đánh giá một số dòng khang dân 18 cải tiến có tiềm năng năng suất cao tại ý yên – nam định

Từ năm 2011, các nhà nghiên cứu Học viện Nông nghiệp Việt Nam và Dự án JICA –VNUA đã tiến hành nghiên cứu áp dụng những công nghệ tiên tiến sẵn có trên thế giới để cải thiện các dòng, gi

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

ĐỖ THANH HUYỀN

ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ DÒNG KHANG DÂN 18 CẢI TIẾN

CÓ TIỀM NĂNG NĂNG SUẤT CAO TẠI Ý YÊN – NAM ĐỊNH

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào khác

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cảm

ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc Nếu có gì sai sót tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

Hà Nội, ngày tháng năm 2016

Tác giả luận văn

Đỗ Thanh Huyền

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi luôn nhận được sự giúp đỡ về nhiều mặt của các cấp lãnh đạo, các tập thể và cá nhân trong và ngoài ngành nông nghiệp Tôi xin ghi nhận và bày tỏ lòng biết ơn tới những tập thể, cá nhân đã dành cho tôi sự giúp đỡ quý báu đó

Trước tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và kính trọng sự giúp đỡ nhiệt tình của Thầy giáo – PGS TS Phạm Văn Cường là người trực tiếp hướng dẫn và giúp

đỡ tôi về mọi mặt để tôi có thể hoàn thành đề tài này

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô trong khoa Nông học, các thầy cô trong Viện đào tạo Sau đại học – Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã nhiệt tình giảng dạy

và tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu

Tôi xin cảm ơn sự giúp đỡ của Ủy ban nhân dân xã Yên Lợi, huyện Ý Yên, tỉnh Nam Định đã tạo điều kiện giúp tôi thực hiện đề tài này

Cảm ơn sự cổ vũ, động viên và giúp đỡ của gia đình, người thân, bạn bè trong quá trình học tập và thực hiện luận văn này

Hà Nội, ngày tháng năm 2016

Tác giả luận văn

Đỗ Thanh Huyền

iii

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục viết tắt v

Danh mục các bảng vi

Danh mục các hình và đồ thị viii

Trích yếu luận văn ix

Thesis abstract x

Phần 1 Mở đầu 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích và yêu cầu của đề tài 2

1.2.1 Mục đích 2

1.2.2 Yêu cầu 3

Phần 2 Tổng quan tài liệu 4

2.1 Tình hình nghiên cứu chọn tạo và sản xuất lúa trên thế giới 4

2.1.1 Tình hình nghiên cứu chọn tạo lúa trên thế giới 4

2.1.2 Tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới 7

2.2 Một số nghiên cứu chọn tạo và sản xuất lúa gạo ở việt nam 11

2.2.1 Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống lúa ở Việt Nam 11

2.2.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ lúa gạo ở Việt Nam 15

2.2.3 Tình hình sản xuất lúa gạo ở Nam Định 17

2.2.4 Điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội của huyện Ý Yên tỉnh Nam Định 19

2.3 Những tính trạng liên quan đến năng suất cây lúa 21

2.4 Nghiên cứu mối quan hệ giữa năng suất và các yếu tố liên quan 24

2.4.1 Chất khô tích lũy và năng suất lúa 24

2.4.2 Nghiên cứu về cấu trúc dạng cây và mô hình cây lúa năng suất cao 25

2.4.3 Một số nghiên cứu liên quan đến tính trạng chuyển gen làm tăng số hạt/ bông (Gn1) và gen làm tăng thêm số gié/bông (WFP1) 26

Phần 3 Nội dung, vật liệu và phương pháp nghiên cứu 30

3.1 Nội dung, vật liệu nghiên cứu 30

3.1.1 Địa điểm và thời gian nghiên cứu: 30

3.1.2 Vật liệu nghiên cứu: 30

3.1.3 Nội dung nghiên cứu 30

3.2 Phương pháp nghiên cứu 31

3.2.1 Điều kiện thí nghiệm: 31

3.2.2 Bố trí thí nghiệm: 31

3.2.3 Quy trình thí nghiệm 32

3.2.4 Các chỉ tiêu và phương pháp theo dõi: 33

3.2.5 Phân tích và xử lý số liệu 36

Phần 4 Kết quả nghiên cứu và thảo luận 37

4.1 Tình hình sinh trưởng, phát triển của các dòng, giống thí nghiệm 37

4.1.1 Một số đặc điểm sinh trưởng trong giai đoạn mạ của các dòng, giống tham gia thí nghiệm năm 2015 tại Ý Yên, Nam Định 37

4.1.2 Thời gian sinh trưởng của các dòng, giống thí nghiệm năm 2015 tại Ý Yên, Nam Định 40

4.1.3 Động thái ra lá của các dòng, giống lúa thí nghiệm năm 2015 44

4.1.4 Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các dòng, giống lúa thí nghiệm 46

4.1.5 Động thái đẻ nhánh của các dòng, giống lúa thí nghiệm 51

4.1.6 Chỉ số diện tích lá các dòng lúa thí nghiệm qua các thời kỳ sinh trưởng 54

4.1.7 Khả năng tích lũy chất khô của các giống tham gia thí nghiệm 56

4.1.8 Hiệu suất quang hợp thuần của các dòng, giống lúa thí nghiệm 59

4.1.10 Lá đòng và hàm lượng đạm của lá đòng 61

4.2 Tình hình sâu bệnh hại của các dòng, giống thí nghiệm 63

4.3 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng, giống luá thí nghiệm 65

4.3.1 Một số đặc điểm về cấu trúc bông 65

4.3.2 Một số yếu tố cấu thành năng suất và năng suất 67

4.3.3 Mối tương quan giữa năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất 72

4.4 Một số chỉ tiêu chất lượng của các dòng, giống thí nghiệm 77

4.4.1 Chất lượng gạo của các dòng, giống lúa thí nghiệm 77

4.4.2 Chất lượng cơm của các dòng, giống tham thí nghiệm 80

Phần 5 Kết luận và đề nghị 81

5 1 Kết luận 81

5.2 Đề nghị 82

Tài liệu tham khảo 83

DANH MỤC VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt

BNN và PTNT Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

Nông nghiệp và lương thực Liên hợp quốc)

quan ở 161 RILs từ Pusa 1266 / Pusa Basmati 1 trong 3 năm 2005-

2006 27 Bảng 3.1 Nguồn gốc của các dòng, giống tham gia thí nghiệm năm 2015 tại Ý

Yên, Nam Định 30 Bảng 4.1 Một số đặc điểm giai đoạn mạ của các dòng, giống tham gia thí nghiệm

năm 2015, tại Ý Yên, Nam Định 39 Bảng 4.2 Thời gian sinh trưởng, phát triển của các dòng, giống lúa thí nghiệm

năm 2015, tại Ý Yên, Nam Định 41 Bảng 4.3 Động thái ra lá của các dòng, giống lúa thí nghiệm năm 2015 tại huyện

Ý Yên, tỉnh Nam Định 45 Bảng 4.4 Động thái tăng trưởng chiều cao của các dòng, giống lúa thí nghiệm vụ

xuân năm 2015, tại huyện Ý Yên, tỉnh Nam Định 48 Bảng 4.5 Động thái đẻ nhánh của các dòng, giống lúa thí nghiệm năm 2015 tại Ý

Yên, Nam Định 52 Bảng 4.6 Chỉ số diện tích lá (LAI) các dòng lúa thí nghiệm qua các giai đoạn sinh

trưởng ở vụ Xuân 2015 54 Bảng 4.7 Chất khô tích lũy ở các dòng, giống thí nghiệm qua các giai đoạn sinh

trưởng năm 2015, tại Ý Yên, Nam Định 57 Bảng 4.8 Hiệu suất quang hợp thuần của các dòng, giống thí nghiệm năm 2015 tại

Ý Yên, Nam Định 59 Bảng 4.9 Tốc độ tích lũy chất khô ở các dòng, giống thí nghiệm qua các giai đoạn

sinh trưởng năm 2015, tại Ý Yên, Nam Định 60 Bảng 4.10 Một số đặc điểm về lá đòng của các dòng, giống lúa thí nghiệm vụ

Xuân 2015 tại Ý Yên, Nam Định 62

Bảng 4.11 Tình hình sâu bệnh hại của các dòng, giống lúa tham gia thí nghiệm

năm 2015 64 Bảng 4.12 Một số đặc điểm về cấu trúc bông của các dòng giống thí nghiệm năm

2015 tại Ý Yên, Nam Định 67 Bảng 4.13 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống lúa thí

nghiệm năm 2015 68 Bảng 4.14 Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng gạo của các dòng, giống lúa tham

gia thí nghiệm 2015 81 Bảng 4.15 Chất lượng cơm của các giống lúa thí nghiệm vụ Xuân 2015 tại huyện

Ý Yên, Nam Định 80

viii

DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ

Hình 2.1 Sản lượng và diện tích thu hoạch lúa gạo toàn cầu 2006-2015 8

Đồ thị 4.1 Tốc độ ra lá của các dòng, giống lúa thí nghiệm năm 2015, tại huyện Ý

Yên, tỉnh Nam Định 46

Đồ thị 4.2 Động thái tăng trưởng chiều cao của các dòng, giống lúa thí nghiệm năm

2015, tại huyện Ý Yên, tỉnh Nam Định 49

Đồ thị 4.3 Tốc độ đẻ nhánh của các dòng, giống lúa thí nghiệm năm 2015 tại Ý

Yên, Nam Định 53

Đồ thị 4.4 Tương quan giữa chỉ số diện tích lá ở các giai đoạn với năng suất của

các dòng, giống lúa thí nghiệm vụ xuân và vụ mùa 2015 tại huyện Ý Yên, tỉnh Nam Định 73

Đồ thị 4.5 Tương quan giữa khối lượng chất khô tích lũy ở các giai đoạn với năng

suất của các dòng, giống lúa thí nghiệm vụ xuân và vụ mùa 2015 tại huyện Ý Yên, tỉnh Nam Định 74

Đồ thị 4.6 Tương quan giữa yếu tố cấu thành năng suất với năng suất thực thu của

các dòng, giống lúa thí nghiệm vụ xuân và vụ mùa năm 2015 tại Ý Yên, Nam Định 76

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN

Tên Tác giả: Đỗ Thanh Huyền

Tên Luận văn: “Đánh giá một số dòng Khang dân 18 cải tiến có tiềm năng năng suất cao tại Ý Yên – Nam Định”

Gn1 (Tăng số hạt/ bông) và gen WFP1 (tăng số gié cấp 1/bông) trên lúa qua đánh giá

khả năng sinh trưởng, phát triển liên quan đến năng suất của các dòng lúa Khang dân 18 cải tiến

Phương pháp nghiên cứu

Vật liệu thí nghiệm gồm hai dòng lúa cải tiến cùng nền di truyền là giống Khang

Dân 18 (KD18) nhưng mang gen Gn1 (grain number 1) (dòng D31, D32, D33) và gen WFP1 (wealthy farmer’s panicle 1) (dòng D34, D35, D36) Các dòng này được dự án

JICA-DCG, Học viện Nông nghiệp Việt Nam tạo ra bằng phương pháp lai lại giữa KD18 và ST-12 và chọn lọc bằng chỉ thị phân tử, thế hệ BC3F8 Giống đối chứng sử dụng là giống KD18 Tiến hành trong 2 vụ năm 2015

Kết quả chính và kết luận

Kết quả thí nghiệm cho thấy: Các dòng tham gia thí nghiệm sinh trưởng phát triển tốt, khả năng chống chịu sâu bệnh, năng suất cao Các dòng lúa KD 18 cải tiến có ngày ngắn hơn so với giống đối chứng ở thời điểm 3-5 ngày sau trỗ Các dòng lúa cải tiến có

thời gian sinh trưởng ngắn khả năng tích lũy cao hơn so với giống đối chứng Gen Gn1

và WFP1 đã biểu hiện làm tăng số hạt trên bông của dòng D31 (245,4 hạt/bông) và D36

(253,6 hạt/bông) (ở vụ Xuân) và ở vụ mùa là D31 (243,8 hạt/bông) và D36 (246,1 hạt/bông), trong khi giống đối chứng KD18 có 243,1 hạt/bông (vụ xuân) và 228,7 hạt/bông (vụ mùa)

Qua đánh giá với các dòng mang gen cải tiến Gn1 và WFP1 thì dòng D36 là dòng

có năng suất đạt cao nhất trong cả hai vụ (65,3 tạ/ha (vụ xuân) và 57,5 tạ/ha (vụ mùa) Điều này liên quan đến năng suất thực thu của các giống lúa KD 18 cải tiến giúp cho việc cải thiện năng suất của giống, cũng như rút ngắn được quá trình chọn tạo

THESIS ABSTRACT

Master candidate: Do Thanh Huyen

Thesis title: “Evaluation of some high yielding lines based on Khang Dan 18 in Y Yen

- Nam Dinh”

Major: Crop Science Code: 60.62.01.10

Educational organization: Vietnam National University of Agriculture(VNUA)

Research Objectives: The research named "Evaluation of some high yielding lines

based on Khang Dan 18 in Y Yen - Nam Dinh" Base on determining growth,

development and yiel Owr research focuses on evaluating briefly Line with Gn1 gene (increasing the number of grain/panicle) and gene WFP1 (increasing primany branch)

of the rice line of Khang Dan 18 improvements

Materials and Methods:

Material testing two rice lines improved the genetic background is similar Khang Dan 18 (KD18) but carry the gene GN1 (grain number 1) (line D31, D32, D33) and gene WFP1 (Wealthy farmer's panicle 1) (line D34, D35, D36) The lines are JICA- DCG, Vietnam National University of Agriculture produce from genetic background of KD18 by backcrossing method and ST-12 and MAS (Marker Assisted Selection),

BC3F8 generation Reference variety used is the same KD18 Was conducted in 2 crop

season of 2015

Main findings and conclusions:

The obtained results indicated that the improved lines test has good growth and development, pest resistance, high grain yield The result showed that the growth duration of all imporved lines were shorter 3-5 days than that of KD after flowering The accumulative grain yield of these imporved lines was higher than that of KD18

Gn1 and WFP1 played a role in increasing of spikelets per panicle in D31 (245.4

spikelets/panicle) and D36 (253.6 spikelets/panicle) (in spring) and at autumn season, the D31 (243.8 spikelets/panicle) and D36 (246.1 spikelets/panicle), whereas KD18

has 243.1 spikelets/panicle (in spring) and 228.7 spikelets/panicle (in autumn season)

Through evaluation, gene improved lines Gn1 and WFP1, the D36 line is the

yield was the highest in both cases 65.3 kg/ha (in spring season) and 57.5 kg/ha (in autumn season) This relates to the net yield of KD 18 improved rice varieties help to

improve the productivity of the same, as well as shorten the breeding scheme

PHẦN 1 MỞ ĐẦU

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Lúa (Oryza sativa L.) là một trong những cây trồng cung cấp nguồn lương

thực quan trọng nhất của loài người, với 40% dân số thế giới sử dụng lúa gạo làm thức ăn chính và có ảnh hưởng đến đời sống của ít nhất 65% dân số thế giới Theo dự báo của FAO (Food and Agriculture and Organization), thế giới đang có nguy cơ thiếu hụt lương thực do dân số tăng nhanh (khoảng hơn 9 tỷ người năm 2050), sức mua lương thực, thực phẩm tại nhiều nước tăng, biến đổi khí hậu toàn cầu khắc nghiệt diễn ra khô hạn, bão lụt và quá trình đô thị hóa làm giảm đất lúa, nhiều nước phải dành quỹ đất để trồng lúa nước, lúa chịu hạn và chịu ngập úng Chính vì vậy, an ninh lương thực là vấn đề cấp thiết hàng đầu của thế giới ở hiện tại và trong tương lai

Việt Nam là một nước nông nghiệp, sản xuất lúa gạo luôn là vấn đề quan trọng, liên quan trực tiếp đến an ninh lương thực và chiến lược phát triển kinh tế

- xã hội của đất nước Việt Nam có trên 70% dân số sống ở nông thôn, gắn liền với truyền thống và tập quán sản xuất lương thực, trong đó lúa gạo là chủ yếu, chiếm gần 90% tổng sản lượng lương thực Trong những năm gần đây, khi lương thực đã được đảm bảo thì câu hỏi lớn đặt ra đối với các cấp chính quyền và hộ nông dân là làm thế nào để sản xuất lúa gạo thành hàng hoá, tăng hệ số sử dụng đất, tăng hệ số kinh tế, thu nhập cho người sản xuất lúa

Trong những năm gần đây hàng loạt những giống lúa mới ra đời từ nhiều nguồn khác nhau có năng suất cao Trong đó, Khang dân 18 là giống lúa được trồng phổ biến ở nước ta từ lâu Giống này có khả năng thích ứng rộng với nhiều vùng miền và mùa vụ ở Việt Nam nói chung và Nam Định nói riêng Khang dân

18 là giống lúa được trồng phổ biến ở nước ta từ lâu nhưng năng suất chưa cao

Từ năm 2011, các nhà nghiên cứu Học viện Nông nghiệp Việt Nam và Dự

án JICA –VNUA đã tiến hành nghiên cứu áp dụng những công nghệ tiên tiến sẵn

có trên thế giới để cải thiện các dòng, giống lúa có năng suất như làm tăng số

hạt/bông (Gn1), làm thay đổi cấu trúc bông cho thêm số gié cấp I (WFP1), tính

chống chịu, và chất lượng cao Kiểu gen là yếu tố cấu thành năng suất cho mỗi giống lúa

Trong những năm qua, dự án đã chọn tạo được một số dòng Khang dân cải

tiến mang gen Gn1 và gen WFP1 Giống Khang dân 18 khi được lai chuyển gen

Gn1 làm tăng số hạt/bông và cũng như khi lai với gen WFP1 làm thay đổi cấu

trúc bông cho thêm số gié cấp I, đã làm năng suất của giống Khang dân tăng lên

đáng kể Các dòng Khang dân cải tiến này được coi là giống có tiềm năng năng suất cao, thời gian sinh trưởng ngắn, chống chịu trong điều kiện biến đổi khí hậu, phù hợp trên chân đất có độ phì, độ dinh dưỡng trung bình Được coi là dòng ưu

thế hơn so với các giống thuần hiện nay

Nam Định là vùng đất có nhiều điều kiện tự nhiên thuận lợi cho việc khai thác, sử dụng để phát triển kinh tế, đặc biệt là trong ngành nông nghiệp Trong những năm qua, chính quyền tỉnh Nam Định và huyện Ý Yên cũng đã có nhiều chính sách đổi mới phát triển kinh tế nhằm khai thác một cách hiệu quả nhất nguồn vốn tài nguyên sẵn có của tỉnh, của huyện Tuy nhiên năng suất lúa vẫn còn thấp chưa xứng với tiềm năng Nguyên nhân chính là do huyện chưa chọn được bộ giống thực sự phù hợp với điều kiện đất đai và khí hậu Thực hiện đề tài nhằm xác định được những giống lúa mới có năng suất cao, chất lượng tốt đưa vào sản xuất đại trà, góp phần làm tăng năng suất và sản lượng, đặc biệt là mở rộng diện tích lúa của huyện là hết sức cần thiết

Để góp phần nâng cao sản lượng lúa rất cần những dòng, giống lúa mới có tiềm năng năng suất cao, tính thích ứng rộng, khả năng chống chịu điều kiện bất thuận cao năng suất cao, phù hợp với điều kiện sinh thái để đưa vào cơ cấu giống lúa của các địa phương

Việc đánh giá và khảo nghiệm các tính trạng từ các dòng Khang Dân 18 cải tiến để có được các giống lúa ngắn ngày, năng suất cao là thực sự cần thiết và đáp ứng nhu cầu sản xuất nông nghiệp của địa phương Đồng thời góp phần cùng với các nhà khoa học tiếp tục chọn lọc, vùng sinh thái các dòng lúa triển vọng,

chúng tôi đã tiến hành đề tài: “Đánh giá một số dòng Khang dân 18 cải tiến có tiềm năng năng suất cao tại Ý Yên – Nam Định”

1.2 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI

1.2.1 Mục đích

Đánh giá cấu trúc bông để từ đó đánh giá sơ bộ biểu hiện của các dòng

mang gen Gn1 (Tăng số hạt/ bông) và gen WFP1 (tăng số gié cấp 1/bông) trên

lúa

Đánh giá được khả năng sinh trưởng, phát triển, năng suất và khả năng chống chịu của các dòng Khang dân 18 cải tiến và tuyển chọn một số dòng lúa Khang dân 18 cải tiến cho năng suất cao

1.2.2 Yêu cầu

- Đánh giá khả năng sinh trưởng phát triển, năng suất, chất lượng và khả năng chống chịu sâu bệnh, điều kiện ngoại cảnh bất thuận của các dòng lúa tham gia thí nghiệm trong vụ Xuân 2015 và vụ Mùa 2015

- Đánh giá tiềm năng năng suất của các dòng lúa tham gia thí nghiệm

- Tuyển chọn ra các dòng lúa có triển vọng, năng suất cao, phẩm chất tốt và phù hợp bổ sung vào cơ cấu giống lúa của địa phương

1.3 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN

1.3.1 Ý nghĩa khoa học

Chọn một số giống lúa năng suất cao, chống chịu với sâu bệnh và điều

kiện ngoại cảnh bất thuận, phù hợp với điều kiện sinh thái và trình độ canh tác của người nông dân địa phương

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn

Tuyển chọn một số giống lúa Khang dân 18 cải tiến có tiềm năng năng suất cao đưa vào cơ cấu của địa phương

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO VÀ SẢN XUẤT LÚA TRÊN THẾ GIỚI

2.1.1 Tình hình nghiên cứu chọn tạo lúa trên thế giới

Trong sản xuất nông nghiệp, giống đóng vai trò quan trọng trong việc tăng sản lượng và chất lượng cây trồng, nâng cao hiệu quả kinh tế, giảm chi phí sản xuất Đặc tính của giống (kiểu gen), yếu tố môi trường và kỹ thuật canh tác quyết định năng suất của giống Những sự thay đối về khí hậu, đất, nước ảnh hưởng rất lớn đến năng suất Có sự tương tác giữa kiểu gen và môi trường, kiểu gen tốt chỉ được biểu hiện trong một phạm vi nhất định của môi trường Vì vậy đánh giá tính

ổn định của và thích nghi của của giống với môi trường thường được sử dụng để đánh giá giống Hầu hết các nước trồng lúa trên thế giới đều quan tâm nghiên cứu về giống Viện nghiên cứu lúa quốc tế International Rice Research Institute (IRRI) đã có chương trình nghiên cứu lâu dài về chọn giống, tạo giống nhằm đưa

ra những giống có đặc trưng chính như: thời gian sinh trưởng, tính chống bệnh, sâu hại, năng suất, chất lượng gạo tốt…

Giống lúa mới được coi là giống lúa tốt thì phải có độ thuần cao, thể hiện đầy đủ các yếu tố di truyền của giống đó, khả năng chống chịu tốt các điều kiện ngoại cảnh bất lợi của từng vùng khí hậu, đồng thời chịu thâm canh, kháng sâu bệnh hại, năng suất cao, phẩm chất tốt và ổn định qua nhiều thế hệ

Hiện nay với kỹ thuật sinh học phát triển con người ngày càng can thiệp sâu hơn, thúc đẩy nhanh quá trình chọn tạo giống mới có lợi cho con người bằng phương pháp tạo giống như: lai hữu tính, xử lý đột biến đặc biệt là kỹ thuật di truyền đang đóng góp có hiệu quả vào việc cải tiến giống lúa Việc sử dụng các giống lúa ngắn ngày, đã cho phép làm nhiều vụ trong năm và cũng cho phép bố trí thời vụ gieo cấy trong vụ Đông Xuân muộn hơn nhằm né tránh lũ muộn và rét ở đầu vụ, đồng thời cũng là hướng tận dụng tốt nhất nguồn bức xạ mặt trời, nguồn nước , để tăng khả năng quang hợp thuần của ruộng lúa, tạo năng suất cao

Trong những năm qua phương hướng chọn tạo giống lúa cạn thay đổi tuỳ theo vùng sinh thái nhưng phương hướng chung có thể thay đổi như sau:

- Năng suất cao, ổn định

- Có nhiều dạng hình phong phú, thích nghi với từng điều kiện sinh thái cụ thể của vùng

- Chiều cao cây trung bình (110-130 cm), khả năng đẻ nhánh khá từ 3-4 dảnh/khóm lên dần tới 20 dảnh/khóm

- Thân cứng, chống đổ tốt

- Có đặc điểm về chất lượng hạt phong phú

- Chuyển từ dạng bông to sang dạng nhiều bông trong điều kiện sinh thái thuận lợi

- Mạ khoẻ, bộ rễ khoẻ, ăn sâu

- Tỷ lệ hạt lép thấp, hạt mẩy, đều, chín tập trung

- Phản ứng với quang chu kỳ ở các mức độ khác nhau

- Chịu hạn tốt, khả năng cạnh tranh được với cỏ dại

- Chống chịu được với bệnh đạo ôn, khô vằn, đốm nâu, bệnh biến màu hạt, chống sâu đục thân, rầy nâu

- Chịu được đất nhiều dinh dưỡng, thiếu lân, thừa nhôm hoặc đất chua (Gupta và Otoole, 1976)

Mục tiêu chung của các nhà chọn tạo giống lúa cạn ở vùng Đông Nam Á và IRRI như sau:

- Nâng cao năng suất bằng cách phát triển kiểu hình có chiều cao cây trung bình, đẻ nhánh khá để thay thế các giống lúa cổ truyền cao cây thân yếu

- Giữ được cơ chế chống hoặc chịu có liên quan đến ổn định năng suất, tính chống chịu hoặc chịu được với bệnh đạo ôn, chịu hạn, khả năng phục hồi đẻ nhánh sau mỗi đợt hạn

- Tạo ra được những giống có thời gian sinh trưởng khác nhau để thích hợp với các vùng sinh thái khác nhau

- Đặc tính nhạy cảm với quang chu kỳ có thể là một yêu cầu cho một số vùng như ở Đông Bắc Thái Lan

- Giữ được đặc tính nông học tốt: Bông dài, dinh dưỡng bông cao, hạt không hở vỏ, hàm lượng amylose thấp đến trung bình

- Giữ được hoặc nâng cao tính chống chịu với các yếu tố bất lợi của đất: thiếu lân, độc tố nhôm, mangan trong đất chua, mặn và thiếu kẽm, sắt trong đất kiềm

- Nâng cao tính chống chịu sâu bệnh

Dựa vào quan hệ giữa kiểu cây và năng suất, Jennings 1979 đã nhấn mạnh rằng, biện pháp chọn giống có thể tiến đến một kiểu cây cải tiến (nửa lùn) cho vùng nhiệt đới đó là những giống chín sớm, chống được bệnh bạc lá và đạo ôn,

- Chống được những nòi nấm bệnh đạo ôn đã được phát hiện

Kết quả nghiên cứu của Viện lúa Quốc tế cho thấy hiện tượng lốp đổ có ảnh hưởng rất lớn đên năng suất, có thể làm giảm đến 75% nếu lúa đổ trước chín 30 ngày hoặc sớm hơn Phần lớn năng suất bị giảm khi đổ sớm là do tỷ lệ hạt thui tăng lên Nên cần chọn tạo giống thích hợp, thấp cây, thân cứng, chống đổ là mục tiêu hàng đầu trong chiến lược cải tạo giống của Viên nghiên cứu lúa Quốc tế Mục đích của những nhà chọn tạo giống là tạo ra các giống lúa vừa có năng suất cao, vừa chống chịu được với sâu bệnh để đảm bảo hiệu quả kinh tế lớn (Nguyễn Xuân Hiển và cs., 1976)

Painter (1951) đã nghiên cứu trong việc chọn giống chống sâu, ông cho rằng tính chống chịu sâu hại của cây thường có cơ chế phức tạp nhưng có thể chia thành 3 dạng như sau:

- Không ưa thích: cây có những yếu tố làm sâu hại không thích đẻ trứng, ăn hoặc đến trú ẩn

- Không duy trì sự sống: cây chịu ảnh hưởng xấu đến sự sống, sinh trưởng

và sinh sản của sâu hại

- Chịu đựng: khả năng cây chủ bị thiệt hại ít khi có một quần thể sâu đông

đủ để gây ra thiệt hại nặng cho những cây chủ mẫn cảm (Nguyễn Văn Hiển và cs., 2000)

Trước năm 1960, ở Ấn Độ người ta đã có nhiều công trình nghiên cứu chọn tạo giống lúa Kết quả của những công trình đó đã đi tới những hướng chọn giống sau:

- Chọn giống có năng suất cao

- Chọn giống theo khả năng phản ứng mạnh với việc bón nhiều phân

- Chọn giống theo tính chín sớm

- Chọn giống chịu nước và chịu úng

- Chọn giống theo tính chống mặn và chống kiềm của đất

- Chọn giống theo tính chống hạn, chống đổ ngã

- Chọn giống lúa không rụng hạt

- Chọn giống lúa để chống lúa dại

- Chọn giống lúa theo tính chống bệnh (Nguyễn Xuân Hiển và cs., 1976)

2.1.2 Tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới

Lúa là một trong ba cây lương thực chủ yếu của nhiều quốc gia trên thế giới: lúa mì, lúa nước và ngô Nó đã đóng góp vai trò quan trọng trong nền sản xuất nông nghiệp Theo thống kê thì hiện nay trên thế giới có khoảng trên 100 quốc gia trồng và sản xuất lúa gạo trong đó tập trung nhiều ở các nước Châu Á, 85% sản lượng lúa trên thế giới phụ thuộc vào 8 nước ở Châu Á là Thái Lan, Việt Nam, Trung Quốc, Ấn Độ, Idonexia, Banglades, Myamar, Nhật Bản Mặc dù năng suất lúa của ở các nước châu Á còn thấp nhưng do diện tích sản xuất lớn nên châu Á vẫn là nguồn đóng góp rất quan trọng cho sản lượng lúa trên thế giới Như vậy có thể nói châu Á là vựa lúa quan trọng nhất thế giới (Bùi Chí Bửu, 2009)

Trong vài thập kỉ gần đây, tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới đã có sự chuyển biến rõ rệt So với những năm 70 diện tích trồng lúa là 134,390 triệu ha, sản lượng đạt 308,767 triệu tấn thì đến năm 1992 diện tích trồng lúa trên 148 triệu

ha chiếm hơn 10% diện tích canh tác toàn thế giới, cho sản lượng 520 triệu tấn

Từ năm 2000 trở đi diện tích trồng lúa trên thế giới có nhiều biến động và

có xu hướng giảm dần, đến năm 2005 còn ở mức 153,51 triệu ha, và năm 2010 là 151,10 triệu ha (FAO, 2010)

Năm 2013 năng suất lúa cao nhất đạt (44,8 tạ/ha), diện tích lúa tăng dần từ 2000-2007, năm 2000 diện tích là 154,1 triệu ha, năm 2007 diện tích là 155,8 triệu ha tăng 1,69 triệu ha so với năm 2000 Năng suất và sản lượng lúa ngày một cao, năm 2000 năng suất là (38,9 tạ/ha), năm 2013 năng suất đạt (44,8 tạ/ha) tăng 5,9 tạ/ha so với năm 2000

Theo Tổ chức Lương nông Quốc tế FAO sản lượng lúa thế giới trong giai đoạn từ năm 2005-2013, sản lượng lúa thế giới có xu hướng tăng dần nhưng chậm Không những chỉ tăng về diện tích (năm 2005 khoảng 155 triệu ha, năm

2013 khoảng 166 triệu ha) mà còn tăng về năng suất năm 2005 là 40,8 tạ/ha thì đến năm 2013 là 44,8 tạ./ha Từ đó dẫn đến tổng sản lượng tăng lên năm 2005 là xấp xỉ 633 triệu tấn, đến năm 2013 tổng sản lượng đã tăng lên đến 745 triệu tấn

Xét về tiêu dùng thì lúa được tiêu thụ nhiều nhất, chiếm 85% tổng sản lượng sản xuất ra, sau đó là lúa mỳ chiếm 60% và ngô chiếm 25% Nhu cầu gạo nhập khẩu của thị trường trên thế giới cũng tương đối khác nhau, Châu Âu, Châu

Mỹ thường có nhu cầu nhập khẩu gạo chất lượng cao, trong khi đó Châu Phi lại

có nhu cầu nhập khẩu gạo chất lượng trung bình hoặc thấp, đây được coi là thị trường nhập khẩu dễ tính nhất Trong những năm qua Indonexia là nước luôn có nhu cầu nhập khẩu gạo lớn nhất thế giới Năm 1998 do ảnh hưởng của cuộc khủng hoảng kinh tế , lượng gạo nhập khẩu của Indonexia lên tới 5,7 triệu tấn, Philippin, Malaysia, Nhật cũng là những quốc gia có nhu cầu nhập khẩu khá lớn Hiện nay lượng gạo trao đổi trên trên thị trường thế giới chiếm tỷ trọng thấp trong tổng cung (dưới 4%) và giá gạo chịu ảnh hưởng rất lớn lượng mua vào của một số nước nhập khẩu chính như Inđonexia, Philippin,…

Hình 2.1 Sản lượng và diện tích thu hoạch lúa gạo toàn cầu 2006-2015

Năm 2011, lượng gạo giao dịch thương mại trên thế giới lên 8% đạt con số

kỷ lục 34,5 triệu so với 31,5 triệu tấn năm 2010 Tất cả các nơi ngoại trừ Nam

Mỹ đều có nhu cầu mua gạo tăng như ở châu Á (Bangladesh, Trung Quốc và Indonesia) và châu Phi (Ai Cập, Ghana, Nigeria, Senegal) Những nuớc xuất khẩu tăng bao gồm Ấn Ðộ, Thái Lan; đạt kỷ lục có Argentina, Brazil và Việt Nam Trái lại xuất khẩu gạo của Trung Quốc, Ai Cập, Pakistan và Mỹ giảm, do giá gạo trong nuớc tăng cao hay do sản lượng thấp Sang năm 2012, giao dịch thương mại chỉ còn 34,3 triệu tấn, giảm 2,6%, do nhu cầu nhập khẩu gạo ở các nước châu Á giảm Mặt khác, các nuớc xuất khẩu dư thừa gạo cung ứng ra thế giới Những nước nhu cầu nhập gạo giảm là Bangladesh, Indonesia, Nepal,

Nigeria và Philippines Giá gạo cao trong nuớc đã hạn chế khả năng xuất khẩu của Thái Lan, nhưng nguồn cung thấp cũng gây trở ngại cho Argentina, Brazil, Miến Ðiện, Mỹ và Uruguay

Đến cuối năm 2011, dự trữ gạo đạt 140,8 triệu tấn so với 138 triệu tấn năm

2010, bằng 30% tổng sản lượng gạo thế giới Dự kiến sang năm 2012, dự trữ gạo

sẽ tăng thêm 8,4%, đạt 152,8 triệu tấn Những nước nhập khẩu gạo như Indonesia

và Philippines, dự trữ gạo là 4,8 và 3,0 triệu tấn

Trong năm 2012, Châu Á đạt được năng suất và sản lượng cao trong sản xuất lúa gạo tại các nước như Bangladesh, Trung Quốc, Ấn Ðộ, Myanmar, Pakistan, Philippines, Thái Lan và Việt Nam và cũng khả quan ở Indonesia, Malaysia và Sri Lanka Sản xuất lúa gạo cũng đang hồi phục ở một số nước của Châu Phi như Mali, Senegal và Nigeria Năm 2012, các nước Châu Mỹ La-tinh

và Caribbean sản lượng lúa gạo giảm 7% so với năm 2011 do hạn hán, giá lúa thấp, chi phí đầu vào tăng, đặc biệt là Argentina, Brazil và Uruguay Trong những năm tới, sản lượng lúa tiếp tục giảm ở châu Âu và Mỹ do chuyển sang trồng các loại cây trồng khác

Qua số liệu trên ta thấy tình hình sản xuất lúa trên thế giới ngày càng phát triển cả về diện tích, năng suất và sản lượng

Bảng 2.1 Tình hình sản xuất lúa gạo trên trên thế giới giai đoạn 2005-2014

Năm Diện tích (triệu ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lượng (triệu tấn)

triệu ha chiếm 18,2% Về năng suất và sản lượng lúa thì trong số các nước này Trung Quốc là nước có sản lượng lúa cao nhất đạt 206,5 triệu tấn chiếm 27,3% tổng sản lượng lúa gạo trên thế giới Việt Nam với năng suất 57,5 tạ/ha đạt đều cao hơn khá nhiều so với năng suất trung bình toàn thế giới Ấn Độ là nước có năng suất lúa thấp nhất trong số các nước này với năng suất lúa trung bình năm

2014 chỉ đạt 36,2 tạ/ha và thấp hơn so với năng suất trung bình toàn thế giới Tuy nhiên Ấn Độ là nước có sản lượng lúa gạo đứng thứ 2 toàn thế giới với sản lượng lúa gạo năm 2014 đạt 157,2 triệu tấn chiếm 21,4% tổng sản lượng lúa gạo toàn thế giới

Bảng 2.2 Tình hình sản xuất lúa gạo của 5 nước sản xuất lúa gạo lớn nhất

trên thế giới 2014 Nước Diện tích (triệu ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lượng (triệu tấn)

và Tanzania) được mùa Vùng Nam Mỹ và Caribbean sản xuất tăng khoảng 1%

do một số nước được mùa, như Argentina, Brazil, Cuba, Guyana và Paraguay; trong khi khí hậu không thuận hòa tại Colombia, Ecuador và Venezuela Tại Hoa

Kỳ, sản xuất lúa được phục hồi 16% so với 2013 Châu Âu sản xuất lúa gạo tăng 2,8% đến 4,1 triệu tấn lúa, phần lớn do phục hồi sản xuất tại Liên Bang Nga Sản

và Nigeria Trong khi mức tiêu thụ gạo cũng tăng bình quân 0,7% Tuy nhiên do tốc độ tăng dân số nhanh hơn nên hàng năm mức tiêu thụ gạo bình quân đầu người sẽ giảm khoảng 0,4% mỗi năm Ấn Độ và Trung Quốc vẫn sẽ là nước tiêu thụ gạo nhiều nhất và ước khoảng 50% lượng gạo tiêu thụ toàn thế giới Giá gạo thế giới sẽ tăng bình quân 0,3% mỗi năm và lượng gạo lưu thông trên thị trường thế giới cũng gia tăng trung bình 1,8%/năm Khoảng năm 2016, lượng gạo trao đổi toàn cầu sẽ đạt 33,4 triệu tấn Cùng với tăng năng suất và giảm mức tiêu thụ trên đầu người, Ấn Độ và Thái Lan sẽ là nước xuất khẩu gạo nhiều nhất thế giới Gạo xuất khẩu từ Pakistan sẽ giảm, trong khi Việt Nam sẽ ổn định vì mức tiêu thụ trong nước tăng nhanh hơn mức sản xuất (Nguyễn Ngọc Đệ, 2009)

Dân số thế giới hiện nay, trung bình tăng thêm 1 tỷ người sau 14 năm Diện tích cây trồng trên đầu người: 0,45 ha/năm (1966); 0,25 ha/năm (1998), và dự đoán còn 0,15 ha vào năm 2050 Mức độ gia tăng năng suất thấp: tăng 2,1%/năm trong thập niên 1980, và 1,0% trong thập niên 1990 Thách thức đặt ra cho nhân loại là diện tích nông nghiệp giảm (1,5 tỷ ha) vào năm 2050, nước tưới cho nông nghiệp giảm, nhưng phải tăng sản lượng lương thực gấp đôi (Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang, 2013)

Chính vì vậy, vấn đề đặt ra hiện nay đối với ngành sản xuất lúa gạo nói chung cũng như các nhà nghiên cứu nói riêng phải nâng cao hơn nữa năng suất, sản lượng đảm bảo an ninh lương thực

2.2 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO VÀ SẢN XUẤT LÚA GẠO Ở VIỆT NAM

2.2.1 Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống lúa ở Việt Nam

Trong số các giống lúa được tạo ra ở nước ta phần lớn là do lai tạo Giống lúa đầu tiên được lai tạo và đưa vào sản xuất là giống lúa ngắn ngày Nông nghiệp

1 đã đáp ứng yêu cầu tăng thêm 1 vụ lúa ở vùng đồng bằng và Trung du Bắc bộ trong những năm đầu thập niên 60

Giống lúa chiêm 424 (NN75-2) do Phan Hùng Diêu (1978) tạo ra là giống

có khả năng chịu chua, phèn đã thay thế các giống chiêm cũ ở nhiều nơi trên miền Bắc

Giống lúa VN10 là giống lúa xuân sớm có khả năng chịu chua, chịu rét cho năng suất khá ổn định, giống này đã tồn tại trong suốt 25 năm qua (Trần Như Nguyện, 1979) Giống CN4, 79-1 có thời gian sinh trưởng 87 - 90 ngày thích hợp cho phương thức gieo thẳng, đáp ứng yêu cầu tăng vụ (Nguyễn Hữu Nghĩa và cs., 1995)

Trong những năm gần đây, công tác nghiên cứu, chọn tạo, thử nghiệm và đưa vào sản xuất các giống lúa mới đã được đẩy mạnh ở các Viện nghiên cứu, các trường Đại học Nông nghiệp, các Trạm, Trại trong cả nước

Theo Nguyễn Thị Lang, Viện Lúa đồng bằng sông Cửu Long đã nghiên cứu chọn tạo giống lúa xuất khẩu cho đồng bằng sông cửu long (giai đoạn 2011-2013), kết quả đạt được như sau:

- Sử dụng hiệu quả vật liệu trong đó 200 giống lúa mùa địa phương, 200 giống lúa cao sản và 72 giống lúa du nhập đã tạo một khối lượng sàn lọc bố mẹ cho vật liệu lai Có 22 giống có hàm lượng protein trên 8% gồm: OM96L, OM6600, OM6L, OM6832, OM6691,

- Phân tích đa dạng di truyền cho kết quả phân nhóm mạnh mẽ, phát triển được 6 quần thể hồi giao, thực hiện 500 tổ hợp lai với 72.000 dòng được chọn lọc qua nhiều thế hệ F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, qua 3 năm và các công nghệ khác nhau như khai thác biến dị tế bào soma, khai thác biến dị nuôi cấy túi phấn và các ứng dụng về chỉ thị phân tử trong chọn lọc để rút ngắn thời gian chọn giống

- Thực hiện 120 thí nghiệm tại Viện Lúa và 72 điểm thí nghiệm tại đất của nông dân vùng đồng bằng sông Cửu Long qua hai vụ Hè Thu và Đông Xuân Đưa vào sản xuất 90 dòng/giống triển vọng 31 giống được khảo nghiệm Quốc gia liên tục từ 2-3 vụ

- Bảy giống lúa được công nhận Quốc gia: OM6161, OMCS2009, OM6600, OM5629, OM5954, OM6377, OM5891 Hai giống xin công nhận sản xuất thử: OM5953, OM 4488; có 32 giống triển vọng thơm ngon, ngắn ngày đang chuẩn bị đưa ra sản xuất trong vài năm tới như OM10041, OM10040, OM28L, OM 7L, OM6L, OM 10375, OM70L

Đồng thời đã giải mã thành công genome của 36 giống lúa bản địa ưu tú Xây dựng được cơ sở dữ liệu genotype và phenotype (các đặc tính nông học, chất

lượng, chống chịu sâu bệnh, đặc tính lý hóa và các đặc điểm hình thái) của 36 giống lúa nghiên cứu Xác định được tổng số 783 SNPs và InDels có ý nghĩa (các SNPs và InDels nằm trong vùng gen liên quan đến các tính trạng nông sinh học quan trọng) của 36 mẫu lúa nghiên cứu Bên cạnh đó, nhóm tác giả này đã thiết

kế được 35 markers (CAPs, dCAPs và SSLP) là những marker chức năng liên kết với các gen đích để xác định chính xác các alen/gen giúp qui tụ nhanh, chính xác các gen đích trong lai tạo giống

Thêm nữa, Viện Cây lương thực đã thu thập, đánh giá, phân loại được hơn 1.000 mẫu giống nguồn gen lúa theo các chỉ tiêu khác nhau; đã khai thác nguồn gen tạo được nguồn vật liệu khởi đầu mới gồm hơn 600 tổ hợp lai, mẫu xử lý đột biến theo các hướng nghiên cứu ngắn ngày, năng suất cao, kháng bệnh bạc lá, bệnh đạo ôn và rầy nâu, chất lượng cao (Nguyễn Trọng Khanh, 2013)

- Kết quả nghiên cứu đã có 10 giống đã được chọn tạo thành công và đang được khảo nghiệm quốc gia như: Gia Lộc 102, Gia Lộc 105, Gia Lộc 106, Gia Lộc 107, Gia Lộc 159, Gia lộc 160, LTH24, LTH31, Việt thơm 2, Trong đó các giống Gia Lộc 102, Gia Lộc 159, LTH31 được đánh giá là các giống qua 2 - 3 vụ khảo nghiệm có triển vọng

Tại tỉnh Trà Vinh đã xác định được 2 giống lúa cực sớm thích hợp cho điều kiện canh tác của tỉnh là OM5451 và OM8923 và 3 giống lúa ngắn ngày (95-100 ngày), thích hợp cho sản xuất ổn định 2 vụ lúa vùng nhiễm mặn 3-4 tháng của Trà Vinh như: OM6976, OM6377, OM5464 (Trần Đình Giỏi và cs., 2013) Theo mục tiêu chọn tạo đã chọn được 39 dòng lúa thơm, mang các đặc điểm theo mục tiêu So sánh chính qui các dòng lúa thơm, đã rút ra được 2 giống triển vọng là HDT5 và HDT7 cho khảo nghiệm sản xuất (Dương Xuân

Tú, 2013)

Ngoài ra, để chọn tạo các giống mới các nhà nghiên cứu sử dụng các phương pháp mới: Đã thu thập được 261 dòng/giống lúa, sử dụng 557 chỉ thị ADN để khảo sát lựa chọn ra bộ chỉ thị tham chiếu bao gồm các chỉ thị sau:

- Bộ chỉ thị đánh giá sơ bộ (5 chỉ thị): RM11, RM21, RM163, RM481, RM3412

- Bộ chỉ thị chuẩn (20 chỉ thị): Gồm 5 chỉ thị trên: RM11, RM21, RM163, RM481, RM3412 và 15 chỉ thị khác: RM1, RM5, RM6, RM17, RM25, RM206, RM215, RM333, RM3252, RM3843, RM7097, R4M13, MADS3, SO1160, S11033

- Bộ chỉ thị mở rộng (10 chỉ thị): RM19, RM223, RM341, RM3486, RM5758, RM10825, RM17954, RM26063, MADS8, EST20 (Dương Xuân

Tú, 2013)

Năm 2012, Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm đã thu thập và đánh giá

230 dòng giống lúa, trong đó có 135 giống được thu thập từ Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế, số còn lại được thu thập từ các địa phương trong nước Phân loại sơ

bộ theo tính trạng chiều cao cây và thời gian sinh trưởng của giống nhận thấy, có

20 giống thuộc loại hình thấp cây, 49 giống thuộc nhóm trung ngày, 67 giống thuộc nhóm dài ngày, giống còn lại thuộc nhóm ngắn ngày Kết quả tương tự, 51 giống đã được thu thập và đánh giá tại Viện KHKT Nông nghiệp miền Nam, 11 giống tại Viện KHKT Nông Lâm nghiệp miền núi phía Bắc và 51 giống tại Viện Nghiên cứu Lúa - ĐHNN Hà Nội Đa số các dòng giống đều có một số đặc tính tốt về khả năng chịu hạn, nhiễm nhẹ bệnh đạo ôn và chất lượng cơm tốt

Để tìm ra vật liệu khởi đầu cho nghiên cứu, chọn tạo giống lúa chịu hạn cho vùng đất cạn và vùng có điều kiện khó khăn đã thu thập, đánh giá 343 mẫu dòng giống, 20/192 mẫu giống lúa có hệ số tương đồng di truyền cao và chứa các alen chịu hạn, 1645 dòng được chọn lọc cho vùng đất cạn nhờ nước trời và 1920 dòng cho vùng bấp bênh nước Các dòng giống nêu trên là những vật liệu khởi đầu tốt

để phục vụ công tác chọn tạo giống lúa chịu hạn mới ở Việt Nam (Đỗ Việt Anh

Kết quả chọn tạo giống lúa ngắn ngày, năng suất cao phù hợp vùng sinh thái Nam Trung bộ (2010- 2012) đã nghiên cứu chọn tạo và khảo nghiệm được 2 giống AN13, AN26-1 được Bộ Nông nghiệp và PTNT công nhận là giống sản xuất thử cho vùng sinh thái Nam Trung bộ (Lưu Văn Quỳnh, Trần Văn Mạnh và cs., 2012) Đồng thời với việc ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn giống lúa mới và vật liệu nhập nội từ IRRI, một số giống lúa có kiểu gene cải tiến thế hệ mới (New Plant Type- NPT) với năng suất tương đương với lúa lai ra đời Đặc điểm của các giống lúa cải tiến kiểu mới và lúa lai là có thời gian sinh trưởng và chiều cao cây

Những thành tựu trên là sự nỗ lực của các nhà khoa học và quản lý nông nghiệp góp phần tích cực nâng cao sản lượng và diện tích lúa trên toàn quốc Vì thế, việc nghiên cứu, đánh giá từng giống lúa thích hợp với các vùng sinh thái và

kỹ thuật canh tác nhằm phát huy hết tiềm năng của giống là một biện pháp hữu ích, mang lại hiệu quả cho sản xuất

2.2.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ lúa gạo ở Việt Nam

Việt Nam nằm trong khu vực Đông Nam Á, có khí hậu nhiệt đới gió mùa

ẩm, đặc biệt là lượng bức xạ mặt trời cao Cây lúa có thể sinh sống và thích nghi trong nhiều điều kiện khác nhau: lúa rẫy, lúa nước trời, lúa nước sâu, lúa nổi; với nhiều điều kiện đất đai nhau như phèn, mặn, phù sa, thành phần cơ giới từ sét nặng đến cát pha; chịu được nóng, lạnh, khô hạn ở các vĩ độ, cao độ vô cùng thay đổi mà không phải loài cây lương thực nào cũng có những tính trạng vô cùng đa dạng như vậy Do vậy, lúa là cây lương thực quan trọng nhất của Việt Nam, hàng năm cây lúa cung cấp 85-87% tổng sản lượng lương thực trong nước tuy rằng diện tích tự nhiên của Việt Nam chỉ đạt 33,1 triệu ha trong đó đất sử dụng cho nông ngiệp là 7,4 triệu ha chiếm 22% diện tích tự nhiên

Cách mạng xanh được thực hiện trên thế giới từ giữa những năm 1960 Việt Nam là một trong những nước tiên phong của phong trào này Năm 2000, diện tích lúa được tưới chiếm 65% và đạt 85% hiện nay; đó là tiền đề quan trọng cho

sự gia tăng năng suất lúa Từ 1962 đến 1988, Việt Nam phải nhập khẩu gạo từ Trung Quốc, Thái Lan, Hoa Kỳ,… Ở miền Nam có 800.000 ha ruộng bỏ hoang

vì chiến tranh Số lượng gạo nhập khẩu cao nhất là 1,26 triệu tấn trong năm 1970 Việt Nam trở thành nước xuất khẩu gạo đứng hàng thứ hai trên thế giới trong nhiều năm gần đây, với sản lượng xoay quanh con số 4 triệu tấn/năm (gấp 3 lần

so với năm xuất khẩu cao nhất trong quá khứ), và năm 2009 đạt kỷ lục xuất khẩu 6,1 triệu tấn) Trong 08 năm (2002 – 2010), năng suất lúa của nước ta tăng khoảng 0,98 tấn/ha, đứng thứ 12 trên thế giới và là một trong những nước trên có khả năng cải thiện năng suất lúa gạo của thế giới Năng suất lúa của Việt Nam

trong khu vực nhờ những cải thiện đáng kể trong công tác thủy lợi và áp dụng nhanh các tiến bộ kỹ thuật về giống, phân bón và công tác bảo vệ thực vật (Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang, 2009)

Sản lượng lúa năm 2013 của Việt Nam tiếp tục gia tăng và đạt mức kỷ lục

là 44,07 triệu tấn, năng suất bình quân đạt 5,58 tấn/ha Đồng bằng sông Cửu Long là vựa lúa lớn nhất của cả nước chiếm khoảng 55% tổng sản lượng và cung cấp khoảng 90% sản lượng gạo xuất khẩu của cả nước Năm 2013, Việt Nam có lượng gạo xuất khẩu trên 6,7 triệu tấn với giá trên 440 USD/kg, giá trị khoảng 3

tỷ USD, là nước xuất khẩu lúa gạo lớn thứ hai thế giới sau Ấn Độ (FAO, 2013) Sản xuất lúa của Việt Nam những năm gần đây tăng nhanh về năng suất và sản lượng Trong đó, lúa lai tăng từ 435.508 ha năm 2000 lên 612.984 ha năm

2010 và năng suất bình quân 2011 đạt 6,9 tấn/ha đóng góp quan trọng vào tăng năng suất và sản lượng lúa trong cả nước

Năm 2005 diện tích trồng lúa là 7,329 triệu ha năm 2013 là 7,899 triệu ha Đến năm 2020 dự kiến diện tích canh tác lúa là 3,6 triệu ha, sản lượng lúa năm năm 2005 là 3,787 triệu tấn năm 2013 là 5,194 triệu tấn Năng suất lúa năm

2005 đạt 49,5 tạ/ha có sự tăng rõ rệt đến năm 2013 do điều kiện khí hậu thuận lợi năng suất đạt 55,8 tạ/ha Sản lượng lúa của nước ta có sự tăng một cách rõ rệt năm 2005 đã đạt 3787,1 nghìn tấn tăng 1781,2 nghìn tấn đến năm 2013 sản lượng đạt mức cao nhất 5193,5 nghìn tấn (Tổng cục thống kê, 2016)

Bảng 2.3 Tình hình sản xuất lúa ở Việt Nam Năm Diện tích(nghìn ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lượng (nghìn tấn)

Năm 2014, với khuynh hướng giảm bớt diện tích trồng lúa, Việt Nam năm vừa qua được mùa nhờ khí hậu điều hòa, sản lượng đạt đến 45 triệu tấn lúa hay tăng 2,3% so với 2013, năng suất bình quân 5,77 tấn/ha và xuất khẩu 6,2 triệu tấn gạo trị giá 2,7 tỉ Mỹ, so với mục tiêu đầu năm 6,5 triệu tấn và 6,7 triệu tấncủa

2013 (FAO, 2014)

Chiến lược phát triển nông nghiệp nông thôn Việt Nam 2011 - 2020, đối với ngành sản xuất lương thực là “Phát triển sản xuất lúa gạo Việt Nam trở thành mặt hàng xuất khẩu mũi nhọn có hiệu quả và đảm bảo an ninh lương thực” Phát triển nông nghiệp toàn diện theo hướng hiện đại, hiệu quả, bền vững Khai thác lợi thế của nền nông nghiệp nhiệt đới để phát triển sản xuất hàng hóa lớn với năng suất, chất lượng, hiệu quả và khả năng cạnh tranh cao Tăng nhanh sản lượng và kim ngạch xuất khẩu nông sản, nâng cao thu nhập và đời sống nông dân, bảo đảm vững chắc an ninh lương thực quốc gia Xây dựng mô hình sản xuất kinh doanh phù hợp với từng loại cây, con Khuyến khích tập trung ruộng đất; phát triển trang trại, doanh nghiệp nông nghiệp phù hợp về quy mô và điều kiện của từng vùng Gắn kết chặt chẽ, hài hoà lợi ích giữa người sản xuất, người chế biến và người tiêu thụ, giữa việc áp dụng kỹ thuật và công nghệ với tổ chức sản xuất, giữa phát triển nông nghiệp với xây dựng nông thôn mới Trên cơ sở tính toán cân đối giữa nhu cầu tương lai của đất nước và dự báo nhu cầu chung của thế giới nhằm đảm bảo tuyệt đối an ninh lương thực quốc gia trong mọi tình huống, đảm bảo quyền lợi hợp lý của người sản xuất và kinh doanh lúa gạo và xuất khẩu có lợi nhuận cao, đảm bảo sản lượng lúa đến năm 2020 đạt hơn 41 triệu tấn lúa trên diện tích canh tác 3,7 triệu ha

Mục tiêu nghiên cứu và phát triển lúa gạo Việt Nam nhằm đáp ứng cả hai yêu cầu về an toàn lương thực và có khả năng cạnh trang cao về chất lượng nông sản, gia tăng thu nhập của người trồng lúa Cả nước đang điều chỉnh diện tích đất trồng lúa cho đến năm 2020, nhằm đảm bảo an ninh lương thực, đồng thời tăng thu nhập/ha nông nghiệp

2.2.3 Tình hình sản xuất lúa gạo ở Nam Định

Nam Định là một trong những tỉnh nông nghiệp nằm trong vùng châu thổ sông Hồng, Nam Định mang khí hậu cận nhiệt đới ẩm ấm Nhiệt độ trung bình trong năm từ 23 – 24°C Tháng lạnh nhất là các tháng 12 và 1, với nhiệt độ trung bình từ 16 – 17°C Tháng 7 nóng nhất, nhiệt độ khoảng trên 29°C Lượng mưa trung bình trong năm từ 1.750 – 1.800 mm, chia làm 2 mùa rõ rệt: mùa mưa từ

tháng 5 đến tháng 10, mùa ít mưa từ tháng 11 đến tháng 2 năm sau Số giờ nắng trong năm: 1.650 – 1.700 giờ Độ ẩm tương đối trung bình: 80 – 85% Được thiên nhiên ưu đãi, do vậy người dân ở đây gắn bó với cây lúa nước hàng trăm năm nay

Nam Định hiện có diện tích trồng lúa chiếm 78% đất nông nghiệp, lúa thuần trong cơ cấu giống lúa của tỉnh luôn chiếm tỷ lệ tương đối lớn từ 75-80% Điều đáng nói là phần lớn lượng lúa thuần này giá cả không ổn định, đa dạng về chủng loại dẫn đến không kiểm soát được về chất lượng gây thiệt hại cho bà con nông dân Trước thực trạng đó, vấn đề đặt ra cho ngành nông nghiệp Nam Định cần có định hướng và tầm nhìn chiến lược trong phát triển nghiên cứu sản xuất các giống nông nghiệp, đặc biệt là cơ cấu về giống lúa giúp bà con nông dân có năng suất cao, nâng cao thu nhập khi sản xuất nông nghiệp

Sản xuất lúa của Nam Định những năm gần đây tăng nhanh về năng suất và sản lượng

Bảng 2.4 Tình hình sản xuất lúa tại tỉnh Nam Định

Sản lượng (tấn)

Diện tích (ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (tấn)

2014 đạt năng suất cao trên 75 tạ/ha là: Giao Thuỷ (76,91 tạ/ha) và Hải Hậu (75,73 tạ/ha); 4 HTX đạt năng suất trên 80 tạ/ha là: Giao Thịnh, Giao Hà, Giao Thiện, Giao Hương – huyện Giao Thủy…

2.2.4 Điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội của huyện Ý Yên tỉnh Nam Định

2.2.4.1 Điều kiện tự nhiên

Huyện Ý Yên nằm ở phía tây nam tỉnh Nam Định, cách thành phố Nam Định hơn 20km, phía bắc tiếp giáp tỉnh Hà Nam, phía tây giáp tỉnh Ninh Bình ngăn cách bởi con sông Đáy, phía đông giáp huyện Vụ Bản, phía nam giáp huyện Nghĩa Hưng

Huyện có diện tích tự nhiên 241,23 km2, dân số (theo thống kê năm 2013)

là 228100 người Địa giới hành chính gồm 1 thị trấn và 31 xã Ý Yên nằm giữa hai trung tâm kinh tế chính trị của tỉnh Nam Định và Ninh Bình; Huyện có tuyến đường cao tốc, quốc lộ 10, đường sắt xuyên Việt đi qua… Ý Yên hội tụ nhiều điều kiện thuận lợi để thông thương và thu hút đầu tư, phát triển kinh tế - xã hội Huyện Ý Yên cùng với Vụ Bản, Mỹ Lộc, Nam Trực, Trực Ninh, Xuân Trường là vùng đồng bằng thấp trũng của tỉnh Nam Định, có nhiều khả năng thâm canh phát triển nông nghiệp, công nghiệp dệt, công nghiệp chế biến, công nghiệp cơ khí và các ngành nghề truyền thống

Ý Yên cùng các huyện khác của Nam Định cũng như các huyện, tỉnh trong vùng đồng bằng Bắc Bộ, với khí hậu chí tuyến gió mùa ẩm, có thời tiết bốn mùa xuân - hạ - thu - đông tương đối rõ rệt;

- Nhiệt độ: Nhiệt độ trung bình hàng năm từ 23 – 240C, số tháng có nhiệt độ trung bình lớn hơn 200C từ 8 - 9 tháng Mùa đông, nhiệt độ trung bình là 18,90C, tháng lạnh nhất là tháng 1 và tháng 2 Mùa hạ, nhiệt độ trung bình là 270C, tháng nóng nhất là tháng 7 và tháng 8 Tổng tích ôn nhiệt từ 8.550 - 8.650 0C/năm;

- Độ ẩm: Độ ẩm không khí tương đối cao, trung bình năm 80 - 85%, giữa tháng có độ ẩm lớn nhất và nhỏ nhất không chênh lệch nhiều, tháng có độ ẩm cao nhất là 90% (tháng 3), thấp nhất là 81% (tháng 11);

- Chế độ mưa: Lượng mưa trung bình trong năm từ 1.700 - 1.800 mm, phân

bố tương đối đồng đều trên toàn bộ lãnh thổ của tỉnh Lượng mưa phân bổ không đều trong năm, mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, lượng mưa chiếm gần 80% lượng mưa cả năm, các tháng mưa nhiều là tháng 7, 8, 9 Do lượng mưa nhiều, tập trung nên gây ngập úng, làm thiệt hại cho sản xuất nông nghiệp, nhất là khi mưa lớn kết hợp với triều cường, nước sông lên cao Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, lượng mưa chiếm 20% lượng mưa cả năm Các tháng ít mưa nhất là tháng 12, 1, 2, có tháng hầu như không có mưa Tuy nhiên, có những năm mưa muộn ảnh hưởng đến việc gieo trồng cây vụ đông và mưa sớm ảnh hưởng đến thu hoạch vụ chiêm xuân;

- Nắng: Hàng năm trung bình có tới 250 ngày nắng, tổng số giờ nắng từ 1650-1700 giờ Vụ hè thu có số giờ nắng cao khoảng 1.100 - 1.200 giờ, chiếm 70% số giờ nắng trong năm;

- Gió: Hướng gió thịnh hành thay đổi theo mùa, tốc độ gió trung bình cả năm là 2 - 2,3 m/s Mùa đông hướng gió thịnh hành là gió đông bắc với tần suất

60 -70%, tốc độ gió trung bình 2,4 - 2,6 m/s, những tháng cuối mùa đông, gió có

xu hướng chuyển dần về phía Đông Mùa hè hướng gió thịnh hành là gió đông nam, với tần suất 50 - 70%, tốc độ gió trung bình 1,9 - 2,2 m/s, tốc độ gió cực đại (khi có bão) là 40 m/s, đầu mùa hạ thường xuất hiện các đợt gió tây khô nóng gây tác động xấu đến cây trồng Ngoài ra vùng ven biển còn chịu ảnh hưởng của gió đất (hướng thịnh hành là Tây và Tây Nam), gió biển (hướng thịnh hành là Đông Nam);

- Bão: Do nằm trong vùng Vịnh Bắc Bộ, nên hàng năm thường chịu ảnh hưởng của bão hoặc áp thấp nhiệt đới, bình quân từ 2 - 4 cơn/năm;

Do nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng - ẩm, nhiệt độ TB/năm cao, độ ẩm TB lớn cùng với sự phân hóa đa dạng cả về thời gian và không gian là một thuận lợi lớn cho phát triển nền nông nghiệp nhiệt đới với nhiều loại nông sản phong phú (cây lương thực, cây công nghiệp, cây ăn quả, rau đậu , chăn nuôi đại gia súc, gia súc, gia cầm, thủy sản) Cho phép trồng các loại cây có nguồn gốc nhiệt đới, cận nhiệt và ôn đới Cho phép tăng vụ, xen canh, gối

vụ (nếu điều kiện ẩm được thỏa mãn);

- Lượng mưa trung bình hàng năm cao, nguồn nước ngầm phong phú cùng

hệ thống sông ngòi dày đặc đủ để cung cấp nước cho sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, sinh hoạt của dân cư

Đây chính là những điều kiện thuận lợi cho huyện có thể phát huy được thế mạnh trong sản xuất nông nghiệp, trong đó sản xuất lúa đóng vai trò chủ yếu

2.2.4.2 Điều kiện kinh tế, xã hội

Năm 2014, giá trị sản xuất nông nghiệp của huyện Ý Yên (giá so sánh 2010) đạt 2.562,1 tỷ đồng, tăng 16,8% so với năm 2010; GTSX tăng bình quân 3,2%/năm; Giá trị sản phẩm thu hoạch bình quân/ha canh tác đạt 93,7 triệu đồng; Lao động nông nghiệp còn 72,5%, giảm 2,8% so với năm 2010

Sản lượng lương thực hàng năm đạt từ 145.000 tấn trở lên Trong 11 xã, thị trấn xây dựng nông thôn mới giai đoạn 2011 - 2015 đã có 7 xã, thị trấn đạt chuẩn

- Trồng trọt: Tổng diện tích gieo trồng cả năm là 193.249 ha, tăng 1,1% (2.022 ha) so với năm 2013 Trong đó cây lương thực 159.265 ha, giảm 0,2% (240 ha) Tổng sản lượng lương thực ước đạt 955,6 ngàn tấn, bằng 102,8% kế hoạch; trong đó thóc 937 ngàn tấn, tăng 2,5% so với năm 2013

+ Sản xuất vụ Đông: Toàn tỉnh đã gieo trồng được 15.463 ha, tăng 3.046

ha, trong đó diện tích trồng trên đất 2 lúa là 7.251 ha, tăng 2.892 ha so với vụ đông năm 2013

+ Vụ Xuân: Tổng diện tích gieo trồng 90.310 ha, giảm 675 ha so với vụ Xuân năm 2013; trong đó diện tích lúa 76.337 ha, giảm 118 ha Năng suất lúa bình quân toàn tỉnh đạt 69,1 tạ/ha, tăng 0,06 tạ/ha; sản lượng thóc 527,4 ngàn tấn, giảm 0,07%

+ Vụ Mùa gieo trồng 87.476 ha, giảm 349 ha so vụ Mùa năm 2013; trong

đó diện tích lúa 78.622 ha, giảm 277 ha Ước năng suất lúa bình quân toàn tỉnh đạt 52,1 tạ/ha, tăng 3,08 tạ/ha; sản lượng thóc ước đạt 409,6 ngàn tấn, tăng 5,9%

so với vụ mùa năm 2013

2.3 NHỮNG TÍNH TRẠNG LIÊN QUAN ĐẾN NĂNG SUẤT CÂY LÚA

Năng suất = Số bông/ m2 x Số hạt/ bông x Tỷ lệ hạt chắc x P1000 hạt

Theo công thức trên, năng suất lúa được tạo thành bởi số bông/đơn vị diện tích, số hạt/bông, tỷ lệ hạt chắc/bông và khối lượng 1000 hạt

a Số bông/m 2

Trên ruộng lúa cấy, số bông/m2được quyết định trong thời gian từ khi cấy đến khi kết thúc đẻ nhánh hữu hiệu Nhánh hữu hiệu là nhánh có thể hình thành bông lúa Khi phân hóa hoa, lượng dinh dưỡng cần tập trung về mô phân sinh

ngọn do vậy những nhánh đẻ sau sẽ không có khả năng phân hóa thành hoa Để nhánh lúa có thể phân hóa bông thì cần ít nhất 3 lá và trong điều kiện tối ưu thì nhánh đó phải xuất hiện trước khi phân hóa đòng ít nhất 10 ngày (Phạm Văn Cường và cs., 2015)

Số bông trên một đơn vị diện tích bị tác động bởi 3 yếu tố: số nhánh hữu hiệu, điều kiện ngoại cảnh và biện pháp kỹ thuật (mật độ cấy, tưới nước, bón phân ) Số bông có tính quyết định đến năng suất và hình thành sớm nhất, yếu tố này phụ thuộc nhiều vào mật độ gieo cấy, khả năng đẻ nhánh, khả năng chịu đạm Các giống lúa mới thấp cây, lá đứng, đẻ khỏe, chịu đạm có thể gieo cấy dày

để tăng số bông trên đơn vị diện tích Số bông có thể đóng góp 74% năng suất, trong khi đó số hạt và khối lượng hạt đóng góp 26%

Sự tương quan giữa năng suất và số bông/khóm ở mỗi giống lúa là khác nhau, ở những giống thuộc nhóm bán lùn có tương quan chặt (r = 0,85), nhóm lùn có tương quan vừa (r = 0,62) và 10 nhóm cao cây có tương quan vừa (r = 0,54) Sự tương quan giữa năng suất và số hạt trên bông thì ngược lại, nhóm cao cây có tương quan rất chặt (r = 0,96), nhóm bán lùn và lùn có tương quan vừa (r

= 0,62 - 0,66) Mối quan hệ giữa các yếu tố cấu thành năng suất, năng suất thực thu thực chất là mối quan hệ giữa cá thể và quần thể Mối quan hệ này có hai mặt: khi mật độ hay số bông/m2 tăng trong phạm vi nào đó thì khối lượng bông giảm ít nên năng suất cuối cùng tăng, đó là quan hệ thống nhất Nhưng số bông/m2 tăng cao quá sẽ làm khối lượng bông giảm nhiều, lúc đó năng suất sẽ giảm, đó là quan hệ mâu thuẫn Vì vậy cần phải điều tiết mối quan hệ này sao cho hợp lý để năng suất cuối cùng là cao nhất (Nguyễn Văn Hoan, 2006)

b Số hạt/bông

Số hạt/ bông được quyết định bởi số hoa phân hóa và số hoa thoái hóa

Số hoa phân hóa được quyết định trong thời kỳ đầu của quá trình phân hóa đòng bắt đầu khoảng 25-30 ngày trước trỗ Số hạt trên bông nhiều hay ít tùy thuộc vào số gié, số hoa phân hoá, số hoa thoái hoá Toàn bộ quá trình này nằm trong thời kỳ sinh trưởng sinh thực (từ làm đòng đến trỗ) Điều kiện nhiệt

độ và cường độ ánh sáng quá thấp ở giai đoạn này sẽ làm tăng số hạt lép và làm giảm năng suất hạt Tổng số hạt trên bông do tổng số hoa phân hoá và số hoa thoái hóa quyết định Số hoa phân hóa càng nhiều, số hoa thoái hóa càng

ít thì tổng số hạt trên bông sẽ nhiều

Số hoa phân hóa phụ thuộc vào kích thước, khối lượng và cấu tạo của nhánh trước khi phân hóa trong đó độ dày long gốc, số bó mạch của long gốc có tượng quan thuận với số hạt/bông Lượng dinh dưỡng dự trữ, đặc biệt là hàm lượng đạm trong nhánh trước khi phân hóa cũng liên quan đến số hoa phân hóa

Vì thế, tỷ lệ hoa phân hóa có liên quan chặt chẽ với chế độ chăm sóc Số gié cấp

1, đặc biệt là số gié cấp 2 nhiều thì số hoa trên bông cũng nhiều Số hoa trên bông nhiều là điều kiện cần thiết để đảm bảo cho tổng số hạt trên bông lớn Việc tổng hợp carbohydrate ở thân lá cũng như việc vận chuyển tổng hợp những chất khô vào hạt đòi hỏi ưu tiên trước hết trong việc làm chắc hạt Muốn có sự vận chuyển tổng hợp tốt hơn thì bộ lá có cấu tạo dày, xanh đậm hơn, tuổi thọ lá kéo dài là một đặc tính rất quan trọng và cần thiết Bộ lá thẳng đứng thì cây lúa sử dụng ánh sáng hữu hiệu tốt hơn (Phạm Văn Cường và cs., 2015)

c Tỷ lệ hạt chắc

Tỷ lệ hạt chắc trên bông được quyết định trong thời kỳ phân hóa hoa đến kết thúc chin sáp (khoảng 10 ngày trước khi thu hoạch), trong đó có 3 giai đoạn quan trọng nhất là phân bào giảm nhiễm trong giai đoạn làm đòng, trỗ và chín sáp Tỷ lệ hạt chắc có ảnh hưởng đến năng suất lúa rõ rệt, ngoài ra tỷ lệ hạt chắc còn phụ thuộc vào lượng tinh bột được tích luỹ trên cây và đặc điểm giải phẫu của cây Trước khi trỗ bông, nếu cây lúa sinh trưởng tốt, quang hợp thuận lợi thì hàm lượng 11 tinh bột được tích lũy và vận chuyển lên hạt nhiều, làm cho tỷ lệ hạt chắc cao Mạch dẫn vận chuyển tốt thì quá trình vận chuyển tinh bột tích luỹ trong cây đến hạt được tốt làm tỷ lệ hạt chắc sẽ cao Tỷ lệ hạt chắc còn chịu ảnh hưởng của quá trình quang hợp sau khi trỗ bông Sau khi trỗ bông, quang hợp ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình tích lũy tinh bột trong phôi nhũ Ở giai đoạn này, nếu điều kiện khí hậu không thuận lợi cho quá trình quang hợp thì tỷ lệ hạt chắc giảm rõ rệt Phần trăm gié hoa chắc được xác định trước, trong và sau khi trỗ gié Những điều kiện thời tiết không thuận lợi như nhiệt độ thấp hoặc cao vào giai đoạn phân bào giảm nhiễm và lúa trỗ, có thể gây ra bất thụ Các điều kiện thời tiết không thuận lợi lúc chín có thể ức chế sự sinh trưởng tiếp của vài gié hoa cho ra những gié hoa lép

Vì vậy, để có tỷ lệ hạt chắc cao phải bố trí thời vụ gieo cấy hợp lý, sao cho khi lúa làm đòng, trỗ bông và chín gặp được điều kiện ngoại cảnh thuận lợi và cây lúa phải được cung cấp đầy đủ dinh dưỡng cũng như chế độ tưới tiêu phải hợp lý

d Khối lượng hạt

Khối lượng 1.000 hạt của một giống tương đối ổn định do kích thước hạt, kích thước của vỏ trấu khống chế rất nghiêm ngặt Tuy nhiên, kích thước vỏ trấu có lệ thuộc vào sự biến đổi chút ít bởi bức xạ mặt trời trong 2 tuần trước khi nở hoa Khối lượng 1.000 hạt là yếu tố cuối cùng tạo năng suất lúa, yếu tố này ít biến động so với các yếu tố khác, ít chịu tác động của điều kiện môi trường và nó phụ thuộc chủ yếu vào đặc điểm di truyền của giống Nếu áp dụng kỹ thuật canh tác không hợp lý, bón phân thiếu cân đối sẽ làm cho cây yếu, dễ đổ, hạt lép lửng, năng suất hạt giảm rõ rệt

Để tăng khối lượng hạt, trước lúc trỗ bông, cần bón nuôi đòng để làm tăng kích thước vỏ trấu Sau khi trổ bông, cần tạo điều kiện cho cây sinh trưởng tốt để quang hợp được tiến hành mạnh mẽ, tích luỹ được nhiều tinh bột thì khối lượng hạt sẽ cao

Chiều dài bông là một đặc điểm di truyền của giống, nó được tính từ đốt cổ bông đến đầu mút bông không kể râu Chiều dài bông là một tính trạng liên quan trực tiếp đến số hạt/bông, nó quyết định một phần năng suất của giống Chiều dài bông do cả gen trội và gen lặn quy định Chiều dài cổ bông có ý nghĩa gián tiếp đến năng suất của giống Chiều dài cổ bông do các gen trội điều khiển và có độ biến động rất lớn, có liên quan đến chiều dài lóng đốt cuối cùng và biểu hiện ở tính trỗ thoát của bông Trong nghiên cứu về lúa lai các nhà khoa học đã phát hiện gen lặn eui có khả năng kéo dài lóng đốt cuối cùng mạnh nhất làm cổ bông dài ra nhưng không kéo dài các lóng ở bên dưới Những giống lúa có bông trỗ thoát hoàn toàn thường cho tỷ lệ hạt chắc cao hơn và ngược lại (Nguyễn Văn Hoan, 2006)

2.4 NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA NĂNG SUẤT VÀ CÁC YẾU

TỐ LIÊN QUAN

2.4.1 Chất khô tích lũy và năng suất lúa

Quang hợp là quá trình chuyển hóa năng lượng mặt trời thành năng lượng hóa học và được tích lũy dưới dạng hydratcacbon cung cấp cho mọi hoạt động sống của cây Hoạt động quang hợp mang lại 80 - 90% lượng chất khô cho cây,

số còn lại là chất khoáng do cây hút từ đất Như vậy, hoạt động quang hợp quyết định đến sinh trưởng và năng suất lúa Vì thế, muốn tăng năng suất cần phải xúc tiến, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình quang hợp Lượng quang hợp của quần thể (P) phụ thuộc vào:

Từ các kết quả nghiên cứu, sản lượng hạt của cây lúa được xác định chủ yếu bởi mức độ hydratcacbon Các hydratcacbon như các loại đường và tinh bột bắt đầu tích luỹ mạnh mẽ vào khoàng 2 tuần trước khi trỗ bông và đạt đến mức cực đại trong các bộ phận của cây, chủ yếu là trong bẹ lá và thân vào lúc trỗ bông, sau đó lại giảm lúc chín rộ và có thể tăng trở lại chút ít lúc gần chín hoàn toàn Các hydratcacbon tích luỹ được có 3 chức năng trong việc tạo ra hạt lúa:

- Cung cấp một phần hydratcacbon cho hạt

- Giúp cho hạt sinh trưởng được trong các điều kiện thời tiết khác nhau

- Làm cho năng suất hạt được ổn định dưới những điều kiện thời tiết bất thuận trong thời gian chín

2.4.2 Nghiên cứu về cấu trúc dạng cây và mô hình cây lúa năng suất cao

Nhiều giống cây trồng có những nhược điểm như: Thời gian sinh trưởng dài, khả năng chịu hạn, chịu lạnh, chịu úng kém, cao cây, dễ đổ, chống chịu sâu bệnh kém… nên khả năng gieo trồng bị hạn chế Trên cơ sở những thành tựu đạt được ở lúa mì, vận dụng lý thuyết về dãy biến dị tương đồng của Vavilop (1951), Chang T.T và Jenning (1970) đã tìm kiếm gen lùn ở cây lúa nước Các giống mới như De-geo-woo-gen và Taichung native 1 của Đài Loan hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu đề ra Năm 1966, giống lúa thấp cây IR8 ra đời cùng nhiều giống khác đã được phát triển nhanh ở nhiều nước và được mệnh danh là “người khổng

lồ của châu Á nhiệt đới” Các giống lúa lùn xứng đáng tạo nên cuộc cách mạng xanh lần thứ 2 trên thế giới

Các giống De-geo-woo-gen và Taichung native 1 chứa gen lùn được nhiều nước trên thế giới sử dụng làm nguồn vật liệu khởi đầu cho các chương trình chọn tạo giống lúa quốc gia Theo Gu và Pan., (1986) trong giai đoạn 1956 -

1980, trong số 529 giống lúa được chọn tạo và phát triển trong sản xuất ở miền

Nam Trung Quốc thì các giống chứa gen lùn của Degeo-woo-gen chiếm tới 70% Tình hình tương tự cũng được công bố ở Nhật Bản với gen lùn của giống Taichung native 1 (Kikuchi, 1986)

Dựa trên cơ sở những kết quả đã đạt được Khush (1990), đã tổng kết mô hình kiểu cấu trúc cây lúa mới (New Rice Plant Type) có năng suất cao như sau: 1) Số dảnh/khóm từ 3 - 4 dảnh;

2) Thời gian sinh trưởng từ 100 - 130 ngày;

3) Không có bông vô hiệu;

4) Thân cứng, chống đổ tốt;

5) Lá thẳng, dày và xanh đậm;

6) Số hạt chắc trên bông từ 200 - 250 hạt;

7) Hệ thống rễ khỏe;

8) Chống chịu được nhiều loại sâu bệnh;

9) Chiều cao cây từ 90 - 100cm;

10) Tiềm năng năng suất 10 - 13 tấn/ha

Các kết luận này mang tính chiến lược lâu dài và là mục tiêu trong công tác nghiên cứu chọn giống lúa trong những năm qua Việc chọn tạo ra các giống lúa thấp cây, ngắn ngày, năng suất cao đã góp phần tích cực nâng cao năng suất và tổng sản lượng lúa ở nhiều nước trong khu vực châu Á và trên thế giới (Khush, 1990) Ngày nay, sự phát triển thành công của chỉ thị phân tử có thể cải tiến các giống lúa bằng cách quy tụ các gen hữu ích Tạo ra các giống thấp cây, lá đứng giúp nâng cao năng suất lên gấp 3-5 lần giống lúa địa phương Những giống lúa cải tiến kiểu mới hay lúa lai thường có cường độ quang hợp cao, đặc điểm của những giống này chủ yếu: Thấp cây, đẻ nhánh gọn, lá đứng, chiều dài và rộng lá vừa phải, độ bền hoạt động của lá cao, đặc biệt độ bền của lá đòng có khả năng duy trì cường độ quang hợp (Phạm Văn Cường, 2015)

2.4.3 Một số nghiên cứu liên quan đến tính trạng chuyển gen làm tăng số

hạt/ bông (Gn1) và gen làm tăng thêm số gié/bông (WFP1)

Gạo, lúa mì, ngô cung cấp khoảng một nửa lương thực calo tiêu thụ của dân

số thế giới Mặc dù lúa có diện tích lớn nhất đất canh tác, sản lượng tiềm năng đầy

đủ của nó vẫn chưa được khai thác Năng suất lúa gạo chủ yếu được xác định bởi

ba thành phần: số bông trên cây, số hạt trên bông, và trọng lượng (Khush, 2003)

Số hạt mỗi bông rất đa dạng và phụ thuộc vào các đặc điểm cấu trúc của các bông bao gồm số lượng nhánh chính và nhánh phụ (gié), chiều dài bông, và tỷ lệ

al , 2005), Indica-Indica và Japonica-Japonica qua (Lin et al., 1996; Zhuang et

al , 1997; Yamagishi et al., 2002)

Cho đến nay, tổng cộng 315 QTLs cho số hạt đã biểu hiện trên hầu như tất

cả các nhiễm sắc thể lúa Hầu hết các QTLs có số điểm thấp LOD và chưa được xác nhận qua các môi trường và di truyền hình nền Chỉ có một số trong số này

đã được tinh ánh xạ tới ít hơn 1 khu vực Mbp (Xie et al., 2008; Xing et al.,

2008 Liu et al., 2009; Zhang et al., 2009) và gen chỉ có một QTL (Gn1) nằm

trên nhiễm sắc thể lúa 1 đã được nhân bản vô tính Các dòng gene có hoạt chất oxidase cytokinin là một điều hòa âm của cytokinin trong hoa dẫn đến số lượng

hạt thấp hơn trong bông (Ashikari et al., 2005)

Với sự sẵn có của hệ gen lúa chất lượng cao trình tự (IRGSP 2005), lập bản đồ QTL được thường xuyên được sử dụng để xác định các vùng gen liên kết hữu ích với đặc điểm nông học cần quan tâm Trong nghiên cứu này, một

sự kết hợp của bản đồ QTL và tập hợp phân tử ARN thông tin được biểu hiện

từ các gen đã được sử dụng để thu hẹp số lượng gen ứng cử viên cho số lượng hạt lúa (Funct Integr Genomics (2010) 10 pp 339–347)

Bảng 2.5 Hệ số tương quan của số hạt trên mỗi bông với những đặc điểm liên quan ở 161 RILs từ Pusa 1266 / Pusa Basmati 1 trong 3 năm 2005- 2006

Viện Hàn lâm khoa học Trung Quốc tại Thượng Hải đã xác định một gene quy định kích thước và khối lượng hạt lúa và được cho là có khả năng đóng góp trong

việc lai tạo các giống lúa mới cho năng suất cao trong tương lai Gene đó là GIF1

(grain incomplete filling)

Biện pháp thường được áp dụng để tìm hiều chức năng của gene là tạo các đột biến thông qua các can thiệp chèn ngẫu nhiên làm thay đổi cấu trúc và chức năng các gene

Trong số những đột biến thu được, biến đổi của GIF1 đã làm chậm quá

trình đông sữa (chín sữa) và vào mẩy của hạt lúa làm cho hạt lúa nhỏ đi, mềm,

nhẹ và có lượng tinh bột thấp hơn so với những hạt không mang GIF1 đột biến

Những khác biệt này có thể khó phát hiện bằng mắt thường Các phương pháp

kiểm tra tiếp theo đã xác định GIF1 mã hóa enzyme ở vách tế bào có chức năng

xúc tác quá trình thủy phân (bẻ gãy) các phân tử đường để hình thành tinh bột Nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu và phát hiện có sự khác nhau trong mức

độ biểu hiện của GIF1 lúa hoang và lúa trồng tại ở các mô khác nhau như noãn,

vỏ hạt v.v Theo các nhà khoa học, đây có thể là kết quả của quá trình tích lũy

các đột biến sảy ra đối với gene điều hòa GIF1 được cho là một trong những

gene được chọn lọc trong suốt lịch sử canh tác lúa Trải qua hàng ngàn năm được

trồng và chọn lọc, các quần thể mang GIF1 biến đổi có lợi đã được giữ lại và cũng vì nguyên do đó, theo giáo sư Mã (trưởng nhóm nghiên cứu), GIF1 đã biểu

hiện chức năng đặc biệt tại mô mạch làm tăng kích thước và độ chắc của hạt lúa

Hy vọng hơn, sự can thiệp làm tăng độ biểu hiện của gene GIF1 có triển vọng

giúp nâng cao năng suất lúa, tạo nguồn cho các giống lúa lai

Ashikari et al., (2005) đã tiến hành tìm nhiều giống có các alen khác nhau,

đồng thời cũng tạo cây chuyển gene và thể hiện rõ rằng việc tăng hay giảm biểu hiện của gene OsCKX2 ảnh hưởng đến số lượng hạt Tác giả áp dụng gene này cho chọn giống, kết hợp với alen làm thấp cây và đã cho thấy việc áp dụng vùng nhiễm sắc thể chứa locus Gn1 làm tăng số lượng hạt trên cây tới 30% và có thể chỉ có lợi khi chuyển vào dòng Japonica (www.vjsonline.org, tháng 5 năm 2014) Năm 2011, các nhà nghiên cứu của Học viện Nông nghiệp Việt Nam (trước đây là Đại học Nông nghiệp Hà Nội) cùng các nhà khoa học Nhật Bản từ Đại học Kyushu và Đại học Nagoya, đã tiến hành dự án (JICA) nghiên cứu cải tiến một số

giống lúa đã tồn tại phổ biến ở Việt Nam thay vì chọn tạo ra giống lúa hoàn toàn mới Với mục tiêu cụ thể là xây dựng hệ thống chọn giống lúa bằng việc ứng dụng chỉ thị phân tử, sinh lý, sinh thái để chọn ra các giống lúa thích nghi với điều kiện trung du và miền núi phía Bắc Việt Nam Những nghiên cứu từ Nhật Bản nhằm xác định các gene mục tiêu như ngắn ngày, năng suất cao, kháng bạc lá và kháng rầy nâu, tiếp theo là lai quy tụ các gene vào các giống lúa ở miền Bắc Việt Nam như IR24, Khang Dân 18 Sau đó sử dụng hệ thống chọn lọc kiểu gene công nghệ cao (high throughput genotyping) và nhân nhanh thế hệ tại Sóc Trăng Sau khi đánh giá kiểu hình, các nhà khoa học tiến hành những nghiên cứu về sinh lý và khả năng thích ứng với các điều kiện sinh thái khác nhau, rồi chọn các dòng triển vọng

để tiến hành xây dựng quy trình canh tác phù hợp và hợp tác với các địa phương

để chuyển giao tiến bộ kỹ thuật cho nông dân

Dự án đã xác định được chỉ thị phân tử sử dụng trong chọn giống lúa mang

các gene kháng bệnh bạc lá (Xa5, Xa7 và Xa21), các gene liên quan đến năng suất hạt (Gn1, WFP1) các gene kháng rầy nâu (BpH25, BpH26 và TSC3); chọn

lọc được hai dòng lúa cải tiến từ giống gốc IR24 là DGC19 và DCG66 trong đó DCG19 có thời gian sinh trưởng ngắn 90-95 ngày, năng suất đạt trung bình 6 tấn/ha DCG66 có khả năng chịu lạnh, thời gian sinh trưởng trong vụ mùa 100 ngày và năng suất đạt 6,5 tấn/ha; chọn lọc một số dòng lúa cải tiến từ giống lúa Khang dân 18 (KD18) có thời gian sinh trưởng rút ngắn 10-15 ngày và có năng suất tương đương với giống KD18, một số dòng Khang dân 18 có năng suất vượt 10-15% và có khả năng kháng bệnh bạc lá, kháng rầy nâu

Với ứng dụng của chỉ thị phân tử có thể cải tiến các giống lúa bằng cách quy tụ các gen hữu ích Kết quả nghiên cứu tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam

bước đầu cho thấy các gen làm tăng số hoa trên bông (Gn1) và làm tăng số gié cấp 1 trên bông (WFP1) đã biểu hiện làm tăng số hạt/ bông của giống lúa Khang

dân lên 30-35% (Tăng Thị Hạnh và cs., 2015)

Từ những kết quả và triển vọng khả quan của dự án, nhóm nghiên cứu cho rằng trong thời gian tới, Việt Nam và Nhật Bản nên tiếp tục tiến hành nhiều nội dung hợp tác khác, như hợp tác cải tiến kiểu gene liên quan đến các tính trạng khác của cây lúa như chịu mặn, chịu ngập; chọn giống và xây dựng hệ thống cây trồng thích ứng với biến đổi khí hậu; hợp tác cải tiến kiểu gene các cây rau, hoa, cây ăn quả; nghiên cứu phát triển cơ giới hóa sản xuất và chế biến các sản phẩm

có giá trị từ cây trồng