Tài liệu Nghiên cứu vật liệu khởi đầu phục vụ công tác chọn tạo giống lúa nếp ở miền bắc việt nam

```` BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM -----[\ [\----- NGUYỄN VĂN VƯƠNG NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU KHỞI ĐẦU PHỤC VỤ CÔNG TÁC CHỌN TẠO GIỐNG LÚA NẾP Ở MIỀN BẮC VIỆT NAM Chuyên ngành: Di truyền và Chọn giống cây trồng Mã số: 62.62.01.11 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS. LÊ VĨNH THẢO 2. PGS.TS. NGUYỄN VĂN HOAN HÀ NỘI – 2013 ` i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án này là trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam đoan mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận án đã được chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả luận án Nguyễn Văn Vương ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành bản luận án này, ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi luôn nhận được sự giúp đỡ về nhiều mặt của các cấp lãnh đạo, các tập thể và cá nhân. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và kính trọng tới PGS.TS. Lê Vĩnh Thảo và PGS.TS. Nguyễn Văn Hoan, những người thầy đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám đốc Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam; các thầy PGS. TS Phạm Văn Toản, TS Nguyễn Tất Khang, cùng các thầy, cô giáo và tập thể cán bộ Ban đào tạo sau đại học - Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam đã nhiệt tình giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận án. Tôi cũng xin bày tỏ lời cảm ơn đến toàn thể ban lãnh đạo và các cán bộ, công chức, viên chức thuộc Cục Trồng trọt – Bộ NN&PTNT, Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm; Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển lúa thuần, Trung tâm Chuyển giao khoa học Công nghệ và Khuyến nông, Viện Nghiên cứu lúa thuộc Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội; Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn các tỉnh phía Bắc; Hợp tác xã Thuần Hưng, Khoái Châu, Hưng Yên; Hợp tác xã Đa Lộc, Ân Thi, Hưng Yên đã đã tạo điều kiện thuận lợi và động viên tôi thực hiện đề tài và hoàn thành luận án Tôi xin chân thành cảm ơn các nhà khoa học cùng các bạn bè, đồng nghiệp đã động viên và giúp đỡ, đóng góp nhiều ý kiến cho việc hoàn thành bản luận án. Tôi vô cùng biết ơn các thành viên trong gia đình, người thân đã tạo mọi điều kiện và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án. Tác giả luận án Nguyễn Văn Vương iii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN ...............................................................................................i LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................ii MỤC LỤC........................................................................................................ iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................. vii DANH MỤC CÁC BẢNG................................................................................ix DANH MỤC HÌNH .........................................................................................xv MỞ ĐẦU............................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài .................................................................................1 2. Mục tiêu nghiên cứu.......................................................................................2 3. Nội dung nghiên cứu ......................................................................................2 4. Những đóng góp mới của luận án ..................................................................2 5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn...........................................................3 6. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu..................................................................3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU VÀ CƠ SỞ ..............4 KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI ...............................................................................4 1.1. Nghiên cứu chung về cây lúa, lúa nếp ........................................................4 1.1.1. Nguồn gốc cây lúa, lúa nếp ......................................................................4 1.1.2. Một số tính trạng nông sinh học đặc trưng của cây lúa tẻ và lúa nếp......6 1.1.2.1. Thời gian sinh trưởng ...........................................................................6 1.1.2.2. Chiều cao cây........................................................................................7 1.1.2.3. Khả năng đẻ nhánh ...............................................................................8 1.1.2.4. Một số yếu tố cấu thành năng suất ......................................................9 1.1.2.5. Đặc điểm mùi thơm ở lúa tẻ và lúa nếp ..............................................12 1.1.2.6. Giá trị dinh dưỡng của lúa gạo...........................................................16 1.1.3. Phân loại cây lúa ....................................................................................18 iv 1.1.3.1. Phân loại theo điều kiện sinh thái.......................................................18 1.1.3.2. Phân loại theo địa lý ...........................................................................18 1.1.3.3. Phân loại theo quan điểm canh tác học..............................................19 1.1.3.4. Phân loại lúa nếp và lúa tẻ .................................................................20 1.2. Nghiên cứu đa dạng di truyền phục vụ công tác chọn tạo giống lúa........21 1.2.1. Tình hình nghiên cứu đa dạng di truyền cây lúa trên thế giới ...............23 1.2.2. Nghiên cứu đa dạng di truyền cây lúa ở Việt Nam................................24 1.3. Lai diallel trong công tác chọn tạo giống lúa mới ....................................25 1.3.1. Đánh giá khả năng kết hợp, tác động tương hỗ bằng phương pháp lai diallel dựa trên mô hình toán thống kê sinh học của B Griffing (1956)..........26 1.3.2. Đánh giá khả năng kết hợp chung..........................................................28 1.3.3. Khả năng kết hợp riêng ..........................................................................29 1.3.4. Tác động tương hỗ .................................................................................30 1.4. Tương tác giữa kiểu gen và môi trường....................................................30 1.5. Tình hình sản xuất, nghiên cứu chọn tạo lúa nếp ở trên thế giới và trong nước..................................................................................................................31 1.5.1. Tình hình sản xuất, nghiên cứu chọn tạo giống lúa nếp trên thế giới....31 1.5.2. Tình hình sản xuất và sử dụng lúa nếp ở trong nước.............................33 1.5.2.1. Tập đoàn lúa nếp và tình hình sản xuất lúa nếp ở trong nước ..........33 1.5.2.2. Các sản phẩm làm từ gạo nếp.............................................................37 1.5.3. Tình hình nghiên cứu, chọn tạo giống lúa nếp ở trong nước.................38 1.5.3.1. Chọn lọc giống từ giống nếp địa phương ...........................................39 1.5.3.2. Chọn giống bằng phương pháp nhập nội ...........................................41 1.5.3.3. Chọn giống lúa nếp bằng phương pháp lai hữu tính..........................42 1.5.3.4. Chọn giống bằng xử lý đột biến ..........................................................44 CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU47 2.1. Vật liệu nghiên cứu ...................................................................................47 v 2.2. Nội dung nghiên cứu của luận án..............................................................47 2.3. Phương pháp nghiên cứu...........................................................................47 2.4. Thời gian nghiên cứu và địa điểm nghiên cứu..........................................54 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN.........................55 3.1. Kết quả điều tra tình hình sản xuất lúa nếp ở các tỉnh vùng Đồng bằng sông Hồng từ năm 2005-2010 (Phụ lục 5, phụ lục 6 và phụ lục 7).................55 3.1.1. Diễn biến diện tích gieo trồng lúa nếp tại các tỉnh vùng ĐBSH giai đoạn 2005-2010.........................................................................................................55 3.1.2. Tỷ lệ diện tích gieo cấy lúa nếp .............................................................56 3.1.3. Năng suất trung bình của lúa nếp tại các tỉnh vùng ĐBSH giai đoạn 2005-2010.........................................................................................................57 3.1.4 Sản lượng lúa nếp giai đoạn 2005-2010 .................................................57 3.2. Kết quả đánh giá nguồn vật liệu khởi đầu ................................................59 3.2.1. Kết quả đánh giá tập đoàn giống lúa nếp vụ mùa 2005.........................59 3.2.1.1. Kết quả đánh giá đa dạng di truyền của tập đoàn giống lúa nếp thông qua một số tính trạng hình thái ở vụ mùa 2005. .............................................59 3.2.1.2. Kết quả đánh giá tình hình sâu bệnh hại của một số loại sâu bệnh hại chính trong điều kiện tự nhiên, độ thuần, tính trạng mùi thơm của các giống lúa trong tập đoàn công tác ở vụ mùa 2005 tại Thanh Trì, Hà Nội. ..............62 3.2.2. Kết quả đánh giá tập đoàn các giống lúa nếp vụ mùa 2006...................65 3.2.2.1. Kết quả đánh giá đa dạng di truyền của tập đoàn các giống lúa nếp thông qua một số tính trạng hình thái ở vụ mùa 2006....................................65 3.2.2.2. Kết quả đánh giá mức độ biểu hiện sâu bệnh hại ở các giống trong vụ mùa 2006 tại Thanh Trì, Hà Nội.....................................................................69 3.2.4. Một số đặc điểm chính của 9 giống tham gia thí nghiệm lai diallel năm 2006 tại Thanh Trì, Hà Nội ..............................................................................72 vi 3.3. Kết quả phân tích phương sai khả năng kết hợp chung, khả năng kết hợp riêng và tác động tương hỗ đối với một số tính trạng nông sinh học của các giống lúa nếp tham gia thí nghiệm ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì Hà Nội......74 3.3.1. Tính trạng số bông/khóm .......................................................................74 3.3.2. Số hạt chắc/bông ....................................................................................78 3.3.3. Khối lượng 1.000 hạt (g)........................................................................83 3.3.4. Tính trạng chiều dài bông (cm)..............................................................87 3.3.5. Tính trạng chiều cao cây lúa (cm)..........................................................92 3.3.6. Thời gian sinh trưởng (ngày) .................................................................97 3.3.7. Tính trạng năng suất khóm (g) .............................................................101 3.4. Kết quả chọn tạo giống lúa nếp khảo nghiệm N31 có thời gian sinh trưởng ngắn, chất lượng tốt ............................................................................108 3.4.1. Nguồn gốc và phương pháp chọn tạo ..................................................108 3.4.2. Kết quả khảo nghiệm tác giả giống lúa nếp N31 .................................108 3.4.2.1. Kết quả thí nghiệm so sánh giống tại Thanh Trì- Hà Nội vụ mùa 2010, xuân 2011 và mùa 2011 .......................................................................108 3.4.2.2. Kết quả khảo nghiệm giống lúa nếp N31ở vụ xuân và vụ mùa năm 2012 tại một số điểm thí nghiệm. ...................................................................116 3.4.3. Kết quả khảo nghiệm quốc gia giống lúa nếp N31 ở vụ xuân 2013....119 3.4.4. Kết quả phân tích chất lượng giống lúa nếp N31 vụ xuân 2013..........123 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ............................................................................125 CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN .........127 TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................128 vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT BM Bố mẹ BP Bình phương CT Công thức CL Con lai CLT&CTP Cây lương thực và Cây thực phẩm ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long ĐHSP Đại học sư phạm ĐX Đông Xuân D/R Dài/rộng DLĐ Dài lá đòng DTNN Di truyền nông nghiệp Flt F lý thuyết Ftn T thực nghiệm HT Hè thu HUTN Hiệu ứng thuận nghịch IRRI Viện Nghiên cứu lúa quốc tế KNKHC Khả năng kết hợp chung KNKHR Khả năng kết hợp riêng KHKT Khoa học kỹ thuật KL Khối lượng KHKTNN Khoa học kỹ thuật nông nghiệp KKNG&SPCTQG Khảo kiểm nghiệm giống và sản phẩm cây trồng quốc gia NN&PTNT Nông nghiệp và phát triển nông thôn NSLT Năng suất lý thuyết viii NSTT Năng suất thực thu NSTB Năng suất trung bình NTB Nam Trung Bộ NCCT Nghiên cứu chọn tạo NXB Nhà xuất bản MĐ Mật độ PB Phân bón PTNT Phát triển nông thôn SH Sông Hồng TGST Thời gian sinh trưởng TB Trung bình TV Thời vụ TTTNDTTV Trung tâm tài nguyên di truyền thực vật TTKNGCT Trung tâm khảo nghiệm giống cây trồng RLĐ Rộng lá đòng VX Vụ Xuân VM Vụ Mùa ix DANH MỤC CÁC BẢNG STT bảng Tên bảng Trang Bảng 1.1. Thành phần dinh dưỡng trong 100 gam gạo...................................17 Bảng 1.2. Diện tích lúa đặc sản theo Mùa – vụ ở các vùng (2000-2001)........35 Bảng 1.3. Diện tích gieo trồng của một số loại lúa ở..........................................36 miền Bắc và miền Trung ...................................................................................36 Bảng 1.4. Diện tích các giống lúa nếp trong Danh mục giống được phép sản xuất kinh doanh ở các vùng phía Bắc năm 2009 (ha)......................................37 Bảng 3.1 Độ thuần, tính thơm và mức độ biểu hiện một số loại sâu bệnh hại chính trên các giống lúa nếp trong tập đoàn công tác ở vụ mùa 2005 tại Thanh Trì, Hà Nội ............................................................................................63 Bảng 3.2 Mức độ biểu hiện sâu bệnh hại chính của các giống lúa nếp ở vụ mùa 2006 tại Thanh Trì, Hà Nội ......................................................................70 Bảng 3.3 Một số đặc điểm chính của 9 giống lúa nếp được chọn để tham gia lai diallel. ..........................................................................................................72 Bảng 3.4. Bảng phân tích phương sai số bông/khóm của các con lai F1 và bố mẹ của chúng ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội......................................74 Bảng 3.5. Bảng phân tích phương sai khả năng kết hợp tính trạng số bông/khóm của các con lai F1 ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội....................................... 75 Bảng 3.6. Khả năng kết hợp chung về số bông/khóm của các giống bố mẹ ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội ................................................................76 Bảng 3.7. Khả năng kết hợp riêng của các con lai F1 về số bông/khóm ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội .....................................................................76 Bảng 3.8. Bảng phân tích phương sai khả năng kết hợp chung và khả năng kết hợp riêng của giống bố mẹ về tính trạng số bông/khóm ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội ............................................................................................77 x Bảng 3.9. Tác động tương hỗ của các con lai F1 về số bông/khóm ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội ..............................................................................78 Bảng 3.10. Bảng phân tích phương sai số hạt chắc/bông của các con lai F1 và bố mẹ của chúng ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội.................................79 Bảng 3.11. Bảng phân tích phương sai khả năng kết hợp tính trạng số hạt chắc/bông của các con lai F1 ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội .............80 Bảng 3.12. Khả năng kết hợp chung về số hạt chắc/bông của các giống bố mẹ ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội .............................................................80 Bảng 3.13. Khả năng kết hợp riêng của các con lai F1 về số hạt chắc/bông ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội ................................................................81 Bảng 3.14. Bảng phân tích phương sai khả năng kết hợp chung và khả năng kết hợp riêng của giống bố mẹ về tính trạng số hạt chắc/bông ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội .......................................................................................82 Bảng 3.15. Tác động tương hỗ của các con lai F1 về số hạt chắc/bông ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội .....................................................................83 Bảng 3.16. Bảng phân tích phương sai khối lượng 1000 hạt của các con lai F1 và bố mẹ của chúng ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội............................84 Bảng 3.17. Bảng phân tích phương sai khả năng kết hợp tính trạng khối lượng 1.000 hạt của các con lai F1 ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội ...............84 Bảng 3.18. Khả năng kết hợp chung về khối lượng 1.000 hạt của các giống bố mẹ ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội ......................................................85 Bảng 3.19. Khả năng kết hợp riêng của các con lai F1 về khối lượng 1.000 hạt ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội .............................................................85 Bảng 3.20. Bảng phân tích phương sai khả năng kết hợp chung và khả năng kết hợp riêng của giống bố mẹ về tính trạng khối lượng 1.000 hạt ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội ..............................................................................86 xi Bảng 3.21. Tác động tương hỗ của các con lai F1 về khối lượng 1.000 hạt ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội ................................................................87 Bảng 3.22 . Bảng phân tích phương sai chiều dài bông của các con lai F1 và bố mẹ của chúng ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội.................................88 Bảng 3.23. Bảng phân tích phương sai khả năng kết hợp tính trạng chiều dài bông của các con lai F1 ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội......................89 Bảng 3.24. Khả năng kết hợp chung về chiều dài bông của các giống bố mẹ ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội ................................................................89 Bảng 3.25. Khả năng kết hợp riêng của các con lai F1 về chiều dài bông ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội .....................................................................90 Bảng 3.26. Bảng phân tích phương sai khả năng kết hợp chung và khả năng kết hợp riêng của giống bố mẹ về tính trạng chiều dài bông ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội ............................................................................................91 Bảng 3.27. Tác động tương hỗ của các con lai F1 về chiều dài bông ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội ..............................................................................92 Bảng 3.28 . Bảng phân tích phương sai chiều cao cây lúa của các con lai F1 và bố mẹ của chúng ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội............................92 Bảng 3.29. Bảng phân tích phương sai khả năng kết hợp tính trạng chiều cao cây biểu hiện ở các con lai F1 ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội ......................93 Bảng 3.30. Khả năng kết hợp chung về chiều cao cây lúa của các giống bố mẹ ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội .............................................................93 Bảng 3.31. Khả năng kết hợp riêng về chiều cao cây biểu hiện ở các con lai F1 ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội........................................................94 Bảng 3.32. Phương sai khả năng kết hợp chung và khả năng kết hợp riêng của giống bố mẹ về tính trạng chiều cao cây ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội .. 95 Bảng 3.33. Tác động tương hỗ về chiều cao cây biểu hiện ở các con lai F1 ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội ................................................................96 xii Bảng 3.34. Bảng phân tích phương sai thời gian sinh trưởng của các con lai F1 và bố mẹ của chúng ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội.......................97 Bảng 3.35. Bảng phân tích phương sai khả năng kết hợp tính trạng thời gian sinh trưởng biểu hiện trên các con lai F1 ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội ......................................................................................................98 Bảng 3.36. Khả năng kết hợp chung về thời gian sinh trưởng của các giống bố mẹ ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội .......................................................98 Bảng 3.37. Khả năng kết hợp riêng của các con lai F1 về thời gian sinh trưởng ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội .............................................................99 Bảng 3.38. Bảng phân tích phương sai khả năng kết hợp chung và khả năng kết hợp riêng của giống bố mẹ về tính trạng thời gian sinh trưởng ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội ..............................................................................99 Bảng 3.39. Tác động tương hỗ về thời gian sinh trưởng biểu hiện trên các con lai F1 ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội.................................................101 Bảng 3.40. Bảng phân tích phương sai năng suất khóm của các con lai F1 và bố mẹ của chúng ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội...............................102 Bảng 3.41. Bảng phân tích phương sai khả năng kết hợp tính trạng năng suất khóm của các con lai F1 ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội...................102 Bảng 3.42. Khả năng kết hợp chung về năng suất khóm của các giống bố mẹ ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội ...........................................................103 Bảng 3.43. Khả năng kết hợp riêng về năng suất khóm biểu hiện trên các con lai F1 ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội.................................................104 Bảng 3.44. Phương sai khả năng kết hợp chung và khả năng kết hợp riêng của giống bố mẹ về tính trạng năng suất khóm ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội ..................................................................................................................105 Bảng 3.45. Tác động tương hỗ của các con lai F1 về năng suất khóm ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội ...................................................................106 xiii Bảng 3.46. Tổng hợp KNKHC, phương sai KHKHC và phương sai KNKHR của các giống lúa nếp trong thí nghiệm về một số tính trạng liên quan đến yếu tố cấu thành năng suất ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội ......................107 Bảng 3.47. Danh sách các dòng/giống tham gia thí nghiệm..........................109 Bảng 3.48. Đặc điểm nông học của các dòng, giống lúa tham gia thí nghiệm tại Thanh Trì, Hà Nội .....................................................................................110 Bảng 3.49. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất giống N31 ở vụ mùa 2010 ...............................................................................................111 Bảng 3.50. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất giống N31 ở vụ xuân 2011 ..............................................................................................112 Bảng 3.51. Một số yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống N31 vụ mùa 2011............................................................................................. 113 Bảng 3.52 . Khả năng chống chịu một số sâu bệnh của giống nếp khảo nghiệm N31 ở vụ mùa 2010..........................................................................114 Bảng 3.53. Khả năng chống chịu một số sâu bệnh của giống nếp khảo nghiệm N31 ở vụ xuân 2011 ......................................................................................115 Bảng 3.54. Khả năng chống chịu một số sâu bệnh của giống nếp khảo nghiệm N31 ở vụ mùa 2011 (điểm) ...........................................................................115 Bảng 3.55. Kết quả đánh giá chất lượng cơm của các dòng/giống lúa mới ở vụ mùa 2010 ........................................................................................................116 Bảng 3.56. Năng suất thực thu của giống N31 tại các điểm khảo năm 2012 .... 117 Bảng 3.57. Chỉ số thích nghi của giống lúa nếp N31 ở vụ xuân 2012 tại Ân Thi, Khoái Châu- Hưng Yên và Thanh Trì -Hà Nội......................................118 Bảng 3.58. Chỉ số thích nghi của giống lúa nếp N31 ở vụ mùa 2012 tại Ân Thi, Khoái Châu- Hưng Yên và Thanh Trì -Hà Nội......................................119 Bảng 3.59. Đặc điểm nông học của giống lúa nếp N31 ở vụ xuân 2013.....119 xiv Bảng 3.60. Độ thuần và mức độ nhiễm sâu bệnh hại của giống lúa nếp N31120 ở vụ xuân 2013 (điểm) ..................................................................................120 Bảng 3.61. Năng suất thực thu của giống giống lúa nếp N31 ở vụ xuân 2013 ở các điểm khảo nghiệm ( Đơn vị tính: tạ/ha)...................................................121 Bảng 3.62. Hiệu quả kinh tế của giống lúa nếp N31 so với 2 giống lúa nếp quốc gia N97 và TK90. ..................................................................................122 Bảng 3.63. Chỉ số thích nghi của giống N31 ở vụ xuân 2013 qua khảo nghiệm Quốc gia .........................................................................................................123 Bảng 3.64. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu chất lượng của giống lúa N31124 vụ Xuân 2013 .................................................................................................124 xv DANH MỤC HÌNH STT hình Tên hình Trang Hình 1.1. Sự phân bố lúa trồng trên thế giới......................................................5  Hình 1.2. Cấu trúc hoá học của amyloza và Amylopectin dạng mạch (α- 1,4 và α -1,6) ..........................................................................................................20  Hình 1.3. Nội nhũ của lúa nếp và tẻ khi nhuộm KI [23]..................................21  Hình 3.1. Biểu đồ diễn biến diện tích gieo cấy lúa nếp tại vùng ĐBSH giai đoạn 2005 – 2010 ....................................................................................55  Hình 3.2. Biểu đồ diễn biến tỷ lệ (%)diện tích gieo trồng lúa nếp giai đoạn 2005 – 2010 tại các tỉnh vùng ĐBSH (đơn vị tính %).....................................56  Hình 3.3. Biểu đồ diễn biến năng suất trung bình của lúa nếp tại các tỉnh vùng ĐBSH giai đoạn 2005 – 2010 ..........................................................................57  Hình 3.4. Sản lượng lúa nếp tại ĐBSH giai đoạn 2005 – 2010 .......................58  Hình 3.5. Quan hệ di truyền của 48 giống lúa nếp trong tập đoàn công tác vụ mùa 2005............................................................................................... 61  Hình 3.6. Quan hệ di truyền của 48 giống lúa nếp trong tập đoàn công tác vụ mùa 2006 ..........................................................................................................68  1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Lúa nếp được coi là giống lúa đặc sản được trồng từ lâu đời và được sử dụng với nhiều mục đích khác nhau trong đời sống dân sinh ở nước ta cũng như trên thế giới [27]. Tại Lào, người dân sử dụng các sản phẩm từ gạo nếp chiếm trên 85 % lúa gạo [60]. Trong quá trình hình thành, xây dựng và phát triển đất nước, nhiều lễ hội đã được hình thành tạo nên nền văn minh mang bản sắc văn hóa đặc sắc của Việt Nam mà trong đó sản phẩm làm từ gạo nếp đóng một vai trò không nhỏ, ở nông thôn cũng như thành thị, hầu như lễ hội nào cũng có mặt các sản phẩm được chế biến từ gạo nếp. Từ những chiếc bánh chưng trong ngày tết cổ truyền đầu năm của dân tộc, đến các loại xôi, bánh, rượu trong các bữa tiệc trọng đại của các gia đình, các loại cốm tiêu dùng thường ngày đều được làm từ các loại lúa nếp. Có thể nói, lúa nếp đó góp phần làm đa dạng văn hóa ẩm thực trong các lễ hội và tiêu dùng thường ngày của nước ta. Trong những năm gần đây, diện tích, sản lượng lúa nếp ngày càng được mở rộng, tuy nhiên vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu sử dụng gạo nếp của người dân. Thực trạng cho thấy: các nghiên cứu về chọn tạo giống lúa nếp trong những năm qua chưa được quan tâm đúng mức, sự đa dạng bộ giống lúa nếp trong sản xuất cũng hạn chế. Hiện nay, trong sản xuất phần lớn diện tích lúa nếp đang được gieo trồng như các giống: IRi352, N97, N98, ĐT52… cho năng suất cao nhưng không thơm. Một số giống lúa nếp thơm, chất lượng tốt như BM9603, DT22, TK90, nếp cái hoa vàng, nếp Lang Liêu… nhưng những giống lúa này cho năng suất thấp, chống đổ kém hạn chế việc mở rộng diện tích lúa nếp trong sản xuất. Do vậy công tác chọn tạo giống nếp ngắn ngày, năng suất cao, thích ứng rộng, chất lượng tốt là yêu cầu của sản xuất hiện nay. Việc nghiên cứu, đánh giá nguồn vật liệu khởi đầu nhằm xác định được các ưu, nhược điểm của các vật liệu, đặc biệt là đánh giá khả năng kết hợp về các tính trạng quan tâm để định hướng lai tạo giống nhằm tiết kiệm được thời gian và 2 kinh phí trong công tác chọn tạo giống nếp mới ngắn ngày, có năng suất, chất lượng cao phục vụ cho sản xuất. Đây là khâu rất quan trọng trong công tác chọn tạo giống lúa nói chung và lúa nếp nói riêng. Xuất phát từ những yêu cầu trên, chúng tôi tiến hành đề tài:“ Nghiên cứu vật liệu khởi đầu phục vụ công tác chọn tạo giống lúa nếp ở miền Bắc Việt Nam”. 2. Mục tiêu nghiên cứu Đánh giá được vật liệu khởi đầu phục vụ công tác chọn tạo giống lúa nếp có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất và chất lượng cao cho các tỉnh miền Bắc. 3. Nội dung nghiên cứu - Điều tra khảo sát tình hình sản xuất lúa nếp ở một số tỉnh vùng đồng bằng sông Hồng; trên cơ sở đó, định hướng công tác nghiên cứu chọn tạo giống lúa nếp. - Đánh giá được đa dạng di truyền thông qua một số chỉ tiêu hình thái của nguồn vật liệu khởi đầu. - Xác định được khả năng kết hợp về một số tính trạng của một số giống lúa nếp và ứng dụng trong công tác chọn tạo giống lúa nếp. - Tuyển chọn giống lúa nếp mới năng suất cao, chất lượng khá, chống chịu với sâu bệnh hại chính. - Khảo nghiệm, đánh giá khả năng thích ứng của giống lúa nếp mới được chọn tạo tại một số vùng sinh thái, đáp ứng yêu cầu của sản xuất. 4. Những đóng góp mới của luận án - Đánh giá được tình hình sản xuất lúa nếp ở một số tỉnh vùng ĐBSH - Đánh giá được mức độ đa dạng di truyền tập đoàn giống nếp. - Kết quả nghiên cứu đã xác định được khả năng kết hợp chung, khả năng kết hợp riêng và hiệu ứng lai thuận nghịch về một số tính trạng nông sinh học quan trọng của các giống lúa nếp tham gia thí nghiệm phục vụ cho công tác chọn tạo giống lúa nếp mới. 3 - Chọn tạo được giống lúa nếp mới triển vọng N31 có những đặc tính ưu việt so với giống đối chứng, góp phần bổ sung giống lúa nếp có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất khá, chất lượng khá vào sản xuất. 5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn 5.1. Ý nghĩa khoa học - Phân tích được tính đa dạng di truyền của vật liệu khởi đầu của tập đoàn giống lúa nếp gieo trồng tại Bộ môn chọn tạo giống lúa đặc sản, Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển lúa thuần, Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm. - Xác định các vật liệu khởi đầu có khả năng kết hợp tốt với một số tình trạng cụ thể, làm cơ sở cho việc chọn tạo giống lúa mới có năng suất chất lượng cao. - Xác định tính thích nghi, tính chống chịu của giống nếp mới (N31) làm căn cứ khoa học để quyết định đưa giống ra sản xuất. 5.2. Ý nghĩa thực tiễn - Bằng việc ứng dụng kết quả đánh giá vật liệu đã chọn tạo thành công giống lúa nếp N31, ngắn ngày, năng suất, chất lượng cao, đang được khảo nghiệm và mở rộng diện tích gieo trồng tại một số điểm sản xuất, được nông dân chấp nhận. 6. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 6.1. Đối tượng nghiên cứu Một số giống lúa nếp cổ truyền, giống nhập nội và giống cải tiến. 6.2. Phạm vi nghiên cứu Đề tài thực hiện tại: Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam và một số tỉnh miền Bắc. Đề tài bắt đầu từ năm 2006 đến năm 2013, trên cơ sở kế thừa những kết quả nghiên cứu từ năm 2005. 4 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Nghiên cứu chung về cây lúa, lúa nếp 1.1.1. Nguồn gốc cây lúa, lúa nếp Có rất nhiều ý kiến khác nhau về nguồn gốc cây lúa và lúa nếp. Theo Chang T.T (1985), các tổ tiên của loài lúa (Oryza. sativa) trồng ở châu Á đã xuất hiện vào thời kỳ đồ đá mới cách đây 10.000- 15.000 năm tại vùng chân núi phía Nam dãy Hymalaya, tại miền Nam và Đông Nam châu Á. Sự thay đổi thời tiết đã đẩy nhanh quá trình tiến hoá của các loài lúa hàng năm, tồn tại ở miền Đông Bắc và Đông của Ấn Độ, ở miền Bắc của Đông Nam châu Á và miền Nam của Trung Quốc [59]. Theo Nguyễn Văn Hiển [13], lúa trồng ở châu Á xuất hiện cách đây 8000 năm và tổ tiên trực tiếp của cây lúa trồng Châu Á (Oryza sativa. L) vẫn chưa có kết luận chắc chắn. Theo Watanabe (1973) [100] đã phát hiện rằng cây lúa ở Đông Dương phát triển theo hai hướng: từ Lào theo sông Mê Kông đi xuống phương Nam và một hướng khác từ Ấn Độ qua vịnh Bengal đến bờ biển Đông Dương. Theo Nguyễn Hữu Tề và cộng sự [35], ở Việt Nam, cây lúa được coi là cây trồng từ lâu đời. Với điều kiện khí hậu nhiệt đới, Việt Nam cũng có thể là cái nôi hình thành cây lúa nước. Từ lâu, cây lúa đã trở thành cây lương thực chủ yếu có ý nghĩa quan trọng trong nền kinh tế, xã hội của nước ta. Theo Lê Doãn Diên (1990) [5], cây lúa được trồng từ hàng ngàn năm trước ở Việt Nam và nơi đây cũng được coi là biểu tượng của nền văn minh lúa nước. Vùng đồng bằng Bắc Bộ là một trong những vùng sinh thái có các nguồn gen đa dạng và phong phú của nước ta. Nhiều tư liệu đưa ra cơ sở tiến hóa của các loài lúa trồng hiện nay, tuy nhiên Khush (1997) [81], cho rằng: sự tiến hóa của hai loại lúa trồng phổ biến hiện nay trên thế giới được thể hiện trong sơ đồ dưới đây: