Japonica nhưng gần Indica hơn

Ngoài ra, căn cứ theo mùa vụ gieo cấy trong năm chia làm lúa mùa và

lúa chiêm; theo điều kiện tưới nước và gieo cay chia làm lúa nước và lúa cạn;

theo thành phần tỉnh bột chia làm lúa nếp (glutinosa) và lúa tẻ (utilissma); theo hình dạng hạt chia làm hạt lúa dài và hạt lúa tròn.[ 5]

Ở Việt Nam cây lúa trồng ở khắp trong cả nước; đa số các giống lúa

trồng ở nước ta thuộc các giống lúa mùa nhiệt đới (loài phụ Indica), một số

trồng ở miền núi có tính trung gian giữa loài phu Indica và loài phụ Japonica 1.3 Giá trị kinh tế của cây lúa

Lúa là một trong ba cây lương thực chính trên thế giới: Lúa, lúa mỳ và ngô Khoảng 40% dân số thế giới coi lúa gạo là nguồn lương thực chính, 25%

sử dụng lúa gạo trên 1⁄2 khâu phần lương thực hàng ngày Như vậy lúa gạo có ảnh hưởng tới ít nhất của 65% dân só thế giới Qua đó ta có thể thấy được tầm quan trọng của cây lúa đến đời sống của người dân

Sản xuất lúa gạo trong vài thập kỷ gần đây đã có mức tăng trưởng đáng

kế Tuy tổng sản lượng của lúa tăng 70% trong 30 năm, nhưng do dân số tăng

nhanh nhất là các nước đang phát triển (Châu Á, Châu Phi, Châu Mỹ La

Tinh), láu đã đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong việc vấn đề lương

thực.[13]

Những năm gần đây, cùng với sự phát triển của sinh học các nhà khoa

học đã tạo ra những giống lúa tốt, có năng suất cao Nước ta đã có những

bước nhảy vọt trong sản xuất lúa gạo, đặc biệt là xuất khẩu gao đứng thứ 2 thế

giới (sau Thái Lan) hàng năm đã đóng góp một phần lớn vào tông thu nhập

quốc dân (GDP).[14]

Các sản phẩm của cây lúa có các chất dinh đưỡng (tinh bột, protein,

lipit, xenluloza, vitamin BI, B2, Bó, PP ) cần thiết cho đới sống của con

người, cho chăn nuôi và cho công nghiệp chế biến mang lại giá trị kinh tế to

lớn như:

- Gạo Còn chế biến làm nguyên liệu sản xuất rượu, bia

- Tấm: Sản xuất tỉnh bột, rượu cồn, vodka, axeton, phan min va thuốc chữa bệnh

- Cám: Dùng để sản xuất thức ăn gia súc, trong công nghệ dược sản xuất chữa bệnh tê phù Dầu cám có chất lượng cao dùng chữa bệnh, chế tạo sơn cao cấp, làm mỹ phẩm, chế xà phòng

- Trấu: Sản xuất nắm men làm thức ăn gia súc, sản xuất vật liệu đóng lót hàng, dòng làm độn chuồng làm phân bón có SiO, cao, làm chất đốt

- Rơm rạ: Với thành phần chủ yếu là xenluloza có thể sản xuất thành giấy, đồ gia dụng như dây thừng chão, mũ, dày dép Cũng có thể dùng rơm,

rạ để sản xuất thức ăn gia súc, trộn với cây họ đậu làm thức ăn ủ chua, sản xuất nắm rơm, độn chuồng, chất đốt

1.4 Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống lúa trên thế giới và Việt Nam 1.4.1 Tình hình nghiên cứu và chọn tạo giống lúa trên thế giới

Theo Chandler (1972), sau nhiều năm nghiên cứu ở viện nghiên cứu lúa quốc tế đã lai tạo thành công giống lúa nửa lùn Taichung Nativel có năng suất cao, giống này được gieo trồng ở rất nhiều nước, đến năm 1966 giống IR§ ra đời cho năng suất vượt hắn các giống khác.[6]

Theo IRRI sự hình thành năng xuất diễn ra trong mối quan hệ tác động qua lại giữa kiểu gen của cây trồng và môi trường mà cây sinh trưởng Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường tới tỉ lệ hạt lép lên cây lúa Shuichi

Yoshida kết luận: Nếu ở nhiệt độ vượt quá 35°C kéo dai hon 1h khi nở hoa

lam ty 1é hat lép cao.[11]

Tầm quan trọng của giống và sự đóng góp của nó vào việc tăng năng suất đã được nhiều nhà khoa học phân tích Theo Heaht, Capule.C (1986) năm 1980, tổng sản lượng lúa Châu Á tăng 117 triệu tấn so với năm 1965

Trong đó, phần đóng góp của giống mới là 27,3 triêu tấn chiếm 23,33%, phần

đóng góp của phân bón là 26,8%, phần đóng góp của tưới tiêu là 28,9% Qua đây thấy rằng, giống mới là một trong nhưng biện pháp có hiệu quả nhất về mặt kinh tế trong ngành sản xuất lúa gạo.[7]

Theo Yosida (1979) các giống lúa cây thân thấp và ngắn ngày là hướng chon tạo giống lúa mới trên thế giới, đặc điểm chính của bộ giống này:

- Chín sớm có tông tích ôn nhỏ hơn giống chín muộn

- Thân thấp chí chiều hướng đẻ nhiều nhánh hơn

- Thời gian dé phát triển 1 bông lúa ở giống lúa chín sớm ngắn hơn các

giống lúa chín muộn

- Giống chín sớm sử dụng nước có hiệu quả hơn các giống lúa chín

muộn

- Những giống có phán ứng đạm cao, lá thăng, ngắn, hẹp, đày, xanh

đậm, chiu thâm canh cao

- Giống có cây thân ngắn và cứng giúp cây lúa chống đồ tốt.[6]

Tại hội nghị di truyền quốc tế về cây lúa được tổ chức tại Bắc Kinh (Trung Quốc) năm 2002 nghiên cứu của Yang Huisc và cộng sự (2002) đề xuất 6 đặc điểm di truyền và sinh lý của giống lúa siêu cao sản là:

+ Các giống lúa cao sản phải có năng suất sắp xi 16.000 kg/ha/vu

+ Phải có nhiều gié trên bông, số gié cấp 1, cấp 2 nhiều dẫn đến mật độ

hạt cao

+ Năng suất của giống lúa siêu cao sản tăng tuyến tính với vật chất khô

+ Tổng giá trị vật chất khô của thân lá và sự tích lũy vật chất khô sau

khi trỗ bông có tương quan tương đương và rất chặt với năng suất hạt

+ Hầu hết các giống lúa siêu cao sản có khả năng đẻ nhánh vừa phải hoặc yếu nhưng tỷ lệ bông hữu hiệu cao

+ Giống phải có khả năng chống dé

- Các đặc điểm trên chỉ ra cho ta thấy: Kích thước cây giảm và sản

phẩm sinh khối cây cao là 2 yếu tô cực kỳ quan trọng dé đánh giá tiềm năng,

năng suất của các giống siêu cao sản và cũng là hướng chọn tạo giống mới

1.4.2 Tình hình nghiên cứu và chọn tạo giống lúa ớ Việt Nam

Theo Bùi Huy Đáp (1963) ở phía Bắc Việt Nam, các giống lúa trong

điều kiện thuận lợi có thời gian sinh trưởng từ 90 — 120 ngày (vụ mùa) nhưng trong điều kiện không thuận lợi chúng có thể kéo dài đến hơn 200 ngày (vụ

chiêm).[4]

Khi nghiên cứu ảnh hưởng của mùa vụ tới năng suất, vụ lúa mùa khô cho năng suất, Bùi Huy Đáp (1970) đã cho rằng: Mùa vụ có ảnh hưởng tới

năng suất, vụ lúa mùa khô cho năng suất cao hơn vụ lúa mùa mưa Vụ lúa

mùa khô có khả năng phản ứng đạm tốt hơn lúa mùa mưa.[4]

Bằng phương pháp xử lý đột biến (Nguyễn Minh Công, Trường Đại

Học Sư Phạm Hà Nội) đã chọn tạo thành công giống lúa Tám Thơm từ một số

giống lúa cảm quang chỉ cấy được vụ mùa ra giống lúa Tám mới cám ôn, cứng cây, lá dày hơn và cấy được 2 vụ trong năm mà vẫn giữ nguyên được phẩm chất.[3]

Theo Bùi Chí Bửu (2004) công tác chọn giống lúa chất lượng được chú

trọng và quan tâm ở đồng bằng Sông Cửu Long, hiện có tới 63 giống lúa được

gieo trồng đây là các giống địa phương, giống nhập nội và giống lai tạo, phố

biến là các giống OM 1490, OMCS 2000, VND95-20, OM 2517, IR 50404 [2]

Giai đoạn 2001 — 2005 đề tài “Nghiên cứu và phát triển một số giống

lúa đặc sản cho một vùng sinh thái Việt Nam” đã triển khai phục tráng 14

giống lúa đặc sản (nếp Trắng Bắc Ninh, Tám Ấp Bẹ Xuân Đài, Dự Hương ) đưa vào khảo nghiệm nhiều dòng giống triển vọng nhu: DS 101, MO 2514-

343, DS 20 Đặc biệt đã công nhận chính thức được các giống Nếp 97,OM

3536 va 3 gidng tam thoi la DS 20, DT 22, DS 101 Day là các giống lúa đặc sản Việt Nam việc phục tráng các giống lúa này đóng vai trò quan trọng trong

đa dạng cây lúa ở Việt Nam

Từ năm 2004, giống lúa nếp PD2 của T.S Đào Xuân Tân chọn tạo đã

được công nhận là giống tiến bộ kỹ thuật và từ năm 2003 — 2009 đã được gieo

trồng hơn I vạn hecta; Các giống lúa chất lượng cao như CL9, CL§ của các

tác giả T.S Nguyễn Như Toản và Hoàng Quang Minh đã được gieo trồng ở nhiều tỉnh đồng bằng trung du Bắc Bộ.[14]

1.5 Đặc điểm nông học, hình thái và hình dạng hạt gạo của cây lúa

1.5.1 Chiều cao cây

Chiều cao cây là một tính trang nông học quan trọng, liên quan đến tính

chống đồ và trực tiếp ảnh hưởng tới năng suất của cây lúa Nếu thân lúa quá cao cay dé bi dé do tác động của môi trường như gió mưa Thông thường lúa hay bị đổ vào thời kỳ vào chắc Nguyên nhân là do trọng lượng của bông lúa ngày càng tăng, thân lúa cao nên khả năng chống đỡ kém Dễ gây đồ làm giảm năng suất rõ rệt Đặc điểm trồng lúa nước ta là phân bố ở nhiều vùng kinh tế khác nhau (đồng bằng, trung du, miền núi) Do vậy trong công tác

chọn giống các nhà nghiên cứu hết sức quan tâm đến khả năng chịu đựng của cây lúa, đặc biệt là thời kỳ vào chắc và chín Tuy nhiên ở một số vùng ngập

úng thì chiều cao cây lại có lợi

Theo Chang (1964), chiều cao cây lúa được kiểm tra bởi một số gen tương tác theo kiểu cân bằng như D, Sm, md T và D Mức độ chi phối chiều

cao cây của chúng theo thu tự như D > Sm > dw > md Bên cạnh đó, gen at chế của T là I, nên cây có gen I-T sẽ có đạng lùn.[ 1 1]

Gen lặn đột biến lần đầu tiên được phát hiện ở giống lúa lùn Calrose 76

(một giống lúa đột biến từ giống lúa cao cây Calrose của bang Califonia — Mỹ) là sd;, tiếp theo là các alen của nó ở giống nửa lùn Deo — Geo — Woo — Gene (DGWSG), các công trình nghiên cứu sau đó tập trung phát hiện các gen

và các gen lùn của các giống lúa khác, xác định mỗi quan hệ của chúng với

sd,

Rutger và các cộng sự (1986) đã phát hiện ra một số gen không alen với

sd, như sd; (ở giống lúa CL — 11033) và sd (ở giống lúa CL — 1034) Cả hai giống này đều tao ra từ giống Calrose bằng chiếu xạ hạt giống Từ một giống lúa nửa lùn Nhật Bản, Rutger đã phát hiện ra một gen lặn đột biến (kí hiệu là eui) quy định kiểu hình cây cao Gen này làm tăng gấp đôi chiều dài long trên cùng một thân Các tác giả này cho biết, khi lai giữa 2 giống đột biến nửa lùn với nhau, con lai F đều có kiêu hình cây cao, ở F có hiện tượng phân ly theo

tỉ lệ 9 cao : 6 nửa lùn : I siêu lùn Hai gen đột bién sd, và sd„ đều có tác dụng

làm giảm chiều cao cay 30cm.[9]

Futshara (1986) khi nghiên cứu tính chất biểu hiện và bản chất di truyền của đạng đột biến lúa thực nghiệm từ giống Akibare (Nhật Bản) cho biết: Gen lùn đ-18" có khả năng tác động ngay khi hạt nảy mầm nhưng sau đó khoảng một đến hai ngày, nếu được sử lý bằng axit gibbereli thì sự sinh

trưởng của hạt mầm vẫn diễn ra bình thường như hạt giống gốc (Akibare)

Tác giả còn cho biết: Đa số các đột biến lùn từ giống lúa Akibare được kiểm tra bởi một gen đơn, còn dạng thấp hơn dạng gốc một chút thì được kiểm tra

bởi các gen lặn không hoàn toàn hoặc một phần Đặc biệt, các tác giả đã phát hiện được gen lùn d-50 ở một dòng đột biến từ giống lúa trên, sự biểu hiện của nó phụ thuộc vào nhiệt độ.[ I I ]

Từ nhiều nghiên cứu, Khush và Toennissen (1991) thống kê có hơn 50 gen liên quan đến tính trạng lùn hoặc rút ngắn bộ phận nào đó của cây lúa Hầu hết các gen liên quan đến tính lùn là gen lặn, chỉ có 2 gen trội là d-53

(DK-3) thuộc NST số 9, nhóm liên kết I1 và gen D-h phát hiện ở một dòng đột biến lùn từ giống Japonica Nhật Bản trừ NST số 7, các gen quy định tính

lùn nói trên phân bố ở 11 NST còn lại Mỗi kiểu gen cụ thê sẽ quy định hình

dạng lùn nhất định

Theo nghiên cứu của Đào Xuân Tân (1994) và Đỗ Hữu Ất (1997) trên

một số giống lúa nếp và lúa tẻ đặc sản (loại hình Indica cây cao) đều kết luận:

Đột biến lặn về chiều cao cây co thể xuất hiện theo hai hướng là dạng thấp hơn dạng gốc (lùn và nửa lùn) và cao hơn dạng gốc (tùy thuộc vào đặc điểm

của giống và liều lượng phóng xạ) Theo hai tác giả, tương tác cân bằng giữa hai locut I và T vốn có ở các giỗng lúa cổ truyền tạo nên sự ốn định của tính trang này Đột biến đã phá vỡ sự cân bằng giữa các locut D sẽ tạo ra các dòng đột biến có chiều cao cây khác nhau và khác với giống gốc.[7] [1]

Chang (1936), Khush và cộng sự (1991) cho biết: Khả năng đẻ nhánh của lúa liên quan trực tiếp đến sự tô hợp của các alen thuộc 3 locut “Ti-1, Ti-

2, Ti-3”, dé nhánh khỏe là tính trạng lặn và được kiểm soát bởi các alen: Ti,

Th, Ti3.[11]

Dao Xuan Tan (1994) va Dé Hitu At (1997), Nguyén Minh Céng va

cộng sự (2001) cho biết Những cây đồng hợp tử về các alen trội của các locut

“Ti-1, Ti-2, Ti-3” đẻ nhánh rất yếu hoặc không đẻ nhánh Tùy theo số cặp

alen có trong kiểu gen nhiều hay ít mà khả năng đẻ nhánh nhiều hay yếu Băng phương pháp chiếu xạ hạt giống, các tác giả trên đã thu được các đột biến làm tăng khả năng đẻ nhánh ở các mức độ khác nhau: Đẻ nhánh khỏe hay yếu từ các giống lúa đẻ nhánh trung bình Các đột biến này duy trì sang M; theo tỷ lệ phân ly của các phép lai đơn.[7] [1] [3]

1.5.3 Chiều dài, chiều rộng và góc lá đòng

Lá là trung tâm hoạt động sinh lý của cây lúa, đó là các trung tâm hoạt

động quang hợp, tích lũy chất khô, thoát hơi nước điều tiết nhiệt độ Với

chức năng trên lá lúa đóng vai trò quan trọng đối với quá trình sinh trưởng và

phát triển cũng như năng suất của cay lúa Trong đó, lá đòng là loại lá được

các nhà khoa học hết sức chú ý, quan tâm và là một trong những chỉ tiêu đánh giá hình thái của cây lúa

Theo Yuan Long Ping, yếu tố cần thiết để nâng cao năng suất cây lúa là nguồn và sức chứa Sức chứa là bông to, nguồn là lá Cần có sự cân đối giữa

nguồn và sức chứa tức là bông to hạt nhiều thì bộ lá phải lớn, lá dài, đứng và

rong.[9]

Trên một nhánh lúa các lá lúa ra kế tục nhau và được sắp xếp so le Số

lượng lá lúa trên thân chính tùy thuộc vào giống Giống có thời gian sinh trưởng đài thì có số lá nhiều và ngược lại Trong quá trình phát triển của cây lúa, lá được hình thành đầu tiên (sau lá mầm) là lá nguyên thủy, lá này không

có phiến lá mà chỉ có bẹ lá Lá được hình thành cuối cùng là lá đòng Trong cuộc sống của cây lúa lá thứ 2 từ trên xuống luôn luôn hoạt động mạnh nhất nên lá này được gọi là lá công năng Lá đòng là lá trên cùng vì vậy nó nhận

nhiều ánh sáng nhất Từ khi lúa trổ lá đòng hoạt động không kém lá công

năng, nhưng do ra sau trẻ hơn và ở phía trên nên có vai trò lớn nhất nuôi bông lúa

Mitra (1962) phân tích sự biểu hiện chiều dài, chiều rộng của phiến lá

lúa và cây lai F; thuộc tổ hợp lai giữa giống Charmock có phiến lá ngắn, rộng với giống lúa potani-23 cò phiến lá đài và hẹp Kết quả cho thấy, tất cả cây lai F¡ đều có phiến lá dài và rộng còn ở F¿ tăng tiến cả về chiều dài cũng như chiều rộng của lá Từ đó các tác giả kết luận: Chiều dài và chiều rộng của lá

được kiểm soát bởi những hệ thống di truyền khác nhau và mỗi tinh trạng được nhiều kiểu gen.[1 1]

Từ kết quả phép lai dialen giữa 7 giống lúa Kramer (1974) đã kết luận:

Tính trạng góc lá dòng và tính trạng góc lá công năng được kiểm soát bởi hai

hệ thong gen khác nhau Góc lá đòng rộng là trội hơn so với góc lá đòng hẹp, ngược lại lá công năng hẹp là trội hơn góc lá công năng rộng

Kikuchi và cộng sự (1978) đo chiều rộng lá đòng ở các cây F; thuộc tổ

hợp lai giữa giống lúa sasanisiki (lá hẹp) với giống lúa norin-mochi 4(lá rộng), kết quả cho thấy: Lá đòng ở F;¡ rộng hơn trung bình giữa hai bố mẹ

nhưng thiên về dạng lá có lá đòng rộng, ở F có hiện tượng phân ly tăng tiến theo hướng tăng chiều rộng phiến lá Từ đó tác giả đã kết luận: Phiến lá rộng

là trội không hoàn toàn Tính trạng chiều rộng của lá đòng được kiểm soát bởi nhiều gen.[11]

Murai và cộng sự (1987) sử dụng phương pháp phân tích dialen về chiều dài phiến lá (từ lá đòng đến lá thứ ba), chiều rộng lá đòng và góc lá dong cua các cây F¡ tạo ra từ phép lai diallen (không thuận nghịch) giữa 5 giống lúa ở Hocckaido Kết quả cho thấy ở mỗi tính trạng, phương sai do tác động cộng tính của các gen là lớn hơn phương sai do hiệu ứng trội Đối với lá

thứ 2 và lá thứ 3, nói chung phiến lá đài là trội vì hầu hết các cây F¡ đều có

giá trị trung bình lớn hơn trung bình giữa hai dạng bố mẹ Đối với chiều rộng

lá đòng thì ngược lại, phiến lá hẹp là trội vì F; là trội và F¡ nhỏ hơn trung bình

giữa hai bố mẹ Kết quả này ngược lại với kết quả của Kramer (1974) (phiến

lá rộng là trội không hoàn toàn).[ I 1]

1.5.4 Chiều dài bông và dạng bông

Bông lúa là kết quả của mọi hoạt động trong đời sống cây lúa, là bộ phân tạo ra hạt lúa — cơ quan duy trì nòi giống của cây lúa và tạo ra chu trình

mới trong quá trình tồn tại và phát triển của cây lúa Tùy từng giống mà bông lúa có chiều dài cũng như dạng bông khác nhau

Chiều dài bông liên quan đến sức chứa hạt cuả bông là yếu tố cấu thành

năng suất

Theo Vandertok J.e (1910), Jones (1982) và Ramiash (1930) khi lai

giữa giống lúa bông dài và bông ngắn cho thấy: Kiểu hình bông dài là trội hơn so với kiểu hình bông ngắn và phân ly theo kiểu gen đa phân Điều đó

chứng tỏ có nhiều gen chỉ phối tính trạng chiều dài bông.[ 1 I]

Siakudo (1958) cho biết, tính trạng chiều đài bông do 6 gen đa phân chỉ

phối nhưng chưa rõ các gen cụ thể, tính trạng này phụ thuộc rất nhiều vào

điều kiện môi trường.[1 1]

Theo Đào Xuân Tân (1994), đột biến lặn đã xuất hiện ở locut Lp (hay

Sp) da tao ra alen Lp (hay Sp), mo M, co dạng bông dài Lplp (hay Spsp) Tùy

theo sự có mặt của một trong hai cặp gen trên hoặc cả hai cặp mà ở M; xuất

hiện các thể đột biến có dạng bông ngắn khác nhau.[7]

Lưu ý rằng, chiều dài bông cần kết hợp hài hòa với chiều dài cô bông

Bông dài mà cổ bông quá dài thì dé gay Bong dài mà cô bông trỗ không thoát

(cổ bông không thoát khỏi bẹ lá đòng) thì tỉ lệ lép cao, giảm năng suất

Bông dài vừa, hạt xếp xít số gié nhiều là xu thế chung được nhiều nhà

giống lúa quan tâm

1.5.5 Kích thước và hình dạng hạt gạo

Chang (1964 — 1974) cho rằng, chiều dài hạt có hai hoặc nhiều gen xác định; còn chiều rộng do 3-5 gen kiểm soát.[ I 1]

Theo Trần Duy Quý (1986) hình dạng hạt ngắn, tròn là do các đột biến

trội, phân ly theo quy luật Menden trong phép lai đơn Đột biến này được

kiểm soát bởi gen trôi Kr thuộc NST số 8 (Jondon 1955-1956).[6]

Như vậy sự tổ hợp theo những cách thức khác nhau của các gen thuộc locut khác nhau biểu hiện tác động theo kiểu tác động cộng hoặc bù trừ lamcho độ dài hạt gạo ở các giống lúa không giống nhau

+ Trong 10 locut kiểm soát kích thước và hình đạng hạt gạo có 5 locut

chính thường gặp ở các giống lúa trồng hiện nay thuộc hai loại phụ Indica và Japonica Trong đó, locut Lk-F được nghiên cứu nhiều nhất, đây là locut rất

dễ bị đột biến và có tác động đa hiệu

+ Các alen đột biến làm thay đổi chiều dài hoặc hình dạng hạt gao phát sinh ở một số giống lúa, di truyền theo quy luật Menden trong phép lai đơn,

có quan hệ trội lặn hoàn toàn hoặc không hoàn toàn so với alen kiểu dai

CHƯƠNG 2

ĐÓI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN

CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của chúng tôi là 10 dòng đột biến từ các giống

lúa ưu việt trong tập đoàn các cá thể lúa đột biến thu được từ việc xử lý tia

gamma (nguon Co”) lên các giống gốc TDB06 và CL§8 ở thế hệ thứ 7 được chúng tôi đặt tên là: - T1, T2, T3, T4, T5 xuất phát từ giống gốc là TDB06

- XHó, XH7, XH8, XH9, XHI0 xuất phát từ giống gốc là CL8

TDB06 là giống thuần ngắn ngày, chất lượng cao có mùi thơm, được

tạo ra từ đột biến mô sẹo giống lúa Tám Hải Hậu bằng tia gamma năm 2006

và được gieo trồng khá phô biến ở nhiều nơi thuộc các tỉnh phía Bắc

CL§ là giống thuần ngắn ngày, không phản ứng với ánh sáng ngày ngắn, gieo cấy được 2 — 3 vụ/năm Thu được sau khi sử lý đột biến giống A20 tại viện di truyền nông nghiệp

2.2 Nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu các tiêu nông sinh học của các dòng lúa như:

- Tỷ lệ nảy mầm và khả năng sống sót

- Khả năng đẻ nhánh

- Chiều đài và chiều rộng lá đòng

- Thời gian sinh trưởng (TGST)

- Chiều dài bông

- Số bông/khóm

- Số hạt chắc/bông

- Khối lượng 1000 hạt và năng suất lý thuyết

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp thí nghiệm đồng ruộng

- Các dòng tuyển chọn đem ngâm ủ, cho nảy mầm, gieo từng lô theo phương pháp mạ sân

- Mạ đủ tuổi (3 — 4 lá thật) thì đem cấy (khoảng 3 tuần)

- Ruộng làm đất kỹ san phẳng chia 6 Latinh 10m7/16

- Hình thức cấy: 1 danh/khom, 40 khom/m’

- Chăm sóc theo thời vụ và quy trình chung

2.3.2 Phương pháp thu thập số liệu

Theo dõi, lấy số liệu về đặc điểm hình thái và yếu tố cấu thành năng

suất cảu các đòng nghiên cứu vào các thời điểm định kỳ trong quá trình phát triển của cây lúa như thời kỳ mạ, thời kỳ đẻ nhánh (sau khi cấy từ 30 — 35

ngày), làm đòng, trỗ bông, chín Mỗi dòng thu số liệu ngẫu nhiên với số cá

4) Chiều cao cây

Các yếu tố cầu thành năng suất gồm:

1) Chiều dài và chiều rộng lá đòng

2) Chiều dài bông

Công thức tính năng suất lý thuyết (NSLT):

NSLT = (số khóm/m?) x (số bông/khóm) x (số hạt chắc/bông) x Pa; x 10°

(tan/ha)

2.4 Địa điểm và thời gian nghiên cứu

2.4.1 Địa điểm nghiên cứu

- Tại đồng ruộng xã Cao Minh - Phúc Yên - Vĩnh Phúc

- Tại phòng thí nghiệm khoa Sinh - KTNN

2.4.2 Thời gian nghiên cứu

Tiến hành thực nghiệm vụ mùa năm 2010

CHƯƠNG 3

KET QUÁ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1 Khả năng sinh trưởng của các dòng

3.1.1 Tỷ lệ nắy mầm và khả năng sống sót

Đây là giai đoạn đầu tiên trong quá trình phát triển của cây lúa, là giai đoạn chuyền từ trạng thái ngủ, nghỉ sang trạng thái phát triển của hạt thóc

Giai đoạn này chịu sự chỉ phối của nhiều yếu tố ảnh hưởng như nhiệt độ, độ

ẩm, ánh sang Tỷ lệ nảy mầm phản ánh phẩm chất của từng dòng lúa Trong quá trình thực nghiệm, các dòng lúa thí nghiệm được ngâm ủ thành các lô

riêng biệt và trong điều kiện như nhau

Khả năng sống sót được xác định bằng tỷ lệ cây lúa còn sống và phát

triển tốt sau 30 — 35 ngày kể từ ngày cấy Lúc này cây lúa đang trong giai đoạn phát triển tương đối ổn định vì vậy kết quả thu được là đáng tin cậy Chi

số này nói lên phẩm chất của giống và khá năng thích nghỉ của giống với điều kiện đồng ruộng và chăm sóc ở địa phương Qua nghiên cứu ta thu được kết quả ở bang 3.1

Từ bảng số liệu ta có biểu đồ sau:

Tỷ lệ nảy mam và khả năng

1 T2 T3 14 Tô TDBO6 XH6 XHÍ XHB XH9 XHIỦ C8 Tan dong

Hinh 3.1 Ty lé nay mam và khả năng sống sót

Qua bảng số liệu và biêu đồ ta thấy rằng:

- Ty lệ nảy mầm của các dòng rất cao (từ 94,3 — 99%) chứng tỏ giống

có chất lượng tốt, có sức chống chịu cao, phù hợp với yếu tố tự nhiên ngoài đồng ruộng gieo trồng Các dòng xuất phát từ dòng gốc là TDB06 có tỷ lệ nảy

mầm cao nhất tiêu biểu là dòng TI đạt 98,5%

- Khả năng sống sót từ 96,2 — 99,4 (rất cao), chứng tỏ sức chống chịu

của giống với điều kiện môi trường, nối bật là các dòng T4 (99,3%) và XH10 (99,4%)

3.1.2 Khả năng đẻ nhánh

Sau khi cấy khoảng 30 - 35 ngày thì lúa bắt đầu đẻ nhánh Trong khoảng thời gian này những giống lúa ngắn ngày sẽ đẻ nhánh sớm hơn những

giống lúa dài ngày Khả năng đẻ nhánh sẽ làm cho số nhánh/khóm tăng nhiều

hay ít, từ đó sẽ ảnh hưởng tới số bông/khóm và ảnh hưởng tới năng suất của

mua vu