Nghiên cứu vật liệu khởi đầu phục vụ công tác chọn tạo giống lúa chất lượng cao cho vùng đồng bằng sông Hồng

1,2 tỷ USD.[32] Tuy nhiên trong những năm vừa qua, sản xuất lúa gạo ở nước ta chủ yếu tập trung vào hướng năng suất cao nhằm đáp ứng nhu cầu trong nước. Vì vậy, nhiều giống lúa có năng suất cao đã được chọn tạo (C71, DT10, X21, Xi23, ĐB6…) và đáp ứng được nhu cầu sản xuất đồng thời đảm bảo được vấn đề an ninh lương thực của nước ta. Bên cạnh thành tựu đã đạt được, ngành sản xuất lúa gạo còn có những tồn tại cần giải quyết như: chất lượng gạo thấp, chưa đáp ứng tiêu chuẩn của nhà nhập khẩu (chiều dài hạt gạo, độ trong, mùi thơm…). Do đó, giá trị gạo xuất khẩu của nước ta thường thấp hơn so với gạo Thái Lan cùng chủng loại. Giá gạo của nước ta thấp hơn so với gạo Thái Lan từ 25 - 30 USD/tấn và thấp hơn nhiều so với gạo của Mỹ, Nhật, Pakistan... Trong khi nhu cầu nhập khẩu gạo có chất lượng cao ở các nước phát triển là rất lớn như: Nhật Bản, Hồng Kông, Đài Loan, các nước Trung Đông... [14] Đa phần các giống lúa chất lượng cao hiện nay là các giống lúa đặc sản của địa phương như: Tám xoan Hải Hậu, Dự, Nàng thơm chợ Đào, nàng Hương, các giống lúa nương... Các giống này có ưu điểm là cơm dẻo, đậm, có mùi thơm, thích ứng tốt với điều kiệáoinh thái khác nhau của nước ta. Tuy nhiên, các giống lúa này có nhược điểm: cao cây, thời gian sinh trưởng dài, cây yếu dễ đổ, chống chịu sâu bệnh kém … Tại các tỉnh đồng bằng sông Hồng, cho đến thời điểm hiện tại chưa có một giống lúa nào đạt tiêu chuẩn xuất khẩu trên cả hai mặt: năng suất và chất lượng. Vì vậy, trong những năm tới ngoài đảm bảo an ninh lương thực, các tỉnh đồng bằng sông Hồng cần quy hoạch các vùng lúa chất lượng cao nhằm đảm bảo nhu cầu xuất khẩu và nội tiêu.[14] Để thực hiện được nhiệm vụ trên, các tỉnh đồng bằng sông Hồng cần có bộ giống lúa chất lượng cao phục vụ sản xuất. Do vậy, việc chọn tạo giống lúa có năng suất cao, chất lượng tốt là rất cần thiết. Hiệu quả của công tác chọn tạo giống lúa nói chung và giống lúa chất lượng cao nói riêng phụ thuộc vào sự đa dạng di truyền của vật liệu khởi đầu và phương pháp chọn giống thích hợp. Xuất phát từ yêu cầu đó, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “ Nghiên cứu vật liệu khởi đầu phục vụ công tác chọn tạo giống lúa chất lượng cao cho vùng đồng bằng sông Hồng”. 2. Mục tiêu và yêu cầu của đề tài 2.1. Mục tiêu: - Đánh giá và phân loại được nguồn vật liệu khởi đầu phục vụ công tác chọn tạo giống lúa chất lượng cao có hiệu quả. - Xác định sự di truyền của một số tính trạng số lượng để định hướng trong chọn tạo giống lúa chất lượng cao thích hợp cho vùng đồng bằng sông Hồng. 2.2. Yêu cầu của đề tài: - Tìm hiểu đặc điểm nông, sinh học của nguồn vật liệu khởi đầu. - Phân tích các chỉ tiêu chất lượng: hàm lượng protein, hàm lượng amylose, nhiệt độ hóa hồ... của nguồn vật liệu khởi đầu. - Đánh giá sự di truyền của một số tính trạng số lượng ở một số tổ hợp lai. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài: - Xác định được một số nguồn gen có các đặc tính quý về năng suất, khả năng chống chịu, chất lượng... có thể sử dụng làm bố mẹ trong công tác lai tạo giống lúa chất lượng cao cho vùng đồng bằng sông Hồng. - Đánh giá được đặc điểm di truyền của một số tính trạng số lượng làm cơ sở để nâng cao hiệu quả chọn lọc giống lúa chất lượng cao. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài: - Đối tượng nghiên cứu: 60 giống lúa có chất lượng trong tập đoàn giống lúa của Viện Cây lương thực và cây thực phẩm và một số tổ hợp lai trong vụ xuân 2008. - Địa điểm nghiên cứu: Viện Cây lương thực và cây thực phẩm, Gia Lộc – Hải Dương. - Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 12/2007 đến tháng 10/2008. CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC 1.1. Cơ sở khoa học của việc nghiên cứu đề tài: Ở Việt Nam cây lúa được coi là cây trồng “bản địa”. Từ lâu cây lúa đã trở thành cây lương thực chủ yếu và có ý nghĩa quan trọng trong nền kinh tế và xã hội của nước ta.[8] Mỗi loại giống cây trồng đều có những đặc tính khác nhau về nông sinh học, sinh lý, sinh hóa, sinh trưởng và phát triển, chất lượng…Hiện nay với kỹ thuật sinh học tiên tiến, con người ngày càng can thiệp sâu hơn, thúc đẩy nhanh quá trình chọn tạo giống mới có lợi cho con người.[32] Trong những năm gần đây, công tác nghiên cứu, chọn tạo, thử nghiệm và đưa vào sản xuất các giống lúa mới được đẩy mạnh ở các viện nghiên cứu, các trường đại học nông nghiệp, các trạm, trại và các công ty trong và ngoài nước.[9] Hệ thống nghiên cứu của Vịêt Nam đã chọn tạo được nhiều giống lúa mới đáp ứng được nhu cầu của sản xuất nông nghiệp, đảm bảo an ninh lương thực, đa dạng di truyền, khai thác tốt lợi thế và điều kiện tự nhiên, đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ trong nước và xuất khẩu. Chúng ta đã có những thành công nhất định trong công tác chọn tạo giống lúa cho vùng thâm canh, vùng khó khăn và lúa chất lượng cao.[20] Theo Ngô Thế Dân, giai đoạn 1996 – 2000, các chương trình nghiên cứu chọn tạo giống cây lương thực đã sử dụng nhiều phương pháp mới như: RADP, PCR marker, STS marker, đánh giá sự đa dạng di truyền, cơ chế sinh hóa, sinh lý, tính chống chịu sâu bệnh hại, chất lượng của 29.435 mẫu giống. Sử dụng phương pháp nuôi cấy hạt phấn, nuôi cấy tế bào soma, lai xa, đột biến, ưu thế lai trong lai tạo giống mới. Đã có 35 giống lúa được công nhận ở cấp quốc gia, 44 giống lúa tiến bộ kỹ thuật.[32] * Nguồn gốc của lúa trồng Có rất nhiều ý kiến khác nhau về nguồn gốc của lúa trồng. Bắt nguồn từ lúa dại con người đã thuần hoá, chọn lọc để phục vụ các nhu cầu của cuộc sống dần có được cây lúa trồng hiện nay. Việc xác định trực tiếp tổ tiên cây lúa trồng ở châu Á (Oryza.sativa) vẫn còn nhiều ý kiến khác nhau. Một số tác giả: Sampath và Rao (1951), Sampath và Govidaswami (1958), Oka (1974) cho rằng Oryza.sativa có nguồn gốc từ lúa dại lâu năm Oryza.rufipogon. Còn các tác giả khác như: Chatterjee (1951), Chang (1976) lại cho rằng Oryza.sativa được tiến hoá từ lúa dại hằng năm Oryza.navara.[8] Lúa trồng châu Á có nguồn gốc xuất xứ từ Trung Quốc (Ting, 1993). Theo công bố của Chang (1976) thì Oryza.sativa xuất hiện đầu tiên trên một vùng rộng lớn từ lưu vực sông Ganges dưới chân núi Hymalaya qua Myanma, bắc Thái Lan, Lào đến bắc Việt Nam và nam Trung Quốc.[25] Ngày nay, lúa được trồng ở nhiều quốc gia trên thế giới, từ 53 vĩ độ Bắc dọc theo sông Amua trên biên giới miền trung nước Nga đến 40 vĩ độ Nam, phía Tây Aghentina ( Lu và Chang, 1980)[7]. * Phân loại lúa trồng Lúa thuộc họ hoà thảo: Poaceae, họ phụ: Pooideae Tộc: Oryzae, loài Oryza.sativa. Nhiều công trình nghiên cứu từ trước tới nay đều thống nhất có hai loại lúa trồng là Oryza.sativa phổ biến ở châu Á và Oryza.glaberrima trồng ở phía tây châu Phi; là loài hạt nhỏ, năng suất thấp.[5] Barnes và Pental (1986) nghiên cứu nguồn gốc và sự tiến hoá của hai loài lúa trồng nhằm tìm hiểu quan hệ huyết thống của chúng đã kết luận: Oryza.sativa và Oryza.glaberrima có cùng nguồn gốc từ loài lúa dại Oryza.perrennis.[16] Theo điều kiện sinh thái, Kato (1930) chia lúa trồng Oryza.sativa thành 2 nhóm lớn là Japonica (lúa cánh) và Indica (lúa tiên). Lúa tiên thường phân bố ở vĩ độ thấp như: Ấn Độ, Trung Quốc, Việt Nam, Indonesia…là loại hình cao cây, lá nhỏ, xanh nhạt, bông xòe, hạt dài, vỏ trấu mỏng, cơm khô, nở nhiều, chịu phân kém, dễ lốp đổ nên năng suất thường thấp. Lúa cánh thường phân bố ở vĩ độ cao như: Nhật Bản, Triều Tiên, bắc Trung Quốc, châu Âu…là loại hình thấp cây, lá to, xanh đậm, bông chụm, hạt ngắn, vỏ trấu dày, hạt ngắn, cơm dẻo, ít nở, thích nghi với điều kiện thâm canh cho năng suất cao.[25] Theo quan điểm sinh thái học, Morinaga (1954) chia lúa trồng châu Á thành 5 kiểu hình sinh thái (ecotypes) có tên là: Aus, Boro, Bulu, Aman và Tjereh. Kiểu sinh thái Bulu và Tjereh thuộc loài phụ Javanica phát sinh chủ yếu ở Indonesia. Trong đó kiểu Bulu có râu, lá rộng, chống đổ, không rụng hạt, đẻ nhánh yếu, dễ bị nhiễm bệnh, cơm ngon. Loại hình Tjereh hạt không có râu, lá hẹp, dễ đổ, dễ rụng, kháng bệnh tốt, cơm không ngon.[8] Theo quan điểm canh tác học, lúa trồng được chia thành 4 loại: - Lúa cạn: Là lúa trồng trên đất cao, thoát nước, không có bờ ngăn để dự trữ nước trên mặt đất, gieo hạt khô trong đất khô, chờ nước mưa trong suốt quá trình sinh trưởng. - Lúa có tưới: Được gieo cấy trên những cánh đồng có các công trình thuỷ lợi nên chủ động tưới tiêu theo từng thời kỳ sinh trưởng để đạt năng suất cao. - Lúa nước sâu: được gieo trồng ở vùng đất thấp, không có điều kiện rút nước khi có mưa lớn, hoặc rút nước chậm nên lúa bị ngập úng trong thời gian không lâu. - Lúa nổi: là loại hình lúa gieo trước mùa mưa. Khi mưa lớn, lúa đẻ nhánh và khi mức nước dâng cao lúa vươn lóng rất nhanh (khoảng 10 cm/ngày). Vùng trồng lúa nổi có mực nước ngập sâu từ 50 – 400 cm, kéo dài từ 10 ngày đến 1 tháng (có vùng ngập đến 5 tháng).[14] Các nhà khoa học Viện Nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) chia lúa trồng châu Á thành ba kiểu sinh thái địa lí hoặc ba loài phụ là Indica, Japonica và Javanica.[5] 1.2. Một số kết quả nghiên cứu trong nước và nước ngoài 1.2.1. Một số kết quả nghiên cứu ngoài nước: 1.2.1.1. Nghiên cứu vật liệu khởi đầu: Ngay từ năm 1924, Viện Nghiên cứu cây trồng toàn Liên xô cũ (VIR) đã thu thập, đánh giá và bảo quản tới 150.000 mẫu giống cây trồng và cây dại (trong đó có cả cây lúa).[8] Năm 1962, Viện Nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) đã tiến hành thu thập nguồn gen cây lúa phục vụ công tác cải tiến giống lúa và đến năm 1977 đã chính thức khai trương Ngân hàng gen cây lúa quốc tế (IRG). Tại đây, tập đoàn lúa từ 110 quốc gia trên thế giới được thu thập, mô tả, đánh giá và bảo tồn. Bộ sưu tập có hơn 80.000 mẫu, trong đó các giống lúa châu Á Oryza.sativa chiếm tới 95%, Oryza.glaberrima chiếm 1,4%, 2.100 mẫu giống hoang dại (chiếm 2,9%). Hiện nay, còn rất nhiều mẫu giống đang trong quá trình đánh giá, phân loại để đưa vào ngân hàng gen.[8] 1.2.1.2. Các yếu tố ngoại cảnh ảnh hưởng đến cây lúa: Cũng như các loại cây trồng khác, quá trình sinh trưởng, phát triển của cây lúa chịu ảnh hưởng rất lớn của điều kiện ngoại cảnh. Tại hội nghị quốc tế về an ninh lương thực, thực phẩm, Swanminathan M.S (1978) đã kết luận trong 3 yếu tố: thời tiết khí hậu, dịch bệnh và kinh tế thì yếu tố thời tiết là nguyên nhân quan trọng làm cho sản lượng lương thực trên giới thế giới giảm mạnh.[14] Cây lúa là cây ưa nóng, để hoàn thành chu kì sống cây lúa cần một lượng nhiệt nhất định. Theo tác giả Bugai X.M, Maistrenko A.L cho rằng: cây lúa ôn đới yêu cầu tổng nhiệt độ 2500 – 30000C; lúa nhiệt đới yêu cầu 3500 -45000C; giống dài ngày cần 50000C và giống ngắn ngày yêu cầu lượng nhiệt thấp hơn 2500-30000C.[25] Cây lúa sống trong ruộng nước, là cây cần nước và ưa nước điển hình. Nhu cầu nước của cây lúa lớn hơn một số cây trồng khác. Theo Smith hệ số thoát nước của lúa là 710, so với lúa mì là 513 và ngô là 386. Theo Goutchin, để tạo một đơn vị thân lá cây lúa cần 450 đơn vị nước, để tạo ra một đơn vị hạt cần 300 - 350 đơn vị nước. Nhu cầu nước thay đổi theo thời kì sinh trưởng, giống và điều kiện thâm canh. Theo Goutchin, ruộng lúa không cần lớp nước trên mặt mà chỉ cần đảm bảo độ ẩm 90%. Ngược lại, Erughin cho rằng ruộng lúa cần tưới ngập.[16] Ngoài nhiệt độ và nước, ánh sáng là yếu tố thứ 3 có ảnh hưởng không nhỏ đến sinh trưởng và năng suất lúa. Cường độ ánh sáng ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động quang hợp và tạo năng suất. Chu kì chiếu sáng lại có tác động đến quá trình làm đòng, trỗ bông.[11] Cường độ ánh sáng thay đổi theo vĩ độ địa lý, theo ngày tháng trong năm và theo thời gian trong ngày. Cường độ ánh sáng thuận lợi cho hoạt động quang hợp của cây lúa là 250 – 400 calo/cm2/ngày. Theo Murata, tại Nhật Bản năng suất lúa được hình thành vào tháng 8 – 9, cường độ ánh sáng trong 2 tháng đó là 386 calo/cm2/ngày.[25] Theo Hoomaw và Vergarai B, các giống lúa nhiệt đới có thời gian sinh trưởng khoảng 130 ngày cần 1.000 giờ sáng, riêng tháng cuối cùng cần 220 - 240 giờ. Các tác giả Nhật Bản cho rằng trong hai tháng cuối đời cây lúa cần ít nhất 400 giờ sáng.[25] 1.2.1.3. Nghiên cứu đặc điểm sinh trưởng và phát triển của cây lúa. * Đặc điểm hình thái cây lúa Lúa là cây trồng đa dạng về kiểu hình, mỗi giống có những đặc điểm riêng mà ta có thể dựa vào đó để nhận biết các giống như: thời gian sinh trưởng, khả năng đẻ nhánh, chiều cao cây, bộ lá lúa, khả năng quang hợp, dạng hạt, màu sắc hạt.[49] Nghiên cứu về hình thái của các giống lúa trồng châu Á, Jennings (1979) cho rằng: các giống lúa thuộc loài phụ Indica thường cao cây, lá nhỏ, màu xanh nhạt, bông xoè, hạt dài, vỏ trấu mỏng, chịu phân kém, dễ lốp đổ, năng suất thấp, cơm khô, nở nhiều. Trong khi các giống thuộc loài phụ Japonica thường thấp cây, lá to, màu xanh đậm, bông chụm, hạt ngắn, vỏ trấu dày, thích nghi với điều kiện thâm canh, chịu phân tốt, thường cho năng suất cao, cơm dẻo, ít nở. [50] Các nhà khoa học của Viện Nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) đều cho rằng tính đẻ khoẻ có hệ số di truyền từ thấp đến trung bình và chịu ảnh hưởng rõ rệt của điều kiện ngoại cảnh.[48] Theo Murata(1960) và Tsunoda (1964): Trong điều kiện thâm canh, hệ số đồng hóa cao ở cây có tương đối ít lá, lá ngắn, đứng thẳng để giảm tình trạng che cớm lẫn nhau đến mức thấp nhất.[14] Theo Tanaka (1965): Bộ lá có khả năng đồng hóa cao sẽ làm cho cây có phản ứng mạnh với đạm. Đó là những đặc trưng của giống cải tiến được trồng ở những nước vùng ôn đới và á nhiệt đới. Trong khi đó nhiều giống lúa nhiệt đới có quá nhiều lá và cao cây không thể cho năng suất cao ngay cả khi gieo trồng trong điều kiện thâm canh.[32] Theo các nhà chọn giống lúa tại IRRI, độ dài lá có quan hệ đa hiệu với các gen xác định chiều cao cây nhưng lại bị chi phối bởi điều kiện ngoại cảnh. Tính trạng lá đòng dài, đứng di truyền độc lập với gen kiểm tra độ dài thân và độ dài các lá phía dưới.[49] * Chiều cao cây lúa Guliaep (1975) xác định có 4 gen kiểm tra chiều cao cây lúa. Khi nghiên cứu các dạng lùn tự nhiên và đột biến, ông nhận thấy có trường hợp tính lùn được kiểm tra bởi một cặp gen lặn, có trường hợp bởi 2 cặp gen và đa số trường hợp do 8 cặp gen quy định là d1, d2, d3, d4, d5, d6, d7, d8.[25] Những kết quả nghiên cứu tạo giống lúa lùn của IRRI khẳng định rằng: các giống lúa lùn có nguồn gốc từ Trung Quốc (Dee-geo-Woo-gen, I-geo-tze, Taichung native-1) mang gen lùn, lặn tạo cho thân ngắn nhưng không ảnh hưởng đến chiều dài bông. Còn những gen lùn tạo ra bằng đột biến hoặc các gen lùn có nguồn gốc ở châu Mỹ (Century Patna, SLO-17) ít được sử dụng để tạo giống vì chúng làm cho bông ngắn lại hoặc phân ly kéo dài qua nhiều thế hệ khó chọn lọc. Điều này có ý nghĩa vô cùng to lớn cho các nhà chọn giống trong việc chọn tạo các giống lúa thấp cây nhưng vẫn giữ được năng suất cao.[25] Y. Futsharra, F. Kikuchi và N. Rutger (1977) qua các nghiên cứu cơ chế di truyền tính trạng chiều cao cây đã công bố danh sách khoảng 50 gen tham gia quy định tính trạng lùn của cây lúa (d-1 đến d-50). Trong đó các gen d-8, d-11, và d-14, d-10, d-15 và d-16, d-18h, d-18k là các allen với nhau. Sự hoạt động của phần lớn các gen này lại được kiểm soát bởi một gen lặn, mà gen đó có thể bị lấn át bởi gen trội D-53. Các đột biến cực lùn phần lớn được kiểm tra bằng 1 gen đơn lặn, nhưng đột biến nửa lùn lại được quy định bởi một gen đơn trội không hoàn toàn.[5] Theo Mackill và Ruger (1979) có 4 gen quy định tính nửa lùn là sd-1, sd-2, sd-3 và sd-4. Trong đó, sd-1 là allen với gen lùn của Dee-geo-woo-gen, còn lại ba allen kia không allen với nhau.[25] Jennings và cộng sự (1979) cho rằng có 2 hoặc 3 gen kiểm tra tính chịu ngập của cây lúa. Tuy nhiên các gen chịu ngập không cùng allen với tính trạng vươn lóng nhanh.[14] * Thời gian sinh trưởng của cây lúa Nghiên cứu về thời gian sinh trưởng của các giống lúa, Yoshida (1979) cho rằng: Những giống có thời gian sinh trưởng ngắn không thể cho năng suất cao vì sinh trưởng sinh dưỡng bị hạn chế. Ngược lại những giống có thời gian sinh trưởng quá dài cũng cho năng suất thấp vì dễ bị đổ và chịu nhiều tác động bất lợi của điều kiện ngoại cảnh. Trong khi đó các giống lúa có thời gian sinh trưởng từ 120 -150 ngày có khả năng cho năng suất cao hơn nhiều [38]. Theo Khush G.S (1990) cho rằng các giống lúa có thời gian sinh trưởng dài ngày thì lượng chất khô cao nhưng tỷ lệ hạt/rơm thấp. Các giống có thời gian sinh trưởng từ 130- 150 ngày có tỷ lệ hạt/rơm đạt cao nhất [47]. Các giả K. Ichitami, Y. Okumoto và T. Taisaka khi nghiên cứu trên các giống Norin 20, Kirara 397 cho rằng gen trội Se 9 kiểm soát tính mẫn cảm với độ dài ngày và gen lặn se 9 kiềm chế tính trạng trên.[14] * Tính có râu ở hạt Tính có râu ở hạt được kiểm tra bởi 3 gen An1, An2, An3 (Guliaep, 1975). Khi cả ba gen trội cùng hiện diện ở một giống thì râu ở hạt dài, trái lại nếu ba gen đều ở dạng lặn thì hạt không râu. Nếu có 1 hoặc 2 gen trội thì mức độ dài của râu khác nhau rất rõ.[25] 1.2.1.4. Chất lượng gạo Chất lượng gạo là một khái niệm khá phức tạp. Khái niệm này liên quan tới nhiều yếu tố: chiều dài hạt gạo, độ trong của hạt, tỷ lệ bạc bụng, hàm lượng protein, hàm lượng amylose… (Flin và Unnevehs, 1985).[32] * Chiều dài hạt gạo Theo Ramiah (1931) hạt gạo dài do 1 gen kiểm tra. Bollich (1957) cho rằng chiều dài hạt gạo do 2 gen kiểm tra. Ramiah và Parthasarathy (1933) lại cho rằng chiều dài hạt gạo do 3 gen tạo thành. Một số tác giả khác cho rằng chiều dài hạt gạo do nhiều gen quy định (Mitro, 1962; Chary, 1974; Nabatat và Jackson, 1973; Somrith và cộng sự, 1971). Các tác giả này cũng cho rằng chiều rộng hạt gạo do nhiều gen kiểm tra.[14] Virmani (1994) đã chứng minh: chiều dài, chiều rộng hạt gạo, tỷ lệ dài/rộng của hạt di truyền trung gian giữa hai bố, mẹ. * Độ bạc bụng của hạt gạo Các kết quả nghiên cứu của USDA (1973) chỉ ra rằng tính bạc bụng của hạt được kiểm tra bởi một gen đơn, lặn hay bởi một gen trội (Nagai, 1958) và đa gen (Nabatat và Jackson, 1973; Somoto và Hamamura, 1973; Somrith và cộng sự, 1971). [25] Nội nhũ trong hay đục do sự hiện diện của các gen kiểm tra hàm lượng amylose ở các mức độ khác nhau. Khi giống chứa gen WX3 hàm lượng amylose < 2% thì nội nhũ đục hoàn toàn. Nếu hàm lượng amylose biến thiên từ 2- 32% thì nội nhũ sẽ trắng đục (Dull), trắng trong (Hazy) và trong (Translusent), (Khush và cộng sự, 1986).[25] * Hàm lượng amylose Đi sâu nghiên cứu tính di truyền hàm lượng amylose chưa có kết quả chính xác. Theo Kymar và Khush (1986) cho rằng: hàm lượng amylose do một cặp gen điều khiển và hàm lượng amylose là trội hoàn toàn so với hàm lượng amylose trung bình và thấp. Hàm lượng amylose trung bình và thấp được điều khiển bởi gen đơn (tác động chính) và một số gen nhỏ cùng tác động lên 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.[14] Theo B.Somrith: hàm lượng amylose là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng nấu nướng và ăn uống. Gạo của các giống lúa được phân loại theo hàm lượng amylose như sau: Loại Amylose (%) Chất lượng cơm Gạo dính Amylose thấp Amylose trung bình Amylose cao 0-2 2-20 20- 25 25- 34 Rất dẻo Mềm và dẻo Mềm Khô và cứng * Hàm lượng protein So với những cây lương thực khác, cây lúa có hàm lượng protein trong hạt ít nhất (6-8%). Protein trong gạo gồm có 4 tiểu phần: anbumin, globulin, prolanin và glutelin, trong đó glutelin chiếm tới 93,7%. Các axit amin tự do được phân phối như sau: trong cám và bột 30%, trong phôi 53%, trong gạo xát 17% (Moruzzi, Cafdarera, 1964). Trong các nghiên cứu khác, Tmura và Kenmochi (1963) cho rằng axit amin tự do chiếm khoảng 0,7% khối lượng gạo lật, 0,2% gạo xát, 1,35% trong cám và 4,6% trong phôi.[3] Kết quả phân tích nhiều dòng, giống lúa tại Viện Nghiên cứu lúa quốc tế cho thấy khoảng 25% những thay đổi hàm lượng protein là do yếu tố di truyền quyết định. Trong hai loài phụ của lúa trồng thì loài phụ Indica có hàm lượng protein cao hơn loài phụ Japonica.[46] Theo Kido và cộng sự, những giống lúa ngắn ngày có hàm lượng protein cao hơn những giống lúa dài ngày. Những giống lúa trồng ở vùng đồng bằng có hàm lượng protein cao hơn những giống lúa trồng ở vùng đồi núi (Swaminathan, 1971). Trong cùng một giống lúa, những hạt nhỏ có hàm lượng protein cao hơn những hạt to hơn (Nagato, 1972). [47] Ở Bangladesh, Ahmod (1969) nhận xét: Hàm lượng protein trong hạt và rơm rạ tăng khi bón tăng lượng đạm vào đất hoặc tăng độ sâu của lớp nước tưới. Viện Nghiên cứu nông nghiệp Kosbhat, Chavan và cộng sự (1972) nhận thấy: cả hai giống lúa Jaza và Padma đều có hàm lượng protein tăng lên rõ rệt khi được bón phân dù trên cạn hay dưới nước.[14] Yoshida cho biết: ở Nhật Bản kết quả điều tra cho thấy lúa cạn có hàm lượng protein trong hạt cao hơn lúa nước. Tại Trường Đại học Iwate của Nhật Bản, tiến hành thí nghiệm trong 7 năm (1963-1969) với 33 giống lúa chuyển từ Hokkaido va Tohoko về trồng trên cùng ruộng và theo dõi hàm lượng protein. Honjyo nhận thấy hàm lượng protein của cùng một giống thay đổi qua từng năm, điều này chứng tỏ điều kiện thời tiết có ảnh hưởng lớn tới sự tích lũy hàm lượng protein trong gạo.[14] Các nghiên cứu của A. Nakamura, H. Hirano, F. Kikuchu trên giống lúa Norin 29 đã chỉ ra gen Glu-1 điều khiển khả năng tổng hợp Glutelin, một tiểu phần chủ yếu trong protein hạt gạo. Theo ý kiến của Viện sĩ T.T Chang (IRRI) trong tập đoàn các giống lúa của IRRI, giống có hàm lượng protein cao nhất là 13% nhưng hạt rất nhỏ, không cho năng suất đáng kể.[14] * Hương thơm Ramiah và Rao (1953) cho rằng hương thơm ở gạo có được nhờ sự khác nhau của tỷ lệ trội: lặn là 9:7; 15:1; 13:3. Nagaraju và cộng sự (1975), Raghuram Redy và cộng sự (1981) cho rằng tính thơm được kiểm tra bởi sự có mặt của đồng thời 3 gen trội bổ sung và có tác dụng ngay từ thời kì sinh trưởng sinh dưỡng. Sood và Siddig (1978) thấy rằng tính thơm do cặp gen lặn điều khiển hoạt động ở cả lá và hạt. Còn Tomar và Nanda (1983) cho rằng tính thơm được kiểm tra bởi 2 hoặc 3 gen bổ sung.[25] 1.2.1.5. Các hướng nghiên cứu và tạo giống mới Tại các thị trường khác nhau, yêu cầu về chất lượng gạo cũng khác nhau. Tại thị trường Hồng Kông các loại gạo hạt dài, tỷ lệ gạo nguyên cao, cơm mềm luôn được bán giá cao. Tại Rome các loại gạo Japonica được ưa chuộng. Người Nhật lại ưa loại gạo hạt tròn, mềm ướt, trắng và không có mùi thơm...(M. Kaosa và B.O. Juliana, 1990).[32] Có rất nhiều quan điểm khác nhau về phương hướng chọn tạo giống lúa. Dựa trên những kết quả đạt được (Khush, 1990) đã tổng kết mô hình kiểu cấu trúc cây lúa mới (New rice plant type) có năng suất cao như sau: + Số nhánh trên khóm: 3- 4 nhánh. + Thời gian sinh trưởng: 100 – 130 ngày. + Thân cứng, chống đổ. + Lá phẳng, dày, xanh đậm. + Số hạt chắc trên bông từ 200 -250 hạt. + Hệ thống rễ khoẻ. + Chống chịu nhiều loại sâu, bệnh hại. + Chiều cao cây từ 90 – 100 cm. + Tiềm năng năng suất: 10 -13 tấn/ha. Dựa trên quan hệ kiểu cây và năng suất, Jennings P.R (1996) đã nhấn mạnh rằng biện pháp chọn giống có thể tiến đến một kiểu cây cải tiến cho vùng nhiệt đới là những giống chín sớm, chống chịu bệnh đạo ôn, thấp cây, chống đổ. Jennings P. R cũng cho rằng nhờ biện pháp chọn giống có thể chọn tạo những giống nhiệt đới có năng suất cao.[14] Viện Nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) đã xây dựng mô hình giống lúa mới để đạt năng suất từ 9 - 10 tấn/ha/vụ có một số tiêu chuẩn sau: + Số bông/m2 đạt từ 300 -390 bông. + Số hạt/bông đạt 115 -151 hạt. + Số hạt chắc/ bông: 70 – 79%. + Khối lượng 1000 hạt từ 24,2 – 28,4 gam. + Năng suất đạt từ 9,4 – 10, 3 tấn/ha. Theo Yoshida (1979) các giống lúa thấp cây, ngắn ngày là hướng chọn tạo mới của các nhà chọn giống trên thế giới do có những ưu điểm sau: - Các giống chín sớm có tổng tích ôn nhỏ. - Các giống thấp cây có chiều hướng đẻ nhiều nhánh hơn. - Thời gian để phát triển một bông lúa ở giống chín sớm ngắn hơn các giống dài ngày. - Những giống chín sớm thường phản ứng với đạm cao, lá đứng, thẳng, ngắn, dày, hẹp và xanh đậm. - Những giống chín sớm thường có thân cây thấp và cứng giúp cây chống đổ tốt. Theo Gupta P.C và J.C.Otoole (1976) thì phương pháp chọn tạo giống lúa thay đổi theo vùng sinh thái nhưng phương hướng chung có thể như sau: + Năng suất cao và ổn định. + Có nhiều dạng hình phong phú, thích nghi với điều kiện sinh thái của các vùng. + Thân cứng, chống đổ tốt. + Đặc điểm về chất lượng hạt phong phú. + Chuyển từ dạng bông to sang dạng nhiều bông trong điều kiện sinh thái thuận lợi. + Mạ khỏe, bộ rễ khỏe, dày đặc, ăn sâu. + Tỷ lệ hạt lép thấp, hạt mẩy đều, chín tập trung. + Phản ứng quang chu kì ở mức độ khác nhau. + Chịu hạn tốt, có khả năng cạnh tranh với cỏ dại. + Chống chịu với đạo ôn, khô vằn, đốm nâu, sâu đục thân, rầy nâu… + Chịu được đất nhiều dinh dưỡng, thiếu lân hoặc đất chua.[32] Murata (1961) và Tsunoda cho biết: trong điều kiện thâm canh, hệ số đồng hóa cao ở cây có tương đối ít lá, lá ngắn đứng thẳng để giảm tình trạng che cớm lẫn nhau đến mức thấp nhất. [6] Với những tiến bộ kỹ thuật mới được áp dụng trong công tác chọn tạo giống cây trồng đã đem lại những kết quả to lớn trong chọn tạo giống lúa chất lượng. Trong năm 2000, giáo sư Ingo Potrykus thuộc Viện Nghiên cứu công nghệ liên bang Thụy Sĩ và Tiến sỹ Peter Beyer trường Đại học Freibery, Đức đã tạo ra giống lúa mới có khả năng sản xuất và tồn trữ b- carotene trong hạt gạo.[32] Nhóm nghiên cứu của Giáo sư Ingo Potrykus và Tiến sỹ F.Goto ở Nhật Bản đã tạo ra giống lúa có hàm lượng sắt cao trong gạo bằng cách chuyển nạp gen tạo ra chất Feritin - một loại protein giàu sắt trong cây họ đậu. Gen điều khiển tổng hợp chất này trong cây họ đậu được phân lập vào cây lúa làm tăng hàm lượng sắt trong gạo lên 3 lần.[32] 1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước 1.2.2.1. Nghiên cứu nguồn gen cây lúa Tổng hợp, phân tích từ các số liệu điều tra cơ bản và các tài liệu xuất bản về nguồn gen thực vật của nước ta trong nhiều năm. Hiện nay có khoảng 13.500 giống của hơn 100 loài cây trồng được thu thập, đánh giá và bảo tồn tại Ngân hàng gen cây trồng quốc gia và cơ quan bảo tồn nguồn gen khác. Đã thu thập và bảo tồn 1.300 mẫu giống lúa, trong đó có 450 giống lúa địa phương, lúa có khả năng chống chịu, mặn, hạn, úng...và một số loại lúa dại...[22] Nguyễn Hữu Nghĩa (2007) trong 5 năm (từ 2001 đến 2005) đã thu thập, đánh giá thêm 873 mẫu giống lúa thơm, lúa nếp, lúa nương từ nhiều vùng sinh thái khác nhau nâng tổng số mẫu giống trong tập đoàn 4.700 mẫu.[36] Theo số liệu điều tra giống 13 cây trồng chủ lực của cả nước giai đoạn 2003-2004 của Trung tâm Khảo, kiểm nghiệm giống cây trồng Trung ương, cả nước có 688 giống lúa, trong đó giống lúa địa phương là 159 giống và 529 giống lúa cải tiến.[18] Cũng theo số liệu điều tra của Trung tâm Khảo, kiểm nghiệm giống cây trồng Trung ương, diện tích trồng lúa chất lượng cao chiếm 34,18%. Vùng có diện tích lúa chất lượng lớn nhất là đồng bằng sông Cửu Long, tiếp theo là Đông Nam Bộ, Tây Nguyên và đồng bằng sông Hồng.[18] Viện Bảo vệ thực vật đã thu thập đánh giá được 688 dòng và giống lúa có nguồn gốc từ 15 nước khác nhau (Nguyễn Công Thuật, 1995).[27] Trường Đại học Nông nghiệp I cũng đã thu thập và đánh giá 750 mẫu giống lúa các loại. Các giống lúa này đều được đánh giá đầy đủ về các mặt như: tiềm năng năng suất, phẩm chất, khả năng chống chịu...(Nguyễn Thị Trâm và cs, 1995)[29]. Trong 20 năm (1968 – 1988), Viện Cây lương thực và cây thực phẩm đã thu thập được 3.691 mẫu giống lúa. Trong đó, 3.186 mẫu thu từ 30 nước khác nhau trên thế giới, 500 mẫu giống địa phương (Vũ Tuyên Hoàng, 1988)[10]. Tại khu vực đồng bằng sông Cửu Long, đợt khảo sát năm 1992 đã thu về 1.447 mẫu giống lúa địa phương, trong đó 1.335 giống mùa trung và mùa muộn, 112 giống mùa sớm, 50 giống lúa nổi và 4 loài lúa hoang dại (Bùi Chí Bửu và cộng sự, 1992).[34] 1.2.2.2. Ảnh hưởng của các yếu tố ngoại cảnh đối với cây lúa Khí hậu, thời tiết – yếu tố quan trọng nhất của điều kiện sinh thái, có ảnh hưởng lớn nhất và thường xuyên đến quá trình sinh trưởng, phát triển của cây lúa. Trên quan điểm sinh lý thực vật, các đặc tính sinh lý, sinh hóa cung như năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của cây lúa đều chịu ảnh hưởng của yếu tố khí hâu, thời tiết.[7] Trong quá trình sinh trưởng, nếu gặp nhiệt độ cao cây lúa chóng đạt được tổng tích ôn sẽ trỗ bông, vào hạt, chín sớm, rút ngắn thời gian sinh trưởng. Ở nước ta, các giống lúa chiêm xuân, lúa ngắn ngày là những giống mẫn cảm với nhiệt độ (giống cảm ôn) nên thời gian sinh trưởng biến động theo nhiệt độ hàng năm và theo thời vụ cấy sớm hay muộn (Nguyễn Đình Giao, 2001).[5] Theo Nguyễn Văn Hoan (2002) điều kiện thời tiết tối ưu cho vụ lúa mùa trỗ bông: nhiệt độ trung bình 28 - 300C, biên độ ngày đêm 5 - 60C, ẩm độ không khí 80 – 85%, mưa rào nhỏ, kết thúc nhanh, phơi màu không gặp mưa, không có bão và không có gió mùa Đông Bắc.[13] Cây lúa yêu cầu nhiệt độ khác nhau qua các thời kì sinh trưởng. Ở thời kì nảy mầm nhiệt độ thích hợp nhất cho quá trình này là 30 – 350C. Nhiệt độ thích hợp cho mạ phát triển là 25- 300C, thời kì đẻ nhánh, làm đòng từ 25- 300C. Thời kì trỗ bông, làm hạt yêu cầu nhiệt độ tối ưu là 28- 300C, nếu nhiệt độ thấp dưới 170C hoặc cao hơn 400C đều không có lợi cho quá trình làm bông, trỗ hạt.[12] Nước là yếu tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống cây lúa. Nước tạo điều kiện cung cấp chất dinh dưỡng cho cây lúa một cách thuận lợi nhất. Ngoài ra nước có tác dụng làm giảm nồng độ muối, phèn, chất độc và cỏ dại trong ruộng lúa. Lúa nước yêu cầu lượng mưa từ 900 – 1100 mm cho mỗi vụ lúa (nếu dựa hoàn toàn vào nước trời). Tuy nhiên trong thực tế cũng có những năm lượng mưa phân bố không đều giữa các tháng trong năm, giữa các vùng, miền, vì vậy cần cung cấp đủ nước cho quá trình sinh trưởng của cây lúa.[12] Cây lúa có nguồn gốc nhiệt đới nên lúa là cây ưa sáng và mẫn cảm với quang chu kì (độ dài ngày). Cường độ ánh sáng ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động quang hợp và tạo năng suất của cây lúa. Chu kì chiếu sáng lại có tác dụng rõ rệt đến quá trình phân hoá đòng và trỗ bông ở một số giống lúa địa phương trung và dài ngày.[25] Thời gian chiếu sáng và cường độ ánh sáng có ảnh hưởng trực tiếp đến các hoạt động sống của cây lúa và được thay đổi theo vĩ độ địa lí. Nế._.u không có điều kiện chiếu sáng phù hợp, cây lúa không thể trỗ bông được. Ngoài thời gian chiếu sáng, cường độ ánh sáng có ảnh hưởng lớn đến quá trình phân hoá đòng. Ánh sáng yếu dưới 100 lux làm chậm quá trình làm đòng.[25] Lúa thuộc nhóm cây ngày ngắn, thời gian chiếu sáng 9- 10 giờ/ngày có tác dụng rõ rệt đối với việc xúc tiến quá trình phân hóa đòng và trỗ bông. Tuy nhiên mức độ phản ứng quang chu kì còn phụ thuộc vào giống và vùng canh tác. Các giống lúa trồng ở vùng ôn đới thường là những giống chín sớm, chịu được nhiệt độ thấp và ít mẫn cảm với độ dài ngày. Các giống lúa trồng ở vùng nhiệt đới thường mẫn cảm với nhiệt độ hơn độ dài ngày. Những giống lúa dài ngày lại phản ứng khá chặt với quang chu kì, chúng chỉ trỗ bông trong điều kiện ngày ngắn của vụ mùa.[11] 1.2.2.3. Nghiên cứu đặc điểm sinh trưởng và phát triển của cây lúa * Đặc điểm hình thái của cây lúa Khả năng đẻ nhánh là một đặc điểm phát triển của cây lúa. Sau khi cấy, cây lúa bén rễ hồi xanh rồi bước vào thời kì đẻ nhánh. Đây là thời kì có ý nghĩa trong toàn bộ đời sống của cây lúa và quá trình tạo năng suất sau này. Trong quá trình sinh trưởng, nhánh lúa được hình thành từ các mắt đốt trên thân cây lúa. Tuy nhiên, các giống lúa khác nhau thì thời gian đẻ nhánh, số lượng nhánh cũng khác nhau.[13] Theo Bùi Huy Đáp (1980) cấy 1 dảnh ngạnh trê và cấy thưa trong vụ mùa giống lúa Tám có thể đẻ 232 nhánh, trong đó có 198 nhánh thành bông.[8] Khi nghiên cứu về vấn đề này, Vũ Tuyên Hoàng, Luyện Hữu Chỉ, Trần Thị Nhàn cho biết những giống lúa đẻ nhánh sớm, tập trung sẽ cho năng suất cao hơn.[11] Bùi Huy Đáp (1970) khi nghiên cứu về đặc tính đẻ nhánh đã nhận thấy: nhánh không bao giờ phát triển khi lá tương đương với nó chưa phát triển xong và nhánh không bao giờ phát triển nữa khi lá bị khô.[25] Qua nghiên cứu các tổ hợp lai, Nguyễn Văn Hiển nhận xét: Kiểu đẻ nhánh chụm là lặn, kiểu đẻ nhánh xoè là trội.[7] Đinh Văn Lữ (1978) cho rằng: những giống đẻ nhánh rải rác thì trỗ bông không tập trung, bông không đều, chín không đều, không có lợi cho quá trình thu hoạch và năng suất thấp. Khả năng đẻ nhánh của cây lúa phụ thuộc vào phạm vi mắt đẻ và điều kiện ngoại cảnh. Phạm vi mắt đẻ phụ thuộc vào số lá trên cây mẹ, mỗi lá tương đương với một mầm nách. Từ cây mẹ có thể hình thành nhánh cấp 1, từ nhánh cấp 1 hình thành nhánh cấp 2... Tuy nhiên trong điều kiện quần thể, do gieo cấy dày nên số nhánh đẻ thực tế có hạn. Sau một thời gian đẻ nhánh, số nhánh tăng lên có hiện tượng tự điều tiết do sự cạnh tranh về ánh sáng và dinh dưỡng, vì vậy số nhánh sẽ không tăng lên nữa.[16] Theo Nguyễn Hữu Tề (1997) trong một phạm vi nhất định có mối tương quan tỷ lệ thuận giữa diện tích lá và lượng quang hợp. Diện tích lá tăng dần trong quá trình sinh trưởng, tăng trưởng mạnh nhất là thời kì đẻ nhánh mạnh và đạt tối đa lúc trỗ bông. Các giống lúa thấp cây, lá đứng có thể tăng mật độ cấy để nâng cao diện tích lá. Các giống cao cây, lá xoè không nên cấy dày do các lá có thể che khuất nhau tạo điều kiện cho sâu bệnh phá hoại.[25] Bộ lá lúa là một đặc trưng hình thái, giúp phân biệt các giống lúa khác nhau, đồng thời lá lúa còn là cơ quan quang hợp tạo chất hữu cơ. Vì vậy, màu sắc lá, kích thước lá, độ dày lá, góc độ lá có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình tạo năng suất sau này. Thông thường trên cây lúa có khoảng 5 – 6 lá xanh cùng hoạt động. Sau một thời gian hoạt động, các lá lúa ở phía dưới chuyển màu vàng rồi chết đi.[32] Tốc độ ra lá thay đổi theo thời gian sinh trưởng và điều kiện ngoại cảnh. Tổng số lá trên cây nhiều hay ít có liên quan đến thời gian sinh trưởng và diện tích lá của quần thể (Nguyễn Đình Giao, 2001).[5] Ở nước ta, nhóm giống lúa ngắn ngày có khoảng 12 – 15 lá, nhóm trung ngày có khoảng 16 -18 lá và nhóm dài ngày có 20 – 21 lá. Số lá còn thay đổi tuỳ theo từng vụ cấy, phân bón và nước tưới. Khi số lá thay đổi thì thời gian sinh trưởng của cây lúa cũng thay đổi theo.[13] Chiều rộng lá di truyền ổn định hơn và tương quan không chặt với năng suất. Độ dày lá có tương quan chặt với năng suất theo tỷ lệ thuận.[24] Nguyễn Văn Hiển (2000) nhận thấy: lá đứng được kiểm tra bởi một gen lặn có hệ số di truyền cao, cặp gen này có tác dụng đa hiệu vừa gây nên thân ngắn vừa làm cho bộ lá đứng cứng.[8] * Thời gian sinh trưởng Nguyễn Hữu Tề và cộng sự (1997) cho rằng: thời gian sinh trưởng của cây lúa được tính từ lúc nảy mầm cho đến chín thay đổi từ 90 đến 180 ngày, tuỳ theo giống lúa và điều kiện ngoại cảnh. Các giống ngắn ngày ở nước ta có thời gian sinh trưởng từ 90 -120 ngày, trung ngày từ 140-160 ngày, dài ngày là các giống có thời gian sinh trưởng lớn hơn 160 ngày. Ngoài ra, thời gian sinh trưởng của cây lúa còn phụ thuộc vào thời vụ. Trong điều kiện miền Bắc nước ta, do ảnh hưởng của nhiệt độ thấp nên các giống lúa trồng trong vụ xuân có thời gian sinh trưởng dài hơn vụ mùa.[25] Theo Nguyễn Văn Hiển (2000) thời gian sinh trưởng của các giống lúa do nhiều gen điều khiển. Di truyền số lượng biểu hiện rất rõ khi nghiên cứu phổ phân li ở F2 của con lai giữa giống có thời gian sinh trưởng ngắn với giống có thời gian sinh trưởng dài ngày. Trong quần thể F2 có nhiều cá thể sinh trưởng ngắn hơn và dài hơn hẳn bố mẹ.[8] Tuy nhiên các giống cực sớm của Mỹ như: Belle Patna, Blue Belle...tính chín sớm được kiểm tra bởi một cặp gen trội. Tính cảm quang chu kì mạnh được kiểm tra bởi một cặp gen trội hoặc bởi 2 cặp gen (Lê Vĩnh Thảo, 1994) hoặc do hoạt động của nhóm gen II (Vũ Tuyên Hoàng, 1977). Tính phản ứng quang chu kì yếu do nhiều gen kiểm tra, vì vậy ở các giống có số gen khác nhau thì mức phản ứng quang chu kì cũng khác nhau. Cũng theo tác giả này thì sự nhạy cảm của các giống lúa với độ dài ngày bị ảnh hưởng rất nhiều của các gen khống chế hoạt động của ARN- polymerase.[25] * Tính dễ rụng và ngủ nghỉ của hạt Cũng theo Nguyễn Văn Hiển (2000): tính dễ rụng của hạt được kiểm tra bởi một số gen trội di truyền độc lập với các tính trạng khác. Tính ngủ sinh lý của hạt di truyền đa gen. Sự ngủ kéo dài và ngủ từng phần là trội so với không ngủ. Tính ngủ có liên kết di truyền với tính phản ứng quang chu kì và di truyền độc lập với các tính trạng: chín sớm, kiểu cây, kiểu hạt và chất lượng hạt.[8] * Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất Năng suất lúa được hình thành bởi 4 yếu tố: - Số bông/đơn vị diện tích. - Số hạt/ bông. - Tỷ lệ hạt chắc. - Khối lượng 1000 hạt. Trong các yếu tố trên thì số bông/đơn vị diện tích có tính quyết định và hình thành sớm nhất. Yếu tố này phụ thuộc vào mật độ cấy, khả năng đẻ nhánh, khả năng chịu đạm. Các giống lúa mới thấp cây, lá đứng, đẻ khoẻ, chịu đạm có thể cấy dày để tăng số bông/ đơn vị diện tích.[15] Số hạt/bông bằng hiệu số của số hoa phân hoá trừ đi số hoa thoái hoá. Yếu tố này phụ thuộc nhiều vào đặc tính giống và điều kiện ngoại cảnh. Các giống lúa mới hiện nay đều có số hạt/bông cao.[14] Giống có tỷ lệ hạt chắc cao sẽ cho năng suất cao. Tỷ lệ chắc được quyết định ở thời kì trước và sau trỗ bông. Nguyên nhân dẫn đến tỷ lệ lép ở lúa cao là do trong thời kì trên nhiệt độ, độ ẩm không khí thấp hoặc quá cao làm cho hạt phấn mất sức nảy mầm hoặc trước đó vòi nhuỵ phát triển không bình thường, tế bào mẹ hạt phấn bị ảnh hưởng... Do vậy, để có tỷ lệ hạt chắc cao phải bố trí thời vụ sao cho khi lúa làm đòng và trổ gặp điều kiện thuận lợi nhất.[28] Khối lượng 1000 hạt là yếu tố quan trọng cấu thành năng suất lúa. Yếu tố này chủ yếu phụ thuộc vào giống mà ít chịu sự tác động của điều kiện ngoại cảnh. Giai đoạn từ khi lúa trỗ cho đến chín sữa có ảnh hưởng lớn đến khối lượng 1000 hạt. Nếu trong giai đoạn này, nhiệt độ thuận lợi cho quá trình vận chuyển chất khô vào hạt và bộ lá lúa, nhất là lá đòng còn xanh thì khối lượng 1000 hạt sẽ cao.[29] Theo kết quả khảo nghiệm năm 2004 của Trung tâm khảo kiểm nghiệm giống cây trồng trung ương cho thấy, đa số các giống lúa mới có năng suất từ 55- 65tạ/ha, trong đó có địa điểm đạt 75- 80 tạ/ha. [33] Khi nghiên cứu về năng suất cá thể, Vũ Tuyên Hoàng và Luyện Hữu Chỉ cho rằng: giống lúa bông to, hạt to cho năng suất cao. Vật liệu chọn giống có năng suất cá thể cao thường cho năng suất cao. Còn Nguyễn Văn Hiển và Trần Thị Nhàn (1978) khi nghiên cứu độ thoát cổ bông cho biết: những giống có bông trỗ thoát hoàn toàn thường có tỷ lệ hạt chắc cao.[11] Nguyễn Văn Hoan cho biết: sự tương quan giữa năng suất và số bông/ khóm ở mỗi giống lúa là khác nhau. Ở giống bán lùn có tương quan chặt (r = 0,85), nhóm lùn (r = 0,62) và nhóm cao cây (r = 0,54). Sự tương quan giữa năng suất và số hạt/ bông thì ngược lại nhóm cao cây (r = 0,96), nhóm lùn (r = 0,66) và nhóm bán lùn (r = 0,62). Còn sự tương quan giữa năng suất và chiều cao thì nhóm lùn là chặt nhất (r = 0,62), nhóm bán lùn (r = 0,49) và nhóm cao (r = 0,37).[13] 1.2.2.4. Chất lượng lúa gạo * Hình dạng hạt Theo Nguyễn Thị Trâm (1998) cho rằng: hình dạng hạt gạo là đặc tính của giống và tương đối ổn định. Nó ít bị thay đổi dưới điều kiện ngoại cảnh. Sau khi nở hoa, nhiệt độ môi trường hạ thấp có thể làm giảm chiều dài hạt gạo nhưng không nhiều.[29] Khi nghiên cứu về vấn đề này, Bùi Huy Đáp (1970) cho biết: tỷ lệ dài/ rộng (D/R) phản ánh một phần phẩm chất của hạt.[25] * Độ bạc bụng của hạt Có rất nhiều nghiên cứu về di truyền tính trạng bạc bụng. Sự di truyền tính trạng này chịu sự chi phối của điều kiện ngoại cảnh nhưng không nhiều. Có một số giống không bạc bụng trong mọi điều kiện như IR22. Trong khi đó, một số giống lại bạc bụng trong mọi điều kiện như IR8. Còn theo Lê Doãn Diên (1990) cho rằng: độ bạc bụng của hạt do nhiều gen điều khiển. Vì thế ngoài tác động cộng tính còn có tác động tương hỗ giữa các gen.[3] Vũ Quốc Trung và Bùi Huy Thanh (1979) khi nghiên cứu về nội nhũ của hạt cho biết: các giống lúa có hạt dài thì có nội nhũ trắng trong, các dòng hạt bầu thường có nội nhũ trắng đục. Các tác giả còn cho biết: Lúa cấy ở ruộng quá nhiều nước hay ruộng bị hạn khi chín gạo dễ bị bạc bụng. Kỹ thuật phơi thóc cũng ảnh hưởng đến độ trong, đục của nội nhũ. Thóc phơi nắng quá sẽ làm hạt gạo đục hơn thóc phơi khô từ từ trong nắng nhẹ.[30] * Tỷ lệ gạo nguyên Cũng theo Lê Doãn Diên (1990) thì tỷ lệ gạo nguyên thay đổi ít nhiều tuỳ theo bản chất giống và phụ thuộc vào điều kiện ngoại cảnh như: nhiệt độ, độ ẩm khi chín, điều kiện bảo quản, phơi sấy khi thu hoạch. Hạt càng mảnh, dài, độ bạc bụng cao thì tỷ lệ gạo nguyên càng thấp. Khi thu hoạch lúa phải xác định đúng thời điểm chín sinh lý thì mới đạt được tỷ lệ gạo nguyên cao. [2] * Độ phá huỷ kiềm và nhiệt độ hoá hồ Nhiệt độ hoá hồ là nhiệt độ cần thiết để gạo biến thành cơm và không hoàn nguyên. Nhiệt độ hoá hồ biến thiên từ 55oC – 79oC và phân theo ba mức: Nhiệt độ hoá hồ thấp: 55OC – 69oC. Nhiệt độ hoá hồ trung bình: 70OC – 74oC. Nhiệt độ hoá hồ thấp: 75OC – 79oC. Thông thường gạo có nhiệt độ hoá hồ cao khi nấu cơm lâu chín, cơm cứng, không ngon bằng gạo có nhiệt độ hoá hồ thấp và trung bình. Đánh giá độ phân huỷ trong kiềm của các giống lúa địa phương miền Bắc Việt Nam (Nguyễn Thị Quỳnh, 2004) cho thấy Nếp và lúa tẻ thể hiện tập trung ở hai mức trung bình và cao. Điều này có nghĩa là hầu hết các giống lúa tẻ ở phía Bắc Việt Nam có nhiệt độ hoá hồ thấp và trung bình.[36] * Hàm lượng amylose Khi nghiên cứu chất lượng gạo của một số giống lúa địa phương và nhập nội ở miền Bắc Việt Nam. Nguyễn Văn Hiển (1992) cho rằng nhóm giống nhập nội có hàm lượng tinh bột cao nhất và thấp nhất là nhóm lúa Dự. Các giống nhập nội phần lớn có hàm lượng amylose từ trung bình đến cao, nhiệt độ hoá hồ cao. Các nhóm lúa đặc sản có hàm lượng amylose ở mức trung bình đến thấp. Lúa gieo cấy ở vụ mùa cho chất lượng gạo ngon hơn so với vụ xuân.[8] Hàm lượng amylose có tương quan tương đối chặt chẽ với đặc điểm nông sinh học của các giống lúa như: chiều cao cây, chiều dài bông, khối lượng 1000 hạt. Hàm lượng amylose thấp có tỷ lệ gẫy cao, độ dẻo và độ dính cao (Vũ Văn Liết,1995). [15] 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%.[33] 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: 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 chọn lựa 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. [36] Còn theo Nguyễn Trọng Khanh (2002) cho thấy: các giống nhập nội từ IRRI có hàm lượng amylose từ 15-25%. Mối tương quan giữầ hàm lượng amylose và độ nở của cơm là mối tương quan thuận và chặt (r = 0,5). 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. [14] Cũng theo Nguyễn Trọng Khanh, khi nghiên cứu về mối tương quan giữa hàm lượng amylose và khối lượng 1000 hạt, tỷ lệ lép và năng suất thực thu là mối tương quan không chặt (r = 0,2), có thể chúng di truyền độc lập với nhau. [14] * Hàm lượng protein Hàm lượng protein là một trong những yếu tố quyết định chất lượng của gạo. Sau tinh bột – thành phần chủ yếu và chiếm tỷ trọng cao nhất (74,8%) trong thành phần dinh dưỡng của hạt gạo, là đến protein. Lượng chứa protein trong hạt gạo của các giống lúa Việt Nam nhìn chung thấp hơn mức trung bình của nhiều nước. Trong các giống lúa Việt Nam thì nhóm Tám thơm chứa ít protein nhất (trung bình 6,52%) còn nhóm lúa nếp chứa nhiều protein hơn (7,94%) ( Bùi Huy Đáp, 1980).[14] Nghiên cứu hàm lượng protein của 690 giống lúa thu thập tại Việt Nam bao gồm lúa cổ truyền, lúa cải tiến, lúa nhập nội và lúa lai, hàm lượng protein biến thiên trong một giới hạn khá rộng từ 5,29% đến 12,84% (Lê Doãn Diên, 2002).[2] Đánh giá hàm lượng protein của 200 mẫu giống lúa mùa, Nguyễn Hữu Nghĩa và Lê Vĩnh Thảo (2006) đã phân ra làm 6 nhóm khác nhau theo phần trăm protein của hạt gạo. Trong đó, hai giống lúa thơm Nàng hương và Nàng thơm chợ Đào có hàm lượng protein trên 10%. [5] Cũng nghiên cứu về hàm lượng protein trong các giống lúa nhập nội từ IRRI, Nguyễn Trọng Khanh thấy rằng: đa số các giống đều có hàm lượng protein khá cao (> 9%), có giống hàm lượng protein lên đến 11,4%.[14] * Mùi thơm Mùi thơm là một tính trạng số lượng, nó dễ bị mất đi sau một thời gian bảo quản trong kho. Mùi thơm do các hợp chất hoá học tạo nên như: este, xeten, aldehyt...(Lê Doãn Diên,1981)[2] Trần Đình Long và Hoàng Văn Phần (1996) quan sát thấy tính thơm do cặp gen lặn điều khiển hoạt động ở cả lá và hạt. Còn Đỗ Khắc Trình (1994) xác định: tính trạng mùi thơm do 2 hoặc 3 gen kiểm tra.[25] 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 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.[36] * Chất lượng nấu nướng Ngoài tính trạng thon dài, trong suốt, tỷ lệ gạo nguyên cao thì chất lượng nấu nướng và ăn uống cũng rất cần thiết. Chất lượng nấu nướng và ăn uống được đánh giá qua các chỉ tiêu: độ mềm, độ dẻo, độ chín, độ bóng, độ rời, mức độ khô lại khi để nguội, mùi thơm, vị đậm...( Viện Công nghệ sau thu hoạch, 1998). [36] Sản phẩm chính của gạo là cơm, tính ngon miệng của cơm quyết định bởi yếu tố vật lý: độ dẻo, độ mềm và yếu tố hoá học là mùi thơm (Nguyễn Văn Hiển, 1992). [7] 1.2.2.5. Những quan điểm về hướng chọn tạo giống lúa Nguyễn Thị Trâm và Nguyễn Văn Hoan (1994) cho rằng: một nguyên nhân hạn chế năng suất lúa là do các giống lúa cải tiến đã đạt tới năng suất tới hạn. Chọn giống tạo giống lúa mới có năng suất siêu cao từ 80 – 100 kg/ha/ngày hay cao hơn nữa là mục tiêu cần vươn tới của các nhà tạo giống lúa.[32] Muốn thực hiện thành công chương trình tạo giống lúa, nhiệm vụ đầu tiên của các nhà chọn giống là phải xác định mục tiêu cho từng chương trình cụ thể. Theo Nguyễn Văn Hiển thì công tác chọn giống cần hướng vào các mục tiêu sau: + Giống phải có năng suất cao hơn các giống cũ trong cùng điều kiện mùa vụ, đất đai, chế độ canh tác. + Giống mới phải có chất lượng cao hơn, có giá trị dinh dưỡng cao, chất lượng nấu nướng cao hơn. + Giống phải có khả năng chống chịu tốt hơn. + Giống phải thích ứng tốt với điều kiện sinh thái, khí hậu, đất đai, tập quán canh tác...[8] Khi nghiên cứu tương quan giữa sức chứa và nguồn ở cây lúa, Đào Thế Tuấn đã đưa ra kết luận: những giống lúa có năng suất cao phải có đủ các điều kiện sau: + Phải có chỉ số diện tích lá cao từ khi trỗ để có sức chứa lớn, vì vậy phải có bộ lá đứng thẳng và hẹp. + Phải có hệ số quang hợp sau trỗ cao có thể tạo ra được bông to, hạt mẩy... Những giống có đặc tính đẻ nhánh sớm, đẻ tập trung thường cho bông to, đều bông và năng suất cao.[31] 1.2.2.6. Những kết quả chọn tạo giống lúa đã đạt được Trong giai đoạn qua, hệ thống nghiên cứu của Việt Nam đã chọn tạo ra được nhiều giống lúa mới đáp ứng nhu cầu sản xuất nông nghiệp bền vững, đảm bảo an ninh lương thực, tăng tính đa dạng di truyền. Chúng ta đã có những thành công nhất định trong công tác chọn tạo giống lúa cho vùng thâm canh, vùng khó khăn với năng suất cao và phẩm chất khá.[32] Trong 10 năm: 1996 – 2005, sản lượng thóc của nước ta đã tăng lên từ 26,4 đến 35,8 triệu tấn. Năng suất tăng từ 3,77 tấn/ha lên 4,76 tấn/ha và xuất khẩu tăng từ 3,1 triệu tấn lên 5,25 triệu tấn.[21] Việc tạo các giống lúa thâm canh, có hàm lượng protein cao là một công việc khó khăn. Tuy nhiên, các nghiên cứu chọn tạo giống lúa có hàm lượng protein cao của Viện Cây lương thực và cây thực phẩm trong những năm qua đã thu được một số thành quả nhất định: đã tạo ra ba giống lúa P1, P4, P6 cho năng suất trung bình 50-60 tạ/ha, hàm lượng protein 10 – 11%. Các giống này đã được công nhận là giống quốc gia và hiện được canh tác phổ biến tại các tỉnh Bắc Trung bộ. Điều đó đã đóng góp không nhỏ vào việc đảm bảo an ninh lương thực cho các tỉnh.[36] Ngoài ra, Viện Cây lương thực và cây thực phẩm cũng có rất nhiều các giống lúa có năng suất cao, chất lượng khá được công nhận quốc gia và đưa vào sản xuất trên diện rộng như: AYT77, X21, Xi23...[36] Trong giai đoạn từ năm 1991 – 1995, đề tài KN01-01 cấp Nhà nước do GS.VS. Vũ Tuyên Hoàng làm chủ nhiệm đã chọn tạo được nhiều giống lúa năng suất cao, thích ứng với nhiều vùng sinh thái, khả năng chống chịu sâu bệnh tốt và các điều kiện ngoại cảnh như: chịu hạn, chịu úng, chua, mặn... Viện Di truyền Nông nghiệp đã có nhiều thành tựu trong công tác chọn tạo giống lúa. Viện đã có nhiều giống lúa chất lượng cao được công nhận quốc gia như: DT122, DT16, Tám thơm đột biến và nếp DT21...[19] Viện lúa đồng bằng sông Cửu Long đã chọn tạo được một số giống lúa có thời gian sinh trưởng ngắn 90 – 100 ngày, có khả năng chống chịu sâu bệnh, chất lượng cao như: OM1490, OM 576, Jasmine 85, OM 3536, ... từ phương pháp lai tạo truyền thống và ứng dụng công nghệ sinh học.[35] Tại Hội nghị toàn quốc về Khoa học và khuyến nông diễn ra tại Hà Nội từ ngày 15 -16/07/2005 đã kết luận: trong giai đoạn 1986 – 2004, các nhà khoa học nông nghiệp Việt Nam đã chọn tạo được 345 giống cây trồng nông nghiệp mới, trong đó có 149 giống lúa mới (bình quân 8,2 giống/năm). CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu nghiên cứu Tập đoàn tham gia thí nghiệm gồm 60 mẫu giống lúa, trong đó có 25 giống lúa lai tạo trong nước (P1, P6, Xi23, AYT77…) và 35 giống lúa nhập nội. Các giống nhâp nội có nguồn gốc khác nhau như: Viện Nghiên cứu lúa quốc tế (IR71705, IR70423…), Ấn Độ (Basmati, JJ92…), Indonesia (Bu-khu-dai, Nam-ru, Latu 1…), Iraq (Iraq 1, Iraq 23…), Thái Lan, Trung Quốc… Đã sử dụng hai giống đối chứng là P6 và IR64. Giống lúa IR64 có nguồn gốc từ Viện Nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) đã du nhập vào Việt Nam nhiều năm qua. Giống lúa IR64 có hạt gạo dài, trong, cho năng suất trung bình trong điều kiện miền Bắc Việt Nam. Giống này được đưa vào thí nghiệm như một đối chứng về chất lượng thương phẩm. Giống lúa P6 do Viện Cây lương thực và cây thực phẩm lai tạo, chọn lọc và được công nhận là giống quốc gia năm 2000. Đây giống chất lượng cao với đặc trưng là hạt gạo dài, trong, năng suất khá cao trong cả hai vụ, hàm lượng protein 10,5%. Danh sách các giống tham gia thí nghiệm được nêu tại Phụ lục 1. Trong vụ xuân 2008, chúng tôi tiến hành lai tạo 6 tổ hợp lai để đánh giá đặc điểm di truyền một số tính trang của con lai F1, bao gồm: P6 x Bắc thơm 7 P6 x AC5 AC5 x IR64 AC5 x Bắc thơm 7 Bắc Thơm 7 x IR64 IR64 x JJ92 Bắc thơm 7 x JJ92 2.2. Nội dung nghiên cứu và các vấn đề cần giải quyết - Đánh giá và phân loại tập đoàn giống lúa theo các tính trạng khác nhau. - Đặc điểm sinh trưởng, phát triển và năng suất của một số giống lúa có triển vọng chọn lọc từ tập đoàn. - Nghiên cứu hệ số tương quan của một số tính trạng với năng suất hạt. - Nghiên cứu mức độ trội của một số tính trạng số lượng ở con lai F1. 2.3. Địa điểm và thời gian nghiên cứu 2.3.1. Địa điểm nghiên cứu - Thí nghiệm được bố trí tại ruộng thí nghiệm của Viện Cây lương thực và cây thực phẩm, Gia Lộc, Hải Dương. Thí nghiệm bố trí trên đất phù sa sông Thái Bình, không được bồi đắp hằng năm, cấy 2 vụ lúa/năm. 2.3.2. Thời gian nghiên cứu - Thí nghiêm được tiến hành từ tháng 1 năm 2008 đến tháng 10 năm 2008. 2.3.3. Điều kiện thời tiết khí hậu Số liệu khí tượng 10 tháng đầu năm 2008 của Trạm khí tượng, thủy văn khu vực Hải Dương. Bảng 2.1: Số liệu khí tượng khu vực Hải Dương 10 tháng năm 2008 Tháng Nhiệt độ Độ ẩm (%) Tổng lượng mưa (mm) Tổng giờ nắng (giờ) Cao nhất Thấp nhất Trung bình 1 20,1 10,4 15,2 85 14,5 51,7 2 20,4 9.5 13,4 80 12,7 43,1 3 22,9 14,6 16,8 86 42,4 61,3 4 27,7 18,5 22,4 92 66,7 81,4 5 29,6 23,3 24,8 93 85,3 121,3 6 33,4 26,2 28,4 90 121,4 180,2 7 37,5 28,4 31,1 91 172,5 190,1 8 35,4 27,7 30,4 89 190,2 172,8 9 35,6 27,1 29,6 86 143,5 151.7 10 32,7 25,4 28,2 84 457 145,3 * Nguồn: Đài khí tượng Hải Dương 2.4. Phương pháp nghiên cứu 2.4.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm: Bố trí thí nghiệm một lần nhắc, với diện tích mỗi giống là 2 m2, tổng diện tích là 150 m2. Mỗi ô lấy 10 cây để đo đếm số liệu (theo phương pháp của Phạm Chí Thành, 1976). 2.4.2. Chăm sóc - Phân bón: Vụ xuân: 100N + 90 P2O5 + 80 K2O. Vụ mùa: 70 N + 90 P2O5 + 80 K2O. (Trong đó: Đạm 46%N, Supe lân 18% P2O5, Kali clorua 60% K2O) Bón lót: 100% lân + 30% đạm + 10% kali. Bón thúc 1: 50% đạm + 30% kali (thúc đẻ nhánh). Bón thúc 2: 10 – 20% đạm + 50 – 60% kali ( bón đón đòng). - Mật độ, khoảng cách: cấy 1 dảnh/khóm, 45 khóm/m2. - Chăm sóc: theo quy trình chung đối với cây lúa. 2.4.3. Các chỉ tiêu theo dõi 2.4.3.1. Các đặc điểm nông sinh học Chiều cao mạ, màu sắc lá mạ, số dảnh khi cấy, chiều cao cây, thời gian sinh trưởng... + Màu sắc mạ: Quan sát tổng thể rồi đánh giá theo thang điểm: 3: xanh nhạt 5: xanh trung bình 7: xanh đậm + Khả năng chịu rét: Quan sát sự thay đổi màu sắc lá và sinh trưởng của mạ khi nhiệt độ dưới 13oC 1: Mạ xanh đậm 3: Mạ xanh nhạt 5: Mạ màu vàng 7: Mạ màu nâu 9: Mạ chết + Thời gian từ khi cấy đến khi bén rễ hồi xanh: Khi có 85% cây bén rễ, hồi xanh. + Thời gian từ cấy đến trỗ: 85% số cây trỗ. + Thời gian sinh trưởng: Từ khi gieo đến khi thu hoạch. + Màu sắc thân lá: Quan sát đánh giá khi lúa đẻ nhánh rộ rồi phân thành 3 cấp: Cấp 3: Xanh nhạt Cấp 5: Xanh trung bình Cấp 7: Xanh đậm + Kiểu đẻ nhánh: quan sát kiểu đẻ nhánh rồi phân ra thành: chụm, trung bình, xòe. + Chiều cao cây: Tính từ mặt đất đến mút đầu bông. 2.4.3.2. Các chỉ tiêu năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất - Số dảnh hữu hiệu: đếm số dảnh hữu hiệu. - Chiều dài bông: đo từ cổ bông đến mút đầu bông - Số hạt/bông: tính tổng số hạt. - Tỷ lệ lép: số hạt lép/tổng số hạt. - Khối lượng 1000 hạt: đếm ngẫu nhiên 1000 hạt, làm 3 lần nhắc lại và lấy giá trị trung bình - Năng suất tiềm năng: Số bông hữu hiệu x Tổng số hạt/bông x Tỷ lệ lép x Khối lượng 1000 hạt. - Năng suất thực thu: Cân năng suất của ô thí nghiệm sau khi phơi khô. 2.4.3.3. Đánh giá khả năng chống chịu sâu bệnh * Đánh giá khả năng chống chịu sâu đục thân Theo dõi đánh giá tỷ lệ bông bạc do sâu hại vào thời kỳ lúa sau trỗ, phân theo thang điểm của IRRI: 0: Không bị hại. 1: Có từ 1 – 10% cây bị hại. 3: Có từ 11 – 20% cây bị hại. 5: Có từ 21 – 35% số cây bị hại. 7: Có từ 36 – 50% số cây bị hại. 9: Có > 50% số cây bị hại. * Đánh giá khả năng chống chịu sâu cuốn lá theo thang điểm của IRRI. 0: Không bị hại. 1: Có từ 1 – 10% số bông bạc. 3: Có từ 11 – 20% số bông bạc. 5: Có từ 21 – 30% số bông bạc. 7: Có từ 31 – 50% số bông bạc. 9: Có > 50% số bông bạc. * Đánh giá khả năng kháng rầy nâu theo thang điểm của IRRI. Thí nghiệm đánh giá sức chống chịu chỉ có ý nghĩa nếu mật độ rầy tối thiểu cần có như sau: a. 10 con/khóm lúc 10 – 15 ngày sau cấy. b. 25 con/khóm lúc đẻ nhánh. c. 100 con/khóm khi bắt đầu làm đòng. Thang điểm đánh giá như sau: (trên đồng ruộng) 0: Không bị hại. 1: Hơi biến vàng trên một số ít cây. 3: Lá biến vàng bộ phận, chưa bị cháy rầy. 5: Lá héo rõ rệt, cây bị lùn và héo, đã bị cháy rầy, số cây còn lại bị lùn. 7: Hơn nửa số cây bị héo, cháy rầy, số cây còn lại bị lùn nặng. 9: Tất cả các cây bị chết. * Đánh giá khả năng chống chịu bệnh khô vằn (theo thang điểm của IRRI) 0: Không có triệu chứng. 1: Vết bệnh thấp hơn 20% chiều cao cây. 3: Vết bệnh chiếm 20 – 30 % chiều cao cây. 5: Vết bệnh chiếm 31 – 45% chiều cao cây. 7: Vết bệnh chiếm 46 – 65% chiều cao cây. 9: Vết bệnh chiếm > 65% chiều cao cây. * Đánh giá khả năng kháng bệnh bạc lá ( theo thang điểm của IRRI) 0: Không có triệu chứng. 1: Vết bệnh từ 1-5% diện tích lá. 3: Vết bệnh từ 6-12% diện tích lá. 5: Vết bệnh từ 13-25% diện tích lá. 7: Vết bệnh từ 26-50% diện tích lá. 9: Vết bệnh từ > 50% diện tích lá. * Đánh giá khả năng chống đổ ( theo thang điểm của IRRI) 1. Cứng (không bị đổ). 3. Cứng vừa (hầu hết cây bị nghiêng nhẹ). 5. Trung bình (hầu hết cây bị nghiêng). 7. Yếu ( hầu hết cây bị đổ). 9. Rất yếu (toàn bộ bị đổ rạp). 4.3.4. Các chỉ tiêu và phương pháp đánh giá chất lượng - Chiều dài hạt gạo, tỷ lệ dài/rộng của hạt gạo, tỷ lệ gạo xay, tỷ lệ gạo xát, tỷ lệ bạc bụng được xác định theo IRRI. - Hàm lượng amylose xác định theo phương pháp Jiung, so màu trên máy quang phổ tử ngoại khả kiến HELIOS ALPHA. Bảng 2.2: Phân loại hàm lượng amylose Loại Amylose (%) Chất lượng cơm Gạo dính Amylose thấp Amylose trung bình Amylose cao 0-2 2-20 20- 25 25- 34 Rất dẻo Mềm và dẻo Mềm Khô và cứng - Hàm lượng protein: xác định theo phương pháp Kjedahl trên máy cất đạm tự động FOSS. - Độ phân huỷ kiềm, nhiệt độ hóa hồ, chỉ tiêu này được xác định theo phương pháp Little (1948): ngâm 6 hạt nguyên đã xát vỏ vào dung dịch KOH 1,7% trong 23 giờ tại nhiệt độ 23oC. Sau đó đánh giá theo thang điểm của Perez và Juliano như sau: Bảng 2.3: Thang điểm đánh giá độ phân hủy kiềm và nhiệt độ hóa hồ Thang điểm Độ lan rộng Độ trong suốt Độ phân huỷ kiềm Nhiệt độ hoá hồ 1 Hạt còn nguyên Hạt gạo trắng bột Thấp Cao 2 Hạt gạo phồng lên Gạo trắng bột, có viền trắng xung quanh Thấp Cao 3 Hạt gạo phồng lên, viền còn nguyên hay rõ nét Hạt trắng bột viền nhoè như bông gòn hay vẩn đục TB - Thấp Cao - TB 4 Hạt gạo phồng lên, viền còn nguyên hay mở rộng. Tâm nhoè như bông gòn, viền vẩn đục TB TB 5 Hạt gạo rã ra, viền hoàn toàn và mở rộng Tâm nhoè như bông gòn, viền trong suốt TB TB 6 Hạt tan ra hoà chung với viền Tâm đục, viềm trong suốt Cao Thấp 7 Hạt tan ra hoàn toàn và quện vào nhau Tâm và viền trong suốt Cao Thấp - Mùi thơm được đánh giá theo phương pháp của IRRI: cho vào ống nghiệm 20-30 hạt gạo mới thu hoạch đã xát trắng, thêm 20 ml nước cất, đóng lại bằng nút cao su và đặt vào nồi nước sôi 10 phút sau đó đưa ống nghiệm vào nước lạnh, mở nút ngửi và đánh giá theo 3 mức: rất thơm, thơm trung bình, không thơm. 2.4.3.5. Xử lý số liệu - Xử lý số liệu theo Phạm Chí Thành (1976), Gomez A.A và Gomez K.A (1984). - Xử lý số liệu trên máy vi tính theo chương trình IRRISTAT và Exell 5.0. CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Đánh giá và phân loại tập đoàn giống lúa theo các tính trạng khác nhau Nguồn gen cây lúa là vật liệu cơ bản cho công tác tạo giống lúa năng suất và chất lượng cao. Các giống lúa thuần trong nước có những tính trạng đặc hữu về khả năng thích nghi, tính chống chịu và tính kháng bệnh cao nhưng năng suất thấp. Để tạo ra các giống lúa mới có năng suất cao hơn, chất lượng tốt hơn cần lựa chọn nguồn vật liệu khởi đầu tốt. Việc đánh giá và phân loại các mẫu giống lúa trong tập đoàn dùng làm nguồn vật liệu khởi đầu phục vụ cho lai tạo theo những mục tiêu khác nhau có tác động lớn đến công tác chọn tạo giống. Đó là cách làm mang lại hiệu quả vì không những đánh giá được sự đa dạng di truyền của nguồn vật liệu nghiên cứu mà còn xác định được những nguồn vật liệt có đặc tính quý về năng suất, chất lượng, khả năng chống chịu phục vụ cho công tác chọn tạo giống lúa chất lượng cao. Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành đánh giá và phân loại các mẫu giống theo các chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển, năng suất, chất lượng thương trường, chất lượng nấu nướng của các giống lúa. 3.1.1. Phân nhóm các giống lúa theo thời gian sinh trưởng Thời gian sinh trưởng của cây lúa được tính từ khi nảy mầm đến chín hoàn toàn. Thời gian sinh trưởng phụ thuộc vào đặc tính di truyền của từng giống lúa, thời vụ gieo trồng và điều kiện ngoại cảnh: nhiệt độ, lượng mưa, nước tưới, phân bón... Các giống lúa phản ứng chặt với độ dài chiếu sáng thì thời gian sinh trưởng biến động càng nhiều. Nếu cấy sớm thì thời gian sinh trưởng của giống lúa sẽ dài hơn so với cấy muộn, đó là một đặc điểm tốt để bố trí thời vụ cấy thích hợp. Tuy nhiên, tr._.