Khảo sát một số dòng lúa nhập nội từ tổ hợp lai IR64 x AZUCENA trong vụ mùa 2010 tại Gia Lâm – Hà Nội

Một số chỉ tiêu chất lượng hạt gạo của các dòng lúa mới nhập nộitriển vọng...57... Trước tình hình đó cây lúa đã và đang là đốitượng nghiên cứu của nhiều nhà khoa học nhằm tạo ra nhưng g

MỤC LỤC

PHẦN I: MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Tình hình sản xuất lúa trong và ngoài nước 3

2.1.1 Tình hình sản xuất lúa trên thế giới 3

2.1.2 Tình hình sản xuất và xuất khẩu lúa gạo trong nước 5

2.2 Nghiên cứu về nguồn gốc và phân loại lúa 6

2.2.1 Nghiên cứu về nguồn gốc cây lúa 6

2.2.2 Phân loại lúa 7

2.3 Nghiên cứu về đặc điểm của 2 loài phụ Japonica và Indica 8

2.4 Nghiên cứu về tính bất thụ giữa Japonica và Indica và biện pháp khắc phục 13

2.5.1 Bất thụ về di truyền học 14

2.5.2 Tính bất thụ về tế bào học 15

2.5.3 Tính bất thụ về sinh hoá học 15

2.5.4 Một số giải pháp 15

2.5 Đặc tính chống chịu độc tố sắt của cây lúa 16

2.6 Các nghiên cứu về con lai IR64 x AZUCENA 20

2.6.1 Đặc điểm của giống lúa IR64 và AZUCENA 20

2.6.2 Một số nghiên cứu về con lai của IR64 x AZUCENA 20

PHẦN III: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25

3.1 Nội dung nghiên cứu 25

3.2 Vật liệu, địa điểm, thời gian nghiên cứu 25

3.2.1.Vật liệu nghiên cứu 25

3.2.2 Địa điểm nghiên cứu 25

3.2.3.Thời gian nghiên cứu 25

3.3.Phương pháp nghiên cứu 25

3.3.1.Bố trí thí nghiệm 25

3.3.2.Phương pháp tiến hành thí nghiệm 25

3.3.2.1 Thời gian bố trí thí nghiệm 25

3.3.2.1 Quy trình thí nghiệm 26

3 4 Các chỉ tiêu theo dõi 26

3.4.1 Thời kì mạ 26

3.4.2 Các chỉ tiêu theo dõi trên ruộng cấy 26

3.4.3 Các chỉ tiêu sinh lý: 28

3.5 Phương pháp sử lý số liệu 29

PHẦN IV: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 30

4.1 Kết quả phân nhóm của tập đoàn dòng lúa mới nhập nội 30

4.2 Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng 32

4.3 Chiều cao cây của các dòng lúa mới nhập nội triển vọng tham gia thí nghiệm 35

4.4 Số nhánh và tốc độ đẻ nhánh của các dòng lúa mới nhập nội triển vọng 38

4.5 Số lá và tốc độ ra lá của các dòng lúa mới nhập nội triển vọng 40

4.6 Chỉ số SPAD của các dòng lúa mới nhập nội triển vọng 44

4.7 Một số đặc điểm về diện tích lá, độ dày lá và chỉ số diện tích lá của các đòng lúa mới nhập nội triển vọng 45

4.8 Một số đặc điểm về lá đòng của tập đoàn dòng lúa mới nhâp nội triển vọng 47

4.9 Một số tính trạng số lượng của các dòng lúa mới nhập nội triển vọng 49

4.10 Một số đặc điểm hình thái của các dòng lúa mới nhập nội triển vọng 50

4.11 Năng suất, các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng lúa mới nhập nội triển vọng 52

4.12 Năng suất tích lũy của tập đoàn dòng lúa mới nhập nội triển vọng 55

4.13 Đánh giá một số chỉ tiêu chất lượng hạt gạo 56

4.14 Tương quan giữa các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất thực thu của các dòng lúa mới nhập nội triển vọng 58

PHẦN V: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 60

5.1 Kết luận 60

5.2 Đề nghị 60

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian hoàn thành luận văn tốt nghiệp, ngoài sự cố gắng của bản thân tôi còn nhận được sự giúp đỡ tận tình của PGS.TS Phạm Văn Cường, Ths Nguyễn Thị Thúy Hạnh, và các thày cô trong bộ môn Cây lương thực khoa nông học

Trước tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Phạm Văn Cường, Ths Nguyễn Thị Thúy Hạnh đã tận tình giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này.

Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thày cô giáo, các anh chị, cô kỹ thuật viên trong bộ môn cây lương thực khoa Nông học- Trường đại học nông nghiệp Hà Nội.

Bên cạnh đó tôi còn nhận được sự giúp đỡ của toàn thể cán bộ công nhân viên nhà trường, đặc biệt là sự giúp đỡ, động viên của những người bạn, đã, đang học tập, nghiên cứu tại bộ môn Cây lương thực.

Qua đây tôi cũng gửi lời cảm ơn tới các bạn trong lớp KHCTA52, gia đình, bạn bè, nhà trường đã giúp đăox và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong quá trình thực hiện đề tài.

Đề tài của tôi chắc chắn còn nhiều thiếu sót, rất mọng nhận được ý kiến đóng góp của thày cô và bạn bè để đề tài được hoàn thiện hơn.

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Diện tích, năng suất, sản lượng lúa gạo ở Việt Nam 5Bảng 2.2: So sánh hình thái, sinh lý của các kiểu sinh thái địa lý thuộc hai loài

phụ Japonica và Indica (theo Genovera, 1996) 10

Bảng 2.3: Tiêu chuẩn đánh giá độ độc sắt (SES) (IRRI 1988) 19Bảng 2.4: Chỉ số điểm chống chịu và trọng lượng khô của chồi giảm tương đối(RSDW) với những marker loci tương ứng (Wu và cs.,1997) 22Bảng 2.5: Phân tích QTL theo phương pháp bản đồ ngắt quãng (Wu và cs.,1997) 23Bảng 4.1 Thời gian quan các giai đoạn sinh trưởng của các dòng lúa triển vọng 33Bảng 4.2 Chiều cao cây của các dòng lúa mới nhập nội triển vọng qua các lầntheo dõi 36Bảng 4.3 Tốc độ tăng trưởng chiều cao cây của các dòng lúa mới nhập nội triểnvọng tham gia thí nghiệm 37Bảng 4.4 Số nhánh của các dòng lúa mới nhập nội triển vọng qua các lần theo dõi 38Bảng 4.5 Tốc độ đẻ nhánh của các dòng lúa mới nhập nội triển vọng qua cáclần theo dõi 39Bảng 4.6 Số lá của các dòng lúa mới nhập nôi triển vọng qua các lần theo dõi 41Bảng 4.7 Tốc độ ra lá của các dòng lúa nhập nội triển vọng qua các lần theo dõi 43Bảng 4.8 chỉ số SPAD của các dòng lúa mới nhập nội triển vọng qua các lầntheo dõi 44Bảng 4.9 Diện tích lá, độ dày lá và chỉ số diện tích lá của các dòng lúa mớinhập nội triển vọng thời kỳ trỗ 46Bảng 4.10 Một số chỉ tiêu về lá đòng của tập đoàn dòng lúa mới nhập nội triểnvọng 47Bảng 4.11 Tính trạng số lượng của các dòng lúa mới nhập nội triển vọng 48Bảng 4.12 Một số đặc điểm hình thái của các dòng lúa mới nhập nội triển vọng 51Bảng 4.13 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng lúa mớinhập nội triển vọng 53Bảng 4.14 Năng suất sinh vật học và năng suất tích lũy của các dòng lúa mớinhập nội triển vọng tham gia thí nghiệm 55Bảng 4.15 Một số chỉ tiêu chất lượng hạt gạo của các dòng lúa mới nhập nộitriển vọng 57

DANH MỤC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ

Biểu đồ 4.1: Phân nhóm theo thời gian sinh trưởng của tập đoàn dòng lúa mớinhập nội tham gia thí nghiệm 30Biểu đồ 4.2: Phân nhóm theo chiều cao cây cuối cùng của tập đoàn dòng lúa mớinhập nội tham gia thí nghiệm 31Biểu 4.3: Phân nhóm theo số nhánh hữu hiệu của tập đoàn dòng lúa mới nhậpnội tham gia thí nghiệm 32

Đồ thị 4.1 Tương quan giữa các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cá thểcủa cá dòng lúa mới nhập nội triển vọng 58

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

STT Chữ viết tắt Nghĩa của từ viết tẳt

2 BILs Backross Inbred Line

3 CCCCC Chiều cao cây cuối cùng

4 CSSls Choromosome Segment Substitution Line

5 ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long

6 IRRI Viện nghiên cứu lúa

7 QTLs Quantitavie Traiti Locus

8 KL 1000 hạt Khối lượng 100 hạt

9 LAI Chỉ số diện tích lá

10 NST Nhiễm sắc thể

11 TGST Thời gian sinh trưởng

12 TSC Tuần sau cấy

13 RFLP marker Fragement Length Polymorphison markers

14 SPAD Hàm Lượng Chlorophyll

15 SLA Chỉ số dày lá

16 SLCC Số lá cuối cùng

17 SNHH Số nhánh hữu hiệu

19 WTO Tổ chức thương mại TG

20 FAO Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc

PHẦN I

MỞ ĐẦU1.1 Đặt vấn đề

Cây lúa Oryza sativa L là một trong những cây lương thực chính, cung

cấp lương thực cho hơn 65% dân số trên thế giới, có khả năng thích ứng rộngvới vùng trồng từ 530 vĩ Bắc đến 400 vĩ Nam Hiện nay hơn 100 nước trên thếgiới sản xuất lúa.Trong đó, châu Á là vùng sản xuất lúa gạo chủ yếu chiếm 90%

về sản lượng cũng như về diện tích, là nơi có nền nông nghiệp cổ xưa nhất gắnliền với canh tác lúa nước Từ bao đời nay cây lúa đã gắn liền với đời sống dântộc, với lịch sử dựng nước và giữ nước của nhân dân Việt Nam Cây lúa luôn làcây lương thực chiếm đa số trong sản xuất nông nghiệp và là nhân tố quan trọng

ổn định tình hình kinh tế, chính trị, văn hoá, xã hội của đất nước

Trong những thập kỷ qua loài người đang đứng trước nguy cơ bùng nổ vềdân số và theo FAO để đảm mức tiêu dùng lương thực ổn định, mức tăng sảnlượng hàng năm gấp hai lần so với mức tăng dân số Đến năm 2030 toàn thế giớiphải sản xuất lượng lúa gạo nhiều hơn khoảng 60% so với những năm gần đây

để đáp ứng nhu cầu tăng dân số Trước tình hình đó cây lúa đã và đang là đốitượng nghiên cứu của nhiều nhà khoa học nhằm tạo ra nhưng giống lúa đạtnăng suất cao, phẩm chất tốt, thời gian sinh trưởng ngắn, khả năng chống chịutốt với sự thay đổi của điều kiện môi trường Dòng nhập nội là nguồn vật liệuphong phú bổ sung vào nguồn gen mà chúng ta không có, từ những vật liệu nàycác nhà chọn tạo giống đã sử dụng để tạo ra nhiều giống lúa mới đáp ứng nhucầu của sản xuất Để sử dụng một cách có hiệu quả nguồn vật liệu này các nhàchọn giống phải nắm vững các đặc trưng, đặc tính của chúng trên cơ sở nghiêncứu phân loại một cách có hệ thống Một dòng lúa mới nhập nội cho dù nhằmmục đích làm nguồn vật liệu chọn tạo dòng, giống mới phục vụ cho công tác laitạo hay đưa vào sản xuất đại trà và được chấp nhận đều cần phải tiến hành khảosát, so sánh, thử nghiệm qua nhiều năm, và ở nhiều vùng sinh thái khác nhau

Để có được giống lúa mới nhà chọn giống có nhiều biện pháp thực hiệnnhư: lai tạo, xử lý đột biến, nuôi cấy bao phấn và nhập nội Trong đó phươngpháp nhập nội giống có thể rút ngắn được thời gian đưa một dòng vào thửnghiệm hay một giống mới và sản xuất trong vòng 1-2 năm Bên cạnh đó cácdòng nhập nội còn có thể cung cấp nguồn gen mới phong phú phục vụ cho côngtác cải tiến giống

Độc tố sắt trong đất trồng lúa có thể làm giảm nghiêm trọng năng suất hạt(Genon và cs (1994) ) Việc cải tiến giống lúa chống chịu với độ độc sắt đượcđặt ra cho việc nghiên cứu từ rất sớm Căn cứ vào điều tra DNA trên bố mẹ vàonăm 1995 tại IRRI, người ta ghi nhận IR64 (indica) là giống nhiễm, vàAZUCENA (Japonica) là giống chống chịu tốt với độc tố sắt bằng phương phápmaker phân tử người ta xác định được các gen chống chịu với độc tố sắt từ tổhợp lai IR64 x Azucena

Xuất phát từ yêu cầu đặt ra và đặc điểm của biện pháp chọn tạo giốngbằng con đường nhập nội và để đánh giá tiềm năng năng suất, chất lượng và khảnăng chống chịu của các dòng lúa nhập nội đó, chúng tôi tiến hành thực hiện đề

tài “Khảo sát một số dòng lúa nhập nội từ tổ hợp lai IR64 x AZUCENA

trong vụ mùa 2010 tại Gia Lâm – Hà Nội”.

1.2 Mục tiêu nghiên cứu.

 Đánh giá các đặc điểm sinh trưởng, phát triển, đặc tính nông sinh học,đặc điểm hình thái của các dòng lúa mới nhập nội

 Đánh giá năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất

 Chọn lọc dòng ưu tú từ tổ hợp lai IR64 x AZUCENA có triển vọng vềnăng suất, khả năng chống chịu và thời gian sinh trưởng

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU2.1 Tình hình sản xuất lúa trong và ngoài nước

2.1.1 Tình hình sản xuất lúa trên thế giới

Lúa là cây lương thực chính cung cấp hơn 50% tổng lương thực được tiêuthụ cho toàn nhân lọai Xét về mức tiêu dùng thì lúa là cây lương thực được conngười tiêu thụ nhiều nhất (chiếm 85% tổng sản lượng sản xuất ra ), sau đó là lúa

mỳ ( chiếm 60% ), và ngô (chiếm 25 % ).Ngoài hạt gạo bộ phận chính làmlương thực thì lúa còn có các sản phẩm phụ như tấm, cám, trấu, rơm rạ, cũngđược con người sử dụng phục vụ cho nhu cầu cần thiết khác nhau Lúa gạo cungcấp tinh bột, protein, lipit, vitamin và các chất khoáng cần thiết khác cho cơ thểcon người, đặc biệt là các vitamin B

Theo FAO (2006) toàn thế giới có 114 nước trồng lúa và phân bố ở cácChâu lục : châu Phi có 41 nước trồng lúa, châu Á 30 nước, Bắc Trung Mỹ 14nước, Nam Mỹ 13 nước, châu Âu 11 nước, châu Đại Dương 5 nước Diện tíchlúa biến động và đạt khoảng 152,000 triệu ha, năng suất trung bình sấp xỉ 4,0tấn / ha Ấn độ là nước có diện tích trồng lúa cao nhất: 44,790 triệu ha, Jamaica

là nước có diện tích trồng lúa thấp nhất 24 ha Năng suất lúa cao nhất đạt 94,5tạ/ ha tại Austraylia và thấp nhất là 9 tạ/ ha tại Irac

Về sản lượng, trong những năm gần đây sản xuất lúa gạo của thế giới tăngnhanh: năm 1960 sản xuất 200 triệu tấn gạo, thì năm 2004 là 600 triệu tấn, năm

2005 là 700 triệu ( FAO, 2005)

Ứng dụng kỹ thuật vào sản suất nông nghiệp, năng suất lúa luôn được cảithiện : Năm 1960, năng suất lúa bình quân trên thế giới là 1,04 tấn/ha, đến 2008,năng suất lúa thế giới bình quân đạt 4,25 tấn/ha Năm 2008, nước sản xuất lúađạt năng suất cao nhất là Uruguay 8,01 tấn/ha, kế đến là Mỹ: 7,68 tấn/ha vàPeru: 7,36 tấn/ha Trong khi đó nước có sản lượng cao nhất là Trung Quốc, năng

suất chỉ đạt 6,61 tấn/ha và Việt Nam sản lượng đứng thứ năm, năng suất đạt4,88 tấn/ha Nếu năng suất lúa Việt Nam phấn đấu bằng với Uruguay thì sảnlượng sẽ tăng gần gấp đôi hiện nay.

Theo dự báo của Ban Nghiên cứu Kinh tế-Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ, tronggiai đoạn 2007-2017, các nước sản xuất gạo ở châu Á sẽ tiếp tục là nguồn xuấtkhẩu gạo chính của thế giới, bao gồm Thái Lan, Việt Nam, Ấn Độ Riêng xuấtkhẩu gạo của hai nước Thái Lan và Việt Nam sẽ chiếm khoảng nửa tổng lượnggạo xuất khẩu của thế giới Một số nước khác cũng sẽ đóng góp giúp tăng sảnlượng gạo thế giới như: Ấn Độ, các tiểu vùng Sahara Châu Phi, Bangladesh,Philippines, Brazil

Về nhập khẩu, trên thế giới có đến 27 nước thường xuyên nhập khẩu gạo

từ 100000 tấn / năm trở lên, trong đó có 5 nước phải thường xuyên nhập khẩuvới số lượng trên 1 triệu tấn/ năm Một số nước sản xuất lúa gạo lớn nhất trênthế giới xong do năng suất thấp hoặc dân số đông nên vẫn phải nhập một sốlượng gạo lớn như Indonesia, Philippin, Bangladesh, Brazil Thị trường nhập khẩuchính tập trung ở Đông Nam Á ( Indonesia,Philippin, Malaysia ), Trung Đông( Iran, Irac, Ả Rập xê Út, Siri…) và châu Phi ( Nigieria, Senegan, Nam Phi )

2.1.2 Tình hình sản xuất và xuất khẩu lúa gạo trong nước

Việt Nam là nước có truyền thống trồng lúa Nền văn minh lúa nước cótrên 4.000 năm lịch sử Lúa gạo cung cấp nguồn lương thực cơ bản, tạo việc làmcho hàng triệu người, đóng vai trò quan trọng trong đời sống kinh tế, xã hội.chính trị trong lịch sử phát triển đât nước Việt Nam Cây lúa chiếm trên 50%diện tích đất nông nghiệp và trên 60% tổng diện tích gieo trồng hàng năm,khoảng trên 80% hộ gia đình nông thôn trong cả nước tham gia vào sản xuất lúagạo Năm 2005 sản lượng lúa tăng lên 35 triệu tấn , đến năm 2009 theo thống kê

sơ bọ của tổng cục thống kê sản lượng lúa là 38,9 triệu tấn Năng suất tăngnhanh từ 4,2 triệu tấn năm 2000 lên 5,2 triệu tấn năm 2008

Năm 2006 diện tích trồng lúa của cả nước đạt từ 7,32 triệu ha với năng suấttrung bình 4,9 tấn / ha, sản lượng dao động khoảng 35,85 triệu tấn / năm Xuất khẩu

ổn định từ 2,5 triệu tấn đến 4 triệu tấn gạo/ năm Trong giai đoạn tới, diện tích trồnglúa sẽ duy trì 7,0 triệu phấn đấu năng suất trung bình 5 tấn/ha Sản lượng lương thực

35 triệu tấn và xuất khẩu ổn định ở mức 3,5 – 4 triệu tấn gạo chất lượng cao

Bảng 2.1: Diện tích, năng suất, sản lượng lúa gạo ở Việt Nam

(triệu ha )

Sản lượng (triệu tấn)

Năng suất (tấn/ha)

lên 232 USD / tấn, năm 2005 tăng lên 275 USD/ tấn và đến năm 2007 tăng lên

365 USD / tấn, nên trong năm 2007 Việt Nam đã thu về 1,7 tỷ USD từ việc xuấtkhẩu 4,53 tấn gạo, đây cũng là năm cao nhất trong vong 17 năm liền xuất khẩugạo của Việt Nam

Việt Nam đã ra nhập WTO, đây là cơ hội lớn tạo điều kiện thuận lợi cholúa gạo tham gia bình đẳng vào thị trường thương mại nông sản thế giới Tuychúng ta đang có nhiều thuận lợi: chính sách, lao động , điều kiện tự nhiên, khoahọc kỹ thuật, … nhưng bên cạnh đó cũng có nhiều thách thức lớn : Quá trình đôthị hóa tăng, diện tích đất nông nghiệp ngày càng thu hẹp, diện tích sản xuấtmanh mún, nhỏ hẹp khó áp dụng cơ giới hóa, dịch hại mới phát sinh là giảmnăng suất lúa, hơn nữa việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật ngày càng tăng làmgiảm nghiêm trọng đến chất lượng gạo Do đó để ngành sản xuất lúa gạo của cảnước ta phát triển hiệu quả và bền vững việc liên kết 4 nhà ( nhà nước, nhànông, nhà khoa học, nhà doanh nghiệp ) cần được thực hiện một cách sâu rộngtrên khắp cả nước

2.2 Nghiên cứu về nguồn gốc và phân loại lúa.

2.2.1 Nghiên cứu về nguồn gốc cây lúa

Nhiều kết quả nghiên cứu gần đây nhất thấy rằng: lúa trồng châu Á

(Oryza Sativa L.) xuất hiện cách đây 8.000 năm (Lu BR và cs, 1996)

Căn cứ vào các tài liệu khảo cổ ở Trung Quốc, Ấn Độ, Việt Nam… câylúa đã có mặt từ 3000 – 2000 năm trước công nguyên (TCN)

Tổ tiên trực tiếp của lúa trồng châu Á là (Oryza Sativa) vẫn chưa được kết

luận chắc chắn Một số tác giả: Sampath và Rao (1951), Sampath vàGovidaswami (1958), Oka (1974) cho rằng (Oryza Sativa) có nguồn gốc từ lúa

dại lâu năm (O.rufipogon) Nhiều tác giả khác như Chatterjee (1951), Chang (1976) lại tin rằng (O.sativa)được tiến hoá từ lúa dại hàng năm (O nivara)

O sativa

O.rufipogon Kiểu trung gian O.nivara

Lúa trồng và các kiểu cỏ dại

Lúa trồng châu Á (O sativa) có nguồn gốc xuất sứ từ Trung Quốc (Ting,

1993) và Ấn Độ (Sampath và Rao, 1951) Theo tuyên bố của Chang (1976) thì

(O sativa) xuất hiện đầu tiên trên một vùng rộng lớn từ lưu vực sông Ganges

dưới chân núi Hymalaya qua Mganma, bắc Thái Lan, Lào đến bắc Việt Nam vànam Trung Quốc Từ hai trung tâm khởi nguyên là Ấn Độ và Trung Quốc, câylúa được phát triển về cả 2 hưởng Đông và Tây.Theo hướng đông, đầu thế kỷ XIcây lúa từ Ấn Độ được đưa vào Inđônêxia đầu tiên ở đảo Java Cho đến nay câylúa đã có mặt trên tất cả các châu lục gồm các nước nhiệt đới, Á nhiệt đới vàmột số nước ôn đới

Tại Việt Nam, kết quả khảo sát nguồn gen cây lúa nước những năm gầnđây tìm thấy 5 loài lúa dại mọc nhiều ở vùng Tây Bắc, Nam Trung Bộ, ĐBSCL,

Tây Nguyên là các loài (O.granulata, O.ridleyi, O.rufipogon)

2.2.2 Phân loại lúa

Lúa trồng (O sativa L.) thuộc họ hoà thảo (Graminae), tộc (Ordines), có

bộ NST 2n = 24 Nhiều công trình nghiên cứu cho đến nây thống nhất rằng: chỉ

có 2 vùng trên thế giới lá châu Á và châu Phi biết thuần dưỡng từ lúa dại thành

lúa trồng cách đây hàng vạn năm, đó lá 2 loài lúa trồng (O sativa L.) châu Á và (O glaberrina) được trồng ở phí tây châu Phi

Kato (1930) đã phân biệt trong loài (O sativa) thành 2 nhóm chung lớn: (O sativa proles indica) và (O sativa proles japonica) Năm 1934 Gutschin trên

cơ sở phân loại của Kato đã phân biệt thêm 2 nhóm phụ nữa: nhóm communis

có hạt thông thường và nhóm brevis có hạt nhắn

Gutschin (1938) chia lúa trồng thành 3 loài phụ là: Indica, Japonica, Brevis, trong đó Brevis có hạt ngắn <4 mm, Indica có hạt thon dài, có tỷ lệ D/R

≥3:1, Japonica có hạt to, dày và rộng với tỷ lệ D/R từ 1,5:1 đến 2,9:1 Morinaga

(1954) chia lúa trồng châu Á thành 5 kiểu sinh thái (Ecotypes) là: Aus, Boro,

Bulu, Aman và Tjereh Kiểu Bulu và Tjereh thuộc loài phụ Javanica phát sinh chủ yếu ở Inđônêxia Kiểu Aus, Bulu gần với loài phụ Japonica hơn kiểu Aman

và Tjereh

Đinh Dĩnh (1958) chia thành 2 nhóm: lúa cánh và lúa tiên Lúa cánh bắtnguốn từ Trung Quốc, Nhật Bản, Châu Âu có hạt dạng bầu thích hợp hơn ởvùng nhiệt đới và vùng cận nhiệt đới Lúa tiên có nguốn gốc ở Ân Độ, NamTrung Quốc, Đông Nam châu Á có lá hẹp, hạt thon dài thích ứng với vùng nhiệtđới ẩm (Nguyễn Hữu Tề và cs, 1997) [1]

Theo quan điểm canh tác học chia lúa trồng (O sativa) thành 4 loại hình

tương ứng với các điều kiện chanh tác khác nhau (Trần Văn Thuỷ, 1998) Bao gồm Lúa nước nổi ( Deep water of Floating rice) ,lúa có tưới (Irrigated or

flooded rice), lúa nước sâu (Rainfed lowland rice) , lúa cạn (Upland rice)

Theo các chuyên gia của Viện nghiên cứu lúa IRRI (1977, 1978) thì chi

(O sativa) gồm 2 loài lúa trồng và khoảng 20 loài hoang dại khác Các loài (O sativa)có quan hệ gần nhau sắp xếp thành 4 phức hệ, trong đó có 2 loài khác xa nhau là (O Schlechteri) và loài lưỡng bội (O Brachyantha)

Các giống lúa nối châu Á có thể phần lớn thuộc loài phụ (O sativa indica), thường sinh trưởng ở vùng khí hậu nhiệt đới từ 0o đến vĩ độ 25o B Tuynhiên Inouye và Hagiwara (1982) phân tích Isozyme và tiến hành thí nghiệm với

một số giống lúa nổi ở Banglades đã tìm thấy một số đặc trưng của (O sativa japonica)

2.3 Nghiên cứu về đặc điểm của 2 loài phụ Japonica và Indica

Terao và Mizushima (1939), Oka và cs (1951), Hsiech và Frey (1972)phân biệt sự khác nhau về đặc điểm hình thái cây, kích thước hạt, sự phân bố địa

lý và hiện tượng khó tạp giao cũng như tính bất dục của cơ thể lai giữa Japonica

và Indica.[7]

Khi nghiên cứu về hình thái các giống lúa châu Á, Jenning (1979) các

giống lúa thuộc loài phụ Indica thường cao cây, lá nhỏ, màu xanh nhạt, bông

xoè, hạt dài, vỏ trấu mỏng, chịu phân kém, dễ lốp đổ, năng suất thấp, cơm khô,

nở nhều Các giống lúa thuộc Japonica thấp cây, lá to, xanh đậm, bông chụm,

hạt ngắn, vỏ trấu dày, thích nghi với điều kiện thâm canh chịu phân tốt, thườngcho năng suất cao, ít nở, cơm dẻo [75 trọng khanh]

Loài phụ Japonica: có 2 giả thuyết về nguồn gốc của loài này, thứ nhất là cây lúa Japonica có nguốn gốc ở miền Bắc dãy Hymalaya, thứ hai là do lúa Indica tiến hoá thành với lượng amylose thấp (14 – 17%), gié ngắn, cây thấp,

chịu lạnh tốt nhưng kém chị hạn và được trồng ở vùng ôn đới

Loài Indica: xuất phát từ miền Nam của dãy Hymalaya di chuyển qua 2

ngả đến miền Nam và Tây của Ấn Độ, xuống miền Nam (Malaysia, Philippin,

Inđônêxia) Lúa Indica có hàm lượng amylose cao (>21%), gié trung bình, cây

cao, chịu lạnh kém, chịu hạn rất tốt, thường được trồng ở vùng nhiệt đới và cậnnhiệt đới (Cook M.G and Evans L.T, 1988)

Sự khác nhau giữa Indica và Japonica phụ thuộc vào một loạt những

đột biến độc lập được chọn lọc tự nhiên củng cố ở những cặp lai đặt biệt Theo

Misra R và cs, 1976), Sampath S, 1962) cho rằng loài phụ Japonica được phát triển từ loài phụ Indica Như vậy Indica nguyên thuỷ hơn.

Bảng 2.2: So sánh hình thái, sinh lý của các kiểu sinh thái địa lý thuộc hai

loài phụ Japonica và Indica (theo Genovera, 1996).

Lá Rộng đến hẹp, xanh nhạt

(trừ các giống cải tiến)

Hẹp, xanh tối, màu lục

sẫmThân Thân dạng thon mảnh Thân dạng thon cứng

Sức đẻ nhánh Đẻ khẻo >16 nhánh Trung bình từ 11 – 15

nhánh

Chiều cao Cao đến trung bình ( trừ

các giống cải tiến) Thấp đến trung bình

Hạt Dài đến ngắn, thon, đôi

khi hạt dẹp Ngắn, hạt trònRâu Hầu hết không râu Từ râu đến râu dàiLông trên vỏ trấu

Lông ngắn nhỏ ở vỏ trấulưng và bụng đôi khikhông có lông

Có lông dày trên vỏ trấulưng và bụng

trồng ở vùng nhiệt đới (Nam Trung Quốc, Philippin, Việt Nam) Đài Loan nằmtrong vùng bán nhiệt đới nên trồng được cả 2 loài phụ này.

Beachell H.M và Jennings P.R- 9, những kiểu giống thuộc Indica cao cây,

mọc khẻo, đẻ nhiều, chín muộn, mẫn cảm với chu kỳ sang, khả năng mọc được

khi mực nước tương đối sâu và cạnh tranh được với cỏ dại Các giống Indica

nhiệt đới thường sinh trưởng mạnh ở giai đoạn sau, phần lớn chúng đều có tínhtrạng hạt ngủ nghỉ ở các mức độ khác nhau ngay trước hoặc sau khi hạt chín còn

Japonica lại không có tính ngủ nghỉ Do đó Japonica thường được dùng làm bố,

mẹ trong những kế hoạch chọn giống

Lúa Indica thường bộc lộ sự già hoá sớm, các lá ở phía dưới chuyển vàng

và tàn nhanh hơn so với Japonica trong suốt giai đoạn sinh trưởng Vì vậy để

tăng khả năng thích nghi của chúng, đã có một số nghiên cứu về mối quan hệsinh lý của rễ, hình thái lá trên các cánh đồng của Kwan – Long LAI và Chin –

Ri HOU [7] Rễ lúa của Japonica khoẻ hơn so với indica Rễ lúa Indica đen,

thối rữa và dễ đứt khi cho nước chảy qua

Ở Japonica và Indica trong giai đoạn đầu phát triển, khả năng ôxi hoá của

rễ đều cao và sau đó lại giảm dần Trong các giai đoạn phát triển, khả năng ôxi

hoá của rễ Japonoca luôn khoẻ hơn so với rễ của Indica là do sự hoạt động

mạnh của enzym peroxidase, catalase và glycolic acid oxidase Trong khi đó rễ

của Indica sự khử lại diễn ra mạnh hơn so với hoạt tính của 2 enzym khử nitrate reductase và glutamat dehidrogenase Vì vậy quá trình đồng hoá của rễ Indica

diễn ra mạnh hơn và có thể phát triển bình thường ở những môi trường đơngiản, thiếu dinh dưỡng

Hạt gạo Japonica và Indica có nhiệt độ chín và tỷ lệ amyloza tương đương nhau nhưng hạt gạo Japonica có độ chắc đặc biêt Trong những giống lúa trồng, lúa Indica có hàm lượng protein cao hơn Japonica Theo phân tích

của viện trồng trọt toàn Liên Xô cũng thấy được lượng chứa protein của indica

là 9,1 – 14,6%, của japonica là 8,4 – 13% [ lê doãn diên ]

Về hô hấp, Sato (1949) nhận xét thấy những giống Indica có hệ số hô hấp cao hơn Japonica

Theo Orada (tài liệu chưa công bố) đã so sánh ở Srilanka phản ứng của

quang hợp với việc bón thúc đạm của các giống lúa Japonica trội hơn so với Indica Murata và cs (1977), các giống lúa Indica phản ứng với đạm về mặt tăng diện tích lá lớn hơn so với Japonica

Tong.V và cs (1970) đã làm nghiên cứu ở Đài Loan về lượng chứa protein

và thành phần axitamin ở loài (O sativa) cho thấy lượng chứa protein thô là (8,13 – 18,46%) tính theo trọng lượng hạt Các giống Indica có trị số lizin, metionin và protein tổng số nhiều hơn Japonica

Sự khác nhau giữa Japonica và Indica còn phụ thuộc vào hành loạt các

đột biến độc lập được chịn lọc tự nhiên, củng cố ở những cặp lai đặc biệt Theo

Misra R và cs, 1976; Sampath S, 1962 cho rằng Indica nguyên chủng hơn Japonica

Như vậy việc nghiên cứu những đặc điểm khác nhau về hình thái, sinh lý

cũng như chất lượng giữa các loài phụ Indica và Japonica là rất cần thiết đối với

các nhà chọn tạo giống, nhằm tận dụng UTL giữa 2 loài phụ này

Theo kết quả nghiên cứu của các nhà chọn giống lúa của Trung Quốc cho

thấy: UTL giữa các loài phụ được biểu hiện theo quy luật: Indica/Japonica > Indica/Javanica > Japonica/Javanica > Indica/Indica > Japonica/Japonica Do

không bị cản trở bởi hàng rào của sự phục hồi phấn như ở lúa lai “ba dòng” nên

chiến lược sử dụng con lai giữa 2 loài phụ, đặc biệt là con lai Indica/Japonica đã

trở thành hướng đi chủ đạo của lúa lai “hai dòng”, nhằm khai thác triệt để hiệuứng UTL của cây lúa

Morinaga (1942) cho là phân ly sau F1 của tạp giao giữa Japonica và Indica tuy phức tạp hơn so với các giống trong cùng nhóm, song vẫn thể hiện

quy luật phân ly tính trạng của Mendel

Những kết quả nghiên cứu của S Murayama và M.A.Z Sarker (2002)

trên một số tổ hợp lai Indica/Japonica cho thấy con lai F1 tạo ra lượng chất khô

cao hơn bố, mẹ của chúng ở hầu hết các giai đoạn phát triển, cho UTL vượttrung bình bố mẹ, bố mẹ tốt nhất

O.U.K Reddy, E.A.Sidding và cs đã lập bản đồ phân tử của 65 con lai

trong đó có 31 con lai Indica/Japonica, 34 con lai Indica/Japonica Kết quả phân

tích cho thấy khoảng cách giữa cá bố mẹ >0,7 thì độ hữu dục thấp và năng suấtgiảm, sự sai khác nằm trong khoảng 0,4 – 0,7 thì khả năng kết hợp cao và UTLcao [Hoàng Tuyết Minh]

Con lai F1 thể hiện tính trạng trội về diện tích lá xanh trong tất cả cácthời kỳ được thể hiện sớm và chất khô tích luỹ cũng đạt vượt trội ở các giai đoạnphát triển sau Tuy nhiên, Mc Donald và cs (1974), Murayama và cs (1987), báocáo có sự xuất hiện UTL dương cao về cường độ quang hợp và lượng đạm trongcon lai F1

Các yếu tố cấu thành năng suất, con lai F1 đều vượt bố, mẹ tốt nhất vềbông/m2, hạt/bông, tỷ lệ hạt chắc và khối lượng 1000 hạt Năng suất sinh vật họccũng thể hiện UTL dương

2.4 Nghiên cứu về tính bất thụ giữa Japonica và Indica và biện pháp

khắc phục

Việc sử dụng UTL giữa Japonica/Indica là một phương thức làm tăng

năng suất một cách nhanh chóng Tuy nhiên phép lai giữa 2 loài phụ này đượccoi là lai xa vì thế sự bất dục thường xuyên được tìm thấy ở con lai F1, F2 Sựnghèo nàn về hạt chắc hay tỷ lệ hạt lép cao chính là hạn chế lớn trong việc tận

dụng UTL giữa Japonica và Indica

2.5.1 Bất thụ về di truyền học

Sự thoái hoá khi lai 2 giống lúa châu Á (Oryza Sativa), Japonica và Indica là biểu hiện sự giảm tốc độ sinh trưởng, sự thích nghi và hoàn toàn bất

dục được phát hiện lần đầu tiên khi lai giống Asomiro thuộc (Japonica) và IR24 thuộc (Indica) Khi nghiên cứu bằng phương pháp đoạn gen cắt giới hạn (RFLP

– Fragement Length Polymorphism) ở con lai cho thấy sự suy thoái là do cặpgen (hwe1 và hwe2) Asomirovà IR24 mang kiểu gen (hwe1+hwe1+hwe2hwwe2

và hwe1hwe1hwe2+hwe2+), trong khi đó con lai của chúng lại chủ yếu mang 1, 2kiểu gen lặn (hwe1hwe1hwe2hwe2) Bằng phương pháp (RFLP)thấy các genhwe1 nằm giữa đoạn gen cát gới hạn đã được đánh dấu R1869 và S1437 trênNST12, các gen hwe2 được nằm giữa R3192 và C1211 trên NST1 Vậy sự suythoái trong con lai F1 là sự bổ sung đóng góp các alen lặp của bố và mẹ (Kubo

T, Yoshimura A)

Oka (1957), Fukuoka (1998), sự suy thoái của dòng F2 cũng được kiểm

soát bằng cách bổ sung các gen lặn đã được tìm thấy trong phép lai xa Japonica/ Indica Kubo và cs (1999) xác định ở Indica trên NST phân đoạn thay thế dòng

(CSSLs – Choromosome Segment Substitution Lines) có trong gen của các

giống Japonica.

Tereo và Midusina (1930), đã nhận xét về tính khó tạp giao giữa Japonica

và Indica không phải là tuyệt đối Tuỳ theo các giống đã được sử dụng để tạp

giao, thành công có thể từ 0 – 80%

Seth (1937) ghi nhận sự bất thụ biến đối từ 10 – 50%, sự bất thụ này đượcđiều khiển bởi đa gen Sự hữu thụ của các thế hệ cuối cùng có thể do sự chọn lọcliên tục Grant (1938) thấy rằng sự bất thụ của con lai F2 biến đổi từ 1 – 87%.Đây có thể là bất thụ hoàn toàn và bất thụ không hoàn toàn do tương tác củanhiều gen, rất khó xác định số gen chính xác

Ikehashi và Araki (1984) đã tìm ra một vật liệu gen đặc biệt, được gọi làkiểu gen tương hợp rộng, để khắc phục hiện tượng bất dục này

Bằng việc sử dụng gen tương hợp rộng (WCG – Wide compatibi – litygenes), người ta có thể tạo ra con lai với độ hữu thụ bình thường

Các nghiên cứu trước đây đã tìm ra các loài Indica có nhóm “Aus”, khi lai với Japonica cho tỷ lệ hữu thụ cao (Morinaga, 1955; Morinaga và Kuriyama,

1958) Gần đây (Vijaya Kumar và Virmani, 1992), tần suất xuất hiện gen WCGtrong nhóm “Aus” là cao hơn các nhóm khác

2.5.2 Tính bất thụ về tế bào học

Sự bất thụ của con lai Japonica/Indica có thể còn do tính chất bất thường

trong khi giảm phân, sự tái lập các NST bao gồm sự chuyển đối hoặc sự khácbiệt nhỏ về cấu trúc của NST (Sethi, 1937; Parthasavathy, 1938; Morinaga,1940; Kuriyama, 1959) Lương Định Của (1951, 1952) đã nghiên cứu tính hữu

thụ và sự phối hợp của NST ở bố mẹ Japonica và Indica, con lai Japonica/Indica được tứ bội hoá và tạo ra thể dị lưỡng bội.

Oka (1955), con lai Japonica/Indica bị kích thích trở thành tứ bội và dị

lưỡng bội hữu thụ cao hơn bố, mẹ trong thể tứ bội Tính bất thụ có thể do cácgen Pu (completmentary genes) có trong bố mẹ

Zhao và cs (1993) mô tả sự vô phối ở F1 khi lai xa Japonica/Indica hoàn

toàn bất dục phấn

2.5.3 Tính bất thụ về sinh hoá học

Stebbin (1969) giải thích tính bất thụ ở con lai Japonica/Indica bằng

thuyết dimer Phân tử enzym có thể có 2 hoặc 4 hoặc nhiều subunit, mỗi tiểuđơn vị là một chuỗi polypeptit riêng biệt, những tiểu đơn vị khác nhau mang tínhiệu của gen quy định trên các loci khác nhau, trên NST khác nhau

2.5.4 Một số giải pháp

Ikehashi và Araki (1987) đã tìm thấy sự bất thụ xảy ra khi gen S- i của lúa

Indica và gen S-j của Japonica trên vị trí S của nhóm kiên kết thứ nhất là khác biệt nhau Gen liên kết Sn của loài Bulu không tạo ra bất thụ khi lai loài đó với 1 trong 2 gen S-i và gen S-j Do đó gen (S-n) thích hợp cho cả Japonica và Indica,

giúp tạo ra con lai hữu thụ giữa các giống lúa có tính chất di truyền xa nhau do

đó làm tăng UTL Năng suất của các con lai Japonica/Indica có thể tăng 30 –

40% so với các giống lúa cao sản bán lùn (Bộ nông nghiệp và phát triển nôngthôn (1996)

Bằng cách chuyển gen lùn cùng các alen vào cả dòng mẹ và dòng bố, có thể

giảm đáng kể chiều cao của con lai xa Japonica/Indica đến mức bán lùn, đủ sức

chống đổ tốt mà vẫn giữ được hiệu ứng UTL cao (Nguyễn Thị Trâm, 2000)

Lai giữa các dòng bố, mẹ có thời gian sinh trưởng khác nhau (trừ cácgiống chín muộn cảm ứng quang) sẽ chọn được tổ hợp lai cos thời gian sinh

trưởng ngắn hoặc trung bình để đạt UTL cao giữa Japonica/Indica

Nhờ các cố gắng mà nhiều tổ hợp lai giữa 2 loài phụ Indica và Japonica

với đầy đủ các tính trạng quý đã tạo ra và đưa vào sản xuất Tổ hợp Peiai 64s/E32 đạt năng suất siêu cao thuộc nhóm này đã cho năng suất kỷ lục là 17,1tấn/ha

2.5 Đặc tính chống chịu độc tố sắt của cây lúa

Độ độc sắt có thể làm giảm nghiêm trọng năng suất hạt ( Genon vàcs,’1994) Trong đất phèn trồng lúa ở đồng bằng sông Cửu Long, độ độc sắtđược xem là yếu tố hạn chế chính, cùng với hàm lượng hữu cơ cao, phản ướngvới ion sắt trong điều kiện đất ngập nước Trong các biểu hiện loại đất có vấn

đề, độ độc sắt thường gặp khi pH đất thấp, khả năng trao đổi cation (CEC) thấp,trạng thái base thấp, cung cấp Mn thấp, và mức độ thoát nước kém(Ponnaperuma, 1984, Ponnaperuma và Solivas, 1982) Độ độc sắt thường được

tìm thấy trên đất phèn trẻ (Sulfaquepts), đất phù sa cổ và đấ phù sa cát kém thoát nước (Hydrsquents, Fluvaquents) ở các thung lũng, đất acid phù sa và phù sa cổ Tropaquepts và Tropaquents, đất than bùn ( Quịano và Mendoza, 1994)

Độ độc sắt trong cây lúa biểu thị ra bên ngoài các triệu chứng như sau:Những đốm nâu nhỏ li ti ở lá thứ hai sau lá trên cùng, dần dần các vết nhỏ nàylan rộng làm lá có màu nâu, tím vangf da cam tùy theo giống lúa Có khi lá lúacuộn tròn lại Trong trường hợ ngộ độc sắt quá nặng, lá thứ hai trở xuống sẽ trởnên nâu sậm rồi chết Mức độ tăng trưởng và khả năng đẻ nhánh sẽ bị ức chế,

hệ thống rễ trở nên thô cứng, và có màu nâu sậm Nếu hiện tượng ngộ độc sắtxảy ra muộn, khả năng tăng trưởng không bị ảnh hưởng, nhưng năng suất hạt sẽ

bị giảm do tính chất bất thụ Rễ lúa kém phát triển, đen, thối và có sắt bao bọcbên ngoài (Benckiser và cs.,1982)

Biến đổi về đô độc sắt rất rộng cho nên ảnh hưởng của nó rất đa dạng.Tanaka và cs.(1966) ghi nhận hàm lượng sắt trong đất có thể gây độc cho câylúa biến thiên từ 10 đến 1000 mg/l Mức biến thiên rộng như vậy khiến chongười ta rất khó xác định tiêu chuẩn gây hại của sắt, dạng hiện diện của nó, giaiđôanj cây lúa nhạy cảm nhất, giống lúa, sự có mặt của chất ức chế hô hấp, tìnhtrạng dinh dưỡng của cây, và yếu tố môi trường khác Trên đất phèn, độ độc sắtthường được phát sinh do Fe hòa tan ở mức độ rất cao (Moormann và vanBreemen, 1978) Trong đất có mức độ dinh dưỡng thấp, hoặc bị ức chế hô hấp,hàm lượng Fe từ 20 dến 40 mg/l sẽ gây độc cho cây lúa (van Breemen, 1978).Trong đất cát, độ độc sắt xảy ra khi hàm lượng sắt trong đất biến thiên từ 40 dến

100 mg/l (van Breemen và Moormann, 1978)

Trong điều kiện đất acid, ion SO42- và Cl- gây ra hiện tượng hấp thu ion

Fe2+ ( van Menswoort và cs, 1985)

Độ độc sắt có thể là kết quả tổng hợp của hàng loạt các stress liên quanđến dinh dưỡng, chứ không phải chỉ đơn thuần do ion Fe dư thừa Tương quanthuận giữa Ca trong dung dịch đất và tăng trưởng của cây lúa trong đất phèn đãđược báo cáo ( Attananda và cs.,1982) Vai trò của calcium đối với độ độc sắt đãđược nghên cứu bởi Benckiser và cs (1984), Howeler (1973), Ottow và cs.(1973) Độ độc sắt được quan sát trên cây lúa thiếu Ca nếu hàm lượng cationtrong dung dịch đát chủ yếu là sắt hòa tan (Moore và Patrick, 1989)

Bode (1990) nghiên cứu độ độc sắt trên cơ sở hàm lượng oxygen vùng rễ

và những enzyme có liên quan Những giống lúa chống chịu độc sắt thể hiệnhoạt tính cao hơn về superoxide dismutase và peroxidase trong điều kiện bị

stress do sắt Giống lúa IR9764-45-2 được xem như một genotype chống chịuđộc Fe

Kỹ thuật xử lý cây lúa bị ngộ độc do sắt có thể là: bón vôi, thoát thủy, bónphân hữu cơ, bón N, P, K và Zn cân đối để cây lúa ở trạng thái dinh dưỡng tốt.Trong trường hợp đất có tỉ lệ Fe/Mn rất cao, người ta bón thêm MnO2 có thể làmgiảm thiểu độ độc sắt (Nueu và Singh 1984, Ponnamperuma và Solivas 1982)

Giống lúa biểu thị rất đa dạng về tính chống chịu độ độc sắt Việc cải tiếngiống có tính chống chịu sắt cũng được đặt ra rất sớm, nhưng cái khó nhất là quitrình thanh lọc, bởi vì nó phức tạp hơn thanh lọc nhôm rất nhiều, làm sao duy trìđược môi trường ở trạng thái Fe++, giảm sự chuyển hoá sang Fe+++

Phản ứng làm nâu (bronzing) màu lá được xem như phương pháp xácđịnh mức độ chống chịu đã được biết rất sớm (IRRI 1965, Ota 1968), nhưngngười ta biết rất ít về cơ sở di truyền của cơ chế chống chịu tương ứng với mức

độ “nâu” Kỹ thuật marker phân tử đang giúp các nhà nghiên cứu tìm hiểu cơ sở

di truyền trên cả hai phương diện: tính trạng đơn gen và tính trạng đa gen, tươngtác epistasis, (Tanksley 1993) Khả năng áp dụng bản đồ liên kết gen rất khả thitrong việc phân tích tính trạng này (Causse và cs 1994, Kurata và cs 1994)

Thanh lọc có thể được thực hiện trong nhà lưới hoặc trên đồng ruộng.Phương pháp thanh lọc trong dung dịch dinh dưỡng, trong cát, trong đất có xử lýthêm ion Fe2+ là phương pháp thường được áp dụng

Fageria và Robelo (1987) sử dụng 100 ppm Fe2+ ở pH 4, trong khiYamaguchi và Yoshida (1981) sử dụng 200 ppm Fe2+ ở pH 5 Trong một báocáo khác, Aranda và Orticio (1978) sử dụng 500 ppm Fe với sucrose được dùnglàm chất “anti-oxidant” (chống ô-xi hóa) Đây là biện pháp nhằm ngăn ngừa Fe+ + chuyển hóa thành Fe+++

Nếu ruộng không đồng đều, có thể cấy giống chuẩn nhiễm sau mỗi 5dòng, trong từng khối ngẫu nhiên Cho điểm thiệt hại theo SES vào giai đoạn 4tuần, và 8 tuần sau khi cấy (Quijano và Mendoza 1994)

Bảng 2.3: Tiêu chuẩn đánh giá độ độc sắt (SES) (IRRI 1988)

1 Tăng trưởng và đẻ nhánh bình thường

2 Tăng trưởng và đẻ nhánh bình thường, những đốm nâu đỏ hoặc vàngcam xuất hiện ở đầu lá già

3 Tăng trưởng và đẻ nhánh bình thường, lá gia có màu đỏ nâu, tím, hayvàng cam

5 Tăng trưởng và đẻ nhánh chậm lại, nhiều là đổi màu

7 Tăng trưởng và đẻ nhánh ngưng hẳn, hầu hết các lá đều bị đổi màu hoặc chết

9 Tất cả cây chết khô

Thanh lọc quần thể con lai qui mô lớn trên đồng ruộng

Những giống lúa chống chịu độc Fe được giới thiệu là:

Nguồn gốc Tên giống

Bangladesh : BR52-8-2, BR95-75-2

Colombia :Colombia II, CICA 4

India : IET 4082, IET 2911, IET 5551, Pokkali

Indonesia : Sigadis, Banih Kuning

Liberia: Gissi 27, Suakoko 8

Malaysia : Mahsuri

Philippines : IR20, IR38, IR40, IR44, IR46, IR52, IR54

Sri Lanka: BW78, BW100, BW247-6

Thái Lan: Khao Dwak Mali, Nahng Kiew

Việt Nam: Cà Đung Gò Công

2.6 Các nghiên cứu về con lai IR64 x AZUCENA

2.6.1 Đặc điểm của giống lúa IR64 và AZUCENA

Giống lúa IR64 (còn gọi là OM 89) là giống nhập nội và tuyển chọn từViện lúa Quốc tế IRRI thuộc nhóm Indica, được lai tạo từ tổ hợp lai giữa IR5657-33/IR 2061-465, được công nhận giống vào ngày 29 tháng 5 năm 1985 tại

Hội Đồng Giống quốc gia Philippines, với tên gọi IR64, được công nhận giốngquốc gia tại Việt Nam năm 1987 Giống IR 64 là một trong ba giống có tínhthích nghi rộng theo kết qủa chương trình INGER năm 1996 (trong đó có giốngOM576 của Việt Nam) Đây là giống được lai tạo tại IRRI theo chiến lược đadạng nguồn gen kháng với các loại sâu bệnh hại và các stress không phải sinhhọc Trong qúa trình phát triển tại ĐBSCL, nó còn có tên IR64B hoặc IR64NC(nguyên chủng).Có thể nói sau IR42, giống lúa IR64 có mức độ ổn định trongsản xuất lâu dài nhất từ trước đến nay, với những ưu điểm năng suất cao, chốngchịu ổn định với sâu bệnh hại chính, nhất là giống cao sản có phẩm chất gạohàng đầu, giống hội đủ cả hai tiêu chuẩn hàm lượng amylose trung bình, và độtrở hồ trung bình IR64 hiện được chọn là một trong 5 giống phát triển trong

vùng lúa xuất khẩu 1 trịêu ha của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Thời gian sinh trưởng: 95-105 ngày Chiều cao cây: 195-105cm Dạng hình đẹp, cứng cây, chịu phân Khả năng chống đổ trung bình Chịu phèn khá Hơi nhiễm

rầy nâu và đạo ôn.Năng suất: vụ Đông Xuân 6-8 tấn/ha, vụ Hè Thu 4-5 tấn/ha.Thích hợp canh tác trong vụ Đông Xuân hơn so với Hè Thu

Azucena là giống lúa thuộc nhóm Japonica, thân cao, cứng cây, có râu

2.6.2 Một số nghiên cứu về con lai của IR64 x AZUCENA

Căn cứ vào điều tra DNA trên bố mẹ vào năm 1995 tại IRRI, người ta ghinhận IR64 (indica) là giống nhiễm, và Azucena (japonica) là giống chống chịutốt, do đó, người ta thiết lập một quần thể đơn bội kép (double haploid = DH)với 123 dòng được phát triển từ cặp lai này (Wu và cs 1997, Guiderdoni và cs.1992) Sau đó, người ta phát triển một quần thể BC1F1 từ 100 dòng DH lai luivới Azucena, do vậy nó còn được gọi là DHBC1F1

Hạt giống của bố mẹ, 123 dòng DH và 100 dòng DHBC1F1 được cấytrong khay cát thạch anh (quartz sand) Sau một tuần, mỗi dòng chọn 12 cây,mỗi bố mẹ chọn 24 cây, rồi chuyển chúng vào chậu nhựa plastic chứa 30 lítdung dịch dinh dưỡng (Yoshida và cs 1976) Xử lý độ độc sắt bằng cách cho

vào dung dịch dinh dưỡng 250 mg Fe++ / lít ở dạng Fe2(SO4)3, độ pH dung dịchđược điều chỉnh mỗi ngày sao cho điều kiện thí nghịêm ở pH 4,5 và người taphải thay mới dung dịch dinh dưỡng sau mỗi 3 ngày Nhiệt độ trong nhà kínhđược điều chỉnh 20-320C ban ngày và 12-200C ban đêm Sau 4 tuần lễ, người tathu hoạch mỗi cây với điểm đánh giá SES bằng mắt (IRRI 1988) với triệu chứng

“leaf bronzing”, xác định trọng lượng khô của chồi (SDW) và hàm lượng Fetrong cây Giá trị tương đối của mỗi tính trạng được tính bằng cách lấy hiệu sốgiá trị tuyệt đối của 2 nghiệm thức chia cho giá trị tuyệt đối của nghiệm thức đốichứng và nhân cho 100

Thí dụ giá trị tương đối của trọng lượng khô chồi thân:

(SDW đối chứng – SDR xử lý)RSDW = - x 100

SDR đối chứng

Wu và cs (1997) đã sử dụng 175 marker để thành lập bản đồ trên nhiễmsắc thể số 12 thông qua quần thể DH của IR64 x Azucena, trong đó bao gồm 76marker của genome cây lúa (RG), 16 marker của genome cDNA cây “oat”(CDO), 49 marker của cDNA clone (RZ), 15 gen và 19 marker khác Tần suấtcủa alen cây IR64 đối với hầu hết những marker sử dụng biểu thị một phân bốđối xứng, minh chứng một sự cân bằng trong vật liệu di truyền của mỗi bố mẹtruyền sang cho con thông qua kỹ thuật nuối cấy túi phấn (Huang và cs 1997)

175 marker biểu hiện đa hình được sử dụng để lập bản đồ liên kết gentheo MAPMARKER(Lander 1993) Giá trị LOD > 2,4 và p < 0,001 đối với sai

số Type 1 được sử dụng để làm tiêu chí xác định mức độ ý nghĩa của QTL liênkết với marker loci

Azucena được khẳng định là giống có khả năng chống chịu độ độc sắt vàIR64 là giống nhiễm ở ngưỡng 250 mg Fe++ / lít trong môi trường dinh dưỡngYoshida (Bode và cs.1995) Hàm lượng sắt trong dung dịch dinh dưỡng giảmkhoảng 50% sau 3 ngày trong khi cây tăng trưởng Do vậy, chúng ta phải thay

mới môi trường sau mỗi 3 ngày Cho dù có thaymới, nhưng hàm lượng Fe++ vẫn

có xu hướng suy giảm giữa những lần thay đổi như vậy

Chỉ số chống chịu và trọng lượng khô của chồi tương đối được phân tích

cả hai phương pháp SMA (bảng 2.4) và IMA (bảng 2.5 )

Bảng 2.4: Chỉ số điểm chống chịu và trọng lượng khô của chồi giảm tương đối (RSDW) với những marker loci tương ứng (Wu và cs.,1997)

Thông số Marker Nhiễm

thể

Xác suất R

2

II Kiểu gen IR64

JJ Kiểu gen Azucena

Chỉ số

chống

chịu

RG345RG381RG810

111

0,0010,0010,001

0,330,290,12

4,174,022,14

1,991,993,37

RSDW

RG345RG381RG810RG331RG978

11118

0,0010,0010,0010,0010,005

0,170,150,230,210,11

39,7438,6327,0226,9635,83

28,4328,6537,5538,2426,33

Bảng 2.5: Phân tích QTL theo phương pháp bản đồ ngắt quãng

(Wu và cs.,1997)

Thông số Vị trí Nhiễm thể Giá trị

cộng R

2(%) LODChỉ số

chống chịu

RG345-RG381RG810-RG331

11

-1,060,63

32,312,6

10,103,53RSDW

RG345-RG381RG810-RG331RG978-RG1

118

-5,515,66-4,61

15,521,510,0

4,736,382,75Bốn loci của marker trên nhiễm sắc thể số 1 và một marker trên nhiễm sắcthể số 8 đã được ghi nhận (hình 7-1) QTL điều khiển chỉ số chống chịu đã giảithích từ 12,6 đến 32,2% biến thiên kiểu hình, trong phân tích bản đồ cách quãng.QTL điều khiển RSDW đã giải thích từ 15,5 đến 21,5% biến thiên kiểu hình trênnhiễm sắc thể số 1 và 10% kiểu hình trên nhiễm sắc thể số 8 Hai loci của genđược xác định bởi hai marker kế cận RG345 và RG381, và lien kết với marker

810 trên nhiễm sắc thể số 1 đối với cả hai tính trạng: chỉ số chống chịu vàRSDW So sánh trung bình kiểu gen giữa hai marker cho thấy alen của tínhchống chịu xuất phát từ Azucena định vị tại locus thứ nhất trên nhiễm thể số 1

và một locus khác trên hniễm thể số 8 Alen từ locus thứ nhì trên nhiễm thể số 1

xuất phát từ IR64 Wu và cs (1997) cũng đang thực hiện kỹ thuật “substitutionmapping” trên quần thể chọn lọc từ các dòng chống chịu với giảm thiểu tối đagenome của Azucena trong nghiên cứu tiếp theo, nhằm đáp ứng yêu cầu ứngdụng MAS trong chọn giống lúa chống chịu độ độc sắt.

Ngoài ra bằng phương pháp marker phân tử người ta đã phát hiện ra cácgen chịu hạn trong quần thể lai của IR64 x AZUCENA

PHẦN III NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Nội dung nghiên cứu

Khảo sát đặc một số dòng lúa nhập nội từ tổ hợp lai IR64 x AZUCENAtrong vụ mùa 2010 tại Gia Lâm – Hà Nội

3.2 Vật liệu, địa điểm, thời gian nghiên cứu

3.2.1.Vật liệu nghiên cứu.

70 dòng lúa từ tổ hợp lai IR64 x AZUCENA nhập nội và giống đốichứng KD18

3.2.2 Địa điểm nghiên cứu

Thí nghiệm được bố trí tại khu thí nghiệm thuộc khoa Nông học trườngĐại học nông nghiệp Hà Nội

3.2.3.Thời gian nghiên cứu.

Thí nghiệm được tiến hành trong vụ mùa năm 2010 từ tháng 6 đến tháng 12

3.3 Phương pháp nghiên cứu

3.3.2.Phương pháp tiến hành thí nghiệm.

3.3.2.1 Thời gian bố trí thí nghiệm

Thời gian gieo mạ : ngày 24/06/2010

Ngày cấy : ngày 12/07/2010

Ngày thu hoạch : tháng 11/ 2010

3.3.2.1 Quy trình thí nghiệm.

Mạ được gieo trong khay, gieo từng hạt bằng panh, mỗi ô một hạt.Cấy khi

mạ được khoảng 4-4,5 lá Cấy 1 dảnh/khóm Mật độ cấy : 27 khóm/m2 Khoảngcách cấy: cây cách cây 15 cm, hàng cách hàng 25 cm Chăm sóc phòng trừ sâubệnh cho từng dòng

Mức phân bón : 90 kg N + 60 kg P2O5 + 60 kg K2O / ha.Thí nghiệm sửdụng phân đạm Urê (46 % N), Supe lân ( 17 % P2O5 ), Kaliclorua ( 60 % K2O)

- Theo dõi 20 cây / dòng

+ Số lá mạ : Đếm số lá mạ / cây (khi cấy )

+ Chiều cao cây mạ : đo từ cổ rễ đến mút lá cao nhất

+ Màu sắc lá

3.4.2 Các chỉ tiêu theo dõi trên ruộng cấy.

- Theo dõi 5 khóm / dòng /1 lần nhắc lại, 2 tuần theo dõi 1 lần

- Các chỉ tiêu:

Thời gian qua các giai đoạn theo dõi :

Thời gian từ gieo đến cấy

Thời gian từ cấy đến bắt đầu đẻ nhánh ( 10 % đẻ nhánh)

Thời gian từ cấy đến trỗ ( trỗ 10 % )

Thời gian từ cấy đến trỗ hoàn toàn

Đặc điểm nông sinh học của các dòng ( theo tiêu chuẩn IRRRI INGER, 1996)

Chiều cao cây : đo từ mặt đất đến đầu múp lá hoặc múp bông cao nhất

Số nhánh / khóm :số nhánh tối đa, số nhánh hữu hiệu, tính những nhánh

có > 1,5 lá

Chiều dài lá đòng (cm): đo từ gối lá đến mút đầu lá, đo vào thời kỳ trỗ.Chiều rộng lá đòng (cm) : đo chỗ rộng nhất của lá, đo vào thời kỳ trỗ,Diện tích lá đòng : đo bằng máy CI – 202 AREA METER (MỸ)

Góc lá đòng: đo góc giữa trục bông và lá đòng, đo lúc trỗ, đánh giá theothang điểm sau: 1- Rất thẳng (<15o), 3- Hơi thẳng (15-30o); 5- Hơi xòe ( 30-60o);7- Xòe (60-90o); 9- Bẹt ( > 90o) ( theo tiêu chuẩn IRRRI INGER, 1996)

Số lá/ thân chính: đánh dấu sơn các lá và đếm đến lá đòng (lá cuối cùng ).Chiều dài bông : do từ đốt cổ bông đến mút đầu bông không kể râu thời

kỳ chín sáp

Đặc điểm hình thái : đánh giá theo điểm (theo tiêu chuẩn IRRRI INGER, 1996)

Kiểu đẻ nhánh: Mô tả khi cây lúa đẻ rộ ( xòe, trung bình, gọn)

Màu sắc hạt , mỏ hạt: Quan sát vào lúc hạt chín khô hoàn toàn ( trắng,tím, đỏ,tím đỏ, nâu),

Râu và màu sắc vỏ trấu: quan sát màu và số lượng râu, khi lúa chín

Hình dạng lá: Quan sát hình dạng lá đòng lúc trỗ (bản to, lòng mo)

Kích thước hạt ( chiều dài gạo xay): Sauk hi đã xay ra gạo trắng, tiến hành

đo ngẫu nhiên chiều dài 20 hạt gạo nguyên Đánh giá chiều dài hạt gạo(mm)theo cấp sau: 1- quá dài ( >7,5); 3-Dài ( 6,6-7,5); 5- Trung bình( 5,51-6,6);7-Ngắn (< 5,5)

Dạng hạt : dựa vào tỷ lệ dài/ rộng, đo ngẫu nhiên chiều rộng của 20 hạtgạo nguyên Đánh giá dạng hạt gạo ( D/R) theo cấp sau : 1- Thon dài ( >3,0); 3-Trung bình ( 2,1-3,0); 5- Bầu ( 1,1 – 2,0); 7- Tròn ( <1,0)

Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất:

Số bông/khóm: Đếm toàn bộ số bông có 7 hạt chắc trở lên, đếm lúc thuhoạch, đếm 5 khóm/ dòng.

Số hạt/bông : Đếm tổng số hạt/bông, đếm vào lúc thu hoạch

Tỷ lệ hạt chắc: đếm tổng số hạt chắc/bông, chia tỷ lệ

P1000 hạt : cân 2 lần, mỗi lần 500 hạt Nếu sự chênh lệch giữa 2 lần cân đókhông vượt quá 5% so với khối lượng trung bình của 2 lần cân thì khối lượng

1000 hạt bằng tổng 2 lần cân

Năng suất lý thuyết (g/khóm)

Năng suất thực thu (g/khóm): cân khối lượng hạt của từng cây, đo độ ẩm,cân rồi quy về độ ẩm 14%

Năng suất sinh vật học (g/khóm) : lấy 5 khóm, bỏ rễ sấy ở nhiệt độ 80oCtrong 48 giờ, cân riêng thóc và rơm rạ

Hệ số kinh tế = năng suất hạt/năng suất sinh vật học