Tài liệu đặc điểm nông sinh học và giá trị chọn giống của 7 dòng đột biến từ giống lúa nếp pd2 ở thế hệ thứ 6

Đề tài: “Đặc điểm nông sinh học và giá trị chọn giống của 7 dòng đột biến từ giống lúa nếp PD2 ở thế hệ thứ 6” Người thực hiện: Nguyễn Thị Thanh Người hướng dẫn: TS. Đào Xuân Tân LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cảm ơn : - Các thầy, cô trong Bộ môn Di truyền học khoa Sinh – KTNN, trường Đại học Sư Phạm Hà Nội 2. - TS. Đào Xuân Tân - Giám đốc Trung tâm Hỗ trợ Nghiên cứu Khoa học & Chuyển giao Công nghệ, trường ĐHSP Hà Nội 2. - Các bạn trong nhóm đề tài. Đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Hà Nội, ngày 01 tháng 05 năm 2010 Sinh viên Nguyễn Thị Thanh LỜI CAM KẾT Tôi xin cam đoan: - Đề tài của tôi không sao chép từ bất cứ một đề tài có sẵn nào. - Nội dung trong đề tài đảm bảo sự chính xác và trung thực là kết quả nghiên cứu của bản thân Hà Nội, ngày 01 tháng 05 năm 2010 Sinh viên Nguyễn Thị Thanh MỤC LỤC Nội dung Trang LỜI CẢM ƠN LỜI CAM KẾT DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1 1.1. Đặt vấn đề 1 1.2. Mục đích nghiên cứu 2 1.3. Nội dung nghiên cứu 3 1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3 PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 2.1. Nguồn gốc cây lúa 4 2.2. Phân loại cây lúa 5 2.3. Đặc điểm sinh học của cây lúa 5 2.4. Đặc điểm cây lúa nếp 9 2.5. Giá trị kinh tế của cây lúa 9 2.6. Các phương pháp lai tạo giống 10 2.7. Xu hướng chọn giống lúa ngày nay 13 2.8. Một số thành tựu và triển vọng của ngành chọn giống đột biến. PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14 16 3.1. Đối tượng nghiên cứu 16 3.2. Phương pháp nghiên cứu 16 3.3. Phạm vi nghiên cứu 20 3.4. Địa điểm nghiên cứu 20 3.5. Thời gian nghiên cứu PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Chương I CÁC ĐẶC ĐIỂM NÔNG SINH HỌC 20 21 21 I.1. Khả năng đẻ nhánh 21 I.2. Chiều cao cây 22 I.3. Chỉ số góc lá đòng 24 I.4. Chiều dài lá đòng 25 I.5. Chiều rộng lá đòng 26 I.6. Chiều dài bông 27 I.7. Đặc điểm hình thái các bộ phận của lá 28 I.8. Độ cứng cây và độ tàn lá 29 I.9. Độ thoát cổ bông 30 Chương II CÁC YẾU TỐ CẤU THÀNH NĂNG SUẤT 31 II.1. Số bông/khóm 31 II.2. Số hạt/bông, số hạt chắc/bông và tỉ lệ % hạt chắc 32 II.3. Khối lượng 1000 hạt (P1000) và NSLT 36 II.4. Thời gian sinh trưởng 38 Chương III ĐẶC ĐIỂM CHẤT LƯỢNG HẠT 40 III.1. Màu sắc một số bộ phận của hạt thóc 40 III.2. Chiều dài hạt gạo 41 III.3. Chiều rộng hạt gạo 42 III.4. Tỷ lệ dài hạt/rộng hạt (d = D/R) 43 III.5. Tỷ lệ gạo lật 43 III.6. Hàm lượng amylose trong hạt gạo 44 III.7. Hàm lượng protein trong hạt gạo 45 PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1. Kết luận 46 46 5.2. Kiến nghị 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 PHỤ LỤC 51 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT + NSLT: Năng suất lý thuyết. + D: Dài (Chiều dài hạt gạo). + Nxb: Nhà xuất bản. + R: Rộng (Chiều rộng hạt gạo) + NCKH: Nghiên cứu khoa học. + P1000: Khối lượng 1000 hạt. + HTX: Hợp tác xã. + FAO: Food and Agriculture + TX: Thị xã. Organization + Ph: Phường Lương thế giới). + ĐC: Đối chứng. + IRRI: International Rice Reseach + KNST: Khả năng sinh trưởng. Institule (Viện nghiên cứu lúa Quốc + TGST: Thời gian sinh trưởng. tế). (Tổ chức Nông Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Thanh - K32B - Sinh DANH MỤC CÁC BẢNG Tên Bảng Trang Bảng 1: Khả năng đẻ nhánh, chiều cao cây, góc lá đòng 21 Bảng 2: Chiều dài và chiều rộng lá đòng, chiều dài bông 25 Bảng 3: Đặc điểm các bộ phận của lá lúa 29 Bảng 4: Số bông/khóm và số hạt/bông 31 Bảng 5: Số hạt chắc/bông và tỉ lệ hạt chắc/bông, P1000 hạt, NSLT 35 Bảng 6: Thời gian sinh trưởng 38 Bảng 7: Màu sắc một số bộ phận của hạt thóc 40 Bảng 8: Chiều dài, chiều rộng hạt gạo và hình dạng hạt 41 Bảng 9: Một số chỉ tiêu sinh hóa 44 DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ Biểu đồ Trang Biểu đồ 1: Khả năng đẻ nhánh 22 Biểu đồ 2: Chiều cao cây 23 Biểu đồ 3: Chiều dài lá đòng 26 Biểu đồ 4: Chiều rộng lá đòng 27 Biểu đồ 4: Chiều dài bông 28 Biểu đồ 6: Số bông/khóm 32 Biểu đồ 7: Số hạt/bông 33 Biểu đồ 8: Số hạt chắc/bông 35 Biểu đồ 9.1: P1000 hạt. Biểu đồ 9.2: NSLT Biểu đồ 10: TGST 37, 38 39 Biểu đồ 11.1. Chiều dài hạt gạo. Biểu đồ 11.2. Chiều rộng hạt gạo -1- 42, 43 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Thanh - K32B - Sinh PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Theo thống kê của tổ chức Nông Lương thế giới (FAO) 1995, lúa được trồng ở 112 nước trên thế giới, 40% dân số thế giới sử dụng lúa gạo trong một nửa khẩu phần ăn hàng ngày. Do sự gia tăng dân số một cách nhanh chóng trong những thập kỉ gần đây nên việc đảm bảo cung cấp đủ lượng thực cho nhân dân trong mọi quốc gia luôn là một vấn đề cấp bách. Việt Nam một quốc gia đang phát triển có số dân trên 86 triệu người (2009) , trong đó trên 80% dân số thuộc khu vực nông thôn, lúa gạo là cây lượng thực chủ yếu và có vai trò quan trọng trong đời sống của nhân ta. Nhờ có sự cố gắng nỗ lực của toàn Đảng toàn dân, từ 1989 nước ta đã thoát khỏi tình trạng thiếu lương thực, vươn lên đứng thứ 2 trên thế giới sau Thái Lan về xuất khẩu gạo. Tổng sản lượng lúa hàng năm đã đạt từ 460 triệu tấn năm 1987 lên tới 560 triệu tấn năm 1997 và phải đạt tới 760 triệu tấn vào năm 2020 mới có thể đáp ứng được mức tăng dân số như hiện nay [5]. Diện tích đất nông nghiệp đang ngày càng bị thu hẹp do đô thị hóa và phát triển cơ sở hạ tầng đặc biệt là ở các nước Châu Á...Dân số không ngừng tăng lên đã làm ảnh hưởng rất lớn đến thế cân bằng cung – cầu lương thực. Hơn nữa việc luân canh tăng vụ không giải quyết thỏa đáng về nhu cầu gạo có chất lượng cao, phẩm chất tốt trong tương lai nếu không có tiến bộ khoa học về cây trồng. Vì vậy phải đưa nhanh những tiến bộ kĩ thuật vào sản xuất nông nghiệp, trong đó đất và giống cây trồng là cở sở quan trọng để tăng năng suất. Điều này đã được khẳng định trong đường lối và chiến lược phát triển kinh tế xã hội trong báo cáo chính trị của Ban chấp hành Trung ương Đảng khóa 8 tại hội Đại biểu toàn quốc lần thứ X của Đảng đã chỉ rõ: “ Tiếp tục phát triển và đưa nông, lâm, ngư nghiệp lên một trình độ mới bằng ứng dụng tiến bộ khoa học và công nghệ nhất là công nghệ sinh học”. -2- Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Thanh - K32B - Sinh Nhờ áp dụng nhanh chóng những thành tựu khoa học vào chọn giống nên đã tạo được nhiều giống lúa mới mang nhiều đặc tính tốt: thời gian sinh trưởng ngắn, sức chống chịu sâu bệnh cao, khả năng chống chịu hạn… Một trong những phương pháp tạo giống lúa mới rất có hiệu quả là sử dụng các tác nhân gây đột biến để tạo ra các biến dị, sau đó chọn lọc qua các thế hệ để thu được giống mới mang các đặc điểm mong muốn. Cùng với lúa tẻ, lúa nếp từ lâu đã chiếm một vai trò quan trọng trong đời sống của nhân dân ta cũng như một số quốc gia trên thế giới. Lúa nếp không chỉ là cây lương thực mà còn là loại cây có giá trị kinh tế cao như giống nếp Tú Lệ (Yên Bái), nếp Cái hoa vàng (Bắc Ninh)… Mặt khác nếp là nguyên liệu không thể thiếu trong một số ngành công nghiệp nhẹ, công nghiệp thực phẩm, sản xuất rượu. Những giống nếp cổ truyền có chất lượng cao song năng suất thấp chỉ cấy được 1 vụ/năm. Giống nếp cấy được 2 vụ năm, năng suất khá thì chất lượng lại hạn chế (N87, N99, IR352…). Trước tình hình đó cần phải tạo ra những giống có năng suất cao, chất lượng tốt, cấy được 2 vụ trên năm. Do vậy, các nhà chọn giống Việt Nam đã có những thành công bước đầu với giống lúa nếp có năng suất cao, sức chống chịu tốt, cấy 2 vụ trên năm (PD2, DT22…) Từ giá trị quan trọng của cây lúa nói chung, lúa nếp nói riêng và những thực tiễn cuộc sống đặt ra chúng tôi nhận thấy việc khảo sát các đặc điểm nông sinh học và các yếu tố cấu thành năng suất của cây lúa là rất cần thiết. Vì vậy chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Đặc điểm nông sinh học và giá trị chọn giống của 7 dòng đột biến từ giống lúa nếp PD2 ở thế hệ thứ 6” 1.2. Mục đích nghiên cứu - Đánh giá mức độ ổn định về một số đặc điểm nông sinh học ở thế hệ thứ 6 của các dòng lúa nếp đột biến từ giống gốc PD2. -3- Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Thanh - K32B - Sinh - Tuyển chọn một số dòng ưu tú có thể ứng dụng trong sản xuất. 1.3.Nội dung nghiên cứu 1.3.1. Khảo sát các đặc tính nông sinh học 1. KNĐN 14. Góc lá đòng 2. Số hạt chắc/bông 15. Độ cứng cây 3. Chiều cao cây 16. Màu phiến lá 4. Chiều dài bông 17. Màu bẹ lá 5. Chiều dài và chiều rộng lá đòng 18. Độ tàn của lá 6. Khối lượng 1000 hạt (P1000) 19. Lông trên phiến lá 7. Hình dạng hạt (chiều dài hạt (D), 20. Màu thìa lìa chiều rộng hạt (R)) 21. Màu cổ lá 8. Chiều dài cuống bông 22. Màu tai lá 9. Số khóm/bông 23. Độ thoát cổ bông 10. Tổng số hạt/bông 24. Số bông hữu hiệu/khóm 11. Hàm lượng amylose 25. NSLT 12. Hàm lượng protein 26. Màu vỏ trấu 13. Thời gian sinh trưởng 27. Màu vỏ cám 1.3.2. Đề xuất dòng ưu tú có thể mở rộng trong sản xuất 1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. 1.4.1. Ý nghĩa khoa học - Xác định đặc điểm nông sinh học và các yếu tố cấu thành năng suất của 7 dòng đột biến từ giống lúa nếp PD2 ở thế hệ thứ 6. - Tìm hiểu hiệu quả của đột biến thực nghiệm trong công tác tạo giống lúa. 1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn - Nghiên cứu đột biến trên cây lúa có thể áp dụng vào thực tiễn sản xuất, góp phần nâng cao kiến thức về đột biến trong giảng dạy phần di truyền học. - Góp phần tạo nguồn vật liệu khởi đầu cho công tác chọn tạo giống mới. -4- Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Thanh - K32B - Sinh PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Nguồn gốc cây lúa Về nguồn gốc cây lúa đã có nhiều nhà khoa học nghiên cứu và đưa ra nhiều ý kiến khác nhau: Theo các tài liệu khảo cổ ở Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Việt Nam…thì cây lúa đã có mặt từ 3000 – 2000 năm trước công nguyên. Từ các trung tâm khởi nguyên là Trung Quốc và Ấn Độ, cây lúa đã phát triển theo hướng Đông Tây và đến nay đã có mặt khắp thế giới. Vùng phân bố của cây trên thế giới tương đối rộng, từ 50 vĩ độ Bắc (Trung Quốc) đến 35 vĩ độ Nam (Châu Úc). Nhiều dẫn liệu khảo cổ học đã chứng tỏ tổ tiên của cây lúa là ở Đông Nam Á (Việt Nam, Thái Lan…). Vì Đông Nam Á là vùng có diện tích trồng lúa tập trung và lớn nhất trên thế giới, có khí hậu nóng ẩm, thích hợp với sự sinh trưởng và phát triển của cây lúa. Ngoài ra, các tài liệu lịch sử, các di tích khảo cổ ở nhiều nước thuộc vùng này đều nói về cây lúa cũng như nghề trồng lúa. VD: Roscleviez đã tìm thấy những hạt gạo cháy, vỏ trấu ở Đông Nam Á. Theo Candalle (1886) Cây lúa có nguồn gốc ở Ấn Độ. Theo Sampath (1973) xác định có vết tích của cây lúa ở Thái Lan. Những các quan điểm trên đều có điểm thống nhất chung là: nguồn gốc cây lúa ở Đông Nam Á. Người Đông Nam Á đã tạo ra cây lúa nước nổi tiếng và tích lũy được vốn kỹ thuật trồng lúa khá phong phú. Từ đây, cây lúa và kỹ thuật trồng lúa mới được lan tràn tới các vùng khác trên thế giới. 2.2. Phân loại cây lúa 2.2.1. Phân loại theo đặc điểm sinh học Lúa trồng (Oryza satiza) có bộ NST 2n= 24 được thuần hóa từ cây lúa dại thuộc bộ hòa thảo (Graminales), họ hòa thảo (Graminacea), chi Oryza. -5- Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Thanh - K32B - Sinh Chi Oryza phân bố rộng khắp thế giới với 19 loài (theo xác định của Hội nghị di truyền Quốc tế - 1963), có loài sống một năm, có loài sống nhiều năm. Trong số đó có hai loài lúa trồng là: Oryza sativa.L: được trồng phổ biến trên thế giới. Oryza sativa.L glaberrima: Trồng phổ biến ở một số nước Châu Phi. Việc phân loại Oryza sativa.L cũng có nhiều quan điểm khác nhau: * Theo Kikawa và Kota (1931): Oryza sativa.L được chia làm 2 loài phụ: - Oryza sativa sub.sp.Japonica Kato (lúa tiên): Loài phụ Nhật Bản. - Oryza sativa sub.sp.Inđica Kato (lúa cánh): Loài phụ Ấn Độ. * Theo Gustchin (1934-1943) phân thành 3 loài phụ Inđica, Japonica, Javanica (trung gian giữa Inđica và Japonica). * Theo Hoàng Thị Sản (1999) có 2 loài: - Oryza sativa.L.var.UtilissimaA.Camus: Lúa tẻ. - Oryzasativa.L.var.Glutinosa Tanaka: Lúa nếp. 2.2.2. Theo địa hình đất, điều kiện cung cấp nước: Lúa cạn và lúa nước. 2.2.3. Theo thời gian gieo trồng, gặt hái trong năm… có thể chia lúa trồng thành 3 loại: Lúa mùa, lúa chiêm và lúa hè thu. 2.2.4. Theo chất lượng và hình dạng hạt: Lúa tẻ, lúa nếp, lúa hạt dài, lúa hạt tròn.[5] 2.3. Đặc điểm sinh học của cây lúa 2.3.1. Đặc điểm hình thái. - Rễ lúa: rễ lúa thuộc loại rễ chùm, bao gồm: + Rễ mầm (Rễ chính – rễ mộng) là rễ hình thành từ phôi hạt sau khi nảy mầm, chỉ có một rễ không phân nhánh, phát triển một thời gian rồi teo đi. + Rễ phụ: Hình thành từ các mắt đốt gốc của thân cây (thân mẹ và thân nhánh). Trên rễ phụ mọc ra các rễ nhỏ, rễ mầm phát triển một thời gian thì rễ -6- Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Thanh - K32B - Sinh phụ mới mọc ra làm nhiệm vụ chính trong việc hút dinh dưỡng và phục vụ cho đời sống của cây trồng. + Rễ bất định: là một loại rễ phụ nhưng nó được hình thành ở các đốt phía trên cao của thân (trong trường hợp ngập nước sâu hoặc bị đổ). Rễ bất định tham gia vào việc hút dinh dưỡng nhưng vai trò không lớn lắm, một số trường hợp có tiêu hao dinh dưỡng. [8] Trong 3 loại rễ trên thì rễ phụ đáng chú ý nhất, vì nó có ý nghĩa lớn đối với đời sống của cây. Quá trình phát triển của rễ phụ chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố trong đó có: Nhiệt độ thích hợp từ 28 -300C, nước (rễ phát triển tốt trong điều kiện đất ẩm – tưới nước xen kẽ), kĩ thuật làm đất, tuổi mạ, giống lúa, điều kiện chăm sóc… - Thân lúa + Thân lúa hình ống tròn, gồm các đốt đặc và gióng rỗng. Số lượng và đốt của thân thuộc từng giống. Số gióng và chiều dài gióng làm thành chiều cao cây giữ cho cây đứng vững. Thân cây nhìn chung phát triển mạnh, độ dày và chiều dài các gióng tùy theo vị trí trên thân. Thân lúa thời kì đẻ nhánh gọi là thân giả. Từ thời kì làm đốt trở đi mới gọi là thân thật. + Thân lúa có nhiệm vụ vận chuyển, dự trữ nước và muối khoáng lên lá để quang hợp, vận chuyển O2 các sản phẩm quang hợp từ lá tới các bộ phận khác để nuôi sống chúng (tới rễ, nhánh, bông…). - Lá lúa: Lá lúa được sinh ra từ các mầm lá ở các đốt thân (mắt thân), mọc ra ở hai bên thân chính. Có 2 loại lá lúa: + Lá lúa không hoàn toàn (lá bao) là loại lá chỉ có bẹ lá ôm lấy thân, phát triển ngay sau khi hạt nảy mầm. + Lá hoàn toàn (lá thật) là loại lá có bẹ lá, phiến lá, tai lá, cổ lá, thìa lìa. Lá lúa là trung tâm hoạt động sinh lí của cây lúa: quang hợp, hô hấp, tích lũy chất khô…Bẹ lá còn giúp cho thân chống đỡ và làm nhiệm vụ như một -7- Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Thanh - K32B - Sinh kho dự trữ đường, tinh bột tạm thời trước khi trổ bông. Tùy theo chức năng, chia lá lúa thành 3 loại: + Lá sinh trưởng sinh dưỡng: Tham gia thúc đẩy quá trình đẻ nhánh từ lá thứ 3 đến lá thứ 7. + Lá quá độ: Thúc đẩy quá trình phát triển thân và tạo bông hạt từ lá thứ 8 đến lá thứ 10. + Lá sinh trưởng bông hạt: Từ lá thứ 11 trở đi, là các lá có vai trò vận chuyển các chất đồng hóa được về bông hạt sau khi cây lúa trổ bông. - Bông lúa: bông lúa gồm có cuống bông, cổ bông, thân bông, gié, hoa, hạt. + Cuống bông: Là gióng trên cùng của cây lúa, phần cuối của thân bông. Cuống bông được lá đòng bao bọc kín hoặc bao bọc một số gié phía dưới gọi là lúa trỗ dấu bông, nếu cuống bông phát triển cao lên trên bẹ lá gọi là lúa trỗ khoe bông. + Cổ bông: là đốt nối giữa cuống bông với thân bông. + Thân bông: có từ 5-10 đốt, mỗi đốt mọc một gié chính (gié cấp 1), trên gié cấp 1 có các gié cấp 2. Mỗi gié cấp 1 và gié cấp 2 lại chia ra nhiều chẽn, mỗi chẽn đính một hoa. Chiều dài bông được tính từ cổ bông đến đầu mút của bông. + Hoa lúa: là hoa lưỡng tính. Gồm: đế hoa, lá bắc, vảy cá, 6 nhị và 2 nhụy. Sau khi được thụ tinh hạt lúa phát triển thành quả (hạt thóc) bao gồm mày và vỏ trấu, hạt gạo. + Hạt thóc gồm nội nhũ và phôi. Nội nhũ chiếm phần lớn hạt gạo. Phôi gồm rễ phôi, trụ phôi và rễ phôi. Bông lúa là bộ phận quan trọng nhất của cây lúa làm nhiệm vụ dự trữ các chất đường, tinh bột được con người và vật nuôi sử dụng. Bông lúa còn là cơ quan duy trì đời sống cây lúa ở thế hệ sau (hạt thóc). Bông lúa được phát -8- Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Thanh - K32B - Sinh triển từ đốt cuối cùng của thân, trải qua các thời kì phân hóa, trỗ, phôi màu, thụ phấn, thụ tinh, chín sữa, chín sáp và chín hoàn toàn. [8] 2.3.2. Đặc điểm sinh trưởng – phát triển của cây lúa TGST của cây lúa được tính từ khi hạt nảy mầm đem gieo cho đến khi cây lúa có 85% hạt chín. Thời gian này dài, ngắn tùy thuộc vào giống lúa và thời vụ gieo cấy (dao động từ 65-210 ngày). Do vậy TGST phát triển của cây lúa có thể chia làm 2 giai đoạn lớn ứng với 2 thời kì sinh trưởng phát triển là: Sinh trưởng sinh dưỡng và giai đoạn ra hoa kết quả (giai đoạn sinh trưởng sinh thực).[5] - Giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng được tính từ khi gieo cấy đến khi làm đòng. Ở thời kì này, cây lúa chủ yếu hình thành và phát triển cơ quan sinh dưỡng như rễ, thân, lá, đẻ nhánh. Gồm 4 thời kì: + Thời kì nảy mầm: từ 3-7 ngày. + Thời kì mạ: từ khi gieo mạ xuống đất đến khi đem cấy từ 12-40 ngày. + Thời kì bén rễ hồi xanh: từ 5-12 ngày sau khi cấy. + Thời kì đẻ nhánh: từ 10-25 ngày sau khi cấy. - Giai đoạn sinh trưởng sinh thực từ khi cây lúa ngừng đẻ nhánh đến giai đoạn phân hóa đòng đến khi chín hoàn toàn, thời gian cho giai đoạn này khoảng 60 ngày. + Thời kì phân hóa đòng: Thời kì này cây lúa chuyển từ giai đoạn đẻ nhánh sang giai đoạn làm đòng. Nói chung để xác định chính xác thời kì này rất khó khăn, nhất là các giống lúa ngắn ngày hiện nay. Để xác định, người ta dựa vào số lượng đốt của dảnh lúa để phân biệt, khi cây lúa có 2 đốt rõ rệt, đốt thứ 2 dài gấp 1.5 hoặc 2 lần đốt thứ nhất và hình thành rõ đốt thứ 3, như vậy là lúa đang ở giai đoạn phân hóa đòng. Sau 5-7 ngày tiếp theo sẽ có “cứt gián” tức là giai đoạn phân hóa gốc và hoa, nó sẽ quyết định số hạt trên bông sau này. -9- Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Thanh - K32B - Sinh + Thời kì trỗ và chín (30 ngày) lúa bắt đầu trổ bông, vào mẩy và chín. Thời kì này dài ngắn cũng tùy thuộc vào giống lúa và thời vụ gieo cấy. 2.4. Đặc điểm cây lúa nếp Lúa tẻ là loại cây xuất hiện sớm nhất và là nguồn gốc của nhiều loại lúa hiện nay. Lúa nếp xuất hiện cũng có thể là từ lúa tẻ do tập quán canh tác của từng địa phương tạo nên. Lúa tẻ khác với lúa nếp chủ yếu ở độ trong, dẻo và độ thơm của hạt. Khi đem phân tích hiển vi thành phần hoá học của lúa tẻ và lúa nếp thì ta thấy chúng có sự khác biệt về cấu tạo tinh bột. Hạt gạo của lúa nếp chứa trên 80% tinh bột mạch nhánh mà hầu hết tinh bột mạch nhánh có cấu tạo thẳng. Bởi đó mà gạo nếp dẻo hơn, ăn ngon miệng hơn. Ngoài ra ở lúa nếp lượng lipit, protein cao hơn gạo tẻ. Hàm lượng protein của lúa tẻ chỉ vào khoảng 5-6% nhưng ở lúa nếp 8-9% trong đó có nhiều axit amin cần thiết cho cơ thể. Vì vậy giá trị dinh dưỡng của nó cũng cao hơn gạo tẻ. 2.5. Giá trị kinh tế của cây lúa Cây lúa là một trong ba cây lượng thực chủ yếu của con người (lúa mì, lúa gạo, ngô) ảnh hưởng tới đời sống ít nhất của 65% dân số thế giới [2]. Sản phẩm chính của cây lúa là gạo có giá trị dinh dưỡng cao cung cấp đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết cho con người: tinh bột (chiếm 68-70% trọng lượng khô); protein (8-9%); lipit (0.9-1.5%); xenluloza (0.18-0.5%); chất khoáng (K, Mg, Ca…0.5-1%); vitamin (B1, B2, B6, PP, A, D, E…) Gạo ngoài việc sử dụng làm nguồn lương thực chủ yếu còn được sử dụng trong các ngành công nghiệp như: sản xuất tinh bột, sản xuất rượu, bia cồn…Các sản phẩm khác của cây lúa như: tấm, cám được sử dụng làm thức ăn chăn nuôi, vỏ trấu được sử dụng làm đệm kê lót hàng, rơm rạ được sử dụng để sản xuất nấm, làm thức ăn cho gia súc, góp phần tăng thu nhập quốc dân. - 10 - Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Thanh - K32B - Sinh Gạo cũng là nguồn xuất khẩu có giá trị kinh tế lớn. Hiện nay Việt Nam là nước xuất khẩu gạo đứng thứ 2 trên thế giới (sau Thái Lan). Sản lượng lúa gạo hàng năm của Việt Nam tăng lên khoảng 1 triệu tấn, chính là thành quả thu được của nền nông nghiệp Việt Nam, trong đó khoa học chọn giống có vai trò quyết định. Theo số liệu năm 2003, Việt Nam đã xuất khẩu được 3.8 triệu tấn gạo. Năm 2005, xuất khẩu lúa gạo của Việt Nam đạt 5.2 triệu tấn thu 1.4 tỷ USD cho nền kinh tế quốc dân. Năm 2008 chính phủ Việt Nam đã nâng mục tiêu xuất khẩu gạo thêm khoảng 2% lên mức 4.6 triệu tấn (tăng 0.1 triệu tấn so với mức 4.5 triệu tấn năm 2007). Năm 2009 là “năm kỷ lục” về xuất khẩu gạo, nhưng do giá gạo biến động giảm nên giá trị vẫn thấp hơn năm trước. Lượng gạo xuất khẩu cả năm đạt 5,8 triệu tấn, kim ngạch thu về 2,6 tỷ USD, tăng 22,6% về lượng, nhưng giảm 10, 34% về giá trị. 2.6. Các phương pháp lai tạo giống 2.6.1. Tạo giống bằng phương pháp lai Lai giống là phương pháp nhằm kết hợp kiểu gen của bố mẹ. Trên cơ sở đó có thể xuất hiện những tổ hợp gen mới. Từ đó quyết định các tính trạng và đặc điểm tốt của các giống cây trồng. Đây là phương pháp cơ bản đem lại hiệu quả cao, chủ động nên được sử dụng rộng rãi để tạo ra giống mới. Có thể chia thành các kiểu lai sau: - Lai cùng loài(Lai gần): là phép lai giữa các cá thể khác nhau thuộc cùng một loài. Xu hướng hiện nay trên thế giới là tạo ra các giống lai bằng con đường lai hữu tính. [10] - Phương pháp tạo ưu thế lai + Lai khác dòng đơn: ở cây trồng, người ta tạo ra 2 dòng tự thụ phấn qua 5-7 thế hệ, sau đó cho giao phối với nhau:[11] A×B→C - 11 - Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Thanh - K32B - Sinh + Lai khác dòng kép: bình thường lai khác dòng đơn chưa đảm bảo tạo ra giống có phẩm chất cần thiết. Nói chung để tạo ra một giống lai mới, cần có nhiều dạng khởi đầu tham gia: A × B→ C C × G→ G’ D × E→ G Trong tạo giống lúa, hầu hết các nước đều sử dụng phương pháp lai phức tạp nhiều bậc. Điển hình như trong cuộc cách mạng lúa mì ở Ấn Độ người ta đã lai các giống ngoại với giống địa phương có kết hợp gây đột biến theo phương pháp lai phức tạp. Viện lúa quốc tế IRRI (tại Malina, Philippin) đã dùng phương pháp nói trên tạo ra nhiều giống lúa tốt, nhiều giống lúa được trồng ở Việt Nam (IR5, IR8…) - Lai thuận nghịch: ưu thế lai phụ thuộc vào đặc tính của tế bào chất. Vì vậy các phép lai thuận nghịch cho ra kết quả ưu thế lai có khác nhau. Người ta phải cải tiến thành cả lai thuận và lai nghịch giữa các dòng tự thụ phấn để thăm dò, tìm ra tổ hợp lai có giá trị kinh tế nhất. - Lai khác thứ tạo giống cây trồng mới + Lai khác thứ (khác giống) là phương pháp cho lai giữa hai hay nhiều thứ có nguồn gen khác nhau để tạo ra giống mới, thông thường đều có biểu hiện ưu thế lai. + Các giống lúa điển hình đã được tạo ra ở viện quốc tế IRRI nói chung là theo phương pháp lai khác thứ, nhiều giống trong số này đã được phổ biến ở Việt Nam như IR5; là giống lúa lai giữa một giống lúa Inđônêxia với một giống lúa Malaixia; IR8 là giống lúa lai giữa một thể đột biến lúa tự nhiên phát hiện ở Đài Loan với một giống lúa Inđônêxia. - Lai khác loài (Lai xa): là hình thức lai giữa các dạng bố, mẹ thuộc hai loài khác nhau hoặc thuộc các chi, các họ khác nhau nhằm tạo ra các biến dị - 12 - Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Thanh - K32B - Sinh tổ hợp mới có giá trị. Tuy nhiên phương pháp này thường gặp một số khó khăn nhất định cho nên ít được sử dụng phương pháp này. 2.6.2. Tạo giống bằng phương pháp đột biến - Gây đột biến bằng các tác nhân vật lí: Tác nhân vật lí phổ biến hiện nay là các loại tia phóng xạ, tia tử ngoại, sốc nhiệt để gây nên các đột biến gen, đột biến nhiễm sắc thể tạo nguồn nguyên liệu cho tạo giống cây trồng. + Sử dụng các loại tia phóng xạ lên vật chất sống là bước đầu tiên của các quá trình lý hóa, quá trình này xảy ra trong một thời gian cho đến khi có sự cấu tạo lại phân tử, làm thay đổi các quá trình sinh hóa và cuối cùng là gây nên đột biến gen hay sự gãy đoạn NST. Ngoài ra, trong các công trình nghiên cứu người ta còn dùng tia tử ngoại. Tia tử ngoại có thể dùng để chiếu vào mọi loại tế bào để gây đột biến. Tuy nhiên, tùy thuộc vào tính bền vững của vật chất di truyền của mỗi giống mà sử dụng công suất, liều lượng phóng xạ khác nhau.[6] - Gây đột biến bằng các tác nhân hóa học Sự tác động của các tác nhân gây đột biến hóa học rất khác nhau. Chúng có khả năng không những tác động trực tiếp mà còn có khả năng tác động gián tiếp đến vật chất di truyền. Người ta đã có những tài liệu chứng tỏ trong cơ thể có các yếu tố kháng đột biến ngăn cản, chống lại hiệu quả gây đột biến của nhiều chất. Những kháng chất tự nhiên ấy là men catalaza làm ngừng tác động gây đột biến của peroxit hydro một cách tức thời. [6] VD: Sử dụng các tác nhân hóa học: 5-BU, EMS, consixin…các hóa chất siêu đột biến (NMU, NEU, EI…) tác động vào AND, NST khi chúng đang chuẩn bị nhân đôi sẽ tạo nên đột biến gen, đột biến nhiễm sắc thể. Thường tạo nên nhiều đột biến phải tác động vào thời kì phân bào mạnh nhất, vào hạt nảy mầm, giai đoạn hợp tử, giai đoạn tiền phôi… - 13 - Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Thanh - K32B - Sinh + Từ năm 1963, người ta đã biết sản xuất và sử dụng các tác nhân hóa học như dầu hạt cải, phenol, etylenninin… Tóm lại phương pháp đột biến là phương pháp sử dụng các tác nhân hóa học (Acrindin, HNO2…) hoặc các tác nhân phóng xạ (hạt, điện tử, không gây ion hóa tia tử ngoại, gây ion hóa) để gây đột biến tạo ra những giống cây trồng khác nhau. - Kĩ thuật di truyền là kĩ thuật thao tác trên vật liệu di truyền dựa vào những hiểu biết về cấu trúc hóa học của axit nucleic và di truyền vi sinh. Phương pháp phổ biến hiện nay là kĩ thuật cấy gen. Đó là phương pháp chuyển một đoạn AND từ tế bào cho sang tế bào nhận bằng cách dùng plasmid làm thể truyền. 2.7. Xu hướng chọn giống lúa ngày nay Dựa trên sự phân tích các quan sát và số liệu thực nghiệm, các nhà chọn giống đã đưa ra các tiêu chuẩn cần đạt của một giống lúa tốt hiện nay. Theo tiêu chuẩn đánh giá IRRI thì các tiêu chuẩn đó là: - Lá cây tương đối ngắn, hẹp, dày, góc lá nhỏ, màu lục đậm. Chín sớm, không có phản ứng với chu kì quang để có thể gieo cấy ở các vụ khác nhau trong năm. - Thân ngắn, cứng cây, cổ bông ngắn, to, ít bị đổ. Khả năng kháng sâu bệnh cao. Chịu phân, chống chịu các điều kiện khắc nghiệt của các vùng miền như hạn, ngập úng, chua phèn. - Năng suất cao, chất lượng tốt, tỉ lệ gạo cao. Gạo dễ chế biến, dễ ăn. Theo Ofrema 1969, nhiệm vụ cơ bản của chọn giống là tạo ra những giống lúa có năng suất cao, thấp cây chống đổ, chịu phân, chín sớm, có phản ứng chu tính với quang chu kì để trồng được nhiều vụ trong năm, hạt có phẩm chất tốt. - 14 -