chọn lọc dòng phục hồi phấn (r) phục vụ chọn tạo giống lúa lai hai dòng chịu nóng trong điều kiện miền bắc việt nam

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT CMS Cytoplasmic Male Sterility Bất dục đực tế bào chất TGMS Thermosensitive Genic Mal

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ DÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

**********************

VŨ QUỐC ĐẠI

CHỌN LỌC DÒNG PHỤC HỒI PHẤN (R) PHỤC VỤ CHỌN TẠO GIỐNG LÚA LAI HAI DÒNG CHỊU NÓNG

TRONG ĐIỀU KIỆN MIỀN BẮC VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI, 2015

Trang 2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

**********************

VŨ QUỐC ĐẠI

CHỌN LỌC DÒNG PHỤC HỒI PHẤN (R) PHỤC VỤ CHỌN TẠO GIỐNG LÚA LAI HAI DÒNG CHỊU NÓNG

TRONG ĐIỀU KIỆN MIỀN BẮC VIỆT NAM

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC CÂY TRỒNG

MÃ SỐ: 60.62.01.10

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS VŨ THỊ THU HIỀN

HÀ NỘI, 2015

Trang 3

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan Số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác, các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được ghi rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày 15 tháng 4 năm 2015

Tác giả luận văn

Vũ Quốc Đại

Trang 4

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page ii

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Vũ Thị Thu Hiền – Phó trưởng bộ môn Di truyền và chọn giống cây trồng khoa Nông học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu để tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp này Tôi xin chân thành cảm ơn các anh chị trong phòng Nghiên cứu và Phát triển kỹ thuậtNông nghiệp – Viện nghiên cứu và phát triển cây trồng, đã giúp đỡ nhiệt tình để tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp của mình

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các anh chị cán bộ, cô chú công nhân viên tại Viện Nghiên cứu và phát triển cây trồngđã tạo điều kiện thuận lợi và tận tình giúp đỡ tôi trong thời gian qua

Cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Di truyền và chọn giống cây trồng khoa Nông học đã tạo điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành đề tài này

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình thân yêu và bạn

bè đã là chỗ dựa vững chắc cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 20 tháng 3 năm 2015

Tác giả luận văn

Vũ Quốc Đại

Trang 5

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT v

DANH MỤC BẢNG vi

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục đích yêu cầu của đề tài 3

2.1 Mục đích 3

2.2 Yêu cầu của đề tài 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 Tình hình nghiên cứu và phát triển lúa lai trong nước và thế giới 4

1.1.1 Tình hình nghiên cứu và phát triển lúa lai trên thế giới 4

1.1.2 Tình hình nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Việt Nam 7

1.2 Cơ sở khoa học của đề tài 12

1.2.1 Cơ chế sinh lý và hóa sinh của cây lúa đối với nhiệt độ cao 12

1.2.2 Tác động của nhiệt độ cao đến cây lúa và những tính trạng liên quan đến chống chịu 17

1.3 Một số thành tựu trong chọn tạo giống lúa lai chịu nóng 20

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24

2.1 Vật liệu, địa điểm và thời gian nghiên cứu 24

2.1.1 Vật liệu nghiên cứu 24

2.1.2 Địa điểm nghiên cứu: 25

2.1.3 Thời gian nghiên cứu: 25

2.2 Nội dung nghiên cứu 25

Trang 6

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page iv

2.3 Phương pháp nghiên cứu 26

2.3.1 Vụ xuân 2014 26

2.3.2 Vụ mùa 2014: 28

2.4 Phương pháp xử lý số liệu 31

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 33

3.1 Đặc điểm của các dòng bố nghiên cứu 33

3.1.1 Đặc điểm sinh trưởng của các dòng bố nghiên cứu trong điều kiện tự nhiên 33

3.1.2 Đặc điểm nông sinh học của các dòng bố nghiên cứu trong điều kiện tự nhiên 33

3.1.3 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng bố nghiên cứu trong điều kiện tự nhiên 37

3.1.4 Đặc điểm của các dòng bố nghiên cứu trong điều kiện nhà kính 40

3.2 Đặc điểm của các tổ hợp lai nghiên cứu 43

3.2.1 Đặc điểm sinh trưởng của các tổ hợp lai trong điều kiện tự nhiên 43

3.2.2 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lai nghiên cứu trong điều kiện tự nhiên 48

3.2.3 Kết quả đánh giá mức độ nhiễm sâu bệnh hại của các tổ hợp lai nghiên cứu trong điều kiện tự nhiên 52

3.2.4 Kết quả đánh giá một số chỉ tiêu chất lượng gạo và cơm của các tổ hợp lai nghiên cứu 54

3.2.5 Đặc điểm của các tổ hợp lai nghiên cứu trong điều kiện nhà kính 58

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 62

1 Kết luận 62

2 Đề nghị 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

TÀI LIỆU TIỀNG VIỆT 64

TÀI LIỆU TIẾNG ANH 65

PHỤ LỤC 68

Trang 7

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page v

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

CMS Cytoplasmic Male Sterility

(Bất dục đực tế bào chất) TGMS Thermosensitive Genic Male Sterile

(Bất dục đực chức năng di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt độ) PGMS Photoperiod Genic Male Sterile

(Bất dục chức năng di truyền nhân mẫn cảm với quang chu kỳ) IRRI The International Rice Research Institute

(Viện nghiên cứu lúa gạo quốc tế) TGST Thời gian sinh trưởng

đ/c đối chứng

FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations

(Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc) HSF Heat Shock Factor (yếu tố sốc nhiệt)

HSP Heat Shock Protein (protein sốc nhiệt)

MAS Marker Assisted Selection (chỉ thị phân tử)

NS Năng suất

NSLT Năng suất lý thuyết

NSTT Năng suất thực thu

Trang 8

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page vi

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Diện tích sản xuất lúa lai qua các năm (từ 2001 – 2012) 12 Bảng 3.1 Một số đặc điểm sinh trưởng của các dòng bố nghiên cứu trong điều kiện tự nhiên vụ xuân 2014 34 Bảng 3.2 Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng bố nghiên cứu trong vụ Xuân 2014 36 Bảng 3.3 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng bố nghiên cứu vụ Xuân 2014 38 Bảng 3.4 Đặc điểm nở hoa của các dòng bố nghiên cứu trong điều kiện nhà kính 41 Bảng 3.5 Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng bố nghiên cứu trong điều kiện nhà kính 42 Bảng 3.6 Tổng hợp số lượng cặp lai và con lai F1 lai cặp ở Vụ Xuân 2014 44 Bảng 3.7 Một số đặc điểm sinh trưởng của các tổ hợp lai trong điều kiện tự nhiên vụ Mùa

2014 45 Bảng 3.8 Một số đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lai trong vụ Mùa 2014 47 Bảng 3.9 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lai trong vụ Mùa

2014 50 Bảng 3.10 Mức độ nhiễm sâu bệnh hại của các tổ hợp lúa lai nghiên cứu trong điều kiện

vụ mùa 2014 53 Bảng 3.11 Chất lượng thương trường của các tổ hợp lai trong điều kiện vụ Mùa 2014 56 Bảng 3.12 Đánh giá chất lượng ăn uống của các tổ hợp lai 57 Bảng 3.13 Đặc điểm nở hoa của các tổ hợp lai trong điều kiện xử lý nhiệt độ trong nhà kính 59 Bảng 3.14 Một số tính trạng biểu hiện của các tổ hợp lai trong điều kiện xử lý nhiệt độ trong nhà kính 60 Bảng 3.15 Các tổ hợp và các dòng bố mẹ tương ứng có triển vọng trong việc chọn tạo giống lúa lai chịu nóng 61

Trang 9

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 1

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Biến đổi khí hậu luôn là thách thức rất lớn với ngành nông nghiệp thế giới, đối với Việt Nam thì biến đổi khí hậu còn ảnh hưởng lớn hơn nhiều lần với hơn 70% dân số sống chủ yếu bằng nghề nông Liên quan đến ngành nông nghiệp, Thứ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Đào Xuân Học cho rằng, biến đổi khí hậu đã ảnh hưởng trực tiếp và rõ rệt nhất đến an ninh lương thực Trên thực tế, thời gian qua, tại các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long, nước mặn đã xâm nhập sâu,

có nơi lấn sâu gần 70km, gây ngập úng, khiến người dân lâm vào hoàn cảnh khó khăn Hiện tượng El Nino đã làm cho các tỉnh miền Bắc bị hạn hán kéo dài, miền Nam và Tây Nguyên mùa khô hạn đến sớm và không có mưa nghịch mùa như những năm trước, mùa mưa thường đến chậm hơn một tháng và lượng mưa phân phối không đều giữa các vùng làm cho cây trồng, vật nuôi phát triển kém, dịch bệnh nhiều hơn Nhiều loại hoa chỉ nở về mùa hè nay do nhiệt độ cao lại nở rực rỡ ngay đầu xuân ảnh hưởng lớn tới năng suất và sản lượng cây trồng Ngoài những hành động của con người để hạn chế tối đa mức độ gây ảnh hưởng xấu của biến đổi khí hậu, thì việc chọn tạo giống cây trồng chống chịu cũng là một trong những kế hoạch lâu dài, bức thiết và quan trọng của toàn nhân loại

Giai đoạn phát triển cây sẽ biểu hiện khả năng chịu nóng và xác định được mức độ nguy hại đến năng suất cây trồng (Wahid và cs,2007) Tuy nhiên giai đoạn

nở hoa (thụ phấn và thụ tinh) và giai đoạn làm đòng của lúa được coi là những giai đoạn mẫm cảm nhất với nhiệt độ (Satake & Yoshida 1978; Farrell và cs, 2006) Nhiệt độ 41°C trong 4 giờ ở giai đoạn nở hoa gây nguy hiểm và dẫn đến hạt bất dục hoàn toàn (IRRI 1976) Giai đoạn trước hoặc sau nở hoa 1 ngày có nhiệt độ 41°C không ảnh hưởng đến tỷ lệ đậu hạt của lúa (Yoshida và cs, 1981) Các nghiên cứu của Nakagawa và cộng sự (2001) cho thấy trước hoặc sau nở hoa 1 giờ việc nhận phấn của vòi nhụy và tự thụ vẫn diễn ra bình thường và không ảnh hưởng đến

tỷ lệ đậu hạt sẽ dẫn đến thiệt hại về mặt kinh tế qua giảm sút sản lượng và chất

Trang 10

lượng hạt (Zhu và cs, 2005) Nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tối ưu gây ra bất dục hạt phấn và làm giảm năng suất lúa (Nakagawa và cs, 2003) Tính bất dục của bông lúa tăng khi nhiệt độ cao hơn 35°C (Matsui và cs, 1997a) Endo và cs, (2009) đã tìm thấy trong suốt quá trình xử lý nhiệt độ cao, hạt phấn vẫn có hình tròn, một số chức năng như nảy mầm trên vòi nhụy không ảnh hưởng Endo và cs, (2009) cũng xác định được một số gen mẫn cảm với nhiệt độ trong bao phấn và hệ thống hóa thành các nhóm khác nhau

Nghiên cứu tính chịu nóng ở lúa lai chưa phát triển nhiều ở các nước Những thành quả gần đây được các nhà nghiên cứu Trung Quốc thực hiện trên 100 tổ hợp lai F1, phương pháp đánh giá ở giai đoạn trỗ 50%, nhiệt độ xử lý giai đoạn này

380C đã đánh giá được 15 tổ hợp lai có khả năng chịu nóng tốt tiêu biểu như tổ hợp Nhị ưu 838, Fengyou 199, Jinchuyou 37,… Những tổ hợp này có nguồn gốc 5 dòng mẹ tiêu biểu như; Y Liangyou 646, Guanzhan 63-4S, Yixiang 5979, Y liangyou 2 và Y liangyou 896 (Hu Sheng-bo và cs, 2012)

Tại miền Nam Việt Nam, theo Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn, trong 5 năm từ 2004 đến 2008 nhiệt độ cao nhất và thấp nhất lần lượt là 38,30C và 240C Nhiệt

độ trung bình trong năm dao động từ 26,4 đến 27,60C trong năm 2008 Theo dõi nhiệt

độ khu vực miền Bắc trong vòng 5 năm trở lại đây, nhiệt độ trung bình đầu tháng 5 và tháng 8 luôn ở mức cao dao động từ 27,5-31 0C, mức nhiệt cao nhất trong ngày vào khoảng từ 10h-16h có thể lên tới 37-40 0C Nhiệt độ cao cục bộ và kéo dài đã ảnh hưởng lớn đến sự phát triển của cây trồng đặc biệt là cây lúa, vì đây là giai đoạn nở hoa nhiệt độ cao trên 360C dẫn đến quá trình không thụ phấn thụ tinh và làm giảm năng suất hạt Hơn nữa, nhiệt độ cao và không đồng đều cũng kéo theo sự phân bố không đều của lượng mưa trong mùa dẫn đến hạn hán ở một số tỉnh thành ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp ở hầu hết các tỉnh miền Bắc và miền Trung

Công tác chọn tạo giống lúa chống chịu với các điều kiện như, khô hạn, chịu úng, chịu mặn, chịu lạnh đã ghi nhận được những thành công đáng kể, những giống chống chịu nhiệt độ cao vẫn chưa được quan tâm nghiên cứu và chọn tạo nhiều

Trang 11

Nhằm tăng cường năng lực nghiên cứu tính chống chịu nóng cho giống lúa lai hai dòng, làm phong phú tập đoàn giống lúa ứng phó với điều kiện biến đổi khí

hậu ở Việt Nam chúng tôi tiến hành đề tài nghiên cứu “Chọn lọc dòng phục hồi

phấn (R) phục vụ chọn tạo giống lúa lai hai dòng chịu nóng trong điều kiện miền Bắc Việt Nam”

2 Mục đích yêu cầu của đề tài

2.1 Mục đích

- Đánh giá đặc điểm nông sinh học, năng suất, chất lượng và khả năng chịu nhiệt độ cao của các dòng bố và con lai F1

2.2 Yêu cầu của đề tài

- Đánh giá đặc điểm nông sinh học, năng suất và khả năng chịu nhiệt độ cao của các dòng bố

- Tuyển chọn được 01-02 dòng bố cho tổ hợp lúa lai hai dòng mới có tính chịu nóng tốt

- Đánh giá đặc điểm nông sinh học, năng suất, chất lượng và khả năng chịu nhiệt độ cao của các con lai F1

Trang 12

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Tình hình nghiên cứu và phát triển lúa lai trong nước và thế giới

1.1.1 Tình hình nghiên cứu và phát triển lúa lai trên thế giới

Lúa lai (Hybrid rice) là thuật ngữ dùng để gọi các giống lúa sử dụng hiệu ứng ưu thế lai đời F1 Lúa lai khác với lúa thuần (Conventional rice) ở chỗ hạt giống lúa lai chỉ sử dụng một lần khi mà hiệu ứng ưu thế lai thể hiện mạnh nhất (Nguyễn Văn Hoan, 2006) Lúa lai là từ gọi tắt của lúa ưu thế lai khác với lúa thuần được tạo ra bằng phương pháp lai

Ưu thế lai (Heterosis) là một thuật ngữ để chỉ hiện tượng con lai F1 tỏ ra hơn hẳn bố, mẹ về các tính trạng hình thái, khả năng sinh trưởng, sức sống, sức sinh sản, khả năng chống chịu và thích nghi, năng suất, chất lượng hạt và các đặc tính khác (Nguyễn Văn Hoan, 2000).Tạo giống ưu thế lai là con đường nhanh và hiệu quả nhằm phối hợp được nhiều đặc điểm có giá trị của các giống bố mẹ vào con lai F1, tạo ra giống cây trồng có năng suất cao, chất lượng tốt (Nguyễn Hồng Minh, 2006)

Ở cây lúa, J.W Jone (1926) lần đầu tiên báo cáo về sự xuất hiện ưu thế lai trên những tính trạng số lượng và năng suất lúa Tuy nhiên lúa là một cây tự thụ phấn điển hình, khả năng nhận phấn ngoài rất thấp, do đó khai thác ưu thế lai ở lúa đặc biệt khó khăn ở khâu sản xuất hạt lai F1 (Nguyễn Thị Trâm, 2002) Ngay từ rất sớm, nhiều nhà khoa học đã tìm cách sản xuất hạt giống lúa lai như Kadam (1937), Ricsharia (1962), Stansel và Craigmiles (1966) Song vẫn không thành công vì chưa tìm ra phương pháp thích hợp để sản xuất hạt lai (Nguyễn Công Tạn, 2002) Năm 1964,Yuan Long Ping (Trung Quốc) cùng đồng nghiệp phát hiện được cây lúa

dại bất dục trong loài lúa dại Oryza fatua spontanea tại đảo Hải Nam Qua nghiên

cứu, lai tạo họ đã chuyển được tính bất dục đực hoang dại này vào lúa trồng và tạo

ra những vật liệu di truyền mới giúp cho việc khai thác ưu thế lai thương phẩm Các vật liệu di truyền này bao gồm dòng CMS, dòng duy trì tính bất dục đực (Maintainer, dòng B), dòng phục hồi tính hữu dục (Restorer, dòng R) Năm 1973 đã công bố nhiều dòng CMS, dòng B tương ứng và các dòng R như IR24, IR26, IR661 đánh dấu sự ra đời của hệ thống lúa lai “ba dòng”, mở ra bước ngoặt trong

Trang 13

lịch sử sản xuất và thâm canh cây lúa (Yuan L.P., 1992), quy trình kỹ thuật sản xuất hạt lai “ba dòng” được giới thiệu ra sản xuất năm 1975 đã góp phần đưa Trung Quốc trở thành nước sản xuất lúa lai đầu tiên, đứng đầu thế giới và Yuan Long Ping được xem là “cha đẻ của lúa lai”

Năm 1976, diện tích lúa lai ba dòng của Trung Quốc chỉ có 140.000 ha, năng suất bình quân đạt 6,9 tấn/ha, cao hơn 1,5 tấn/ha so với lúa thuần thì đến năm 2002, diện tích gieo trồng lúa lai ở Trung Quốc đã đạt 15,821 triệu ha chiếm 53% tổng diện tích lúa, sản lượng đạt 113,67 triệu tấn chiếm trên 60%, năng suất bình quân 7,17 tấn/ha, vượt 20% so với lúa thuần tốt nhất (Yang Geng, 2002) Sử dụng giống lúa lai trong sản xuất đã làm sản lượng tăng thêm hàng năm là 22,5 triệu tấn, trong khi Trung Quốc mỗi năm giảm 6 triệu ha trồng lúa và hiện nay chỉ còn 27 triệu ha lúa (Virmani S.S., 2004)

Trung Quốc cũng là quốc gia thành công lớn nhất trong việc nghiên cứu và phát triển siêu lúa lai Hiện nay, các tổ hợp siêu cao sản như Peiai64S/E32, Peiai64S/9311, II32A/Minh khôi 86… đang được mở rộng diện tích rất nhanh Năm

2000 Trung Quốc trồng 240.000 ha siêu lúa lai đạt năng suất bình quân 9,6 tấn/ha Đến năm 2002, diện tích siêu lúa lai của quốc gia này lên đến 1,4 triệu ha với năng suất 9,1 tấn/ha (Yuan Long Ping, 2004) (dẫn theo Trần Văn Đạt, 2005)

Đồng thời với việc phát triển lúa lai ba dòng, một số kết quả trong nghiên cứu lúa lai hai dòng đã được công bố Năm 1973, Shi Ming Song (Trung Quốc) đã phát hiện được dòng bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với ánh sáng ngày ngắn

từ quần thể Nông Ken 58S (Liao Fuming, 2007) (Yin Hua Qi, 1993) Năm 1991, Maruyama và cộng sự (Nhật Bản) đã tạo ra được dòng bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt độ Norin PL12 bằng phương pháp gây đột biến nhân tạo (Maruyama K., 1991)

Bằng phương pháp lai chuyển gen các nhà chọn giống Trung Quốc đã tạo được các dòng EGMS mới từ nguồn Nông ken 58S Những dòng PTGMS mới này (N504S, 31111S, WD1S, 7001S, Peiai 64S…) có những đặc tính nông sinh học mới

mà Nông ken 58S không có Ngoài các dòng EGMS phát triển từ nguồn Nông ken

Trang 14

58S còn có các dòng 5460S, AnnongS-1 được chọn tạo do lai giữa Indica và Indica; dòng HennongS-1 do lai xa giữa Indica và lúa dại; dòng Xinguang do lai giữa Indica và Japonica Các tác giả Zeng và Zhang khi xử lý dòng Peiai 64S ở các mức nhiệt độ khác nhau và chọn lọc qua 10 thế hệ đã chọn được các dòng đồng nguồn từ Peiai 64S, nhưng khác nhau về ngưỡng nhiệt độ chuyển đổi tính dục: P2364S, P2464S, P2664S, P2864S (Đặng Văn Hùng, 2007)

Giống lúa lai hai dòng được trồng đại trà đầu tiên của Trung Quốc là Pei ai 64S/Teqing đã cho năng suất rất cao (đạt 70 tạ/ha) và được gieo cấy trên diện tích 0,13 triệu ha (Hoàng Tuyết Minh, 2005) Các tổ hợp lúa lai hai dòng đã cho năng suất cao hơn lúa lai ba dòng bình quân từ 5-10%, chất lượng gạo tốt hơn, thời gian sinh trưởng ngắn hơn và dễ chuyển các đặc tính chống chịu sâu bệnh hại tốt hơn (Liao Fuming, 2007) Một số tổ hợp lai hai dòng rất ưu việt như Hương 125S/Dòng

68 có chất lượng gạo tốt thích hợp gieo trồng trong vụ xuân, mới đưa vào sản xuất năm 1999 đã đạt tới diện tích 60.000 ha vào năm 2000, năng suất bình quân 7,5 tấn/ha cao hơn lúa lai “ba dòng” là 10% và hơn lúa thuần tốt nhất 20% (Nguyễn Công Tạn, 1999) Hầu hết các tổ hợp lai hai dòng đều cho năng suất cao và phẩm chất tốt hơn so với các tổ hợp lai ba dòng (Yuan L.P., 1997) Sự ra đời của lúa lai hai dòng đã mở ra một hướng đi mới trong lai tạo đó là lai xa giữa các loài phụ để tạo ra các giống siêu lúa lai

Chương trình lai xa giữa các loài phụ Indica/Japonica được bắt đầu từ năm

1987 nhờ việc phát hiện và sử dụng gen tương hợp rộng (Wide compatibility WC) mở ra tiềm năng năng suất cao cho các giống lúa lai hai dòng, năng suất của các tổ hợp này lên tới hơn 10 tấn/ha trên diện tích đại trà, cao nhất có thể đạt 14,8-17,1 tấn/ha ở các tổ hợp Peiai 64S/E32, Peiai 64S/9311 (Nguyễn Công Tạn, 2002)

genes-Ngoài ra, hướng nghiên cứu lúa lai “một dòng” với ý tưởng sử dụng thể vô phối (Apromixis) và cố định ưu thế lai để sản xuất “hạt lai thuần” (True-bred hybrid rice) (Yuan L.P., 1997) Lúa lai “một dòng” đã được Trung Quốc và một số nước như Mỹ, Nhật Bản… nghiên cứu theo hướng chuyển các gen Apromixis từ cỏ dại sang cây lúa, tạo ra giống đa phôi kết hợp với chọn giống truyền thống là giải pháp

Trang 15

hiệu quả để tạo ra giống lúa lai “một dòng” (Nguyễn Công Tạn và cộng sự, 2002) Tuy nhiên đến nay, việc nghiên cứu lúa lai “một dòng” vẫn chưa có kết quả ứng dụng cụ thể

Hiện có 17 nước ngoài Trung Quốc nghiên cứu và sản xuất lúa lai, diện tích trồng lúa lai chiếm khoảng 10% tổng diện tích lúa và chiếm khoảng 20% tổng sản lượng lúa toàn thế giới Lúa lai đã mở ra hướng phát triển mới để nâng cao năng suất và sản lượng, góp phần giữ vững an ninh lương thực trên phạm vi toàn cầu (Virmani S.S., 1995) Tại Hội nghị lúa lai Quốc tế lần thứ năm tổ chức tại Trung Quốc thì diện tích trồng lúa của Trung Quốc chiếm 19% thế giới (29 triệu ha) nhưng sản lượng chiếm 31% (178 triệu tấn thóc) và năng suất cao hơn trung bình toàn thế giới là 69% (63,2 tạ/ha) Mục tiêu của Trung Quốc phấn đấu đến năm 2010 diện tích trồng lúa lai đạt khoảng 20 triệu ha, chiếm 70% diện tích trồng lúa Theo tổng kết của Viện nghiên cứu lúa Quốc tế, diện tích lúa lai năm 2008 toàn thế giới đạt khoảng 21 triệu ha thì Trung Quốc chiếm 19 triệu ha, Ấn Độ 1,1 triệu ha, Việt Nam 650 nghìn ha, Philipines 340 nghìn ha (Fang Ming Xie, 2008; Nguyen Tri Hoan, 2008)

1.1.2 Tình hình nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Việt Nam

Nghiên cứu lúa lai ở Việt Nam được bắt đầu vào năm 1986 tại Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam, Viện lúa đồng bằng sông Cửu Long và Viện

Di truyền Nông nghiệp với nguồn vật liệu chủ yếu được nhập từ Viện nghiên cứu lúa quốc tế Tuy nhiên, những nghiên cứu này mới ở giai đoạn tìm hiểu Năm 1989, hạt giống lúa lai F1 được nhập khẩu qua biên giới Việt Trung và được gieo trồng ở một số tỉnh vùng núi phía Bắc như Lạng Sơn, Cao Bằng, Hà Giang, Lào Cai…, kết quả cho năng suất khá cao Năm 1990, Bộ Nông nghiệp và Công nghiệp thực phẩm (nay là Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn) đã cho phép nhập một số tổ hợp lúa lai của Trung Quốc gieo trồng thử trong vụ xuân ở đồng bằng Bắc Bộ, kết quả cho thấy, các tổ hợp lúa lai đều cho năng suất cao hơn hẳn so với lúa thuần

Sau đó, chương trình nghiên cứu lúa lai được sự quan tâm và tham gia của nhiều cơ quan nghiên cứu khác như: Viện Cây lương thực thực phẩm, Trường Đại

Trang 16

học Nông nghiệp I, Viện Bảo vệ thực vật, Viện Nông hóa thổ nhưỡng và Trung tâm Khảo kiểm nghiệm giống cây trồng quốc gia Kết quả là nhiều tổ hợp lúa lai ba dòng có triển vọng đã được chọn tạo và đưa vào sản xuất thử như: HR1, H1, H2, UTL1, UTL2, HYT51, HYT53, HYT54, HYT55, HYT56, HYT57, HYT8… (Nguyễn Trí Hoàn, 2002) Bên cạnh đó, các cơ quan nghiên cứu cũng đạt được một

số kết quả bước đầu về nghiên cứu lúa lai hai dòng Một số tổ hợp lúa lai hai dòng

có triển vọng đã được khu vực hoá như: Việt Lai 20, TM4, VN01/D212, giống khảo nghiệm ngắn ngày, năng suất cao, chất lượng tốt TH3-3 Đồng thời, các nhà nghiên cứu cũng thành công trong việc xây dựng công nghệ chọn dòng thuần, nhân dòng và sản xuất hạt lai F1 (Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn, 2002)

Trong giai đoạn 2001-2012, công tác chọn tạo lúa lai của Việt Nam đã được thúc đẩy mạnh mẽ và thu được nhiều thành tựu đáng kể; tỷ trọng lúa lai thương hiệu Việt Nam đã tăng lên rõ rệt, số giống được công nhận chính thức chiếm 28% trong tổng số các giống được công nhận Các cơ quan nghiên cứu và phát triển lúa lai trong nước đã tập trung vào việc chọn tạo các dòng bất dục và các tổ hợp lúa lai thích hợp với điều kiện sản xuất tại Việt Nam Đây là một hướng quan trọng nhằm

ổn định khả năng phát triển lúa lai của Việt Nam Kết quả nghiên cứu chọn tạo giống bố mẹ và tổ hợp lai mới trong thời gian qua cụ thể như sau:

+ Đã chọn tạo và tuyển chọn được 26 dòng bất dục (CMS, TGMS), 10 dòng duy trì, nhiều dòng phục hồi, đặc biệt các nhà chọn tạo giống lúa lai trong nước đã chọn tạo được một số dòng TGMS (dòng bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với nhiêt độ) thích hợp với điều kiện Việt Nam, có tính bất dục ổn định, nhận phấn ngoài rất tốt; một số dòng bố có khả năng kháng bệnh bạc lá tốt, khả năng kết hợp

và cho ưu thế lai cao

+ Đã lai tạo, đánh giá, đưa vào khảo nghiệm nhiều tổ hợp lai có triển vọng và phát triển vào sản xuất Với lúa lai ba dòng có 8 giống được công nhận chính thức: HYT57, HYT83, HYT100, Nam ưu 603, Nam ưu 604, Bác ưu 903KBL, PAC807, LC25, Thanh ưu 3 và các giống được công nhận sản xuất thử: HYT 92, CT16

Trang 17

Với lúa lai hai dòng có 8 giống được công nhận chính thức: VL20, VL24, TH3-3, TH3-4, TH3-5, HC1, HYT103, HYT102 và 7 giống được công nhận sản xuất thử, LHD6, TH5-1, TH7-2, LC212, LC270, ngoài ra còn nhiều tổ hợp lúa lai đang khảo nghiệm, có triển vọng mở rộng sản xuất

Nhiều giống lúa lai có thời gian sinh trưởng ngắn, tiềm năng năng suất cao, chất lượng khá, chống chịu tốt với sâu bệnh và điều kiện ngoại cảnh bất thuận phù hợp cho cơ cấu 2 lúa 1 màu được phát triển mạnh vào sản xuất như HYT100, Việt lai 20, Việt lai 24, TH3-3, TH3-4, TH3-5, TH7-2, CT16, LC25, LC212

Một số đơn vị nghiên cứu lúa lai đã tiến hành chọn tạo các tổ hợp lai có khả năng chống chịu với sâu bệnh đặc biệt với bệnh bạc lá, một bệnh nguy hiểm đối với lúa lai trong vụ mùa ở Việt Nam Một số tổ hợp lúa lai kháng bạc lá có chứa các gen

Xa21, Xa7, kháng mạnh và ổn định với nhiều chủng nòi vi khuẩn bạc lá của miền Bắc đang được phát triển mạnh vào sản xuất như Bac ưu 903 KBL, Việt lai 24

Lúa lai có ưu thế về sinh trưởng, phát triển, cứng cây, chống đổ, chống rét tốt, nhiễm bệnh đạo ôn và khô vằn nhẹ, cho năng suất cao nên rất được nông dân ưa chuộng Chính vì vậy, diện tích trồng lúa lai ở Việt Nam tăng rất nhanh Sau khi cấy thử lúa lai trong vụ mùa năm 1991 trên diện tích 100 ha, đến vụ Đông Xuân 1991-

1992, lúa lai đã đưa vào sử dụng đại trà và từng bước được mở rộng ra 36 tỉnh đại diện cho các vùng sinh thái khác nhau, bao gồm cả miền núi, đồng bằng, trung du Bắc bộ, duyên hải miền Trung, Tây nguyên và đồng bằng sông Cửu Long Đến nay, diện tích trồng lúa lai ở Việt Nam được phát triển với tốc độ khá nhanh, từ 11094 ha (1992) tăng lên 435508 ha năm 2000 và 613117 ha năm 2012 Tổng kết nhiều năm cho thấy năng suất lúa lai cao hơn lúa thuần từ 10-20% trong cùng điều kiện canh tác Năng suất trung bình đạt 6,5 tấn/ha (lúa thuần là 5,27 tấn/ha) Nhiều diện tích lúa lai đạt 9-10 tấn/ha, nơi cao nhất đã đạt 11-14 tấn/ha Nhiều tỉnh có diện tích lúa lai cao đều là những tỉnh có năng suất lúa tăng nhanh Đặc biệt là 2 tỉnh Nghệ An và Thanh Hoá nhờ đưa mạnh lúa lai, năng suất lúa năm 2004 so với năm 1992 đã tăng gần 2 lần, góp phần đưa bình quân lương thực/đầu người của Thanh Hoá đạt 420 kg/người và Nghệ An 360 kg/người, đảm bảo an ninh lương thực của tỉnh Nam

Trang 18

định mặc dù có 4 huyện điều kiện sản xuất khó khăn, năng suất luôn luôn thấp nhưng nhờ đẩy mạnh gieo cấy lúa lai nên năng suất đã tăng trên 2 tấn/ha đuổi gần kịp với năng suất của Thái Bình, tỉnh có trình độ thâm canh cao nhất cả nước

Chọn tạo các giống lúa lai ở Việt Nam cũng được thúc đẩy mạnh mẽ Các đơn vị nghiên cứu đã tập trung vào việc thu thập, đánh giá các dòng bất dục đực nhập nội, sử dụng các phương pháp chọn giống truyền thống như lai hữu tính, đột biến để tạo ra các dòng bất dục đực và dòng phục hồi mới phục vụ cho công tác chọn giống lúa lai Các kết quả nghiên cứu đã xác định được các vật liệu bố mẹ tốt, thích ứng với điều kiện sinh thái Miền Bắc và có khả năng cho ưu thế lai cao như các dòng mẹ: Bo A-B, IR58025A-B, VN-01, 11S, TGMS7, TGMS11, TGMSVN1, T1S-96, 103S, TGMS6; các dòng bố R3, R20, R24, RTQ5…(Hoàng Tuyết Minh, 2002; Nguyễn Hồng Minh, 2006; Trần Ngọc Trang, 2002)

Từ năm 1997 đến năm 2005 có 53 giống lúa lai trong nước được khảo nghiệm, trong đó có giống được công nhận chính thức: Việt Lai 20; HYT83; TH3-3…, một số giống được công nhận tạm thời (HYT57, TM4, HYT100, HYT92; TH3-4, HC1) và một số giống triển vọng khác (Nguyễn Trí Hoàn, 2002; Hoàng Tuyết Minh, 2002; Nguyễn Thị Trâm, 1995)

Công tác nghiên cứu, chọn tạo lúa lai hai dòng cũng được xúc tiến mạnh mẽ

ở Việt Nam Các nghiên cứu hiện nay tập trung vào một số lĩnh vực như chọn tạo, đánh giá các đặc tính của các dòng TGMS Tiến hành lai thử để tìm tổ hợp lai cho

ưu thế lai cao, ứng dụng kỹ thuật nuôi cấy mô trong chọn giống lúa lai hai dòng, xây dựng quy trình nhân dòng bất dục và sản xuất hạt lai F1 Một số tác giả đã có các nghiên cứu ban đầu về bản chất di truyền và khả năng phối hợp của một số vật liệu hiện có, tuy nhiên phạm vi nghiên cứu còn hạn chế

Để công tác chọn tạo giống lúa lai hai dòng đạt hiệu quả tốt, cần phải có được các vật liệu bố mẹ mới phù hợp với điều kiện trong nước, có đặc tính nông sinh học tốt, khả năng kết hợp cao, ổn đinh và dễ sản xuất hạt lai Trên cơ sở đó chọn tạo và đưa vào sử dụng các tổ hợp lai mới có thương hiệu riêng, cho năng suất

Trang 19

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 11 cao và ổn định, chất lượng gạo tốt, thích ứng với điều kiện sinh thái nước ta (Hoàng Tuyết Minh, 2002)

Trang 20

Bảng 1.1 Diện tích sản xuất lúa lai qua các năm (từ 2001 – 2012)

(DT: ha, NS: tạ/ha)

Diện tích NS Diện tích NS Diện tích NS

(Nguồn: Cục trồng trot-Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn, 2012)

1.2 Cơ sở khoa học của đề tài

1.2.1 Cơ chế sinh lý và hóa sinh của cây lúa đối với nhiệt độ cao

Cơ chế sinh lý giải thích hiện tượng đáp ứng của cây trồng đối với stress, và nhằmmục đích cải tiến cấu trúc, hoạt động sinh lý, sinh hóa của cây, giúp cây thoát khỏi, hoặc nétránh, hoặc chống chịu sự thiệt hại do stress gây ra Có hai phương pháp liên quan đến cải tiếngiống cây trồng chống chịu stress: (Bùi Chí Bửu, Nguyễn Thị Lang, 2003)

(1) Phương pháp dựa trên kinh nghiệm (empirical approach) được bắt đầu từ việc khaithác biến dị di truyền, kết hợp với nguồn vật liệu cung cấp gen chống chịu tốt nhất củagiống cây trồng, hoặc của loài hoang dại Nguồn vật liệu lý tưởng nhất đối với tínhtrạng chống chịu được phân lập và xem xét gen điều khiển tính chống

Trang 21

chịu thông quaphân tích QTL đối với quần thể dòng con lai đang phân ly, trên hai kiểu hình chốngchịu cao và chống chịu thấp Mặc dù cơ chế sinh lý vẫn được xem

là cơ chế chínhđược ưu tiên nghiên cứu, nhưng sự di truyền tính trạng chống chịu này đến giống câytrồng mới là một tiến trình vô cùng cần thiết, với yêu cầu chọn lọc khắt khe và tích lũynhững alen có lợi

(2) Phương pháp lai tạo giống có kiểu hình lý tưởng (ideotype breeding approach), trongđó đặc điểm về hình thái học và sinh lý học đều phải có khả năng tham gia vào mụctiêu cải tiến giống trong điều kiện bị stress Gen mục tiêu từ giống cây trồng và từ loàihoang dại đều được quan tâm khai thác, để chuyển nó vào giống cây trồng mới

Khi thực hiện hai phương pháp này, người ta cò phải sử dụng những kỹ thuật lai, kỹthuật chồng gen kháng nhờ marker phân tử, nhằm xác định những alen có lợi

Trường hợp stress là khô hạn, mặn và lạnh, những hiện tượng này có chức năngvềsinh lý thực vật liên quan với nhau, trên cơ sở điều tiết áp suất thẩm thấu của

tế bào Nhiềuchiến lược nghiên cứu nhằm cải tiến tính chống chịu này mang tính chất đa ứng dụng Chúngbao gồm hiện tượng điều tiết áp suất thẩm thấu ở rễ, lá, nhằm duy trì nước, loại bỏ các yếu tốrào cản có tính chất kỵ nước (hydrophobic barriers) trong rễ và lá, cải tiến sự thông thươngmạch dẫn, nhằm thúc đẩy sự di chuyển nước trong cây Những cơ chế tránh né (avoidance),thoát (escape), và chống chịu (tolerance) có nét rất giống nhau đối với khô hạn, mặn và lạnh.Thí dụ như cải tiến tính trạng rút ngắn thời gian từ gieo đến trỗ, tính trạng rễ phát triển mọcsâu hơn trong đất, tính trạng nhạy cảm trong phản ứng co nguyên sinh của tế bào khi gặpstress

Di truyền tính chống chịu đối với stress không phải sinh học thường được kiểm soátbởi đa gen và rất phức tạp, các gen kiểm soát tính chống chịu có thể trùng lắp nhau đối vớinhững stress khác nhau Trong genome của lúa mì và lúa mạch, người ta nhận thấy các ảnhhưởng di truyền kiểm soát sự đáp ứng của cây đối với khô hạn, mặn và lạnh nằm trên cùngbản đồ di truyền nhiễm sắc thể tương đương

Trang 22

Có ít nhất 10 QTL được tìm thấy đối với từngtính trạng chống chịu này và chúng nằm chồng lên nhau tại một số vùng của nhiễm sắc thể

Trường hợp sử dụng "phương pháp dựa trên kinh nghiệm" đối với tính trạng chốngchịu độ độc nhôm, người ta ghi nhận kỹ thuật thanh lọc nhôm thường chỉ cải tiến sự phát triểncủa rễ và chồi trong môi trường dinh dưỡng Yoshida có chứa Al, ở điều kiện pH thấp, và đólà một hiện tượng di truyền rất phức tạp Những gen kiểm soát tính trạng chống chịu nàythường tập trung tại một locus có giá trị đóng góp vào tần suất biến dị di truyền cao nhất.Những kết qủa như vậy xác định hướng ưu tiên của MAS (chọn giống nhờ marker phân tử),với sự cô lập gen có tính chất quyết định (key gene) thông qua cả hai biện pháp hỗ trợ, đó là"kỹ thuật cloning" và "sản xuất các dòng đẳng gen" (Gale 2002) Sự cô lập gen (geneisolation) và kiến thức về chuỗi mã của gen có thể được xem là những bước phát triển có tínhchất quyết định làm rõ thêm cơ chế di truyền tính chống chịu nàyKhông phải tất cả các tính trạng chống chịu stress do đa gen điều khiển Một vài tínhtrạng chống chịu với stress được thể hiện do sự điều khiển của gen chủ lực Thí dụ như tínhtrạng chống chịu ngập của cây lúa ở vùng Đông Nam Á, nơi có diện tích canh tác bị ảnhhưởng của lũ lụt là 25 triệu ha, do lũ đến bất ngờ làm cây lúa bị ngập hoàn toàn (7 đến 10ngày), gen điều khiển Sub1 định vị tại một locus giúp cho cây lúa chống chịu được ngập vàphục hồi bình thường

Khả năng của các loài hoang dại có quan hệ gần với cây trồng được đánh giá rất cao, trong chiến lược du nhập gen mục tiêu từ loài hoang dại vào loài cây trồng, nhằm gia tăng tính chống chịu một cách có hiệu qủa Gen chống chịu mặn được ghi nhận từ một loài hoang dại Porteresia coarctata của Ấn Độ, Sri Lanka có thể chuyển vào lúa trồng Gen chống chịu mặn của Thinopyrum bessabaricum giúp nó phát triển trong điều kiện mặn 250 mM NaCl, có thể được sử dụng trong chương trình cải tiến cây lúa mì Đối với tính trạng chống chịu độ độ nhôm, loài cỏ lông tây, Brachiaria decumbens, thuộc vùng nhiệt đới, được xem là nguồn vật liệu trong chương trình cải tiến giống lúa mì ôn đới, giống ngô ôn đới (Gale 2002) Chiến lược cải tiến giống như vậy có tên là "crop replacement"

Trang 23

Hiện nay, transcriptomics và protein đã được sử dụng để xác định gen stress đáp ứng nhiệt và protein trong thực vật có thể được chia thành hai nhóm Nhóm thứ nhất bao gồm các thành phần tín hiệu, chẳng hạn như protein kinase và các yếu tố phiên mã Các nhóm khác bao gồm các gen chức năng, chẳng hạn như protein sốc nhiệt (Hsps) và catalase (CAT)

Yếu tố stress nhiệt (HSF) và HSP đóng một vai trò trung tâm trong sự căng thẳng nhiệt và thermotolerance trong cây trồng Hsf phục vụ như là các thành phần thiết bị đầu cuối của truyền tín hiệu và trung hòa sự biểu hiện của HSP Tuy nhiên,

nỗ lực để tăng thermotolerance qua quá mức của gen HSF hoặc HSP duy nhất đã hạn chế (S Kotak, 2007), cho thấy chất nguy hại và HSP kháng stress nhiệt chỉ trong điều kiện nhất định

Hsf là protein điều khiển trung tâm trong phản ứng stress nhiệt (P Ahmad, 2012) Tổng cộng có 19 (K.B Sanjeev, 2004) và 21 (L Nover, 2001) thành viên HSF đã được nhân bản vô tính ở cây lúa (Oryza sativa L.) và Arabidopsis (Arabidopsis thaliana), tương ứng Tuy nhiên, các chức năng của các protein này chưa rõ ràng (R.A Volkov, 2006) Theo đặc điểm cấu trúc của lĩnh vực oligomeric của họ, protein thực vật chất nguy hại bao gồm ba lớp volutionary bảo tồn:, B và C (S.K Baniwal, 2004) HsfA đã được nghiên cứu tương đối tốt (R.I Morimoto, 1998) HsfA1a là một điều chủ và HsfA2 là một yếu tố stress nhiệt lớn trong phản ứng stress nhiệt cây trồng Ngoài ra, trong Arabidopsis, HsfA4a và HsfA8 hành động như cảm biến của các loài ôxy phản ứng (ROS) sản xuất như một thứ căng thẳng trong phản ứng stress nhiệt (Y.Y Charng, 2007) Gia đình hsp, bao gồm Hsp100, Hsp90, Hsp70, Hsp60 và nhỏ Hsps (sHsps), là rất cần thiết cho sự tăng trưởng bình thường và phát triển ở thực vật (J Larkindale, 2005) N22 là một kiểu gen chịu nhiệt trong cây lúa Phân tích proteomic đã cho thấy rằng Hsps có tăng đáng kể tại các cây có N22 sau 6 giờ ở 380C (S.V.K Jagadish, 2010), cho thấy rằng Hsps đóng một vai trò quan trọng trong cuộc chiến với stress nhiệt trong các cây trồng Hơn nữa, Hsp70 tham gia trong việc kiểm soát thông tin phản hồi của stress

Trang 24

nhiệt (R.L Morimoto, 1998) Yếu tố sốc nhiệt protein1 ràng buộc (HSBP1) là một regulon tiêu cực tương tác với heptads kỵ nước của HsfA1a (Hsf1)

Hình 1 HSF-HSP-HSBP1 pahtway HsfA1a gây nên các phản ứng stress nhiệt

thông qua cảm ứng của HsfA1b và HsfA2 biểu hiện, và cũng tạo đồng kích hoạt với

cả protein HsfA2 gây ra các biểu hiện khác nhau Hsps Hsf70, Hsf101 và sHsp tham gia vào việc sửa chữa các protein bị tổn thương HSBP1 và Hsp70 tham gia điều tiết tiêu cực khi các phản ứng stress nhiệt giảm Trong quá trình này, homotrimers HsfA2 hoạt động được chuyển đổi thành monome không hoạt động tham gia vào việc tái chế Hsfs (Ai-Li Qu, 2013)

Khi nội dung của các protein không hoạt động vượt quá giá trị ngưỡng trong stress nhiệt, các monome trơ thành Mers homotri hoạt động (R.L Morimoto, 1998)

Sự biểu hiện của gen sốc nhiệt được kích hoạt thông qua các ràng buộc của HSF đến các yếu tố promoter sốc nhiệt (HSE) Hsps chủ yếu hỗ trợ trong việc gấp và

Trang 25

phân phối nội bào, Assem Bly và suy thoái của các protein thông qua sự ổn định của protein tially mở ra mệnh Tuy nhiên, các protein này không chứa thông tin cụ thể cho chính xác gấp, mà là ngăn chặn không hiệu quả tương tác (M Port, 2004) Peptidyl-proly l isomerase hoặc protein disulfide isomerase hành động như là chất xúc tác gấp trực tiếp (Z He, 2004)

Trong sự suy giảm của các phản ứng sốc nhiệt, HSBP1, như regulon tiêu cực, liên kết với các miền tiêu cực của HsfA1a Các hoạt động phiên mã của HsfA1a bị đàn áp thông qua các ràng buộc trực tiếp của Hsp70 và sự thay đổi về hình dáng HSBP1 tương tác với Hsp70 để tạo thành phức hợp tan rã, và sau đó là homotrimers HsfA1a hoạt động được chuyển đổi thành monome không hoạt động,

do đó ức chế sự tổng thể chức năng qui định của HsfA1a và làm gián đoạn các tín hiệu phản ứng stress nhiệt Sự phức tạp của homotrimers HSF và Hsp70 đã được phát hiện, xác nhận chức năng tiêu cực của Hsp70 trong phản ứng stress nhiệt Khi stress nhiệt lại xảy ra, toàn bộ chu kỳ được reinitiated, bao gồm cả sự thay đổi giữa các Hsfs hoạt động và không hoạt động, và việc sử dụng các monome (K.B Sanjeev, 2004)

1.2.2 Tác động của nhiệt độ cao đến cây lúa và những tính trạng liên quan đến chống chịu

Nhiệt độ cao hơn tối ưu làm tăng tỷ lệ hạt phấn bất dục và do đó làm giảm năng suất lúa (Nakagawa et al 2003) Hạt phấn bất dục đã tăng lên rất nhiều ở nhiệt

độ cao hơn 35°C (Matsui et al 1997a) Trong các thí nghiệm nhà kính với cả hai kiểu gen indica và japonica, Jagadish et al (2007) nhận thấy rằng tiếp xúc ít hơn 1 h với nhiệt độ trên 33,7°C là đủ để gây ra bất dục (Matsui et al 1997a) Nồng độ CO2 tăng cường hơn nữa có thể làm trầm trọng thêm vấn đề này

Cơ chế của hạt phấn bất dục phân tích Ecophysiological nhiệt gây ra bởi cơ chế chịu trách nhiệm về nhiệt gây ra hoa bất dục (Matsui et al 2007) Một cơ chế quan trọng của nhiệt độ cao gây hạt phấn bất dục ở lúa là giảm khả năng của các hạt phấn hoa phình ra, kết quả là khả năng nảy mầm của hạt phấn kém (Matsui et al 2000) Endo et al (2009) nhận thấy rằng mặc dù phấn hoa nhiệt độ cao xử lý cho

Trang 26

thấy một hình tròn bình thường, một số chức năng như phấn hoa bám dính vào sự vòi nhụy và nảy mầm tiếp theo của nó đã ảnh hưởng tiêu cực Endo et al (2009) cũng xác định một số gen chống chịu với nhiệt độ trong bao phấn bởi clustering dữ liệu microarray Một số nguyên nhân khác có thể được thảo luận bởi các nhà nghiên cứu cho giảm khả năng sinh sản hạt phấn ở nhiệt độ cao đang thay đổi sự cân bằng hormon trong các loài hoa (Michael & Beringer 1980), xáo trộn trong sự sẵn có và vận chuyển photosynthates đến hạt nhân (Afuakwa et al 1984)., Thiếu khả năng của

nụ hoa để huy động carbohydrates stress nhiệt (Dinar & Rudich 1985) và những thay đổi trong hoạt động của các enzym tinh bột và đường sinh tổng hợp (Keeling et

cơ quan quản lý tăng trưởng đã đượcthể hiện thời gian gần đây có một số tác dụng tích cực đối với khả năng sinh sản và thụ phấn (Mohammed & Tarpley 2009a) Trong thực tế, ứng dụng ngoại sinh của họtăng mức độ chất chống oxy hóa nội sinh

và do đó ngăn ngừa các tổn thương oxy hóa màng tế bào của cây lúa (Mohammed

& Tarpley 2009b)

Thụ phấn liên quan đến khả năng sinh sản ở hoa lúa, các yếu tố góp phần (sản xuất phấn hoa, khả năng tồn tại và tiếp nhận) đóng một vai trò chiếm ưu thế về năng suất của cây trồng Nói chung, phát triển sinh sản của hạt phấn được biết đến

là nhạy cảm hơn với stress nhiệt (Wassmann et al., 2009a) Prasad et al (2006) báo cáo rằng căng thẳng ở nhiệt độ cao trong quá trình ra hoa gạo dẫn đến giảm sản xuất phấn hoa và phấn hoa kho Những lý do có thể xảy ra là sự ức chế nảy mầm của hạt phấn, và lượng hạt phấn hoa giảm (Matsui et al 2000, 2005), và do đó số ít các hạt phấn hoa đã có sẵn để được chặn bởi vòi nhụy Mackill et al (1982) cho rằng khả

Trang 27

năng sinh sản tỷ lệ tương quan dương với số lượng hạt phấn rơi vào vòi nhụy theo

cả nhiệt độ cao và môi trường xung quanh Sinh lý, sản xuất giảm của phấn hoa ở nhiệt độ cao có thể liên quan đến phân chia tế bào suy giảm của các tế bào mẹ (Takeoka et al 1992) Tương tự như vậy, nhiệt độ cao tại thời điểm nở hoa hoặc ngay sau khi có thể gây ra sự nảy mầm hạt phấn kém và chậm phát triển tăng trưởng ống phấn hoa, cùng với bao phấn nứt kém Lý do khác nhau đã được thảo luận cho

sự thay đổi của các đặc điểm giữa các giống chịu và nhạy cảm Ví dụ, Matsui et al (2001) cho rằng sự xuất hiện của sâu răng phát triển tốt trong bao phấn, và các bức tường locule dày cho phép dễ dàng vỡ của vách trong phản ứng nở của phấn hoa, kết quả tốt hơn bao phấn nứt và tung phấn

Tiếp xúc của các hạt phấn hoa với nhiệt độ cao dẫn đến mất khả năng phấn hoa trong vòng 10 phút (Song et al 2001) Và cần hơn 10 hạt phấn nảy mầm trên các để đảm bảo sự thụ tinh thành công của một loài lúa (Satake & Yoshida 1978) Với 0 - 50 hạt phấn trên nảy mầm, phải có trên 20 hạt phấn trên một vòi nhụy để đảm bảo sự thụ tinh (Matsui & Kagata 2003a) Cùng với đó, tiếp xúc với nhiệt độ cao trong một vài giờ có thể làm giảm khả năng phấn hoa rất nhiều và do đó gây thiệt hại năng suất (Wassmann & Dobermann 2007) Vòi nhụy ít nhạy cảm với nhiệt hơn bao phấn và thụ phấn của vòi nhụy với phấn hoa thường phục hồi được khả năng sinh sản của hoa lúa (Yoshida et al 1981) Sự giảm khả năng sinh sản của hoa có thể được gọi là một sự biểu hiện kiểu hình của cây lúa dưới nhiệt độ cao, trong khi giảm phấn nảy mầm và hoạt động có thể được coi là yếu tố sinh lý chịu trách nhiệm cho việc giảm (Tang et al 2008) Như vậy, tất cả những đặc điểm này,

mà bằng cách nào đó đảm bảo sự thụ phấn bình thường, cũng rất quan trọng cho khả năng chống chịu nhiệt của các kiểu gen khác nhau

Cấu trúc cây có thể đóng một vai trò quan trọng trong chống chịu nhiệt độ cao Vì vậy, phát triển giống cây trồng với kiến trúc thích hợp sẽ giúp để đối phó với sự gia tăng nhiệt độ Ví dụ, nếu các hình thái cây trồng mà bông được bao quanh bởi nhiều lá, cây sẽ có thể chịu được áp lực nhiệt độ cao do tăng làm mát và bằng cách ngăn chặn sự bốc hơi từ bao phấn do bóng từ những chiếc lá của mình

Trang 28

Lượng bốc hơi giảm từ bao phấn sẽ đảm bảo cho sự nảy mầm của hạt phấn Sự phát triển giống cải tiến bán lùn có thể chứng minh khá hữu ích trong vấn đề này do kiến trúc tán cải thiện của chúng (Wassmann et al., 2009a) Chiều cao giảm cũng có thể tăng sức đề kháng, do đó đem lại khả năng phục hồi nhiều hơn cho cây chống lại stress gián tiếp như lũ lụt, và sẽ trở nên thường xuyên hơn do sự nóng lên toàn cầu

1.3 Một số thành tựu trong chọn tạo giống lúa lai chịu nóng

Bất thuận nhiệt độ cao đã và đang là vấn đề quan tâm của toàn cầu (Hall, 2001) Nhiệt độ biến đổi cục bộ và không theo quy luật đã gây ảnh hưởng lớn đến sản xuất nông nghiệp, sự ấm lên của trái đất dẫn đến nhiều thay đổi như thay đổi vùng sinh thái, thay đổi mùa vụ gieo trồng và thu hoạch các cây nông nghiệp theo

xu hướng sớm hơn (Porter, 2005) Sự tăng nhiệt độ tới ngưỡng nhiệt độ và thời gian

đủ để gây hại đến sinh trưởng và phát triển của cây trồng Nhìn chung sự nâng cao thêm xung quanh 10-150C được xem là bất thuận nhiệt hoặc sốc nhiệt

Endo và cs, (2009) đã tìm thấy trong suốt quá trình xử lý nhiệt độ cao, hạt phấn vẫn có hình tròn, một số chức năng như nảy mầm trên vòi nhụy không ảnh hưởng Endo và cs, (2009) cũng xác định được một số gen mẫn cảm với nhiệt độ trong bao phấn và hệ thống hóa thành các nhóm khác nhau.Một dấu hiệu ảnh hưởng của nhiệt độ cao đến tính dục của hạt phấn lúa được Matsui và cs,.(2001) tìm thấy

khi tăng nhiệt độ lên 38°C thì 5 trong 9 giống Japonica bị ảnh hưởng

Chịu nóng được đánh giá tổng thể là khả năng cây sinh trưởng và cho năng suất trong điều kiện nhiệt độ cao (Wahid và cs, 2007) Cây trồng không thể di chuyển mà phải tự bảo vệ mình trước những stress và thực hiện trao đổi chất và hình thành cấu trúc của cơ thể (Yamanouchi và cs 2002) Sự chống chịu của cây lúa bao gồm nhiều nhân tố như chống lại hoặc tránh, ví dụ như: thời gian hình thành hoa và nở hoa có quan hệ đến stress và chống chịu tuyệt đối của cây, như bảo vệ bao phấn trước các stress Khả năng của một giống làm giảm nhiệt độ bông và giảm

độ ẩm được coi là cơ chế tránh trong khi các giống khác đều bị bất dục thì giống đó được coi là giống kháng thực sự (Weerakoon và cs, 2008) Chống chịu nóng thực sự khi mà trong giai đoạn cảm ứng cây có có thể bảo vệ được cấu trúc Protein, enzym,

Trang 29

màng nguyên sinh chất Vai trò của protein sốc nhiệt (heat shock proteins-HSPs) là yếu tố chính trong khả năng chịu nóng của cây (Maestri và cs, 2002) Có tương quan thấp giữa cơ chế tránh stress và chống chịu nóng ở lúa Kiểu hình của giống liên quan đến hai cơ chế chống chịu trên và ảnh hưởng của nhiệt độ đến đậu hạt Những nghiên cứu locus tính trạng số lượng (QTL) cho thấy khả năng chịu nóng do đa gen điều khiển (Zhang và cs, 2009) nên nghiên cứu về nó gặp nhiều khó khăn

Khi nhiệt độ cao liên quan đến sự biểu hiện và ngăn chặn sự mất đi một phần protein sốc nhiệt (HSPs) được tổng hợp trong tế bào Protein sốc nhiệt có vai trò đối với chịu nóng của cây trồng (Chang và cs, 2007) HSPs không chỉ làm giảm thời gian stress mà còn làm cho cây thích nghi với nóng (Timperio và cs, 2008) Sự thích nghi nhanh của HSPs trong cảm ứng với nóng có vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất của tế bào (Wahid và cs, 2007) HSPs được sản xuất ở sinh vật nhân chuẩn được chia thành 6 nhóm đó là: HSP100, HSP90, HSP70, HSP60, sHSPs (HSPs nhỏ) và Ubiquitin HSP8.5 (Efeoglu 2009) Những HSPs trên có thể giúp cho cây cải thiện khả năng quang hợp, và màng nguyên sinh chất hoạt động ổn định (Wahid và cs, 2007) Mối tương quan giữa HSPs và khả năng chịu nóng đã được nghiên cứu ở nhiều loài cây trồng (Huang & Xu 2008) Mặc dù vậy, quan hệ giữa các loài hảo khí (oxygen species-ROS) đã có nhiều giả thuyết cho rằng trong quá trình tiến hóa đã giảm HSPs (Timperio và cs, 2008) Sự thích nghi tốt hơn đã được công bố khi nhiệt độ cao đã gây ra thường xuyên thay vì xảy ra đột ngột (Larkindale

& Vierling 2008) HSPs có vai trò quan trọng tác động đến tính chịu nóng của cây (Katiyar-Agarwal và cs,2003) đã được phát triển nhờ chuyển gen HSP101 từ cải tai

chuột (Arabidopsis thaliana) sang giống indica Pusa Basmati 1 Kết quả của việc

chuyển gen được đánh giá cho thấy tính chịu nóng tốt hơn so với không chuyển.Tương tự, sự biểu hiện chịu nóng của lúa khi chuyển gen OsHSF7 từ cải tai

chuột (Arabidopsis thaliana), có thể chịu nóng ở 420C trong 16 giờ và tăng tỷ lệ đậu hạt từ 22-52% (Liu và cs, 2009)

Nghiên cứu tính chịu nóng ở lúa lai chưa phát phát triển nhiều ở các nước Những thành quả gần đây được các nhà nghiên cứu Trung Quốc thực hiện trên 100

Trang 30

tổ hợp lai F1, phương pháp đánh giá ở giai đoạn trỗ 50%, nhiệt độ xử lý giai đoạn này 38 0C đã đánh giá được 15 tổ hợp lai có khả năng chịu nóng tốt tiêu biểu như tổ hợp Nhị ưu 838, Fengyou 199, Jinchuyou 37,… Những tổ hợp này có nguồn gốc 5 dòng mẹ tiêu biểu như; Y Liangyou 646, Guanzhan 63-4S, Yixiang 5979, Y liangyou 2 và Y liangyou 896 (Hu Sheng-bo và cs, 2012) Phân tích nguồn các tổ hợp lúa lai chịu nóng chỉ ra rằng hầu hết các tổ hợp lai có nguồn từ mẹ chịu nóng thì tổ hợp lai cũng có khả năng chịu nóng tương tự Tác giả kết luận rằng mẹ đóng vai trò chính trong chịu nóng của lúa lai

Báo cáo chương trình chọn tạo giống lúa lai ở Ấn Độ của tiến sỹ S.R Voleti năm 2012-2013 tập trung sàng lọc bộ giống lúa lai, dòng bất dục CMS, dòng duy trì và dòng phục hồi có khả năng chịu nóng dưới điều kiện đồng ruộng để nhận biết các dòng triển vọng cho chọn tạo giống lúa lai hệ 3 dòng Để phát triển dòng phục hồi và dòng duy trì chịu nóng tốt hơn Đánh giá các tổ hợp các tác giả thực hiện thí nghiệm sàng lọc chịu nóng dưới điều kiện đồng ruộng nhiệt độ thời kỳ ra hoa 40oC, gieo cấy để thời gian trỗ gặp bất thuận nóng và các kiểu gen được nhận biết khả năng chịu nóng qua các chỉ tiêu ngày trỗ 50% Chiều cao cây, số bông/cây, chiều dài bông, chiều dài lá đòng, rộng lá đòng, số hạt/bông, khối lượng bông, tỷ lệ hạt chắc, khối lượng 1000 hạt và năng suất cá thể Các dòng nhận biết có khả năng chịu nóng chuyển sang chương trình lai đỉnh, đánh giá ưu thế lai và khả năng chịu nóng của con lai F1 Kết hợp đánh giá trên đồng ruộng, sàng lọc chịu nóng trong điều kiện nhân tạo kết hợp với marker phân tử nhân biêt các kiểu gen và tổ hợp lai chịu nóng như Bala, SG 27-77, N22, C20R, BK 49-76 và RPHR 517 và cũng nhận biết 30 dòng cho gen chịu nóng phục vụ chọn tạo giống lúa lai hệ 3 dòng chịu nóng ở Ấn Độ

Việt Nam đi vào nghiên cứu giống chịu nóng muộn hơn một số nước trên thế giới Vì nước ta có điều kiện thời tiết khí hậu tương đối ôn hòa Trong những năm gần đây ảnh hưởng của nhiệt độ cao dẫn đến khô hạn trên diện rộng ở các tỉnh miền Trung và miền Nam, các nhà khoa học mới tiếp cận và đi vào nghiên cứu và chọn tạo giống lúa chịu nóng

Trang 31

Các nhà khoa học Việt Nam đã tạo ra giống lúa chịu nóng và khô từ các tế bào phôi giống lúa CR203 rồi dùng phương pháp nuôi cấy tế bào nhân giống lúa này tạo giống lúa mới cấp quốc gia DR2 có năng suất và độ thuần cao, chịu hạn và nhiệt độ cao Giống lúa này đã được ứng dụng trong một số chương trình lai tạo ở các tỉnh miền Bắc và miền Trung Tuy nhiên, chúng ta cần tiếp tục nghiên cứu và cải tiến tính trạng chống chịu stress gia tăng nhiệt nhằm đáp ứng với những diễn biến về nhiệt độ phức tạp như hiện nay Dự án giống lúa chịu nóng được thực hiện

từ năm 2010-2012 giữa Viện Khoa học kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam và Trung tâm nghiên cứu và Phát triển nông nghiệp Đồng Tháp Mười đã chọn được các dòng

bố có gen chống chịu nhiệt được nhập từ một nước thuộc châu Á và các giống lúa địa phương ở Việt Nam đã chọn lọc được 100 dòng triển vọng, đây là bước nghiên cứu đầu tiên mở ra hướng nghiên cứu và phát triển giống lúa chịu nóng ở Việt Nam

Trang 32

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Vật liệu, địa điểm và thời gian nghiên cứu

2.1.1 Vật liệu nghiên cứu

Tập đoàn dòng bố mẹ do Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng, Học Viện Nông nghiệp Việt Nam thu thập, lai tạo và chọn lọc

Trang 33

Tổ hợp lai: 36 tổ hợp con lai giữa các dòng bố, mẹ nêu trên

Sử dụng giống TH3-3 làm giống đối chứng

2.1.2 Địa điểm nghiên cứu: Khu thí nghiệm Viện Nghiên cứu và Phát triển Cây

trồng – Học Viện Nông nghiệp Việt Nam

2.1.3 Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 1 đến tháng 11/2014

2.2 Nội dung nghiên cứu

điều kiện tự nhiên và nhân tạo:

+ Ảnh hưởng của nhiệt độ cao đến các giai đoạn sinh trưởng của con lai F1

trong điều kiện tự nhiên

+ Ảnh hưởng của nhiệt độ cao đến quá trình nở hoa và hình thành hạt của con lai F1 trong điều kiện nhân tạo

+ Đánh giá đặc điểm nông sinh học, năng suất các yếu tố cấu thành năng suất của con lai F1

Trang 34

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Vụ xuân 2014

a Thí nghiệm 1: Đánh giá đặc điểm nông sinh học, yếu tố cấu thành năng suất của các dòng R mới chọn tạo trên đồng ruộng

Bố trí thí nghiệm theo phương pháp khối ngẫu nhiên đầy đủ với 3 lần nhắc lại

- Ngày gieo: 25/01/2014 Ngày cấy: 19/02.2014

- Mật độ: cấy 40 khóm/m2, cấy 1 dảnh/ khóm

- Diện tích ô thí nghiệm: 10 m2

Các chỉ tiêu theo dõi:

Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng:

- Tuổi mạ: được tính từ khi gieo đến cấy

- Lúabén rễ hồi xanh: xuất hiện các rễ trắng mới, số lá tăng

- Bắt đầu đẻ nhánh: 10% số cây đẻ nhánh dài 1cm nhô khỏi bẹ lá

- Kết thúc đẻ nhánh: ngày có số nhánh không đổi

- Băt đầu trỗ: có một cây có một bông nhô ra ngoài bẹ lá đòng 3-5 cm, nếu

là cây phân ly sớm hẳn thì ghi lại và bỏ cây phân ly

- Ngày trỗ 10%, 50%, kết thúc trỗ

- Ngày chín vàng: >95% hạt chín vàng

- Ngày thu hoạch

Đặc điểm nông sinh học:

- Chiều cao cây cuối cùng: Đo từ mặt đất đến đầu mút cổ bông không kể râu

- Chiều dài bông: Từ đốt có gié đến đầu mút bông không kể râu

- Chiều dài cổ bông

- Số hoa /bông

- Tỷ lệ hoa bị ngậm

Theo dõi năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất:

- Số bông hữu hiệu: Đếm tất cả các bông có hạt chắc và lép

- Số hạt /bông trung bình: Tuốt hạt cả khóm, đếm tổng số hạt (chắc và lép), tính tỷ lệ lép, chia tổng số hạt cho số bông

Trang 35

- Tỷ lệ hạt lép (%)

- Tính khối lượng 1000 hạt: Phơi khô đến độ ẩm 13% , cân 3 lần, mỗi lần

300 hạt Nếu độ sai số giữa các lần cân không quá 0,5% thì cộng 3 lần cân rồi chia cho 3 tính được khối lượng trung bình 300 hạt Đem kết quả tính khối lượng 1000 hạt Nếu độ sai số giữa các lần cân vượt quá 0,5% thì tiến hành đếm và cân lại Theo dõi đặc điểm liên quan đến khả năng chịu nóng trong điều kiện tự nhiên của dòng bố ở các thời vụ khác nhau:

-Số hoa nở trong ngày

- Thời gian nở hoa trong ngày

- Số ngày nở hoa của cây

- % hạt phấn hữu dục

- Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất

- So sánh sự sai khác ở các thời vụ khác nhau chọn lọc dòng có đặc điểm chịu nóng cao bằng hình thái

Các dòng mẹ được gieo cấy ở các thời vụ khác nhau, chọn thời vụ có hạt phấn bất dục lai cặp với dòng bố nghiên cứu

Phương pháp đánh giá chỉ tiêu:

- Đánh giá các chỉ tiêu theo dõi theo phương pháp của Viện nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI) và tiêu chuẩn ngành 10TCN558 – 2002

- Đánh giá các tính trạng hình thái nông học của các dòng nghiên cứu dựa vào đặc điểm tổ hợp lai, năng suất của Yuan Long Ping, 1995

b Thí nghiệm 2: Đánh giá đặc điểm nông sinh học, yếu tố cấu thành năng suất

và khả năng chịu nóng của các dòng R mới chọn tạo trong nhà kính

Nhà kính hình vòm di động, được thiết kế vừa một ô thí nghiệm trong nhà lưới, với chiều rộng 2,5m, chiều dài 4m, cao 1,5m Được bao phủ bởi một lớp plastic dầy trắng trong xung quanh, có cửa ra vào ở hai đầu

- Bố trí thí nghiệm theo phương pháp khối ngẫu nhiên đầy đủ với 3 lần nhắc lại

Trang 36

- Các dòng bố mẹ gieo trong chậu nhựa đường kính 18x22cm Mỗi chậu gieo vào 5 hạt, khi lúa được 5 lá nhỏ bỏ để lại 3 cây/chậu, chăm sóc để lúa phát triển bình thường, ngừng bón phân trước khi lúa phân hóa đòng 15 ngày, để cây ổn định giúp trỗ tập trung

- Ngày gieo: 06/02/2014

- Khi trỗ được 50% tiến hành đưa các chậu vào trong nhà kính đã thiết kế trước đó vào ô thí nghiệm.Với điều kiện nhiệt độ ban ngày là 37,5oC trong 6 giờ (10h00-16h00), ban đêm là 26oC (18h00-8h00) Độ ẩm tương đối là 60% vào ban ngày và 80% vào ban đêm Nhiệt độ không khí và độ ẩm đã được thay đổi dần dần giữa 8h00 – 10h00, và giữa 16h00 – 18h00 bằng cách mở cửa nhà lưới thông thoáng khí, tiến hành thực hiện như vậy trong vòng 6 ngày, sau đó chuyển các chậu

ra môi trường bên ngoài, chăm sóc bình thường đánh giá các yếu tố cấu thành năng suất để xác định mức độ phục hồi (Tsutomu Matsui, 2002)

Các chỉ tiêu theo dõi

+ Trong thời gian xử lý nhiệt:

- Số hoa nở trong ngày

Trang 37

Vật liệu: 36 tổ hợp lúa lai hai dòng được lai từ vụ Xuân 2014 và giống đối chứng là TH3-3

a Trong điều kiện tự nhiên:

Bố trí thí nghiệm theo phương pháp khối ngẫu nhiên đầy đủ với 3 lần nhắc lại

- Ngày gieo: 10/06/2014 Ngày cấy: 28/6/2014

- Mật độ: cấy 35 khóm/m2, cấy 1 dảnh/ khóm

- Diện tích ô thí nghiệm: 10 m2

Các chỉ tiêu theo dõi (theo tiêu chuẩn của IRRI, 2002:

Giai đoạn sinh trưởng, phát triển

- Tốc độ tăng trưởng chiều cao cây,

- Tốc độ đẻ nhánh

Giai đoạn trỗ

- Nhiệt độ trong ngày: cứ 1h theo dõi nhiệt độ một lần từ 7h-18h, quan trọng nhất giai đoạn từ 10h-16h trong ngày (dung nhiệt kế đặt ở 3 điểm trên ruộng thí nghiệm)

- Số hoa nở trong ngày, thời gian nở hoa trong ngày,

- Độ hữu dục của hạt phấn ở các thời điểm nhiệt độ khác nhau

Giai đoạn chín

Thu mỗi dòng 10 cá thể ở mỗi thời vụ khác nhau, tiến hành đo đếm các chỉ tiêu:

- Chiều cao cây cuối cùng

- Năng suất thực thu

- Năng suất lý thuyết

Trang 38

So sánh đánh giá các chỉ tiêu ở các thời vụ khác nhau, dối chiếu với nhiệt

độ lúc trỗ, chọn lọc những tổ hợp có tính chịu nóng tốt trong điều kiện tự nhiên để tiến hành đánh giá trong Phytotron

Chất lượng nấu nướng được đánh giá cảm quan bằng phương pháp cho điểm thông qua các chỉ tiêu sau: mùi thơm, độ mềm, độ dính, độ trắng, độ bóng, độ ngon theo tiêu chuẩn 10 TCN 590-2004:

- Mùi thơm: điểm 1: Không thơm; điểm 2: Hơi thơm; điểm 3: Thơm vừa; điểm 4: Thơm; điểm 5: Rất thơm

- Độ mềm: điểm 1: Rất cứng; điểm 2: Cứng; điểm 3: Hơi mềm; điểm 4: Mềm; điểm 5: Rất mềm

- Độ trắng: điểm 1: Nâu; điểm 2: Trắng ngà nâu; điểm 3: Trắng hơi xám; điểm 4: Trắng ngà; điểm 5: Trắng

- Độ bóng: điểm 1: Rất mờ, xỉn; điểm 2: Hơi mờ, xỉn; điểm 3: Hơi bóng; điểm 4: Bóng; điểm 5: Rất bóng

- Độ ngon: điểm 1: Không ngon; điểm 2: Hơi ngon; điểm 3: Ngon vừa; điểm 4: Ngon; điểm 5: Rất ngon

b Trong điều kiện nhân tạo

- Các tổ hợp lai và giống đối chứng được gieo trong chậu nhựa đường kính 18x22cm Mỗi chậu gieo vào 5 hạt, khí lúa được 5 lá nhỏ bỏ để lại 3 cây/chậu, chăm sóc để lúa phát triển bình thường, ngừng bón phân trước khi lúa phân hóa đòng 15 ngày, để cây ổn định giúp trỗ tập trung

- Ngày gieo: 10/6/2014

- Khi trỗ được 50% tiến hành đưa các chậu vào trong nhà kính đã thiết kế trước đó vào ô thí nghiệm.Với điều kiện nhiệt độ ban ngày là 37,5oC trong 6 giờ (10h00-16h00), ban đêm là 26oC (18h00-8h00) Độ ẩm tương đối là 60% vào ban ngày và 80% vào ban đêm Nhiệt độ không khí và độ ẩm đã được thay đổi dần dần giữa 8h00 – 10h00, và giữa 16h00 – 18h00 bằng cách mở cửa nhà lưới thông thoáng khí, tiến hành thực hiện như vậy trong vòng 6 ngày, sau đó chuyển các chậu

Trang 39

ra môi trường bên ngoài, chăm sóc bình thường đánh giá các yếu tố cấu thành năng suất để xác định mức độ phục hồi (Tsutomu Matsui, 2002)

Các chỉ tiêu theo dõi

+ Trong thời gian xử lý nhiệt:

- Số hoa nở trong ngày

là giá trị trung bình của tính trạng quan sát

X n Xi

X

Trang 40

S2 là phương sai mẫu

Xi là giá trị thực của tính trạng quan sát ở tính trạng thứ i

Định dạng
Số trang	83
Dung lượng	2,13 MB