Tài liệu Lai chọn giống lúa cứng cây chịu mặn, phẩm chất tốt từ tổ hợp lai lúa sỏi x lúa nhật

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG NGUYỄN VĂN THIỆN LAI CHỌN GIỐNG LÚA CỨNG CÂY CHỊU MẶN, PHẨM CHẤT TỐT TỪ TỔ HỢP LAI LÚA SỎI x LÚA NHẬT Luận văn tốt nghiệp Ngành: CÔNG NGHỆ GIỐNG CÂY TRỒNG Cần Thơ, tháng 12 năm 2012 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG LAI CHỌN GIỐNG LÚA CỨNG CÂY CHỊU MẶN, PHẨM CHẤT TỐT TỪ TỔ HỢP LAI LÚA SỎI x LÚA NHẬT Luận văn tốt nghiệp Ngành: CÔNG NGHỆ GIỐNG CÂY TRỒNG Cán bộ hướng dẫn PGs. Ts. Võ Công Thành Ths. Quan Thị Ái Liên Sinh viên thực hiện Nguyễn Văn Thiện MSSV: 3093038 Cần Thơ, tháng 12 năm 2012 Luận văn tốt nghiệp Kỹ sư ngành Khoa học cây trồng – Chuyên ngành Công nghệ giống cây trồng với đề tài: LAI CHỌN GIỐNG LÚA CỨNG CÂY, CHỊU MẶN, PHẨM CHẤT TỐT TỪ TỔ HỢP LAI LÚA SỎI x LÚA NHẬT Do sinh viên Nguyễn Văn Thiện thực hiện. Kính trình lên Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp. Cần Thơ, ngày ...….tháng…….năm 2012 Cán bộ hướng dẫn PGs.Ts. Võ Công Thành i TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN DI TRUYỀN – GIỐNG NÔNG NGHIỆP Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp đã chấp nhận luận văn tốt Kỹ sư ngành Khoa học cây trồng – Chuyên nghành Công nghệ giống cây trồng với đề tài: LAI CHỌN GIỐNG LÚA CỨNG CÂY, CHỊU MẶN, PHẨM CHẤT TỐT TỪ TỔ HỢP LAI LÚA SỎI x LÚA NHẬT  Do sinh viên Nguyễn Văn Thiện thực hiện và bảo vệ trước Hội Đồng. Ý kiến của hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp ..................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... Luận văn tốt nghiệp được đánh giá ...................................................................... Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2012 Hội đồng ......................................... ............................................ DUYỆT KHOA Trưởng Khoa Nông Nghiệp ii ...................................... LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân. Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn tốt nghiệp là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình luận văn nào trước đây. Tác giả luận văn Nguyễn Văn Thiện iii TIỂU SỬ CÁ NHÂN  I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC Họ và tên: Nguyễn Văn Thiện Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 13/06/1991 Dân tộc: Kinh Nơi sinh: xã Nguyễn Văn Thảnh, huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long Cha: Nguyễn Văn Sang Me: Nguyễn Thị Chính Địa chỉ thường trú: tổ 7, ấp Mỹ Hòa, xã Nguyễn Văn Thảnh, huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long Điện thoại: 01649544794 Email: [email protected] II. QUÁ TRÌNH HỌC TẬP 1. Tiểu học: Thời gian đào tạo: 1997 - 2002 Trường: Tiểu học Nguyễn Văn Thảnh Địa chỉ: xã Nguyễn Văn Thảnh, huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long. 2. Trung học cơ sở: Thời gian đào tạo: 2002 - 2006 Trường: Trung học cơ sở Nguyễn Văn Thảnh Địa chỉ: xã Nguyễn Văn Thảnh, huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long. 3. Trung học phổ thông: Thời gian đào tạo: 2006 - 2009 Trường: Trung học phổ thông Bình Minh Địa chỉ: Thị trấn Cái Vồn, huyện Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long. Ngày tháng năm 2012 Người khai Nguyễn Văn Thiện iv LỜI CẢM TẠ Kính dâng Cha, mẹ đã hết lòng yêu thương, dạy dỗ và nuôi con khôn lớn nên người. Xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGs.Ts. Võ Công Thành người thầy đáng kính đã tận tình hướng dẫn, gợi ý và cho tôi những lời khuyên vô cùng bổ ích trong việc nghiên cứu và hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Ths. Quan Thị Ái Liên người đã tận tình hướng dẫn, dạy bảo, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành tốt luận văn. Xin chân thành cảm ơn Tập thể cán bộ, nghiên cứu viên của phòng thí nghiệm “Di truyền - Chọn giống và Ứng Dụng Công Nghệ Sinh học, Bộ môn Di Truyền - Giống Nông Nghiệp: Ths. Trần Ngọc Quý, Ks. Trần Thị Phương Thảo, Ks Nguyễn Thị Ngọc Hân, Ks Lê Trung Hiếu, Ktv Đái Phương Mai, Ktv Đặng Thị Ngọc Nhiên, Ktv Nguyễn Thành Tâm, Ktv Võ Quang Trung, đã nhiệt tình chỉ dẫn, giúp đở tôi trong suốt quá trình thực hiện thí nghiệm của luận văn này. Các bạn thân yêu của lớp Công nghệ giống cây trồng khóa 35 và các em sinh viên khóa 36, khóa 37 tại phòng thí nghiệm Di truyền - Chọn giống và Ứng Dụng Công Nghệ Sinh học, Bộ môn Di Truyền - Giống Nông Nghiệp đã giúp đở tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện luận văn. v NGUYỄN VĂN THIỆN, 2012. “Lai chọn giống lúa cứng cây, chịu mặn, phẩm chất tốt từ tổ hợp lai lúa Sỏi x lúa Nhật”. Luận văn tốt nghiệp Kỹ sư Khoa học cây trồng - Chuyên ngành Công nghệ giống cây trồng, trường Đại Học Cân Thơ. Cán bộ hướng dẫn PGs.Ts. Võ Công Thành, Ths. Quan Thị Ái Liên. TÓM LƯỢC Đất trồng lúa bị nhiễm mặn, cây lúa bị đỗ ngã là một trong những vấn đề cấp thiết cần được giải quyết hiện nay. Do đó, đề tài “Lai chọn giống lúa cứng cây, chịu mặn, phẩm chất tốt từ tổ hợp lai lúa Sỏi x lúa Nhật” được thực hiện nhằm mục tiêu tạo ra từ 2-3 dòng lúa có khả năng chịu mặn ≥ 10‰, hàm lượng amylose ≤ 20%, hàm lượng protein ≥ 8% và cứng cây. Thí nghiệm sử dụng phương pháp lai đơn; ứng dụng kỹ thuật điện di SDS-PAGE; đánh giá khả năng chịu mặn IRRI, 1997; đánh giá các chỉ tiêu nông học; phẩm chất và độ cứng cây. Kết quả thế hệ F3 đã chọn được 2 dòng ưu tú là THL01-02-01 và THL01-04-01 với đặc điểm như sau: THL01-02-01: có khả năng chống chịu mặn 12‰ sau 9 ngày thử mặn ở giai đoạn mạ; thời gian sinh trưởng 95 ngày; chiều cao cây 114 cm; hàm lượng amylose 10,53%; hàm lượng protein 9,0%; độ cứng lóng 4 (15,37 N/cm). THL01-04-01: có khả năng chống chịu mặn 10‰ sau 11 ngày thử mặn ở giai đoạn mạ, thời gian sinh trưởng 90 ngày, chiều cao cây 103 cm, hàm lượng amylose đạt 10,83%, hàm lượng protein đạt 8.5%, độ cứng lóng 4 (13,77 N/cm). vi MỤC LỤC Trang phụ bìa ........................................................................................................... Lời cam đoan ......................................................................................................... iii Tiểu sử ....................................................................................................................iv Cảm tạ ..................................................................................................................... v Tóm lược.................................................................................................................vi Mục lục ................................................................................................................. vii Danh sách hình .......................................................................................................x Danh sách bảng......................................................................................................xi MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ............................................................ 2 1.1 Tổng quan về cây lúa ................................................................................................ 2 1.1.1 Phân loại và nguồn gốc cây lúa ........................................................... 2 1.1.2 Quá trình thụ phấn, thụ tinh và hình thành hạt .................................... 2 1.1.3 Các giai đoạn phát triển của cây lúa ................................................... 2 1.2 Đặc tính nông học cây lúa ........................................................................................ 4 1.2.1 Thời gian sinh trưởng ........................................................................... 4 1.2.2 Chiều cao cây ....................................................................................... 4 1.2.3 Số hạt chắc/bông .................................................................................. 5 1.2.4 Trọng lượng 1000 hạt ........................................................................... 5 1.3 Các chỉ tiêu về phẩn chất hạt gạo ......................................................................... 6 1.3.1 Hàm lượng Amylose ............................................................................. 6 1.3.2 Hàm lượng protein ............................................................................... 6 1.3.3 Nhiệt trở hồ........................................................................................... 7 1.3.4 Độ bền thể gel....................................................................................... 8 1.4 Sự đỗ ngã trên lúa ...................................................................................................... 9 1.4.1 Các dạng đổ ngã trên lúa và vị trí lóng gãy của cây lúa bị đổ ngã ..... 9 1.4.2 Các nguyên nhân gây đổ ngã trên lúa.................................................. 9 1.4.3 Đỗ ngã ảnh hưởng tới năng suất và chất lượng lúa .......................... 12 1.5 Khả năng thích ứng với điều kiện mặn của cây lúa ....................................... 13 1.5.1 Ảnh hưởng bất lợi của mặn đối với cây lúa ....................................... 13 1.5.2 Tính chống chịu mặn của cây lúa....................................................... 15 vii 1.5.3 Di truyền tính chống chịu mặn ........................................................... 16 1.6 Một số kết quả nghiên cứu về tính chống chịu mặn của cây lúa ở giai đoạn mạ ............................................................................................................................. 17 1.7 Đặc điểm của các giống lúa mùa ......................................................................... 18 1.7.1 Thời gian sinh trưởng ......................................................................... 19 1.7.2 Chiều cao cây ..................................................................................... 19 1.8 Các phương pháp cải tiến giống .......................................................................... 19 1.8.1 Chọn lọc cá thể hay chọn lọc dòng thuần .......................................... 19 1.8.2 Lai tạo................................................................................................. 20 1.8.3 Lai xa và hiện tượng con lai bất dục .................................................. 20 1.9 Kỹ thuật điện di SDS-PACE ................................................................................. 21 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP .................................... 22 2.1 Thời gian và địa điểm ............................................................................................ 22 2.2 Phương tiện................................................................................................................ 22 2.2.1 Vật liệu nghiên cứu............................................................................. 22 2.2.2 Thiết bị, hóa chất ................................................................................ 23 2.3 Phương pháp ............................................................................................................ 23 2.3.1 Phương pháp nghiên cứu ................................................................... 23 2.3.2 Phương pháp nghiên cứu cụ thể ......................................................... 23 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THẢO LUẬN ........................................................... 36 3.1 Đặc điểm cây cha (mẹ) ban đầu ........................................................................... 36 3.1.1 Kết quả điện di protein tổng số cây cha mẹ ban đầu ......................... 36 3.1.2 Kết quả lai tạo .................................................................................... 37 3.2 Thế hệ F1 .................................................................................................................... 38 3.2.1 Kết quả chạy điện di protein tổng số các hạt F1 ............................... 38 3.2.2 Chỉ tiêu nông học của cây F1 ............................................................. 40 3.3 Thế hệ F2 .................................................................................................................... 41 3.3.1 Một số chỉ tiêu nông học của cá thể thế hệ F2 (hạt F3) so với cây cha mẹ ................................................................................................................ 41 3.3.2 Độ cứng (N/cm) của các dòng thế hệ F2 (hạt F3) ............................. 43 3.3.3 Chiều dài (cm) của các dòng thế hệ F2 (hạt F3) ............................... 46 viii 3.3.4 Đường kính (mm) lóng 1,2,3,4 của các cây thế hệ F2 (hạt F3) ......... 47 3.3.5 Đánh giá khả năng tính chống chịu mặn các dòng THL thế hệ F2 (hạt F3) ............................................................................................................... 49 3.4 Thế hệ F3 .................................................................................................................... 51 3.4.1 Chỉ tiêu nông học của các dòng lai thế hệ F3 ................................... 51 3.4.2 Độ cứng (N/cm) lóng 1, 2, 3 các cây thế hệ F3 (hạt F4) ................... 53 3.4.3 Chiều dài (cm) lóng 1, 2, 3, 4 của các cây thế hệ F3 (hạt F4) .......... 54 3.4.4 Đường kính (mm) lóng 1,2,3,4 của các cây thế hệ F3 (hạt F4) ........ 56 3.4.5 Tương quan giữa độ cứng lóng 4 với chiều dài lóng 4 và đường kính lóng 4 của các dòng THL01 ở thế hệ F3 .................................................... 58 3.4.6 Đánh giá khả năng chống chịu mặn các dòng thế hệ F3 (hạt F4)..... 59 3.4.7 Đánh giá phẩm chất hạt các dòng thế hệ F3 ..................................... 61 3.4.8 Kết quả kiểm tra độ thuần bằng kỷ thuật điện di SDS-PAGE ............ 64 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ........................................................ 66 4.1 KẾT LUẬN ................................................................................................................ 66 4.2 ĐỀ NGHỊ .................................................................................................................... 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 67 ix DANH SÁCH HÌNH Hình 2.1 2.2 2.3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 Tên hình Loại bỏ 6 bao phấn trên hoa lúa cây mẹ và bao cách ly Thụ phấn cho cây mẹ và bao cách ly Máy đo độ cứng lóng và thuớc đo đường kính Phổ điện di protein tổng số của giống Sỏi Phổ điện di protein tổng số của giống Nhật Hạt lai F1 Phổ điện di protein tổng số các hạt lai F1 của THL01 Cây lai F1 Bông lúa bất thụ (cây F1) Biểu đồ tương quan giữa độ cứng lóng 4 với chiều dài lóng 4 của THL01 ở thế hệ F3 Biểu đồ tương quan giữa độ cứng lóng 4 với đường kính lóng 4 của THL01 ở thế hệ F3 Hình độ bền thể gel thế hệ F3 của THL01-02-01 và THL01-0401 Hình nhiệt trở hồ của THL01-04-01 Phổ điện di protein tổng số hai dòng THL01-02-01 (12‰) và THL01-04-01 (10‰) x Trang 24 25 32 36 37 38 39 41 41 58 59 63 64 65 DANH SÁCH BẢNG Bảng Tên bảng 2.1 Một số chỉ tiêu nông học và phẩm chất của cây cha mẹ ban đầu 2.2 Công thức pha dung dịch tạo gel 2.3 Hệ thống đánh giá chuẩn hàm lượng amylose cho lúa (IRRI, 1988) 2.4 Bảng phân cấp độ độ trở hồ (IRRI, 1979) 2.5 Đánh giá độ trở hồ theo thang điểm của IRRI (1979) 2.6 Phân cấp độ bền thể gel theo thang đánh giá của IRRI (1996) 2.7 Chuẩn bị môi trường dinh dưỡng Yoshida cho thanh lọc mặn, (Yoshida và ctv, 1976). 3.1 Một số chỉ tiêu nông học của cây F1(giá trị trung bình 10 cây) so với cây cha, me. 3.2 Một số chỉ tiêu nông học của 8 cá thể F2 ưu tú so với cây cha mẹ. 3.3 Độ cứng (N/cm) lóng 1, 2, 3, 4 của các cây F2 so với cây cha mẹ 3.4 Chiều dài lóng (cm) các cây F2 so với cây cha mẹ 3.5 Đường kính (mm) lóng 1,2,3,4 của các cây F2 so với cây cha mẹ 3.6 Kết quả thanh lọc khả năng chống chịu mặn ở giai đoạn mạ của 8 dòng lai thế hệ F2 sau 16 ngày. 3.7 Chỉ tiêu nông học của các dòng THL F3 ưu tú 3.8 Độ cứng (N/cm) lóng 1, 2, 3, 4 của các cây F3 so với cây cha mẹ 3.9 Chiều dài (cm) lóng 1, 2, 3, 4 của các cây F3 so với cây cha mẹ 3.10 Đường kính (mm) lóng 1,2,3,4 của các cây F3 so với cây cha mẹ 3.11 Chiều cao cây, chiều dài rễ, tỷ lệ sống, cấp của các dòng lúa thử mặn ở 10‰ 3.12 Chiều cao cây, chiều dài rễ, tỷ lệ sống, cấp của các dòng lúa thử mặn ở 12‰ 3.13 Hàm lượng Amylose , Protein hạt F4 so với cây cha mẹ 3.14 Độ bền thể gel của các hạt F4 so với cha mẹ 3.15 Nhiệt trở hồ của hạt F4 xi Trang 22 26 29 30 30 31 34 40 42 44 46 48 49 51 53 55 56 60 60 61 62 63 1 MỞ ĐẦU Ở Việt Nam lúa gạo là cây lương thực chính đóng vai trò quan trọng trong đời sống và phát triển kinh tế xã hội. Sản phẩm lúa gạo Việt Nam đứng hàng thứ hai trên thế giới nhiều năm liền, trong đó vùng Đồng bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL) với diện tích trồng lúa hơn 3,9 triệu ha/năm và sản lượng hơn 21 triệu tấn/năm (Tổng cục thống kê năm 2010), được xem là vựa lúa lớn nhất của cả nước, đóng vai trò chủ yếu trong việc đảm bảo an ninh lương thực nước nhà và cho xuất khẩu. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, tình hình biến đổi khí hậu đang ngày càng trở nên nghiêm trọng ảnh hưởng trực tiếp đến nền sản xuất lúa gạo ở Việt Nam nói chung và ở ĐBSCL nói riêng. Một trong những vấn đề nổi trội hiện nay mà nông dân ĐBSCL đang phải đối mặt là tình hình nước biển dâng và xâm nhập mặn vào nội đông. Theo Viện Khoa Học Thủy Lợi Miền Nam (2011), những tháng đầu năm 2011 nước mặn đã xâm nhập sâu vào đất liền ở ĐBSCL từ 40-45 km với độ mặn hơn 4‰ và đã làm hại đến nhiều diện tích lúa của vùng. Bên cạnh đó vấn đề đổ ngã khi ở giai đoạn chín cũng gây không ít khó khăn cho người dân trồng lúa ở vùng ĐBSCL nó làm giảm năng suất cũng như chất lượng của cây lúa. Thông thường các giống có năng suất cao và chất lượng tốt thường dễ đổ ngã (Nguyễn Thị Phượng, 2010). Đổ ngã gây ra những thất thoát lớn cả về năng suất lẫn chất lượng hạt. Khi cây lúa bị đổ ngã, quá trình tạo hạt bị đình trệ do sự vận chuyển chất khô bị trở ngại (Yoshida, 1981). Ngoài ra, lúa bị ngã dìm trong nước thường bị thối hư, nấm bệnh tấn công, hạt nảy mầm trên cây, do đó sẽ gây thiệt hại rất lớn về năng suất cũng như làm giảm giá trị dinh dưỡng và phẩm chất của hạt gạo. Vì vậy, đề tài: “Lai chọn giống lúa chịu mặn, cưng cây, phẩm chất tốt từ tổ hợp lai lúa Sỏi X lúa Nhật” được thực hiện nhằm mục tiêu: Tạo ra 1-2 dòng lúa mới có khả năng chịu mặn cao ≥ 10‰, cứng cây, có hàm lượng amylose ≤ 20%, hàm lượng protein ≥ 8%. 2 CHƯƠNG 1 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan về cây lúa 1.1.1 Phân loại và nguồn gốc cây lúa Cây lúa là cây hằng niên có tổng số nhiễm sắc thể là 2n = 24. Cây lúa thuộc họ Gramineae (họ hòa thảo), tộc Oryzeae, chi Oryza. Oryza có khoảng 20 loài phân bố chủ yếu ở vùng nhiệt đới ẩm của Châu Phi, Nam và Đông Nam Châu Á, Nam Trung Quốc, Nam và Trung Mỹ và một phần của Châu Úc. Trong đó, chỉ có 2 loài lúa trồng là Oryza sativa L và Oryza glaberrima Steud (trong 2 loài lúa trồng thì Oryza sativa L chiếm đại bộ phận diện tích đất trồng lúa trên thế giới) còn lại là các loài lúa hoang hằng niên và đa niên (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008). 1.1.2 Quá trình thụ phấn, thụ tinh và hình thành hạt Lúa là loại cây tự thụ phấn. Sau khi bông lúa trổ một ngày thì bắt đầu quá trình thụ phấn. Vỏ trấu vừa hé mở từ 0-4 phút thì bao phấn vỡ ra, hạt phấn rơi vào đầu nhụy và hợp nhất với noãn ở bên trong bầu nhụy để bầu nhụy phát triển thành hạt. Thời gian thụ phấn kể từ khi vỏ trấu mở ra đến khi khép lại kéo dài khoảng 50-60 phút. Thời gian thụ tinh kéo dài 8 giờ sau thụ phấn. Trong ngày, thời gian hoa lúa nở rộ thường vào 8-9 giờ sáng khi có điều kiện nhiệt độ thích hợp, đủ ánh sáng, quang mây, gió nhẹ. Những ngày mùa hè, trời nắng to có thể nở hoa sớm vào 7 - 8 gờ sáng. Ngược lại nếu trời âm u, thiếu ánh sáng hoặc gặp rét hoa nở muộn hơn, vào 12 – 14 giờ. Sau thụ tinh phôi nhũ phát triển nhanh để thành hạt. Khối lượng hạt gạo tăng nhanh trong vòng 15- 20 ngày sau trổ, đồng thời với quá trình vận chuyển và tích luỹ vật chất, hạt lúa vào chắc và chín dần. (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008). 1.1.3 Các giai đoạn phát triển của cây lúa Đời sống của cây lúa tính từ lúc hạt nảy mầm đến khi chín. Có thể chia làm 3giai đoạn chính: giai đoạn tăng trưởng (sinh trưởng dinh dưỡng), giai đoạn sinh sản (giai đoạn sinh dục) và giai đoạn chín (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008). 3 Giai đoạn tăng trưởng Tính từ khi hạt nảy mầm đến bắt đầu phân hóa đồng. Giai đoạn này cây phát triển về than lá, tăng chiều cao dần và ra nhiều chồi (nở bụi). Trong điều kiện dinh dưỡng, ánh sang đầy đủ cây nở bụi từ khi lúa có lá thứ 5-6. Thời gian sinh trưởng của các giống lúa dài ngắn phụ thuộc vào giai đoạn tăng trưởng này dài hay ngắn. Thông thường, số chồi hình thành bông (chồi hữu hiệu) thấp hơn số chồi tối đa và ổn khoảng 10 ngày trước khi đạt số chồi tối đa. Các chồi ra sau thường bị rụi không cho bông được (chồi vô hiệu) (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008). Giai đoạn sinh sản Giai đoạn này tính từ lúc lúa phân hóa đồng đến khi lúa trổ bông. Giai đoạn này kéo dày từ 27-35 ngày, trung bình là 30 ngày, giai đoạn này phụ thuộc vào giống. Lúc này chồi vô hiệu giảm nhanh, chiều cao cây tăng rõ rệt do sự vươn dài của 5 lóng trên cùng. Đòng lúa hình thành và phát triển qua nhiều giai đoạn, cuối cùng thoát ra khỏi bẹ của lá cờ: lúa trổ bông (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008). Giai đoạn lúa chín Giai đoạn này tính từ lúc lúa trổ bông đến khi lúa thu hoạch. Giai đoạn này là 30 ngày đối với hầu hết các giống lúa ở vùng nhiệt đới. Tuy nhiên, nếu đất ruộng thừa nước, bón thiếu lân, thừa đạm, trời mưa ẩm, ít nắng trong giai đoạn này thì giai đoạn chín dài hơn và ngược lại. Giai đoạn này chia làm 4 thời kỳ: Thời kỳ chín sữa (ngậm sữa): các chất dự trữ trong thân lá và sản phẩm quang hợp được chuyển vào trong hạt. Hơn 80% chất khô trong hạt là sản phẩm quang hợp trong giai đoạn sau khi trổ. Kích thước và trọng lượng hạt gạo tăng dần làm đầy vỏ trấu. Bông lúa nặng cong xuống nên gọi là lúa “cong trái me”, hạt gạo chứa một dịch lỏng màu trắng đục như sữa, nên gọi là thời kỳ lúa ngậm sữa. Thời kỳ chín sáp: hạt mất nước, từ từ cô đặc lại. Lúc bấy giờ vỏ trấu vẫn còn xanh. Thời kỳ chín vàng: hạt tiếp tục mất nước, gạo cứng dần, trấu chuyển sang màu vàng đặc thù của giống lúa, bắt đầu từ những hạt cuối cùng ở chót bông lan dần xuống các hạt ở phần cổ bông nên gọi là “lúa đỏ đuôi”, lá già rụi dần. Thời kỳ chín hoàn toàn: hạt gạo khô cứng lại, ẩm độ hạt khoảng 20% hoặc thấp hơn, tùy ẩm độ môi trường, lá xanh chuyển vàng và rụi dần. Thời điểm thu hoạch tốt nhất là khi 80 % hạt lúa ngã sang màu trấu đặc trưng của giống (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008). Đối với cây lúa có thời gian sinh trưởng 120 ngày thì 60 ngày đầu là giai đoạn sinh trưởng (20 ngày sau khi mọc mầm: bắt đầu nảy chồi được 5-6 lá, 30 ngày kế 4 tiếp là giai đoạn sinh sản bao gồm sự vươn lóng, gia tăng chiều cao và sự tàn lụi của chồi vô hiệu, 30 ngày cuối là giai đoạn chín với sự giai tăng trọng lượng hạt. 1.2 Đặc tính nông học cây lúa 1.2.1 Thời gian sinh trưởng Thời tiết và tập quán canh tác sẽ quyết định phần lớn đến số ngày từ khi gieo đến thu hoạch lúa. Tập đoàn giống có số giống khác nhau rất nhiều về thời gian sinh trưởng. Theo Nguyễn Đình Giao và ctv. (1997), các giống có thời gian sinh trưởng quá ngắn có thể cho năng suất không cao vì sự sinh trưởng dinh dưỡng bị hạn chế, còn những giống có thời gian sinh trưởng quá dài cũng không cho năng suất cao vì sự dinh dưỡng dư có thể gây đổ ngã. Đối với các giống lúa ngắn ngày do có thời gian sinh trưởng ngắn, cần sử dụng nhiều hơn về mặt dinh dưỡng, năng lượng ánh sáng mặt trời để tạo năng suất nên phải chú ý tạo giống lúa thấp cây, lá đòng thẳng đứng (Bùi Chí Bửu, 1998). Võ Tòng Xuân (1979) cho rằng các giống lúa có thời gian sinh trưởng từ 110-135 ngày luôn cho năng suất cao hơn các giống lúa chín sớm hơn và các giống muộn hơn ở phần lớn các điều kiện canh tác. Tuy nhiên, Yosida (1972) các giống lúa có thời gian sinh trưởng khoảng 90 ngày, nếu cấy khoảng 100 ngày là thời gian ngắn nhất, hợp lý nhất để đạt năng suất cao. 1.2.2 Chiều cao cây Bùi Chí Bửu và ctv. (1992) kết luận có ít nhất năm nhóm gene điều khiển tính trạng chiều cao của cây lúa. Chiều cao cây được kiểm soát bởi đa gen và chịu ảnh hưởng của hoạt động cộng tính (Kailaimani và ctv., 1987). Theo Jennings và ctv. (1979), chiều cao thân rạ và độ cứng là hai nhân tố quyết định tính đỗ ngã. Thân rạ cao, ốm yếu, dễ đổ ngã sớm làm rối bộ lá, tăng hiện tượng rợp bóng, cản trở sự chuyển vị các dưỡng liệu và các chất quang hợp làm cho hạt bị lép và giảm năng suất. Thân rạ ngắn và dày cũng sẽ chống lại sự đổ ngã. Tuy nhiên, không phải tất cả thân ngắn đều cứng rạ. Nó còn phụ thuộc vào các đặc tính như đường kính thân, độ dày thân rạ, mức độ bẹ lá ôm lấy các long. Thân cây lúa dày hơn thì có nhiều bó mạch hơn, nó sẽ cung cấp và tạo khả năng vận chuyển chất khô tốt hơn. Cải thiện hình dạng cây nhằm tạo điều kiện cho 5 chúng tiêu thụ một khối lượng dinh dưỡng khá lớn trong đất để đạt năng suất cao. Theo Akita (1989), cây cao từ 90-100 cm được coi là lý tưởng về năng suất. Nếu thân lá không khỏe, thân không dày, mặc dù tổng hợp chất xanh tăng cũng sẽ dẫn đến đổ ngã, tán che khuất vào nhau dẫn đến giảm năng suất. 1.2.3 Số hạt chắc/bông Đặc tính số hạt trên bông chịu tác động rất lớn của điều kiện môi trường. Số hạt trên bông nhiều hay ít tùy thuộc vào số gié hoa phân hóa và số gié hoa không phân hóa. Nguyễn Ngọc Đệ (1998) cho rằng, lúa sạ có trung bình từ 80-100 hạt trên bông và 100-120 hạt trên bông đối với lúa cấy là tốt trong điều kiện ở Đồng bằng Sông Cửu Long. Trên cùng một cây lúa những bông chính thường có nhiều hạt, những bông phụ phát triển sau nên ít hạt hơn. Nguyễn Thạch Cân (1997) và Lê Thị Dự (2000) cho rằng hoạt động của gene không cộng tính chiếm ưu thế trong sự điều khiển tính trạng số hạt chắc trên bông. Ngoài ra, tỷ lệ hạt chắc tùy thuộc vào số hoa trên bông, đặc tính sinh lý của cây lúa và chịu ảnh hưởng lớn của điều kiện ngoại cảnh. Thường số hoa trên bông quá nhiều dẫn đến tỷ lệ hạt chắc thấp. Muốn có năng suất cao, tỷ lệ hạt chắc phải đạt trên 80% (Nguyễn Ngọc Đệ, 1998). 1.2.4 Trọng lượng 1000 hạt Nguyễn Ngọc Đệ (1998) đã khẳng định, trọng lượng hạt được quyết định ngay từ thời kỳ phân hóa hoa cho đến khi lúa chín. Trọng lượng hạt tùy thuộc vào cỡ hạt và độ dày mẩy (no đẩy) của hạt lúa. Nguyễn Ngọc Giao và ctv. (1997), đối với lúa, người ta thường biểu thị trọng lượng bằng trọng lượng của 1000 hạt với đơn vị là gram. Đặc tính trọng lượng 1000 hạt chịu tác động của điều kiện môi trường và hệ số di truyền rất cao, nó phụ thuộc hoàn toàn vào giống. Trọng lượng 1000 hạt của một giống có thể thay đổi trong một giới hạn nhất định nhưng giá trị trung bình thì luôn ổn định. Phần lớn các giống lúa, trọng lượng 1000 hạt thường biến thiên tập trung trong khoảng 2030g (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008). 6 1.3 Các chỉ tiêu về phẩn chất hạt gạo 1.3.1 Hàm lượng Amylose Amylose là chuỗi polysaccharide có cấu tạo mạch thẳng không phân nhánh gồm các gốc α-D glucose kết hợp lại với nhau bằng liên kết α(1,4) O-glycoside (Phan Thị Bích Trâm, 2007). Hàm lượng amylose ảnh hưởng chủ yếu lên đặc tính của cơm, nó tương quan nghịch với độ dẻo, độ mềm, màu và độ cứng của cơm. Cơ chế di truyền về hàm lượng amylose do gen quy định. Gen trội A quy định hàm lượng amylose cao và gen đồng hợp lặn aa quy định hàm lượng amylose thấp. Hạt dị hợp tử có hàm lượng amylose trung bình nhưng không ổn định. Nếu cần hạt có hàm lượng amylose trung bình thì cha mẹ hoặc mẹ hoặc cả hai phải có hàm lượng amylose trung bình (Jenning, Coffman and Kauffman, 1979). Lượng amylose bị môi trường biến đổi một phần theo những phương cách chưa được biết rõ như: nhiệt độ cao lúc lúa chín làm giảm hàm lượng amylose hay hàm lượng amylose của một giống lúa có thể khác nhau đến 6% từ mùa này sang mùa khác (Jenning, Coffman and Kauffman, 1979). Chất lượng nấu nướng được xác định bởi hàm lượng amylose và nhiệt trở hồ mà ít phụ thuộc vào hàm lượng protein. Người Việt Nam lại thích cơm mềm nhưng lại ráo và đậm. Nếu hàm lượng amylose trung bình từ 22-24% thì nhiệt trở hồ cũng trung bình và cơm sẽ mềm; nếu hàm lượng amylose từ 25-26% thì cơm khô nhưng lại cứng; hàm lượng amylose nhỏ hơn 22%, cơm dẻo nhưng hơi ướt và nhạt (Nguyễn Thị Trâm, 2001). 1.3.2 Hàm lượng protein So với amylose thì protein là một yếu tố thứ yếu trong phẩm chất hạt, nhưng nó đóng gớp rất cơ bản vào chất dinh dưỡng của gạo. Gạọ có hàm lượng protein càng cao càng có giá trị dinh dưỡng cao (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008). Theo Jennings et al. (1979) hàm lượng protein trong hạt tùy thuộc vào sự chuyển vị đạm trong hạt đang phát triển. Chúng chịu ảnh hưởng của điều kiện môi trường, mức độ bón phân và thời gian sinh trưởng. Lượng protein di truyền một cách phức tạp, ở lúa người ta chưa tìm ra được gene đơn nào làm tăng một một