Luận văn đánh giá và tuyển chọn một số dòng lúa mới kháng bệnh bạc lá, chất lượng cao tại hải dương

luận văn

bộ giáo dục và đào tạo trường đại học nông nghiệp hà nội

Lời cam đoan

- Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và ch−a từng đ−ợc sử dụng để bảo vệ một học vị nào

- Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiên luận văn này đã đ−ợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này

đã đ−ợc chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Hai

Lời cảm ơn

Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Phan Hữu Tôn người thầy đã hết lòng giúp đỡ,

động viên, hướng dẫn tôi thực hiện luận văn này.

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới Th.s Nguyễn Trọng Khanh, KS Mai Thị Miên cùng Ban Giám đốc và tập thể cán bộ công nhân viên trong Trung tâm Nghiên cứu và phát triển lúa thuần, Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm, đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ để tôi hoàn thành công trình nghiên cứu khoa học

Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể các Thầy cô giáo trong Viện Sau đại học, Bộ môn Di truyền và Chọn giống cây trồng - Khoa Nông học, Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài này

Qua đây, tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, người thân, bạn bè, là những người luôn ủng hộ tôi trong suốt quá trình học tập và thực tập tốt nghiệp

Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Hai

MụC LụC

2.2 Chất lượng, thị trường lúa gạo trong nước và trên thế giới 3 2.3 Cở sở di truyền của việc chọn tạo giống lúa chất lượng cao và một

số yếu tố ngoại cảnh ảnh hưởng đến chất lượng lúa gạo 5 2.4 Hướng chọn tạo và tình hình chọn tạo giống lúa chất lượng cao ở

2.5 Bệnh bạc lá và đặc điểm di truyền 30 2.6 Các đường hướng chọn tạo giống kháng bệnh bạc lá 36

3 Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu 38

4.1 Một số đặc điểm sinh trưởng phát triển trong giai đoạn mạ (Vụ

4.2 Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng (vụ mùa 2009 và vụ xuân

4.3 Nghiên cứu đặc điểm lá đòng (vụ mùa 2009 và vụ xuân 2010) 58 4.4 Một số đặc điểm của thân và bông (vụ mùa 2009 và vụ xuân

4.10 Chất lượng thương trường của các dòng tham gia thí nghiệm (vụ

4.11 Chất lượng nấu nướng và dinh dưỡng của các dòng giống tham

DANH MôC CH÷ VIÕT T¾T

4.6 Mức độ nhiễm một số sâu bệnh hại và khả năng chống đổ của

4.7A Chiều dài vết bệnh bạc lá của các dòng 75 4.7B Đánh giá khả năng kháng bệnh bạc lá của các dòng 77 4.8 Đặc điểm Nông học của các dòng giống 84 4.9 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng 86 4.10 Chất lượng thương trường của các dòng 95 4.11 Chất lượng nấu nướng và dinh dưỡng của các dòng 100

4.12A Giá trị chọn lọc về các tính trạng của các dòng tham gia thí

4.12B Chỉ số chọn lọc của 5 dòng phù hợp nhất với hướng chọn lọc vụ

4.13A Giá trị chọn lọc về các tính trạng của các dòng tham gia thí

4.13B Chỉ số chọn lọc của 5 dòng phù hợp nhất với hướng chọn lọc vụ

Việt Nam là nước đứng thứ 2 về xuất khẩu gạo sau Thái Lan và trong tương lai xuất khẩu vẫn là tiềm năng lớn của chúng ta Tuy nhiên, chất lượng gạo của ta vẫn còn kém: Nguyên nhân sâu xa của tình trạng này là chưa có

được một bộ giống chất lượng cao Trong khi đó, xu hướng yêu cầu gạo phẩm chất cao trên thị trường châu á và châu Mỹ ngày càng tăng Chính vì vậy cần phải tạo ra một bộ giống chất lượng để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng trên thị trường trong nước và trường quốc tế,

Hiện nay nước ta chủ yếu là cấy các giống lúa nhập nội có kiểu hình thâm canh cho năng suất cao như Nhị ưu 838, BTST, Bắc ưu 64, Khang dân, Q5…thì cơm lại khô cứng, không có hoặc ít có hương vị khi nấu chín Ngược lại, các giống lúa địa phương cổ truyền có chất lượng nấu nướng rất tuyệt vời thì lại cho năng suất thấp, thời gian sinh trưởng chưa phù hợp với cơ cấu mùa vụ, đồng thời bị nhiễm sâu bệnh hại rất nặng và đặc biệt là bệnh bạc lá (do vi khuẩn Xanthomonas Oryzase) gây ra, trước đây bệnh chỉ gây hại ở vụ mùa nhưng đến nay đf gây hại nặng ở cả vụ xuân, làm cho việc gieo cấy lúa trở trở lên không ổn định

Thời gian gần đây các nhà khoa học đf làm sáng tỏ rằng: tính kháng bệnh bạc lá có 29 gen đơn quy định (ví dụ gen xa-5, Xa-7…) và các tính trạng

chất lượng bao gồm: Chất lượng dinh dưỡng (hàm lượng protein, sự cân đối giữa các axitamin trong lúa gạo…), chất lượng của hạt khi nấu chín (hàm lượng aminoza, độ mềm, độ dẻo, hương vị…), chất lượng thương trường (chiều dài, chiều rộng hạt gạo, độ bạc bụng…) và chất lượng xay xát (tỷ lệ gạo nguyên, tỷ lệ trắng trong…) cũng do gen quy định (ví dụ chiều dài hạt gạo được điều khiển bởi gen lặn kí hiệu là lk-I…) Từ những cơ sở đó các nhà khoa học đf và đang tiến hành lai quy tụ các gen vào một giống rồi chọn lọc thì có thể vừa tạo ra được giống kháng bệnh bạc lá vừa chất lượng cao (ví dụ, giống N46, N91 ) Từ đó cho thấy

đây là một hướng đi khả quan và là biện pháp hiệu quả nhất để thúc đẩy gieo cấy các giống lúa chất lượng cao ở nước ta

Để nâng cao chất lượng hạt gạo, đáp ứng nhu cầu thị trường trong nước

và quốc tế, đồng thời làm cho việc gieo cấy lúa được ổn định, thời gian vừa qua Viện cây Lương thực và thực phẩm Hải dương đf tiến hành lai tạo theo hướng trên và đf tạo ra được một số dòng lúa có triển vọng, nhưng cần phải tiếp tục đánh giá, chọn lọc để đem đi khảo nghiệm cho ra giống mới là rất cần thiết Chính vì thế chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài:

“Đánh giá và tuyển chọn một số dòng lúa mới kháng bệnh bạc lá, chất lượng cao tại Hải Dương”

1.2 Mục đích và yêu cầu

2 Tổng quan tài liệu

2.1 Phân loại chất lượng lúa gạo

Chất lượng lúa gạo là một trong bốn mục tiêu mà công tác cải tạo giống

đặt ra Chất lượng được đánh giá thông qua nhiều chỉ tiêu khác nhau bao gồm: hình dạng hạt, kích thước hạt, độ đồng đều của hạt, tỷ lệ gạo xay, tỷ lệ gạo xát, tỷ lệ gạo nguyên, tỷ lệ bạc bụng, chất lượng nấu nướng và đặc điểm trong quá trình chế biến

Theo Juliano, 1985 [75] có thể tổng hợp lại để đánh giá chất lượng gạo theo các nhóm chỉ tiêu sau:

- Chất lượng thương trường: đây là chỉ tiêu quan trọng đối với gạo xuất khẩu dùng để mua bán, trao đổi trong nước và quốc tế Các chỉ tiêu chất lượng thương trường căn cứ vào: hình dạng hạt gạo, chiều dài, chiều rộng hạt, độ trong, độ bóng, độ bạc bụng, màu sắc hạt tỷ lệ gạo xay xát và tỷ lệ gạo nguyên

- Chất lượng nấu nướng, ăn uống hay nếm thử đánh giá bằng cảm quan nên phụ thuộc vào tập quán của từng nhóm dân cư: Căn cứ chủ yếu vào hàm lượng Amylose, nhiệt độ hoá hồ, độ bền gen, độ nở cơm, sức hút nước và hương thơm

- Chất lượng dinh dưỡng có các chỉ tiêu chính là: Hàm lượng protein, hàm lượng lysine

2.2 Chất lượng, thị trường lúa gạo trong nước và trên thế giới

Lúa gạo là nguồn lương thực của hơn một nửa dân số thế giới Tại châu

á, gạo là nguồn cung cấp lương thực chủ yếu, nó đóng góp 56,2% năng lượng, 42,9% Protein và cung cấp tới 29,8% hàm lượng sắt trong bữa ăn hàng ngày (IRRI,1984) [71] Nó đặc biệt quan trọng với những người nghèo, khi mà lương thực cung cấp tới 70% năng lượng và protein thông qua bữa ăn hàng ngày [72]

Theo thống kê của tổ chức Nông Lương Thế giới (FAO) thì lúa gạo

được sử dụng 85% làm thức ăn cho người Các vùng châu á, châu Phi, châu

Mĩ la tinh, lấy lúa gạo làm nguồn lương thực chính Việt Nam là một trong những nước xuất khẩu gạo lớn trên thế giới, cho nên vấn đề chất lượng gạo

được đặt ra phải phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng ở các nước nhập khẩu Thái Lan là nước xuất khảu gạo lớn nhất và chất lượng gạo cũng cao nhất hiện nay nên họ đf có quy định khá chặt chẽ các tiêu chuẩn đánh giá chất lượng Công tác chọn tạo giống lúa phục vụ xuất khẩu của Việt Nam cũng dựa trên tiêu chuẩn của Thái Lan và IRRI Theo đó thì giống có phẩm chất gạo cao là những giống lúa có chiều dài hạt từ (6,61 – 7,5 mm) đến rất dài (>7,5 mm), tỷ

lệ dài trên rộng hạt gạo ≥ 3, tỷ lệ gạo nguyên > 50%, gạo trong ít bạc bụng, nhiệt độ hoá hồ trung bình, độ bền thể gel mềm, hàm lượng amylose trung bình (Trần Văn Đạt, 2005 [15]

Tuy nhiên tuỳ theo truyền thống ẩm thực và thu nhập của mỗi quốc gia và các bộ phận dân cư khác nhau có yêu cầu về chất lượng gạo cũng khác nhau

Gạo xay có hạt trong mờ, thon dài, có hoặc không có mùi thơm, có độ

nở nhiều khi nấu (do sự kéo dài nhân hạt), có tính mịn (không dính và mềm) cấu trúc hạt chắc, mùi vị hấp dẫn và thời hạn sử dụng kéo dài được ưa chuộng trong thị trường nội địa

Các nghiên cứu của Kaosa, Fuliano và trung tâm thông tin Bộ Nông nghiệp (2001) [40] cho thấy: tại thị trường Hồng Kông các loại gạo hạt dài, tỷ

lệ gạo nguyên cao, cơm mềm luôn được bán với giá cao Tại Rome các loại gạo Japonica được ưa chuộng Trái lại các khách hàng Tây á và Italia lại ưa chuộng gạo đục và cứng cơm Người Nhật Bản ưa gạo tròn, mềm ướt, thật trắng và không có mùi thơm Còn thị trường và người Thái Lan thích gạo hạt dài, cơm khô

Những nơi mà gạo là lương thực thứ yếu như (châu Âu) thì họ yêu cầu loại gạo tốt Gạo 5 – 10% tấm được tiêu thụ nhiều ở Tây Âu và 10 – 13% ở

các nước Đông Âu Ngày nay các loại gạo hạt dài chiếm ưu thế trên thị trường Tây Âu Một số nước như Hà Lan, Bỉ, Thụy Sĩ, Anh và một số vùng nước Pháp có chiều hướng tăng các món ăn phương Đông nên sử dụng nhiều loại gạo hạt dài Trong khi đó, ở các nước Đông Âu người tiêu dùng lại thích loại gạo hạt tròn hơn Gần 90% dân số Bangladesh và phần lớn dân số của các nước ấn Độ, Sri Lanka, Pakistan, các nước thuộc châu Phi tiêu dùng loại gạo

đồ, còn gạo nếp được tiêu thụ chính ở Lào, Campuchia và một số vùng ở Thái Lan (FAO, 1998) [16]

Nghiên cứu về thị trường và nhu cầu về chất lượng gạo xuất khẩu của thế giới, đặc biệt là các nước nhập khẩu gạo chính giúp chúng ta định hướng

đúng đắn trong công tác chọn tạo giống lúa mới chất lượng cao nhằm nâng cao giá gạo xuất khẩu từ đó nâng cao mức thu nhập của người dân trồng lúa 2.3 Cở sở di truyền của việc chọn tạo giống lúa chất lượng cao và một số yếu tố ngoại cảnh ảnh hưởng đến chất lượng lúa gạo

Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng gạo, nhưng nổi bật nhất

là ảnh hưởng của yếu tố giống, điều kiện môi trường sinh thái, kỹ thuật canh tác và công đoạn sau thu hoạch, bảo quản

Trong các yếu tố trên thì yếu tố giống là tiên quyết Các yếu tố như điều kiện môi trường gieo trồng, phân bón, công đoạn sau thu hoạch cũng ảnh hưởng khá lớn đến tỷ lệ gạo nguyên, nhiệt độ hoá hồ, tỷ lệ trắng bạc và

hàm lượng dinh dưỡng trong hạt (Nguyễn Văn Luật, 1997) [30]

Chất lượng gạo là tập hợp của nhiều tính trạng phức tạp như hàm lượng amylose, nhiệt độ hoá hồ, độ bền thể gel, hàm lượng protein, chiều dài hạt, chiều rộng hạt, tỷ lệ dài trên rộng… Ngoài ra, chất lượng gạo ngon còn liên quan đến độ dẻo, độ bóng và mùi vị của cơm

Hiểu biết đầy đủ về các tính trạng chất lượng và các yếu tố ảnh hưởng

đến chất lượng gạo là vô cùng quan trọng để xây dựng một chiến lược đúng

đắn trong chọn tạo giống lúa chất lượng cao

2.3.1 Chất lượng thương trường

Đây là tiêu chuẩn được dùng trong quá trình mua bán, trao đổi trong nước và quốc tế Các chỉ tiêu chất lượng thương trường căn cứ vào: hình dạng, chiều dài, chiều rộng, độ trong, độ bóng, độ bạc bụng, màu sắc hạt (Juliano, 1985) [75] Đồng thời là chỉ tiêu có ý nghĩa quyết định trong việc sản xuất hàng hoá của lúa gạo,

- Tỷ lệ hạt trắng trong: số hạt còn lại sau khi loại bỏ hạt vàng và hạt đỏ,

đem thóc đi bán, tất cả các chỉ tiêu này đều được phải xem xét đánh giá các mẫu thóc, sau đó phải chịu các thử nghiệm xay xát và nấu nướng Do đó kích thước hạt, hình dạng hạt, màu sắc hạt, độ bóng, độ đồng đều của hạt rất quan trọng cần xem xét trước khi đánh giá độ tăng trọng của hạt gao Phương pháp

đánh giá độ tăng trọng của hạt gạo được đánh giá bằng mắt hoặc kính hiển vi Theo Lê Dofn Diên (1990) [11] cho rằng: tuỳ theo đặc tính của giống mà hạt gạo có kích thước và khối lượng khác nhau

a Chiều dài, chiều rộng và tỷ lệ dài/rộng hạt gạo

Chiều dài hạt gạo là một chỉ tiêu quan trọng đánh giá chất lượng gạo thương trường

Theo Nguyễn Thị Trâm (1998) [52] cho rằng: chiều dài hạt gạo là đặc tính của giống tương đối ổn định, nó ít bị thay đổi dưới điều kiện môi trường Sau khi nở hoá nhiệt độ môi trường hạ thấp có thể làm giảm chiều dài hạt

nhưng không nhiều Tuy nhiên một số tác giả cho rằng kích thước hạt có thể tăng lên thông qua sử dụng phân bón

Đi sâu tìm hiểu gen quy định chiều dài hạt, Rmaiah (1931) [94] cho rằng chiều dài hạt gạo do 1 gen kiểm tra Rollich (1957) cho là 2 gen kiểm tra Còn Ramaiah và parthasasthy (1933) lại cho là 3 gen kiểm tra Ngược lại, Mitro (1962), Chang1974, Nkatats và Jackson 1973, Somrith và cộng sự 1979 [74] lại cho rằng tính trạng do nhiều gen kiểm tra

Theo các nghiên cứu của B.Somrith, t.t Chang [74] cho rằng chiều dài hạt gạo được kiểm soát bởi hai cộng tính trội Các tính trạng chiều dài hạt và dạng hạt đều chịu sự kiểm soát của nhiều gen

Phần lớn các nghiên cứu đều kết luận rằng chiều dài, chiều rộng của hạt chịu tác động tổng hợp của nhiều gen Năm 1986, Hsieh và Wang kết luần rằng: chiều dài hạt di truyền đa gen, được điều khiển bởi gen đa alen kí hiệu là

Gl và mức độ trội của các alen theo thứ tự Gl1>Gl2>Gl, dạng hạt tròn trội so với dạng hạt dài và hình dạng hạt cũng do gen 3 alen quy định Rao và Sang (1989) đưa ra kết luận chiều dài và chiều rộng hạt gạo di truyền hoàn toàn độc lập, chịu sự điều khiển của các gen khác nhau [96]

Năm 1984, Takeda nghiên cứu di truyền kích thước hạt trên giống lúa Fusayoshi của Nhật Bản và cho rằng tính trạng này do đa gen quy định và có một gen trội không hoàn toàn kí hiệu là Lk-f là gen chính

Sau dó, trong nghiên cứu bằng phương pháp phân tích quần thể phân li vào năm 1994, Takeda và Saito đf phát hiện ra chiều dài hạt được điều khiển bởi một gen lặn kí hiệu là lk-I [35]

Hình dạng hạt gạo là một chỉ tiêu quan trọng trong chất lượng thương trường nó được tạo nên bởi ba yếu tố: chiều dài, chiều rộng và bề dày hạt gạo

Những yếu tố này được di truyền trung gian giữa hai bố mẹ và là thuộc tính của giống (Virmani, 1994) Về hình dạng hạt, Raimah 1933 đf chứng

minh kiểu hạt ngắn, tròn trội hơn kiểu hạt dài hình ô van Ông đf tiến hành thí nghiệm lai giống hạt dài (>10mm) với hạt ngắn (<5,8 mm) cho tỷ lệ phân ly F2 là ba ngắn 1 dài, ông cho rằng tính trạng này được kiểm tra bởi ba nhân tố

di truyền k1, k2, k3 mức độ liên kết này dẫn đến chiều dài hạt khác nhau

Kích thước và hình dạng hạt có quan hệ với tỷ lệ gạo nguyên khá chặt chẽ Thông thường tỷ lệ gạo xát của các giống có hạt gạo trung bình và bầu luôn cao hơn thon dài

Còn khối lượng hạt gạo có tương quan chiều dài và chiều rộng hạt Somaiah (1974), Lin (1978) [94]

Khi nghiên cứu về vấn đề này Bùi Huy Đáp (1970) cho biết tỷ lệ D/R phản ánh một phần phẩm chất hạt

b Độ bạc bụng

Độ trong suốt của hạt gạo phụ thuộc vào tính chất của phôi nhũ, mức độ bạc bụng phụ thuộc vào vị trí vết đục xuất hiện ở trên lưng, bụng hay ở trung tâm hạt gạo Hạt tinh bột ở vùng bạc bụng có cấu trúc rời rạc hơn so với vùng trong suốt nên nó tạo ra các khe hở chứa không khí giữa các hạt trung bình (Del Rosario và CTV, 1968) [66] Mặc dù độ bạc bụng không ảnh hưởng gì

đến phẩm chất cơm, nhưng ảnh hưởng đến thị hiếu người tiêu dùng Người tiêu dùng thích hạt gạo có nội nhũ trong và trả giá cao cho những loại gạo này (khush và CTV, 1979) [81]

Độ bạc trắng của nội nhũ một mặt do yếu tố di truyền quyết định, mặt khác các điều kiện môi trường cũng ảnh hưởng đến đặc tính này Điều kiện môi trường chủ yếu ảnh hưởng đến độ bạc bụng là nhiệt độ sau khi lúa trỗ, nhiệt độ cao làm tăng độ bạc bụng, nhiệt độ thấp làm giảm hoặc mất độ bạc bụng (Bùi Chí Bửu và CTV, 1996) [2]

Quá trình tạo ra bạc bụng chủ yếu tạo ra trong quá trình chín (thời kỳ tích luỹ chất khô vào nội nhũ), nếu thiếu nước ở giai đoạn sau trỗ hoặc xuất

hiện bệnh đạo ôn cổ bông, bọ xít chích hút ở giai đoạn lúa ngậm sữa đều làm tăng tỷ lệ gạo bạc bụng (Del Rosario và CTV, 1996) [66]

Phơi thóc làm giảm độ ẩm từ từ hạt gạo sẽ trong hơn làm giảm độ ẩm

đột ngột (Bùi Chí Bửu và CTV, 1996) [4]

Theo Lang, 2002) [34] tỷ lệ bạc bụng có sự biến động rất cao đối với môi trường Khi nghiên cứu ảnh hưởng của phạm vi nhiệt độ đến bạc bụng, Banywaedc, (1994) [24] thấy rằng: Nhiệt độ cao và biên độ chênh lệch ngày

đêm nhiều (35/200C) trong quá trình cây lúa sinh trưởng và phát triển sẽ làm tăng tỷ lệ bạc bụng Trong đó nhiệt độ thấp làm giảm hay tiêu độ bạc bụng

Bên cạnh đó, Vũ Quốc Trung và Bùi Huy Thanh (1979) [24] còn cho biết: Các giống lúa hạt dài thường có nội nhũ trắng trong, còn các giống hạt bầu thường có nội nhũ trắng đục Lúa khi cấy ở ruộng quá nhiều nước hay ở ruộng bị hạn thì khi chín gạo dễ bạc bụng hơn Ngoài ra phương thức phơi sấy thóc cũng ảnh hưởng đến độ trong của nội nhũ Thóc phơi trong điều kiện nắng quá sẽ làm hạt gạo đục hơn thóc phơi khô từ từ trong nắng nhẹ

Tính trong của hạt gạo được di truyền độc lập với tất cả các tính trạng nông học quan trọng khác, do đó có thể chọn lọc ở các thế hệ sớm (Somrith, 1974) [98]

Theo Radoeova và Staikhova (1962) [97] cho rằng: tính trạng bạc bụng

do di truyền quyết định, nhưng mức độ di truyền ổn định qua các thế hệ có chịu sự chi phối của điều kiện ngoại cảnh Có một số giống không bị bạc bụng trong mọi điều kiện như IR22, số giống khác lại bạc bụng trong mọi điều kiện như IR8, còn một số giống khác biểu hiện trung gian

Đi sâu nghiên cứu hơn nữa USDA (1962) [91] cho rằng: tính trạng bạc bụng được kiểm tra do hoạt động của gen đơn lặn Lê Dofn Diên (1990) [11] cho rằng độ bạc bụng của hạt do nhiều gen điều khiển, dù thế ngoài tác dụng cộng tính còn tác dụng tương hỗ giữa các gen

Theo Khush (1986), độ trong của hạt gạo có liên quan đến hàm lượng amylose, các giống có hàm lượng amylose nhỏ hơn 2% nội nhũ đục hoàn toàn, còn các giống có hàm lượng amylose từ 2-32% nội nhũ sẽ có nhiều dạng

từ trong đến đục hoàn toàn

Năm 1981, Omura và Saito sử dụng phương pháp gây đột biến bằng methyl N-ntrosourea (MNU) để nghiên cứu về di truyền của độ bạc bụng Sau khi sử lý đột biến, kết quả họ thu được nhiều mức độ bạc bụng khác nhau, từ

N-đó N-đó rút ra kết luận rằng độ bạc bụng của gạo là do gen quy định chứ không

đơn thuần là do điều kiện môi trường

Năm 1981, Kamijima và cộng sự nghiên cứu sự di truyền bạc bụng bằng cách lai phân tích và đưa ra kết luận độ bạc bụng do gen quy định và có liên kết chặt chẽ với kích thước hạt

Năm 1983, Takeda và Saito tiếp tục sử dụng phương pháp lai phân tích để nghiên cứu di truyền tính trạng này Cuối cùng, họ đưa ra kết luận độ bạc bụng do nhiều gen quy định, trong đó có một gen chủ đạo kí hiệu là Lk-f gen này đồng thời cũng là gen điều khiển kích thước hạt

c Chất lượng xay xát được xem ở hai chỉ tiêu chủ yếu

+ Tỷ lệ gạo lật và tỷ lệ gạo xát tính theo % trọng lượng của thóc

+ Tỷ lệ gạo nguyên tính theo % trọng lượng gạo xát

Theo Lê Dofn Diên (1990) [11] cho rằng: xay xát thóc là quá trình loại

bỏ trấu, phôi và vỏ cám, khi loại bỏ các bộ phận này hàm lượng xenlulose và lipit sẽ bị giảm xuống rõ rệt Khi loại bỏ vỏ trấu giầu xenlulose ở ngoài sẽ làm tăng tỷ lệ tiêu hoá, còn khi giảm hàm lượng lipit sẽ làm tăng khả năng bảo quản gạo Loại bỏ phôi và vỏ cám cũng sẽ làm giảm hàm lượng protein, cách làm giảm được sự mất mát nhiều chất dinh dưỡng do xay xát bằng kỹ thuật xử

lý thuỷ nhiệt, ngâm vớt thóc, hấp phơi khô rồi mới xát

Khi xét đến chất lượng xay xát của lúa gạo, người ta quan tâm đến tỷ lệ gạo nguyên Tỷ lệ gạo nguyên là tính trạng di truyền bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi

môi trường, đặc biệt là ẩm độ, nhiệt độ trong suốt thời gian lúa chín đến thu hoạch (Nagato K.Y Kono, 1963) [89] Lê Dofn Diên (1995) [12] cũng có nhận xét tỷ lệ gạo nguyên thay đổi nhiều tuỳ theo bản chất giống và phụ thuộc nhiều vào điều kiện ngoại cảnh như nhiệt độ, ẩm độ khi lúa chín và điều kiện bảo quản phơi sấy sau thu hoạch Tỷ lệ gạo nguyên có mối quan hệ chặt chẽ với độ cứng của hạt và độ bạc bụng, chịu ảnh hưởng lớn bởi kỹ thuật sau thu hoạch (gặt đập, phơi sấy, tồn trữ ) (Nguyễn Thị Lang, Bùi Chí Bửu, 2005) [26]

Khi thu hoạch lúa, phải xác định đúng thời điểm chín sinh lý thì mới đạt

tỷ lệ gạo nguyên cao Theo Bangwack những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp tích luỹ chất khô ở hạt trong giai đoạn hạt vào chắc, làm mẩy cũng làm ảnh hưởng đến độ chặt, độ nén của hạt tinh bột và sẽ gây ra bạc bụng Theo ông, thời điểm thu hoạch để đạt tỷ lệ gạo xát, gạo nguyên cao nhất là thu hoạch vào ngày thứ 33 – 36 kể từ ngày hạt phơi màu Theo Bùi Chí Bửu và CTV (1996) [2] thì tỷ lệ gạo nguyên cao nhất khi thu hoạch vào lúc lúa chín

28 – 30 ngày Tiến hành thu sớm sau khi lúa trổ 20 ngày hoặc thu muộn sau khi lúa trổ 35 ngày thì tỷ lệ gạo nguyên đều thấp

Kích thước, dạng hạt và độ bạc bụng của hạt là những yếu tố ảnh hưởng nhiều đến chất lượng xay xát và đặc biệt là tỷ lệ gạo nguyên Nghiên cứu của Yadav (1989) [114] cho thấy tỷ lệ gạo nguyên tăng tương quan với sự giảm chỉ số chiều dài/rộng hạt, hay nói cách khác hạt càng dài thì tỷ lệ gạo nguyên càng thấp Hạt càng mảnh dài và độ bạc bụng càng cao thì tỷ lệ gạo nguyên càng thấp (Theo Lê Dofn Diên 1990) [11]

Khi nghiên cứu về chất lượng xay xát và các đặc điểm chất lượng khác của hạt gạo, Webb và Adair (1970) [109] còn nhận xét: Lúa trồng trên đất đai

và các điều kiện sinh thái khác nhau Khi bón quá đủ đạm, tỷ lệ gạo nguyên của các giống giảm đi đáng kể

Tỷ lệ gạo nguyên chịu ảnh hưởng của NPK theo thứ tự sau : NPK > PK > NK >

N > 0-0-0 (thí nghiệm dài hạn với tỷ lệ gạo nguyên cao hơn, trong đó P là yếu tố quan trọng, đặc biệt trong vụ hè thu) [9]

2.3.2 Chất lượng nấu nướng và ăn uống

Chất lượng nấu nướng và ăn uống là yếu tố quan trọng của các giống lúa chất lượng, nó được đánh giá thông qua các chỉ tiêu như độ mềm, độ dẻo,

độ chín, độ bóng, độ rời, mức độ khô khi để nguội, mùi thơm, độ đậm nhạt của hạt cơm Nó được phản ánh qua thị hiếu của người tiêu dùng ở các khu vực, vùng, miền khác nhau (Viện công nghệ sau thu hoạch, 1998) [57]

a Hàm lượng amylose

Tinh bột chiếm tỷ lệ trên 90% trong hạt gạo Nó được hình thành do 2

đại phân tử amylose và amylosepectin Hàm lượng amylose có thể được xem

là hợp phần quan trọng nhất, bởi vì nó có tính chất quyết định trong việc làm cho cơm dẻo, mềm hoặc cứng (Bùi Chí Bửu, Nguyễn Thị Lang, 2000) [4]

Môi trường gây nên sự biến động hàm lượng amylose trong hạt gạo của cùng một giống lúa, đặc biệt là trong thời gian lúa vào chắc (Juniano, 1990) [76] Nhưng sự biến động này không chênh lệch quá 6% Hàm lượng amylose

vụ đông xuân và vụ hè thu có sự khác biệt giữa các giống Thường vụ đông xuân có hàm lượng amylose thấp hơn vụ hè thu (Nguyễn Thị Lang, Bùi Chí Bửu, 2005) [5]

Gạo ở vùng đất phèn có xu hướng amylose cao hơn (Bùi chí Bửu và cs, 1999) [3] Do điều kiện khí hậu các giống lúa gieo trồng ở vùng đồng bằng sông Cửu Long có hàm lượng amylose trung bình cao hơn các giống được sử dụng ở đồng bằng sông Hồng (Nguyễn Thanh Thuỷ, Nguyễn Thị Hương Thuỷ, 1999) [45]

Hàm lượng amylose có tương quan chặt chẽ với đặc điểm nông sinh học của giống lúa như chiều cao cây, chiều dài bông, khối lượng 1000 hạt Hàm lượng amylose thấp có tỷ lệ gạo gfy tăng, độ nở thấp, độ chín và độ dẻo cao Những giống lúa có tỷ lệ dài trên rộng cao thì hàm lượng amylose 20% và gạo gfy cao (Vũ Văn Liết và cs, 1995) [28]

Kết quả khảo nghiệm các giống lúa mới của Trung tâm khảo, kiểm nghiệm giống cây trồng trung ương năm 2004 cho thấy đa phần các giống lúa

mới có hàm lượng amylose từ 15 – 25% [42]

Khi nghiên cứu hàm lượng amylose của các giống lúa đặc sản, Nguyễn Hữu Nghĩa cho rằng: các giống lúa đặc sản có hàm lượng amylose trung bình như Nàng thơm chợ Đào (22,07%), Nhỏ thơm (22,5%)… hàm lượng amylose thấp như Thơm lúa mùa (5,56%), Bằng tây mề (8,91%)…tuy nhiên, các mẫu giống của cùng một giống cũng có hàm lượng amylose khác nhau Do vậy, việc lựa chọn giống có hàm lượng amylose thấp cần phải xem các mẫu giống

để từ đó có vật liệu mong muốn phục vụ cho cải tiến giống [58]

Theo Nguyễn Trọng Khanh (2002) cho thấy: các giống nhập nội từ IRRI có hàm lượng amylose từ 15 – 25% Mối tương quan giữa hàm lượng amylose và độ nở của cơm là mối tương quan thuận và chặt Gạo có hàm lượng amylose thấp thì cơm sẽ kém nở, nếu hàm lượng amylose cao thì cơm

sẽ nở nhiều Như vậy, nên chọn các giống lúa có hàm lượng amylose trung bình thì cơm sẽ nở vừa phải [24]

Đi sâu nghiên cứu về tính di truyền hàm lượng amylose chưa có kết quả chính xác Theo Jenning và cộng sự (1979) [92] cho rằng: “ do một cặp gen

điều khiển và hàm lượng amylose cao là trội hoàn toàn so với hàm lượng amylose trung bình và thấp” Hàm lượng amylose thấp và trung bình được

điều khiển bởi gen đơn tác động chính và một số gen nhỏ cũng tác động tính trạng này Do vậy muốn con lai có hàm lượng amylose trung bình thì một trong hai bố mẹ phải có hàm lượng amylose trung bình (Jenning và cộng sự, 1979) [92]

Di truyền tính trạng hàm lượng amylose rất phức tạp vì nó có hai alen (3n trong nội nhũ) Hàm lượng amylose cao được kiểm tra bởi một gen bổ sung Một vài nghiên cứu cho rằng hàm lượng amylose đa gen (Puri, 1980, Lang và Buu 2004) Trong phân tích hệ di truyền của hàm lượng amylose thì hàm lượng amylose ảnh hưởng cả hai nhóm alen cộng tính và alen không cộng tính Một số nhà nghiên cứu cho rằng hàm lượng amylose có hiệu ứng cộng tính và không cộng tính [1]

Đi sâu nghiên cứu ở cấp độ phân tử cho thấy hàm lượng amylose được tổng hợp bởi 1 enzyme gọi là GBSSI (Kossmann và Lloyd, 2000; Smith và cộng sự, 1999) [79] Mặt khác, enzym GBSSI được mf hoá bởi 1 gen kí hiệu

là Wx nằm trên NST số 6 (Okagaki và Wesssler, 1988)

Cai và cộng sự đf chỉ ra rằng hàm lượng của GBSS có liên quan tới hiện tượng cắt rời của intron 1 của Wx và một SNP, đột biến từ G thành T (Wang và cộng sự, 1990; Cai và cộng sự, 1998) Theo kết quả này thì các giống lúa có kiểu gen Wx- G/Wx- G có chứa base G tại intron 1, gen Wx sẽ tạo thành m ARN-Wx hoàn chỉnh, vì vậy sẽ sinh ra lượng GBSS lớn và có hàm lượng amylose cao Ngược lại các giống có kiểu gen Wx- T/Wx- T với base T thay thế G chỉ có một lượng nhỏ mARN- Wx được tạo thành và chúng có hàm lượng amylose thấp (Cai và cộng sự, 1998) [61]

Theo Nguyễn Minh Thu (2009) [43] đánh giá 124 mẫu giống lúa được thu thập và bảo quản tại bộ môn Công nghệ sinh học ứng dụng, Đại học Nông nghiệp Hà Nội bằng phương pháp PCR đf xác định được 10 mẫu giống có kiểu gen Wx- T/Wx- T cho hàm lượng amylose thấp

b Mùi thơm

Bản chất hoá học của mùi thơm

Mùi thơm của lúa là kết quả tạo thành bởi một loạt các hợp chất hoáhọc khác nhau (Widjaja và cộng sự,1996) Năm 1977 Bullard và Holguin đf sử dụng phương pháp sắc ký khí để xác định thành phần hoá học tạo nên mùi thơm Họ thu được 70 chất và xác định chính xác được 30 chất trong số đó, nhưng theo quan điểm của họ thì không có một thành phần rõ ràng nào quy

định tính thơm của gạo [65]

Năm 1983, Buttery và cộng sự đf chỉ ra rằng 2-acetyl-1-pyrroline AP), một chất dễ bay hơi, chính là thành phần chính tạo nên mùi thơm của lúa 2-AP xuất hiện trên tất cả các bộ phận của cây (thân, lá và hạt) ngoại trừ

(2-phần rễ ( Buttery và cộng sự, 1983; Lorieux và cộng sự, 1966; Yoshihashi và cộng sự, 2002) 2-AP không hình thành trong quá trình thu hoạch và nấu chín

mà hình thành trong quá trình sinh trưởng của cây Chính vì vậy mà mùi thơm của lúa có thể xác định trên tất cả hạt và mô lá (Yoshiyashi và cộng sự, 2002) [69] Kỹ thuật thu hoạch và bảo quản cũng ảnh hưởng đến lượng 2-acetyl-pyrolin, từ đó ảnh hưởng đến mùi thơm của gạo (Goodwin và cộng sự, 1994)

ảnh hưởng của yếu tố ngoại cảnh đến mùi thơm và sự di truyền mùi thơm ở lúa

Tính trạng mùi thơm rất dễ thay đổi bởi ảnh hưởng của môi trường thí

dụ mùi thơm Basmati cần nhiệt độ lạnh của môi trường nơi nó gieo trồng, mùi thơm của KhaodawMali, và các giống lúa thơm cổ truyền Việt Nam có thể do

ảnh hưởng của đất đai mà người ta vẫn chưa rõ nguyên nhân (Nguyễn Hữu Nghĩa, Bùi Chí Bửu và cộng sự, 2001 [90] Khai thác tính trạng thơm của các giống cổ truyền vẫn là hướng ưu tiên trước măt Cải tiến dạng hình cây lúa thơm bằng phương pháp chọn dòng thuần đf được áp dụng thành công ở Việt Nam đối với một số giống như: Nàng hương, Tám xoan (Bùi Chí Bửu và cộng

sự, 1995) [1]

Khi nghiên cứu mùi thơm của các giống lúa đặc sản Nguyễn Hữu Nghĩa, Lê Vĩnh Thảo (2006) thấy rằng không có sự chênh lệch giữa mùi thơm trên lá và mùi thơm trên hạt của các giống lúa đặc sản địa phương Tuy nhiên, cũng có những giống lúa chỉ thể hiện mùi thơm trên lá nhưng không có mùi thơm trên hạt và ngược lại [58]

Đi sâu nghiên cứu di truyền tính thơm của lúa gạo, có rất nhiều ý kiến khác nhau Jodon (1944) cho rằng tính trạng mùi thơm do 1 gen trội quy định, nhưng trước đó Kandam và Paatanka (1938) lại cho rằng tính trạng này do 2 gen quy định Năm 1975, Nagaraju đưa ra quan điểm là có 3 gen tham gia quy

định tính trạng mùi thơm Dhulappanavar (1976) kết luận rằng tính trạng mùi thơm do 4 gen quy định, trong đó có 1 gen liên kết với gen quy định màu đỏ

của vỏ hạt Tripathi và Rao (1979) kết luận mùi thơm do 2 gen trội quy định, SK1 và SK2 ngoài ra chúng còn liên kết với các gen khác quy định màu tai lá, màu bẹ lá, Nagaraju và cộng sự 1975 phát hiện ra mùi thơm chịu sự điều khiển đồng thời của 3 gen và họ đưa ra gợi ý rằng nghiên cứu trên lá chính là phương pháp hữu hiệu và đơn giản nhất để nghiên cứu mùi thơm

Tuy nhiên, phần lớn các nghiên cứu đều kết luận rằng tính trạng mùi thơm của lúa do 1 gen quy định (Sood và Siddiq, 1980; Shekhar và Reddy, 1981; Berner và Hoff, 1986; Bollich và cộng sự, 1992; Ali và cộng sự, 1993;

Li và Gu, 1997; Sadhukhan và cộng sự, 1997) Berner và Hoff, 1986 kết luận rằng 1 gen trội quy định tính trạng mùi thơm của lúa và gợi ý phương pháp xác định mùi thơm của hạt bằng cách nếm thử một nửa hạt gạo đồng thời giữ lại một nửa hạt có chứa phôi Li và Gu (1997) nghiên cứu về di truyền và vị trí của gen quy định mùi thơm trên giống lúa Shenxiangjing và phát hiện ra mùi thơm được điều khiển bởi 1 gen lặn Ngoài ra, từ kết quả lai thuận nghịch giữa các giống lúa thơm, họ cũng đi đến kết luận rằng gen quy định mùi thơm di truyền đa allen Tiến hành lai chéo WX (một giống lúa thơm) với các dòng tam bội có nguồn gốc từ IR36 và WJ (cũng một giống lúa thơm), Li và Gu kết luận gen quy định mùi thơm nằm trên nhiễm sắc thể số 8 Trước đó, Sử dụng RFLP, Ahn và cộng sự (1992) cũng đf định vị được gen này trên nhiễm sắc thể số 8 [95]

Trần Đình Long, Hoàng Văn Phần (1996) quan sát thấy tính thơm được kiểm tra do một cặp gen lặn hoạt động ở cả lá và hạt Tomas và Nanda (1983) lại cho rằng: “tính thơm được kiểm tra do 2 hoặc 3 gen bổ sung” Khi nghiên cứu tính thơm của lúa gạo trên một số giống lúa đặc sản địa phương và dòng khao Dawk Mali 105 (Thái Lan), Đỗ Khắc Trình (1994) [53] đf xác nhận tính trạng thơm do 2 hoặc 3 gen kiểm tra

Năm 1996, Kato và Itani tiến hành nghiên cứu về sự liên quan di truyền của mùi thơm và các tính trạng nông sinh học khác bằng cách nghiên cứu trên các tổ hợp của thế hệ F8 bằng phương pháp chọn lọc một hạt của tổ hợp lai

giữa BGT x Koshihiraki Sau khi so sánh sự khác biệt của các cặp tính trạng giữa nhóm có mùi thơm và nhóm không có mùi thơm, họ đưa ra kết luận gen quy định mùi thơm di truyền hoàn toàn độc lập

Năm 1998, Khush và Dela cruz đf nhấn mạnh trong các nghiên cứu của

họ là tính trạng mùi thơm của lúa là một tính trạng số lượng với một dẫy biến

dị rộng

Năm 2005, L Bradbury và cộng sự đf công bố một nghiên cứu về vị trí, cấu trúc và cơ chế của gen fgr quy định tính trạng mùi thơm của lúa Trong nghiên cứu này, Bradburry và cộng sự đf phát hiện 8 đột biến mất đoạn và 3 SNPs trên exon của gene mf hoá tổng hợp betaine aldehyde dehydrogenase 2 (BAD2) chính là nguyên nhân hình thành tính thơm trên các giống lúa thơm Basmati [86] Các giống lúa không thơm sẽ có bản gen mf hoá BAD2 chứa

đột biến mất đoạn và các SNPs Hậu quả của việc thay đổi cấu trúc này sinh ra một mf dừng làm mất tác dụng của enzyme BAD2 Ngoài ra, các tác giả đf sử dụng các Bacterial artificial Chromosome (nhiễm sắc thể nhân tạo của vi khuẩn) để kiểm tra vị trí của gen fgr và đf phát hiện chính xác của gen này trên NST 8

Kết quả của nghiên cứu này đf được công nhận rộng rfi và được sử dụng trong rất nhiều nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật phân tử trong chọn tạo các giống lúa thơm

Theo Nguyễn Minh Thu (2009) [43] đánh giá 124 mẫu giống lúa được thu thập và bảo quản tại bộ môn Công nghệ sinh học ứng dụng, Đại học Nông nghiệp Hà Nội bằng phương pháp PCR đf xác định được 9 mẫu giống có chứa gen fgr quy định mùi thơm ở lúa

c Nhiệt độ hoá hồ, độ phá huỷ kiềm và độ bền thể gel

Nhiệt độ hoá hồ và độ phá huỷ kiềm

Nhiệt độ hoá hồ là một tính trạng biểu thị nhiệt độ cần thiết để gạo thành cơm và không hoàn nguyên Gạo có nhiệt độ hoá hồ cao khi nấu tốn

nhiệt, cơm không ngon, độ trở hồ trung bình từ 70 – 74% là tiêu chuẩn tối ưu cho phẩm chất gạo tốt (Lê Cẩm Loan, khush, 1998) [29] Tương quan giữa độ trở hồ và hàm lượng amylose cũng chỉ ghi nhận tương quan âm ở môi trường

Điều này cũng khẳng định 2 tính trạng amylose và độ trở hồ có tương quan chặt chẽ với kiểu gen, kiểu hình và môi trường (Nguyễn Thị Lang, Bùi Chí Bửu, 2006) [27]

Theo Heu và Cộng sự (1976) [68] cho thấy độ hoá hoà còn là tính trạng rất dễ thay đổi theo sự thay đổi hạt vào chắc Nghiên cứu của Lê Dofn Diên (1995) [12] đf kết luận: các giống lúa mùa ở nước ta đặc biệt là lúa Tám đều

có độ hoá hồ thấp hoặc trung bình Nhiều giống lúa chiêm và các giống lúa mới có nhiệt độ hoá hồ cao

Đánh giá độ phân huỷ trong kiềm của các giống lúa địa phương miền Bắc Việt Nam (Nguyễn Thị Quỳnh, 2004) cho thấy lúa nếp và lúa tẻ thể hiện tập trung ở hai mức là trung bình và cao Điều này có nghĩa là hầu hết các giống lúa tẻ ở miền Bắc Việt Nam có nhiệt độ hoá hồ thấp và trung bình [58]

Độ bền thể gel

Độ bền thể gel là một trong những chỉ tiêu có tính chất quyết định đến chất lượng cơm, giống có độ bền thể gel mềm cơm ngon Trong cùng một nhóm giống có hàm lượng amylose giống nhau, giống nào có độ bền thể gel mềm hơn giống đó sẽ được ưa chuộng hơn (Juliano.B.O, 1990) [76]

Sự nở dài hạt cơm là một tính trạng đặc biệt sau khi nấu chín Giống lúa nào có khả năng nở dài hạt cơm nhiều thì cho phẩm chất cơm mềm và xốp hơn Một số giống lúa như basmati (ấn Độ, Pakistan), Bahra của Afghanistan, Domsia của Iran có khả năng nở dài gấp đôi so với chiều dài hạt gạo làm cho phẩm chất cơm mềm và xốp [59]

Độ bền thể gel biến động rất lớn giữa các vụ gieo trồng và vùng gieo trồng khác nhau Điều này có thể giải thích vì sao các giống lúa đặc sản khi

được gieo trồng ở vùng có điều kiện sinh thái khác thì chất lượng thay đổi (Tang SX, G.S.Khush, B.O.Juliano, 1991) [103]

Bản chất di truyền

Những nghiên cứu về bản chất phân tử của gen đf xác định rằng gen chính quy định độ bền thể gel và độ phá huỷ kiềm đều nằm gần locus Wx trên NST6 (Umemotoet và cộng sự, 2002; Gao và cộng sự, 2003) Gen quy định độ phá huỷ kiềm được chứng minh là mf hoá enzyme phân huỷ tinh bột SSIIa (starch-soluble synthaseisoform), và một sự khác biệt về một cặp base chính là nguyên nhân của sự khác biệt về độ phá huỷ kiềm của 2 nhóm Japonica và Indica (Gao và cộng sự, 2003; Nakamura và cộng sự, 2005) Cho đến nay, người ta vẫn chưa xác định được có bao nhiêu alen của gen này tồn tại trên các giống lúa trồng Umemoto et al đf phân biệt được 4 alen của gen mf hoá SSIIa, tuy nhiên các alen này lại không có nhiệt độ hoá hồ đặc trưng

Trong nghiên cứu về bản chất phân tử của gen quy địng nhiệt độ hoá

hồ, Umemoto và cộng sự phát hiện ra sự khác biệt về cấu trúc phân tử của các giống có nhiệt độ hoá hồ khác nhau, theo đó trên exon 8 có 3 đột biến gồm có base A thành G (dẫn đến acid amin methionin-ATP thành valine-GTG), GC thành TT (dẫn đến leucine-CTC thành phenylalanine-TTC) và một SNPs (A/G) Khảo sát trên các mẫu giống lúa trồng, Umenmoto và cộng sự phát hiện có 4 dạng alen tồn tại là G/G/GC, A/G/GC, A/A/GC và A/G/TT Tiếp tục

so sánh về nhiệt độ hoá hồ giữa các dạng, họ đưa ra kết luận dạng G/GC có nhiệt độ hoá hồ cao, 2 dạng A/GC và G/TT có nhiệt độ hoá hồ thấp [115] Từ kết quả nghiên cứu này một số chỉ thị phân tử đf được thiết kế và ứng dụng trong các chương trình chọn tạo giống chất lượng cao [95]

2.3.3 Chất lượng dinh dưỡng

Chất lượng dinh dưỡng của các giống lúa bao gồm một số chỉ tiêu chính như: Hàm lượng nitơ tổng số, nitơ protein, thành phần và hàm lượng các axitamin, hàm lượng tinh bột, lipit và các vitamin

Protein trong gạo gồm 4 tiểu phần: anbumin, globulin, prolanin và glutelin Trong đó glutelin chiếm 93,7% Các axitamin tự do được phân phối như sau: trong cám và bột 30%, trong phôi 53%, trong gạo xát 17%, (Moruzzi, Cafdarera, 1964) Trong nghiên cứu khác Tmura và kenmochin (1963) lại thông báo: axitamin tự do chiếm khoảng 0,7% khối lượng gạo lật, 0,2% trong gạo xát, 1,4% trong cám, và 4,6% trong phôi Thành phần các protein thay đổi theo các giống lúa các nhóm protein có thành phần axitamin không giống nhau, đặc biệt là các axitamin không thay thế (Lê Dofn Diên, Nguyễn Đăng Hùng, 1993)

Trong thời gian qua các nhà chọn giống tập trung sự cố gắng của mình vào việc duy trì chất lượng đạm chứ không tập trung vào cải tiến chất lượng

đạm Theo Blarkwell, Yang, juliano, 1966 thì chất lượng dinh dưỡng của các giống lúa có hàm lượng đạm cao sẽ cao hơn so với giống lúa có hàm lượng

đạm thấp vì nó chứa một lượng axitamion không thay thế lớn hơn cả [24]

Hàm lượng protein trong gạo là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng dinh dưỡng của lúa gạo Protein trong hạt gạo có giá trị cao hơn so với các hạt cốc khác, bởi vì hàm lượng lysin của nó khá cao (3,5-4%) (Juliano, 1985) [75] Do đó hàm lượng protein của lúa gạo tuy thấp khoảng 7% nhưng

nó vẫn được xem là một protein có phẩm chất cao nhất Các nhà chọn giống

đf cố gắng nâng cao hàm lượng protein trong các giống lúa mới nhưng ít thành công, bởi vì di truyền tính trạng protein trong hạt rất phức tạp và bị ảnh hưởng bởi điều kiện môi trường khá mạnh mẽ (Juliano, 1993) [77]

Hàm lượng protein trong lúa gạo phụ thuộc nhiều vào hàm lượng phân bón Người ta thấy hàm lượng protein tăng ở những dòng áp dụng lượng phân bón cao [63] Hàm lượng protein thay đổi theo môi trường canh tác và yếu tố phân bón khá rõ Phân đạm có vai trò tăng cường quá trình tổng hợp protein

mà không làm thay đổi đặc tính và phẩm chất của giống Hàm lượng protein của các giống có xu hướng tăng lên tỷ lệ thuận với lượng N bón tới mức

120kg/ha Lượng N bón cao tới 150 kg/ha làm giảm lượng protein của tất cả các giống (Vũ Tuyên Hoàng và cs, 2001) [21]

Giống là một trong những yếu tố quan trọng quyết định đến chất lượng sản phẩm hạt Kết quả trồng và phân tích đánh giá nhiều dòng giống lúa tại Viện lúa quốc tế IRRI cho thấy khoảng 25% những thay đổi hàm lượng protein là do yếu tố

di truyền quyết định [71] Một số tác giả khác như Webb (1970), juliano (1972) cho rằng: yếu tố di truyền chi phối mạnh mẽ hàm lượng protein trong hạt gạo [24]

Theo kết quả thông báo của IRRI (1970) trong hai loài phụ của lúa trồng (Ozyra sativa) thì loài phụ Indica có hàm lượng protein cao hơn loài phụ Japonica Taria (1970) cho biết lúa nếp có hàm lượng cao hơn lúa tẻ Trung bình có 6 giống lúa nếp trồng tại Nam Bộ có hàm lượng protein là 9,01% với phạm vi biến động 7,17%-11,13%

Theo kido và cộng sự [78] những giống lúa ngắn ngày có hàm lượng protein cao hơn những giống lúa dài ngày Nhưng giống lúa trồng ở vùng

đồng bằng có hàm lượng protein cao hơn những giống lúa trồng ở vùng đồi núi (Swamanathan, 1971) Trong cùng một giống lúa, những hạt nhỏ có hàm lượng protein cao hơn hạt lớn, đó là nhận xét của Nagato (1972)

Cải tiến protein được chú ý trong những năm gần đây nhưng nếu xét về lâu dài chúng ta cần cải tiến thành phần aminoacid cần thiết cho dinh dưỡng nhiều hơn Có sự tương quan nghịch giữa năng suất hạt và hàm lượng protein trong hạt do sự phân phối năng lượng trong quá trình tổng hợp protein hoặc tổng hợp tinh bột trên cơ sở sự ưu tiên theo quá trình nào của một giống lúa Giống có năng suất cao protein trong gạo có xu hướng thấp Đó là thách thức cho nhà chọn giống lúa cải tiến, vừa đạt năng suất cao, vừa có hàm lượng protein cao (Bùi Chí Bửu, 2005) [7]

Theo Nguyễn Văn Hiển (1992), thì chất lượng dinh dưỡng của hạt gạo ngoài phụ thuộc vào đặc tính di truyền của giống còn chịu ảnh hưởng rõ rệt của điều kiện ngoại cảnh và các biện pháp trồng trọt

ảnh hưởng của chế độ nước: Hiện nay vẫn còn quá ít công trình nghiên cứu về ảnh hưởng của việc tưới nước tới chất lượng hạt Tuy nhiên nhiều ý kiến cho rằng lúa trồng cạn bao giờ cũng giàu protein hơn lúa gieo cấy trong

điều kiện có nước Yoshida [83] cho biết ở Nam bộ kết quả điều tra cho thấy lúa cạn có hàm lượng protein cao hơn lúa nước Đối với những giống lúa gieo trên cạn hàm lượng protein trong hạt gạo lật chênh lệch tới 39% so với trồng

điều kiện nước Kết quả này cũng phù hợp với những kết quả của Taira, 1970 [105] Juliano, 1966 [112] thấy rằng hàm lượng protein của giống lúa cạn Norin Mochi dao động từ 13,5 - 14,5% Yoshida 1972 [113] cho rằng gạo lật của giống lúa trồng cạn bao giờ cũng có hàm lượng đạm trong gạo cao hơn trồng nước Theo Chavan, 1971 [24] việc bón nhiều phân (80N- 40P205 - 40 K 20) với 2 giống Kosbhat - 71 và Karjat - 184 kết hợp với tưới nước ngập ở ấn Độ

đf làm tăng hàm lượng protein trong gạo Kido, 1968 [83] cho thấy những giống lúa chín sớm có hàm lượng protein cao hơn những giống lúa chín muộn khi trồng

ở ruộng nước

ảnh hưởng của nhiệt độ, ánh sáng: khi nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt

độ không khí, nhiệt độ nước trong ruộng đến hàm lượng protein trong hạt, Honjyo (1971) [70] nhận thấy khi nhiệt độ không khí hoặc nhiệt độ nước trong ruộng cao sau khi lúa trỗ sẽ làm tăng hàm lượng protein trong hạt Các chế độ nhiệt và ánh sáng còn ảnh hưởng nhiều đến tỷ lệ hạt chắc, do đó ảnh hưởng đến năng suất hạt và hàm lượng protein trên đơn vị diện tích

Tại trường đại học Iwate của Nhật Bản, tiến hành thí nghiệm trong 7 năm (1963-1969) Với 33 giống lúa chuyển từ Hokkaido và Tohoku về trồng trên cùng ruộng và theo giõi hàm lượng protein trong gạo, Honjyo 1971 [70] nhận thấy hàm lượng protein của cùng một giống lúa thay đổi nhiều qua từng năm Về mức độ thay đổi hàm lượng protein qua các năm mỗi giống một khác

điều này chứng tỏ thời tiết có ảnh hưởng lớn tới sự tích luỹ hàm lượng

ảnh hưởng của các phương pháp chọn giống: có sự tồn tại nguồn gen di

truyền về hàm lượng protein trong lúa gạo:

Theo kết quả nghiên cứu của Webb và Adair, 1970 [109] phân tích

4381 mẫu gạo lật của các giống lúa thu thập từ 21 nước Châu á; 17 nước Châu Mỹ; 8 nước Châu Âu , 3 nước Châu Phi và úc đf phát hiện ra rằng trị số trung bình về hàm lượng protein là 8,4%, thấp nhất là 4,3% và cao nhất là 13,6% Sharma và cộng sự, 1971 [106] nghiên cứu 4830 mẫu giống từ vùng Assam (ấn Độ), cho biết hàm lượng protein của các mẫu này biến thiên từ 6,0 - 14%

Một nghiên cứu khác của Gindan, 1973 [24] về chất lượng dinh dưỡng của 20.000 giống lúa từ 20 nước, cho kết quả hàm lượng protein trung bình của nhiều giống lúa đạt từ 8,0% đến 9,0% và phạm vi biến thiên của chỉ tiêu này khá rộng từ 6,0% đến 18,5%, cá biệt có trường hợp đạt tới 25% Tuy vậy những giống lúa có hàm lượng protein cao nhưng lại cho năng suất quá thấp, chỉ đạt 8 - 12 tạ/ha [24]

Theo ý kiến của T.T.Chang (IRRI) trong tập đoàn các giống lúa tại IRRI, giống có hàm lượng protein cao nhất là 13%, nhưng hạt rất nhỏ, không cho năng suất đáng kể (1996) [24]

Các nghiên cứu của A.NaKamura Huwsano, F.Kikuchi trên giống lúa Norin 29 đf chỉ ra gen Glu-1 điều khiển khả năng tổng hợp protein một tiểu phần chủ yếu trong protein lúa gạo [71]

ở trong nước, kết quả nghiên cứu của Lê Dofn Diên (1976), Lfnh Danh Gia (1969), Nguyễn Văn Hiển(1992), về hàm lượng protein trong gạo lật trong các giống lúa gieo trồng ở VIệt Nam, đều có kết luận:

- Hàm lượng protein của các giống lúa biến thiên khá rộng từ 8,92%; đại đa số đạt 7- 8%

5,35% Hàm lượng protein của lúa nếp cao hơn lúa tẻ

- Hàm lượng glutênin của các giống lúa biến thiên từ 70,5%-90% so với tổng số protein

- Hàm lượng lizin và triptophan đều biến thiên khá rộng

- Thành phần axitamin không thay thế ở các giống lúa cổ truyền đều cao

và tương đối cân bằng do hàm lượng glutelin cao và hàm lượng prolamin thấp

Việc tạo ra các giống lúa thâm canh cao, có hàm lượng protein cao là một công việc khó khăn Tuy nhiên, Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm trong những năm qua đf thu được một số thành quả nhất định, đf tạo ra hai giống lúa P4, P6 cho năng suất trung bình 50 - 60 tạ/ha, hàm lượng protein 10 - 11% Các giống này đf được công nhận là giống quốc gia và được canh tác phổ biến ở các tỉnh Bắc bộ, có đóng góp không nhỏ vào việc đảm bảo an ninh lương thực của các tỉnh trên [18]

2.4 Hướng chọn tạo và tình hình chọn tạo giống lúa chất lượng cao ở nước ta

2.4.1 Hướng chọn tạo giống lúa chất lượng cao

Từ những thập kỉ 60 của thế kỷ 20, với sự xuất hiện của gen lùn, năng suất lúa không ngừng được được nâng cao Trong suốt cuộc cách mạng xanh, năng suất trở thành mục tiêu chính, vì vậy có rất nhiều giống lúa thơm, chất lượng cao nhưng năng suất thấp bị mất đi Một số giống còn tồn tài thì chỉ

được người dân trồng với diện tích nhỏ

Trong việc cải tiến các giống lúa thơm và chất lượng có ba cản trở lớn

đó là : 1/ quá nhiều mục tiêu chọn tạo, 2/ Thiếu cơ sở để đánh giá chất lượng gạo và 3/ Không có tiêu chuẩn chọn lọc rõ ràng (Khush và Juliano, 1991) Một vài giống mới có năng suất khá cao, chất lượng tốt đf được chọn tạo thành công nhưng những giống lúa này vẫn không bằng những giống lúa thơm truyền thống như Basmati 370 về mặt chất lượng và hương vị của cơm [82]

Đến nay, có 3 phương pháp để chọn tạo lúa thuần chất lượng cao đó là :

- Phục tráng giống cũ

- Chọn giống bằng phương pháp lai

- Chọn giống đột biến [96]

Các nhà chọn giống đf sử dụng ngay các giống lúa địa phương chất lượng cao được người nông dân trồng rải rác ở nhiều vùng với nhiều tên gọi khác nhau để phục tráng lại và đưa vào sản xuất ví dụ giống Basmati 370

được Late Sardar Mohammad (Pakistan) chọn vào những năm 1933 Giống Khao Dawk Mali của Thái Lan được chọn bởi những người nông dân bản địa vào năm 1950

Hướng chọn giống lúa bằng phương pháp lai được tiến hành từ đầu những năm 1960 Các nhà chọn giống ở nhiều nước đf sử dụng dạng bán lùn làm nền để vừa chọn tạo ra các giống lúa vừa có chất lượng tốt, vừa cho năng suất cao Phương pháp pedigree, lai backcross và lai nhiều bậc là những phương pháp áp dụng phổ biến nhất Giống Pusa Basmati-1 là giống lúa được chọn tạo theo hướng này Pusa Basmati-1 được thừa hưởng chất lượng gạo tốt

và mùi hương từ giống Basmati 370 và giống lúa địa phương Karnal (ấn Độ) ;

đồng thời có được năng suất cao và kháng bệnh tốt từ TKM6, IR8, Ratna và IR72 [101]

- Kaul, 1969 [78], lai giữa giống Basmati 370 với Taichung Native 1 rồi lai lại với Basmati 370 đf tạo ra các dòng mới có hàm lượng protein thay

Hướng chọn tạo giống bằng phương pháp gây đột biến cũng được ứng dụng chủ yếu nhằm thay đổi một vài tính trạng nhất định như là tạo dạng bán lùn hay tạo khả năng kháng bệnh cho các giống lúa chất lượng tốt Giống lúa

RD 15 của Thái Lan là một trong những giống lúa được chọn tạo theo hướng

này RD15 là một dạng đột biến của KDML 105, có chất lượng tương đương KDML nhưng có thời gian sinh trưởng ngắn hơn từ 7-10 ngày

- Swaminathn, 1971 [102] dùng các tác nhân hoá học Ethyl - Metasunfonat 0,3% để xử lý đột biến cho giống lúa Taichung-65 (loài phụ Japonica) và Taichung -1 (laòi phụ Indica) và thu được 4 đột biến có hàm lượng protein là: 9,1%; 10,6%; 10,3%; 11,2% ở giống Taichung- 65 Còn ở Taichung 1, thu được 8

đột biến có hàm lượng protein biến đổi từ 9,7% đến 11,3%

- Vilawan, 1973 [33] đf nghiên cứu 69 đột biến nhân tạo từ các giống IR8, Taichung-1 (Indica), Taichung-65 và Taichung-3 (Japonica) và thấy hàm lượng protein của các dòng giống đột biến này biến động từ 7,7% đến 14,1%

- Saini, 1973 [17] xử lý tia Co60 ở liều cao (50 Curie) lên hạt lúa lai tạo

được đột biến chín sơm và có hàm lượng protein 12,3%

Ngoài ra, còn có 2 hướng mới trong chọn tạo giống lúa chất lượng cao

là chọn giống lúa lai và chọn tạo ứng dụng công nghệ sinh học

Trung Quốc là nước đầu tiên phát triển công nghệ chọn tạo giống lúa lai

có mùi thơm và chất lượng cao Giống Xiangxiang63 ra đời vào năm 1995

được tạo bởi dòng bất dục đực Xiangxiang 2A có mùi thơm và dòng mẹ Minghui là giống lúa lai chất lượng cao đầu tiên (Kunlu, Zhou and Fuming Liao, 1995) [85] Tuy nhiên trở ngại lớn nhất đối với hướng chọn tạo lúa lai chất lượng cao là người trồng buộc phải sử dụng hạt lai F1 vì hạt F2 thu được

từ F1 co sự phân li về những tính trạng chất lượng, vì thế giá thành giống khá cao [93]

Công nghệ sinh học cũng mở ra hướng đi mới cho chọn tạo giống chất lượng Hiện nay, bộ gen lúa đf được giải mf và cùng với đó là rất nhiều chỉ thị phân tử được xác định và sử dụng trong chọn tạo giống lúa chất lượng

2.4.2 Thành tựu chọn tạo giống lúa chất lượng cao ở nước ta

Gần đây nhu cầu ngày càng tăng về gạo đặc sản chất lượng cao, Bộ

Nông Nghiệp và PTNN đf quan tâm đến việc phục tráng giống lúa thơm cổ truyền để phục vụ nhu cầu trong nước Trung tâm tài nguyên di truyền quốc gia đf thu thập nghiên cứu và lưu giữ nguồn gen các giống đặc sản cổ truyền bằng phương pháp exsitu kết hợp với insitu Còn tại Viện cây lương thực và Cây thực phẩm năm 1988 đf thu thập 3691 giống lúa, trong đó 3186 mẫu thu

từ 30 nước khác nhau trên thế giới, và có 500 mẫu giống lúa địa phương

Từ ngân hàng gen phong phú đó các nhà chọn tạo giống Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm đf chọn ra 15 giống chịu phèn, 23 giống kháng rầy, 385 giống kháng đạo ôn (Vũ Tuyên Hoàng và cs) [21]

Các giống lúa đặc sản Nàng hương, Nàng loan, Nàng thơm cũng đang

được nghiên cứu, phục tráng để đưa ra sản xuất ở vùng ĐBSCL Kết quả chọn lọc dòng thuần giống lúa Nàng hương của Đỗ Khắc Thịnh và cộng sự cho thấy việc phục tráng giống lúa đặc sản là một phương pháp rất có hiệu quả nhằm cải thiện năng suất, chất lượng giống lúa Đề tài nghiên cứu xác định di truyền tính thơm của các giống lúa đặc sản địa phương, giống Khaodawmali và Jasmin 85 của viện lúa Đồng bằng sông Hồng cũng đưa ra một số kết luận có

ý nghĩa trong việc chọn tạo và cải tiến giống lúa chất lượng

Trong giai đoạn 1996 - 2000, đề tài khoa học công nghệ 08 - 01 đf quan tâm nghiên cứu chọn tạo các giống lúa chất lượng cao nhằm phục vụ nội tiêu và xuất khẩu Cho đến nay đf tạo ra một số triển vọng được chấp nhận một cách rộng rfi Trong đó đáng lưu ý là việc chọn tạo được một số giống chất lượng cao góp phần đáp ứng nhu cầu nội tiêu và hướng tới xuất khẩu nhằm khắc phục mâu thuẫn là: thóc thừa nhưng không bán được do chất lượng kém (Nguyễn Hữu Nghĩa, Lê Vĩnh Thảo, 2004) [32]

Trong chương trình chọn tạo giống lúa cho vùng thâm canh Tập thể tác giả Viện Khoa học kĩ thuật nông nghiệp Việt Nam đf tạo ra các giống lúa năng suất cao, chất lượng khá như: X21, BM9849, HYT57, BM9855, CTN99 Bùi Huy Thuỷ, Trần Duy Quý, Nguyễn Minh Công đf tiến hành lai

giống ĐB (DT10) với giống khác (OM80) nhằm quy tụ các gen mới trong tái

tổ hợp gen để nâng cao hiệu quả chọn giống bằng cách:

+ Chọn lọc cá thể theo phương pháp phả hệ

+ Gửi khảo nghiệm quốc gia và sản xuất thử ở các tỉnh phía Bắc

Kết quả đf chọn tạo được giống DT12 có triển vọng, chống chịu sâu bệnh khá và chịu rét tốt đặc biệt là có UTL cao, hạt gạo dài, trong, cơm ngon hơn CR203 và có thể dùng để xuất khẩu [44]

Các nhà chọn giống của Viện CLT- CTP đf tiến hành chọn tạo các giống lúa chất lượng cao và đf tiến hành nhiều đề tài, nổi bật là đề tài “Chọn tạo giống lúa giàu protein trong gạo”, với nguồn vật liệu là 12500 dòng, giống thu thập từ các dòng, giống địa phương nhập nội và thông qua lai tạo, xử lý

đột biến, cùng với phương pháp nghiên cứu:

+ Sử dụng các phưong pháp nhập nội, lai hữu tính, xử lýđột biến bởi các tác nhân vật lý và hoá học, nuôi cấy tế bào hạt phấn và tế bào xoma

+ Xác định hàm lượng AND, ARN theo phương pháp Smith-tanganse, Protein theo phưong pháp Kjeldahl, Amylose theo phương pháp Jiung (1971)

Đf chọn tạo thành công giống lúa P4, P6 với các tính trạng mong muốn như năng suất trung bình 55 – 65 tạ/ha, hàm lượng protein 10,5 – 11% [21] Nghiên cứu chọn tạo giống lúa thâm canh chất lượng cao vẫn tiếp tục duy trì trong những năm tiếp theo tại Viện CLT- CTP Và các nhà chọn giống của Viện đf chọn tạo thành công giống lúa P290 có các ưu điểm như khả năng chống chịu các loài sâu bệnh hại, điều kiện bất thuận tốt, có chất lượng thương phẩm tốt, hạt dài 7mm, tỷ lệ dài/rộng > 3, độ bạc bụng nội nhũ thấp (điểm 1),

tỷ lệ gạo nguyên khá cao, cơm đậm ngon Có hàm lượng protein 10% và hàm lượng Amylose là 22,4% [58]

Hà Đình Tuấn đf tiến hành nghiên cứu phục tráng và phát triển giống lúa

đặc sản nếp Tú Lệ và qua đó đf xác định được các đặc điểm nông sinh học, chỉ tiêu sinh lý và sinh hoá của lúa nếp Tú Lệ, làm cơ sở cho chọn lọc giống và

thực hiện các thử nghiệm, đồng thời đf tạo được vật liệu ban đầu đạt tiêu chuẩn giống gốc phục vụ cho việc phục tráng trong thời gian tiếp theo [55]

Với vật liệu là: một số giống lúa thơm có nguồn gốc địa phương và nhập nội như: Quá dạ hương, Bắc thơm số 7, Việt hương chiêm, Hương chiêm, VD20, VD10 và giống đối chứng là LT2 và bằng phương pháp nghiên cứu là: dùng áp lực nhiệt độ thấp để tạo ra biến dị Sau đó cố định và tách biến dị bằng phương pháp chọn phả hệ Kết quả là đf chọn tạo được giống lúa LT3 là giống lúa thơm có các đặc tính ưu việt ngắn ngày, chất lượng cơm gạo cao thích hợp với khẩu vị của người Việt nam và có giá trị để xuất khẩu [23]

TS Đỗ Việt Anh và CTV đf tiến hành nghiên cứu , chọn tạo và phát triển giống lúa đặc sản cho vùng đồng bằng Bắc Bộ, kết quả là đf chọn ra

được các giống HN- PĐ101, HN – PĐ103, ĐS104 và ĐS4 là giống cảm ôn, ngắn ngày, thấp cây, chống đổ tốt, năng suất cao và phẩm chất tốt [23]

Từ nguồn vật liệu nghiên cứu là các giống lúa nếp, lúa thơm, lúa nương – Japonica địa phương của Việt Nam, các giống lúa nhập nội năng suất cao, chống chịu tốt với những điều kiện bất lợi về mặt sinh học và phi sinh học và các dòng giống lúa cải tiến của các chương trình, đề tài nghiên cứu trong nước

và quốc tế có chất lượng tốt, cùng với nhiều phương pháp nghiên cứu khác nhau, các nhà chọn giống đf đánh giá được hiện trạng về tình hình sử dụng nguồn gen lúa đặc sản ở Việt Nam, đf thu thập mới 873 mẫu giống lúa thơm, lúa nếp, lúa nương – japonica để bổ sung xây dựng 6 tập đoàn công tác, với 4.700 mẫu giống, tạo ra 28 dòng – giống triển vọng, 5 giống được công nhận tạm thời (DT22, Nếp ĐS101, PD2, TK 106, LT2), 5 giống được công nhận chính thức (Nếp 97, OM3536, OM2514, HT1, Nàng thơm chợ Đào dòng 5 )

và lọc thuần phục tráng được 16 giống cổ truyền [23]

Như vậy, các nhà chọn giống lúa đf khá thành công trong việc chọn tạo các giống lúa chất lượng cao, tuy nhiên trong nước ta thì vấn đề giống lúa chất lượng cao vẫn luôn là mối quan tâm của toàn xf hội

2.5 Bệnh bạc lá và đặc điểm di truyền

2.5.1 Nghiên cứu về bệnh bạc lá

Bệnh bạc lá do vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv.oryae gây nên Đây là một trong những bệnh nguy hiểm nhất đối với lúa trồng, đặc biệt là những vùng thâm canh cao Chúng khá phổ biến xuất hiện ở 70 nước trồng lúa trên thế giới, vùng bị tác hại lớn nhất là vùng Đông Nam á vá châu á, làm thiệt hại về năng suất và chất lượng hạt Theo Mew và cộng sự (1982) [87], thì bệnh có thể làm giảm tới 60% năng suất hạt hàng năm Tại Australia năm

1986 bệnh bạc lá đf làm giảm năng suất trung bình 3,5 tấn/ha (Ramsey and Moffet, 1998) Tại ấn Độ hàng năm có tới hàng triệu ha lúa bị nhiễm bạc lá nặng làm cho năng suất giảm 60% (Sivivatava,1972) [103] ở Việt Nam bệnh bạc lá đf từng gây hại nặng ở Bắc Giang (1956 – 1957), Đông Triều – Quảng Ninh (1961) và trở thành dịch bệnh ở đồng bằng sông Hồng những năm 1968 – 1975 (Hà Minh Trung, 1996) [54] Thời gian gần đây, tại Thuận Châu – Sơn

La (vụ mùa 2005) bệnh bạc lá đf làm giảm 60% năng suất lúa [34]

Theo Vũ Triệu Mân, Lê Lương Tề (2001) [31], thì bệnh bạc lá có thể phát sinh phát triển ở tất cả các vụ trồng lúa ở Miền Bắc Việt Nam, đặc biệt bệnh thường phát sinh gây tác hại lớn trong vụ mùa Bệnh phát sinh phát triển mạnh vào giai đoạn cây lúa dễ nhiễm bệnh, nhất là lúc lúa làm đòng

đến chín sữa Bệnh phát sinh phát triển và mạnh và truyền lan nhanh trong

điều kiện nhiệt độ từ 26 – 30oc, ẩm độ cao từ 90% trở lên Nếu nhiệt độ bảo

đảm cho bệnh phát triển, thì ẩm độ và lượng mưa lớn có ý nghĩa quyết định

đến mức độ bị bệnh

Kỹ thuật tròng trọt là một trong những điều kiện quan trọng ảnh hưởng

đến sự phát sinh phát triển của bệnh, song rất phức tạp Những vùng đất màu

mỡ, nhiều chất hữu cơ bệnh thường phát triển nhiều hơn vùng đất xấu, cằn cỗi Trong các yếu tố kỹ thuật chăm sóc thì phân bón đặc biệt là phân đạm vô cơ

dễ làm cho cây lúa bị nhiễm bệnh mạnh hơn đạm hữu cơ, phân xanh bón vùi

giập cũng làm cho lúa nhiễm bệnh mạnh hơn phân chuồng hoai mục ảnh hưởng của phân đạm đến bệnh bạc lá khá rõ rệt, nó phụ thuộc vào số lượng, thời kỳ bón, cách bón và kỹ thuật bón Nếu bón tập trung, bón nặng đầu nhẹ cuối và bón cân đối với kali và lân thì bệnh bạc lá sẽ nhẹ hơn Tuy nhiên khi bón với lượng đạm quá cao thì dù có bón thêm kali và lân tác dụng với bệnh cũng không thể hiện rõ rệt [31]

Cũng theo Vũ Triệu Mân, Lê Lương Tề (2001), thì ở những nơi đất chua, úng ngập nước hoặc mực nước sâu, đặc biệt là ở nhũng vùng đất hẩu, nhiều mùn, hàng lúa bị bóng cây che phủ thì bệnh bạc lá có thể phát triển mạnh hơn [31]

Trong những năm gần đây trên diện tích rộng cấy lúa đang gặp phải trở ngại lớn đó là mức độ gây hại của bệnh bạc lá ngày càng nghiêm trọng

có nguy cơ phát triển trên diện rộng Vì vậy, việc nghiên cứu chọn tạo ra các giống lúa kháng bệnh bạc lá luôn là nhiệm vụ cấp bách đặt ra cho các nhà chọn giống Bửnh bạc lá ảnh hưởng rất lớn đến sinh trưởng và phát triển của cây lúa, bệnh làm tăng cường độ hô hấp, làm giảm cường độ quang hợp, cây mềm yếu, kéo dài thời gian trỗ, tỷ lệ gạo lép, gạo nát cao (Tạ Minh Sơn, 1987) [37]

Các nghiên cứu về vi khuẩn bạc lá cho thấy mỗi vùng, mỗi lfnh thổ lại

có một số chủng vi khuẩn bạc lá đặc trưng (Tika B Adhikari, T.W Mew và cộng sự, 1999) [107] Chính vì vậy, ở mỗi vùng trồng lúa đều có nghiên cứu

về chủng nòi vi khuẩn được tiến hành Kết quả cho thấy sự có mặt của các chủng vi lhuẩn bạc lá rất khác nhau ở mỗi vùng và phụ thuộc vào cơ cấu các giống lúa và điều kiện tự nhiên của mỗi vùng

Vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv.oryae có hình thức sinh sản vô tính theo phương pháp nhân đôi tế bào, nếu có một đột biến tự nhiên xảy ra dù với tần số thấp cũng tạo nên nòi mới làm đa dạng thêm các chủng Một nòi vi khuẩn mới đf được phân lập có độc tính cao hơn, nòi này đf phát triển thành

dịch vào năm 1957 ở tỉnh Kyushu (Mew và cộng sự, 1982) [87]

Năm 2005, Nguyễn Văn Viết và cộng sự đf tiến hành nghiên cứu bệnh bạc lá ở 15 tỉnh miền Bắc Kừt quả cho thấy các nhóm nòi bệnh thường xuất hiện đan xen [56]

Theo Tạ Minh Sơn (1978) [37], những nghiên cứu về bước đầu thành phần nòi gây bệnh bạc lá ở Việt Nam cho thấy vi khuẩn gây bệnh bạc lá có 4 nhóm và phổ biến nhất Nhóm I tập trung ở đồng bằng Bắc Bộ, nhóm II tập trung ở đồng bằng Nam Bộ, nhóm III và IV xuất hiện rải rác trên cả nước Theo nghiên cứu gần đây nhất của Phan Hữu Tôn, trên cơ sở phân lập các mẫu bệnh ở các tỉnh Miền Bắc và lây nhiễm trên các dòng đẳng gen đf phân lập

được 10 chủng vi khuẩn gây bệnh bạc lá khác nhau Trong đó có chủng 2 và chủng 3 là phổ biến ở vùng đồng bằng sông Hồng, những chủng còn lại dù suất hiện với tần suất thấp nhưng chúng vẫn có khả năng gây bệnh cho các giống lúa (Phan Hữu Tôn, 2005) [51] Điều đó cũng chứng tỏ rằng số lượng các chủng vi khuẩn gây bệnh bạc lá đang tăng lên nhanh chóng và đa dạng hơn về thành phần nhóm nòi Chính vì vậy, cần phải tạo ra các giống lúa mới

có chứa nhiều gen kháng và có tính kháng bền vững với các chủng vi khuẩn gây bệnh bạc lá

2.5.2 Cở sở di truyền của việc chọn tạo giống lúa kháng bệnh bạc lá

Năm 1961, lần đầu tiên Nishimura nghiên cứu về di truyền tính kháng bệnh bạc lá Trong khi nghiên cứu về sự luân chuyển các giống lúa trồng ở Nhật Bản, ông đf phát hiện ra khả năng kháng bệnh bạc lá ở hai giống lúa trồng Kogyoku và Kaganeman, được điều khiển bởi 1 gen trội nằm trên NST

số 11 (theo hệ thống thứ tự NST của ông)

Năm 1989 đf phát hiện được 14 gen kháng bệnh bạc lá trong đó có 5 gen là Xa-1, Xa-2, Xa-3, Xa-11 và Xa-12 tìm thấy ở nhật bản do Ogawa và Yamamoto (1986) và 9 gen khác đf được phát hiện ở IRRI là Xa-4, xa-5, Xa-

6, Xa-7, Xa-8, Xa-9, Xa-10, Xa-13, Xa-14, xa-18, Xa-21 (theo Ogawa và

cộng sự, 1987) Cũng theo Ogawa và cộng sự thì Xa-6 và Xa-9 cùng alen với Xa-3 Theo Ogawa và cộng sự (1988) thì những giống mang gen Xa-1, Xa-11

và Xa-12 mẫn cảm với 6 nòi sinh lý tìm thấy ở philippines, gen này có nguồn gốc từ lúa dại Oryzae longistaminata Sau đó Ikeda và cộng sự (1990) đf phát hiện thấy gen này có liên kết với gen Xa-3, Xa-4 ở NST11 [38]

Theo Khuy và cộng sự thì giống nào chứa gen Xa-13 và xa-21 có nguồn gốc từ lúa dại Olong B Taminata thì có khả năng kháng được 9 chủng tìm thấy

ở ấn Độ và 6 chủng tìm thấy ở Philippines [38]

Những năm gần đây, IRRI và một số nước phát triển đf lập bản đồ gen

và dùng phương pháp PCR để phát hiện chọn lọc những gen kháng bệnh bạc lá ở lúa, trên cơ sở đó có thể điều tra phát hiện nhiều gen kháng bệnh khác nhau trên cùng một giống một cách chính xác

Hiện nay, các nhà khoa học đf phát hiện có 30 gen kháng được ký hiệu từ Xa1 đến Xa 29, trong đó có 21 gen trội và 9 gen lặn (Sidhu vàd Khush 1978; Ogawa, 1988; Lin,1996; Nagato và Yoshimura, 1998; Zhang, 1998; Khush và Angeles, 1999; Gao, 2001; Chen, 2002; Lê, 2003; Yang, 2003; Tan, 2004)

Hầu hết các gen này đf được đánh giá khả năng kháng và được sử dụng trong chọn giống kháng bệnh (Kinoshita, 1995; Lin, 1996; Zhang, 1998; Khush và Angles, 1999; Gao, 2001; Chen 2002; Yang, 2003; Gu 2004) [84] [110] [115]

Cho đến nay đf có 5 gen trội là: Xa-21 (Son và cộng sự, 1995), Xa-1 (Yoshimura, 1998), Xa-3 (Xiang, 2004), Xa-27 (Gu, 2005), Xa-3 (Xiang, 2006) và 2 gen lặn xa-5 (Iyer và Mc Couch, 2004), xa 13 (Chu, 2006) được lập bản đồ gen

Các gen kháng bạc lá đf được nghiên cứu và được thiết lập bản đồ di truyền trên các NST của cây lúa: gen Xa-1 được định vị trên NST 4, Xa-3, Xa-