Tài liệu Nghiên cứu tuyển chọn một số giống lúa thuần năng suất cao chất lượng tốt phù hợp với vụ xuân muộn, mùa sớm tại hà nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI PHẠM VĂN DUỆ NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN MỘT SỐ GIỐNG LÚA THUẦN NĂNG SUẤT CAO CHẤT LƯỢNG TỐT PHÙ HỢP VỚI VỤ XUÂN MUỘN, MÙA SỚM TẠI HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng Mã số: 60.62.05 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN THỊ TRÂM HÀ NỘI, 2011 LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan rằng luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp “Nghiên cứu tuyển chọn một số giống lúa thuần năng suất cao chất lượng tốt phù hợp với vụ Xuân muộn, Mùa sớm tại Hà Nội”, chuyên ngành Di truyền và chọn giống cây trồng, mã số: 60.62.05 là công trình nghiên cứu của riêng tôi, luận văn ñược xây dựng trên cơ sở sử dụng những thông tin từ nhiều nguồn tài liệu trong nước và quốc tế, các thông tin ñã sử dụng ñều ghi rõ nguồn gốc. Tôi xin cam ñoan rằng các số liệu trình bày trong kết quả nghiên cứu là trung thực và chưa hề công bố trong bất kỳ một công trình nghiên cứu nào nếu sai tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm. Hà Nội ngày 24 tháng 11 năm 2011 Tác giả ký tên Phạm Văn Duệ. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. i LỜI CẢM ƠN ðể hoàn thành luận văn này tôi ñã nhận ñược nhiều sự giúp ñỡ to lớn của các thầy cô giáo, gia ñình và ñồng nghiệp và bè bạn. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc về sự hướng dẫn chu ñáo và tận tình của Phó giáo sư Tiến sĩ Anh hùng Lao ñộng Nguyễn Thị Trâm. Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp ñỡ nhiệt tình của lãnh ñạo và các nghiên cứu viên nghiên cứu phòng Công nghệ Lúa lai, viện Nghiên cứu Lúa, trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã tạo ñiều kiện tốt nhất cho tôi thực hiện ñề tài tại khu thí nghiệm của Viện. Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp ñỡ của Ban giám hiệu trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội, bộ môn Di truyền Giống Cây trồng, các thầy cô giáo trong khoa Nông học ñã giảng dạy và tạo ñiều kiện tốt nhất cho tôi học tập và thực tập. Tôi xin chân thành cảm ơn lãnh ñạo và ñồng nghiệp trường Trung cấp Nông nghiệp Hà Nội ñã giúp ñỡ và tạo ñiều kiện về thời gian và hỗ trợ kinh phí cho tôi ñi học và thực hiện ñề tài. Cảm ơn các em học sinh và sinh viên ñã cộng tác và giúp ñỡ tôi thực hiện làm thí nghiệm. Chân thành cảm ơn gia ñình và bạn bè ñã giúp ñỡ tôi khi thực hiện ñề tài. Hà Nội ngày 24 tháng 11 năm 2011 Tác giả ký tên Phạm Văn Duệ. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. ii MỤC LỤC Lời cam ñoan Lời cảm ơn i ii Mục lục iii Danh mục viết tắt v Danh mục bảng vii Danh mục hình ix 1. MỞ ðẦU 1 1.1 Tính cấp thiết của ñề tài 1 1.2 Mục ñích của ñề tài 2 1.3 Nội dung nghiên cứu 2 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 2.1 Phân loại thực vật cây lúa – Khái niệm lúa ñặc sản và lúa chất lượng 3 2.1.1 Phân loại thực vật cây lúa 3 2.1.2 Khái niệm về lúa ñặc sản: 3 2.1.3 Khái niệm lúa chất lượng cao 6 2.2 Các nghiên cứu về ñặc trưng ñặc tính nông học sinh học của cây lúa 7 2.2.1 Yêu cầu của cây lúa ñối với nhiệt ñộ và ánh sáng 7 2.2.2 Chiều cao cây các giống lúa chất lượng cao 8 2.2.3 Các yếu tố cấu thành năng suất 9 2.3.4 Các nghiên cứu về chỉ tiêu cơ bản xác ñịnh chất lượng gạo 12 2.4 Một số thành tựu chọn giống lúa mới chất lượng cao trong nước 32 2.4.1 ðánh giá tuyển chọn giống lúa chất lượng cao bản ñịa 32 2.4.2. Nhập nội giống lúa chất lượng cao 34 2.4.3. Cải tiến giống lúa chất lượng cao trong nước 35 2.5 Ảnh hưởng của môi trường tới chất lượng lúa gạo 39 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 41 3.1 Vật liệu nghiên cứu 41 3.2 ðịa ñiểm và thời gian nghiên cứu 42 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. iii 3.3 Phương pháp nghiên cứu 42 3.3.1 Các thí nghiệm và phương pháp bố trí 42 3.3.2. Các chỉ tiêu theo dõi 43 3.3.3 Phương pháp xử lý số liệu 48 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 49 4.1 ðánh giá sinh trưởng của các giống lúa trong thời kỳ mạ 49 4.2 Thời gian các giai ñoạn sinh trưởng của các giống lúa thí nghiệm 50 4.3 ðộng thái sinh trưởng của các giống lúa thí nghiệm 54 4.3.1 ðộng thái ra lá 54 4. 3.2 ðộng thái ñẻ nhánh của các giống lúa thí nghiệm 60 4.5 Một số tính trạng số lượng của các giống lúa thí nghiệm 66 4.6 Mức nhiễm sâu bệnh của các giống lúa trong thí nghiệm 69 4.6.1 ðánh giá mức nhiễm sâu bệnh trên ñồng ruộng 69 4.6.2. Phản ứng của giống lúa thí nghiệm ñối với các nòì vi khuẩn gây bệnh bạc lá khi lây nhiễm nhân tạo. 71 4.7. ðánh giá khả năng chống ñổ của các dòng giống lúa thí nghiệm 73 4.8 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất các giống lúa thí nghiệm 74 4.9 Một số chỉ tiêu chất lượng của các giống lúa thí nghiệm. 83 4.9.1 Chất lượng xay xát 83 4.9.2. Chất lượng kinh tế (thương phẩm) 84 4.9.3 Chất lượng dinh dưỡng 87 4.9.4 Chất lượng nấu ăn và nếm thử 89 4.10. ðộ thuần ñồng ruộng của các giống lúa thí nghiệm: 92 5. KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 95 5.1. Kết luận 95 5.2 ðề nghị 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN AC Amylose Content – hàm lượng amylose ACE Area of chalky Endosperm - Diện tích phần bạc bụng trong nội nhũ 2AP 2 Axetyl – 1 Pyrroline – chất tạo nên hương thơm ở lúa gạo ASA Allele Specific Amplyfication – nhân ñoạn ADN bằng mồi ñặc biệt (trong xác ñịnh gen kiểm soát mùi thơm ở lúa) ADN Axit Dezoxyribo Nucleic – chất ña phân tử ở trong nhân tế bào chứa mã thông tin di truyền. BADH2 Betaine aldehyde ñehydrogenase 2 – chất ngăn chặn hình thành chất thơm ở lúa CRRI Central Rice Research Institute – Viện nghiên cứu Lúa trung ương (Cuttack – ấn ðộ) CMS Cytoplasmic Male Sterilyti – Dòng bất dục ñực tế bào chất. DRR Directorate of Rice Research – Ban giám ñốc nghiên cứu lúa (Hyderabad - ấn ðộ) DEC Degree of endosperm chalkiness - Mức ñộ bạc bụng của nội nhũ ñc ðối chứng (giống lúa ñã phổ biến trong sản xuất ñược cấy làm tiêu chuẩn ñể so sánh trong trí nghiệm so sánh) GT Gelatinization of Temperature – nhiệt hoá hồ GC Gel Consistency - ñộ bền thể gel HAU Hyderabad Agricultural University - Ấn ðộ INGER International Network for Genetic Evaluation of Rice – Màng lưới ñánh giá di truyền lúa quốc tế. IRRI International Rice Research Institute – Viện nghiên cứu Lúa quốc tế M10 Vụ Mùa 2010 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. v NSTT Năng suất thực thu NSLT Năng suất lý thuyết PCR Polymerse Chain Reaction – phản ứng nhân ñoạn ADN ñặc hiệu với sự xúc tác của enzime ADN – polymerase trong chu kỳ nhiệt. PGWC Percentage of grain with chalkiness - Tỷ lệ phần trăm hạt bạc phấn ở gạo PCAL10 Percentage of grain with less 10% chalky area – tính trạng có diện tích bạc phấn dưới 10%. PCAL25 Percentage of grain with less 10 – 25% chalky area – tính trạng có diện tích bạc phấn từ 10 – 25%. PCAL50 Percentage of grain with less 25 - 50 chalky area – tính trạng có diện tích bạc phấn dưới 10%. QTLs Quantitative Trait locus – các chỉ thị liên kết với tính trạng số lượng. RTP Rice Testing Programme – Chương trình thử nghiệm lúa quốc tế RFLP Ristriction Fragment Lengh Polymorphism – phương pháp phân tích sự ña hình các ñoạn cắt giới hạn ADN (của một giống nào ñó) RADP Random Amplified Polymorphic DNA – Kỹ thuật nhân ñoạn ADN ña hình ngẫu nhiên với một mồi bất kỳ. SSR Simple Sequense Repeat – phương pháp dùng chỉ thị phân tử SBEI Starch Branching Enzyme 1 – men tạo tinh bột mạch nhánh có ảnh hưởng quan trọng tới tính trạng ñộ cứng của bánh gạo TGST Thời gian sinh trưởng Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. vi DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang Bảng 4.1 ðặc ñiểm thời kỳ mạ của các giống lúa trong thí nghiệm tại ðHNN Hà Nội: 49 Bảng 4.2 Thời gian các giai ñoạn sinh trưởng của các giống lúa thí nghiệm vụ Mùa 2010 tại ðHNNHN 51 Bảng 4.3 Thời gian các giai ñoạn sinh trưởng các giống lúa vụ Xuân 2011 tại ðHNNHN 52 Bảng 4.4 ðộng thái ra lá của các giống lúa thí nghiệm tại ðHNNHN vụ Mùa 2010 55 Bảng 4.5 ðộng thái ra lá của các giống lúa thí nghiệm tại ðHNNHN trong vụ Xuân 2011 57 Bảng 4.6 So sánh số lá/thân chính của các giống lúa qua hai vụ tại ðHNN Hà Nội 59 Bảng 4.7 ðộng thái ñẻ nhánh của các giống lúa trong vụ Mùa 2010 tại ðHNN Hà Nội Bảng 4.8 60 ðộng thái ñẻ nhánh của các giống lúa thí nghiệm trong vụ Xuân 2011 tại ðHNN Hà Nội 62 Bảng 4.9 Một số ñặc trưng hình thái của các giống lúa tại ðHNN Hà Nội 65 Bảng 4.10 Một số tính trạng số lượng của các giống lúa tại ðHNN Hà Nội 66 Bảng 4.11 Một số tính trạng số lượng của các giống lúa thí nghiệm tại Thụy Lâm (ðông Anh, Hà Nội) 67 Bảng 4.12. Tình hình nhiễm sâu bệnh trên ñồng ruộng của các giống lúa thí nghiệm vụ Mùa 2010 và vụ Xuân 2011 tại ðHNN Hà Nội: Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 69 vii Bảng 4.13 Kết quả ñánh giá nhân tạo phản ứng của các giống lúa thí nghiệm với một số chủng Xanthomonas Oryzeae tại ðHNN Hà Nội 71 Bảng 4.14 ðộ cứng cây của các giống lúa thí nghiệm trong ñiều kiện ñồng ruộng tự nhiên tại 2 ñịa ñiểm: 73 Bảng 4.15 Yếu tố cấu thành năng suất của các giống lúa tại ðHNN Hà Nội 74 Bảng 4.16 Các yếu tố cấu thành năng suất của các giống lúa tại Thụy lâm 76 Bảng 4.17 a So sánh năng suất thực thu các giống lúa với ñối chứng BT7 tại ðHNNHN (Gia Lâm, Hà Nội) 78 Bảng 4.17 b So sánh năng suất thực thu các giống lúa với ñối chứng BT7 tại Thuỵ Lâm (ðông Anh, Hà Nội) 80 Bảng 4.18. Hệ số kinh tế của các giống lúa thí nghiệm ở ðHNN Hà Nội: 81 Bảng 4.19 Chất lượng xay xát các giống lúa qua 2 vụ tại ðHNN Hà Nội 83 Bảng 4.20 So sánh kích thước và hình dạng hạt gạo xát và ñộ bạc phấn các giống lúa tại ðHNN Hà Nội 85 Bảng 4.21 Kết quả phân tích chất lượng mẫu gạo của các giống lúa thí nghiệm qua hai vụ (Mùa 2010 – Xuân 2011) tại ðHNN Hà Nội Bảng 4.22 87 Kết quả ñánh giá cảm quan chất lượng cơm các giống lúa trong vụ Mùa 2010 tại ðHNN Hà Nội 89 Bảng 4.23 Kết quả ñánh giá cảm quan chất lượng cơm các giống lúa trong vụ Xuân 2011 tại ðHNN Hà Nội 90 Bảng 4.24 Tỷ lệ cây khác dạng và ñộ thuần ñồng ruộng của các dòng giống lúa thí nghiệm tại ðHNNHN: 92 Bảng 4.25 Giới thiệu ñặc ñiểm một số ñặc ñiểm các giống ñược chọn tại ðHNN Hà Nội: Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 93 viii DANH MỤC HÌNH STT Tên hình Trang Hình 4.1: ðộng thái ra lá của một số giống lúa trong vụ Mùa 2010 tại ðHNN Hà Nội. 56 Hình 4.2: ðộng thái ra lá của các giống lúa trong vụ Xuân 2011 tại ðHNN Hà Nội. 56 Hình 4.3: ðộng thái ñẻ nhánh của các giống lúa trong vụ Mùa 2010 tại ðHNN Hà Nội. 61 Hình 4.4: ðộng thái ñẻ nhánh của các giống lúa trong vụ Xuân 2011 tại ðHNN Hà Nội. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 63 ix 1. MỞ ðẦU 1.1 Tính cấp thiết của ñề tài Cây lúa (Oryza sativa L.) là cây trồng cung cấp lương thực nuôi sống trên 40% dân số thế giới, trên 90% dân số châu Á, nói chung lúa gạo ảnh hưởng tới 65% số dân thế giới. Theo Nguyễn Hữu Tề và cộng sự (2000), mỗi năm mỗi người châu Á dùng khoảng 180 – 200 kg gạo làm thức ăn, người châu Âu dùng trung bình 10 kg/năm. Cây lúa có lịch sử trồng trọt lâu ñời, ñược gieo trồng ở tất cả các châu lục nhưng tập trung chủ yếu ở Châu Á. Diện tích lúa châu Á chiếm gần 90% diện tích lúa thế giới, sản lượng lúa châu Á chiếm khoảng 85% sản lượng lúa thế giới và tập trung ở 8 nước trồng lúa ñứng ñầu thế giới: Trung Quốc, Ấn ðộ, Thái Lan, Inñonesia, Việt Nam, Bangladesh, Myanma, Nhật Bản. [32] Tại Việt Nam, nhu cầu lương thực tăng do dân số tăng nhanh, trong 10 năm qua trung bình mỗi năm dân số tăng 929 680 người. Trong khi năm 2010 diện tích trồng lúa chỉ còn gần 7,5 triệu ha, giảm ñáng kể so với 10 năm trước (năm 2000 ñiện tích lúa là 7,66 triệu ha) [36]. Bên cạnh ñó, nguy cơ thiên tai ngày càng nặng nề nên an ninh lương thực bị ảnh hưởng. Do ñó việc duy trì ổn ñịnh diện tích gieo cấy lúa, nâng cao năng suất, sản lượng lúa là vô cùng cần thiết, trong ñó công tác cải tiến giống giữ vai trò quan trọng hàng ñầu. Hiện nay do mức sống nâng cao nên nhu cầu về cơm gạo thơm ngon ñể cải thiện chất lượng bữa ăn hàng ngày của người dân trong nước nói chung và Hà Nội nói riêng cũng tăng cao làm yêu cầu về lúa chất lượng cao ngày càng cấp thiết. So sánh năm 2010 với năm 2005 thì giá trị và khối lượng gạo xuất khẩu tăng ñáng kể (khoảng 1,632 triệu tấn gạo với giá trị khoảng 1,8395 triệu ñôla), tỷ lệ diện tích lúa chất lượng cao còn thấp, (ví dụ ở ñồng bằng Sông Cửu Long vụ ðông xuân 2008 – 2009 diện tích lúa thơm, ñặc sản mới chỉ chiếm ở Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 1 mức 15 - 20% tổng diện tích lúa) [1]. ðể ñáp ứng nhu cầu trong nước và xuất khẩu thì song song với việc mở rộng diện tích lúa chất lượng cao thì công tác cải tiến giống lúa chất lượng cao và năng suất thì luôn cần thiết. Thủ ñô Hà Nội vẫn luôn cần một tỷ lệ diện tích, năng suất và sản lượng lúa ổn ñịnh, ñặc biệt từ năm 2008, khi ñịa giới hành chính mở rộng Hà Nội sản xuất nông nghiệp nói chung và sản xuất lúa vẫn chiếm tỷ trọng quan trọng. Năm 2010 là dân số Hà Nội 6,5619 triệu người, diện tích lúa của Hà Nội là 204 700 ha, năng suất lúa trung bình 55,1 tạ/ha, sản lượng 1,1273 triệu tấn thóc [36]. Tình hình ñó cho thấy rằng ñể giữ vững sự ổn ñịnh lương thực, ñồng thời ñáp ứng nhu cầu gạo chất lượng cao của thị trường Hà Nội và trong nước, nâng cao tiềm năng xuất khẩu gạo thì trong cơ cấu cây trồng rất cần bộ giống lúa chất lượng cao. ðể góp phần nhỏ bé của mình trong việc nâng cao hiệu quả sản xuất lúa của Hà Nội chúng tôi thực hiện ñề tài: “Nghiên cứu tuyển chọn một số giống lúa thuần năng suất cao chất lượng tốt phù hợp với vụ Xuân muộn, Mùa sớm tại Hà Nội.” 1.2 Mục ñích của ñề tài Tuyển chọn giống lúa thuần mới năng suất cao, gạo thơm ngon, chống chịu sâu bệnh khá, thời gian sinh trưởng ngắn phù hợp cho gieo cấy ở ngoại thành Hà Nội trong vụ Xuân muộn, Mùa sớm ñể giới thiệu vào sản xuất, góp phần tăng năng suất và sản lượng lúa chất lượng cao ở Hà Nội. 1.3 Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu ñặc ñiểm sinh trưởng phát triển, mức ñộ nhiễm các sâu bệnh chính, các yếu tố cấu thành năng suất, năng suất và một số ñặc ñiểm chất lượng của các giống lúa thuần trong vụ Mùa 2010 và vụ Xuân 2011. - Tuyển chọn giống lúa vừa có năng suất cao vừa có chất lượng tốt, thời gian sinh trưởng phù hợp với công thức luân canh và thời vụ, chống chịu sâu bệnh khá ñể nâng cao hiệu quả sản xuất lúa tại Hà Nội. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 2 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Phân loại thực vật cây lúa – Khái niệm lúa ñặc sản và lúa chất lượng 2.1.1 Phân loại thực vật cây lúa Lúa trồng châu Á (Oryza Sativa L.) thuộc phân ngành thực vật hạt kín (Angiospermes), lớp một lá mầm (Monocotyledoneae), phân lớp Thài lài (Commelinidae), bộ Lúa (Poales) hay bộ Hoà thảo (Graminales), họ Hoà thảo (Gramineae hay còn gọi là Poaceae), họ phụ hoà thảo ưa nước (Poidae), phân họ lúa (tộc lúa Oryzoideae), chi lúa (genus Oryzae) [2]. Theo Bùi Huy ðáp (1999) Chi Oryzae có 15 loại, tất cả ñều sống ở miền nhiệt ñới, ña số thuộc loại cây ưa ẩm, cây ñầm lầy và cây hồ ao, trong ñó có loại Oryza. Hội nghị di truyền và tế bào học lúa họp ở Viện lúa Quốc tế (1963) cho là loại Oryza có 19 loài, trong ñó có loài lúa trồng Oryza sativa L. (trích theo Bùi Huy ðáp, 1999) [12]. Loài lúa trồng Oryza sativa L. có ba loài phụ là: - Loài phụ Indica (O. Sub. Indica) còn gọi là lúa tiên. - Loài phụ Japonica (O. Sub. Japonica) còn gọi là lúa cánh. - Loài phụ Javanica (O. Sub. Javanica). 2.1.2 Khái niệm về lúa ñặc sản: Các nhà khoa học nghiên cứu trong lĩnh vực này thống nhất rằng: Lúa ñặc sản là những loại lúa ñặc biệt không giống như các giống lúa phổ biến thông thường. ðể xác ñịnh lúa ñặc sản người ta dựa vào những chỉ tiêu ñã ñược thống nhất chung cho phần lớn các nước châu Á và châu Phi như hình dáng, kích cỡ và hàm lượng amynose, màu nội nhũ và mùi thơm... Theo ñó những loại lúa có sự khác biệt về một vài ñặc ñiểm theo những chỉ tiêu quan trọng qui ñịnh chung sẽ ñược xếp vào lúa ñặc sản. Năng suất, giá trị, cách sử dụng và chế biến từng loại lúa ñặc sản cũng khác nhau và khác với các giống lúa phổ biến thông thường. Lúa nếp (waxy rice), lúa thơm, lúa màu (ñỏ, tím, Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 3 ñen), lúa nương- Japonica, lúa dẻo (soft rice), lúa boutique, lúa nấu rượu, lúa hữu cơ (organic rice), lúa có phẩm chất dinh dưỡng cao (nutritional quality rice), lúa làm thức ăn gia súc... ñều thuộc lúa ñặc sản. Khái niệm về lúa ñặc sản cổ truyền, ñặc sản cải tiến là khái niệm ñể phân biệt lúa ñặc sản bản ñịa và lúa ñặc sản chọn tạo, cải tiến (Ceng Y.W., Chen Y. & Dai L. Y, 1998; R. C. Chaudhary and D. V. Tran, 2001; S. Tang and Z. Wang, 2001) (Nguyễn Hữu Nghĩa và cộng sự, 2007) [29]. Theo Trần Văn ðạt (2002) có các loại gạo ñặc biệt sau ñây: Gạo hấp là loại gạo hóa keo trong vỏ trấu do hấp; Gạo thơm khi nấu cơm có thoát hương thơm hấp dẫn của các chất 2- acetyl -1 pyrroline, dầu thơm và axit phenolics... Gạo nếp có hàm lượng amyloza thấp (0 -5%); Gạo màu có nhiều chất anthocyanin trong mô vỏ và lớp aleuron; Gạo ñỏ có lớp cám màu ñỏ; Gạo ñen có phôi nhũ dạng sáp ñục; Gạo mềm có hàm lượng amyloza thấp dưới 10%, cơm gạo này có ñộ mềm ở giữa cơm gạo nếp và gạo Indica; Gạo Boutique có ñặc tính hỗn hợp của phôi nhũ nếp và có mùi thơm; Gạo làm rượu có tỷ lệ gạo xay và gạo nguyên cao, hạt tinh bột dễ bị enzyme hoá; Gạo dinh dưỡng chứa nhiều yếu tố dinh dưỡng như tinh bột, protein, sắt, kẽm, vitamin A... ; Lúa gạo chăn nuôi cung cấp cho vật nuôi hạt lúa và sản phẩm phụ giàu dinh dưỡng; Gạo lúa nổi thu hoạch từ lúa gieo trồng vùng nước sâu; Gạo Japonica thơm có ở Nhật Bản và Hàn Quốc; Gạo lúa châu Phi không có mùi thơm và không có gạo nếp nhưng dân ñịa phương cho rằng ngon và bổ dưỡng; Gạo lúa ma (lúa dại) hạt nhỏ thon dài, chín không ñều, gặt hái nhiều công nên giá ñắt [13]. Tại Ngân hàng gen quốc gia Trung Quốc năm 1997 bảo quản 64 294 mẫu giống lúa thì có 10% là giống lúa ñặc sản, ở Ấn ðộ trong 70 000 giống lúa tại DRR và CRRI ñã có 800 mẫu giống lúa thơm và tại trung tâm HAU Kaul có 400 mẫu giống lúa thơm. Tại Lào, từ 1995 ñến 1998, dự án bảo tồn nguồn gen cây lúa giữa Bộ nông nghiệp Lào với Viện nghiên cứu Lúa quốc tế (IRRI) ñã thu thập 12 555 mẫu giống lúa cổ truyền trong ñó 85,9% là lúa nếp Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 4 (Appa Rao et. Al, 1999). Tại Cămpuchia, trong 3 400 giống lúa cổ truyền có ñến 6% là lúa thơm (M. Sarom, 2001) [29]. Tại Việt Nam, lúa ñặc sản ở nước ta trước ñây ñược ghi ở những tài liệu như: “Vân ñài loại ngữ”, “Phủ biên tạp lục” của Lê Quí ðôn, Sách “ðại Nam nhất thống chí” mô tả vắn tắt về 44 loại lúa tẻ và 19 giống lúa nếp phân biệt lúa nếp với lúa tẻ như sau: Lúa tẻ còn gọi là lúa canh hay lúa cánh, ít nhựa, không dính. Lúa nếp gọi là nhu và có nhựa dính. Trong Vân ñài loại ngữ, Lê Quí ðôn mô tả 70 giống lúa cổ truyền. Trong ñó có giống nếp hoa vàng (còn gọi là hoàng hoa nhu), nếp cẩm, tám xoan, lúa tám lùn, lúa tám cánh, lúa cánh, lúa dự hom (Viện nghiên cứu Hán Nôm 1994) [42]. Trung tâm tài nguyên di truyền thực vật năm 2001 bảo quản hơn 5 000 mẫu giống lúa ñịa phương của Việt Nam, trong ñó có khoảng 1200 mẫu giống lúa nếp cổ truyền (Nguyễn Hữu Nghĩa và cộng sự, 2007) [29]. Trong 711 giống lúa ñịa phương phía Bắc Việt Nam năm 2004 ñã xác ñịnh ñược 68 giống lúa thơm chiếm 9,6%. Trong 557 giống lúa Japonica có 363 giống lúa nương chiếm 62,9% (Nguyễn Thị Quỳnh, 2004) [30]. Sử dụng chỉ thị Isozyme ñể phân loại gen của 643 giống lúa cổ truyền ñại diện cho các hệ sinh thái Việt Nam (Lưu Ngọc Trình và cộng sự, 1995) trong 464 giống lúa ñại diện cho miền Bắc ñã có 147 giống lúa ñặc sản (gồm 43 giống lúa nương, 67 giống lúa nếp và 37 giống lúa thơm) chiếm 31,68% [29]. Các nghiên cứu gần ñây về ña dạng di truyền lúa ñặc sản Nguyễn Thị Quỳnh ñã nghiên cứu sự phân bố nguồn gen lúa theo ñiều kiện sinh thái (ñịa hình, thành phần cơ giới ñất trồng lúa, mức ñộ sử dụng nước tưới, phương thức gieo cấy) và thu thập 711 giống lúa ñịa phương tại 17 tỉnh thành thuộc ba vùng sinh thái nông nghiệp miền Bắc (Tây bắc, ðông Bắc và vùng ñồng bằng Sông Hồng). Tác giả ñã ñánh giá ña dạng di truyền quỹ gen lúa thông qua các tính trạng hình thái và phẩm chất hạt thóc, gạo trên cơ sở ñó ñã phân loại và nhận thấy: Trong 711 giống lúa thu thập có 421 giống Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 5 lúa có dạng nội nhũ ñặc trưng cho lúa nếp và 290 giống lúa tẻ, có 68 giống lúa thơm (chiếm 9,6%) và 33 giống lúa cẩm (chiếm 4,6%). Theo loài phụ có 577 giống lúa Japonica (chiếm 81.2%) và 134 giống lúa Indica (chiếm 18.8%) (Nguyễn Thị Quỳnh, 2004) [30]. ðề tài nghiên cứu phát triển một số giống lúa ñặc sản cho một số vùng sinh thái của Việt Nam ñã phân tích ña dạng di truyền nguồn gen lúa ñặc sản theo phương pháp SSR với một số marker cho thấy: - Một số giống lúa ñặc sản trong số 40 giống phân tích cho các băng ña hình khá rõ. - Trong ñó nhóm lúa Tám và nhóm lúa nếp có các băng ña hình khác nhau, biểu hiện sự ña dạng về mặt di truyền của nguồn gen lúa ñặc sản Việt Nam (Nguyễn Hữu Nghĩa, 2007) [29]. 2.1.3 Khái niệm lúa chất lượng cao Các nghiên cứu trước ñây ñã phân chia chất lượng lúa gạo gồm có chất lượng xay xát (tỷ lệ gạo xay, gạo xát, gạo nguyên), chất lượng thương phẩm (liên quan ñến thị hiếu thương trường, giá trị kinh tế), chất lượng nấu nướng, nếm thử (màu sắc, ñộ bóng mùi thơm, vị ngon) và chất lượng dinh dưỡng (hàm lượng amylose, protein, nhiệt hoá hồ...). Như vậy, các giống lúa có một hoặc nhiều ñặc tính sau ñây ñều ñược quan tâm chọn tạo và xếp loại lúa chất lượng cao, dó là các ñặc tính: - Gạo và cơm có mùi thơm hấp dẫn. - Hàm lượng amylose thấp dưới 20 % ñến trung bình (21- 25%) cơm mềm. - Hàm lượng protein và các chất dinh dưỡng khác cao hơn bình thường. - Hạt thon dài hoặc nhỏ, phù hợp với thị hiếu người mua. - Vỏ cám hoặc nội nhũ có màu hấp dẫn. - Tỷ lệ gạo xay xát cao hoặc tỷ lệ gạo nguyên cao. - Lúa cho gạo làm nguyên liệu chế biến sản phẩm thực phẩm ñặc biệt. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 6 2.2 Các nghiên cứu về ñặc trưng ñặc tính nông học sinh học của cây lúa 2.2.1 Yêu cầu của cây lúa ñối với nhiệt ñộ và ánh sáng Phản ứng với tổng tích ôn (phản ứng với nhiệt ñộ hoặc tính cảm ôn) là việc cây trồng ra hoa trỗ bông kết hạt và hoàn thành chu kỳ sống khi trải qua ñủ tổng nhiệt ñộ của các ngày mà nó sinh trưởng phát triển cộng lại. Phản ứng quang chu kỳ (còn gọi là tính cảm quang hay phản ứng ánh sáng) là phản ứng của cây lúa có ra hoa trỗ bông hay không trong ñiều kiện ñộ dài thời gian chiếu sáng – bóng tối trong ngày. Tímh mẫn cảm quang chu kỳ mạnh ñược kiểm tra bởi một cặp gen trội hoặc hai cặp gen (Lê Vĩnh Thảo 1994) hoặc do hoạt ñộng của một nhóm gen II (Vũ Tuyên Hoàng 1977). Tính cảm quang yếu do nhiều gen kiểm tra. Số lá trên thân chính là một chỉ tiêu liên quan ñến thời gian sinh trưởng. Thông thường số lá trên thân chính của các giống ngắn ngày là 14 – 15 lá. Các giống trung ngày là 16 – 17 lá, giống dài ngày là 21 – 22 lá (Trích theo Nguyễn Văn Luật và cộng sự, 2009) [27]. Số lá trên thân chính còn là căn cứ tính ñộ chênh tuổi lá ñể xác ñịnh thời vụ gieo cấy các trà lúa bố mẹ trong sản xuất hạt lúa lai. Thời gian sinh trưởng của cây lúa là một tính trạng số lượng do nhiều gen kiểm tra. Tuy nhiên tính trạng chín sớm của một số giống cực sớm do một cặp gen trội kiểm tra. Nguyễn Minh Công và cộng sự (2004) ñã nghiên cứu và so sánh giống TN ðB 100 (do Phạm Văn Ro – Viện nghiên cứu Lúa ðồng bằng sông Cửu Long chọn tạo) với giống gốc là Tài nguyên ñục (hai tác giả này gọi giống lúa mùa “Tài nguyên” là giống lúa tẻ “ Tài nguyên ñục”) thì thấy có nhiều ưu việt hơn trong ñó có ñặc ñiểm giống gốc dài ngày, cảm quang, cao cây, giống mới ngắn ngày, không cảm quang, thấp cây, năng suất cao hơn gạo ngon hơn. Khi lai thuận và lai nghịch giống ñột biến mới tạo ra các tác giả này ñã phân tích sự phân ly kiểu hình và cho kết luận: ðột biến không cảm quang là ñột Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 7 biến lặn [6] và [9]. Từ giống lúa tám Xuân ðài, là giống lúa ñặc sản truyền thống ñược gieo cấy lâu ñời ở xã Xuân ðài huyện Hải Hậu tỉnh Nam ðịnh, có phản ứng ánh sáng ngày ngắn chặt, trỗ bông rất muộn (20 tháng 10), tiềm năng năng suất tấp, nhóm nghiên cứu phối hợp giữa bộ môn Di truyền học, trường ðại học Sư phạm và bộ môn Di truyền và công nghệ lúa lai, Viện Di truyền Nông nghiệp ñã xử lý ñột biến bằng cách: ngâm hạt lúa Xuân ðài vào nước 30 -32 0 C trong 30 h, sau ñó 66 h và 69h khi hạt nảy mầm thì chiếu xạ tia gamma (Co60) kết quả chọn tạo ra các dòng lúa Tám Xuân ðài ñột biến số 3 không phản ứng ánh sáng ngày ngắn (không cảm quang), gạo thơm, số 4 không cảm quang, gạo hơi thơm, số 5 không cảm quang, không thơm (Nguyễn Minh Công và cộng sự, 2004) [7]. 2.2.2 Chiều cao cây các giống lúa chất lượng cao Nói chung các giống lúa ñặc sản chất lượng cao ñịa phương ñều cao cây dễ ñổ, hiện tượng ñổ ngã che khuất lẫn nhau làm giảm năng suất và chất lượng hạt. Các nhà chọn giống lúa hướng tới mục tiêu chọn tạo giống lúa thấp cây bởi giống lúa thấp cây thì chống ñổ tốt, tăng số cây trên một ñơn vị diện tích, ñồng thời có thể bón tăng lượng phân ñể thâm canh, tăng khả năng quang hợp và tích luỹ chất khô của lá, từ ñó tăng năng suất và tránh giảm chất lượng hạt. Thang ñánh giá chiều cao cây giống lúa ño từ mặt ñất ñến vút bông cao nhất không kể râu như sau: Chiều cao dưới 110 cm (với lúa nước) và dưới 90 cm (với lúa cạn) dược ñánh giá là bán lùn, ñiểm 1. Chiều cao 110 – 130 cm (với lúa nước) và 90 - 125cm (với lúa cạn) dược ñánh giá là cao trung bình, ñiểm 5. Chiều cao trên 130 cm (với lúa nước) và trên 125 cm (với lúa cạn) dược ñánh giá là bán lùn, ñiểm 9 (Luyện Hữu Chỉ, 1997) [5] (INGER, 1996) [21]. Các nhà chọn giống còn chia nhiều nhóm nhỏ hơn theo chiều dài thân (ñược tính từ mặt ñất ñến cổ bông) ñể phù hợp với các giống lúa phổ biến Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 8 hiện nay như sau: ðối với lúa nước nếu chiều dài thân dưới 80cm ñược ñánh giá là rất thấp, xếp vào nhóm 1, chiều dài thân từ 80 - 89cm ñược ñánh giá là thấp, xếp vào nhóm 2, từ 90 - 109cm ñược ñánh giá là trung bình, xếp vào nhóm 3, từ 110 - 120cm ñược ñánh giá là cao, xếp vào nhóm 4, trên 120cm ñược ñánh giá là rất cao, xếp vào nhóm 5 (10 TCN – 554 - 2002) [3] và (INGER, 1996) [21]. Về di truyền, Guliaep (1975) xác ñịnh có 4 gen kiểm tra chiều cao cây và tính trạng thân lùn có trường hợp do 1 cặp gen lặn, có trường hợp do 2 cặp, còn ña số do 8 gen lặn qui ñịnh. Các nghiên cứu tạo lúa lùn của IRRI khẳng ñịnh rằng các giống lúa lùn có nguồn gốc Trung Quốc (Dee – geo- Woo-gen, I-geo- tze, Taiching native – 1) mang gen lùn lặn kiểm soát tính trạng thân ngắn nhưng không gây ảnh hưởng gì tới chiều dài bông. Còn những gen lùn tạo ra bằng ñột biến hoặc gen lùn ở các giống châu Mỹ thì làm cho bông ngắn lại, hoặc phân ly qua nhiều thế hệ khó chọn lọc[29]. Nói chung các giống lúa ñặc sản ñịa phương ñều cao cây nên không thể cấy dày, số bông trên một ñơn vị diện tích ít, ñồng thời cao cây thì dễ ñổ gây hiện tượng lá lúa che khuất lẫn nhau, quang hợp kém, tích luỹ chất khô kém, nếu ñổ non thì lép nhiều thiệt hại năng suất nghiêm trọng, nếu ñổ muộn hơn khi lúa ñã chín sáp thì cũng giảm năng suất ñáng kể, ngoài ra lúa cao cây thì hệ số kinh tế thấp. Do ñó khi chọn tạo giống mới cần chọn các giống thấp cây ñể có thể cấy dày và chống ñổ ñể nâng cao số bông trên một ñơn vị diện tích và thâm canh tăng năng suất. Nói chung các nhà chọn giống ñều thống nhất quan ñiểm với Jenning cho chiều cao thích hợp là 80 – 100 cm (Jenning et al 1979, Akita,1989) [45]. 2.2.3 Các yếu tố cấu thành năng suất Vai trò của các yếu tố cấu thành năng suất ñối với các giống lúa chất lượng cao cũng giống như các giống lúa thông thường. Về mặt lý thuyết năng suất lúa có thể tính bằng công thức: N= ABCD, trong ñó: Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 9 - A là số cây/ñơn vị diện tích (m2). - B là số bông hữu hiệu/khóm (cây). - Số hạt chắc/ bông. - Khối lượng hạt thông qua khối lượng 1000 hạt. Hoặc rút gọn ñơn giản: Năng suất = Số bông/1ñơn vị diện tích x số hạt chắc/bông x khối lượng 1000hạt/1000. Giống lúa có sự kết hợp tốt giữa 3 yếu tố cấu thành năng suất là giống cho kết quả tích số phép nhân trên cao thì năng suất cao. Theo ðinh Văn Lữ (1978) thì các yếu tố năng suất có liên quan chặt chẽ với nhau. Muốn ñạt năng suất cao cần phải phát huy ñầy ñủ các yếu tố mà không ảnh hưởng lẫn nhau. Số bông hữu hiệu phụ thuộc vào số nhánh ñẻ trong thời kỳ ñầu (tức là từ bắt ñầu ñẻ nhánh ñến ñẻ nhánh cao nhất), [28] ñặc biệt thời kỳ ñẻ nhánh hữu hiệu kết thúc trước lúc ñẻ nhánh cao nhất 10 – 12 ngày (Nguyễn Hữu Tề, 2000) [32]. Giống nào có thời kỳ này sớm và tập trung thì sẽ có tỷ lệ nhánh thành bông hữu hiệu cao. Về di truyền thì khả năng ñẻ nhánh của lúa trồng do ít nhất 3 locus kiểm soát: Ti1, Ti2, Ti3 các alen trội xác ñịnh khả năng ñẻ nhánh kém, còn các alen lặn ti1, ti2, ti3 xác ñịnh khả năng ñẻ nhánh khoẻ nhưng mức ñộ dóng góp không giống nhau (Trích theo Nguyễn Minh Công, 2004)[6]. Các nghiên cứu trước dây cho rằng khối lượng 1000 hạt tương quan thuận với năng suất, nhưng tuỳ theo thị hiếu tiêu dùng ña số người yêu cầu giống lúa có gạo hạt nhỏ, thon dài, còn dùng lúa gạo vào mục ñích chế biến bột làm bánh, nấu rượu, chế thuốc tân dược thì không quan tâm nhiều ñến ñộ lớn của hạt. Theo Nguyễn Thị Quỳnh (2004) trong 711 giống lúa ñịa phương miền Bắc Việt Nam thì có 353 giống lúa Japonica và 71 giống lúa Indica có hạt to vừa, 106 giống lúa Japonica và 11 giống lúa Indica có hạt to. Có 29 giống lúa Japonica và 5 giống lúa Indica có hạt nhỏ và rất nhỏ. Khung phân loại ñộ to Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 10