Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học và tính kháng rầy của một số dòng lúa chất lượng cao tại gia lâm, hà nội

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM VŨ ĐỨC LÂM NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM NÔNG SINH HỌC VÀ TÍNH KHÁNG RẦY CỦA MỘT SỐ DÒNG LÚA CHẤT LƯỢNG CAO TẠI GIA LÂM, HÀ NỘI... TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên tác giả:

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

VŨ ĐỨC LÂM

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM NÔNG SINH HỌC

VÀ TÍNH KHÁNG RẦY CỦA MỘT SỐ DÒNG LÚA CHẤT

LƯỢNG CAO TẠI GIA LÂM, HÀ NỘI

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác

Tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày tháng năm 2017

Tác giả luận văn

Vũ Đức Lâm

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến các thầy cô giáo trong khoa Nông học đặc biệt là các thầy cô ở Bộ môn Cây lương thực và tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức Viện Nghiên cứu và Phát Triển Cây Trồng - Học viện Nông Nghiệp Việt Nam đã giúp đỡ, cung cấp tài liệu, vật liệu trong quá trình nghiên cứu

Nhân dịp này tôi xin cảm ơn sâu sắc đến các đồng nghiệp, gia đình và bạn bè đã động viên, khuyến khích và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2017

Tác giả luận văn

Vũ Đức Lâm

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục bảng vi

Danh mục biểu đồ vii

Danh mục chữ viết tắt viii

Trích yếu luận văn ix

Thesis abstract xi

Phần 1 Mở đầu 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.3 Phạm vi nghiên cứu 2

1.4 Những đóng góp mới, ý nghĩa khoa học hoặc thực tiễn 2

Phần 2 Tổng quan tài liệu 3

2.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ lúa gạo trên thế giới và Việt Nam 3

2.1.1 Tình hình sản xuất lúa và tiêu thụ gạo trên thế giới 3

2.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ lúa gạo ở Việt Nam 5

2.2 Nghiên cứu cải tiến giống lúa và lúa chất lượng cao 7

2.2.1 Các nghiên cứu giống lúa chất lượng cao trên thế giới 7

2.2.2 Các nghiên cứu giống lúa chất lượng cao tại Việt Nam 8

2.3 Đặc điểm một số tính trạng nông sinh học ở lúa 10

2.3.1 Thời gian sinh trưởng 10

2.3.2 Chiều cao cây 11

2.3.3 Chiều dài bông 12

2.3.4 Các yếu tố cấu thành năng suất 12

2.4 Một số chỉ tiêu về chất lượng gạo 14

2.4.1 Hàm lượng amylose 14

2.4.2 Hàm lượng protein tổng số 14

2.4.3 Nhiệt hóa hồ 15

2.5 Những nghiên cứu về tính kháng rầy của lúa 15

2.5.1 Những nghiên cứu về giống lúa kháng rầy nâu ở nước ngoài 15

2.5.2 Những nghiên cứu về giống lúa kháng rầy nâu ở trong nước 17

2.5.3 Những nghiên cứu về cơ chế kháng rầy nâu 19

2.5.4 Cơ chế phòng thủ của lúa đối với rầy 19

2.6 Một số phương pháp đánh giá tính kháng rầy trên thế giới và ở Việt Nam 20

Phần 3 Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 22

3.1 Địa điểm nghiên cứu 22

3.2 Thời gian nghiên cứu 22

3.3 Vật liệu nghiên cứu 22

3.4 Nội dung nghiên cứu 23

3.5 Phương pháp nghiên cứu 24

3.5.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát tập đoàn các dòng lúa chất lượng tại Gia Lâm, Hà Nội Xuân 2016 24

3.5.2 Thí nghiệm 2: Đánh giá tính kháng rầy bằng lây nhiễm nhân tạo trong nhà kính Xuân 2016 29

3.5.3 Thí Nghiệm 3: So sánh các dòng được tuyển chọn từ vụ Xuân 2016 Mùa 2016 30

3.5.4 Thí nghiệm 4: Kiểm tra sự có mặt của gen Bph3 và đánh giá lại tính kháng rầy nâu bằng phương pháp lây nhiễm nhân tạo trong nhà kính vụ Mùa 2016 35

3.3.5 Phương pháp phân tích số liệu 38

Phần 4 Kết quả nghiên cứu và thảo luận 39

4.1 Thí nghiệm 1: khảo sát tập đoàn các dòng lúa chất lượng tại Gia Lâm – Hà Nội xuân 2016 39

4.1.1 Thời gian sinh trưởng qua các giai đoạn của các dòng được nghiên cứu 39

4.1.2 Một số đặc điểm hình thái của các dòng lúa 40

4.1.3 Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng lúa 42

4.1.4 Một số đặc điểm cấu trúc bông của các dòng lúa 44

4.1.5 Đánh giá một số chỉ tiêu chất lượng của các dòng lúa 46

4.1.6 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cá thể của các dòng lúa 50

4.1.7 Mức độ nhiễm sâu, bệnh hại của các dòng lúa nghiên cứu 51

4.2 Thí nghiệm 2: đánh giá tính kháng rầy nâu bằng phương pháp lây nhiễm

nhân tạo trong nhà kính xuân 2016 52

4.3 Một số đặc điểm các dòng lúa triển vọng được tuyển chọn 54

4.4 Thí nghiệm 3: so sánh các dòng lúa được tuyển chọn từ vụ xuân 2016 mùa 2016 55

4.4.1 Một số đặc điểm giai đoạn mạ của các dòng lúa trong vụ mùa 2016 55

4.4.2 Thời gian sinh trưởng của các dòng lúa 56

4.4.3 Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các dòng lúa 57

4.4.4 Động thái tăng trưởng số lá của các dòng lúa 59

4.4.5 Động thái tăng trưởng số nhánh của các dòng lúa 60

4.4.6 Chỉ số diện tích lá qua các thời kì sinh trưởng của các dòng lúa 62

4.4.7 Khả năng tích lũy chất khô qua các giai đoạn sinh trưởng 64

4.4.8 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng lúa 65

4.4.9 Kết quả đánh giá cảm quan cơm bằng phương pháp cho điểm (tiêu chuẩn TCVN 8373:2010) 66

4.5 Thí nghiệm 4: kiểm tra sự có mặt của gen bph3 và đánh giá tính kháng rầy nâu bằng phương pháp lây nhiễm nhân tạo trong nhà kính (mùa 2016) 68

4.5.1 Kiểm tra sự có mặt của gen kháng Bph3 68

4.5.2 Đánh giá tính kháng rầy nâu bằng lây nhiễm nhân tạo trong nhà kính mùa 2016 69

4.6 Một số đặc điểm của các dòng lúa triển vọng trong vụ mùa 2016 71

Phần 5 Kết luận và đề nghị 74

5.1 Kết luận 74

5.2 Kiến nghị 74

Tài liệu tham khảo 75

Phụ lục 79

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Tình hình sản xuất lúa gạo ở các châu lục trên thế giới năm 2013 4

Bảng 2.2 Tình hình sản xuất lúa gạo của một số nước trên thế giới năm 2013 4

Bảng 2.3 Tình hình sản xuất lúa gạo của Việt Nam qua các năm 6

Bảng 3.1 Tên và nguồn gốc các dòng lúa, giống thuần trong thí nghiệm 23

Bảng 4.1 Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các dòng lúa (ngày) 40

Bảng 4.2 Một số đặc điểm hình thái của các dòng lúa trong vụ Xuân 2016 41

Bảng 4.3 Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng lúa trong vụ Xuân 2016 43

Bảng 4.4 Một số đặc điểm cấu trúc bông của các dòng lúa trong vụ Xuân 2016 45

Bảng 4.5 Một số đặc điểm hạt gạo của các dòng lúa trong vụ Xuân 2016 47

Bảng 4.6 Một số chỉ tiêu chất lượng gạo của các dòng lúa trong vụ Xuân 2016 48

Bảng 4.7 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng lúa trong vụ Xuân 2016 50

Bảng 4.8 Mức độ nhiễm sâu, bệnh hại của các dòng lúa trong vụ Xuân 2016 52

Bảng 4.9 Cấp gây hại và mức độ kháng rầy nâu của các dòng lúa trong vụ xuân 2016 53

Bảng 4.10 Một số đặc điểm của các dòng lúa triển vọng 55

Bảng 4.11 Một số đặc điểm giai đoạn mạ của các dòng lúa trong vụ mùa 2016 56

Bảng 4.12 Thời gian sinh trưởng của các dòng lúa trong vụ mùa 2016 (ngày) 57

Bảng 4.13 Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các dòng trong vụ Mùa 2016 (cm) 58

Bảng 4.14 Động thái tăng trưởng số lá của các dòng lúa trong vụ Mùa 2016 59

Bảng 4.15 Động thái tăng trưởng số nhánh của các dòng lúa trong vụ Mùa 2016 61

Bảng 4.16: Chỉ số diện tích lá qua các giai đoạn sinh trưởng của các dòng lúa ( LAI ) trong vụ Mùa 2016 63

Bảng 4.17 Khả năng tích lũy chất khô của các dòng lúa qua các giai đoạn sinh trưởng trong vụ mùa 2016 64

Bảng 4.18 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng lúa trong vụ Mùa 2016 65

Bảng 4.19 Bảng tổng hợp kết quả đánh giá cảm quan cơm của các dòng lúa bằng phương pháp cho điểm (TCVN 8373:2010) 67

Bảng 4.20: Cấp gây hại và mức kháng của các dòng lúa đối với quần thể rầy nâu ở Nam Định bằng phương pháp đánh giá trong nhà kính mùa 2016 70

Bảng 4.21 Một số đặc điểm của các dòng lúa triển vọng trong vụ mùa 2016 71

DANH MỤC BIỂU ĐỒ

Hình 4.1: Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các dòng lúa trong vụ Mùa

2016 58 Hình 4.2: Động thái tăng trưởng số lá của các dòng lúa trong vụ Mùa 2016 60 Hình 4.3: Chỉ số diện tích lá qua các thời kỳ của các dòng lúa trong vụ Mùa 2016 63 Hình 4.4: Khả năng tích lũy chất khô qua các thời kỳ của các dòng lúa trong vụ

Mùa 2016 64 Hình 4.5: Hình ảnh điện di với cặp mồi RM589 của các dòng BT1, BT4, BT7 68 Hình 4.6: Hình ảnh điện di với cặp mồi RM589 của các dòng BT9, BT11, BT12 69

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt

Ctv Cộng tác viên

ĐBSCL Đồng Bằng Sông Cửu Long

FAO Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên hợp quốc

Food and Agriculture Organization of the United Nations IRRI International Rice Research Institute

KDML105 Khao Daw Mali 105

QTL Quantitative trait locus

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN

Tên tác giả: Vũ Đức Lâm

Tên luận văn: “Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học và tính kháng rầy của một số dòng lúa chất lượng cao tại Gia Lâm, Hà Nội”

Ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 60.62.01.10

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

Mục đích nghiên cứu: Chọn tạo ra được giống lúa có chất lượng cao, phẩm chất tốt và

có khả năng chống chịu với rầy nâu tại miền Bắc Việt Nam

Phương pháp nghiên cứu

Vật liệu nghiên cứu

Vật liệu là các dòng lúa thế hệ BC3F3 mới chọn tạo, đối chứng là 2 giống Bắc thơm 7 và Hương Việt 3

Nội dung nghiên cứu

Đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển và khả năng kháng rầy nâu tại vụ xuân

2016 và vụ mùa 2016

Các phương pháp nghiên cứu

Phương pháp đánh giá các chỉ tiêu nông sinh học, năng suất, chất lượng của các dòng lúa nghiên cứu Phương pháp kiểm tra gen bằng chỉ thị MAS và lây nhiễm nhân tạo

Kết quả chính và kết luận

1 Qua đánh giá 18 dòng trong vụ Xuân 2016 chúng tôi thấy: Các dòng khảo sát

có thời gian sinh trưởng từ 134 đến 147 ngày Các dòng đều có kiểu cây thuộc nhóm bán lùn, trong khi đó hai dòng BT15 và BT17 có chiều cao cây rất cao (>120 cm) Số lá trên thân chính của các dòng nằm trong từ 13 đến 16 lá Các dòng có khả năng đẻ nhánh trung bình từ 6-8 nhánh/khóm

2 Kết quả đánh giá 6 dòng được chọn trong vụ Mùa 2016 là BT1, BT4, BT7, BT9, BT11, BT12 Các dòng này có thời gian sinh trưởng từ 107 đến 110 ngày tương đương với đối chứng Bắc Thơm 7 (110 ngày) Chiều cao cây cuối cùng của các dòng đem so sánh giao động trong khoảng từ 96,5 đến 99,9 cm tương đương với đối chứng Bắc Thơm 7 (97,5 cm), số nhánh thấp hơn so với đối chứng Bắc Thơm 7 (9,7 nhánh)

3 Trên cơ sở đánh giá các đặc điểm nông sinh học, khả năng chống chịu sâu bệnh và năng suất của 6 dòng so sánh Chúng tôi đã chọn được 2 dòng triển vọng là

BT1 và BT4 2 dòng này có các đặc điểm nông sinh học tương tự như đối chứng Bắc Thơm 7, thể hiện mức Kháng vừa và Nhiễm vừa với rầy sau 11 ngày lây nhiễm, trong

đó năng suất thực thu của dòng BT4 trong vụ mùa là 50,3 (tạ/ha) cao hơn có ý nghĩa so với đối chứng Bắc thơm 7

THESIS ABSTRACT

Master student: Vu Duc Lam

Thesis title: “Study on agronomical and morphological traits and brown planthopper resistance of quality rice lines in Gia Lam – Ha Noi”

Major: Crop Science Code: 60.62.01.10

Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA) Research purpose: Breeding new rice varieties that have high yield, good quality, resistance to brown planthopper, and suitable with ecosystem in North Vietnam

Materials and Methods:

Plant materials: BC3F3 progenies carried Bph3 Bac Thom 7 and Huong Viet 3 are susceptible control

Contents: Evaluation of growth, and resistance ability to brown planthopper of the

BC3F3 progenies in spring season, and summer season in 2016 in CRDI (Crops Research and Development Institute)

Methods: Evaluation of agronomical traits, artificial evaluation, checking gene presence by DNA marker, Data analysis

Results and conclusions:

1 Growth duration of 18 lines varied from 134 to 147 days All lines were semi dwarf except BT15 and BT17 (>120cm) Number of leaves from 13 to 16, 6-8 tillers per hill

2 Selected 6 promising lines in summer season in 2016: BT1, BT4, BT7, BT9, BT11, and BT12 These lines showed growth duration from 107 to 110 days, as the same as control Bacthom 7 (110 days) Plant height from 96.5 to 99.9 cm (control 97.5 cm) These lines showed lower number of tillers than control (9.7 tillers)

3 Based on agronomic traits, resistance to pest and diseases of the 6 lines We selected

2 promising lines BT1 and BT4 These two lines showed agronomical traits similar to the control (Bacthom 7) These two lines showed moderate resistance to brown planthopper Yield of BT4 (50.3 quintal/ha) was significant higher than control in summer season

PHẦN 1 MỞ ĐẦU

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Cây lúa (Oryza sativa L.) là một trong những loại cây lương thực chính của thế giới, cung cấp lương thực cho hơn 65% dân số trên thế giới Đặc biệt với các nước Châu Á, đây là cây lương thực chính để tạo ra các sản phẩm thiết yếu phục

vụ đời sống

Ở Việt Nam từ bao đời nay cây lúa đã gắn liền với đời sống dân tộc, với lịch

sử dựng nước và giữ nước Nông dân ta rất giàu kinh nghiệm và giỏi nghề trồng lúa.Việt Nam cũng là một trong những trung tâm phát sinh cây lúa và nghề trồng lúa của loài người.Cây lúa luôn là cây lương thực chiếm đa số trong sản xuất nông nghiệp và là nhân tố quan trọng ổn định tình hình kinh tế, chính trị, văn hoá, xã hội của đất nước Trong những thập kỷ qua loài người đang đứng trước nguy cơ bùng

nổ về dân số và theo FAO để đảm mức tiêu dùng lương thực ổn định, mức tăng sản lượng hàng năm gấp hai lần so với mức tăng dân số Trước tình hình đó cây lúa đã và đang là đối tượng nghiên cứu của nhiều nhà khoa học

Đặc biệt, nhu cầu gạo thơm ngon của người tiêu dùng trong nước ngày càng tăng Cùng vớ sự phát tr ển của khoa học kỹ thuật, đờ sống của con ngườ ngày càng được cả th ện, chất lượng cuộc sống ngày càng được nâng cao kéo theo nhu cầu về chất lượng lương thực của con ngườ ngày càng cao Chất lượng lúa gạo thế g ớ nó chung và V ệt Nam nó r êng ngày càng tăng để phục vụ cho cuộc sống của con ngườ

Tuy nhiên một trở ngại lớn nhất của ngành sản xuất lúa là thiệt hại nặng do sâu bệnh gây ra, đặc biệt trong những năm gần đây rầy nâu (Nilaparvata lugens Stal) được đánh giá là một trong những dịch hại quan trọng nhất trên cây lúa hiện nay không chỉ ở Việt Nam mà còn ở khắp các vùng trồng lúa trên thế giới Rầy nâu không chỉ gây hại trực tiếp bằng cách chích hút dịch cây lúa làm cản trở quá trình sinh trưởng và phát triển của cây lúa mà nguy hại hơn, chúng còn là tác nhân môi giới lây truyền các loại virus rất nguy hiểm trên cây lúa, trong đó hiện nay là virus vàng lùn, lùn xoắn lá Nhiều biện pháp khác nhau được áp dụng để phòng chống Rầy nâu, trong đó chọn tạo giống kháng là giả pháp cho hiệu quả kinh tế và hiệu quả môi trường nhất Vì vậy, việc nghiên cứu chọn tạo ra các giống lúa chất lượng và có khả năng kháng được rầy nầy nâu là mục tiêu mà

nhiều nhà khoa học đã và đang tiến hành Tuy nhiên, trên thực tế, để tạo được một giống mới ổn định, đáp ứng được hầu hết các yêu cầu của thị trường và sản xuất đòi hỏi kết hợp nhiều kỹ thuật chọn giống, sinh học phân tử để có thể tạo được một dòng, giống tốt, kháng sâu bệnh phục vụ sản xuất Xuất phát từ thực tế

đó, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài:“ Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học và tính kháng rầy của một số dòng lúa chất lượng cao tại Gia Lâm - Hà Nội” 1.2 MỤC TİÊU NGHİÊN CỨU

Chọn tạo ra được giống lúa có chất lượng cao, phẩm chất tốt và có khả năng chống chịu với rầy nâu tại miền Bắc Việt Nam

1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đề tài nghiên cứu về các đặc điểm nông sinh học và tính kháng rầy của một số dòng lúa chất lượng cao tại Gia Lâm, Hà Nội trong vụ Xuân 2016 và vụ Mùa 2016

1.4 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI, Ý NGHĨA KHOA HỌC HOẶC THỰC TIỄN

- Xác định cơ sở khoa học về khả năng sinh trưởng, phát triển, chống chịu sâu bệnh, đặc biệt là khả năng chống chịu với rầy nâu để cho năng suất cao

- Đánh giá được khả năng kháng rầy của một số dòng lúa mới chọn tạo nhằm tạo ra được các giống kháng đem lại hiệu quả cao về kinh tế cho người nông dân

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

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

VÀ VIỆT NAM

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

Trên thế giới có hơn 110 quốc gia có sản xuất và tiêu thụ gạo với mức độ khác nhau Lượng lúa được sản xuất ra và mức tiêu thụ gạo cao tập trung ở khu vực Châu Á, đặc biệt đối với dân nghèo, gạo là nguồn thức ăn chủ yếu Các nước nghèo thường dùng gạo làm nguồn lương thực chính, khi thu nhập tăng lên mức tiêu thụ gạo có xu hướng giảm xuống thay thế bằng các loại thức ăn cung cấp nhiều protein và vitamin hơn là năng lượng Theo thống kê của tổ chức lương thực thế giới FAO năm 2015 sản lượng lúa gạo đạt 749,1 triệu tấn tăng 1% so với năm 2014 (741,8 triệu tấn) và có xu thế tăng trong những năm tiếp theo

Sản lượng lúa gạo tại châu Á chiếm tới 90,4% toàn thế giới, tức là 677,7 triệu tấn Tỷ lệ này vẫn đang liên tục tăng vì vấn đề dân số gia tăng ở khu vực này Theo thống kê, sản lượng lúa gạo cao chủ yếu nhờ sản lượng tăng mạnh tại Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Pakistan và Việt Nam Trong đó, sản lượng lúa gạo của Việt Nam năm 2015 đạt tới 44,7 triệu tấn

Sản lượng lúa gạo tại Châu Phi đạt 28,7 triệu tấn, tăng 0,8% so với sản lượng năm 2014 Sản lượng tăng tại các nước Tây Phi đã bù đắp những thiếu hụt

do sự suy giảm tại một nước ở Đông và Nam Phi

Tại vùng trung Mỹ và Caribe sản lượng lúa gạo duy trì ở mức ổn định 3 triệu tấn Vùng nam Mỹ sản lượng lúa gạo đạt 25,4 triệu tấn năm 2015 tăng 2,7%

so với cùng kỳ năm 2014 Sản lượng lúa gạo tại châu Âu giữ ở mức ổn định đạt 4.1 triệu tấn năm 2015

Sản xuất lúa Châu Á phản ánh đậm nét tình trạng lúa gạo thế giới và đóng vai trò quyết định đến giá cả và giao dịch quốc tế, vì châu lục này hàng năm sản xuất và đồng thời tiêu thụ hơn 90% lúa gạo toàn cầu, trong đó phải kể đến các nước Ấn Độ, Trung Quốc, Nhật Bản, Pakistan và Việt Nam đóng vai trò quan trọng Ngoài ra, nhu cầu tiêu thụ và các chính sách nhập khẩu, tồn trữ lúa gạo của các châu lục khác cũng làm ảnh hưởng đến thị trường không nhỏ Ở châu Phi, gần như toàn bộ 38 nước đều trồng lúa, song diện tích lúa ở Madagascar và Nigeria chiếm 60% tổng diện tích lúa tương đương 8,5 triệu hecta của châu lục

này Năng suất lúa của châu Phi thấp, khoảng 1,5 tấn/ha và chỉ bằng 40% năng suất của châu Á

Bảng 2.1 Tình hình sản xuất lúa gạo ở các châu lục trên thế giới năm 2013

(triệu ha)

Năng suất (tấn/ha)

Sản lượng (triệu tấn)

Bảng 2.2 Tình hình sản xuất lúa gạo của một số nước

trên thế giới năm 2013

Nước Diện tích (tr.ha) Năng suất (tấn/ha) Sản lượng (tr.tấn)

Theo dự báo của Ban Nghiên cứu Kinh tế, Bộ Nông nghiệp Mỹ (USDA, 2009), trong giai đoạn 2007-2017, các nước sản xuất gạo ở châu Á sẽ tiếp tục là nguồn xuất khẩu gạo chính của thế giới, bao gồm Thái Lan, Việt Nam, Ấn Độ Riêng xuất khẩu gạo của hai nước Thái Lan và Việt Nam sẽ chiếm khoảng nửa tổng lượng gạo xuất khẩu của thế giới Một số nước khác cũng sẽ đóng góp giúp tăng sản lượng gạo thế giới như: Ấn Độ, Bangladesh, Philippines Sản lượng gạo thế giới 2013-2014 giảm xuống khoảng 494 triệu tấn, nhưng vẫn tăng khoảng 1%

so với 2012-2013 do triển vọng vụ mùa xấu đi ở Trung Quốc và Ấn Độ Dự báo tiêu thụ gạo toàn cầu 2013-2014 sẽ đạt 489 triệu tấn, tăng khoảng 2,6% hoặc 12 triệu tấn so với năm trước (Lin, 2011)

FAO ước tính sử dụng gạo toàn cầu niên vụ 2015-2016 đạt 498,2 triệu tấn, tăng 1,1% so với 492,7 triệu tấn năm 2014-2015 do lượng gạo sử dụng làm lương thực tăng 5,3 triệu tấn lên 401,5 triệu tấn FAO cũng dự đoán tiêu thụ gạo theo đầu người năm 2015-2016 đạt 54,6 kg Lượng gạo lưu kho toàn cầu năm 2016 ước đạt 166,4 triệu tấn, giảm 3,3% so với 172,1 triệu tấn năm 2015 Nguyên nhân chính là do lượng gạo dự trữ của Ấn Độ, Thái Lan, Myanmar, Nigeria và

Mỹ giảm.Tỷ lệ dự trữ/sử dụng giảm xuống 32,8%, thấp nhất 4 năm qua

Theo FAO, thương mại gạo toàn cầu năm 2016 đạt 45,3 triệu tấn, tăng 1,4% so với 44,7 triệu tấn năm 2015 Hầu hết các nước nhập khẩu, nhất là ở châu Phi và châu Mỹ Latin, được dự đoán sẽ bổ sung lượng gạo lưu kho FAO dự đoán xuất khẩu gạo của Việt Nam năm 2016 tăng trong khi xuất khẩu gạo của Ấn

Độ, Brazil và Mỹ lại giảm

2.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ lúa gạo ở Việt Nam

Ở Việt Nam, nông nghiệp có vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế và xã hội Có thể nói cây lúa gắn bó với người dân Việt Nam từ rất lâu đời, đi qua mấy nghìn năm lịch sử, qua các triều đại phong kiến và các thời kì đô hộ cho đến ngày nay Việt Nam được coi là một nước có truyền thống sản xuất lúa gạo, đứng thứ hai trên thế giới Cây lúa có vai trò to lớn đối với đời sống của người dân Việt Nam, không chỉ là nguồn lương thực chính mà nó còn thể hiện nét văn hóa, phong tục tập quán Trong những năm qua Việt Nam không ngừng tăng sản xuất nâng cao năng suất, sản lượng và mở rộng thị trường tiêu thụ Một số thị trường truyền thống của Việt Nam như Iraq, Iran (Trung Đông), thị trường Châu Á (Indonesia, Philipines) Đến năm 2013 Việt Nam đã mở rộng và phát triển thêm một số thị trường tiềm năng như Châu Phi, Mỹ La Tinh và EU

Từ một nước thiếu lương thực của những thập niên 80, 90 của thế kỉ trước thì Việt Nam trong những năm 2005-2008 có sản lượng gạo sản xuất khá ổn định trên 4,5 triệu tấn và đột phá từ những năm 2009 Mùa vụ 2010/2011, Việt Nam

đã xuất khẩu 7 triệu tấn gạo trong tổng sản lượng 26,37 triệu tấn cao hơn so với mùa vụ 2009/2010 là 6,73 triệu tấn Với sản lượng này, Việt Nam tiếp tục giữ vị trí thứ hai trên thế giới về xuất khẩu gạo, sau Thái Lan Năm 2012 Việt Nam đã xuất khẩu được 7,72 triệu tấn đứng thứ hai thế giới, Ấn Độ xuất khẩu 5 triệu tấn đứng thứ nhất, Thái Lan đứng thứ ba với 6,9 triệu tấn Các quốc gia Châu Á vẫn

là những thị trường chính của Việt Nam trong mùa vụ 2011/2012 chiếm 77,7% tổng lượng gạo xuất khẩu của cả nước Nhờ các biện pháp kĩ thuật canh tác tốt

mà sản lượng lúa gạo của Việt Nam không ngừng tăng trong mấy năm gần đây

Bảng 2.3 Tình hình sản xuất lúa gạo của Việt Nam qua các năm

(nghìn ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (nghìn tấn)

sản lượng là 44076,1 nghìn tấn Sản lượng lúa tăng do đã áp dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật vào sản xuất một cách đúng đắn như sử dụng các giống lúa mới, kỹ thuật bón phân hợp lý, đầu tư thâm canh tốt

2.2 NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN GIỐNG LÚA VÀ LÚA CHẤT LƯỢNG CAO

Như chúng ta đã biết, trên thế giới lúa gạo được xếp hàng thứ hai sau lúa

mì về diện tích gieo trồng, nhưng đứng trên quan điểm dinh dưỡng mà xét thì lúa gạo đã cũng cấp số calo tính trên đơn vị ha nhiều hơn so với bất kỳ một loại ngũ cốc nào, kể cả lúa mì Trong các khẩu phần dinh dưỡng của các nước Châu Á, kể

cả Việt Nam, gạo đã cung cấp 40% - 80% lượng calo và đã cung cấp ít nhất là 40% lượng protein (Lê Doãn Diên, 2003)

Hạt gạo có chứa 80% tinh bột, 7,5% protein, 12% là nước, còn lại là vitamin và khoáng chất cần thiết cho cơ thể như vitamin nhóm B (B1,B2,B6), vitamin PP, vitamin E (Trần Văn Đạt, 2005) Vì vậy, việc nghiên cứu chất lượng lúa gạo là một vấn đề rất được quan tâm

2.2.1 Các nghiên cứu giống lúa chất lượng cao trên thế giới

Viện nghiên cứu lúa quốc tế IRRI đã nghiên cứu hàng loạt các giống lúa với phẩm chất tốt, tiềm năng năng suất cao ra đời như IR64, IR50, IR42…(Khush G.S & comparator, 1994)

Là nước đứng đầu thế giới về xuất khẩu gạo, chính phủ Thái Lan cũng rất coi trọng công tác chọn tạo giống lúa chất lượng cao Các nhà chọn giống cây trồng của Thái Lan đang lỗ lực nghiên cứu nhằm tạo ra nhiều giống lúa mới có chất lượng cao nhằm đáp ứng được nhu cầu xuất khẩu của đất nước Hiện nay giống lúa chất lượng cao cải tiến đang được trồng phổ biến tại Thái Lan là Khao Dawk mali 105 và RD – 15 (Narala.A & Chaudhary RC, 2001)

Nhóm lúa Jasmine được trồng nhiều ở vùng Isan, Đông Bắc của Thái Lan, đây là vùng đất cát, nhiễm mặn thường bị ngập úng và hạn nên năng suất rất thấp, bù lại mùi thơm rất cao, chất lượng gạo cao và trở thành thương hiệu dặc thù của Thái Lan (Itani et al., 2004) Năng suất của giống Jasmine thấp một phần

do di truyền của giống, một phần do các giống lúa này rất mẫn cảm với nhiều loại sâu bệnh hại (Lorieux et al., 2005) Theo FAOSAT 2013, Thái Lan là nước xuất khẩu gạo thơm, chất lượng cao lớn nhất và có giá cao nhất trên thế giới

Ở Mỹ và nhiều nước sản xuất lúa gạo truyền thống khác thường tập trung khai thác theo hướng năng suất cao với hệ thống tưới tiêu và tăng cường phân

bón, nhưng mùi thơm và chất lượng giảm Mỹ cũng phải nhập một khối lượng gạo thơm lớn từ Thái Lan, Ấn Độ, Pakistan (Boriss, 2006)

Các nhà khoa học Mỹ cũng rất quan tâm đến việc chọn tạo giống lúa chất lượng cao đặc biệt là các giống lúa cải tạo từ các giống lúa thơm nổi tiếng trên thế giới như: Basmati, Jasmine Giống lúa đầu tiên được tạo ra bằng con đường này là Della Một số giống lúa thơm đã được công nhận giống quốc tế được trồng phổ biến ở Mỹ hiện nay gồm có: Dellmont, Dellrose và A-201, giống Jasmin 85 nhập nội từ IRRI cũng là một trong những loại hình Indica được trồng phổ biến tại đây (Juliano.B.O, 1985)

Ấn Độ, Bangladesh, Pakistan là các nước có nguồn gen lúa chất lượng phong phú, đáng chú ý nhất là giống lúa Basmati 370 Hiện nay các nước này đang tích cực thực hiện chương trình cải tiến giống lúa, tạo ra những giống mới

có năng suất cao, chất lượng tốt và mang gen chất lượng của giống Basmati (Abbas S.L Naqui S.M.S, Azra, 1988)

Một số giống lúa chất lượng cao đang được gieo trồng phổ biến ở Trung Quốc hiện nay như: Zhongyouzao 3, Zhong xiang 1, Shentai,… các giống này hầu hết đều có đạng hạng thon, dài, gạo trắng trong, hàm lượng amylose từ thấp tới trung bình, chất lượng xay xát tốt (Zhao & Yang, 1993)

Theo Inger (1996) và Renetal (1999) mùi thơm của lúa gạo là do hợp chất Zacetul-1-pyroline kết hợp với nhiều loại dầu, chất phenolics và các hợp chất vô

cơ khác tạo thành Chính vì thế hầu hết các giống lúa thơm là đặc trưng, chỉ thích hợp với một vùng sinh thái nào đó mà thôi Đó là lý do chính mà cùng một giống lúa thơm có thể bị xếp vào các loại khác nhau: không thơm, thơm, thơm nhẹ hay thơm…

2.2.2 Các nghiên cứu giống lúa chất lượng cao tại Việt Nam

Ở Việt Nam, lúa thơm được trồng trên cả 3 miền Bắc, Trung, Nam Miền Bắc đặc trưng với giống lúa Tám, Dự, Bắc thơm số 7, T10, AC5 Chọn tạo giống lúa thơm chất lượng cao phục vụ cho sản xuấ những năm qua đã có mục tiêu, định hướng rõ ràng và được tiến hành ở nhiều cơ quan nghiên cứu trên cả nước như Viện Cây lương thực – Cây thực phẩm, Viện Di truyền Nông nghiệp, Viện lúa Đồng bằng song Cửu Long, Học viện Nông nghiệp Việt Nam, các công ty giống… Kết quả cũng đã đưa ra được 1 số giống lúa thơm như: HT1, Nàng Thơm, LT2, OM3536, Hương Cốm, M2031…Tuy nhiên, các giống lúa thơm này

vẫn còn nhiều hạn chế như: chất lượng chưa cao, khả năng chống chịu sâu bệnh kém, thích ứng hẹp nên độ rủi ro cao

Cho đến ngày nay có rất nhiều nghiên cứu về lúa chất lượng ở Việt Nam

đã được tiến hành Công tác nghiên cứu giống lúa chất lượng cao tại Việt Nam tập trung theo các hướng sau đây:

+ Hướng thứ nhất: Nhập nội giống lúa chất lượng cao

Tính đến thời điểm hiện nay đã có hàng tram giống lúa chất lượng cao được nhập nội vào nước ta qua nhiều con đường Thông qua hệ thống đánh giá kiểm nghiệm trên toàn quốc, một số giống không phù hợp nhưng một số giống khác lại tỏ ra rất thích ứng với điều kiện sinh thái của Việt Nam và được cấy trồng rộng rãi như Bắc Thơm 7, Hương Thơm số 1.v.v ở Miền bắc và DDS20, Jasmin, Nàng Thơm Bảy Núi v.v ở Miền Nam Những giống này là nguồn vật liệu khởi đầu phong phú và vô cùng quý giá cho công tác chọn tạo giống chất lượng cao

Hiện nay nhiều giống lúa đã được thu thập tại Viện Lúa ĐBSCL và đang được sử dụng trong chương trình chọn tạo giống lúa phẩm chất cao, đặc sản của Viện Điển hình là giống Khao Mali, Jasmine) Giống lúa Khao Daw Mali 105 (KDML105) là giống lúa địa phương có nguồn gốc từ Thái Lan, được Viện Lúa

du nhập vào năm 1985 trồng nhiều ở các tỉnh ĐBSCL, đặc biệt ở Sóc Trăng, Long An, Trà Vinh và một số vùng khác Giống lúa Jasmine 85 là giống lúa thơm có nguồn gốc từ giống IR của Viện Lúa Quốc tế đã được du nhập vào Việt Nam trong những năm đầu của thập niên 1990, trồng nhiều ở các tỉnh Đông Tháp, An Giang, Long An và một số vùng khác…

+ Hướng thứ hai: phục tráng và cải tiến các giống lúa chất lượng cao cổ truyền

Các giống lúa tẻ thơm cổ truyền có chất lượng cao được nông dân nhiều vùng như: Tám Thơm, các giống gạo Dự ở các tỉnh miền bắc, Nàng Hương, Nàng Thơm, Nho Nhen, Nanh Chồn ở các tỉnh miền nam… cởm dẻo, mềm, thơm, có hàm lượng Protêin khá,Vitamin cao nên được người tiêu dung trong nước ưu chuộng Các giống lúa trên được trồng khoảng 400,000 ha ở các tỉnh Nam Định, Thái Bình, Hải Dương, Hưng Yên, Hà Nam, Ninh Bình…(Bùi Quang Toản, 1999)

Các giống lúa này đang được nghiên cứu phục tráng, cải tiến để đưa vào

sản xuất đại trà nhằm tạo ra những vùng lúa đặc sản của địa phương Đó cũng là nguồn vật liệu phong phú phục vụ cho công tác chọn tạo giống lúa chất lượng cao mới (Nguyễn Hữu Nghĩa, Lê Vĩnh Thảo, 1999)

Viện Lúa ĐBSCL đã phối hợp với các đơn vị nghiên cứu và các địa phương trong khu vực phục hồi các giống lúa chất lượng cao bao gồm các giống lúa đặc sản cổ truyền như: Nàng Thơm, Nàng Thơm Chợ Đào, Hoa Lài,.v.v đã đáp ứng một phần nhu cầu về chất lượng gạo ngày càng cao ở các thành phố và hướng tới thị trường xuất khẩu gạo chất lượng cao Đặc biệt các giống lúa đặc sản như lúa thơm, lúa nếp đã được trồng phổ biến trên diện rộng chiếm khoảng 10% diện tích gieo trồng của cả vùng góp phần tăng lượng gạo đặc sản xuất khẩu trên hàng trăm nghìn tấn (Viện Lúa ĐBSCL, 2005)

+ Hướng thứ ba: chọn tạo giống lúa chất lượng cao mới

Song song với việc nhập nội và phục tráng, công tác chọn tạo giống lúa chất lượng cao mới đang được các nhà khoa học nông nghiệp Việt Nam rất chú trọng Trong chương trình chọn tạo giống lúa cho vùng thâm canh, các tác giả của Viện khoa học kỹ thuật nông nghiệp Việt Nam đã chọn tạo ra khá nhiều các giống lúa chất lượng gạo khá như: Xi23, BM9849, BM9855, HYT57, HYT100, AYT77 (Nguyễn Hữu Nghĩa, Lê Vĩnh Thảo, 1999)

Suy dinh dưỡng do thiếu vi chất còn rất phổ biến ở nhiều nước đang phát triển trên thế giới Trong khi lúa gạo là thực phẩm chính ở các nước này, nó lại là thực phẩm nghèo vi chất Vì vậy việc chọn tạo ra các giống lúa giàu vi chất dinh dưỡng sẽ có ý nghĩa góp phần giảm mức độ suy dinh dưỡng ở các cộng đồng dân

cư nghèo dựa vào gạo là nguồn thực phẩm chính

Nguyễn Thị Lang và cs (2002) đã thiết kế bản đồ “fine mapping” với khoảng cách di truyền là 1,8cM Nhờ maker phân tử liên kết chặt chẽ với mùi thơm và từ đó có thể phát hiện đồng hợp tử và dị hợp tử giai đoạn thế hệ ban đầu, rút ngắn thời gian cải tiến trong chọn giống (Nguyễn Thị Lang và Bùi Chí Bửu, 2005)

2.3 ĐẶC ĐIỂM MỘT SỐ TÍNH TRẠNG NÔNG SINH HỌC Ở LÚA

2.3.1 Thời gian sinh trưởng

Thời gian sinh trưởng được nhiều tác giả nghiên cứu từ rất lâu, gồm hai giai đoạn là sinh trưởng sinh dưỡng và giai đoạn sinh trưởng sinh thực Các giống lúa mùa cảm ứng ánh sáng ngày ngắn mạnh phải chờ đến quang kỳ thích

hợp mới bắt đầu phân hóa đòng để trổ bông Giai đoạn sinh sản thường kéo dài trung bình khoảng 27 – 35 ngày, trung bình 30 ngày Hầu hết các giống lúa ở vùng nhiệt đới có giai đoạn chín khoảng 30 ngày.Thời gian sinh trưởng của một giống tuỳ thuộc vào vùng và mùa vụ vì có phản ứng quang chu kì, nhiệt độ và các điều kiện thời tiết khác Trong canh tác lúa hiện đại, các nhà nông học hết sức quan tâm đến thời gian sinh trưởng của các giống lúa.Vì đây là yếu tố có tương quan chặt chẽ đến năng suất và việc bố trí thời vụ, cơ cấu luân canh của người nông dân trong cả một năm

Biết được thời gian sinh trưởng của cây lúa chúng ta có thể sắp xếp được thời vụ hợp lý và có những biện pháp kỹ thuật tác động tích cực đến quá trình sinh trưởng phát triển nhằm mang lại năng suất cao nhất

Theo Kaxopa, Tanaka cho rằng: “các giống có thời gian sinh trưởng quá ngắn không thể tạo ra được năng suất cao vì sinh trưởng sinh dưỡng bị hạn chế Ngược lại các giống có thời gian sinh trưởng quá dài cũng không cho năng suất cao vì sinh trưởng sinh dưỡng quá dài làm cho lúa đẻ nhánh nhiều dẫn đến hiện tượng bị lốp đổ” Trong điều kiện đất đai có độ phì thấp như nhau thì giống có thời gian sinh trưởng dài hơn sẽ hút dinh dưỡng nhiều hơn

Thời gian sinh trưởng của lúa bị ảnh hưởng bởi môi trường như: thời lượng chiếu sáng/ngày hay độ dài ngày, nhiệt độ và điều kiện đất, đã có 15 QTL được xác định trên quần thể lai giữa Nipponbare và Kasalath; trong đó 9 QTL: Hd1(Se1), Hd2, Hd3a, Hd3b, Hd4, Hd5, Hd6, Hd8, Hd9 di truyền theo Mendel (Uga et al., 2007) Roonsattham và cs (2006) nghiên cứu giống lúa thơm Khao Dawk Mali 105 cho biết có 3 gen Hd1, Hd3a, Hd6 điều khiển phản ứng quang chu kỳ của giống này

Nghiên cứu di truyền của các đột biến làm mất tính cảm ứng quang chu kỳ của một số giống lúa thơm đặc sản miền Bắc, Nguyễn Minh Công (2005) cho biết các đột biến làm mất tính cảm ứng quang chu kỳ là các đột biến lặn, khả năng biểu hiện ở F1 không phụ thuộc vào hướng lai, được di truyền theo định luật Mendel trong lai đơn Các đột biến gây ra chín sớm trong vụ mùa là các đột biến lặn không hoàn toàn, di truyền theo định luật Mendel trong lai đơn

2.3.2 Chiều cao cây

Hơn bất cứ đặc điểm nào khác, chiều cao cây có liên quan tới tính đổ ngã,

tỷ lệ hạt và rơm, tính cảm ứng với phân đạm và tiềm năng cho năng suất cao

Thân rạ cao, dễ đổ ngã sớm, bộ lá rối, tăng hiện tượng bóng rợp tạo điều kiện cho sâu bệnh cư trú gây hại cản trở quá trình vận chuyển sản phẩm quang hợp về hạt làm cho hạt bị lửng và giảm năng suất

Theo các nhà nghiên cứu của IRRI (1996) chiều cao cây được đánh giá theo thang điểm:

- Điểm 1: bán lùn ( vùng trũng < 110 cm, vùng cao < 90 cm)

- Điểm 5: trung bình ( vùng trũng 110 -130 cm, vùng cao 95 – 125 cm)

- Điểm 9: cao ( vùng trũng > 110 cm, vùng cao > 125 cm)

Chiều cao cây lúa thích hợp là từ 80-100 cm, có thể cao đến 120 cm trong một số điều kiện nào đó (Jennings et al., 1979) Cây cao 90-100 cm được coi là

lý tưởng về năng suất (Akita, 1989) Cải thiện dạng hình thấp cây nhằm tạo điều kiện cho chúng tiêu thụ một khối lượng dinh dưỡng khá lớn trong đất để đạt năng suất cao (Clarkson & Hanson, 1980) Thân cây lúa dày hơn thì khả năng tích lũy chất khô tốt hơn Thân cứng và dày có ý nghĩa rất quan trọng trong việc chống đổ ngã và dẫn tới chỉ số thu hoạch cao hơn (Clarkson & Hanson, 1980) Nếu thân lá không cứng khỏe, không dày thì dễ dẫn đến đổ ngã, tán lá che khuất lẫn nhau làm gia tăng một số bệnh hại dẫn đến năng suất giảm (Vergara, 1988)

2.3.3 Chiều dài bông

Chiều dài bông do yếu tố di truyền quyết định, thay đổi tùy giống và góp phần gia tăng năng suất, bông lúa đóng vai trò quan trọng trong quang hợp Quang hợp có thể gia tăng 25-40%, nếu độ cao của bông lúa trong quần thể thấp hơn 40% chiều cao của tán lá Do vậy trong tương lai, việc chọn tạo cây lúa có chiều dài bông bằng nửa chiều cao của thân cây là tốt nhất Giống có bông dài, hạt xếp sít, tỷ lệ hạt lép thấp, khối lượng 1.000 hạt cao sẽ cho năng suất cao Số hạt chắc trên bông, chiều dài bông là tính trạng chính trong việc đóng góp vào năng suất trên những vùng đất nhiễm mặn Theo Gonzales và Ramirez (1998), chiều dài bông và khối lượng 1.000 hạt chịu tác động rất ít bởi các yếu tố môi trường Các dòng/giống có nhiều nhánh và bông to sẽ cho năng suất cao hơn Nhưng thường có sự liên kết bù trừ giữa chiều dài bông và số nhánh, đặc tính này tăng làm giảm đặc tính kia

2.3.4 Các yếu tố cấu thành năng suất

2.3.4.1 Số bông/khóm

Các giống lúa cải tiến hiện nay có thể đẻ tới 20-25 nhánh trong điều kiện

đầy đủ dinh dưỡng, nhưng chỉ khoảng 14-15 nhánh cho bông hữu hiệu, còn lại là nhánh vô hiệu hoặc bông rất nhỏ Cây lúa chỉ cần có số bông vừa phải, tăng số hạt chắc trên bông thì tốt hơn là gia tăng số bông trên đơn vị diện tích (Bùi Chí Bửu, 1998)

2.3.4.2 Tổng số hạt trên bông

Tổng số hạt trên bông do tổng số hoa phân hoá và số hoa thoái hoá quyết định Số hoa phân hoá càng nhiều, số hoa thoái hoá càng ít thì tổng số hạt trên bông sẽ nhiều Tỷ lệ hoa phân hoá có liên quan chặt chẽ với chế độ chăm sóc (Nguyễn Văn Hoan, 2006) Số gié cấp 1, đặc biệt là số gié cấp 2 nhiều thì số hoa trên bông cũng nhiều Số hoa trên bông nhiều là điều kiện cần thiết để đảm bảo cho tổng số hạt trên bông lớn

2.3.4.3 Tỷ lệ hạt chắc

Tỷ lệ hạt chắc có ảnh hưởng đến năng suất lúa rõ rệt, tỷ lệ hạt chắc còn phụ thuộc vào lượng tinh bột được tích luỹ trên cây, phụ thuộc vào đặc điểm giải phẫu của cây Trước khi trổ bông, nếu cây lúa sinh trưởng tốt, quang hợp thuận lợi thì hàm lượng tinh bột được tích luỹ và vận chuyển lên hạt nhiều, tăng

tỷ lệ hạt chắc Mạch dẫn vận chuyển tốt thì quá trình vận chuyển tinh bột tích luỹ trong cây đến hạt được tốt làm tỷ lệ hạt chắc sẽ cao Tỷ lệ hạt chắc còn chịu ảnh hưởng của quá trình quang hợp sau khi trổ bông Sau khi trổ bông, quang hợp ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình tích luỹ tinh bột trong phôi nhũ Ở giai đoạn này, nếu điều kiện khí hậu không thuận lợi cho quá trình quang hợp thì tỷ

lệ hạt chắc giảm rõ rệt (Nguyễn Văn Hoan, 2006) Sự lép hạt là hiện tượng phổ biến trong các dòng tuyển chọn do ba nguyên nhân chính là nhiệt độ vượt quá mức tối ưu, đỗ ngã và bất thụ do lai hay tính không tương hợp di truyền (Jennings et al., 1979)

2.3.4.4 Khối lượng hạt

Khối lượng hạt cũng là một đặc tính quan trọng góp phần nâng cao năng suất lúa Theo nghiên cứu về các thông số di truyền của Gonzales et al (1998), khối lượng 1.000 hạt chịu tác động rất ít bởi các yếu tố môi trường Để tăng khối lượng hạt trước lúc trổ bông, cần bón nuôi đòng để làm tăng kích thước vỏ trấu Sau khi trổ bông, cần tạo điều kiện cho cây sinh trưởng tốt để quang hợp được tiến hành mạnh mẽ, tích luỹ được nhiều tinh bột thì khối lượng hạt sẽ cao

2.4 MỘT SỐ CHỈ TIÊU VỀ CHẤT LƯỢNG GẠO

Chất lượng hạt lúa được đánh giá thông qua nhiều chỉ tiêu, xếp thành ba nhóm chất lượng dinh dưỡng, chất lượng thương phẩm hay chất lượng kinh tế và chất lượng sử dụng (Nguyễn Thị Trâm, 2001)

Lúa thơm phải có nét đặc trưng cơ bản về mùi thơm từ thơm nhẹ đến thơm đậm Nhóm lúa này phải có một số chỉ tiêu quan trọng khác như là chiều dài, chiều rộng hạt gạo, hàm lượng amylose, nhiệt hóa hồ, độ bền thể gel và vị nếm Singh et al (2000) cho biết lúa thơm được phân thành ba nhóm như Basmati, Jasmine và trung gian giữa Basmati và Jasmine; nhóm Basmati có nguồn gốc ở Ấn Độ và Pakistan, hàm lượng amylose trung bình, nhiệt hóa hồ từ thấp đến trung bình, độ bền thể gel trung bình; ngược lại nhóm Jasmine (Thái Lan) có hàm lượng amylose và nhiệt hóa hồ thấp và độ bền thể gel mềm

2.4.1 Hàm lượng amylose

Chất lượng nấu ăn và nếm thử được xác định bởi hàm lượng amylose và nhiệt hóa hồ mà ít phụ thuộc vào hàm lượng protein Người Việt Nam thường thích cơm mềm nhưng lại ráo và đậm Nếu hàm lượng amylose trung bình từ 22-24% thì nhiệt hóa hồ cũng trung bình và cơm sẽ mềm; nếu hàm lượng amylose từ 25-26% thì cơm hơi khô nhưng lại cứng; hàm lượng amylose nhỏ hơn 22%, cơm hơi ướt và nhạt (Nguyễn Thị Trâm, 2001)

Môi trường gây nên sự biến động đến hàm lượng amylose Hàm lượng amylose có thể biến đổi khoảng 6% ở cùng một số giống khi chuyển vùng trồng

từ nơi này đến nơi khác hay từ vụ này sang vụ khác Hàm lượng amylose trong tinh bột nội nhũ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ môi trường

2.4.2 Hàm lượng protein tổng số

Hàm lượng protein là một chỉ tiêu quan trọng đối với chất lượng dinh dưỡng của hạt gạo Protein có trong gạo được đánh giá cao hơn so với các loại ngũ cốc khác vì lượng lysine chiếm trung bình khoảng 4% protein Hàm lượng protein của lúa thường trung bình khoảng 7% ở gạo xát trắng và 8% ở gạo lứt.Phẩm chất protein của gạo tuỳ thuộc vào lượng protein trong hạt Khi lượng protein tăng, do di truyền hay do canh tác, thì lượng protein mất trong lúc xay xát cũng giảm, chứng tỏ phần lớn protein tăng thêm không phải ở trong cám Như vậy, về mặt dinh dưỡng gạo có protein cao tốt hơn gạo có lượng protein bình thường (Jennings et al., 1979).Các nhà chọn giống đã cố gắng nâng cao hàm

lượng protein trong hạt nhưng ít thành công Nghiên cứu của Chang và Somrith (1979) cho biết di truyền tính trạng protein do đa gen điều khiển và hệ số di truyền khá thấp có thể do ảnh hưởng tương tác mạnh mẽ giữa kiểu gen và môi trường Trong quá trình canh tác, nếu không bón hay bón ít đạm, thì các giống lúa cao sản chỉ chứa một lượng protein tương đương với lúa địa phương Nhưng khi được bón nhiều đạm và áp dụng các biện pháp kỹ thuật canh tác thì hàm lượng protein sẽ tăng (Jennings et al., 1979)

2.4.3 Nhiệt hóa hồ

Khi hạt tinh bột được tác động bởi nhiệt độ hoặc hóa chất thì các phân tử tinh bột bị phá vỡ thông qua sự nóng chảy hay còn gọi là nhiệt hóa hồ (Vũ Hiếu Đông và cs., 2005) Nhiệt hóa hồ có thể liên quan một phần với lượng amylose của tinh bột Nhiệt hóa hồ thấp không liên hệ chặt với lượng amylose cao, thấp hay trung bình Gạo có nhiệt hóa hồ cao có phẩm chất kém (Jennings et al., 1979)

Sự khác nhau giữa các nhiệt hóa hồ cao, trung bình và thấp được điều khiển bởi một dãy alen ở cùng một locus, cộng với vài gen phụ bổ sung Alen trội Alk quyết định tạo thành nhiệt hóa hồ cao, alen alkb lặn quyết định hình thành nhiệt hóa hồ trung bình và alkalặn so với Alk và alkb tạo kiểu nhiệt hóa hồ thấp, chọn lọc con lai có nhiệt hóa hồ trung bình từ các tổ hợp lai giữa nhiệt hóa hồ cao

và nhiệt hóa hồ thấp sẽ khó đạt kết quả tốt (Lê Cẩm Loan và Khush, 1997) Nhiệt hóa hồ còn là tính trạng dễ bị ảnh hưởng bởi môi trường, theo sự thay đổi nhiệt

độ trong giai đoạn hạt vào chắc

2.5 NHỮNG NGHIÊN CỨU VỀ TÍNH KHÁNG RẦY CỦA LÚA

2.5.1 Những nghiên cứu về giống lúa kháng rầy nâu ở nước ngoài

Hiện nay, ở nhiều nước trên thế giới, sử dụng giống kháng là biện pháp có hiệu quả và kinh tế nhất để phòng trừ rầy nâu (Rengannayaki et al, 2002), gieo trồng giống lúa kháng rầy là một trong các giải pháp quan trọng và chủ yếu để góp phần phòng dịch rầy nâu và bệnh lúa lùn xoắn lá, sử dụng các giống lúa kháng rầy là phương pháp có tiềm năng rất lớn, ít tốn kém và tránh được vấn đề ô nhiễm môi trường Tùy theo mức độ chống chịu của giống, có thể coi đây là phương pháp phòng chống chính hoặc kết hợp trong hệ thống các biện pháp khống chế sự phát triển của rầy Khi gieo cấy các giống kháng rầy giảm được việc sử dụng thuốc trừ sâu (chủ yếu để chống những loài sâu hại lúa khác) nên bảo vệ được thiên địch trên ruộng lúa (Nguyễn Xuân Hiển và cs., 1979) Theo Lame trong bài: “Nghiên cứu lúa thế kỷ XXI” (1994), khi đề cập đến việc phòng

trừ sâu bệnh đã nói “Giống kháng là hòn đá tảng để phòng trừ sâu bệnh có hiệu quả Kết hợp giống kháng với phòng trừ sinh học và kỹ thuật canh tác là chiến lược phòng trừ sâu bệnh lý tưởng đối với những người nông dân nghèo ít vốn”.Tuy nhiên, sau một thời gian sử dụng giống kháng, rầy nâu có thể vượt qua được tính kháng của cây lúa và có thể gây hại giống kháng đó Giống kháng không phải mất tính kháng, giống đó vẫn tiếp tục kháng được chủng quần rầy ban đầu nhưng không thể kháng được các loại hình khác của rầy Nguyên nhân là

do rầy nâu đã hình thành các dòng sinh học (biotype) mới có khả năng gây hại các giống kháng (Claridge and Hollander, 1980) Tính bền vững về khả năng kháng rầy nâu của các giống lúa kháng cũng được quan tâm nghiên cứu ở nhiều nước trên thế giới Các nhà chọn tạo giống và côn trùng học đã xác nhận rằng các giống mang đa gen kháng và các gen thứ yếu có tính bền vững cao hơn các giống chỉ có đơn gen chính Năm 1973, giống kháng rầy nâu biotype 1 đầu tiên IR26 do IRRI tạo ra đã được canh tác ở các nước Đông Nam Á và được chấp nhận rộng rãi ở Indonesia, Philippine và Việt Nam (Dyck et al., 1979) Tuy nhiên, sau 2 năm canh tác, tính kháng của giống đã bị mất đánh dấu bằng sự bùng phát dịch rầy nâu ở các nước này (Khush and Brar, 1991) Người ta cho rằng rầy nâu đã chuyển sang biotype2 Sau đó, năm 1975 giống IR36 mang gen kháng bph2 (kháng biotype 2) cũng được phóng thích để thay thế IR26, không lâu sau dấu hiệu bị thiệt hại do rầy nâu cũng đã xuất hiện ở những vùng sản xuất lúa tại Philippine và Ấn Độ Điều này cho thấy rầy nâu đã chuyển sang biotype 3 và IR36 cũng mất dần tính kháng (IRRI, 1996) Điều đó cho thấy rằng trong điều kiện tự nhiên, quần thể rầy nâu có thể nhanh chóng vượt qua những giống mang gen kháng đơn hay nói cáchkhác các giống kháng đơn gen thường không bền vững đối với một loài côn trùng gây hại có khả năng tiến hóa thích nghi cao như rầy nâu Vì vậy, việc xác định tính bền vững của các giống kháng và chiều hướng hình thành biotype mới sau khi sử dụng giống kháng rầy nâu là cần thiết Đồng thời, việc tìm ra nguồn gen kháng và cải tiến các giống lúa kháng rầy là việc làm cần phải được tiến hành thường xuyên, liên tục trong chiến lược phòng trừ rầy nâu hại lúa hiện nay

Tại IRRI trong thời gian 1975 - 1996 đã đánh giá khoảng 26.000 giống lúa

và 42.000 dòng lai, qua đó đã xác định được hơn 300 giống và dòng lai có phản ứng kháng với rầy nâu (Khush, 1979) Bằng các thí nghiệm lai phân tích đã xác định được một số gen kháng: Bph1 (gen trội), bph2 (gen lặn), Bph3 (gen trội) và bph4 (gen lặn) Một số giống đã được xác định mang 2 gen kháng như: PTB33,

Sinna sivappu (Khush, 1979) Sau đó đã phát hiện thêm các gen kháng mới như: bph5, Bph6, bph7, bph8, và Bph9 (Khush và Brar, 1991).Theo công bố của Jena và ctv (2006) tại IRRI đã phát hiện ra gen kháng rầy nâu Bph18 trên giống lúa dại Oryza australiensis Bằng nhiều kỹ thuật phân tử khác nhau, cho đến nay người ta đã tìm ra được 26 gen kháng rầy nâu và có một số QTL có liên kết với tính kháng rầy nâu được xác định từ các giống canh tác và các loài hoang dại (Alam & Cohen, 1998; Zhang, 2007) Và trong số chúng có 4 gen Bph1, bph2, Bph3, bph4 đã được sử dụng rộng rãi trong chương trình chọn giống (Khush & Virk, 2005)

Viện Nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) xác định những giống lúa tồn tại và phát triển sau đợt rầy thuộc dạng sinh học 1 (Bph1), như ASD7, IR32, ASD7, IR42 và một số giống do Việt Nam lai tạo ra Những giống lúa trên được gọi là giống kháng rầy Bph1 Những giống này sau mười năm lại không có khả năng kháng rầy nâu, nhất là qua đợt dịch có đỉnh điểm vào 1992 - 1993, việc này được

lý giải rầy đã chuyển sang bph2 IRRI đã nghiên cứu đến Bph3, bph4, nhưng chưa có giống kháng như với Bph1 và bph2 Các nhà nghiên cứu đã phá thiện nhiều giống lúa ở Nam Bộ đã thể hiện tính kháng rầy bph2, như: OM576,OM1490, VND 95-19, VND 95-20, ST3 và giống nhập từ IRRI như Mudgo, IR50404, IR8423 (CR203) Các địa phương và cơ quan nghiên cứu cũng phát hiện nhiều giống kháng ngang (hơi kháng - hơi nhiễm) mà sản xuất chấp nhận được như OMCS2000, Mudgo, OM576, IR50404, AS996, VND95-

20, ST5 Nhiều giống/dòng có triển vọng, như OM4995, OM4498 tuy còn cần

có thờigian, không gian thử thách và nhân giống

2.5.2 Những nghiên cứu về giống lúa kháng rầy nâu ở trong nước

Ở đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), lúa hoang đã được khai thác với 7 gen kháng Đó là gen bph10 của Oryza australiensis; bph11, bph12, Bph13, Bph14, Bph15 của O officinalis; bph12 của O latifolia Một gen mới được phânlập trên O.australiensis là bph12 định vị trên vai dài của nhiễm sắc thể số 12, nhưng không liên kết với gen bph10 (gen đã được Viện Lúa đồng hóa vào năm 2005) (Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang, 2005) Tuy chúng ta đang phấn đấu đa dạng nguồn di truyền tính kháng rầy nâu; nhưng nó mới chỉ phát huy ở mức độ nghiên cứu; thực tế sản xuất cho thấy, giống chủ lực ở ĐBSCL có nguồngốc kháng từ nguồn vật liệu rất đơn điệu: chủ yếu từ CR94-13 và Babawee Với gen lặn điều khiển tính kháng, chúng ta phải lưu ý nhiều hơn đến tính đồng hợp tử

trong khuyến cáo sử dụng hạt giống xác nhận Ngân hàng gen lúa Việt Nam cũng rất thiếu nguồn cung cấp giống kháng Quần thể lúa hoang chưa được nghiên cứu, nhưng rất triển vọng để khai thác (Bùi Chí Bửu, 2006).Theo một số nghiên cứu của Nguyễn Văn Luật và Lương Minh Châu (1991); Nguyễn Công Thuật (1995); Nguyễn Công Thuật và ctv (2000) chỉ ra rằng rầy nâu ở Việt Nam đang thay đổi tính độc Theo những nghiên cứu của Nguyễn Văn Đĩnh và Trần Thị Liên (2005) thì quần thể rầy nâu Tiền Giang có tính độc cao hơn rầy nâu Hà Nội Nhiều nghiên cứu về rầy nâu và giống kháng rầy được thực hiện ở miền Nam và miền Bắc Do cách biệt về địa lý đã ngăn chặn sự lây lan của các quần thể rầy nâu giữa 2 miền, đồng thời áp lực khác nhau của biện pháp thâm canh và thời tiết

- khí hậu đã hình thành nên các quần thể rầy nâu ở miền Nam và miền Bắc với độc tính khác nhau (Nguyễn Văn Đĩnh và Trần Thị Liên, 2005) Một số nghiên cứu về rầy nâu ở đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) cho thấy rằng rầy nâu ở vùng này chủ yếu là biotype 2, nhưng khả năng thích ứng gia tăng và đang chuyển biến thành biotype mới (Nguyễn Văn Luật và Lương Minh Châu, 1991) Kết quả thanh lọc 1000 dòng, giống lúa mới có năng suất và chất lượng cao đối với 12 quần thể rầy nâu thu thập từ 12 tỉnh thành tại ĐBSCL chothấy: có 1,59% giống kháng cấp 1; 14,8% giống hơi kháng cấp 3; 48,5% giống kháng trung bình cấp 5 Một số giống lúa mới có triển vọng, chất lượng cao kháng rầy nâu tại nhiều vùng sinh thái như: OM1495-165, OM2517-61, VN21-8,VN2003-7, OM3240-80, OM3242-49, MTL323, OM233-6, OM4085, OM3235-105 (Lương Minh Châu và ctv, 2006) Nguyễn Công Thuật và ctv (2000) đã thông báo một số giống kháng rầy nâu biotype 2 như ASD7, CR84-1, CR84-2 đã bị nhiễm nặng rầy nâu ở đồng bằng Trung du Bắc Bộ trong những năm 1996 -

1999 Ở đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), lúa hoang đã được khai thác với 7 gen kháng Đó là gen bph10 của Oryza australiensis; bph11, bph12, Bph13, Bph14, Bph15 của O officinalis; bph12 của O latifolia Một gen mới được phân lập trên O.australiensis là bph12 định vị trên vai dài của nhiễm sắc thể số 12, nhưng không liên kết với gen bph10 (gen đã được Viện Lúa dòng hóa vào năm 2005) (Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang, 2005) Tuy chúng ta đang phấn đấu đa dạng nguồn di truyền tính kháng rầy nâu; nhưng nó mới chỉ phát huy ở mức độ nghiên cứu; thực tế sản xuất cho thấy, giống chủ lực ở ĐBSCL có nguồn gốc kháng từ nguồn vật liệu rất đơn điệu: chủ yếu từ CR94-13 và Babawee Với gen lặn điều khiển tính kháng, chúng ta phải lưu ý nhiều hơn đến tính đồng hợp tử trong khuyến cáo sử dụng hạt giống xác nhận Ngân hàng gen lúa Việt Nam cũng

rất thiếu nguồn cung cấp giống kháng Quần thể lúa hoang chưa được nghiên cứu, nhưng rất triển vọng để khai thác (Bùi Chí Bửu, 2006).Theo một số nghiên cứu của Nguyễn Văn Luật và Lương Minh Châu (1991); Nguyễn Công Thuật (1995); Nguyễn Công Thuật và ctv (2000) chỉ ra rằng rầy nâu ở Việt Nam đang thay đổi tính độc Theo những nghiên cứu của Nguyễn Văn Đĩnh và Trần Thị Liên (2005) thì quần thể rầy nâu Tiền Giang có tính độc cao hơn rầy nâu Hà Nội Nhiều nghiên cứu về rầy nâu và giống kháng rầy được thực hiện ở miền Nam và miền Bắc Do cách biệt về địa lý đã ngăn chặn sự lây lan của các quần thể rầy nâu giữa 2 miền, đồng thời áp lực khác nhau của biện pháp thâm canh và thời tiết

- khí hậu đã hình thành nên các quần thể rầy nâu ở miền Nam và miền Bắc với độc tính khác nhau (Nguyễn Văn Đĩnh và Trần Thị Liên, 2005) Một số nghiên cứu về rầy nâu ở đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) cho thấy rằng rầy nâu ở vùng này chủ yếu là biotype 2, nhưng khả năng thích ứng gia tăng và đang chuyển biến thành biotype mới (Nguyễn Văn Luật và Lương Minh Châu, 1991) Kết quả thanh lọc 1000 dòng, giống lúa mới có năng suất và chất lượng cao đối với 12 quần thể rầy nâu thu thập từ 12 tỉnh thành tại ĐBSCL cho thấy: có 1,59% giống kháng cấp 1; 14,8% giống hơi kháng cấp 3; 48,5% giống kháng trung bình cấp 5 Một số giống lúa mới có triển vọng, chất lượng cao kháng rầy nâu tại nhiều vùng sinh thái như: OM1495-165, OM2517-61, VN21-8,VN2003-7, OM3240-80, OM3242-49, MTL323, OM233-6, OM4085, OM3235-105 (Lương Minh Châu và ctv, 2006) Nguyễn Công Thuật và ctv (2000) đã thông báo một số giống kháng rầy nâu biotype 2 như ASD7, CR84-1, CR84-2 đã bị nhiễm nặng rầy nâu ở đồng bằng Trung du Bắc Bộ trong những năm1996 - 1999 2.5.3 Những nghiên cứu về cơ chế kháng rầy nâu

Giống lúa kháng rầy nâu có nhiều cơ chế kháng khác nhau: cây tiết ra các chất gây độc do sản phẩm của các gen kháng rầy nâu hoạt động qua quá trình sao

mã và giải mã tổng hợp nên các sản phẩm protein, khi rầy nâu chích hút các sản phẩm này vào sẽ bị ngộ độc có thể bị chết hoặc nếu không chết cũng bị rối loạn quá trình sinh sản hoặc không lột xác hay hóa trưởng thành được, ngoài ra các giống lúa có thân rất cứng, có nhiều lông, thành phần thân lúa có nhiều silic nên hạn chế khả năng chích hút của rầy nâu; hoặc các giống lúa có khả năng đền bù cao, khi bị rầy gây hại vẫn có khả năng cho năng suất cao

2.5.4 Cơ chế phòng thủ của lúa đối với rầy

Nhiều nghiên cứu cho rằng, cơ chế chống chịu rầy nâu liên quan đến quá

trình trao đổi chất, năng lượng, chu kỳ của tế bào và cả quá trình sao chép ADN, tổng hợp protein (Way and Hoeng, 1994) Bên cạnh đó, Xu et al (2002) cũng chứng minh rằng, cây bị nhiễm rầy phát ra chất bay hơi (linalool, 3E- 4,8-dimathyl-1,3,7-nonatriene, indol) cao hơn ở cây chống chịu Sử dụng kỹ thuật phân tích phân tử microarray để tìm ra thông tin về cơ chế chống chịu rầy nâu của cây lúa (Zhang et a.l, 2004), họ đã xác định được, trong nước bọt của rầy nâu chứa elicitors của β-glucosidase, nó liên quan đến axit salicyclic (SA), hydrogen peroxide, và sản xuất ethylene (Dharam, 2014) Trong các giống chống chịu rầy nâu có biểu hiện của gen PR-1a (axit pathogenrelated protein 1), chitinase (Pr-3)

và PAL (phenylalanine ammonia-lyase), tất cả gen này đều liên quan đến tín hiệu

SA (axit silic) (Xu et al., 2002) Trong khi hầu hết các nghiên cứu đều cho thấy rằng, ở các giống chống chịu, khi bị rầy nâu tấn công, phản ứng của cây trồng đều thông qua sự kích hoạt tín hiệu SA (axit silic) hoặc là kích hoạt axit jamonic (JA) (Zhang et al., 2004)

+ Kháng không ưa thích (non-preference/Antixenisis)

Cơ chế kháng không ưa thích được tìm thấy trong hầu hết các giống kháng rầy nâu (Dhan & Arti, 2005) Kháng không ưa thích biểu hiện ở sự ưa thích và khả năng đẻ trứng và cơ chế kháng kháng sinh được đánh giá bằng sự hình thành quần thể (population build-up), chỉ số tăng trưởng (growth index) và tốc độ ăn (feeding rate) của rầy nâu Thật vậy, bằng thí nghiệm lây nhiễm nhân tạo trong nhà lưới và so sánh biểu hiện của các giống kháng PTB33, Mudgo, giống kháng vừa ASD7, CO42 và giống chuẩn nhiễm TN1, các tác giảcủa trường Đại học Nông nghiệp Tamil Nadu, Ấn Độ đã đưa ra kết quả như sau: Về sự ưa thích: Sau

8 giờ lây nhiễm, % BPH có mặt trên giống PTB33 là 9,3 thấp hơn trên giống TN1 (32,6%) và các giống trung gian khác, Sau 24 giờ cho kết quả tương tự, Sau

48 giờ và 72 giờ, % BPH trên giống PTB33 tương 29 ứng là 5,8 và 5,7%, Tỷ lệ này trên giống Mudgo là 11,6 và 8%; trên giống CO42 là 17,5 và 19,3%; trên giống ASD7 là 23,3 và 26,1% và trên giống TN1 là 23,3 và 26,1%, Tuy nhiên, với giống TN1 ở tất cả giai đoạn tỷ lệ này đều ở mức cao từ 22,1 - 43,2% (Dhan and Arti, 2005)

2.6 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ TÍNH KHÁNG RẦY TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM

Biotye rầy nâu được định nghĩa như là một quần thể hay cá thể khác với những quần thể khác, hoặc cá thể tách ra bởi những tính trạng không thuộc về hình thái học, thí dụ như sự thích nghi và phát triển với một ký chủ đặc biệt nào

đó, sự ưa thích ký chủ để nó ăn được, hoặc sinh sản được, hoặc cả hai Các biotype rầy nâu biểu thị sự khác biệt rõ rang về thành phần độc tính trên từng giống lúa cụ thể Bốn biotype đã được công bố từ lâu Biotype 1 và 2 phân bố ở Đông Nam Á, biotype 3 chỉ phát triển tại lab của IRRI khi nuôi côn trùng trên giống kháng ASD7 (giống mang gen lặn bph-2) (Panda and Heinrich, 1983) Loại hình sinh học biotype 4 chỉ xuất hiện ở Nam Á (Ấn Độ, Bangladesh, Pakistan, Sri Lanka) Giống mang gen bph1 kháng rầy nâu biotype 1 và biotype

3, nhưng nhiễm với biotype 2 Giống mang gen bph-2 kháng rầy nâu biotype 1

và 2, nhưng nhiễm với biotype 3 Giống mang gen Bph-3 và Bph-4, gen bph-8 và bph-9 kháng được với tất cả 4 biotype Giống mang gen bph-5, bph-6 và bph-7 chỉ kháng được rầy nâu biotype 4 (Khush and Brar, 1991)

Đánh giá tính kháng rầy rầy nâu (đánh giá kiểu hình) là chìa khóa để nghiên cứu về di truyền tính kháng và phân lập được gen kháng chính xác Hạn chế chính của các phương pháp thanh lọc rầy nâu hiện nay là phụ thuộc nhiều vào thời tiết, sự phân bố không đều của quần thể rầy nâu, không có khả năng dự báo, mức độ tin cậy thấp khi thanh lọc trên đồng ruộng, bản chất của rầy cám không rõ rang IRRI đang hoàn thiện lại phương pháp hộp mạ rầy nâu với chuẩn mực chặt chẽ hơn, sao cho kiểm soát được côn trùng mà không có sự kiện chọn lựa do cơ chế kháng theo kiểu “antibiosis” Người ta gọi đó là “seed box test with free choice method” hay là “antizenosis” (jena and Kim, 2010)

- Phương pháp trong hộp mạ: Gieo tất cả các giống lúa cần đánh giá vào chung một khay lớn (80cm x 15cm x 5cm) Một giống được gieo 10 cây thành một hàng theo chiều rộng của hộp Đặt khay vào lồng nuôi rầy, giữ nước đủ ẩmcho cây lúa Bảy ngày sau khi gieo, thả rầy nâu tuổi 2 (3 con/ cây lúa) vào trong khay bằng cách lấy những cây lúa bị hại nặng có mang rầy nâu từ lồng nuôi rầy nâu, vỗ nhẹ những cây này cho rầy rơi vào khay lúa

- Phương pháp trong ống nghiệm: Gieo các giống lúa trên khay, khi cây

mạ được 2 lá (khoảng 7 ngày tuổi) nhổ mạ ra khỏi khay, dùng giấy thấm nướcquấn dưới gốc Sau đó đặt riêng lẻ cây mạ vào ống nghiệm (3cm x 20cm),

để qua 1 đêm Dùng ống hút thả 3 rầy non tuổi 2 vào một ống nghiệm Đầu ống nghiệm được bọc bằng vải mỏng

PHẦN 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU

Đề tài được thực hiện tại khu thí nghiệm đồng ruộng Viện Nghiên Cứu

Và Phát Triển Cây Trồng – Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam

3.2 THỜI GIAN NGHIÊN CỨU

Thí nghiệm được thực hiện trong vụ Xuân 2016 và vụ Mùa 2016

3.3 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU

Vật liệu nghiên cứu gồm 18 dòng lúa ở thế hệ BC3F3 được sử dụng phương pháp lai trở lại (Backcross) có đánh giá và chọn lọc ở các thế hệ con lai, 2 giống đối chứng là Bắc Thơm 7 và Hương Việt 3 (HV3)

Sơ đồ lai chuyển gen Bph3 cho Bắc Thơm 7 (Hương Việt 3)

Bảng 3.1 Tên và nguồn gốc các dòng lúa, giống thuần trong thí nghiệm

- So sánh khả năng sinh trưởng và phát triển của các dòng lúa

- So sánh các chỉ tiêu cấu thành năng suất và năng suất của các dòng lúa

- Đánh giá chất lượng của các dòng lúa

- Đánh giá được tính kháng rầy nâu của các dòng lúa nghiên cứu

- Lựa chọn những dòng có triển vọng để tiếp tục thử nghiệm rồi đưa vào sản xuất

3.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.5.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát tập đoàn các dòng lúa chất lượng tại Gia Lâm,

Hà Nội Xuân 2016

- Địa điểm: Thí nghiệm được thực hiện tại Viện Nghiên cứu và phát triển cây trồng, trường Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam

- Thời gian: Vụ Xuân 2016

Bố trí theo kiểu khảo sát tập đoàn không nhắc lại, mỗi dòng 10 m2

- Mạ được gieo từng dòng tại khu thí nghiệm đồng ruộng Viện NC & PT cây trồng Học viện Nông Nghiệp Việt Nam

- Khoảng cách và mật độ: cấy 1 dảnh theo phương pháp hàng rộng hàng hẹp (15cm + 35cm) x 14cm, mật độ 35 khóm/m2

3.5.1.1 Các chỉ tiêu và phương pháp theo dõi

* Thời gian sinh trưởng:

- Từ gieo đến cấy ( tuổi mạ):

* Mô tả đặc điểm hình thái:

trong quá trình cây lúa sinh trưởng, quan sát ghi lại trong sổ theo dõi đồng ruộng hàng tuần Cần mô tả ở các thời điểm chính sau:

- Màu sắc lá: Xanh nhạt – xanh – xanh đậm

- Màu sắc tai lá: Tím – trắng - nâu

- Hình dạng phiến lá: Phẳng – lòng mo

- Kiểu đẻ nhánh: xòe – gọn – chụm

- Khả năng đẻ nhánh: khỏe – trung bình – yếu

- Độ cứng cây: Yếu – trung bình – cứng

- Râu hạt: Rất ngắn – ngắn – dài – rất dài

* Một số đặc điểm nông sinh học

+ Chiều cao cây: Đo từ mặt đất đến hạt đỉnh bông cao nhất, không kể râu

+ số lá/thân chính: số lá được đánh dấu bằng sơn để phân biệt các lá + số nhánh hữu hiệu: đếm tất cả các nhánh có bông trên 10 hạt trở lên + chiều dài lá đòng: đo từ gối là đến đầu lá

+ chiều rộng lá đòng: đo từ mép bên này đến mép bên kia chỗ rộng nhất của lá

*Một số đặc điểm cấu trúc bông

+ Chiều dài bông (cm): đo từ cổ bông đến chóp bông của 5 bông/ô trước thu hoạch 3 ngày, sau đó tính trung bình, đơn vị tính là cm

+ Chiều dài cổ bông (cm): Đo từ cổ lá đòng đến cổ bông, nếu cổ bông nằm trong bẹ lá đòng, ký hiệu dấu (-)

+ Số gié cấp 1: đính với trục chính của bông

+ Số hạt/bông: đến tổng số hạt (cả chắc và lép trên bông)

+ Mật độ hạt/bông (hạt/cm): bằng tổng số hạt trên bông/chiều dài bông (Y), đơn vị: hạt/cm

Dạng bầu: tỷ lệ chiều dài hạt /chiều rộng hạt < 2,5

Dạng trung bình: tỷ lệ chiều dài hạt /chiều rộng hạt nằm trong khoảng 2,5– 3,0

Dạng thon dài: tỷ lệ chiều dài hạt /chiều rộng hạt > 3,0

+ màu sắc vỏ trấu: nâu vàng, trắng sáng, vàng tươi…

- Chất lượng xay xát

Mỗi giống lấy mẫu và xay xát trên máy Satake, cân 200 (g) thóc x 3 lần nhắc lại cho vào máy

+ Xay lần 1: Tính được tỉ lệ gạo xay: % so với thóc

+ Xay lần 2: Tính được tỉ lệ gạo sát trắng: % so với thóc

+ Sàng: Loại bỏ cám và tấm tính được tỉ lệ gạo nguyên: % gạo xát

+ Độ bạc bụng: Cắt ngang 20 hạt gạo quan sát, được tính theo thang điểm của IRRI (% diện tích hạt):

để yên 15 phút ở nhiệt độ phòng (Kibria et al., 2008) Đội chuyên thử thơm gồm

do 5 người ngửi ở nơi thoáng gió và phân hạng mùi thơm Điểm thơm của một khóm là trung bình của 3 lần ngửi lặp lại của 1 mẫu, mỗi lần cách nhau 10 phút Đánh giá bằng phương pháp ngửi cảm quan với 4 cấp độ: không thơm; thơm nhẹ; thơm; thơm đậm (Nguyễn Thị Lang và Bùi Chí Bửu, 2004)

*Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cá thể

+ Số bông/ khóm: Đếm tổng số bông hữu hiệu trên khóm

+ Số hạt/ bông và tỷ lệ hạt chắc: Số bông trên khóm chia làm 3 lớp: lớp bông to, lớp bông trung bình, lớp bông nhỏ, lấy ngẫu nhiên mỗi lớp một bông đếm tổng số hạt, số hạt chắc, tính tỷ lệ hạt chắc

- Khối lượng 1000 hạt: Trộn đều hạt chắc của 5 khóm trong ô, đếm 2 lần

500 hạt, nếu chênh lệch giữa hai lần cân không quá 5% thì khối lượng 1000 hạt bằng tổng hai lần cân đó, nếu chênh lệch hơn 5% thì làm lại

+ Năng suất cá thể:

+ Năng suất lý thuyết:

NSLT = Số bông/ khóm x số khóm/ m2 x số hạt/ bông x tỷ lệ hạt chắc x khối lượng 1000 hạt x 10-4 ( tạ/ ha)

* Các chỉ tiêu sâu bệnh hại

Chỉ tiêu Giai

đoạn

Đơn vị tính hoặc điểm

Vết bệnh nhỏ, tròn hoặc hơi dài, đường kính 1-2mm có viền nâu rõ rệt, hầu hết

lá dưới có vết bệnh Dạng vết bệnh như điểm ở 2, nhưng vết bệnh xuất hiện nhiều ở các lá trên

Vết bệnh điển hình cho các giống nhiễm, dài 3mm hoặc hơi dài, diện tích vết bệnh trên lá <4% diện tích lá

Vết bệnh điển hình: 4-10% diện tích lá Vết bệnh điển hình: 11-25% diện tích lá Vết bệnh điển hình: 26-50% diện tích lá Vết bệnh điển hình: 51-75% diện tich lá Hơn 75% diện tích vết bệnh trên lá

Quan sát vết bệnh gây hại trên lá

2 Bệnh

bạc lá

1

3 1-5% diện tích vết bệnh trên lá 6-12% diện tích vết bệnh trên lá Quan sát diện

Chỉ tiêu Giai

đoạn

Đơn vị tính hoặc điểm

Quan sát độ cao tương đối của vết bệnh trên lá hoặc

bẹ lá (biểu thị bằng % so với chiều cao cây)

>51% số dảnh chết hoặc bông bạc

Quan sát số dảnh chết hoặc bông bạc

>51% cây bị hại

Quan sát lá, cây

bị hại Tính tỷ lệ cây bị sâu ăn phần xanh của lá hoặc lá bị cuốn thành ống

Quan sát diện tích vết bệnh trên