[Luận văn]tuyển chọn và phát triển giống lúa mới năng suất cao, chất lượng tốt chống chụi bệnh bạc lá và đạo ôn cho huyện lập thạch, tỉnh vĩnh phúc

Luận văn, thạc sỹ, tiến sĩ, cao học, kinh tế, nông nghiệp

bộ giáo dục và đào tạo

trường đạI học nông nghiệp I

-

vũ văn sửu

Tuyển chọn và phát triển giống lúa mới

năng suất cao, chất lượng tốt chống chịu bệnh bạc lá và đạo ôn cho huyện Lập Thạch, tỉnh Vĩnh Phúc

Lời cam đoan

- Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và ch−a từng đ−ợc sử dụng để bảo vệ một học vị nào

- Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này

đã đ−ợc cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này đã đ−ợc chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả luận văn

Vũ Văn Sửu

Lời cảm ơn

Để hoàn thành công trình này tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các cấp lãnh đạo các cơ quan, các nông hộ trồng lúa ở 3 hợp tác xã, tập thể và cá nhân Ban chủ nhiệm khoa Sau đại học, khoa Nông học, bộ môn Công nghệ sinh học và Phương pháp thí nghiệm trường Đại học Nông nghiệp I- Hà Nội

đã tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến:

TS Phan Hữu Tôn người thầy đã hết lòng giúp đỡ, động viên, hướng dẫn tôi thực hiện và hoàn thành công trình nghiên cứu khoa học

KS.Tống Văn Hải cùng các thầy cô giáo trong Bộ môn Công nghệ sinh học

Ban lãnh đạo phòng Kinh tế và Thương mại huyện Lập Thạch, tỉnh Vĩnh Phúc nơi tôi thực tập làm luận văn này

Ban lãnh đạo sở Nông nghiệp, phòng trồng trọt - tỉnh Vĩnh Phúc

Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn sinh viên khóa 45 đến khóa 49 trường Đại học Nông nghiệp I

Gia đình, bạn bè và các đồng nghiệp đã giúp đỡ động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp

Hà Nội, tháng 09 năm 2005

Tác giả

Vũ Văn Sửu

Mục lục

Trang

Danh mục các chữ viết tắt v

2.1 Các nghiên cứu về cây lúa 32.2 Nghiên cứu về Đặc điểm di truyền cây lúa 82.3 Các chỉ tiêu về chất lượng và đặc điểm Di truyền 152.4 Nghiên cứu di truyền mùi thơm, độ dẻo, hàm lượng amylose 192.5 Nghiên cứu về hình thái giải phẫu và đặc điểm di truyền 222.6 Nghiên cứu về chọn giống kiểu cây mới 312.7 Nghiên cứu biện pháp kỹ thuật 352.8 Khái quát tình hình kinh tế xã hội của huyện Lập Thạch 38

3 Nội dung và phương pháp nghiên cứu 42

3.1 Nội dung 423.2 Vật liệu và phương pháp 423.3 Chỉ tiêu theo dõi 44

4 Kết quả nghiên cứu và thảo luận 48

4.1 Điều tra cơ cấu giống lúa trong 3 năm gần đây nhất ở huyện Lập Thạch 48

4.2 Một số đặc điểm sinh trưởng phát triển giai đoạn mạ 604.3 Thời gian qua các giai đọan sinh trưởng 624.4 Nghiên cứu đặc điểm lá đòng 654.5 Một số đặc điểm của thân và bông 684.6 Các đặc trưng hình thái khác 714.8 Lây nhiễm bệnh bạc lá nhân tạo 784.9 Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học 824.10 Năng suất và yếu tố cấu thành năng suất 864.11 Năng suất và yếu tố cấu thành năng suất (vụ mùa 2004 và vụ xuân 2005) 924.12 Năng suất sinh vật học và hệ số kinh tế 974.13 Đặc điểm hình thái hạt thóc 984.14 Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng gạo 1004.15 Mô hình trình diễn giống triển vọng ở các điểm khảo nghiệm 1044.16 Hội nghị đầu bờ được tổ chức trên 3 hợp tác xã đánh giá cho điểm ngay tại ruộng khảo nghiệm vụ xuân năm 2005 1064.17 Một số dòng triển vọng trong tập đoàn 108

5 Kết luận và đề nghị 111

Danh môc c¸c ch÷ viÕt t¾t

Danh mục các bảng

Bảng 3.1 Dòng giống khảo nghiệm vụ mùa 2004 và vụ xuân 2005 42Bảng 3.2 Các chủng vi khuẩn chính dùng để lây nhiễm nhân tạo 43Bảng 4.1a: Diện tích, năng suất và sản lượng năm 2002 50Bảng 4.1b Diện tích, năng suất và sản lượng năm 2003 53Bảng 4.1c Diện tích, năng suất và sản lượng năm 2004 55Bảng 4.2 Một số chỉ tiêu đánh giá mạ trước khi cấy 61Bảng 4.3 Thời gian các giai đoạn sinh trưởng 63Bảng 4.4 Đặc điểm của lá đòng 67Bảng 4.5 Một số tính trạng về thân và bông 70Bảng 4.6 Đặc điểm hình thái của các đòng 73Bảng 4.7 Tình hình sâu bệnh trên các dòng 75Bảng 4.8a Chiều dài vết bệnh bạc lá của các dòng được lây nhiễm tại

Trường ĐHNNI- Hà Nội 80Bảng 4.8b Đánh giá khả năng chống bệnh bạc lá của các dòng được lây

nhiễm tại Trường ĐHNNI- Hà Nội 81Bảng 4.9 Đặc điểm Nông học của các dòng 85Bảng 4.10 Năng suất và yếu tố cấu thành năng suất của các dòng 89Bảng 4.11 Năng Suất và yếu tố cấu thành năng suất của các giống tham

gia Thí nghiệm (Vụ mùa 2004 và vụ xuân 2005) 94Bảng 4.12 Năng suất sinh vật học và hệ số kinh tế vụ xuân năm 2005 ở

3 hợp tác xã 98Bảng 4.13 Đặc điểm hình thái hạt thóc 99Bảng 4.14 Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng gạo vụ xuân 2005 102Bảng 4.15 Trình diễn các giống lúa triển vọng vụ mùa 2004 và vụ xuân

2005 105Bảng 4.16: Kết quả đánh giá các giống lúa khảo nghiệm vụ mùa năm

2004 và vụ xuân năm 2005 107Bảng 4.17 Một số giống lúa triển vọng vụ xuân 2005 109

Danh mục các biểu đồ

Biểu đồ 4.1 Năng suất thực thu của một số giống tham gia thí nghiệm vụ mùa 2004 96Biểu đồ 4.2 Năng suất thực thu của một số giống tham gia thí nghiệm

vụ xuân 2005 96

1 Mở đầu

1.1 Đặt vấn đề

Lập Thạch là huyện miền núi bán sơn địa nằm ở phía bắc của tỉnh Vĩnh Phúc nghèo sống chủ yếu bằng nghề nông, trình độ dân trí thấp: bao gồm 35 xã và 1 thị trấn, diện tích đất tự nhiên trên 387km2, số dân hiện nay trên 232 nghìn người Vùng có 4 dân tộc cùng chung sống chủ yếu là người kinh, tỷ lệ dân tộc ít người chiếm từ 5 – 8% là Sán Dìu, người Hoa và Cao Lan Lập Thạch có địa hình khá phức tạp, có vị trí địa lý: phía Tây Nam giáp huyện Phong Châu – tỉnh Phú Thọ, ngăn cách bởi sông Lô chạy dọc theo huyện, phía Bắc giáp huyện Tam Đảo và huyện Sơn Dương - Tuyên Quang có nhánh sông Phó Đáy chảy qua Nơi đây có vị trí chiến lược về chính trị, an ninh quốc phòng đồng thời là vùng có tiềm năng lớn về sản xuất nông nghiệp

Trong những năm qua do đẩy mạnh chuyển dịch cơ cấu cây trồng, phát triển sản xuất nông nghiệp Lập Thạch đã có bước tiến nhảy vọt, đời sống người dân nơi đây nhìn chung được cải thiện một bước đáng kể Để phát triển kinh tế xã hội cho vùng bán sơn địa như Lập Thạch phải lấy sản xuất nông nghiệp làm trụ cột, trong đó chủ yếu là nghề trồng trọt cây lúa chiếm vị trí quan trọng

Cơ cấu giống lúa trên địa bàn khá phức tạp, việc áp dụng một số giống mới chưa nhiều Diện tích cấy chủ yếu các giống lúa Khang Dân, Q5, IRi352, HT1, DT10, X21, NX30 và Xi23 Ngoài ra còn một số giống lúa cũ như: Vũ

Di 3, Vũ Di 4 và Bao Thai Hồng, Mộc Tuyền có nhược điểm: những giống này trải qua nhiều năm cho năng suất thấp, chất lượng không cao, hay bị đổ,

bị nhiễm bệnh bạc lá, đạo ôn rất nặng diện tích là 3,8 nghìn ha, chiếm 57,02% Vũ Di 3, Vũ Di 4 thích ứng điều kiện địa phương nhưng năng suất

không cao Đồng thời, các giống này có thời gian sinh trưởng dài chưa phù hợp với cơ cấu mùa vụ, đặc biệt tiến độ làm cây vụ đông, một trong những vụ

đem lại thu nhập lớn trên 50 nghìn tấn cho nông dân

Một số vùng đưa lúa lai BTST, Nhị Ưu 838, Bắc ưu 64 và Bắc ưu 903 những giống này có ưu điểm: năng suất có cao nhưng rất bấp bênh và chống chịu sâu bệnh kém đặc biệt là bệnh bạc lá; Nhược điểm là giá giống cao, không chủ động được giống mà nhiều năm phải cấy giống dự phòng cho năng suất thấp Chính vì điều đó mà cần phải tuyển chọn được một bộ giống lúa thuần có năng suất và chất lượng cao hơn khang Dân đồng thời có khả năng kháng được bệnh bạc lá và đạo ôn Thời gian sinh trưởng tương đương hoặc ngắn hơn đưa vào cơ cấu cây trồng 3 vụ

Thời gian vừa qua Bộ môn công nghệ sinh học và phương pháp thí nghiệm - trường Đại học Nông nghiệp I đã lai tạo được một số giống triển vọng có thời gian sinh trưởng ngắn, chống được bệnh bạc lá, đạo ôn đã được khảo sát qua trung tâm giống cây trồng Tw thấy biểu hiện tốt ở nhiều nơi Chính vì thế mà chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài:

“Tuyển chọn và phát triển giống lúa mới năng suất cao, chất lượng tốt chống chịu bệnh bạc lá và đạo ôn cho huyện Lập Thạch- tỉnh Vĩnh Phúc.”

1.2 Mục đích

+ Trên cơ sở điều tra cơ cấu giống, diện tích, năng suất, sản lượng của từng giống phân tích ưu nhược điểm và đề xuất một cơ cấu giống lúa hợp lý cho huyện

+ Tuyển chọn được 2– 3 giống lúa mới có năng suất cao, chất lượng tốt, kháng bệnh bạc lá và đạo ôn phù hợp với điều kiện sinh thái của Lập Thạch

+ Trình diễn mô hình trồng các giống lúa mới với trình độ thâm canh cao

ở một số hợp tác xã sau đó phát triển ra toàn huyện

2 Tổng quan tài liệu

2.1 Các nghiên cứu về cây lúa

2.1.1 Nhu cầu lương thực trong nước và thế giới

Lúa là cây lương thực quan trọng trong đời sống nhân dân thế giới Sản xuất lúa gạo đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong phát triển kinh tế nông nghiệp và nông thôn Việt Nam Cây lúa luôn giữ một vị trí trung tâm trong nông nghiệp và kinh tế của cả nước Trong thập kỉ 70 và 80, cơ chế kế hoạch hóa sản xuất tập trung đã khiến ngành lúa gạo lâm vào cảnh trì trệ, năng suất lúa giảm và tài nguyên tự nhiên phục vụ sản xuất không được khai thác hết

Từ năm 1986, Việt Nam bắt đầu đổi mới kinh tế Hộ gia đình được coi là một

đơn vị sản xuất chính trong nông thôn và được trao quyền tự chủ quyết định sản xuất và tiệu thụ nông sản Cơ chế này đã làm cho sản xuất lúa gạo tăng mạnh bắt đầu từ cuối thập kỉ 80, nước ta chuyển từ một nước nhập khẩu lương thực thành một nước suất khẩu gạo quan trọng trên thế giới vào cuối những năm 90

Hiện nay nước ta đã xuất khẩu gạo sang hơn 85 nước, trong đó khu vực châu á và châu Mỹ là thị trường tiêu thụ lớn nhất Việt Nam đứng thứ 2 về xuất khẩu gạo sau Thái Lan và trong tương lai xuất khẩu vẫn là tiềm năng lớn của chúng ta Tuy nhiên, chất lượng gạo của ta vẫn còn kém: bạc bụng, dài trung bình, hương vị kém Nguyên nhân sâu xa của tình trạng này là chưa có

được bộ giống chất lượng cao Trong khi đó, xu hướng yêu cầu gạo phẩm chất cao trên thị trường châu á và châu Mỹ ngày càng tăng Bên cạnh mục tiêu đề

ra năm 2005, cả nước xuất khẩu từ 3,5 - 3,8 triệu tấn gạo/năm và năm 2010 xuất khẩu được 4 - 4,5 triệu tấn thì đề án quy hoạch 1,5 triệu ha lúa chất lượng cao đạt 5 triệu tấn gạo ngon/năm của Nguyễn Tuấn (1999) [48], Bộ Nông

nghiệp và Phát triển nông thôn (1997) [1] ở đồng bằng sông Hồng và sông Cửu Long là đề án sẽ nâng tổng kim ngạch xuất khẩu gạo sẽ tăng từ 735 triệu USD như hiện nay lên 1.176 triệu USD và sẽ mang lại lãi từ làm lúa cho nông dân đồng bằng sông Cửu Long tăng từ 3.775 tỷ đồng lên gần 11.000 tỷ đồng (Nguyễn Tài, 1996) [31]

Hiện nay ở nước ta cùng với nhiều giống lúa đặc sản truyền thống, các giống có phẩm chất cao cũng đã và đang được nhập nội, lai tạo trong nước,

đáp ứng nhu cầu thị trường xuất khẩu gạo và nâng cao giá trị hàng hoá của cây lúa, tăng thu nhập cho người nông dân là lúa

Gạo là lương thực quan trọng trong những bữa ăn hàng ngày người dân của nhiều quốc gia trên thế giới, tại châu á gạo là nguồn cung cấp calori chủ yếu, đóng góp 56% năng lượng, 42,9% protein hàng ngày (IRRI, 1984) [58]

Nó đặc biệt quan trọng với những người nghèo, khi mà lương thực cung cấp tới 70% năng lượng và protein thông qua bữa ăn hàng ngày [59]

Tuỳ theo truyền thống ẩm thực và thu nhập của các quốc gia, bộ phận dân cư khác nhau mà yêu cầu về chất lượng gạo cũng khác nhau

Các nghiên cứu của Kaosa, Fuliano và Trung tâm thông tin Bộ Nông nghiệp (2001) [44] cho thấy: tại thị trường Hồng Kông các loại gạo hạt dài, tỷ

lệ gạo nguyên cao, cơm mềm luôn được bán với giá cao Tại Rome các loại gạo Japomica được ưa chuộng Trái lại các khách hàng Tây á và Italia lại ưa chuộng gạo đục và cứng cơm Người Nhật Bản ưa gạo tròn, mềm ướt, thật trắng và không có mùi thơm Còn thị trường và con người Thái Lan thích gạo hạt dài, cơm khô

Những nơi mà gạo là lương thực thứ yếu (châu Âu) thì họ yêu cầu loại gạo tốt Gạo 5 - 10% tấm được tiêu thụ nhiều ở Tây Âu và 10 - 13% ở các nước Đông Âu Ngày nay loại gạo hạt dài chiếm ưu thế trên thị trường Tây

Âu Một số nước như Hà Lan, Bỉ, Thụy Sĩ, Anh và một số vùng nước Pháp có chiều hướng tăng các món ăn phương Đông nên sử dụng nhiều loại gạo hạt

dài Trong khi đó, ở các nước Đông Âu người tiêu dùng lại thích loại gạo hạt tròn hơn Gần 90% dân số Bangladesh và phần lớn dân số của các nước ấn

Độ, Sri Lanka, Pakistan, các nước thuộc châu Phi tiêu dùng loại gạo đồ, còn gạo nếp được tiêu thụ chính ở Lào, Campuchia và một số vùng ở Thái Lan (FAO, 1998) [9]

Hàng năm thị trường toàn cầu tiêu thụ khoảng 23 triệu tấn, trong đó các quốc gia châu á nhập khẩu nhiều nhất chiếm 49% tổng nhập khẩu toàn thế giới nhất là Philippines và Indonesia Theo FAO, do phải bỏ hàng rào thuế quan nên các nước châu Phi sẽ tăng nhập khẩu gạo, năm 2005 các quốc gia này nhập khẩu 30% (Theo Trung Tâm BNN và PTNT, 2001, 2002) [44], [45]

Theo USDA (2001) dự báo những năm tiếp theo tới đây, Thái Lan, Việt Nam, Mỹ và ấn Độ vẫn là các quốc gia xuất khẩu gạo chủ yếu [44]

2.1.2 Nghiên cứu nguồn gốc cây lúa

Cây lúa (Oryzassativa L.) thuộc họ hoà thảo (Gramineae) chi Oryza có hai loài được trồng chủ yếu là O.sativa trồng phổ biến ở châu á và loài O.Glaberrima trồng ở Tây Phi với diện tích không đáng kể

Không thể biết một cách chính xác và đầy đủ thời gian và địa điểm phát sinh của cây lúa Nhưng có thể thấy quá trình tiến hoá của cây lúa là một trong những sự kiện quan trọng nhất trong lịch sử nông nghiệp (Nguyễn Thị Trâm, 1998) [40]

Căn cứ vào những tài liệu cổ của Trung Quốc, ấn Độ, Việt Nam cây lúa

có mặt vào khoảng năm 3000 - 2000 trước công nguyên ở Trung Quốc vùng Triết Giang lúa đã xuất hiện cách đây khoảng 5000 năm Về nguồn gốc lúa

trồng châu á Oryza sativa vẫn còn nhiều ý kiến khác nhau Một số tác giả Sampath và Rao (1951), Sampath (1951) cho rằng: Oryza sativa tiến hoá từ lúa dại hàng năm O.Nivara Theo Sano và cộng sự (1958), Oka (1998)

Mirishima và cộng sự (1992) cho rằng:

- Kiểu trung gian giữa O.Rifipogon và O.Navara giống với tổ tiên lúa

trồng hiện đại hơn cả [39]

- Theo nghiên cứu của Ting (1933), Sampath và Rao (1951) về xuất xứ

của lúa trồng châu á cho rằng: O.sativa có nguồn gốc xuất xứ ở Trung Quốc

và ấn Độ Theo kết luận của Chang (1976) thì O.sativa xuất hiện đầu tiên ở

Hamalaya, Miến Điện, Bắc Lào, Bắc Việt Nam và Nam Trung Quốc [12]

Theo nghiên cứu của Wattg (1980), Vavilop (1926) cho rằng cây lúa bắt nguồn đầu tiên từ Nam Trung Quốc Còn theo Kamarov (1938), Erughin (1950) lại cho rằng cây lúa có nguồn gốc ở vùng đồng bằng Đông Nam á Quan điểm, ý kiến có khác nhau về nguồn gốc cây lúa song các vùng trên có

đặc điểm khí hậu nhiệt đới nóng ẩm phù hợp với điều kiện trồng lúa

Từ các trung tâm này lúa Indica phát tán lên đến lưu vực sông Hoàng

Hà và Dương Tử rồi sang Nhật Bản, Triều Tiên và từ đó biến dị hình thành chủng Japonica Lúa Javanica được hình thành ở Indonesia là một sản phẩm của quá trình chọn lọc từ Indica (Nguyễn Văn Hiển, 2000) [12]

Trích theo Nguyễn Thị Trâm (1998) [40] cho rằng tại Việt Nam qua khảo sát về nguồn gen cây lúa cho thấy có 5 loại lúa dại mọc ở các vùng Tây Bắc, Nam Trung bộ, Tây Nguyên và đồng bằng sông Cửu Long, đó là các loài:

O Granulata, O Nivara, O Officilalis, O Rufipogon, O Ridleyi

2.1.3 Nghiên cứu phân loại lúa

Lúa thuộc loại hòa thảo: Poaceae (Gramineae); họ phụ: Pooideae; Tộc: Oryzae; Loài Oryzae Sativa Có thể coi C Linnes là người đầu tiên đặt nền móng cho việc phân loại Oryzae Trong cuốn các loài thực vật (Species plantanrum, 1973), C Linnes đã mô tả loài Sativa trồng ở ấn Độ (Goutchin G.G) Việc phân loại chi Oryzae có nhiều ý kiến khác nhau:

- Roshevits R.U (1931) chia chi Oryzae làm 19 loài

- Chaherfec (1984) chia làm 23 loài

- Richharia R (1960) chia làm 18 loài

Viện nghiên cứu lúa quốc tế IRRI (1963) chia Oryzae làm 19 loài [12] Genus Oryzae theo Sharma (1973) bao gồm 28 loài cả loài phụ, phân

bố chủ yếu ở vùng xích đạo chúng gồm hai loại hình lâu năm và hàng năm có chiều cao từ 30- 200 cm, dựa trên cơ sở phân tích sự tiến hóa của loài có thể chia thành ba nhóm loài:

Nhóm Padia có thân rạ nhỏ mọc ở vùng rừng ẩm nhiệt đới đất không ngập nước, ưa bóng mát

Nhóm Augustizolia có thân rạ nhỏ mọc ở vùng rừng ẩm nhiệt đới châu Phi Nhóm Euroryza (hay Oryzae) thuộc nhóm tiến hóa nhất có thân rạ trung bình đến to, ưa ánh sáng, thích nghi với đất ngập nước [12]

Phân loại lúa trồng O sativa còn tồn tại nhiều quan điểm khác nhau: theo quan điểm sinh thái học, Morinaga (1954) chia O sativa thành 5 kiểu

sinh thái là Aus, Boro, Bulu, Aman và Tjereh

Theo Kato và cộng sự (1930) chia lúa trồng thành hai loài phụ là Indica (lúa tiên) và Japonica (lúa cánh)

Theo Đinh Dĩnh (1958) cho rằng: lúa cánh bắt nguồn từ Trung Quốc nên gọi là Sino- Japonica Goutchi lại chia ra làm ba loại phụ: Indica, Japonica

Theo quan điểm canh tác học, cây lúa trồng trải qua quá trình thuần hóa

đã thích nghi dần với từng vùng sinh thái cụ thể mà nó được gieo trồng, đồng thời cũng xuất hiện các biến dị do điều kiện canh tác gây nên Từ đó hình thành nên các nhóm lúa đặc trưng cho từng vùng sinh thái nhất định Theo quan điểm này có bốn nhóm chính sau:

- Lúa cạn: được trồng trên đất cao, không giữ được nước, cây lúa nhờ hoàn toàn vào nước trời trong suốt quá trình sinh trưởng phát triển của cây

- Lúa có tưới: được trồng trên những cánh đồng có công trình thủy lợi, chủ động về nước trong suốt đời sống của cây

- Lúa nước sâu: lúa được canh tác trên những cánh đồng thấp không có khả năng rút nước khi gặp mưa lớn hoặc lũ Tuy nhiên, thời gian ngập không quá 10 ngày và mức nước không quá 50 cm

- Lúa nổi: lúa được gieo trồng trước mùa mưa, khi mưa lớn lúa đã đẻ nhánh, khi nước dâng cao lúa vươn lên khoảng 10 cm/ngày, để ngoi theo, vươn lên trên mặt nước (Nguyễn Thị Trâm, 1998) [40]

Tại Việt Nam có tồn tại cả 4 nhóm lúa với các đặc trưng nêu trên Nhóm lúa cạn tồn tại nhiều ở vùng núi và trung du Bắc Bộ, Trung Bộ, Tây Nguyên Lúa có tưới được canh tác chủ yếu tại đồng bằng sông Hồng, đồng bằng ven biển miền Trung và đồng bằng sông Cửu Long Lúa nước sâu phổ biến tại các vùng úng trũng tại đồng bằng Bắc Bộ, các thung lũng khó thoát nước tại trung du và miền núi phía Bắc Lúa nổi chỉ còn tồn tại rất ít tại khu vực đồng Tháp Mười thuộc đồng bằng sông Cửu Long

2.2 Nghiên cứu về Đặc điểm di truyền cây lúa

2.2.1 Di truyền độ xếp sít hạt/bông và bông hữu hiệu/khóm

Khi nghiên cứu về các yếu tố cấu thành năng suất thì số hạt trên bông cũng là yếu tố rất quan trọng ảnh hưởng lớn đến số hạt trên bông và mật độ hạt trên bông

Theo Chang T (1965) thì Locus "DN" chi phối cách sắp xếp hạt trên bông Theo Dzuba (1976), Trần Duy Quý (1997) [28] thì bông ngắn hạt xếp sít do hai gen lặn chi phối Dt, Dn, Lp và Lx

ở điều kiện tối ưu trong các yếu tố cấu thành năng suất thì số bông/m2

đóng góp khoảng 75% năng suất, cũng theo Chang T.T (1970) [8] thì số lượng bông hữu hiệu trên khóm do 3 đến 5 locus kiểm tra tính trạng này

2.2.2 Di truyền về tính trạng chín sớm

Tính trạng chín sớm cũng do nhiều gen qui định, trong đó có gen trội Ef

có trong giống CI11037 Gen này được phân ly độc lập với gen sd1 và gen không râu (gl) Gen chín sớm rất dễ phát hiện, chỉ cần điều tra trước khi hoa nở vài ngày là phát hiện ra

2.2.3 Di truyền tính chống chịu sâu bệnh

Sâu và bệnh là hai kẻ thù làm giảm đáng kể đến năng suất và phẩm chất nông sản, lúa là đối tượng của nhiều loại dịch hại chúng có khả năng gây thiệt hại nặng đến năng suất, nhiều năm ở nhiều nơi dịch hại có thể làm mất mùa trắng ở một số nước trên thế giới, thiệt hại do sâu bệnh trung bình làm giảm

từ 20- 30% tiềm năng năng suất, có trường hợp tỷ lệ này còn cao hơn Đối với Việt Nam là một nước nhiệt đới nóng ẩm, mưa nhiều đây là điều kiện rất thuận lợi cho cây lúa sinh trưởng phát triển và cũng là điều kiện thích hợp cho tập đoàn sâu bệnh phát triển gây hại, có những vùng không được thu hoạch Theo Hồ Khắc Tín (1982) [37], hàng năm sâu bệnh làm thiệt hại đến năng suất cây trồng chiếm 26,70% Theo Hà Quang Hùng (1998) [17], ở nước ta hàng năm có khoảng 30 vạn ha lúa (chiếm 30% diện tích gieo trồng) bị sâu bệnh phá hại, riêng ở Miền Bắc sâu bệnh làm tổn thất khoảng 1,2 triệu tấn thóc hàng năm

Theo Nguyễn Công Thuật (1996) [36] cho rằng: năm 1996 nước ta đã phát hiện có khoảng 40 loài sâu bệnh hại lúa Căn cứ vào mức độ gây hại trên

cây trồng có 6 loài gây hại chính: rầy nâu (Nilaparvata Lugens), sâu cuốn lá nhỏ (Cnaphalo crocis medinaLis Guenee), sâu đục thân hai chấm (Trypoca incertula) và rất nhiều bệnh như: bệnh đạo ôn (Pyricularia Oryzae), khô vằn (Rhizoctonia solani), bạc lá lúa (Xanthomonas P.V Oryzae) (Lê Lương Tề,

Vũ Triệu Mẫn, 1999) [33] Để giải quyết vấn đề này, việc tạo ra những giống chống chịu sâu bệnh là vấn đề vô cùng quan trọng, đảm bảo an toàn khi sử dụng lương thực

2.2.4 Di truyền tính kháng bệnh đạo ôn

Bệnh đạo ôn do nấm (Pyriculria Oryzae) gây nên, nó được coi là bệnh

nguy hiểm nhất gây hại cho nhiều vùng sản xuất lúa trên thế giới, đặc biệt là ở châu á Nấm đạo ôn có khả năng biến dị cao tạo ra nhiều chủng, nòi sinh học

mới ở cây lúa khi có sự xuất hiện của 3 cặp gen trội là Pi 1, Pi 2, Pi có thể

chống được bệnh Người ta cũng phát hiện được gen chống bệnh đạo ôn ở lúa,

có thể là gen chính hoặc là những locus tính trạng số lượng và hiện nay có rất nhiều gen đã được đặc tính hoá ở Nhật Bản

Theo Kiyosawa (1981), MacKil và cộng sự (1995), Yu và cộng sự (1987), MacKill và Bonman (1992) thì tính chống bệnh đạo ôn hoàn toàn có thể do gen trội, trội không hoàn toàn hoặc do gen lặn quy định Theo Kinoshita (1991), MacKill và Bonman 1992) thì có ít nhất 30 locus gen kháng bệnh đạo ôn đã được phát hiện Trong số này có 20 gen chính và 10 gen quy

định tính giả định số lượng, 12 trong số 20 gen này đã được khẳng định là chúng không alen với nhau và đã được đặt tên chính thức trong Hiệp hội nghiên cứu di truyền lúa (Kinoshita, 1990, 1991) Khi nghiên cứu nhóm liên kết của gen chống đạo ôn cho thấy các gen này tập trung vào một số vùng nhất định trong genom Có 8 locus tập trung ở nhiễm sắc thể số 11 bao gồm Pi

- k, và một locus số lượng khác 4 gen chống bệnh đạo ôn tập trung ở nhiễm sắc thể số 6, trong đó gen Pi thì độc lập với Pi – 2 (t)

Do sự đa dạng về kiểu gen cũng như nòi sinh lý nên nhiều phương hướng chống bệnh khác nhau được áp dụng Hướng chung nhất của các nhà khoa học là tập trung nhiều gen chống các nòi khác nhau vào một giống để cho nó có khả năng thích ứng rộng và tồn tại lâu dài trong sản xuất Hiện nay với sự phát triển mạnh mẽ của kỹ nghệ di truyền học phân tử, kỹ nghệ RFLP,

kỹ nghệ PCR người ta đã tìm ra nhiều gen liên kết chặt chẽ với gen kháng bệnh và ADN này người ta dùng phương pháp lai gen và phương pháp PCR để

đánh giá nhanh, sớm và chọn lọc chính xác ngay khi hạt mới nảy mầm (Phan Hữu Tôn, 2000) [38]

2.2.5 Di truyền tính chống bệnh bạc lá

Bệnh bạc lá do vi khuẩn (Xanthomonas Oryzae pv Oryzae) gây nên

Chúng khá phổ biến xuất hiện ở 70 nước có trồng lúa trên thế giới, song vùng tác hại lớn nhất ở vùng Đông Nam á và châu á làm thiệt hại về năng suất và chất lượng hạt Theo Mew và cộng sự (1982) [64], thì bệnh có thể làm giảm tới 60% năng suất hạt hàng năm Tại Australia năm 1986 bệnh bạc lá đã làm giảm năng suất trung bình 3,5 tấn/ha (Ramsey and Moffet, 1998) Tại ấn Độ hàng năm có tới hàng triệu ha lúa bị bạc lá nặng làm cho năng suất giảm 60% (Sivivatava, 1972) [67] ở Việt Nam bệnh bạc lá đã từng gây hại nặng ở Bắc Giang (1956 - 1957), Đông Triều - Quảng Ninh (1961) và trở thành dịch bệnh

ở đồng bằng sông Hồng những năm 1968 - 1975 (Hà Minh Trung, 1996) [43]

Trong những năm gần đây trên diện tích rộng cấy lúa đang gặp phải trở ngại lớn đó là mức độ gây bệnh bạc lá ngày càng nghiêm trọng có nguy cơ phát triển về diện tích và mức độ gây hại Vì vậy, việc nghiên cứu chọn tạo ra các giống có khả năng chống bệnh bạc lá luôn là nhiệm vụ cấp bách đặt ra cho các nhà chọn giống Bệnh bạc lá ảnh hưởng rất lớn đến sinh trưởng và phát triển của cây lúa làm tăng cường hô hấp, giảm cường độ quang hợp, cây mềm yếu, kéo dài thời gian trỗ, tỷ lệ gạo lép, gạo nát cao (Tạ Minh Sơn, 1987) [30]

Vi khuẩn (Xanthomonas Oryzae pv Oryzae) có hình thức sinh sản vô

tính theo phương pháp nhân đôi tế bào, nếu có một đột biến tự nhiên xảy ra dù với tần số thấp cũng tạo nên nòi mới làm đa dạng thêm các chủng Một nòi vi khuẩn mới đã được phân lập có độc tính cao hơn, nòi này đã phát triển thành dịch vào năm 1957 ở tỉnh Kyushu (Mew và cộng sự, 1982) [64]

Năm 1989 đã phát hiện được 14 gen chống bệnh bạc lá trong đó có 5 gen là Xa- 1, Xa- 2, Xa- 3, Xa- 11 và Xa- 12 tìm thấy ở Nhật Bản do Ogawa

và Yamamoto (1986) và 9 gen khác được phát hiện ở IRRI là Xa- 4, xa- 5,

Xa- 6, Xa- 7, Xa- 8, Xa- 9, Xa- 10, Xa- 13, Xa- 14, xa-18, Xa-21 (theo Ogawa

và cộng sự, 1987) Cũng theo Ogawa và cộng sự thì Xa - 6 và Xa - 9 cùng alen với Xa- 3 Tương tự với những gen chống bệnh trên, người ta đã phát hiện ra 6 nòi sinh lý khác nhau ở Philippines là PX061(nòi 1), PX086 (nòi 2), PX079 (nòi3),

PX071 (nòi 4), PX011 (nòi 5) và PX099 (nòi 6) Theo Ogawa và cộng sự (1988) thì những giống mang gen Xa - 1, Xa - 11, Xa - 12 mẫn cảm với 6 nòi sinh lý tìm thấy ở Philippines, gen này có nguồn gốc loài lúa dại Oryzae longistaminata Sau đó Ikeda và cộng sự (1990) đã phát hiện thấy gen này có liên kết với gen

Xa - 3, Xa - 4 ở nhiễm sắc thể số 11

Theo Khuy và cộng sự thì giống nào chứa Xa- 13 và Xa-21 nguồn gốc

từ lúa dại Olong B Taminata có khả năng chống được 9 chủng tìm thấy ở ấn

Độ và 6 chủng tìm thấy ở Philippines

Những năm gần đây, IRRI và một số nước phát triển đã lập bản đồ gen

và dùng phương pháp PCR để phát hiện chọn lọc những gen chống bệnh bạc lá của giống lúa trên cơ sở đó có thể điều tra phát hiện nhiều gen chống bệnh khác nhau trên cùng một giống một cách chính xác

Theo Phan Hữu Tôn (2000) [38] dùng phương pháp PCR (Polymerase Chain Reaction) đã phát hiện và chọn lọc những gen chống bệnh ở lúa trong

đó có bệnh bạc lá Qua kiểm tra 145 giống lúa địa phương, nghiên cứu thấy có

12 giống chứa gen Xa - 5 và không có giống nào chứa Xa - 13 và Xa - 21

Theo Tạ Minh Sơn (1978) [29] những nghiên cứu bước đầu về thành phần nòi vi khuẩn gây bạc lá ở nước ta cho thấy vi khuẩn gây bệnh bạc lá có 4 nhóm và phổ biến nhất Nhóm I tập trung ở đồng bằng Bắc Bộ, nhóm II tập trung ở các tỉnh đồng bằng Nam Bộ, nhóm III và IV nằm rải rác trong cả nước Hiện nay bộ môn Công nghệ sinh học và Phương pháp thí nghiệm đã phân lập được 10 chủng đang tồn tại ở miền Bắc Việt nam (Phan Hữu Tôn, 2002- 2004) [39]

2.2.6 Di truyền tính kháng rầy nâu

Rầy nâu (Nilaparvata oryzae Mats) có hầu hết ở các vùng trồng lúa

trong nước, trên thế giới ở Trung Quốc, Triều Tiên, Nhật Bản Ngoài cây lúa, rầy nâu có thể phá hoại trên các cây ngô, lúa mì, mạch, khả năng gây hại cho các giống khác nhau, nên việc sử dụng tính kháng đơn gen để chống lại chúng

là rất khó khăn Vì vậy, việc chọn tạo ra giống chống rầy nâu là cần thiết

ở Nhật Bản thì việc chọn tạo giống chống rầy nâu bắt đầu từ năm 1968 Nghiên cứu di truyền tính chống rầy bởi Athawol và cộng sự (1971) họ đã phát hiện ra 2 gen chống rầy nâu đó là: Bph1 và Bph2 trong đó gen Bph1 liên kết rất chặt hoặc alen với gen Bph2 Lakshminarayana và Khush (1977) đã phát hiện thêm gen Bph3 và Bph4, chúng phân ly độc lập với Bph1 và Bph2

Hiện nay, các nhà khoa học đã phát hiện rầy nâu có 4 Biotype kiểu sinh học đó là: Biotype 1, 2, 3, 4 Tuỳ giống có chứa gen khác nhau mà có thể mẫn cảm hay chống chịu với 4 kiểu sinh học đó, các giống được chia làm 3 nhóm:

- Nhóm chứa gen Bph1 mẫn cảm với kiểu 2, chống kiểu 3

- Nhóm chứa gen Bph2 chống kiểu 2, mẫn cảm với kiểu 3

- Nhóm chứa cả gen Bph3 và Bph4 thì chống cả hai kiểu 2 và 3

ở Việt Nam năm 1958 rầy nâu phát sinh thành dịch phá hoại vụ chiêm

ở miền Bắc, vụ mùa năm 1962 và vụ mùa năm 1979 gây thiệt hại lớn ở Nghệ

An ở phía Nam từ 1970, rầy nâu đã gây thiệt hại nặng trên những giống NN8, NN5, NN20 thuộc đồng bằng sông Cửu Long, đồng bằng ven biển khu

5 và Thừa Thiên Huế

Năm 1974 diện tích lúa bị rầy nâu hại ở các tỉnh phía Nam lên tới 97.860 ha, năm 1975 - 1977 rầy thành dịch trên diện tích 200.000ha ở các tỉnh Bến Tre, Tiền Giang và Long An tàn phá nghiêm trọng

2.2.7 Di truyền chống chịu sâu đục thân

Trên thế giới sâu đục thân có ở Trung Quốc, Nhật Bản, Triều Tiên, ấn

Độ, Philippines, Malaysia, Miến Điện, Sri Lanca, Indonesia, trong nước có ở khắp các vùng trồng lúa Sâu đục thân là loài sâu nguy hiểm, gây hại chủ yếu vào thời kỳ làm đòng và trổ bông ở hầu hết các trà lúa, làm giảm đáng kể đến năng suất lúa và rất khó phòng trừ Biện pháp chủ động nhất là chọn tạo ra những giống có khả năng chống sâu đục thân

Qua nghiên cứu Gootavandos (1925) và Shoki (1978) đã chứng minh rằng những giống có râu mẫn cảm với sâu đục thân hơn là giống không râu Còn Turat (1947) thì cho rằng thân lúa cao, đẻ khoẻ, lá dài và rộng mẫn cảm hơn với sâu đục thân

Vào năm 1967 Satana Kinijob và Pathak đã đưa ra mối tương quan thuận giữa chiều cao cây, chiều dài lá đòng, chiều rộng lá đòng và độ lớn

đường kính thân với tính mẫn cảm sâu đục thân, còn mức độ ráp của bẹ lá, mức độ cuốn chặt lấy thân của bẹ có mối tương quan nghịch với tính mẫn cảm của sâu đục thân

Theo Yoshida (1979) [51] thì hàm lượng silic trong cây càng cao thì tính mẫn cảm với sâu đục thân càng giảm và có khả năng chống chịu sâu đục thân

2.2.8 Di truyền tính chống chịu sâu cuốn lá

Sâu cuốn lá (Cnaphalocrocis Medinalis) phá hoại ở các vùng trồng lúa

trên thế giới như: Triều Tiên, Trung Quốc, Nhật Bản, Thái Lan, Miến Điện,

ấn Độ, Sri Lanca, Malaysia, Indonesia, Hawaii, châu Đại Dương và Việt Nam Sâu cuốn lá gây hại phổ biến trên đồng ruộng Vào năm 1968, miền Bắc

đã bị sâu cuốn lá phá hoại nặng, Bắc Thái 6.822ha bị hại, Nghệ An 80% diện tích bị hại, Quảng Ninh năm 1963 tỷ lệ bị hại là 80 - 90%, Hà Tây tỷ lệ lá bị hại là 80% Diện tích bị hại lá trắng cây lúa như bị cháy ảnh hưởng đến năng suất cây trồng (Hồ Khắc Tín, 1982) [37]

Thành trùng trưởng thành đẻ trứng trên mặt lá gần gân chính, sâu non mới nở rất linh họat, nhanh nhẹn ăn lớp mô của lá Sâu bò khắp trên lá, thân,

sâu chui vào lá nõn, mặt trong bẹ lá hoặc trên mặt lá bao ăn thịt lá Sau một thời gian, sâu nhả tơ kéo hai mép khoảng giữa lá lúa dệt thành bao, ống ở trong đó gây hại có thể phá hoại suốt ngày đêm Việc phòng trừ sâu cuốn lá là rất khó khăn vì chúng có số lượng lớn, vòng đời ngắn Vì thế các nhà khoa học nông nghiệp đã quan tâm chọn tạo giống chống chịu sâu cuốn lá là cần thiết Chọn tạo các giống có khả năng ít mẫn cảm với sâu cuốn lá là tốt nhất, ngăn cản sự phát triển, xâm nhập hay tồn tại của chúng Chọn tạo những giống

có bộ lá đứng, cứng, dày và nhỏ là những giống ít mẫn cảm với sâu cuốn lá Trồng những giống thích hợp về nông học có tính chống sâu một cách tự nhiên bây giờ trở thành nhân tố cơ bản của các chương trình phòng trừ tổng hợp dịch hại lúa (Hà Quang Hùng, 1998) [17]

2.3 Các chỉ tiêu về chất lượng và đặc điểm Di truyền

Gạo là lương thực quan trọng trong bữa ăn hàng ngày của nhiều dân tộc trên thế giới, tại châu á gạo là nguồn cung cấp calori chủ yếu, đóng góp 56,2% năng lượng, 42,9% protein hàng ngày (IRRI, 1984) [58] Nó đặc biệt quan trọng đối với những người nghèo, khi mà cung cấp tới 70% năng lượng

và protein thông qua bữa ăn hàng ngày (IRRI, 1991) [59] Để tạo ra những giống lúa có chất lượng cao trước tiên phải nghiên cứu các chỉ tiêu chất lượng gạo:

- Chỉ tiêu chất lượng gạo bao gồm: màu sắc vỏ, kích thước hạt, hình dạng hạt, độ đồng đều của hạt, tỷ lệ gạo xay, gạo xát, gạo nguyên, độ bạc bụng, chất lượng thử nếm và gia công trong chế biến

- Tại các cuộc hội thảo của các nhà di truyền- chọn giống cũng như của các nhà hóa sinh và hóa học của các nước trồng lúa trên hành tinh chúng ta đã

được tổ chức vào tháng 10/1987 ở Viện lúa quốc tế IRRI, người ta đã phân chia chất lượng gạo thành 4 nhóm:

- Chất lượng xay xát (Milling quality)

- Chất lượng thương phẩm (Market quality)

- Chất lượng nấu nướng và ăn uống (Cooking and eating quality)

- Chất lượng dinh dưỡng (Nutrient quality)

2.3.1 Chất lượng thương trường

* Đây là tiêu chuẩn dùng để mua bán, trao đổi trong nước và quốc tế Các chỉ tiêu chất lượng thương trường căn cứ vào: hình dạng, chiều dài, chiều rộng, độ trong, độ bóng, độ bạc bụng, màu sắc hạt (Juliono,1985 Rice Chemistry and technology, 2nd ed, An Assoc Cereal Chemical, St Part, MN, P.774)

* Đây là chỉ tiêu có ý nghĩa quyết định trong việc sản xuất hàng hóa của lúa gao, chất lượng này được thể hiện ở các chỉ tiêu cơ lý sau:

- Tỷ lệ gạo nguyên (Wale Kernel) hạt gạo còn nguyên vẹn, hình dạng tự nhiên theo khối lượng gạo xát Lê Doãn Diên và cộng sự (1984) [4]

- Tỷ lệ hạt trắng trong: tỷ lệ gạo nguyên (Trừ gạo nếp) Sau khi loại bỏ các hạt vàng (Yellow Kernel), hạt đỏ (Red Kernel), hạt hư hỏng (Head damaged Kernel)

Chất lượng của các mẫu gạo thương phẩm thường được đánh giá căn cứ vào hàm lượng ẩm, độ sạch, không có trấu, rơm rạ và các loại hạt khác cũng như căn cứ vào màu sắc và độ đồng đều Khi các nhà sản xuất lúa gạo đem thóc đi bán, tất cả các chỉ tiêu này đều phải được xem xét đánh giá các mẫu thóc sau đó phải chịu các thử nghiệm xay xát và nấu nướng Do đó kích thước hạt, hình dạng hạt, màu sắc hạt, độ láng bóng, độ trong và độ đồng đều của hạt rất quan trọng cần xem xét trước khi đánh giá độ tăng trọng của hạt gạo

Phương pháp đánh giá độ tăng trọng của hạt gạo được đánh giá bằng mắt hoặc kính hiển vi Theo Lê Doãn Diên (1990) [3] về kích thước và hình dạng hạt gạo cho rằng: tùy theo đặc tính của giống mà hạt gạo có kích thước

và khối lượng khác nhau

Bollich (1957) [52] cho rằng: chiều dài hạt gạo do hai gen kiểm tra Một số ý kiến khác lại cho rằng tính trạng này do nhiều gen kiểm tra và kích

thước, khối lượng hạt di truyền đa gen

Hình dạng hạt là kết quả của mối quan hệ giữa chiều dài, chiều rộng và

độ dày hạt gạo Những đặc điểm này là thuộc tính của giống và được di truyền trung gian giữa bố và mẹ (Virmani S S, 1994) [68]

Sở thích của người tiêu dùng khác nhau khá rõ giữa các vùng, các nước cho nên tiêu chuẩn đánh giá chiều dài và hình dạng hạt thay đổi giữa các quốc gia và dân tộc Nhóm dân cư ở vùng trồng lúa Japonica hạt dài trung bình, các nước châu á rất thích hạt gạo dài hay rất dài như Thái Lan, Hồng Kông và một số nước châu Mỹ Những vùng trồng lúa cạn như vùng miền núi phía Bắc, Tây Nguyên Việt Nam, người tiêu dùng thích hạt gạo to bầu

2.3.2 Chất lượng xay xát

Chất lượng xay xát được xem ở hai chỉ tiêu chủ yếu:

+ Tỷ lệ gạo lật và tỷ lệ gạo xát tính theo (%) trọng lượng của thóc

+ Tỷ lệ gạo nguyên tính theo (%) trọng lượng gạo xát

Theo Lê Doãn Diên (1990) [3] cho rằng xay xát thóc là quá trình loại

bỏ trấu, phôi và vỏ cám, khi loại bỏ các bộ phận này hàm lượng xellulose và lipit sẽ bị giảm xuống rõ rệt Khi loại bỏ vỏ trấu giầu xellulose ở ngoài sẽ làm tăng tỷ lệ tiêu hóa, còn khi giảm hàm lượng lipit sẽ làm tăng khả năng bảo quản gạo Loại bỏ phôi và vỏ cám cũng sẽ dẫn đến việc làm giảm hàm lượng protein, cách làm giảm được sự mất mát nhiều chất dinh dưỡng do xay xát bằng kỹ thuật xử lý thủy nhiệt, ngâm vớt thóc, hấp phơi khô rồi mới xát

Khi thu hoạch lúa, phải xác định đúng thời điểm chín sinh lý thì mới đạt

được tỷ lệ gạo nguyên cao Theo Bangwack những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp tích lũy chất khô ở hạt trong giai đoạn hạt vào chắc, làm mẩy cũng làm ảnh hưởng đến độ chặt, độ nén của hạt tinh bột và sẽ gây ra bạc bụng Theo ông, thời điểm thu hoạch để đạt tỷ lệ gạo xát nguyên cao nhất là thu hoạch vào ngày thứ 33- 36 kể từ ngày hạt phơi màu

Thóc có chất lượng xay xát tốt là thóc sau khi xát cho tỷ lệ tổng số gạo

và gạo nguyên cao

Cám thường được dùng ép dầu hoặc làm thức ăn cho gia súc Tấm cũng

được dùng làm thức ăn cho gia súc, chỉ có gạo con người sử dụng ăn Vì vậy

mà chất lượng xay xát là một yếu tố quan trọng nhằm đánh giá chất lượng giống

Màu sắc của gạo do lớp cám quyết định, thường có màu vàng đến đỏ sẫm, màu sắc của nội nhũ cũng phản ánh tính chất của gạo Gạo trong thường thơm ngon hơn gạo đục Độ trong của gạo có ảnh hưởng đến tính chất công nghệ của gạo Khi xay xát độ trong của gạo tăng thì tỷ lệ gạo nguyên sẽ tăng

Sự phân bố vết đục trong hạt gạo cũng có ảnh hưởng đến công nghệ xay xát,

có lợi nhất là khi có vết đục nằm về một bên Những giống có vết đục ở tâm nội nhũ thì khi xay xát hay bị vỡ nát

Hiện tượng trắng bạc bụng của gạo được quyết định bởi yếu tố giống và ngoại cảnh Như vây sự trắng bạc bụng ở gạo là do yếu tố vật lý hơn là yếu tố hóa học Sự trắng bạc bụng là do thiếu sự gói chặt của hạt tinh bột và protein

ở phần trắng bạc ở phần này hạt tinh bột dạng phức và dạng đơn sắp xếp không trật tự như ở phần trong Khi sấy khô ở phần này sẽ mất cấu trúc tinh thể gen, môi trường này trở nên dị thể đối với ánh sáng Phần đục thường mềm, rất rễ hút ẩm nhưng khi sấy chóng khô hơn phần trong, khi xát gạo trắng bạc hay bị nát Còn hiện tượng đục ở gạo nếp lại là do nguyên nhân khác, đó là do việc không có mặt của các phân tử Amylose ở lúa nếp đã làm cho hạt tinh bột còn có khe hở rộng do đó mất tính độc nhất của cấu trúc hạt tinh bột

Theo Radoeova và Staikhova (1962) [66] cho rằng tính trạng bạc bụng

do di truyền quyết định, nhưng mức độ di truyền ổn định qua các thế hệ có chịu sự chi phối của điều kiện ngoại cảnh Có một số giống không bị bạc bụng trong mọi điều kiện như IR22, số giống khác lại bạc bụng trong mọi điều kiện như IR8, còn một số giống khác biểu hiện trung gian

2.4 Nghiên cứu di truyền mùi thơm, độ dẻo, hàm lượng amylose

2.4.1 Di truyền mùi thơm

Một số người châu á rất ưa chuộng tính thơm của cơm Đây là một tính trạng chất lượng, nó dễ bị mất sau một thời gian bảo quản trong kho Tính thơm do các hợp chất hoá học tạo nên như este, xeton, aldehyt (Lê Doãn Diên, 1990) [3], [4]

Đi sâu nghiên cứu di truyền tính thơm của lúa gạo, có rất nhiều ý kiến khác nhau Trần Đình Long, Hoàng Văn Phần (1996) quan sát thấy tính thơm

được kiểm tra do một cặp gen lặn hoạt động ở cả lá và hạt Còn Tomas và Nanda (1983) lại cho rằng: “Tính thơm được kiểm tra do 2 hoặc 3 gen bổ sung” Trong khi đó B.Hoff (1986) cho biết tính thơm do một gen lặn kiểm soát Khi nghiên cứu tính thơm của lúa gạo trên một số giống lúa đặc sản địa phương và dòng khao Dawk Mali 105 (Thái Lan), Đỗ Khắc Trình (1994) [42]

đã xác nhận tính trạng thơm do 2 hoặc 3 gen kiểm tra

Hương thơm và chất lượng nấu nướng chịu ảnh hưởng của yếu tố môi trường Nó dễ bị mất đi khi yếu tố môi trường thay đổi Giống lúa Basmati

370 là giống thơm, chất lượng gạo ngon khi gieo trồng ở các điều kiện đất đai

và môi trường khác nhau cho kết quả khác nhau tại địa điểm Daska (ấn Độ) hạt có mùi thơm và chất lượng nấu nướng cao nhất khi gieo trồng tại Multa hạt mất hẳn mùi thơm

2.4.2 Di truyền độ dẻo của lúa gạo

Ngoài tính trạng thon dài, trong suốt, tỷ lệ gạo nguyên cao thì chất lượng nấu nướng và ăn uống cũng rất cần thiết trên thương trường Chất lượng nấu nướng và ăn uống được đánh giá qua các chỉ tiêu sau: độ mềm dẻo, độ chín, độ bóng, độ rời, mức độ khô lại khi để nguội, mùi thơm, vị đậm, chất lượng nấu nướng và ăn uống phản ánh thị hiếu người tiêu dùng ở các khu vực (Viện Công nghệ sau thu hoạch, 1998) [50]

Sản phẩm chính của lúa gạo là cơm, tính ngon miệng của cơm quyết

định do yếu tố vật lý là độ dẻo, độ mềm của cơm và yếu tố hoá học là mùi thơm (Nguyễn Văn Hiển, 1992) [11]

Khi nghiên cứu chất lượng gạo của một số giống lúa địa phương và nhập nội ở miền Bắc Việt Nam, Nguyễn Văn Hiển (1992) [11] cho rằng nhóm giống lúa nhập nội có hàm lượng tinh bột cao nhất và thống nhất là nhóm lúa dự Các giống lúa nhập nội, phần lớn có hàm lượng amylose từ trung bình đến cao, nhiệt

độ hóa hồ cao, thuộc nhóm cơm 1 và 2, các nhóm lúa đặc sản thường ở nhóm cơm 3 và 4 Gieo cấy ở vụ mùa cho chất lượng gạo ngon cơm hơn gieo cấy ở vụ chiêm xuân Độ nở và khả năng hút nước tăng theo chiều của hàm lượng amylose

Việc xác định hàm lượng amylose và nhiệt độ hóa hồ cũng như mối liên quan đến hai yếu tố này là biện pháp gián tiếp chủ yếu trong chương trình chọn giống lúa nhằm kiến tạo các giống lúa có chất lượng nấu nướng tốt Mặc

dù các đặc tính của tinh bột gạo và những biến đổi của nó trong thời gian nấu cơm đều là những yếu tố quan trọng chủ yếu trong việc xác định các đặc tính của cơm

- Nhiệt độ hóa hồ: nhiệt độ nấu cơm được xác định bởi nhiệt độ hóa hồ, một tính chất vật lý của tinh bột là khoảng nhiệt độ trong đó hạt tinh bột bắt

đầu nở trương phồng thuận nghịch ở trong nước nóng Nhiệt độ hóa hồ của gạo từ 55- 790C các điều kiện môi trường như nhiệt độ trong quá trình chín của bông lúa cũng có ảnh hưởng đối với nhiệt độ hóa hồ

Dựa vào nhiệt độ hóa hồ người ta đã phân chia giống thành ba loại: giống

có nhiệt độ hóa hồ thấp 55- 690C, trung bình từ 70- 740C, cao từ 75- 790C

2.4.4 Hàm lượng amylose

Hàm lượng amylose có tương quan chặt chẽ với đặc điểm nông sinh học của giống lúa như chiều cao cây, chiều dài bông, khối lượng 1000 hạt Hàm lượng amyloza thấp có tỷ lệ gạo gẫy tăng, độ nở thấp, độ chín và độ dẻo cao Những giống lúa có tỷ lệ dài trên rộng cao thì hàm lượng amyloza 20% và gạo gẫy cao (Vũ Văn Liết và cộng sự, 1995) [21]

Đi sâu nghiên cứu về tính di truyền hàm lượng amyloza chưa có kết quả chính xác Theo Jennings và cộng sự (1979) [62] cho rằng: “do một cặp gen

điều khiển và hàm lượng amyloza là trội hoàn toàn so với hàm lượng amyloza trung bình và thấp” Hàm lượng amyloza thấp và trung bình được điều khiển bởi gen đơn tác động chính và một số gen nhỏ cũng tác động tính trạng này Do vậy, muốn con lai có hàm lượng amylose trung bình thì một trong hai bố mẹ phải có hàm lượng amylose trung bình (Jennings và cộng sự, 1979) [62]

Theo B Somrith cho rằng: hàm lượng amylose là một yếu tố quan trọng

ảnh hưởng đến chất lượng nấu nướng và ăn uống Gạo của giống lúa được phân loại theo hàm lượng amylose như sau:

- Phân loại chất lượng cơm theo hàm lượng amylose; loại gạo dính từ 0-2% có chất lượng cơm rất dẻo, loại có hàm lượng amylose thấp nhỏ hơn 19% chất lượng cơm mềm và dẻo, loại có hàm lượng amylose trung bình từ 20-25% chất lượng cơm mềm và loại có hàm lượng amylose cao từ 25- 33% chất lượng cơm khô và cứng

2.5 Nghiên cứu về hình thái giải phẫu và đặc điểm di truyền

Cây lúa là một trong những loài thực vật sớm được các nhà khoa học nông nghiệp quan tâm và nghiên cứu, đã có nhiều thành tựu khoa học được

đưa vào ứng dụng trong sản xuất lúa Theo Kadava (1910) đã xác định được lúa trồng Oryzasatival là một loài lưỡng bội, có số lượng nhiễm sắc thể đơn bội n =12 và lưỡng bội 2n = 24, có 8 loài lúa dại có nhiễm sắc thể 2n = 48

Những năm gần đây các nhà khoa học nông nghiệp quan tâm đến những tính trạng quan trọng của cây lúa như: hình thái cây, chiều cao cây, tính chống chịu, yếu tố cấu thành năng suất, chất lượng gạo đáp ứng nhu cầu xuất khẩu

2.5.1 Thời gian sinh trưởng

Thời gian sinh trưởng của cây lúa tính từ nẩy mầm cho đến khi chín, dao động từ 90- 180 ngày, tùy vào từng giống và điều kiện ngoại cảnh Thời gian sinh trưởng của cây lúa còn phụ thuộc vào thời vụ gieo cấy có điều kiện

ngoại cảnh khác nhau ở Miền Bắc do thời tiết biến động trong năm, nhất là

nhiệt độ nên thời gian sinh trưởng cũng thay đổi theo thời vụ cấy Nắm được quy luật thay đổi thời gian sinh trưởng của cây lúa là cơ sở để xác định thời vụ gieo cấy, cơ cấu giống, luân canh tăng vụ ở các vùng trồng lúa khác nhau

Thời gian sinh trưởng của cây lúa do nhiều gen điều khiển nên di truyền

số lượng được biểu hiện rất rõ khi nghiên cứu phổ phân ly ở F2 của con lai giữa giống có thời gian sinh trưởng ngắn với giống có thời gian sinh trưởng dài Trong quần thể F2 có nhiều cá thể sinh trưởng ngắn hơn và dài hơn hẳn

bố mẹ (Nguyễn Hồng Minh, 1999) [26]

2.5.2 Chiều cao cây lúa

Chiều cao cây là một chỉ tiêu hình thái liên quan đến nhiều đặc tính như: khả năng đẻ nhánh, chịu úng, chịu thâm canh, đặc biệt là tính chống đổ (Bùi Huy Đáp, 1999) [7] Theo Guliaeb và Gujop (1978) [54] xác định có 4 gen kiểm tra chiều cao cây Khi nghiên cứu các dạng lùn tự nhiên và đột biến,

ông nhận thấy có trường hợp tính lùn được kiểm tra bằng một cặp gen lặn, có trường hợp cả hai cặp và đa số trường hợp do 8 cặp gen lặn kiểm tra là d1, d2, d3, d4, d5, d6, d7, d8

Các nhà khoa học tại viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI, 1970) [55] khẳng định rằng: “Các giống lúa lùn có nguồn gốc từ Trung Quốc (Dee - geo - Wao - gen, I - geo - fze) chúng mang gen lùn, lặn nhưng không ảnh hưởng gì

đến chiều dài bông, rất có ý nghĩa trong chọn giống”

Theo Rutger và cộng sự (1985) [65] qua các nghiên cứu về cơ chế di truyền tính trạng chiều cao cây đã công bố danh sách khoảng 50 gen tham gia qui định tính trạng lùn của cây lúa (d- 1 đến d- 50), trong đó các gen d- 8, d-

11, và d- 14, d- 10, d- 15 và d- 16, d- 18h, d- 18k là alen với nhau Sự hoạt

động của phần lớn các gen này lại được kiểm soát bởi một gen lặn mà gen đó

có thể bị lấn át bởi gen trội D- 53 Các đột biến cực lùn phần lớn được kiểm tra bằng một gen đơn lặn, nhưng đột biến nửa lùn lại được qui định bởi một gen đơn trội không hoàn toàn

Theo Rutger và cộng sự (1985) [65] có 4 gen qui định tính nửa lùn là sd- 1, sd- 2, sd- 3, sd- 4, trong đó sd- 1 là alen với gen lùn của Dee - geo - Woo - gen, còn lại ba gen kia không alen với nhau Tuy nhiên trong thực tế rất khó phân biệt sự biểu hiện khác nhau của các loại gen d và sd

2.5.3 Khả năng sinh trưởng

Khả năng sinh trưởng mạnh sớm ở thời kỳ đầu của quá trình sinh trưởng

là một đặc tính có lợi, các giống lúa nào có khả năng này tốt sẽ tạo điều kiện cho quá trình quang hợp và tích lũy chất khô nhiều hơn, từ đó có năng suất cao hơn

Tính trạng này do nhiều gen kiểm tra và khó tổ hợp với gen kiểm tra tính chín sớm nhưng dễ dàng kết hợp với gen kiểm tra tính lùn và không phản ứng với quang chu kỳ (IRRI, 1972) [56]

2.5.4 Khả năng đẻ nhánh

Đẻ nhánh là chức năng sinh trưởng của cây lúa, đẻ nhánh hữu hiệu là một chỉ tiêu rất quan trọng, nó quyết định năng suất lúa trong quá trình sinh trưởng, nhánh lúa được hình thành từ các mắt ở lách lá của mỗi đốt trên thân chính hoặc mọc từ nhánh phụ khác trong thời kỳ đẻ nhánh Tuy nhiên, những giống lúa khác nhau, do phản ứng với điều kiện ngoại cảnh, có thời gian sinh trưởng khác nhau, thời gian đẻ nhánh cũng khác nhau

Theo Bùi Huy Đáp (1970) [6] khi nghiên cứu về đặc tính đẻ nhánh cho biết: “Nhánh không bao giờ phát triển khi lá tương đương với nó chưa phát triển xong Nhánh không phát triển nữa khi lá bị khô.”

Cũng nghiên cứu về vấn đề này Vũ Tuyên Hoàng, Luyện Hữu Chỉ và Trần Thị Nhàn (2000) [15] cho biết: “Những giống lúa đẻ sớm, tập trung sẽ trỗ dễ và cho năng suất cao hơn” Còn Đinh Văn Lữ (1978) [22] cho rằng: những giống lúa đẻ rải rác thì trỗ bông không tập trung, bông không đều, lúa chín không đều, không có lợi cho quá trình thu hoạch, dẫn đến giảm năng suất Ngoài ra, Yoshida (1979) [50] lại cho rằng đẻ nhánh sớm tập trung sẽ tạo tiền đề cho diện tích lá phát triển nhanh sớm, tăng tỷ lệ nhánh hữu hiệu Đẻ nhánh gọn cho phép tăng mật độ cấy mà không ảnh hưởng đến khả năng quang hợp của bộ lá dẫn đến năng suất cao

Qua theo dõi tổ hợp lai, Nguyễn Văn Hiển (2000) [12] nhận xét kiểu đẻ nhánh chụm là lặn, kiểu đẻ nhánh xoè là trội

Các nhà khoa học tại Viện nghiên cứu Lúa quốc tế (IRRI) [52], [56], [57] đều nhất trí cho rằng tính đẻ nhánh khoẻ di truyền số lượng, có hệ số di truyền thấp đến trung bình và chịu ảnh hưởng rõ rệt của điều kiện ngoại cảnh, phụ thuộc vào nhiều phương pháp bón phân, đặc biệt là phân đạm Một số nghiên cứu còn cho thấy nó còn phụ thuộc vào chế độ nước tưới

2.5.5 Bộ lá lúa và khả năng quang hợp

Bộ lá lúa là một đặc trưng hình thái giúp phân biệt các giống khác nhau,

đồng thời lá lúa là cơ quan thực hiện chức năng quang hợp

Theo Nguyễn Hữu Tề và cộng sự (1997) [32] cho rằng trong một phạm

vi nhất định có mối tương quan thuận giữa diện tích lá và lượng quang hợp

Hệ số diện tích lá phụ thuộc vào giống (hình dạng lá đứng hay lá rủ, mật độ cấy, lượng phân bón)

Nguyễn Văn Hiển (2000) [12] cho biết: lá đứng thẳng được kiểm tra bởi một gen lặn có hệ số di truyền cao, cặp gen này có tác dụng đa hiệu vừa gây nên thân ngắn, vừa làm cho bộ lá đứng cứng

Độ dài lá có quan hệ đa hiệu với gen xác định chiều cao cây, nhưng bị chi phối mạnh bởi điều kiện ngoại cảnh (IRRI, 1978) [56]

Độ dày lá, góc lá có quan hệ chặt chẽ với khả năng kháng sâu bệnh, khả năng quang hợp và ảnh hưởng đến năng suất lúa

Tính trạng lá đòng dài, đứng di truyền độc lập với gen lùn kiểm tra độ dài thân và độ dài các lá phía dưới (IRRI, 1984) [58]

2.5.6 Tính có râu ở hạt

Theo G.V Guliaeb, IU.L Gujop (1978) [54] tính có râu được kiểm tra bởi 3 gen trội là An_1 và An_3 khi cả 3 gen trội cùng hiện diện ở một giống thì râu ở hạt dài, trái lại nếu 3 gen đều ở dạng lặn thì hạt không có râu, khi có một hoặc hai gen trội thì mức độ dài của râu khác nhau rõ rệt Tính dễ rụng hạt được kiểm tra bởi một số gen trội di truyền độc lập với các tính trạng khác

Tính ngủ sinh lý của hạt đa gen Sự ngủ nghỉ kéo dài và ngủ từng phần

là trội so với không ngủ, tính ngủ có liên kết với tính phản ứng quang chu kỳ

và di truyền độc lập với các tính trạng chín sớm, kiểu cây, kiểu hạt và chất lượng hạt (Nguyễn Văn Hiển, 2000) [12]

2.5.7 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất

- Số bông trên đơn vị diện tích

- Số hạt trên bông

- Tỷ lệ hạt chắc

- Khối lượng 1000 hạt

Trong các yếu tố trên thì số bông có tính quyết định và hình thành sớm nhất, yếu tố này phụ thuộc nhiều vào mật độ cấy, khả năng đẻ nhánh, khả năng chịu đạm Các giống lúa mới thẳng cây, lá đứng, đẻ khoẻ, chịu đạm có thể cấy dày để tăng số bông trên đơn vị diện tích (Nguyễn Hữu Tề và cộng sự, 1997) [32]

Số hạt trên bông bằng hiệu số của số hoa phân hóa trừ đi số hoa thoái hoá Yếu tố này phụ thuộc nhiều vào đặc tính giống và điều kiện ngoại cảnh (Nguyễn Xuân Hiển và cộng sự, 1976) [13] Các giống lúa cải tiến hiện nay

đều có số hạt trên bông cao

Giống có tỷ lệ hạt chắc cao đều có số hạt trên bông cao Tỷ lệ hạt chắc

được quyết định ở thời kỳ trước và sau trổ bông Nếu ở thời kỳ này mà nhiệt

độ, ẩm độ không khí thấp quá hoặc cao quá làm cho hạt phấn mất sức nẩy mầm, hoặc vòi nhụy phát triển không hoàn toàn, tế bào mẹ hạt phấn bị ảnh hưởng xấu Do vậy, để có tỷ lệ hạt chắc cao cần phải bố trí thời vụ sao cho khi lúa làm đòng và trổ bông gặp điều kiện thời tiết thuận lợi (trích theo Nguyễn Trọng Khanh, 2002)[19]

Khối lượng 1000 hạt là yếu tố quan trọng cấu thành năng suất lúa, chủ yếu phụ thuộc vào giống mà ít chịu sự tác động của điều kiện ngoại cảnh Giai đoạn

từ khi lúa trổ bông cho đến chín sữa có ảnh hưởng rõ rệt đến khối lượng 1000 hạt, nếu trong giai đoạn này nhiệt độ thuận lợi cho quá trình vận chuyển chất khô vào hạt và bộ lá lúa, nhất là lá đòng còn xanh thì khối lượng 1000 hạt sẽ cao

Khi nghiên cứu về năng suất cá thể Vũ Tuyên Hoàng, Luyện Hữu Chỉ, Trần Thị Nhàn (2000) [15] cho rằng: giống lúa bông to, hạt to cho năng suất cao Vật liệu chọn giống có năng suất cá thể cao thường cho năng suất cao Còn Nguyễn Văn Hiển, Trần Thị Nhàn (1982) [10] khi nghiên cứu độ thoát cổ bông cho biết: những giống có bông trỗ thoát hoàn toàn thường cho tỷ lệ hạt chắc cao

Mối quan hệ giữa các yếu tố cấu thành năng suất thực chất là mối quan

hệ giữa cá thể và quần thể (E Mayer, 1978) [25] Mối quan hệ này có hai mặt: khi mật độ số bông tăng trong một phạm vi nào đó thì khối lượng hạt trên bông giảm ít nên năng suất cuối cùng tăng đó là quan hệ thống nhất Nhưng khi số bông tăng cao quá sẽ làm khối lượng hạt trên bông giảm nhiều, lúc đó năng suất sẽ giảm đó là quan hệ mâu thuẫn Vì thế cần phải điều tiết mối quan

hệ này sao cho tốt để có năng suất cuối cùng cao

Nguyễn Văn Hoan (1995) [14] cho biết: sự tương quan giữa năng suất

và số bông trên khóm ở mỗi giống lúa là khác nhau, giống lúa lùn có tương quan chặt (r = 0,85), nhóm lùn (r = 0,62) và nhóm cao cây (r = 0,54) Sự tương quan giữa năng suất và số hạt trên bông thì ngược lại, nhóm cao cây (r = 0,96) nhóm lùn (r = 0,66), nhóm bán lùn (r = 0,62) Còn sự tương quan giữa năng suất và chiều cao cây thì nhóm lùn là chặt nhất (r = 0,62), nhóm bán lùn (r = 0,49), nhóm cao cây (r = 0,37)

Theo Yosida (1979) [51] các giống lúa thấp cây, ngắn ngày là hướng chọn tạo giống lúa mới trên thế giới, do đó có những ưu điểm sau:

- Các giống chín sớm có tổng tích ôn nhỏ hơn

- Các giống thấp cây có chiều hướng đẻ nhánh nhiều hơn nên dẫn đến năng suất cao hơn

- Những giống này có phản ứng đạm cao, lá thẳng, ngắn, hẹp, dày, xanh

đậm, chịu thâm canh cao

- Giống có thân ngắn, cứng giúp cây lúa chống đổ

2.5.8 Các thời kỳ sinh trưởng và phát triển của cây lúa

Trong đời sống của cây lúa có thể chia ra hai thời kỳ sinh trưởng chủ yếu là: sinh trưởng dinh dưỡng và sinh trưởng sinh thực

-Thời kỳ sinh trưởng dinh dưỡng tính từ lúc gieo đến khi làm đòng Trong thời gian này cây lúa chủ yếu hình thành và phát triển các cơ quan dinh dưỡng như ra lá, phát triển rễ, đẻ nhánh

-Thời kỳ sinh trưởng sinh thực là thời kỳ phân hóa hình thành cơ quan sinh sản bắt đầu từ làm đòng cho đến khi thu hoạch Bao gồm các quá trình làm đòng, trổ bông và hình thành hạt Quá trình làm đốt (phát triển thân) tuy

là sinh trưởng dinh dưỡng nhưng lại tiến hành song song với quá trình phân hóa đòng nên nó cũng nằm trong thời kỳ sinh trưởng sinh thực Thời kỳ sinh trưởng dinh dưỡng có ảnh hưởng trực tiếp đến việc hình thành số bông Còn thời kỳ sinh trưởng sinh thực quyết định đến việc hình thành số hạt trên bông,

tỷ lệ hạt chắc và trọng lượng 1000 hạt Có thể xem thời kỳ từ trổ đến chín là thời kỳ ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất

Thời kỳ sinh trưởng dinh dưỡng thường biến động mạnh nhất Thời kỳ làm đòng biến động từ 30- 40 ngày tùy theo giống ngắn hay dài ngày Thời kỳ chín biến động theo nhiệt độ khoảng 30 ngày vùng nhiệt đới và 65 ngày ở vùng lạnh

Sự khác nhau và biến động về thời lượng trong các thời kỳ sinh trưởng

là cơ sở để áp dụng các biện pháp kỹ thuật thâm canh nhằm tăng năng suất lúa (Nguyễn Hữu Tề và cộng sự, 1997) [32]

2.5.9 Hình thái cây lúa

Rễ:

Rễ lúa thuộc loại rễ chùm, khi nẩy mầm: rễ ra đầu tiên là rễ mộng, rễ mầm hoặc rễ phôi, sau đó là rễ phụ

Rễ mộng: sinh ra trực tiếp từ rễ phôi, rễ ra đầu tiên chỉ có một cái

Rễ phụ: hình thành từ các mắt đốt gốc cây lúa, chủ yếu tạo nên bộ rễ lúa sau này Số lượng rễ mọc từ các mắt đốt tăng dần theo thời gian sinh trưởng và phụ thuộc vào kích thước, khả năng hoạt động của các lá tương ứng Những mắt đầu chỉ ra được khoảng 5 rễ, những mắt sau có thể đạt được từ 5-

20 rễ, tập hợp các rễ tạo thành bộ rễ chùm Bộ rễ lúa có từ 500 - 800 cái

• Dựa vào vị trí trên thân chia rễ lúa thành ba loại:

- Rễ cấp 1: mọc từ gốc thân cây lúa

- Rễ cấp 2: mọc từ rễ cấp 1

- Rễ cấp 3: (Rễ con hoặc lông tơ) mọc từ rẽ cấp 1 và cấp 2

• Dựa vào mầu sắc và khả năng hoạt động chia bộ rễ thành ba loại:

- Rễ trắng: rễ mới hình thành khả năng hút dinh dưỡng và nước

- Rễ vàng: khả năng hoạt động kém hơn rễ trắng

- Rễ đen: rễ già không có khả năng hút dinh dưỡng, chỉ hút nước

Bông:

Thuộc loại bông chùm: gồm trục bông, gié và hoa Trên bông có cuống

và trục bông Trên trục bông có nhiều mắt gié, tại các mắt có các gié cấp 1, trên gié cấp 1 có gié cấp II Hoa được đính trên các gié cấp 1, và gié cấp II

Hình thái của bông: có dạng chùm hay dạng xòe phụ thuộc vào đặc tính của giống

Hoa:

Hoa lúa gồm sáu phần: đế hoa, mày hoa, vỏ trấu, vẩy cá, nhị và nhụy

- Đế hoa: ở đầu cuống, ở đây có các tế bào tầng rời, tùy số lượng tế bào tầng rời nhiều hay ít quyết định dạng hạt

- Mày hoa: do hai lá bắc biến thành được gắn liền với vỏ trấu, có màng dưới và màng trên

- Vỏ trấu: có hai cái (vỏ trấu trong và vỏ trấu ngoài)

Vỏ trấu trong có ba gân, vỏ trấu ngoài có 5 gân, phía đầu vỏ trấu có mỏ nhọn, mỏ nhọn có thể kéo dài thành râu Các giống gần với loài dại thường có râu dài

- Vẩy cá: có kích thước nhỏ, nằm giữa bầu nhụy và vỏ trấu Vẩy cá có khả năng hút nước mạnh làm thể tích tăng nhanh giúp vỏ trấu mở ra, đóng vào

để tiến hành nở hoa, thụ phấn

- Nhị: có 6 cái mọc từ gốc bầu nhụy Mỗi nhị có vòi nhị và bao phấn, mỗi bao phấn gồm 4 ngăn, mỗi ngăn có từ 500- 1000 hạt phấn, hạt phấn có hình cầu nhỏ, khi chín có màu vàng sẫm

- Nhụy: nằm giữa hoa gồm: đầu nhụy, vòi nhụy và bầu nhụy Bầu nhụy hình bầu dục, bên trong có phôi châu Vòi nhụy phân thành hai nhánh, đây là con đường để ống phấn đi vào bầu nhụy tiến hành thụ thai Đầu nhụy phân thành nhiều nhánh nhỏ đây là nơi tiếp nhận hạt phấn để quá trình thụ phấn được tiến hành

Hạt thóc và hạt gạo:

Hạt thóc: thực chất là quả thóc, thuộc loại quả dĩnh Hình dáng, màu sắc hạt tùy thuộc vào các giống Cấu tạo hạt thóc gồm: mày, vỏ trấu và hạt gạo Cấu tạo của hạt gạo gồm: màng, nội nhũ và phôi

- Màng: là một lớp mỏng có màu hoặc không có màu tùy thuộc vào giống Màng và vỏ trấu làm nhiệm vụ bảo vệ hạt gạo khỏi bị ẩm và nấm bệnh xâm nhập

- Nội nhũ: chiếm phần lớn thể tích của hạt từ 80- 85% Đây là phần dự trữ chủ yếu, chứa tinh bột cung cấp chất dinh dưỡng cho quá trình nẩy mầm

- Phôi: phía dưới hạt gạo, phôi chiếm từ 8-12% thể tích hạt phôi Phôi là phần chủ yếu quyết định đặc tính di truyền của giống Trong phôi có ba phần:

rễ mầm, thân mầm và lá mầm (Nguyễn Thế Hùng và cộng sự, 2003).[18]

2.6 Nghiên cứu về chọn giống kiểu cây mới

Những năm gần đây các nhà khoa học đã tập trung nghiên cứu và đưa ra mô hình kiểu cây mới Dưới đây là các đặc điểm hình thái của mô hình kiểu cây lúa mới (Lu B.R, Lorestto G.C, 1980) [60]

2.6.1 Khái niệm về kiểu cây mới

- Khả năng đẻ nhánh thấp (3- 4 với gieo vãi và 5-8 nhánh đối với cấy)

bằng 2 đến 3 lần giống IR72, một giống mới cho năng suất cao

Một số giống có năng suất cao hơn IR72 khoảng 20% Trong khi đó tỷ

lệ hạt chắc và khối lượng 1000 hạt không đổi Khả năng quang hợp cao hơn IR72 từ 10- 15% Có bộ lá đứng hơn, dày hơn, xanh hơn, có nhiều lá công năng hơn IR72, lá đòng dài hơn giống IR72, điều này rất quan trọng cho quá trình tích lũy chất khô vào hạt

- Thân dày, chống đổ tốt hơn và cứng hơn IR72

- Thời gian sinh trưởng 115 đến 120 ngày

2.6.2 Kiểu cây và đặc điểm của nó ở các hệ sinh thái khác nhau

2.6.2.1 Kiểu cây ở vùng đất trũng

- Lá xanh đậm, đứng hoặc rũ vừa phải

- Thời gian sinh trưởng 120 đến 150 ngày

- Lá trên cứng, lá dưới rũ xuống vừa phải

- Cao 130 cm rễ dày, ăn sâu