Đặc điểm nông sinh học và giá trị chọn giống của 7 dòng đột biến từ giống lúa nếp PD2 ở thế hệ thứ 6

“Đặc điểm nông sinh học và giá trị chọn giống của 7 dòng đột biến từ giống lúa nếp PD2 ở thế hệ thứ 6” Người thực hiện: Nguyễn Thị Thanh Người hướng dẫn: TS.. Nhờ áp dụng nhanh chóng nhữ

“Đặc điểm nông sinh học và giá trị chọn giống của 7 dòng đột biến từ giống lúa nếp PD2 ở thế hệ thứ 6”

Người thực hiện: Nguyễn Thị Thanh Người hướng dẫn: TS Đào Xuân Tân

LỜI CẢM ƠN

Đại học Sư Phạm Hà Nội 2

- TS Đào Xuân Tân - Giám đốc Trung tâm Hỗ trợ Nghiên cứu Khoa

học & Chuyển giao Công nghệ, trường ĐHSP Hà Nội 2

- Các bạn trong nhóm đề tài

Đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Hà Nội, ngày 01 tháng 05 năm 2010

Sinh viên

Nguyễn Thị Thanh

LỜI CAM KẾT

Tôi xin cam đoan:

- Đề tài của tôi không sao chép từ bất cứ một đề tài có sẵn nào

- Nội dung trong đề tài đảm bảo sự chính xác và trung thực là kết quả

nghiên cứu của bản thân

Hà Nội, ngày 01 tháng 05 năm 2010

Sinh viên

Nguyễn Thị Thanh

2.8 Một số thành tựu và triển vọng của ngành chọn giống đột

Chương I CÁC ĐẶC ĐIỂM NÔNG SINH HỌC 21

II.2 Số hạt/bông, số hạt chắc/bông và tỉ lệ % hạt chắc 32

PHỤ LỤC 51

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT + NSLT: Năng suất lý thuyết

+ KNST: Khả năng sinh trưởng

+ TGST: Thời gian sinh trưởng

+ D: Dài (Chiều dài hạt gạo)

+ R: Rộng (Chiều rộng hạt gạo) + P1000: Khối lượng 1000 hạt + FAO: Food and Agriculture

Lương thế giới)

+ IRRI: International Rice Reseach Institule (Viện nghiên cứu lúa Quốc tế)

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ

PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Theo thống kê của tổ chức Nông Lương thế giới (FAO) 1995, lúa được trồng ở 112 nước trên thế giới, 40% dân số thế giới sử dụng lúa gạo trong một nửa khẩu phần ăn hàng ngày Do sự gia tăng dân số một cách nhanh chóng trong những thập kỉ gần đây nên việc đảm bảo cung cấp đủ lượng thực cho nhân dân trong mọi quốc gia luôn là một vấn đề cấp bách Việt Nam một quốc gia đang phát triển có số dân trên 86 triệu người (2009) , trong đó trên 80% dân số thuộc khu vực nông thôn, lúa gạo là cây lượng thực chủ yếu và có vai trò quan trọng trong đời sống của nhân ta Nhờ có sự cố gắng nỗ lực của toàn Đảng toàn dân, từ 1989 nước ta đã thoát khỏi tình trạng thiếu lương thực, vươn lên đứng thứ 2 trên thế giới sau Thái Lan về xuất khẩu gạo

Tổng sản lượng lúa hàng năm đã đạt từ 460 triệu tấn năm 1987 lên tới 560 triệu tấn năm 1997 và phải đạt tới 760 triệu tấn vào năm 2020 mới có thể đáp ứng được mức tăng dân số như hiện nay [5] Diện tích đất nông nghiệp đang ngày càng bị thu hẹp do đô thị hóa và phát triển cơ sở hạ tầng đặc biệt là ở các nước Châu Á Dân số không ngừng tăng lên đã làm ảnh hưởng rất lớn đến thế cân bằng cung – cầu lương thực Hơn nữa việc luân canh tăng vụ không giải quyết thỏa đáng về nhu cầu gạo có chất lượng cao, phẩm chất tốt trong tương lai nếu không có tiến bộ khoa học về cây trồng

Vì vậy phải đưa nhanh những tiến bộ kĩ thuật vào sản xuất nông nghiệp, trong đó đất và giống cây trồng là cở sở quan trọng để tăng năng suất Điều này đã được khẳng định trong đường lối và chiến lược phát triển kinh tế xã hội trong báo cáo chính trị của Ban chấp hành Trung ương Đảng khóa 8 tại hội Đại biểu toàn quốc lần thứ X của Đảng đã chỉ rõ: “ Tiếp tục phát triển và đưa nông, lâm, ngư nghiệp lên một trình độ mới bằng ứng dụng tiến bộ khoa học và công nghệ nhất là công nghệ sinh học”

Nhờ áp dụng nhanh chóng những thành tựu khoa học vào chọn giống nên đã tạo được nhiều giống lúa mới mang nhiều đặc tính tốt: thời gian sinh trưởng ngắn, sức chống chịu sâu bệnh cao, khả năng chống chịu hạn…

Một trong những phương pháp tạo giống lúa mới rất có hiệu quả là sử dụng các tác nhân gây đột biến để tạo ra các biến dị, sau đó chọn lọc qua các thế hệ

để thu được giống mới mang các đặc điểm mong muốn

Cùng với lúa tẻ, lúa nếp từ lâu đã chiếm một vai trò quan trọng trong đời sống của nhân dân ta cũng như một số quốc gia trên thế giới

Lúa nếp không chỉ là cây lương thực mà còn là loại cây có giá trị kinh tế cao như giống nếp Tú Lệ (Yên Bái), nếp Cái hoa vàng (Bắc Ninh)… Mặt khác nếp là nguyên liệu không thể thiếu trong một số ngành công nghiệp nhẹ, công nghiệp thực phẩm, sản xuất rượu Những giống nếp cổ truyền có chất lượng cao song năng suất thấp chỉ cấy được 1 vụ/năm Giống nếp cấy được 2

vụ năm, năng suất khá thì chất lượng lại hạn chế (N87, N99, IR352…) Trước tình hình đó cần phải tạo ra những giống có năng suất cao, chất lượng tốt, cấy được 2 vụ trên năm Do vậy, các nhà chọn giống Việt Nam đã có những thành công bước đầu với giống lúa nếp có năng suất cao, sức chống chịu tốt, cấy 2

vụ trên năm (PD2, DT22…)

Từ giá trị quan trọng của cây lúa nói chung, lúa nếp nói riêng và những thực tiễn cuộc sống đặt ra chúng tôi nhận thấy việc khảo sát các đặc điểm nông sinh học và các yếu tố cấu thành năng suất của cây lúa là rất cần thiết

Vì vậy chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài:

“Đặc điểm nông sinh học và giá trị chọn giống của 7 dòng đột biến từ giống lúa nếp PD2 ở thế hệ thứ 6”

1.2 Mục đích nghiên cứu

- Đánh giá mức độ ổn định về một số đặc điểm nông sinh học ở thế hệ thứ 6 của các dòng lúa nếp đột biến từ giống gốc PD2

- Tuyển chọn một số dòng ưu tú có thể ứng dụng trong sản xuất

1.3.Nội dung nghiên cứu

1.3.1 Khảo sát các đặc tính nông sinh học

1 KNĐN 14 Góc lá đòng

2 Số hạt chắc/bông 15 Độ cứng cây

3 Chiều cao cây 16 Màu phiến lá

4 Chiều dài bông 17 Màu bẹ lá

5 Chiều dài và chiều rộng lá đòng 18 Độ tàn của lá

6 Khối lượng 1000 hạt (P1000) 19 Lông trên phiến lá

7 Hình dạng hạt (chiều dài hạt (D), 20 Màu thìa lìa

chiều rộng hạt (R)) 21 Màu cổ lá

8 Chiều dài cuống bông 22 Màu tai lá

9 Số khóm/bông 23 Độ thoát cổ bông

10 Tổng số hạt/bông 24 Số bông hữu hiệu/khóm

11 Hàm lượng amylose 25 NSLT

12 Hàm lượng protein 26 Màu vỏ trấu

13 Thời gian sinh trưởng 27 Màu vỏ cám

1.3.2 Đề xuất dòng ưu tú có thể mở rộng trong sản xuất

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Nguồn gốc cây lúa

Về nguồn gốc cây lúa đã có nhiều nhà khoa học nghiên cứu và đưa ra nhiều

ý kiến khác nhau:

Theo các tài liệu khảo cổ ở Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Việt Nam…thì cây lúa đã có mặt từ 3000 – 2000 năm trước công nguyên Từ các trung tâm khởi nguyên là Trung Quốc và Ấn Độ, cây lúa đã phát triển theo hướng Đông Tây và đến nay đã có mặt khắp thế giới Vùng phân bố của cây trên thế giới tương đối rộng, từ 50 vĩ độ Bắc (Trung Quốc) đến 35 vĩ độ Nam (Châu Úc) Nhiều dẫn liệu khảo cổ học đã chứng tỏ tổ tiên của cây lúa là ở Đông Nam

Á (Việt Nam, Thái Lan…) Vì Đông Nam Á là vùng có diện tích trồng lúa tập trung và lớn nhất trên thế giới, có khí hậu nóng ẩm, thích hợp với sự sinh trưởng và phát triển của cây lúa Ngoài ra, các tài liệu lịch sử, các di tích khảo

cổ ở nhiều nước thuộc vùng này đều nói về cây lúa cũng như nghề trồng lúa VD: Roscleviez đã tìm thấy những hạt gạo cháy, vỏ trấu ở Đông Nam Á Theo Candalle (1886) Cây lúa có nguồn gốc ở Ấn Độ Theo Sampath (1973) xác định có vết tích của cây lúa ở Thái Lan

Những các quan điểm trên đều có điểm thống nhất chung là: nguồn gốc cây lúa ở Đông Nam Á Người Đông Nam Á đã tạo ra cây lúa nước nổi tiếng và tích lũy được vốn kỹ thuật trồng lúa khá phong phú Từ đây, cây lúa và kỹ thuật trồng lúa mới được lan tràn tới các vùng khác trên thế giới

2.2 Phân loại cây lúa

2.2.1 Phân loại theo đặc điểm sinh học

Lúa trồng (Oryza satiza) có bộ NST 2n= 24 được thuần hóa từ cây lúa dại thuộc bộ hòa thảo (Graminales), họ hòa thảo (Graminacea), chi Oryza

Chi Oryza phân bố rộng khắp thế giới với 19 loài (theo xác định của Hội nghị di truyền Quốc tế - 1963), có loài sống một năm, có loài sống nhiều năm Trong số đó có hai loài lúa trồng là:

Oryza sativa.L: được trồng phổ biến trên thế giới

Oryza sativa.L glaberrima: Trồng phổ biến ở một số nước Châu Phi Việc phân loại Oryza sativa.L cũng có nhiều quan điểm khác nhau:

* Theo Kikawa và Kota (1931): Oryza sativa.L được chia làm 2 loài phụ:

- Oryza sativa sub.sp.Japonica Kato (lúa tiên): Loài phụ Nhật Bản

- Oryza sativa sub.sp.Inđica Kato (lúa cánh): Loài phụ Ấn Độ

* Theo Gustchin (1934-1943) phân thành 3 loài phụ Inđica, Japonica, Javanica (trung gian giữa Inđica và Japonica)

* Theo Hoàng Thị Sản (1999) có 2 loài:

- Oryza sativa.L.var.UtilissimaA.Camus: Lúa tẻ

- Oryzasativa.L.var.Glutinosa Tanaka: Lúa nếp

2.2.2 Theo địa hình đất, điều kiện cung cấp nước: Lúa cạn và lúa nước 2.2.3 Theo thời gian gieo trồng, gặt hái trong năm… có thể chia lúa trồng thành 3 loại: Lúa mùa, lúa chiêm và lúa hè thu

2.2.4 Theo chất lượng và hình dạng hạt: Lúa tẻ, lúa nếp, lúa hạt dài, lúa hạt tròn.[5]

2.3 Đặc điểm sinh học của cây lúa

2.3.1 Đặc điểm hình thái

- Rễ lúa: rễ lúa thuộc loại rễ chùm, bao gồm:

+ Rễ mầm (Rễ chính – rễ mộng) là rễ hình thành từ phôi hạt sau khi nảy mầm, chỉ có một rễ không phân nhánh, phát triển một thời gian rồi teo đi + Rễ phụ: Hình thành từ các mắt đốt gốc của thân cây (thân mẹ và thân nhánh) Trên rễ phụ mọc ra các rễ nhỏ, rễ mầm phát triển một thời gian thì rễ

phụ mới mọc ra làm nhiệm vụ chính trong việc hút dinh dưỡng và phục vụ cho đời sống của cây trồng

+ Rễ bất định: là một loại rễ phụ nhưng nó được hình thành ở các đốt phía trên cao của thân (trong trường hợp ngập nước sâu hoặc bị đổ) Rễ bất định tham gia vào việc hút dinh dưỡng nhưng vai trò không lớn lắm, một số trường hợp có tiêu hao dinh dưỡng [8]

Trong 3 loại rễ trên thì rễ phụ đáng chú ý nhất, vì nó có ý nghĩa lớn đối với đời sống của cây Quá trình phát triển của rễ phụ chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố trong đó có: Nhiệt độ thích hợp từ 28 -300C, nước (rễ phát triển tốt trong điều kiện đất ẩm – tưới nước xen kẽ), kĩ thuật làm đất, tuổi mạ, giống lúa, điều kiện chăm sóc…

- Thân lúa

+ Thân lúa hình ống tròn, gồm các đốt đặc và gióng rỗng Số lượng và đốt của thân thuộc từng giống Số gióng và chiều dài gióng làm thành chiều cao cây giữ cho cây đứng vững Thân cây nhìn chung phát triển mạnh, độ dày

và chiều dài các gióng tùy theo vị trí trên thân Thân lúa thời kì đẻ nhánh gọi

là thân giả Từ thời kì làm đốt trở đi mới gọi là thân thật

+ Thân lúa có nhiệm vụ vận chuyển, dự trữ nước và muối khoáng lên lá

để quang hợp, vận chuyển O2 các sản phẩm quang hợp từ lá tới các bộ phận khác để nuôi sống chúng (tới rễ, nhánh, bông…)

- Lá lúa: Lá lúa được sinh ra từ các mầm lá ở các đốt thân (mắt thân), mọc

ra ở hai bên thân chính Có 2 loại lá lúa:

+ Lá lúa không hoàn toàn (lá bao) là loại lá chỉ có bẹ lá ôm lấy thân, phát triển ngay sau khi hạt nảy mầm

+ Lá hoàn toàn (lá thật) là loại lá có bẹ lá, phiến lá, tai lá, cổ lá, thìa lìa

Lá lúa là trung tâm hoạt động sinh lí của cây lúa: quang hợp, hô hấp, tích lũy chất khô…Bẹ lá còn giúp cho thân chống đỡ và làm nhiệm vụ như một

kho dự trữ đường, tinh bột tạm thời trước khi trổ bông Tùy theo chức năng, chia lá lúa thành 3 loại:

+ Lá sinh trưởng sinh dưỡng: Tham gia thúc đẩy quá trình đẻ nhánh từ

+ Cổ bông: là đốt nối giữa cuống bông với thân bông

+ Thân bông: có từ 5-10 đốt, mỗi đốt mọc một gié chính (gié cấp 1), trên gié cấp 1 có các gié cấp 2 Mỗi gié cấp 1 và gié cấp 2 lại chia ra nhiều chẽn, mỗi chẽn đính một hoa Chiều dài bông được tính từ cổ bông đến đầu mút của bông

+ Hoa lúa: là hoa lưỡng tính Gồm: đế hoa, lá bắc, vảy cá, 6 nhị và 2 nhụy Sau khi được thụ tinh hạt lúa phát triển thành quả (hạt thóc) bao gồm mày và vỏ trấu, hạt gạo

+ Hạt thóc gồm nội nhũ và phôi Nội nhũ chiếm phần lớn hạt gạo Phôi gồm rễ phôi, trụ phôi và rễ phôi

Bông lúa là bộ phận quan trọng nhất của cây lúa làm nhiệm vụ dự trữ các chất đường, tinh bột được con người và vật nuôi sử dụng Bông lúa còn là

cơ quan duy trì đời sống cây lúa ở thế hệ sau (hạt thóc) Bông lúa được phát

triển từ đốt cuối cùng của thân, trải qua các thời kì phân hóa, trỗ, phôi màu, thụ phấn, thụ tinh, chín sữa, chín sáp và chín hoàn toàn [8]

2.3.2 Đặc điểm sinh trưởng – phát triển của cây lúa

TGST của cây lúa được tính từ khi hạt nảy mầm đem gieo cho đến khi cây lúa có 85% hạt chín Thời gian này dài, ngắn tùy thuộc vào giống lúa và thời

vụ gieo cấy (dao động từ 65-210 ngày) Do vậy TGST phát triển của cây lúa

có thể chia làm 2 giai đoạn lớn ứng với 2 thời kì sinh trưởng phát triển là: Sinh trưởng sinh dưỡng và giai đoạn ra hoa kết quả (giai đoạn sinh trưởng sinh thực).[5]

- Giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng được tính từ khi gieo cấy đến khi làm đòng Ở thời kì này, cây lúa chủ yếu hình thành và phát triển cơ quan sinh dưỡng như rễ, thân, lá, đẻ nhánh Gồm 4 thời kì:

+ Thời kì nảy mầm: từ 3-7 ngày

+ Thời kì mạ: từ khi gieo mạ xuống đất đến khi đem cấy từ 12-40 ngày + Thời kì bén rễ hồi xanh: từ 5-12 ngày sau khi cấy

+ Thời kì đẻ nhánh: từ 10-25 ngày sau khi cấy

- Giai đoạn sinh trưởng sinh thực từ khi cây lúa ngừng đẻ nhánh đến giai đoạn phân hóa đòng đến khi chín hoàn toàn, thời gian cho giai đoạn này khoảng 60 ngày

+ Thời kì phân hóa đòng: Thời kì này cây lúa chuyển từ giai đoạn đẻ nhánh sang giai đoạn làm đòng Nói chung để xác định chính xác thời kì này rất khó khăn, nhất là các giống lúa ngắn ngày hiện nay Để xác định, người ta dựa vào số lượng đốt của dảnh lúa để phân biệt, khi cây lúa có 2 đốt rõ rệt, đốt thứ 2 dài gấp 1.5 hoặc 2 lần đốt thứ nhất và hình thành rõ đốt thứ 3, như vậy là lúa đang ở giai đoạn phân hóa đòng Sau 5-7 ngày tiếp theo sẽ có “cứt gián” tức là giai đoạn phân hóa gốc và hoa, nó sẽ quyết định số hạt trên bông sau này

+ Thời kì trỗ và chín (30 ngày) lúa bắt đầu trổ bông, vào mẩy và chín Thời kì này dài ngắn cũng tùy thuộc vào giống lúa và thời vụ gieo cấy

2.4 Đặc điểm cây lúa nếp

Lúa tẻ là loại cây xuất hiện sớm nhất và là nguồn gốc của nhiều loại lúa hiện nay Lúa nếp xuất hiện cũng có thể là từ lúa tẻ do tập quán canh tác của từng địa phương tạo nên

Lúa tẻ khác với lúa nếp chủ yếu ở độ trong, dẻo và độ thơm của hạt Khi đem phân tích hiển vi thành phần hoá học của lúa tẻ và lúa nếp thì ta thấy chúng có sự khác biệt về cấu tạo tinh bột Hạt gạo của lúa nếp chứa trên 80% tinh bột mạch nhánh mà hầu hết tinh bột mạch nhánh có cấu tạo thẳng Bởi đó

mà gạo nếp dẻo hơn, ăn ngon miệng hơn Ngoài ra ở lúa nếp lượng lipit, protein cao hơn gạo tẻ Hàm lượng protein của lúa tẻ chỉ vào khoảng 5-6% nhưng ở lúa nếp 8-9% trong đó có nhiều axit amin cần thiết cho cơ thể Vì vậy giá trị dinh dưỡng của nó cũng cao hơn gạo tẻ

2.5 Giá trị kinh tế của cây lúa

Cây lúa là một trong ba cây lượng thực chủ yếu của con người (lúa mì, lúa gạo, ngô) ảnh hưởng tới đời sống ít nhất của 65% dân số thế giới [2] Sản phẩm chính của cây lúa là gạo có giá trị dinh dưỡng cao cung cấp đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết cho con người: tinh bột (chiếm 68-70% trọng lượng khô); protein (8-9%); lipit (0.9-1.5%); xenluloza (0.18-0.5%); chất khoáng (K, Mg, Ca…0.5-1%); vitamin (B1, B2, B6, PP, A, D, E…)

Gạo ngoài việc sử dụng làm nguồn lương thực chủ yếu còn được sử dụng trong các ngành công nghiệp như: sản xuất tinh bột, sản xuất rượu, bia cồn…Các sản phẩm khác của cây lúa như: tấm, cám được sử dụng làm thức

ăn chăn nuôi, vỏ trấu được sử dụng làm đệm kê lót hàng, rơm rạ được sử dụng

để sản xuất nấm, làm thức ăn cho gia súc, góp phần tăng thu nhập quốc dân

Gạo cũng là nguồn xuất khẩu có giá trị kinh tế lớn Hiện nay Việt Nam là nước xuất khẩu gạo đứng thứ 2 trên thế giới (sau Thái Lan) Sản lượng lúa gạo hàng năm của Việt Nam tăng lên khoảng 1 triệu tấn, chính là thành quả thu được của nền nông nghiệp Việt Nam, trong đó khoa học chọn giống có vai trò quyết định Theo số liệu năm 2003, Việt Nam đã xuất khẩu được 3.8 triệu tấn gạo Năm 2005, xuất khẩu lúa gạo của Việt Nam đạt 5.2 triệu tấn thu 1.4 tỷ USD cho nền kinh tế quốc dân Năm 2008 chính phủ Việt Nam đã nâng mục tiêu xuất khẩu gạo thêm khoảng 2% lên mức 4.6 triệu tấn (tăng 0.1 triệu tấn so với mức 4.5 triệu tấn năm 2007) Năm 2009 là “năm kỷ lục” về xuất khẩu gạo, nhưng do giá gạo biến động giảm nên giá trị vẫn thấp hơn năm trước Lượng gạo xuất khẩu cả năm đạt 5,8 triệu tấn, kim ngạch thu về 2,6 tỷ USD, tăng 22,6% về lượng, nhưng giảm 10, 34% về giá trị

2.6 Các phương pháp lai tạo giống

2.6.1 Tạo giống bằng phương pháp lai

Lai giống là phương pháp nhằm kết hợp kiểu gen của bố mẹ Trên cơ sở

đó có thể xuất hiện những tổ hợp gen mới Từ đó quyết định các tính trạng và đặc điểm tốt của các giống cây trồng Đây là phương pháp cơ bản đem lại hiệu quả cao, chủ động nên được sử dụng rộng rãi để tạo ra giống mới Có thể chia thành các kiểu lai sau:

- Lai cùng loài(Lai gần): là phép lai giữa các cá thể khác nhau thuộc cùng một loài Xu hướng hiện nay trên thế giới là tạo ra các giống lai bằng con đường lai hữu tính [10]

- Phương pháp tạo ưu thế lai

+ Lai khác dòng đơn: ở cây trồng, người ta tạo ra 2 dòng tự thụ phấn qua 5-7 thế hệ, sau đó cho giao phối với nhau:[11]

A × B → C

+ Lai khác dòng kép: bình thường lai khác dòng đơn chưa đảm bảo tạo

ra giống có phẩm chất cần thiết Nói chung để tạo ra một giống lai mới, cần

có nhiều dạng khởi đầu tham gia:

A × B→ C C × G→ G’

D × E→ G

Trong tạo giống lúa, hầu hết các nước đều sử dụng phương pháp lai phức tạp nhiều bậc Điển hình như trong cuộc cách mạng lúa mì ở Ấn Độ người ta đã lai các giống ngoại với giống địa phương có kết hợp gây đột biến theo phương pháp lai phức tạp

Viện lúa quốc tế IRRI (tại Malina, Philippin) đã dùng phương pháp nói trên tạo ra nhiều giống lúa tốt, nhiều giống lúa được trồng ở Việt Nam (IR5, IR8…)

- Lai thuận nghịch: ưu thế lai phụ thuộc vào đặc tính của tế bào chất Vì vậy các phép lai thuận nghịch cho ra kết quả ưu thế lai có khác nhau Người ta phải cải tiến thành cả lai thuận và lai nghịch giữa các dòng tự thụ phấn để thăm dò, tìm ra tổ hợp lai có giá trị kinh tế nhất

- Lai khác thứ tạo giống cây trồng mới

+ Lai khác thứ (khác giống) là phương pháp cho lai giữa hai hay nhiều thứ có nguồn gen khác nhau để tạo ra giống mới, thông thường đều có biểu hiện ưu thế lai

+ Các giống lúa điển hình đã được tạo ra ở viện quốc tế IRRI nói chung là theo phương pháp lai khác thứ, nhiều giống trong số này đã được phổ biến ở Việt Nam như IR5; là giống lúa lai giữa một giống lúa Inđônêxia với một giống lúa Malaixia; IR8 là giống lúa lai giữa một thể đột biến lúa tự nhiên phát hiện ở Đài Loan với một giống lúa Inđônêxia

- Lai khác loài (Lai xa): là hình thức lai giữa các dạng bố, mẹ thuộc hai loài khác nhau hoặc thuộc các chi, các họ khác nhau nhằm tạo ra các biến dị

tổ hợp mới có giá trị Tuy nhiên phương pháp này thường gặp một số khó khăn nhất định cho nên ít được sử dụng phương pháp này

2.6.2 Tạo giống bằng phương pháp đột biến

- Gây đột biến bằng các tác nhân vật lí:

Tác nhân vật lí phổ biến hiện nay là các loại tia phóng xạ, tia tử ngoại, sốc nhiệt để gây nên các đột biến gen, đột biến nhiễm sắc thể tạo nguồn nguyên liệu cho tạo giống cây trồng

+ Sử dụng các loại tia phóng xạ lên vật chất sống là bước đầu tiên của các quá trình lý hóa, quá trình này xảy ra trong một thời gian cho đến khi có

sự cấu tạo lại phân tử, làm thay đổi các quá trình sinh hóa và cuối cùng là gây nên đột biến gen hay sự gãy đoạn NST

Ngoài ra, trong các công trình nghiên cứu người ta còn dùng tia tử ngoại Tia tử ngoại có thể dùng để chiếu vào mọi loại tế bào để gây đột biến Tuy nhiên, tùy thuộc vào tính bền vững của vật chất di truyền của mỗi giống mà sử dụng công suất, liều lượng phóng xạ khác nhau.[6]

- Gây đột biến bằng các tác nhân hóa học

Sự tác động của các tác nhân gây đột biến hóa học rất khác nhau Chúng có khả năng không những tác động trực tiếp mà còn có khả năng tác động gián tiếp đến vật chất di truyền Người ta đã có những tài liệu chứng tỏ trong cơ thể có các yếu tố kháng đột biến ngăn cản, chống lại hiệu quả gây đột biến của nhiều chất Những kháng chất tự nhiên ấy là men catalaza làm ngừng tác động gây đột biến của peroxit hydro một cách tức thời [6]

VD: Sử dụng các tác nhân hóa học: 5-BU, EMS, consixin…các hóa chất siêu đột biến (NMU, NEU, EI…) tác động vào AND, NST khi chúng đang chuẩn bị nhân đôi sẽ tạo nên đột biến gen, đột biến nhiễm sắc thể Thường tạo nên nhiều đột biến phải tác động vào thời kì phân bào mạnh nhất, vào hạt nảy mầm, giai đoạn hợp tử, giai đoạn tiền phôi…

+ Từ năm 1963, người ta đã biết sản xuất và sử dụng các tác nhân hóa học như dầu hạt cải, phenol, etylenninin…

Tóm lại phương pháp đột biến là phương pháp sử dụng các tác nhân hóa học (Acrindin, HNO2…) hoặc các tác nhân phóng xạ (hạt, điện tử, không gây ion hóa tia tử ngoại, gây ion hóa) để gây đột biến tạo ra những giống cây trồng khác nhau

- Kĩ thuật di truyền là kĩ thuật thao tác trên vật liệu di truyền dựa vào những hiểu biết về cấu trúc hóa học của axit nucleic và di truyền vi sinh Phương pháp phổ biến hiện nay là kĩ thuật cấy gen Đó là phương pháp chuyển một đoạn AND từ tế bào cho sang tế bào nhận bằng cách dùng plasmid làm thể truyền

2.7 Xu hướng chọn giống lúa ngày nay

Dựa trên sự phân tích các quan sát và số liệu thực nghiệm, các nhà chọn giống đã đưa ra các tiêu chuẩn cần đạt của một giống lúa tốt hiện nay Theo tiêu chuẩn đánh giá IRRI thì các tiêu chuẩn đó là:

- Lá cây tương đối ngắn, hẹp, dày, góc lá nhỏ, màu lục đậm Chín sớm, không có phản ứng với chu kì quang để có thể gieo cấy ở các vụ khác nhau trong năm

- Thân ngắn, cứng cây, cổ bông ngắn, to, ít bị đổ Khả năng kháng sâu bệnh cao Chịu phân, chống chịu các điều kiện khắc nghiệt của các vùng miền như hạn, ngập úng, chua phèn

- Năng suất cao, chất lượng tốt, tỉ lệ gạo cao Gạo dễ chế biến, dễ ăn

Theo Ofrema 1969, nhiệm vụ cơ bản của chọn giống là tạo ra những giống lúa có năng suất cao, thấp cây chống đổ, chịu phân, chín sớm, có phản ứng chu tính với quang chu kì để trồng được nhiều vụ trong năm, hạt có phẩm chất tốt

Để tạo ra các giống lúa mới mang các đặc tính này, các nhà khoa học đã sử dụng các giống lúa cổ truyền có một số đặc tính có lợi làm nguồn vật liệu khởi đầu Sử dụng các phương pháp lai tạo hay xử lý bằng các tác nhân vật lý, hóa học tạo ra các biến dị đột biến, sau đó tiến hành theo dõi chọn lọc qua các thế hệ để tạo ra giống mới

2.8 Một số thành tựu và triển vọng của ngành chọn giống đột biến

2.8.1 Trên thế giới

Trong xử lý giống bằng phương pháp phóng xạ công lao đầu tiên phải kể đến các nhà khoa học Nhật Bản Yamahx, Nacamura (1917-1918) nghiên cứu ảnh hưởng của phóng xạ ion hoá lên cây lúa Sau đó là Fuzui, Nadenr (1964) Đặc biệt bằng cách sử dụng các tác nhân hoá học (mutagen) gây đột biến các nhà khoa học Liên Xô tại truờng đại học Mascơva (1890-1901) đã chứng minh tác dụng mạnh mẽ của mutagen có khi hơn cả tác động của tia phóng xạ Theo FAO và IAEA, năm 1960 mới chỉ có 7 giống cây trồng đuợc tạo ra bằng phương pháp chọn giống đột biến Đến năm 1965 là 30 giống, năm 1969 tại hội thảo về vấn đề “Bản chất tạo và sử dụng đột biến thực nghiệm ở thực vật” tổ chức tại Pullaman (Mỹ), Siqur bjonsson và Mike công bố danh sách

77 giống cây trồng đột biến Năm 1991, Maluszynsky và cộng sự công bố

1790 giống cầy trồng được tạo ra bằng phương pháp đột biến.[1] Đến tháng

12 năm 1997, có 1847 giống, trong đó các loại ngũ cốc chiếm 1357 giống, trong số này những giống cây trồng bằng hạt là 1284 giống, năm 2009 có

3100 giống cây trồng được tạo ra nhờ đột biến

2.8.2 Ở Việt Nam

Ngay từ thập kỷ 70 Trung tâm Di truyền Nông nghiệp thuộc viện Khoa học Việt Nam nay là Viện Di truyền Nông nghiệp, Đại học Nông nghiệp I, Khoa Sinh-KTNN, Đại học Sư phạm I, Đại học tổng hợp Hà Nội đã có nhiều đóng góp cho việc nghiên cứu chọn tạo các giống cây trồng, đặc biệt là lúa

Năm (1967-1970), Trịnh Bá Hữu và Lê Duy Thành đã nghiên cứu tác động của tia gamma trên lúa NN8

Năm 1972, Vũ Tuyên Hoàng với đề tài “Ảnh hưởng của tia gamma đến sự tổng hợp AND, ARN” giống VN10 do lai thể đột biến A5 (từ IR8) với giống Rumami, có khả năng chín sớm 10-15 ngày, đẻ nhánh khoẻ, năng suất cao

Từ năm 1990-1998, Viện cây lương thực và thực phẩm đã tạo ra đuợc nhiều giống Quốc gia và nhiều giống khu vực bằng phương pháp đột biến như: Xuân số 4, Xuân số 5, Xuân số 6 (1991), Xuân số 10 (1996) và N29 (1998) của tập thể tác giả Vũ Tuyên Hoàng, Trương Văn Kính và công sự

Từ 1989-2000, viện Di truyền nông nghiệp Việt Nam đã công bố 6 giống quốc gia: DT10, DT11 (1989-1990), DT13, DT33 (1991-1993), DT16 và nếp thơm DT21 (2000)

Viện khoa học Kỹ thuật nông nghiệp Miền Nam chiếu xạ hạt khô giống lúa IR64 bằng tia gamma (Co60) đã tạo ra 2 giống lúa quốc giaVN95-20 và VN95-19

(năm 2000)

Từ 2004, Đào Xuân Tân, Nguyễn Như Toản (ĐHSP Hà Nội 2) đã thành công trong việc chọn tạo một số dòng lúa đột biến (CL8, CL9, PD2…) trong đó CL9 và PD2 được gieo cấy hơn 1 vạn ha tại nhiều tỉnh thuộc đồng bằng và trung du Bắc Bộ

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng nghiên cứu

- 7 dòng lúa đột biến PD3, PD4, PD5, PD6, PD7, PD8, PD9 được tạo ra nhờ đột biến và chọn lọc qua 5 thế hệ

+ PD2 có hình thái gọn, thấp cây, góc lá nhỏ, xanh bền Đẻ nhánh trung bình, cấy 1 dảnh có thể đạt 4 – 6 bông/khóm cấy đúng mật độ, thâm canh tốt cho 290 – 310 bông/khóm Bông dài 18 – 23 cm, mỗi bông có 90 – 116 hạt, tỉ

lệ hạt chắc 90 – 94% (vụ xuân), 85 – 90% (vụ mùa)

+ Hạt không cần ngủ nghỉ, có thể gieo cấy liền vụ, chống đổ khá, nhiễm khô vằn, bạc lá từ nhẹ đến trung bình Chịu rét tốt ở giai đoạn mạ, chịu nóng và hạn khá, dễ bị von trong vụ mùa

3.2 Phương pháp nghiên cứu

3.2.1 Phương pháp thí nghiệm đồng ruộng

- Thời vụ: vụ mùa 2009

- Mạ của mỗi dòng được gieo thành từng ô (10/06/2009)

- Khi mạ được 3-4 lá thật (15 ngày tuổi) thì đem cấy (25/06/2009) vào từng luống đất được cày bừa kĩ, san phẳng có chiều rộng 1.2m, độ dài luống theo chiều dài ruộng

- Khi cấy theo từng dòng cụ thể có cắm biển ghi tên dòng

- Mật độ cấy 40 khóm/m2 Cấy một dảnh mạ/khóm

- Chăm sóc theo quy trình chung: Chế độ tưới nước, bón phân, theo dõi tình hình sâu bệnh và có biện pháp xử lý kịp thời

- Thu hoạch riêng rẽ

3.2.2 Phương pháp thu thập số liệu

- Nghiên cứu các chỉ tiêu nông sinh học: Chiều cao cây, chiều dài lá đòng…được xác định theo “Hệ thống tiêu chuẩn đánh giá cây lúa” (1996) và

“ Quy phạm khảo nghiệm giống lúa” (2006)[12]

Theo IRRI, sự phát triển của cây lúa gồm 9 giai đoạn:

1 Giai đoạn hạt nảy mầm 6 Giai đoạn trổ bông

2 Giai đoạn mạ 7 Giai đoạn chín sữa

3 Giai đoạn đẻ nhánh 8 Giai đoạn chín sáp

4 Giai đoạn vươn lóng 9 Giai đoạn chín hoàn toàn

cây mẫu

cm

ngược vài lần vào lúc trỗ

Đếm số bông của 5 khóm điển hình rồi tính trung bình/5 mẫu

Bông

Đếm số hạt của tất cả các bông thuộc 5 khóm điển hình/1 khóm là một mẫu

Hạt

Đếm số hạt chắc của tất cả các bông thuộc 5 mẫu điển

số khóm/m2×số hạt chắc/bông×P1000 hạt×10-5

Xác định bằng cách theo dõi từ khi gieo hạt đến khi 85% số hạt/bông đã chín

9 Đo từ vỏ mày lên tới đỉnh

Chiều rộng hạt gạo (R)

X X

- Độ lệch chuẩn(δ):

2 1

2 1

n i i

X X

n n

X X

n n

Tiến hành nghiên cứu các đặc điểm nông sinh học của 7 dòng lúa đột biến

từ giống lúa nếp PD2 ở tất cả các giai đoạn sinh trưởng, thông qua việc khảo sát các chỉ tiêu đã nêu

3.4 Địa điểm nghiên cứu

- Khu ruộng HTX Đồng Xuân, Ph Đồng Xuân, TX Phúc Yên, Vĩnh Phúc

- Trung tâm hỗ trợ NCKH & Chuyển giao công nghệ, trường Đại học Sư Phạm Hà Nội 2

3.5 Thời gian nghiên cứu

Vụ Mùa 2009 từ 06/2009 – 10/2009

PHẦN IV KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Chương I CÁC ĐẶC ĐIỂM NÔNG SINH HỌC

I.1 Khả năng đẻ nhánh (Bảng 1, biểu đồ 1)

KNĐN là một trong các chỉ tiêu được các nhà chọn giống lúa quan tâm Cây lúa là cây chịu được mật độ cao, do KNĐN cao sẽ có lợi cho việc đạt năng suất cao trong các ruộng lúa

Theo Chang T.T (1964) có ít nhất 3 loại locus tác động cộng gộp chi phối tính trạng đẻ nhánh Các gen trội “Ti” quy định KNĐN yếu, còn các gen lặn

“ti” quy định KNĐN cao Các giống có KNĐN cao có 3 cặp gen đồng hợp tử: ti1ti1ti2ti2ti3ti3 Các giống có KNĐN trung bình có 2 cặp gen lặn, các giống

đẻ nhánh yếu thì đồng hợp tử về 3 cặp gen trội nói trên.[10]

Bảng 1 KNĐN, chiều cao cây, góc lá đòng của 7 dòng đột biến

I.2 Chiều cao cây (

Chiều cao cây là m

Bởi cây lúa quá cao khi có sự tác động của môi tr

bị đổ Thông thường nó hay bị đổ ở thời k

bông lúa ngày càng n

giảm năng suất một cách rõ r

òng có KNĐN thấp hơn so với dòng đối chứng

ệ số biến dị (CV%) về KNĐN của các dòng ở mức trung b

ến 18.8% (PD5)

ấy KNĐN của các dòng là chưa ổn định, do đó cần phải

êm các tính trạng khác ở các thế hệ tiếp theo đồng thời cần phải

phân bón và điều kiện môi trường khi tiến h

ở vụ sau

ểu đồ 1: KNĐN của 7 dòng lúa đột biến từ giống lúa nếp PD2

ều cao cây (Bảng 1, biểu đồ 2)

à một yếu tố quan trọng quyết định tới năng

ởi cây lúa quá cao khi có sự tác động của môi trường nh

ờng nó hay bị đổ ở thời kì vào chắc do lúc nbông lúa ngày càng nặng mà cây lúa thường yếu dần đến dễ đổ, từ đó l

ờng khi tiến hành cấy các

ột biến từ giống lúa nếp PD2

ột yếu tố quan trọng quyết định tới năng suất giống lúa

ờng như gió, bão…cây sẽ

ắc do lúc này trọng lượng ờng yếu dần đến dễ đổ, từ đó làm

7.6

6.7

Chiều cao cây lúa đ

Về độ cao cây mức độ ảnh h

trong đó gen I-T là tr

ngoại hình của cây tín

ều cao cây lúa được kiểm tra bởi các gen Bg, D5, Sm5, d, md, dW, T

ề độ cao cây mức độ ảnh hưởng của các gen như sau: D > Sm > d > md

T là trội, các gen Sm, d, md, dW là lặn Gen I

ủa cây tính lùn.[4]

Theo Chang T.T (1964 và 1983) và các tác giả khác thì

ộc đột biến lặn Dưới tác dụng của các tác nhân đột biến th

ặn “d” Tuỳ thuộc vào kiểu gen cụ thể mà gen dd th

ểu đồ 2: Chiều cao cây của 7 dòng lúa đột biến từ giống lúa nếp PD2.

ảng 1, biểu đồ 2 cho thấy các dòng lúa khảo sát có chiều cao ở

ừ 102.0 cm đến 113.3 cm Trong đó, d(113.3 ± 1.5) cm, dòng PD7 (102.0 ± 2.3) cm thấp nhất

ứ tự chiều cao của các dòng được sắp xếp như sau:

ột biến từ giống lúa nếp PD2

ảo sát có chiều cao ở