Nghiên cứu mức độ ổn định di truyền ở thế hệ sau của một số dòng lúa đột biến ưu việt

Xuất phát từ tình hình thực tiễn, đồng thời với hy vọng được góp phần công sức vào việc chọn tạo giống lúa mới có năng suất cao, chất lượng tốt chúng tôi mạnh dạn tiến hành: “Nghiên cứu

khoa học, các cơ sở nghiên cứu Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới:

TS Khuất Hữu Trung – Viện Di Truyền Nông Nghiệp,

TS Nguyễn Như Toản – giảng viên khoa Sinh – KTNN, Trường ĐHSP

Hà Nội 2 đã giao đề tài, tận tình chỉ bảo hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian làm khóa luận

Các thầy cô giáo, cán bộ khoa Sinh - KTNN, trường ĐHSP Hà Nội 2, đặc biệt là các thầy cô trong tổ bộ môn Di truyền - Tiến hóa

Các anh chị trong bộ môn chọn tạo giống lúa viện Di truyền Nông nghiệp

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè đã luôn sát cánh ủng hộ và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian tôi thực hiện khóa luận

Hà Nội, tháng 05 năm 2012

Người thực hiện

Vũ Thị Hà

luận của tôi đã được hoàn thành

Tôi xin cam đoan: khóa luận này là kết quả nghiên cứu của riêng tôi, kết quả này không trùng với kết quả của bất kỳ tác giả nào đã được công bố Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Hà Nội, tháng 05 năm 2012

Sinh viên

Vũ Thị Hà

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT, BẢNG VÀ BIỂU ĐỒ

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Nội dung nghiên cứu 2

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Nguồn gốc cây lúa trồng 4

1.2 Phân loại cây lúa 5

1.3 Vai trò của cây lúa 6

1.4 Đặc điểm nông sinh học của một số tính trạng 7

1.5 Tình hình nghiên cứu lúa chất lượng trên thế giới và ở Việt Nam 13

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu 17

2.2 Phương pháp nghiên cứu 17

2.3 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 19

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đặc điểm nông sinh học của 6 dòng đột biến 20

3.2 Các yếu tố cấu thành năng suất 30

3.3 Một số đặc điểm liên quan đến chất lượng hạt 38

3.4 Thời gian sinh trưởng 41

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận 43

4.2 Kiến nghị 44

PHỤ LỤC BẢNG 45

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 PHỤ LỤC ẢNH

+ P1000: Khối lượng 1000 hạt

+ TGST: Thời gian sinh trưởng

+ D: Dài (chiều dài hạt)

+ R: Rộng (chiều rộng hạt)

+ FAO: Tổ chức nông lương thế giới

+GDP: Tổng thu nhập quốc dân

DANH M ỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Chiều dài hạt (l) 12

Bảng 1.2: Hình dạng hạt (d) 12

Bảng 3.1: Khả năng đẻ nhánh 21

Bảng 3 2: Chiều cao cây 24

Bảng 3.3: Chiều dài lá đòng 26

Bảng 3.4: Chiều rộng lá đòng 27

Bảng 3.5: Chiều dài bông 29

Bảng 3.6: Số bông/khóm 31

Bảng 3.7: Số hạt chắc/bông và tỷ lệ hạt chắc/bông 34

Bảng 3.8: P1000 hạt và NSLT 36

Bảng 3.9: Chiều dài và chiều rộng hạt thóc 39

Bảng 3.10: Thời gian sinh trưởng 41

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 1: Khả năng đẻ nhánh 22

Biểu đồ 2: Chiều cao cây 24

Biểu đồ 3: Chiều dài lá đòng 26

Biểu đồ 4: Chiều rộng lá đòng 28

Biểu đồ 5: Chiều dài bông 30

Biểu đồ 6: Số bông/khóm 32

Biểu đồ 7.1: Số hạt chắc/bông 34

Biểu đồ 7.2: Tỷ lệ hạt chắc/bông 35

Biểu đồ 8.1: Khối lượng 1000 hạt 37

Biểu đồ 8.2: NSLT (tấn/ha) 37

Biểu đồ 9.1: Chiều dài hạt 39

Biểu đồ 9.2: Chiều rộng hạt 40

Biểu đồ 10: Thời gian sinh trưởng 42

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Hiện nay, cây lúa (Oryza Sativa L.) là 1 trong 3 loại cây lương thực

chính của hơn một nửa dân số thế giới tập trung tại các nước Châu Á, Châu Phi, Châu Mỹ La Tinh Do vậy cây lúa có vai trò đặc biệt quan trọng đối với đời sống con người

Trong khi dân số thế giới tăng thì diện tích đất dùng cho trồng lúa lại không tăng Theo dự đoán của các chuyên gia về dân số học, nếu dân số thế giới tiếp tục tăng trong vòng 20 năm tới thì sản lượng lúa gạo phải tăng 80% mới đáp ứng nhu cầu sống còn của dân cư mới [12]

Ngoài ra, thế giới còn phải gánh chịu những biến đổi về khí hậu toàn cầu như: hạn hán, bão lụt, sa mạc hóa Những biến đổi trên đã gây ra những bất lợi lớn cho nền nông nghiệp thế giới

Các yếu tố trên đã gây áp lực rất lớn cho ngành sản xuất lương thực, thực phẩm Vì thế phát triển cây lương thực trở thành vấn đề được đặt lên hàng đầu của mỗi quốc gia, trong đó cây lúa nước là đối tượng được chú trọng nghiên cứu và đầu tư nhiều nhất, bởi trên thế giới có tới 65% dân số coi lúa gạo là nguồn lương thực chủ yếu (theo thống kê của tổ chức FAO)

Ở Việt Nam, cây lúa là cây lương thực đã có từ lâu đời, gắn bó mật thiết với người nông dân và có vai trò quan trọng trong ngành trồng trọt Nhờ

áp dụng tiến bộ của khoa học kỹ thuật vào công tác chọn tạo giống lúa mà Việt Nam đã có những bước tiến lớn trong ngành sản xuất lương thực Từ một nước thiếu lương thực triền miên, đến nay trong nhiều năm Việt Nam đã vươn lên đứng thứ hai về xuất khẩu gạo sau Thái Lan [11]

Tuy nhiên năng suất lúa bình quân ở nước ta so với các nước khác vẫn còn quá thấp (bình quân chưa đạt 4,0 tấn/ha/vụ), phẩm chất gạo nhìn chung còn kém chưa đáp ứng được nhu cầu của thị trường trong nước và quốc tế Nguyên nhân chủ yếu của tình trạng trên là do nhiều năm qua chúng ta chưa thực sự chú trọng đến công tác chọn tạo giống lúa có chất lượng và thương phẩm tốt, nhất là những giống lúa đặc sản

Do vậy, nhiệm vụ đặt ra cho các nhà khoa học và các nhà chọn giống là tạo ra được các giống lúa có năng suất cao, phẩm chất tốt, phổ thích ứng rộng, khả năng chống chịu sâu bệnh cao Xuất phát từ tình hình thực tiễn, đồng thời với hy vọng được góp phần công sức vào việc chọn tạo giống lúa mới có năng

suất cao, chất lượng tốt chúng tôi mạnh dạn tiến hành: “Nghiên cứu mức độ

ổn định di truyền ở thế hệ sau của một số dòng lúa đột biến ưu việt”

3 Nội dung nghiên cứu

- Khảo sát các đặc điểm nông sinh học của các cá thể thu được về các chỉ tiêu như: khả năng đẻ nhánh, chiều cao cây, kích thước lá đòng, kích thước hạt, số bông/khóm, số hạt chắc/bông và tỷ lệ hạt chắc, P1000 hạt và NSLT

- Lựa chọn một số dòng có tiềm năng về năng suất, chất lượng làm cơ

sở cho việc tạo dòng thuần và tạo giống mới

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

4.1 Ý nghĩa khoa học

- Đánh giá được mức độ ổn định di truyền của một số tính trạng ở thế

hệ sau của các dòng lúa đột biến ưu việt tại vùng sinh thái Nam Định

- Tìm hiểu hiệu quả của đột biến thực nghiệm trong công tác chọn tạo giống nói chung và giống lúa nói riêng

4.2 Ý nghĩa thực tiễn

Xác định khả năng di truyền của các dòng đột biến ở các mức độ khác nhau, từ đó đưa ra phương hướng sử dụng, đặc biệt áp dụng vào chương trình chọn tạo các giống lúa có năng suất cao, chất lượng tốt để thay thế các giống

cũ kém hơn tiến tới việc gieo trồng đại trà trên nhiều vùng sinh thái khác nhau

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Nguồn gốc của cây lúa trồng

Cây lúa trồng (Oryza Sativa L.) (2n = 24) là cây lương thực có vị trí

quan trọng trên thế giới, là loài thân thảo sinh sống hàng năm Thời gian sinh trưởng của các giống lúa dài, ngắn khác nhau và nằm trong khoảng từ 60 -

250 ngày [3]

Về nguồn gốc cây lúa, nhiều nhà khoa học như Louis Hedin (1944), E Werth (1954), H.Wismann (1957) đã cho rằng: vùng Đông Nam Á là nơi khai sinh ra cây lúa hiện nay Bởi vì khu vực này có khí hậu ẩm, có nhiều điều kiện lí tưởng để phát triển nghề trồng lúa Theo kết quả khảo cổ học trong vài thập niên qua đã tìm ra nhiều cổ vật cho thấy quê hương đầu tiên của cây lúa

là vùng Đông Nam Á Các bằng chứng cho thấy cây lúa nước đã có ở vùng này cách đây khoảng 1000 năm, ở Trung Quốc chỉ cách đây khoảng 5900 -

7000 năm Hiện nay vùng Đông Nam Á vẫn còn mọc rải rác một số loài lúa dại là tổ tiên của cây lúa hiện nay như: Oryza fatia, Oryza offciadis, Oryza minuta Đây là cơ sở để các nhà khoa học khẳng định rằng nguồn gốc của cây lúa là ở Đông Nam Á sau đó mới lan ra khắp thế giới Ngày nay Châu Á vẫn là vùng trồng lúa nước tập trung với diện tích lớn nhất trên thế giới

Về phương diện thực vật học, lúa trồng hiện nay là do lúa dại Oryzafatma hình thành thông qua quá trình chọn lọc nhân tạo lâu dài Họ hàng với các cây lúa trồng là các loài trong chi Oryza Người ta đã khảo sát và thấy có 22 loài trong chi Oryza với 24 hoặc 48 NST

Trong số 22 loài của chi Oryza chỉ có 2 loài là chi Oryza Sativa và Oryza glaberrima là lúa trồng nhưng Oryza glaberrima chỉ được trồng với diện tích nhỏ ở Tây Phi [3]

1.2 Phân loại cây lúa

- Theo hệ thống phân loại học thực vật thì cây lúa có vị trí phân loại như sau:

Giới (Re grum): Plante - thực vật

Ngành (Divisio): Angiospermac - thực vật có hoa

Lớp (Classic): Monocotyledunes - lớp một lá mầm

Bộ (Ordines): Poales (Graminasles)- Hòa thảo có hoa

Họ (Familia): Pcacoe (Graminac) - Hòa thảo

Chi (Genus): Oryza - lúa

Loài (Species): Oryza Sativa - Lúa trồng

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

- Theo Kato (1931) chia Oryza Sativa L thành hai loài là:

+ Oryza Sativa Sub Sp Japonica Kato (loài phụ Nhật Bản)

+ Oryza Sativa Sub Sp Indica Kato (loài phụ Ấn Độ)

- Theo Gout chin (1934, 1943) trên quan điểm thực vật học phân loại thành 3 loài phụ: Indica, Javanica, Japonica Javanica là loại hình trung gian giữa Indica và Japonica nhưng gần với Indica hơn

- Ngoài ra còn có một số cách phân loại như:

+ Căn cứ theo mùa vụ gieo cấy trong năm và thời gian sinh trưởng chia

ra làm lúa mùa và lúa chiêm

+ Theo thành phần tinh bột chia ra làm lúa nếp (glutinosa) và lúa tẻ (utilissma)

+ Theo hình dạng hạt chia ra làm hạt lúa dài và hạt lúa tròn

Ở nước ta, lúa trồng được phân bố rộng khắp cả nước, từ ven biển đến đồng bằng, từ trung du đến miền núi, đa số các giống lúa trồng ở nước ta thuộc dạng lúa miền nhiệt đới (loài Indica), một số giống lúa miền núi có tính trung gian giữa loài Indica và loài Japonica

1.3 Vai trò của cây lúa

Lúa là một trong 3 loài cây lương thực chủ yếu trên thế giới: lúa mì, lúa gạo, ngô Lúa được trồng ở 112 nước trên thế giới, cung cấp lương thực cho hơn 65% dân số thế giới

Ở những nước có nền kinh tế đang phát triển như nước ta thì số lượng lao động phục vụ trong nông nghiệp mà chủ yếu là trồng lúa chiếm phần rất lớn (hơn 80%) Như vậy cây lúa góp phần vào việc giải quyết việc làm cho một lượng lớn lao động và giải quyết vấn đề an ninh lương thực thế giới Trên thế giới, khoảng 65% dân số thế giới coi lúa gạo là nguồn lương thực chính, 25% sử dụng lúa gạo trên 1/2 khẩu phần lương thực hàng ngày Như vậy cây lúa đóng vai trò quan trọng trong việc giải quyết vấn đề an ninh lương thực thế giới

Những năm gần đây, cùng với sự phát triển của công nghệ sinh học kết hợp với những tiến bộ của khoa học kĩ thuật (KHKT), các nhà khoa học đã chọn tạo ra các giống lúa có năng suất cao, chất lượng tốt, khả năng chống chịu cao đã đưa nước ta lên một bước tiến lớn trong ngành sản xuất lúa gạo Đặc biệt nước ta đã trở thành nước đứng thứ 2 sau Thái Lan về xuất khẩu gạo

và hàng năm đã góp phần lớn vào tổng thu nhập quốc dân (GDP)

Năm 2008 xuất 4,7 triệu tấn đóng góp 2,9 tỉ USD vào GDP, năm 2009 là

6 triệu tấn mang lại 2,6 tỉ USD

Các sản phẩm của cây lúa bao gồm nhiều chất dinh dưỡng rất cần thiết cho đời sống con người như: tinh bột, protein, xenlulozơ, các loại vitamin B1,

B2, B6 Các sản phẩm của cây lúa còn được sử dụng trong chăn nuôi, trong công nghiệp chế biến thực phẩm mang lại giá trị kinh tế cao

- Gạo là nguồn cung cấp tinh bột chủ yếu cho con người, ngoài ra còn sử dụng trong sản xuất rượu, bia

- Tấm: Sản xuất tinh bột, rượu cần, axeton, phấn mịn và thuốc chữa bệnh

- Cám: dùng để sản xuất thức ăn cho gia súc Trong công nghệ được sản xuất vitamin B1 chữa bệnh tê phù Dầu cám có chất lượng cao, dùng chữa bệnh, chế tạo sơn cao cấp, làm mỹ phẩm, chế xà phòng

- Trấu: dùng để sản xuất nấm men làm thức ăn gia súc, sản xuất vật liệu đóng lót hàng, dùng để độn chuồng làm phân bón có SiO2 cao, làm chất đốt

- Rơm rạ: có thể sử dụng vào sản xuất các sản phẩm giúp tăng thu nhập như: sản xuất nấm thực phẩm, sản xuất giấy, cồn tân dược Giá trị dinh dưỡng của lúa gạo so với một số cây lương thực khác:

+ Tinh bột: Hàm lượng tinh bột 62,4%, là nguồn chủ yếu cung cấp calo + Protein: Các giống lúa Việt Nam có hàm lượng Protein vào khoảng 7 - 8% Các giống lúa nếp có hàm lượng Protein cao hơn lúa tẻ

+ Lipit chủ yếu ở lớp vỏ gạo Nếu ở gạo xay là 2,02% thì ở gạo đã xát chỉ còn 0,52%

+ Vitamin: trong lúa gạo còn có một số vitamin nhất là vitamin nhóm B như: B1, B2, B6 Lượng vitamin B1 là 0,45 mg/100 hạt (trong đó ở phôi là 47%, vỏ cám là 34,5%, hạt gạo là 3,8%) [10]

1.4 Các đặc điểm nông sinh học của cây lúa

1.4.1 Chiều cao cây

Chiều cao cây là một tính trạng nông học quan trọng liên quan đến tính chống đổ và trực tiếp ảnh hưởng đến năng suất của cây lúa

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

+ Nửa lùn (vùng thấp < 100cm; vùng cao < 90cm)

+ Trung gian (vùng thấp: 110-130cm; vùng cao: 90-125cm)

+ Cao (vùng thấp > 130cm; vùng cao > 125cm)

Theo Chang (1964), chiều cao cây lúa được kiểm tra bởi một số gen tương tác theo kiểu cân bằng như: D, Sm, md, dw, T và d Mức độ chi phối chiều cao cây lúa của chúng theo thứ tự: D > Sm > dw > md Bên cạnh đó, gen át chế của T là I, nên cây có kiểu gen I-T- sẽ có dạng lùn [4]

Gen lặn đột biến lần đầu tiên được phát hiện ở giống lúa lùn Calrose-76 (một giống lúa đột biến từ giống lúa cao cây Calrose của bang Califonia- Mỹ)

là sd1, tiếp theo là các alen của nó ở giống lúa nửa lùn Deo- Geo- Woo- Gene (DGWG) Các công trình nghiên cứu sau đó tập trung phát hiện các gen và các alen lùn của các giống lúa khác, xác định mối quan hệ của chúng với sd1 Hee-Jong-Koh và cộng sự (1993), Kuo-Hai-Tsai (1998) đã công bố các gen và các alen mới bổ sung vào các gen lùn đã có ở lúa.Những nghiên cứu này còn đề cập đến quan hệ liên kết, cũng như tác động qua lại của các gen này với các gen đã biết hoặc tính đa hiệu của chúng [4]

Từ nhiều nghiên cứu, Khush và Toennissen (1991) thống kê tới hơn 50 gen liên quan đến tính lùn hoặc rút ngắn bộ phận nào đó của cây lúa Hầu hết các gen liên quan đến tính lùn là gen lặn, chỉ có 2 gen trội là D53 (Dk- 3) thuộc NST số 9, nhóm liên kết 11 và gen D-h phát hiện ở một dòng đột biến lùn từ một giống Japonica Nhật Bản Trừ NST số 7, các gen quy định tính lùn nói trên phân bố trên 11 NST còn lại Mỗi kiểu gen cụ thể sẽ quy định hình dạng lùn nhất định [4]

Theo nghiên cứu của Đào Xuân Tân (1994) và Đỗ Hữu Ất (1997) trên một số giống lúa nếp và lúa tẻ đặc sản (loại hình Indica cây cao) đều kết luận: đột biến lặn về chiều cao cây có thể xuất hiện theo 2 hướng là dạng thấp hơn dạng gốc (lùn và nửa lùn) và dạng cao hơn dạng gốc (tùy vào đặc điểm của giống và liều lượng phóng xạ) Theo hai tác giả này, tương tác cân bằng giữa

2 locus I và T vốn có của các giống lúa cổ truyền tạo nên sự ổn định của tính trạng này Đột biến đã phá vỡ sự cân bằng giữa các locus kiểm tra chiều cao

cây Do vậy sự biến đổi của locus I và T hoặc một trong các locus D sẽ tạo ra các dòng đột biến có chiều cao cây khác nhau và khác với giống gốc [1], [6]

Đào Xuân Tân (1994), Đỗ Hữu Ất (1997), Nguyễn Minh Công và cộng

sự (2001) cho biết những cây đồng hợp tử về các alen trội của các locus 1”, “Ti-2”, “Ti-3” đẻ nhánh rất yếu hoặc không đẻ nhánh Tùy theo số cặp alen trong kiểu gen nhiều hay ít mà khả năng đẻ nhánh mạnh hay yếu bằng phương pháp chiếu xạ hạt giống, các tác giả trên đã thu được các đột biến làm tăng khả năng đẻ nhánh ở mức độ khác nhau: đẻ nhánh khỏe hoặc rất khỏe từ các giống lúa đẻ nhánh trung bình Các đột biến này di truyền sang M2 theo tỉ

“Ti-lệ phân li của các phép lai đơn [1], [6], [2]

Theo Jones (1936), Ramiah (1953), và Grist (1968), khả năng đẻ nhánh của của cây lúa được kiểm tra bởi ít nhất 3 gen đa phân và tính trạng này chịu ảnh hưởng của điều kiện môi trường [4]

1.4.3 Góc lá, chiều dài, chiều rộng lá đòng

Theo Yuan Long Ping, yếu tố cần thiết để nâng cao năng suất lúa là nguồn và sức chứa Sức chứa là bông to còn nguồn là lá Cần có sự cân đối giữa nguồn và sức chứa tức là bông to hạt nhiều thì bộ lá cần phải lớn, lá dài đứng và rộng [7]

Lá là trung tâm hoạt động sinh lý của cây lúa, đó là các hoạt động quang hợp, tích lũy chất khô, thoát hơi nước, điều tiết nhiệt độ… Với các chức năng

như vậy thì lá lúa đóng vai trò quan trọng đối với quá trình sinh trưởng và phát triển cũng như năng suất của cây lúa Trong đó lá đòng là loại lá được các nhà khoa học hết sức chú ý quan tâm và là một trong những chỉ tiêu để đánh giá hình thái của cây lúa

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

lá hình thành đầu tiên (sau lá mầm) là lá nguyên thủy, lá này không có phiến

lá mà chỉ có bẹ lá Lá hình thành cuối cùng là lá đòng Trong đời sống cây lúa, lá thứ 2 tính từ trên xuống luôn hoạt đông mạnh nhất nên lá này gọi là lá công năng Lá đòng là lá cuối cùng và trên một nhánh lúa thì nó là lá trên cùng, vì vậy nó tiếp nhận nhiều ánh sáng nhất.Từ sau khi lúa trổ, lá đòng hoạt động không kém lá công năng nhưng do ra sau, trẻ hơn và ở phía trên nên có vai trò lớn nhất nuôi dưỡng bông lúa [4]

Murai và cộng sự (1987) sử dụng phương pháp phân tích diallen về chiều dài phiến lá (từ lá đòng đến lá thứ 3) chiều rộng lá đòng và góc lá đòng của các cây F1 tạo ra từ phép lai diallen (không thuận nghịch) giữa 5 giống lúa

ở Hokaido Kết quả cho thấy ở mỗi tính trạng phương sai do tác động cộng tính của các gen là lớn hơn phương sai do hiệu ứng trội Đối với lá thứ 2 và lá thứ 3, nói chung phiến lá dài là trội vì hầu hết các cây F1 đều có giá trị lớn hơn giá trị trung bình giữa 2 dạng bố mẹ Đối với chiều rộng lá đòng thì ngược lại, phiến lá hẹp là trội vì F2 là trội và F1 nhỏ hơn trung bình giữa 2 bố

mẹ Kết quả này ngược lại với kết quả của Kramer (1974) (phiến lá rộng là trội không hoàn toàn) [4]

Mitra (1962) phân tích sự biểu hiện chiều dài và chiều rộng của phiến lá lúa và cây lai F1 thuộc tổ hợp lai giữa giống Charmock có phiến lá ngắn, rộng với giống lúa Potani-23 có phiến lá dài, hẹp Kết quả cho thấy, tất cả cây lai

F1 đều có phiến lá dài, rộng còn ở F2 phân li tăng tiến cả về chiều dài và chiều rộng lá Từ đó, các tác giả kết luận: chiều dài và chiều rộng lá được kiểm soát bởi hệ thống di truyền khác nhau và mỗi tính trạng được kiểm soát bởi nhiều gen

Từ kết quả của phép lai diallen giữa 7 giống lúa Kramer (1974) đã kết luận: tính trạng góc lá đòng và tính trạng góc lá công năng được kiểm soát bởi

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

1.4.4 Chiều dài bông, dạng 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 nòi giống cây lúa và tạo ra chu trình mới trong quá trình tồn tại và phát triển của cây lúa Tùy từng giống mà bông lúa có chiều dài cũng như dạng bông khác nhau.Chiều dài bông liên quan đến sức chứa hạt của bông, là yếu tố cấu thành năng suất

Theo Syakudo (1958) cho biết: tính trạng chiều dài bông do 6 gen đa phân chi phối nhưng chưa rõ các gen cụ thể, tính trạng này phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện môi trường [4]

Năm 1991 Khush và cộng sự cho rằng: gen lặn đột biến đánh dấu “Sp” xác định bông dài phát sinh từ dạng ban đầu Dưới tác động của phóng xạ, locus “Sp”(hay còn gọi là Lp) có thể phát sinh đột biến lặn theo nhiều hướng khác nhau, có hướng tăng cường chiều dài bông ở mức độ khác nhau.Ví dụ:Sp->sp1; Sp->sp2…

Theo Vanderstock J.E (1910), Jones (1982) và Ramiah (1930) khi lai giữa giống lúa bông dài và giống lúa bông ngắn cho thấy: kiểu hình bông dài

là trội so với kiểu hình bông ngắn và phân ly theo kiểu gen đa phân Điều đó chứng tỏ có nhiều gen chi phối tính trạng chiều dài bông

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 theo

sự có mặt của một trong hai cặp gen trên hoặc cả 2 cặp mà ở M2 xuất hiện các thể đột biến có dạng bông ngắn khác nhau [6]

Lưu ý rằng: chiều dài bông cần kết hợp hài hòa với chiều dài cổ bông Bông dài mà cổ bông cũng dài thì dễ gẫy.Bông dài mà cổ bông trỗ không thoát (cổ bông không thoát khỏi bẹ lá đòng) thì tỷ lệ lép cao, giảm năng suất Bông dài vừa, hạt xếp xít, số gié nhiều là xu thế chung được nhiều nhà chọn tạo giống quan tâm

Theo Chang (1964 – 1974) cho rằng, chiều dài hạt do 2 hoặc nhiều gen xác định; chiều rộng do 3-5 gen kiểm soát [4] Một số tác giả khác như Murai

và Kinoshta (1986), Tseng (1977), Kado (1989) đều kết luận: chiều dài hạt biến đổi theo kiểu biến dị liên tục, chứng tỏ nó được kiểm soát bởi nhiều gen Theo Trần Duy Quý (1986) hình dạng hạt ngắn, tròn là các đột biến trội, phân li theo quy luật Menden trong phép lai đơn Đột biến này được kiểm soát bởi gen trội Kr thuộc NST số 8 (Jodon 1955, 1956) [5]

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

+ Trong 10 locus kiểm soát kích thước và hình dạng hạt gạo có 5 locus chính, thường gặp ở các giống lúa trồng hiện nay thuộc 2 loài phụ Indica và Japonica Trong đó locus Lk–f được nghiên cứu nhiều nhất, đây là locus rất

dễ bị đột biến và có tác động đa hiệu

+ Các alen đột biến làm thay đổi chiều dài hoặc hình dạng hạt gạo phát sinh ở một số giống lúa di truyền theo quy luật Menden trong phép lai đơn, có quan hệ trội lặn hoàn toàn hoặc không hoàn toàn so với alen kiểu dại

1.5 Tình hình nghiên cứu lúa chất lƣợng trên thế giới và Việt Nam

1.5.1 Tình hình nghiên cứu lúa chất lượng trên thế giới

Gần đây các nhà khoa học tại viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) đang

có chương trình nghiên cứu nhằm tìm ra dạng cây lúa mới có năng suất chất lượng cao hơn hẳn giống lúa hiện tại để đưa vào sản xuất đại trà đáp ứng nhu cầu lương thực cho nhân loại Kết quả đã tạo ra dòng IR 60819-34-2-1 là dòng có nhiều hạt trên bông, năng suất đạt 10 tấn/ha đối với vùng nhiệt đới,

và 15 tấn/ha đối với vùng ôn đới

Theo Chandler (1972), sau nhiều năm nghiên cứu ở viện nghiên cứu lúa Quốc tế đã lai tạo thành công giống lúa nửa lùn tai chung Nativel có năng suất

cao, giống này được gieo trồng ở rất nhiều nước, đến năm 1966 giống IR8 ra đời cho năng suất vượt hẳn các giống khác [4]

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

+ Chín sớm có tổng tích ôn nhỏ hơn các giống chín muộn

+ Thấp cây có chiều hướng đẻ nhiều nhánh hơn

+ Thời gian để phát triển 1 bông lúa ở giống lúa chín sớm ngắn hơn các giống lúa chín muộn

+ Giống chín sớm sử dụng nước có hiệu quả hơn giống lúa chín muộn +Những giống có phản ứng đạm cao, lá thẳng, ngắn, hẹp, dày, xanh đậm, chịu thâm canh cao

+ giống có thân ngắn cứng cây giúp lúa chống đổ tốt [4]

Gần đây tại hội nghị di truyền Quốc tế về cây lúa được tổ chức ở Bắc Kinh (Trung Quốc) năm 2002 nghiên cứu của Yang Huisc và cộng sự (2002)

đề xuất 8 đặc điểm di truyền và sinh lý của giống lúa siêu cao sản:

+ Các giống lúa cao sản phải có năng suất sấp xỉ 16.000 kg/ha/vụ

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

độ hạt cao

+ Năng suất của giống lúa siêu cao sản tăng tuyến tính với vật chất khô + Tổng giá trị sinh vật chất khô của thân lá và sự sự tích lũy vật chất khô sau khi trổ bông có tương quan dương và rất chặt chẽ với năng suất hạt

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

+ Giống phải có khả năng chống đổ

Các đặc điểm trêm chỉ ra rằng: kích thước cây giảm mạnh và sản phẩm sinh khối cao là hai yếu tố cực kì quan trọng để đánh giá tiềm năng, năng suất của các giống lúa siêu cao sản và cũng là hướng chọn tạo giống mới [4]

1.5.2 Tình hình nghiên cứu lúa chất lượng ở Việt Nam

Việt Nam là nước đứng thứ 4 trong khu vực về nghiên cứu thực nghiệm

và sử dụng vào công tác chọn giống cây trồng Việt Nam đã tạo ra được hơn

40 giống cây trồng, trong đó có 27 giống lúa, còn lại là ngô, lạc, cà chua, đậu tương Trong các giống lúa được tạo ra bằng đột biến, có giống DT-10 đã từng đứng hàng đầu về cả 3 mặt (diện tích, năng suất, sản lượng)

Từ năm 1989, Việt Nam trở thành một nước cung cấp lúa gạo quan trọng trên thị trường thế giới Giai đoạn 2001 - 2007 xuất khẩu bình quân hàng năm trên 4,2 triệu tấn sang 128 quốc gia Năm 2008 là 4,7 triệu tấn, năm 2009 đạt

kỉ lục mới trên 6 triệu tấn và đến năm 2010 là 6,5 triệu tấn Để có kết quả thuận lợi này là nhờ một phần không nhỏ của khoa học chọn giống, thay thế giống cũ bằng các giống mới có chất lượng cao hơn, phẩm chất tốt hơn Trong những năm qua trên đối tượng cây lúa đã có những công trình khoa học

ra đời trong đó phải kể đến:

Đột biến cảm ứng trong giai đoạn tiền phôi (Phan Khải, 1978)

Chọn giống lúa đột biến (Trần Duy Qúy, Đào Xuân Tân, 1983) Tuy còn khá mới mẻ nhưng chọn giống đột biến đã thu được nhiều thành tựu

Ở Việt Nam, những thành tựu của việc chọn tạo giống lúa trong vài ba thập niên qua đã từng làm các đồng nghiệp quốc tế khâm phục Bằng phương pháp xử lí đột biến (Nguyễn Minh Công, trường Đại học sư phạm Hà Nội 1)

đã chọn tạo thành công lúa Tám Thơm từ một giống lúa cảm quang chỉ cấy được vụ mùa ra giống lúa Tám mới cảm ôn, cứng cây, lá dày hơn và cấy được

2 vụ trong năm mà vẫn giữ nguyên được phẩm chất

Nói về giống lúa lai không thể không nhắc tới “hoa hậu lúa lai” hay “quả bom nguyên tử 10 tỷ”…, những từ ngữ mà gần đây báo chí nói về giống lúa TH3- 3, thành quả của công trình nghiên cứu về lúa lai 2 dòng của PGS.TS Nguyễn Thị Trâm thuộc viện Sinh học Nông Nghiệp Đây là giống lúa lai 2

dòng đầu tiên củaa Việt Nam được sử dụng rộng rãi ở đồng bằng Sông Hồng, đây là bước phát triển của lúa lai ở Việt Nam [13]

Bên cạnh những thuận lợi là những khó khăn là chất lượng gạo còn kém

do dư lượng thuốc hóa học bảo vệ thực vật còn cao, canh tác còn sử dụng nhiều phân bón hóa học…Vì thế, giá xuất khẩu gạo không cao và không được thị trường thế giới chấp nhận Một khó khăn nữa là chi phí cho nghề trồng lúa ngày một cao, đây là khó khăn mà Việt Nam phải vượt qua

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu

- 6 dòng lúa đột biến: XH-1, XH-3, HD1, HD2, TDB06, CL-8, thu được

là do TS.Nguyễn Như Toản và Viện Công Nghệ Sinh Học cung cấp

Giống đối chứng BT7 là giống lúa thuần ngắn ngày,chất lượng cao, có mùi thơm, nhập nội từ Trung Quốc vào năm 1992 và được gieo trồng khá phổ biến ở nhiều nơi thuộc các tỉnh phía Bắc BT7 có thời gian sinh trưởng trong

vụ xuân là 128 -140 ngày, vụ mùa từ 105-110 ngày Chiều cao cây lúa trung bình từ 99.6 -108 (cm), đẻ nhánh thấp, hình thái gọn, bông có nhiều hạt (160-

180 hạt/ bông), khối lượng 1000 hạt (21-24 g), dạng hạt nhỏ, thon dài, gạo trong, cơm mềm, có mùi thơm, năng suất trung bình từ 5- 7 tấn/ ha, khả năng chống đổ từ trung bình đến kém, nhiễm rầy nâu, đạo ôn, khô vằn từ nhẹ đến trung bình, nhiễm bạc lá nặng (vụ mùa)

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp thí nghiệm ngoài đồng ruộng

- Mạ của các dòng được gieo thành từng ô theo phương pháp mạ khung, khi mạ có 3-4 lá thật thì đem cấy

- Ruộng làm đất kĩ, san phẳng và chia thành từng ô ngẫu nhiên (100m2/ô), với 3 lần nhắc lại

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

- Gieo ngày 12/06/2010

- Cấy ngày 30/06/2010

- Gặt ngày 20/09/2010-25/09/2010

Chăm sóc theo mùa vụ và quy trình chung

2.2.2 Phương pháp thu thập số liệu

Theo dõi và thu thập một số biến dị hình thái sinh trưởng và phát triển, các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng lúa đột biến Các đặc tính nông -

sinh học: (được xác định theo “hệ thống tiêu chuẩn đánh giá nguồn gen lúa” của IRRI năm 1996) (phụ lục bảng)

Theo tài liệu trên, quá trình phát triển cá thể ở cây lúa gồm các giai đoạn sau:

1 Giai đoạn nảy mầm

2 Giai đoạn mạ

3 Giai đoạn đẻ nhánh

4 Giai đoạn vươn lóng

5 Giai đoạn làm đòng

6 Giai đoạn trỗ bông

7 Giai đoạn chín sữa

8 Giai đoạn vào chắc

9 Giai đoạn chín hoàn toàn





- Độ lệch chuẩn

2 1

n

i

Xi X n

Với: n: số mẫu lấy

Xi: biến số

2.3 Địa điểm và thời gian nghiên cứu

2.3.1 Địa điểm nghiên cứu

+ HTX Trực Nội – Trực Ninh – Nam Định

+ Trung tâm giống cây trồng Nam Định

+ Phòng thí nghiệm Khoa Sinh – KTNN, trường ĐHSP Hà Nội 2

2.3.2 Thời gian nghiên cứu

Tiến hành vào vụ mùa năm 2010

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đặc điểm nông sinh học của 6 dòng đột biến

3.1.1 Khả năng đẻ nhánh

Khả năng đẻ nhánh là một thuộc tính sinh học của cây lúa, liên quan chặt chẽ đến quá trình hình thành số bông và tiềm năng năng suất sau này Kết quả của nhiều nghiên cứu cho thấy: trong điều kiện cấy 1-2 dảnh và cấy thưa, cây lúa có thể đẻ 20-30 nhánh Tuy nhiên thông thường trên đồng ruộng, nếu cấy 4-5 giảnh trên khóm lúa có thể đẻ được 15 – 20 nhánh, sau đó cho khoảng 12 – 15 nhánh hữu hiệu

Số nhánh hữu hiệu trên khóm là một chỉ tiêu quan trọng trong chọn giống năng suất cao, nhất là xu hướng chọn giống có hạt xếp sít, thấp cây chiếm ưu thế

Đẻ nhánh tập trung cũng có quan hệ mật thiết với số nhánh hữu hiệu trên khóm, điều đó sẽ chi phối chỉ tiêu số bông/m2

(Yoshida- 1981) Trong phần lớn các trường hợp số bông/m2 sẽ quyết định năng suất cuối cùng (Togari, Masuo, Tshunoda) Ở điều kiện tối ưu số bông/m2 đóng góp 74% trong tổng số 100% năng suất do các yếu tố cấu thành năng suất tạo nên Theo

sự tổng kết các kết quả nghiên cứu trên các giống lúa năng suất cao cho thấy: các nhánh được sinh ra sớm lớn lên thành bông hữu hiệu, các nhánh đẻ sớm cho bông to, các nhánh đẻ muộn cho bông nhỏ

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

có khả năng đẻ nhánh tốt có 3 cặp gen đồng hợp tử: ti1ti1ti2ti2ti3ti3 Các giống đẻ nhánh trung bình có 2 cặp gen lặn, còn các giống đẻ nhánh yếu thì chỉ có một cặp gen lặn, giống có khả năng đẻ nhánh rất yếu thì đồng hợp tử về

3 gen trội nói trên(Ti1Ti1Ti2Ti2Ti3Ti3)

Theo nghiên cứu của IRRI khả năng đẻ nhánh được chia thành 5 cấp: 1.Rất cao (>25 dảnh/cây)