Nghiên cứu chọn tạo giống lúa chất lượng tốt cho vùng đồng bằng sông hồng

Mục đích nghiên cứu - Xác định được các tiêu chí gạo chất lượng tốt, phù hợp với thị hiếu tiêu dùng của cư dân vùng ĐBSH làm định hướng cho công tác chọn giống trong thời gian tiếp theo.

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VI T Ệ

Người hướng dẫn khoa học:

1 PGS.TS Nguyễn Văn Hoan

2 TS Phạm Đ nồ g Quảng

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nêu trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng được dùng bảo vệ để lấy bất kỳ học vị nào.

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.

Hà Nội, ngày tháng năm 2016

Tác giả luận án

Nguyễn Trọng Khanh

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận án này, tôi đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của các thầy,

cô giáo, các tập thể, cá nhân cùng bạn bè đồng nghiệp.

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Văn Hoan và TS Phạm Đồng Quảng đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài cũng như hoàn chỉnh luận án.

Nhân dịp này, tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Viện Cây Lương thực và Cây thực phẩm, Ban Quản lý Đào tạo, các thầy cô giáo Bộ môn Di truyền và chọn giống cây trồng, Khoa Nông học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành công trình nghiên cứu này.

Tôi xin trân trọng cảm ơn các cán bộ Trung tâm Nghiên cứu lúa thuần, Bộ môn Chọn giống lúa cho vùng khó khăn, Viện Cây Lương thực và Cây thực phẩm đã nhiệt tình giúp đỡ, hỗ trợ các phương tiện, trang thiết bị và kinh phí để thực hiện đề tài nghiên cứu này.

Sau cùng là gia đình đã luôn động viên khích lệ, tạo điều kiện về thời gian, công sức và kinh tế để tôi hoàn thành công trình nghiên cứu này.

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2016

Tác giả luận án

Nguyễn Trọng Khanh

MỤC LỤC STT Tên bảng Trang

Lời cam đoan .i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục chữ viết tắt vi

Danh mục các bảng vii

Danh mục các hình x

Trích yếu luận án xi

Thesis abstract xiii

Phần 1 Mở đầu 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.3 Tính mới và những đóng góp của đề tài 3

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

1.5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

Phần 2 Tổng quan tài liệu 5

2.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ lúa gạo trên thế giới và Việt Nam 5

2.1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ lúa gạo trên thế giới 5

2.1.2 Các kết quả nghiên cứu tình hình sản xuất và tiêu thụ lúa gạo chất lượng tốt của Việt Nam 10

2.2 Đặc điểm di truyền của một số tính trạng liên quan đến chất lượng 14

2.2.1 Di truyền và các yếu tố ảnh hưởng đến tính thơm 14

2.2.2 Di truyền của kích thước hạt 21

2.2.3 Di truyền hàm lượng amylose 22

2.2.4 Di truyền tính trạng hàm lượng protein 24

2.2.5 Di truyền tính trạng nhiệt độ hóa hồ

25 2.2.6 Di truyền tính trạng độ bền thể gel 26

2.2.7 Di truyền một số tính trạng liên quan đến năng suất 26

2.3 Nghiên cứu về chọn tạo giống lúa chất lượng cao có mùi thơm 30

2.3.1 Nghiên cứu về chọn tạo giống lúa chất lượng cao 30

2.3.2 Nghiên cứu về tác động của các yếu tố môi trường và kỹ thuật canh tác

tới chất lượng gạo 31

2.3.3 Nghiên cứu chọn tạo giống lúa thơm 32

2.3.4 Phương pháp đánh giá mùi thơm ở lúa 38

Phần 3 Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 40

3.1 Vật liệu nghiên cứu 40

3.2 Nội dung nghiên cứu 40

3.3 Các phương pháp nghiên cứu được sử dụng 41

3.3.1 Điều tra, đánh giá thị hiếu tiêu dùng gạo chất lượng cao tại một số vùng đô thị, nông thôn vùng ĐBSH 41

3.3.2 Thu thập và đánh giá nguồn gen lúa chất lượng cao 41

3.3.3 Nghiên cứu đặc điểm di truyền của một số tính trạng chất lượng dinh dưỡng ở một số giống lúa chất lượng tốt 42

3.3.4 Nội dung 4: Lai tạo, đánh giá và tuyển chọn giống lúa chất lượng tốt cho vùng Đồng bằng sông Hồng 44

3.3.5 Nội dung 5: Khảo nghiệm và phát triển sản xuất các giống lúa mới có triển vọng tại một số tỉnh vùng Đồng bằng sông Hồng 44

3.4 Các chỉ tiêu theo dõi 46

3.4.1 Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng 46

3.4.2 Đặc điểm nông sinh học của các giống 46

3.4.3 Đặc điểm hình thái 47

3.4.4 Yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống thí nghiệm 48

3.4.5 Mức độ nhiễm sâu bệnh 48

3.4.6 Đánh giá chất lượng thóc gạo 51

3.4.7 Chất lượng cơm và các tiêu chuẩn đánh giá 51

3.5 Phương pháp phân tích số liệu 51

Phần 4 Kết quả và thảo luận 53

4.1 Kết quả điều tra, đánh giá thị hiếu tiêu dùng gạo chất lượng tốt tại một số vùng đô thị, nông thôn ở Đồng bằng sông Hồng 53

4.2 Kết quả thu thập, đánh giá và khai thác nguồn gen lúa 64

4.2.1 Tập hợp và đánh giá nguồn gen cây lúa phục vụ mục tiêu chọn tạo giống lúa chất lượng tốt 64

4.2.2 Phân nhóm các mẫu giống lúa chất lượng cao theo tính trạng 74

4.3 Kết quả tìm hiểu đặc điểm di truyền của một số tính trạng liên quan đến

chất lượng của các mẫu giống lúa nghiên cứu 78

4.3.1 Kết quả tìm hiểu đặc điểm di truyền của hàm lượng protein trong gạo của một số giống lúa 78

4.4 Kết quả đánh giá, chọn lọc dòng, giống lúa có triển vọng 88

4.4.1 Kết quả chọn lọc các dòng lúa chất lượng tốt 88

4.4.2 Kết quả so sánh một số dòng thuần có triển vọng 98

4.5 Kết quả khảo nghiệm sản xuất giống lúa thuần mới 103

4.5.1 Kết quả khảo nghiệm trong mạng lưới khảo nghiệm quốc gia 103

4.5.2 Kết quả phát triển sản xuất giống lúa Gia Lộc 159 107

4.5.3 Kết quả phát triển sản xuất giống lúa Gia Lộc 105 112

Phần 5 Kết luận và kiến nghị 116

5.1 Kết luận 116

5.2 Kiến nghị 117

Danh mục các công trình đã công bố có liên quan đến luận án 118

Tài liệu tham khảo 119

Phụ lục 128

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt

ADN Axít Deoxyribonucleic

ARN Axít ribonucleic

Giống lúa Bắc thơm kháng bạc lá

Đồng bằng sông Hồng Điểm kháng sâu bệnh hại, điều kiện bất thuận, theo thang điểm của IRRI

Đột biến GCA Khả năng kết hợp chung

(General Combining Ability) MAS Chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử

(Marker Assisted Selection) QTL Locus tính trạng số lượng

(Quantitative Trait Loci) SCA

TGST

Khả năng kết hợp riêng (Special Combining Ability) Thời gian sinh trưởng WCG Gen tương hợp rộng

(Wide Compatibility Gene) SSRs Trình tự lặp lại đơn giản

(Simple sequence repeats) SNP Đa hình nucleotit đơn

(Single nucleotide polymorphisms) RIL Dòng tự thụ tái tổ hợp

(Recombinant inbred lines) UTL Ưu thế lai

VX Vụ lúa xuân

VM Vụ lúa mùa

DANH MỤC BẢNG

STT Tên bảng Trang

2.1 Mười alen được phát hiện kiểm soát mùi thơm của các giống lúa 15

2.2 Kiểu gen kiểm soát di truyền hàm lượng amylose 22

2.3 Kiểu gen kiểm soát di truyền nhiệt độ hóa hồ 25

2.4 Kiểu gen kiểm soát di truyền độ bền thể gel 26

2.5 Mức độ đóng góp của các yếu tố vào năng suất lúa 30

2.6 Hai cặp mồi được sử dụng trong phân tích 37

3.1 Mồi SSR và trình tự nucleotide phân tích 43

4.1 Giá bán và các chỉ tiêu chất lượng của các loại gạo chính được bán tại các siêu thị Marko, BigC, Intimex tại thời điểm 12/2012 54

4.2 Giá bán và các chỉ tiêu chất lượng của các loại gạo chính được bán tại các cửa hàng bán lẻ tại thời điểm 12/2012 55

4.3 Tỉ lệ bán ra của các loại gạo tại các đại lý bán buôn và của hàng bán lẻ trong tháng 12/2012 của một số thị trường tại Đồng bằng sông Hồng 57

4.4 Kết quả phỏng vấn sở thích của người tiêu dùng đối với một số tiêu chí liên quan đến chất lượng gạo 58

4.5 Kết quả đánh giá một số đặc tính nông học, đặc điểm hình thái của các giống lúa có gạo được tiêu thụ nhiều trên thị trường vùng Đồng bằng sông Hồng vụ xuân và vụ mùa năm 2013 60

4.6 So sánh một số tiêu chí chất lượng gạo tốt của vùng Đồng bằng sông Hồng với đồng bằng sông Cửu Long và một số thị trường tiêu thụ gạo khác trên thế giới 63

4.7 Kết quả thu thập, duy trì và đánh giá nguồn gen lúa 65

4.8 Một số đặc đặc điểm nông học của các giống lúa có chất lượng tốt 66

4.9 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các mẫu giống trong vụ Xuân 2010 67

4.10 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các mẫu giống trong vụ Mùa 2010 68

4.11 Một số chỉ tiêu chất lượng gạo của các mẫu giống lúa chất lượng tốt 70

4.12 Khả năng chống chịu sâu bệnh hại và điều kiện bất thuận của các mẫu giống 72

4.13 Phân nhóm các mẫu giống lúa nghiên cứu theo thời gian sinh trưởng,

chiều cao cây và số nhánh hữu hiệu 74

4.14 Phân nhóm các mẫu giống lúa nghiên cứu theo kích thước hạt 75

4.15 Phân nhóm các mẫu giống lúa nghiên cứu theo chất lượng dinh dưỡng

75 4.16 Phân nhóm các mẫu giống dựa trên đa dạng về kiểu hình 76

4.17 Các cặp lai giữa giống có hàm lượng Protein thấp, nền di truyền tốt (mẹ) và giống có hàm lượng Protein cao (bố), năm 2009 79

4.18 Hàm lượng protein của các giống bố mẹ tham gia thí nghiệm 79

4.19 Hàm lượngprotein và sự biến động của các tổ hợp lai thế hệ F1 80

4.20 Hàm lượng protein và sự biến động của các tổ hợp lai thế hệ F2 80

4.21 Hàm lượng protein và sự biến động của các tổ hợp lai thế hệ BC1F1 81

4.22 Mức độ trội của gen qui định hàm lượng protein cao ở các giống lúa 82

4.23 Thành phần và hàm lượng acid amnine trong protein của giống bố, mẹ và hạt F2 (% so với protein) 84

4.24 Ma trận tương đồng của các giống lúa phân tích khi sử dụng mồi SSR 85

4.25 Thiết lập hệ số di truyền trên các tổ hợp lai 86

4.26 Đánh giá mức độ trội của tính trạng chiều dài hạt gạo 86

4.27 Đánh giá mức độ trội của tính trạng tỷ lệ dài/rộng hạt gạo 87

4.28 Đánh giá mức độ trội của tính trạng hàm lượng Amylose 87

4.29 Đánh giá mức độ trội của tính trạng hàm lượng protein 88

4.30 Kết quả chọn lọc dòng thuần từ các tổ hợp lai tốt trong 2 năm 2009, 2010 tại Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm 89

4.31 Một số đặc điểm nông học của các dòng thuần trong năm 2011 90

4.32 Một số đặc điểm hình thái của các dòng thuần trong năm 2011 92

4.33 Khả năng kháng sâu bệnh hại, chống chịu điều kiện bất thuận của các dòng thuần trong năm 2011 (điểm) 94

4.34 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng thuần trong vụ Xuân 2011 95

4.35 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng thuần trong vụ Mùa 2011 96

4.36 Một số chỉ tiêu chất lượng của các dòng, giống lúa thuần trong vụ Mùa 2011

97 4.37 Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng lúa tham gia thí nghiệm vụ Mùa 2011 99

4.38 Mức độ nhiễm sâu bệnh hại chính của các dòng lúa tham gia thí nghiệm

vụ Mùa 2011 99

4.39 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng lúa tham gia thí nghiệm vụ Mùa 2011 100

4.40 Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng triển vọng tham gia thí nghiệm trong vụ Xuân năm 2012 101

4.41 Mức độ nhiễm sâu bệnh và chống chịu điều kiện bất thuận của các dòng triển vọng tham gia thí nghiệm trong vụ Xuân năm 2012 102

4.42 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng triển vọng tham gia thí nghiệm trong vụ Xuân năm 2012 103

4.43 Năng suất thực thu của các dòng giống triển vọng tham gia thí nghiệm khảo nghiệm tại một số địa phương 104

4.44 Năng suất thực thu của các giống tham gia khảo nghiệm quốc gia vụ Xuân 2012 105

4.45 Năng suất thực thu của các giống tham gia khảo nghiệm quốc gia vụ Mùa 2012

106 4.46 Một số đặc điểm nông, sinh học chính của giống lúa Gia lộc159 107

4.47 Khả năng chống chịu một số loại sâu bệnh hại chính, khả năng chịu rét, chống đổ của giống Gia Lộc 159 108

4.48 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu chất lượng gạo của giống lúa Gia Lộc 159

109 4.49 Đánh giá chất lượng cơm của giống lúa Gia Lộc 159 bằng cảm quan 109

4.50 Kết quả khảo nghiệm tác giả giống lúa Gia Lộc 159 tại một số địa phương trong vụ Xuân năm 2012 110

4.51 Kết quả khảo nghiệm tác giả giống lúa Gia Lộc 159 tại một số địa phương trong vụ Mùa năm 2012 111

4.52 Kết quả khảo nghiệm tác giả giống lúa Gia Lộc 159 tại một số địa phương trong vụ Xuân năm 2013 112

4.53 Một số đặc điểm nông sinh học chủ yếu của giống lúa Gia Lộc 105 trong năm 2012 113

4.54 Một số chỉ tiêu chất lượng gạo của giống lúa Gia Lộc 105 114

4.55 Đánh giá chất lượng cơm của giống lúa Gia Lộc 105 114

4.56 Kết quả khảo nghiệm sản xuất giống lúa Gia Lộc 105 tại một số địa phương 115

DANH MỤC HÌNH

STT Tên hình Trang

2.1 Vị trí gen thơm trên NST số 8 17

2.2 Cấu trúc của gen thơm fgr 18

2.3 Trình tự amino acid BAD1 protein được mã hóa trên NST số 4 19

4.1 Phân nhóm di truyền 45 mẫu giống lúa dựa trên 10 tính trạng kiểu hình 77

4.2 Hình ảnh ADN của cây bố mẹ và các con lai sử dụng chỉ thị SSR 83

TRÍCH YẾU LUẬN ÁN

1 Tóm tắt thông tin

Tên tác giả: Nguyễn Trọng Khanh

Tên luận án: Nghiên cứu chọn tạo giống lúa chất lượng tốt cho vùng Đồng bằng

sông Hồng.

Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng

Mã số: 62 62 01 11

Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam

2 Nội dung bản trích yếu

2.1 Mục đích nghiên cứu

- Xác định được các tiêu chí gạo chất lượng tốt, phù hợp với thị hiếu tiêu dùng của

cư dân vùng ĐBSH làm định hướng cho công tác chọn giống trong thời gian tiếp theo.

- Thiết lập tập đoàn nguồn gen lúa phù hợp cho công tác chọn giống lúa chất lượng tốt.

- Chọn tạo được 1-2 giống lúa chất lượng tốt có thời gian sinh trưởng 90-115 ngày, chất lượng gạo tốt, năng suất đạt 55-70 tạ/ha, ít nhiễm sâu bệnh hại chính, phù hợp với cơ cấu luân canh của các tỉnh ĐBSH.

- Khảo nghiệm và phát triển sản xuất một số giống lúa chất lượng tốt tại các tỉnh ĐBSH.

2.2 Các phương pháp nghiên cứu đã sử dụng

- Điều tra, đánh giá thị hiếu tiêu dùng gạo chất lượng cao tại một số vùng đô thị, nông thôn vùng ĐBSH sử dụng phương pháp phỏng vấn sở thích tiêu thụ các loại gạo khác nhau của người tiêu dùng thuộc các nhóm đối tượng có thu nhập khác nhau kết hợp với thu thập và phân tích chất lượng các mẫu gạo.

- Thu thập và đánh giá nguồn gen lúa chất lượng cao được bố trí thí nghiệm theo phương pháp khảo sát tập đoàn không nhắc lại.

- Phương pháp đánh giá các chỉ tiêu nông sinh học của các giống lúa được đánh giá và phân nhóm theo tiêu chuẩn “Đánh giá nguồn gen cây lúa” của IRRI (2002).

- Phương pháp đánh giá sự đa dạng di truyền: Hệ số tương đồng di truyền Jaccard

và phương pháp UPGMA trong NTSYSpc 2.1 được sử dụng để phân tích, đánh giá sự

đa dạng di truyền, và phân nhóm (cây di truyền) các mẫu giống lúa nghiên cứu dựa trên

10 tính trạng nông học (thời gian sinh trưởng, chiều cao cây, số nhánh hữu hiệu/khóm,

số hạt/bông, khối lượng 1000 hạt, năng suất thực thu, chiều dài hạt, tỷ lệ D/R, tỷ lệ gạo xát, hàm lượng amylose, hàm lượng Protein).

- Các phương pháp được áp dụng để nghiên cứu đặc điểm di truyền của một số tính trạng chất lượng dinh dưỡng ở một số giống lúa chất lượng tốt, cụ thể:

+ Nghiên cứu đặc điểm di truyền của tính trạng hàm lượng Protein:

* Phân tích hiệu quả kiểu gen, tương tác gen & môi trường theo phương pháp của Bửu-Lang (2002) và Diễn-Tú (1995).

* Sử dụng PCR để bước đầu xác định mối liên hệ về vật chất di truyền giữa bố mẹ

và con lai của các tổ hợp lai có hàm lượng protein cao.

* Phương pháp phân tích và nhận dạng ADN của quần thể F2 bằng chỉ thị SSR

+ Nghiên cứu mức độ trội của một số tính trạng chất lượng gạo: Phương pháp

xác định mức độ trội - lặn của các chỉ tiêu liên quan đến chất lượng gạo được tính theo công thức của Belli and Atkius (1966).

- Lai tạo, đánh giá và chọn giống lúa chất lượng tốt: lai hữu tính, chọn lọc theo phương pháp gia hệ.

- Khảo nghiệm và phát triển sản xuất các giống lúa mới có triển vọng: thí nghiệm khảo nghiệm cơ bản theo “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khảo nghiệm giá trị canh tác

và giá trị sử dụng của giống lúa” (QCVN 01-55:2011/BNNPTNT).

2.3 Các kết quả, phát hiện chính và kết luận

Đã cung cấp cơ sở dữ liệu đã được hệ thống hoá về tiêu chuẩn gạo chất lượng tốt phù hợp với thị hiếu tiêu dùng ở vùng ĐBSH.

Một số tính trạng liên quan đến chất lượng như: hàm lượng protein, hàm lượng amylose, chiều dài hạt gạo được nghiên cứu về đặc điểm di truyền là dữ liệu khoa học quan trọng để các nghiên cứu về chất lượng gạo tiếp theo tham khảo.

Thu thập được 1040 mẫu giống lúa, đây là nguồn gen phong phú, có giá trị cho công tác chọn tạo giống lúa ở Việt Nam.

Chọn tạo thành công và phát triển sản xuất được 02 giống lúa Gia Lộc 105, Gia Lộc 159 có năng suất khá, chất lượng tốt, nhiễm nhẹ sâu bệnh hại góp phần đa dạng hóa

bộ giống trong cơ cấu giống lúa tại các tỉnh vùng Đồng bằng sông Hồng.

THESIS ABSTRACT

1 Brief Introduction

Author's name: Nguyen Trong Khanh

Name of the thesis: Research and breeding fine grain of rice for the Red

- Collectingand evaluating high-quality rice genetic resources in the field by testing all the population in the field with one replication.

- Assessing themorphological and biological characteristics by using varietal evaluation and classification standard of IRRI (2002).

- Assessing genetic diversity: Genetic similarity coefficient of Jaccard and UPGMA in NTSYSpc 2.1 method was used to analyze and assess the genetic diversity, and subgroups (plant genetics) samples rice research based on 10 agronomic traits (growth duration, plant height, number of effective tillers/hill,seed/panicle, grain weight

of 1000 seeds, net yield, grain length, ratio L/W, percentage of milled rice, amylose content, protein content).

- The method is applied to study genetic characteristics of some nutrienttraits in some good quality rice varieties, namely:

+ Genertic analysis the protein content trait:

* Analyzeingthe effectiveness genotype, genetic & environmental interaction by the method of Buu-Lang (2002) and Dien-Tu (1995).

* Using PCR to initially determine the relationship of genetic material between parents and progeny generation with high protein content trait.

* DNA analysis and identification of F2 population using SSR marker

+ Studying the dominant level of some rice quality traits: Method of determining the level of dominant–recessive of the traits related to the quality of rice is calculated according to the formula of Belli and Atkius (1966)

+ Breeding, evaluating and selecting good quality rice varieties by crossing and pedigree selection

- Varietal testing and production testing promising new varieties: basic test plots under "National Technical Regulation on Testing for Value of Cultivation and Use of Rice varieties" (NTR 01 55: 2011/MARD).

2.3 Results, key findings and conclusions

Provide systematized standards database of good quality rice cultivars suit to RRD consumer tastes.

The genetic characteristics of some traits related to quality, such as protein content, amylose content, grain length was studied This result is important scientific data for the study of the quality of rice in the future.

1040 rice germplasm have been collected and contribute to diversity the rice germplasm resources for rice breeding in Vietnam.

Two new rice varieties GL105 and GL 159 have been developed with good quality, mild resistance to pests and diseases and contribute to diversify rice varieties in the RRD, Vietnam.

PHẦN 1 MỞ ĐẦU

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Theo dự báo của Bộ Nông nghiệp Mỹ (USDA), thương mại lúa gạo toàncầu tăng 2,4% hàng năm từ năm 2007 đến 2016 Đến năm 2016 thương mại lúagạo toàn cầu đạt mức 35 triệu tấn, tăng gần 25% so với mức năm 2002 Trongnhững năm tới gạo trắng, hạt dài dự tính chiếm khoảng 75% thị trường lúa gạotoàn cầu Gạo trắng, hạt dài sẽ được nhập khẩu bởi nhiều nước Nam và ĐôngNam Á, Trung Đông và phần lớn các nước vùng Sahara Châu Phi và các nướcChâu Mỹ la tinh Gạo hạt ngắn và hạt trung bình dự kiến tăng 10-12% thươngmại toàn cầu, với các nước nhập khẩu chủ yếu là Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan,Thổ Nhĩ Kỳ, Jordan, Papue New Guine v.v

Trong những năm gần đây, thị trường gạo thế giới mua bán khoảng 30 triệutấn/năm, giá trị khoảng 10 tỷ USD; thị phần gạo thơm khoảng 2-3 triệu tấn, trong

đó gạo thơm Thái Lan chiếm khoảng 1,6-1,8 triệu tấn, gạo Basmati Ấn Độ chiếmkhoảng 300 ngàn tấn (FAO, 2012)

Năm 2013, xuất khẩu gạo của Việt Nam đạt 6,68 triệu tấn và đứng thứ haithế giới Song về chất lượng, đa số gạo xuất khẩu của nước ta thuộc loại thấp vàmột ít đạt loại trung bình nên hiệu quả kinh tế không cao, đời sống người dântrồng lúa rất chậm cải thiện (Hiệp hội Lương thực Việt Nam, 2014)

Ở Việt Nam, lúa chất lượng cao, lúa thơm được khuyến khích trồng để xuấtkhẩu và sử dụng trong nước không có giới hạn Tuy nhiên bộ giống lúa chấtlượng cao của Việt Nam hiện nay chưa đa dạng, tính thích ứng còn hẹp, cácgiống lúa thơm, lúa nếp, japonica nhập nội có tiềm năng năng suất khá, gạo thơmngon nhưng nhiễm nhiều loại sâu bệnh (rầy, bạc lá, đạo ôn ) nên việc mở rộngdiện tích vẫn khó khăn Công tác chọn tạo và phát triển giống lúa thơm, nếp,japonica trong thời gian qua còn mang tính chất nhỏ lẻ, không đồng bộ, đầu tưkhông đầy đủ vì vậy các giống lúa thơm, lúa nếp, japonica chọn tạo ra chưa đápứng được yêu cầu sản xuất Việt Nam có hai vùng trồng lúa chính và lớn nhấtnước là Đồng bằng sông Hồng (ĐBSH) và đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL);trong đó vùng ĐBSCL có diện tích trồng lúa lớn nhất cả nước, đóng góp hơn50% sản lượng lúa của Việt Nam và cung cấp khoảng trên 90% lượng gạo xuất

khẩu, tỷ trọng lúa hàng hóa chiếm 57,2- 60% so với tổng sản lượng lúa hàng hóa

cả nước (Bộ Nông nghiệp và PTNT, 2013)

Tại vùng ĐBSH, diện tích canh tác các giống lúa ngắn ngày, năng suất khá,chất lượng tốt, đáp ứng được thị hiếu người tiêu dùng, nâng cao giá trị hàng hóacủa sản phẩm lúa gạo như BT7, LT2, P6, AC5, RVT, Nàng xuân, BC15, Thiên

ưu 9, HT1 đang ngày càng tăng lên Canh tác lúa của các tỉnh ĐBSH có nhiệm

vụ chính là đảm bảo an ninh lương thực, đáp ứng tiêu thụ nội địa Tuy nhiên, do

sự tăng trưởng nhanh của nền kinh tế vùng, thu nhập của người tiêu thụ tăng lêntrong những năm qua nên đòi hỏi của người tiêu dùng về gạo chất lượng caocũng ngày tăng

Để xây dựng thương hiệu gạo chất lượng tốt, Bộ Nông nghiệp và PTNT đã

đề ra một số giải pháp cụ thể như chọn tạo ra thêm các giống lúa có chất lượngcao mới, tổ chức sản xuất lúa hàng hóa tập trung, xây dựng "cánh đồng mẫu lớn”,vùng nguyên liệu tập trung, canh tác theo tiêu chuẩn GAP, nhằm tạo ra khốilượng lúa gạo lớn và đồng bộ Bên cạnh đó, phát triển công nghệ sau thu hoạch,hình thành hệ thống thu mua lương thực, khuyến khích hợp đồng tiêu thụ giữadoanh nghiệp chế biến xuất khẩu và người sản xuất Trên cơ sở đó, công ty kinhdoanh lúa gạo chịu trách nhiệm về thương hiệu của công ty (Bộ Nông nghiệp vàPTNT, 2013)

Xuất phát từ yêu cầu của thực tiễn sản xuất, việc tiến hành nghiên cứu chọntạo giống lúa chất lượng tốt là cấp thiết, đáp ứng đòi hỏi của sản xuất giống lúamới chất lượng tốt cho các tỉnh ĐBSH

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

- Xác định được các tiêu chí gạo chất lượng tốt, phù hợp với thị hiếu tiêudùng của cư dân vùng ĐBSH làm định hướng cho công tác chọn giống trong thờigian tiếp theo

- Thiết lập tập đoàn nguồn gen lúa phù hợp cho công tác chọn giống lúachất lượng tốt

- Chọn tạo được 1-2 giống lúa chất lượng tốt có thời gian sinh trưởng

90-115 ngày, chất lượng gạo tốt, năng suất đạt 55-70 tạ/ha, ít nhiễm sâu bệnh hại chính, phù hợp với cơ cấu luân canh của các tỉnh ĐBSH

- Khảo nghiệm và phát triển sản xuất một số giống lúa chất lượng tốt tại cáctỉnh ĐBSH

1.3 TÍNH MỚI VÀ NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI

- Hệ thống hoá các tiêu chí gạo chất lượng tốt phù hợp với thị hiếu tiêudùng của cư dân vùng ĐBSH từ đó định hướng cho các nhà nghiên cứu tạo giốnglúa thích hợp

- Từ tập đoàn giống thu thập gồm 1040 mẫu giống, trong đó 840 mẫu giốngđược đánh giá và phân loại, giúp các nhà chọn tạo giống lúa có cơ sở dữ liệu đểtham khảo, khai thác cho công tác chọn tạo giống lúa chất lượng cao ở Việt Nam

- Các nghiên cứu về đặc điểm di truyền các tính trạng liên quan đến chấtlượng như: hàm lượng protein, amylose, chiều dài hạt gạo…là dữ liệu khoa họcquan trọng để các nhà tạo giống lúa tham khảo, định hướng trước khi lai tạo đểchọn giống lúa chất lượng

- Các giống lúa mới chọn tạo như Gia Lộc 105, Gia Lộc 159 có chất lượngcao, năng suất khá, ít nhiễm sâu bệnh hại sẽ góp phần đa dạng hóa bộ giống lúathuần, gia tăng diện tích và sản lượng gạo chất lượng tốt đáp ứng đòi hỏi của sảnxuất lúa tại các tỉnh vùng ĐBSH

1.4 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Thu thập được 1040 mẫu giống lúa, đây là nguồn gen phong phú, có giátrị cho công tác chọn tạo giống lúa ở Việt Nam

- Chọn tạo thành công và phát triển sản xuất được 02 giống lúa Gia Lộc

105, Gia Lộc 159 có năng suất khá, chất lượng tốt, nhiễm nhẹ sâu bệnh hại gópphần đa dạng hóa bộ giống trong cơ cấu giống lúa tại các tỉnh vùng Đồng bằngsông Hồng

1.5 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

1.5.1 Đối tượng nghiên cứu

- Nghiên cứu thị hiếu tiêu dùng gạo chất lượng tốt vùng ĐBSH được thực

hiện trên đối tượng là người tiêu dùng tại các thành thị, nông thôn vùng ĐBSH

- Nghiên cứu nguồn gen, quá trình chọn lọc, kỹ thuật canh tác được thựchiện trên đối tượng là các giống lúa thuần thu thập trong và ngoài nước và cácgiống lúa mới do bản thân tác giả tạo ra

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ LÚA GẠO TRÊN THẾ GIỚI

VÀ VIỆT NAM

2.1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ lúa gạo trên thế giới

2.1.1.1 Nghiên cứu nhu cầu tiêu dùng lúa gạo

Nghiên cứu người tiêu dùng đối với các sản phẩm lương thực phụ thuộc vàotâm lý, cảm quan tại thời điểm mua, trong quá trình sử dụng sản phẩm Phản ứngcủa người tiêu dùng khác nhau đối với cùng 1 loại lương thực, thực phẩm cũngrất khác nhau Do đó, hầu như những nghiên cứu người tiêu dùng chỉ tập trungnghiên cứu cảm quan (Garber, 2003) Cũng có rất nhiều những nghiên cứu về sởthích, phân tích thị hiếu của người tiêu dùng nhằm để định lượng, phân tích vàgiải thích về sở thích của người tiêu dùng đối với những sản phẩm nhất định.Hori (1996) đã sử dụng phân tích thị hiếu người tiêu dùng đối với các loại gạothơm khác nhau tại Anh Mục đích nhằm nghiên cứu thái độ của người tiêu dùngđối với việc lựa chọn giữa gạo truyền thống và gạo nhập khẩu Tương tự,Azabagaoglu (2009) cũng sử dụng phương pháp phân tích thị hiếu người tiêudùng dựa trên các cuộc thảo luận nhóm và phân tích định lượng các kết quả điềutra người tiêu dùng để xác định các yếu tố ảnh hưởng đến thị hiếu của người tiêudùng tai Thổ Nhĩ Kỳ đối với gạo trong nước và nhập khẩu Kết quả từ các cuộcthảo luận nhóm chỉ ra rằng, gạo nhập khẩu từ Mỹ sẽ có hình dáng đẹp hơn, sạchhơn, nấu ngon hơn vì vậy mà người tiêu dùng sẵn sàng trả giá cao hơn so với gạođịa phương Đồng thời, kết quả phân tích định lượng cũng chỉ ra rằng giữa cácloại gạo nhập khẩu, người tiêu dùng cũng sẵn sàng trả mức giá khác nhau dựatrên độ bóng, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, độ đồng đều của hạt gạo và dễ

dàng nấu chín (Hayatnia et al., 2013).

Đối với tiêu dùng lúa gạo, đã có rất nhiều nghiên cứu như Nourri (2005) sửdụng mô hình hệ thống cầu tương đối lý tưởng (AIDS – Almost Ideal DemandSystem) đã xác định giá mà người tiêu dùng bỏ ra để mua gạo phụ thuộc chínhvào giá thành sản xuất, giá gạo trên thế giới và tỷ lệ lạm phát Dilip andNasiruddine (2004) sử dụng mô hình hàm thỏa dụng gián tiếp (Translog indirect

Utility function model) để nghiên cứu cầu gạo tại Ấn Độ Rejesus et al., (2012)

đã sử dụng mô hình AutoRegressive Model (AR) để nghiên cứu và dự báo nhu

cầu tiêu thụ gạo trên toàn cầu và gần đây nhất là Lantican et al., (2013) đã sử

dụng mô hình AIDS để xác định nhu cầu tiêu dùng gạo của Philippines

Việc đánh giá diễn biến, xu hướng sản xuất tiêu thụ gạo của các nước sẽgiúp Việt Nam hiểu và có được định hướng chung cho các sản phẩm lúa gạo củamình (Đào Thế Anh và cs.,2012)

2.1.1.2 Sản xuất và tiêu thụ gạo tại một số nước sản xuất lúa gạo và thị trường tiêu thụ chính

Tổ chức FAO đánh giá thương mại gạo năm 2012/2013 tăng lên 37,5 triệutấn, chủ yếu khoảng 60-70% là gạo trắng, hạt dài, chất lượng cao; thị phần gạothơm chiếm khoảng 2-3 triệu tấn chiếm khoảng 10% (FAO, 2013)

Theo Bộ Thương mại Thái Lan ở thời điểm tháng 10/2013 loại gạo có giácao nhất là gạo thơm hạt dài, trong đó gạo Basmati 2% tấm của Ấn Độ có giá1.515-1.525 USD/tấn, gạo Thai Hommali 92% có giá 1.075-1.085 USD/tấn(Thailand Ministry of Commerce , 2013)

Theo VFA thì gạo thơm, hạt dài luôn có giá cao hơn gạo trắng hạt dài từ

2-3 lần và gạo thơm Jasmine của Việt Nam cũng chỉ có giá trị tương đương vớimức giá cao nhất của chủng loại gạo trắng, hạt dài chất lượng cao của thế giới.Các giống lúa thơm của Thái Lan, Ấn Độ và Pakistan là giống lúa Khao DawkMali 105 và Basmati

Theo đánh giá của Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ, dự báo trong giai đoạn

2007-2017, các nước sản xuất gạo ở Châu Á sẽ tiếp tục là nguồn cung cấp gạo xuấtkhẩu chính của thế giới: bao gồm Thái Lan, Việt Nam, Ấn Độ Riêng xuất khẩugạo của hai nước Thái Lan và Việt Nam sẽ chiếm khoảng nửa tổng lượng gạoxuất khẩu của thế giới (USDA, 2013)

Dự báo thị phần xuất khẩu gạo của Hoa Kỳ trên thị trường thế giới sẽ giảm

từ 12% năm 2007 xuống chỉ còn khoảng 10% vào năm 2017 (FAO, 2012)

Trong các nước xuất khẩu gạo với khối lượng nhỏ hơn như Úc, Achentina,các nước Nam Mỹ khác (Uruguay, Guyana, Surinam) dự kiến sẽ tăng xuất khẩutrong giai đoạn tới Úc dự kiến sẽ tăng xuất khẩu từ 150 nghìn tấn năm 2007/08lên 220 nghìn tấn vào năm 2008/09 Xuất khẩu gạo Achentina dự kiến sẽ tăng 3-4% năm trong giai đoạn 2007/08 đến 2016/17, do sản lượng gạo tăng dự kiếnvượt nhu cầu gạo nội địa Xuất khẩu gạo của các nước Nam Mỹ (chủ yếu từUruguay) dự báo tăng 2-3% mỗi năm, do tăng trưởng sản lượng thấp hơn mứctăng tiêu dùng (FAO, 2012)

Ai Cập và EU cũng xuất khẩu gạo, nhưng dự báo xuất khẩu gạo của Ai Cập

dự báo sẽ giảm trong 10 năm tới, do tăng trưởng tiêu dùng gạo mạnh vượt mứctăng sản lượng Xuất khẩu gạo EU dự báo không tăng và ổn định trong suốt giaiđoạn 2008/09 đến 2016/17 (FAO, 2007)

2.1.1.3 Giá của một số loại gạo tại các thị trường chính

Efferson (1995) dựa trên yêu cầu về chất lượng gạo của từng thị trường đãphân thị trường lúa gạo trên thế giới ra làm 6 loại như sau:

- Thị trường yêu cầu loại gạo hạt dài, chất lượng cao

- Thị trường yêu cầu loại gạo hạt dài, chất lượng trung bình khá

- Thị trường yêu cầu loại hạt ngắn và trung bình

- Thị trường ưa sử dụng gạo xát (gạo lật), nấu cơm bằng cách hấp, hơi sượng

- Thị trường ưa sử dụng gạo có mùi thơm

- Thị trường thích sử dụng gạo dẻo, gạo nếp

Gạo hạt dài chất lượng cao (dưới 4% tấm) được tiêu thụ chủ yếu tại thịtrường châu Âu, Trung Đông Trong khi đó châu Á là thị trường tiêu thụ chínhcủa loại gạo hạt dài, chất lượng trung bình khá (trên 4% tấm) Loại gạo có hạtngắn là yêu cầu riêng biệt mang tính đặc thù cao của nhiều vùng, thị trường trênthế giới Người tiêu dùng vùng Trung Đông và châu Phi ưa thích sử dụng loạigạo phù hợp với hấp (cơm đồ), cơm hơi sượng

Theo Tolentino and Noveno (2001), giá gạo trên thị trường thế giới khácbiệt rất lớn giữa các quốc gia và các vùng, giá gạo cao nhất được ghi nhận tại thịtrường Nhật Bản, với khoảng 4 lần đắt hơn giá chung của thị trường thế giới Giágạo phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, đó là:

- Chất lượng gạo đáp ứng theo yêu cầu của từng vùng

- Giá lao động, giá của các nguyên liệu đầu vào khác như: giống, phân bón,thuốc trừ sâu bệnh, tưới tiêu

- Chính sách của Nhà nước trong việc hỗ trợ hay không cho việc sản xuất,chế biến, tiêu thụ gạo

2.1.1.4 Các thị trường nhập khẩu gạo chính trên thế giới

Các nghiên cứu thị trường những năm gần đây cho thấy hiện nay các thịtrường nhập khẩu gạo chủ yếu trên thế giới phân theo vùng lãnh thổ như sau:

Châu Phi: Theo dự báo năm 2012 nhập khẩu gạo của châu Phi khoảng 10,5

triệu tấn, giảm 2% so với năm 2011 (Giraud, 2010) Do nguồn cung dồi dào

khiến một số nước như Benin, Guinea, Sierra Leone và Tanzania cắt giảm lượnggạo nhập khẩu Tổ chức FAO (2012) cũng dự báo lượng gạo nhập khẩu của AiCập khoảng 100 nghìn tấn, giảm so với mức 350 nghìn tấn năm 2011 Trong khi

đó, một số thị trường lớn khác trong khu vực như Senegal dự kiến sẽ tăng 4%lượng gạo nhập khẩu lên ở mức 780 nghìn tấn; Cote d’Ivoire và Nam Phi tănglên ở mức tương ứng là 900 nghìn và 950 nghìn tấn

Các nước Mỹ Latinh và Caribe: nhập khẩu gạo của các nước châu Mỹ

Latinh và vùng Caribe dự báo cũng tăng 6% lên 3,7 triệu tấn trong năm 2012 Dựbáo sản lượng trong nước giảm khiến Brazil phải tăng lượng gạo nhập khẩu lên

800 nghìn tấn, cao hơn 200 nghìn tấn so với năm 2011 Thiếu hụt sản lượng tạiHaiti, Mexico, Panama và Peru cũng buộc các quốc gia phải nhập khẩu gạo nhiềuhơn Trong khi đó, sản lượng tại Colombia có những dấu hiệu phục hồi là yếu tốkhiến lượng gạo nhập khẩu năm 2012 của nước này trở về mức bình thường(khoảng 20 nghìn tấn) Đất nước Cuba, với dự báo sản lượng sẽ giảm 5% nênlượng gạo nhập khẩu dự báo năm 2012 vào khoảng 570 nghìn tấn Phù hợp vớimục tiêu tự cung tự cấp, giới quan chức Cuba thông báo nước này đang hướngtới việc thay thế 117 nghìn tấn gạo nhập khẩu bằng lượng gạo sản xuất trong nước(Bloomberg, 2013)

Châu Âu, dự báo lượng gạo nhập khẩu của 27 nước EU vào khoảng 1,3

triệu tấn, tăng 8% so với năm 2011 Kể từ tháng 1 năm 2012, châu Âu đã tăngcường các biện pháp nghiêm ngặt hơn đối với gạo và các sản phẩm làm từ gạo cónguồn gốc từ Trung Quốc, sau hàng loạt vụ phát hiện các loại gạo biến đổi gen(GMO) kể từ năm 2010 Theo quy định mới, tất cả các thương nhân phải gửithông báo nếu nhập khẩu gạo từ Trung Quốc, thời gian đến và địa điểm nhậphàng, tiến hành kiểm tra các lô hàng trước và sau khi giao hàng xem có bất kỳloại sinh vật biến đổi gen trái phép nào không Quy định này sẽ được tiến hành ràsoát lại sau 6 tháng có hiệu lực và được coi là quy định có giá trị cao nhất trong

số các quy định tương tự có hiệu lực từ năm 2008, thời điểm lô hàng đầu tiên củaTrung Quốc bị phát hiện là thuộc loại gạo biến đổi gen Theo số liệu dự báochính thức, năm 2012 là năm thứ hai liên tiếp lượng gạo nhập khẩu của châu Âu

từ Hoa Kỳ tăng 650.000 tấn, trong đó theo tổ chức FAO dự báo Liên bang Ngatiếp tục mua thêm 180.000 tấn trong năm nay (Bloomberg, 2013)

Châu Á, đây là khu vực sản xuất nhiều lúa gạo nhất trên thế giới nhưng

cũng là nơi tiêu thụ nhiều lúa gạo nhất Nhu cầu của Trung Quốc thực tế vẫn tiếptục tăng đã góp phần quan trọng làm hạn chế đà giảm của giá gạo, theo USDA

nhận định, nhập khẩu gạo của Trung Quốc sẽ tăng 6,3%, lên mức 3,4 triệu tấntrong niên vụ 2013/2014 Các nước khác cũng có nhu cầu cao về lúa gạo nhưIran cũng tiếp tục có xu hướng ra tăng lượng nhập khẩu lúa gạo Mặc dù, nhucầu lúa gạo tiếp tục tăng ở nhiều nước châu Á, nhưng giá xuất khẩu lại khôngtăng nhiều do nguồn cung có xu hướng tăng mạnh hơn cầu về lúa gạo(Bloomberg, 2013)

2.1.1.5 Định hướng nghiên cứu và phát triển lúa gạo đáp ứng nhu cầu của từng thị trường

Nghiên cứu chọn tạo và sản xuất lúa gạo chất lượng cao là một trong những

ưu tiên hàng đầu của hầu hết các nước sản xuất lúa gạo trên thế giới, đặc biệt làkhi kinh tế phát triển, nhu cầu gạo trên đầu người giảm dần về số lượng, ngườitiêu dùng có đòi hỏi ngày càng cao về chất lượng Tại Nhật trong bốn thập kỷgần đây lượng gạo tiêu thụ trên đầu người đã giảm từ 120 kg xuống còn 60 kg,nhưng gạo chất lượng cao lại được tiêu thụ tăng lên một cách rõ rệt Để thỏa mãnnhu cầu của người tiêu dùng, việc nghiên cứu và chọn tạo giống lúa chất lượngcao được ưu tiên hàng đầu và hầu hết các giống lúa trong sản xuất đều là cácgiống có hạt gạo trong, ít bạc bụng, hàm lượng amylose thấp (từ 15-20%), cơmmềm, dẻo, ngon, đó là xu hướng chung đã và đang diễn ra tại các nước sử dụnglúa gạo là cây lương thực chính như Đài Loan, Hàn Quốc (Ito, 2004) Tại TrungQuốc, các giống lúa dạng Japonica cho cơm mềm, dẻo ngon đã và đang đượcphát triển mạnh (Chen, 2004) Htike and Myo (2008) cho biết Myanma cũngđang chuyển từ việc nghiên cứu và sản xuất các giống lúa năng suất cao, chấtlượng thấp sang các giống lúa tuy cho năng suất thấp hơn, nhưng chất lượng cao,cần lượng đầu tư phân bón thấp hơn nhưng có thể mang lại lợi nhuận cao hơngấp 5-7 lần các giống lúa khác Tại Hàn Quốc công tác chọn tạo các giống lúachất lượng cao đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng đang được đặt lên là ưu tiênhàng đầu trong công tác nghiên cứu và sản xuất lúa (Lý Hoàng Mai và cs., 2007).Trong chương trình nghiên cứu về lúa chính phủ Úc cũng đã dành tới 49% kinhphí cho nghiên cứu và chọn tạo giống lúa mới, đặc biệt là các giống lúa cho năngsuất cao, ổn định trong điều kiện thay đổi thời tiết, khí hậu và có chất lượng caothỏa mãn tiêu chí xuất khẩu, nhất là cho thị trường Nhật Bản (Blakeney, 2008).Nghiên cứu và sản xuất lúa chất lượng cao cũng đặc biệt được quan tâm tại TháiLan Để tăng cường tính cạnh tranh trên thị trường lúa gạo thế giới, Thái Lan đã

có những chương trình

nghiên cứu lớn, hàng năm đầu tư hàng triệu đô la Mỹ cho việc phát triển các giống

lúa thơm, hạt dài và có chất lượng cao (Vanavichit et al., 2004).

Tại Thái Lan, theo Forssel (2009), chính phủ Thái Lan đã có nhiều chínhsách tác động đối với thị trường lúa gạo nước này để hỗ trợ cho hàng triệu nôngdân Thái, trong đó nổi bật là chương trình trợ giá của chính phủ Thái cho ngườitrồng lúa vào tháng 11/2011 nhằm đảm bảo người trồng lúa bán được gạo giá caonhất Chương trình được xây dựng dựa trên một số công đoạn Đầu tiên nông dân

sẽ vận chuyển thóc tới các trung tâm thu mua lúa của chính phủ đặt tại các nhàmáy xay xát, tại đây, lúa sẽ được xác định độ ẩm, chất lượng và cung cấp chứngnhận về số lượng và chất lượng lúa cho nông dân Nông dân sẽ được cầm các giấychứng nhận đó để ra các ngân hàng quốc doanh nhận tiền dưới dạng nguồn vốnvay Vào cuối vụ, người nông dân có thể bán lúa của mình ra thị trường và trả lạikhoản vay hoặc là bán lúa của mình cho chính phủ Thái để trả nợ Với mức giáđược đưa ra từ trước vụ thu hoạch, năm 2012 rất nhiều nông dân đã chọn phương

án bán thóc cho chính phủ Thóc sau khi được các cơ sở xay xát thành gạo sẽ đượcvận chuyển để bảo quản tại các kho dự trữ lương thực quốc gia Thái Do giá lúagạo năm 2012 trên thị trường rất thấp nên lượng thóc mà chính phủ Thái phải muavới giá cao để lưu kho rất lớn Điều này có ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng xuất

khẩu của gạo Thái Lan (Boonsirichai et al., 2013).

2.1.2 Các kết quả nghiên cứu tình hình sản xuất và tiêu thụ lúa gạo chất lượng tốt của Việt Nam

2.1.2.1 Đánh giá hiện trạng sản xuất và tiêu thụ lúa gạo của Việt

Nam

Trong những năm gần đây, Việt Nam là nước luôn giữ vị trí nhì về xuấtkhẩu gạo trên thế giới và trong khu vực Tuy nhiên, chất lượng gạo xuất khẩu cònkém so với các nước như Thái Lan, Myanmar, Pakistan, Ấn Độ… nên giá trị xuấtkhẩu không cao

Năm 2012 diện tích sản xuất lúa của cả nước đạt khoảng 7,76 triệu ha, tăng117.000 ha so với năm 2011 Tổng sản lượng ước đạt khoảng 43,96 triệu tấn,tăng 1,64 triệu tấn so với năm 2011 Đặc biệt, xuất khẩu gạo đạt sản lượng caonhất từ trước đến nay với hơn 7,7 triệu tấn gạo, tăng hơn 630.000 tấn so với năm

2011 Theo đánh giá của Bộ Nông nghiệp và PTNT (2012): việc sản xuất lúa củacác địa phương đã tập trung và có bước đột phá mạnh mẽ trong khâu tổ chức sảnxuất, nhất là chú trọng việc xây dựng cánh đồng mẫu lớn Lợi nhụân bình quânchung của bà con nông dân vẫn đạt được 30%

Nền kinh tế Việt Nam đến năm 2007 đã chính thức hội nhập vào nền kinh

tế toàn cầu, nhưng người nông dân sản xuất gạo Việt Nam đã tham gia vào thịtrường toàn cầu trước đó hai thập niên Từ năm 1989, Việt Nam đã trở thành mộtnhà cung cấp gạo quan trọng trên thị trường gạo thế giới, hiện nay đứng thứ haithế giới (Phạm Văn Bính, 2007) Giai đoạn 1989-1995, Việt Nam xuất khẩu bìnhquân hàng năm trên 3 triệu tấn gạo sang 128 quốc gia, đạt mức đỉnh 5.2 triệu tấnvào năm 2005 và năm 2006- nay đã có một kỷ lục mới trên 7.0 triệu tấn gạo xuấtkhẩu Năm 1989, kim ngạch xuất khẩu trên 300 triệu USD, sau 10 năm phá mốc

1 tỉ USD và đạt mức kỷ lục 2.9 tỉ USD vào năm 2008, và đến 2012 đã đạt 3,8 tỉ(chưa tính gạo xuất tiểu ngạch khoảng gần 1 triệu tấn) Ngành hàng lúa gạokhông chỉ tạo an ninh lương thực vững chắc để Việt Nam yên tâm đẩy mạnhcông nghiệp hoá mà còn trực tiếp đóng góp vào tiến trình này thông qua tạo ramột lượng ngoại tệ thặng dư cho đất nước nhập khẩu máy móc, trang thiết bị hiệnđại hoá cho nhiều ngành công nghiệp (Bộ Nông nghiệp và PTNT, 2011)

Năm 2011, Việt Nam thắng lợi trong xuất khẩu gạo, đạt kỷ lục hơn 7 triệutấn với kim ngạch xuất khẩu hơn 3,7 tỷ USD Số lượng xuất khẩu tăng, nhưnggiá trị lại thấp hơn so với các đối thủ cạnh tranh Làm sao để nâng cao chất lượng

và giá trị gạo xuất khẩu? là câu hỏi và là thách thức trong những mùa vụ mới.Năm 2012 được nhiều chuyên gia dự báo, thị trường lúa gạo sẽ cạnh tranhkhốc liệt về giá và chất lượng do có một số quốc gia tham gia xuất khẩu lúa gạotrở lại như Ấn Độ, Mi-an-ma, Pa-ki-xtan Tuy nhiên, Việt Nam có rất nhiều cơhội xuất khẩu gạo chất lượng cao Các thị trường mới là Trung Quốc và ở châuPhi như: Bờ Biển Ngà, Xê-nê-gan, Gha-na… đang mở rộng cửa cho gạo chấtlượng cao của Việt Nam Điều quan trọng là Việt Nam cần chú trọng nâng caochất lượng để có thể nâng cao giá trị gạo xuất khẩu Mới đây, Hiệp hội Lươngthực Việt Nam (VFA) đã đưa ra dự báo, năm 2012 nhu cầu sử dụng gạo chấtlượng cao phục vụ cho xuất khẩu sẽ tăng vọt Việt Nam có thể xuất khẩu đượckhoảng 600 nghìn tấn sang các thị trường Hồng Kông (Trung Quốc) và một sốthị trường khó tính khác

Đến tháng 8/2013, Hiệp hội Lương thực Việt Nam cho biết, đến thời điểmnày cả nước đã xuất khẩu được khoảng 4,2 triệu tấn gạo, trị giá 1,9 tỉ USD, bìnhquân đạt 445 USD/tấn, giảm 7,7% so với cùng kỳ năm 2012 Xuất khẩu gạo tăngtrưởng mạnh, đạt 1,135 triệu tấn với trị giá đạt xấp xỉ 472,4 triệu USD, tăng27,8% về khối lượng và tăng 24,1% về giá trị so với cùng kỳ năm ngoái (VFA,2013)

Theo đánh giá của Hiệp hội lúa gạo (2014) thì năm 2013 và một số năm tớiđây, Việt Nam vẫn giữ được vị trí thứ 2 thế giới về xuất khẩu gạo, thế nhưngcũng như hơn 20 năm qua Việt Nam xuất khẩu gạo xếp vào hạng nhất nhì thếgiới với hàng trăm giống lúa nhưng vẫn chưa tạo dựng được một loại gạo chấtlượng cao có thương hiệu tầm cỡ quốc gia Từ đầu năm đến nay, trong khi thịtrường gạo trầm lắng, thì ngược lại, chỉ với hai loại gạo chất lượng cao mangthương hiệu đặc trưng của mình, Thái Lan, Ấn Độ vẫn xuất khẩu khá mạnh vớigiá lên đến 700 – 1.000 USD/tấn, cao hơn gấp đôi so với loại gạo trắng hạt dàivốn chiếm 80 – 90% sản lượng của Việt Nam

Hiện nay cơ hội cho xuất khẩu gạo của Việt Nam vào thị trường TrungQuốc, Hông Kông là rất lớn: xuất khẩu gạo, đặc biệt là gạo thơm của Việt Namvào thị trường Hồng Kông trong 2 năm 2011-2012 đã có một cuộc bứt phá ngoạnmục Số liệu của Hiệp hội nhập khẩu gạo Hồng Kông cho biết: từ chỗ chỉ chiếmkhoảng 1% lượng nhập khẩu vào Hồng Kông trong năm 2008, đến hết năm 2011,Việt Nam đã chiếm một thị phần tương đương 30%, khoảng 100.000 tấn gạo.Nhập khẩu gạo Việt Nam vào thị trường này chủ yếu dành cho tiêu thụ nội địa.Người tiêu dùng Hồng Kông ưa chuộng gạo thơm, và gạo thơm Thái đã chiếmlĩnh thị trường trong suốt một thời gian dài Tuy nhiên tình hình đã thay đổi trong

3 năm trở lại So với gạo Thái thì chất lượng của gạo Việt Nam còn thấp hơn gạothơm Thái nhưng vấn đề quan trọng là giá cả thì giá gạo Việt Nam đang ngàycàng trở nên hấp dẫn so với gạo Thái Ưu thế này đang ngày càng trở nên đáng

kể trong bối cảnh chính phủ Thái tuyên bố duy trì chính sách trợ giá lúa, khiếngiá gạo không có khả năng giảm giá (VFA, 2013)

Với thị trường Trung Quốc trong 3 năm gần đây gạo Việt Nam đã chiếm thịphần đáng kể và phát triển ổn định: thị trường xuất khẩu gạo thời gian qua cónhiều thay đổi, trong đó thị trường Trung Quốc tăng gấp 5,2 lần về lượng và 4,4lần về giá trị so với cùng kỳ năm trước và trở thành thị trường nhập khẩu gạo lớnnhất của Việt Nam (VFA, 2013)

2.1.2.2 Định hướng mục tiêu cho ngành hàng lúa gạo chất lượng tốt

Cho dù Việt Nam có nhiều cơ hội để nâng sức cạnh tranh trên thị trường thếgiới nhưng dự báo trong vòng năm năm nữa lượng gạo xuất khẩu của Việt Namchỉ đạt trong khoảng 6,5-7 triệu tấn/năm Trong đó, khoảng 70% lượng gạo xuấtkhẩu của Việt Nam là gạo 25% tấm (loại phẩm cấp thấp) trong khi gạo 5% tấmcủa Việt Nam cũng chưa sánh được với gạo Thái Lan, trong khi gạo cấp thấp thìđang mất dần thị trường do gạo Ấn Độ và Myanmar cạnh tranh Trong dài hạn,

gạo Việt Nam khó có thể vượt qua Thái Lan dù dự báo xuất khẩu gạo của TháiLan giảm hoặc xuống dưới mức 7 triệu tấn/năm Thị trường gạo thế giới còn chịutác động của những yếu tố khác như: lượng tồn kho của thế giới, thiên tai mấtmùa làm mất cân đối cục bộ; biến động tiền tệ và lạm phát giá lương thực; tácđộng của chính sách lương thực ở các nước xuất và nhập khẩu lớn, nhất là chínhsách nâng giá lúa và tự túc lương thực (VFA, 2013)

Thị trường gạo chất lượng nội địa có nhu cầu 8 chữ: gạo đẹp, cơm mềm, vịđậm, mùi thơm Thị trường gạo xuất khẩu cần có thương hiệu và đòi hỏi tiêuchuẩn chất lượng tốt, đồng nhất Những năm gần đây chúng ta đã có cố gắngchọn tạo bộ giống lúa đa dạng theo hướng chất lượng tốt, ngắn ngày, kháng sâubệnh và thích ứng rộng

Gạo chất lượng trên thị trường được xem xét theo 5 tiêu chuẩn là chất lượngnấu nướng (cooking quality) như cơm mềm, dễ nấu; chất lượng xay xát (millingquality) như tỉ lệ gạo nguyên, tỉ lệ gạo/lúa; chất lượng dinh dưỡng (eatingquality) như mùi thơm, cơm đậm; chất lượng thương mại (trading quality) nhưgạo đẹp, không bạc bụng, hạt dài và chất lượng sản xuất theo công nghệ an toàn,như VietGAP, 3G3T, ICM (Juliano, 2004)

Theo Bộ Nông nghiệp và PTNT (2014), nước ta hiện chỉ đáp ứng được 30%nhu cầu giống lúa chất lượng tốt, điều đó cho thấy công tác chọn - tạo giống lúavẫn là thách thức đối với các nhà khoa học, kinh doanh và người nông dân nước ta.Thách thức lớn Việt Nam là nước xuất khẩu lúa gạo đứng thứ hai trên thếgiới với khoảng 4-5 triệu tấn/năm và có mức tăng kỷ lục vào năm 2009 (6 triệutấn) Tuy nhiên, tại hệ thống chợ đầu mối, siêu thị ở Việt Nam, sản phẩm củaquốc gia xuất khẩu gạo số 1 thế giới là Thái Lan, vẫn xuất hiện với số lượng lớn.Mặt khác, giá xuất khẩu gạo của Việt Nam thường thấp hơn so với gạo Thái Lan

Lý giải tình trạng này ta thấy có nhiều nguyên nhân để gạo Việt Nam có giá bánthấp hơn so với gạo Thái Lan, trong đó có nguyên nhân từ việc chọn giống chưatốt Thống kê nhập khẩu gạo chính ngạch cho thấy, năm 2011 tổng lượng gạonhập khẩu vào Việt Nam là 5.800 tấn, năm 2012 là 27.600 tấn, 6 tháng đầu năm

2013 mới nhập gần 13.000 tấn Nếu so với mức tiêu thụ gạo trong nước khoảng19- 20 triệu tấn/năm, thì lượng gạo nhập khẩu không đáng kể Từ những con sốnày cũng có thể nhận ra lượng gạo lớn được gắn mác ngoại trên thị trường là sựnhập nhèm biến hóa gạo nội thành gạo ngoại để lừa người tiêu dùng Điều nàycũng phản ánh tâm lý tiêu dùng hướng ngoại của một bộ phận người tiêu dùng,

hỗ trợ khuyến nông, giống mới đặc biệt những giống chất lượng tốt, gạo thơm,giống chống chịu biến đổi khí hậu Dần dần từng bước hỗ trợ các doanh nghiệpxuất khẩu lớn xây dựng thương hiệu gạo của Việt Nam.

2.2 ĐẶC ĐIỂM DI TRUYỀN CỦA MỘT SỐ TÍNH TRẠNG LIÊN QUAN ĐẾN CHẤT LƯỢNG

2.2.1 Di truyền và các yếu tố ảnh hưởng đến tính thơm

2.2.1.1 Sự di truyền tính thơm của lúa

Prathepha (2008) nghiên cứu trên lúa hoang (O rufipogon) đã phát hiện 16

cá thể thu thập ở Lào và một cá thể thu ở Campuchia có sự hiện diện của đột biếnmất đoạn 8 bp Quan sát này ủng hộ cho giả thuyết alen thơm đã hiện diện tronglúa hoang và tính trạng này được nông dân chọn lọc trong suốt lịch sử canh tác

Di truyền của tính trạng thơm khá phức tạp, Dhulappanavar (1976) cho rằngtính thơm do 4 gen bổ sung kiểm soát, trong đó một liên kết với màu sắc vỏ trấu

và một liên kết với màu sắc đỏ của mỏ hạt Singh et al.(2010) xác định tính thơm

do ba gen trội bổ sung Trong trường hợp đột biến, Nguyễn Minh Công và cs.(2007) xác định tính thơm cúa lúa Tám Xuân Đài được kiểm soát bởi ít nhất 2gen lặn tác động cộng tính

Nghiên cứu của các tác giả như: Sood and Siddiq (1978), Ding et al (2009), Lorieux et al (1996), Kato and Itani (1996), Wanchana et al (2005), Bradbury et

al (2005), Jinhua et al (2006), Sarhadi et al (2007) và Sun et al (2008) đều cho

rằng mùi thơm được kiểm soát bởi một gen lặn

Pinson et al (1994) giải thích rằng có nhiều lý do dẫn đến sự khác nhau

trong nhận xét trên Một trong những lý do đó là các tác giả trên đã sử dụngnhững giống khác nhau Ông gieo trồng 6 giống lúa: Jasmine 85, A-301, Della-X2 và PI 457917, Dragon Eyeball 100 và Amber để phân tích gen thơm và nhậnxét các giống Jasmine 85, A-301, Della-X2, PI 457917 chứa một gen lặn, mỗigiống chứa một gen kiểm soát tính thơm và chúng là những cặp alen với nhau;Dragon Eyeball 100 và Amber chứa hai gen lặn và một trong chúng là dạng alenvới Jasmine 85, A-301, Della-X2 và PI 457917 Kết quả này cũng phù hợp với

nghiên cứu của Lâm Quang Dụ và cs (2004) cho rằng mùi thơm của giốngDT122 và DT21 do một gen lặn kiểm soát, trong khi mùi thơm của giống CM6

và Dragon Eyeball do 2 gen lặn kiểm soát

Reddy et al (1987) cũng cho biết mùi thơm được kiểm soát bởi một gen

lặn Hơn nữa, họ còn phát hiện thấy sự vắng mặt của một esterasse isozyme đặcbiệt Rf 0.9 có liên quan đến tính trạng mùi thơm của lúa

Nghiên cứu về gen thơm, Fitzgerald et al (2008) phân tích 464 mẫu lúa

thơm nhận thấy một số giống có nguồn gốc ở Nam và Đông Nam Á không có độtbiến mất đoạn 8 bp vẫn có 2-AP nên kết luận không chỉ duy nhất đột biến mấtđoạn 8 bp gây ra tích lũy 2-AP mà còn có ít nhất một đột biến khác gây ra sự tíchlũy 2-AP Một đột biến mất đoạn 7 bp trên exon 2 của NST số 8 cũng được Shi(2008) phát hiện trên quần thể lúa thơm của Trung Quốc được ký hiệu là alenbadh 2.2 Vai trò của BADH1 trên NST số 4 được Niu (2007) nghiên cứu chothấy BADH1 chỉ hoạt động mạnh trong điều kiện mặn Trong khi đó, badh 2.1

không đóng vai trò tích cực đối với phản ứng tính chịu mặn của lúa (Fitzgerald et

al., 2008) Dựa vào chức năng sinh hóa, đột biến mất chức năng của gen badh1,

Bradbury et al (2008) cho rằng gen badh1 cũng có thể kiểm soát mùi thơm

tương tự như badh 2.1 trong điều kiện mặn và thiếu nước Tuy nhiên, Singh(2010) cho biết đột biến mất chức năng của badh 2.1 là yếu tố cơ bản để hìnhthành đầy đủ chất thơm ở lúa thơm, hoạt động của badh1 là cung cấp tiền đề đểhình thành 2-AP (Bảng 2.1)

Bảng 2.1 Mười alen được phát hiện kiểm soát mùi thơm của các giống lúa

và đánh giá di truyền của gen thơm trong 22 giống lúa thơm và 4 giống lúakhông thơm Sự mất đoạn này khô1ng có mặt trong tất cả các giống lúa khôngthơm nhưng có 4 giống lúa thơm đã cho kết quả dương tính với chỉ thị FMbadh2-E4-5 Phát hiện ra chỉ thị này cũng được xem là rất hữu hiệu trong việc chọn tạocác giống lúa thơm.

2.2.1.2 Thành phần mùi thơm ở

lúa

Trong hương thơm của gạo có hơn 100 chất đã được phát hiện Ở Jasmine

85 có ít axit ferulic hơn Goolarah, Jasmine 85 và Goolarah lại có nhiều indole,Goolarah và YRF9 chứa nhiều 2-acetyl-1-pyrroline hơn lúa Pelde, trong lúcBasmati chứa nhiều nhất 2-phenylethanol và thấp nhất là hexanal trong tất cả cácgiống quan sát, giống YRF9 và Goolarah có mùi thơm dứa trong lúc Basmati có

mùi bắp nổ (Widjaja et al., 1996).

Hương thơm của lúa thường có mùi thơm nhẹ hoặc thơm ngát của các loạilúa Basmati hoặc Jasmine Những nghiên cứu trước đây đã chứng minh mùi vịcủa gạo có liên quan tới thời gian bảo quản, trong lúa mới được xác định có cáchợp chất tạo thành mùi thơm 1- butanal, 1- hexanal, 1- heptanal, methyl ethylketone, 1 pentalnal và propanal, sau một thời gian bảo quản chỉ thấy còn butanal

và 1- heptanal Hàm lượng của hexanal trong gạo cân bằng tuyến tính với nồng

độ của axit linoleic đã oxi hóa trong gạo (Shin et al., 1986), khi được bảo quản ở

nhiệt độ 35oC trong hai tuần, một vài loại gạo đã giảm hàm lượng pentanal,

hexanal và petanol đáng kể so với các loại gạo khác (Suzuki et al., 1999).

Tại hội nghị lúa quốc tế lần thứ 3 tại Hà Nội, Calingacion et al (2010) báo

cáo có 519 chất bay hơi ở gạo Jasmine mới và basmati dự trữ, trong đó có 66chất đóng vai trò chính trong mùi thơm của Jasmine Nghiên cứu về mùi thơm

trên các giống lúa địa phương, Mathure et al (2010) cho biết các chất 2-AP,

penta decanal, guaiacol, benzyl alcohol, indole và vanilin đóng vai trò chính tạonên mùi thơm của nhóm gạo Basmati, Ambemohar, Kolam, Indrayani ở Ấn Độ.Theo Yang (2008), guaiacol, indole, p-xylene, axit myristic, nonanal, caproicaxit, penta decanal và pelargonic ảnh hưởng lớn đến sự khác biệt mùi thơm giữa

do nồng độ 2-AP trong gạo Trong cùng một giống, mùi thơm có tương quanthuận với thời gian sinh trưởng và tương quan nghịch với số hạt chắc/bông(Mathure, 2010) Cho đến nay, nhiều tác giả đánh giá lúa thơm dựa trên nồng độ2-AP bằng nhiều phương pháp khác nhau, tuy nhiên chưa có kết quả báo cáo nàoxác định được khoảng nồng độ 2-AP tương ứng với cấp thơm Vì vậy, trongnghiên cứu người ta vẫn phải mô tả định tính về mùi thơm là: thơm đậm, thơm,thơm nhẹ và không thơm.

Hình 2.1 Vị trí gen thơm trên NST số 8

Ghi chú: A) Khoảng cách giữa gen thơm và các chỉ thị trên NST số 8, B) Vùng NST số 8 trên BAC được kẹp giữa 2 chỉ thị RM515 và SSR-J07, C) AP004463 BAC clone mô tả những gen nằm trong vùng này (công bố bởi KOME) bao gồm gen thơm fgr (J023088C02) và các chỉ thị SSR-J02 và RSP04.

Nguồn: Louis (2009).

Bản đồ di truyền của chỉ thị phân tử và gen thơm được mô tả ở hình 2.1 chothấy gen thơm fgr nằm giữa hai chỉ thị RM515 và SSR-J07 Khoảng cách giữaRM515 và SSRJ07 là 386591bp Số liệu cho thấy gen thơm fgr nằm gần chỉ thịRM515 hơn SSRJ07 Kiểm tra cẩn thận dữ liệu trên bản đồ bằng NST nhân tạocủa vi khuẩn BAC (clone AP004463, hình 1.2) phần lớn chứa đựng gen thơm.Giải trình tự 17 gen trên BAC này phát hiện trình tự khác biệt chỉ ở một gen có

đa hình còn các gen khác có mức đa hình rất thấp Phân tích này cho thấy có 6 đahình trong đó 3 ở exons, 1 đa hình lớn với vị trí trên exon được công bố trênOryza Molecular Biological Encyclopaedia (KOME) web site as cDNA cloneJ023088C02 mã hóa betaine aldehyde dehydrogenase Đa hình lớn này chứađựng 6 SNPs và mất 8 nucleotit với 25bp gây ra việc dừng mã hóa (hình 2.2).Như vậy, việc đột biến mất đoạn là lý do chính làm mất chức năng tổng hợpProtein do enzyme BAD tác động Điều này phù hợp với giải thích là tính thơm

do gen lặn điều khiển nhưng do gen tổng hợp BAD bị đột biến mất chức năng.Phân tích trình tự của vùng này của 14 giống thơm và 64 giống không thơm đãtìm thấy trên 14 giống thơm có sự đa hình tương tự như giống lúa thơm Kyeematrong khi đó 64 giống lúa không thơm có trình tự giống như giống lúa khôngthơm Nipponbare đã được công bố

Hình 2.2 Cấu trúc của gen thơm fgr

Ghi chú: J023088C02 mô tả codon khởi điểm (ATG), 15 exon, 14 intron và vị trí kết thúc (ATT) Trình

tự nucleotide của exon 7 cho thấy có cả ở giống thơm và không thơm Đối với giống thơm cho thấy mất một đoạn rộng và có 3SNP (TAA) kết thúc mã hóa (màu đỏ) Protein bị loại bỏ được mã hóa trong giống

lúa thơm được mã hóa bởi exon 8, 9 và 10.

Nguồn: Louis (2009).

Hình 2.3 Trình tự amino acid BAD1 protein được mã hóa trên NST số 4.

Ghi chú: BAD2 protein trên giống lúa không thơm được mã hóa trên NST số 8 và trình tự amino acid

được dự đoán đã bị cắt bớt của BAD2 protein từ giống lúa thơm.

Nguồn: Louis (2009)

Trình tự amino acid được dự đoán đối với việc mã hóa bởi gen fgr được

mô tả ở hình 2.3 Trình tự một peptide (VTELGGKSP) và dư lượng cysteine (dựlượng của 28 amino acid bao gồm cả betaine aldehyde ehydrogenase 1 BAD1 vàBAD2) được tìm thấy đối với những gen từ giống lúa không thơm có aldehydedehydrogenases cao Những phân tử được lưu giữ bị mất ở những protein có cấutrúc ngắn hơn mã hóa bởi gen có trong giống lúa thơm BADs cũng chứa đựngnhững peptide bị lưu giữ EGCRLGSVVS được tìm thấy ở giống lúa khôngthơm BAD được cho là chất nền đặc biệt đối với hình thành amino acid và

những hợp chất liên quan (Trossat et al., 2009; Livingstone et al., 2003), nhiều

những hợp chất này có cấu trúc tương tự như 2-acetyl-1-pyrroline Các chất nềncủa BAD bao gồm: 3-aminopropionaldehyde, 4-aminobutyraldehyde, 4-guanidinobutyraldehyde và khác biệt hơn một chút như delta-1-pyrroline, delta-1-pyrroline tồn tại ở trạng thái cân bằng với 4-aminobutyraldehyde BAD1 ởtrong lúa mã hóa bởi gen nằm trên NST số 4 Ở lúa mạch cho thấy có 2 enzymBAD Barley has been shown to contain two BAD isozymes, có thể là chất nền

đặc trưng (Nakamura et al., 2001) Gen fgr đối nhau với gen mã hóa BAD2 ở lúa

mạch So sánh trình tự amino acid của hai enzyme BAD có từ lúa mạch phát hiệnrằng isozymes BAD2 mất C trong trình tự SKL chuyển thành isozyme BAD1 vàđược hiểu như một phần của kiểu 1 tính hiệu muc tiêu (1 peroxisomal targetingsignals- PTS1) Ngược lại, cả BAD1 và BAD2 trong lúa gạo chứa C ở trình tựcuối SKL, thúc đẩy cho cả những Protein được hình thành peroxisome Việc xácđịnh này cho rằng mặc dù ở cả lúa gạo và lúa mạch BAD2 protein có tác dụngtương tự trong môi trường in vitro, chúng có những chức năng khác trong in vivonhư chúng xuất hiện ở những bộ phận dưới mức tế bào Như vậy có rất nhiềunhân tố ảnh hưởng đến việc hình thành PTS1 bao gồm cả Protein, những ảnhhưởng này của BAD1 và BAD2 protein có cả ở lúa gạo và lúa mạch Sản phẩmcủa cả hai tiểu đơn vị khác nhau cũng giống như sự ngăn cản dưới mức tế bàocho phép hình thành những heterodimers Sự có mặt của heterodimers có thể lànhững chất nền đặc trưng cho BAD ở lúa gạo

2.2.1.3 Ảnh hưởng của môi trường đến tính thơm

Mùi thơm phụ thuộc theo mùa vụ gieo trồng, loại đất, địa điểm và độ phìcủa đất Lúa thơm trồng các vùng sinh thái khác nhau sẽ có độ thơm khác nhau

Sự hình thành và duy trì mùi thơm được gia tăng nếu trong giai đoạn hạt vàochắc nhiệt độ xuống thấp và phụ thuộc vào biên độ nhiệt Hàm lượng 2-AP còn

bị ảnh hưởng bởi khô hạn Khô hạn trong giai đoạn chín sữa làm tăng hàm lượng2-AP nhưng khô hạn ở giai đoạn chín vàng thì không tăng và hàm lượng 2-APtăng cao nhất trong khoảng 4-5 tuần sau trổ, sau đó giảm dần (Yoshihashi, 2002)

Goufo et al (2010) cho biết cần thu hoạch sớm để có mùi thơm đậm nhưng có

thể năng suất giảm do hạt chưa chín đều và tác giả cũng cho biết cấy mật độ dàyhơn bình thưởng sẽ làm giảm mùi thơm

Bahmaniar et al (2007), phân và bón phân cho lúa là cần thiết để tăng năng

suất và sản lượng, bón phân đạm cho lúa thơm sẽ ảnh hưởng đến chất lượng vàhương vị của cơm nấu

2.2.2 Di truyền của kích thước hạt

Kích thước hạt quyết định khối lượng hạt, là một trong ba yếu tố cấu thànhnên năng suất (số bông/m2, số hạt chắc/bông và khối lượng hạt) Kích thước hạt

bao gồm chiều dài, chiều rộng và độ dày hạt (Fan et al, 2006) Nghiên cứu trên lúa dại Oryza glumaepatula (IRGC 105668) của Brazil, Sobrizal and Yoshimura

(2008) phát hiện gen sk1 nằm trong khoảng chỉ thị phân tử RFLP C679 and C560trên NST số 2 với khoảng cách 2,8 và 1,5 cM

Ming-wei et al (2005) phân tích di truyền ở quần thể F2 của tổ hợp laiShuhui 881/Y34 và Shuhui 527/Y34 đã xác định chiều dài hạt rất ngắn của giốngY34 được kiểm soát bởi một gen trội hoàn toàn Mi3(t) và gen này nằm trên tayngắn của NST số 3 giữa chỉ thị phân tử SSR RM282 (khoảng cách di truyền5,1cM) và RM6283 (khoảng cách di truyền 0,9 cM)

Shao et al (2010) đã phát hiện một QTL qGL7-2 nằm giữa chỉ thị phân tử RM351 và RM234 trên NST số 7 Fan et al (2009) xác định QTL GS3 nằm ở tâm

động của NST số 3 là QTL đóng vai trò chính Sự đột biến thay thế một nucleotít Cthành A ở exon số hai của GS3 (A alen) đã điều khiển tăng chiều dài hạt và A alen

chỉ thể hiện ở Oryza sativa, Oryza nivara và Oryza rufipogon (Takano-Kai et

al.,

2010) Qin et al (2008) cũng xác định 3 QTL (qGL 1, qGL 3 và qGL 10) kiểm

soát chiều dài hạt tuần tự nằm trên NST số 1, 3 và 10 Lou (2009) cũng nghiêncứu qGL

3 nằm trong khoảng RM3204 và RM16 trong các dòng lúa ở thế hệ F8 của tổ hợplai Chuan7/Nanyangzhan và cho biết qGL 3 cùng locus với GS3 và cho rằng nên

dựa vào QTL này để chọn giống lúa chất lượng Ramkumar et al (2010) thiết

kế hệ thống chỉ thị phân tử có tên là DRR-GL sử dụng phương pháp PCR với haicặp mồi gồm cặp mồi ngoài (EFP and ERP) và cặp mồi trong (IRSP và IFLP) phục

vụ cho chọn giống nhờ chỉ thị phân tử

Jennings et al (1979) cho rằng chiều dài và hình dạng hạt di truyền số

lượng Hạt F1 có kích thước trung bình giữa bố mẹ, F2 phân ly vượt trội cho cảhạt dài lẫn hạt tròn, chiều dài hạt và hình dạng hạt được ổn định rất sớm trongcác thế hệ phân ly Nếu kiểu hạt mong muốn không xuất hiện ở thế hệ F2 thì khó

có thể tìm ra dạng hạt tốt hơn ở F3 Ngược lại nếu kiểu hạt ưa thích đã xuất hiện

ở F2 thì ít khi phân ly ở thế hệ kế tiếp Điều này cho thấy rằng phải chọn ngay ởthế hệ F2 của các cặp lai đơn hoặc trên quần thể F1 của các cặp lai lại, lai ba, lai

22kép Surek và Beser (2005) cũng cho rằng chọn kích thước hạt gạo ở thế hệ phân

ly sớm sẽ thu được kết quả mong muốn (Ramkumar, 2010)

2.2.3 Di truyền hàm lượng amylose

Singh et al (2000) đã thống kê cho thấy hàm lượng amylose được kiểm

soát bởi một gen và một gen phụ bổ sung, hai gen bổ sung hoặc ảnh hưởng sốlượng alen (Bảng 2.2)

Bảng 2.2 Kiểu gen kiểm soát di truyền hàm lượng amylose

Kiểu gen kiểm soát Tác giả công bố

Một gen trội không hoàn toàn Seetharaman (1959), Kahlon (1965), Bollich and

Webb (1973), Somrith (1974), Chang and Li (1981), Chauhan and Nanda (1983), Huang and Li (1990) Hai gen bổ sung Stansel (1966), Hsieh and Wang (1988), McKenzie

and Rutger (1983) Hai gen trội với hàm lượng

amylose cao có tính trội hơn

amylose thấp

Heda and Reddy (1986)

Ảnh hưởng số lượng alen Kumar and Khush (1986, 1987), Heu and Park (1976),

Okuno et al (1983), Okuno and Yano (1984), Shen et

al (1990), Lin (1989), Zhang and Peng (1996)

Huang and Lin (1990) xác định hàm lượng amylose được kiểm soát bởi mộtgen chính và một số gen phụ Hàm lượng amylose cao và trung bình trội hoàn

toàn so với hàm lượng amylose thấp Shen et al(1990) cho rằng hàm lượng

amylose do một gen kiểm soát, gen kiểm soát hàm lượng amylose cao trội hoàn

toàn với gen kiểm soát hàm lượng amylose thấp khi lai giữa nhóm Indica có hàm lượng amylose cao và lúa nếp Tuy nhiên, trong tổ hợp lai giữa lúa Indica có hàm

lượng amylose thấp và lúa nếp thì tính di truyền amylose được kiểm soát bởi đagen Độ dẻo được kiểm soát bởi một gen lặn wx (Lin, 1989), nên nội nhũ của gạonếp chỉ chứa amylopectin với kiểu gen 3n=wxwxwx, ngược lại ở gạo tẻ bao gồm

cả amylose và amylopectin được kiểm soát bởi gen trội Wx Hoạt động tính trộicủa alen Wx không bị ảnh hưởng do thay đổi hàm lượng amylose của cây bố,nhưng số lượng alen trội Wx ảnh hưởng đến hàm lượng amylose trong nội nhũ(Heu and Park, 1976) Alen Wxa quy định hàm lượng amylose cao, trội khônghoàn toàn so với alen Wxb quy định hàm lượng amylose thấp Wxa hiện diện ở hầu

hết lúa Indica và Wxb ở lúa Japonica (Zhao et al., 2010) Ngoài ra, người ta còn

thấy các alen khác như: Wxin do sự thay thế serine từ tyrosine ở exon 6 phân biệtđược giống có hàm lượng amylose cao và trung bình; alen Wxop do sự thay thế

aspartate sang glycin ở exon 4 gây ra nội nhũ mờ đục (Fitzgerald et al., 2008).

Chọn cá thể có hàm lượng amylose mong muốn, cần tiến hành ở thế hệphân ly đầu (F2) sẽ cho hiệu quả tốt hơn Chọn lọc con lai đang phân ly ở thế hệmuộn có hàm lượng amylose trung bình sẽ không có hiệu quả, bởi vì ảnh hưởngtích luỹ về lượng của amylose sẽ xảy ra ở các thế hệ sau đó Môi trường gây nên

sự biến động đến hàm lượng amylose Hàm lượng amylose có thể biến đổikhoảng 6% ở cùng một số giống khi chuyển vùng trồng từ nơi này đến nơi kháchay từ vụ này sang vụ khác Hàm lượng amylose trong tinh bột nội nhũ bị ảnh

hưởng bởi nhiệt độ môi trường (Zhao et al., 2010).

Cấu trúc của hạt gạo liên quan đến hàm lượng amylose và amylopectintrong nội nhũ hạt gạo, ảnh hưởng đến nhiệt độ gelatin hóa (GT) của hạt gạo từ đódẫn đến ảnh hưởng đến chất lượng của gạo Mối liên quan giữa nhiệt độ gelatinhóa của tinh bột gạo và các enzym sinh tổng hợp tinh bột đã được thiết lập khiphát hiện được gen chủ đạo điều khiển nhiệt độ gelatin hóa thông qua cấu trúc

của amylopectin (Umemot et al., 2002) Phân tích các dòng đẳng gen (NIL),

vùng cận gen mã hóa SSIIa của giống có GT cao (Kasalash, 2007) được lai nhậpgen với giống Nipponbare có GT và phân tích Western về sự có mặt của SSIIatrong cả hai giống lúa đã hỗ trợ cho giả thuyết SSIIa là enzym ảnh hưởng đến sự

biến đổi tự nhiên của GT thấp (Umemoto et al., 2002) Phân tích trình tự DNA

của gen mã hóa SSIIa cho thấy một số đa hình đơn nucleotit (SNP) trong gen

này, hai trong số đó liên quan đến phân lớp GT (Waters et al., 2006) Các giống

lúa thuộc lớp có GT cao có G/GC kiểu đơn trong khi các giống lúa thuộc lớp GTthấp chỉ có A/GC hoặc G/TT ở các vị trí chủ chốt của SNP

Tính trạng dẻo của gạo được quyết định bởi hàm lượng amylose có trongnội nhũ hạt, amylose chiếm khoảng 16-30% trong tinh bột gạo và nó là yếu tốquyết định của tính dẻo, dính và trắng bóng của hạt gạo (Juliano, 2003) Gạo cóhàm lượng amylose cao thường cứng và khô cơm, khi nấu hạt gạo rời nhau Gạo

có hàm lượng amylose thấp thường dẻo, dính và bóng cơm Sự tổng hợp củaamylose là do sự thủy phân của enzym granule-bound starch synthaza (GBSS),

enzym này được mã hóa bởi gen Wx Các giống lúa phi sáp (không dẻo) có chứa

2 alen ở locus waxy được gọi là Wx a và Wx b Alen Wx a chủ yếu có mặt trong các

giống lúa Indica trong khi đó alen Wx b là trội trong giống lúa Japonica Qua nghiên cứu của mình, Wang et al (2009) đã chỉ ra rằng sự khác biệt về cơ sở

phân tử của thành phần amyloza trong nội nhũ của hạt là do sự điều khiển sauphiên mã của alen Wx Ở những giống lúa có trình tự AGGTATA ở đầu nối 5’