LAI CHỌN GIỐNG lúa CỨNG cây CHỊU mặn, PHẨM CHẤT tốt từ tổ hợp LAI lúa sỏi x lúa NHẬT

Loại bỏ 6 bao phấn trên hoa lúa cây mẹ và bao cách ly Thụ phấn cho cây mẹ và bao cách ly Máy đo độ cứng lóng và thuớc đo đường kính Phổ điện di protein tổng số của giống Sỏi Phổ điện di

KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

NGUYỄN VĂN THIỆN

LAI CHỌN GIỐNG LÚA CỨNG CÂY CHỊU MẶN, PHẨM CHẤT TỐT TỪ TỔ HỢP LAI

LÚA SỎI x LÚA NHẬT

Luận văn tốt nghiệp Ngành: CÔNG NGHỆ GIỐNG CÂY TRỒNG

Cần Thơ, tháng 12 năm 2012

KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

LAI CHỌN GIỐNG LÚA CỨNG CÂY CHỊU MẶN,

PHẨM CHẤT TỐT TỪ TỔ HỢP LAI

LÚA SỎI x LÚA NHẬT

Luận văn tốt nghiệp Ngành: CÔNG NGHỆ GIỐNG CÂY TRỒNG

Cán bộ hướng dẫn Sinh viên thực hiện PGs Ts Võ Công Thành Nguyễn Văn Thiện

Ths Quan Thị Ái Liên MSSV: 3093038

Cần Thơ, tháng 12 năm 2012

i

nghệ giống cây trồng với đề tài:

LAI CHỌN GIỐNG LÚA CỨNG CÂY, CHỊU MẶN,

PHẨM CHẤT TỐT TỪ TỔ HỢP LAI

LÚA SỎI x LÚA NHẬT

Do sinh viên Nguyễn Văn Thiện thực hiện

Kính trình lên Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp

Cần Thơ, ngày ….tháng…….năm 2012 Cán bộ hướng dẫn

PGs.Ts Võ Công Thành

ii

KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG

BỘ MÔN DI TRUYỀN – GIỐNG NÔNG NGHIỆP

Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp đã chấp nhận luận văn tốt Kỹ sư ngành Khoa học cây trồng – Chuyên nghành Công nghệ giống cây trồng với đề tài:

LAI CHỌN GIỐNG LÚA CỨNG CÂY, CHỊU MẶN, PHẨM CHẤT TỐT TỪ TỔ HỢP LAI LÚA SỎI x LÚA NHẬT



Do sinh viên Nguyễn Văn Thiện thực hiện và bảo vệ trước Hội Đồng

Ý kiến của hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp

Luận văn tốt nghiệp được đánh giá

Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2012 Hội đồng

DUYỆT KHOA Trưởng Khoa Nông Nghiệp

iii

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn tốt nghiệp là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình luận văn nào trước đây

Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Thiện

iv



I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC

Họ và tên: Nguyễn Văn Thiện Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 13/06/1991 Dân tộc: Kinh

Nơi sinh: xã Nguyễn Văn Thảnh, huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long Cha: Nguyễn Văn Sang

2 Trung học cơ sở:

Thời gian đào tạo: 2002 - 2006 Trường: Trung học cơ sở Nguyễn Văn Thảnh Địa chỉ: xã Nguyễn Văn Thảnh, huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long

3 Trung học phổ thông:

Thời gian đào tạo: 2006 - 2009 Trường: Trung học phổ thông Bình Minh Địa chỉ: Thị trấn Cái Vồn, huyện Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long

Ngày tháng năm 2012

Người khai

Nguyễn Văn Thiện

v

Kính dâng

Cha, mẹ đã hết lòng yêu thương, dạy dỗ và nuôi con khôn lớn nên người

Xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến

PGs.Ts Võ Công Thành người thầy đáng kính đã tận tình hướng dẫn, gợi ý và cho tôi những lời khuyên vô cùng bổ ích trong việc nghiên cứu và hoàn thành luận văn tốt nghiệp này

Ths Quan Thị Ái Liên người đã tận tình hướng dẫn, dạy bảo, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành tốt luận văn

Xin chân thành cảm ơn

Tập thể cán bộ, nghiên cứu viên của phòng thí nghiệm “Di truyền - Chọn giống

và Ứng Dụng Công Nghệ Sinh học, Bộ môn Di Truyền - Giống Nông Nghiệp: Ths Trần Ngọc Quý, Ks Trần Thị Phương Thảo, Ks Nguyễn Thị Ngọc Hân, Ks

Lê Trung Hiếu, Ktv Đái Phương Mai, Ktv Đặng Thị Ngọc Nhiên, Ktv Nguyễn Thành Tâm, Ktv Võ Quang Trung, đã nhiệt tình chỉ dẫn, giúp đở tôi trong suốt quá trình thực hiện thí nghiệm của luận văn này

Các bạn thân yêu của lớp Công nghệ giống cây trồng khóa 35 và các em sinh viên khóa 36, khóa 37 tại phòng thí nghiệm Di truyền - Chọn giống và Ứng Dụng Công Nghệ Sinh học, Bộ môn Di Truyền - Giống Nông Nghiệp đã giúp đở tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện luận văn

vi

chất tốt từ tổ hợp lai lúa Sỏi x lúa Nhật” Luận văn tốt nghiệp Kỹ sư Khoa học

cây trồng - Chuyên ngành Công nghệ giống cây trồng, trường Đại Học Cân Thơ Cán bộ hướng dẫn PGs.Ts Võ Công Thành, Ths Quan Thị Ái Liên

TÓM LƯỢC

Đất trồng lúa bị nhiễm mặn, cây lúa bị đỗ ngã là một trong những vấn đề cấp thiết cần

được giải quyết hiện nay Do đó, đề tài “Lai chọn giống lúa cứng cây, chịu mặn,

phẩm chất tốt từ tổ hợp lai lúa Sỏi x lúa Nhật” được thực hiện nhằm mục tiêu tạo ra từ

2-3 dòng lúa có khả năng chịu mặn ≥ 10‰, hàm lượng amylose ≤ 20%, hàm lượng protein ≥ 8% và cứng cây Thí nghiệm sử dụng phương pháp lai đơn; ứng dụng kỹ thuật điện di SDS-PAGE; đánh giá khả năng chịu mặn IRRI, 1997; đánh giá các chỉ tiêu nông học; phẩm chất và độ cứng cây Kết quả thế hệ F3 đã chọn được 2 dòng ưu tú là THL01-02-01 và THL01-04-01 với đặc điểm như sau: THL01-02-01: có khả năng chống chịu mặn 12‰ sau 9 ngày thử mặn ở giai đoạn mạ; thời gian sinh trưởng 95 ngày; chiều cao cây 114 cm; hàm lượng amylose 10,53%; hàm lượng protein 9,0%; độ cứng lóng 4 (15,37 N/cm) THL01-04-01: có khả năng chống chịu mặn 10‰ sau 11 ngày thử mặn ở giai đoạn mạ, thời gian sinh trưởng 90 ngày, chiều cao cây 103 cm, hàm lượng amylose đạt 10,83%, hàm lượng protein đạt 8.5%, độ cứng lóng 4 (13,77 N/cm)

vii

Trang phụ bìa

Lời cam đoan iii

Tiểu sử iv

Cảm tạ v

Tóm lược vi

Mục lục vii

Danh sách hình x

Danh sách bảng xi

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2

1.1 Tổng quan về cây lúa 2

1.1.1 Phân loại và nguồn gốc cây lúa 2

1.1.2 Quá trình thụ phấn, thụ tinh và hình thành hạt 2

1.1.3 Các giai đoạn phát triển của cây lúa 2

1.2 Đặc tính nông học cây lúa 4

1.2.1 Thời gian sinh trưởng 4

1.2.2 Chiều cao cây 4

1.2.3 Số hạt chắc/bông 5

1.2.4 Trọng lượng 1000 hạt 5

1.3 Các chỉ tiêu về phẩn chất hạt gạo 6

1.3.1 Hàm lượng Amylose 6

1.3.2 Hàm lượng protein 6

1.3.3 Nhiệt trở hồ 7

1.3.4 Độ bền thể gel 8

1.4 Sự đỗ ngã trên lúa 9

1.4.1 Các dạng đổ ngã trên lúa và vị trí lóng gãy của cây lúa bị đổ ngã 9

1.4.2 Các nguyên nhân gây đổ ngã trên lúa 9

1.4.3 Đỗ ngã ảnh hưởng tới năng suất và chất lượng lúa 12

1.5 Khả năng thích ứng với điều kiện mặn của cây lúa 13

1.5.1 Ảnh hưởng bất lợi của mặn đối với cây lúa 13

1.5.2 Tính chống chịu mặn của cây lúa 15

viii

1.6 Một số kết quả nghiên cứu về tính chống chịu mặn của cây lúa ở giai

đoạn mạ 17

1.7 Đặc điểm của các giống lúa mùa 18

1.7.1 Thời gian sinh trưởng 19

1.7.2 Chiều cao cây 19

1.8 Các phương pháp cải tiến giống 19

1.8.1 Chọn lọc cá thể hay chọn lọc dòng thuần 19

1.8.2 Lai tạo 20

1.8.3 Lai xa và hiện tượng con lai bất dục 20

1.9 Kỹ thuật điện di SDS-PACE 21

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP 22

2.1 Thời gian và địa điểm 22

2.2 Phương tiện 22

2.2.1 Vật liệu nghiên cứu 22

2.2.2 Thiết bị, hóa chất 23

2.3 Phương pháp 23

2.3.1 Phương pháp nghiên cứu 23

2.3.2 Phương pháp nghiên cứu cụ thể 23

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THẢO LUẬN 36

3.1 Đặc điểm cây cha (mẹ) ban đầu 36

3.1.1 Kết quả điện di protein tổng số cây cha mẹ ban đầu 36

3.1.2 Kết quả lai tạo 37

3.2 Thế hệ F1 38

3.2.1 Kết quả chạy điện di protein tổng số các hạt F1 38

3.2.2 Chỉ tiêu nông học của cây F1 40

3.3 Thế hệ F2 41

3.3.1 Một số chỉ tiêu nông học của cá thể thế hệ F2 (hạt F3) so với cây cha mẹ 41

3.3.2 Độ cứng (N/cm) của các dòng thế hệ F2 (hạt F3) 43

3.3.3 Chiều dài (cm) của các dòng thế hệ F2 (hạt F3) 46

ix

3.3.5 Đánh giá khả năng tính chống chịu mặn các dòng THL thế hệ F2 (hạt

F3) 49

3.4 Thế hệ F3 51

3.4.1 Chỉ tiêu nông học của các dòng lai thế hệ F3 51

3.4.2 Độ cứng (N/cm) lóng 1, 2, 3 các cây thế hệ F3 (hạt F4) 53

3.4.3 Chiều dài (cm) lóng 1, 2, 3, 4 của các cây thế hệ F3 (hạt F4) 54

3.4.4 Đường kính (mm) lóng 1,2,3,4 của các cây thế hệ F3 (hạt F4) 56

3.4.5 Tương quan giữa độ cứng lóng 4 với chiều dài lóng 4 và đường kính lóng 4 của các dòng THL01 ở thế hệ F3 58

3.4.6 Đánh giá khả năng chống chịu mặn các dòng thế hệ F3 (hạt F4) 59

3.4.7 Đánh giá phẩm chất hạt các dòng thế hệ F3 61

3.4.8 Kết quả kiểm tra độ thuần bằng kỷ thuật điện di SDS-PAGE 64

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 66

4.1 KẾT LUẬN 66

4.2 ĐỀ NGHỊ 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

Loại bỏ 6 bao phấn trên hoa lúa cây mẹ và bao cách ly

Thụ phấn cho cây mẹ và bao cách ly

Máy đo độ cứng lóng và thuớc đo đường kính

Phổ điện di protein tổng số của giống Sỏi

Phổ điện di protein tổng số của giống Nhật

Hạt lai F1

Phổ điện di protein tổng số các hạt lai F1 của THL01

Cây lai F1

Bông lúa bất thụ (cây F1)

Biểu đồ tương quan giữa độ cứng lóng 4 với chiều dài lóng 4 của

xi

2.1 Một số chỉ tiêu nông học và phẩm chất của cây cha mẹ ban đầu 22

2.3 Hệ thống đánh giá chuẩn hàm lượng amylose cho lúa (IRRI,

(Yoshida và ctv, 1976)

34

3.1 Một số chỉ tiêu nông học của cây F1(giá trị trung bình 10 cây) so

với cây cha, me

40

3.2 Một số chỉ tiêu nông học của 8 cá thể F2 ưu tú so với cây cha mẹ 42 3.3 Độ cứng (N/cm) lóng 1, 2, 3, 4 của các cây F2 so với cây cha mẹ 44 3.4 Chiều dài lóng (cm) các cây F2 so với cây cha mẹ 46 3.5 Đường kính (mm) lóng 1,2,3,4 của các cây F2 so với cây cha mẹ 48 3.6 Kết quả thanh lọc khả năng chống chịu mặn ở giai đoạn mạ của 8

dòng lai thế hệ F2 sau 16 ngày

49

3.7 Chỉ tiêu nông học của các dòng THL F3 ưu tú 51 3.8 Độ cứng (N/cm) lóng 1, 2, 3, 4 của các cây F3 so với cây cha mẹ 53 3.9 Chiều dài (cm) lóng 1, 2, 3, 4 của các cây F3 so với cây cha mẹ 55 3.10 Đường kính (mm) lóng 1,2,3,4 của các cây F3 so với cây cha mẹ 56 3.11 Chiều cao cây, chiều dài rễ, tỷ lệ sống, cấp của các dòng lúa thử

MỞ ĐẦU

Ở Việt Nam lúa gạo là cây lương thực chính đóng vai trò quan trọng trong đời sống và phát triển kinh tế xã hội Sản phẩm lúa gạo Việt Nam đứng hàng thứ hai trên thế giới nhiều năm liền, trong đó vùng Đồng bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL) với diện tích trồng lúa hơn 3,9 triệu ha/năm và sản lượng hơn 21 triệu tấn/năm (Tổng cục thống kê năm 2010), được xem là vựa lúa lớn nhất của cả nước, đóng vai trò chủ yếu trong việc đảm bảo an ninh lương thực nước nhà và cho xuất khẩu

Tuy nhiên, trong những năm gần đây, tình hình biến đổi khí hậu đang ngày càng trở nên nghiêm trọng ảnh hưởng trực tiếp đến nền sản xuất lúa gạo ở Việt Nam nói chung và ở ĐBSCL nói riêng Một trong những vấn đề nổi trội hiện nay mà nông dân ĐBSCL đang phải đối mặt là tình hình nước biển dâng và xâm nhập mặn vào nội đông Theo Viện Khoa Học Thủy Lợi Miền Nam (2011), những tháng đầu năm 2011 nước mặn đã xâm nhập sâu vào đất liền ở ĐBSCL từ 40-45

km với độ mặn hơn 4‰ và đã làm hại đến nhiều diện tích lúa của vùng

Bên cạnh đó vấn đề đổ ngã khi ở giai đoạn chín cũng gây không ít khó khăn cho người dân trồng lúa ở vùng ĐBSCL nó làm giảm năng suất cũng như chất lượng của cây lúa Thông thường các giống có năng suất cao và chất lượng tốt thường

dễ đổ ngã (Nguyễn Thị Phượng, 2010) Đổ ngã gây ra những thất thoát lớn cả về năng suất lẫn chất lượng hạt Khi cây lúa bị đổ ngã, quá trình tạo hạt bị đình trệ do sự vận chuyển chất khô bị trở ngại (Yoshida, 1981) Ngoài ra, lúa bị ngã dìm trong nước thường bị thối hư, nấm bệnh tấn công, hạt nảy mầm trên cây, do

đó sẽ gây thiệt hại rất lớn về năng suất cũng như làm giảm giá trị dinh dưỡng và

phẩm chất của hạt gạo Vì vậy, đề tài: “Lai chọn giống lúa chịu mặn, cưng cây,

phẩm chất tốt từ tổ hợp lai lúa Sỏi X lúa Nhật” được thực hiện nhằm mục tiêu:

Tạo ra 1-2 dòng lúa mới có khả năng chịu mặn cao ≥ 10‰, cứng cây, có hàm lượng amylose ≤ 20%, hàm lượng protein ≥ 8%

CHƯƠNG 1 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

1.1 Tổng quan về cây lúa

1.1.1 Phân loại và nguồn gốc cây lúa

Cây lúa là cây hằng niên có tổng số nhiễm sắc thể là 2n = 24 Cây lúa thuộc họ

Gramineae (họ hòa thảo), tộc Oryzeae, chi Oryza Oryza có khoảng 20 loài phân

bố chủ yếu ở vùng nhiệt đới ẩm của Châu Phi, Nam và Đông Nam Châu Á, Nam Trung Quốc, Nam và Trung Mỹ và một phần của Châu Úc Trong đó, chỉ có 2

loài lúa trồng là Oryza sativa L và Oryza glaberrima Steud (trong 2 loài lúa trồng thì Oryza sativa L chiếm đại bộ phận diện tích đất trồng lúa trên thế giới) còn lại

là các loài lúa hoang hằng niên và đa niên (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008)

1.1.2 Quá trình thụ phấn, thụ tinh và hình thành hạt

Lúa là loại cây tự thụ phấn Sau khi bông lúa trổ một ngày thì bắt đầu quá trình thụ phấn Vỏ trấu vừa hé mở từ 0-4 phút thì bao phấn vỡ ra, hạt phấn rơi vào đầu nhụy và hợp nhất với noãn ở bên trong bầu nhụy để bầu nhụy phát triển thành hạt Thời gian thụ phấn kể từ khi vỏ trấu mở ra đến khi khép lại kéo dài khoảng 50-60 phút Thời gian thụ tinh kéo dài 8 giờ sau thụ phấn Trong ngày, thời gian hoa lúa nở rộ thường vào 8-9 giờ sáng khi có điều kiện nhiệt độ thích hợp, đủ ánh sáng, quang mây, gió nhẹ Những ngày mùa hè, trời nắng to có thể

nở hoa sớm vào 7 - 8 gờ sáng Ngược lại nếu trời âm u, thiếu ánh sáng hoặc gặp rét hoa nở muộn hơn, vào 12 – 14 giờ Sau thụ tinh phôi nhũ phát triển nhanh để thành hạt Khối lượng hạt gạo tăng nhanh trong vòng 15- 20 ngày sau trổ, đồng thời với quá trình vận chuyển và tích luỹ vật chất, hạt lúa vào chắc và chín dần (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008)

1.1.3 Các giai đoạn phát triển của cây lúa

Đời sống của cây lúa tính từ lúc hạt nảy mầm đến khi chín Có thể chia làm 3giai đoạn chính: giai đoạn tăng trưởng (sinh trưởng dinh dưỡng), giai đoạn sinh sản (giai đoạn sinh dục) và giai đoạn chín (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008)

Giai đoạn tăng trưởng

Tính từ khi hạt nảy mầm đến bắt đầu phân hóa đồng Giai đoạn này cây phát triển

về than lá, tăng chiều cao dần và ra nhiều chồi (nở bụi) Trong điều kiện dinh dưỡng, ánh sang đầy đủ cây nở bụi từ khi lúa có lá thứ 5-6 Thời gian sinh trưởng của các giống lúa dài ngắn phụ thuộc vào giai đoạn tăng trưởng này dài hay ngắn Thông thường, số chồi hình thành bông (chồi hữu hiệu) thấp hơn số chồi tối đa

và ổn khoảng 10 ngày trước khi đạt số chồi tối đa Các chồi ra sau thường bị rụi không cho bông được (chồi vô hiệu) (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008)

Giai đoạn sinh sản

Giai đoạn này tính từ lúc lúa phân hóa đồng đến khi lúa trổ bông Giai đoạn này kéo dày từ 27-35 ngày, trung bình là 30 ngày, giai đoạn này phụ thuộc vào giống Lúc này chồi vô hiệu giảm nhanh, chiều cao cây tăng rõ rệt do sự vươn dài của 5 lóng trên cùng Đòng lúa hình thành và phát triển qua nhiều giai đoạn, cuối cùng thoát ra khỏi bẹ của lá cờ: lúa trổ bông (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008)

Giai đoạn lúa chín

Giai đoạn này tính từ lúc lúa trổ bông đến khi lúa thu hoạch Giai đoạn này là 30 ngày đối với hầu hết các giống lúa ở vùng nhiệt đới Tuy nhiên, nếu đất ruộng thừa nước, bón thiếu lân, thừa đạm, trời mưa ẩm, ít nắng trong giai đoạn này thì giai đoạn chín dài hơn và ngược lại Giai đoạn này chia làm 4 thời kỳ:

Thời kỳ chín sữa (ngậm sữa): các chất dự trữ trong thân lá và sản phẩm quang hợp được chuyển vào trong hạt Hơn 80% chất khô trong hạt là sản phẩm quang hợp trong giai đoạn sau khi trổ Kích thước và trọng lượng hạt gạo tăng dần làm đầy vỏ trấu Bông lúa nặng cong xuống nên gọi là lúa “cong trái me”, hạt gạo chứa một dịch lỏng màu trắng đục như sữa, nên gọi là thời kỳ lúa ngậm sữa Thời kỳ chín sáp: hạt mất nước, từ từ cô đặc lại Lúc bấy giờ vỏ trấu vẫn còn xanh

Thời kỳ chín vàng: hạt tiếp tục mất nước, gạo cứng dần, trấu chuyển sang màu vàng đặc thù của giống lúa, bắt đầu từ những hạt cuối cùng ở chót bông lan dần xuống các hạt ở phần cổ bông nên gọi là “lúa đỏ đuôi”, lá già rụi dần

Thời kỳ chín hoàn toàn: hạt gạo khô cứng lại, ẩm độ hạt khoảng 20% hoặc thấp hơn, tùy ẩm độ môi trường, lá xanh chuyển vàng và rụi dần Thời điểm thu hoạch tốt nhất là khi 80 % hạt lúa ngã sang màu trấu đặc trưng của giống (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008)

Đối với cây lúa có thời gian sinh trưởng 120 ngày thì 60 ngày đầu là giai đoạn sinh trưởng (20 ngày sau khi mọc mầm: bắt đầu nảy chồi được 5-6 lá, 30 ngày kế

tiếp là giai đoạn sinh sản bao gồm sự vươn lóng, gia tăng chiều cao và sự tàn lụi của chồi vô hiệu, 30 ngày cuối là giai đoạn chín với sự giai tăng trọng lượng hạt

1.2 Đặc tính nông học cây lúa

1.2.1 Thời gian sinh trưởng

Thời tiết và tập quán canh tác sẽ quyết định phần lớn đến số ngày từ khi gieo đến thu hoạch lúa Tập đoàn giống có số giống khác nhau rất nhiều về thời gian sinh trưởng Theo Nguyễn Đình Giao và ctv (1997), các giống có thời gian sinh trưởng quá ngắn có thể cho năng suất không cao vì sự sinh trưởng dinh dưỡng bị hạn chế, còn những giống có thời gian sinh trưởng quá dài cũng không cho năng suất cao vì sự dinh dưỡng dư có thể gây đổ ngã

Đối với các giống lúa ngắn ngày do có thời gian sinh trưởng ngắn, cần sử dụng nhiều hơn về mặt dinh dưỡng, năng lượng ánh sáng mặt trời để tạo năng suất nên phải chú ý tạo giống lúa thấp cây, lá đòng thẳng đứng (Bùi Chí Bửu, 1998) Võ Tòng Xuân (1979) cho rằng các giống lúa có thời gian sinh trưởng từ 110-135 ngày luôn cho năng suất cao hơn các giống lúa chín sớm hơn và các giống muộn hơn ở phần lớn các điều kiện canh tác Tuy nhiên, Yosida (1972) các giống lúa

có thời gian sinh trưởng khoảng 90 ngày, nếu cấy khoảng 100 ngày là thời gian ngắn nhất, hợp lý nhất để đạt năng suất cao

1.2.2 Chiều cao cây

Bùi Chí Bửu và ctv (1992) kết luận có ít nhất năm nhóm gene điều khiển tính trạng chiều cao của cây lúa Chiều cao cây được kiểm soát bởi đa gen và chịu ảnh hưởng của hoạt động cộng tính (Kailaimani và ctv., 1987)

Theo Jennings và ctv (1979), chiều cao thân rạ và độ cứng là hai nhân tố quyết định tính đỗ ngã Thân rạ cao, ốm yếu, dễ đổ ngã sớm làm rối bộ lá, tăng hiện tượng rợp bóng, cản trở sự chuyển vị các dưỡng liệu và các chất quang hợp làm cho hạt bị lép và giảm năng suất Thân rạ ngắn và dày cũng sẽ chống lại sự đổ ngã Tuy nhiên, không phải tất cả thân ngắn đều cứng rạ Nó còn phụ thuộc vào các đặc tính như đường kính thân, độ dày thân rạ, mức độ bẹ lá ôm lấy các long Thân cây lúa dày hơn thì có nhiều bó mạch hơn, nó sẽ cung cấp và tạo khả năng vận chuyển chất khô tốt hơn Cải thiện hình dạng cây nhằm tạo điều kiện cho

chúng tiêu thụ một khối lượng dinh dưỡng khá lớn trong đất để đạt năng suất cao Theo Akita (1989), cây cao từ 90-100 cm được coi là lý tưởng về năng suất Nếu thân lá không khỏe, thân không dày, mặc dù tổng hợp chất xanh tăng cũng

sẽ dẫn đến đổ ngã, tán che khuất vào nhau dẫn đến giảm năng suất

1.2.3 Số hạt chắc/bông

Đặc tính số hạt trên bông chịu tác động rất lớn của điều kiện môi trường Số hạt trên bông nhiều hay ít tùy thuộc vào số gié hoa phân hóa và số gié hoa không phân hóa

Nguyễn Ngọc Đệ (1998) cho rằng, lúa sạ có trung bình từ 80-100 hạt trên bông

và 100-120 hạt trên bông đối với lúa cấy là tốt trong điều kiện ở Đồng bằng Sông Cửu Long Trên cùng một cây lúa những bông chính thường có nhiều hạt, những bông phụ phát triển sau nên ít hạt hơn

Nguyễn Thạch Cân (1997) và Lê Thị Dự (2000) cho rằng hoạt động của gene không cộng tính chiếm ưu thế trong sự điều khiển tính trạng số hạt chắc trên bông Ngoài ra, tỷ lệ hạt chắc tùy thuộc vào số hoa trên bông, đặc tính sinh lý của cây lúa và chịu ảnh hưởng lớn của điều kiện ngoại cảnh Thường số hoa trên bông quá nhiều dẫn đến tỷ lệ hạt chắc thấp Muốn có năng suất cao, tỷ lệ hạt chắc phải đạt trên 80% (Nguyễn Ngọc Đệ, 1998)

1.2.4 Trọng lượng 1000 hạt

Nguyễn Ngọc Đệ (1998) đã khẳng định, trọng lượng hạt được quyết định ngay từ thời kỳ phân hóa hoa cho đến khi lúa chín Trọng lượng hạt tùy thuộc vào cỡ hạt và độ dày mẩy (no đẩy) của hạt lúa Nguyễn Ngọc Giao và ctv (1997), đối với lúa, người ta thường biểu thị trọng lượng bằng trọng lượng của 1000 hạt với đơn vị là gram Đặc tính trọng lượng 1000 hạt chịu tác động của điều kiện môi trường và hệ số di truyền rất cao, nó phụ thuộc hoàn toàn vào giống Trọng lượng 1000 hạt của một giống có thể thay đổi trong một giới hạn nhất định nhưng giá trị trung bình thì luôn ổn định Phần lớn các giống lúa, trọng lượng 1000 hạt thường biến thiên tập trung trong khoảng 20-30g (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008)

1.3 Các chỉ tiêu về phẩn chất hạt gạo

1.3.1 Hàm lượng Amylose

Amylose là chuỗi polysaccharide có cấu tạo mạch thẳng không phân nhánh gồm các gốc α-D glucose kết hợp lại với nhau bằng liên kết α(1,4) O-glycoside (Phan Thị Bích Trâm, 2007)

Hàm lượng amylose ảnh hưởng chủ yếu lên đặc tính của cơm, nó tương quan nghịch với độ dẻo, độ mềm, màu và độ cứng của cơm Cơ chế di truyền về hàm lượng amylose do gen quy định Gen trội A quy định hàm lượng amylose cao và gen đồng hợp lặn aa quy định hàm lượng amylose thấp Hạt dị hợp tử có hàm lượng amylose trung bình nhưng không ổn định Nếu cần hạt có hàm lượng amylose trung bình thì cha mẹ hoặc mẹ hoặc cả hai phải có hàm lượng amylose trung bình (Jenning, Coffman and Kauffman, 1979)

Lượng amylose bị môi trường biến đổi một phần theo những phương cách chưa được biết rõ như: nhiệt độ cao lúc lúa chín làm giảm hàm lượng amylose hay hàm lượng amylose của một giống lúa có thể khác nhau đến 6% từ mùa này sang mùa khác (Jenning, Coffman and Kauffman, 1979)

Chất lượng nấu nướng được xác định bởi hàm lượng amylose và nhiệt trở hồ mà

ít phụ thuộc vào hàm lượng protein Người Việt Nam lại thích cơm mềm nhưng lại ráo và đậm Nếu hàm lượng amylose trung bình từ 22-24% thì nhiệt trở hồ cũng trung bình và cơm sẽ mềm; nếu hàm lượng amylose từ 25-26% thì cơm khô nhưng lại cứng; hàm lượng amylose nhỏ hơn 22%, cơm dẻo nhưng hơi ướt và nhạt (Nguyễn Thị Trâm, 2001)

1.3.2 Hàm lượng protein

So với amylose thì protein là một yếu tố thứ yếu trong phẩm chất hạt, nhưng nó đóng gớp rất cơ bản vào chất dinh dưỡng của gạo Gạọ có hàm lượng protein càng cao càng có giá trị dinh dưỡng cao (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008)

Theo Jennings et al (1979) hàm lượng protein trong hạt tùy thuộc vào sự chuyển

vị đạm trong hạt đang phát triển Chúng chịu ảnh hưởng của điều kiện môi trường, mức độ bón phân và thời gian sinh trưởng Lượng protein di truyền một cách phức tạp, ở lúa người ta chưa tìm ra được gene đơn nào làm tăng một một

loại acid amin nào đó Chang and Somrith, (1979) thì cho rằng tính trạng protein

do đa gene điều khiển và có hệ số di truyền khá thấp

Ngoài ra hàm lượng protein cũng chịu ảnh hưởng bởi bức xạ mặt trời Giống lúa

ở vùng nhiệt đới trong giai đoạn chín, đặc biệt giai đoạn 14-21 ngày sau khi trổ

có ảnh hưởng đến tính chất tinh bột và hàm lượng protein (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008) Tương tự Gomez and De Datta (1975) cũng cho rằng hàm lượng protein

có khuynh hướng giảm khi bức xạ mặt trời cao trong thời gian hạt đang phát triển hàm lượng protein cũng giảm theo thời gian tồn trữ, do đó khâu bảo quản sau thu hoạch thì rất quan trọng (Nguyễn Phước Tuyên, 1997)

Các thành phần proterin trong hạt lúa chia làm 4 loại : Albumin, globulin, prolamin, glutelin

Albumin: tan trong nước, bị kết tủa ở nồng độ muối (NH4)2SO4 khá cao

(70-80%) Theo Yamagata et al (1982) trong lúa thành phần albumin có hàm lượng

lysine cao nhất, kế đến là glutelin và prolamin Hai thành phần albumin và

globulin tập trung ở lớp aleuron, không giữ được ở gạo xay chà trắng (Fecson et

al., 1971)

Globulin: không tan hoặc tan rất ít trong nước, trong dung dịch muối trung hòa Nacl, KCl Na2SO4, K2SO4 Thành phần globulin tập trung ở lớp aleuron của hạt (Juliano, 1972)

Prolamin: tan trong cồn 70-80% Nó chiếm khoảng 18-20% proterin tổng trong nội nhũ của hạt lúa và được tổng hợp ở mạng lưới nội chất (Juliano, 1972)

Glutelin: tan trong dung dịch kiềm và acide loãng Đây là thành phần proterin chiếm tỷ lệ cao nhất trong tổng số proterin trong nội nhũ (Juliano, 1972)

1.3.3 Nhiệt trở hồ

Nhiệt trở hồ trung bình của tinh bột hạt gạo là tính trạng biểu thị nhiệt độ cần thiết để gạo nấu thành cơm và không hoàn nguyên (Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang, 2000) Nhiệt trở hồ thường từ 55-75oC và được chia làm ba nhóm chính: Thấp: dưới 70o

C Trung bình: 70-74oC

Cao: trên 74oC

Gạo có nhiệt trở hồ cao cần nhiều nước và thời gian để nấu hơn là gạo có nhiệt trở hồ thấp hay trung bình Nhiệt trở hồ phụ thuộc vào nhiệt độ không khí Nhiệt

độ không khí cao sau khi trổ làm tăng nhiệt trở hồ (phẩm chất hạt giảm) và nhiệt

độ không khí thấp làm giảm nhiệt trở hồ (Jennings et al., 1979) Tính di truyền của nhiệt trở hồ chưa được phân tích rõ Theo Jennings et al (1979) thì nhiệt trở

hồ được điều khiển bởi một hoặc hai gene

Nhiệt trở hồ có thể liên quan một phần với lượng amylose của tinh bột, nhiệt trở

hồ thấp không liên kết chặt chẻ với amylose cao, thấp hay trung bình (Jenning et

al., 1979) Trong nhóm giống lúa có cùng hàm lượng amylose, cùng kích thước

và Hình dạng hạt, giống có nhiệt trở hồ trung bình thì được ưa thích hơn (Khush

et al., 1979)

1.3.4 Độ bền thể gel

Độ bền thể gel là giá trị đo lường đặc tính chảy của hồ (10mg) trong 20ml KOH 0,2N và được thể hiện bằng chiều dài hồ nguội đặc theo chiều ngang, tính bằng

mm trong ống nghiệm 13 x 100mm (Cagampang et al., 1980)

Theo kết quả nghiên cứu của Jennings và ctv (1979) thì lúa có hàm lượng amylose thấp dưới 24% thường có thể gel mềm Các giống có hàm lượng amylose cao như nhau có thể khác nhau về độ bền thể gel.Độ bền thể gel đo lường xu hướng cứng cơm khi để nguội, trong nhóm có cùng hàm lượng amylose, các giống có độ bền thể gel mềm thì được ưa thích hơn vì mềm cơm

(Jennings et al., 1979)

Hiện nay vẫn chưa có ý kiến thống nhất về qui luật di truyền độ bền thể gel Chang and Li, (1981) thì cho rằng nó do gen điều khiển, trong đó gen cứng trội

hơn gene mềm Tang et al (1991) lại cho rằng độ bền thể gel do gene đơn điều

khiển và có nhiều gene phu bổ sung

Tuy nhiên môi trường cũng gớp phần ảnh hưởng không nhỏ đến tính trạng này

Nó biến động rất lớn giữa hai vụ đông xuân và hè thu và giữa các vùng canh tác khác nhau (Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang, 2000)

Vị trí lóng gãy của cây lúa bị đổ ngã

Theo Nguyễn Minh Chơn (2003), trích dẫn của Hoshikawa và Wang (1990) cho rằng lóng thân phía dưới thường bị nứt gãy, điều này cũng tùy thuộc vào tình trạng canh tác Sự nứt gãy lóng thân xảy ra chủ yếu ở lóng thứ tư của giống Sasanishiki (80,4%) Đối với giống Koshihikari thì sự nứt gãy lóng thân xảy ra ở lóng thân thứ tư (46,4%) và lóng thân thứ 5 (53,6%) Không thấy trường hợp nứt gãy lóng thân dẫn đến đổ ngã ở lóng thứ nhất và thứ hai thể hệ rõ ở Bảng 1.2 Qua kết quả điều tra về vị trí đổ ngã của các lóng ở khu vực tỉnh Đồng Tháp cho thấy rằng vị trí đổ ngã ở lóng thứ 4 chiếm tỉ lệ cao nhất (34,91%) (Nguyễn Trọng Cần, 2010)

Theo quy định, cách đếm thứ tự lóng tính từ cổ bông xuống Ở cây lúa mang bông thường có 4 đến 5 lóng Ở vị trí thứ tư nứt gãy của lóng thân xảy ra thường chiếm tỷ lệ khoảng 10-30% tính từ đốt bên dưới của lóng nứt gãy

Theo Jennings et al., (1979) thì giống kháng đổ ngã tốt thường có kiểu hình: thân rạ ngắn, dạng thân gọn mọc hơi thẳng đứng

1.4.2 Các nguyên nhân gây đổ ngã trên lúa

Ảnh hưởng hình thái thân và chiều dài lóng đến sự đổ ngã

Theo Chang (1964) sự đổ ngã được khảo sát theo moment cong và độ cứng của thân và bẹ lá, đó là kết quả của trọng lượng thân và chiều cao của trục chính Sau khi trổ gié, trọng lượng bông tăng do hạt sinh trưởng vì thế moment cong tăng

Theo Jennings, Coffman và Kauffman (1979) thì giống kháng đổ ngã tốt

thường có kiểu hình: thân rạ ngắn, dạng thân gọn mọc hơi thẳng đứng Nếu những điều kiện khác tương tự, giống cao cây có moment cong lớn hơn giống thấp cây vì nó có chiều cao thân cao hơn (Yoshida, 1981) Chiều dài của lóng bên dưới và chiều dài cả thân lúa là những đặc tính quan trọng liên quan tới tính

đổ ngã Lúa dễ đổ ngã thường có chiều dài lóng bên dưới và chiều dài cả thân dài hơn so với những cây không đổ ngã Theo Nguyễn Minh Chơn (2003) lóng phía dưới càng dài có thể là nguyên nhân quan trọng dẫn tới đổ ngã

Theo Nguyễn Ngọc Đệ (1998) thân lúa gồm những lóng và mắt nối tiếp nhau Lóng là phần thân rỗng ở giữa hai mắt và thường được các bẹ lá ôm chặt Thông thường các lóng bên dưới ngắn và các mắt rất khít nhau và lóng dài nhất được lá đồng ôm chặt Lóng dài hay lóng ngắn tùy thuộc vào đặc tính của từng loại giống và điều kiện môi trường của giống lúa đang sinh trưởng, cây lúa nào

có lóng ngắn, thành lóng dày, bẹ lá ôm sát thân thì cây sẽ cứng chắc, khó đổ ngã

sự cong hay oằn xuống của hai lóng dưới thấp nhất (lóng 4 và 5) và dài hơn 4

cm Những lóng dài thường bị ảnh hưởng bởi độ cứng cơ học, thành phần hóa học và độ cứng của mô (Cơ sở khoa học cây lúa, 1981)

Ảnh hưởng dạng hình lóng thân đến đổ ngã

Quan sát phẫu diện cắt ngang của lóng thân lúa cho thấy lóng thân cây lúa có dạng hình elip chứ không thật sự là hình tròn (Hoshikawa và Wang, 1990) Tính dẹt của những lóng phía dưới thì cao hơn những lóng phía trên Số liệu quan sát của Hoshikawa và Wang (1990) từ hai giống lúa dễ đổ ngã của Nhật là Sasanishiki và Koshihikari cho thấy rằng lóng thứ nhất của hai giống lúa này có dạng hơi tròn và càng về các lóng phía dưới thì thân lúa càng dẹt với sự chênh lệnh đường kính trục lớn và trục nhỏ của lóng thân gia tăng Khi so sánh tính dẹt của lóng thân thứ ba và thứ tư của hai giống lúa nói trên cũng thấy rằng những cây lúa dễ đổ ngã có thân dẹt hơn những cây lúa không đổ ngã

Ảnh hưởng của lá, cổ lá và bẹ lá đến đổ ngã

Phiến lá là phần phơi ngoài ánh sáng, bộ phận quang hợp chủ yếu của cây lúa nhờ vào các tế bào nhu mô có chứa nhiều hạt diệp lục Lá lúa có thể quang hợp được cả hai mặt lá; tán lá đứng có chỉ số diện tích lá tối hảo hơn hạn chế đổ ngã

Cổ lá là phần tiếp nối giữa cuống lá và bẹ lá Cổ lá to hay nhỏ ảnh hưởng tới gốc

độ của phiến lá Cổ lá càng nhỏ góc độ của phiến lá dài và hẹp, lá lúa càng thẳng đứng thuận lợi cho việc sử dụng ánh sáng cho quang hợp Nếu cổ lá to thì gốc độ của phiến lá lớn, lá lúa rũ xuống là điều kiện tốt cho mầm bệnh tấn công và nếu gặp điều kiện thời tiết không thuận lợi thì khả năng đổ ngã càng cao (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008)

Bẹ lá là phần ôm lấy thân lúa có chức năng quan trọng như là nơi tích trữ sản phẩm quang hợp và chuyển sản phẩm quang hợp vào bông vào giai đoạn lúa chín Giống lúa nào có bẹ lá ôm sát thì cây lúa đứng vững khó đổ ngã hơn Bẹ lá, chiều dài lóng và tiết diện cắt ngang lóng thân là những yếu tố chủ yếu xác định

độ cứng của thân (Chang và Vergara, 1972) Ở giai đoạn đầu khi cây lúa còn nhỏ, thân vẫn còn yếu, bẹ lá làm nhiệm vụ chống đỡ cho toàn cây, cho tới khi lóng bắt đầu vươn dài Ngay sau khi phát triển của lóng đã hoàn thành thì bị bẹ lá góp phần vào độ cứng của thân khoảng 30-60% (Chang, 1964) Như vậy, giống lúa nào có bẹ càng ôm sát thân thì cây lúa càng đứng vững và khó đổ ngã hơn

Ảnh hưởng của rễ lúa đến đổ ngã

Rễ xuất hiện đầu tiên khi cây lúa nẩy mầm là rễ mầm Rễ lúa có nhiệm vụ hút nước cung cấp cho phôi phát triển, nếu rễ mầm bị thiệt hại rễ thứ cấp có thể mọc

ra, rễ mầm sẽ chết sau 10-15 ngày, lúc đó đến sự xuất hiện của rễ phụ Nó được mọc ra từ các mắt (đốt) trên thân lúa Mỗi mắt có từ 5-25 rễ phụ, rễ phụ mọc dài,

có nhiều nhánh và lông hút Tại mỗi mắt có 2 vòng rễ: vòng rễ trên to khỏe, vòng

rễ dưới nhỏ và kém quan trọng hơn Trong giai đoạn tăng trưởng các mắt này thường khít nhau và nằm ở dưới mặt đất nên rễ lúa tạo thành một chùm Ở đất khô rễ mọc thành chùm to, số rễ nhiều mọc rộng và ăn sâu xuống đất để tăng khả năng hút nước Vì khả năng ăn sâu xuống đất của rễ lúa giúp cây bám chặt vào đất có tác dụng cơ học trong việc hạn chế đổ ngã (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008)

Ảnh hưởng của mật độ sạ đến đổ ngã

Lúa dễ đổ ngã hay không đổ ngã còn phụ thuộc vào mật độ sạ (Yoshinaga, 2005) Nếu sạ quá thưa, cây lúa nở bụi nhưng không giáp tán nổi hay sạ quá dày đều làm cho cây lúa vươn cao để cạnh tranh ánh sáng thì dễ bị gãy ngã (Võ Tòng Xuân và Hà Triều Hiệp, 1998) Theo Nguyễn Văn Hậu (2003) khi sạ ở mật độ thưa lúa nở bụi tốt hơn, lúa ít bị nhiễm sâu bệnh và đặc biệt là lúa ít bị đổ ngã

Kỹ thuật canh tác ảnh hưởng đến đổ ngã trên lúa

Theo Yoshinaga(2005) trong canh tác lúa dễ ngã hay không còn phụ thuộc rất nhiều vào mật độ sạ Nếu sạ quá thưa, cây lúa nở bụi không giáp tán nổi Nếu sạ quá dày làm cho cây lúa vươn cao để cạnh tranh ánh sáng vì thế rất dễ bị đổ ngã (Võ Tòng Xuân và Hà Triều Hiệp, 1998)

Bên cạnh đó, lượng nước trong đất cũng có ảnh hưởng ít hay nhiều tới sinh trưởng của bộ rễ vì sự phân hóa chất khô trong đất thay đổi theo tỷ lệ nước trong đất Trong thời kỳ đầu, rễ lúa thường phân bố ở tầng trên vì trên tầng đất mặt nhiều nước, nhiều chất dinh dưỡng và oxy Sau đó cùng với quá trình sinh trưởng, rễ ăn sâu hơn vì nước tưới đưa chất dinh dưỡng và khí oxy xuống sâu hơn giúp bộ rễ phát triển và ăn sâu xuống tầng đất dưới, giúp cây đứng vững trong đất, giảm đổ ngã

Các yếu tố môi trường liên quan tới sự đổ ngã

Sự đổ ngã trên lúa còn phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện thời tiết chẳng hạn như: mưa bão kéo dài, cây lúa thiếu ánh sang làm cây phát triển kém, vươn lóng cao

và yếu Hơn nữa, khi mưa bão thường xuyên làm cho cây lúa vốn đã yếu, nay còn yếu hơn và dễ dàng dẫn đến đổ ngã (Setter, 1994; Nguyễn Ngọc Đệ, 1993)

1.4.3 Đỗ ngã ảnh hưởng tới năng suất và chất lượng lúa

Theo Jennings và ctv (1979) thân rạ cao ốm yếu dẫn đến dễ đổ ngã Đổ ngã sớm gây ra hiện tượng bộ lá nằm chồng chéo lên nhau, làm tăng hiện tượng bong rợp làm cản trở sự chuyển vị các dưỡng liệu và các chất quang hợp làm hạt lép và giảm năng suất Hơn thế nữa, lúa bị đổ ngã thì sự hút dinh dưỡng và quá trình quang hợp không bình thường, sự vận chuyển các sản phẩm của quá trình quang hợp của cây bị trở ngại, vì vậy hô hấp mạnh làm tiêu hao chất dự trữ đưa đến hạt lép nhiều, giảm năng suất (Yoshida, 1981; Hoshikawa, 1990) Ngoài ra, thiệt hại do đổ ngã còn phụ thuộc vào mức độ đổ ngã và thời điểm đổ ngã (Setter, 1994)

Theo Shouichi Yoshida (1981) sự đổ ngã làm giảm mạnh năng suất, đặc biệt là sau khi trổ gié và bông chạm mặt nước, trong và sau khi trổ gié, sự đổ ngã càng sớm, năng suất lúa càng giảm nhiều Nếu quá trình phân hóa đồng bị trở ngại thì bông sẽ ít hạt, hạt nhỏ, nhiều hoa bị thoái hóa

Bên cạnh đó, lúc lúa trổ bông, phơi màu, thụ phấn xảy ra trong điều kiện không thuận lợi thì cũng có nhiều hạt lép Trong thời kỳ ngậm sữa, nếu thời tiết xấu làm

lúa bị đổ ngã thì sự hấp thu dinh dưỡng và quang hợp diễn ra không bình thường, sự vận chuyển của các chất bị trở ngại dẫn đến hạt bị lép nhiều, năng suất giảm Sự đổ ngã của lúa càng sớm thì cây lúa sẽ sinh ra nhiều hạt lửng, năng suất lúa giảm nhiều Rạ khô mền yếu dễ bị ngã rạp, các nhánh gié bị gãy thành từng đoạn, hạt rơi rớt nhiều làm giảm năng suất và phẩm chất hạt, làm tăng tỷ lệ hạt bị gãy nhiều khi xay xát

1.5 Khả năng thích ứng với điều kiện mặn của cây lúa

1.5.1 Ảnh hưởng bất lợi của mặn đối với cây lúa

Cây lúa trồng ở đất mặn phải đối mặt với stress thẩm thấu cao, nồng độ cao của các ion độc tố như Na+ và Cl- mà cuối cùng gây ra sự giảm sinh trưởng (Martinez and Lauchli, 1993) Theo Zelensky (1999), có hai loại đất mặn được Hình thành

do Cl- và SO4-, nhưng NaCl thì độc nhất Sự gia tăng nồng độ muối gây ra việc giảm đối với trọng lượng khô của cây, hấp thu dưỡng chất, và năng suất hạt lúa

Cả hai loại mặn đều ức chế sự sinh trưởng và năng suất lúa

Mặn gây ra những triệu chứng chính cho cây lúa như: đầu lá trắng theo sau bởi

sự cháy chóp lá, màu nâu của lá và chết lá, sinh trưởng của cây bị ức chế, số chồi thấp, sinh trưởng của rễ kém, lá cuộn lại, tăng số hạt bất thụ, số hạt trên bông thấp, giảm trọng lượng 1000 hạt, thay đổi khoảng thời gian trổ, chỉ số thu hoạch thấp, năng suất hạt thấp (Nguyễn Văn Bo, 2010)

Thiệt hại do mặn thể hiện trước hết là giảm diện tích lá Trong điều kiện thiệt hại nhẹ, trọng lượng khô có xu hướng tăng lên trong một thời gian, sau đó giảm nghiêm trọng do suy giảm diện tích lá Trong điều kiện thiệt hại nặng hơn, trọng lượng khô của chồi và của rễ suy giảm tương ứng với mức độ thiệt hại Ở giai đoạn mạ, lá già hơn sẽ mất khả năng sống sót sớm hơn lá non (Akita, 1986)

Ảnh hưởng của mặn lên giai đoạn mạ

Nhiều nghiên cứu ghi nhận rằng tính chống chịu mặn xảy ra ở giai đoạn hạt nảy mầm, sau đó trở nên rất mẫn cảm trong giai đoạn mạ (tuổi lá 2-3), rồi trở nên chống chịu trong giai đoạn tăng trưởng, kế đến nhiễm trong thời kỳ thụ phấn và thụ tinh, cuối cùng thể hiện phản ứng chống chịu trong thời kỳ hạt chín (Pearson

et al., 1966)

Đầu giai đoạn mạ, mặn gây ra sự khô và cuộn tròn lá, màu nâu của chóp lá và cuối cùng là sự chết cây mạ (Tagawa and Ishizaka, 1965) Nói chung, triệu

chứng gây hại của mặn xuất hiện trước hết trên lá thứ nhất, sau đó đến lá thứ hai

và cuối cùng đến lá trưởng thành Mặn ngăn cản sự kéo dài lá và Hình thành lá mới (Akbar, 1975) Giá trị EC làm giảm 50% số cây ở một tuần tuổi sau khi cấy dao động từ 20-30 mS cm-1 (12,8-19,2‰) trong khi mức tới hạn (LD50) của

mặn cho sinh trưởng của cây mạ khoảng 5 mS cm-1 (3,2‰) (Pearson et al.,

1966)

Ảnh hưởng của mặn lên chiều cao cây, và chiều dài rễ lúa

Độ mặn cao có thể gây ảnh hưởng xấu đến sinh trưởng của cây lúa như chiều cao cây và chiều dài rễ, nồng độ muối càng cao thì chiều cao cây và chiều dài rể càng giảm (Phạm Thị Phấn, 1999) Chiều cao cây, chiều dài rễ, sự xuất hiện của rễ mới, vật chất khô giảm đáng kể tại EC từ 5-6 dS m-1 (3,2-3,84‰) Javed and Khan (1975), Saxena and Pandey (1981), đã kết luận rằng chiều cao cây giảm một cách tuyến tính với việc gia tăng mức độ mặn Chiều cao cây giảm với việc gia tăng mức độ mặn Ảnh hưởng của mặn lên sự kéo dài của cây ở các giống khác nhau thì khác nhau có thể do khả năng di truyền của giống (Hasamuzaman

et al., 2009)

Akita (1986), thì cho rằng thiệt hại do mặn thể hiện trước hết là giảm diện tích lá Trong điều kiện thiệt hại nhẹ, trọng lượng khô có xu hướng tăng lên trong một thời gian sau đó giảm nghiêm trọng Trong điều kiện thiệt hại nặng hơn, trọng lượng khô của chồi và rễ suy giảm tương ứng với mức độ thiệt hại Ở giai đoạn

mạ, lá già sẽ bị ảnh hưởng sớm hơn lá non

Theo Akbar et al., (1972), sự sinh trưởng ở ngọn thường bị ngăn cản bởi mặn

hơn sự sinh trưởng ở rễ và mặn ảnh hưởng sự kéo dài rễ hơn sự sản xuất vật chất khô ở rễ Còn theo Phạm Thị Phấn (1999), thì cho rằng ở nồng độ muối càng cao thì chiều cao cây và chiều dài rễ càng giảm Shalhevet (1995), cũng báo cáo rằng mặn làm giảm sự sinh trưởng của chồi hơn sự sinh trưởng của rễ, dựa trên việc

đo trọng lượng khô hơn việc đo chiều dài

Một trong những lý do giảm chiều cao có thể là nồng độ cao thật sự của muối hòa tan trong đất và áp suất thẩm thấu đã tạo ra sự xáo trộn trong việc hấp thu nước và các chất dinh dưỡng khác (Gain et al., 2004) Akbar et al., (1972), cũng cho rằng trong suốt giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng, chiều cao cây, trọng lượng rơm, trọng lượng khô của rễ và chiều dài rễ tất cả đều bị ảnh hưởng bất lợi của mặn

1.5.2 Tính chống chịu mặn của cây lúa

Ngưỡng chống chịu mặn

Ngưỡng chống chịu mặn là một khái niệm được phát triển bởi Maas and Hoffam (1977) Khái niệm đã luận ra sự phản ứng lại với muối, nhờ đó một vài sự biến thiên của nồng độ muối không làm suy giảm sinh trưởng và năng suất của cây trồng, vượt quá ngưỡng thì năng suất cây trồng có tương quan nghịch với nồng

độ muối

Nơi năng suất không bị ảnh hưởng bởi mặn, tốc độ phân tán muối tới chồi có thể được cân bằng bởi việc tạo không bào Nó làm chậm lại sự đi vào của muối theo cách loại trừ muối ở bề mặt rễ hay qua sự sinh trưởng cung cấp nơi cho muối đi

vào bằng cách tạo ra nhiều không bào hơn (Volkmar et al., 1997)

Môi trường thay đổi có thể thay đổi trạng thái cân bằng theo hướng thiếu cân bằng muối được thể hiện như một thay đổi trong đặc điểm mức ngưỡng của cây trồng Nếu mức ngưỡng chống chịu là một chức năng của môi trường thì sự

chống chịu sẽ thay đổi hợp lý (Volkmar et al., 1997) Lúa được xếp vào nhóm

cây trồng tương đối chịu mặn Ngưỡng chống chịu NaCl của cây lúa là EC = 4

dS m-1 (2,56‰) (Sathish et al., 1997) Còn theo Grattan et al., 2002 thì ngưỡng

chống chịu mặn đang được công bố cho cây lúa có giá trị EC = 3 dS m-1 (1,92‰)

Cơ chế chống chịu mặn của cây lúa

Đối với cây lúa, tính trạng chống chịu mặn là một tiến trình sinh lý rất phức tạp, thay đổi theo các giai đoạn sinh trưởng khác nhau của cây (Akbar and Yabuno

1972, 1975) Tính trạng bất thụ trên bông lúa khi bị stress do mặn được điều khiển bởi một số gene trội, nhưng các gene này không tiếp tục thể hiện ở các thế

hệ sau cùng Phân tích diallel về tính trạng chống chịu mặn, người ta ghi nhận cả hai hoạt động gene cộng tính và không cộng tính với hệ số di truyền thấp 19,18%, và ảnh hưởng của môi trường rất lớn (Gregorio and Senadhira 1993)

Yeo and Flower (1984), đã tổng kết cơ chế chống chịu mặn như sau:

Hiện tượng ngăn chặn muối: Cây không hấp thu một lượng muối dư thừa nhờ hiện tượng hấp thu có chọn lọc

Hiện tượng tái hấp thu: Cây hấp thu một lượng muối thừa nhưng được tái hấp thu trong mô libe Na+ không chuyển vị đến chồi thân

Chuyển vị từ rễ đến chồi: Tính trạng chống chịu mặn được phối hợp với một mức

độ cao về điện phân ở rễ lúa, và mức độ thấp về điện phân ở chồi, làm cho sự chuyển vị Na+ trở nên ít hơn từ rễ đến chồi

Hiện tượng ngăn cách từ lá đến lá: Lượng muối dư thừa được chuyển từ lá non sang lá già, muối được định vị tại lá già không có chức năng, không thể chuyển ngược lại

Chống chịu ở mô: Cây hấp thu muối và được ngăn cách trong các không bào của

lá, làm giảm ảnh hưởng độc hại của muối đối với hoạt động sinh trưởng của cây Ảnh hưởng pha loãng: Cây hấp thu muối nhưng sẽ làm loãng nồng độ muối nhờ tăng cường tốc độ phát triển nhanh và gia tăng hàm lượng nước trong chồi

Tất cả những cơ chế này đều nhằm hạ thấp nồng độ Na+ trong các mô chức năng,

do đó làm giảm tỉ lệ Na+

/ K+ trong chồi (< 1) (Gregorio and Senadhira, 1993) Yeo and Flowers (1984), kết luận rằng mỗi giống lúa đều có một hoặc hai cơ chế nêu trên, không phải có tất cả, phản ứng tốt nhất làm gia tăng tính chống chịu mặn phải gắn liền với việc tối ưu hóa nhiều đặc điểm sinh lý, có tính chất độc lập tương đối với nhau

Bên cạnh các cơ chế trên thì việc dự trữ và loại trừ muối cũng là một cơ chế quan trọng của cây chịu mặn nói chung và cây lúa nói riêng Phần lớn cây chịu mặn sử dụng muối như là một chất thẩm thấu để cân bằng nồng độ môi trường bên ngoài Hơn thế nữa, ở đó thường xuất hiện mối quan hệ không dễ dàng thấy rõ giữa sự loại trừ muối và tính chịu mặn giữa nhiều cây mẫn cảm mặn Sự loại trừ Na+

là đặc tính chung của một số dòng lúa mì chịu mặn, dòng nhiễm mặn có mức Na+

ở

chồi thấp hơn nhiều so với dòng chịu mặn (Saneoka et al., 1992) Lê Văn Căn

(1978), cho biết mức độ gây hại của muối tùy thuộc vào độ mặn của cây, ở thực vật không chịu mặn chúng phản ứng lại bằng cách thải ion Cây chịu mặn thải ion qua chồi non, cây không chịu mặn không có khả năng này Cây chịu mặn có thể chịu nồng độ muối cao là nhờ khả năng tích lũy muối trong cây giúp tăng áp suất thẩm thấu trong tế bào, nhờ vậy mà cây hút nước từ đất mặn một cách dễ dàng (Đặng Thế Dân, 2005)

1.5.3 Di truyền tính chống chịu mặn

Nghiên cứu di truyền số lượng cho thấy cả hai ảnh hưởng hoạt động của gen cộng tính và gen không cộng tính đều có ý nghĩa trong di truyền tính chống chịu mặn (Mishra và ctv 1990, Gregorio và Senadhira 1993, Lee 1995) Trong giai đoạn mạ của cây lúa, các tính trạng chiều dài chồi, hàm lượng Na+ và K+ ở trong

chồi, trọng lượng khô của chồi và rễ thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa giữa giống kháng và giống nhiễm, tính trạng này chủ yếu được điều khiển do hoạt động của nhóm gen cộng tính Hệ số di truyền tính chống chịu thông qua các tính trạng như vậy rất thấp (Teng 1991)

Năng suất lúa bị giảm là do ảnh hưởng của mặn Một giống lúa có ưu thế hoạt động gen cộng tính đối với năng suất sẽ là điều kiện thuận lợi cho chọn lọc giống trong môi trường mặn Trong phân tích di truyền số lượng thông qua lai diallel 9x9, tính trạng chống chịu mặn được xem xét qua tỉ lệ thấp của Na+

/ K+ ở trong chồi, tính trạng này được kiểm soát bởi hoạt động của cả hai nhóm gen cộng tính

1.6 Một số kết quả nghiên cứu về tính chống chịu mặn của cây lúa ở giai đoạn mạ

Võ Quang Minh và ctv (1990), đã khảo sát ảnh hưởng nồng độ mặn và thời kỳ nhiễm mặn trên năng suất lúa A96-1 và cho rằng ảnh hưởng của mặn chủ yếu làm gia tăng áp suất thẩm thấu trong dung dịch đất làm cây khó hấp thu nước và dưỡng chất, từ đó sinh trưởng và phát triển của cây bị ảnh hưởng, nồng độ muối trong dung dịch đất càng cao và thời gian nhiễn mặn càng sớm thì cây càng phát triển kém Đối với lúa, ở nồng độ muối 6 g/l (6‰) cây bị chết hoàn toàn khi bị nhiễm mặn giai đoạn 15 ngày sau khi gieo, ở nồng độ muối 2 và 4 g/l (2 và 4‰) cây lúa vẫn còn sống nhưng năng suất giảm rất nhiều

Nguyễn Thị Lang và ctv (2001), đã nghiên cứu chuyên đề cải tiến giống lúa chống chịu mặn ở ĐBSCL với vật liệu là các giống lúa địa phương cổ truyền, các giống cải tiến trong chương trình lai, các giống đối chứng Pokkali và A69-1 (chuẩn kháng), IR28 (chuẩn nhiễm) Kết quả thanh lọc mặn ở giai đoạn mạ sau 3 tuần xử lý mặn cho thấy hai giống Đốc Đỏ và Đốc Phụng có điểm chống chịu mặn tương đương với giống chuẩn kháng Pokkali (với điểm chống chịu là 3 và 5

ở độ mặn 6 dS m-1 (3,84‰) và 12 dS m-1 (7,68‰) (trích dẫn từ Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang, 2003) Hai giống Đốc Đỏ và Đốc Phụng cũng đã được đánh giá như nguồn cho gen kháng ở ĐBSCL (Bùi Chí Bửu và ctv., 1995)

Phạm Thị Phấn (1999), đã trắc nghiệm khả năng chịu mặn của năm giống lúa: MTL119, MTL167, MTL195, MTL205 và IR64 trong dung dịch dinh dưỡng tại nhà lưới với 5 mức độ mặn: 1,7; 3; 6; 9 và 12‰ Việc xử lý mặn được tiến hành sau khi lúa được 14 ngày tuổi, và đánh giá kết quả sau 14 ngày xử lý mặn Kết quả thí nghiệm được đánh giá là: Giữa các giống có sự khác nhau về chiều cao cây, không có sự khác biệt về chiều dài rễ (trừ MTL205), giữa các liều lượng (độ mặn) có sự khác biệt ý nghĩa Tương tác giữa giống và liều lượng có sự khác biệt rất ý nghĩa Ở độ mặn càng cao thì chiều cao cây và chiều dài rễ càng giảm

1.7 Đặc điểm của các giống lúa mùa

Theo Nguyễn Ngọc Đệ (2008), lúa mùa là nhóm lúa có cảm ứng với quang kỳ, chỉ ra hoa trong điều kiện ánh sáng ngày ngắn, tức chỉ trổ và chín theo mùa Phần lớn các giống lúa cổ truyền của ta đều là giống lúa mùa Dựa vào mức độ mẫn cảm với quang kỳ người ta chia lúa mùa thành ba nhóm chính: lúa mùa sớm, lúa mùa lỡ, lúa mùa muộn

Lúa mùa sớm là giống lúa cảm ứng yếu với quang kỳ, sẽ bắt đầu trổ hoa sau khi ngày bắt đầu ngắn dần, trổ hoa vào khoảng tháng 9-10 dl và thu hoạch trong khoảng tháng 10-11 dl khi trồng trong điều kiện ở ĐBSCL

Lúa mùa lỡ có phản ứng trung bình với quang kỳ, trổ hoa vào khoảng tháng 11 dl

và thu hoạch trong khoảng tháng 12 dl Lúa có thể trổ hoa khi trồng trái vụ ở điều kiện ĐBSCL nhưng thời gian sinh trưởng thay đổi nhiều và lúc phát dục không bình thường

Lúa mùa muộn là giống có phản ứng rất mạnh đối với quang kỳ, chỉ trổ hoa vào khoảng thời gian nhất định trong năm, khi quang kỳ ngắn nhất vào khoảng tháng 12-1 dl, giống lúa này thường cấy ở những vùng trũng nước rút muộn Thời gian sinh trưởng của các giống này thay đổi rất lớn tùy theo thời gian gieo cấy sớm hay muộn

Trần Hữu Phúc (2008), cũng cho rằng hầu hết các giống lúa mùa đều có tính cảm ứng đối với ánh sáng, chỉ thu hoạch vào một thời điểm nhất định trong năm dù thời gian cấy khác nhau

1.7.1 Thời gian sinh trưởng

Các giống mùa có thời gian sinh trưởng biến thiên từ 110 ngày (giống sớm) đến

220 ngày (giống muộn) Đa số giống có chu kỳ sinh trưởng từ 161- 220 ngày Đối với phần lớn giống địa phương chu kỳ sinh trưởng tính bằng số ngày thường thay đổi theo thời gian gieo trồng do đặc tính quang cảm của các giống lúa này (trừ giống sớm) (Trần Hữu Phúc, 2008)

Nếu gieo vào mùa nghịch các giống sớm thu hoạch vào các tháng 5 và 6, trong khi đó các giống mùa lỡ và sớm chỉ ra hoa và chín vào cuối năm và tăng trưởng rất chậm trong thời gian đầu (Viện Nghiên cứu Phát triển đồng bằng sông Cửu Long trường Đại học Cần Thơ (ĐHCT), 1982)

1.7.2 Chiều cao cây

Trồng ở nước cạn (10-20 cm) chiều cao của các giống lúa biến thiên từ 50 cm đến trên 190 cm, tập trung nhiều ở khoảng 110- 130 cm (Viện Nghiên cứu Phát triển đồng bằng sông Cửu Long trường ĐHCT, 1982)

1.8 Các phương pháp cải tiến giống

Phương pháp này đòi hỏi quần thể cơ bản của giống gốc ban đầu có những biến động di truyền nhất định vì sự chọn lọc chỉ dựa trên những sự khác biệt về các tính trạng có thể di truyền được mà thôi (Nguyễn Ngọc Đệ, 1998)

1.8.1 Chọn lọc cá thể hoặc chọn lọc dòng thuần

Chọn lọc cá thể là chọn cá thể ưu tú, đem trồng và cho tự thụ phấn qua nhiều thế

hệ Một giống được chọn bằng phương pháp chọn lọc cá thể sẽ đồng đều hơn một giống được tạo ra bằng phương pháp chọn lọc quần thể, vì tất cả các cây trong cùng một dòng thuần đều có cùng kiểu gen (với giả định cá thể được chọn ban đầu phải đồng hợp tử ở tất cả các locus) (Nguyễn Phước Đằng, 2010)

mẹ là A, B thì có thể biểu diễn lai đơn là A x B hoặc A/B, trong đó tên giống

mẹ được viết trước và tên giống bố được viết sau (Chu Thị Thơm và ctv., 2006)

1.8.3 Lai xa và hiện tượng con lai bất dục

Lai xa là phương thức lai giữa các cá thể khác loài hoặc khác chi hay xa hơn nữa Với biện pháp lai xa, nhà chọn giống có thể tạo ra những dạng Hình mới mà trong thiên nhiên không thể xuất hiện một cách nhanh chóng hoặc là không có khả năng xuất hiện được Mục đích của lai xa là để tạo ra những dạng Hình mới

có đặc điểm tổng hợp của hai hay nhiều loài khác nhau, mà không thể nào đạt được với cách lai cùng loài Trong thực tế của công tác chọn giống, lai xa thường được ứng dụng để đạt những mục tiêu đặc biệt như tạo ra giống kháng bệnh hoặc chóng chịu những điều kiện bất lợi của ngoại cảnh ở mức độ cao hẳn các giống đang trồng

Mặc dù lai xa có ý nghĩa rất quan trọng và đầy triển vọng trong chọn giống, việc ứng dụng trong thực tế đã vấp phải một số khó khăn lớn do hiện tượng không giao phối giữa các loài và hiện tượng bất dục ở con lai đời F1, (Nguyễn Phước Đằng, 2010)

Yang và ctv, 2012, đã khảo sát sự vô sinh của con lai dựa trên kết quả của sự

nhân giống 2 loài lúa là indica và japonica, tạo ra giống Oryza sativa.Các nhà

nghiên cứu đã phát hiện ra đoạn nhiễm sắc thể đặc trưng trên cây lúa lai, S5, và đoạn nhiễm sắc này có liên quan đến sự bất dục của con lai Họ cũng đã tìm ra 3 loại gen liên kết chặt chẽ là: ORF3, ORF4 và ORF5, chính sự liên kết này điều khiển khả năng sinh sản của con lai giữa indica và japonica Theo các nhà nghiên cứu, gen ORF5 cùng với gen đồng hành với nó là ORF4 có chức năng như gen

triệt tiêu trong khi đó gen ORF3 đóng vai trò của gen bảo vệ chống lại 2 loại gen trên

Theo đề tài nghiên cứu, hệ thống tiêu diệt-bảo vệ là nền tảng của sự vô sinh của con lai khi lai tạo 2 loài lúa khác nhau Yang và ctv, (2012) cho rằng sự kết hợp của gen không gây chết ORF4 và ORF5 cho phép con lai giữa 2 loài lúa indica

và japonica biểu hiện gen trên thế hệ sau, khắc phục sự bất dục của giống lúa lai

sẽ tạo ra một vụ mùa bội thu trong tương lai (Nguồn: Sciencedaily)

1.9 Kỹ thuật điện di SDS-PAGE

Phương pháp điện di protein SDS-PAGE (Sodium Dedecyl PolyAcrylamide Gel) được Laemmli (1970) phát hiện từ sự hiệu chỉnh bằng cách thêm 0,1% SDS (chất tẩy mang điện tích âm) vào hệ PAGE của Omstein-Davis (1964) nhằm xác định trọng lượng phân tử các loại protein trong phổ điện di (Davis.E.Garfin, 1995) Phương pháp điện di protein được xem như

Sulfate-là một công cụ mạnh trong việc ứng dụng các thành phần protein của sinh vật (cây trồng, vật nuôi, thủy sản cũng như trên sinh vật) Ngoài ra, phương pháp này còn được áp dụng trong y học để phát hiện nhanh bệnh SIDA (Steve K.Alexander, 2001)

Protein dự trữ được sử dụng như là các dấu hiệu di truyền để tìm hiểu về protein mong muốn Để biết rõ đặc điểm dấu di truyền cần phải hiểu rõ tính đa Hình protein dự trữ bên trong loài, ảnh hưởng của môi trường, kiểm soát di truyền, tính phức tạp của phân tử và mối quan hệ protein dự trữ giữa các loài khác nhau Dựa trên phân tích trọng lượng phân tử khác nhau của protein dự trữ mà người ta đánh giá được tính đa Hình Do vạch protein trong phổ điện di là kết quả của một chuỗi phức tạp ở mức độ phân tử nên không có một vạch protein nào có thể xuất hiện hai lần (Phạm Văn Phượng, 2001)

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP

2.1 Thời gian và địa điểm

Thời gian: Đề tài được thực hiện từ 4/2011 đến tháng 12/2012

Địa điểm: Thí nghiệm được tiến hành tại Nhà lưới và Phòng thí nghiệm Di truyền - Chọn giống và Ứng Dụng Công Nghệ Sinh học, Bộ môn Di Truyền - Giống Nông Nghiệp, Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng, Trường Đại học Cần Thơ

2.2 Phương tiện

2.2.1 Vật liệu nghiên cứu

Giống làm mẹ: Lúa Sỏi (Indica)

Giống làm cha: Lúa Nhật (Japonica)

Hai giống: IR28 (chuẩn nhiễm) và Đốc Phụng (chuẩn kháng)

Đặc tính nông học và chỉ tiêu phẩm chất các giống/dòng cây cha, mẹ được trình bày ở Bảng 2.1

Bảng 2.1 Một số chỉ tiêu nông học và phẩm chất của cây cha mẹ ban đầu

Tên

giống/dòng

TGST (ngày)

Cao cây (cm)

Đặc tính giống Amylose

(%)

Protein (%)

167 Chịu mặn, hạt tròn, nở

buội, trổ bông theo mùa, cao cây, dễ đổ ngã

22,50 % 7,12%

Nguồn: Bộ môn di truyền giống nông nghiệp,ĐHCT

2.2.2 Thiết bị, hóa chất

Dụng cụ thí nghiệm: water bath, pipet, ống nghiệm 13x100mm, bình định mức 100ml,…

Dụng cụ lai: kéo, giấy bóng mờ, kẹp…

Máy: bộ nguồn chạy điện di, khung chạy điện di, kính chạy điện di dạng mini, máy li tâm, cân điện tử, máy lắc, máy scan…

Hóa chất: NaCl, HCl, NaOH 1N, Ethanol 95%, Iod, KOH, Thymolblue, Na2CO3, CuSO4, Tris, acrylamide, bis acrylamide, 2-mercapto ethanol (2-ME), TEMED, amonium persulfat(AP), sodium dodecyl sulfat(SDS), ethanol, KOH, Iod, phenol phatalein, amylose chuẩn…

2.3 Phương pháp

2.3.1 Phương pháp nghiên cứu

Bước 1: Điện di protein tổng số lúa Sỏi (cây mẹ) và giống Nhật (cây cha) kiểm tra độ thuần

Bước 2: Tiến hành lai theo phương pháp lai đơn

Bước 3: Trồng thế hệ F1 (khoảng 10 hạt F1)

Bước 4: Trồng thế hệ F2, theo dõi sự phân ly của các cá thể Thu chọn các cá thể

ưu tú theo hướng có các chỉ tiêu nông học thành phần năng suất tốt, cứng cây Bước 5: Đánh giá khả năng chịu mặn của các dòng ưu tú chọn được (thế hệ F2) ở

2.3.2 Phương pháp nghiên cứu cụ thể

Phương pháp lai tạo

Bước 1: Chuẩn bị cây cha mẹ: Ta trồng cây lúa Sỏi (cây mẹ) trước cây lúa Nhật (cây cha) hai tháng Ta tiến hành xử lý quang kỳ cây lúa Sỏi khi được hai tháng, cùng lúc ta trồng cây lúa Nhật Cây lúa Nhật ta tiến hành trồng ba lần, mỗi lần cách nhau 10-14 ngày đủ đảm bảo trổ hoa cùng lúc với lúa Sỏi

Bước 2: Khử nhị đực của cây mẹ, tiến hành vào buổi chiều, bao cách ly lại

Kỷ thuật đơn giản nhất và hiệu quả nhất là cắt vỏ trấu và rút bỏ nhị đực bằng kẹp nhỏ.Chọn bông phải trổ khỏi bẹ khoảng 50-60%, cẩn thận tách bông được chọn

ra khỏi bông xung quanh để dể làm, tách bông được chọn ra khỏi bẹ lá đừng làm gảy lá cờ

Dùng kéo cắt bỏ tất cả hoa đã nở từ chóp bông (nhị đực đã phơi ra) và hoa còn non ở cuối bong (là những hoa mà nhị đực bên trong chưa nhô lên tới nữa bề cao của trấu)

Dùng kéo cắt xiên vỏ trấu, bỏ đi từ 1/3 đến 1/2 vỏ trấu để lộ ra những túi phấn Không nên cắt quá thấp kẻo làm tổn thương nướm nhụy cái, nếu cắt quá cao sẽ khó khử nhị đực và phấn đem thụ sẽ khó rơi xuống nướm nhụy cái

Loại bỏ nhị đực: gấp lần lượt từng bao phấn ra ngoài (6 bao phấn) phải thật cẩn thận để không làm vỡ bao phấn và tổn thương đến nướm nhụy

Ghi ký hiệu trên bao: dùng bao bằng giấy bóng mờ, chi tiết cần ghi: ngày khử đực, tên người lai, tên tổ hợp lai

Bao bông lúa: Sau khi loại bỏ nhị đực xong ta dung bao giấy bao cả bông lúa lại Xếp túm phần miệng bao lại và kẹp chổ đó vào gần cổ bông để giữ bông cho chặc

Hình 2.1 Loại bỏ 6 bao phấn trên hoa lúa cây mẹ và bao cách ly

Bước 3: Tiến hành lai vào buổi sáng ngày hôm sau (8-10h)

Kiểm tra lại những bông đã khử đực xem còn xót lại túi phấn nào không

Lấy những bông cho phấn: dự kiến đủ thời gian để lấy những bông cho phấn trước khi nở hoa (tùy thuộc vào thời tiết)

Lấy phấn của cây cha và lần lượt gấp cho và các bông đã khử đực sau đó bao giấy bóng mờ lại

Hình 2.2 Thụ phấn cho cây mẹ và bao cách ly

Bảo vệ các chậu lúa tránh mưa gió nhưng phải được hưởng ánh sáng đầy đủ Ngừa chuột, chim và những dịch hại khác

Phương pháp điện di protein tổng số

Được tiến hành theo phương pháp điện di protein SDS-PAGE (Sodium Dodecyl sulfate Polyacrylamide Gel Electrophoreis)

Bước 1: Chuẩn bị dung dịch:

Dung dich ly trích: Kit L (Tris HCl 0.05M (pH = 8)+SDS 0.02%+Ure 5M) và Mercaptoethanol (2-ME) 1%

2-Dung dịch làm gel A: Tris HCl 3M (pH = 8.5), SDS 0.4%

Dung dich làm gel B: Tris HCl (pH = 6.5), SDS 0.4%

Dung dịch làm gel C: Acrylamide 29.2%, bis Acrylamide 0.8% thêm nước cất đến 100ml

Dung dich điệm điện di: Tris HCl 0.025%, Glycine 0.192M và SDS 0.125%

Thuốc nhộm: 0.225M CBBR – 250 trong Methanol 0.225M, acid acetic, nước cất theo tỉ lệ 44:0.6:50

Làm gel phân tách 12% Polyacrylmide và gel cô mẫu 5% Polyacrylamide theo quy trình của Smbrook (1898)

Làm gel phân tách 12% Polyacrylamide

Lắp kính bộ gel, trộn dung dịch A,C + nước trong cốc nhỏ, thêm AP, TEMED và khuấy đều, cho vào bộ gel

Thêm 2 giọt nước trên bề mặt dung dịch gel, để yên trong 30– 60 phút gel sẽ đông

Làm gel cô mẫu 5% Polyacrylamide

Loại bỏ lớp nước trên bề mặt gel phân tách, trộn dung dịch B,C + nước trong cốc nhỏ thêm AP, TEMED và khuấy đều, cho vào bộ gel

Cài răng lược giữa hai tấm kính của gel để tạo giếng, thêm 1 giọt nước, để yên trong 30 - 60 phút, lấy răng lược ra, lắp vào khung điện di, cho dung dịch điện di vào ngập các giếng gel

Bảng 2.2 Công thức pha dung dịch tạo gel

Hóa chất (1gel) Gel phân tách 12% (ml) Gel cô mẫu 5% (ml)

- 1,1 0,05 0,002

0,68 0,17

- 0,13 0,03 0,01 0,001