Nghiên cứu đa dạng di truyền một số giống lúa nương ở trung du, miền núi phía bắc việt nam

luận văn, tiến sĩ, thạc sĩ, báo cáo, khóa luận, đề tài

========* *** *========

HÀ MINH LOAN

NGHIÊN CỨU ðA DẠNG DI TRUYỀN

MỘT SỐ GIỐNG LÚA NƯƠNG Ở TRUNG DU,

MIỀN NÚI PHÍA BẮC VIỆT NAM

Chuyên ngành: Di truyền và Chọn giống cây trồng

Mã số: 60.62.05

LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học:

TS Trần Danh Sửu

HÀ NỘI – 2010

LỜI CẢM ƠN

ðể hoàn thành luận văn này, tôi ñã nhận ñược sự giúp ñỡ nhiệt tình của

cơ quan, các thầy cô, gia ñình và bạn bè

Lời ñầu, tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới thầy cô và tập thể cán bộ Ban ñào tạo, Viện Khoa học nông nghiệp Việt Nam vì tất cả sự giúp ñỡ của

họ trong thời gian tôi học tập và nghiên cứu tại ñây

Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh ñạo Trung tâm Tài nguyên thực vật, ñồng nghiệp trong Bộ môn ña dạng sinh học nông nghiệp và trong Trung tâm

ñã tạo mọi ñiều kiện và giúp ñỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu Tôi xin chân thành cảm ơn toàn thể cán bộ Bộ môn Kỹ thuật di truyền, Viện Di truyền nông nghiệp, Viện Khoa học nông nghiệp Việt Nam vì những giúp ñỡ của họ trong thời gian tôi thực tập và làm thí nghiệm tại ñây

ðặc biệt tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới Tiến sĩ Trần Danh Sửu vì những ñịnh hướng giá trị và hướng dẫn tận tình về kiến thức chuyên ngành cũng như viết và hoàn chỉnh luận văn này

Lời cuối, và quan trọng nhất, tôi mong muốn gửi lời cảm ơn ñặc biệt tới những người thân trong gia ñình vì tình yêu và sự ñộng viên của họ ñể tôi hoàn thành khóa học này

Hà Nội, 8 tháng 12 năm 2010

Hà Minh Loan

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, với sự hướng dẫn của Thầy hướng dẫn khoa học, sự giúp ñỡ của tập thể cán bộ nghiên cứu Trung tâm Tài nguyên thực vật, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam và các ñồng nghiệp

Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa ñược ai công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào khác

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những số liệu trong bản Luận văn này

Hà Nội, ngày 8 tháng 12 năm 2010

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30

2.3.2 Các tắnh trạng theo dõi và ựánh giá 33

2.3.5 Nghiên cứu ựa dạng di truyền và phân loại dưới loài các

3.1 đánh giá tắnh trạng hình thái nông học của các giống lúa nương 42

3.2 đáng giá một số tắnh trạng chất lượng hạt các giống lúa nương 61

3.3.2 đánh giá tắnh kháng bệnh bạc lá của các giống lúa nương 66

3.4 Nghiên cứu ựa dạng di truyền và phân loại dưới loài các giống lúa nương bằng chỉ thị ADN

68

3.4.1 Nghiên cứu ựa dạng di truyền các giống lúa nương bằng

MỘT SỐ HÌNH ẢNH MINH HỌA

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ADN Axít Deoxyribonucleic

AFLP Amplified Fragment Length Polymorphism (ða dạng chiều dài ñoạn

OD Optical denzity (Mật ñộ quang)

ORF Open reading frame (Khung ñọc mở)

PCR Polymerase Chain Reaction (Phản ứng chuỗi polymerase)

RAPD Random Amplified Polymorphic DNA (ADN ña hình ñược nhân bội

ngẫu nhiên)

RFLP Restriction Fragment Length Polymorphism (ða dạng chiều dài ñoạn

giới hạn)

SðK Số ñăng ký (sử dụng trong Ngân hàng gen Quốc gia)

SSR Simple Sequence Repeats (Sự lặp lại trình tự ñơn giản)

TðDT Tương ñồng di truyền

TGST Thời gian sinh trưởng

DANH MỤC CÁC BẢNG

3.1 Sự ña dạng các tính trạng hình thái số lượng của

27 giống lúa nương ở vụ mùa 2008

45

3.2 Các yếu tố cấu thành năng suất của 27 giống lúa nương ở

vụ mùa 2008

49

3.4 Tần số biểu hiện các tính trạng hình thái chất lượng của thân 53 3.5 Tần số biểu hiện các tính trạng hình thái chất lượng của lá 55 3.6 Tần số biểu hiện các tính trạng hình thái chất lượng thìa lìa 56 3.7 Tần số biểu hiện các tính trạng hình thái chất lượng của bông 57

3.8 Tần số biểu hiện các tính trạng hình thái chất lượng hoa và hạt 59 3.9 Kết quả ñánh giá một số tính trạng chất lượng hạt của các giống

3.10 Kết quả ñánh giá tính kháng rầy nâu của 27 giống lúa nương 64

3.14 Ma trận tương ñồng di truyền giữa 27 lúa nương dựa trên

3.15 So sánh kết quả phân loại bằng dung dịch phenol và

ADN lục lạp của 27 giống lúa nương và 2 giống ñối chứng 78 3.16 Một số ñặc ñiểm chính của các giống lúa nương triển vọng 80

DANH MỤC CÁC HÌNH

3.1 Sự ña dạng chiều cao cây của các giống lúa nương nghiên cứu 43 3.2 Sự khác nhau về khối lượng 1000 hạt giữa các giống lúa nương

3.3 Sự khác nhau về NSLT giữa các giống lúa nương nghiên cứu 48 3.4 ða dạng các tính trạng hình thái về thân của 27 giống lúa nương

3.5 ða dạng các tính trạng hình thái chất lượng của lá lúa ở

3.6 ða dạng các tính trạng hình thái chất lượng của thìa lìa ở

3.7 ða dạng các tính trạng hình thái chất lượng của bông ở 27

3.13 Quan hệ di truyền của 27 giống lúa nương dựa trên

MỞ đẦU

1 Tắnh cấp thiết của ựề tài

Việt Nam là một trong những trung tâm khởi nguyên của cây lúa trong vùng đông Nam Á, trong ựó miền núi phắa Bắc Việt Nam có sự ựa dạng bậc nhất về các giống lúa trồng Châu Á (Chang, 1976) [37] Dựa trên tập quán canh tác, các giống lúa trồng ở miền núi phắa Bắc Việt Nam ựược chia làm hai dạng là lúa nương và lúa ruộng, trong ựó lúa nương thu hút ựược sự quan tâm cao do giá trị tiềm năng của chúng Các giống lúa nương thường có sự ựa dạng di truyền bên trong giống cao, sức kháng cao với nhiều loại sâu bệnh, chống chịu tốt với ựiều kiện bất thuận, có khả năng sinh trưởng và phát triển bền vững, nhiều giống cho năng suất ổn ựịnh và chất lượng cao

Nghiên cứu chất lượng lúa của tập ựoàn lúa ựã cho thấy các giống lúa ựịa phương cổ truyền ở miền núi phắa Bắc Việt Nam có chất lượng dinh dưỡng khá (Lê Doãn Diên, 1995) [6]

Lúa Nương, gồm cả lúa tẻ và lúa nếp, trước ựây chỉ ựược người dân các các dân tộc thiểu số miền núi sử dụng cho nhu cầu ăn hàng ngày và trong các ngày lễ tết Ngày nay, khi ựời sống người dân ngày càng ựược nâng cao thì nhu cầu sử dụng các sản phẩm lúa gạo ựặc sản có chất lượng cao ngày càng tăng, trong ựó gạo nương là một trong những sản phẩm có giá trị ựược người tiêu dùng ưa chuộng

Hiện tại, Ngân hàng gen cây trồng quốc gia ựang lưu giữ tập ựoàn lúa nương với hơn 1.000 giống, chủ yếu là các giống ựịa phương Trong số các giống ựang lưu giữ, nhiều giống có các tắnh trạng quý như chịu khô hạn, chống sâu bệnh tốt và chất lượng gạo ngon đây là nguồn vật liệu quý giá cho công tác lai tạo, cải tiến giống lúa cả hiện tại và tương lai

Tài nguyên lúa nương của nước ta ña dạng và phong phú nhưng chưa ñược quan tâm ñánh giá và khai thác ñúng mức Trong khi ñó nhu cầu phát triển các giống lúa nương chất lượng cao, có khả năng chống chịu tốt ñang ñược nhiều người quan tâm Vì vậy, chúng tôi tiến hành ñề tài “Nghiên cứu

ña dạng di truyền một số giống lúa nương ở Trung du, miền núi phía Bắc Việt Nam”

2 Mục tiêu và yêu cầu của ñề tài

2.1 Mục tiêu

Nghiên cứu ña dạng di truyền, phân loại dưới loài ñể cung cấp thông tin

về lúa nương ở Trung du, miền núi phía Bắc Việt Nam phục vụ công tác chọn tạo giống, bảo tồn và khai thác sử dụng

- Phân loại dưới loài các giống lúa nương nghiên cứu

- Từ kết quả ñánh giá trên sẽ chọn lọc ñược một số nguồn gen lúa nương có tiềm năng năng suất, chất lượng cao và chống chịu tốt

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài

3.1 Ý nghĩa khoa học

ðề tài kết hợp ñánh giá các tính trạng hình thái nông học với chỉ thị phân tử ñể nghiên cứu ña dạng di truyền lúa nương Kết quả của ñề tài góp phần tạo cơ sở khoa học ñể xây dựng phương pháp ñánh giá ña dạng di truyền

và phân loại lúa nương nói riêng và tài nguyên cây lúa nói chung

3.2 Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả của ñề tài có ý nghĩa trong việc xây dựng cơ sở dữ liệu ở mức phân tử phục vụ cho công tác bảo tồn, khai thác và sử dụng nguồn gen lúa nương của Việt Nam

Từ các kết quả nghiên cứu giới thiệu một số nguồn gen lúa nương có các tính trạng tốt về năng suất, chất lượng và chống chịu ñể phục vụ cho việc khai thác tài nguyên lúa nương ñặc sản của nước ta

4 ðối tượng và phạm vi nghiên cứu của ñề tài

4.1 ðối tượng

Một số giống lúa nương ở Trung du, miền núi phía Bắc Việt Nam ñang ñược lưu giữ tại Ngân hàng gen cây trồng Quốc gia

4.2 Phạm vi nghiên cứu

ðề tài nghiên cứu thuộc phạm vi bảo tồn và khai thác sử dụng tài nguyên

di truyền thực vật phục vụ cho mục tiêu lương thực và nông nghiệp

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ðỀ TÀI 1.1 Cơ sở khoa học của việc nghiên cứu

Việt Nam là một trong những nước cĩ tài nguyên di truyền lúa vào loại phong phú nhất trên thế giới Dựa trên nghiên cứu về tiến hĩa và sự đa dạng

di truyền của các lồi thuộc chi lúa Oryza, các nhà khoa học đã khẳng định

miền Bắc Việt Nam nằm trong khu vực xuất xứ và đa dạng di truyền tối đa

của lồi lúa trồng châu Á (Oryza sativa) (Chang, 1976) [37]

Cây lúa Việt Nam là cây trồng bản địa, cĩ khả năng thích nghi rộng trong điều kiện sinh thái của cả nước Hơn nữa, cây lúa cịn là cây lương thực chính của người Việt Nam và mang đậm bản sắc văn hĩa đặc thù dân tộc Trải qua quá trình thuần hĩa, cây lúa đã cĩ nhiều biến đổi về đặc điểm sinh lý, hình thái và chất lượng phù hợp với sở thích và phong tục tập quán sử dụng lúa gạo của người trồng lúa theo các cộng đồng dân tộc khác nhau

Những điều tra, đánh giá sơ bộ về tập đồn lúa địa phương của các dân tộc ở nước ta cho thấy đây là những nguồn gen quý, phong phú về các tính trạng chất lượng, chống chịu sâu bệnh, cũng như các điều kiện bất thuận như chịu hạn, chịu úng, chịu mặn… (Nguyễn Thị Quỳnh, 2004) [19] Cơng tác nghiên cứu đa dạng di truyền những nguồn gen này cĩ ý nghĩa rất lớn trong việc lưu giữ, bảo tồn nguồn gen lúa và phục vụ cơng tác chọn tạo giống Ngày nay, sự phát triển cơng nghệ chỉ thị phân tử đã cung cấp những cơng cụ hữu hiệu trong đánh giá, bảo tồn và quản lý nguồn gen nĩi chung và cơng tác nghiên cứu đa dạng di truyền nĩi riêng Chỉ thị phân tử đã được sử dụng để xác định các nguồn gen, làm rõ cấu trúc di truyền, đa dạng di truyền

và đánh giá phân loại các bộ giống thu thập và để nhận dạng các alen liên kết với các tính trạng hình thái quan trọng

So với những ñánh giá hình thái, chỉ thị ADN có thể phát hiện sự khác biệt ở mức ñộ phân tử ADN và vì thế, có thể cung cấp các thông tin trực tiếp, tin cậy và hiệu quả hơn trong bảo tồn và khai thác nguồn gen Trong số các chỉ thị phân tử, chỉ thị SSR tỏ ra rất hiệu quả trong nghiên cứu ña dạng di truyền vì ñây là chỉ thị ñồng trội, cho ña hình cao và kết quả ổn ñịnh (Temnykh, 2001) [87]

1.2 Nghiên cứu ña dạng di truyền lúa

1.2.1 Vị trí và tầm quan trọng của ña dạng di truyền

ða dạng di truyền là biểu hiện sự ña dạng của các biến dị có thể di truyền trong một loài, một quần xã hoặc giữa các loài, các quần xã Xét cho cùng, ña dạng di truyền chính là sự biến dị của sự tổ hợp trình tự của bốn cặp bazơ cơ bản, thành phần axít nucleic, tạo thành mã di truyền (Cục Bảo vệ môi trường, 2007) [3]

ða dạng di truyền là cơ sở cho việc tuyển chọn lai tạo những giống, loài mới; ña dạng về loài thường là ñối tượng khai thác phục vụ mục ñích kinh tế;

ña dạng về hệ sinh thái có chức năng bảo vệ môi trường sống; ñồng thời các hệ sinh thái ñược duy trì và bảo vệ chính là nhờ sự tồn tại của các quần thể loài sống trong ñó Phần ña dạng sinh học do con người khai thác sử dụng gọi là ña dạng sinh học nông nghiệp (Lưu Ngọc Trình, 2005) [30]

Giá trị của ña dạng di truyền thể hiện ở ba mặt chính (FAO, 1996) [43]:

Giá trị ổn ñịnh: ða dạng di truyền tạo ra sự ổn ñịnh cho các hệ thống

nông nghiệp ở quy mô toàn cầu, Quốc gia và ñịa phương Sự thiệt hại của một giống cây trồng cụ thể ñược bù ñắp bằng năng suất của các giống hoặc cây trồng khác

Giá trị lựa chọn: đa dạng di truyền tạo ra bảo hiểm sinh học cần thiết

chống lại những thay ựổi bất lợi của môi trường do việc tạo ra những tắnh trạng hữu ắch như tắnh kháng sâu bệnh hay tắnh thắch nghi Giá trị của ựa dạng

di truyền ựược thể hiện thông qua việc sử dụng và khai thác các tắnh trạng quý, hiếm của tài nguyên di truyền thực vật như tắnh chống chịu, năng suất, chất lượng và khả năng thắch nghi

Năm 1946, giống lúa mỳ lùn Nhật Bản Norin 10 ựược nhập vào Mỹ và

ựã góp phần quan trọng trong cải tạo giống và tăng năng suất lúa mỳ Các giống lúa trồng có nguồn gốc đông Bắc Ấn độ ựược sử dụng là nguồn kháng sâu, bệnh cho các vùng khác nhau trên thế giới Những tắnh trạng này ựã góp phần tăng sản lượng lúa bình quân của châu Á lên 30% giữa những năm 1981

và 1986 (FAO, 1996) [43]

Giá trị khai thác: đa dạng di truyền ựược xem là kho dự trữ tiềm năng

các tài nguyên chưa biết ựến đây cũng là lý do cần phải duy trì cả các hệ sinh thái hoang dã lẫn các hệ thống nông nghiệp truyền thống

Ngoài ra, ựa dạng di truyền còn có giá trị về thẩm mỹ (thưởng thức, giải trắ) và giá trị về ựạo ựức Có một số loài có cả giá trị sử dụng, thẩm mỹ và ựạo ựức; song về giá trị cũng không phải ựều nhau giữa các mặt giá trị và giữa các loài (Nguyễn Hoàng Nghĩa, 1999) [16]

1.2.2 Các phương pháp nghiên cứu ựa dạng di truyền

Nghiên cứu, ựánh giá ựa dạng di truyền ựược tiến hành bằng nhiều phương pháp khác nhau, mỗi phương pháp cung cấp cho người sử dụng các loại thông tin khác nhau Việc lựa chọn phương pháp ựánh giá phụ thuộc vào mục ựắch của người nghiên cứu Có hai phương pháp ựược sử dụng rộng rãi

ựể nghiên cứu và ựánh giá ựa dạng di truyền là nghiên cứu, ựánh giá ựa dạng

di truyền thông qua các tính trạng hình thái (kiểu hình) và thông qua các chỉ thị phân tử (kiểu gen)

Nghiên cứu, ñánh giá ña dạng di truyền thông qua các tính trạng hình thái là phương pháp cổ ñiển, hiện nay vẫn ñược sử dụng phổ biến Phương

pháp này giúp các nhà nghiên cứu nhận biết và phân biệt các giống khác nhau bằng mắt thường trên thực ñịa một cách nhanh chóng Các ñặc ñiểm chính về hình thái như dạng thân cây, dạng lá, hình dạng, màu sắc, kích thước, dạng hoa, hạt v.v ñược xem như là các tính trạng cơ bản ñể nhận biết giữa các giống với nhau Những tính trạng chất lượng thường là những cặp tính trạng tương phản ñược di truyền ñơn gen, mỗi tính trạng có hai hay nhiều các dạng tương phản xen kẽ (Trần Duy Quý, 2002) [17]

Trong những năm vừa qua, Viện Tài nguyên di truyền thực vật Quốc tế (IPGRI) và Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI) ñã xuất bản các mẫu mô tả, ñánh giá ñể thống nhất chung trên toàn thế giới về phân biệt giữa các giống với nhau trong phạm vi loài (Nguyễn Thị Quỳnh, 2004) [18]

Nghiên cứu, ñánh giá ña dạng di truyền thông qua các chỉ thị phân tử là

nghiên cứu, ñánh giá ở mức ñộ phân tử Các phân tử ñược sử dụng chủ yếu trong nghiên cứu là các phân tử protein và ADN Các chỉ thị phân tử ñược sử dụng phổ biến trong ñánh giá ña dạng di truyền lúa là chỉ thị ñẳng men và chỉ thị ADN:

(1) Nghiên cứu ña dạng tài nguyên di truyền lúa thông qua chỉ thị ñẳng men

Men (enzyme) là những chất xúc tác sinh hóa ñể thực hiện quá trình trao ñổi chất Các men ñều có bản chất là protein và có tính ñặc trưng rất cao Hoạt tính của men có thể ñiều khiển ñược, người ta có thể làm mất ñi khả năng xúc tác của men bằng cách thay ñổi cấu trúc không gian hoặc phong bế ñiểm hoạt tính của nó

Mỗi enzyme trong cơ thể có các dạng cấu trúc phân tử khác nhau ñược gọi là ñẳng men (isozyme) Các ñẳng men của cùng một men có chức năng xúc tác như nhau, nhưng khác nhau về cấu trúc Các ñẳng men có thể ñược nhận biết bằng ñiện di hay bằng hoạt tính xúc tác của chúng ðiều khiển các ñẳng men là các gen ñịnh vị trên NST Vị trí trên NST nơi một gen cụ thể ñịnh vị gọi là locut của gen ñó Mỗi locut ñẳng men bao gồm nhiều alen Các alen của cùng một ñẳng men có chức năng xúc tác như nhau

Phương pháp phân tích ñẳng men là ñể xem xét sự có mặt của các alen trên NST, tức là xem xét các nhân tố di truyền thông qua các sản phẩm của nó

là protein Bởi vì mỗi protein ñược tạo ra phải do một hoặc nhiều alen ñiều khiển Vì vậy, sự có mặt của các protein nào ñó (mà ñại diện là các ñẳng men) chứng tỏ sự có mặt của các alen ñó trong bộ NST

(2) Nghiên cứu ña dạng di truyền tài nguyên lúa thông qua chỉ thị ADN

Chỉ thị phân tử dựa trên ADN là công cụ hiệu quả vượt xa chỉ thị ñẳng men và ñánh giá hình thái trong việc ñánh giá ña dạng di truyền Lợi thế của các chỉ thị phân tử dựa trên ADN là có thể xác ñịnh ñược những khác biệt nhỏ nhất ở mức ADN, có khả năng tạo ra hàng chục, hàng trăm locut và trên mỗi locut có thể phát hiện ñược nhiều alen cùng một lúc

Nhờ có chỉ thị ADN, ngày nay việc ñánh giá ña dạng di truyền lúa ñã trở nên dễ dàng và hiệu quả hơn nhiều, tuy nhiên các kỹ thuật có liên quan ñến chỉ thị ADN ñòi hỏi phải ñầu tư lớn và tốn kém Có rất nhiều chỉ thị ADN ñang ñược sử dụng và liên tục ñược phát triển Các chỉ thị ADN có thể ñược phân thành 3 dạng chính:

Dạng 1: Xác ñịnh trình tự ADN hay giải mã ADN (DNA Sequencing/Decoding)

Là việc xác ñịnh trình tự các nucleotit của một ñoạn hay toàn bộ phân tử ADN Do chi phí tốn kém nên việc giải mã thường chỉ thực hiện cho những

gen ñơn lẻ hoặc một vùng NST Dự án giải mã bộ gen lúa Quốc tế với 10 nước tham gia ñã mở ra trang mới trong nghiên cứu ña dạng di truyền lúa nói riêng và cây ngũ cốc nói chung Dựa trên trình tự các nucleotit ñã biết người

ta có thể trực tiếp hoặc gián tiếp thiết kế các ñoạn mồi ñể nghiên cứu ña dạng nguồn gen lúa (Feng và ctv., 2002 [42]; Sasaki và ctv., 2002 [82])

Dạng 2: Kỹ thuật RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism,

ña hình ñoạn phân cắt giới hạn)

Phương pháp xác ñịnh có hiệu quả tính biến dị của ADN là sử dụng một nhóm enzyme ñặc hiệu gọi là enzyme giới hạn Những enzyme này sản sinh

ra từ nhiều loại vi sinh vật khác nhau Chúng có khả năng nhận biết những vị trí "ñích" hay còn gọi là những vị trí giới hạn, chứa một trật tự nucleotit ñặc thù trong ADN và sau ñó cắt ADN tại trật tự ñó Vì vậy, một ñoạn lớn của phân tử ADN sau khi ñược xử lý bởi enzyme này sẽ bị cắt thành nhiều mảnh nhỏ có kích thước khác nhau Sự khác nhau về kích thước các ñoạn ñược tạo

ra do xử lý enzyme giới hạn ñối với các phân tử ADN ñược gọi là ña dạng chiều dài ñoạn giới hạn (Restriction Fragment Length Polymorphisms - RFLP) Kỹ thuật này ñược Botstein và cộng sự sử dụng như là chỉ thị trực tiếp vào năm 1980 [33] RFLP ñược sử dụng ñể lập bản ñồ di truyền, phân tích quan hệ di truyền tiến hoá, phân loại (Miller và ctv, 1990) [66]

Kỹ thuật RFLP có nhiều hạn chế do phải sử dụng một lượng lớn ADN cho việc cắt giới hạn, lai Southern (Southern blotting and hybridization), kỹ thuật phức tạp và tốn kém

Dạng 3: Phản ứng chuỗi polymerase (Polymerase Chain Reaction, PCR)

Phản ứng chuỗi polymerase do P K Mullis phát minh năm 1985 và ông

ñã ñược trao giải thưởng Nobel về hoá học năm 1993 cho phát minh này ðây

là phương pháp in-vitro ñể nhân bội nhanh một ñoạn ADN nào ñó mà chỉ cần một lượng mẫu ban ñầu rất nhỏ PCR dựa trên sự xúc tác của enzyme ñể nhân

bội một ñoạn ADN nhờ hai ñoạn mồi oligonucleotit tương hợp với hai ñầu 3'

ở cả hai mạch của ñoạn ADN ñích (Lê Duy Thành và ctv., 2001) [23] Hiện nay có rất nhiều chỉ thị ADN dựa trên PCR ñang ñược áp dụng trong nghiên cứu ña dạng di truyền nhưng phổ biến nhất là một số chỉ thị sau:

a Chỉ thị AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism, ña hình

chiều dài ñoạn nhân bội)

Vos và cộng tác viên (Vos và ctv., 1995) [94] lần ñầu tiên phát triển kỹ thuật AFLP ADN genom ñược cắt thành các phân ñoạn có kích thước khác nhau, trong số ñó sẽ có các phân ñoạn mang các ñầu mút giống nhau Nếu như sử dụng một ñoạn nối (adaptor) như nhau có gắn thêm một số oligonucleotit ñược chọn lọc trước ñể ñịnh hướng cho việc gắn của các cặp mồi PCR, thì tất cả những ñoạn ADN có ñầu mút giống nhau sẽ ñược nhân bội Khi thay ñổi số lượng và trật tự các oligonucleotit ñược chọn lọc ở các ñầu nối ta có thể nhận ñược những ñoạn ADN khác nhau

Kỹ thuật này ra ñời mang lại nhiều thuận lợi cho phân tích di truyền và lập bản ñồ AFLP kết hợp ñược sự chính xác của RFLP và sự tiện lợi của PCR vì vậy AFLP ñã nhanh chóng trở thành một kỹ thuật ñược sử dụng phổ biến hiện nay

b Chỉ thị RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA, ADN ña hình

ñược nhân bội ngẫu nhiên)

Welsh (1990) [96] và Williams (1990) [97] ñộc lập phát triển kỹ thuật RAPD Kỹ thuật này cho phép phát hiện ña hình các ñoạn ADN ñược nhân bội ngẫu nhiên bằng việc dùng một mồi ñơn chứa một trật tự nucleotit ngẫu nhiên Các mồi ñơn gắn vào hai ñiểm khác nhau của hai mạch ñơn ñối diện của ñoạn ADN khuôn Nếu các ñiểm gắn mồi nằm trong khoảng cách có thể nhân bội ñược (thường từ 200 - 2000 nucleotit) thì ñoạn ADN ñó ñược nhân lên Ưu ñiểm chính của kỹ thuật này là không cần phải biết trình tự nucleotit ở ADN ñược nhân bội, kỹ thuật tương ñối ñơn giản, nhanh và dễ thực hiện

Chỉ thị RAPD thường ñược dùng ñể phân tích và xác ñịnh quan hệ di truyền giữa các cá thể trong công tác lai tạo hay phân loại Chúng cũng ñuợc

sử dụng ñể xác ñịnh các gen kiểm soát hoặc liên quan ñến một tính trạng nào

ñó của cây trồng Tuy nhiên, kỹ thuật RAPD không ổn ñịnh khi tiến hành thí nghiệm ở các ñiều kiện khác nhau

c Chỉ thị SSR (Simple Sequence Repeats, Sự lặp lại trình tự ñơn giản)

SSR còn gọi là Microsatellite, ñược Litt và Luty (1989) [61] phát triển thành một kỹ thuật chỉ thị phân tử Sự thay ñổi các alen xảy ra ở locut SSR là kết quả của sự thay ñổi số lần lặp lại của các ñơn vị nucleotit Sự khác nhau

về ñộ dài ở locut SSR ñược phát hiện bởi sự nhân ñoạn ADN nhờ PCR dùng một cặp mồi oligonucleotit có trình tự bổ sung với hai bên ñầu mút của ñoạn ADN ñược nhân Kích thước của sản phẩm PCR ñược xác ñịnh một cách chính xác bằng ñiện di trên gel agarose hoặc gel polyacrylamide với sự khác nhau về ñộ dài có thể rất nhỏ (2bp)

Trong số các chỉ thị ADN thì chỉ thị SSR ñược sử dụng rộng rãi và hiệu quả trong nghiên cứu ñánh giá ña dạng di truyền, xác lập quan hệ di truyền của cây trồng, chọn lọc tính kháng bệnh, một số tính trạng có quan hệ chặt chẽ với năng suất ở cây lúa, lập bản ñồ, nghiên cứu locut tính trạng số lượng (QTL), làm rõ ñộ thuần của vật liệu lai tạo giống , do ñây là chỉ thị ñồng trội cho ña hình cao và ổn ñịnh Hiện nay, hơn 15.000 chỉ thị SSR ñã ñược thiết lập (www.gramene.org, 2006) [99], phủ kín trên bản ñồ liên kết di truyền của lúa (Giarrocco và ctv., 2007) [48] Trong những năm gần ñây, nhiều công trình sử dụng chỉ thị SSR nghiên cứu ña dạng di truyền ñã ñược công bố (Kalyan và ctv., 2006 [56]; Jalaluddin và ctv., 2007 [51]; Muhammad và ctv.,

2009 [67]; Navraj và ctv., 2009 [72])

1.2.3 Nghiên cứu ña dạng di truyền lúa ở nước ngoài

Kato là người ñầu tiên xây dựng các luận cứ khoa học về phân loại dưới loài lúa trồng châu Á Ông ñã sử dụng các tính trạng hình thái nông học

của 90 giống có nguồn gốc từ các nước Trung Quốc, Ấn độ, Nhật Bản và sử dụng tỷ lệ kết hạt khi lai các giống với nhau ựể thực hiện nghiên cứu của

mình Kato chia lúa trồng châu Á thành hai nhóm và ựặt tên là lúa Indica và lúa Japonica (Trần Văn đạt, 2005) [9]

Terao và Mizushima (1939) [88] dựa trên kết quả nghiên cứu tắnh bất

thụ ở con lai cũng ựã phân lúa trồng Oryza Sativa thành hai nhóm là Indica và Japonica

Oka là người ựầu tiên xây dựng phương pháp phân loại lúa Indica và Japonica dựa trên các tắnh trạng hình thái, sinh lý như ựộ dài của trụ gian lá

mầm, ựộ phân huỷ kiềm, chiều dài/rộng hạt đặc biệt sự phản ứng của hạt thóc với dung dịch Phenol (sự bắt màu hoặc không bắt màu) Tác giả ựã tiến hành chọn ngẫu nhiên 147 giống từ tập ựoàn lúa ựịa phương trên 1000 giống thu từ các nước Ấn độ, đông Dương, Trung Quốc và Nhật Bản sau ựó tiến hành quan sát 41 chỉ tiêu và tắnh trạng, trong ựó có 11 tắnh trạng thể hiện sự biến dị lớn giữa các giống ựược sử dụng và phân loại Chỉ tiêu phản ứng của hạt thóc với dung dịch Phenol là chỉ tiêu quan trọng nhất Qua việc phân tắch tương quan 11 tắnh trạng thấy rằng các giống lúa nghiên cứu ựược chia thành

hai nhóm Nhóm bắt mầu dung dịch Phenol (dạng hình Indica) và nhóm không bắt mầu với dung dịch Phenol (dạng hình Japonica) (Nguyễn Thị

Chang (1985) [39] ựã ựề nghị chia lúa trồng châu Á thành ba loài phụ:

Indica, Japonica và Javanica Lúa Indica ựược trồng phổ biến ở vùng nhiệt

ựới, lúa Japonica trồng ở vùng ôn ựới Lúa Japonica có các ựặc tắnh chủ yếu:

chịu hạn, hạt thóc to dài và thô, bẹ lá dài, phiến lá rộng, lá ựòng dài Lúa

Javanica ựược trồng phổ biến ở ựảo Java thuộc Indonesia và các vùng ựồi núi

ở các nước đông Nam Á khác Tác giả Khush (1994) [58] sử dụng các tắnh trạng hình thái và xử lý bằng các mô hình toán thống kê sinh học ựể ựịnh hướng sử dụng vật liệu, dự kiến các quy trình chọn lọc sao cho ựạt hiệu quả cao nhất

Phương pháp ựẳng men dùng ựể ựánh giá ựa dạng di truyền ựược sử dụng rộng rãi từ thập kỷ 70 của thế kỷ XX Nakagahra (1975) [68] nghiên cứu biến ựộng các alen của Esterase trong 776 giống lúa trồng châu Á cho thấy khu vực gồm các nước Nepal, Bhutan, Miến điện, Việt Nam và Vân Nam của Trung Quốc có ựa dạng di truyền lúa cao nhất

Second (1982) [83] dựa trên kết quả phân tắch 40 locut ựẳng men của hai

loại lúa trồng châu Á (Oryza sativa) và lúa trồng châu Phi (Oryza glaberima) ựã cho thấy lúa trồng châu Á ựược chia thành hai nhóm là Indica và Japonica Tác

giả còn ựưa ra giả thuyết việc thuần hoá lúa trồng châu Á ựồng thời từ các quần

thể hoang dại khác nhau, một hướng từ Trung Quốc hình thành lúa Japonica, một hướng từ Nam và đông Nam Á hình thành lúa Indica

Glaszmann (1987) [46] sử dụng phương pháp ựẳng men (Isozyme) ựể

nghiên cứu cấu trúc di truyền lúa trồng châu Á ựã chia loài O sativa thành sáu nhóm, trong ựó nhóm Indica và Japonica là hai nhóm ựối cực Glaszmann nhận thấy: Lúa Japonica và Javanica theo phân loại của Chang (1976) [37]

tuy khác nhau về mặt hình thái nhưng bản chất di truyền không khác xa nhau

nhiều lắm, ông ghép chung vào nhóm lúa Japonica Glaszmann gọi lúa Japonica theo phân loại của Chang (1976) [37] là Japonica truyền thống hoặc Japonica ôn ựới và lúa Javanica là lúa Japonica nhiệt ựới

Kết quả nghiên cứu 70 giống lúa thơng qua việc sử dụng 10 RFLP probes của Wang và Tanksley (1989) [95] đã cho kết quả phân loại lúa

Japonica và Indica thống nhất với phân loại của Glazmann

Fukuoka và cộng tác viên (1992) [44] sử dụng 36 mồi RAPD để nghiên cứu đa dạng di truyền của 16 giống lúa Kết quả phân tích cho thấy cĩ hai

nhĩm lớn hình thành, nhĩm thứ nhất gồm 2 giống cĩ nguồn gốc Indica và nhĩm thứ 2 cĩ 12 giống lúa Japonica và 2 giống lúa Javanica, tuy nhiên 2 giống lúa Javanica nằm cùng nhau và cách xa 12 giống lúa Japonica Kết quả

nghiên cứu phù hợp với kết quả phân loại bằng đẳng men của Glaszmann

Virk và cộng tác viên (1995) [92] nghiên cứu 12 giống lúa trồng châu

Á (Oryza sativa L.) đại diện cho các vùng sinh thái, địa lý khác nhau bằng 24

chỉ thị RAPD Kết quả phân tích nhĩm cho thấy cĩ 4 giống thuộc nhĩm

Japonica và 8 giống thuộc nhĩm Indica, kết quả này hồn tồn phù hợp với

kết quả phân loại bằng đẳng men của Glaszmann Hai giống lúa nằm trong

nhĩm Japonica, nhưng trước đây được phân loại dựa trên các tính trạng hình thái thì thuộc nhĩm Indica Tác giả khẳng định RAPD là phương pháp nhanh

và hữu hiệu để phân loại nguồn gen lúa

Trong một nghiên cứu khác, Virk và ctv.,(1995) [93] cũng đã sử dụng chỉ thị RAPD để nghiên cứu đa dạng di truyền lúa và xác định các giống trùng lặp với 47 mẫu của 44 giống (trong đĩ cĩ 3 mẫu lặp lại tạo thành 3 cặp giống trùng lặp thực và 3 cặp giống khác nghi là trùng lặp) trong tập đồn nguồn gen lúa đang bảo quản tại IRRI

ðầu tiên, tác giả sử dụng 12 mồi và thu được 63 băng, trong đĩ cĩ 32 băng đa hình Kết quả phân tích cho thấy cả 3 cặp trùng lặp thực và 2 cặp nghi là trùng lặp đã nhĩm lại với nhau thành từng cặp ở điểm tương đồng 100%, cịn 1 cặp của 2 giống nghi là trùng lặp thì tương đồng ở 93%

Sau đĩ, tác giả sử dụng 20 mồi (trong đĩ cĩ 3 mồi đã dùng ở trên và 17 mồi khác) để nghiên cứu tiếp 3 cặp nghi là trùng lặp và 1 cặp trùng lặp thực

sự (như đã nêu ở trên) và thu được 77 băng ADN, trong đĩ cĩ 25 băng đa hình Kết quả cho thấy cặp trùng lặp thực và 2 cặp nghi trùng lặp hồn tồn giống nhau, một cặp khác nhau ở 4 băng ADN và đĩ là cặp đã nêu ở trên, cĩ mức độ tương đồng 93%

Cuối cùng tác giả kết luận rằng để tìm được tối thiểu một băng ADN khác nhau giữa một cặp nghi ngờ trùng lặp thì phải sử dụng ít nhất 24 mồi RAPD Trong số ba cặp nghi ngờ trùng lặp thì 2 cặp được xem là giống trùng lặp Việc xác định các giống trùng lặp trong tập đồn cĩ ý nghĩa lớn trong cơng tác bảo tồn và đánh giá nguồn gen lúa

Olufowote và ctv., (1997) [77] nghiên cứu biến động di truyền trong giống của 71 giống lúa bằng cả hai loại chỉ thị SSR và RFLP Kết quả cho thấy các giống lúa địa phương cĩ mức độ đa dạng, hỗn tạp và dị hợp tử cao hơn các giống lúa cải tiến Cả hai phương pháp đều cho thấy số lượng các alen ở các giống lúa địa phương cao hơn hẳn các giống lúa cải tiến Chỉ thị SSR cĩ khả năng phân biệt các cá thể cĩ quan hệ di truyền gần gũi, đồng thời

số lượng các alen cao hơn chỉ thị AFLP Các tác giả cũng chỉ ra rằng chỉ cần chọn cẩn thận 4 chỉ thị SSR là cĩ thể nghiên cứu các alen dị hợp tử ở lúa

Natalya (2000) [70] đã sử dụng chỉ thị RFLP đánh giá đa dạng di truyền của 342 giống lúa Việt Nam và nhận thấy rằng các giống lúa thu từ

miền Nam Việt Nam thuộc nhĩm Indica, cịn các giống lúa thu từ miền Bắc thì phần lớn thuộc nhĩm Japonica và kết luận Việt Nam là một nước cĩ đa

dạng di truyền lúa thuộc vào loại cao nhất thế giới

Tác giả Xu (Xu và ctv., 2004) [98] sử dụng 113 chỉ thị RFLP và 60 chỉ thị SSR để định lượng đa dạng alen của 125 giống lúa thu từ các Bang miền Tây và miền Nam nước Mỹ và 111 giống từ tập đồn lúa Quốc tế đang bảo quản tại IRRI Các tác giả nhận thấy cơ sở di truyền các giống lúa hiện cĩ ở

Mỹ hẹp hơn nhiều so với các giống lúa từ tập đồn lúa Quốc tế (56% SSR alen so với 96% và 92% RFLP so với 99%) 31 trong số 236 giống lúa cĩ số lượng các alen cao (chiếm tới 95% số alen của RFLP và 74% số alen của SSR) cĩ thể được sử dụng làm tập đồn hạt nhân Kết quả cũng cho thấy chỉ thị SSR sử dụng hữu hiệu hơn RFLP cả về khả năng phát hiện các alen lẫn chi phí và kỹ thuật

Tác giả Mahmoud nghiên cứu biến động và quan hệ di truyền của 7 giống lúa bằng việc kết hợp của 8 mồi RAPD, 6 mồi SSR và 8 mồi AFLP cho thấy mức độ đa hình của các mồi tương ứng là 72,2%, 90% và 67,9% và khẳng định các kỹ thuật nêu trên đều cĩ thể áp dụng tốt cho nghiên cứu đa dạng di truyền cây lúa (Mahmoud M Saker và ctv., 2005) [65]

Kanno và cộng tác viên đã phát hiện thấy ở trong vùng ORF100

(openreading frame 100) nằm trên đoạn Pst-12 của phân tử ADN lục lạp của lúa Indica cĩ một đoạn ADN khuyết 69bp so với ADN lục lạp của lúa Japonica (Kanno và ctv, 1993) [57] ðoạn bị khuyết này dễ dàng phát hiện

khuyết thiếu này cĩ thể dễ dàng phát hiện bằng chỉ thị phân tử đặc hiệu

Nghiên cứu cho rằng lúa Indica nhận được kiểu ADN lục lạp khuyết thiếu từ dạng lúa dại hàng năm và lúa Japonica cĩ kiểu ADN khuyết thiếu từ dạng lúa dại thường niên và quá trình hình thành phân lồi phụ Indica - Japonica xảy

ra trước quá trình thuần hĩa của lúa trồng

Chuanquing Sun (1998) [41] cũng đã khảo sát 122 giống lúa trồng châu Á từ 10 nước Asian nhờ phân loại kiểu ADN lục lạp khuyết thiếu đoạn

69bp và đã đưa ra giả thuyết lúa Indica và Japonica trong khu vực nghiên cứu

có thể có nguồn gốc khác nhau nhưng ựều có chung nguồn gốc ADN lục lạp

từ loài lúa dại sơ khai

Nghiên cứu của Masood (2004) [64] ựã giải trình tự toàn bộ bộ gen

lục lạp của lúa dại (Oryza nivara) Khi tiến hành so sánh giữa ADN lục lạp của Oryza nivara với lúa trồng, nghiên cứu cũng cho kết quả phù hợp với kết luận của Chen (1994) [40] về sự thiếu khuyết ựoạn 69bp ở lúa Indica Hơn

nữa, nghiên cứu này còn phát hiện ra nhiều vùng ADN lục lạp ngoài vùng ORF100 cho ựa hình giữa các giống lúa trồng đó là các ựoạn indels khuyết thiếu 69bp, 16bp và thêm ựoạn 21bp ựược ựịnh vị ở những vùng intron hoặc những vùng gen không chức năng và có thể không liên quan ựến quá trình chọn lọc lúa trồng

Trên cơ sở những phát hiện của Masood, Shin-ichi Kawakami (2007) [84] ựã tiến hành khảo sát các ựoạn indels ựể ựánh giá và xác ựịnh mối quan

hệ giữa lúa châu Á và lúa trồng Oryza có bộ gen AA Kết quả cho thấy ựa phần các giống lúa Indica ựều khuyết thiếu ựoạn 69bp tại vùng 8K của ADN lục lạp, trong khi ựó, ựa phần các giống Japonica có kiểu ADN lục lạp không

khuyết thiếu Kết quả nghiên cứu còn cho thấy các giống lúa châu Á có kiểu ADN lục lạp khuyết thiếu ựoạn 69bp tại vùng 8K Tác giả cho rằng ựột biến

mất ựoạn 69bp ựã xảy ra sau khi lúa Oryza châu Á có bộ gen AA ựược hình thành từ lúa Oryza có bộ gen AA phân bố khác vùng ựịa lý điều này ủng hộ giả thuyết về xuất xứ của lúa châu Á có nguồn gốc từ lúa dại châu Á O rufipogon và O.nivara

Nghiên cứu phân loại lúa dựa trên phân tắch ADN nhân và ADN lục lạp cũng ựã ựược tiến hành Fukuoka (2003) [81] ựã nghiên cứu về ựa dạng di truyền của 129 giống lúa bản ựịa của miền Bắc Việt Nam bằng chỉ thị phân tử RFLP và ADN lục lạp Phân tắch nhóm dựa trên các chỉ thị RFLP cho thấy các giống lúa ở miền Bắc Việt Nam ựã chia làm 3 nhóm Trong ựó, 86% các

giống trong nhóm 1 gồm 23 giống thuộc phân loài phụ Indica, các giống này

ựều có ADN lục lạp khuyết thiếu tại ựoạn Pst1 của ORF100 Tất cả các giống

trong nhóm 2 và 3 thuộc phân loài phụ giống Japonica, không có kiểu ADN lục lạp khuyết thiếu Trong nhóm giống Japonica, nhóm 2 gồm các giống lúa

ruộng và nhóm 3 gồm các giống lúa nương Nghiên cứu cho rằng sự khác biệt

di truyền giữa nhóm 2 và nhóm 3 liên quan ựến biến dị di truyền trong phân

loài phụ lúa Japonica

Kết quả nghiên cứu ựa dạng di truyền các giống lúa bằng chỉ thị SSR của tác giả Raj (2006) [80] cho thấy hệ số ựa dạng gen của các chỉ thị SSR dao ựộng từ 0 ựến 0,830 và trong nghiên cứu của Jayamani (2007) [53] dao ựộng từ 0,179 ựến 0,894

1.2.4 Nghiên cứu ựa dạng di truyền lúa ở Việt Nam

Việt Nam ựược coi là một trong những trung tâm khởi nguyên của cây lúa, tài nguyên di truyền lúa của nước ta phong phú cả về số lượng và chất lượng đồng thời từ xa xưa, nhân dân ta ựã biết mô tả hình thái các giống lúa

và thời vụ gieo trồng Lê Quý đôn ựã mô tả tỉ mỉ và có nhận xét về tắnh cứng cây, chống ựổ và chiều cao cây, nhất là ựối với những giống lúa chiêm ỘLúa Sài đường, chiêm Di cây nhỏ mà yếu, dễ ựổ; lúa Tám trâu, lúa Bồ lộ, lúa Thạch, lúa Màng hai, lúa Bột cây cứng thẳng; ựặc biệt lúa chiêm vàng và lúa đăng sơn, cây cứng cao, bị mưa gió không ựổỢ (Bùi Huy đáp, 2002) [8]

Nghiên cứu ựa dạng di truyền và phân loại một cách hệ thống lúa trồng

ở Việt Nam còn hạn chế Tuy nhiên, trong những năm gần ựây các nhà khoa học ựã quan tâm ựến vấn ựề ựánh giá ựa dạng tài nguyên lúa nước ta

Theo Trần Văn Minh (2004) [15] các giống lúa thuộc loài phụ

Japonica có hạt ngắn, lá ngắn màu ựậm và cứng, không có râu ựầu hạt thóc,

bông ắt phân nhánh, ựộ ựóng hạt dày

Theo tác giả Lưu Ngọc Trình (2006) [31], trong tổng số 6.083 giống lúa ựang bảo quản tại Ngân hàng gen cây trồng Quốc gia, Trung tâm Tài nguyên thực vật ựã tiến hành ựánh giá ựầy ựủ 60 tắnh trạng hình thái nông học của 1.819 giống, ựánh giá 40 - 50 tắnh trạng của 1.385 giống và từ 20 - 30 tắnh trạng của 2.066 giống

Lưu Ngọc Trình (1995) [29] sử dụng chỉ thị ựẳng men ựể nghiên cứu ựa dạng di truyền của 643 giống lúa, trong ựó có 464 giống từ miền Bắc Việt Nam Trong số 454 giống lúa miền Bắc Việt Nam thì có 412 giống (89%) thuộc nhóm

lúa Indica, 44 giống (9,5%) thuộc nhóm lúa Japonica và 8 giống (1,5%) không

phân loại ựược

Kết quả nghiên cứu ựa dạng di truyền của 101 giống lúa ựịa phương bằng 9 locut thuộc của 5 enzyme thu từ huyện Nho Quan, Ninh Bình và

huyện đà Bắc, Hoà Bình cho thấy 44 giống (43,6%) thuộc lúa Indica và 57 giống (56,4%) thuộc lúa Japonica (Trần Danh Sửu, 2004) [21]

Nguyen Van Tao (1999) [75] phân tắch ựa dạng di truyền 53 giống lúa miền Nam dựa trên 19 locut của 10 ựẳng men cho thấy có 21 trường hợp có

sự biến ựộng di truyền trong giống

Luu Ngoc Trinh (1999) [63] ựã sử dụng phương pháp RAPD ựể nghiên cứu ựa dạng di truyền nguồn gen lúa và thấy rằng trong số 29 giống lúa Nếp ựịa phương ựại diện cho các vùng sinh thái khác nhau của Việt Nam có 20

giống (xấp xỉ 68,9%) là lúa Japonica Khi nghiên cứu ựa dạng di truyền của

67 giống ựịa phương ựại diện cho lúa Việt Nam, tác giả nhận thấy lúa Nếp và lúa tẻ trong nguồn gen lúa Việt Nam có sự ựa dạng ngang nhau

Nguyễn đức Thành và ctv., (1999) [24] ựã sử dụng 10 mồi RAPD, 50 cặp mồi SSR và 15 cặp mồi AFLP ựể nghiên cứu 72 giống lúa nương Kết quả cho thấy các giống lúa nương có ựa dạng di truyền cao và là nguồn vật liệu tốt cho công tác chọn giống

Trong kết quả phân loại nhóm lúa của Lưu Ngọc Trình cho thấy ở ñồng

bằng sông Cửu Long không có lúa Japonica (Lưu Ngọc Trình, 1995) [29]

Phạm Trung Nghĩa và ctv., (1999) [79] khi so sánh phương pháp phân tích khoảng cách di truyền bằng chỉ thị RAPD và phương pháp phân tích khoảng cách di truyền bằng các tính trạng hình thái của các giống lúa ñã cho thấy kết quả của hai phương pháp gần giống nhau, nhưng chỉ thị RAPD rõ ràng và chính xác hơn

Bùi Chí Bửu và ctv., (1999) [1] sử dụng 20 mồi RAPD ñể ñánh giá ña dạng di truyền 72 giống lúa ñịa phương Trong 20 mồi thử nghiệm thuộc nhóm OPA kit, có 10 mồi cho kết quả tốt với 59 băng Kết quả có hai nhóm chính và nhiều nhóm phụ ñược phân lập

Trần Danh Sửu và ctv., (2001) [20] sử dụng kỹ thuật RAPD ñể nghiên cứu các giống lúa ở vùng Tây Bắc và Tây Nam nước ta cho thấy hầu hết các

giống lúa ở vùng Tây Bắc thuộc loài phụ Japonica, còn các giống lúa nước ở Tây Nam nước ta thuộc loại phụ Indica

1.3 Nghiên cứu lúa nương

1.3.1 Tình hình nghiên cứu lúa nương trên thế giới

Nhiều công trình nghiên cứu về khả năng ñẻ nhánh của lúa nương ñã ñi ñến kết luận: Các giống lúa nương ñịa phương có khả năng ñẻ nhánh ít hơn các giống lúa nước, theo Chang T T., (1972) [34] các giống lúa nương ñịa phương ñẻ nhánh kém làm giới hạn tiềm năng năng suất của chúng Hầu hết các giống lúa nương nhiệt ñới có bộ lá màu xanh nhạt, lá dài và rủ xuống Một số rất ít giống ñịa phương có lá màu xanh ñậm và dựng ñứng Các giống lúa nương có số lá và tỷ lệ sinh trưởng thấp hơn so với lúa nước

Khi nghiên cứu về bộ lá của những giống lúa nương vùng nhiệt ñới, Alluri (1973) [32] cho nhận xét: Những giống lúa nương vùng nhiệt ñới có

phiến lá dày hơn Nghiên cứu sự thay ñổi về ñộ dài, ñộ rộng và tổng số diện tích lá của các giống lúa ñịa phương ở hai ñiều kiện cấy và gieo hạt khô, Alluri và Chang ñều cho nhận xét giống nhau: Các dạng lúa nương ñịa phương ít bị thay ñổi kích thước của lá, ñiều này có liên quan ñến khả năng chịu hạn ở mức ñộ cao của chúng

Jana và De Datta (1971) [52], Chang (1974) [36] cho biết: Hầu hết các giống lúa ñịa phương có bông dài, cổ bông dài, tạo cho chúng thích nghi với việc thu hoạch và tăng cường tính chống gẫy bông Ở những giống lúa ñịa phương, bông thường có hạt xếp dày và rõ nét, khối lượng hạt cao Một ñặc ñiểm ñặc trưng cho lúa nương ñịa phương là khả năng sản sinh ra những bông hoàn toàn tốt phù hợp cho việc làm ñẫy căng hạt, thậm trí cả sau khi bị hạn nhẹ

Theo nghiên cứu của Chang ctv., (1972) [35] thì lúa ñược canh tác ở khu vực có ñộ ẩm ñất thấp ñã hình thành các dạng lúa nương có TGST ngắn, khả năng ñẻ nhánh thấp, thân to và dày, bộ lá và thân bị già cỗi nhanh chóng ở thời kỳ lúa chín Vì vậy chúng thường bị ñổ vào giai ñoạn chín, rễ phát triển

ăn sâu trong lòng ñất và thường có khả năng chịu hạn cao, phản ứng với mức nghèo nitơ của ñất Lúa nương ñã trở nên khác biệt với dạng hình lúa nước tổ tiên và thường sống tốt hơn trong ñiều kiện ñất thoáng khí Trong quá trình tiến hoá có thể việc chọn lọc tự nhiên trong ñiều kiện ngập nước và khô hạn

ñã hình thành nhóm giống lúa nước sâu và lúa nương chịu hạn, còn các giống lúa ñược trồng trong ñiều kiện nước ổn ñịnh ñã tạo ra các loại hình lúa ruộng Theo tác giả, khoảng 75% các giống lúa trồng thuộc nhóm lúa nương thường ñược gieo trồng theo phương thức chọc lỗ tra hạt hoặc gieo vãi

Chang và ctv., (1972) [35] nghiên cứu gieo hai loại lúa nương và lúa nước bằng hạt khô ñã nhận xét: Các giống lúa nương nhiệt ñới mọc và sinh trưởng khoẻ hơn các giống lúa nước, ñiều này giúp cho chúng có khả năng cạnh tranh tốt hơn với cỏ dại

Theo cơng bố của Chang, (1972) [35] và nghiên cứu của Kobata cùng cộng sự (1996) [59] cho biết: Nhĩm các giống lúa nương cĩ tỷ lệ rễ/thân lá cao hơn các giống lúa nước đáng tin cậy ở cả hai điều kiện đủ nước và hạn

Sự sản xuất chất khơ cao hơn ở các giống lúa chịu hạn và thấp hơn ở các giống mẫn cảm với hạn trong điều kiện thiếu nước Tỷ lệ gạo/vỏ trấu đều bị giảm đi khi bị hạn đối với tất cả các giống lúa nương và lúa nước, song lúa nương cĩ tỷ lệ này cao hơn lúa nước

Từ các kết quả nghiên cứu trên và kết quả nghiên cứu tập đồn 400 giống lúa nương ở IRRI, các nhà khoa học đã phân tích những đặc điểm chung về hình thái nơng sinh học của các giống và tìm ra những đặc điểm chung của lúa nương là: Cây cao, rễ ăn sâu và phân nhánh nhiều, đẻ nhánh kém và khơng tập trung Lá dài, rộng bản, lá cĩ màu xanh nhạt, chỉ số diện tích lá thấp, bơng dài, hạt to Hàm lượng tinh bột trong hạt gạo thấp, độ bền thể gen từ thấp đến trung bình, tỷ lệ hạt lép thấp ngay cả trong điều kiện hạn hán, cĩ khả năng chống chịu tốt với một số chủng của bệnh đạo ơn, mẫn cảm với rầy trích hút và bệnh vius, chịu được đất thiếu lân, thiếu nhơm (Al) và mangan (Mn) Trên đất mặn cĩ phản ứng kém với phân bĩn, cho năng suất thấp và khơng ổn định (0,5 - 1,5 tấn/ha), hệ số kinh tế thấp (< 0,4), (Gupta, P.C; Otoole J C, 1976) [47]

Thanh N D và ctv., (1999) [90] đã sử dụng phương pháp vi vệ tinh để đánh giá 33 giống lúa nương Việt Nam và IRRI Kết quả cho thấy hầu hết các cặp mồi đã phát hiện tính đa hình của AND, trung bình 2,9 alen trên một lơcut

vi vệ tinh ðiều này chứng tỏ các giống lúa nương cĩ độ biến dị di truyền

rõ rệt

Các giống cây trồng địa phương thường là các giống nhiều dịng, chính bản chất nhiều dịng của giống địa phương tạo nên cho giống cĩ sức đề kháng ngang cao với nhiều loại sâu bệnh, sức chống chịu tốt với các điều kiện sinh

thái không thuận lợi Do ñó giống có khả năng sinh trưởng và phát triển ổn ñịnh, cho năng suất bền vững trước các diễn biến môi trường phức tạp [71]

Từ những nghiên cứu của các nhà khoa học, các chuyên gia nghiên cứu

về lúa ở IRRI, (1975) [50] ñã ñi ñến kết luận: Những giống lúa cạn ñịa phương ít bị làm biến ñổi các ñặc tính hình thái nông học như các giống lúa nước Bởi vì những giống ñịa phương này phải trải qua nhiều thế kỷ của sự chọn lọc dưới ñiều kiện trồng khô, làm cho chúng cản trở sự tái tổ hợp gen khi lai với những giống lúa nước từ những vùng không giống nhau về ñịa hình

Nghiên cứu về di truyền các tính trạng số lượng của cây lúa, Chang và Somrith (1979) [38]; Somrith (1974) [86], cho thấy khối lượng hạt, chiều dài hạt do ña gen ñiều khiển, khối lượng hạt là tính trạng có tương quan chặt chẽ với thể tích hạt, chiều dài hạt, chiều rộng hạt

ðộ bạc bụng có tần suất liên kết với tính trạng hạt tròn lớn hơn tính trạng hạt thon dài [69] Khi so sánh lượng tinh bột ở phần bị bạc và phần trắng trong, người ta thấy lượng tinh bột ở phần bạc ít hơn ở phần trắng trong mờ, bởi vậy phần bạc thường không cứng như phần trắng trong và các hạt bị bạc thường dễ bị rạn vỡ tại ñiểm trắng bạc trong quá trình xay xát

Các chuyên gia về lúa ở IRRI, (1974) [49] ñã tiến hành phân tích hàm lượng amylose của hầu hết các giống lúa cạn của châu Á và châu Phi cho thấy: Chúng thuộc loại thành phần amylose cao: 22 - 26%, trung bình là 25% Nhiệt ñộ hoá hồ từ thấp tới cao nhưng hầu hết là trung bình, một số giống có ñặc tính thơm và nhiều giống của Lào và Thái Lan là dẻo Những giống lúa cạn của Nhật Bản có hàm lượng amylose thấp (15%)

Theo những nghiên cứu của Juliano, (1985) [54] và Tolentino, (1986) [89] cho thấy ñặc tính ngủ nghỉ và hàm lượng amylose có liên quan ñến sức sống của hạt Các giống có thời gian ngủ nghỉ dài thì có sức sống dài hơn, các giống có hàm lượng amylose thấp (hoặc không) thì bảo quản khó, tuổi thọ ngắn

Nhiệt ñộ môi trường ảnh hưởng ñến sự biến ñộng hàm lượng amylose trong hạt gạo của cùng một giống lúa, ñặc biệt là thời gian khi lúa vào chắc, nhưng sự biến ñộng này không vượt quá 6% Hàm lượng amylose còn là yếu

tố quyết ñịnh chính của chất lượng gạo, nó thay ñổi rất lớn giữa các giống lúa

tẻ, do vậy ñặc ñiểm này cần ñược quan tâm trong các chương trình chọn tạo giống lúa (Juliano B O., 1990) [55]

Theo Unemoto T và ctv., (1995) [91], hàm lượng amylose của lúa Japonica có xu hướng tăng, nếu nhiệt ñộ khi lúa chín giảm từ 250C xuống 150C Theo ñánh giá của các nhà khoa học ở IRRI, (1996) [11] thì hàm lượng amylose là một trong các yếu tố quyết ñịnh chất lượng gạo vì nó quyết ñịnh

ñộ mềm, dẻo hay cứng của cơm

1.3.2 Tình hình nghiên cứu lúa nương ở Việt Nam

Nghiên cứu về ảnh hưởng của ñạm ñến sinh trưởng phát triển và năng suất của một số giống lúa nương, Nguyễn Thị Lẫm, (1994) [13] cho nhận xét: ðạm có ảnh hưởng lớn ñến năng suất của các giống lúa nương và chúng thường ñược gieo trồng trong ñiều kiện khó khăn và ñất nghèo dinh dưỡng Cách bón ñạm thích hợp sẽ có tác dụng tốt ñối với một số chỉ tiêu quan trọng như: Có bộ rễ phát triển mạnh về số lượng cũng như về chiều dài và ñộ ăn sâu, tăng chỉ số diện tích lá, giữ cho bộ lá xanh lâu, tích luỹ nhiều chất khô, nhất là tăng số dảnh hữu hiệu/khóm và số bông/m2

Cũng theo tác giả thì tốc ñộ hút ñạm và nước của lúa gieo trồng cạn tăng nhanh từ ñẻ nhánh ñến làm ñòng Bón ñạm càng nhiều thì khả năng hút nước càng lớn, ñây là một trong những hạn chế khi bón nhiều ñạm lại gặp hạn Lúa nương có ñường kính của vỏ rễ lớn hơn 1,5 - 2 lần so với lúa nước, ñiều này giải thích tại sao lúa nương lại phát triển tốt trong ñiều kiện có nước và ngược lại lúa nước không thể phát triển trên cạn

Nghiên cứu của Nguyễn Duy Bảo và ctv., [12] về ảnh hưởng của 2 ựiều kiện môi trường ựến sinh trưởng của lúa nước và lúa nương, qua nghiên cứu

35 giống lúa nương và 35 giống lúa nước gieo trồng trong 2 ựiều kiện ựủ nước và hạn ựó nhận xét: Khi thay ựổi ựiều kiện từ ruộng nước sang ruộng cạn hoặc ngược lại thì các giống lúa nương không biến ựộng nhiều về chiều cao cây và thời gian sinh trưởng Cùng trong ựiều kiện ựó thì các giống lúa nước biến ựộng rất lớn về thời gian sinh trưởng và chiều cao cây đó là ựặc ựiểm khác nhau cơ bản giữa lúa nương và lúa nước

Theo kết quả nghiên cứu của Nguyễn Thị Quỳnh, (1998) [18] về sự ựa dạng di truyền của tài nguyên lúa vùng Tây Bắc cho thấy: Các giống lúa nương có ựộ biến ựộng về chiều dài, chiều rộng và khối lượng 1000 hạt lớn, biểu hiện sự ựa dạng di truyền cao hơn lúa ruộng Trong lúa nương tỷ lệ

Japonica chiếm phần lớn, trong lúa ruộng tỷ lệ Indica và Japonica gần ngang

nhau Cấu trúc di truyền quần thể phức tạp phản ánh tắnh ựa dạng di truyền cao của lúa vùng Tây Bắc Sự ựa dạng di truyền tài nguyên lúa vùng Tây Bắc

do sự ựa dạng về ựịa lý sinh thái, sự ựa dạng về văn hoá dân tộc và tập quán canh tác tạo nên

Trần Văn Thủy (1998) [26] tiến hành thu thập các giống lúa nương vùng Tây Nguyên ựã sưu tầm ựược 231 giống lúa tẻ và 76 giống nếp nương Trong các giống lúa nếp nương có nhiều giống rất thơm có dạng bông to, khối lượng

1000 hạt lớn, thường trên 25g, trong ựó những giống có khối lượng trên 30g chiếm 17% đây là nguồn gen có giá trị trong việc chọn tạo các giống lúa năng suất, chất lượng và khả năng chịu hạn

Cũng theo tác giả, lúa nương khác lúa ruộng về một số ựặc ựiểm sinh lý, sinh thái và nông học Lúa nương thường có thời gian sinh trưởng ngắn, khả năng ựẻ nhánh ắt, hệ thống rễ phát triển và thường sống tốt hơn trong ựiều kiện ựất thoáng khắ Song sự khác nhau giữa lúa nương và lúa ruộng là khả năng chịu hạn

Nguyễn Thị Lang và ctv., (1999) [60] ựã sử dụng STS marker ựể tìm gen kháng rầy nâu Bph - 10 của tập ựoàn lúa ựịa phương trong ngân hàng gen của Viện lúa ựồng bằng sông Cửu Long Kết quả nghiên cứu ựã phát hiện trong tập ựoàn có nhiều giống có khả năng kháng sâu bệnh và chịu mặn Tác giả còn cho biết, phần lớn các giống lúa mùa ựều bạc bụng và có hàm lượng amylose cao, nhất là nhóm lúa nổi

Công trình nghiên cứu của Bùi Chắ Bửu (1999) [2] về bản chất di truyền của quỹ gen lúa ở đBSCL bằng một số kỹ thuật phân tử (RFLP, RAPD, isozyme) ựã phân thành 4 nhóm giống lúa gồm: nhóm lúa nổi, nhóm lúa nước sâu, nhóm giống có nguồn gốc vùng ven biển và nhóm lúa mùa sớm Thông qua kết quả phân tắch một số tắnh trạng di truyền số lượng của cây lúa, tác giả khẳng ựịnh lúa mùa ựịa phương ở đBSCL có những lợi thế hơn các giống lúa cải tiến ở một số ựiểm sau ựây: Hàm lượng diệp lục b, sự tắch luỹ chất khô

sau trỗ, thời gian và tốc ựộ hạt vào chắc rất nhanh ở lúa Indica và khả năng

phối hợp chung trong ưu thế lai

Theo Trương đắch và Phạm đồng Quảng (2001) [10] cho biết số lượng các giống lúa có mặt trong sản xuất ở các ựịa phương là rất lớn, rất ựa dạng bao gồm các loại lúa tẻ, lúa nếp và lúa nương, chúng khác nhau về kiểu hình cũng như kiểu gen đây là nguồn gen quý trong công tác chọn tạo giống lúa Công trình nghiên cứu của Nguyễn Văn Tạo và ctv., (1999) [75] cho thấy mức ựộ ựa hình về mặt di truyền của 53 giống lúa ựịa phương miền Nam

ựã ựược phân tắch trên 19 locut của 10 isozyme Kết quả cho thấy có sự ựa dạng giữa các giống lúa và ngay cả trong cùng một giống lúa ựịa phương Kết quả nghiên cứu sự ựa dạng về giống và bên trong giống của bộ giống lúa tại huyện đà Bắc, Hoà Bình của Nguyễn Thị Thanh Tuyết, (2000) [27]

cho thấy: Lúa ựịa phương chiếm trên 80% tổng số giống, tỷ lệ lúa Japonica chiếm 66,7%, cao hơn lúa Indica (31,0%) Tại bản Tát lúa nương nhiều hơn

lúa ruộng, số giống lúa nếp và lúa tẻ ngang nhau, trong khi tại bản Cang lúa

nương ắt hơn lúa ruộng và lúa nếp nhiều hơn lúa tẻ Cũng theo tác giả các giống lúa ựịa phương có hệ số ựa dạng cao hơn các giống lúa cải tiến Lúa ở bản Cang có sự ựa dạng di truyền bên trong giống cao hơn lúa ở bản Tát Trần Nguyên Tháp (2001) [25] nghiên cứu về một số ựặc trưng của các giống chịu hạn cho thấy: Khối lượng bộ rễ của lúa chịu hạn lớn hơn lúa nước

và rễ của lúa chịu hạn ăn sâu hơn rễ của lúa nước Ở giai ựoạn gieo ựến ựẻ nhánh, lúa chịu hạn trong ựiều kiện hạn sinh trưởng nhanh hơn trong ựiều kiện ựủ nước Giai ựoạn ựẻ nhánh rộ, cả lúa nước và lúa hạn sinh trưởng mạnh hơn ở ựiều kiện ựủ nước Lúa chịu hạn ựẻ nhánh sớm hơn lúa nước ở ựiều kiện gieo cạn, ngược lại lúa nước ựẻ sớm hơn lúa cạn ở ựiều kiện cấy

ựủ nước

Tác giả cũng cho rằng mức suy giảm nhánh hữu hiệu giữa ựiều kiện hạn

và ựủ nước có sự khác biệt giữa lúa cạn và lúa nước: Lúa cạn giảm 3,2 - 6,3%, lúa cạn cải tiến giảm 15 - 20% và lúa nước giảm >50% Trong ựiều kiện hạn, TGST của lúa chịu hạn bị kéo dài 4 - 6 ngày và lúa nước bị kéo dài tới 17 - 25 ngày đánh giá khả năng chống chịu bệnh ựốm nâu và bệnh bạc lá của hai nhóm lúa cho thấy: Lúa nước trồng trên cạn nhiễm bạc lá ựiểm 5 - 7, nhiễm ựốm nâu ựiểm 4 - 6 (thường xuất hiện trong suốt các thời kỳ sinh trưởng, phát triển), ựối với lúa chống chịu hạn chỉ nhiễm nhẹ, ựiểm 1 - 2 vào thời gian hạn nặng, nhất là bệnh ựốm nâu

Khi nghiên cứu về lúa ựặc sản của Việt Nam, Nguyễn Hữu Nghĩa và ctv., (2001) [74] ựã chứng minh: Các giống lúa nếp ựịa phương và lúa

Japonica ựược gieo trồng rộng khắp ở cả ựồng bằng và miền núi trên cả hai

miền Nam và Bắc Việt Nam Song ựối với những giống lúa thơm ựịa phương chỉ duy trì mùi thơm khi ựược gieo trồng ở chắnh ựịa phương ựó

Theo Phạm Hùng Cương (2001) [4] tổng kết cho thấy: Lúa nếp là nguồn gen ựặc sản có giá trị gắn liền với văn hoá dân tộc Việt Nam Xét cả 3 vùng miền núi thấp, trung du và ựồng bằng, diện tắch lúa nếp ngày càng bị thu hẹp,

chủng loại các giống lúa nếp ngày càng ắt ựi, các giống lúa nếp ựịa phương truyền thống hiện ựang còn trong sản xuất lẫn tạp nhiều, chất lượng kém,

năng suất thấp đối với lúa nếp các giống thuộc nhóm Indica có sự ựa dạng di truyền lớn hơn và có ựộ dẻo hơn các giống nhóm Japonica

Nghiên cứu về nguồn gen lúa ựịa phương ở miền Bắc Việt Nam, Nguyễn Thị Quỳnh, (2004) [19] kết luận như sau: Tài nguyên di truyền cây lúa ựịa phương ở miền Bắc Việt Nam phong phú và ựa dạng bao gồm: 40,8% lúa tẻ, 59,2% lúa nếp, 43,3% lúa ruộng, 56,7% lúa nương, 6,0% lúa chiêm, 94,0%

lúa mùa, 81,2% lúa Japonica, 18,8% lúa Indica Trong lúa japonica có 62,9%

là lúa nương, 61,0% lúa nếp

Cũng theo tác giả các tắnh trạng có sự ựa dạng cao nhất của lúa ựịa phương miền Bắc Việt Nam là chiều dài hạt thóc và khối lượng 1000 hạt thóc

Các giống lúa thuộc loài phụ Japonica có sự ựa dạng hơn các giống lúa thuộc loài phụ Indica về tắnh trạng râu ựầu hạt, màu vỏ trấu và màu vỏ lụa hạt gạo Lúa Japonica có tỷ lệ bạc bụng ắt hơn, nhiệt ựộ hoá hồ thấp hơn và tỷ lệ hạt to vừa và hạt to cao hơn lúa Indica Lúa nếp ựa dạng hơn lúa tẻ về chiều dài hạt

thóc, tỷ lệ D/R hạt và màu vỏ lụa của hạt gạo Chiều dài hạt thóc của lúa nương ựa dạng hơn lúa ruộng, số giống lúa nương có tỷ lệ hạt rất dài chiếm tỷ

lệ 93,5%, cao hơn tỷ lệ tương ứng của lúa ruộng 80,2% Lúa nương ựa dạng hơn lúa ruộng về màu vỏ trấu, màu vỏ lụa hạt gạo, lúa nương ắt bạc bụng hơn lúa ruộng

Gạo là sản phẩm chắnh của cây lúa, kắch thước hạt gạo thay ựổi tuỳ theo giống lúa cũng như kắch thước hạt thóc Nhiều giống lúa nương thường có hạt gạo bầu, nhiều giống lúa nếp có hạt gạo tròn Các giống lúa ở nước ta thường

có gạo bị bạc bụng, nhất là các giống lúa hạt bầu Gạo chiêm bị bạc bụng nhiều hơn gạo mùa (Bùi Huy đáp, 1980) [7]

Cũng theo Bùi Huy đáp (1980) [7] gạo càng có hàm lượng amylose cao thì nấu cơm càng nở nhưng dễ bị khô và cứng khi cơm nguội Các giống lúa

tám cĩ hàm lượng amylose khoảng 20%, lúa nương của nhiều vùng núi thường cĩ tỷ lệ amylose thấp hơn (15%) nên cơm dẻo, khi nguội vẫn dẻo Các giống lúa tẻ trên thế giới cĩ hàm lượng amylose trung bình khoảng 20% Các giống lúa tẻ ở Việt Nam cĩ hàm lượng amylose thay đổi rất lớn từ 15 - 32% Phân tích hàm lượng protein của gần 100 giống lúa phổ biến ở nước ta (giống địa phương, nhập nội, lai tạo), Lê Dỗn Diên (1995) [5] cho thấy: Hàm lượng protein biến thiên rộng từ 5,35% đến 8,92% ða số các giống lúa của nước ta cĩ hàm lượng protein từ 7 - 8%, hàm lượng protein của giống nếp cao hơn giống tẻ, các giống nhập nội và lai tạo cao hơn các giống thuần lâu đời của ta

Theo kết quả nghiên cứu của Chu Hồng Mậu (2004) [14] hàm lượng protein của các giống lúa cạn dao động từ 5,5% - 13,4% Protein trong hạt gạo của các giống lúa cạn đã biểu hiện tính đa hình Sự đa hình protein trong hạt của các giống lúa cạn đã chứng tỏ sự khác nhau về cấu trúc và sự biểu hiện gen mã hố các tiểu phần protein trong hạt của cây lúa cạn Tác giả đã phân tích thành phần axit amin trong protein dự trữ của hạt đã xác định được sự cĩ mặt của 17 loại axit amin với hàm lượng khác nhau, trong đĩ cĩ 7 loại axit amin khơng thay thế được

Trong nghiên cứu đánh giá tập đồn quỹ gen lúa Nương, một số nguồn gen cĩ khả năng sinh trưởng phát triển ở đồng bằng đã được bình tuyển Kết quả đánh giá 41 nguồn gen lúa Nương cho thấy cĩ 7/41 nguồn gen lúa Tẻ và

34/41 nguồn gen lúa Nếp; 27/41 nguồn gen là lúa Japonica và 14/41 nguồn gen là lúa Indica Lúa Japonica ở đây là Japonica nhiệt đới Cĩ 15 nguồn gen

cĩ hương thơm, chiếm 36,6% Các nguồn gen này là vật liệu di truyền quý để

lai tạo giống mới, nhất là sử dụng nguồn gen lúa Japonica để tạo giống lúa

cơm mềm (Lưu Ngọc Trình, 2006) [31]

CHƯƠNG II VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu nghiên cứu

- 27 giống lúa Nương thu thập từ các tỉnh Trung du, miền núi phía Bắc ñang ñược lưu giữ tại Ngân hàng gen cây trồng Quốc gia (Bảng 2.1)

Bảng 2.1 Danh sách các giống lúa nương dùng trong nghiên cứu

- Các giống lúa ñối chứng: Nipponbare thuộc phân loài phụ Japonica và Kasalath thuộc phân loài phụ Indica; giống TN1 là ñối chứng nhiễm rầy

nâu và bạc lá; giống Pt33 là giống ñối chứng kháng rầy nâu

- 29 chỉ thị SSR nằm trên 12 nhiễm sắc thể của bộ gen lúa (Bảng 2.2)

Bảng 2.2 Danh sách các chỉ thị SSR dùng trong nghiên cứu

TT Tên mồi (5' tới ñầu 3') Trình tự mồi NST TT Tên mồi (5' tới ñầu 3') Trình tự mồi NST

1 RM104 F: aagaggagagaaagatgtgtgtcg R: tcaacagacacaccgccaccgc 1 16 RM125 F: tcagcagccatggcacgcacc R:aggggatcatgtgccgaaggcc 7

2 RM9 F: ggtgccattgtcgtcctc R: acggccctcatcaccttc 1 17 RM172 F: gcagctgcgccacagccatag R: aaccacgacaccgccgtgttg 7

3 RM259 F:tggagtttgagaggaggg

R:cttgttgcatggtgccatgt 1 18 RM346

F: cgagagagcccataactacg R: acaagacgacgaggagggac 7

4 RM318 F: gtacggaaaacatggtaggaag R: tcgagggaaggatctggtc 2 19 RM152 F: gaaaccaccacacctcaccg R: ccgtagaccttcttgaagtag 8

5 RM135 F: ctctgtctcctcccccgcgtcg R: tcagcttctggccggcctcctc 3 20 RM337 F: gtaggaaaggaagggcagag R: gatagatagctagatgtggcc 8

6 RM143 F: gtcccgaaccctagcccgaggg R: tcagcttctggccggcctcctc 3 21 RM245 F: atgccgccagtgaatagc R: ctgagaatccaattatgtgggg 9

7 RM156 F: gccgcaccctcactccctcctc R: tcttgccggagcgcttgaggtg 3 22 RM296 F: cacatggcaccaacctcc

R:gccaagtcattcactactctgg 9

8 RM241 F: gagccaaataagatcgctga R: tgcaagcagcagatttagtg 4 23 RM171 F:aacgcgaggacacgtacttac

R:acgagatacgtacgcctttg 10

9 RM289 F: ttccatggcacacaagcc R: ctgtgcacgaacttccaaag 5 24 RM239 F: tacaaaatgctgggtacccc R: acatatgggacccacctgtc 10

10 RM153 F: gcctcgagcatcatcatcag R: atcaacctgcacttgcctgg 5 25 RM332 F: gcgaaggcgaaggtgaag R: catgagtgatctcactcaccc 11

11 RM13 F: tccaacatggcaagagagag R: ggtggcattcgattccag 5 26 RM229 F: cactcacacgaacgactgac R: cgcaggttcttgtgaaatgt 11

12 RM190 F: ctttgtctatctcaagacag R: ttgcagatgttcttcctgatg 6 27 RM224 F: atcgatcgatcttcacgagg R: tgctataaaaggcattcggg 11

13 RM314 F: ctagcaggaactcctttcagg R: aacattccacacacacacgc 6 28 RM309 F: gtagatcacgcacctttctgg R:agaaggcctccggtgaag 12

14 RM340 F: ggtaaatggacaatcctatggc R: gacaaaataagggcagtgtgc 6 29 RM277 F:cggtcaaatcatcacctgac R:caaggcttgcaagggaag 12

15 RM345 F: attggtagctcaatgcaagc R: gtgcaacaaccccacatg 6

2.2 Nội dung nghiên cứu

- đánh giá một số ựặc tắnh nông sinh học, các ựặc ựiểm sinh hóa, khả năng chống sâu bệnh hại chắnh của các giống lúa nương,

- đánh giá ựa dạng di truyền các giống lúa nương bằng chỉ thị SSR,

- Nghiên cứu phân loại dưới loài các giống lúa nương

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Bố trắ thắ nghiệm

- Bố trắ thắ nghiệm ựánh giá tập ựoàn theo phương pháp tuần tự không nhắc lại, mỗi giống 8m2 (2 x 4 m)

- Mật ựộ: 45 khóm/m2

- Các khâu kỹ thuật trồng và chăm sóc theo ựại trà sản xuất

2.3.2 Các tắnh trạng theo dõi và ựánh giá

Theo hướng dẫn của IRRI, 1996 [18], quá trình sinh trưởng của cây lúa ựược chia thành 9 giai ựoạn như sau:

Giai ựoạn 1: Nảy mầm Giai ựoạn 4: Vươn lóng Giai ựoạn 7: Chắn sữa

Giai ựoạn 3: đẻ nhánh Giai ựoạn 6: Trỗ bông Giai ựoạn 9: Chắn Các tắnh trạng theo dõi và ựánh giá ựược thực hiện theo Hệ thống ựánh giá tiêu chuẩn cây Lúa của IRRI, 1996 [11]

2.3.3 đánh giá khả năng kháng rầy nâu, bệnh bạc lá

* đánh giá tắnh kháng rầy nâu (Nilaparvata lugens Stal.)

Các giống ựánh giá ựược gieo vào ô bàn cờ 50 ô, mỗi giống ựược gieo trên 3 ô, mỗi ô 15 hạt, tống số 45 hạt cho 3 lần gieo nhắc lại ngẫu nhiên Các