TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG
NGUYỄN PHƯỢNG HẰNG
LAI TẠO VÀ TUYỂN CHỌN GIỐNG LÚA NGẮN NGÀY
CÓ KHẢ NĂNG CHỊU MẶN CAO TỪ TỔ HỢP LAI
CTUS1 x CTUS8
Luận văn tốt nghiệp
Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ GIỐNG CÂY TRỒNG
Cần Thơ, 12/2013
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG
Luận văn tốt nghiệp
Chuyên ngành: Công Nghệ Giống Cây Trồng
LAI TẠO VÀ TUYỂN CHỌN GIỐNG LÚA NGẮN NGÀY
CÓ KHẢ NĂNG CHỊU MẶN CAO TỪ TỔ HỢP LAI
CTUS1 x CTUS8
Giáo viên hướng dẫn:
PGs. Ts. VÕ CÔNG THÀNH
Sinh viên thực hiện:
NGUYỄN PHƯỢNG HẰNG
MSSV: 3108338
LỚP: TT10Z1A1
Cần Thơ, 12/2013
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN DI TRUYỀN – GIỐNG NÔNG NGHIỆP
Luận văn tốt nghiệp Kỹ sƣ ngành Khoa học cây trồng – Chuyên ngành Công nghệ
giống cây trồng với đề tài:
LAI TẠO VÀ TUYỂN CHỌN GIỐNG LÚA NGẮN NGÀY CÓ
KHẢ NĂNG CHỊU MẶN CAO TỪ TỔ HỢP LAI
CTUS1 x CTUS8
Do sinh viên Nguyễn Phƣợng Hằng thực hiện.
Kính trình lên Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp.
Cần Thơ, ngày….tháng…năm 2013
Cán bộ hƣớng dẫn
PGs.Ts. Võ Công Thành
i
TRƢỜNG 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 sƣ ngành Khoa
học cây trồng – Chuyên ngành Công nghệ giống cây trồng với đề tài:
LAI TẠO VÀ TUYỂN CHỌN GIỐNG LÚA NGẮN NGÀY CÓ
KHẢ NĂNG CHỊU MẶN CAO TỪ TỔ HỢP LAI
CTUS1 x CTUS8
Do sinh viên Nguyễn Phƣợng Hằng thực hiện và bảo vệ trƣớc Hội Đồng.
Ý kiến của hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp ………………………………………
…………………………………………………………………………………….......
………………………………………………………………………………………...
Luận văn tốt nghiệp đƣợc đánh giá …………………………………………………..
Cần Thơ, ngày …tháng…..năm 2013
Hội đồng
……………....
…………………..
………………….
DUYỆT KHOA
Trƣởng Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng
…………………………………………..
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 chƣa từng đƣợc ai công bố trong
bất kỳ công trình luận văn nào trƣớc đây.
Tác giả luận văn
Nguyễn Phƣợng Hằng
iii
QUÁ TRÌNH HỌC TẬP
LÝ LỊCH SƠ LƢỢC
Họ và tên: Nguyễn Phƣợng Hằng
Giới tính: Nữ
Ngày, tháng, năm sinh: 06/07/1991
Dân tộc: Kinh
Nơi sinh: xã Hòa Tân, huyện Châu Thành, Tỉnh Đồng Tháp
Cha: Nguyễn Văn Cừ
Mẹ: Trƣơng Thị Tƣ
Địa chỉ thƣờng trú: 201, ấp Hòa Hƣng, xã Hòa Tân, huyện Châu Thành, tỉnh Đồng
Tháp
Điện thoại: 01699699051
Email:
[email protected]
QUÁ TRÌNH HỌC TẬP
*Tiểu học:
Thời gian đào tạo: 1997 – 2002
Trƣờng: Tiểu học Hòa Tân 1
Địa chỉ: xã Hòa Tân, huyện Châu Thành, tỉnh Đồng Tháp.
*Trung học cơ sở:
Thời gian đào tạo: 2002 – 2006
Trƣờng: Trung học cơ sở Hòa Tân
Địa chỉ: xã Hòa Tân, huyện Châu Thành, tỉnh Đồng Tháp.
*Trung học phổ thông:
Thời gian đào tạo: 2006 – 2009
Trƣờng: Trung học phổ thông Châu Thành 1
Địa chỉ: xã Tân Nhuận Đông, huyện Châu Thành, tỉnh Đồng Tháp.
Ngày….,tháng….,năm 2013
Ngƣời khai
Nguyễn Phƣợng Hằng
iv
LỜI CẢM TẠ
Kính dâng
Cha, mẹ hai đấng sinh thành đã cho con hình hài và hơi thở.
Bà nội, mẹ hết lòng yêu thƣơng, dạy dỗ và nuôi nấng con khôn lớn, nên ngƣời.
Xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến
PGs.Ts. Võ Công Thành ngƣời thầy đáng kính đã tận tình hƣớng 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.
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: Ts
Quan Thị Ái Liên, Ths. Trần Thị Phƣơng Thảo, Ths. Nguyễn Thị Ngọc Hân, Ks Lê
Trung Hiếu, Ks Nguyễn Ngọc Cẩm, Ktv Đái Phƣơng Mai, Ktv Đặng Thị Ngọc
Nhiên, Ktv Nguyễn Thành Tâm, Ktv Võ Quang Trung, đã nhiệt tình chỉ dẫn, giúp
đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện thí nghiệm của luận văn này.
Các bạn Thảo, Châu, Dƣơng, Trúc, Tuyến, Mi, Hƣơng, Trinh, Thoảng, Xuyên,… và
các bạn sinh viên K36, 37 thân yêu đã nhiệt tình giúp đỡ trong quá trình làm thí
nghiệm.
v
NGUYỄN PHƢỢNG HẰNG, 2013. “Lai tạo và tuyển chọn giống lúa ngắn ngày
có khả năng chịu mặn cao từ tổ hợp lai CTUS1 x CTUS8”. Luận văn tốt nghiệp
Kỹ sƣ Khoa học cây trồng – Chuyên ngành Công nghệ giống cây trồng, trƣờng Đại
học Cần Thơ. Cán bộ hƣớng dẫn PGs.Ts. Võ Công Thành, Ts. Quan Thị Ái Liên.
TÓM LƢỢC
Biến đổi khí hậu, sự xâm nhập mặn của biển, mô hình nuôi tôm không còn hiệu quả,
mô hình lúa tôm đang trên đà phát triển. Vấn đề quan trọng là phải tạo ra được
giống lúa có khả năng chịu mặn cao hơn và thời gian sinh trưởng ngắn để đáp ứng
với điều kiện mô hình lúa tôm của người dân. Bằng phương pháp lai đơn giữa 2
dòng đột biến có khả năng chịu mặn cao; đánh giá các chỉ tiêu nông học, phẩm
chất; ứng dụng kỹ thuật điện di SDS-PAGE; đánh giá khả năng chịu mặn IRRI,
1997. Kết quả thế hệ F3 chọn lọc được 4 dòng thơm nhẹ, thời gian sinh trưởng dưới
120 ngày, chiều cao cây dưới 150 cm: THL20-10-1; THL20-10-6; THL20-10-9;
THL20-10-12, ở thế hệ F2 tất cả đều có hàm lượng amylose thấp (18,03%) mang
đặc tính của dòng mẹ CTUS1, đã cải thiện được độ cứng cơm của dòng cha
CTUS8; hàm lượng protein 6,12% cao hơn dòng mẹ và có khả năng chống chịu
mặn 12‰. Điều này có thể khẳng định nhận định của Singh (2006): không thể nâng
cao khả năng chịu mặn bằng phương pháp lai tạo thông qua các dòng đột biến.
vi
MỤC LỤC
Đề mục
Trang
Lời cam đoan .......................................................................................................... iii
Quá trình học tập ..................................................................................................... iv
Lời cảm tạ ................................................................................................................. v
Tóm lƣợt .................................................................................................................. vi
Mục lục ................................................................................................................... vii
Danh sách hình ......................................................................................................... x
Danh sách bảng ....................................................................................................... xi
Danh sách các từ viết tắt ........................................................................................ xii
MỞ ĐẦU .................................................................................................................. 1
CHƢƠNG 1. LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU .................................................................. 2
1.1 TỔNG QUAN VỀ CÂY LÚA ...................................................................... 2
1.1.1 Phân loại ............................................................................................... 2
1.1.2 Đặc điểm thực vật học của cây lúa....................................................... 2
1.2 LÚA MÙA ĐỘT BIẾN ................................................................................. 4
1.2.1 Phân nhóm lúa mùa .............................................................................. 4
1.2.2 Một số ứng dụng của đột biến vào công tác chọn giống cây trồng ..... 4
1.3 PHƢƠNG PHÁP CẢI THIỆN GIỐNG LÚA............................................... 5
1.3.1 Lai tạo................................................................................................... 5
1.3.2 Chọn lọc các cá thể hoặc chọn lọc dòng thuần .................................... 6
1.4 ĐẶC TÍNH NÔNG HỌC CỦA CÂY LÚA.................................................. 6
1.4.1 Thời gian sinh trƣởng ........................................................................... 6
1.4.2 Chiều cao cây ....................................................................................... 7
1.4.3 Số hạt chắc/bông .................................................................................. 7
1.4.4 Trong lƣợng 1.000 hạt .......................................................................... 8
1.5 KHẢ NĂNG THÍCH ỨNG VỚI ĐIỀU KIỆN MẶN CỦA CÂY LÚA....... 8
1.5.1 Ảnh hƣởng bất lợi của mặn đôi với cây lúa ......................................... 8
1.5.2 Tính chống chịu mặn của cây lúa......................................................... 9
1.5.3 Di truyền tính chống chịu mặn ........................................................... 11
1.6 MỘT SỐ TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ PHẨM CHẤT HẠT GẠO .................... 12
vii
1.6.1 Hàm lƣợng Amylose .......................................................................... 12
1.6.2 Hàm lƣợng Protein ............................................................................. 13
1.6.3 Nhiệt trở hồ ........................................................................................ 13
1.6.4 Độ bền thể gel .................................................................................... 14
1.6.5 Mùi thơm ............................................................................................ 15
1.7 CHIỀU DÀI VÀ HÌNH DẠNG HẠT GẠO ............................................... 15
1.8 KỸ THUẬT ĐIỆN DI SDS-PAGE ............................................................ 16
CHƢƠNG 2. PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP .......................................... 18
2.1 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM ...................................................................... 18
2.2 PHƢƠNG TIỆN .......................................................................................... 18
2.2.1 Vật liệu nghiên cứu ............................................................................ 18
2.2.2 Thiết bị hóa chất ................................................................................. 18
2.3 PHƢƠNG PHÁP ......................................................................................... 19
2.3.1 Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................... 19
2.3.2 Phƣơng pháp nghiên cứu cụ thể ......................................................... 19
2.3.2.1 Phương pháp lai tạo ............................................................... 19
2.3.2.2 Phương pháp điện di protein tổng số ..................................... 20
2.3.2.3 Phương pháp xác định hàm lượng protein ............................ 22
2.3.2.4 Phương pháp xác định hàm lượng Amylose .......................... 23
2.3.2.5 Phương pháp xác định cấp nhiệt trở hồ ................................. 24
2.3.2.6 Phương pháp xác định độ bền thể gel .................................... 25
2.3.2.7 Trắc nghiệm tính thơm KOH 1,7% (IRRI, 1988) ................... 26
2.3.2.8 Phương pháp đánh giá chịu mặn giai đoạn mạ (IRRI, 1997) 26
2.3.2.9 Phương pháp lấy chỉ tiêu nông học, thành phần năng suất .. 27
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 28
3.1 ĐẶC ĐIỂM CÂY CHA MẸ BAN ĐẦU .................................................... 28
3.2 THẾ HỆ F1 ................................................................................................. 28
3.3 THẾ HỆ F2 ................................................................................................. 29
3.3.1 Chỉ tiêu nông học và thành phần năng suất ....................................... 29
3.3.2 Đánh giá khả năng chống chịu mặn các dòng thế hệ F2 .................... 31
3.3.3 Kết quả phân tích các chỉ tiêu phẩm chất 7 dòng lai ƣu tú thế hệ F2 35
3.3.3.1 Chiều dài, rộng hạt ................................................................ 35
3.3.3.2 Màu sắc hạt ............................................................................ 36
viii
3.3.3.3 Hàm lượng protein ................................................................. 37
3.3.3.4 Hàm lượng Amylose ............................................................... 38
3.3.3.5 Kết quả điện di protein tổng của các hạt F3 ......................... 38
3.3.3.6 Độ bền thể gel ........................................................................ 40
3.3.3.7 Nhiệt trở hồ ............................................................................ 41
3.4 THẾ HỆ F3 ................................................................................................. 42
3.4.1 Chỉ tiêu nông học của các dòng lai thế hệ F3 .................................... 42
3.4.1.1 Chỉ tiêu nông học của các dòng lai sau khi thử thơm............ 43
3.4.1.2 Chiều dài, rộng hạt ................................................................ 46
3.4.1.3 Màu sắc hạt ............................................................................ 47
CHƢƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................. 49
4.1 KẾT LUẬN ................................................................................................. 49
4.2 ĐỀ NGHỊ .................................................................................................... 49
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 50
ix
DANH SÁCH HÌNH
Tên hình
Tựa
Trang
Hình 3.1 Hạt lai F1 ............................................................................................... 28
Hình 3.2 Kết quả đánh giá khả năng chịu mặn các dòng thế hệ F2 ở 12‰ ......... 33
Hình 3.3 Kết quả đánh giá khả năng chịu mặn các dòng thế hệ F2 ở 12‰ ......... 33
Hình 3.4 Chiều dài và rộng hạt gạo thế hệ F2...................................................... 35
Hình 3.5 Màu sắc hạt gạo thế hệ F2 ..................................................................... 37
Hình 3.6 Phổ điện di protein tổng số hạt F3 ........................................................ 39
Hình 3.7 Phổ điện di protein tổng số hạt F3 ........................................................ 39
Hình 3.8 Độ bền thể gel ....................................................................................... 41
Hình 3.9 Nhiệt trở hồ của thế hệ F2 ..................................................................... 42
Hình 3.10 Chiều dài và rộng hạt gạo thế hệ F3...................................................... 46
Hình 3.11 Màu sắc hạt gạo thế hệ F3 ..................................................................... 48
x
DANH SÁCH BẢNG
Tên bảng
Tựa
Trang
Bảng 1.1 Phân nhóm lúa theo hàm lƣợng amylose (IRRI, 1998) ........................ 12
Bảng 1.2 Phân loại theo số đo chiều dài hạt gạo (Tiêu chuẩn Việt Nam, 2001) . 16
Bảng 1.3 Phân loại theo tỉ số chiều dài/rộng hạt (Tiêu chuẩn Việt Nam, 2001) . 16
Bảng 2.1 Một số chỉ tiêu nông học và phẩm chất của cây cha mẹ ban đầu ......... 18
Bảng 2.2 Công thức pha dung dịch tạo gel .......................................................... 21
Bảng 2.3 Hệ thống đánh giá chuẩn hàm lƣợng Amylose cho lúa (IRRI, 1988) .. 24
Bảng 2.4 Bảng phân cấp độ trở hồ (IRRI, 1979) ................................................. 24
Bảng 2.5 Đánh giá độ trở hồ theo thang điểm của IRRI (1979) .......................... 25
Bảng 2.6 Phân cấp độ bền thể gel theo thang đánh giá của IRRI (1996) ............ 26
Bảng 2.7 Tiêu chuẩn đánh giá chống chịu mặn (IRRI, 1997) ............................. 27
Bảng 3.1 Một số chỉ tiêu nông học của cây F1 .................................................... 29
Bảng 3.2 Một số chỉ tiêu nông học của 18 dòng thế hệ F2 .................................. 31
Bảng 3.3 Sự thay đổi nồng độ mặn chỉ số EC và pH ở 12‰, 14‰
(trung bình 3 khay) ................................................................................................. 32
Bảng 3.4 Đánh giá khả năng chịu mặn 18 dòng thế hệ F2 và cha mẹ so với
đối chứng ở 12‰, 14‰.......................................................................................... 34
Bảng 3.5 Chiều dài, rộng hạt gạo của 7 dòng lai ƣu tú ........................................ 36
Bảng 3.6 Màu sắc hạt thế hệ F2 ........................................................................... 36
Bảng 3.7 Hàm lƣợng protein ở hạt F3 của 7 dòng lai ƣu tú ................................. 37
Bảng 3.8 Hàm lƣợng Amylose ở hạt F3 của 7 dòng lai ƣu tú ............................. 38
Bảng 3.9 Độ bền thể gel của 7 dòng lai ƣu tú thế hệ F2 ...................................... 40
Bảng 3.10 Nhiệt trở hồ của hạt F3 ......................................................................... 41
Bảng 3.11 Kết quả thử thơm ở thế hệ F3 ............................................................... 43
Bảng 3.12 Một số chỉ tiêu nông học thế hệ F3 ...................................................... 44
Bảng 3.13 Chiều dài và rộng hạt của các dòng thế hệ F3 so với cha mẹ ............... 47
Bảng 3.14 Màu sắc hạt gạo thế hệ F3 .................................................................... 48
xi
DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT
CC
Chống chịu
CCTB
Chống chịu trung bình
CK
Chuẩn kháng
CN
Chuẩn nhiễm
CTUS1
Lúa sỏi đột biến
CTUS8
Nàng quớt biển đột biến
ĐB
Đột biến
ĐBSCL
Đồng bằng sông cửu long
dS m-1
Deci Siemens trên mỗi mét
EC
Độ dẫn điện
IRRI
Viện nghiêm cứu lúa gạo quốc tế
IRRI
Viện nghiên cứu lúa gạo quốc tế
mS cm-1
Mili Siemens trên mỗi centi mét
N
Nhiễm
RN
Rất nhiễm
THL
Tổ hợp lai
xii
MỞ ĐẦU
Hiện nay vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long đang chịu ảnh hưởng rất nặng
bởi các tác động của biến đổi khí hậu, đặc biệt là sự xâm nhập mặn của biển làm
tăng diện tích nhiễm mặn. 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
mô hình nuôi trồng tôm trong vài năm gần đây, tôm chết do bị ngộ độc nên đã
không còn hiệu quả. Sự thay thế của mô hình lúa-tôm cho mô hình tôm truyền
thống đem lại hiệu quả cao. Vấn đề ở đây là mặn xâm nhập vào từ tháng 12 đến
tháng 5, nông dân đã tranh thủ lấy nước mặn để nuôi tôm; từ tháng 6 đến tháng 12
rửa mặn bằng nước mưa để trồng lúa, tuy nhiên độ mặn trong đất vẫn còn do quá
trình nuôi tôm lấy nước mặn. Vì vậy, việc chọn giống lúa chống chịu mặn cao ở giai
đoạn mạ và ngắn ngày (<120 ngày) để né mặn vào cuối vụ tháng 12 là yêu cầu cấp
thiết hiện nay. Để nhanh chóng giải quyết được vấn đề nêu trên đề tài “Lai tạo và
tuyển chọn giống lúa ngắn ngày có khả năng chịu mặn cao từ tổ hợp lai CTUS1
X CTUS8” nhằm kết hợp 2 dòng đột biến có khả năng chịu mặn để tạo ra giống lúa
ngắn ngày có khả năng chịu mặn cao.
1
CHƢƠNG 1
LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU
1.1 TỔNG QUAN VỀ CÂY LÚA
1.1.1 Phân loại
Cây lúa là cây hằng niên, thuộc họ Gramineae (họ hòa thảo), tộc Oryzeae,
chi Oryza và có tổng số nhiễm sắc thể là 2n = 24. Oryza có khoảng 20 loài phân bố
chủ yếu ở vùng nhiệt đới ẩm của Châu Phi, Nam và Đông Nam Á, Nam Trung
Quốc, Nam và Trung Mỹ và một phần của Châu Út. Trong đó, chỉ có 2 loài lúa
trồng là Oryza sativa L và Oryza glaberrima Steud (trong 2 loại 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 Đặc điểm thực vật học của cây lúa
* Rễ lúa
Cây lúa có hai loại rễ: rễ mầm và rễ phụ.
Rễ mầm: là rễ mọc ra đầu tiên khi hạt lúa nảy mầm. Thường mỗi hạt lúa chỉ
có một rễ mầm. Rễ mầm không ăn sâu, ít phân nhánh, chỉ có lông ngắn, thường dài
khoảng 10-15 cm. Rễ mầm giữ nhiệm vụ chủ yếu là hút nước cung cấp cho phôi
phát triển và sẽ chết sau 10-15 ngày, lúc cây mạ được 3-4 lá.
Rễ phụ (còn gọi là rễ bất định): Rễ phụ mọc ra từ mắt (đốt) trên thân lúa.
Mỗi mắc có từ 5-25 rễ phụ, rễ phụ mọc dài có nhiều nhánh và lông hút. Rễ có
nhiệm vụ hút nước và chất dinh dưỡng nuôi cây, giúp cây bám chặt vào đất, cho nên
bộ rễ có khỏe mạnh thì cây lúa mới tốt được. Bên trong rễ lúa có nhiều khoang
trống ăn thông với thân và lá, cây lúa sống được với nước là nhờ cấu trúc đặc biệt
này (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008).
* Thân lúa
Thân lúa (stem) gồm những mắt và lóng nối tiếp nhau. Lóng là phần thân
rỗng ở giữa hai mắt và thường được bẹ lá ôm chặt. Thông thường các lóng phía
dưới ít phát triển nên mắt rất khít nhau, chỉ khoảng 3-8 lóng trên cùng vươn dài khi
lúa làm đòng. Trên thân lúa các mắt thường phình ra. Tại mỗi mắt lúa có mang một
lá, một mầm chồi và hai tầng rễ phụ. Thân lúa có nhiệm vụ vận chuyển và tích trữ
các chất trong cây. Trong điều kiện đầy đủ dinh dưỡng và ánh sáng, mầm chồi sẽ
phát triển thành mầm chồi thật sự, thoát ra khỏi bẹ lúa. Cây lúa sẽ cứng chắc nếu có
lóng ngắn, thành lóng dày và bẹ lá ôm sát thân (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008).
2
* Lá lúa
Lúa là cây đơn tử diệp (một lá mầm). Lá lúa mọc đối với hai bên thân lúa, lá
ra sau nằm về phía đối diện với lá trước đó. Lá trên cùng (lá cuối cùng trước khi trổ
bông) gọi là lá cờ hay lá đòng, lá này rất quan trọng trong giai đoạn lúa mang đòng
đến lúc lúa chín nên rất cần được bảo vệ tốt. Lá lúa gồm phiến lá, cổ lá và bẹ lá.
Mỗi giống lúa có tổng số lá nhất định. Ở các giống quang cảm, tổng số lá có
thể thay đổi đôi chút tùy theo mùa trồng, biến thiên từ 16-21 lá. Các giống lúa ngắn
ngày thường có tổng số lá biến thiên từ 12-16 lá (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008).
* Bông lúa
Là cả một phát hoa bao gồm nhiều nhánh gié mang hoa. Sau khi ra đủ số lá
nhất định thì cây lúa sẽ trổ bông. Bông lúa là loại phát hoa chùm, gồm nhiều trục
mang nhiều nhánh gié bậc nhất, bậc 2 và đôi khi có cả bậc 3. Bông lúa có nhiều
dạng: bông túm hoặc xòe, hạt thưa hoặc dày, cổ hở hoặc kín, tùy thuộc vào giống và
điều kiện môi trường. Khi lúa chưa trổ, bông lúa còn gọi là đòng lúa. Từ lúc hình
thành đòng lúa đến khi trổ bông kéo dài từ 17-35 ngày, trung bình là 30 ngày. Khi
lá cờ xuất hiện thì đòng dài nhanh hơn, thời gian trổ tùy giống lúa, lúa ngắn ngày
trung bình từ 5-7 ngày, giống lúa dài ngày trung bình từ 10-14 ngày. Thời gian trổ
càng ngắn thì càng giảm thiệt hại do môi trường (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008).
* Hoa lúa
Hạt lúa khi chưa thụ phấn, thụ tinh được gọi là hoa lúa (spikelet). Hoa lúa
thuộc loài dĩnh hoa, gồm trấu lớn (dưới), trấu nhỏ (trên) tương ứng với dĩnh dưới và
dĩnh trên, một bộ nhị cái gồm bầu noãn và vòi nhụy chẽ đôi, một bộ nhị đực gồm 6
chỉ nhị mang 6 bao phấn (hoa lưỡng tính tự thụ).
Sự nở hoa thường kéo dài khoảng 45-60 phút. Khi lúa trổ bông thì hoa lúa
nào xuất hiện trước sẽ nở trước nên sự nở hoa thường tiến hành từ trên chóp bông
xuống đến cổ bông. Sự ra hoa thường xảy ra cùng một ngày hoặc khoảng một ngày
sau khi trổ bông. Trên một bông lúa, từ lúc bắt đầu xuất hiện đến khi cả bông thoát
hoàn toàn ra khỏi bẹ lá cờ mất khoảng 3-4 ngày trong điều kiện thời tiết và dinh
dưỡng tốt.
* Hạt lúa
Gồm phần vỏ lúa và hạt gạo. Vỏ lúa ở ngoài hạt gạo ở trong.
Vỏ lúa: gồm 2 vỏ trấu ghép lại. Ở gốc 2 vỏ trấu gắn vào đế hoa có 2 tiểu
dĩnh. Phần vỏ chiếm khoảng 20% trọng lượng hạt lúa.
Hạt gạo: gồm 2 phần:
3
- Phôi (mầm): nằm ở góc dưới hạt gạo, chổ dính vào đế hoa, ở về phía trấu
lớn.
- Phôi nhũ: chiếm phần lớn hạt gạo, chứa chất dự trữ, chủ yếu là tinh bột.
Bên ngoài được bao bọc bởi 1 lớp lụa mỏng chứa nhiều vitamine nhất là vitamine
A. Khi hạt lúa khô, phôi nhũ chứa một lượng nước nhất định từ 12-14% trọng lượng
khô. Khi ngâm trong nước, hạt hút nước và trương lên, ẩm độ trong hạt tăng lên
25% thì có thể nảy mầm được. Khi có tinh bột phân giải thành những chất đơn giản
để cung cấp cho cây mầm phát triển. Nhiệt độ thích hợp cho lúa nảy mầm từ 27370C (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008).
1.2 LÚA MÙA ĐỘT BIẾN
1.2.1 Phân nhóm lúa mùa
Lúa mùa là loại cây ngày ngắn, tức là cây lúa chỉ cảm ứng ra hoa trong điều
kiện quang kỳ ngắn.
Lúa mùa là nhóm lúa có cảm ứng quang kỳ, chỉ ra hoa trong điều kiện ngày
ngắn thích hợp, nghĩa là trổ và chín theo mùa. Tùy vào mức độ quang cảm mà
người ta phân biệt: lúa mùa sớm, mùa lỡ hoặc mùa muộn.
Các giống lúa cảm ứng yếu với quang kỳ sẽ bắt đầu ra hoa khi ngày ngắn bắt
đầu dần sang thu phân (khoảng 23/9), tức là trổ vào tháng 9-10 dương lịch và cho
thu hoạch vào 19/11 dương lịch như giống lúa Tẻ tép, Sóc so, Ba trăng,… Các
giống này là giống lúa mùa sớm.
Nhóm giống lúa mùa lỡ là những giống lúa có phản ứng trung bình đối với
quang kỳ, trổ vào tháng 11 dương lịch và thu hoạch vào tháng 12 dương lịch. Ba
thiệt, Nàng nhuận, Một bụi,… thuộc nhóm này.
Nhóm giống lúa mùa muộn là những giống lúa phản ứng chặt với quang kỳ.
Các giống lúa này chỉ trổ khi quang kỳ ngắn nhất vào tháng 12 hoặc có khi đến đầu
tháng 1 dương lịch. Tiêu chuẩn cho nhóm này là giống Tài nguyên, Nàng thơm
muộn, Nanh chồn,… (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008).
Lúa mùa đột biến là một nhóm lúa mùa đã được xử lý đột biến để thay đổi
đặc tính quang kỳ ban đầu (không bị ảnh hưởng bởi quang kỳ).
1.2.2 Một số ứng dụng của đột biến vào công tác chọn giống cây trồng
Trong nhiều thập kỷ trở lại đây, trên thế giới, nhiều phòng thí nghiệm khác
nhau ở các nước đã tiến hành việc nghiên cứu đột biến thực nghiệm: nghiên cứu về
cơ chế phân tử của quá trình đột biến (Dubinin, 1970, 1979, 1985; Taraxov, 1975,
1979, 1990, 1992; Nguyễn Hữu Đống, 1978, 1982, 1989…), cũng như việc ứng
dụng nó trong công tác chọn giống các loại cây trồng nông nghiệp (ngô, lúa, lúa mì,
4
đậu, lạc, hoa, cây cảnh…) và đã thu được nhiều kết quả to lớn (Nguyễn Hữu Đống
và ctv., 1997).
Ở nước ta công tác chọn tạo giống bằng ứng dụng hóa chất và tia phóng xạ
gây đột biến đã được thực hiện từ những năm đầu của thập kỷ 60 do tiến sĩ Phan
Hải, với sự thành công đầu tiên là giống DT1. Từ đó những kỹ thuật gây đột biến
bằng ứng dụng kỹ thuật nguyên tử đã được sử dụng ở các liều lượng khác nhau vào
các bộ phận thực vật khác nhau hoặc các thời điểm khác nhau đã tạo chọn ra được
những giống cây lương thực có giá trị trong sản xuất lương thực trong hơn ba thập
kỷ qua (Phạm Văn Ro, 2001).
Việc sử dụng đột biến trong chọn tạo giống lúa nước được các nhà chọn
giống Nhật bản sử dụng từ những năm đầu thập kỷ 50: Morinaga, (1953); Matsuo,
(1963) và các nhà chọn tạo giống lúa khác. Theo họ đột biến có liên quan đến nhiều
đặc tính lý hóa học của cây lúa nước và đặc biệt thể hiện bằng kiểu hình mà ta dễ
nhận biết bằng mắt thường như: màu sắc lá, chiều cao cây, hình dạng bông, màu sắc
đầu hạt thóc, màu sắc vỏ cám, vỏ trấu. Đặc biệt tính kháng sâu bệnh, tính chống đổ,
tính chịu rét, chịu hạn, khả năng đẻ nhánh tăng lên, chín sớm hơn và từ đó dẫn đến
tăng năng suất của các giống (Phạm Văn Ro, 2001).
Theo tổ chức Nguyên tử và năng lượng thế giới (IAEA, trích dẫn bởi Nguyễn
Ngọc Đệ (2008)) thì đến năm 1991 đã có 278 giống lúa chọn tạo bằng phương pháp
đột biến được đưa vào sản xuất. Ở Việt Nam, cũng đã có một số giống lúa đột biến
thành công đã được trồng đại trà đặc biệt ở miền Bắc Việt Nam như VN10, DT10,
DT11, A20, Xuân số 4, Xuân số 5,…
1.3 PHƢƠNG PHÁP CẢI TIẾN GIỐNG LÚA
Có nhiều phương pháp cải tiến giống lúa. Tùy mục đích, cở sở vật chất và
phương tiện chúng ta sẵn có mà ta sẽ quyết định sử dụng phương pháp cải tiến
giống lúa nào cho phù hợp.
1.3.1 Lai tạo
Phương pháp này nhằm tạo ra những biến dị di truyền mới và tái tổ hợp các
kiểu gen mong muốn bằng cách lai nhân tạo. Các dòng lai sau đó cho tự thụ và chọn
lọc theo nhiều cách khác nhau.
Lai đơn
Trong lai đơn chỉ có sự tham gia của một bố và một mẹ và phép lai chỉ tiến
hành một lần; phép lai đơn giản được sử dụng rộng rãi vì bố và mẹ được nghiên cứu
tỉ mỉ thông qua các tính trạng. Người ta tiến hành phép lai giữa hai bố mẹ có các
tính trạng bổ sung. Lai đơn có thể tiến hành trong loài (lai gần), nhưng cũng có thể
thực hiện phép lai khác loài phụ hoặc khác loài.
5
Nếu kí hiệu các dạng bố mẹ là A, B, C, D,… thì có thể biểu diễn lai đơn là:
A x B; C x D; B x D…
Nguyên tắc bổ sung các tính trạng cần thiết
Một số giống cây trồng tốt sẽ được nhân rộng ra nhiều vùng địa lí khác
nhau. Nhờ đặc điểm này mà một giống tốt được tạo ra không còn bó hẹp trong từng
nước. Nhập nội giống cây trồng có các tính trạng tốt là phương pháp nhanh để đưa
giống vào sản xuất. Tuy nhiên, các giống cây trồng mới tạo ra khi di chuyển từ
vùng sinh thái này sang vùng sinh thái khác tỏ ra còn khiếm khuyết hoặc thiếu một
tính trạng quan trọng nào đó như kém chịu rét, dễ bị đỗ ngã, chất lượng chưa cao.
Trên tổng thể các giống cây mới được tạo ra theo các phương pháp tạo giống hiện
đại đều là các kiểu gen tốt, chúng chỉ còn thiếu 1 số tính trạng, nếu được bổ sung thì
sẽ là một giống hoàn chỉnh.
Trong các phép lai, nguyên tắc bổ sung các tính trạng, sữa chữa khiếm
khuyết luôn được áp dụng triệt để và bằng cách này các giống cây trồng ngày càng
hoàn thiện hơn (Chu Thị Thơm, Phan Thị Lài, Nguyễn Văn Tó, 2006).
1.3.2 Chọn lọc cá thể hoặc chọn lọc dòng thuần
Chọn lọc dòng thuần là chọn cá thể ưu tú, đem trồng và cho tự thụ phấn qua
nhiều thế hệ. Một giống được chọn bằng phương pháp chọn lọc dòng thuần sẽ đồng
đều hơn một giống được tạo ra bằng phương pháp chọn lọc cá thể, vì tất cả các cây
đều trong một giống cùng kiểu gen (với giả định cá thể được chọn ban đầu phải
đồng hợp tử ở tất cả các locus) (Nguyễn Phước Đằng, 2010).
1.4 ĐẶC TÍNH NÔNG HỌC CỦA CÂY LÚA
1.4.1 Thời gian sinh trƣởng
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
6