Nghiên cứu ưu thế lai về một số đặc tính nông sinh học liên quan đến khả năng chịu hạn của lúa lai f1

luận văn, khóa luận, cao học, thạc sĩ, tiến sĩ, đề tài

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-


     -

PHẠM HỒNG SƠN

NGHIÊN CỨU ƯU THẾ LAI VỀ MỘT SỐ ðẶC TÍNH NÔNG SINH HỌC LIÊN QUAN ðẾN KHẢ NĂNG

CHỊU HẠN CỦA LÚA LAI F1

LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành : TRỒNG TRỌT

Mã số : 60.62.01 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS PHẠM VĂN CƯỜNG

HÀ NỘI - 2010

LỜI CAM ðOAN

- Tôi xin cam ñoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào

- Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn

ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñược chỉ rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày 18 tháng 10 năm 2010

Tác giả luận văn

Phạm Hồng Sơn

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực tập làm đề tài, ngoài sự cố gắng nỗ lực của bản thân, tôi luôn nhận được sự chỉ bảo, giúp đỡ của thầy giáo PGS.TS Phạm Văn Cường, Bộ môn Cây lương thực, Khoa Nông học, Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Nhân dịp này cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến thầy

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo, cán bộ công nhân viên của Bộ môn Cây lương thực, Khoa Nông học, Trường ĐH Nông nghiệp Hà Nội đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong quá trình thực tập và hoàn thành đề tài này

Qua đây, tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới các Thầy cô giáo trong Khoa Nông học, cùng tập thể các thầy cô giáo trường đại học Nông nghiệp Hà Nội đã dìu dắt, truyền đạt cho tôi những kiến thức quý báu trong suốt thời gian học tập tại trường

Xin cảm ơn gia đình, bạn bè và người thân, những người đã luôn

động viên, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 18 thỏng 10 năm 2010

Tỏc giả luận văn

Phạm Hồng Sơn

2.1 Vấn ñề khô hạn ñối với sản xuất lúa trên Thế giới và Việt Nam 3 2.2 Tính trạng liên quan ñến tính chống chịu hạn của cây lúa 11 2.3 Di truyền các tính trạng liên quan tới khả năng chống chịu hạn

2.4 Thể hiện ưu thế lai của cây lúa trong ñiều kiện bất thuận về nước,

4.1 Khảo sát ñặc ñiểm nông sinh học của một số dòng lúa cạn trong

4.1.1 Một số chỉ tiêu sinh trưởng của các dòng lúa cạn 33 4.1.2 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của một số dòng lúa cạn 34

4.2 đánh giá ƯTL về một số ựặc tắnh quang hợp và ựặc ựiểm nông

sinh học liên quan ựến khả năng chịu hạn của lúa lai F1 35 4.2.1 đặc tắnh quang hợp và ƯTL ựặc tắnh quang hợp liên quan ựến

4.2.2 ƯTL về một số ựặc ựiểm nông sinh học liên quan ựến khả năng

4.2.3 ƯTL về năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ

4.2.4 Mối tương quan giữa năng suất cá thể và các yếu tố liên quan ở

DANH MỤC BẢNG

2.1 Diện tích, năng suất và sản lượng lúa chịu hạn trên thế giới 4 2.2 Diện tích lúa gạo dễ bị hạn hán tại Châu Á (Triệu ha) 9

3.3 Lượng phân bón và phương pháp bón cho 1 chậu thí nghiêm: 29 4.1 Một số chỉ tiêu sinh trưởng của các dòng lúa cạn 33 4.2 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của một số dòng lúa cạn 34 4.3a Cường ñộ quang hợp và ƯTL về cường ñộ quang hợp qua các

4.3b Cường ñộ quang hợp và ƯTL cường ñộ quang hợp của lúa lai F1

4.4a Chỉ số SPAD và ƯTL về chỉ số SPAD qua các thời kỳ ở thời vụ 1 39 4.4b Chỉ số SPAD và ƯTL chỉ số SPAD qua các thời ở thời vụ 2 40 4.5a ðộ nhạy khí khổng và ƯTL về ñộ nhạy khí khí khổng qua các

4.8a Hiệu suất sử dụng nước(WUE) và ƯTL về WUE qua các thời kỳ

4.8b Hiệu suất sử dụng nước(WUE) và ƯTL về WUE qua các thời kỳ

4.9a Hiệu suất sử dụng lượng tử ánh sáng(Fv/Fm) và ƯTL về Fv/Fm

4.9b Hiệu suất sử dụng lượng tử ánh sáng(Fv/Fm) và ƯTL về Fv/Fm

4.10a Chiều cao cây và ƯTL chiều cao cây qua các thời kỳ ở thời vụ 1 57 4.10b Chiều cao cây và ƯTL chiều cao cây qua các thời kỳ ở thời vụ 2 58 4.11a Số nhánh và ƯTL về số nhánh qua các thời kỳ ở thời vụ 1 61 4.11b Số nhánh và ƯTL về số nhánh qua các thời kỳ ở thời vụ 2 62 4.12a Ưu thế lai về một số ñặc ñiểm bộ lá trong thời kỳ hạn ở thời vụ 1 63 4.12b ƯTL Diện tích lá và chỉ số ñộ dày lá(SLA) qua các thời kỳ ở thời

4.14b Khối lượng chất khô tích lũy và ƯTL Khối lượng chất khô tích

4.15a Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của dòng bố, mẹ và

4.15b ƯTL về năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ

4.3 ðồ thị tương quan giữa năng suất cá thể (NSCT) và các yếu tố cấu

1 MỞ ðẦU

1.1 ðặt vấn ñề

Cây lúa (Oryza sativa L.) là cây trồng cung cấp nguồn lương thực quan

trọng nhất của loài người Khoảng 40% dân số thế giới sử dụng lúa gạo làm thức ăn chính và 25% dân số thế giới sử dụng lúa gạo trên 1/2 khẩu phần lương thực hàng ngày Như vậy, lúa gạo có ảnh hưởng ñến ñời sống ít nhất 65% dân số thế giới Song cuộc khủng hoảng nước ñang dần xuất hiện và ñe dọa tới nguồn cung cấp lương thực chủ yếu này

Khô hạn là yếu tố quan trọng bậc nhất ảnh hưởng tới an toàn lương thực trên toàn thế giới, có thể làm giảm 70% năng suất cây trồng nói chung

Nó cũng là yếu tố chính làm giảm năng suất lúa, ñã gây ra thiệt hại khoảng 18 triệu tấn dưới ñiều kiện canh tác nước trời và sự thiếu nước tưới ngày càng nghiêm trọng hơn ở vùng có nước tưới cũng như vùng lúa rẫy Hiện nay, trên thế giới có khoảng 40 – 60% diện tích ñất trồng bị hạn hán trong ñó 35% diện tích bị khô hạn và nửa khô hạn, 25% bị khô hạn trong những thời gian khác nhau (Nabor,1983) Diện tích lúa chịu hạn chiếm 13% diện tích ñồng ruộng Trong khi ñó hạn hán diễn ra liên tục và ngày càng khóc liệt trên quy mô toàn cầu Theo các nhà khoa học liên hợp quốc ñã cảnh báo trong năm 2005, trên thế giới cứ 6 quốc gia thì có một quốc gia phải ñối mặt với tình hình thiếu lương thực vì những ñợt hạn hán liên tục do biến ñổi khí hậu Hơn 10 năm nay, nhiều nước bị mất mùa và trong một vài năm trở lại ñây chịu tới 3 ñến 4 lần hạn hán khắc nghiệt Tổ chức lương thực thế giới cho biết, trong những năm tới không phải là lũ lụt hay mưa bão mà là khô hạn sẽ quay trở lại ñe doạ Châu Á, và gây hậu quả nghiêm trọng cho nền kinh tế khu vực này Trong khi

ñó khoảng 1/5 diện tích lúa trồng ở Châu Á luôn nằm trong vùng hạn hán quanh năm Với tầm quan trọng như vậy, người ta ñã hoạch ñịnh thứ tự ưu

tiên hàng ựầu trong ựầu tư nghiên cứu tắnh chịu hạn ở lĩch vực cải tiến giống cây trồng

Ở Việt Nam sản xuất lúa nước vẫn là ngành truyền thống quan trọng trong nông nghiệp Từ một nước trước ựây chỉ tự cung tự cấp, ựến nay chúng

ta ựã phấn ựấu ựủ lương thực và vươn lên trở thành một nước xuất khẩu gạo ựứng hàng thứ hai trên thế giới Tuy nhiên, chúng ta cũng chịu không ắt thiệt hại bởi những ựợt hạn

Sự biến ựổi khắ hậu gây ra nhiều tác ựộng có hại cho sản xuất lúa gạo ở nước ta Hiện tượng hạn hán ngày càng xảy ra thường xuyên và nghiêm trọng

cả về cường ựộ và quy mô để giảm thiểu tác hại của hạn hán với ngành sản xuất lúa gạo, chúng ta cần chủ ựộng phối hợp, ựề ra những giải pháp ựồng bộ mang tắnh ựa ngành, ựa lĩnh vực ựể ựối phó và thắch ứng với hạn hán Ở góc

ựộ của chuyên ngành nông học, với mong muốn góp phần giải quyết vấn ựề này, chúng tôi tiến hành ựề tài:

ỘNghiên cứu ưu thế lai về một số ựặc tắnh nông sinh học liên quan

ựến khả năng chịu hạn của lúa lai F1Ợ

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

- đánh giá ựặc tắnh nông sinh học của các dòng lúa cạn

- đánh giá ưu thế lai về các ựặc tắnh nông sinh học và năng suất của lúa lai F1 ựược tạo ra từ dòng mẹ TGMS và dòng bố là các dòng lúa cạn

- Tìm hiểu mối quan hệ giữa ưu thế lai về các ựặc tắnh của lá, rễ và khả năng chịu hạn của lúa lai F1 giữa các giống lúa chịu hạn và dòng mẹ bất dục (TGMS)

2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Vấn ñề khô hạn ñối với sản xuất lúa trên Thế giới và Việt Nam

Khô hạn là yếu tố quan trọng bậc nhất ảnh hưởng tới an toàn lương thực của nhân loại và ñiều này ñã xảy ra nhiều lần trong quá khứ trên những phạm vi rộng hẹp khác nhau Hạn hán làm giảm năng suất cây trồng, làm giảm diện tích gieo trồng và sau ñó làm giảm sản lượng cây trồng mà chủ yếu

là sản lượng lương thực Khi hạn xảy ra, con người ñẩy mạnh thủy lợi và các ñầu tư khác, ñồng nghĩa với tăng chi phí sản xuất nông nghiệp, do ñó làm giảm thu nhập của người lao ñộng, ñồng thời kéo theo một loạt các hậu quả kinh tế xã hội nghiêm trọng như bệnh tật và ñói nghèo

2.1.1 Vấn ñề khô hạn ñối với sản xuất lúa trên Thế giới

Lúa là một trong những cây lương thực ñược trồng nhiều trên thế giới Những vùng trồng lúa mỗi ngày cung cấp lượng lương thực ñủ nuôi sống 3 tỷ dân, khoảng một nửa dân số thế giới Năm 2000 thế giới sản xuất gần 600 triệu tấn lúa, 155 triệu ha thu hoạch, trong ñó châu Á sản xuất và tiêu thụ 9%, châu Phi và châu Mỹ La Tinh sản xuất ñộ 5% sản lượng lúa thế giới ở mỗi lục ñịa (FAO, 2001)[26]

Song cuộc khủng hoảng nước ñang dần xuất hiện ñe dọa ñến nguồn cung cấp lương thực này Theo các nhà khoa học liên hợp quốc ñã cảnh báo trong năm 2005, trên thế giới cứ 6 quốc gia thì có một quốc gia phải ñối mặt với tình hình thiếu lương thực vì những ñợt hạn hán liên tục do biến ñổi khí hậu Hơn 10 năm nay nhiều nước bị mất mùa và trong một vài năm trở lại ñây chịu tới ba ñến bốn lần hạn hán khắc nghiệt

Tổ chức lương thực thế giới (FAO, 2001)[26] cho biết, trong những năm tới không phải là lũ lụt hay mưa bão mà là khô hạn sẽ quay trở lại ñe dọa khu vực Châu Á Thông thường tình hình hạn hán ảnh hưởng toàn bộ ñến khu

vực Châu Á, và gây hậu quả nghiêm trọng cho nền kinh tế khu vực Trong khi

ñó khoảng 1/5 diện tích lúa trồng ở châu Á luôn nằm trong vùng hạn hán quanh năm Năm 2004 các ñợt hạn hán kéo dài trên quy mô rộng lớn ñã làm cho sản xuất nông nghiệp châu Á thiệt hại hàng trăm triệu USD và ñẩy hàng trăm triệu người dân lâm vào cảnh nghèo ñói Theo phân tích của trung tâm khí tượng thế giới cho thấy nhiệt ñộ bề mặt trung bình toàn cầu trong năm

2006 cao hơn 0,420C- 0,50C so với mức trung bình của thời kỳ 1961 -1990 Năm 2006 ñược coi là năm nóng thứ 6 và tháng 12/2006 là tháng 12 nóng nhất kể từ khi có theo dõi nhiệt ñộ toàn cầu

Tổng diện tích lúa chịu hạn trên thế giới khoảng 20 triệu ha, chiếm 13% diện tích trồng lúa Tuy diện tích không nhiều nhưng nó rất quan trọng

và không thể thiếu ñược, vì nó cung cấp lương thực tại chỗ cho những vùng dân cư nơi rất khó khăn về giao thông và ñiều kiện khác Năng suất lúa chịu hạn chỉ ñạt bình quân khoảng 1 tấn/ha Tuy nhiên ở Châu Mỹ La Tinh năng suất có thể ñạt 2,5 tấn/ha Diện tích lúa chịu hạn phân bố không ñều, chủ yếu tập trung ở Châu Á, Châu Mỹ La Tinh và Châu Phi (IRRI, 1997)[37]

Bảng 2.1 Diện tích, năng suất và sản lượng lúa chịu hạn trên thế giới

(Triệu ha)

Sản lượng (Triệu tấn)

Năng suất (Tấn/ha)

Ngu ồn: Theo IRRI (1997)

Ở Châu Á, khoảng 50% ñất trồng lúa là canh tác nhờ nước trời và mặc dù năng suất ở các vùng có tưới ñã tăng gấp 2 – 3 lần so với 30 năm trước ñây, nhưng những vùng canh tác nhờ nước trời năng suất tăng lên ở mức rất nhỏ, bởi

vì những vùng này sử dụng giống lúa cải tiến rất khó khăn do môi trường không

ñồng nhất Một phần vì tạo giống chịu hạn còn rất ít (Fischer et al., 2003)[28]

Với tầm quan trọng như vậy người ta ñã hoạch ñịnh một thứ tự ưu tiên trong ñầu tư nghiên cứu tính chống chịu khô hạn và tính chống chịu mặn trong lĩnh vực cải tiến giống cây trồng, sau ñó là tính chống chịu lạnh, chống chịu ngập úng…

Trước những bức bách này Buman và các ñồng nghiệp tại IRRI ñã nhanh chóng nghiên cứu ñể tạo ra giống lúa và kĩ thuật nông nghiệp mới có thể duy trì tăng năng suất song lại sử dụng nước ít hơn hiện nay Bên cạnh các giải pháp nâng cao hiệu quả hệ thống thuỷ lợi, các nhà nghiên cứu ñã tạo ñược các giống lúa mới có khả năng chịu hạn gọi là “lúa ưa khí” ở các vùng nhiệt ñới Các giống lúa mới này có khả năng phát triển trên ñất cạn Các thử nghiệm ñầu tiên về giống lúa mới này ở Trung Quốc, Brasil và một số vùng khác cho thấy giống lúa mới này chỉ ñòi hỏi một nửa lượng nước cần thiết song chất lượng gạo cũng tốt như lúa nước ñược canh tác bằng phương pháp truyền thống Các giống lúa thường hiện nay không thể trồng theo cách mới này mà phải triển khai các giống lúa mới (IRRI, 1997)[37]

Chương trình cải tiến giống lúa chịu hạn ñã ñược triển khai ở nhiều nước trên thế giới với sự giúp ñỡ của các trung tân nghiên cứu nông nghiệp thế giới như IRAT, IITA, WARDA… Ở Nigeria Viện nghiên cứu ngũ cốc quốc gia ñã tạo ñược nhiều giống lúa cạn trong ñó có giống Agbele, FAR03

có năng suất cao và khả năng chịu hạn khá

Năm 1966 trạm nghiên cứu Yagambi thuộc Viện nghiên cứu Nông nghiệp của Công Gô giới thiệu giống OS6 có năng suất cao và chống chịu khá hơn Agbele

Vào năm 1966 do dịch bệnh ñã làm cho lúa chịu hạn bị hại nặng tại một số quốc gia châu Phi, làm giảm năng suất từ 15- 100% ðiều này ñòi hỏi các nhà khoa học tập trung nghiên cứu các giống lúa chịu hạn vừa có năng suất cao vừa có khả năng chống bệnh Viện nghiên cứu lúa quốc tế IRRI,

IRAT IITA và WARDA ựã chọn ựược một số giống lúa tốt như

TOX86-1-3-1, TOX356-1-TOX86-1-3-1, TOX718-1 và TOX78-2 (Dagusta, 1983)[25]

đầu những năm 1950 ở Châu Á, Philippines ựã thu thập và so sánh các giống lúa chịu hạn ở ựịa phương, ựến năm 1960 ựã giới thiệu ựược một số giống cải tiến Mielel 4, HDBA2 Những năm 1970 ựã tạo ựược các giống CR2, UPLRi3, UPLRi5Ầ.có chiều cao trung bình khá, khả năng ựẻ nhánh hơi kém, chất lượng gạo tốt Trong thời gian này người ta cũng ựưa ra giống VPLRi6 có tiềm năng năng suất khá, thấp cây, phục hồi tốt sau hạn, có hệ thống rễ phát triển trung bình nhưng bị nhiễm nhẹ ựạo ôn cổ bông (Blum, 1982)[19]

Ở Indonexia cho ựến những năm 1970 người ta mới chọn ựược một số giống CATA, GAMAS, GAT1 từ các giống ựịa phương và giống Kastuna, Bicol(BOI76-1) (Gupta et al., 1978)[35]

Ở Thái Lan từ ựầu những năm 1950 ựã thu thập và làm thuần các giống ựịa phương, ựã ựưa ra ựược 2 giống lúa tẻ là Muang huang, Dowk phổ biến ở miền Nam, có tiềm năng năng suất khoảng 2 tấn/ha Giống nếp Sewmajan trồng ở miền Bắc có năng suất khá 2,8 tấn/ha chịu ựược rét khi ựưa lên cao

Cả 3 giống này ựều là giống cổ truyền

Viện nghiên cứu lúa quốc tế IRRI ựã cùng với các trung tâm nghiên cứu IITA, WARDA, IRAT và CITA, ựã tiến hành lai tạo và cung cấp ựược nhiều giống lúa chịu hạn cho các nước trên thế giới Năm 1982 IRRI ựã lai ựược 33 cặp lai cho Bangladesh, 6 cho IITA, 35 cho Braxin, 42 cho Ấn độ,

47 cho Thái Lan (IRRI, 1997)[37]

Các nước Châu Mĩ La Tinh: nghiên cứu về lúa chịu hạn hầu hết ựều ựược tập trung tại các trung tâm nghiên cứu nông nghiệp Braxin như IAC, CNPAF và ở CITA Colombia Ở Braxin chương trình nghiên cứu tập trung vào các vấn ựề khả năng chịu hạn, bệnh đã ựưa ựược một số giống IAC164, IAC165 có năng suất cao, chịu hạn tốt, chống chịu ựược nhiều loại sâu bệnh

hại ñối với lúa cạn CIAT ñã sử dụng 640 giống lúa thu thập từ IRRI, IITA, IRAT và các chương trình nghiên cứu quốc gia Bolovia, Braxin, Costaria, Panama phục vụ cho lai tạo ñể chọn ra những giống có năng suất cao, chống chịu hạn và sâu bệnh tốt (CIAT, 1982)[23]

ðể sản xuất 1kg thóc cần 5000 lít nước theo phương pháp truyền thống Nhiều quốc gia như Ai Cập, Nhật Bản, Úc, ñã cố gắng cải tiến nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng nước, giảm xuống 1/3 m3nước/1kg thóc Ở Trung Quốc các nhà chọn giống ñang thử nghiệm mô hình cây lúa canh tác trên ñất thoáng khí với thuật ngữ “aerobic rice”, không phải như cây lúa ngập nước truyền thống

Bộ rễ lúa sẽ phát triển như cây trồng cạn với chế ñộ tiết kiệm nước tối ña Xét trên qui mô toàn cầu khi nhiệt ñộ trái ñất nóng lên sẽ có khả năng làm mất 1/3 nguồn nước ñang sử dụng của thế giới trong 20 năm tới do ñó từ năm 2000 trở ñi các dự án quốc tế về nông nghiệp thuộc hệ thống CGIAR ñã nhấn mạnh ñến giống chống chịu khô hạn, xem nội dung này như một ưu tiên ñặc biệt (Bùi Chí Cửu và cộng sự, 2003)[1]

Trên tạp chí “Rice Today” viện nghiên cứu lúa quốc tế (International Rice Research Institute- IRRI) cho biết họ ñã lai tạo ra thế hệ giống lúa ñầu tiên, có thể sinh trưởng ở các vùng ñất khô như các giống ngô thay vì canh tác ngập nước như phương pháp truyền thống ðây là kết quả lai tạo từ giống lúa cao sản mới với giống lúa truyền thống có khả năng chịu hạn, năng suất thấp Một số dòng lúa mới này hiện ñang ñược trồng thử nghiệm tại những khu vực thường

bị hạn hán ở miền Nam Châu Á (Far Eastern Economic Review, 2001)[27]

Nối tiếp các bước khám phá ra bộ gen của lúa, các nhà khoa học của IRRI ñã tạo ra hơn 4000 giống lúa mới Các nghiên cứu của IRRI cho thấy nhiều giống lúa mới không chỉ cho năng suất cao trong các ñiều kiện tốt mà còn có thể cho 2- 3 tấn/ha trong ñiều kiện khô hạn Trong khi ñó các giống phổ thông khác chỉ cho năng suất 1 tấn/ha Các giống lúa truyền thống ñòi hỏi rất nhiều nước trong suốt thời gian sinh trưởng và phát triển Nếu gặp quá

trình khô hạn cây lúa sẽ giảm sản xuất Gibbellin, một hoóc môn kắch thắch ra hoa và sẽ làm giảm năng suất lúa Do ựó nhằm giúp cây lúa chống chịu ựược với ựiều kiện hạn hán, các nhà khoa học ở IRRI ựã sử dụng phương pháp gọi

là Ộcô lập biến dạngỢ ựể loại bỏ các gen dẫn ựến giảm năng suất cây lúa (Rice Today, AFP)[43]

2.1.2 Vấn ựề khô hạn ựối với sản xuất lúa ở Việt Nam

Nước ta có ựịa hình ựa dạng, 4/5 lãnh thổ là ựồi núi, nằm trải từ vĩ tuyến 23022- 8030 Trong ựiều kiện ựịa hình và ựịa chất khác nhau như vậy nên thành phần thổ nhưỡng của các vùng ựất là khác nhau rõ rệt, các yếu tố

ựó chi phối mạnh mẽ tới mực nước ngầm và khả năng giữ nước của ựất Hơn nữa diễn biến khắ hậu rất phức tạp, lượng mưa phân bố không ựồng ựều giữa các vùng và các mùa trong năm nên hạn hán có thể xảy ra bất kì vùng nào, mùa nào Theo ước tắnh năng suất lúa bị thiệt hại do hạn là ựáng kể Diện tắch lúa hạn hàng năm lên tới 0,4 triệu ha (đinh Thị Phòng và cộng sự, 1996)[12]

Hạn hán luôn là mối nguy lớn, thường xuyên ựe dọa và gây hại nghiêm trọng cho ựời sống và sản xuất nông nghiệp ở nước ta Theo cục thủy lợi, từ năm 1960-2005 hạn hán nặng ựã làm ảnh hưởng lớn ựến vụ ựông xuân các năm: 1959, 1961, 1963, 1964, 1983, 1987, 1988, 1990, 1992, 1993 Tuy nhiên năm ựược ựánh giá là một trong những năm hạn nhất là năm 1998 làm thiệt hại trên 5.000 tỷ ựồng Nguyên nhân chủ yếu do mùa mưa kết thúc sớm hơn mọi năm khoảng một tháng nên lượng mưa chỉ ựạt 50-70% với trung bình nhiều năm Cùng với sự thiếu hụt nước mưa, nhiệt ựộ các tháng ựầu năm cũng cao hơn nhiệt ựộ trung bình nhiều năm từ 1-30C Tình trạng này ựã khiến 898.962 ha lúa (chiếm khoảng 12% diện tắch cả nước) bị hạn, trong ựó có 122.081 ha bị mất trắng (Vũ Thị Bắch Hạnh, 2004)[6]

để khắc phục ựiều kiện hạn hán với sản xuất lúa, chúng ta cần áp dụng các biện pháp kỹ thật canh tác phù hợp, trong ựó việc sử dụng giống chống chịu là một biện pháp tắch cực, lâu dài và hiệu quả (đào Xuân học, 2002)[10]

Bảng 2.2 Diện tích lúa gạo dễ bị hạn hán tại Châu Á (Triệu ha)

Diện tích lúa Diện tích lúa dễ bị hạn hán Quốc gia

Các vùng ñất cao

Các vùng ñất thấp

Các vùng ñất cao

Các vùng ñất thấp

Ngu ồn: Theo IRRI (1997)

Chương trình lai tạo và chọn lọc giống lúa chịu hạn của Viện Cây lương thực - Cây thực phẩm ñã thực hiện trong những năm cuối thập kỉ 70 Trong suốt thời gian qua, công tác lai tạo chọn lọc giống lúa chịu hạn ngày càng phát triển mạnh cả về số lượng và chất lượng Kế thừa các con lai của

200 tổ hợp giai ñoạn trước và các con lai của 106 tổ hợp lai trong giai ñoạn 1991- 1994, trong 4 năm ñã chọn ñược từ F3- F17, trong ñó có 123 dòng từ

F10- F17 và 11 dòng có triển vọng Những năm gần ñây việc lai tạo chọn lọc các giống lúa chịu hạn tại viện Cây lương thực - Cây thực phẩm ñã ñạt ñược những kết quả ñáng khích lệ Một số giống ñã ñược công nhận là giống quốc

gia như: CH2, CH3 và CH133 Một số giống đang được khu vực hố và một

số dịng triển vọng đang được tiếp tục khảo nghiệm Trong thời gian 1986-

1990 viện Khoa học Kĩ thuật Nơng nghiệp Việt Nam đã đưa ra giống chịu hạn X11, cũng là giống được đánh giá tốt trong sản xuất (Vũ Tuyên Hồng và cộng sự, 1996)[9]

Các giống lúa chịu hạn như CH, X … đang được trồng ở các vùng bán sơn địa (Sơn Tây, Hà Bắc) và đang được ổn định để thay thế dần các giống địa phương năng suất thấp ðây là những giống được chọn tạo theo phương pháp truyền thống, địi hỏi thời gian dài, chi phí lớn, kết quả hạn chế (ðinh Thị Phịng

và cộng sự, 1996)[12]

Ở vụ chiêm Xuân và vụ Mùa 2006, Nguyễn Thị Lan cùng các cộng sự

đã khảo nghiệm và nhân thành cơng nhiều giống lúa chịu hạn, phù hợp đồng đất ở miền núi Cụ thể giống CH207, CH208, LC931, N203, N97, DR2, DR3, KD18 ðây là các giống cĩ khả năng chịu hạn tốt, năng suất cao, bước đầu được gieo cấy đại trà ở các vùng cao Các giống lúa này cĩ ưu điểm dễ thâm canh, cĩ thể sinh trưởng và phát triển trên những vùng khơ hạn về, phù hợp với ruộng bậc thang Trong đĩ CH208 thuộc nhĩm trung ngày cĩ khả năng chịu hạn, trong điều kiện hạn nặng năng suất vẫn đạt 30- 35 tạ/ha Bên cạnh đĩ việc nhập nội các tập đồn lúa chịu hạn từ IRRI để đưa vào sản xuất là một việc hết sức cần thiết Qua đánh giá ban đầu các nhà chọn giống Việt Nam đã chọn được một

số dịng cĩ tiềm năng năng suất cao, cĩ thể tiếp tục khảo sát để chọn giống cho sản xuất ðồng thời đây cũng là nguồn gen để chọn giống sau này (Nguyễn Thị Nương và cộng sự, 1996)[11]

Tĩm lại, lúa chịu hạn là bộ phận cấu thành trong năng suất lúa Trong nhiều năm qua, nhiều nhà khoa học trên nhiều quốc gia đã quan tâm nghiên cứu trên các lĩnh vực như phân bố, nguồn gốc, đặc điểm sinh lý, sinh hĩa, của lúa chịu hạn… ðặc biệt cơng tác giống đã được nghiên cứu đáng kể, đã tạo

ñược nhiều giống có năng suất cao ñưa ra sản xuất Nước ta tuy diện tích lúa chịu hạn chỉ bằng 2,4% diện tích lúa chịu hạn trên thế giới, nhưng nó lại nằm trên những vùng hết sức khó khăn về ñường xá giao thông, ñịa hình, ñiều kiện canh tác…trong vùng ñồng bào dân tộc ít người ñời sống còn rất khó khăn, trình ñộ hiểu biết khoa học kỹ thuật còn thấp Vì vậy nó ñã và ñang ñược các nhà khoa học trong nước quan tâm nghiên cứu

2.2 Tính trạng liên quan ñến tính chống chịu hạn của cây lúa

2.2.1 Tính trạng trực tiếp (Năng suất )

Chọn lọc trực tiếp qua tính trạng năng suất trong ñiều kiện bình thường

và hạn là chiến lược chọn lọc thường ñược sử dụng nhất ñể cải thiện năng suất lúa trong ñiều kiện thiếu nước Phương pháp này gần ñây mới ñược sử dụng rộng rãi khi mà tính chịu hạn ñược xem như một ñặc tính quan trọng ñể cải thiện ñối với lúa (Fukai et al., 1995)[29]

khi xảy ra hạn nghiêm trọng, năng suất của tất cả các giống lúa ñều thấp cho dù có ñầy ñủ dinh dưỡng và phòng trừ cỏ dại hiệu quả Do vậy, năng suất hạt thuần chỉ phản ánh mức ñộ tránh hạn hơn là tính chịu hạn, ñặc biệt nếu lúa ñược thu hoạch trước khi thời kì hạn kết thúc Nhưng nếu hạn kết thúc trước thu hoạch thì năng suất hạt lại phụ thuộc nhiều hơn vào khả năng phục hồi của các giống lúa (Pantuwan et al., 2002)[40]

Chọn lọc trực tiếp năng suất trong ñiều kiện hạn nhân tạo kết hợp với chọn lọc năng suất tiềm năng cùng một lúc sẽ là phương pháp hiệu quả ñể phát triển các giống chịu hạn

2.2.2 Tính trạng gián tiếp

- Tỷ lệ ñậu hạt:

Khi hạn xảy ra gần thời ñiểm ra hoa, giai ñoạn sinh trưởng mẫn cảm nhất, ảnh hưởng ñến yếu tố hình thành năng suất chủ yếu là phần trăm ñậu hạt Tương quan di truyền giữa năng suất dưới ñiều kiện hạn và tính trạng này

là rất cao Hệ số di truyền ñậu hạt là nhỏ hơn hệ số di truyền năng suất hạt Tình trạng kết hạt do ảnh hưởng của hạn tại thời ñiểm ra hoa là khá ñặc thù,

và nó cho thấy phản ứng của kiểu gen với ñiều kiện bất thuận hơn là tính trạng năng suất vì năng suất là do tổ hợp của nhiều tính trạng và ảnh hưởng của cả quá trình sinh trưởng phát triển chứ không chỉ là hạn tại thời ñiểm ra hoa Tuy nhiên cũng có ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác ñến tỷ lệ ñậu hạt như sâu bệnh (sâu ñục thân) tương tác với hạn Tỉ lệ hạt chắc cũng phản ánh khả năng chống hạn của các giống lúa trong giai ñoạn sinh trưởng sinh thực Nếu tỉ lệ hạt chắc cao tức là tỉ lệ hữu thụ cao cho thấy khả năng chịu hạn tốt (Vũ Tuyên Hoàng và cộng sự, 1995)[8]

- Sức nảy mầm:

Trong giai ñoạn nảy mầm, hạt của các giống lúa cạn có xu hướng hút nước nhanh hơn các giống lúa nước Các giống lúa cạn vùng nhiệt ñới nảy mầm rất nhanh sau khi hạt ñược gieo vào ñất và sức nảy mầm của hạt giống cũng khỏe nên giúp chúng có thể cạnh tranh tốt hơn với cỏ dại và tránh ñược ñiều kiện hạn (Chang TT et al., 1965)[20]

- Chiều cao cây:

Tính trạng chiều cao cây tương quan nghịch với ñiểm chống chịu hạn Chiều cao cây tăng thì ñiểm chịu hạn thấp Có thể những kiểu hình cao cây của dòng lúa cạn trong ñiều kiện gieo cạn và không có tưới biểu hiện cho khả năng tăng cường tích luỹ chất khô của chúng khi xảy ra thiếu hụt nước Tuy nhiên chiều cao tăng làm giảm khả năng chống ñổ của các dòng lúa (Vũ Thị Bích Hạnh, 2004)[6]

Một nghiên cứu về chiều cao cây của 252 giống lúa cạn trong mùa mưa cho thấy: chiều cao cây giao ñộng từ 80 cm ở các giống lúa cạn Nhật Bản ñến 175cm ở một vài giống lúa nương Thai Lan Các giống lúa cạn Châu Phi và Philipine nhìn chung cao trên 150 cm khi trồng trong diều kiện ruộng cạn IRRI (1975)[36]

- Khả năng ñẻ nhánh:

Các thí nghiệm tại IRRI về khả năng ñẻ nhánh vào giai ñoạn 60 ngày sau mọc, ñều cho thấy các giống lúa cạn ñẻ nhánh ít hơn so với các giống lúa nước Khả năng ñẻ nhánh ít và biến ñộng ở các giống lúa cạn làm hạn chế năng suất của chúng ngay trong ñiều kiện canh tác phù hợp (Chang TT et al., 1972)[21]

- ðặc ñiểm bộ lá:

Theo Bake (1989)[18], phần lớn các giống lúa cạn nhiệt ñới có bộ lá mầu xanh nhạt, thường ñi kèm với ñặc ñiểm lá dài và rủ xuống Các giống lúa cạn Châu Phi và Philipine có góc lá lớn, thường gấp ñôi góc lá của giống lúa bán lùn Tuy nhiên, một vài giống lúa ñịa phương, ví dụ giống Jappeni Tunkungo lại có bộ lá dài, ñứng và xanh thẫm Ngoài ra, Chang (1972)[21] nhận thấy các giống lúa cạn ñịa phương có diện tích lá lớn hơn các giống lúa bán lùn nhưng ñộng thái tăng trưởng và số lá của các giống lúa cạn lại kém hơn lúa nước

ðiểm ñộ tàn lá (khô hoặc cháy lá): Lá khi thiếu hụt nước ñến ñiểm mất sức trương, mô lá có thể chết do quá mất nước hoặc do nóng khi nhiệt ñộ lá tăng mất cân bằng với sự thoát hơi nước làm mát lá Ngay cả có grañien nước trong cây thì sự thiếu hụt nước những lá tầng thấp nhỏ hơn những lá tầng cao, những lá thấp có xu hướng tàn lá trước những lá trên cao hơn Sự tàn lá có thể xảy ra không ñồng nhất trong toàn bộ lá trừ trường hợp bất thuận gay gắt Biểu hiện ñiển hình là bắt ñầu khô từ ñầu lá nơi có sự thiếu hụt nước lớn hơn phần lá gần thân lúa ðộ khô lá có tương quan chặt với năng suất dưới ñiều

kiện bất thuận (Courtois et al., 2000)[24]

Nhiệt ñộ tán lá: Do vai trò chính của sự thoát hơi nước là làm mát lá, nhiệt ñộ tán lá và sự giảm của nhiệt ñộ tán liên quan ñến nhiệt ñộ không khí

xung quanh và chỉ ra sự thoát hơi nước làm mát lá như thế nào dưới môi truờng hạn gay gắt Mối quan hệ giữa nhiệt ñộ tán lá, nhiệt ñộ không khí và thoát hơi nước rất phức tạp nó phụ thuộc vào các ñiều kiện khí quyển (áp suất bốc hơi nước, nhiệt ñộ không khí, tốc ñộ gió), ñiều kiện ñất (ñộ ẩm ñất) và ñặc ñiểm cây trồng (kích thước tán, cấu trúc tán và ñiều chỉnh của lá khi thiếu hụt nước) Nhà tạo giống quan tâm tìm ra kiểu gen duy trì ñược nhiệt ñộ tán lá thấp hơn kiểu gen khác dưới cùng một ñiều kiện ñồng ruộng Mối quan hệ nhiệt ñộ tán lá thấp ở lúa trong ñiều kiện hạn chỉ ra mối quan hệ khả năng hút nước tốt hơn hoặc cây có khả năng duy trì tình trạng nước tốt hơn Các nhà nghiên cứu tìm ra sự tương quan giữa nhiệt ñộ tán lá thấp với năng suất cuối cùng dưới ñiều kiện hạn khi nhiệt ñộ tán lá ñược ño tại thời ñiểm gần ra hoa Nhiệt ñộ tán lá bị ảnh hưởng bởi số lượng lá bị tàn và chết trong tán và nhiều nghiên cứu cho thấy rằng nhiệt ñộ tán lá tương quan chặt với ñiểm lá bị chết Nhiệt ñộ tán lá xác ñịnh dưới ñiều kiện ñủ nước giữa các kiểu gen khác nhau là rất khác nhau do biến ñộng cấu trúc tán lá của các kiểu gen (Garrity et al.,

1995)[32]

ðiểm cuốn lá: ñiểm cuốn lá rất có lợi khi theo dõi khi bắt ñầu hạn Cuốn lá xảy ra khi mất sức trương tế bào và lá héo quan sát thấy rất rõ triệu chứng này khi cây thiếu hụt nước Nhìn chung, những giống không biểu hiện cuốn lá cho biết tình trạng nước trong cây của giống ñó tốt hơn, có thể do ñộ sâu của rễ tốt cho phép nó tiếp tục hút nước hiệu quả ñể ñiều chỉnh áp xuất thẩm thấu duy trì sức trương của tế bào Diện tích lá nhỏ sử dụng nước chậm hơn, do cuốn lá có thể phản ánh nhiều cơ chế khác, nó không tương quan chung với năng suất dưới ñiều kiện hạn, nhưng có thể sử dụng ñể ñánh giá so với ñối chứng ñể biết khi nào cây thiếu hụt nước (Courtois et al., 2000)[24]

- ðặc ñiểm bộ rễ :

Hasegawa (1963) làm thí nghiệm về bộ rễ lúa cạn Nhật Bản thấy rằng:

hai giống lúa cạn có bộ rễ ăn sâu hơn 20 cm trong khi chỉ có một và rễ của hai giống lúa nước tham gia thí nghiệm ñạt ñến ñộ sâu này IRRI (1975)[36]

Theo Chang et al (1972)[21], sự tổ hợp của hai hoặc nhiều hơn các ñặc trưng của bộ rễ dưới ñây ñã hình thành nên các giống lúa cạn chịu hạn tốt như: Tỷ lệ các rễ to cao, bộ rễ dài và to, Hệ thống rễ dày ñặc và hệ thống rễ phụ , rễ nhánh phát triển ñồng ñều xung quanh các rễ chính

IRRI (1975)[36], ñã so sánh bộ rễ của 25 giống lúa với bộ rễ của ngô

và lúa miến, là hai loại cây trồng có khả năng chịu hạn khá hơn lúa Tỷ lệ rễ/thân lá của ngô (146mg/g) và lúa miến (209mg/g) cao hơn nhiều so với các giống lúa Tuy nhiên, giống lúa khác nhau thì tỷ lệ này cũng khác nhau Chẳng hạn, giống lúa mẫn cảm với hạn IR20 có tỷ lệ rễ/thân lá thấp nhất (49mg/g) trong khi phần lớn các giống lúa chịu hạn (OS4, E425, Palawa, Dular, M1-48 …) có tỷ lệ này gần tương ñương với ngô (101-120mg/g) Tỷ lệ rễ/thân lá của các giống lúa cạn cao hơn lúa nước và ñáng tin cậy ở cả hai ñiều kiện ñủ nước và hạn

Các ñặc ñiểm của bộ rễ liên quan ñến khả năng chịu hạn ở các giống lúa cạn và lúa nương dãy là kích thước bộ rễ lớn, số bó mạch trong rễ nhiều

ðộ dày ñặc của rễ cũng tương quan cao với tính chống chịu hạn Mật ñộ rễ và

số mạch dẫn trực tiếp ñiều chỉnh tính chống chịu hạn của cây lúa (Fukai et al., 1995)[29]

Các giống chịu hạn có bộ rễ dài, ñường kính rễ lớn, khả năng ñâm xuyên cao, số bó mạch nhiều, mật ñộ rễ dày ðây là những ñặc ñiểm giúp rễ thâm nhập tốt hơn vào lớp ñất sâu hơn, khai thác ñược thể tích lớn hơn, từ ñó làm cơ sở cho tính chống chịu hạn của cây lúa (Partuwan et all., 2002)[40]

- Thời gian trỗ và chín

Lúa rất mẫn cảm với thiếu hụt nước tại thời ñiểm trước trỗ khoảng 12 ngày ñến sau khi trỗ 7 ngày Nếu kiểu thiếu hụt nước ở ñịa phương có thể dự

đốn trước được thì lựa chọn giống và thời vụ tránh hạn là phương án hiệu quả nhất để cải thiện chống chịu hạn Hạn chế của cách tiếp cận này những giống rất ngắn ngày cĩ thể bất lợi về năng suất ở những mùa vụ và năm điều kiện thuận lợi mà chỉ thực sự cĩ ưu thế khi bất thuận nước dự đốn được Lúa chịu hạn thiếu hụt nước vào thời kỳ trước ra hoa thường xảy ra trì hỗn trỗ bơng, các dịng trì hỗn dài hơn sẽ cĩ xu hướng tạo ra số hạt nhỏ hơn, ngay

cả sau đĩ khơng thiếu hụt nước ðộ dài trì hỗn liên quan đến các mức độ thiếu hụt nước nhưng cũng liên quan đến biến dị di truyền, nguyên nhân trì hồn trỗ chưa cĩ những hiểu biết đầy đủ Lúa cạn thường trỗ muộn 1-15 ngày trong điều kiện ruộng cạn IRRI (1975)[36]

- Cấu tạo giải phẫu và hoạt động sinh lý:

Số lượng tầng cutin: Số lượng tầng cutin tăng lên trong điều kiện stress

về nước và cĩ chức năng như hàng rào bảo vệ nhằm hạn chế sự mất nước qua

lỗ khí khổng của lá (Akahico Kamoshita, 2008)[15]

Kiểm sốt khí khổng và hiệu suất sử dụng nước: Một cơ chế rất quan trọng làm giảm ảnh hưởng của hạn đĩ là cơ chế đĩng khí khổng ở thời kỳ đầu

bị hạn Khí khổng đĩng sẽ làm giảm sự mất nước, nhưng cũng sẽ làm giảm sự trao đổi khí giữa cây và mơi trường xung quanh CO2 hấp thụ từ khơng khí giảm sẽ làm giảm quang hợp Cơ chế này sẽ rất hiệu quả cho cây sống sĩt trong điều kiện hạn, nhưng lại làm giảm năng suất Sự đĩng khí khổng sớm sẽ giúp cây chịu hạn rất hiệu quả trong một số trường hợp nhưng sẽ khơng hiệu quả nếu bị cây bị hạn ngắn, thường xuyên và tương đối nhẹ Sự điều tiết độ dẫn của khí khổng rất phức tạp và ít được biết tới, nhưng quá trình này chủ yếu được cho rằng do sự phản ứng với thiếu nước, trạng thái ít nước ở rễ sẽ được dẫn truyền đến lá qua tín hiệu abscisisc axit (ABA) Sự đa dạng về gen

cĩ ý nghĩa đối với độ nhạy cảm của khí khổng đối với trạng thái nước của lá

đã được cơng bố ở lúa (Chaves et al., 2002)[22]

ðiều chỉnh áp xuất thẩm thấu (OA): Các nhà sinh lý thực vật cho rằng,

áp suất thẩm thấu ñóng vai trò quan trọng, tạo nên khả năng chống chịu hạn của cây trồng Trong ñiều kiên khô hạn, cây trồng có áp suất thẩm thấu cao luôn duy trì ñược lượng nước trong tế bào ñồng thời duy trì ñược các quá trình hô hấp và quang hợp (Babu, 2003)[17]

Thế nước trong lá (LWP): Trong số các kiểu gien có thời gian trỗ hoa

tương ñương, sự duy trì LWP cao thường liên quan ñến năng suất cao hơn trong ñiều liện khô hạn cuối vụ Sự duy trì LWP cao dưới ñiều kiện khô hạn dựa trên sự thích nghi lâu dài liên quan ñến khả năng trỗ và trỗ thoát của bông (Akihico Kamoshita, 2008)[15]

Hình thành và tích lũy proline: Nhiều tác giả ñã nghiên cứu và chứng minh vai trò của proline trong việc cân bằng nước và giữ nước trong các mô

tế bào Có thể nói rằng proline như là một yêu tố chống lại sự mất nước ở cây trồng trong giai ñoạn thiếu nước, biểu hiện: Khi bộ lá bị stress nước thì khối

mô tế bào có sự thâm nhập của proline ñiều khiển giữ lại hàm lượng nước cao hơn và lá lúa ñược cứng hơn Proline kích thích hoạt ñộng của phản ứng nitrats hóa, bảo vệ và kìm hãm hoạt ñộng của enzim trong suốt giai ñoạn hạn Không những vậy, proline tạo ñiều kiện thuận lợi cho quá trình trao ñổi chất ở giới hạn mất nước nhất ñịnh (Chang T T et al., 1972)[21]

Sự tích trữ prolyamin: Prolyamin ñược sinh ra trong quá trình trao ñổi chất giúp tế bào thực vật tăng cường sự bảo trì trao ñổi chất bình thường dưới

sự căng thẳng về thiếu hụt nước (Akihico Kamoshita, 2008)[15]

Hiệu quả sử dụng nước (WUE): ñược xác ñịnh bởi các bon ñược ñồng hóa do quang hợp trên một ñơn vị thoát hơi nước, một số cây trồng biến dị kiểu gen có ý nghĩa trong sử dụng nước có hiệu quả và hướng tới sử dụng biến dị này trong chương trình tạo giống (Fishcher et al., 2003)[28]

2.3 Di truyền các tắnh trạng liên quan tới khả năng chống chịu hạn của cây lúa

Nhiều nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật bản ựồ gen, nhiều nhà khoa học

ựã xác ựịnh vị trắ và vai trò của một số vùng gen liên quan ựến khả năng chống chịu hạn Các ựặc trưng như bộ rễ khỏe, ăn sâu, khả năng ựiều chỉnh áp suất thẩm thấu, khả năng duy trì thế nước ở lá trong các ựiều kiện khô hạn Ầ ựều quyết ựịnh quan trọng ựến khả năng chống chịu hạn của cây trồng (Bùi Chắ Bửu và cộng sự, 2003) [1]

để ựánh giá và chọn giống chịu hạn, Có thể áp dụng kỹ thuật nuôi cấy

mô, dùng các biến thể soma vô tắnh ựể chọn lọc theo hướng chống chịu hạn (Arraudeau, 1989) [16]

đáp ứng lại hiện tượng stress do khô hạn, cây trồng có một cơ chế rất tiến bộ từ việc nhận tắn hiệu ựến truyền nó ựi vào hệ thống tinh vi của tế bào, kắch thắch hoạt ựộng của gen mục tiêu Chống chịu khô hạn là tắnh trạng cực

kỳ phức tạp, bị ảnh hưởng bởi sự thể hiện ựồng thời cả một hệ thống gen mục tiêu và bị ảnh hưởng bởi các yếu tố về mội trường (Thomashow, 1999) [42] điều này làm cho những tiến bộ nhất ựịnh về cải biên di truyền tắnh chống chịu khô hạn xảy ra rất chậm chạp Sự phát triển nhanh chóng của ngành genome học chức năng và công nghệ sinh học trong thời gian gần ựây ựã cung cấp cho các nhà khoa học cơ hội mới ựể cải tiến tắnh trạng chống chịu khô hạn Chiến lược có hiệu quả ựã ựược ghi nhận là làm gia tăng lượng ựường dễ hòa tan, các hợp chất cần thiết thông qua tiếp cận với kỹ thuật chuyển nạp gen Những hợp chất ựó là: proline, trehalose, betaine và mannitol, ựóng vai trò như những thể bảo vệ thẩm thấu; trong vài trường hợp, chúng ổn ựịnh ựược các phân tử chức năng dưới ựiều kiện bị stress (Garg et al., 2002)[31]

Protein LEA (Late Embryogenesis Ebundant) cũng ựược chú ý trong ựiều kiện bị stress do thiếu nước (Goyal et al., 2005)[33] Protein LEA ựược phân

chia thành 5 nhóm chính trên cơ sở chuỗi trình tự amino acid của nó và chúng ñược xét nghiệm lại thông qua công cụ tin sinh học (Wise et al., 2003)[46] Những protein như vậy ñã ñóng góp phần nào vào sự tiến hóa của nhóm protein

có tên gọi là “hydrophilins” khi chúng ñáp ứng với ñiều kiện thẩm thấu cực trọng (Garay-Arroyo et al., 2000)[30] Vai trò chính của protein LEA là hoạt hóa

những amino acid ưa nước và ñã nạp năng lượng Sự thể hiện của các gen LEA

thường xảy ra dưới dạng abscisic acid ñộc lập Nó không những chỉ ñược phát hiện trong hạt mà còn trong các mô tăng trưởng khi cây bị stress do thiếu nước,

do mặn, và do lạnh Sự thể hiện của protein LEA và ñặc ñiểm cấu trúc ñại phân

tử của nó cho thấy vai trò bảo vệ cây chốngchịu sự kiện mất nước (Grelet et al., 2005)[34] Mặc dù chúng ta có nhiều số liệu về cấu trúc và sự thể hiện của

protein này, nhưng rất ít công trình ñề cập ñến thao tác của các gen LEA nhằm

cải tiến tính chống chịu khô hạn trong ñiều kiện ñồng ruộng (Xiao et al.,

2007)[47] Thí dụ, gen HVA1 mã hóa nhóm protein 3 LAE của cây lúa mạch (Hordeum vulgare L.) Người ta ñã chuyển nạp gen này thành công vào cây lúa

ñể tăng cường tính chống chịu khô hạn và chống chịu mặn, chỉ trong ñiều kiện ở

nhà lưới Một clone cDNA có ñộ dài phân tử ñầy ñủ chứa gen LEA nhạy cảm với stress do mặn và gen OsLEA3-1 ñã thể hiện tính chống chịu khô hạn trong ñiều kiện ñồng ruộng, nhờ promoter HVA1-like và promoter kiến trúc CaMV35S (Xu

et al., 1996)[48] ðây có thể nói là sự kiện nổi bật trong thời gian gần ñây, nhờ kết quả của thí nghiệm ñồng ruộng mang lại

Theo các nhà khoa học IRRI (1997)[37], hầu hết các nghiên cứu về marker phân tử ñều quan tâm ñến những thành phần rất ñặc biệt trong sự kiện chống chịu khô hạn, ñó là:

- Khả năng của rễ cây phát triển sâu xuống tầng ñất bên dưới

- Tính trạng phun râu và tung phấn với thời gian cách quãng ñược xác ñịnh (ASI)

- Sự điều tiết áp suất thẩm thấu (OA)

- Hiện tượng biến dưỡng ABA (abscisic acid)

- Hiện tượng nơng học WUE (water use efficiency)

Mục tiêu cơ bản của bản đồ QTL là tìm hiểu cơ sở di truyền của các tính trạng số lượng bằng cách xác định số lượng, các vị trí, những ảnh hưởng của gen, và hoạt động của các luci bao gồm tương tác gen (epistasis) và tương tác QTL x E (mơi trường) Một mục tiêu khác của QTL là xác định những Marker mang tính chuẩn đốn với những kiểu hình đặc thù nào đĩ, sao cho việc áp dụng MAS trở nên cĩ hiệu quả, phục vụ yêu cầu chọn dịng chống chịu khơ hạn Mục tiêu lâu dài của thí nghiệm về bản QTL là “cloning” các gen điều khiển tính trạng số lượng vơ cùng phức tạp, thơng qua tiếp cận kĩ thuật “map-based cloning” Số QTL được tìm thấy đối với tính trạng chống chịu khơ hạn thường thay đổi từ 1 đến 4 đối với một tính trạng thuộc thành phần trong sự kiện chống chịu hạn, và những QTL này thường trải rộng trên tồn bộ genome với nhiều nhĩm liên kết gen Thí dụ, tính trạng WUE (hiệu qủa sử dụng nước) được tìm thấy với rất ít QTL, từ 4 đến 5 trong genome cây đậu nành (Xiao et al., 2007)[47]

Trong một vài trường hợp, cĩ những QTL định vị trên cùng một nhĩm gen liên kết, điều khiển nhiều tính trạng quan trọng như khả năng điều tiết áp suất thẩm thấu (OA), Khả năng chống chịu sự thủy phân, chúng liên kết với tính trạng hình thái học của rễ lúa Biến thiên kiểu hình đối với từng tính trạng xét trên mỗi vị trí QTL xoay quanh giá trị 10% Trong trường hợp ngoại lệ, QTL đối với tính trạng chiều dài rễ ở giai đoạn 28 ngày tuổi biến thiên 30% (Lilley et al., 1996)[39]

Mối quan hệ giữa năng suất và QTL thường cho kết quả âm tính trong vài trường hợp, nhưng đối với tính trạng ASI, kết quả chống chịu hạn khơng đối kháng với năng suất Những QTL đối với tính trạng ASI cĩ tính ổn định

nhiều năm, trong ñiều kiện mức ñộ stress khác nhau (Bùi Chí Bửu và cộng sự, 2003)[1]

Hệ thống rễ phát triển tốt là một tính trạng vô cùng quan trọng giúp cây trồng chống chịu khô hạn Người ta ñã sử dụng quần thể ñơn bội kép (DH) của cặp lai IR64 x Azucena tại Viện Lúa Quốc Tế (IRRI) Sau ñó ñã phát triển quần thể gần như ñẳng gen (NIL) của IR64 ñược du nhập với những QTL chủ lực Các tác giả ñã ghi nhận bốn ñoạn trên nhiễm sắc thể số 1, 2, 7,

và 9 là nơi ñịnh vị các QTL chủ lực trong phân tích chọn lọc từng QTL mục tiêu (Shen et al., 1999)[41]

Người ta thực hiện nhiều cặp lai giữa các cây BC3F2 mang những ñoạn mục tiêu của vật liệu cho gen ñiều khiển rễ lúa phát triển tốt, ñể loại trừ ảnh hưởng di truyền theo kiểu “genetic drag” và ảnh hưởng các QTL mục tiêu khác nhau chồng lấp theo hình tháp (Shen et al., 1999) [41]

Tại ðại học Texas Tech, Zhang et al (1999)[50] ñã thực hiện bản ñồ di truyền QTL ñối với 2 tính trạng quan trọng liên quan ñến sự kiện chống chịu khô hạn, ñó là: khả năng ñiều tiết áp suất thẩm thấu (OA), và những tính trạng hình thái của rễ lúa Hện tượng diều tiết áp suất thẩm thấu (OA) là một hợp phầm quan trọng trong sự kiện chống chịu khô hạn Khả năng OA của cây giúp nó tích lũy chất hòa tan một cách chủ ñộng trong tế bào, khi cây bị khô hạn Tính trạng OA kết hợp với tính trạng năng suất ổn ñịnh trong ñiều kiện hạn ñã ñược quan sát ở lúa mì và cao lương, nhưng hiện tượng này không ñược ghi nhận ở cây lúa

Purwantomo ñã khai thác vai trò của các gen có tính chất “homeobox”

ñể phát triển giống lúa chống chịu khô hạn Trong khi ñó, nhóm nghiên cứu của CIRAD (Pháp) tập trung nghiên cứu ñặc tính của rễ lúa thích nghi với sự phát triển Sự phát triển hệ thống rễ lúa tương thích với stress ñã ñược nghiên

cứu và so sánh với cây Arabidopsis thaliana Một array biểu thị clone có qui

mô 22 K ñối với áp suất thẩm thấu và stress do mặn (SSH), một receptor ñặc biệt và một oligo ñóng vai trò chuyển mã ñã ñược xác ñịnh Họ phát hiện ra gen mục tiêu có liên quan ñến rễ lúa trong ñiều kiện bị stress [1]

Bằng việc sử dụng marker trợ giúp chọn lọc (MAS), các vùng gen liên quan ñến tính trạng này ñược ñịnh vị trên nhiễm sắc thể 1, 2, 3, 4, 5, 9 và 11 của cây lúa Một vùng gen trên nhiễm sắc thể số 4 ñược xác ñịnh là chứa locus tính trạng số lượng chính quyết ñịnh chiều cao cây, năng suất hạt, số hạt trên bông trong ñiều kiện thiếu nước (Wing, 2003)[45]

Bên cạnh ñó, bằng việc so sánh sự trùng khớp ngẫu nhiên của locus tính trạng số lượng với một số tính trạng ñặc biệt khác, người ta ñã phân tích

kỹ mối quan hệ tự nhiên giữa tính trạng bộ rễ và khả năng ñiều chỉnh tính thấm với tính trạng năng suất trong ñiều kiện hạn Nghiên cứu này chứng minh vùng gen có kí hiệu RG939-RG476-RG214 trên nhiễm sắc thể số 4 quyết ñịnh quan hệ của bộ rễ với tính trạng chịu hạn (Babu et al., 2003)[17]

Yinong Yang (2003)[49] công bố gen MAPK5 có vai trò tăng cường sức chống chịu của cây lúa với các khủng hoảng môi trường trong ñó có hạn

Theo Ray Wu (2003), hợp chất có khả năng cải tiến tính chống chịu hạn, mặn và nhiệt ñộ thấp của lúa là một loại ñường ñơn, gọi là trehalose Trehalose có thể hoạt ñộng như nước thay thế trên bề mặt của protein ở lớp màng tế bào khi xảy ra thiếu hụt nước nghiêm trọng, ngăn chặn sự kết tinh hay biến chất các protein, giữ cho hoạt ñộng sinh lý, sinh hóa diễn ra bình thường Các gen mã hóa enzyme tổng hợp trehalose là trehalose-6-phosphate synthase (TPS) và trehalose-6-phosphate phosphatase (TPP) (Bùi Chí Bửu và cộng sự, 2003) [1]

Giáo Sư Ray Wu, ðH Cornell, Mỹ, ñã phát triển 3 dòng lúa chuyển gen: (1) gen tổng hợp proline p5cs, (2) gen choline oxidase COX, (3) dung hợp cả hai gen TPS và TPP trong tổng hợp trehalose Gorantla ñã nghiên cứu

phổ thể hiện các gen ñiều khiển tính chống chịu khô hạn với nhiều gen mục tiêu ñã ñược phát hiện Toojinda thực hiện bản ñồ QTL ñiều khiển tính trạng chống chịu khô hạn tại Thái Lan, với các tính trạng mục tiêu: năng suất hạt, sinh khối, chỉ số thu hoạch HI, số hạt chắc và lép, số hạt / bông, tỉ lệ bất thụ, trọng lượng 1000 hạt, số bông, số chối, chiều cao, số ngày từ gieo ñến trỗ,v.v QTL ñịnh vị trên các nhiễm sắc thể 1, 2, 3, 4, 7, 8, 9 ñã ñược phân tích, trên cơ sở quần thể DH của tổ hợp lai IR62266 / CT9993 tại 3 ñịa ñiểm

khác nhau trong 3 năm liên tục ðặc biệt chú ý nhiễm sắc thể số 3 và số 5, nó

tập hợp nhiều QTL có liên quan ñến tính chống chịu khô hạn (Bùi Chí Bửu và cộng sự, 2005) [1]

Hiện tượng nông học WUE trong cây lúa ñã ñược Karaba và cộng sự

(2007) [38] nghiên cứu khá hệ thống với sự thể hiện của gen HRD chuyển nạp từ

Arabidopsis Cây lúa chống hạn tiêu thụ nước ít biểu thị sự kiện sinh khối rễ tăng

lên trong ñiều kiện có tưới trở lại Gen HDR với yếu tố chuyển mã AP2/ERF,

ñược phân lập trong dòng ñột biến của Arabidopsis (theo kiểu gắn thêm chức

năng) hrd-D, ñiều khiển tính trạng sức mạnh của rễ, sự phân nhánh, tế bào biểu

bì, ñộ dầy của lá với tỷ lệ lục lạp tăng cao trong tế bào mesophyll, làm thúc ñẩy hiện tượng ñồng hóa quang hợp và hiệu suất quang hợp

Các tác giả còn ghi nhận 21 QTL ñối với tính trạng khác trong ñiều kiện stress do khô hạn Mặc dù 2 QTL với tính trạng chiều cao ñịnh vị ở nhiễm sắc thể số 1 và số 3, khá phổ biến, nhưng không có một luci nào ñối với tính trạng hình thái học của rễ ñược ghi nhận phổ biến giữa hai giai ñoạn phát triển Sự không có mặt của những QTL phổ biến với tính trạng hình thái

rễ giữa hai giai ñoạn phát triển (65 ngày ñầu có nước, và từ 65 ñến 85 ngày khô hạn) cho thấy sự hiện diện của những cơ chế di truyền cùng tồn tại song song, cùng khởi ñộng ở các giai ñoạn tăng trưởng khác nhau, dưới ñiều kiện nước tưới khác nhau Thể tích rễ và tổng số rễ trên một cây giảm có ý nghĩa

về mặt thống kê dưới ñiều kiện hạn, trong khi ñó chiều dài rễ tối ña và chiều

cao cây khác biệt khơng cĩ ý nghĩa (Bùi Chí Bửu và cộng sự, 2005)[1]

ðặc biệt, Wang et al (2007)[44] đã so sánh sự thể hiện gen giữa giống lúa nước và giống lúa cạn trong điều kiện bị stress do khơ hạn, sử dụng phương tiện cDNA microarray Giống lúa cạn IRAT109, Haogelao, Han 297 và giống lúa nước Zhongzuo 93, Yuefu, Nipponbare đã được sử dụng Sau khi đọc chuỗi trình tự DNA, cĩ 64 unique ESTs thể hiện ở mức

độ cao ở giống lúa cạn và 79 ở giống lúa nước Tác giả dự đốn sự thể hiện của các gen mục tiêu ở mức độ cao trong lúa cạn cĩ thể cải tiến được khả năng chống chịu stress do khơ hạn trong lúa nước và những lồi cây trồng

cĩ liên quan gần về huyết thống

2.4 Thể hiện ưu thế lai của cây lúa trong điều kiện bất thuận về nước, nhiệt độ và ánh sáng

ƯTL là một thuật ngữ để chỉ tính vượt trội của con lai F1 so với bố

mẹ của chúng về các tính trạng hình thái, khả năng sinh trưởng, sức sống, sức sinh sản, năng suất, chất lượng hạt, đặc biệt là khả năng chống chịu và thích nghi

Lúa lai F1 thể hiện ưu thế lai cao khơng chỉ trong những vùng cĩ điều kiện khí hậu, đất đai thuận lợi, cĩ cơng trình thủy lợi tưới tiêu chủ động mà ngay cả trong điều liện bất thuận về các điều kiện sinh thái thì lúa lai vẫn cho năng suất cao hơn đáng kể (Ngơ Thế Dân, 1994)[4]

Do vậy lúa lai cĩ khả năng thích ứng rất rộng , cĩ thể trồng từ vùng núi phía bắc đến Tây nguyên, từ chân ruộng trũng (Phú lập – Phú Xuyên) đến chân vàn cao (Cao Xá – Phong Châu), từ vùng thâm canh cao (Hải Dương) đến vùng thâm canh dưới mức trung bình (Hồi An – Cao Bằng) ðối với vùng núi khĩ khăn về thủy lợi (Hà Giang, Lào Cai, Yên Bái, Lai Châu, Sơn La…) nhưng với điều kiện đầu tư như nhau thì lúa lai thường cho năng suất

gấp ñôi lúa thường (giống cũ) (Nguyễn Công Tạn và cộng sự, 2002)[13]

Rễ lúa lai phát triển sớm và mạnh, các rễ có ñường kính to hơn dòng

bố mẹ, sự phân nhánh nhiều hơn, rễ ăn sâu và rộng tạo ra một lớp rễ ñan dày ở tầng sát mặt ñất, lông hút của lớp rễ ñan dày và dài (0,1-0,25cm) hơn hẳn lúa thường (0,01-0,013), vì lượng nhiều nên diện tích tiếp xúc lớn, làm cho khả năng hấp thu tăng cao gấp 2-3 lần lúa thường Từ ñó, làm cơ sở cho sự biểu hiện ưu thế lai cao về khải năng chịu hạn của lúa lai F1 (Nguyễn Thị Trâm, 2000)[14]

Thí nghiệm với hai mức hạn khác nhau, ở thời kì ñẻ nhánh của một số THL giữa dòng bố lúa cạn và dòng mẹ bất dục ñực mẫn cảm với nhiệt ñộ (TGMS), ñã kết luận: ƯTL cao về hiệu suất sử dụng nước (WUE) trong ñiều kiện hạn và cường ñộ quang hợp ở thời kì phục hồi là cơ sở tạo nên ƯTL dương về năng suất hạt của con lai F1, mặc dù các THL không cho ƯTL về chỉ số SPAD, tỷ số Fv/Fm, tỷ lệ rễ/thân lá trong mọi ñiều kiện thí nghiệm (Dương Thị Thu Hằng và cộng sự, 2009)[5]

Ở thời kì lúa con gái, lúa lai có khả năng chịu ngập úng ví dụ như các

tổ hợp lai hệ Bắc ưu nước ngập 4-5 ngày, khi nước rút vẫn phục hồi nhanh và cho năng suất cao trong khi lúa thuần phải cấy lại Lúa lai có thể gieo trồng trên nhiều lọai ñất có lý tính và hóa tính khác nhau, ñặc biệt lúa lai có khả năng chống chịu hạn tốt hơn lúa thường (Nguyễn Thị Trâm,2000)[14]

Lúa lai có khả năng thích ứng trong ñiều kiện nhiệt ñộ cao Cả hai bố

mẹ của tổ hợp lai ñều là loại hình Indica nhiệt ñới thì con lai có khả năng chịu nóng ẩm rất cao Trong thời kỳ lúa sinh trưởng gập nhiệt ñộ 28-32oC lúa lai vẫn sinh trưởng bình thường, còn khi trỗ bông nếu ñộ ẩm không khí ñạt trên 80% thì lúa lai vẫn kết hạt tốt, tỷ lệ chắc vẫn cao ngay cả khi nhiệt ñộ không khí 35oC (Nguyễn Văn Hoan, 1999)[7]

Ngược lại, lúa lai cũng chịu rét rất tốt, ở vụ xuân khi nhiệt ñộ không

khí ñạt 16-20oC, mạ lúa lai sinh trưởng bình thường trong khi mạ lúa thường

bị kìm hãm ñáng kể Ở các tổ hợp lai sử dụng dòng mẹ là TGMS thì khả năng chịu rét còn thể hiện ở giai ñoạn trỗ bông Trong ñiều kiện 24oC lúa lai kết hạt rất tốt, trong khi các giống lúa thuần có tỷ lệ lép lửng nhiều, hạt vào chắc kém, tỷ lệ gạo thấp (Nguyễn Văn Hoan, 1999)[7]

Lúa lai có khả năng thích ứng rộng với ñiều kiện ánh sáng bất thuận

Lá lúa lai dài và rộng hơn lá lúa thường Một số kết quả nghiên cứu cho rằng phiến lá lòng mo có thể hứng ánh sáng ở cả hai mặt, như vậy năng lượng mặt trời ñược hấp thu nhiều hơn Ba lá trên cùng ñứng, bản lá chứa nhiều diệp lục nên có mầu xanh ñậm hơn, do vậy hoạt ñộng quang hợp diễn ra mạnh hơn Trái lại hoạt ñộng hô hấp sáng của lúa lai thấp hơn lúa thường, hiệu suất quang hợp thuần cao, khả năng tích lũy chất khô cao hơn (Nguyễn Công Tạn, 2002) [7] Mặt khác năng suất hạt của con lai F1 và dòng bố có tương quan chặt với cường ñộ quang hợp ở thời gian ñẻ nhánh (r = 0,8) và giai ñoạn trỗ (r

= 0,5) (Phạm Văn Cường và cộng sự, 2005) [2]

Theo Phạm Văn Cường và cộng sự (2006)[3], trong ñiều kiện nhiệt ñộ cao, ánh sáng mạnh lúa lai F1 vẫn cho ƯTL cao về cường ñộ quang hợp do lúa lai có ƯTL về cường ñộ thoát hơi nước và ñộ nhạy khí khổng

3 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU

3.1 Vật liệu nghiên cứu

- Dòng mẹ: 103S Ờ dòng bất dục di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt ựộ

- Dòng bố: 10 dòng lúa cạn (Bảng 3.1)

- 4 tổ hợp lai: 103S/TN02, 103S/TN12, 103S/TN13, 103S/TN15

Bảng 3.1 Nguồn gốc của các dòng lúa thắ nghiệm

3.2 Nội dung nghiên cứu

- khảo sát, ựánh giá các dòng bố lúa cạn

- đánh giá ưu thế lai về các ựặc tắnh sinh lý và ựặc ựiểm nông học liên quan tới khả năng chịu hạn của lúa lai F1

3.3 Phương pháp nghiên cứu

3.3.1 địa ựiểm, thời gian nghiên cứu

- địa ựiểm: Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội

- Thời gian: Tháng 6, năm 2009 Ờ tháng 6, năm 2010

3.3.2 Bố trắ thắ nghiệm

* Thắ nghiệm 1: Khảo sát, ựánh giá các dòng bố lúa cạn (Vụ mùa 2009)

Thắ nghiệm ựược thiết kế theo khối ngẫu nhiên 3 lần nhắc lại Mỗi ô thắ nghiệm có diện tắch 4m2

* Thắ nghiệm 2: đánh giá ưu thế lai về một số ựặc ựiểm nông học và năng suất của của lúa lai F1 trong ựiều kiện hạn ở thời kì phân hóa hoa

- Thắ nghiệm 2 ựược lập lại 2 lần ở hai thời vụ khác nhau, thực hiện với

4 tổ hợp lai là 103S/TN02, 103S/TN12, 103S/TN13, 103S/TN15 và dòng bố

mẹ tương ứng

+ Thời vụ 1: Gieo hạt ngày 29/01/10

+ Thời vụ 2: Gieo hạt ngày 01/04/10

Thắ nghiệm ựược bố trắ theo khối ngẫu nghiên với 4 lần nhắc lại

Hạt lai F1 và bố mẹ của chúng ựược ngâm, ủ ở 300C trong 3 ngày, sau

ựó ựược gieo trong các khay gieo hạt có kắch thước: 60 x 35 x 8 cm Khi cây

mạ ựược 3 lá, ựem cấy trong các chậu Wager (0,05m2), một cây/một chậu

3.3.3 điều kiện thắ nghiệm

*Thắ nghiệm 1:

- Lượng bón: 100N + 75P2O5+ 75K2O

- Loại phân thương phẩm sử dụng: đạm Urê (46%N), Supe lân (18% P2O5), Kaliclorua (60%K2O)

- Bón Theo tỷ lệ ở bảng 3.2:

Bảng 3.2 Phương pháp bón phân thí nghiệm

Lượng bón

N (%) P2O5 (%) K2O (%)

* Thí nghiệm 2:

- ðất: ðất phù sa trong ñê ñược phơi khô, làm nhỏ, sàng sạch, trộn ñều, cân 5kg/chậu, sau ñó trộn ñều với phân bón lót rồi ngâm nước trước cấy 2 ngày

- Lượng phân bón và phương pháp cho 1 chậu (0.05m2) như bảng 3.3

Bảng 3.3: Lượng phân bón và phương pháp bón cho 1 chậu thí nghiêm:

Lượng bón

Urê(g) Super lân(g) KCl(g)

- Xử lý hạn: Xử lý hạn sau cấy 40 ngày, mỗi công thức xử lý hạn 12 chậu Hạn ñược xác ñịnh bằng Tension meter ðến khi mức hạn trong chậu ñạt – 60 Kpa thì tưới nước trở lại bình thường, 4 ngày sau khi tưới trở lại là thời kì phục hồi

3.3.4 Chỉ tiêu theo dõi

*Các chỉ tiêu theo dõi thí nghiệm 1:

+ Thời gian sinh trưởng (ngày)

+ Chiều cao cây cuối cùng (Cm)

+ số nhánh hữu hiệu

+ Ở thời kỳ chín, lấy ngẫu nhiên 5 cây/ô ñể tính năng suất và các yếu tố

cấu thành năng suất

*Các chỉ tiêu theo dõi thí nghiệm 2:

+) Các chỉ tiêu quang hợp:

Các chỉ tiêu quang hợp ñược ño tại giai ñoạn trước hạn, hạn và phục hồi Trên mỗi công thức lấy 4 chậu, mỗi chậu chọn 2 lá trên cùng ñã mở hoàn toàn (1 trên thân chính và 1 trên thân phụ) ñể ño quang hợp ở thời kỳ: trước

- Chỉ số ñộ dày lá (SLA): những lá ñược ño quang hợp sẽ ñược lấy mẫu

ñể ño diện tích lá bằng máy ño diện tích lá Area meter Ci 202 (Hoa Kỳ), sau

ñó ñem sấy ở 800C trong 48 giờ ñể tính SLA

Diện tích lá (cm2) SLA =

Khối lượng khô của lá (g)

Cường ñộ trao ñổi CO2 (CER)

Hiệu suất sử dụng nước (WUE) =

Tốc ñộ thoát hơi nước (Tr)

+ Chiều dài rễ và tỷ lệ khô rễ/thân lá

+ Thời kỳ trước rút hạn, cuối thời kỳ hạn nặng, thời kỳ phục hồi lấy mẫu cây ở từng chậu sấy ở nhiệt ñộ 800 C trong 48 giờ ñể cân chất khô riêng của

rễ, thân, lá và chất khô tích lũy toàn cây

+ Khối lượng chất khô tích lũy toàn cây ở thời kỳ thu hoạch ñược cân sau khi sấy ở 800C trong 48 giờ

+ Ưu thế lai ñược tính theo công thức:

+) Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất

Những cây xử lý hạn sau ñó phục hồi và những cây ñối chứng ñược theo dõi năng suất ở thời kỳ chín