Tài liệu Khảo sát đặc điểm nông sinh học và giá trị chọn giống của 9 dòng lúa đột biến từ giống lúa ht1 ở thế hệ thứ 7

Khóa luận tốt nghiệp Trần Thị Thu Hương K32C-Sinh Lời cảm ơn Bằng tất cả sự kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn: GVC.TS.Đào Xuân Tân – Giám đốc Trung tâm Hỗ trợ NCKH & CGCN Trường Đại học Sư phạm Hà Nội II, đã trực tiếp hướng dẫn và định hướng cho tôi trong suốt quá trình làm khóa luận. Cảm ơn các thầy cô, các cán bộ phòng thí nghiệm khoa Sinh-KTNN, các thầy cô trong tổ bộ môn Di Truyền và các anh chị, bạn bè đã ủng hộ, động viên và tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành khóa luận. Hà Nội, tháng 05 năm 2010 Người thực hiện Trần Thị Thu Hương Khóa luận tốt nghiệp Trần Thị Thu Hương K32C-Sinh Lời cam đoan Kết quả nghiên cứu trong khóa luận này với đề tài “Khảo sát đặc điểm nông sinh học và giá trị chọn giống của 9 dòng lúa đột biến từ giống lúa HT1 ở thế hệ thứ 7” là của riêng tôi và không trùng với kết quả nghiên cứu của bất kỳ tác giả nào khác. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về kết quả của đề tài trước Hội đồng bảo vệ. Hà Nội, tháng 05 năm 2010 Sinh viên Trần Thị Thu Hương Khóa luận tốt nghiệp Trần Thị Thu Hương K32C-Sinh DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT  Danh mục các chữ viết tắt: + IRRI: Viện nghiên cứu lúa Quốc tế + FAO: Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc + IAEA: Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế + MASIPAG: Hiệp hội Nông dân – Nhà Khoa học về Phát triển + P1000: Khối lượng 1000 hạt + TGST: Thời gian sinh trưởng + NSLT: Năng suất lý thuyết + KNĐN: Khả năng đẻ nhánh + D: Chiều dài hạt gạo + R: Chiều rộng hạt gạo + ĐB: Đột biến + Nxb: Nhà xuất bản + ANLT: An ninh lương thực + KHCN: Khoa học công nghệ + NCKH & CGCN: Nghiên cứu khoa học và chuyển giao công nghệ Khóa luận tốt nghiệp Trần Thị Thu Hương K32C-Sinh DANH MỤC BẢNG BIỂU Biểu đồ: Trang Biểu đồ 3.1. Chiều cao cây…………………………………………...22 Biểu đồ 3.2. Chiều dài bông …………………………………………23 Biểu đồ 3.3. Chiều dài lá đòng……………………………………….24 Biểu đồ 3.4. Chiều rộng lá đòng……………………………………..26 Biểu đồ 3.5. Thời gian sinh trưởng…………………………………..31 Biểu đồ 3.6. Số bông/khóm…………………………………………..33 Biểu đồ 3.7. Số nhánh/khóm…………………………………………34 Biểu đồ 3.8. Số hạt/bông……………………………………………..36 Biểu đồ 3.9. Số hạt chắc/bông………………………………….…….37 Biểu đồ 3.10. Tỉ lệ hạt chắc/bông……………………………………38 Biểu đồ 3.11. P1000 hạt (g)……………………………………………40 Biểu đồ 3.12. Năng suất lý thuyết (tấn/ha)….………………………..41 Biểu đồ 3.13. Chiều dài hạt gạo xay…………………………………43 Biểu đồ 3.14. Chiều rộng hạt gạo xay………………………………..44 Biểu đồ 3.15. Hàm lượng protein của hạt gạo…………………….….46 Biểu đồ 3.16. Hàm lượng amylose của hạt gạo……………………....47 Biểuđồ 3.17. Tỉ lệ gạo lật………………………………………….....48 Khóa luận tốt nghiệp Trần Thị Thu Hương K32C-Sinh Bảng: Trang Bảng 1.1. Diễn biến tình hình sản xuất lúa trên thế giới 1995-2003….…11 Bảng 1.2. Diễn biến tình hình sản xuất lúa ở Việt Nam 2000-2008……..12 Bảng 2.1. Thang xác định đặc tính nông sinh học của lúa theo tiêu chuẩn IRRI………………………………………………………....17 Bảng 3.1. Chiều cao cây, chiều dài bông………………………….……..22 Bảng 3.2. Chiều rộng lá dài lá đòng và chiều đòng…….………………...25 Bảng 3.3. Độ cứng cây, độ thoát cổ bông và độ tàn lá……..…………….28 Bảng 3.4 Râu đầu hạt, màu râu, màu vỏ trấu, độ phủ lông vỏ trấu……....29 Bảng 3.5. Thời gian sinh trưởng……………………………..………….. 30 Bảng 3.6. Số bông trên khóm, số nhánh trên khóm……..………………..32 Bảng 3.7 Số hạt trên bông, số hạt chắc trên bông, tỉ lệ phần trăm hạt chắc…………………………………………………………35 Bảng 3.8. P1000 hạt và NSLT (tấn/ha)………………………………..……40 Bảng 3.9. Chiều dài hạt gạo, chiều rộng hạt gạo và hình dạng hạt gạo (D/R)…………………………………………………....42 Bảng 3.10. Hàm lượng protein, hàm lượng amylose trong hạt gạo, tỉ lệ gạo lật………………………………………………………45 Khóa luận tốt nghiệp Trần Thị Thu Hương K32C-Sinh MỤC LỤC Lời cảm ơn Lời cam đoan Danh mục các bảng Danh mục các biểu đồ Mục lục Trang MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài……………………………………………………1 2. Mục đích nghiên cứu………………………………………………..2 3. Nội dung nghiên cứu………………………………………………..2 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài…………………………...2 4.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài………………………………………..2 4.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài………………………………………..2 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Nguồn gốc cây lúa trồng……………………………………………3 1.2. Phân loại cây lúa……………………………………………………3 1.3. Vai trò cây lúa………………………………………………………4 1.4. Đặc điểm di truyền một số tính trạng nông học……………………5 1.5. Đặc điểm một số tính trạng hình thái của cây lúa………………….7 1.6. Đặc điểm di truyền tính trạng về chất lượng hạt gạo……………….8 1.7. Tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới và Việt Nam…………….10 1.8. Nghiên cứu ứng dụng đột biến trong tạo giống lúa……………….12 Khóa luận tốt nghiệp Trần Thị Thu Hương K32C-Sinh CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng nghiên cứu……………………………………………..15 2.2. Phương pháp nghiên cứu…………………………………………..15 2.3. Phạm vi nghiên cứu………………………………………………..20 2.4. Địa điểm và thời gian nghiên cứu…………………………………20 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1. Đặc điểm nông sinh học của các dòng đột biến……………………21 3.2. Các yếu tố cấu thành năng suất…………………………………….31 3.3. Đặc điểm chất lượng hạt gạo……………………………………….42 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1. Kết luận…………………………………………………………….49 4.2. Kiến nghị……………………………………………………….......50 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………..51 PHỤ LỤC……………………………………………………………….52 Khóa luận tốt nghiệp Trần Thị Thu Hương K32C-Sinh MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Cây lúa (Oryza sativa L.) là cây lương thực lâu đời nhất, có vai trò đặc biệt quan trọng đối với con người. Là một trong 3 loại cây lương thực chủ yếu của thế giới (tổng sản lượng đứng thứ 3 sau lúa mỳ và ngô, diện tích gieo trồng thứ 2 sau lúa mỳ. Lúa gạo là nguồn lương thực quan trọng của khoảng 2/3 dân số thế giới (65% theo FAO). Ở Việt Nam, 80% dân số hoạt động trong lĩnh vực nông nghiệp và cây lúa đã trở thành cây lương thực chủ lực của ngành trồng trọt. Là một nước nhiều năm triền miên thiếu lương thực vươn lên vị trí thứ 2 về xuất khẩu gạo (chỉ sau Thái Lan) từ năm 1989 và vị trí đó luôn được giữ vững cho đến nay. Lúa gạo là nguồn thu nhập lớn đóng góp quan trọng vào tổng thu nhập quốc dân: 2001-2007 xuất khẩu 4.2 triệu tấn/năm (tương đương với 1.1 tỉ USD/năm), đến năm 2009 xuất khẩu 6 triệu tấn/năm (tương đương với 2.5 tỉ USD/năm). Trong nhiều năm qua, sản lượng lúa gạo trên thế giới tăng nhưng không tăng nhanh bằng mức tăng dân số hiện nay (trung bình tăng 1 tỉ người trên 14 năm) [10]; trong khi diện tích trồng trọt ngày càng giảm (ước tính giảm 1.5 tỉ ha vào năm 2050) do đất nông nghiệp được chuyển mục đích khác (đất công nghiệp, dịch vụ…). Theo FAO, tổng sản lượng lương thực đã tăng từ 200 triệu tấn (1960) lên 460 triệu tấn (1987), 560 triệu tấn (1997), 661.841 triệu tấn (2008), 678 triệu tấn (2009) và mục tiêu phải đạt được tới 760 triệu tấn (2020) mới có thể đáp ứng được mức gia tăng dân số hiện nay và đảm bảo ANLT- một trong những vấn đề cấp thiết hàng đầu của toàn xã hội. 1 Khóa luận tốt nghiệp Trần Thị Thu Hương K32C-Sinh Ở Việt Nam, ứng dụng gây đột biến trong chọn tạo giống lúa đã tạo nhiều giống lúa năng suất và sản lượng cao, phẩm chất tốt. Tuy nhiên khả năng cạnh tranh còn kém, năng suất một số giống không ổn định, dễ mắc sâu bệnh. Nhận thức được tầm quan trọng của cây lúa và cùng mục đích phục vụ cho chương trình chọn tạo giống lúa mới đáp ứng nhu cầu về lương thực, góp phần đảm bảo vấn đề ANLT quốc gia, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: ”Khảo sát đặc điểm nông sinh học và giá trị chọn giống của 9 dòng đột biến từ giống lúa HT1 ở thế hệ thứ 7”. 2. Mục đích nghiên cứu Đánh giá và xác định độ ổn định ở thế hệ thứ 7 của các dòng đột biến: C10, C8/3C, HT3/3, TQ2, TQ7, TQA, TQ2B, TQ14, T10. Tuyển chọn một số dòng ưu tú có tiềm năng về năng suất, chất lượng… làm cơ sở cho việc tạo dòng thuần và tạo giống mới. 3. Nội dung nghiên cứu Khảo sát các đặc điểm nông sinh học của các dòng đột biến thu được về một số chỉ tiêu như: chiều cao cây, chiều dài bông, TGST, các yếu tố cấu thành năng suất… 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. 4.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài Tìm hiểu đặc điểm nông sinh học và giá trị chọn giống của 9 dòng đột biến từ giống lúa HT1. 4.2 . Ý nghĩa thực tiễn Góp phần vào việc tạo dòng thuần cho công tác chọn tạo giống mới có năng suất cao, phẩm chất tốt, thời gian sinh trưởng ngắn… bổ sung vào bộ giống lúa ở các vùng lúa hàng hóa. 2 Khóa luận tốt nghiệp Trần Thị Thu Hương K32C-Sinh CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Nguồn gốc cây lúa trồng Theo Nguyễn Văn Hoan, 1995 [6]: Cây lúa trồng (Oryza sativa L.) là loài thân thảo sống hàng năm thời gian sinh trưởng của các giống lúa dài ngắn khác nhau và trong khoảng 60–250 ngày. Về nguồn gốc cây lúa có nhiều giả thuyết, nhưng một cách tổng thể 4 giả thuyết được đề cập nhiều nhất là: + Nguồn gốc Trung Quốc + Nguồn gốc Ấn Độ + Nguồn gốc Đông Nam Á + Nguồn gốc đa trung tâm Đỗ Hữu Ất, 1997 [2]: Đến nay đã có sự thống nhất nguồn gốc cây lúa từ Đông Nam Á. Theo phương diện thực vật học, lúa trồng bắt nguồn từ lúa dại Oryza fatma hình thành qua một quá trình chọn lọc nhân tạo lâu dài. Loài Oryza fatma thường phân bố ở Ấn Độ, Campuchia, Nam Việt Nam, vùng Đông Nam Trung Quốc, Thái Lan và Myanma. Lúa trồng thuộc chi Oryza gồm 22 loài với 22 hoặc 48 NST, trong đó chỉ có 2 loài lúa trồng là Oryza sativa hiện chiếm ưu thế trong sản xuất và Oryza glaberrima chỉ được trồng với diện tích nhỏ ở Tây Phi [6]. 1.2. Phân loại cây lúa Việc phân loại cây lúa có nhiều quan điểm khác nhau: * Theo phân loại học thực vật, cây lúa trồng Oryza sativa L. có vị trí phân loại như sau: Giới (Regrum): Plantae – Thực vật 3 Khóa luận tốt nghiệp Trần Thị Thu Hương K32C-Sinh Ngành (Divisio): Angisermac – Thực vật có hạt Lớp (Clasic): Monocotyledunes – Lớp Một lá mầm Bộ (Ordo): Poales (Graminales) – Hòa thảo Họ (Familia): Poaceae – Hòa thảo Họ phụ (Pryzoideae) – Hòa thảo ưa nước Chi (Grenus): Oryza – Lúa Loài (Species): Oryza sativa - Lúa trồng Việc phân loại lúa trồng Oryza sativa có quan điểm khác nhau: + Theo Goutehi (1934 -1943), lúa có các loài phụ sau: Loài phụ Ấn Độ (Subsp. Indica) Loài phụ Nhật Bản (Subsp. Japonica kato) Loài phụ Java (Subsp. Javanica) + Kato (1931), phân loại cây lúa thành 2 loài phụ sau: Loài phụ Ấn Độ (O. Subsp. Indica kato) Loài phụ Nhật Bản (O. Subsp. Japonica kato) * Theo cấu tạo tinh bột, người ta phân loại lúa thành lúa nếp (Glutinosa) và lúa tẻ (Utilissma). * Theo mùa vụ trong năm và TGST, Oryza sativa gồm lúa chiêm và lúa mùa. 1.3. Gía trị kinh tế của cây lúa Lúa là một trong ba loại cây lương thực chủ yếu của thế giới có vai trò quan trọng đối với con người. Những năm qua, nhờ ứng dụng KHCN trên cây lúa, Việt Nam đã tạo nhiều giống lúa năng suất cao, phẩm chất tốt, sản lượng không chỉ đảm bảo ANLT quốc gia mà còn luôn giữ vị trí thứ 2 trên thế giới về xuất khẩu 4 Khóa luận tốt nghiệp Trần Thị Thu Hương K32C-Sinh gạo, đóng góp lớn vào tổng thu nhập quốc dân. Năm 2008, xuất khẩu 4,7 triệu tấn đóng góp 2,9 tỉ USD vào GDP; năm 2009 là 6 triệu tấn mang lại 2,6 tỉ USD. Ngoài sản phẩm chính từ cây lúa là gạo thì cây lúa còn cho nhiều sản phẩm phụ khác nhau, có giá trị kinh tế to lớn trong chăn nuôi, công nghiệp, y tế… như: - Tấm: sản xuất tinh bột, rượu cồn, vốtca, phân mịn và thuốc chữa bệnh. - Cám: dùng để sản xuất thức ăn cho gia súc, trong công nghệ dược dùng để sản xuất vitamin B1 chữa bệnh tê phù. Dầu cám có chất lượng cao để chữa bệnh, chế tạo sơn cao cấp, làm mỹ phẩm, chế xà phòng... - Trấu: sản xuất nấm men làm thức ăn cho gia súc, sản xuất vật liệu đóng lót hàng, dùng độn chuồng làm phân bón có SiO2 cao, ở nông thôn còn sử dụng làm chất đốt. - Rơm rạ: Với thành phần chủ yếu là xenlulose có thể sản xuất thành giấy; đồ gia dụng như dây thừng chão, mũ, giầy dép; làm thức ăn cho gia súc; trộn với cây họ đậu làm thức ăn ủ chua… 1.4. Đặc điểm di truyền một số tính trạng nông sinh học 1.4.1. Đặc điểm di truyền tính trạng chiều cao cây Chiều cao cây là một tính trạng nông học quan trọng liên quan đến tính chống đổ và ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất. Theo “Hệ thống tiêu chuẩn đánh giá nguồn gen lúa” (Inger, 1996) [3], chiều cao cây lúa được chia thành 3 nhóm chính: + Nửa lùn (vùng thấp < 200 cm; vùng cao: 90-120 cm) + Trung gian (vùng thấp: 110-130 cm; vùng cao: 90-120 cm) + Cao (vùng thấp > 130 cm; vùng cao > 125 cm) 5 Khóa luận tốt nghiệp Trần Thị Thu Hương K32C-Sinh Theo Jenning (1968), Swamirao, Could (1969): tính trạng chiều cao cây bình thường là trội so với tính trạng lùn cây, tính trạng lùn cây do một gen lặn điều khiển. Nhiều nhà khoa học: Chang (1964), Hee –Joong –koh và cộng sự năm (1993), Kuo-Hai và Tsai (1998) cho rằng: Tính trạng lùn do một gen điều khiển, song sự biểu hiện của nó tùy thuộc vào sự tác động qua lại với một hệ gen gây đột biến mạnh, yếu khác nhau. Theo nghiên cứu của Đào Xuân Tân, 1994 [1] và Đỗ Hữu Ất, 1997 [2] trên một số giống lúa nếp và lúa tẻ đặc sản (loại hình Indica cây cao) kết luận: đột biến lặn về chiều cao cây có thể xuất hiện theo 2 hướng là dạng thấp hơn dạng gốc (lùn và nửa lùn) và dạng cao hơn dạng gốc (tuỳ thuộc vào đặc điểm của giống và liều lượng phóng xạ). Theo 2 tác giả, tương tác cân bằng giữa 2 locut I và T vốn có ở các giống lúa cổ truyền tạo nên sự ổn định của tính trạng này. Đột biến đã phá vỡ sự cân bằng giữa các locus I và T hoặc một trong các locus D sẽ tạo ra các dòng đột biến có chiều cao cây khác nhau và khác với giống gốc. 1.4.2. Đặc điểm di truyền khả năng đẻ nhánh (KNĐN) Sự tăng KNĐN tạo điều kiện tăng số bông hữu hiệu trên khóm. Theo Jones ,1963 [3], Khush và cộng sự ,1991 cho biết: KNĐN liên quan trực tiếp đến sự tổ hợp về các alen trội của các locus “Ti-1”, “Ti-2”, ”Ti-3” đẻ nhánh rất yếu hoặc không đẻ nhánh. Tuỳ theo số cặp alen lặn có trong kiểu gen nhiều hay ít mà KNĐN mạnh hay yếu, bằng phương pháp chiếu xạ hạt giống, các tác giả trên đã thu được các đột biến làm tăng KNĐN ở các mức độ khác nhau: Đẻ nhánh khoẻ hoặc rất khoẻ từ các giống lúa đẻ trung bình. Các đột biến này di truyền sang M2 theo tỉ lệ phân li của các phép lai đơn. 6 Khóa luận tốt nghiệp Trần Thị Thu Hương K32C-Sinh 1.5. Đặc điểm một số tính trạng hình thái lá lúa 1.5.1. Đặc điểm di truyền tính trạng chiều dài, chiều rộng lá đòng Trong đời sống của cây lúa, lá đòng là lá được hình thành cuối cùng và trên một nhánh lúa thì nó là lá trên cùng, có vai trò lớn nhất nuôi dưỡng bông lúa đặc biệt từ giai đoạn lúa trỗ. Mitra ,1962 [3]: Chiều dài và chiều rộng lá được kiểm soát bởi hệ thống di truyền khác nhau, mỗi tính trạng được kiểm soát bởi nhiều gen. Kikuchi và cộng sự, 1978 [3]: Tính trạng chiều rộng lá đòng được kiểm soát bởi nhiều gen, phiến lá rộng lá trội không hoàn toàn. Murai và cộng sự năm, 1987 [3]: sử dụng phương pháp phân tích diallen (không thuận nghịch) về các tính trạng này của cây F1 tạo ra từ phép lai diallen giữa 5 giống lúa ở Hokaido. Kết quả cho thấy, tính trạng chiều dài lá đòng thì phiến lá dài là trội; tính trạng chiều rộng lá đòng thì phiến lá hẹp là trội (ngược lại với kết quả của Kramer, 1974). 1.5.2. Đặc điểm di truyền tính trạng chiều dài bông Tuỳ từng giống mà bông lúa có chiều dài bông khác nhau. Chiều dài bông lúa liên quan đến sức chứa hạt của bông, là yếu tố cấu thành năng suất. Theo Vandertok J. E, 1910; Jones,1982 và Ramiash, 1930 [3]: khi lai giữa giống lúa bông dài và bông ngắn cho thấy: Kiểu hình bông dài là trội so với kiểu hình bông ngắn và phân ly theo kiểu gen đa phân. Điều đó chứng tỏ có nhiều gen chi phối tính trạng chiều dài bông. Syakudo (1958) cho biết, tính trạng chiều dài bông do 6 gen đa phân chi phối nhưng chưa rõ các gen cụ thể, tính trạng này phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện môi trường. 7 Khóa luận tốt nghiệp Trần Thị Thu Hương K32C-Sinh Theo Đào Xuân Tân, 1994 [1], đột biến lặn đã xuất hiện ở locus Lp (hay Sp) đã tạo ra alen lp (hay sp), ở M2 có dạng bông dài lplp (hay spsp). Tùy theo sự có mặt của 1 trong hai cặp gen trên hoặc cả hai cặp mà ở M2 xuất hiện các thể đột biến có dạng bông ngắn khác nhau. 1.6. Đặc điểm di truyền tình trạng về phẩm chất hạt 1.6.1. Đặc điểm di truyền kích thước và hình dạng hạt gạo xay. Theo IRRI, 1996 [3]: + Chiều dài hạt gạo (D) chia thành các loại: Rất dài: > 7.5 mm Dài: 7.5 mm ≥ D > 6.6 mm Trung bình: 6.6 mm ≥ D > 5.5 mm Ngắn: D < 5.5 mm + Hình dạng hạt gạo (d): d= D/R Thon: d > 3 Trung bình: 3.0 ≥ d > 2.0 Bầu: 2.0 ≥ d > 1.1 Ngắn: d < 1.1 Chang, 1964-1974 [3] cho rằng, chiều dài hạt do 2 hoặc nhiều gen xác định; còn chiều rộng do 3 đến 5 gen kiểm soát. Theo Trần Duy Quý, 1986 [8]: hình dạng ngắn tròn là các đột biến trội, phân li theo quy luật Menden trong phép lai đơn. Đột biến này được kiểm soát bởi gen trội Kr thuộc NST số 8. Như vậy, sự tổ hợp những cách thức khác nhau của gen thuộc các locus khác nhau biểu hiện tác động cộng hoặc bù trừ làm cho độ dài hạt gạo ở các giống lúa không giống nhau. 8 Khóa luận tốt nghiệp Trần Thị Thu Hương K32C-Sinh + Trong 10 locus kiểm soát kích thước và hình dạng hạt gạo có 5 locus chính, thường gặp ở các giống lúa trồng hiện nay thuộc hai loài phụ Indica và Japonica. Trong đó, locus Lk-f được nghiên cứu nhiều nhất, đây là locus rất dễ bị đột biến và có tác động đa hiệu. + Các alen đột biến làm thay đổi chiều dài hoặc hình dạng hạt gạo phát sinh ở một số giống lúa, di truyền theo quy luật Menden trong phép lai đơn, có quan hệ trội lặn hoàn toàn hoặc không hoàn toàn so với alen kiểu dại. 1.6.2. Đặc điểm tính trạng hàm lượng protein của hạt gạo Protein dự trữ ở hạt chủ yếu được tích luỹ trong nội nhũ tinh bột dưới dạng protein khối gồm 2 dạng PB-I và PB-II và được chia thành 4 nhóm là albumin, globumin, prolamin, glutein. Thành phần các axitamin ở mỗi nhóm protein do yếu tố di truyền quy định, không phụ thuộc vào điều kiện ngoại cảnh. Trần Duy Quý, 1994 [8]: Protein ở lúa gạo Việt Nam có thành phần các nhóm như sau: albumin 4%-10%, globumin 6%-12%, prolamin 5%9%, glutein 70.5%- 80%. Hàm lượng glutein cao chứng tỏ phẩm chất và giá trị dinh dưỡng của lúa gạo Việt Nam. Các nhà khoa học đã xác định hàm lượng protein thấp là tính trạng trội không hoàn toàn so với tính trạng protein cao. 1.6.3. Đặc điểm tính trạng hàm lượng amylose của hạt gạo Amylose thuộc thành phần của tinh bột. Hàm lượng tinh bột trong lúa gạo dao động 50%-70%. Theo IRRI, 1996 [3]: Hàm lượng amylose được xem là tính trạng quan trọng nhất quyết định cho cơm dẻo hay cứng. 9 Khóa luận tốt nghiệp Trần Thị Thu Hương K32C-Sinh Hàm lượng amylose do nhiều gen quy định và có thể bị biến đổi theo điều kiện môi trường, nhất là sự thay đổi của nhiệt độ trong thời kỳ lúa vào chắc. Tuy nhiên, sự dao động này không quá 6%; hàm lượng amylose chịu ảnh hưởng của cây mẹ rất rõ do phôi nhũ của hạt chứa 3n trong đó có 2n từ mẹ. 1.6.4. Đặc điểm tỉ lệ gạo lật Gạo lật là phần còn lại của thóc sau khi đã tách bóc hết vỏ trấu. Tỉ lệ gạo lật là một chỉ tiêu chất lượng hạt gạo, tỉ lệ này càng cao thì chất lượng gạo tốt (chất lượng gạo tốt tỉ lệ này trên 80%). 1.7. Tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới và Việt Nam. 1.7.1. Tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới. Hiện nay trên thế giới cây lúa được phân bố ở trên 100 quốc gia (114 quốc gia năm 2008) và tập trung chủ yếu ở châu Á (90%). Quốc gia dẫn đầu về diện tích trồng lúa là Trung Quốc và Ấn Độ. Những năm 70 diện tích trồng lúa trên thế giới là 134,39 triệu ha, sản lượng đạt 308,767 triệu tấn. Năm 1992, diện tích trồng lúa trên 148 triệu ha chiếm hơn 10% diện tích canh tác trên toàn thế giới, sản lượng 520 triệu tấn. Tuy sản lượng lúa tăng 70% trong vòng 32 năm nhưng do sự bùng nổ dân số nhất là các nước đang phát triển như ở châu Á, châu Phi và Mỹ La tinh nên vấn đề ANLT vẫn là vấn đề cấp bách cần quan tâm. Trong những năm sau đó (1995-2003), năng suất và sản lượng của cây lúa không ngừng cải thiện theo thời gian trong khi diện tích trồng lúa ngày càng giảm (từ giai đoạn 2001-2003). 10 Khóa luận tốt nghiệp Trần Thị Thu Hương K32C-Sinh Bảng 1.1. Diễn biến tình hình sản xuất lúa trên thế giới 1995-2003 Năm Diện tích (ha) 1995 Năng suất (tạ/ha) Sản lượng(tấn) 149.446.707 36,608 547.101.106 1996 150.262.627 37,829 568.425.714 1997 151.408.479 38,242 579.017.121 1998 152.001.570 38,078 578.785.495 1999 156.462.321 38,845 670.779.929 2000 153.765.832 38,946 598.851.733 2001 155.000.000 37,858 586.800.000 2003 150.938.100 38,756 584.975.923 Năm 2008, sản lượng lúa đạt kỷ lục 661,841 triệu tấn, tăng khoảng 2,6 triệu tấn so với năm 2007; năm 2009 là 678 triệu tấn. Về năng suất bình quân trên thế giới tăng từ 1,04 tấn/ha (1960) lên 4,25 tấn (2008). Năm 2008, nước có năng suất lúa cao nhất là Urugoay (8,01 tấn/ha). Nước có sản lượng lúa cao nhất là Trung Quốc nhưng năng suất chỉ đạt 6,61 tấn/ha. Việt Nam sản lượng đứng thứ 5 và năng suất đạt 4,48 tấn/ha. 1.7.2. Tình hình sản xuất lúa gạo ở Việt Nam Từ năm 1989, Việt Nam trở thành một nước cung cấp lúa gạo quan trọng trên thị trường thế giới. Giai đoạn 1989-2000, xuất khẩu bình quân hàng năm trên 3 triệu tấn sang 128 quốc gia. Giai đoạn từ 2001-2007 là 4,2 triệu tấn. Năm 2008 là 4,7 triệu tấn; năm 2009 đạt kỷ lục mới trên 6 triệu tấn và ước tính năm 2010 là 6,9 triệu tấn gạo xuất khẩu. 11 Khóa luận tốt nghiệp Trần Thị Thu Hương K32C-Sinh Theo Tổng Cục Thống Kê – 2009 [10]: Bảng 1.2. Diễn biến tình hình sản xuất lúa ở Việt Nam 2000-2008 Năm Diện tích (ha) Năng suất lúa (tấn/ha) Sản lượng thóc (tấn) 2000 7.666.300 4,24 65.059.000 2001 7.492.700 4,29 64.216.800 2002 7.504.300 4,59 68.894.400 2003 7.452.200 4,64 69.137.600 2004 7.445.300 4,86 72.297.800 2005 7.329.200 4,89 71.665.800 2006 7.324.800 4,89 71.699.000 2007 7.207.400 4,99 71.885.400 2008 7.414.300 5,22 77.450.200 Đạt được những thành tựu đó là nhờ sự đóng góp quan trọng của các nhà chọn tạo giống đã tạo ra nhiều giống lúa năng suất cao, phẩm chất tốt. Tuy nhiên, trở ngại lớn của nghề trồng lúa Việt Nam là chất lượng gạo còn chưa cao, khả năng cạnh tranh còn kém. Vì vậy, cần tập trung đầu tư nghiên cứu phát triển nghề trồng lúa theo hướng chọn tạo giống là có tính quyết định. 1.8. Nghiên cứu ứng dụng của đột biến trong chọn tạo giống lúa. 1.8.1. Lược sử nghiên cứu ứng đột biến thực nghiệm. Từ lâu gây đột biến thực nghiệm đã được ứng dụng trong công tác chọn giống cây trồng trên thế giới. Phương pháp này được biết đến vào năm 1925 khi Natxon và Philippon phát hiện tia Rơnghen có khả năng gây 12 Khóa luận tốt nghiệp Trần Thị Thu Hương K32C-Sinh biến dị di truyền ở nấm Hạ đẳng. Từ năm 1926-1927, Di truyền học phóng xạ trở thành nền tảng cho sự ra đời ngành chọn giống cây trồng đột biến, trong đó tác nhân vật lý được sử dụng rộng rãi nhất: tia tử ngoại, tia Rơnghen (X), tia ‫ﻻ‬, tia β, tia α... Theo FAO, 2003 chiếu xạ chiếm 88,8%, hóa học chiếm 9,5% và tác nhân khác chiếm 1,7% tổng số các giống đột biến được tạo ra. Đến nay, các công trình nghiên cứu về ứng dụng gây đột biến trong chọn giống đã khẳng định vai trò quan trọng của đột biến chọn tạo giống mới: nghiên cứu tác dụng của tia Rơnghen trên ruồi giấm và ngô (Muller, 1927 và Stadler, 1928); công trình nghiên cứu đầu tiên sử dụng tác nhân vật lý trên cây lúa là của các nhà khoa học Nhật Bản Yamaha, Nakamuza, Saiki (1917-1918). Tác dụng gây đột biến của các hóa chất được phát hiện do nhà hóa học Stubbe (1930) và Xakharov (1932), được nghiên cứu mạnh mẽ vào thập kỷ 60 của thế kỷ XX – kỷ nguyên của chọn giống đột biến bằng phóng xạ và hóa chất đã khẳng định hiệu quả của đột biến trong chọn tạo giống mới. 1.8.2. Thành tựu Theo FAO/IAEA: Năm 1960, mới có 7 giống cây trồng được tạo ra bằng đột biến thực nghiệm; đến năm 1965 có 30 giống, năm 1970 có 80 giống; năm 1975 có 145 giống; năm 1980 có 500 giống; năm 1988 có 1200; năm 1992 có 1530 giống; năm 1997 có 1870 giống mới và cho đến năm 2003 có 2717 giống mới được tạo ra trên phạm vi 60 nước, trong đó có 1585 giống cây trồng được trực tiếp sử dụng gây đột biến và 667 giống được sử dụng gián tiếp như vật liệu trong các phép lai. Năm 2009, thế giới đã có 3100 giống cây trồng được tạo ra bằng đột biến. 13