Đánh giá khả năng chịu lạnh và mặn nhân tạo giai đoạn mạ của một số giống lúa Nhật Bản và Việt Nam

Đánh giá khả năng chịu lạnh và mặn nhân tạo giai đoạn mạ của một số giống lúa Nhật Bản và Việt Nam

Phần I

MỞ ĐẦU I.1 Đặt vấn đề

Lúa là một trong những cây lương thực chính của hơn một nửa dân số trênthế giới (IRRI, 1994) Sản xuất lúa gạo chủ yếu tập trung ở các nước Châu Á.Với điều kiện khí hậu nhiệt đới, Việt Nam cũng là cái nôi của nền văn minh lúanước đã từ lâu cây lúa trở thành cây lương thực chủ yếu, có ý nghĩa đáng kểtrong nền kinh tế và xã hội nước ta Theo thống kê Năm 2010, xuất khẩu gạođược đánh giá là đạt kỷ lục cả về khối lượng và giá trị Lượng gạo xuất khẩu cảnăm 2010 ước đạt 6,88 triệu tấn, kim ngạch là 3,23 tỷ USD, so cùng kỳ nămtrước tăng 15,4% về lượng và tăng tới 21,2% về giá trị Bình quân giá gạo xuấtkhẩu đạt 468 USD/tấn, tăng 5,02% so với năm trước [29]

Tuy nhiên, thực tế cho thấy điều kiện lạnh và mặn là một trong nhữngnguyên nhân có ảnh hưởng đáng kể đến năng suất lúa gạo và vấn đề biến đổi khíhậu toàn cầu hiện nay ngày càng trở nên nghiêm trọng, rất nhiều ngành cũngnhư các lĩnh vực nghiên cứu trên khắp thế giới đều quan tâm Tuy nhiên, hiệnnay do mở rộng các khu đô thị, khu công nghiệp, xây dựng giao thông… nên diệntích đất nông nghiệp đặc biệt là đất trồng lúa ngày càng bị thu hẹp (năm 2007 diệntích trồng lúa ở nước ta là 7.201,0 nghìn ha giảm so với năm 2000 là 7666,3 nghìnha) (Theo niên giám thống kê 2007), từ đó dẫn đến giảm sản lượng lúa, đến năm

2008 diện tích trồng lúa của cả nước là khoảng 8542,0 ha với diện tích này năngsuất lúa có tăng lên và đến năm 2009 sản lượng lúa đạt 38,7 triệu tấn Theo dựbáo, Việt nam là một trong 5 nước chịu ảnh hưởng nặng nề nhất của biến đổi khíhậu, các hiện tượng thời tiết bất thường xảy ra liên tục (nóng lạnh, hạn hán, bãolụt ), đến năm 2050 sẽ có 37% diện tích đất đang canh tác của vùng Đồng bằngsông Cửu Long bị ngập mặn [35]

Trước thực trạng khi mà tình hình khí hậu ngày càng biến đổi theo chiềuhướng bất lợi, để đảm bảo được năng suất và sản lượng lúa gạo và giải quyếtnhững khó khăn cho người nông dân Để khắc phục những khó khăn trên thì ngay

từ bây giờ tiến hành nghiên cứu chọn tạo ra những giống cây trồng mới có khả

năng chống chịu điều kiện bất lợi của môi trường Được sự đồng ý của trường Đạihọc Nông Lâm Bắc Giang, khoa Công nghệ sinh học, đặc biệt đưới sự hướng dẫntận tình cử cô giáo: TS Lê Thị Liên và cán bộ hướng dẫn: TS Lê Xuân Đắc.

Chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Đánh giá khả năng chịu lạnh và mặn nhân tạo giai đoạn mạ của một số giống lúa Nhật Bản và Việt Nam”

I.2 Mục đích, yêu cầu của đề tài

Mục đích:

Đánh giá khả năng chịu lạnh và mặn của một số giống lúa Nhật bản vàViệt Nam

Chọn ra các giống lúa có khẳ năng chống chịu lạnh, mặn cao Đồng thời

sử dụng những giống lúa này làm nguồn vật liệu cho lai tạo các giống lúa có khảnăng chống chịu lạnh, mặn và cho năng suất cao

I.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Ý nghĩa khoa học: Đề tài nghiên cứu nhằm tìm ra khẳ năng chịu mặn và

lạnh nhân tạo giai đoạn mạ của một số giống lua Nhật Bản và Việt Nam Từ đónghiêm cứu chọn tạo ra những giống lúa chịu mặn và lạnh

- Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiêm cứu sẽ tìm ra được một số giống lúa

có khẳ năng chịu lạnh và mặn để ứng dụng vào những vùng đất bị ngập mặn Từ

đó sẽ tăng diện tích trồng lúa do đó góp phần tăng sản lượng lương thực, gópphần vào sự phát triển nền nông nghiệp bền vững

I.4 Phạm vi nghiên cứu:

- Dụng cụ nghiên cứu: cốc nhựa, hộp xốp, panh, kéo …

- Hóa chất: Môi trường sử dụng trong nghiên cứu là môi trường MS cơ

bản gồm các muối đa, vi lượng, các hợp chất hữu cơ và vitamin theo Murashige

và Skoog (1962) (xem Phụ lục)

- Địa điểm: Trại Thực Nghiệm Sinh Học-Cổ Nhuế-Từ Liêm-Hà Nội.

- Thời gian thực tập: từ 23/2 đến 22/5/2011

I.5 Xử lý số liệu thí nghiệm

Các số liệu được tính toán theo phương pháp phân tích thống kế toán học,

sử dụng chương trình Excel Sai số trung bình mẫu và ước lượng ở mức địnhnghĩa  = 0,05, độ tin cậy 95% Các số liệu được xem là có ý nghĩa thống kê

[4]

Phần II:

TỔNG QUAN TÀI LIỆU II.1 Giới thiệu về cây lúa

II.1.1 Nguồn gốc và phân loại

Lúa trồng (Oryza sativaL.) là cây trồng có từ lâu đời và gắn liền với quátrình phát triển của loài người, nhất là vùng Châu Á Lúa trồng hiện nay cónguồn gốc từ lúa dại (Oryza fatua, Oryza off Cinalis, Oryza minuta) do quá trìnhchọn lọc tự nhiên và chọn lọc nhân tạo lâu dài tạo nên [10]

Lúa thuộc ngành thực vật có hoa (Angios Pems), lớp 1 lá mầm (Mono Cotyledones), bộ hoà thảo có hoa (Poales), họ hoà thảo (Poaceae), thân bụi, lá mềm Lúa trồng thuộc chi Oryzae với nhiều loài khác nhau Trong số 23 loài có

hai loài là O glaberrima và O sativa được trồng cấy Loài (Oryza sativaL.)

được trồng trồng phổ biến khắp thế giới và phần lớn tập trung ở Châu Á Loài

O glaberrima được trồng chủ yếu ở một số nước miền Tây châu Phi [10]

Loài O sativa được chia làm 3 loài phụ: Indica, Japonica, Javanica

- Loài phụ Japonica phân bố ở những nơi có vĩ độ cao (bắc Trung Quốc,

Nhật Bản,Triều Tiên), có những đặc điểm như chịu rét cao, nhưng ít chịu sâubệnh

-Loài phụ Indica được trồng nhiều ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới(Việt Nam, Ấn Độ, Mianma, Philippin) Loài Phụ Indica có đặc điểm, hạt

dài, thân cao, mềm dễ đổ, chịu sâu bệnh khá, mẫn cảm với chu kỳ sáng

- Loài phụ Javanica có hình thái trung gian Hạt dài nhưng dày và rộng hơn hạt Indica, Javanica chỉ được trồng ở một vài nơi thuộc Indonesia [11]

Loài Oryza sativa có số nhiễm sắc thể là 2n = 24 Tám trong số 23 loài

lúa dại có bộ gen ở thể tứ bội, còn lại đa số các loại lúa dại và lúa trồng hiện nay

có bộ gen là thể lưỡng bội [1]

Lúa phân bố khắp thế giới, trải từ vĩ độ 550 Bắc thuộc Trung Quốc đến

360 Nam thuộc Chi Lê Theo FAO (1999) diện tích đất canh tác lúa trên toàn thếgiới khoảng 150 triệu ha Riêng Trung Quốc và ấn độ chiếm khoảng 50% diệntích trồng lúa và 56% sản lượng lúa toàn cầu Châu Phi có diện tích trồng lúagần bằng diện tích trồng lúa của Việt Nam, nhưng sản lượng lúa lại thấp hơn từ

2 đến 3 lần [5]

II.1.2.Đặc điểm nông sinh học của cây lúa

Lúa là cây thân thảo sinh sống hàng năm Thời gian sinh trưởng của cácgiống dài ngắn khác nhau và nằm trong khoảng 60-250 ngày tùy theo giốngngắn ngày hay dài ngày, vụ lúa chiêm hay lúa mùa, cấy sớm hay cấy muộn Chu

kỳ sinh trưởng, phát triển của lúa bắt đầu từ hạt và cây lúa và kết thúc một chu

kỳ của nó khi tạo ra hạt mới

Các nhân tố sinh thái (nhiệt độ, ánh sáng, nước, đất ) thường xuyên ảnhhưởng đến sinh trưởng vá phát triển của lúa, trong đó nhiệt độ có tác dụng quyếtđịnh Ở mỗi giai đoạn sinh trưởng và phát triển, cây lúa yêu cầu nhiệt độ khácnhau, nhiệt độ thích hợp nhất là 280C - 320C, ngừng sinh trưởngkhi nhiệt độdưới 130C Nhiệt độ tối thích cho nảy mầm là 200C - 350C, ra rễ là 250c - 280C,vươn lá là 310C [4] Đất bị nhiễm mặn (nước biển sâm lấn) cũng ảnh hưởng đénkhả năng sinh trưởng, phát triển của cây lúa

II.1.3.Vị trí và tầm quan trọng của cây lúa

II.1.3.1 Giá tri dinh dưỡng của cây lúa

Về mặt dinh dưỡng, lúa gạo là loại cây lương thực giàu tinh bột, cácaxitamin đặc biệt là các axitamin không thay thế, khả năng đồng hoá cao

Bảng II.1: Thành phầm dinh dưỡng của một số cây lương thực (%) Tên cây trồng Nước Xelluoz Lipit Protit Tinh bột Đường

(Nguồn: Giáo trình cây lúa-NXBNN năm 1998)

Về mặt dinh dưỡng, lúa gạo là loại cây lương thực giàu tinh bột, cácaxitamin đặc biệt là các axitamin không thay thế, khả năng đồng hoá cao.Như: Tinh bột 62.4%, Xenluloza 9.9%, lipit phân bố ở vỏ gạo (gạo xaysát 2.02%, gạo giã 0.52%, protein 6 -8 %) và nhiều loại vitamin nhưB1,B6,B12,PP đặc biệt là vitamin B1 rất cao, trong đó phân bố ở phôi47%, cám 34.5%, gạo là 38% Ngoài ra gạo còn chứa 1 số chất khoáng và

các Vitamin nhóm B, các axit amin thiết yếu như Lyzin, Trptophan,Threonin [7]

Hàm lượng lizin trong gạo biến đổi từ 4,26-4,91(%)

Hàm lượng triptophan trong gạo biến đổi từ 1,63-2,04(%)

Hàm lượng methionin trong gạo biến đổi từ 1,44-1,77(%).

Hàm lượng treonin trong gạo biến đổi từ 3,39-4,42(%).[9]

II.1.3.2 Về mặt giá trị sử dụng

Về mặt sử dụng, lúa gạo là cây cung cấp lương thưc chính cho các bữa ănhàng ngày của người Việt Nam Ngoài ra lúa còn được sử dụng làm các sảnphẩm chế biến như bánh kẹo, rươu, bia

Lúa gạo cung cấp chất đốt cho sinh hoạt, sưởi ấm cho chăn nuôi lợn,

gà, trâu bò…

Lúa gạo dùng để trao đổi với các mặt hàng khác [8]

II.1.3.3 Giá trị kinh tế

Ngày nay nước ta đang trú trọng vào trồng lúa nước vì không nhữngđảm bảo lương thực mà con là sản phẩm suất khảu mang lại hiệu quả kinh

tế cao (đứng thứ hai trên thế giới về xuất khẩu gạo) sản xuất được 5,6 triệutấn gạo mang lại 2 tỷ 266 triệu USD

Cây lúa là cây có thể thâm canh cao mang lại hiệu quả kinh tế cao nhưtrồng xen trồng gối với các cây trồng khác, có thể thả cá xen với trồng lúa Đầu

tư vốn ban đầu không cao, nhanh cho thu hoạch nên xoay vòng vốn nhanh

Cây lúa thích nghi tốt với điều kiện địa phương không cần công chăm sócnhiều như các cây trồng khác, nên có thể tận dụng được thời gian làm viêc khác

Sản xuất lúa gạo mang lại hiệu quả cao cho nông dân, tăng thu nhập, tăngGDP…[9]

II.1.3.4 Về mặt xã hội

Khi sản xuất lúa gạo phát triển nhanh chóng và bền vững sẽ góp phầntăng thu nhập cho người lao động, thoả mãn nhu cầu ngày càng cao củangười dân đồng thời đáp ứng được yêu cầu của xây dựng đất nước, đảmbảo được an ninh lương thực.

Sản xuất lúa gạo sẽ tạo ra các vùng chuyên, giúp sắp sếp lao độnghợp lý, tạo công ăn việc làm, tránh nông nhàn cho người dân

Sản xuất lúa gạo phát triển kéo theo các ngành nghề khác phát triểntheo như chăn nuôi, chế biến…

Sản xuất lúa đóng vai trò quan trọng trong đời sống tinh thần, tôngiáo của người dân, giúp cho người dân tăng cường mối quan hệ cộngđồng, trao đổi các tiến bộ khoa học kỹ thuật

Sản xuất lúa nước là một nền văn hoá, là văn minh của dân tộc

Sản xuất lúa gạo giúp cho người dân xoá đói giảm nghèo, cải thiện chấtlượng cuộc sống, bữa ăn hàng ngày.[8]II.2 Tình hình sản xuất lúa trên thế giới

và ở việt nam

II.2.1 Tình hình sản xuất lúa trên thế giới.

Có 114 nước trồng lúa và phân bố ở tất cả các Châu lục trên thế giới.Trong đó, Châu Phi có 41 nước trồng lúa, Châu Á- 30 nước, Bắc Trung Mỹ- 14nước, Nam Mỹ- 13 nước, Châu Âu- 11 nước và Châu Đại Dương- 5 nước (sốliệu của FAO năm 2006) [29]

Thế giới đang trên đà phát triển mạnh tương ứng với nó là nhu cầu vềlương thực đòi hỏi ngày càng cao Một số nước trên thế giới đang nằm trongtình trạng khủng hoảng lương thực, chính vì vậy công việc nghiên cứu và sảnxuất lúa luôn được đẩy mạnh ở các nước Châu Á là vùng luôn chiếm ưu thế sảnxuất lúa trên thế giới, sản lượng Châu á hiện nay khoảng 480-550 triệu tấn trongsản lượng lúa gạo trên thế giới hiện nay phụ thuộc vào một số nước chủ yếu :Thái Lan, Việt Nam, Ấn Độ, Trung Quốc xttm.agroviet.gov.vn/ /Default.aspx

Theo thống kê của tổ chức nông nghiệp và lương thực của Liên Hợp Quốc(FAO), thì trong vòng 30 năm từ 1970-2000, diện tích trồng lúa tăng từ 134.394 (nghìn ha) lên 154.377,1 (nghìn ha), tổng sản lượng tăng từ 308,767 (triệu tấn) lên 598,988 (triệu tấn),( năm 2001) Như vậy, sản lượng lúa tăng chủ yếu là do diện tích trồng lúa tăng lên [26]

Tuy nhiên trong những năm gần đây trên thế giới đang tiến gần vào côngnghiệp hoá- hiện đại hoá ngày càng nhiều, mặt khác do thiên tai lũ lụt đất bịnước biển xâm lấm, đất bị thoái hoá ngập mặn từ những điều kiện khắc nghiệttrên đã làm cho nguồn đất nông nghiệp đã bị thu nhỏ dần, diện tích trồng lúa có

xu hướng giảm theo các năm Song do áp dụng các tiến bộ khoa học kỹ thụâtmới vào trong sản xuất nông nghiệp nên năng suấy và sản lượng vẫn đạt được ởmức tăng trong các năm

Bảng II.2: Diện tích, năng suất và sản lượng lúa trên thế giới (1995-2005)

Năm Diện tích(triệu ha) Sản lượng (nghìn tấn)

(Nguồn Bộ Nông nghiệp Mỹ (USDA):)

Qua số liệu bảng cho thấy: Diện tích trồng lúa trên thế giới đã có nhữngđộng, năm 2000 diện tích đất trồng lúa là 150,4 (triệu ha), đến năm 2008 diện tíchlúa trên thế giới có su hương tăng lên 160,3 (triệu ha) Từ năm 2009-2010 diệntích đất trồng lúa có xu hướng giảm nhưng không đáng kể, năm 2000 diện tích đấttrồng lúa là 150,4 (triệu ha) đến năm 2010 diện tích tăng tới 160,4 (triệu ha)

Mặc dù diện tích trồng lúa biến động có chiều hướng giảm song nhờ tiến

bộ vượt bậc của khoa học kỹ thuật đã được áp dụng rộng rãi trong sản xuất nênsản lượng vẫn đạt được ở mức tăng trong các năm: năm 2000 sản lượng 590,2(nghìn tấn), đến năm 2004 sản lượng lúa có sự thay đổi bấp bênh tăng giảmkhông rõ ràng, nhưng từ năm 2005 sản lương lúa tăng lên đáng kể với sản lượng620,2 (nghìn tấn) đến năm 2010 sản lượng lúa đạt 680,3 (nghìn tấn) [35]

Châu Á là một vùng đông dân cư, trên thế giới Châu Á là vùng có diệntích sản xuất lúa chiếm chủ yếu Trong những thập kỷ qua quá trình sản xuất lúa

đã đạt được nhỉều kết quả đáng kể, do những tiến bộ khoa học kỹ thuật tiên tiếnđược áp dụng phổ biến rộng rãi vào sản xuất mà đến nay trên tổng sản lượng lúagạo thế giới Châu Á chiếm một vị trí quan trọng trong việc xuất khẩu gạo, vàđang là khu vực có những chuyển biến lớn trong ngành nông nghiệp hiện nay

Bảng II.3: Sản lượng lúa của một số nước trong khu vực Châu Á

năm 2004-2006 Năm

(Nguồn:"Food out look” FAO 2005)

Qua số liệu bảng cho thấy: Sản lượng lúa gạo của các nước qua các năm2004-2006 có xu hướng tăng rõ rệt, đứng đầu là Trung Quốc với 184,3 (triệutấn, năm 2005- 2006 ) Tiếp theo là ấn Độ 130,5 (triệu tấn, năm 2005-2006),Inđônêsia 54 (triệu tấn, năm 2005-2006) Như vậy sự biến động tổng sản lượngcủa Châu á phụ thuộc chủ yếu vào sản lượng của các nước Trung Quốc, Ấn Độ,Inđônêsia trong các năm

Ngoài ra Inđônêsia sản lượng gạo năm 2010 đạt ~65,15 triệu tấn Theo cơquan Thống kê Trung ương, sản lượng gạo năm nay được dự báo tăng thêm1,17% đạt 65,15 triệu tấn Sản lượng tăng là do năng suất cao hơn khi diện tíchthu hoạch được dự kiến là giảm, năng suất được ước tính tăng 1,26% Trong lúc

đó, sản lượng ngô quốc gia đạt 17,63 triệu tấn năm 2009, tăng 8,04% so với nămtrước đó và sản lượng dự báo tăng thành 18,02 triệu tấn trong năm nay Tổngsản lượng lúa của Indonesia lên tới 64,4 triệu tấn năm 2009, tăng 6,75% so vớinăm trước đó

Lúa là cây trồng có nguồn gốc nhiệt đới và có khả năng thích nghi rộngvới các vùng khí hậu Trên thế giới hiện nay có hơn 114 nước trồng lúa, trong

đó 18 nước có diện tích trồng lúa trên 1.000.000 ha tập trung ở Châu Á có 30nước và Châu Phi có 41 nước…, 31 nước có diện tích trồng lúa trong khoảng100.000 ha-1.000.000 ha [29]

Bảng II.4: các nước suất khẩu gạo lớn trên thế giới

Nguồn: Báo Nông Nghiệp Mỹ dự báo

Tại Ấn Độ, lượng gạo xuất khẩu dự kiến trong niên vụ 2009/10 đạt 2,2triệu tấn, tăng 0,08 triệu tấn (3,77%) so với niên vụ 2008/09; trong khi lượnggạo dự trữ được dự báo ở mức 20,5 triệu tấn, tăng 1,5 triệu tấn (7,89%) so với niên vụ 2008/09 Lượng gạo xuất khẩu và dự trữ niên vụ 2009/10 tại cácnước sản xuất gạo lớn khác trên thếgiới như Pakistan, Mỹ, Trung Quốc cũng

trong xu hướng tăng Tại Pakistan, lượng gạo xuất khẩu niên vụ 2009/10 sẽ vàokhoảng 3,8 triệu tấn, tăng 0,613 triệu tấn so với niên vụ 2008/09 Lượng gạoxuất khẩu của Trung Quốc niên vụ 2009/10 dự kiến khoảng 0,6 triệu tấn, giảm0,183 triệu tấn so với niên vụ 2008/09 Đến tháng 12, giá gạo 100%B ở mức

550 USD/tấn, tăng 6,6%; gạo 25% tấm 488 USD/tấn, tăng 4,1%; gạo 15% tấm

482 USD/tấn, tăng 3,2%; gạo 10% tấm 510 USD/tấn, tăng 4,9%; gạo 5% tấm

526 USD/tấn, tăng 6,5%; gạo đồ 100% 553 USD/tấn, tăng 3,9% so với tháng

11 Do trong thời điểm này, nhu cầu nhập khẩu gạo của thế giới đã tăng trở lại,

do đó giá gạo trên thị trường thế giới đã có những cải thiện nhất định theo xuhướng tăng lên [23]

II.2.2 Tình hình sản xuất lúa ở Việt Nam

Với điều kiện khí hậu nhiệt đới, Việt Nam là cái nôi hình thành cây lúanước Đã từ lâu cây lúa đã trở thành cây lương thực chủ yếu, có ý nghĩa đáng kểtrong nền kinh tế xã hội của cả nước Hàng năm lúa là cây lương thực đứng thứnhất về năng suất, diện tích và sản lượng

Ngành sản xuất lúa gạo của nước ta trong những năm vừa qua đã có nhữngbước chuyển tích cực Nó đã thực sự giữ vai trò quan trọng trong nền kinh tế đấtnước Hàng năm ngành lúa gạo đã đóng góp từ 12- 13% trong tổng GDP Nước tahàng năm góp từ 13- 17% lượng gạo xuất khẩu trên toàn thế giới

Bảng II.5: Diện tích, năng suất và sản lượng lúa ở nước ta năm 2000 - 2009

(Nguồn: Niên giám thống kê 2009)

Qua bảng số liệu thống kê, diện tích trồng lúa ở nước ta từ năm 2000

-2009 bị thu hẹp từ 7666,3 nghìn ha giảm xuống chỉ còn 7390,0 nghìn ha Nguyên

nhân do chuyển đổi mục đích sử dụng đất, một phần diện tích đất trồng lúachuyển sang nuôi trồng thuỷ sản, đất phi nông nghiệp trong quá trình đô thị hoá,đất dành cho các khu công nghiệp đang phát triển mạnh… Mặc dù diện tích đấttrồng lúa giảm nhưng năng suất và sản lượng lúa tăng từ 42,4 tạ/ha năm 2000 lên49,8 tạ/ha năm 2007, và 50,6 tạ/ha Do trong sản xuất lúa đã áp dụng các tiến bộ

kỹ thuật như giống, phân bón, thuốc bảo vệ thực vật…

Tổng sản lượng lương thực có hạt năm 2009 đạt 43,33 triệu tấn, tăng 24 nghìn tấn so với năm ngoái Ấn tượng nhất là sản lượng lúa gạo thu hoạch tiếp tục lập kỷ lục, với sản lượng 38,9 triệu tấn lúa, tăng 116 nghìn tấn so với năm

2008 Nhờ vậy, mặc dù xuất khẩu gạo tăng tốc nhanh về sản lượng, nhưng vẫn đảm bảo đủ lượng gạo cho tiêu dùng trong nước

Hình II.1: Cơ cấu thị trường xuất khẩu gạo của Việt Nam tháng 12/2010

Nguồn: Hiệp hội lương thực Việt Nam (tính đến ngày 20/12/2010)

Trong các loại gạo xuất khẩu, gạo 15% tấm chiếm ưu thế với khối lượng159,4 nghìn tấn, chiếm tới 68,42% tổng lượng gạo xuất khẩu trong tháng 12.Đứng thứ hai là 5% tấm với khối lượng 44,8 nghìn tấn, tỷtrọng 19,24% Đứngthứ ba là gạo 25% tấm với khối lượng 11,5 nghìn tấn, tỷtrọng 4,91% Tiếp theo

là gạo thơm các loại với tỷ trọng chiếm 4,37%; nếpvới tỷ trọng chiếm 2,08%;

số còn lại là gạo 10% tấm và tấm Trong tháng 12, Việt Nam chủ yếu xuất khẩugạo sang thị trường Châu Á, với khối lượng gần 190 nghìn tấn, chiếm 81,33%;

sang Châu Phi khoảng 13 nghìn tấn, chiếm 5,51%; sang Châu Mỹ khoảng 27nghìn tấn, chiếm 11,56%; số còn lại sang các thị trường Châu Âu, Châu Úc vàTrung Đông [32]

* Kết quả chọn tạo giống lúa

Giống TNRH16 có năng suất cao 5.002kg/ha trong khi đó giống chịu mặnCo43 chỉ đạt 4.160kg/ha, giống lúa tép hành đột biến đạt 6-10tấn/ha [30]

Giống lúa Hương cốm(chịu lạnh) vụ Đông-Xuân 2009-2010 năng suấtthực thu đạt bình quân 78.9tạ/ha (sonongnghiepbinhdinh.gov.vn/nhip-cau-

Ngoài ra DR2 và N29-Giống lúa chịu lạnh cho vùng đông Trường Sơnnăng suất bình quân đạt hơn 60 tạ/ha [27]

Giống lúa OM5464 thời gian sinh trưởng 90-95 ngày, chiều cao 102-104

cm , trọng lượng 1.000 hạt 25,1 gam Hạt dài 7mm, gạo đẹp, cơm cứng, năngsuất 6-7 tấn/ha thích nghi vùng phen, mặn Giống lúa OM8923 thời gian sinhtrưởng 90-95 ngày, chiều cao 102-107 cm, năng suất 7-8 tấn/ha, ít nhiễm bệnhvàng lùn-lá xoắn lá (VL-LXL), thích nghi vùng đất phèn, mặn [36]

Viện nghiên cứu lúa đồng bằng Sông Cửu Long đã ứng dụng côngnghệ sinh học đã chọn tạo các giống như: OM3536, OM2717, OM2718,OM3405, OM4495 là các giống ngắn ngày, năng suất cao chất lượng tốt,khả năng chống mặn, úng được trồng phổ biến [25]

II.3 Tính chống chịu của thực vật

Thực vật chỉ có thể sống được trong một ranh giới xác định của các điềukiện sinh thái như: nóng, lạnh, khô hạn, phèn mặn ở ngoài ranh giới này cácyếu tố đó trở thành bất lợi và có khả năng gây ra tác hại cho thực vật Tuỳ theoloài và giống mà mức độ thiệt hại có khác nhau: một số bị chết, một số khác bịtổn thương, nhưng một số hoàn toàn không bị ảnh hưởng gì Khả năng của thựcvật ngăn ngừa thương tổn khi bị thương tổn gọi là tính chống chịu [2]

II.3.1 Tính chịu lạnh của thực vật

II.3.1.1 Tác động của lạnh lên thực vật

Lạnh tác động lên thực vật và gây tổn thương tuỳ theo mức độ và thờigian Dựa trên mức độ tổn thương do lạnh gây ra, người ta phân biệt ba loại thựcvật: [3]

- Thực vật chịu băng giá là những thực vật có khả năng chịu nhiệt độ thấpdưới 00C

- Thực vật chịu lạnh là những thực vật có khả năng chống chịu nhiệt độdương thấp

- Thực vật nhạy cảm với lạnh là những thực vật bị tổn thương, thậm chí bịchết ở nhiệt độ dương thấp

Cơ chế chịu băng giá tìm thấy ở nhiều loài thực vật bao gồm giống câytrồng ôn đới và hàn đới, chủ yếu là tăng cường áp suất thẩm thấu và hạn chế khảnăng sinh tinh thể nước đá khi gặp lạnh, đồng thời tăng cường sức bền củanguyên sinh chất kể cả khi nguyên sinh chất bị đóng băng

Những thực vật không có khả năng chống chịu lạnh (nhiệt độ dưới 100C)

đã có thể gây nên hiện tượng phân huỷ diệp lục lá cây, đặc biệt lá non mất màuxanh đặc trưng mà trở nên bạch tạng Một hiện tượng phổ biến khác là lạnh gâynên tổn thương đến chức năng của bộ rễ làm cho việc hút nước vào cây và cungcấp nước lên phần trên lá bị ngừng trệ, ngay cả khi rễ cây ngập trong nướcchẳng hạn như cây lúa nước phần thân lá vẫn bị héo khô

Lạnh gây tổn thương và chết ở thực vật là do nguyên nhân độ nhớt chấtnguyên sinh bị thay đổi, ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất ở nhiệt độ thấp xảy

ra sự đông các chất dạng mỡ và giảm thấp các quá trình sinh hoá Độ nhớt chấtnguyên sinh tăng lên làm chậm trễ sự trao đổi chất, làm phân giải protein, kết hạt

và đông kết chất nguyên sinh, làm suy yếu mối liên kết giữa protein với chất diệplục Mặc dù cường độ hô hấp tăng lên, nhưng không bù lại được sự thiếu hụt nănglượng của cơ thể Mức độ cấu trúc cao của tế bào không duy trì được do thiếu hụtnăng lượng, lục lạp bị phân huỷ, phosphorylase định vị trong lục lạp bị thải vàochất nguyên sinh, một số phản ứng enzyme chỉ xảy ra trong lục lạp có thể tiến hànhngay trong chất nguyên sinh và dẫn đến sự mất ăn khớp của chúng [10] Nhìnchung tác động của nhiệt độ thấp lên cây lúa có thể chia theo các mức sau: [2]

- Nhiệt độ từ 15-200C: thụ phấn kém, tăng tỷ lệ lép; vào mẩy kém, giảmnăng suất.

- Nhiệt độ từ 10 -150C: ức chế khả năng tổng diệp lục, phân hủy lục lạp,sinh trưởng kém

- Nhiệt độ dưới 100C: chức năng rễ bị tổn thương, lá và cả thân bị héo,cây chết; mạ nhìn mũi chông, có thể ngừng sinh trưởng hoàn toàn

Vì vậy, yếu tố nhiệt độ bất lợi có tác động không nhỏ đến quá trình sinhtrưởng và phát triển của cây lúa, ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng gạo,đặc biệt là ảnh hưởng của rét

II.3.1.2 Cơ chế chịu lạnh của thực vật và khả năng khắc phục.

Các nghiên cứu trước đây đều cho rằng bất cứ một sự giảm nào về độnhớt chất nguyên sinh cũng làm tăng tính chống chịu của tế bào với nhiệt độthấp Khi gặp nhiệt độ thấp tế bào phải tạo ra và phân bố lại bên trong nguyênsinh chất, các chất có khả năng bảo vệ các vị trí nhạy cảm với lạnh và chống lại

sự mất nước Trong mô của các giống cây chịu lạnh tích tụ nhiều đường hơn cácgiống kém chịu lạnh Khuynh hướng của tế bào trong quá trình thích nghi vớilạnh là tích luỹ các chất làm tăng áp suất thẩm thấu của tế bào và các chất kémlinh hoạt làm giảm quá trình sinh trưởng [10]

Hiện nay có nhiều công trình đi sâu vào nghiên cứu cơ chế chịu lạnh ởmức độ gen Nhiệt độ thấp trước hết làm thay đổi hoạt động của một số gen, một

số loại protein nhanh chóng được sinh tổng hợp [16][17] Lê Trần Bình va Cs(1989) đã phân tích thành phần protein ở các giống lúa khi bị lạnh tác động vàthấy rằng: ở các giống lúa chịu lạnh có một số protein mới suất hiện, một sốkhác hàm lượng giảm xuống, hiện tượng này không thấy ở các giống lúa nhạycảm với lạnh Ở mức độ phân tử, khi gặp lạnh hoạt động của các enzym cungcấp năng lượng như ATPase của tonoplas tỏ ra bền vững ở những giống lúachống chịu [18] Tính chất của hệ thống màng nguyên sinh nói chung bị biến đổidưới tác động của lạnh, những giống cây trồngchịu lạnh thì những biến động đókhông làm cho các hoạt động trao đổi chất ngưng trệ hoàn toàn

Nghiên cứu gần đây của Koji Saito và ctv., thuộc Trung Tâm nghiên cứunông nghiệp quốc gia Nhật tại khu vực Hokkaido Region đã hình thành đượcbản đồ di truyền xác định vị trí gen liên quan đến tính chịu lạnh, Đó là gen Ctb,

nó bao gồm tất cả 2 gen mã hóa F-box protein và ser/thr protein kinase ChínhF-box protein này đã thể hiện trong gié lúa non, trong khi gen ser/thr proteinkinase được tìm thấy trong lá lúa và ở những gié lúa chưa trưởng thành Hai gennày được dòng hóa từ giống lúa chịu lạnh lai với giống nhạy cảm với lạnh Tínhchống chịu lạnh của những clones như vậy thể hiện trong điều kiện nhiệt độ thấpđược đo bằng tỉ lệ thụ tinh của hoa lúa [24] Yun Tian thuộc Viện Hàn Lâmnông Nhgiệp Trung Quốc và nhốm nghiêm cứu của ông đã trắc nghiệm sự thểhiện của Protein TERF2, một thành viên của họ protein ERF, về tính chịu lạnhcủa cây lúa Kết quả cho thấy sự thể hiện TERF2 sẽ có nhiều thuận lợi cho câylúa Chính protein này làm tăng hàm lượng diệp lục và giảm các loại õid hóa(ROS: reactive oxygen species) cũng như làm giảm mức độ của MDA(malondialdehyde) Đây là những chỉ thị (indicatos) của stress thuộc về õidativegây ra thiệt hại cho cấu trúc tế bào [34]

Như vậy thực vật thích nghi với lạnh là nhờ một số cơ chế như: giảm độnhớt chất nguyên sinh khi gặp lạnh, tích luỹ các hợp chất có khả năng bảo vệ tếbào, giảm sinh trưởng, thay đổi hoạt tính enzyme và thành phần protein Cácbiểu hiện này là kết quả hoạt động của các gen liên quan tới tính chịu lạnh

II.4 Tính chịu mặn của thực vật

II.4.1 Tình hình nhiễm mặn

Hàm lượng muối cao trong đất là một trong những nguy cơ lớn nhất hạn chế năng suất và phảm chất cây trồng ở nhiều nơi trên thế giứo Hiện nay có khoảng 230 triệu ha đất (sản xuất gần 50% sản lượng lương thực trên thế giới) bịnhiễm mặn Riêng ở Nam và Đông Nam Á ước tính cũng có khoảng 54 triệu ha đất bị nhiễm mặn và 27 triệu ha đất có tiềm năng trồng lúa ở vùng nhiệt đới nóng ẩm Châu Á không thể canh tác vì nhiễm mặn [33]

Việt Nam chỉ có 21% đất canh tác trên tổng số diện tích đất Tại khu vựcchâu thổ các dòng sông có hơn 3 triệu ha đất bị nhiễm mặn, kiềm hóa và ngập lụt

II.4.2 Tác động của mặn

Đất mặn là loại đất chứa hàm lượng muối cao (>0,2%) có nhiều ion độc

Do nồng độ muối cao nên áp suất thẩm thấu của dung dịch đất ở đây rất cao, cóthể đạt 200-300atm hay còn có thể cao hơn

Đất nhiễm mặn gây nên hai tác động sinh lý khác nhau lên thực vật: [31]

- Tiềm năng thẩm thấu nội bào

Do đất mặn có áp suất thẩm thấu cao cho nên cây không thể hút đượcnước nếu không có cơ chế thích nghi, do đó gây nên hiện tượng hạn sinh lý Câybình thường không thể sống trong môi trường có áp suất thẩm thấu trên 40 atm

- Tính gây độc của các ion có trong đất nhiễm mặn

Một tác hại khác của đất mặn là trong dung dịch đất chứa nhiều ion độc.Một số ion ở nồng độ thấp không độc nhưng ở nồng độ cao lại gây độc Các ionnày lại cạnh tranh với chất dinh dưỡng trong quá trình hút của rễ làm cho rễ khóhút chất dinh dưỡng Thành phần các muối trong đất mặn phổ biến là NaCl,

Na2SO2, Na2SO4, Na2CO3, MgCl2, MgSO4 các muối đó ở nồng độ cao đềugây độc cho cây

Đặc biệt khi cây hút các ion độc chủ yếu là anion N+ và cation Cl- (Ngoài ratrong đất nhiễm mặn còn có 4 loại ion khác nữa khá phổ biến là sulphat,bicacbonat, borat, ion lithium)vào trong tế bào sẽ gây rối loạn trao đổi chất của tếbào Các ion độc sẽ ức chế hoạt động các enzim, các chất kích thích sinh trưởngcho nên làm rối loạn hoạt động trao đổi chất - năng lượng, các hoạt động sinh lýbình thường của tế bào Các chất độc còn ảnh hưởng theo chiều hướng bất lợi đếnnguyên sinh chất như làm giảm mạnh độ nhớt, tính thấm của nguyên sinh chất tăng mạnh nhất là tăng mạnh ngoại thẩm làm cho tế bào mất chất dinhdưỡng Các hoạt động sinh lý của tế bào cũng bị ảnh hưởng: quá trình quang hợpgiảm mạnh do lá kém phát triển, sắc tố ít do các chất độc ức chế quá trình tổnghợp sắc tố, các quá trình xảy ra trong quang hợp bị giảm sút do ảnh hưởng củachất độc và thiếu nước Quá trình hô hấp tăng mạnh, các cơ chất bị phân huỷmạnh, nhưng hiệu quả năng lượng thấp, phần lớn năng lượng của các quá trìnhphân huỷ đều thải ra dưới dạng nhiệt làm cho tế bào thiếu ATP để hoạt động

Phân huỷ mạnh, tổng hợp lại yếu nên không bù đủ lượng vật chất do hô hấp phânhuỷ, chất dự trữ dần dần bị hao hụt, cây không sinh trưởng được, do vậy cây còicọc, năng suất thấp Nếu cây bị mặn nặng hay mặn kéo dài sẽ bị chết.

II.4.3 Cơ chế chịu mặn

Những nghiên cứu về tác động của muối lên sinh trưởng và phát triển củacây trồng như lúa mạch (Abdou và CS, 1971), tế bào cam nuôi cấy [14], về traođổi ion ở lúa (Cho và CS, 1996) cho thấy cây trồng có khả năng thích ứng trongmột giới hạn nhất định với tác động của muối trong môi trường đất và nước Tuynhiên, mức độ đó rất phụ thuộc vào kiểu gen của đối tượng nghiên cứu [13]

Về khả năng chịu mặn của thực vật, trước hết nói đến cơ chế tích luỹ vàduy trì nồng độ cao các chất hoà tan trong tế bào nhằm đảm bảo sức cạnh tranhvới nước, với môi trường nhiễm muối và chống lại hiện tượng chịun hạn sinh lý[15] Berntein (1961) chứng minh một cách chắc chắn được khả năng điều chỉnh

áp suất thảm thấu của thực vật, thậm chí ngay cả trong rễ khi chúng tiếp xúc vớimôi trường nhiễm mặn Trong khi nhiều tác giả lại thấy rằng khi bị nhiễm mặnthực vật thường hạn chế khả năng thẩm thấu nước của màng tế bào khiến chonước không dễ dàng thẩm thấu ra vào (Lagerwwerff, 1969; Riley, 1969)

Ở các loài thực vật sống thường xuyên trên nền đất nhiễm mặn (chịu mặn)khả năng thu nhận và tích tụ Na+ và Cl- cac hơn nhiều so với thực vật không chịumăn [100] Đây là cơ chế chính tạo nên tính chịu mặn và có khả năng sống trênđất nhiễm mặn (Greenway, 1968)

Betain và Glycinbetain là sắc tố nội bào khi bổ sung từ bên ngoài vàocung có tác dụng làm tăng tính chịu muối (Harinasut va CS, 1996) Sự hoạtđộng của một số enzym như polyphenol oxydase và catalase tăng lên ở hạt lúanảy mầm trong điều kiện mặn (Mohapatra và CS, 1988)

Mối liên quan giữa ABA, tính chịu muối và sự tổng hợp các protein đặcbiệt là điểm mấu chốt khởi đầu cho những nghiên cứu sâu hơn, vì nó liên hệgiữa stress của môi trường bên ngoài với những đặc điểm sinh lý và phân tử bêntrong tế bào Nhữnh nghiêm cứu về sau với những kỹ thuật phân tử có được đã

liên kết nhanh chóng các sự kiện này để xá định các vùng nhiễm sắc thể đặc biệtcủa gen liên quan tới sự vận chuyển các ion [28].

Nhiều công trình đã thông báo rằng hàm lượng prolin đã tăng lên trongcác dòng tế bào chị NaCl [19] Betain và Glycinbetain là sắc tố nội bào khi bổsung từ bên ngoài vào cung có tác dụng làm tăng tính chịu muối

Vai trò của prolin đối với khả năng chịu mặn của thực vật, việc sản xuấtprolin nhiều hơn bình thường thì có thể chịu muối tốt hơn Việc cây giữ lại NaCltrong không bào và prolin trong tế bào chất là để tăbg khẳ năng chống chịu(Pandey và ganapathy, 1985)

Ngoài ra, P5CR là enzym súc tác cho khâu cuối cùng để sản sinh prolin,P5CR có ở trong tế bào chất và nó được điều chỉnh theo cơ chế áp suất thẩmthấu do gen Pro-C hoặc nó kết hợp với sự có mặt của một prômoter cần thiết Cóthể một mình gen Pro-C hoặc nó kết hợp với các gen Pro-A và Pro-B để điềukhiển toàn bộ quá trình tổng hợp prolin (Verma, 1990)

Hiện nay trên thế giới đã có nhiều nước với những trang thiết bị hiện đạy

đã tìm ra nhiều giống lúa mới có khả năng chống chịu với điều kiện ngoại cảnhbất lợi như lũ lut, hạn hán, nước biển sâm lấn…Bằng phương pháp sinh sản vôtính, các nhà khoa học Trung Quốc (TQ) đã thành công trong việc tạo ra genSKC1 giúp tăng khả năng chịu mặn của lúa Ứng dụng gen này mở ra hy vọng làm gia tăng và ổn định sản lượng lúa của nước này Lin nói gen SKC1 đượcsinh sản vô tính từ một loại lúa chịu mặn cũ có nguồn gốc ở vùng Thượng Hải.Các gen này có thể kiểm soát có hiệu quả và làm cân bằng lượng Natrium vàKalium trong phần thân cây lúa mọc trên mặt đất và ngăn ngừa chất hydroniumđộc hại tích tụ trong thân và lá lúa [36]

Phần III:

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

III.1 Đối tượng, địa điểm, thời gian nghiên cứu.

Sử dụng 9 giống lúa trong đó có 3 giống Nhật Bản và 5giống dòng lúa củaViệt Nam và 1 giống lúa đối chứng do Viện Công nghệ sinh học thực hiện vàcung cấp

Bảng III.1: Vật liệu nghiên cứu

III.2 Nội dung nghiên cứu

- Tìm ra những giống lúa có khă năng chịu lạnh và chịu măn tốt nhất

- Cải thiện nguồn quỹ gen lúa có tính chịu đựng tốt hơn khi bị ngập úng, sốc

do mặn và môi trường yếm khí trong quá trình nảy mầm

- Đánh giá khả năng chịu lạnh của giống lúa ở giai đoạn mạ qua tiêu chuẩnđánh giá mức độ chống chịu lạnh theo IRRI, 1997

- Đánh giá khả năng chịu mặn của giống lúa ở giai đoạn mạ qua các nồng độmuối EC = 6 dS/m (3 g/l NaCl) và EC = 12 dS/m (6 g/l NaCl)

- Đánh giá khả năng sinh trưởng vag phát triển của các giống lúa ở nhữngnồng độ khác nhau Qua tiêu chuẩn đánh giá mức độ chống chịu mặn theo IRRI,1997