Tài liệu Kết quả lai thuận nghịch các giống lúa nếp 415, PD2, TK90

Kho¸ luËn tèt nghiÖp Bïi Thïy Liªn – K29 TRƯỜNG ĐHSP HÀ NỘI 2 KHOA SINH – KTNN BÙI THUỲ LIÊN KẾT QUẢ LAI THUẬN NGHỊCH CÁC GIỐNG LÚA NẾP 415, PD2, TK90 KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Di truyền học Mã số: 010506 Hướng dẫn khoa học: ĐÀO XUÂN TÂN Hà Nội - 2007 1 Kho¸ luËn tèt nghiÖp Bïi Thïy Liªn – K29 MỤC LỤC Trang MỤC LỤC ....................................................................................................... 1 MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 2 1. Lý do chọn đề tài................................................................................ 2 2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu...................................................... 4 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ............................................ 4 NỘI DUNG ...................................................................................................... 5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ............................................................................ 5 1. Nguồn gốc cây lúa trồng .................................................................... 5 2. Phân loại cây lúa ................................................................................ 6 3. Vị trí kinh tế của cây lúa .................................................................... 6 4. Đặc điểm nông sinh học của cây lúa ................................................... 7 5. Đăc điểm di truyền một số tính trạng của cây lúa ............................. 11 6. Các phương pháp về lai tạo giống cây trồng ..................................... 13 7. Thành tựu về chọn lọc và lai tạo giống ............................................. 16 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG - PHẠM VI - ĐỊA ĐIỂM - THỜI GIAN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................................ 17 1. Đối tượng nghiên cứu....................................................................... 17 2. Phạm vi nghiên cứu .......................................................................... 19 3. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ..................................................... 19 4. Phương pháp nghiên cứu .................................................................. 19 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ ...................................................... 24 1. Các tính trạng nghiên cứu ở 3 giống lúa nếp 415, PD2, TK90 .......... 24 2. Đánh giá các tính trạng ở 3 giống lúa nếp 415, PD2,TK90 ............... 26 3. Kết quả lai thuận nghịch ở 3 giống lúa nếp 415, PD2, TK90 ............ 37 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................ 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................. 42 2 Kho¸ luËn tèt nghiÖp Bïi Thïy Liªn – K29 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài An toàn lương thực không chỉ là vấn đề sống còn của mỗi quốc gia mà là của cả nhân loại. Với tốc độ tăng dân số hiện nay, đặc biệt là ở các nước đang phát triển và chậm phát triển – nơi mà dân số chiếm tới trên 2/3 dân số thế giới nhưng sản phẩm nông nghiệp chỉ chiếm 1/3 – thì nạn đói thường xuyên xảy ra là điều không thể tránh khỏi [4]. Theo tính toán của các chuyên gia kinh tế và xã hội học, dân số thế giới đến năm 2010 sẽ là 8 tỷ người nên nhu cầu lương thực cần phải tăng lên 75% so với hiện nay. Vì thế, không thể giải quyết vấn đề trên nếu như không áp dụng kỹ thuật hiện đại vào chọn giống trong nông nghiệp [5]. Hiện nay, trong những cây lương thực chính như lúa, lúa mì, ngô, khoai, sắn…thì lúa nước (Oryza sativa) có vị trí đặc biệt vì nó là nguồn lương thực có giá trị cao về mặt kinh tế và dinh dưỡng. Theo thống kê của tổ chức nông lương thế giới (FAO - The Food and Agricultural Organization) có khoảng 48% dân số coi lúa gạo là nguồn lương thực chính, 25% dân số thế giới sử dụng lúa gạo trên 1/2 khẩu phần lương thực của mình. Tuy nhiên sự gia tăng dân số, nhu cầu nhà ở, sự phát triển của công nghiệp hoá, đô thị hoá đã làm diện tích đất nông nghiệp bị thu hẹp. Việc luân canh tăng vụ cũng không đáp ứng được nhu cầu lương thực cho toàn xã hội không chỉ ở Việt Nam mà trên toàn thế giới. Chính vì vậy, giải quyết vấn dề lương thực thoả đáng cho nhu cầu của con người là rất quan trọng và cấp thiết. Các nước có dân số đông nhất hành tinh như Ấn Độ, Trung Quốc đã chọn công nghệ lúa lai làm giải pháp giải quyết vấn đề an toàn lương thực cho quốc gia của họ. 3 Kho¸ luËn tèt nghiÖp Bïi Thïy Liªn – K29 Lúa lai - một công nghệ cao đã tạo ra cuộc “cách mạng xanh” lần thứ hai trên thế giới với xu thế làm tăng tiềm năng năng suất của lúa trên toàn cầu trong thế kỷ 21[4]. Đất nước chúng ta đã trải qua những năm đổi mới, nhờ có sự thay đổi về chính sách quản lý nhà nước trong lĩnh vực nông nghiệp, đặc biệt là lĩnh vực chọn tạo giống cây trồng. Nhìn lại những thập niên gần đây, chúng ta thấy: năm 1975 đến năm 1980, sản xuất thóc gạo của nước ta chỉ xung quanh 10 – 11 triệu tấn, thiếu hụt 1,6 đến 1,7 triệu tấn gạo. Năm 1990, chúng ta đã dư 0,8 triệu tấn gạo với sản lượng thóc là 19,2 triệu tấn. Năm 2005, chúng ta đạt trên 36 triệu tấn thóc và xuất khẩu 4,1 triệu tấn gạo, nhiều năm Việt Nam được xếp thứ 2 thế giới về xuất khẩu gạo [3]. Các nghiên cứu trong chọn tạo giống lúa hiện nay chủ yếu là giống lúa tẻ mà ít quan tâm đến các giống lúa nếp. Có thể vì tỉ lệ trồng lúa nếp rất ít chỉ chiếm khoảng 5 – 10% trong cơ cấu mùa vụ của nền nông nghiệp Việt Nam. Nhưng lúa nếp lại có vai trò rất to lớn trong ngành công nghiệp sản xuất bánh kẹo, rượu, bia, sử dụng trong cuộc sống hàng ngày cũng như trong dịp lễ tết góp phần tạo nên sự đa dạng của ẩm thực Việt Nam… Tuy nhiên, nhiều giống lúa nếp cổ truyền như nếp cái hoa vàng, nếp quýt, nếp rồng…rất thơm và dẻo nhưng thời gian sinh trưởng dài, dễ đổ khi gặp mưa bão, năng suất thấp, cây yếu… Do vậy, rất cần thiết phải tạo được giống lúa nếp mới có năng suất cao, chống chịu được điều kiện bất lợi của môi trường, thời gian sinh trưởng ngắn, có giá trị kinh tế cao. Xuất phát từ những lý do trên tôi đã tiến hành đề tài: “Kết quả lai thuận nghịch các giống lúa nếp 415, PD2, TK90”. 4 Kho¸ luËn tèt nghiÖp Bïi Thïy Liªn – K29 2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu 2.1. Mục đích Lai thuận nghịch các giống lúa nếp 415, PD2, TK90. 2.2. Nội dung a) Gieo trồng và chọn lọc dòng thuần 3 giống lúa nếp: 415, PD2, TK90 làm bố, mẹ. b) Lai và đánh giá kết quả từ các phép lai * ♀ PD2 * ♀ PD2 * ♀ 415 * ♀ 415 * ♀ TK90 * ♀ TK90 x x x x x x ♂ TK90 ♂ 415 ♂ TK90 ♂ PD2 ♂ 415 ♂ PD2 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3.1. Cơ sở khoa học Biến dị tổ hợp có thể tạo ra nhiều tổ hợp mới, qua chọn lọc có thể tạo được giống lai (ưu thế lai) hoặc giống thuần. 3.2. Cơ sở thực tiễn Đã có nhiều giống lúa được tạo ra nhờ phương pháp lai vừa có năng suất cao phẩm chất tốt, vừa chống chịu được sâu bệnh và các điều kiện bất lợi của môi trường, thích nghi được nhiều vùng sinh thái khác nhau. 5 Kho¸ luËn tèt nghiÖp Bïi Thïy Liªn – K29 NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Nguồn gốc cây lúa 1.1. Nguồn gốc Cây lúa trồng Oryza sativa L. là một cây thân thảo sinh sống hàng năm. Thời gian sinh trưởng của các giống lúa dài ngắn khác nhau và nằm trong khoảng 60 – 250 ngày [3]. Lúa dại là tổ tiên của các loài lúa trồng hiện nay, được thuần hoá sau đó phát triển lan ra các vùng lân cận và đi khắp thế giới cùng với sự giao lưu của con người. Về sau nhiều giống được hình thành do lai tạo và xử lý đột biến [3]. Về phương diện thực vật học thì lúa trồng hiện nay là do lúa dại Oryza fatua hình thành qua quá trình chọn lọc lâu dài, loại lúa dại này thường gặp ở Ấn Độ, Campuchia, Việt Nam, vùng Đông Nam Á, Trung Quốc, Thái Lan và Myanma. Họ hàng với cây lúa trồng là các loài trong chi Oryza, người ta đã khảo sát thấy có 22 loài trong chi Oryza với 24 hoặc 48 NST [3]. 1.2. Trung tâm phát sinh cây lúa Lúa là một trong những loài cây trồng cổ xưa nhất. Sự tiến hoá của cây lúa gắn liền với lịch sử tiến hoá của loài người đặc biệt là ở châu Á. Theo nhiều tài liệu đã ghi chép được thì cây lúa đã được trồng ở Trung Quốc khoảng 2800 – 2700 năm trước công nguyên. Ở Ấn Độ, các hạt thóc hoá thạch tìm được ở Harthinapur (bang Utarpradesh) có tuổi 1000 – 750 năm TCN [3]. Nhiều bằng chứng đã chứng tỏ cây lúa có nguồn gốc từ Đông Nam Á mà Myanma là một trung tâm. Tại Thái Lan: cây lúa đã được trồng vào cuối thời kỳ đồ đá mới đến đầu thời kỳ đồ đồng (4000 năm TCN). 6 Kho¸ luËn tèt nghiÖp Bïi Thïy Liªn – K29 Ở nước ta, theo tài liệu công bố thì cây lúa được trồng phổ biến và nghề trồng lúa đã khá phồn thịnh ở thời kỳ đồ đồng (4000 – 3000 năm TCN). Có nhiều ý kiến khác nhau song có thể đi đến một quan điểm chung: Đông Nam Á là nơi cây lúa đã được trồng sớm nhất, ở thời đại đồ đồng nghề trồng lúa đã rất phồn thịnh. 2. Phân loại cây lúa 2.1 Theo hệ thống phân loại học thực vật Ngành – Divisio: Angiospermae - Thực vật có hoa Lớp – Classic: Monocotyledones - Lớp một lá mầm Bộ - Ordines: Poales (graminales) – Hoà thảo có hoa Họ - Familla: Pcacae (graminae) – Hoà thảo Họ phụ - Subfarailia: poidae – Hoà thảo ưa nước Chi – Genus: Oryza – lúa Loài - Species: Oryza sativa – Lúa trồng Loài phụ - Subspecies: Subsp: japonica – Loài phụ Nhật Bản Subsp: indica – Loài phụ Ấn Độ Subsp: javanica – Loài phụ java Biến chủng: Varietas: Var.Mutica - Biến chủng hạt mỏ cong Loài Oryza sativa gồm 3 loài phụ 8 nhóm biến chủng và 248 biến chủng. 2.2 Theo cấu tạo của tinh bột: Theo cấu tạo tinh bột, người ta phân biệt ra 2 loại: lúa nếp (glutinosa) và lúa tẻ (utilissima) [3]. 3. Vị trí kinh tế của cây lúa Cây lúa là cây lương thực lâu đời nhất, phổ biến nhất trên thế giới. Tuy diện tích gieo trồng đứng thứ 2 sau lúa mỳ và cũng đứng thứ 2 về sản lượng sau ngô. Cây lúa được trồng ở 112 nước, cung cấp lương thực cho ít nhất là 7 Kho¸ luËn tèt nghiÖp Bïi Thïy Liªn – K29 2,5 tỷ nguời dân sống ở châu Á và hàng trăm triệu người sống ở các châu lục khác. So với một số cây lương thực khác, sản phẩm của lúa gạo có giá trị cao, cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng cần thiết như tinh bột (62,5%), protein (7,6%), lipit (2,2%), xenluloza (10,9%), nước (11%), khoáng (5,8%); gạo cũng chứa các loại axit amin cần thiết như lizin (4,26%), triptophan (1,63 – 2,14%), methyonin (1,44% - 1,77%), treonin (3,39% - 4,42%). Gạo không chỉ là nguồn lương thực chính của con người mà còn là nguồn nguyên liệu rất quan trọng trong ngành dược phẩm. Khối lượng chính trong viên nén của thuốc tân dược là tinh bột gạo; sản phẩm phụ của cây lúa như rơm, cám, thóc lép là nguồn thức ăn quý giá cho gia súc gia cầm. Ngoài ra người dân còn sử dụng phế phẩm rơm, rạ, trấu…cho các ngành sản xuất công nghiệp nhẹ như giấy, trồng nấm, sản xuất phân sinh học… Xuất khẩu hàng năm đã thu được nguồn ngoại tệ đáng kể cho kinh tế Việt Nam. Hiện tại, phần lớn diện tích trồng lúa ở Việt Nam vẫn gồm các giống lúa thuần trong nước lai tạo, chọn lọc; diện tích lúa lai ước tính 30% cũng góp phần quan trọng trong an ninh lương thực cho quốc gia. Khoa học chọn tạo giống lúa có vai trò quyết định cho sự phát triển của nền nông nghiệp Việt Nam. 4. Đặc điểm nông sinh học của cây lúa 4.1. Đời sống của cây lúa 4.1.1. Thời gian sinh trưởng Thời gian sinh trưởng của cây lúa tính từ khi nảy mầm đến khi chín, kéo dài từ 60 - 250 ngày. Tuỳ thuộc vào từng giống, điều kiện ngoại cảnh, điều kiện chăm sóc mà thời gian cây lúa hoàn thành các giai đoạn sinh trưởng là khác nhau. Về mặt nông học, người ta chia đời sống cây lúa làm 3 giai đoạn: giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng, giai đoạn sinh trưởng sinh thực và giai đoạn chín. 8 Kho¸ luËn tèt nghiÖp Bïi Thïy Liªn – K29 Nắm được quy luật sinh trưởng của cây lúa là cơ sở chúng ta xác định thời vụ gieo cấy cũng như xây dựng kế hoạch thâm canh, tăng vụ. 4.1.2. Thời kỳ sinh trưởng của cây lúa - Thời kỳ sinh trưởng sinh dưỡng Là thời kỳ cây lúa hình thành nhánh lá và một phần thân. Cần có sự cân đối giữa sinh trưởng nhánh và sinh trưởng lá sao cho số nhánh mới sinh ra đều có khả năng ra được số lá gần với tổng số lá vốn có của giống. Các nhánh ra muộn số lá ít sẽ không có khả năng chuyển sang thời kỳ sinh trưởng sinh thực và trở thành nhánh vô hiệu. - Thời kỳ sinh trưởng sinh thực Là thời kỳ cây lúa hình thành hoa, tập hợp nhiều hoa thành bông lúa. Nếu chăm sóc chu đáo từ thời kỳ thứ nhất, thời tiết thuận lợi thì số hoa của bông lúa sẽ được hình thành tối đa, tiền đề để có nhiều hạt trên một bông. - Thời kỳ chín Sau khi hoa lúa được thụ tinh, sẽ xảy ra quá trình tích luỹ tinh bột và phát triển hoàn thiện phôi. Nếu dinh dưỡng đủ, không bị sâu bệnh phá hoại, thời tiết thuận lợi thì các hoa đã được thụ tinh phát triển thành hạt chắc - sản phẩm chủ yếu của cây lúa [3]. Theo IRRI (International Rice Research Institute -Viện nghiên cứu lúa Quốc tế), sự sinh trưởng của cây lúa được chia làm 9 giai đoạn: 1. Giai đoạn nảy mầm 6. Giai đoạn trỗ bông 2.Giai đoạn mạ 7. Giai đoạn chín sữa 3. Giai đoạn đẻ nhánh 8. Giai đoạn vào chắc 4. Giai đoạn vươn lóng 9. Giai đoạn chín hoàn toàn 5. Giai đoạn làm đòng 9 Kho¸ luËn tèt nghiÖp Bïi Thïy Liªn – K29 4.2. Đặc điểm hình thái cây lúa 4.2.1. Rễ lúa - Rễ lúa thuộc loại rễ chùm, có 2 loại đó là rễ mầm và rễ phụ: + Rễ mầm (rễ phôi): hình thành từ phôi hạt, sau khi nảy mầm rễ mầm chỉ có một rễ không phân nhánh, chỉ phát triển một thời gian rồi teo đi. + Rễ phụ: mọc từ đốt dưới đất của thân mẹ hoặc thân nhánh. Trên rễ phụ mọc ra rễ nhỏ. Trên một rễ phụ, đoạn rễ đầu màu trắng làm nhiệm vụ hút nước, dinh dưỡng; đoạn rễ màu vàng chuyển sang giai đoạn kéo dài; đoạn màu đen không còn khả năng hoạt động hút nước. 4.2.2. Thân lúa - Thân lúa phát triển từ thân mềm, có hình ống. Thân lúa bao gồm thân giả và thân thật. - Thân lúa làm trụ giá đỡ để nâng đỡ cho rễ, lá, nhánh và bông lúa phát triển làm nhiệm vụ vận chuyển dự trữ nước, muối khoáng, oxy lên lá và vận chuyển sản phẩm quang hợp từ lá đến các bộ phận rễ, nhánh, bông, hạt. Dự trữ và vận chuyển tinh bột về hạt ở thời kỳ sau trỗ. - Phần cuối của thân là bông lúa. 4.2.3. Lá lúa - Lá mọc ở bên thân chính. Gồm 2 loại: + Lá không hoàn toàn (lá bao) là lá chỉ có bẹ ôm lấy thân, phát triển ngay sau khi hạt nảy mầm. + Lá hoàn toàn (lá thật) gồm bẹ lá, cổ lá, thìa lìa, tai lá và phiến lá. - Lá lúa là nơi diễn ra hoạt động sinh lý quan trọng của cây. Tại đây diễn ra hoạt động quang hợp, hô hấp, tích luỹ chất khô, thoát hơi nước, điều tiết nhiệt độ, nhận oxy của không khí vào thân rồi xuống rễ, bẹ lá còn giúp cho thân chống đỡ; lá lúa còn là nơi dự trữ đường, tinh bột tạm thời trước khi trỗ bông. 10 Kho¸ luËn tèt nghiÖp Bïi Thïy Liªn – K29 - Tùy theo vị trí trên thân mà lá có tên gọi và chức năng khác nhau. Lá chia làm 3 loại theo chức năng: + Chức năng sinh trưởng sinh dưỡng thúc đẩy quá trình đẻ nhánh: lá 3 đến lá 7. + Chức năng phát triển thúc đẩy thân và tạo bông: lá 8 đến lá 10. + Chức năng sinh trưởng bông hạt: lá thứ 11 trở đi. 4.2.4. Bông lúa Bông lúa làm nhiệm vụ dự trữ dinh dưỡng (đường, tinh bột), làm nhiệm vụ sinh sản và phần lớn để cho con người sử dụng. Bông lúa phát triển từ đốt cuối cùng của thân trải qua thời kỳ phân hoá, trỗ, phơi màu, thụ phấn, thụ tinh, chín sữa và chín hoàn toàn. Bông lúa gồm có cuống bông, cổ bông, thân bông, gié cấp 1, gié cấp 2, hoa (hạt thóc sau khi thụ tinh). - Cuống bông: phần dưới của thân bông; thân bông và cuống bông được nối với nhau bằng đốt cổ bông, - Thân bông: có 5 đến 10 đốt mỗi đốt có gié cấp 1 và gié cấp 2. Mỗi gié cấp 1 và cấp 2 được chia làm nhiều chẽ, mỗi chẽ đính 1 hoa. - Hoa lúa là hoa lưỡng tính, gồm đế hoa, lá bắc, vảy cá, nhị và nhụy: + Lá bắc có 4 lá, hai lá phía trong phát triển thành 2 vỏ trấu, 2 lá phía ngoài là mày hoa. + Vảy cá là màng mỏng không màu hình vảy cá nằm giữa bầu nhị và vỏ trấu, điều khiển quá trình đóng mở của vỏ trấu khi hạt lúa phơi màu. + Nhị: có 6 nhị, mọc xen kẽ thành 2 vòng, bao phấn có 4 ngăn chứa hạt phấn. Hạt phấn có 2 loại tế bào và có lỗ để nảy mầm. + Nhụy hoa có hình trứng dài, đầu nhụy có 3 nhánh: 2 nhánh phát triển và 1 nhánh bị thoái hoá. - Hạt thóc gồm mày, vỏ trấu, hạt gạo, thai mộng, có thể có râu hoặc không. 11 Kho¸ luËn tèt nghiÖp Bïi Thïy Liªn – K29 5. Đặc điểm di truyền một số tính trạng của cây lúa 5.1. Tính trạng chiều cao cây Chiều cao cây lúa là một đặc tính quan trọng. Nó quyết định rất lớn khả năng thích nghi của cây lúa ở vùng sinh thái khác nhau. Đặc biệt khả năng chịu thâm canh và tính chống đổ của cây. Gubiaep (1975): xác định có 4 gen kiểm tra chiều cao cây, khi nghiên cứu các dạng lùn và các dạng đột biến ông nhận thấy có trường hợp là 2 cặp gen lặn và đa số 8 cặp gen kiểm tra là d1, d2,...d8 [5]. Thân lúa có vai trò quy định chống chịu của cây. Theo Bùi Huy Đáp: chiều cao cây là một tính trạng quý có liên quan tới đặc tính khác của cây. Chiều cao cây có liên quan tới tính chống đổ. Cây thấp thường có tính chống đổ tốt [1]. 5.2. Tính trạng khả năng đẻ nhánh Khả năng đẻ nhánh là đặc tính quyết định số bông lúa sau này. Tuỳ thuộc từng loại giống, điều kiện ngoại cảnh, chế độ dinh dưỡng mà có khả năng thâm canh khác nhau. Theo Tanaka (1981): giống cao cây đẻ nhánh tốt hơn giống thấp cây. Giống thấp cây đẻ nhánh ít có khả năng chịu phân tốt hơn giống thấp cây đẻ nhiều [5]. Theo Yoshida (1979): thời gian đẻ nhánh ảnh hưởng đến năng suất của giống. Dạng đẻ gọn thì hiệu suất quang hợp tăng, thường dẫn đến năng suất cao. Lí do là: các giống đẻ nhánh gọn, tập trung thì nhánh phát triển đều có khả năng cho tỷ lệ bông hữu hiệu cao, khống chế đẻ nhánh vô hiệu nhằm tăng cường khối lượng (P1000). Theo Bùi Huy Đáp: nhánh không bao giờ phát triển khi lá tương ứng của nó chưa phát triển xong, cũng như khi bộ lá của nó bị khô [1]. 12 Kho¸ luËn tèt nghiÖp Bïi Thïy Liªn – K29 5.3. Tính trạng lá lúa Lá lúa là bộ phận quan trọng nhất trong đời sống cây lúa. Là nơi diễn ra quá trình quang hợp, hô hấp, tích luỹ dinh dưỡng. Vì vậy sự phát triển của lá lúa liên quan tới đặc tính khác của cây. Đánh giá bộ lá qua chiều dài, chiều rộng lá, độ dày mỏng, kiểu lá, góc của 3 lá cuối đặc biệt là lá đòng. Theo Tanaka và Yoshida (1964): về khả năng quang hợp, sự sinh trưởng của lá thẳng đứng kết hợp với lá ngắn sẽ giảm mạnh hiện tượng che cớm lẫn nhau, có thể sử dụng ánh sáng hiệu quả nhất [5]. Theo T. Sunoda: từ lá thứ 8 đến lá đòng có vai trò vận chuyển, tích luỹ dinh dưỡng đến bông hạt, lá thứ 8 trở xuống vận chuyển đến thân và rễ. Sau khi lúa trổ bông thì lá đòng và lá dưới đòng (lá công năng) quyết định 2/3 chất dinh dưỡng cho bông [5]. Theo Đào Thế Tuấn (1980): muốn đạt năng suất cao thì phải đạt diện tích bộ lá cao, lá lúa đứng và nhỏ. Hiệu quả quang hợp sau trỗ cao, bông lúa to chứa nhiều dinh dưỡng [5]. Theo Bùi Huy Đáp: ruộng lúa có năng suất cao thường là ruộng lúa chín lúc còn xanh hay vàng. Những ruộng có tỷ lệ hạt lép, hạt lửng cao thường là ruộng có diện tích lá giảm nhanh sau khi trỗ và tàn sớm [1]. 5.4. Tính trạng chất lượng hạt - Chiều dài hạt gạo do 1 gen hay nhiều gen kiểm tra. - Độ trong của nội nhũ, phụ thuộc hàm lượng Amylose của hạt, tỷ lệ này khác nhau ở mỗi giống. - Hương thơm là sự tương tác của nhiều gen. 5.5. Tính chống chịu bệnh Bệnh đạo ôn: giống có 3 cặp gen Pi1, Pi2, Pi3 chống được loại bệnh này; Chống chịu bệnh đốm nâu: 1 hoặc 2 gen hoạt động độc lập. 13 Kho¸ luËn tèt nghiÖp Bïi Thïy Liªn – K29 5.6. Tính chống sâu bệnh Rầy nâu: Bph1; Bph4 chống với kiểu biểu hiện chính là kháng sinh. Rầy xanh: Glh2; Glh4 chống với kiểu biểu hiện là kháng sinh. Cây lúa bị sâu bệnh phá hoại sẽ làm thiệt hại năng suất, giảm chất lượng hạt gạo. Chính vì vậy, tìm hiểu đặc điểm di truyền chống sâu bệnh ở lúa sẽ giúp tăng năng suất, giảm chi phí để phòng trừ sâu hại. 6. Các phương pháp lai tạo giống cây trồng Sự phát triển mạnh mẽ của khoa học và của công nghệ nói chung, của di truyền học nói riêng đã có những ảnh hưởng không nhỏ đến các phương pháp chọn lọc và lai tạo giống cây trồng, bởi sự hiểu biết về quy luật di truyền đã giúp cho công tác chọn lọc và lai tạo, tạo nên các kiểu gen mới một cách có định hướng. Lai giống là phương pháp nhằm kết hợp kiểu gen của bố mẹ trên cơ sở đó có thể có các tổ hợp gen mới, từ đó quy định các tính trạng và các đặc điểm tốt của giống cây trồng. Đây là phương pháp cơ bản có hiệu quả cao, chủ động nên được sử dụng rộng rãi để tạo giống mới. 6.1. Lai cùng loài – lai gần Là phép lai giữa các cá thể khác nhau của cùng một loài. Tuỳ mục tiêu chọn giống mà ta có thể chọn cặp bố mẹ đem lai dựa vào: - Đặc điểm các loại hình sinh thái nhằm mục đích thống nhất các đặc trưng và đặc tính được phân cách giữa các giống và các dạng xa nhau về phương diện địa lý và sinh thái trong cùng một giống mới. - Chọn bố mẹ dựa vào sự phân tích tính phát dục theo giai đoạn nhằm mục đích tạo ra con lai có thời gian sinh trưởng ngắn tiến tới tạo giống chín sớm. - Chọn bố mẹ dựa vào khả năng chống bệnh. Ưu thế lai thể hiện rõ nhất ở con lai F1. Ở cây lúa ưu thế lai thể hiện ở các đặc tính hình thái như: bộ rễ khoẻ, khả năng đẻ nhánh cao, bông lớn, hạt nặng hơn. Biểu hiện ở các đặc điểm sinh lý như: bộ rễ hoạt động mạnh hơn, diện 14 Kho¸ luËn tèt nghiÖp Bïi Thïy Liªn – K29 quang hợp và cường độ quang hợp mạnh hơn. Bên cạnh đó ưu thế lai còn thể hiện ở năng suất hạt, khả năng chống chịu sâu bệnh và chịu hạn. Tuỳ vào mục đích cụ thể người ta áp dụng các kiểu lai khác nhau. Lai đơn: là lai một lần giữa hai dạng bố mẹ. Nếu quy ước các giống, dòng lai bằng các chữ cái thì phép lai đó được thể hiện bằng công thức sau: P: A x B Kiểu lai này có ý nghĩa rất lớn khi lai giữa các loài, đôi khi để nhận dạng một tổ hợp các dấu hiệu cần thiết thì ở các con lai một lần không đủ. Lai thuận nghịch: là kiểu lai trong trường hợp này dùng dạng cây này làm bố, trong trường hợp khác lại dùng làm cây mẹ, nghĩa là một trong hai thành phần bố, mẹ được sử dụng một lần làm bố, một lần làm mẹ. Nhằm xác định mối quan hệ giữa nhân và tế bào chất của các dạng bố mẹ, được biểu hiện bằng công thức sau: Lai thuận: P: bố AA x mẹ BB Lai nghịch: P: bố AA x mẹ BB Lai phức tạp: là phép lai hơn hai dạng bố mẹ tham gia hoặc thế hệ con lai được giao phối lại với một trong hai dạng bố hoặc mẹ. Lai trở lại: là kiểu lai đem con lai nhận được lai trở lại với một trong các dạng bố mẹ. Áp dụng trong các trường hợp để khắc phục tính bất dục của cây lai F1 khi lai xa, tăng cường trong hệ lai những tính trạng cần thiết của bố mẹ. Phép lai này thể hiện ở sơ đồ sau: Lai giữa bố và mẹ: P: mẹ A x bố B Thế hệ lai trở lại thứ nhất: mẹ (A x B) x bố A Thế hệ lai trở lại thứ hai: mẹ ((A xB) x A) x bố A. Thế hệ lai trở lại thứ ba: mẹ (((A x B) x A) x A) x bố A. Thế hệ lai trở lại thứ tư: Nhân có 15A : 1B 15 Kho¸ luËn tèt nghiÖp Bïi Thïy Liªn – K29 Lai hồi quy: là phương pháp dựa trên cơ sở của phép lai trở lại theo từng cặp của những thể lai khác nhau cùng với một thể nhận, mục đích để di truyền đồng thời một vài tính trạng quý. Sơ đồ lai hồi quy được mô tả như sau: P: A x B -> C P: B x A -> C’ P: C x B -> D P: C’ x A -> D’ P: D x B -> E P: D’ x A -> E’ P: E x E’ Lai nhiều bậc: là phương pháp lai mà con lai của những lần lặp lại được lai với dòng hay giống thứ ba và nếu như cần thiết thì có thể tiếp tục lai với dòng, giống thứ tư, thứ năm…như vậy trong phép lai này có sự tham gia của nhiều cây bố mẹ mà nó lần lượt theo bậc được đưa vào tổ hợp lai. Công thức lai nhiều bậc: ((A x B) x C) x D x… Phương pháp này được sử dụng cả khi lai xa để tạo giống mới. Lai hỗn tạp: là phép lai giữa các con lai với nhau, bản chất của cách lai này là quần thể được tạo ra từ một nhóm lớn các dạng bố mẹ, đồng thời những cá thể F1 cũng được lai ngay với những dòng lai khác. 6.2. Lai khác loài – lai xa: là phép lai giữa các cá thể khác loài, khác chi hoặc xa hơn nữa. * Lai xa có một số ưu thế: Có thể tạo đựơc giống có năng suất cao hơn hẳn khi lai cùng loài. Tạo được một số dạng có khả năng chống bệnh, chống rét, chống hạn, chống mặn khá hơn. Có thể nâng cao được phẩm chất của giống như tăng hàm lượng protein, vitamin đối với cây họ hoà thảo… Tạo ra một số cây trồng lâu năm. 16 Kho¸ luËn tèt nghiÖp Bïi Thïy Liªn – K29 Tuy vậy, trong lai xa còn gặp một số khó khăn như hạt phấn không có khả năng thụ tinh, hạt lai không có khả năng nảy mầm, con lai bất thụ. 7. Một số thành tựu về chọn lọc và lai tạo giống 7.1. Trên thế giới Từ những năm 1930, Viện sĩ Sixin đã tiến hành lai thành công giữa loài cỏ băng với lúa mì và với nhiều loài khác nữa. Giống lúa này trồng trong sản xuất và phát triển mạnh vì có năng suất cao, chịu lạnh, chống được bệnh gỉ sắt… Sau này, hàng loạt các công trình nghiên cứu về lai xa được tiến hành mạnh mẽ ở các nước như Mỹ, Canađa, Áo, Úc, Ấn Độ…. Vài thập kỷ nay, với thành tựu về công nghệ sản xuất lúa lai và sử dụng thành tựu ưu thế lai ở lúa với các giống lai nổi tiếng như Shan ưu quế 99, Shan ưu 63, Bắc ưu 64,…có năng suất cao, phẩm chất khá, thích ứng rộng… 7.2. Ở Việt Nam Người đầu tiên lai thành công lúa O.sativa. Sub. Indica với O.sativa.Sub. japonica là bác sĩ nông học Lương Đình Của (1951 – 1953). Chính ông là người đầu tiên ở châu Á thu được những kết quả quan trọng khi lai các loài phụ ở lúa. Phương pháp này hiện nay đã được các viện nghiên cứu lúa của Việt Nam ứng dụng rộng rãi, đặc biệt là ở Viện Di truyền Nông nghiệp. Những công trình của Hoàng Tuyết Minh, Trần Duy Quý và các cộng sự đã thu được những con lai hữu thụ khi lai lúa trồng O.sativa L. Indica với O.sativa L. Sub Japonica, giữa O.sativa với lúa dại O.latiforlia, O.officinalis ... [5]. Viện cây lương thực và thực phẩm đã tạo ra được các giống lúa có biến dị tổ hợp đáp ứng nhu cầu thâm canh hiện nay như NN75-1, NN75-6; giống ngô DT6, DT12,…; Giống đậu tương DT83, DT84, DT90… 17 Kho¸ luËn tèt nghiÖp Bïi Thïy Liªn – K29 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG - PHẠM VI - ĐỊA ĐIỂM - THỜI GIAN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: 3 giống lúa nếp TK90, 415, PD2. 1.1. Giống lúa nếp TK90 1.1.1. Nguồn gốc Do bộ môn Côn trùng - Bảo vệ thực vật chọn từ giống nếp địa phương Hoà Bình. Đã qua khảo nghiệm quốc gia và được công nhận là giống Quốc gia năm 1991. 1.1.2. Những đặc tính chủ yếu Chiều cao cây từ 95 – 100cm. Gieo cấy được trong vụ xuân và vụ mùa, trong trà xuân chính vụ thời gian sinh trưởng từ 165 – 170 ngày. Giai đoạn mạ chịu rét tốt. Trong trà mùa sớm thời gian sinh truởng 110 – 125 ngày. Khả năng đẻ nhánh khá. Dạng hạt bầu, khối lượng 1000 hạt 29 – 30 gam, xôi dẻo, thơm. Năng suất trung bình từ 35 – 40 tạ/ha, cao từ 50 – 55 tạ/ha. Chống đổ trung bình, cổ bông hơi dài. Nhiễm rầy và đạo ôn trung bình, nhiễm khô vằn từ trung bình đến nặng. 1.2. Giống lúa nếp 415 1.2.1. Nguồn gốc Do cố PGS. Phan Hùng Diêu và CTV - Viện khoa học kỹ thuật Nông Nghiệp Việt Nam chọn tạo từ đó tổ hợp lai VN72 với một dòng thuộc loại hình Japonica. Được công nhận giống Quốc gia năm 1987. 18 Kho¸ luËn tèt nghiÖp Bïi Thïy Liªn – K29 1.2.2. Những đặc tính chủ yếu Giống lúa nếp 415 gieo cấy được cả 2 vụ: mùa sớm và mùa muộn. Vụ mùa sớm có thời gian sinh trưởng 110 – 115 ngày và vụ xuân muộn 135 – 145 ngày giai đoạn mạ chịu rét khá. Chiều cao cây từ 95 – 105cm, khả năng đẻ nhánh khá. Hạt bầu khối lượng 1000 hạt 28 – 30 gam, xôi dẻo, thơm. Năng suất trung bình 30 – 35 tạ/ha, năng suất cao đạt 40 – 45 tạ/ha. Chống đổ trung bình, nhiễm đạo ôn, khô vằn từ trung bình đến nặng, nhiễm bạc lá và rầy từ nhẹ đến trung bình, dễ bị von trong vụ mùa. 1.3. Giống lúa nếp PD2 1.3.1. Nguồn gốc Giống lúa nếp PD2 (hay BN1) do T.S. Đào Xuân Tân thuộc Bộ môn Di truyền khoa Sinh – KTNN, trường ĐHSP Hà Nội 2 chọn tạo từ năm 1995. Được Bộ NN & PTNT công nhận tháng 07/2004. PD2 là con lai của một thể đột biến từ nếp 415 với nếp TK90. Từ năm 2000 đến năm 2002. Trung tâm khảo kiểm nghiệm giống cây trồng TW đã khảo nghiệm cơ bản 3 vụ tại nhiều tỉnh đồng bằng, trung du và miền núi phía bắc như: Bắc Ninh, Ninh Bình, Bắc Giang, Vĩnh Phúc… 1.3.2. Những đặc tính chủ yếu Giống nếp PD2 gieo cấy được cả 2 vụ trong năm, hình thái gọn, cây cao trung bình từ 95 – 110cm đẻ nhánh khoẻ cấy 1 - 2 dảnh/khóm. Phát triển rất mạnh từ sau khi phân hoá dòng, lá đòng ngắn, gốc lá nhỏ, xanh bền, hạt bầu vỏ trấu màu vàng, hạt xếp xít, trung bình có 90 – 116 hạt chắc/bông, P1000 đạt 26 – 29 gam. Năng suất trung bình đạt 42 – 47 tạ/ha; nếu thâm canh tốt, đúng kỹ thuật có thể đạt 54 – 60 tạ/ha. Có thể gieo cấy 2 vụ/năm. 19 Kho¸ luËn tèt nghiÖp Bïi Thïy Liªn – K29 PD2 cho xôi dẻo, thơm; Chịu rét tốt ở giai đoạn mạ, chịu hạn và chịu nóng khá, nhiễm khô vằn và bạc lá nhẹ. PD2 có khả năng chống đổ tốt hơn nhiều giống lúa nếp khác, vì vậy có thể gieo cấy vào chân vàn trũng. 2. Phạm vi nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu các đặc điểm sinh trưởng và phát triển của 3 giống nếp: TK90, 415, PD2, chọn lọc khóm tốt, cây tốt, bông tốt làm bố mẹ trong các phép lai ở vụ mùa 2006. 3. Địa điểm và thời gian Địa điểm gieo cấy 3 giống: PD2, 415, TK90 tại nhà lưới trường ĐHSP Hà Nội 2, Phường Xuân Hoà - Thị Xã Phúc Yên - Tỉnh Vĩnh Phúc. Thời gian gieo cấy vào 2 vụ: vụ xuân 2006 và vụ mùa 2006 (từ tháng 01/2006 đến tháng 11/2006). 4. Phương pháp nghiên cứu 4.1. Phương pháp thí nghiệm đồng ruộng Hạt giống được ủ theo đúng quy trình chung. Sau khi hạt nảy mầm đem gieo mạ, khi mạ được 3 - 4 lá thật thì đem cấy. Đất ruộng làm kỹ san phẳng, chia 2 luống mỗi luống rộng 1,2m, dài 10m và tiến hành cấy với mật độ 40 - 45 khóm/1m². Mỗi khóm 1dảnh. Tiến hành chăm sóc, tưới tiêu nước đầy đủ, phân bón hợp lý, phòng trừ sâu bệnh đúng quy trình và tiến hành thu thập, xử lý số liệu. * Vụ xuân 2006: gieo 3 giống, chọn bông tốt, đúng giống làm bố mẹ cho các phép lai ở vụ mùa 2006 4.2. Phương pháp thu thập số liệu Theo dõi và thu thập số liệu về một số tính trạng về các đặc điểm sinh trưởng, phát triển ở giai đoạn 1 - 9 của 3 giống: 415, PD2, TK90. 20