Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học của một số giống lúa địa phương tại vùng đất nhiễm mặn tỉnh nam định

Sửdụng nguồn gen lúa địa phương, cổ truyền trong nghiên cứu chọn tạo giống lúachịu mặn đã được chứng minh là một giải pháp sinh học mang tính bền vững và có hiệu quả cao trong việc ổn đị

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Nam Định là một trong 11 tỉnh thuộc ĐBSH gồm 9 huyện và 1 thành phốnằm ở toạ độ 19º53' đến 20º vĩ độ Bắc và từ 105º55' đến 106º37' kinh độ Đông.Phía Tây Bắc giáp tỉnh Hà Nam, phía Đông Bắc giáp tỉnh Thái Bình, phía TâyNam giáp tỉnh Ninh Bình, phía Đông Nam giáp biển Đông Tỉnh Nam Định nằmtrong vùng ảnh hưởng trực tiếp của Tam giác tăng trưởng Hà Nội - Hải Phòng -Quảng Ninh và tuyến hành lang kinh tế Côn Minh - Lào Cai - Hà Nội - HảiPhòng, hành lang Nam Ninh - Lạng Sơn - Hà Nội - Hải Phòng và vành đai kinh tếven biển vịnh Bắc Bộ Nông nghiệp tỉnh Nam Định là một ngành kinh tế quantrọng được sản xuất trên quy mô 106 662 ha đất nông nghiệp trong tổng diện tích

164 986 ha đất tự nhiên Trong nông nghiệp, sản xuất lúa gạo có vai trò chủ lựctrong việc cung cấp lương thực, thực phẩm, đảm bảo an ninh lương thực chongười dân, đồng thời có vị trí hết sức quan trọng đối với sự phát triển của cácngành kinh tế khác như chăn nuôi, thủy sản, chế biến nông sản Vì vậy lúa gạo đãđược sản xuất ở hầu khắp các địa phương trong tỉnh với quy mô trên 150 nghìn ha,năng suất trung bình 5,6 tấn/ha/vụ, sản lượng trên 800 nghìn tấn/năm [3] Tuynhiên do điều kiện canh tác khác nhau gắn liền với những môi trường đất và nướckhác nhau đã ảnh hưởng đáng kể đến năng suất lúa gạo giữa các địa phương trongtỉnh Trong đó đất nhiễm mặn với quy mô 41.016, 6 ha tập trung tại các huyệnGiao Thủy, Hải Hậu, Nghĩa Hưng, Trực Ninh và Xuân Trường đã ảnh hưởngnghiêm trọng đến năng suất lúa của toàn tỉnh trong những năm gần đây Các sốliệu thống kê cho thấy năng suất lúa tại các vùng nhiễm mặn thấp hơn đáng kể sovới các vùng không nhiễm mặn trong những năm gần đây (Sở nông nghiệp vàPTNT Nam Định, 2009) [3]

Biến đổi khí hậu đã và đang gia tăng chính là nguồn gốc sâu xa của sựnhiễm mặn, đe dọa đến an ninh lương thực và đói nghèo của các cư dân trongvùng Tình trạng đất nhiễm mặn ngày càng trở nên nghiêm trọng, ảnh hưởng trựctiếp đến sản xuất nông nghiệp các vùng ven biển trên thế giới cũng như ở ViệtNam Nam Định là một trong những tỉnh chịu sự tác động mạnh mẽ của hiệntượng xâm nhiễm mặn do mực nước biển dâng cao, thu hẹp diện tích đất trồng câylương thực, thực phẩm Đặc biệt, trong điều kiện khí hậu toàn cầu đang biến đổi,hiện tượng băng tan ở hai cực và hệ lụy của nó là nước biển dâng đang là nguy cơ

cho các vùng đất canh tác thấp ven biển Như vậy, đất nhiễm mặn là một trongnhững yếu tố chính gây khó khăn cho chiến lược phát triển lúa gạo và ảnh hưởng

xa hơn là mục tiêu đảm bảo an ninh lương thực sẽ khó thành Nghiên cứu về cácyếu tố sinh lý liên quan đến tính chịu mặn của cây lúa, các nhà khoa học cho rằng

sự mất cân bằng nước, sự thay đổi giá trị của các yếu tố liên quan đến quang hợp

do môi trường mặn đã ức chế quá trình sinh trưởng, phát triển và làm giảm năngsuất lúa Hoạt động sinh lý và trao đổi chất của cây lúa bị ức chế trong điều kiệnmặn là do sự mất cân bằng nước, ngộ độc ion hoặc do mất cân bằng trong trao đổiion [116] Độ mặn cao làm giảm hoạt động quang hợp của cây lúa [15] Các nhàkhoa học trên thế giới và ở Việt Nam đã và đang nỗ lực nghiên cứu thu thập, sànglọc, quy tụ các gen chịu mặn vào các giống lúa ưu tú nhằm tạo ra các giống lúa cókhả năng chịu mặn cao để ứng phó với điều kiện bất thường của biến đổi khí hậu

và đáp ứng nhu cầu lương thực trên thế giới Ngày nay các hoạt động nghiên cứu,khai thác và chọn tạo giống lúa chịu mặn đã được tăng cường ở nhiều nước trênthế giới cũng như ở Việt Nam Trong đó các nguồn gen lúa địa phương, bản địa cóvai trò đặc biệt quan trọng trong việc cải tiến khả năng chịu mặn của cây lúa Sửdụng nguồn gen lúa địa phương, cổ truyền trong nghiên cứu chọn tạo giống lúachịu mặn đã được chứng minh là một giải pháp sinh học mang tính bền vững và

có hiệu quả cao trong việc ổn định và nâng cao năng suất lúa cho các vùng nhiễmmặn [3] Bên cạnh giải pháp sử dụng nguồn gen lúa chống chịu mặn, các biệnpháp canh tác khác như áp dụng các loại phân bón khác nhau cũng góp phần cảithiện tính chống chịu mặn, làm tăng năng suất và hiệu quả kinh tế trong canh táclúa nước ở vùng nhiễm mặn Nghiên cứu về các biện pháp dinh dưỡng cho lúatrên đất mặn cũng đã được tiến hành thông qua việc áp dụng các loại phân bónchứa Ca2+ như CaO, CaCO3, CaSO4, Ca(NO3)2 cũng có khả năng làm tăng tích lũynồng độ proline để điều chỉnh thẩm thấu, gia tăng khả năng hút nước của cây, hạnchế việc hấp thu và vận chuyển Na+, Cl-từ rễ vào thân cây, qua đó làm gia tăngkhả năng chống chịu mặn cho cây lúa Tuy nhiên các công trình nghiên cứu ởnước ta về việc sử dụng các loại phân bón làm thúc đẩy quá trình quang hợp, giatăng tỷ lệ chọn lọc của K +:Na+và giảm lượng hút Na+của cây trồng vẫn còn làmột vấn đề mới mẻ và chưa có nhiều thành tựu Như thế vấn đề trong tâm trong

công tác ổn định và cải tiến năng suất lúa ở vùng nhiễm mặn tỉnh Nam Định làmột biện pháp tổng hợp của việc sử dụng những giống lúa có khả năng sinhtrưởng, phát triển, chống chịu mặn và có tiềm năng năng suất khá kết hợp với việc

áp dụng những loại phân bón thích hợp Do đó thực hiện đề tài: “Nghiên cứu đặc

điểm nông sinh học của một số giống lúa địa phương tại vùng đất nhiễm mặn tỉnh Nam Định” là một giải pháp quan trọng và cấp thiết góp phần ổn định và cải

tiến năng suất lúa cho vùng nhiễm mặn tỉnh Nam Định trong những năm tới

2 Mục tiêu nghiên cứu

2.1 Mục tiêu tổng quát

Xác định một số nguồn gen lúa địa phương chịu mặn và kỹ thuật canh tácthích hợp có khả năng ổn định và nâng cao năng suất lúa tại vùng đất nhiễm mặntỉnh Nam Định các đặc tính nông sinh học và đa dạng di truyền của các giống lúađịa phương để giới thiệu một số giống chịu mặn tốt cho công tác chọn tạo giốnglúa chịu mặn

- Bước đầu xây dựng qui trình canh tác thích hợp cho giống lúa chịu mặn,góp phần cải tiến năng suất lúa ở vùng nhiễm mặn Nam Định

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

3.1 Ý nghĩa khoa học

- Kết quả điều tra thực trạng canh tác lúa đã xác định được những yếu tốtiềm năng và hạn chế, là cơ sở khoa học cho việc xây dựng kế hoạch nghiên cứu

ổn định và cải tiến năng suất lúa vùng nhiễm mặn Nam Định

- Kết quả nghiên cứu bộ giống đại diện cho tập đoàn lúa địa phương của

ngân hàng gen cây trồng quốc gia là một tập hợp các dữ liệu khoa học có giá trịgóp phần đánh giá tổng quan tình hình sinh trưởng, phát triển, chống chịu và tiềmnăng năng suất các giống lúa địa phương tại các vùng nhiễm mặn Nam Định.

- Kết quả đánh giá đa dạng di truyền, khả năng sinh trưởng, chống chịu, sựthích ứng, các yếu tố cấu thành năng suất trong bộ giống triển vọng là cơ sở đểxác định giống lúa chịu mặn, góp phần cung cấp nguồn gen lúa chịu mặn cho cácchương trình chọn tạo giống lúa cũng như giới thiệu và khuyến cáo nguồn gen lúachịu mặn cho sản xuất

- Quy trình canh tác giống lúa chịu mặn là giải pháp khoa học để ổn định

và cải tiến năng suất lúa tại vùng nhiễm mặn Nam Định

3.2 Ý nghĩa thực tiễn

Giống lúa chịu mặn và kỹ thuật canh tác thích hợp cho năng suất, chấtlượng và hiệu quả cao là bằng chứng của việc sử dụng giải pháp sinh học trongcông tác cải tiến năng suất, nâng cao sản lượng, an ninh lương thực, góp phần ổnđịnh sinh kế cho cư dân vùng nhiễm mặn Nam Định

4 Tính mới và những đóng góp của đề tài

- Xác định được đa dạng di truyền của nguồn gen lúa chịu mặn gồm 5 phânnhóm khác nhau với các nguồn gen điển hình với mức độ tương đồng là 0,78

- Xác định được một số chỉ tiêu sinh lý liên quan tới chịu mặn ở một giaiđoạn của các nguồn gen lúa bản địa, bao gồm cường độ quang hợp, độ dẫn khíkhổng, cường độ thoát hơi nước, chỉ số SPAD và hiệu suất lượng tử tối đa (Fv/Fm)

- Xác định được một số chỉ tiêu nông sinh học liên quan tới chịu mặn cảthời kỳ sinh trưởng của các nguồn gen lúa bản địa, bao gồm tốc độ ra lá, tốc độ đẻnhánh, diện tích lá xanh và khối lượng chất khô, thời gian làm đòng, sốbông/khóm và số hoa phân hóa/bông

- Lựa chọn được một số nguồn gen lúa bản địa có khả năng chịu mặn tốt để

giới thiệu cho công tác chọn tạo giống lúa chịu mặn là: Lúa Chăm, Chăm biển,Cườm, Nếp Ốc Trong đó giống Nếp Ốc đã được nghiên cứu kỹ thuật canh tácthích hợp cho vùng nhiễm mặn Nam Định với mức phân bón 90 kg N/ha, mật độ

30 khóm/m2 cho năng suất cao nhất

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

5.1 Đối tương nghiên cứu

- Nghiên cứu hiện trạng sản xuất lúa trên vùng đất nhiễm mặn Nam Định:Thông qua hoạt động điều tra thực trạng canh tác lúa ở vùng nhiễm mặn để xácđịnh những yếu tố tiềm năng và hạn chế chủ yếu

- Nghiên cứu bộ giống lúa địa phương ưu tú và xác định giống lúa chịumặn: Trên cơ sở nghiên cứu 19 giống lúa ưu tú của tập đoàn lúa địa phương thuộcngân hàng gen cây trồng quốc gia, tuyển chọn những giống chịu mặn tốt nhất

- Bước đầu nghiên cứu biện pháp canh tác tổng hợp cho giống lúa chịu mặnnâng cao năng suất và hiệu quả kinh tế trên vùng đất nhiễm mặn Nam Định: Đượcthực hiện trên giống lúa chịu mặn tốt nhất thông qua các yếu tố canh tác thích hợp,nhằm nâng cao năng suất, chất lượng và hiệu quả sản xuất

- Nghiên cứu biện pháp canh tác tổng hợp: Được thực hiện trong giai đoạn

2012 – 2013 thông qua các yếu tố mật độ, phân bón Các chỉ tiêu đánh giá baogồm sinh lý, sinh trưởng, chống chịu và năng suất

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI

1.1 Biến đổi khí hậu là nguyên nhân hình thành đất nhiễm mặn

1.1.1 Biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp ở nhiều nước trên thế giới

Biến đổi khí hậu (BĐKH) là sự biến động trạng thái trung bình của khí hậutoàn cầu hay khu vực theo thời gian từ vài thập kỷ đến hàng triệu năm Nhữngbiến đổi này được gây ra do quá trình động lực của trái đất, bức xạ mặt trời, vàgần đây có thêm hoạt động của con người [141] Biến đổi khí hậu ngày nay khôngcòn là vấn đề của một quốc gia hay của một khu vực mà là vấn đề toàn cầu Biếnđổi khí hậu sẽ tác động nghiêm trọng đến sản xuất, đời sống và môi trường trênphạm vi toàn thế giới Nhiệt độ tăng, mực nước biển dâng cao (Hình 1.1), sẽ gâyhiện tượng ngập lụt, gây nhiễm mặn nguồn nước, ảnh hưởng đến nông nghiệp, gâyrủi ro lớn đối với công nghiệp và các hệ thống kinh tế - xã hội trong tươnglai.Những thách thức của biến đổi khí hậu đối với sản xuất lúa gạo là vô cùngquan trọng Phần lớn lúa gạo mà thế giới sử dụng được trồng ở các vùng đất thấphoặc vùng đồng bằng ở các quốc gia như Việt Nam, Thái lan, Bangladesh, Ấn Độ

và nhiều nước khác Những khu vực này lại có nguy cơ bị xâm nhập mặn khimực nước biển dâng cao, cho thấy sự cần thiết của các giống lúa có khả năngchịu đựng được cả tình trạng ngập nước lẫn độ mặn cao Theo báo cáo của FAO(2010), trên 800 triệu ha đất trên toàn thế giới bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởimuối và khoảng 20% diện tích tưới (khoảng 45 triệu ha) được ước tính bị vấn đềxâm nhập mặn theo mức độ khác nhau Điều này là nghiêm trọng hơn kể từ khicác khu vực tưới tiêu có trách nhiệm bảo đảm một phần ba sản xuất lương thựcThế giới Ở Châu Á nếu nước biển dâng lên 1m, khoảng 25.000km2 rừng đước sẽ

bị ngập, 10.000km2 đất canh tác và diện tích nuôi trồng thủy sản trở thành đầmlầy ngập mặn Ở hạ lưu sông Nil (Ai Cập), 6 triệu người phải di dời và 4.500km2đất nông nghiệp bị ngập và nhiễm mặn Ở Bangladesh 18% diện tích đất nôngnghiệp bị ngập ảnh hưởng đến 11% dân số Theo ước tính của Viện nghiên cứu

Lúa Quốc tế (IRRI) mỗi năm nông dân Ấn Độ và Bangladesh bị thiệt hại tới 4triệu tấn thóc do lũ lụt, do nhiều giống lúa chỉ chịu ngập trong vòng chưa đầymột tuần Còn ở Maldives hơn 80% diện tích đất thấp hơn mực nước biển và cóthể bị ngập, mặn khi nước biển dâng cao [141].

(Ứng phó với biến đổi khí hậu và nước biển dâng, 2009)

Hình 1.1 Dự báo khí hậu toàn cầu và mực nước biển dâng trong thế kỷ 21 1.1.2 Biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến sản xuất lúa gạo ở Việt Nam

Việt Nam là một trong những nước chịu ảnh hưởng nặng nề do mực nướcbiển dâng Nước biển dâng thì phần lớn đất màu mỡ nhất của Việt Nam sẽ bị ngậpmặn Theo đó, sản lượng lúa có thể giảm đáng kể do mực nước biển dâng cao và

sự thay đổi lượng mưa làm thay đổi thủy văn ở các vùng đồng bằng Do chúng ta

có bờ biển dài hơn 3.620 km, 28 tỉnh, thành phố giáp biển nên mực nước biểndâng cao sẽ làm giảm lưu lượng dòng chảy của các con sông, thậm chí ngay cả tạicác nơi xa bờ biển [141]

Bảng 1.1 Kịch bản nước biển dâng ở Việt Nam so với thời kỳ 1980 – 1999

kỷ 21, nhiệt độ trung bình năm ở các vùng khí hậu phía Bắc có thể tăng so vớitrung bình thời kỳ 1980 – 1999 khoảng 3,1 – 3,60C; trong đó Tây Bắc là 3,30C;Đông Bắc là 3,20C; Đồng bằng Bắc Bộ là 3,10C và vùng Bắc Trung Bộ là 3,60C.Mức nhiệt độ tăng trung bình năm của các vùng khí hậu phía Nam là 2,40C; ởNam Trung Bộ là 2,10C; ở Tây Nguyên là 2,60C Kéo theo đó là lượng mưa tăngkhoảng 9 – 10% ở Tây Bắc, Đông Bắc; 10% ở Đồng bằng Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ;

4 – 5 % ở Nam Trung Bộ và khoảng 2% ở Tây Nguyên, Nam Bộ Lượng mưa thời

kỳ từ tháng 3 đến tháng 5 sẽ giảm 6 – 9% ở Tây Bắc, Đông Bắc và Đồng bằngBắc Bộ; khoảng 13% ở Bắc Trung bộ Lượng mưa vào giữa mùa khô ở NamTrung Bộ, Tây Nguyên, Nam Bộ lại giảm khoảng 13 – 22% Lượng mưa cáctháng cao điểm của mùa mưa tăng 12 – 19% ở phía Bắc và Nam Trung Bộ, còn ởTây Nguyên và Nam Bộ chỉ vào khoảng 1 – 2% [141] Điều đó cho thấy Việt Nam

là một trong những nước bị ảnh hưởng nghiêm trọng nhất bởi mực nước biển dâng,dẫn đến sự xâm nhiễm mặn ngày càng gia tăng, chủ yếu là ĐBSH và ĐBSCL Mặn

là hiện tượng liên kết với nước biển dâng mang nước mặn tiến sâu vào đất liền,biến nhiều vùng đất trồng lúa bị mặn hóa [9] (Bùi Chí Bửu và cộng sự, 2000).

1.1.3 Phân loại đất nhiễm mặn và quá trình xâm nhiễm mặn

Đất mặn được xem là đất có vấn đề phổ biến trên toàn thế giới, làm hạn chếnăng suất cây trồng Tính chất vật lý, hoá học của đất mặn rất đa dạng Biến độngnày có liên quan đến nguồn gốc sinh vật mặn, độ pH, hàm lượng chất hữu cơ, chế

độ thủy văn và nhiệt độ của đất và không khí…[48] (Akbar et al., 1982) Hội khoa

học Đất Mỹ (SSSA-1979) đã xác định đất mặn là đất có độ dẫn điện (EC) từ 2 - 4dS/m Đất mặn toàn thế giới chiếm tới 7% diện tích đất Sự mặn hóa cũng làmgiảm diện tích tưới tiêu trên thế giới 1-2% mỗi năm Ở 2 lục địa đất bị nhiễm mặnnhiều và ít có khả năng trồng trọt được là Châu Âu và Bắc Mỹ Ở Châu Á 80% đất

bị nhiễm mặn vẫn có khả năng trồng trọt Theo ước tính, mặn sẽ tàn phá 50% diệntích đất canh tác vào năm 2050 [56] Đất mặn là đất có hàm lượng “muối tan” cao.Loại đất này có tên gọi phổ biến trên thế giới là các tên “saline soils” (đất mặn)

và “salt-afected spoils” (đất giả mặn) Nguồn gốc tạo thành đất mặn được các nhàkhoa học trên thế giới tổng kết nghiên cứu và phân loại theo nguồn gốc [20]:

(i) Đất mặn Solonchaks có diện tích vào khoảng 260 triệu ha (theo Dudal,1990) hoặc 340 triệu ha, phân bố nhiều nhất ở vùng Bắc bán cầu, một phần đáng

kể ở Liên Xô cũ, Trung Á, Châu Úc và Châu Mỹ Theo phân loại đất UNESCO gọi là đất phù sa mặn (Salic Fluvisol) do đặc tính mặn chưa đạt tiêuchuẩn của nhóm (major soil gruopings) mà chỉ đạt tiêu chuẩn loại hay đơn vị đất(soils units)

FAO-(ii) Đất mặn Solonetz hay còn gọi là đất mặn kiềm (alkali soils hoặc sodicsoils), thành phần của Solonetz chứa nhiều Na2CO3 và các chất kiềm tạo độ PH >8,5 Đặc điểm của đất Solonetz là sự phân tầng rõ rệt tạo nên hình thái phẫu diện đấtriêng biệt, chứa Na+ trao đổi trong keo đất Đất Solonetz trên thế giới có khoảng

135 triệu hecta, phân bố nhiều ở Ukraine, Russia, Kazakhstan, Hungary, Bulgaria,Rumania, China, USA, Canada, South Africa và Australia Trước đây, Solonetzđược xếp cùng nhóm với đất Solonchaks (và được gọi là đất bị ảnh hưởng của muối

“salt-affected soils”) tuy nhiên do hai loại đất có sự khác biệt về hình thái phẫu

diện đặc tính lý hóa học nên các hệ thống phân loại ngày nay (trường phái phátsinh học đất của Nga, trường phái phân loại định lượng Soil Taxonomy của Mỹ,

và phân loại đất FAO-UNESCO) đều tách biệt hai loại đất này trong hệ thốngphân loại của mình

(iii) Đất Sodod: được hình thành do quá trình rửa mặn bằng nước ngọt Dấuhiệu đặc trưng cho đất solod là sự có mặt của SiO2 ở tầng A gần giống như Potzon.Nhiều tác giả cho rằng trong quá trình Solod hóa, nhiều oxit lưỡng tính bị rửa trôikhỏi tầng mặt, nhưng một phần chúng ở điều kiện ngập nước bị khử (oxit Mn vàFe) về mùa khô có thể chuyển động đi lên rồi tích tụ lại thành những vệt, nhữngdải thậm chí có kết von (kết von Fe hoặc Mn) ở độ sâu 15-30 cm

Xâm nhiễm mặn thực chất là 2 quá trình: (i) Xâm nhập mặn do hậu quả củabão và hạn hán gây ra (Mặn ven biển - Coastal salinity hoặc vùng cửa sông donước biển xâm nhập vào mùa khô); và (ii) nhiễm mặn (mặn hóa) là quá trình xâmnhập mặn và tích tụ các muối và các kim loại kiềm trong môi trường đất, nước tạocho các môi trường thành phần này từ chỗ chưa bị mặn trở thành mặn (Mặn trongđất, do muối từ trong đất vào mùa khô theo mao dẫn từ tầng dưới lên - Inlandsalinity) Nhiễm mặn là quá trình tổng hợp, rất phức tạp, là kết quả của quá trìnhxâm nhập mặn, nước mặn chảy tràn, đến việc xâm nhập mặn nước ngầm Đất bịnhiễm mặn chỉ khi các tầng đất tích lũy một lượng lớn muối, điều này đòi hỏi thờigian để đất nhiễm mặn trở thành đất mặn Biến đổi khí hậu toàn cầu như hiện naycũng là nguyên nhân gây quá trình nhiễm mặn Khi tính đến quá trình xâm nhiễmmặn, nhiều nghiên cứu của nhiều tác giả trên thế giới đã nhận định: Ước tính cókhoảng 45 triệu trong tổng số 230 triệu ha đất canh tác bị mặn hóa Diện tích đất

bị nhiễm mặn chiếm hơn 50 % đất canh tác ở Iran, Xiri 25 – 50 %, Irăc 30%,Trung Quốc 20% và Ấn Độ 15% [54] Nhiễm mặn là một vấn đề nghiêm trọngnhất hiện nay đối với sản xuất nông nghiệp Theo thống kê trên Thế giới, 20%diện tích đất trồng trọt có điều kiện tưới tiêu bị nhiễm mặn [79] Ở các vùng khôhạn và bán khô hạn, độ ẩm không khí thấp, nhiệt độ cao, sự thoát hơi nước nhanhlàm ảnh hưởng đến nguồn nước và sự cân bằng muối ở trong đất, nguyên nhânnày gây nên hiện tượng mặn hoá Đối với vùng ven biển, vào mùa khô nước biển

xâm nhập vùng diện tích nằm gần bờ biển, nước biển rút đi tạo thành lớp muốiđọng lại và có thể gây nên sự nhiễm mặn đất Bên cạnh đó, hạn hán cũng làmtăng mức độ xâm nhập mặn sâu vào đất liền bởi mạch nước ngầm dâng cao,đồng thời hạn hán còn làm giảm khả năng ém mặn bởi lượng nước ngọt ở cáclưu vực sông thấp

1.1.4 Các vùng lúa nhiễm mặn ở Việt Nam

1.1.4.1 Đặc điểm chung của các vùng lúa nhiễm mặn

Theo Hoàng Kim và cộng sự (2003) [91] thì nước ta có khoảng 1 triệu hađất nhiễm mặn, các vùng nhiễm mặn tập trung chủ yếu ở 2 vùng châu thổ lớn làĐBSH và ĐBSCL Ảnh hưởng của nước biển ở vùng cửa sông vào đất liền ởĐBSH chỉ khoảng 15km, nhưng ở vùng ĐBSCL lại có thể xâm nhập tới 40 – 50

km [77] Theo kịch bản biến đổi khí hậu mới nhất (2011 - do Bộ Tài nguyên - Môitrường xây dựng) dự báo khoảng 7.600km2 (tương đương 20% diện tích) ĐBSCL

sẽ chìm khi nước biển dâng 75cm và ở mức 100cm thì phạm vi ngập trải rộng trêndiện tích 15.116km2, tương đương 37,8% diện tích tự nhiên toàn vùng Dự báo vàonăm 2030, khoảng 45% đất của ĐBSCL có nguy cơ nhiễm mặn cục bộ Nhiễmmặn gây hại rất lớn cho sự sinh trưởng và phát triển của cây lúa, trung bình năngsuất lúa có thể giảm 20-25%, thậm chí tới 50% 141] ảnh hưởng nghiêm trọng đếncanh tác 3 vụ mùa, sản lượng lương thực bị mất đi đáng kể, đe dọa an ninh lươngthực quốc gia

Hơn 21.000km2 diện tích tự nhiên với những điều kiện tự nhiên thuận lợicủa ĐBSH đã được khai thác từ lâu đời, biến vùng châu thổ này thành vựa lúalớn thứ hai của cả nước, sau ĐBSCL Diện tích đất đai được sử dụng vào hoạtđộng nông nghiệp ở đây lên tới 79 vạn ha Tuy nhiên, những năm gần đây diệntích đất bị nhiễm mặn ngày càng tăng cao Các vùng lúa nhiễm mặn ở ĐBSHgồm các tỉnh Thái Bình, Hải Phòng, Nam Định, Ninh Bình Vùng ven biểnthuộc Hải Phòng bị nhiễm mặn khoảng 20.000 ha ở cả hai dạng nhiễm mặn tiềmtàng và nhiễm mặn xâm nhiễm từ 0,3-0,5% Tỉnh Thái Bình có khoảng 18.000 ha

nhiễm mặn Tỉnh Nam Định có khoảng 10.000 ha Tỉnh Thanh Hóa có khoảng22.000 ha đất nhiễm mặn [2].

1.1.4.2 Vùng lúa nhiễm mặn ĐBSCL

ĐBSCL có diện tích tự nhiên là 3,96 triệu ha, trong đó đất sản xuất nôngnghiệp khoảng 2,9 triệu ha [1] Về đất nông nghiệp, theo Trần Thanh Cảnh (1998)[11], vùng ĐBSCL nhóm đất mặn có diện tích 744.000 ha, chiếm 18,9%, có độphì tự nhiên cao, nhưng đất bị nhiễm mặn, nên việc tăng vụ, tăng năng suất trongsản xuất bị hạn chế ĐBSCL có khoảng 1,8 – 2,1 triệu ha đất tự nhiên chịu ảnhhưởng của mặn tập trung ở các tỉnh Cà Mau, Bạc Liêu, Tiền Giang, Bến Tre, TràVinh, Sóc Trăng và Kiên Giang, phần lớn là đất bị nhiễm mặn kết hợp với phèn, ngậpnước [34] Bộ Nông nghiệp và PTNT (2001) [7] chia vùng ĐBSCL ra làm 06vùng: vùng ven và giữa sông Tiền và sông Hậu, vùng Đồng Tháp Mười, vùng Tâysông Hậu, vùng Tứ giác Long Xuyên, vùng Bán đảo Cà Mau, vùng ven BiểnĐông Trong đó các vùng bị ảnh hưởng mặn chính là:

+ Vùng Bán đảo Cà Mau: diện tích tự nhiên 946.000 ha, gồm đất mặn vàđất phèn mặn Yếu tố chính ảnh hưởng đến sản xuất của vùng là thiếu nước ngọt

và ảnh hưởng mặn Hiện nay đang sản xuất theo một số mô hình sau: 1 đến 2 vụlúa trong năm; nuôi thủy sản, rừng ngập mặn, 1 vụ lúa + 1 vụ tôm; rừng – tôm

+ Vùng ven biển Đông: diện tích tự nhiên: 1.073.000 ha, gồm các loại đất:đất phù sa, đất mặn và đất cát giồng Yếu tố chính ảnh hưởng đến sản xuất củavùng là không ngập lũ, thiếu nước ngọt và ảnh hưởng mặn Hiện nay đang cónhững mô hình sản xuất như: 1 đến 2 vụ lúa trong năm; nuôi thủy sản; dừa; cây ăntrái; 1 vụ lúa + 1 vụ tôm; rừng - tôm

+ Diện tích nuôi thủy sản nước mặn, lợ chỉ tập trung ở 8 tỉnh ven biển vùngĐồng bằng sông Cửu Long: Long An, Tiền Giang, Bến Tre, Trà Vinh, Sóc Trăng,Bạc Liêu, Cà Mau, Kiên Giang Năm 2005, diện tích có thể đạt: 564.650 ha, tăng142.458 ha so với năm 2001 (diện tích năm 2001: 422.192 ha) dự kiến năm 2010đạt: 649.430 ha, tăng 84.780 ha so với năm 2005 [1]

Nhìn chung ở ĐBSCL, đất bị nhiễm mặn được xếp vào một trong những trởngại chính trong sản xuất lúa gạo Những năm gần đây, phong trào chuyển đổi từtrồng lúa sang nuôi tôm nước lợ bị nhiễm mặn ở các vùng ven biển đã làm cho một

số vùng lúa lân cận trở nên bị nhiễm mặn gây ảnh hưởng xấu đến sản lượng lúa

1.1.4.3 Vùng lúa nhiễm mặn ĐBSH và một số tỉnh Trung bộ

Vùng lúa nhiễm mặn ĐBSH thuộc các tỉnh Thái Bình, Hải Phòng, NamĐịnh, Ninh Bình Một số vùng ven biển thuộc Hải Phòng bị nhiễm mặn khoảng20.000 ha ở cả hai dạng nhiễm mặn tiềm tàng và nhiễm mặn xâm nhiễm từ 0,3-0,5, chủ yếu tập trung tại các huyện như: Kiến Thụy, Tiên Lãng, Thủy Nguyên,Vĩnh Bảo Tỉnh Thái Bình có khoảng 18.000 ha nhiễm mặn chủ yếu ở các huyệnThái Thụy, Tiền Hải, Kiến Xương Tỉnh Nam Định có khoảng 10.000 ha chủ yếu ởcác huyện Nghĩa Hưng, Hải Hậu, Giao Thủy, Trực Ninh, Xuân Trường (Hình 1.2).Các giống lúa mùa địa phương trước đây thường được gieo trồng là: Cườm,Nhộng, Tẻ Tép, Tẻ Đỏ, Chiêm Bầu, Cút Hương với năng suất thấp, chỉ đạt 18-20tạ/ ha Gần đây một số giống chịu mặn trung bình như: Mộc Tuyền, X21, X19 chonăng suất khá cao nhưng có dạng hình yếu rạ, ít chịu phân, cao cây, lá lướt [24].Năm 2010, tại Thanh Hoá, nước biển xâm thực sâu vào đất liền, độ mặn vượtngưỡng cho phép nên các trạm bơm ngừng hoạt động Nhiều diện tích lúa ở cáchuyện Hà Trung, Tĩnh Gia, Nga Sơn, Hậu Lộc bị khô hạn nặng Riêng huyện HậuLộc có tới 2.000 ha thiếu nước tưới, nhiều xã của huyện lúa đông xuân bị thiệt hại

từ 40-50% Ngoài ra dọc ven biển các tỉnh miền Trung đất cũng bị nhiễm mặn như

Hà Tĩnh có khoảng 17.919 ha, Quảng Bình có hơn 9.300 ha bị nhiễm mặn và NinhThuận có gần 2300 ha đất nhiễm mặn Các giống lúa địa phương thường đượccanh tác tại các vùng này là: Thuận Yến, nếp Bờ Giếng, Trắng Điệp…

Hình 1.2 Giới hạn xâm nhập mặn 4‰ tại ĐBSH và Thanh Hóa tương ứng với

các kịch bản khác nhau của nước biển dâng

1.1.4.4 Vấn đề vùng lúa nhiễm mặn tỉnh Nam Định

Nam Định là tỉnh ven biển thuộc đồng bằng châu thổ sông Hồng, chịu ảnhhưởng mạnh của chế độ thủy triều Diện tích tự nhiên toàn tỉnh là 164.986 ha,trong đó, diện tích đất nông nghiệp 106.662 ha Diện tích đất trồng lúa xấp xỉ81.000 ha, trong đó có 30.065 ha tại 3 huyện ven biển: Hải Hậu (10.940 ha), NghĩaHưng (11.155 ha), Giao Thủy (7.970 ha) Hàng năm, 3 huyện ven biển này cókhoảng 12.000 ha bị ảnh hưởng mặn, trong đó có khoảng 5.000 ha bị nhiễm mặnnặng Theo Phòng Nông nghiệp huyện Hải Hậu, hàng năm biển xâm thực vào sâutrong đất liền hàng chục mét Sự thất thu về năng suất, chất lượng và hiệu quả câytrồng nói chung và cây lúa nói riêng tại các vùng đó ảnh hưởng không nhỏ đến sảnxuất, thu nhập và đời sống nhân dân Nhiều diện tích đất thấp trồng lúa ven biểncủa các tỉnh duyên hải, trong đó có Nam Định đang đứng trước nguy cơ mặn hóatrầm trọng và mất khả năng canh tác Diện tích nhiễm mặn nặng tập trung ở các xã:Giao Thiện, Giao Hương, Giao Lạc, Giao An, Giao Xuân, Giao Long, Giao Hải,Bạch Long, Giao Phong, Giao Thịnh, Thị trấn Quất Lâm - huyện Giao Thủy; HảiChâu, Hải Lộc, Hải Đông, Hải Hòa, Hải Xuân, Văn Lý, Thị trấn Thịnh Long -huyện Hải Hậu; Nghĩa Hải, Nghĩa Lâm, Nghĩa Lợi, Nghĩa Bình, Nam Điền, Nôngtrường Rạng Đông - huyện Nghĩa Hưng Độ mặn trong đồng ở đầu vụ Xuân thường

đo được từ 0,7 - 3,0‰, những năm khô hạn kéo dài, độ mặn lên tới trên 8‰ Điển

hình là vụ Xuân 2010 (ngày 19/01): đo trên triền sông Hồng, tại cống số 7 (cách

biển 28 km), độ mặn 4,4‰; trên triền sông Ninh, tại cống Rõng (cách biển 23km), độ mặn 8,5‰; trên triền sông Đáy, tại cống Tam Tòa (cách biển 34 km), độmặn 3,0‰ Tại 7.000 ha đất nhiễm mặn nhẹ hơn cũng thường có độ mặn từ 0,7 -1,2‰ Liên tục trong những vụ Xuân gần đây, mỗi năm tỉnh Nam Định đều cóhàng ngàn ha bị ảnh hưởng nặng của mặn, trong đó có từ hàng trăm đến vài ngàn

ha lúa bị chết (vụ Xuân 2008 bị chết trên 2.000 ha, vụ Xuân 2009 bị chết 660 ha,

vụ Xuân 2010 bị chết 980 ha) Việc canh tác lúa trên những diện tích nhiễm mặnđều rất khó khăn do phải thau rửa đồng ruộng từ 2 – 3 lần trước khi gieo cấy, chiphí thủy lợi, vật tư, lao động đều tăng cao nhưng năng suất lúa thường thấp hơn từ

20 - 30% so với nơi khác Diện tích đất trồng lúa bị nhiễm mặn ở các huyện GiaoThủy, Hải Hậu, Nghĩa Hưng đang ngày càng lớn và mức độ nhiễm mặn ngàycàng nặng hơn Nước mặn đang lấn sâu vào các cửa sông của tỉnh Nam Định vàđang có xu hướng xâm nhập sâu hơn vào khu vực nội đồng Đến ngày 2/3/2010,tại cống Cồn Nhất (triền sông Hồng), độ mặn đo được là 15‰; tại cống Ngô Đồng(huyện Nghĩa Hưng) là 10‰; tại triền sông Hồng, khu vực cống Hạ Miêu 1(huyện Giao Thuỷ, cách biển gần 30 km) độ mặn đo được là 2,7‰; tại triền sôngNinh, khu vực cống Rõng (huyện Trực Ninh, cách biển gần 30 km) là 1,3‰; triềnsông Đáy khu vực cống Bình Hải (cách biển gần 20km) là 0,8‰ Hiện tượng nàyrất hiếm khi xảy ra từ trước đến nay và rất nguy hiểm, khiến nhiều trạm bơm đầumối phải dừng hoạt động, hoặc hoạt động với cơ số máy thấp Với các cống vùngtriều thuộc những huyện phía Nam tỉnh Nam Định, do mực nước thấp, độ mặntiến sâu vào các cửa sông, nên số giờ mở cống lấy nước giảm đáng kể, thậm chí cóđịa phương phải giảm tới 70-80% Đoạn sông Hồng chảy qua, mặn đã vượt quácống Ngô Đồng lên tận cống Hạ Miêu (thuộc huyện Giao Thủy, Xuân Trường).Trên sông Ninh Cơ mặn lên tới cống mức 1 Do độ mặn vượt quá mức cho phéptrên 30‰ (bình thường 0,7‰ trở xuống mới gieo mạ được) nên số giờ lấy nướcngọt chỉ đạt 1,5 - 3 giờ/ngày Tất cả 23 cống xả nước tưới tiêu đều bị mặn nặng, cónhững cống như Cồn Nhất, Cồn Nhị, Ngô Đồng (trên sông Hồng), cống Trà

Thương, Trung Ninh (sông Ninh Cơ) nhiễm mặn trên 30‰ (Báo cáo của PhòngNông nghiệp huyện Giao Thủy, 2010) Vấn đề đặt ra là cần nghiên cứu các giảipháp cụ thể nhằm ổn định, nâng cao năng suất và hiệu quả trồng lúa tại các vùngđất nhiễm mặn trên

1.2 Cơ sở khoa học của nghiên cứu giống lúa chịu mặn

1.2.1 Đặc điểm di truyền tính chống chịu mặn của cây lúa

1.2.1.1 Vai trò của đa dạng di truyền trong cải tiến giống lúa chịu mặn

Ngân Hàng Gen thế giới đang lưu giữ 572.029 mẫu giống lúa trồng

(Oryza sativa và Oryza glaberrima) và khoảng 23.000 mẫu lúa hoang, tại 6 ngân

hàng gen lớn, tất cả nằm ở Châu Á ( h tt p: / / r i ce g e n e r a t i o n c p o rg ), trong đó, Ngânhàng Gen Việt Nam có khoảng trên 7.000 mẫu giống Đa dạng di truyền cây lúa

sẽ có thể thỏa mãn được mục tiêu tạo giống thích ứng với biến đổi khí hậuthông qua chương trình “Gene Mining” (Tìm mỏ gen) Các nước đều đặt nộidung bảo tồn như vậy như chiến lược phát triển cơ bản quốc gia cho công nghệsinh học và cách mạng xanh tương lai Bản chất của công nghệ di truyền tậptrung vào 3 nội dung: Ngân hàng gen (giống), công nghệ khả thi (chuyển nạp

gen, marker chọn lọc cải biên theo hướng an toàn thí dụ pmi, promoter đa chức

năng, v.v ), thực hiện các công nghệ ấy đối với các gen điều khiển những tínhtrạng mong muốn Công ước đa dạng sinh học đã được 126 quốc gia ký kết,trong đó có Việt Nam Hiệp Ước Quốc tế về Tài nguyên di truyền thực vật choLương thực và Nông nghiệp (ITPGRFA) được ký ban hành vào năm 2001 vàthực sự có hiệu lực vào ngày 29-6-2004 Đến 31-8-2010, có 125 quốc gia thànhviên chấp nhận các điều khoản của Hiệp ước này Thế giới hiện có 1.700 Ngânhàng gen, trong đó 11 Ngân hàng gen thuộc CGIAR với 650.000 mẫu giống đượcbảo quản ex-situ Trung tâm bảo quản ex-situ lớn nhất là Global Seed Vault ởSvalbard, Na Uy Việc tìm kiếm, phát hiện gen qúi hiếm phục vụ cho an ninhlương thực và đề ra các giải pháp tốt đối với bệnh khiếm dưỡng được khuyếnkhích Đa dạng genome và nguồn gốc của genome được dựa trên cơ sở di truyền

tiến hóa theo nghiên cứu của Đại học Indiana, Hoa Kỳ [102] Di truyền quần thểthúc đẩy sự phát triển hoặc làm mất đi genome của loài sinh vật nào đó trên tráiđất, tùy thuộc vào: (1) số gen/loài sinh vật; (2) tính chất đa dạng của vùngđiều tiết trong genome; (3) hiện tượng “intron proliferation” hay “spliceosomal”trong nhân; (4) hiện tượng transposon và retrotransposon Qui mô của quần thểthường tương quan nghịch với kích thước của sinh vật Số lượng intron trongmột gen tiến dần đến giới hạn tại qui mô intron nhỏ nhất [102] Lĩnh vực ditruyền quần thể đã công bố nhiều mô hình toán học mới giúp ích cho nghiên cứu

di truyền của người, với công trình của GS Bruce Weir, ĐH North Carolina,USA [8] Đa dạng di truyền là sự đa dạng về thành phần gen giữa các cá thể trongcùng một loài và giữa các loài khác nhau; sự đa dạng về gen có thể di truyền đượctrong một quần thể hoặc giữa các quần thể Nghiên cứu đa dạng di truyền còn giúpđánh giá nguồn tài nguyên di truyền của tập đoàn giống cây trồng, vật nuôi, giúpcho việc sử dụng nguồn tài nguyên di truyền hiệu quả hơn Đặc biệt, nghiên cứu

đa dạng di truyền có thể giúp tiên đoán khả năng cho ưu thế lai giữa các cặp bố

mẹ (Cặp bố mẹ nào có khoảng cách di truyền xa hơn thường sẽ cho ưu thế lai lớnhơn)

Một số chỉ số cần thiết:

Tương đồng di truyền giữa 2 mẫu: I =

2 1

12

Q Q q

Khoảng cách di truyền giữa 2 mẫu: D = – ln(I)

Trong đó: q12 - số các alen đồng nhất ở cả 2 mẫu; Q1 và Q2 - tổng số cácalen của mẫu 1 và mẫu 2

Tương đồng di truyền: biến thiên từ 0 đến 1 Các mẫu có độ tương đồngcàng gần trị số 1 thì chúng có mức độ tương đồng di truyền càng lớn hơn Khoảngcách di truyền: biến thiên từ 0 đến ∞ Các mẫu có khoảng cách di truyền gần tới trị

số 0 thì chúng càng gần nhau Các mẫu có khoảng cách di truyền càng lớn thìchúng càng xa nhau (về phương diện di truyền) Dựa vào tương đồng di truyềnhoặc khoảng cách di truyền, người ta thiết lập sơ đồ cây Sơ đồ cây phản ánh trực

quan các nhóm mẫu gần nhau hay xa nhau.

Một số chương trình phân tích đa dạng di truyền

+ NTSYS: Rất phổ biến Sử dụng các thông số “1” hay “+” (có mặt), và

“0” hay “-“(vắng mặt) Có thể dùng chương trình NTSYS cho các chỉ thị phân tửRAPD, AFLP hay các chỉ thị “trội’ khác

+ PopGene: Tương đối phổ biến Sử dụng các thông số “1” (có mặt), và “0”(vắng mặt) trong trường hợp chỉ thị di truyền là “trội”, hoặc các thông số AA, BB,

CC, AB, AC, BC trong trường hợp chỉ thị di truyền là “đồng trội” Ngoài ra,PopGene còn được sử dụng trong trường hợp cần đánh giá những mẫu vật củanhiều quần thể hoặc nhóm các quần thể

Trong phân tích tính đa dạng di truyền, ở dạng đơn lẻ hay nhóm thì các chỉthị phân tử có thể sinh ra những mẫu đặc trưng cho mỗi kiểu gen cá thể [73] Tính

đa dạng di truyền là cơ sở tạo nên ưu thế lai Khi sự đa dạng di truyền của bố mẹtham gia lai càng lớn thì sự biểu hiện ưu thế lai càng mạnh Dựa vào chỉ thị phân

tử có thể xác định tính đa dạng di truyền giữa các giống, các loài, giữa các cá thểcùng loài Do đó, cần thiết phải nghiên cứu một cách tổng hợp về vốn gen củagiống đang hiện hành để so sánh với tổ tiên của chúng và các loài thân thuộc Điềunày không chỉ cung cấp thông tin về mối quan hệ họ hàng mà còn giúp nhận biếtnhững gen mới và có ích Những kỹ thuật phân tử khác nhau đã và đang được ứngdụng trong nghiên cứu đa hình ADN như: kỹ thuật đa hình độ dài mảnh phân cắtgiới hạn (RFLP), đa hình AND nhân bội ngẫu nhiên (RAPD) và vi vệ tinh [103],

và gần đây là đa hình chiều dài mảnh phân cắt giới hạn được nhân bội AFLP.Trong số các kỹ thuật RFLP, RAPD, SSR, AFLP, STS thì kỹ thuật AFLP cho kếtquả nhanh đỡ tốn kém AND, đáng tin cậy và khả năng cho đa hình cao Nhượcđiểm của kỹ thuật này là khó thao tác và không xác định được vị trí của chỉ thị tìmđược trên NST Các nhà khoa học đã sử dụng phương pháp RAPD-PCR để đánh

giá sự thay đổi về di truyền trong 23 mẫu quần thể Oryza granulata thu thập được

từ các vùng phân bố chính trên thế giới Kỹ thuật PCR này tạo ra hàng trăm chuỗitrình tự có độ dài phân tử khác nhau được ghi nhận, từ đó tạo ra một ADN hayprofile có thể phân biệt giữa các loài Các tác giả cho biết phân tích giống lúa

Oryza granulata bằng phương pháp này cho thấy mức độ biến đổi di truyền từ

thấp tới cao trong các loại lúa dại Việc đánh giá đa dạng di truyền có một vai trònữa là giúp thu thập và xây dựng một nguồn gen hạt nhân (core collection) để sửdụng trong lai tạo giống Quỹ gen là một tập hợp rất lớn biến dị di truyền, do vậychọn đại diện cho các biến dị của nguồn gen phục vụ cho các mục tiêu tạo giốngkhác nhau là rất cần thiết, mở rộng nền tảng di truyền của giống cây trồng Phântích AFLP cũng đã được ứng dụng trong nghiên cứu đa dạng di truyền của 42

giống lúa thuộc loài phụ indica, sử dụng 6 tổ hợp của 2 cặp mồi PstI và MseI [88].

Trong phân loại học, những chỉ thị phân tử phản ánh những thay đổi có thể ditruyền trong trình tự chuỗi ở cả những vùng mã hóa và không mã hoá Bởi vậy nócung cấp thêm những công cụ cho việc khám phá sự biến đổi loài và mối quan hệchủng loại phát sinh giữa các quần thể và giữa các loài [68] Những chỉ thị phân tửAND nhậy hơn và cũng có nhiều hơn những chỉ thị protein [94]

Đánh giá đa dạng di truyền là bước quan trọng trong công tác cải tiến giống,nhất là đối với những giống cây trồng bắt nguồn từ một nền tảng di truyền hẹp Việcchọn lọc giống chỉ căn cứ trên năng suất qua nhiều năm đã làm thất thoát nhữngnguồn gen quý giá như các gen kháng bệnh và kháng các yếu tố vô sinh khác (gió,

độ mặn, khí hậu lạnh) Hiện nay các nhà khoa học đang quay lại tìm những nguồngen đó trong các loài hoang dại (được lưu trữ trong quỹ gen) [99] Tại Viện khoahọc Nông nghiệp Trung Quốc đã tiến hành các nghiên cứu về “sự đa dạng di truyền

trong việc tiếp cận giống lúa hoang dã Oryza granulata từ miền Nam và Đông nam

Châu Á” Nghiên cứu sử dụng chỉ thị phân tử để xác định khoảng cách di truyềngiữa các dòng bố mẹ trong tập đoàn các giống lúa thuộc 3 loài phụ khác nhau

(Indica, Japonica, Javanica) đã được tập trung nghiên cứu mạnh mẽ ở nhiều phòng

thí nghiệm trên thế giới [76] Mục tiêu của các nghiên cứu này nhằm xác địnhkhoảng cách di truyền giữa các bố, mẹ để có thể chọn tổ hợp lai cho ưu thế lai caomột cách chính xác Khắc phục những yếu điểm chính của chọn tạo giống theophương pháp truyền thống là tốn kém nhân công và đòi hỏi thời gian dài Việc sửdụng chỉ thị phân tử trong chọn giống lúa có thể nhanh chóng chính xác được sự đadạng di truyền của các vật liệu, đồng thời giúp các nhà chọn giống lựa chọn cho bố

mẹ của tổ hợp lai cho ưu thế lai cao thay vì phải lai hàng ngàn cặp rồi đánh giá chọn

lọc, lai thử lại, đánh giá và khảo nghiệm để tìm ra tổ hợp mong muốn theo phươngpháp truyền thống Những hoạt động đầu tiên biểu thị rõ nhất trong bảo tồnquỹ gen và chọn tạo giống lúa Chỉ thị phân tử AFLP, SSR đã được sử dụng

phổ biến trong nghiên cứu đa dạng di truyền cây lúa (Oryza sativa L.) [63],

[74] đã công bố đa dạng di truyền của hoạt động điều tiết gen waxy Dòng hóa

gen mục tiêu nhờ BAC clone được thực hiện trên gen Xa-21, Bph-10 [8] Gần đây,

gen giả định điều khiển tính chống chịu hạn trên nhiễm sắc thể số 9 cũng được dònghóa [30] trên cơ sở thành lập thư viện BAC của Viện Lúa ĐBSCL Gen điều khiển

mùi thơn fgr được phát hiện nhờ microsatellite thông qua kỹ thuật “fine

mapping” trên đoạn phân tử liên kết chặt với RG28 của nhiễm sắc thể số 8, và áp

dụng MAS để chọn dòng lai có fgr [8] Giống OM6162, OM4900 được phát triển

thành công ra sản xuất bằng phương tiện này Gen mục tiêu từ loài lúa hoangđược du nhập thành công vào lúa trồng thông qua kỹ thuật cứu sống phôi mầm(embryo rescue) Thao tác trên nhiễm sắc thể được thực hiện thông qua kỹ thuật

FISH (fluorescent in-situ hybridization) khi lai với lúa hoang Giống dẫn xuất từ lúa hoang Oryza rufipogon có nguồn gốc từ đất phèn nặng ở Tràm Chim, Đồng Tháp Mười là AS996 (IR64 x Oryza rufipogon) đã được sử dụng làm vật liệu

trong các chương trình lai [8]

Phân tích QTL (quantitative trait loci) các tính trạng số lượng như chốngchịu khô hạn, mặn [8], chống chịu thiếu lân [10], chống chịu độ độc nhôm [57],chống chịu độ độc sắt [63] Tương tác GxE được tính toán trong phân tích QTL cáctính trạng chống chịu với stress phi sinh học, vẫn còn là thách thức lớn cho nhàchọn giống Các nghiên cứu chống chịu hạn trên cơ sở kiểu hình của rễ để xâydựng bản đồ QTL cũng được quan tâm [100] Nghiên cứu tính trạng chống chịumặn trên 6 kiểu hình: SD (ngày sống sót), chiều dài chồi, chiều dài rễ, khối lượngchồi, khối lượng rễ, hàm lượng K và Na, tỷ lệ Na/K đã được phát triển để hìnhthành bản đồ QTL, từ đó nhiễm sắc thể số 8 đã được ứng dụng để tìm gen mụctiêu tạo ra giống lúa chịu mặn ở ĐBSCL [8]

1.2.1.2 Nghiên cứu di truyền tính chịu mặn của cây lúa

Phần lớn những tính trạng chống chịu với điều kiện bất lợi do môi trường làtính trạng di truyền số lượng Tính trạng số lượng được định nghĩa một cách kinh

điển là tính trạng có phân bố liên tục (continuous distribution), tính trạng này đượcđiều khiển bởi nhiều gen, mỗi gen có một ảnh hưởng nhỏ đối với tính trạng mụctiêu Đã có khá nhiều các công trình nghiên cứu sự di truyền của tính chống chịu

mặn Theo Mishra et al., 1990 [111], tính trạng chống chịu mặn là một tính trạng di

truyền đa gen, không có ảnh hưởng của cây mẹ (không phải là các gen trong tế bàochất) Các nhà khoa học trên thế giới đã có nhưng công trình nghiên cứu kinh điển

về sự di truyền phân tử tính chống chịu mặn Dựa vào bản đồ QTL (quantitativetrait loci) – bản đồ phân tích di truyền tính trạng số lượng, trên cơ sở tính chốngchịu mặn là tính trạng mục tiêu do đa gen điều khiển, sử dụng AFLP và STSmarker các nhà khoa học đã cho thấy gen chủ lực điều khiển tính trạng chống chịumặn được định vị trên Nhiễm sắc thể số 1 và được gọi là gen Saltol [8] Bản đồQTL (quantitative trait loci) được áp dụng trong trường hợp những tính trạng mụctiêu do đa gen điều khiển (thí dụ như tính chống chịu mặn) Di truyền số lượngtruyền thống không thể phát hiện QTL trên những loci riêng biệt gắn với tínhtrạng số lượng đang nghiên cứu, vị trí của nó trên nhiễm sắc thể và liên kết của nóvới những gen khác Bản đồ di truyền phân tử với mật độ cao số lượng markerphủ trên toàn bộ nhiễm thể trong genome cây trồng sẽ cung cấp cho chúng ta công

cụ có khả năng nghiên cứu tính trạng di truyền số lượng phức tạp, định vị gen trênnhững nhiễm thể, và xác định các gen mục tiêu liên kết với gen khác [36]

Mục tiêu cơ bản của bản đồ QTL là tìm hiểu cơ sở di truyền của những tínhtrạng số lượng bằng cách xác định số lượng, các vị trí, những ảnh hưởng của gen,

và hoạt động của những loci bao gồm tương tác gen (epistasis) và tương tác QTL

x E (môi trường) Một mục đích khác của bản đồ QTL là xác định những markermang tính chẩn đoán đối với những kiểu hình đặc thù nào đó, sao cho việc ápdụng MAS trở nên có hiệu qủa, phục vụ yêu cầu chọn dòng (giống) chống chịukhô hạn, chống chịu mặn, v.v Mục tiêu lâu dài của thí nghiệm về bản đồ QTL là

“cloning” các gen điều khiển tính trạng số lượng vô cùng phức tạp, thông qua tiếpcận kỹ thuật “map-based cloning” [104], [106] Nguyên tắc lập bản đồ QTL vớimarker phân tử DNA là phát hiện cho được những kết hợp giữa marker và tínhtrạng trên cơ sở liên kết gen, thông qua các phương pháp bố trí thí nghiệm và

phương pháp phân tích thống kê chính xác Quần thể phục vụ cho những yêu cầunhư vậy thường là: F2, hồi giao (BC), đơn bội kép (DH), hoặc cận giao tái tổ hợp(RIL) từ một tổ hợp lai giữa hai dòng cận giao, phân ly những tính trạng số lượngmục tiêu và nhiều marker đi kèm theo Quần thể này phải được đánh giá kiểu hìnhrất đầy đủ, và được đánh giá kiểu gen thông qua bản đồ liên kết gen với mật độmarker phủ trên nhiễm thể dày đặc [83].

1.2.2 Đặc điểm sinh lý tính chống chịu mặn của cây lúa

1.2.2.1 Quang hợp của cây lúa

Quang hợp là một quá trình phức tạp và là quá trình cơ bản tạo ranăng suất chất khô cho cây trồng [132] Có thể được khái quát hóa thành 3

bước: Quá trình khuyếch tán của khí CO2 đến lục lạp: CO2 trong không khí(bình thường khoảng 300 ppm hay 0,03%), được khuyếch tán qua khí khổng đến

lục lạp); phản ứng sáng: Cây xanh sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời để phân

giải nước, tạo ra phân tử oxy (O2), chất khử Nicotinamid adenin dinucleotid

phosphate (NADPH) và Adenosin triphosphate (ATP); phản ứng tối: NADPH và

ATP bị khử ở ngoài ánh sáng, được dùng để khử CO2 thành Carbohydrate và cáchợp chất khác [18]

Khi cây quang hợp, thì đồng thời cũng diễn ra quá trình hô hấp bìnhthường, gọi là hô hấp bóng tối Cho nên quang hợp mà ta đo được là sự chênhlệch giữa quang hợp thật sự và hô hấp tối (b óng tố i) Ngoài hô hấp bóng tối, lúacòn có quá trình hô hấp ánh sáng Hô hấp bóng tối hay hô hấp bình thường diễn ra

ở ty thể, còn hô hấp ánh sáng lại được tiến hành bởi 3 cơquan tử là lục lạp, trongperoxisomes và ty thể Hô hấp ánh sáng không sản sinh ra một phân tử ATPnào cả và cũng không cung cấp bất cứ một khung carbon nào cho việc sinh tổnghợp trong cây Không có quang hợp cây không thể sống và phát triển được.Quang hợp mạnh hay yếu tùy thuộc vào cường dộ ánh sáng, nồng độ CO2 trongkhông khí, điều kiện sinh lý, dinh dưỡng của cây và cấu tạo của quần thể ruộnglúa Lúa có điểm bù CO2 cao, có hiện tượng hô hấp ánh sáng và thiếu lục lạptrong bó mạch Cường độ quang hợp thuần của lá lúa thay đổi theo vị trí,

2 2

hướng lá, tình trạng dinh dưỡng, tình trạng nước và giai đoạn sinh trưởng củacây Trong điều kiện ánh sáng bảo hòa, cường độ quang hợp thuần vào khoảng 40-

các giống mà dao động từ 0-90% [27] Horie et al (2003) [88] đã chỉ ra rằng tốc

độ tích luỹ chất khô thời kỳ cuối giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng có tương quanthuận và ý nghĩa đối với năng suất hạt

Trong vụ mùa, cường độ quang hợp của các dòng đều đạt cao nhấtvào giai đoạn đẻ nhánh [13], [70] Trong vụ xuân, cường độ quang hợp củacác dòng cao nhất ở giai đoạn đẻ nhánh sau đó giảm dần ở giai đoạn trỗ vàthấp nhất vào giai đoạn chín sáp [65] Tốc độ tích luỹ chất khô trước trỗcao có ý nghĩa trong việc tạo ra nhiều hydratcacbon bán cấu trúc trongthân lá, hydratcacbon bán cấu trúc này có tương quan thuận với tốc độvận chuyển hydratcacbon bán cấu trúc về bông ở giai đoạn đầu trong quátrình vào chắc của hạt [133]

1.2.2.3 Cơ chế gây hại tế bào do môi trường mặn

Mặn là một trong các nhân tố quan trọng làm hạn chế sinh trưởng vànăng suất cây trồng Hoạt động sinh lý và trao đổi chất của cây trồng bị ức chếtrong điều kiện mặn là do sự mất cân bằng nước, ngộ độc ion hoặc do mất cânbằng trong trao đổi ion [85] Độ mặn cao làm giảm hoạt động quang hợp [107],kìm hãm sự ra lá [107] và làm biến đổi cấu trúc tế bào [109] Các nghiên cứu

về tính chịu mặn của cây trồng đã chỉ ra rằng: trong môi trường mặn, Na+ tíchluỹ nhiều trong cây nhưng phân bố không đều trên các bộ phận và được tích

luỹ nhiều hơn ở các lá già [138] Cây trồng chỉ sinh trưởng được khi hàm lượng

Na+ tích luỹ đến một giới hạn nhất định [115], giới hạn này là tính trạng có liênquan đến khả năng chịu mặn của cây [84] Tính chịu mặn là một đặc tính ditruyền rất phức tạp, điều này được thực hiện bởi sự có mặt của các thành phầnhữu cơ trong tế bào chất của thực vật như là glycinebetaine, mannitol vàproline [82] Tính chịu mặn cũng phụ thuộc vào hình thái học thực vật, việcchia ngăn và các chất tan tương thích, kiểm soát sự mất nước của thực vật,kiểm soát sự chuyển dịch của ion, các đặc tính của màng tế bào thực vật, tỷ lệNa/K trong tế bào chất [83] Lúa là cây lương thực tương đối thích hợp trên đấtmặn, nó luôn được đánh giá là nhiễm trung bình với mặn Vì đất mặn luôn ở điềukiện bị ngập nước, những cây trồng khác không thể sinh trưởng được ngoại trừ lúa[53] Nhiễm mặn gây tổn hại đến cây lúa là do mất cân bằng thẩm thấu và tích lũyquá nhiều ion Cl- Nhưng những nghiên cứu gần đây cho thấy rằng, nguyên nhângây tổn hại cho cây lúa trong môi trường mặn là do tích lũy quá nhiều ion Na+, vàion này trực tiếp gây độc trên cây trồng, làm cho Cl- trở thành anion trở nên phổkháng của cây tương đối rộng [135] Như vậy, sự tồn tại ở cây lúa trên đất mặn là

do cây hấp thu quá dư cả ion Na+ và Cl- Ảnh hưởng của Na+ là phá vỡ và cản trởvai trò sinh học của tế bào chất Hơn nữa, sự mất cân bằng tỷ lệ Na-K trong cây sẽlàm giảm năng suất hạt Cây lúa chống chịu mặn bằng cơ chế ngăn chặn, giảm hấpthu Na+ và gia tăng hấp thu K+ để duy trì sự cân bằng Na-K tốt trong chồi Ion K

có vai trò quan trọng làm kích hoạt enzyme và đóng vai trò mở khí khổng, tạo ratính chống chịu mặn [126] Tuy thế việc khám phá ra cơ chế và những tổn hại trêncây lúa do mặn thì rất phức tạp, ngay cả dưới những điều kiện ngoại cảnh kiểmsoát được Tuy nhiên, hàm lượng ion Na+ trong các giống lúa cao hay thấp phụthuộc vào nồng độ muối và thời gian bị nhiễm mặn [75] Tổn thương do muối liênquan tới các ảnh hưởng về thẩm thấu và ảnh hưởng do các ion đặc thù gây ra Cácchất tan trong vùng rễ gây ra một thế thẩm thấu thấp làm giảm thế thẩm thấu củanước trong đất, do đó việc hấp thụ nước của cây rất khó khăn Do đó cân bằngnước của cây bị ảnh hưởng vì cây phải điều chỉnh tạo một thế nước thấp hơn đểduy trì sự chênh lệch một dốc thế nước xuôi chiều giữa đất và lá Hầu hết các cây

có khả năng điều chỉnh về mặt thẩm thấu khi được trồng trên đất mặn Những sự

thay đổi đó ngăn chặn sự mất sức trương trong khi tạo ra một thế nước thấp hơn,nhưng những cây này thường tiếp tục phát tăng trưởng chậm hơn sau những thayđổi này với lý do chưa được làm rõ [52].

Những tác động gây độc cũng xảy ra khi nồng độ gây hại của các ion, nhất là

Na+, Cl-, và SO42-, tích luỹ trong tế bào của cây Trong điều kiện không mặn, chấtbào tan của tế bào chứa từ 100 đến 200 mM K+ và 1 đến 10Mm Na+, trong môitrường ion này các enzyme hoạt dộng một cách tối ưu Tỷ lệ Na+/K+ cao bất thường

và nồng độ muối tổng số cao làm bất hoạt các enzyme, hạn chế sự tổng hợp protein

và ảnh hưởng tới sự đóng mở của khí khổng Ở nồng độ cao, Na+ có thể thay thế

Ca2+ trong màng của các tế bào rễ của cây, gây ra sự thay đổi đối với tính thấm củamàng tế bào như sự rò rỉ K+ ra khỏi tế bào Hơn nữa sự hấp thụ các nguyên tố đalượng khác (P, K, v.v.) cũng bị giảm trong các cây non Do đó sự mất cân bằng

Na+/K+ ảnh hưởng rất lớn tới sự tồn tại và năng suất của cây [117] Quang hợp bị

ức chế khi nồng độ cao của Na+ và Cl- tích lũy trong lục lạp Theo thí nghiệm của

Nakamura I et al (2002) [117], tỷ lệ quang hợp của giống lúa chịu mặn SR26B

và giống luá không chịu mặn IR28 giảm còn 40% so với giá trị lớn nhất do sựgiảm thế nước ở lá tương ứng với sự tích luỹ Na+ sau khi chúng được xử lý bằngcách cho thêm vào đất trồng dung dịch muối NaCl bão hoà cho đến khi độ dẫnđiện (EC) đạt 6 dS m (56 mM NaCl) và 12 dS/m sau 58 ngày gieo cấy (ngưỡngchịu mặn chung của lúa canh tác là 4 dS/m Sự mặn làm giảm khả năng quang hợpnhư các sắc tố, phức hấp thu ánh sáng và các phức hợp protein vận chuyển điện

tử, dẫn đến tỷ lệ quang hợp tổng thể thấp [117] Mặn gây hại trên cây lúa bắt đầubằng triệu chứng giảm diện tích lá, những lá già nhất bắt đầu cuộn tròn và chết,theo sau đó là những lá già kế tiếp và cứ thế tiếp diễn Cuối cùng, những cây sốngsót có những lá già bị mất, những lá non duy trì sự sống và xanh Trong điều kiệnthiệt hại nhẹ, trọng lượng khô có xu hướng tăng lên trong một thời gian, sau đógiảm nghiêm trọng do giảm diện tích lá Trong điều kiện thiệt hại nặng hơn trọnglượng khô của chồi và rễ suy giảm tương ứng với mức độ thiệt hại [86]

1.2.2.2 Cơ sở sinh lý chịu mặn của cây lúa

Lúa là một trong các loại cây trồng mẫn cảm với độ mặn của đất, độ mặngiới hạn cho phép lúa sinh trưởng, phát triển được là 0.6-0.8% Năng suất lúa giảm

tới 70-100% nếu độ mặn quá nghiêm trọng [51] Tuy nhiên, khả năng chịu mặn phụthuộc nhiều vào từng loài và giống lúa khác nhau, một số giống lúa có khả năng

chống chịu tốt với điều kiện mặn Loài lúa dại (Oryza latifolia) có khả năng chịu mặn tốt hơn lúa trồng (Oryza sativa), ở loài này cây lúa có khả năng duy trì quá

sinh trưởng bình thường mặc dù hàm hượng Na+ trong lá rất cao [117] Các nghiêncứu về cơ chế chịu mặn ở lúa đã chứng minh rằng trong môi trường mặn lúa có khảnăng loại thải Na+ qua rễ [78], đồng thời tích luỹ nhiều proline và glycinebetainetrong lá [81] nhằm làm cân bằng tính thấm của tế bào Vì vậy, có thể dựa vào cácchỉ tiêu này để chọn lọc các giống lúa có khả năng chịu mặn cao phù hợp với cácvùng đất nhiễm mặn và làm vật liệu cho công tác chọn tạo giống lúa chịu mặn.Mặnảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển của cây lúa ở những mức độ khác nhau ởtừng giai đoạn sinh trưởng phát triển khác nhau Trong đó, ở giai đoạn sinh trưởng

2 – 3 lá cây lúa rất mẫn cảm với mặn và sau đó là thời kỳ thụ phấn thụ tinh Giaiđoạn nảy mầm, giai đoạn tăng trưởng và thời kỳ chín của cây lúa khả năng chốngmặn tốt hơn [111],[123]

Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng, mặn gây ức chế sinh trưởng, phát triển vàgiảm năng suất lúa Hoạt động sinh lý và trao đổi chất của cây lúa bị ức chế trongđiều kiện mặn là do sự mất cân bằng nước, ngộ độc ion hoặc do mất cân bằngtrong trao đổi ion [116] Độ mặn cao làm giảm hoạt động quang hợp của cây lúa[15], kìm hãm sự ra lá và làm biến đổi cấu trúc tế bào [131] Tuy nhiên, mức độgây hại của độ mặn đến các giai đoạn sinh trưởng của các giống lúa khác nhau làchưa rõ ràng Cây lúa chịu mặn tốt trong giai đoạn nẩy mầm, trở nên rất mẫn cảmtrong giai đoạn mạ non (giai đoạn 2- 3 lá), tiếp tục chống chịu tốt trong giai đoạn

đẻ nhánh, kế đến mẫn cảm trong giai đoạn làm đòng và thụ phấn và thụ tinh, cuốicùng trở nên chống chịu hơn trong giai đoạn chín [126] Do đó, sinh trưởng vàphát triển của cây lúa phải được chia ra nhiều giai đoạn để nghiên cứu một cáchđầy đủ về cơ chế chống chịu mặn của lúa Theo Yeo và Flowers (1984) [135]những thay đổi sinh lý của cây lúa liên quan đến tính chống chịu mặn được tóm tắtnhư sau:

+ Cây lúa không hấp thu (hoặc hạn chế ở mức rất thấp) lượng muối dư thừa

nhờ hiện tượng hấp thu có chọn lọc.

+ Cây lúa hấp thu lượng muối thừa nhưng tái hấp thu lại trong mô libe, do

Na+ không di chuyển đến chồi thân

+ Sự vận chuyển của Na+ từ rễ đến chồi là rất thấp

+ Lượng muối hấp thu thừa sẽ được vận chuyển đến các lá già và được giữlại tại đó

+ Tăng tính chống chịu của cây lúa do lượng muối dư thừa sẽ được giữ lại tại cáckhông bào (vacuoles), làm giảm mức gây hại đến quá trình sinh trưởng của cây lúa

+ Cây làm loãng nồng độ muối dư thừa nhờ tăng tốc độ sinh trưởng và giatăng hàm lượng nước trong chồi Hầu hết tất cả các giống lúa đều bị ảnh hưởng rõrệt ở nồng độ 50 mol NaCl/m3 trong giai đoạn mạ (14 ngày), thời gian làm cho50% số cá thể chết tại nồng độ mặn này thay đổi từ 9 đến 60 ngày tùy theo giốnglúa Vì vậy, môi trường có nồng độ 50 mol NaCl/m3 dung dịch được xem như mộtmôi trường hữu dụng để thanh lọc mặn ở cây lúa [135]

Các nghiên cứu về tính chịu mặn của cây trồng đã chỉ ra rằng: trong môitrường mặn, Na+ tích luỹ nhiều trong cây nhưng phân bố không đều trên các bộphận và được tích luỹ nhiều hơn ở các lá già [138] Cây trồng chỉ sinh trưởngđược khi hàm lượng Na+ tích luỹ đến một giới hạn nhất định [115], giới hạn này

là tính trạng có liên quan đến khả năng chịu mặn của cây [84] Tính chịu mặn làmột đặc tính di truyền rất phức tạp, điều này được thực hiện bởi sự có mặt củacác thành phần hữu cơ trong tế bào chất của thực vật như là glycinebetaine,mannitol và proline [82] Tính chịu mặn cũng phụ thuộc vào hình thái học thựcvật, việc chia ngăn và các chất tan tương thích, kiểm soát sự mất nước của thựcvật, kiểm soát sự chuyển dịch của ion, các đặc tính của màng tế bào thực vật, tỷ

lệ Na/K trong tế bào chất

Lúa có cơ chế điều chỉnh hàm lượng muối đi vào chồi rất nhỏ Điều này cóthể là do sự hấp thu chọn lọc hiệu quả đối với K+ Một khả năng khác là ion Na+được hấp thu với hàm lượng lớn có ý nghĩa, nhưng hấp thu lại trong nhựa xylemtrong những phần của đầu rễ hoặc chồi và sau đó được dự trữ hoặc được chuyển trởlại đất [135] Khi cây lúa được đặt trong dung dịch NaCl, hàm lượng sodium,

calcium, kẽm, phosphorus và chloride đều gia tăng, trong khi hàm lượng potasium

và magnesium đều giảm trong nhựa của chồi Khả năng chống chịu mặn của cácgiống lúa cao hay thấp có liên quan với hiệu quả Na+ và Cl – vào cây So sánh khảnăng hấp thụ lựa chọn K+ cho thấy rằng, đã có sự khác nhau lớn giữa các giống vềkhả năng hấp thụ chọn lọc K+ trong môi trường nồng độ 100 mol/m3 NaCl Trong

đó, giống NIAB6 (chống chịu) và BG402-4 có khả năng hấp thụ chọn lọc K+ tốthơn của chồi và rễ so với Na+ Hai giống IR1561 (giống nhiễm) và Basmati 370 có

sự lựa chọn thấp nhất trong tất cả những dòng so sánh Tỷ lệ “K+/Na+” hay đúnghơn hàm lượng K+ trong dung dịch của chồi lúa đã xác định tính chống chịu mặncủa những dòng lúa khác nhau Người ta còn thấy vai trò của kẽm (Zn) trong chồi

có liên quan đến tính chống chịu mặn của cây lúa Khi hàm lượng Zn trong chồigiống NIAB6 cao, tính chống chịu mặn cao [114] cũng đã chứng minh rằng, ởgiống lúa chống chịu mặn KS282, nồng độ Zn cao hơn so với dòng nhiễm IR28.Vai trò của Zn tham gia vào tính chống chịu mặn, có thể là do Zn làm gia tănghàm lượng N trong chồi Điều này dẫn tới việc sinh trưởng nhanh hơn và năngsuất lúa cao hơn trong điều kiện mặn Vì vậy, ở những giống chống chịu mặn tốt

có liên quan đến hiệu quả ngăn chặn các ion Na+ và CL-, sự hấp thu ưu tiên và lựachọn ion K+ và Zn2+, để có tỷ lệ K+/ Na+ và Zn/P tốt hơn cho tính chống chịu vàS(K+

, Na+) tốt hơn [53] Nhiều nghiên cứu cho thấy sự biến động về di truyền rấtkhác nhau trên các giống lúa Công trình nghiên cứu của họ đã chứng minh rằng,các giống lúa chống chịu mặn sẽ duy trì nồng độ Na+ và Cl- thấp, nồng độ của K+

và Zn2+ cao hơn tỷ lệ Na+ /K+ thấp trong mầm lúa Kết quả phân tích trên một sốgiống lúa chịu mặn như Pokkali, SR26B và giống nhiễm mặn điển hình như IR28

và IR29 cho thấy tỷ lệ Na+ /K+ trong giống Pokkali rất thấp (0,397) và giống SR26B (0,452) trong khi đó rất cao ở IR28 (0,652) và IR29 (0,835) [126] Bằngnhững thí nghiệm đánh giá tính chống chịu mặn ở giai đoạn mạ, trong dung dịchdinh dưỡng Yoshida có độ mặn EC= 12 dS m-1, các yếu tố môi trường được kiểmsoát trong 19 ngày Kết quả cho thấy, tăng khả năng hấp thụ K+ làm duy trì tốt tỷ lệcân bằng Na+ /K+ trong chồi Tỷ lệ Na+ /K+ này được kiểm soát bởi hiệu quả gencộng và gen trội, hai nhóm gen này rất phức tạp Vì thế họ đề nghị rằng, tính chống

chịu mặn ở cây lúa được điều khiển bởi đa gen [52] Chính vì vậy, để chọn lọcgiống lúa có tính chống chịu mặn tốt, cần phải hiểu cơ chế chống chịu mặn củachúng, từ đó mới có thể cải tiến cấu trúc di truyền Khả năng chống chịu mặn ởcây lúa có thể do cơ chế hấp thu lựa chọn giữa Na+ và K+, nhằm cân bằng ion Na+

và K+ trong tế bào, nếu mất sự cân bằng này sẽ gây ra giảm năng suất hạt Ion K+đóng vai trò quan trọng trong việc làm tăng hoạt động của một số enzyme, gâyảnh hưởng trên quá trình đóng mở của khí khổng, liên quan rất nhiều đến tínhchống chịu mặn của cây lúa [126] Những nghiên cứu cho thấy, có mối tươngquan giữa số lượng muối được đi vào rễ cây lúa với nồng độ muối trên chồi Mốiquan hệ này được xác định bởi mối quan hệ giữa tốc độ sinh trưởng của chồi với

sự di chuyển thực của những ion ngoài rễ Giá trị này là số lượng thực của nhữngion được di chuyển tới chồi trên đơn vị trọng lượng của rễ trong một đơn vị thờigian [80] Ví dụ, ở giống lúa Pokkali (giống chống chịu mặn ), hàm lượng Na+ ởchồi trung bình thấp hơn của giống IR22 (giống nhiễm mặn) Bởi vì hàm lượngcủa Na ở chồi của giống lúa Pokkali được pha loãng do sự sinh trưởng dinh dưỡngnhanh của nó Với cơ chế này, cây hấp thu muối nhưng sẽ làm loãng muối nhờtăng cường tốc độ phát triển nhanh và gia tăng hàm lượng nước trong chồi [79].Quan sát kiểu chết của lá lúa trong điều kiện nhiễm mặn cho chúng ta thấy rằng,

có sự khác nhau về hàm lượng Na+ trong những lá khác nhau, tại bất cứ thời giannào Những lá già bị chết trong khi những lá non vẫn giữ màu xanh và sinhtrưởng Đây là điểm đặc trưng nhất trong cơ chế chống chịu mặn ở họ hòa thảo.Cây lúa là một tập hợp gồm lá cây, đốt, bộ rễ hợp lại, những nhánh có khả năngđộc lập được tách ra Dạng sinh trưởng này giúp cây một lá mầm tự hủy nhữngphần, bộ phận của cây dễ dàng hơn so với những cây hai lá mầm Vì vậy, rụng lá

là một hiện tượng thông thường ở những cây một lá mầm chống chịu mặn Quaphân tích trên những lá lúa sống trong môi trường mặn cho thấy, có sự chênh lệchhàm lượng muối từ lá này đến lá khác, muối luôn được tích lũy với nồng độ caotrong những lá già, và hiện tượng chết ở những lá già là một cơ chế loại muối rakhỏi cơ thể của cây lúa [135] Sự thay đổi nồng độ Na+ trong những lá lúa chothấy, có sự thay đổi rõ rệt hàm lượng Na+ từ những lá non sang những lá già trong

cây khi trồng trong môi trường mặn [135] Qua phân tích trên từng lá lúa sau khi

bị mặn 14 ngày cho thấy, ion Na+ tích lũy cao nhất ở những lá già nhất (lá số 1) vàgiảm dần trên những lá non nhất, nên những lá non hơn được bảo vệ Những quansát này là do sự kết hợp của: (1) tốc độ sinh trưởng nhanh của những lá non và (2)

sự phân bố muối vào những lá già nhiều hơn [85] Tất cả những cơ chế này đềunhằm hạ thấp nồng độ Na+ trong các mô chức năng, do đó giảm tỷ lệ Na+ /K+ trongchồi Tỷ lệ Na+ /K+ trong chồi được xem như là chỉ tiêu chọn lọc giống lúa chốngchịu mặn Mỗi giống lúa đều có một hoặc hai cơ chế chống chịu mặn nêu trênnhưng không phải có tất cả Phản ứng của cây trồng đối với môi trường mặn vôcùng phức tạp, là tổng hợp nhiều yếu tố riêng lẻ [135]

Trong nông nghiệp, thiệt hại do mặn, lạnh, và khô hạn có ảnh hưởngnghiêm trọng nhất đối với năng suất cây trồng [130] Đặc biệt thiệt hại do mặn cóthể làm thay đổi hoạt động sinh trưởng, phát triển, năng suất và làm chết cây.Nghiên cứu cho thấy, đạm làm tăng khả năng hoạt động của một số loại enzymehoạt động ở trong cây Ngoài ra, đạm tham gia cấu tạo diệp lục là cơ quan chínhtham gia vào quá trình quang hợp, tạo vật chất của cây trồng Hơn nữa, những hợpchất có chứa đạm như các axit amin (proline, betain), các amit và protein đóng vaitrò mấu chốt trong quá trình hoạt động các màng lọc ion, bảo vệ tế bào, cân bằng

pH, giải độc tế bào Khi đất bị nhiễm mặn làm cho quá trình hấp thu đạm nhất làđạm NO3- bị giảm do sự tích lũy quá nhiều ion Cl- ở trong đất [101] Trong lĩnhvực nghiên cứu sinh lý thực vật, hàng loạt ảnh hưởng stress do mặn cho thấy rằngthực vật tự bảo vệ mình khỏi những thiệt hại do mặn gây ra theo mô hình phản ứngoxy hóa [108], tránh thiếu hụt nước, tăng cường hấp thụ ion trong chu trình quanghợp [58] Sự thể hiện gen chống chịu mặn xét về lĩnh vực sinh học phân tử là mộtkhám phá vô cùng thú vị Tín hiệu được truyền vào tế bào, các gen có chức năngchuyên môn được khởi động và hàng loạt các qúa trình chuyển mã, giải mã xảy ra

1.2.2.4 Ảnh hưởng của sự nhiễm mặn đến đặc điểm nông sinh học cây lúa

Khi nghiên cứu về ảnh hưởng của độ mặn đến năng suất lúa, người ta thấy triệu chứng hình thái của cây lúa khi gặp điều kiện bất thuận mặn như sau:

• Trắng đầu lá sau đó cháy (salinity)

• Ruộng sinh trưởng loang lổ

Achin Dobermann và Thomas Fairhrst (2000) tính toán gần đúng sự giảmcủa năng suất lúa do độ mặn gây ra như sau:

Năng suất tương đối (%) = 100- 12(ECe – 3)

ECe < 2 dS m-1: Thích hợp không làm giảm năng suất

ECe < 4 dS m-1: Làm giảm năng suất nhỏ (10-15%)

ECe < 6 dS m-1: Làm giảm sinh trưởng và năng suất trung bình (20-50%) ECe > 12 dS m-1: Làm giảm năng suất mạnh (>50%)

- Phần trăm Na thay đổi (ESP)

ESP < 20 %; Giảm năng suất không đáng kể

.ESP >20 - 40 %: Năng suất giảm nhẹ (10%)

.ESP >80 %: Giảm 50% năng suất

Khi nghiên cứu độc chất Na+, [50],[127] cho rằng những giống lúa chốngchịu mặn do duy trì mức độ K+ trong thân ở nồng độ cao Hơn nữa, sự mất cânbằng của Na+/K+ sẽ ảnh hưởng bất lợi đến năng suất hạt Tỷ lệ Na+/K+ trong thâncủa giống chống chịu mặn nhỏ hơn giống nhiễm mặn trong điều kiện mặn MassE.V., (1997) [107] đã thu thập các tài liệu về tính chịu mặn của cây từ các thí nghiệm

ở nhiều vùng trên thế giới và sử dụng số liệu này để tính toán, xác định ảnh hưởngcủa độ mặn đến năng suất tương đối của một số cây theo phương trình sau đây:

Y = 100 – b (ECe – a), Trong đó :

Y : là năng suất tương đối của cây (%)

ECe : là độ mặn của dịch chiết của đất bão hòa, dS/m

a: là giá trị ngưỡng mặn (là ECe ứng với năng suất bằng 100 %)

b: là tổn thất năng suất khi độ mặn tăng lên 1 đơn vị

Khi nghiên cứu hóa học đất, Hirnich và cộng sự (2001) [90] nhận thấy: ảnhhưởng chính của muối tan trên cây trồng là thẩm thấu thực vật – phải sử dụng sốlượng lớn năng lượng để hấp thu nước từ dung dịch đất, trong khi năng lượng đómặt khác được dùng cho sự tăng trưởng của cây trồng và năng suất mùa màng.Các tác giả đã nghiên cứu và đi đến kết luận tác động của độ mặn đến rất nhiềuloại cây khác nhau: đối với lúa mạch nếu EC = 12dS m-1 sẽ giảm năng suất 10%;

EC = 16dS m-1 giảm 25% và EC = 18dS m-1 giảm 50%; đỗ tương sẽ giảm 10%,25% và 50% với giá trị EC lần lượt 5,5dS/m, 7dS m-1 và 9dS m-1; lúa gạo giảm10%, 25%, và 50% với giá trị EC lần lượt là 5dS m-1, 6dS m-1 và 8dS m-1; khoailang giảm 10%, 25% và 50% với giá trị EC lần lượt là 2,5dS m-1, 3,5dS m-1 và 6dS

m-1; khoai tây giảm 10%, 25% và 50 % với giá trị EC lần lượt là 2,5dS m-1, 4dS m

-1 và 6dS m-1 Nghiên cứu chất lượng nông sản đang là một xu thế được nhiều ngườiquan tâm, nhằm mục đích nâng cao chất lượng thương phẩm, chất lượng ăn uống vàchất lượng dinh dưỡng Chất lượng nông sản là một chỉ tiêu, một tiêu chuẩn để đánhgiá trình độ phát triển ngành nông nghiệp của một nước Bởi vậy nhiều nước trênthế giới đang nâng cao khẩu hiệu “Chất lượng trước hết” trong hoạt động sản xuấtkinh doanh và xuất nhập khẩu nông sản Với lúa gạo, vấn đề chất lượng được phân

ra 4 phạm trù:

+ Chất lượng thương trường (market quality)

+ Chất lượng xay xát (milling quality)

+ Chất lượng dinh dưỡng (nutritive quality)

+ Chất lượng nấu nướng và ăn uống (cooking and eating quality)

Ở các nước có nền nông nghiệp phát triển đều có quy định về tiêu chuẩnthóc thu mua và tiêu chuẩn gạo bán ra Ví dụ ở Philippin thóc thu mua và gạobán ra đều được phân 4 loại: Loại đặc biệt, loại 1, loại 2, loại 3 Nhật Bản có quyđịnh chất lượng khắt khe về tiêu chuẩn gạo nhập khẩu trong đó họ quy định mứccho phép các dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong nông sản Khi nghiên cứumối liên quan của độ mặn đến chất lượng cây trồng, Trần Ngọc Hương (1986)[26] nhận thấy, chất lượng của lúa trồng trên đất không mặn chứa 66,8 – 65,3 %tinh bột, còn trên đất mặn có nồng độ ion Cl- với nồng độ 0,05% giảm xuốngtới 62,2- 63,5 % Chất lượng của năng suất hạt đậu cũng phụ thuộc nhiều vàođiều kiện mặn Hàm lượng đạm tổng số trong hạt đậu đối chứng 7,91 - 8,22%(đất mặn 6,7 - 7,4%), trong đó đạm protit (đất mặn 5,78 - 5,86 %) Hàm lượngdầu trong hạt đậu tương trên trên đối chứng là 20,48 – 21,28% (trên đất mặngiảm xuống còn 19,10- 20,14%)

1.3 Nghiên cứu khai thác, sử dụng và phát triển giống lúa chịu mặn

1.3.1 Nghiên cứu đa dạng di truyền và tuyển chọn giống lúa chịu mặn

Đánh giá đa dạng di truyền là bước quan trọng trong công tác cải tiếngiống, nhất là đối với những giống cây trồng bắt nguồn từ một nền tảng di truyềnhẹp Việc chọn lọc giống chỉ căn cứ trên năng suất qua nhiều năm đã làm thấtthoát những nguồn gen quý giá như các gen kháng bệnh và kháng các yếu tố vôsinh khác (gió, độ mặn, khí hậu lạnh ) Hiện nay các nhà khoa học đang quay lạitìm những nguồn gen đó trong các loài hoang dại (được lưu giữ trong quỹ gen).Tại Viện khoa học Nông nghiệp Trung Quốc đã tiến hành các nghiên cứu về “sự

đa dạng di truyền trong việc tiếp cận giống lúa hoang dã Oryza granulata từ miền

Nam và Đông nam Châu Á” Nghiên cứu trên cây lúa, người ta đã du nhập thành

công gen kháng rầy nâu từ lúa hoang Oryza australiensis vào lúa trồng Sau đó Ishii et al., (1994) [94] đã xác định gen kháng rầy nâu Bph-10 đối với biotype 3 đã

được du nhập từ lúa hoang sang lúa trồng Gen này định vị trên NST12 Quỹ gen

là một tập hợp rất lớn biến dị di truyền, do vậy chọn đại diện cho các biến dị củanguồn gen phục vụ cho các mục tiêu tạo giống khác nhau là rất cần thiết, mởrộng nền tảng di truyền của giống cây trồng Phân tích AFLP cũng đã được ứng

dụng trong nghiên cứu đa dạng di truyền của 42 giống lúa thuộc loài phụ indica,

sử dụng 6 tổ hợp của 2 cặp mồi PstI và MseI [88] Việc đánh giá đa dạng di truyền

có một vai trò nữa là giúp thu thập và xây dựng một nguồn gen hạt nhân (corecollection) để sử dụng trong lai tạo giống Chọn lọc giống cây trồng có khả năngchịu mặn hoặc thay đổi cấu trúc gen của cây trồng để có thể thích ứng với vùngtrồng nhiễm mặn Đây là khả năng có triển vọng, ít tốn kém và là biện pháp đượcchấp nhận về mặt kinh tế và xã hội Biện pháp này nhằm vào khả năng cho câytrồng chịu đựng áp lực mặn đến mức độ tối đa để quản lý tài nguyên một cách tối

ưu Đây là căn cứ để phát triển những giống cây trồng hoàn toàn thích hợp và cókhả năng chịu đựng độ mặn cao, phát triển tốt trong vùng đất bị nhiễm mặn Việcchọn tạo giống cây trồng chống chịu mặn có thể là hợp lý nhất vì ít tốn kém Một

số giống chống chịu mặn đã được chọn tạo và canh tác hiệu quả ở một số nướctrên thế giới Nhiều nguồn giống lúa mùa địa phương như Bokra, Rata chống chịutốt với điều kiện mặn tương đương giống Pokkali đã được xác định Những nămcuối thế kỷ 20, các nhà chọn tạo giống đã sử dụng những biến đổi di truyền để tạo

ra những giống lúa có tiềm năng về năng suất, chất lượng gạo tốt, kháng một số sâubệnh chính và chống chịu với những điều kiện bất lợi như khô hạn, ngập úng, mặn.Trong chiến lược chọn tạo giống lúa chống chịu mặn, Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế(IRRI), từ năm 1977 - 1980 đã tiến hành chọn tạo được những dòng lúa chống chịumặn tốt như IR42, IR4432-28-5, IR4595-4-1, IR463-22-2, IR9884-54-3 Năng suấtđạt 3,6 tấn/ha trung bình cho tất cả 25 thí nghiệm Những giống lúa cải tiến này cho

năng suất cao hơn những giống lúa cổ truyền 2 tấn/ha [72] Tác giả Gregorio et al.,

(2002) [87], báo cáo kết quả nuôi cấy tế bào soma lúa để tạo ra các biến dị somachống chịu mặn Từ giống lúa Pokkali (lúa mùa cao cây, cảm quang, yếu rạ, lá dài

to bản và rũ, đẻ chồi ít, gạo màu đỏ, phẩm chất gạo xấu), tác giả đã thu được dòngbiến dị soma TCCP226-2-49-B-B-3 là giống lúa cao sản, thấp cây, sinh trưởng

mạnh, chống chịu mặn cao như Pokkali, gạo có màu trắng và phẩm chất gạo tốthơn giống gốc, cho năng suất cao hơn nhiều so với Pokkali Giống lúa TCCP226-2-49-B-B-3 đã được sử dụng trong các chương trình tạo giống lúa chịu mặn tạinhiều Trung tâm nghiên cứu lúa trên thế giới.

Cho tới nay, rất nhiều nghiên cứu đánh giá và xác định về tính chịu mặncủa các giống lúa bản địa và giống lúa cải tiến [87], [93],[112],[119] Một sốgiống lúa địa phương có nguồn gốc từ các vùng duyên hải Đông Á có tính khángmặn cao như giống Nona Bokra (Ấn độ), Pokkali (Sri Lanka), Getu (Ấn độ),SR26B, Damodar, Cheriviruppu, Pat và Solla (Ấn độ), Ketumbar (In đô nê xi a),Khao Seetha (Thái Lan), các giống thể hiện tính kháng mặn trên đều thuộc nhómIndica Hơn nữa theo số liệu cập nhật mới nhất, một số dòng giống thuộc nhómIndica có nguồn gốc từ Saudi Arabia, Hawashi thể hiện tính chịu mặn vượt trộicao hơn cả các giống lúa Pokkali và Nona Bokra [87] Đối với nhóm Japonica, thì

ít dòng giống thể hiện tính kháng mặn hơn nhóm Indica Một số giống thuộc cácnước ôn đới có tính chịu mặn khá như giống Harra (Tây ban Nha), Agami (Aicập), và Daeyabyeo (Hàn quốc) Các giống Japonica nhiệt đới như giốngMoroberekan mang tính kháng mặn cao, có nguồn gốc ở Guinea nơi đất canh tácảnh hưởng ngập mặn Giống này đã được nghiên cứu và sử dụng làm cây cho genkháng mặn và lập bản đồ quần thể [98] Cây lúa thuộc họ Oryza glaberrima,

phần lớn được trồng ở Tây Phi thể hiện tính kháng mặn ít hơn các giống lúa thuộc

họ Oryza sativa [54] Gần đây Kim et al (2009) [98] đã sử dụng quần thể lai hồi

giao thì quy tụ được QTLs chịu mặn nhanh chóng hơn Các tính trạng liên quanđến khả năng chịu mặn ơ lúa thể hiện do các gen phức hợp kiểm soát Các QTLsliên quan đã được xác định trên các nhiễm sắc thể 1, 4, 6 và 7 Hiện vẫn chưaQTLs thể hiện tính chịu mặn được tìm thấy trên nhiễm sắc thể 8 và 11, và một số

ít QTLs đã xác định trên nhiễm sắc thể 2, 3, 5, 9, 10 và 12 [88],[117],[128] Trongnhững năm gần đây, việc đánh giá tập đoàn quỹ gen lúa chống chịu với điều kiệnbất thuận đã được thực hiện tại Đồng bằng sông Cửu Long [9], kết quả cho thấytrong tập đoàn có nhiều giống có khả năng kháng sâu bệnh, chịu mặn Thời gianqua, các nhà khoa học của Viện lúa Đồng bằng sông Cửu Long đã xác định được 31

giống lúa có khả năng chống chịu khô hạn và 14 giống lúa bố mẹ có khả năngkháng mặn tốt Tiêu biểu như các giống OM5464, OM 5166, OM 5629, OM 6677

có khả năng chịu được độ mặn 3 - 4 phần ngàn Riêng giống lúa IR 64 Subon1 đangthí nghiệm cho thấy có khả năng thích ứng với độ mặn 5-6 phần ngàn, ngập úngkhoảng 21 ngày Các giống lúa này đã được sản xuất đại trà cho nông dân ở nhữngvùng duyên hải có độ nhiễm mặn phù hợp Thành công bước đầu của các nhà khoahọc Viện lúa Đồng bằng sông Cửu Long hé mở một con đường sáng cho nông dân

và đảm bảo sự phát triển bền vững của nền sản xuất nông nghiệp khu vực lưu vựcsông Tiền Giang và Hậu Giang trong đối phó biến đổi khí hậu

1.3.2 Chọn tạo giống lúa chịu mặn bằng phương pháp lai hữu tính

Năm 1993, IRRI phát triển giống lúa IR66946, một giống lúa chống chịumặn khá tốt từ tổ hợp lai của Pokkali/IR29 Từ đó, hướng lai tạo tập trung vào laichuyển gen chống chịu mặn từ Pokkali và một số giống lúa mùa địa phương cótính chống chịu mặn bằng phương pháp hồi giao vào các nguồn giống lúa cao sảnthích nghi với từng vùng sinh thái trồng lúa riêng biệt [62] Tuy nhiên, nhượcđiểm của phương pháp lai tạo truyền thống là mất nhiều thời gian Thông thường

từ 6 - 8 lần hồi giao cần được thực hiện, tương đương với 3 - 4 năm lai tạo Mộtkhó khăn khác thường gặp trong lai tạo giống mới là đôi khi có mối liên kết kháchặt chẽ giữa tính trạng chống chịu mặn với các tính trạng xấu, không mongmuốn, thường được lai chuyển vào con lai cùng lúc Các gen điều khiển tính trạngkhông mong muốn này ảnh hưởng xấu đến biểu hiện của con lai Do đó, lai tạocho tính trạng chống chịu mặn trong vài trường hợp mất đến 10 hoặc 15 năm đểphát triển một giống lúa mới [40] Ngoài ra, việc lai tạo giống lúa chống chịu mặncòn gặp khó khăn do bản chất đa gen của tính trạng chống chịu mặn Biểu hiệntính chống chịu mặn của một giống lúa bị ảnh hưởng rất lớn của điều kiện ngoại

cảnh Theo Islam AM et al (2007) [93], thì hệ số di truyền của tính chống chịumặn thấp (<19,18%), nên tính chống chịu mặn của các dòng con lai thườngkhông cao như bố mẹ đã có sẵn gen

Mới đây, bằng phương pháp sinh sản vô tính, các nhà khoa học TrungQuốc (TQ) đã thành công trong việc tạo ra gen SKC1 giúp tăng khả năng chịu

mặn của lúa Ứng dụng gen này mở ra hy vọng làm gia tăng và ổn định sảnlượng lúa của nước này Gen SKC1 được sinh sản vô tính từ một loại lúa chịu mặn

cũ có nguồn gốc ở vùng Thượng Hải Các gen này có thể kiểm soát hiệu quả vàlàm cân bằng lượng Natrium và Kalium trong phần thân cây lúa mọc trên mặt đất

và ngăn ngừa chất hydronium độc hại tích tụ trong thân và lá lúa Một lượng lớnNatrium hydronium có xu hướng tích tụ trong phần thân cây lúa ở một môi trường

có nhiều Natrium và gen SKC1 có thể giúp chuyển Natium hydronium trở lại rễ,nhờ đó làm cho cây lúa giảm ngộ độc Natrium Gen SKC1 lưu chuyển Natriumhydronium chứ không lưu chuyển Kalium hydronium Do đó, lượng Natriumhydronium dư thừa được lưu chuyển xuống rễ cây lúa, giúp cho Kaliumhydronium có đủ không gian để trở lại phần thân lúa Từ năm 1992 - 1995 ViệnKhoa học Nông nghiệp Miền Nam đã tiến hành thanh lọc mặn cho 88 giống lúađịa phương và 100 giống lúa nước của IRRI với giống Pokkali làm đối chứngchống chịu mặn Kết quả chọn được 14 giống triển vọng, trong đó có 2 giống từ

bộ giống nước triều của IRRI là: FRG67, ROHYD15 và 12 giống lúa từ tập đoàngiống của cổ truyền là: lúa Tiêu, Ba Lê, Đốc Đỏ, Nàng Thước Dài, Chân Hương,

Tam sắc, Nàng Quốc Nhuyễn, Nàng Hương 2, Nàng Hương 3, Nàng Co đỏ, Bảy

Dảnh, Một Bụi trong đó đặc biệt chú ý đến giống có nguồn gốc từ Pakistan, chonăng suất cao, chống chịu mặn tốt, phẩm chất gạo tốt [28],[39], đánh giá tínhchống chịu mặn của 62 giống lúa cổ truyền, với Pokkali là giống chuẩn kháng vàgiống IR29 là giống chuẩn nhiễm, các giống chống chịu mặn thu được lần lượt là:Nếp áo Già, Trắng Điệp, Móng Chim, Móng Chim Rơi và Nếp Bờ Giếng ViệnCây lương thực và Cây thực phẩm, từ năm 2001 - 2005 đã nghiên cứu chọn tạogiống lúa chịu mặn cho các vùng lúa ven biển phía Bắc và đã tạo ra giống lúa chịumặn M6 [2] Viện Lúa Đồng bằng sông Cửu Long từ năm 2009 đến nay đã bướcđầu tìm được 30 dòng lúa có triển vọng chịu mặn là những dòng lúa kế thừa, đượcphát hiện chịu mặn qua nhiều lần thanh lọc trong phòng thí nghiệm và nhà lưới.Một số giống lúa mới của Viện Lúa Đồng bằng sông Cửu Long xác định có khảnăng kháng mặn khá cao như: OM6976, OM6677, OM5464, OM5629, OM5166,

OM 5451, OM 4059, OM 6164 đã và đang được khảo nghiệm ở một số tỉnh như

Sóc Trăng, Kiên Giang, Bến Tre, Bạc Liêu Kết quả khảo nghiệm ban đầu ghinhận khá khả quan, trong đó giống lúa OM5464 đang được đề nghị nhân rộng vàtrình Bộ Nông nghiệp và PTNT công nhận là giống lúa sản xuất thử trong năm

2010 Hai giống OM6976 và OM5166 đang được tiếp tục khảo nghiệm, xác địnhbiện pháp kỹ thuật thích hợp để tăng tính chịu mặn và năng suất của giống Mớiđây hai giống lúa BRRIDhan 40 và BRRIDhan 41 (Của Viện Nghiên cứu giốnglúa Bangladesh - BRRI) đã được đưa ra để trồng ở vùng ven biển vào mùamưa Những giống lúa này có năng suất cao hơn 2 tấn/ha so với các giống lúađược trồng lâu đời tại địa phương trong điều kiện đất có độ mặn trung bình (ECkhoảng 6dS/m) Để sử dụng thích ứng với điều kiện mặn các nhà khoa học nôngnghiệp đã tiến hành nghiên cứu các giống lúa chịu mặn, cho năng suất, phẩm chấtcao Có thể nêu công trình nghiên cứu tiêu biểu như công trình Ứng dụng côngnghệ sinh học trong chọn tạo giống lúa trong đó các tác giả đã đi sâu nghiên cứuphân tích tính trạng chống chịu mặn của 108 dòng tổ hợp lai Tenasai2/CB, đượcquan sát trong điều kiện mặn 12dS/m bao gồm: số ngày cây mạ sống sót (SD),chiều dài chồi, chiều dài rễ, trọng lượng khô của rễ, trọng lượng khô của chồi,hàm lượng Na+, K+ và tỷ số giữa Na+/K+ trong chồi Chỉ thị phân tử được sử dụngtrong phân tích bản đồ di truyền là RFLP và microsatellite với 108 marker, phủtrên 12 nhiễm sắc thể cây lúa Kết quả nghiên cứu làm cơ sở cho chương trình laitạo giống lúa chịu mặn

1.3.3 Chọn tạo giống lúa chịu mặn bằng công nghệ sinh học

Nhờ ứng dụng các công nghệ, kỹ thuật tiên tiến như phương pháp MAS

và MABC các nhà khoa học đã chuyển được các QTLs/gen liên quan đến tínhchịu mặn vào các giống lúa cải tiến [12],[29],[95],[105] Hơn nữa, số lượng cácchỉ thị liên quan đến tính chịu mặn ở lúa ngày càng đa dạng nhiều về số lượng vàchủng loại chẳng hạn chỉ thị SNPs hiện đang được giải trình tự Trong nghiên của

của mình, tác giả Mohammadi et al, (2008) [112] thí nghiệm 33 SSR marker đa hình trên đoạn Saltol của nhiễm sắc thể số 1 nhằm xác định mức độ liên kết và hữu

dụng của các marker này trong chọn giống chống chịu mặn Các SSR marker nàyđược dùng để thử nghiệm trên 36 giống lúa được phân loại thành 5 nhóm: chống