Đặc điểm di truyền một số tính trạng khi lai các dòng lúa đột biến được tạo ra từ giống TDB06

Các nước có dân số đông nhất hành tinh như Ấn Độ, Trung Quốc đã chọn công nghệ lúa lai làm giải pháp giải quyết vấn đề an toàn lương thực cho quốc gia của họ Ở Việt Nam sản xuất lúa nước

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới cô giáo ThS Phan Thị Thu Hiền và TS Nguyễn Như Toản đã tận tình giúp đỡ em

Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy cô giáo trong tổ bộ môn di truyền học, ban chủ nhiệm khoa, thư viện, các bạn trong nhóm đề tài… đã tạo điều kiện, giúp đỡ cho em trong thời gian nghiên cứu

Trong quá trình thực hiện, do thời gian có hạn và bước đầu làm quen với phương pháp nghiên cứu khoa học nên không tránh khỏi những thiếu xót, rất mong sự góp ý của các thầy cô giáo và các bạn sinh viên

Hà Nội, ngày 15 tháng 05 năm 2012

Sinh viên

Ma Thị Tài

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan những kết quả trình bày trong khóa luận là chính xác, trung thực chƣa từng công bố trong bất kì hội nghị khoa học nào

Một số dẫn liệu trong đề tài tôi xin phép tác giả đƣợc trích dẫn để bổ xung cho khóa luận của mình

Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Hà Nội, ngày 15 tháng 05 năm 2012

Sinh viên

Ma Thị Tài

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

KÍ HIỆU VIẾT TẮT

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Ý nghĩa lý luận và thực tiễn 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 Nguồn gốc và giá trị kinh tế của cây lúa 4

1.1.1 Nguồn gốc cây lúa 4

1.1.2 Giá trị kinh tế của cây lúa 5

1.2 Các phương pháp lai tạo giống cây trồng 7

1.2.1 Lai cùng loài (lai gần) 8

1.2.2 Lai khác loài (lai xa) 9

1.3 Tình hình nghiên cứu và sản xuất lúa lai trên Thế giới và Việt Nam……… 10

1.3.1 Trên thế giới 10

1.3.2 Ở Việt Nam 11

1.4 Đặc điểm di truyền một số tính trạng của cây lúa 12

1.4.1 Sự di truyên tính trạng chiều cao cây 12

1.4.2 Sự di truuyền tính trạng chiều dài, chiều rộng lá đòng 14

1.4.3 Sự di truyền tính trạng chiều dài bông 15

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG – NỘI DUNG – PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU……… 16

2.1 Đối tượng nghiên cứu 16

2.2 Phương pháp nghiên cứu 16

2.2.1 Chọn lọc giống và dòng đột biến 16

2.2.2 Bố trí thí nghiệm 16

2.2.3 Phương pháp lai hữu tính 17

2.2.4 Theo dõi thu thập và xử lí số liệu 18

2.3 Nội dung nghiên cứu 21

2.4 Phạm vi nghiên cứu 21

2.4.1 Địa điểm 21

2.4.2 Thời gian nghiên cứu 21

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 22

3.1 Chiều cao cây 22

3.2 Chiều dài lá đòng 26

3.3 Chiều rộng lá đòng 29

3.4 Chiều dài bông 31

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 35

4.1 Kết luận 35

4.2 Đề nghị 36

TÀI LIỆU THAM KHẢO 37

PHỤ LỤC 39

Bảng 3.3 Sự phân li tính trạng chiều cao cây (cm) ở F2 25

Bảng 3.4 Sự di truyền và biểu hiện tính trạng chiều dài lá

Bảng 3.5 Sự phân li tính trạng chiều dài lá đòng (cm) ở F2 28

Bảng 3.6 Sự di truyền và biểu hiện tính trạng chiều rộng lá

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

An toàn lương thực là vấn đề sống còn của mỗi quốc gia và của cả nhân loại Trong những cây lương thực chính như lúa, lúa mì, ngô, khoai, sắn… thì lúa nước (Oryza sativa) có vị trí đặc biệt vì nó có nguồn giá trị cao về mặt kinh tế và dinh dưỡng Theo thống kê của tổ chức nông lương thế giới (FAO – The Food and Agricultural Organization) có khoảng 48% dân số coi lúa gạo

là nguồn lương thực chính, 25% dân số thế giới sử dụng lúa gạo trên 1/2 khẩu phần lương thực của mình Vì vậy ở những nước sử dụng lúa gạo làm lương thực, việc phát triển cây lúa được coi là một chiến lược quan trọng trong nền sản xuất nông nghiệp Với thành tựu của cuộc cách mạng xanh hàng loạt các giống mới có năng suất cao đã cải thiện cơ bản về sự thiếu hụt lương thực cho mỗi quốc gia Tuy nhiên trong những năm cuối thế kỉ XX, các giống lúa thuần đã thể hiện thế “kịch trần” về năng suất và khó có thể nâng cao sản lượng trong điều kiện quỹ đất trồng trọt ngày càng hạn hẹp Sự gia tăng dân

số, nhu cầu nhà ở, sự phát triển công nghiệp hóa, đô thị hóa đã và đang làm diện tích đất nông nghiệp bị thu hẹp Việc luân canh tăng vụ cũng không đáp ứng được nhu cầu lương thực cho toàn xã hội Trước nhu cầu về đảm bảo an ninh lương thực toàn cầu, giải quyết vấn đề lương thực thỏa đáng cho con người là điều rất quan trọng và cấp thiết, việc tìm ra các giống lúa mới có năng suất cao, đặc biệt là sử dụng ưu thế lai được xem là một thành tựu khoa học nổi bật Các nước có dân số đông nhất hành tinh như Ấn Độ, Trung Quốc

đã chọn công nghệ lúa lai làm giải pháp giải quyết vấn đề an toàn lương thực cho quốc gia của họ

Ở Việt Nam sản xuất lúa nước vẫn là một ngành truyền thống quan trọng trong nông nghiệp Từ một nước trước đây sản xuất nông nghiệp chỉ là tự

cung tự cấp, đến nay chúng ta đã phấn đấu đủ lương thực và vươn lên thành một nước xuất khẩu gạo Đất nước ta nhờ có sự thay đổi về chính sách quản

lý nhà nước trong lĩnh vực nông nghiệp, đặc biệt là lĩnh vực chọn tạo giống cây trồng đã tạo điều kiện nâng cao năng suất sản xuất lúa gạo tăng cao và xếp thứ 2 thế giới về xuất khẩu gạo (sau Thái Lan) Qua 19 năm (1991 – 2010) công nghệ lúa lai được đưa vào Việ Nam, lúa lai đã có chỗ đứng khá bền vững, được nông dân chấp nhận, góp phần đưa công nghệ trồng lúa lai của Việt Nam vươn tới trình độ cao của khu vực Mở rộng sản xuất lúa lai, khai thác tiềm năng của lúa lai để tăng năng suất là một hướng đi mới trong sản xuất nông nghhiệp đạt hiệu quả cao mà nhiều nước trên thế giới đã áp dụng thành công Thực tế hiện nay cho thấy đa số các giống lúa lai đang được trồng ở Việt Nam là những giống nhập khẩu từ Trung Quốc Các giống có tiềm năng suất cao, nhưng chưa được chọn lọc hoàn thiện do vậy thường nhiễm sâu bệnh, tính thích ứng với điều kiện canh tác của từng vùng sinh thái chưa cao, cho năng suất không ổn định [6] Chính vì vậy, việc tuyển chọn các dòng, giống lúa có năng suất cao, phẩm chất tốt, khả năng chống chịu sâu bệnh và thích ứng rộng để đưa vào sản xuất là vô cùng cấp thiết

Với mong muốn được đóng góp của mình vào việc tìm hiểu, đánh giá tiềm năng năng suất và chất lượng các giống lúa Việt Nam, chúng tôi đã

mạnh dạn tiến hành nghiên cứu đề tài: “Đặc điểm di truyền một số tính trạng

khi lai các dòng lúa đột biến được tạo ra từ giống TDB06” nhằm góp phần

phục vụ cho quá trình chọn tạo giống lúa cho năng suất và chất lượng cao, thích hợp với nhiều vùng sinh thái khác nhau

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Xác định và đánh giá khả năng di truyền một số đặc điểm nông sinh học khi lai một số dòng lúa đột biến với nhau

- Tìm hiểu, đánh giá đƣợc một số cặp lai mới có phẩm chất tốt nhất và

có năng suất cao làm cơ sở cho việc lai tạo giống mới phục vụ cho công tác chọn giống

3 Ý nghĩa lý luận và thực thiễn

- Góp phần vào việc tạo vật liệu khởi đầu cho công tác chọn tạo giống mới để thay thế các giống cũ kém hơn, tiến tới việc geo trồng đại trà trên nhiều vùng sinh thái khác nhau

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Nguồn gốc và giá trị kinh tế của cây lúa

1.1.1 Nguồn gốc cây lúa

Loài lúa trồng Oryza sativa L được thuần hóa từ lúa dại có số lượng nghiễm sắc thể 2n = 24

Cây lúa là cây thân thảo sinh sống hàng năm, là cây lương thực lâu đời nhất, phổ biến nhất Thời gian sinh trưởng của các giống lúa dài, ngắn khác nhau, trung bình khoảng 60 – 125 ngày

Về nguồn gốc cây lúa có nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu và đưa ra nhiều ý kiến khác nhau:

Theo Candalle (1886) cây lúa có nguồn gốc từ Ấn Độ Roscleviez (1931) cho rằng cây lúa có nguồn gốc từ Đông Nam Á, đặc biệt là từ Ấn Độ

và Đông Dương Nhà khảo cổ học Stato cũng đã chứng tỏ: tổ tiên của cây lúa

là ở Đông Nam Á (Việt Nam, Thái Lan…)

Mặc dù có nhiều ý kiến khác nhau về nguồn gốc cây lúa nhưng các nhà khoa học đều công nhận cây lúa có nguồn gốc từ Đông Nam Á [5] Vì vậy ta

có thể khẳng định chắc chắn rằng: cây lúa trồng hiện nay có nguồn gốc từ Đông Nam Á, vì ở đây điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng ẩm phù hợp với cây lúa và là vùng có diện tích trồng lúa tập trung lớn nhất trên thế giới (90%) Người Đông Nam Á xưa đã gây tạo ra cây lúa nước nổi tiếng và đã tích lũy được vốn kĩ thuật trồng lúa khá phong phú Từ đây cây lúa và kĩ thuật trồng lúa mới được lan tràn tới các vùng khác trên thế giới

Lúa thuộc bộ Hòa thảo (Graminales), họ Hòa thảo (Gramineae), chi Oryza Chi Oryza phân bố rộng trên khắp thế giới có từ 19 -23 loài, trong đó

có loài Oryza Sativa L (2n =24) được trồng phổ biến khắp các nước trồng lúa

trên thế giới [1], [3] Dựa vào đặc điểm hình thái, Kato và cộng sự (1928) đã

đề nghị phân chia lúa thành hai loài phụ: Indica và Japonica Gustrin đứng trên quan diểm thực vật học lại chia thành ba loài phụ: Indica, Japonica và Javanica [6], [18] Ba loài phụ này có nhhững đặc điểm khác nhau về hình thái, phẩn ứng quang chu kì và tính chống chịu

Ngoài ra, dựa theo cấu tạo của hạt gạo mà còn phân biệt thành lúa nếp (glutinosa) (trong cấu tạo của hạt tinh bột thì thành phần amilopectin mạch nhánh chiếm đa số) và lúa tẻ (utilissma)

Ở Việt Nam, cây lúa còn phân chia theo thời vụ trồng như: lúa chiêm, lúa xuân và lúa hè thu [3] Trong đó lúa lại được phân chia theo các trà: sớm, trung và muộn

1.1.2 Giá trị kinh tế của cây lúa

Lúa là cây lương thực phổ biến nhất và lâu đời nhất trên thế giới, là một trong ba cây lương thực chủ yếu trên thế giới (lúa mì, lúa và ngô) Diện tích đất trồng lúa trên thế giới xếp thứ 2 sau lúa mì và chiếm 2/3 diện tích đất trồng trọt có nước tưới Khoảng 40% dân số thế giới coi lúa gạo là nguồn lương thực chính, 25% sử dụng lúa gạo trên 1/2 khẩu phần lương thực hằng ngày

Lúa là một trong những cây lương thực có giá trị dinh dưỡng cao:

- Thành phần chủ yếu trong lúa gạo là tinh bột (72,5%) tồn tại chủ yếu ở

2 dạng amiloza và amilopectin, đây là 2 yếu tố ảnh hưởng đến thành phần và tính chất của gạo Tinh bột là nguồn cung cấp calo chủ yếu để duy trì sự sống cho con người Nguồn cung cấp calo từ gạo đã duy trì sự sống cho khoảng 40% dân só thế giới Sản lượng trung bình 1 ha lúa cung cấp năng lượng duy trì sự sống cho 5,7 người/ năm; ngô 5,3 người/ năm và lúa mì 4,1 người/ năm Tổng lượng calo trung bình trên toàn thế giới cần khoảng 3119 calo/ người/

ngày, trong đó lúa gạo cung cấp 552 calo/ người/ ngày chiếm 18% tổng lượng calo cung cấp cho con người [17]

- Xenluloza (11,8 %): chủ yếu tập trung trong vỏ trấu

- Vitamin: chủ yếu là vitamin nhóm B (B1, B2…)

- Ngoài ra, còn có hàm lượng lớn protein (7 – 8%), đặc biệt chứa nhiều axit amin không thay thế như: Lyzin, Treonim, Meyionin, Triptophan…

Gạo không chỉ là nguồn lương thực chính của con người mà còn là nguồn nguyên liệu rất quan trọng trong ngành dược phẩm Khối lượng chính trong viên nén của thuốc tân dược là tinh bột gạo Ngoài ra trong quá trình chế biến còn có thể thu được rất nhiều sản phẩm phụ khác dùng để phục vụ cho nhu cầu của con người trong công nghiệp, chăn nuôi, y học, dược phẩm… Các sản phẩm phụ thu được từ cây lúa bao gồm:

- Tấm: dùng để sản xuất tinh bột, cồn, axeton, phấn mịn và thuốc

- Rơm rạ: dùng cho công nghệ nấm, sản xuất giấy, các tông xây dựng,

đồ gia dụng (thừng, chão, mũ, giầy dép) hoặc làm thức ăn cho gia súc

Có thể nói rằng: lúa là một cây lương thực vừa có trị kinh tế vừa có giá trị dinh dưỡng lớn, đặc biệt đối với một nước nông nghiệp như Việt Nam Hàng năm việc xuất khẩu lúa gạo đã thu được nguồn ngoại tệ đáng kể cho kinh tế nước ta Những năm gần đây, với sự phát triển của sinh học hiện đại đã góp phần vào việc nghiên cứu và tạo ra những giống lúa tốt, có năng suất cao Nước ta trở thành nước xuất khẩu gạo đứng thứ 2 trên thế giới (sau

Thái Lan) Gạo của Việt Nam được xuất cho hơn 40 nước trên thế giới, trong

đó có Pháp, Singapo, Malayxia, Mỹ (theo báo Nông Nghiệp Việt Nam, 2009)

1.2 Các phương pháp lai tạo giống cây trồng

Sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ nói chung, di truyền học nói riêng đã tác động không nhỏ tới các phương pháp chọn lọc và lai tạo giống cây trồng, bởi sự hiểu biết về các quy luật di truyền đã giúp cho công tác lai tạo tạo lên các kiểu gen mới một cách có định hướng

Lai giống là một phương pháp nhằm kết hợp các kiểu gen của hai hay nhiều dạng bố mẹ khác nhau tạo ra cây, con lai phối hợp các đặc tính di truyền và tính trạng của bố mẹ Trên cơ sở đó có thể có các tổ hợp gen mới, từ

đó quy định tính trạng và các đặc tính tốt của giống cây trồng Đây là phương pháp cơ bản được sử dụng rộng rãi vì nó đem lại hiệu quả cao chủ động tạo ra các giống mới, đáp ứng yêu cầu sản xuất [11]

1.2.1 Lai cùng loài (lai gần)

Là phép lai giữa các cá thể có quan hệ họ hàng gần Lai gần nhằm củng

cố một tính trạng mong muốn nào đó, nhưng lai gần liên tiếp qua nhiều thế hệ

sẽ dẫn đến thoái hóa giống Tùy theo mục tiêu chọn giống mà ta có thể chọn cặp bố, mẹ đem lai dựa vào các yếu tố sau:

- Đặc điểm các loại hình sinh thái: nhằm mục đích thống nhất các đặc trưng và đặc tính được phân định giữa các giống và các dạng xa nhau về phương diện địa lí và sinh thái vào trong một giống mới

- Chọn cặp bố, mẹ dựa vào đặc điểm của các yếu tố cấu thành năng suất

để tạo ra các con lai có khả năng cho năng suất cao hơn

- Chọn cặp bố, mẹ dựa vào sự phân tích thời kì phát dục theo giai đoạn nhằm mục đích tạo ra con lai có thời gian sinh trưởng ngắn tiến tới tạo ra giống chín sớm

- Chọn cặp bố, mẹ dựa vào khả năng khắng bệnh, thường ưu thế lai được biểu hiện rõ nhất ở thế hệ F1 Ở cây lúa ưu thế lai được biểu hiện ở các đặc tính hình thái như: rễ khỏe, khả năng đẻ nhánh cao, bông lớn, hạt nặng hơn… Biểu hiện ở các đặc tính sinh lý như: rễ hoạt động mạnh, diện quang hợp và cường độ quang hợp mạnh hơn Bên cạnh đó ưu thế lai còn biểu hiện

ở cả năng suất hạt, khả năng chống sâu bệnh, chịu hạn

Lai cùng loài bao gồm các kiểu lai sau:

* Lai đơn: Là lai một lần giữa 2 dạng bố mẹ Nếu quy định các giống,

cac dòng lai bằng chữ cái thì phép lai được biểu hiện bằng công thức sau:

P: A x B Kiểu lai này có ý nghĩa lớn khi lai giữa các loài, đôi khi để nhận một tổ hợp các dấu hiệu cần thiết thì ở các con lai một lần là không đủ

* Lai thuận nghịch: Là phép lai thay đổi vị trí bố, mẹ (lúc thì dạng này

làm bố, lúc thì dạng đó làm mẹ và ngược lại) Phép lai này nhằm xác định mối quan hệ giữa nhân và tế bào chất của các dạng bố mẹ, được biểu hiện bằng công thức sau:

Lai thuận: ♂ A x B♀

Lai nghịch: ♂ B x A♀

* Lai phức tạp: Là phép lai nhiều hơn 2 dạng bố mẹ tham gia của thế hệ

con lai được giao phối trở lại với 1 trong 2 dạng bó mẹ

* Lai trở lại: Là kiểu lai đem con lai lai trở lại với một trong các dạng bố

hoặc mẹ Áp dụng trong các trường hợp để khắc phục tính bất dục của lai khi lai xa, tăng cường trong thế hệ lai những tính trạng cần thiết của bố mẹ

Phép lai này được biểu hiện bằng sơ đồ sau:

- Lai giữa bố và mẹ: P: ♀ A x ♂ B

- Thế hệ lai trở lại thứ nhất: P: ♀ (A x B) x ♂ A

- Thế hệ lai trở lại thứ hai: P: ♀ ((A x B) x A) x ♂ A

- Thế hệ lai trở lại thứ ba: P: ♀ (((A x B) x A) x A) x ♂ A

- Thế hệ lai trở lại thứ tư: P: ♀ ((((A x B) x A) x A) x A) x ♂ A

* Lai hồi quy: Là kiểu lai dùng các con lai F1 lai trở lại theo hai hướng: Một hướng lai trở lại với bố và một hướng lai trở lại với mẹ Sau 3 đến 4 lần lai trở lại ta thu được dòng hồi quy, đem lai chúng với nhau với mục đích di truyền đồng thời một vài tính trạng quý

Phép lai này được biểu diễn như sau:

P: E x E’

* Lai nhiều bậc: Là phép lai mà con lai của những lần lặp lại được lai

với dòng hoặc giống thứ 3 nếu cần thiết thì có thể tiếp tục lai với dòng, giống thứ 4, thứ 5 … Phép lai có thể biểu diễn như sau:

(((A x B) x C) x D) x … Phép lai này được áp dụng khi cần thống nhất ở thế hẹ con lai tính di truyền của một số dạng bố, mẹ

* Lai hỗn hợp: Là phép lai giữa các con lai với nhau Bản chất cảu phép

lai này là quần thể được tạo ra từ một nhóm lớn các bố mẹ, đồng thời những

cá thể F1 cũng được lai ngay với những dòng khác

1.2.2 Lai khác loài (lai xa)

Là phép lai giữa các cá thể khác loài, khác chi hoặc xa hơn nữa Lai xa

có những ưu thế sau:

+ Có thể tạo được giống có năng suất cao hơn hẳn khi loai cùng loài + Tạo ra được một số dạng có khả năng chống chịu với điều kiện môi trường tốt hơn

+ Có thể nâng cao được phẩm chất của giống

+ Tạo ra được một số cây trồng lâu năm

1.3 Tình hình nghiên cứu và sản xuất lúa lai trên Thế giới và Việt Nam

1.3.1 Trên thế giới

Trong nhiều thập kỷ trở lại đây nhiều phòng thí nghiệm khác nhau ở các nước trên thế giới đã tiển hành việc nghiên cứu các đột biến thực nghiệm, nghiên cứu cơ chế phát triển của quá trình đột biến, cũng như ứng dụng của

nó trong công tác chọn các loại cây trồng công nghiệp, đặc biệt trong công tác chọn tạo giống loài

Theo FAO/IAEA thống kê thì đến năm 1997 có 1870 giống cây trồng mới được tạo ra bằng phương pháp đột biến thực nghiệm Trong số đó có 899 giống nhận trực tiếp từ các đột biến, còn lại là qua lai tạo với các giống gốc hoặc các dòng đột biến khác nhau Phần lớn các giống tạo ra bằng đột biến thực nghiệm là cây ngũ cốc: lúa có 318 giống, lúa mỳ có 162 giống, lúa mạch

130 giống, ngô 46 giống…

Hai giống đột biến được sử dụng rộng rãi trong quá trình lai tạo giống là Reimei (Nhật Bản) và Calnosoc (Mỹ), nhiều giống lúa mang tính trạng quý tạo nên do đột biến: nủa lùn (129 giống), chín sớm (117 giống), đẻ khỏe (44 giống) Công trình nổi tiếng về lai xa của nhà bác học Kolreiter J.G được tiến hành vào năm 1875 ở Nga Tiếp theo đó, vào năm 1888, nhà chọn giống người Đức V.Rinpau lần đầu nhận được con lai hữu thụ giữa lúa mì và lúa mạch đen Từ những năm 1930 của thế kỷ XX, Viện sĩ Sixin đã tiến hành lai thành công giữa loài cỏ băng với lúa mì và với nhiều loài khác nữaSau này, hàng loạt các nghiên cứu về lai xa được tiến hành mạnh mẽ ở các nước Mỹ, Canada, Áo, Úc, Ấn Độ…

Vài thập kỉ nay, với thành tựu về công nghệ sản xuất lúa lai và sử dụng thành tựu ưu thế lai ở lúa với các giống lai nổi tiếng như Shan ưu quế 99, Shan ưu 63, Bắc ưu 64,…có năng suất cao, phẩm chất khá, thích ứng rộng…

Lúa lai là kỹ thuật chìa khóa để gia tăng năng suất, sản lượng lúa Trung Quốc là nước phát triển lúa lai nhất thế giới Đến năm 2010, diện tích lúa lai Trung Quốc lên 20 triệu ha, chiếm 70% diện tích canh tác lúa của Trung Quốc, đã góp phần đưa năng suất lúa từ 4,24 tấn/ha của năm 1979 lên 6,58 tấn/ha năm 2009, trong khi năng suất lúa trung bình của thế giới chỉ có 4,32

tấn/ha (FAOSTAT, 2011)

1.3.2 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 viêc nghiên cứu chọn tạo các giống cây trồng, đặc biệt là lúa Việt Nam là nước thứ 4 trong khu vực nghiên cứu và sử dụng phương pháp đột biến thực nghiệm vào chọn giống cây trồng, hiện nay đã tạo ra được hơn

40 giống cây trồng, trong đó có 27 giống lúa, còn lại là ngô, lạc, cà chua, và đậu tương…

Người đầu tiên lai thành công lúa O.sativa Sub Indica với O.sativa Sub Japonica là bác sĩ nông học Lương Đình Của (1951 – 1953) Chính ông

là người đầu tiên ở châu Á thu được những kết quả quan trọng khi lai các loài phụ ở lúa Phương pháp này hiện nay đã được các viện nghiên cứu lúa ở Việt Nam ứng dụng rộng rãi, đặc biệt là ở Viện Di truyền Nông nghiệp Những công trình của Hoàng Tuyết Minh, Trần Duy Qúy và các cộng sự đã thu được

những con lai hữu thụ khi lai lúa trồng O.sativa L Indica với O.sativa L Sub Japonica, giữa O.sativa với lúa dại O.latiforlia, O officinalis…

Từ năm 1993 đến năm 2007, tập thể nghiên cứu do PGS TS Nguyễn Minh Công chủ trì (cùng Đào Xuân Tân và Đỗ Hữu Ất) đã tạo được một số giống lúa có triển vọng như nếp PD2, BN4, Tài nguyên đột biến, TK21, ACl…Trong đó PD2 và Tài nguyên đột biến đã được gieo cấy hàng ngàn ha

tại các tỉnh đồng bằng sông Hồng, sông Cửu Long (thống kê từ 2004 – 2007) Dòng BN4 hiện được khảo nghiệm tại Trung tâm khảo nghiệm giống cây trồng và phân bón Quốc gia (2009)

Viện khoa học kỹ thuật Việt Nam đã đem giống lúa NN2 với NN8 tạo ra

X1 (NN75 – 10) vừa chống bệnh bạc lá, vvừa cho năng suất cao

Viện cây lương thực và thực phẩm đã tạo ra các giống lúa lai, có biến dị

tổ hợp đáp ứng nhhu cầu thâm canh của Việt Nam như NN75 – 1, NN75 – 6 Viện Di ttruyền nông nghiệp cũng đã nghiên cứu và đưa ra hàng loạt giống lúa mới như: DT10, DT13, DT33

Từ năm 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 một vạn ha tại nhiều tỉnh thuộc đồng bằng và trung du Bắc Bộ

Giống lúa Việt Lai – 20 của tác giả Nguyễn Công Hoan (Đại học Nông nghiệp I) đã được bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn công nhận là giống Quốc gia, giống lúa lai này đang được ưa chuộng không chỉ ở khu vực đồng bằng Bắc Bộ và Trung Bộ mà còn ở cả trung du, miền núi

Còn hàng loạt các đột biến khác nhau ở nhiều loại cây trồng đang được trao đổi và sử dụng vào nghiên cứu di truyền - biến dị và lai tạo

1.4 Đặc điểm di truyền một số tính trạng của cây lúa

1.4.1 Sự di truyền tính trạng chiều cao cây

Chiều cao cây là một trong những tính trạng nông học quan trọng, liên

quan đến tính chống đổ và trực tiếp ảnh hưởng đến năng suất của các giống lúa Tính trạng chiều cao cây phản ánh sứa sinh trưởng mạnh mẽ của cơ quan sinh dưỡng, đây là nơi dự trữ chất dinh dưỡng trước khi đưa đến hạt lúa

Nếu cây lúa quá cao, thân lúa dễ bị đổ dưới tác động của các yếu tố môi trường như gió, mưa…Nguyên nhân do trọng lượng bông ngày càng tăng, nếu

thân lúa quá cao dễ gây đổ, làm giảm năng suất rõ rệt Tuy nhiên ở những vùng sâu, chũng, dễ ngập úng thì thân lúa cao lại tỏ ra ưu thế

Vì vậy, ở vùng địa lí này thì chiều cao cây là có lợi nhưng sang một vùng địa lí khác nó có thể trở thành một yếu tố gây hại cho cây lúa, có thể làm giảm hoặc tăng năng suất cây lúa

Do những ưu thế và nhược điểm trên mà trong công tác chọn tạo giống, các nhà nghiên cứu đã hết sức quan tâm đến tính trạng này

Theo “Hệ thống tiêu chuẩn quốc tế đánh giá cây lúa”, (inger 1996), [9] chiều cao cây lúa được chia ra làm 3 loại chính:

Theo Jen ning (1968), Swamirao, could (1969): Tính trạng chiều cao cây bình thường là trội so với tính trạng lùn cây, tính trạng lùn cây do một gen lặn điều khiển

Theo nghiên cứu của Đào Xuân Tân (1995) [12] và Đỗ Hữu Ất (1997), [2] trên một số giống lúa tẻ đặc sản (loại hình India cao cây) đều kết luận: đột biến lặn về chiều cao cây có thể xuất hiện theo hai hướng: dạng thấp cây hơn giống gốc (lùn và nửa lùn), dạng cây cao hơn giống gốc là tùy vào đặc điểm của giống, tùy thuộc vào đặc điểm và liều lượng chiếu xạ Đột biến chắc chắn làm phá vỡ sự cân bằng giữa các locut kiểm soát chiều cao cây, đặc biệt là sự biến đổi ở các locut I và T, hoặc trong các locut D sẽ tạo ra các dòng đột biến

có chiều cao cây khá nhau và khác với giống gốc

1.4.2 Sự di truyền tính trạng chiều dài, chiều rộng lá đòng

Trên một nhánh lúa, các lá lúa ra kế tục nhau và được xếp so le Số lượng lá trên thân chính tùy thuộc vào giống Giống có thời gian sinh trưởng dài thì số lá càng nhiều và ngược lại

Khi hạt lúa nảy mầm, lá mầm là lá được hình thành đầu tiên, có chiều dài khoảng 1cm Tiếp theo là lá nguyên thủy, lá này không có phiến lá mà chỉ

có bẹ lá, có màu trắng vì chưa có diệp lục Các lá thứ 1, thứ 2, thứ 3 tiếp tục

ra đến lá xuất hiện cuối cùng là lá đòng Trên một nhánh lúa thì lá đòng là lá trên cùng, vì vậy nó tiếp nhận được nhiều ánh sáng nhất Từ khi trổ, lá đòng hoạt động không kém lá công năng (lá thứ 2 tính từ trên xuống), do ra sau, trẻ hơn và ở phía trên nên nó có vai trò lớn nhất trong nuôi dưỡng bông lúa

Mitra (1962), khi phân tích sự biểu hiện chiều dài và chiều rộng phiến lá lúa và F1 thuộc tổ hợp lai giữa Charmock có phiến lá ngắn, rộng với giống lúa Potani – 23 có phiến lá dài, hẹp Tác giả đã rút ra được kết luận: Chiều dài và chiều rộng lá đòng được kiểm soát bởi các hệ thống di truyền khác nhau và mỗi tính trạng được kiểm soát bởi nhiều gen

Kramer (1974) sử dụng phép lai diallel giữa 7 giống lúa khác nhau về chiều dài và chiều rộng phiến lá, kết quả cho thấy: lá đòng được kiểm soát bởi các hệ thống di truyền khác nhau và có hiện tượng siêu trội, tuy nhiên hầu hết các gen trội đều tác động theo hướng làm cho phiến lá dài Còn chiều rộng lá cũng được kiểm soát bởi các hệ thống di truyền khác nhau, gen trội hoàn toàn

đã có tác động làm cho phiến lá rộng

Kikuchi và cs (1978), khi lai giữa 2 giống lúa Sasanishiki (lá hẹp) với giống lúa Norin – Mochi4 (lá rộng), kết quả thu được, ở F1 lá đòng rộng hơn trung bình giữa hai bố mẹ nhưng thiên về dạng có lá đòng rộng Ở F2 có hiện tượng phân li tăng tiến theo hướng tăng chiều rộng phiến lá Từ kết quả trên, tác giả cho rằng: phiến lá rộng là trội không hoàn toàn, tính trạng này được kiểm soát bởi nhiều gen

1.4.3 Sự di truyền tính trạng chiều dài bông

Bông lúa là kết quả của mọi hoạt động trong đời sống cây lúa, là bộ phận tạo ra hạt lúa – cơ quan duy trì đời sống cây lúa và tạo ra một chu trình tồn tại và phát triển của cây lúa Tùy từng giống mà bông lúa có chiều dài và hình dạng khác nhau

Chiều dài bông lúa là một trong nhhững yếu tố đảm bảo cho sức chứa hạt của bông, chiều dài bông thay đổi tùy từng giống Bông lúa từ lúc trổ cho đến lúc bắt đầu chín cũng đóng vai trò quan trọng trong quang hợp quần thể Theo nghiên cứu của Vanderstok (1910), Jones (1928) và Ramiah (1930), kiểu hình bông lúa dài là trội so với bông ngắn và phân li kiểu đa phân, chứng tỏ có nhiều gen chi phối chiều dài bông

1958, Syakudo đề xuất: tính trạng chiều dài bông do 6 gen đa phân chi phối nhưng chưa rõ các gen cụ thể, chỉ cho biết tính trạng này phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện môi trường

Theo Đào Xuân Tân (1994), đột biến lặn đã xuất hiện ở locus Lp (hay Sp) đã tạo ra alen Lp (hay Sp), ở M2 có dạng bông dài Lplp (hay Spsp) Tùy thuộc vào sự có mặt của một trong hai cặp gen trên hoặc cả 2 cặp gen mà ở

M2 xuất hiện các thể đột biến có dạng bông ngắn khác nhau

Chiều dài bông được tính từ nơi có chẽ tới ngọn bông không kể râu của hạt Chỉ tiêu này thể hiện sức chứa hạt của bông, thường thì chiều dài bông tỉ

lệ thuận với số hạt trên bông Tuy nhiên không phải chiều dài bông càng dài thì số hạt càng nhiều, có thể chiều dài bông ở mức bình thường nhưng số gié/bông cao hoặc hạt xếp xít thì số hạt trên bông vẫn nhiều và nếu bông quá dài, cổ bông yếu sẽ dễ bị gãy gục làm giảm năng suất Bông dài vừa, hạt xếp xít, số dé nhiều là xu thế chung được nhiều nhà chọn tạo giống lúa quan tâm