Tài liệu Nghiên cứu đặc tính cứng cây kháng đổ ngã của một số dòng lúa nếp thuộc hai tổ hợp lai ck92 x nhật và nk2 x nhật tt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ Chuyên ngành: KHOA HỌC CÂY TRỒNG Mã ngành: 62 62 01 10 NGUYỄN THỊ THUỞ NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH CỨNG CÂY KHÁNG ĐỔ NGÃ CỦA MỘT SỐ DÒNG LÚA NẾP THUỘC HAI TỔ HỢP LAI CK92 x NHẬT VÀ NK2 x NHẬT Cần Thơ, 2018 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ Người hướng dẫn chính: GS.TS. Lê Văn Hòa Người hướng dẫn phụ: PGS.TS. Võ Công Thành Luận án được bảo vệ trước hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp trường. Họp tại: Vào lúc ….. giờ ….. ngày ….. tháng ….. năm ……….. Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: Trung tâm Học liệu, Trường Đại học Cần Thơ. Thư viện Quốc gia Việt Nam. 1 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 1. Nguyễn Thị Thuở, Phan Thị Hồng Trang, Võ Công Thành và Lê Văn Hòa, 2016. Nghiên cứu cải thiện đường kính và độ cứng lóng thân các giống lúa nếp NK2, CK92 và CK2003. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Việt Nam, 9 (10): 20-24. 2. Nguyễn Thị Thuở, Phan Thị Hồng Trang, Võ Công Thành và Lê Văn Hòa, 2016. Lai tạo và tuyển chọn dòng nếp mới (Oryza sativa subsp. Indica) cứng cây chống đổ ngã phục vụ cho sản xuất. Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, chuyên đề Nông nghiệp xanh, tháng 11/2016: 5-12. 3. Nguyễn Thị Thuở, Võ Công Thành và Lê Văn Hòa, 2017. Kết quả nghiên cứu độ cứng cây và khả năng chống đổ ngã của một số dòng nếp lai (Oryza sativa var. Indica ) tại tỉnh An Giang. Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, chuyên đề Giống cây trồng, vật nuôi, tập 1, tháng 6/2017: 25-34. 4. Nguyễn Thị Thuở, Võ Công Thành và Lê Văn Hòa, 2017. Khảo sát đặc điểm nông học của một số dòng lúa nếp được chọn tạo theo hướng cứng cây chống đổ ngã phục vụ cho sản xuất. Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, chuyên đề Sinh lý thực vật ứng dụng trong nông nghiệp công nghệ cao, tháng 12/2017: 5-12. 2 CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG 1.2. Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu tổng quát: xác định nguyên nhân có liên quan đến tính kháng đổ ngã để có hướng chọn tạo ra giống mới cứng cây, kháng đổ ngã và hiệu quả của tính cứng cây đối với cây lúa nếp. 1.3. Đối tượng nghiên cứu Các dòng nếp lai ở thế hệ F6 thuộc 2 tổ hợp lai: THL1 (lúa nếp NK2 x lúa Nhật); THL2 (lúa nếp CK92 x lúa Nhật). 1.6. Tính mới của luận án - Xác định được đặc điểm về chiều dài, đường kính, độ cứng, độ dày thành lóng của các lóng thân từ lóng thứ nhất đến lóng thứ tư của cây lúa nếp cứng cây. - Xác định được mối tương quan giữa các tính trạng liên quan đến tính kháng đổ ngã như chiều dài, đường kính, độ cứng, độ dày thành lóng của bốn lóng thân phía trên. - Đã điện di protein SDS-PAGE đánh giá độ thuần của các dòng lúa nếp ưu tú. - Đã trắc nghiệm ngoài đồng các dòng lúa nếp cứng cây và đã tuyển chọn được hai dòng lúa nếp ưu tú là NL1 và NL2 cứng cây, kháng đổ ngã, có năng suất và chất lượng cao. 1.7. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án - Ý nghĩa khoa học: đề tài cung cấp những thông tin khoa học cơ bản về đặc điểm hình thái của lóng thân liên quan đến tính cứng cây, kháng đổ ngã ở cây lúa nếp làm cơ sở cho công tác chọn giống lúa kháng đổ ngã đối với những giống lúa và lúa nếp khác trong thời gian tới. Kết quả đạt được của luận án còn là cơ sở khoa học góp phần vào việc ứng dụng nguồn vật liệu trung gian quý làm nguồn để tuyển chọn theo hướng gạo tẻ hoặc sử dụng làm nguồn gen lúa cứng cây cho công tác lai tạo. - Ý nghĩa thực tiễn: đề tài cung cấp được 2 dòng lúa nếp mới cứng cây, kháng đổ ngã có năng suất cao, chất lượng tốt phục vụ cho sản xuất. 3 CHƯƠNG 3. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP 3.1. Thời gian và địa điểm Thí nghiệm được tiến hành từ 2014-2016, tại nhà lưới Phòng thí nghiệm Chọn giống và Ứng dụng công nghệ sinh học, Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ. Thí nghiệm ngoài đồng được bố trí tại xã Phú Hưng và xã Phú Thọ, huyện Phú Tân, tỉnh An Giang qua 3 vụ Đông - Xuân 2014-2015, Hè thu 2015 và Đông - Xuân 2015-2016. 3.2. Phương tiện nghiên cứu 3.2.1. Vật liệu thí nghiệm - Vật liệu sử dụng làm bố mẹ Giống làm mẹ là nếp NK2, CK92 có thời gian sinh trưởng thuộc nhóm A1, năng suất 6-8 t/ha, nở bụi khá tốt, nhưng dễ bị đổ ngã. Lúa Nhật là giống lúa hạt bầu tròn được thu thập tại Nhật Bản năm 2010, thời gian sinh trưởng ngắn, kháng đổ ngã tốt. - Đánh giá kháng đổ ngã ngoài đồng Các dòng lai ở thế hệ F6, dòng nếp NL1 (từ THL nếp CK92 x lúa Nhật), dòng NL2 (từ THL nếp NK2 x lúa Nhật), giống đối chứng là nếp CK92. 3.2.2. Thiết bị, hóa chất thí nghiệm Máy đo độ cứng IMADA (Torque gauges IMADA), máy ly tâm 5418 và các thiết bị phòng thí nghiệm khác. Hóa chất gồm carmin, methanol, acid acetic, acid nitric, acid sulphuric, anthrone, nước cất, ethanol 95% chứa 0,025% thymol blue, ethanol 95%, KOH 1,7%, dung dịch Iod, NaOH 1 N, CuSO4, NaCl và một số hóa chất khác. 3.3. Phương pháp Các mùa vụ cụ thể được thể hiện qua Bảng 3.1. 3.3.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm ngoài đồng Thí nghiệm ngoài đồng được bố trí lại theo thể thức khối hoàn toàn ngẫu nhiên với 3 lặp, diện tích mỗi lô trong một khối 20 m2. Sắp xếp ngẫu nhiên giữa các nghiệm thức trong mỗi dãy, có bố trí 1 nghiệm thức phụ gần bờ (sử dụng giống đối chứng nếp CK92). 4 Các chỉ tiêu theo dõi, chọn lọc gồm cấp đổ ngã (9 cấp), đặc tính nông học, đặc tính kháng đổ ngã (chiều dài, đường kính, độ cứng lóng), năng suất, chất lượng hạt (độ bền gel, nhiệt trở hồ, amylose, protein, dài hạt và dạng hạt). Trong quá trình chọn lọc, ứng dụng kỹ thuật điện di protein SDS-PAGE để kiểm tra độ thuần (band waxy). Bảng 3.1. Mô tả các mùa vụ của toàn thí nghiệm Mùa vụ Đông xuân 2014-2015 Thế hệ F6 Hè thu 2015 F7 Hè thu 2015 F7 Đông xuân 2015-2016 F8 Xuân hè 2016 F8 Nội dung thí nghiệm Bố trí Đánh giá chiều dài, đường kính và độ cứng Ngoài lóng. Khảo nghiệm giống theo tiêu chuẩn đồng VCU của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. Đánh giá chiều dài, đường kính và độ cứng Nhà lưới lóng, chọn những dòng có đường kính và độ cứng các lóng cao. Đánh giá chiều dài, đường kính và độ cứng Ngoài lóng. Khảo nghiệm giống theo tiêu chuẩn đồng VCU của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. Đánh giá các chỉ tiêu về chiều dài, đường Ngoài kính và độ cứng lóng của 4 lóng thân trên. đồng Khảo nghiệm giống theo tiêu chuẩn VCU của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. - Đánh giá chiều dài, đường kính và độ Nhà lưới cứng các lóng, chọn những dòng có đường kính và độ cứng các lóng cao. - Phân tích các chỉ tiêu về chất lượng hạt. - Tiến hành giải phẫu các lóng thân - Điện di protein SDS-PAGE để đánh giá độ thuần của dòng được chọn. 3.3.3. Phương pháp đánh giá các đặc tính nông học và thành phần năng suất Thời gian sinh trưởng (ngày) được tính từ lúc gieo hạt cho đến khi thu hoạch và phân loại theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (2004). Chiều cao cây (cm) được đo từ mặt đất đến chóp bông cao nhất. Số bông/bụi được đếm vào lúc thu hoạch, đếm tổng 5 số bông có được trên từng bụi. Số hạt chắc/bông được tính trung bình theo từng bụi, bằng tổng hạt chắc/bụi chia cho tổng số bông/bụi. Tỷ lệ hạt chắc được tính bằng thương số giữa số hạt chắc/bông và tổng số hạt chắc và lép/bông đó. Trọng lượng 1000 hạt được tính theo trung bình của 3 lần cân, quy về ẩm độ 14% (W14%, g). Đối với thí nghiệm ngoài đồng: mỗi lô lấy 5 khung (0,5 x 0,4 m) để đánh giá các thành phần năng suất; thu hoạch 5 m2/lô tách lấy hạt, cân và quy về ẩm độ chuẩn 14% để tính năng suất thực tế. 3.3.4. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu đánh giá kháng đổ ngã 3.3.4.1. Cấp đổ ngã Đánh giá cấp đổ ngã dựa vào tình trạng của cây lúa đứng thẳng, hơi xiên hay ngã rạp và tỉ lệ (%) cây bị đổ ngã. Xác định tỉ lệ (%) đổ ngã của từng lô, lấy trung bình của các lần lặp lại rồi quy về thang đánh giá 9 cấp đánh giá của IRRI. Bảng 3.2. Đánh giá cấp đổ ngã trên lúa theo IRRI (1988) Cấp Tình trạng 1 Tất cả cây lúa đứng thẳng 3 Có 50% số cây lúa bị nghiêng 5 Có 75% số cây lúa bị nghiêng 7 Có 75% số cây lúa ngã 9 Tất cả các cây lúa ngã rạp 3.3.4.2. Chiều dài, đường kính và độ cứng lóng Chiều dài lóng (cm) là khoảng cách giữa hai đốt liên tiếp nhau. Đường kính lóng (mm) được đo bằng thước kẹp và đo ở phần giữa của mỗi lóng. Độ cứng lóng (N) được đo bằng máy đo độ cứng IMADA (Force gauges IMADA) Model ZP-50N, khoảng cách giữa hai điểm của giá đỡ là 5 cm. 3.3.5. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu chất lượng hạt Chiều dài và hình dạng hạt gạo được đo trên giấy kẻ li, xếp các hạt gạo nối nhau liên tục theo chiều dài (10 hạt) để đo chiều dài hạt hoặc khít nhau theo chiều ngang (10 hạt) để đo chiều rộng hạt và đánh giá phân loại theo tiêu chuẩn đánh giá của Juliano and Villareal (1993) (Bảng 3.3). 6 Hàm lượng amylose được phân tích theo phương pháp của Cagambang and Rodriguez (1980). Sau đó phân loại gạo dựa vào hàm lượng amylose và căn cứ theo thang đánh giá của IRRI (1988) (Bảng 3.4). Bảng 3.3. Tiêu chuẩn đánh giá chiều dài và hình dạng hạt gạo theo IRRI (Juliano and Villareal, 1993) Chiều dài hạt gạo Hình dạng hạt gạo Mức biểu Kích cỡ Mức biểu hiện Tỉ lệ D/R* hiện (mm) 1 Rất dài > 7.50 Thon dài > 3.0 3 Dài 6.61 – 7.50 Trung bình 2.1 – 3.0 5 Trung bình 5.51 – 6.60 Bầu 1.1 – 2.0 7 Ngắn ≤ 5.50 Tròn ≤ 1.0 *: Tỷ lệ giữa chiều dài và chiều rộng hạt gạo Cấp Bảng 3.4. Thang đánh giá hàm lượng amylose (IRRI, 1988) Stt 1 2 3 4 5 Hàm lượng amylose (%) 0–2 3–9 10 – 19 20 – 25 > 25 Mức đánh giá Nếp Rất thấp Thấp Trung bình Cao Phân loại gạo Nếp Gạo dẻo Gạo dẻo Mềm cơm Cứng cơm Hàm lượng protein được phân tích theo phương pháp của Lowry et al. (1951). Độ bền thể gel được phân tích theo phương pháp của Tang et al. (1991) và đánh giá theo IRRI (1996). Phân tích nhiệt trở hồ và phân cấp độ trở hồ theo Jennings et al. (1979). 3.3.6. Phương pháp giải phẫu lóng thân và xác định độ dày thành lóng Lóng thân lúa được lấy vào lúc thu hoạch. Các lóng sau đó được tách hết bẹ lá, giải phẫu theo mặt cắt ngang và nhuộm mẫu cắt với thuốc nhuộm, đo độ dày thành lóng dưới kính hiển vi ở vật kính 10. Độ dày thành lóng (mm) được đo dưới kính hiển vi có trắc vi thị kính, đo từ mép ngoài của thành lóng (ngoài cùng của thân) đến mép trong (phần tiếp giáp với khoang rỗng ở giữa thân cây lúa). 7 3.3.7. Phương pháp điện di protein SDS-PAGE Điện di protein SDS-PAGE (sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis) được tiến hành theo phương pháp của Laemmli (1970). 3.3.8. Đánh giá các chỉ tiêu khảo nghiệm giống Đánh giá chỉ tiêu khảo nghiệm giống thực hiện theo quy định của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (2004) 3.3.9. Phương pháp phân tích số liệu Tỷ lệ (%) độ cứng của dòng lai so với cây bố mẹ (x) được tính theo công thức sau tương ứng với từng lóng thân: Tất cả số liệu thu thập được xử lý bằng Microsoft Excell, phân tích phương sai ANOVA và so sánh Duncan bằng phần mềm thống kê SPSS. Sử dụng phân tích tương quan tuyến tính với việc kiểm định hệ số tương quan Pearson trong trường hợp biến định lượng để kiểm định các yếu tố có ảnh hưởng đến độ cứng cây. 8 Chương 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1. Kết quả chọn lọc trong điều kiện nhà lưới 4.1.1. Cấp đổ ngã Qua hai vụ trồng, hè thu 2015 và xuân hè 2016 trong điều kiện nhà lưới không xảy ra tình trạng đổ ngã. 4.1.2. Chiều dài lóng 4.1.2.2. Thế hệ F8 Ở tổ hợp lai THL1 (NK2 x Nhật), chiều dài lóng của 17 dòng lai thu được dao động theo hướng cao hơn cả bố mẹ ở lóng thứ nhất và lóng thứ hai; từ cao hơn cho đến thấp hơn bố mẹ ở lóng thứ ba và lóng thứ tư, tương tự với thế hệ F7. Bảng 4.3. Chiều dài lóng (cm) của các dòng lai ở THL1 thế hệ F8 Dòng/Giống Lóng I Lóng II Lóng III Lóng IV NL1-6 33,7 e 18,2 i 8,48 j 4,69 g NL1-7 36,7 bc 21,1 cd 13,2 bcd 5,09 efg NL2-2 37,9 b 20,6 cdef 8,83 j 4,77 g cd efg gh NL2-5 35,8 20,0 10,4 4,93 fg b c ij NL2-8 37,3 21,2 9,28 5,05 fg a a a NL4-1 39,3 22,7 15,6 5,97 bcd bc ab a NL4-5 37,0 22,2 15,2 5,50 def cd efg bc NL5-1 35,7 20,1 13,5 6,61 a b defg gh NL5-8 37,5 20,2 10,6 4,95 fg NL6-1 36,9 bc 19,7 fgh 12,3 de 5,99 bcd NL6-3 38,0 b 21,4 bc 13,6 bc 6,25 abc a a ef NL11-1 39,6 22,6 11,7 6,04 bcd a gh ij NL11-4 40,1 19,3 9,35 5,25 efg b ab b NL12-2 37,9 22,2 13,8 6,31 ab b gh hi NL12-4 37,9 19,5 10,1 5,95 bcd d ab de NL13-4 35,2 22,3 12,5 5,66 cde a cde fgh NL13-5 40,1 20,8 11,0 5,50 def NK2 37,8 b 18,9 hi 11,2 fg 6,77 a Lúa Nhật 31,9 f 16,9 j 12,8 cd 5,95 bcd F ** ** ** ** CV (%) 6,57 8,01 13,85 18,29 Trong cùng một cột, những số có chữ theo sau giống nhau thì không khác biệt về mặt ý nghĩa thống kê. **: khác biệt ở mức ý nghĩa 1% theo phép thử Duncan. Ở tổ hợp lai THL2 (CK92 x Nhật), chiều dài lóng hầu hết các lóng thân của 11 dòng lai thu được rất dao động, cao hơn cả bố 9 mẹ ở hầu hết các lóng trừ lóng thứ nhất có thấp hơn so với cây mẹ (Bảng 4.4). Bảng 4.4. Chiều dài lóng thân (cm) của các dòng nếp lai ở THL2 thế hệ F8 Dòng/Giống CL6-6 CL6-7 CL7-3 CL7-6 CL8-6 CL8-7 CL9-3 CL9-4 CL11-1 CL13-1 CL13-3 CK92 Lúa Nhật F CV (%) Lóng I 32,6 gh 33,8 ef 33,8 ef 35,3 cd 34,3 de 32,1 g 34,7 de 34,7 de 36,3 bc 37,6 ab 36,9 ab 38,1 a 31,9 g ** 6,92 Lóng II 19,9 f 20,8 e 21,9 d 22,6 bc 23,1 ab 23,1 ab 22,3 cd 23,5 a 23,2 ab 18,4 h 17,6 i 19,0 g 16,9 j ** 6,07 Lóng III 13,2 c 13,4 c 16,8 a 16,1 ab 15,5 b 15,6 b 13,8 c 15,3 b 15,3 b 8,56 d 8,54 d 13,2 c 13,0 c ** 11,70 Lóng IV 9,05 b 7,83 de 11,1 a 8,68 bc 7,20 ef 7,08 efg 7,14 efg 7,47 de 8,18 cd 6,43 gh 5,96 h 7,54 de 6,60 fgh ** 16,83 Trong cùng một cột, những số có chữ theo sau giống nhau thì không khác biệt về mặt ý nghĩa thống kê. **: khác biệt ở mức ý nghĩa 1% theo phép thử Duncan. 4.1.3. Đường kính lóng 4.1.3.2. Thế hệ F8 Ở THL1 (NK2 x Nhật), 17 dòng lai thu được đều có đường kính dao động từ cao hơn cho đến thấp hơn cả cây bố và cây mẹ (nếp NK2) ở tất cả 4 lóng thân được khảo sát. Lóng thân của cây bố (lúa Nhật) khá thấp ở 2 lóng ngọn và tương đối cao ở 2 lóng gốc (Bảng 4.7). Ở tổ hợp lai THL2 (CK92 x Nhật), đường kính lóng của đa số dòng lai đều tương đương và cao hơn so với cây mẹ. Một số dòng có đường kính lóng tương đương cây bố (Bảng 4.8). 4.1.4. Độ cứng lóng 4.1.4.2. Thế hệ F8 Ở THL1 (NK2 x Nhật), độ cứng lóng của 17 dòng lai thu được dao động từ cao hơn đến tương đương cây mẹ (nếp NK2) ở lóng thứ nhất và lóng thứ hai, có thấp hơn ở lóng thứ ba và thứ tư. So với lúa Nhật thì các dòng lai biến thiên từ cao hơn cho đến tương đương và thấp hơn ở lóng thứ nhất đến thứ ba (Bảng 4.11). 10 Bảng 4.7. Đường kính lóng (mm) các dòng nếp lai ở THL1 thế hệ F8 Dòng/Giống Lóng I Lóng II Lóng III Lóng IV NL1-6 2,32 i 3,81 g 4,45 h 4,90 h NL1-7 3,14 ab 4,90 b 5,59 ab 6,32 b fg cde def NL2-2 2,66 4,48 5,12 5,82 cde gh cde def NL2-5 2,59 4,45 5,18 6,03 bcd fg cd cdef NL2-8 2,63 4,52 5,20 6,03 bcd j g abcd NL4-1 1,77 3,71 5,45 6,77 a cde cde cdef NL4-5 2,88 4,52 5,22 5,76 cde fg cd abcd NL5-1 2,66 4,59 5,47 6,05 bc NL5-8 3,27 a 5,23 a 5,76 a 6,24 b cde bc bcde NL6-1 2,87 4,64 5,30 6,03 bcd bc b abc NL6-3 3,01 4,88 5,55 6,18 b hi f gh NL11-1 2,44 4,11 4,75 5,35 fg cde cde efg NL11-4 2,87 4,41 4,98 5,78 cde bcd cde def NL12-2 2,97 4,51 5,13 5,60 ef efg def fg NL12-4 2,71 4,32 4,93 5,34 ef fg f h NL13-4 2,62 4,11 4,49 5,10 gh NL13-5 2,76 efg 4,42 cde 5,12 def 5,68 de NK2 2,80 def 4,30 def 4,98 efg 5,69 de i d abcd Lúa Nhật 2,30 4,21 5,45 6,37 b F ** ** ** ** CV (%) 12,08 11,48 11,59 10,21 Bảng 4.8. Đường kính lóng thân (mm) của các dòng nếp lai ở THL2 thế hệ F8 Dòng/Giống Lóng I Lóng II Lóng III Lóng IV CL6-6 3,38 bc 4,96 b 5,94 c 6,42 cd CL6-7 3,13 d 4,81 b 5,65 de 6,04 e c b de CL7-3 3,33 4,78 5,65 6,16 e bc b cd CL7-6 3,54 4,98 5,88 6,22 de bc a a CL8-6 3,52 5,40 6,55 6,99 a bc b c CL8-7 3,44 5,05 5,98 6,60 bc a a ab CL9-3 3,79 5,37 6,37 6,88 a b b bc CL9-4 3,55 5,05 6,12 6,56 bc CL11-1 3,81 a 5,46 a 6,35 ab 6,77 ab CL13-1 2,99 de 4,20 d 5,02 g 5,75 f de cd g CL13-3 2,99 4,39 5,01 5,58 f e c fg CK92 2,87 4,50 5,25 5,77 f f d ef Lúa Nhật 2,30 4,21 5,45 6,48 c F ** ** ** ** CV (%) 11,47 10,04 8,40 6,94 Trong cùng một cột, những số có chữ theo sau giống nhau thì không khác biệt về mặt ý nghĩa thống kê. **: khác biệt ở mức ý nghĩa 1% theo phép thử Duncan. 11 Bảng 4.11. Độ cứng lóng thân (N/cm2) của các dòng nếp thế hệ F8 Dòng/Giống Lóng I Lóng II Lóng III NL1-6 2,39 de 5,71 ab 7,88 b NL1-7 2,61 bcd 5,17 cd 9,38 a NL2-2 3,01 a 6,14 a 9,41 a cd bc NL2-5 2,55 5,33 7,63 bc bc ab NL2-8 2,68 5,78 9,04 a ab de NL4-1 2,83 4,70 5,34 ghi fgh gh NL4-5 1,91 3,40 5,11 hi fgh ef NL5-1 1,95 4,22 6,93 cde de cd NL5-8 2,35 4,98 7,39 bc NL6-1 2,08 fg 4,38 ef 7,03 bcde NL6-3 2,35 de 4,11 f 6,41 def de cd NL11-1 2,38 4,92 7,36 bc fgh ef NL11-4 1,95 4,20 7,07 bcde fgh gh NL12-2 1,90 3,51 5,62 fgh ef ef NL12-4 2,15 4,26 6,32 ef h h NL13-4 1,69 3,05 4,65 i bcd cd NL13-5 2,59 5,02 7,44 bc NK2 1,87 gh 3,52 gh 5,94 fg Lúa Nhật 2,36 de 3,82 fg 7,18 bcd F ** ** ** CV (%) 20,42 20,99 20,89 lai ở THL1 Lóng IV 9,12 cde 11,50 b 12,38 ab 9,12 cde 10,04 c 5,97 i 7,08 gh 8,96 cde 8,64 def 8,06 efg 8,48 def 9,25 cd 8,98 cde 8,08 efg 8,64 def 6,97 h 9,69 cd 7,73 fgh 12,60 a ** 18,82 Trong cùng một cột, những số có chữ theo sau giống nhau thì không khác biệt về mặt ý nghĩa thống kê. **: khác biệt ở mức ý nghĩa 1% theo phép thử Duncan. Ở tổ hợp lai THL2 (CK92 x Nhật), độ cứng lóng của 11 dòng lai thu được rất biến thiên, từ cao hơn cho đến tương đương và thấp hơn cây mẹ (nếp CK92) ở lóng thứ nhất và lóng thứ hai, từ cao hơn cho đến tương đương cây mẹ ở lóng thứ ba và lóng thứ tư. Đối với cây bố (lúa Nhật) thì từ cao hơn cho đến tương đương và thấp hơn ở lóng thứ nhất đến lóng thứ ba, còn lóng thứ tư thì thấp hơn (Bảng 4.12). Như vậy, nếu xét về độ cứng lóng và chọn dòng nếp cứng cây theo khuynh hướng độ cứng lóng thứ tư lớn thì ở THL1 có các dòng triển vọng là NL1-7, NL2-2, NL2-5, NL2-8, ở THL2 có các dòng triển vọng là CL6-6, CL6-7, CL8-6 và CL9-3 là những dòng có độ cứng lóng thứ tư cao, đồng thời cũng là những dòng có đường kính lóng thứ tư lớn và chiều dài lóng thứ tư ngắn phù hợp để chọn giống nếp theo hướng cứng cây, kháng đổ ngã. 12 Bảng 4.12. Độ cứng lóng thân thế hệ F8 Dòng/Giống Lóng I CL6-6 2,55 bc CL6-7 2,43 cd CL7-3 2,38 cde CL7-6 2,35 cde CL8-6 2,21 def CL8-7 2,13 ef CL9-3 3,36 a CL9-4 2,75 b CL11-1 2,56 bc CL13-1 1,35 h CL13-3 1,60 g CK92 2,07 f Lúa Nhật 2,40 cde F ** CV (%) 20,07 (N/cm2) của các dòng nếp lai ở THL2 Lóng II 4,54 b 4,24 bcde 4,04 bcde 4,45 bc 4,00 bcdef 3,49 f 5,41 a 3,98 cdef 3,71 ef 3,87 def 4,41 bcd 4,37 bcd 3,91 cdef ** 21,69 Lóng III 6,82 bcd 7,19 b 5,74 ef 6,54 bcde 7,19 b 5,36 f 8,18 a 6,28 cde 5,94 def 5,39 f 6,14 def 6,21 def 7,09 bc ** 23,18 Lóng IV 10,09 c 10,08 c 8,90 def 9,38 cde 11,24 b 8,77 def 11,38 b 9,65 cd 8,90 def 7,25 g 8,57 ef 8,18 f 12,40 a ** 18,38 Trong cùng một cột, những số có chữ theo sau giống nhau thì không khác biệt về mặt ý nghĩa thống kê. **: khác biệt ở mức ý nghĩa 1% theo phép thử Duncan. 4.1.5. Nhận xét chung về chiều dài, đường kính và độ cứng lóng 4.1.5.1. Chiều dài lóng Đánh giá trung bình chiều dài các lóng thân của các dòng ưu tú qua các thế hệ cho thấy, chiều dài lóng giảm dần từ lóng thứ nhất đến lóng thứ tư ở các dòng lai và cả cây bố, mẹ. Điều này cũng hoàn toàn phù hợp với các nghiên cứu trước đây của Ishimaru et al. (2008), Kashiwagi et al. (2008), Ookawa et al. (2010), Vũ Anh Pháp (2013), Kashiwagi (2014), Hirano et al. (2014), Nguyễn Thị Thuở và ctv (2016a) và Nguyễn Thị Thuở và ctv (2016b). Lóng thân thứ nhất (lóng cổ bông) là lóng dài nhất và chiều dài lóng giảm dần xuống các lóng phía gốc, ngắn nhất là lóng thứ tư (lóng IV) (Hình 4.1). Nhìn chung, chiều dài lóng thứ tư của các dòng nếp lai đều ngắn hơn 8,0 cm ở cả hai thế hệ theo dõi. Theo nhiều đánh giá, chiều dài của những lóng bên dưới và chiều dài của cả thân cây cũng được xác định là những đặc tính quan trọng liên quan đến tính đổ ngã ở lúa. Lúa dễ đổ ngã thường có chiều dài thân cây và chiều dài các lóng thân bên dưới dài hơn so với ở các cây không đổ 13 ngã. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu của Yoshida (1981), Hoshikawa and Wang (1990), Đỗ Việt Anh (2008) và Vũ Anh Pháp (2013) cho rằng lóng thứ tư ngắn sẽ giúp cây lúa hạn chế được tình trạng đổ ngã, với các đề nghị từ khoảng 4 cm đến 8 cm. Hình 4.1. Biểu đồ trung bình chiều dài lóng thân các dòng lai F7-F8 4.1.5.2. Đường kính lóng Đường kính lóng tăng dần từ lóng thứ nhất đến lóng thứ tư ở các dòng nếp lai và cả cây bố mẹ. Điều này hoàn toàn phù hợp với các nghiên cứu trước đây của Ookawa et al. (2010), Vũ Anh Pháp (2013), Kashiwagi (2014), Hirano et al. (2014), Nguyễn Thị Thuở và ctv (2016a) và Nguyễn Thị Thuở và ctv (2016b) công bố rằng đường kính lóng thân giảm dần từ những lóng bên trên xuống phía lóng gốc (Hình 4.2). Khảo sát cụ thể ở thế hệ F8 cho thấy đường kính lóng thân của các dòng lai đều cao hơn so với cây mẹ. Đối với cây bố, đường kính lóng thứ ba và lóng thứ tư của hầu hết các dòng lai ở THL1 đều thấp hơn cây bố. Trong khi đó, ở THL2 thì hầu hết dòng lai có đường kính của bốn lóng đều tương đương đến cao hơ cây bố (Bảng 4.14). Nhìn chung, đường kính lóng thân của các dòng lai được chọn lọc đến thế hệ F8 khá cao hơn cây mẹ và có xu hướng tương đương cây bố. Đây là một hướng tích cực để tăng khả năng kháng 14 đổ ngã cho cây lúa. Theo nhiều nghiên cứu trước đây, đường kính thân là yếu tố giữ vai trò quan trọng trong khả năng kháng đổ ngã ở cây lúa và một thân lúa khỏe phải có đường kính thân rộng hơn (Atkins, 1938; Zuber et al., 1999; Kashiwagi et al., 2008 và Ookawa et al., 2010a). 7,00 6,32 Đường kính lóng (mm) 5,99 5,79 6,00 5,44 5,00 4,62 5,84 5,33 5,16 4,86 4,77 4,43 4,07 4,00 3,28 3,08 3,00 2,54 2,70 2,00 1,00 0,00 Lóng I Lóng II Lóng III CL-F7 NL-F7 CL-F8 Lóng IV NL-F8 Hình 4.2. Biểu đồ trung bình đường kính lóng thân các dòng lai F7-F8 4.1.5.3. Độ cứng lóng Độ cứng lóng tăng dần từ lóng thứ nhất đến lóng thứ tư (Hình 4.3) như các nhận định trước đây của Ookawa et al. (2010), Vũ Anh Pháp (2013), Hirano et al. (2014), Nguyễn Thị Thuở và ctv (2016a) và Nguyễn Thị Thuở và ctv (2016b). 12,00 9,60 9,02 8,91 8,19 2 Độ cứng lóng (N/cm ) 10,00 8,00 7,01 6,29 6,11 6,47 6,00 4,19 3,91 3,99 4,00 4,54 2,33 2,24 2,32 2,29 2,00 0,00 Lóng I Lóng II CL-F7 NL-F7 Lóng III CL-F8 Lóng IV NL-F8 Hình 4.3. Biểu đồ trung bình độ cứng lóng thân các dòng lai F7-F8 15 Bảng 4.14. Đường kính lóng (mm) các dòng lai thế hệ F8 so với bố mẹ Dòng/ Giống THL1 NL1-6 Lóng I ĐK %♀ %♂ Lóng II ĐK %♀ 2,32 83 101 3,81 89 90 4,45 89 82 4,9 86 77 NL1-7 3,14 112 137 4,9 114 116 5,59 112 103 6,32 111 99 NL2-2 2,66 95 116 4,48 104 106 5,12 103 94 5,82 102 91 NL2-5 2,59 93 113 4,45 103 106 5,18 104 95 6,03 106 95 NL2-8 2,63 94 114 4,52 105 107 5,2 104 95 6,03 106 95 NL4-1 1,77 63 77 3,71 86 88 5,45 109 100 6,77 119 106 NL4-5 2,88 103 125 4,52 105 107 5,22 105 96 5,76 101 90 NL5-1 2,66 95 116 4,59 107 109 5,47 110 100 6,05 106 95 NL5-8 3,27 117 142 5,23 122 124 5,76 116 106 6,24 110 98 NL6-1 2,87 103 125 4,64 108 110 5,3 106 97 6,03 106 95 NL6-3 3,01 108 131 4,88 113 116 5,55 111 102 6,18 109 97 NL11-1 2,44 87 106 4,11 96 98 4,75 95 87 5,35 94 84 NL11-4 2,87 103 125 4,41 103 105 4,98 100 91 5,78 102 91 NL12-2 2,97 106 129 4,51 105 107 5,13 103 94 5,6 98 88 NL12-4 2,71 97 118 4,32 100 103 4,93 99 90 5,34 94 84 NL13-4 2,62 94 114 4,11 96 98 4,49 90 82 5,1 90 80 NL13-5 2,76 99 120 4,42 103 105 5,12 103 94 5,68 100 89 NK2 2,8 %♂ 4,3 Lóng III ĐK %♀ %♂ 4,98 Lóng IV ĐK %♀ %♂ 5,69 THL2 CL6-6 3,38 118 147 4,96 110 118 5,94 113 109 6,42 111 101 CL6-7 3,13 109 136 4,81 107 114 5,65 108 104 6,04 105 95 CL7-3 3,33 116 145 4,78 106 114 5,65 108 104 6,16 107 97 CL7-6 3,54 123 154 4,98 111 118 5,88 112 108 6,22 108 98 CL8-6 3,52 123 153 5,4 120 128 6,55 125 120 6,99 121 110 CL8-7 3,44 120 150 5,05 112 120 5,98 114 110 6,6 114 104 CL9-3 3,79 132 165 5,37 119 128 6,37 121 117 6,88 119 108 CL9-4 3,55 124 154 5,05 112 120 6,12 117 112 6,56 114 103 CL11-1 3,81 133 166 5,46 121 130 6,35 121 117 6,77 117 106 CL13-1 2,99 104 130 4,2 93 100 5,02 96 92 5,75 100 90 CL13-3 2,99 104 130 4,39 98 104 5,01 95 92 5,58 97 88 CK92 2,87 4,5 5,25 5,77 Lúa Nhật 2,3 4,21 5,45 6,37 ĐK: Đường kính lóng (mm); %♀: phần trăm của dòng lai so với cây mẹ; %♂: phần trăm của dòng lai so với cây bố. 16 Khi khảo sát cụ thể ở thế hệ F8, độ cứng các lóng thân của các dòng lai đều cao hơn cây mẹ ở tất cả các lóng. Đa số đều đạt kết quả trên 100% khi so sánh với lóng của cây mẹ tương ứng. So với cây bố, lóng thứ ba có một số dòng thấp hơn, riêng lóng thứ tư thì hầu hết dòng lai đều thấp hơn nhưng cũng có một số dòng đạt độ cứng khá cao, đạt đến trên 80% so với cây bố (Bảng 4.15). Các dòng NL1-7, NL2-2, CL8-6 và CL9-3 là những dòng lúa nếp lai có triển vọng kháng đổ ngã tốt vì độ cứng lóng thân là một chỉ số quan trọng quyết định khả năng kháng đổ ngã của một giống lúa. Theo Ookawa et al. (2010b) và Kashiwagi (2014), những giống lúa kháng đổ ngã tốt cần có được sự kết hợp giữa đường kính thân to và độ cứng lóng thân lớn. Qua đó cho thấy chiều hướng biến thiên từ lóng thứ nhất đến lóng thứ tư của đường kính lóng và độ cứng lóng là tương tự nhau, tăng từ lóng thứ nhất đến lóng thứ tư, dù độ cứng có xu hướng tăng nhiều hơn, từ 2,3 lên 8,93 N.cm-2 so với đường kính tăng từ 2,9 lên 5,87 mm. Ngược lại, chiều dài lóng có xu hướng biến thiên giảm rõ rệt từ lóng thứ nhất đến lóng thứ tư, từ 35,6 cm xuống còn 6,99 cm. 4.1.6. Tương quan giữa chiều dài, đường kính và độ cứng lóng Giữa đường kính và độ cứng lóng có một sự tương quan thuận chặt chẽ giữa ở cả bốn lóng thân cây lúa nếp từ lóng thứ nhất đến lóng thứ tư (p ≤ 0,01). Kết quả này cũng phù hợp với các nghiên cứu của Atkins (1938), Zuber et al. (1999), Kashiwagi et al. (2008), Ookawa et al. (2010), Kashiwagi (2014) và Nguyễn Thị Thuở và ctv (2017). Giữa chiều dài và độ cứng lóng có mối tương quan nghịch (-) ở hai lóng gốc, còn lóng thứ nhất và lóng thứ hai không tương quan. Điều này cũng phù hợp với các nghiên cứu của Hoshikawa and Wang (1990), Đỗ Việt Anh (2008), Vũ Anh Pháp (2013) và Nguyễn Thị Thuở và ctv (2017). Từ kết quả đánh giá tính tương quan chứng minh được đường kính lóng là yếu tố quan trọng góp phần làm nên độ cứng lóng để giúp các dòng nếp lai này cứng cây và kháng được đổ ngã. 17 Bảng 4.15. Độ cứng lóng (N/cm2) các dòng lai thế hệ F8 so với bố mẹ DC Lóng I %♀ %♂ DC NL1-6 2,39 128 101 5,71 NL1-7 2,61 140 111 5,17 NL2-2 3,01 161 128 NL2-5 2,55 136 108 NL2-8 2,68 143 NL4-1 2,83 151 NL4-5 1,91 102 81 3,4 NL5-1 1,95 104 83 4,22 NL5-8 2,35 126 100 4,98 NL6-1 2,08 111 88 NL6-3 2,35 126 NL11-1 2,38 NL11-4 NL12-2 Dòng/ Giống Lóng II %♀ Lóng III %♀ %♂ Lóng IV %♀ %♂ DC 162 149 7,88 133 110 9,12 118 72 147 135 9,38 158 131 11,5 149 91 6,14 174 161 9,41 158 131 12,4 160 98 5,33 151 140 7,63 128 106 9,12 118 72 114 5,78 164 151 9,04 152 126 10,0 130 80 120 4,7 134 123 5,34 90 74 5,97 77 47 97 89 5,11 86 71 7,08 92 56 120 110 6,93 117 97 8,96 116 71 141 130 7,39 124 103 8,64 112 69 4,38 124 115 7,03 118 98 8,06 104 64 100 4,11 117 108 6,41 108 89 8,48 110 67 127 101 4,92 140 129 7,36 124 103 9,25 120 73 1,95 104 83 4,2 119 110 7,07 119 98 8,98 116 71 1,9 102 81 3,51 100 92 5,62 95 78 8,08 105 64 NL12-4 2,15 115 91 4,26 121 112 6,32 106 88 8,64 112 69 NL13-4 1,69 90 72 3,05 87 80 4,65 78 65 6,97 90 55 NL13-5 2,59 139 110 5,02 143 131 7,44 125 104 9,69 125 77 NK2 1,87 DC %♂ THL1 3,52 5,94 7,73 THL2 CL6-6 2,55 137 108 4,54 135 119 6,82 113 95 10,1 122 80 CL6-7 2,43 131 103 4,24 126 111 7,19 119 100 10,1 122 80 CL7-3 2,38 128 101 4,04 120 106 5,74 95 80 8,9 108 71 CL7-6 2,35 126 100 4,45 132 116 6,54 108 91 9,38 114 74 CL8-6 2,21 119 94 4 119 105 7,19 119 100 11,4 136 89 CL8-7 2,13 115 90 3,49 104 91 5,36 89 75 8,77 106 70 CL9-3 3,36 181 142 5,41 161 142 8,18 136 114 11,4 138 90 CL9-4 2,75 148 117 3,98 118 104 6,28 104 87 9,65 117 77 CL11-1 2,56 138 108 3,71 110 97 5,94 99 83 8,9 108 71 CL13-1 1,35 73 57 3,87 115 101 5,39 89 75 7,25 88 58 CL13-3 1,6 86 68 4,41 131 115 6,14 102 86 8,57 104 68 CK92 1,86 3,36 6,03 8,26 Lúa Nhật 2,36 3,82 7,18 12,6 DC: Độ cứng lóng (N/cm2); %♀: phần trăm của dòng lai so với cây mẹ; %♂: phần trăm của dòng lai so với cây bố 18 4.1.7. Đặc điểm giải phẫu 4.1.7.1. Độ dày thành lóng Lúa Nhật có thành lóng dày hơn từ lóng thứ nhất đến lóng thứ tư. Trong khi nếp CK92 lại có thành lóng mỏng hơn cây lúa Nhật và mỏng hơn cả hai dòng lai ưu tú được chọn ở cả bốn lóng được khảo sát (p≤0,01) (Bảng 4.17). Quan sát dưới kính hiển vi, lúa Nhật và dòng lai có đường kính lớn hơn thường kèm theo thành lóng cũng dày hơn, lượng tế bào nhu mô trong thành lóng nhiều hơn và cũng đồng đều hơn (Hình 4.7). Kết quả phân tích tương quan đã cho thấy giữa độ dày thành lóng và đường kính lóng cũng có sự tương quan thuận (p≤0,01) từ lóng thứ hai đến lóng thứ tư. Bảng 4.17. Độ dày thành lóng (mm) của các dòng ưu tú tế hệ F8 Dòng/Giống Lóng I Lóng II Lóng III Lóng IV CL9-3 0,417 ab 0,499 b 0,666 b 0,832 b b b b NL2-2 0,399 0,483 0,667 0,792 b c c c Nếp CK92 0,333 0,353 0,445 0,606 c Lúa Nhật 0,432 a 0,553 a 0,767 a 0,899 a F ** ** ** ** CV (%) 7,94 9,36 8,48 9,79 Trong cùng một cột, những số có chữ theo sau giống nhau thì không khác biệt về mặt ý nghĩa thống kê. **: khác biệt ở mức ý nghĩa 1% theo phép thử Duncan. Bảng 4.18. Tương quan giữa chiều dài, đường kính, độ cứng lóng, độ dày thành lóng Lóng Cặp tương quan r Sig. I Chiều dài - độ dày thành lóng -0,228* 0,025 Đường kính - độ dày thành lóng 0,151 0,141 Độ cứng - độ dày thành lóng 0,367** 0,000 II Chiều dài - độ dày thành lóng 0,092 0,372 Đường kính - độ dày thành lóng 0,263** 0,010 Độ cứng - độ dày thành lóng 0,313** 0,002 III Chiều dài - độ dày thành lóng 0,142 0,169 Đường kính - độ dày thành lóng 0,399** 0,000 ** Độ cứng - độ dày thành lóng 0,339 0,001 IV Chiều dài - độ dày thành lóng 0,112 0,276 Đường kính - độ dày thành lóng 0,517** 0,000 Độ cứng - độ dày thành lóng 0,441** 0,000 r: hệ số tương quan; *: tương quan ở mức ý nghĩa 5%; **: tương quan ở mức ý nghĩa 1%; - tương quan nghịch 19