MỞ ĐẦU

1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀILúa là cây lương thực chính của hơn 50% dân số thế giới, đặc biệt đối với

người dân Châu Á. Đối với Việt Nam, lúa gạo là nguồn lương thực chính, mỗi ngày

một người tiêu thụ 465g gạo (đứng thứ 2 thế giới sau Myanmar (578g gạo/ngày),

ngoài ra lúa gạo còn là nguồn xuất khẩu thu nhiều ngoại tệ [56].

Để đáp ứng nhu cầu lương thực ngày càng tăng nông dân sử dụng các giống lúa

năng suất cao và tăng cường thâm canh trong sản xuất lúa. Đây chính là nguyên nhân

phát sinh các loại côn trùng chích hút (rầy nâu, rầy lưng trắng, rầy cánh trắng), trong số

đó rầy nâu (Nilarpavata lugens Stal) là tác nhân hại lúa nghiêm trọng đặc biệt ở các

nước Châu Á, [45], [86]. Chúng hút nhựa ở bẹ lá làm cho lúa bị úa vàng, sinh trưởng

kém hoặc gây hại gián tiếp bằng cách truyền virus gây bệnh vàng lùn, lùn xoắn lá, nếu

mật độ rầy cao có thể làm chết cây lúa, gây hiện tượng cháy khô cả đám ruộng [5], [42].

Các biện pháp hiện dùng để đối phó với dịch rầy nâu là sử dụng thuốc diệt

rầy, thâm canh và phân bón hợp lý. Tuy nhiên việc lạm dụng thuốc trừ sâu hóa học

đã làm giảm quần thể côn trùng có ích trên đồng ruộng, gây mất cân bằng sinh thái

và phát triển các biotype rầy nâu kháng thuốc. Do vậy, giải pháp cơ bản và lâu dài

mà vẫn an toàn với môi trường và sức khỏe người dân là xác định và phổ biến các

giống lúa kháng rầy nâu đến với người nông dân [55], [57], [76].

Hiện nay đa số giống lúa đang được trồng chủ yếu ở tỉnh Thừa Thiên Huế

như HT1, Xi23, 13/2 đều nhiễm rầy nâu [13]. Do vậy, việc di nhập giống lúa kháng

rầy nâu từ các vùng miền khác để trồng và đánh giá khả năng kháng rầy nâu và các

đặc điểm nông sinh học tại Thừa Thiên Huế là việc thiết yếu nhằm tuyển chọn bổ

sung nguồn giống lúa kháng rầy nâu, sinh trưởng phát triển tốt tại điều kiện sinh

thái địa phương .

Khả năng kháng rầy nâu của các giống lúa được đánh giá thông qua phản

ứng với quần thể rầy nâu địa phương, đồng thời sử dụng kỹ thuật của sinh học phân

tử trong việc xác định các gen kháng rầy cho kết quả chính xác và rút ngắn được

thời gian thử nghiệm. Ngoài việc chọn lọc giống lúa có khả năng kháng rầy nâu và

năng suất cao thì chất lượng gạo cũng là mục tiêu quan trọng cần được quan tâm

1

hàng đầu trong công tác tuyển chọn. Những giống lúa có ưu thế về chất lượng gạo

như hàm lượng tinh bột, amylose, độ trở hồ, độ bền gel…làm cho cơm có vị ngọt,

ngon, mềm và dẻo đồng thời có hàm lượng các chất dinh dưỡng cao là những giống

lúa cần được khai thác [9].

Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu khả năng kháng rầy nâu và đặc điểm nông sinh học của một số giống lúa tại Thừa Thiên Huế”.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Trên cơ sở đánh giá khả năng kháng rầy nâu của một số giống lúa, phân tích

các đặc điểm nông sinh học (thời gian sinh trưởng, khả năng đẻ nhánh, diện tích lá,

cường độ quang hợp, năng suất, chất lượng hạt gạo) của các giống lúa kháng rầy

nâu, phân tích đặc điểm sinh học phân tử của các giống kháng rầy nâu trồng tại

Thừa Thiên Huế. Dựa trên kết quả nghiên cứu, chúng tôi tham mưu, đề xuất cho địa

phương sử dụng các giống lúa phù hợp.3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN3.1. Ý nghĩa khoa học

Kết quả nghiên cứu về đặc điểm sinh trưởng phát triển, nông sinh học và sinh

học phân tử của một số giống lúa để sàng lọc khả năng kháng rầy nâu ở Thừa Thiên

Huế sẽ cung cấp các bằng chứng khoa học cho công tác chọn tạo giống tại địa

phương này trong tương lai.

3.2. Ý nghĩa thực tiễnGiới thiệu được giống lúa có năng suất cao, chất lượng gạo tốt và kháng rầy

nâu tốt cho Thừa Thiên Huế và các địa phương có đặc điểm sinh thái tương tự.

4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU- Nghiên cứu này được tiến hành tại Hợp tác xã phường An Đông, thành phố

Huế trong các vụ Hè Thu và Đông Xuân; Phòng thí nghiệm Sinh lý-Sinh hóa-Vi

sinh, Khoa Sinh, Đại học Khoa học, Đại học Huế; và Phòng thí nghiệm Công nghệ

tế bào thực vật, Phòng thí nghiệm Công nghệ sinh học, Đại học Huế.

- Nội dung nghiên cứu của luận án bao gồm: xác định các đặc điểm nông

sinh học và đánh giá khả năng kháng rầy nâu của các giống lúa có nguồn gốc từ địa

phương khác trồng ở Thừa Thiên Huế.

2

Chương 1

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Giới thiệu về lúa gạo1.1.1. Đặc điểm của cây lúa

Lúa là thực vật có nguồn gốc nhiệt đới, xuất phát từ khu vực Nam châu Á và

châu Phi nhưng có thể thích nghi với các điều kiện khí hậu khác nhau và được trồng

ở nhiều vùng trên thế giới. Về mặt phân loại thực vật, cây lúa thuộc họ Gramineae,

tộc Oryzeae, chi Oryza. Chi 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 ở châu Úc. Trong đó, chỉ có 2 loài là lúa trồng, còn lại là

lúa hoang hằng năm và nhiều năm. Loài lúa trồng quan trọng nhất, thích nghi rộng

rãi và chiếm đại bộ phận diện tích lúa thế giới là Oryza sativa L. Qua quá trình

chọn lọc tự nhiên và nhân tạo, hiện nay đã hình thành 2 loại lúa chính là nhóm lúa

Indica và Japonia. Hai nhóm lúa này khác nhau về một số đặc điểm hình thái, sinh

lý, đặc tính thích nghi với điều kiện thời tiết, đặc tính sinh hóa hạt gạo [11].

Lúa là loài thực vật hàng năm, thân thảo và có thể cao tới 1,0-1,8 m, đôi khi

cao hơn. Các bộ phận của một nhánh lúa bao gồm: rễ, thân, lá và có thể có hoặc

không có bông. Các lá mỏng, hẹp bản (2,0-2,5 cm) và dài 50-100 cm. Các hoa nhỏ

thụ phấn nhờ gió, mọc thành các cụm hoa phân nhánh cong hay rủ xuống, dài

khoảng 30-50 cm. Hạt lúa là loại quả thóc (hạt nhỏ, cứng như các loại cây ngũ

cốc) dài 5-12 mm và dày 2-3 mm. Sau khi xát bỏ lớp vỏ ngoài, thu được sản phẩm

chính là gạo và các phụ phẩm là cám và trấu [11], [14].

1.1.2. Giá trị của lúa gạo

Lúa là cây lương thực chính của hơn 50% dân số thế giới và trên 90% dân số

dân số châu Á. Lúa gạo cung cấp gần một phần tư năng lượng trên thế giới. Điều

này càng khẳng định giá trị rất lớn của lúa gạo đối với con người [95].

3

* Giá trị dinh dưỡng

Gạo là nguồn thức ăn giàu dinh dưỡng. So với lúa mì, gạo có thành phần tinh

bột và protein hơi thấp hơn, nhưng năng lượng tạo ra cao hơn do chứa nhiều chất

béo hơn. Ngoài ra, nếu tính trên đơn vị 1 hecta, gạo cung cấp nhiều calo hơn lúa mì

do năng suất lúa cao hơn nhiều so với lúa mì. Một người trung bình cần 3.200 calo

mỗi ngày thì một hecta lúa có thể nuôi 2.055 người/ngày hoặc 5,63 người/năm,

trong khi lúa mì chỉ nuôi được 3,67 người /năm, bắp 5,3 người/năm. Hơn nữa, trong

gạo lại có chứa nhiều acid amin quan trọng như: lysine, threonine, methionine,

tryptophan [11], [95].

Trong hạt gạo, hàm lượng dinh dưỡng tập trung ở các lớp ngoài và giảm dần

vào trung tâm. Lớp vỏ ngoài của hạt gạo (cám) chiếm khoảng 10% trọng lượng khô

là thành phần rất bổ dưỡng của lúa, chứa nhiều protein, chất béo, khoáng chất và

vitamin đặt biệt là các vitamin nhóm B. Tấm gồm có mầm hạt lúa bị tách ra khi xay

chà, cũng là thành phần rất bổ dưỡng, chứa nhiều protein, chất béo, đường, chất

khoáng và vitamin [11].

Ngoài việc được sử dụng làm lương thực, gạo còn dùng để chế biến nhiều

loại bánh, làm men rượu, cơm mẻ, làm rượu, cồn,… Các lớp vỏ ngoài của hạt gạo

do chứa nhiều protein, chất béo, chất khoáng, vitamin, nhất là vitamin nhóm B, nên

được dùng làm bột dinh dưỡng trẻ em và điều trị người bị bệnh phù thũng. Cám là

thành phần cơ bản trong thức ăn gia súc, gia cầm và trích lấy dầu ăn…Trấu có công

dụng làm chất đốt, chất độn chuồng, ngoài ra còn dùng làm ván ép, vật liệu cách

nhiệt, cách âm, chế tạo carbon và silic [11].

* Giá trị thương mại

Trên thị trường thế giới, giá gạo xuất khẩu tính trên đơn vị trọng lượng cao

hơn rất nhiều so với các loại hạt cốc khác. Nói chung, giá gạo xuất khẩu cao hơn

gạo lúa mì từ 2-3 lần và hơn bắp hạt từ 2-4 lần [11].

Những quốc gia có diện tích trồng lúa lớn hầu hết tập trung ở châu Á.

Trong đó, Ấn Độ là quốc gia dẫn đầu thế giới với 44,10 triệu ha (chiếm 27,86%),

đứng thứ hai là Trung Quốc với 29,93 triệu ha, Indonesia: 12,88 triệu ha,

4

Bangladesh: 11,50 triệu ha…Việt Nam là nước có năng suất lúa cao đứng hàng

thứ 3 trong 10 nước trồng lúa chính, đạt 52,28 tạ/ha. Từ những năm 1980, Thái

Lan trở thành nước xuất khẩu gạo đứng hàng đầu thế giới, nhưng năng suất hiện

nay chỉ đạt 28,7 tạ/ha, chủ yếu do Thái Lan chú trọng nhiều hơn đến canh tác các

giống lúa dài ngày, chất lượng cao [51].

Hiện nay, Việt Nam có sản lượng gạo xuất khẩu đứng thứ hai trên thế

giới. Năm 2010, lượng gạo xuất khẩu của Việt Nam là 6,886 triệu tấn với trị giá

trên 3,24 tỉ USD (Tổng cục Thống kê, 2011). Giá xuất khẩu gạo của Việt Nam

giữa năm 2011 đã dần được nâng lên gần tương đương giá gạo Thái Lan cùng

thời điểm và cấp loại gạo. Điều này cho thấy, chất lượng gạo và quan hệ thị

trường gạo của Việt Nam đã có thế cạnh tranh ngang hàng với gạo Thái Lan trên

thị trường thế giới [10].

1.1.3. Tình hình sản xuất lúa gạo ở Thừa Thiên Huế

Theo tài liệu của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn thì chiến lược phát

triển nông nghiệp nông thôn Việt Nam giai đoạn 2011-2020 đối với ngành sản xuất

lương thực là “Phát triển sản xuất lúa gạo Việt Nam trở thành mặt hàng xuất khẩu

mũi nhọn có hiệu quả và đảm bảo an ninh lương thực”. Trên cơ sở tính toán cân đối

giữa nhu cầu tương lai của đất nước và dự báo nhu cầu chung của thế giới nhằm

đảm bảo tuyệt đối an ninh lương thực quốc gia trong mọi tình huống, đảm bảo

quyền lợi hợp lý của người sản xuất và kinh doanh lúa gạo và xuất khẩu có lợi

nhuận cao, đảm bảo sản lượng lúa đến năm 2020 đạt hơn 41 triệu tấn lúa trên diện

tích canh tác 3,7 triệu ha [3].

Hiện nay ở Thừa Thiên Huế thường trồng 2 vụ lúa chính là Hè Thu (bắt đầu từ

tháng 5 và kết thúc vào đầu tháng 9) và Đông Xuân (bắt đầu từ giữa tháng 12 và thu

hoạch vào cuối tháng 4 năm sau). Khí hậu Thừa Thiên Huế hàng năm có hai mùa rõ rệt,

một mùa khô nóng, một mùa mưa ẩm lạnh cùng với nhiều trận lụt bão nên sản xuất lúa ở

Thừa Thiên Huế gặp rất nhiều khó khăn. Tuy nhiên, lúa gạo vẫn chiếm vị trí quan trọng

trong cơ cấu kinh tế của tỉnh, với sản lượng 246.100 tấn gạo mỗi năm Thừa Thiên Huế

đứng thứ 39 trong tổng số 64 tỉnh thành trong cả nước về sản xuất lúa gạo [30].

5

Thừa Thiên Huế là tỉnh có một phần lớn diện tích đất được dành cho trồng

lúa nhưng nhìn chung, diện tích đó có xu hướng ngày càng giảm. Nguyên nhân chủ

yếu là người dân chuyển các diện tích sản xuất năng suất thấp sang nuôi trồng thủy

sản. Trong vòng 10 năm (2000-2009), diện tích lúa toàn tỉnh đã giảm 1.303 ha từ

51.341 ha xuống còn 50.038 ha. Về năng suất, nhờ áp dụng các biện pháp khoa học

kỹ thuật mới, nhất là ưu tiên sử dụng các giống lúa cấp một nên năng suất lúa ở

Thừa Thiên Huế tăng nhanh từ 3,83 tấn/ha (2000) lên 5,3 tấn/ha (2009). Cùng với

năng suất, sản lượng lúa cũng tăng trong những năm qua đáp ứng nhu cầu sử dụng

trong tỉnh và góp phần quan trọng vào xuất khẩu gạo nước ta [30].

1.2. Đặc điểm sinh lý của cây lúa1.2.1. Các giai đoạn sinh trưởng, phát triển của cây lúa

Thời gian sinh trưởng của cây lúa từ khi nảy mầm cho đến chín thay đổi từ 90-

180 ngày tùy theo giống và điều kiện ngoại cảnh. Đa số tài liệu hiện nay đều chỉ ra

rằng cây lúa trải qua 2 thời kỳ sinh trưởng, phát triển chính là sinh trưởng dinh

dưỡng và sinh trưởng sinh thực [11], [101].

Đời sống cây lúa bắt đầu từ lúc hạt nảy mầm cho đến khi lúa chín. Hình 1.1.

cho thấy thời gian sinh trưởng của cây lúa ở vùng nhiệt đới kéo dài khoảng 120

ngày, có thể chia làm 3 giai đoạn: giai đoạn tăng trưởng (sinh trưởng dinh dưỡng)

chiếm 60 ngày, giai đoạn sinh sản (sinh dục) là 30 ngày và giai đoạn chín 30 ngày.

Hình 1.1. Quá trình sinh trưởng của một số giống lúa 120 ngày

6

(Nguồn Yoshida, 1981)Các giống lúa khác nhau gieo trồng theo mùa vụ và điều kiện ngoại cảnh

khác nhau thì thời gian sinh trưởng khác nhau. Nắm được quy luật thay đổi thời

gian sinh trưởng của cây lúa là cơ sở chủ yếu để xác định thời vụ gieo cấy, cơ cấu

giống, luân canh tăng vụ ở các vùng trồng lúa khác nhau [62].

Thời kỳ sinh trưởng dinh dưỡng được tính từ lúc gieo đến lúc làm đòng, bao

gồm thời kỳ nảy mầm, mạ và làm đốt, làm đòng. Trong thời kỳ này cây lúa chủ yếu

hình thành và phát triển các cơ quan dinh dưỡng như ra lá, phát triển rễ, đẻ nhánh.

Thời kỳ này có ảnh hưởng trực tiếp tới việc hình thành số bông.

Thời kỳ sinh trưởng sinh thực là thời kỳ phân hóa, hình thành cơ quan sinh

sản từ lúc làm đòng cho đến khi thu hoạch, bao gồm các quá trình làm đòng, trổ

bông và hình thành hạt. Quá trình làm đốt (phát triển thân) tuy là sinh trưởng dinh

dưỡng nhưng lại song song với quá trình phân hóa đòng nên nó cũng nằm trong quá

trình sinh trưởng sinh thực. Thời kỳ này quyết định việc hình thành số hạt trên

bông, tỷ lệ hạt chắc và trọng lượng hạt. Có thể xem thời kỳ từ trổ bông đến chín ảnh

hưởng trực tiếp tới năng suất thu hoạch [106].

Do vậy, việc theo dõi thời gian sinh trưởng và phát triển của cây lúa ( từ khi

gieo, đẻ nhánh, kết thúc đẻ nhánh, làm đòng, trỗ bông và chín) nhằm xác định đặc

tính giống dài ngày hay ngắn ngày, qua đó điều tiết thời vụ gieo cấy phù hợp đối

với từng giống lúa. Mặt khác xác định được thời gian sinh trưởng sẽ giúp chúng ta

có những chế độ chăm sóc như: tưới tiêu, bón phân, phòng trừ sâu bệnh một cách

hợp lý hơn nhằm đem lại năng suất tối ưu cho từng giống lúa.

* Thời kỳ nảy mầm

Đời sống cây lúa bắt đầu bằng quá trình nảy mầm. Trong suốt quá trình ngâm

ủ, trong hạt lúa đã xảy ra các hoạt động hoạt hóa tinh bột, protein và các chất béo để

biến đổi thành những chất đơn giản cung cấp dinh dưỡng nuôi phôi, các tế bào phôi

phân chia lớn lên thành mầm và rễ mầm, trục phôi trương to, đẩy mầm và rễ mầm ra

khỏi vỏ trấu, kết thúc giai đoạn nảy mầm. Nếu thu hoạch lúa đảm bảo độ chín, bảo

7

quản tốt thì sức nảy mầm của hạt tốt hơn. Hạt giống có vỏ trấu mỏng thường hút

nước nhanh hơn giống vỏ dày, do đó thời gian nảy mầm thường ngắn hơn [11]. Theo

quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng hạt giống lúa của Bộ Nông nghiệp và

phát triển Nông thôn (2011) thì một trong những tiêu chuẩn để đánh giá chất lượng

hạt giống là phải có tỷ lệ nảy mầm trên 80% [4].

* Thời kỳ mạ

Đối với cây lúa gieo thẳng (sạ), sau thời kỳ nảy mầm là thời kỳ cây con rồi

bước vào thời kỳ đẻ nhánh khi cây có khoảng 4-5 lá, còn ở lúa cấy phải trải qua thời

kỳ mạ. Căn cứ vào đặc điểm sinh trưởng của cây mạ, có thể chia ra thành 2 thời kỳ

nhỏ: thời kỳ mạ non và thời kỳ mạ khỏe. Thời kỳ này ngắn hay dài phụ thuộc vào

giống, mùa vụ, chế độ canh tác…[11].

* Thời kỳ đẻ nhánh

Thời kỳ đẻ nhánh được tính từ khi cây lúa đẻ nhánh đầu tiên cho đến khi số

nhánh không tăng lên nữa. Đây là thời kỳ có ý nghĩa trong toàn bộ đời sống cây lúa

và tạo năng suất sau này. Thời kỳ đẻ nhánh là thời kỳ quyết định diện tích lá và số

bông. Cây lúa đẻ nhánh sớm thì nhánh to, tỷ lệ thành bông cao vì vậy trong sản xuất

người ta rất chú ý đến giai đoạn này. Thời gian này ngắn hay dài phụ thuộc vào

giống, thời vụ và biện pháp kỹ thuật canh tác [11].

Khả năng đẻ nhánh là một chỉ tiêu sinh trưởng quyết định số lượng bông trên

một khóm lúa, nhưng số nhánh hữu hiệu của cây mới là yếu tố quyết định số bông

trên cây. Nhánh hình thành bông (nhánh hữu hiệu) thấp hơn so với số nhánh tối đa

và ổn định khoảng 10 ngày trước khi đạt được số nhánh tối đa. Các nhánh ra sau đó

thường sẽ tự rụi đi không thành bông được do chồi yếu không đủ khả năng cạnh

tranh dinh dưỡng, ánh sáng với các chồi khác gọi là chồi vô hiệu [11].

Các nghiên cứu trước đây cho rằng giống có nhiều chồi rất cần thiết cho sản

lượng tối đa trong quần thể dày hoặc trung bình. Tuy nhiên, khả năng nhảy chồi

trung bình cũng được xem là tốt đối với những giống lúa cho năng suất cao. Ở lúa

8

cấy, khoảng 10- 30 chồi có thể được sinh ra trong điều kiện trồng hợp lý, nhưng chỉ

2- 5 chồi được hình thành trong lúa sạ thẳng [23].

9

* Thời kỳ làm đòng, làm đốt

Thời kỳ này bắt đầu từ cuối giai đoạn đẻ nhánh hoặc ngay trước giai đoạn

hình thành đòng, lóng được hình thành và vươn dài. Ở thời kỳ này cây lúa tiếp tục

ra lá cuối cùng (lá đòng), các nhánh vô hiệu lụi dần, các nhánh tốt được phát triển

hoàn chỉnh để trở thành nhánh hữu hiệu. Các giống lúa ngắn ngày vừa làm đốt vừa

hình thành đòng nên cần cung cấp dinh dưỡng đầy đủ ngay ở giai đoạn đẻ nhánh và

làm đốt để tạo điều kiện tốt cho quá trình làm đòng [11].

* Thời kì trổ bông, làm hạt

Đây là thời kỳ sinh trưởng phát triển cuối cùng của cây lúa, có liên quan

quyết định trực tiếp đến quá trình tạo năng suất, trong đó quyết định trực tiếp đến

quá trình tạo hạt chắc và trọng lượng hạt. Đây cũng là thời kỳ mà điều kiện ngoại

cảnh tác động rõ rệt đến năng suất. Thời kỳ trổ bông, làm hạt bao gồm các quá trình

trổ bông nở hoa, thụ phấn, thụ tinh hình thành hạt và chín. Thời kỳ này bắt đầu từ

khi các hoa đầu tiên của bông nhô ra khỏi đòng cho đến khi chúng được thụ phấn,

phát triển hình thành phôi nhũ và bắt đầu tích lũy tinh bột [11], [21].

* Thời kỳ chín

Dựa vào sự biến đổi về hình dạng, màu sắc chất dự trữ và trọng lượng hạt có thể

chia quá trình chín của hạt ra làm 3 thời kỳ: chín sữa, chín sáp và chín hoàn toàn.

Chín sữa: sau khi phơi màu 5-7 ngày, chất dự trữ trong hạt ở dạng lỏng, trắng

như sữa. Hình dạng hạt đã hoàn chỉnh lưng hạt có màu xanh, trọng lượng hạt tăng

nhanh ở thời kỳ này, có thể đạt 75-80% trọng lượng cuối cùng.

Chín sáp: ở thời kỳ này chất dịch trong hạt dần dần đặc lại, hạt cứng. Màu

xanh ở lưng hạt dần chuyển sang màu vàng, trọng lượng hạt tiếp tục tăng lên.

Chín hoàn toàn: thời kỳ này hạt chắc cứng, vỏ trấu từ màu vàng chuyển sang

vàng nhạt, trọng lượng hạt đạt tối đa. Nói chung thời kỳ chín của hạt kéo dài từ 30-

40 ngày tùy theo giống và thời vụ. Đây là thời kỳ quyết định trọng lượng hạt và

quyết định trực tiếp đến quá trình tạo năng suất lúa [101].

10

1.2.2. Hoạt động sinh lý của cây lúa

Ở cây trồng người ta phân biệt 2 khái niệm về năng suất, đó là năng suất sinh

học và năng suất kinh tế. Năng suất sinh học là lượng chất khô cây trồng tích lũy

được trên đơn vị diện tích trong một thời gian nhất định. Năng suất kinh tế là năng

suất bộ phận kinh tế của cây trồng. Đối với cây lúa, năng suất kinh tế là lượng thóc

thu được trên đơn vị diện tích. Nói cách khác năng suất kinh tế là một phần của

năng suất sinh vật theo công thức:

năng suất kinh tế = năng suất sinh học × hệ số kinh tế.

Nghiên cứu đặc điểm sinh lý quá trình hình thành năng suất là nghiên cứu

quá trình hình thành, tích lũy chất khô (carbohydrate) trong cây và trong hạt. Năng

suất sinh học của cây lúa phụ thuộc vào các yếu tố như cường độ quang hợp, thời

gian quang hợp, diện tích lá. Để nâng cao năng suất kinh tế của cây lúa thì ngoài các

biện pháp nâng cao năng suất sinh học phải chọn giống lúa tốt có hệ số kinh tế cao,

và phải tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để huy động tối đa các chất hữu cơ về tích

lũy ở cơ quan kinh tế (hạt thóc) như biện pháp tưới nước, bón phân, bố trí thời vụ

hợp lý, phòng trừ sâu bệnh [26].

* Cường độ quang hợp và hiệu suất quang hợp

Quang hợp là quá trình cơ bản quyết định 90-95% năng suất cây trồng. Do vậy

tăng cường hoạt động quang hợp đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện năng suất

cây trồng. Theo Ishii và cộng sự (1977) thì cây lúa thuộc nhóm thực vật có chu trình

quang hợp theo con đường C3, tuy nhiên nghiên cứu của Hegde và Joshi (1974) cho rằng

có cả hai chu trình quang hợp C3 và C4 trong cây lúa chịu hạn [106].

+ Cường độ quang hợp: được tính bằng lượng CO2 cây hấp thụ hoặc lượng

O2 cây thải ra hay lượng chất hữu cơ cây tích lũy được trên một đơn vị diện tích lá

trong một đơn vị thời gian. So với các loại cây C3 khác, cây lúa có cường độ quang

hợp tương đối cao trên đơn vị diện tích lá: 10-20 mg CO2/dm2/1 giờ (tài liệu cũ), tài

liệu sau này thì khoảng 40-50 mg CO2/dm2/1 giờ [106]. Cường độ quang hợp càng

cao thì khả năng đồng hóa CO2 càng lớn, tuy nhiên đây là một chỉ tiêu phụ thuộc

vào nhiều yếu tố như giống, giai đoạn sinh trưởng, điều kiện ngoại cảnh (cường độ

11

ánh sáng, nhiệt độ, nồng độ CO2...). Do vậy khi xác định cường độ quang hợp của

cây lúa phải đặt trong một điều kiện cụ thể [26].

+ Hiệu suất quang hợp: là lượng chất khô cây tích lũy được trên 1m2 lá

trong thời gian một ngày đêm. Hệ số hiệu suất quang hợp tỷ lệ thuận với quá trình

quang hợp và tỷ lệ nghịch với quá trình hô hấp. Hiệu suất quang hợp đánh giá khả

năng tích lũy chất khô của quần thể cây trồng nên nó phản ánh năng suất cây trồng.

Thường thì giai đoạn phát triển nào của cây có hoạt động quang hợp mạnh nhất thì

có hiệu suất quang hợp cao nhất [26].

* Hàm lượng diệp lục

Ở thực vật bậc cao, diệp lục là nhóm sắc tố chính tham gia vào quá trình

quang hợp, bởi vì nó có khả năng hấp thụ năng lượng ánh sáng mặt trời, di trú tạm

thời năng lượng ánh sáng hấp thụ trên mức độ điện tử và biến năng lượng hấp thụ

ấy thành năng lượng hóa học, trong khi đó các loại sắc tố khác không thể thực hiện

đầy đủ quá trình hấp thụ và biến đổi năng lượng ánh sáng như vậy được. Trong đó

diệp lục a (C55H72O5N4Mg) và diệp lục b (C55H70O6N4Mg) là nhóm sắc tố chính tham

gia vào quá trình quang hợp của cây trồng [26]. Diệp lục a hấp thụ ánh sáng xanh-

tím (blue-violet) và da cam-đỏ (orange-red) ở bước sóng 675 nm, trong khi đó diệp

lục b hấp thụ ánh sáng xanh (green) ở bước sóng 640 nm. Trong điều kiện ánh sáng

quang hợp thấp thì cây sản sinh ra nhiều diệp lục b hơn diệp lục a để tăng cường

khả năng quang hợp của cây [68]. Tỷ lệ diệp lục a/b được dùng như chỉ thị đánh giá

sự hấp thu nitơ trong lá, vì tỷ lệ này liên quan trực tiếp với đến khả năng thu nhập

ánh sáng của phức hợp diệp lục-protein (phần lớn là diệp lục b) trong hệ thống

quang hoá II [68, 103].

* Diện tích lá

Lá chính là cơ quan quang hợp để tạo nên các chất hữu cơ tích lũy vào hạt

tạo nên năng suất kinh tế của cây lúa. Có thể nói diện tích lá là một trong những yếu

tố quyết định năng suất của cây. Để tăng năng suất cây lúa thì người ta tác động vào

2 yếu tố diện tích lá và thời gian quang hợp của lá. Trong các biện pháp tăng diện

tích lá và kéo dài thời gian quang hợp cần chú ý đến các yếu tố như giống, xen canh

tăng vụ, mật độ cấy, phân bón đầy đủ và hợp lý, phòng trừ sâu bệnh hại lá [106].

12

* Tích lũy chất khô

Nhờ quá trình quang hợp nên lượng chất khô (carbohydrate) được hình thành

trong cây và hạt lúa. Các carbohydrate được tích lũy trong cây dưới 3 dạng:

monosaccharide, oligosaccharide, polysaccaride. Trong đó thì tinh bột thuộc nhóm

polysaccharide được tích lũy nhiều trong hạt lúa. Sự hình thành và tích lũy tinh bột

trong cây có vai trò quan trọng và ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất.

Trong cây lúa, tinh bột được hình thành ở lục lạp và có thể tích lũy trong bẹ lá,

thân và hạt. Carbohydrate được tích lũy trong bẹ lá, thân cây sẽ được vận chuyển về hạt

và tích lũy lại giúp cho hạt sinh trưởng được trong điều kiện thời tiết khác nhau và làm

cho năng suất hạt ổn định trong điều kiện bất thuận trong thời gian chín. Trong các thời

kỳ sinh trưởng của cây lúa, quá trình hình thành, tích lũy và vận chuyển các carbohydrate

rất khác nhau. Các carbohydrate bắt đầu tích lũy mạnh mẽ khoảng 2 tuần trước khi trổ

bông và đạt cực đại vào giai đoạn trổ bông sau đó giảm dần vào lúc chín rộ. Ở giai đoạn

chín hoàn toàn, quá trình tích lũy carbohydrate có thể tăng trở lại [106].

1.2.3. Các thành phần năng suất lúa

Morales (1986) cho rằng số hạt/bông và khối lượng 1.000 hạt là những yếu

tố quan trọng nhất trong việc gia tăng năng suất. Trong khi đó, Moeljopawiro

(1989), Reuben và Katuli (1989) lại cho rằng số hạt/bông là yếu tố có ảnh hưởng

lớn nhất cấu thành năng suất. Ibrahim và cộng sự (1990) cho rằng số nhánh/bông là

yếu tố cần quan tâm nhất khi chọn giống lúa. Mehetre và cộng sự (1994) khẳng định

số hạt chắc/bông là yếu tố năng suất cơ bản nhất (trích dẫn theo tài liệu của tác giả

Mzengeza, 2011) [79].

Phân tích cơ cấu năng suất lúa, người ta thấy năng suất được quyết định bởi

số bông/m2, số hạt/bông, tỷ lệ hạt chắc.

Mỗi một giai đoạn phát triển của cây lúa đều liên quan mật thiết đến yếu tố

cấu thành năng suất. Hầu như mỗi một yếu tố cấu thành năng suất lúa đều liên quan

đến một giai đoạn phát triển cụ thể của cây lúa, mỗi một yếu tố đóng một vai trò

khác nhau nhưng đều nằm trong một hệ quả liên hoàn tạo nên hiệu suất cao nhất mà

trong đó các yếu tố đều có liên quan mật thiết với nhau. Như vậy mỗi giai đoạn sinh

13

trưởng, phát triển đều liên quan và tạo nên năng suất hạt sau này. Vì vậy, chăm sóc,

quản lý tốt ở tất cả các giai đoạn phát triển của cây lúa là điều hết sức cần thiết để

nâng cao hiệu suất và năng suất cây lúa. Muốn đạt năng suất cao cần phát huy đầy

đủ các yếu tố mà không ảnh hưởng lẫn nhau. Trong một phạm vi nhất định thì tích

số của các yếu tố cấu thành năng suất đều đạt đến một mức độ cân bằng, chênh lệch

nhau do quá trình tự điều tiết, nhưng nếu một yếu tố vượt quá phạm vi nhất định thì

năng suất giảm. Ví dụ như số bông tăng đến một phạm vi mà số hạt/bông và tỷ lệ

hạt chắc giảm ít thì năng suất đạt cao, nhưng nếu số bông tăng quá cao, số hạt/bông

và tỷ lệ hạt chắc giảm nhiều thì năng suất đạt thấp. Số bông/m2 phụ thuộc nhiều vào

khả năng đẻ nhánh và mật độ gieo trồng [106].

1.2.4. Ảnh hưởng của một số điều kiện sinh thái đến sinh trưởng, phát triển của cây lúa

Sự sinh trưởng và phát triển của cây lúa có liên quan mật thiết với điều kiện

thời tiết khí hậu. Đó là các yếu tố về nhiệt độ, ẩm độ không khí, lượng mưa và ánh

sáng. Các yếu tố này thuận lợi thì sẽ là điều kiện cơ bản để nâng cao năng suất cây

trồng và ngược lại [101], [106].

* Nhiệt độ

Nhiệt độ có tác dụng quyết định đến tốc độ sinh trưởng của cây lúa. Trong

phạm vi giới hạn (20-300C), nhiệt độ càng tăng cây lúa phát triển càng mạnh. Nhiệt

độ trên 400C hoặc dưới 170C, cây lúa tăng trưởng chậm lại. Dưới 130C cây lúa

ngừng sinh trưởng, nếu kéo dài cây lúa sẽ chết. Phạm vi nhiệt độ mà cây lúa có thể

chịu đựng được và nhiệt độ tối hảo thay đổi tùy theo giống lúa, giai đọan sinh

trưởng, thời gian bị ảnh hưởng là tình trạng sinh lý của cây lúa. Thời gian bị ảnh

hưởng càng dài, cây lúa càng suy yếu thì khả năng chịu đựng càng kém. Nhiệt độ

thấp làm giảm hoặc ngưng hẳn sự nẩy mầm của hạt, làm mạ chậm phát triển, cây

mạ ốm yếu, lùn lại, lá bị mất màu, trổ trễ, bông bị nghẹn, phần chót bông bị thoái

hóa, sự thụ phấn bị đình trệ, khả năng bất thụ cao, hạt lép nhiều và chín kéo dài bất

thường. Ở nhiệt độ cao ngọn lá bị khô trắng, trên lá có những dãy và đốm bị mất

màu, nở bụi kém, chiều cao giảm, số hạt trên bông giảm, bông lúa bị trắng, hạt thoái

14

hóa nhiều, hạt bất thụ cao, hạt chắc giảm [106].

* Ánh sáng

Ánh sáng ảnh hưởng rất lớn đến sinh trưởng, phát triển và phát dục của cây

lúa trên 2 phương diện: cường độ ánh sáng và độ dài chiếu sáng trong ngày.

Giai đoạn lúa non: nếu thiếu ánh sáng cây lúa sẽ ốm yếu, màu lá từ xanh nhạt

chuyển sang vàng, lúa không nở bụi được.

Thời kỳ phân hóa đòng: nếu thiếu ánh sáng thì bông lúa sẽ ngắn, ít hạt và hạt

nhỏ, hạt thoái hóa nhiều, dễ bị sâu bệnh phá hại.

Thời kỳ lúa trổ: thiếu ánh sáng sự thụ phấn, thụ tinh bị trở ngại làm tăng số

hạt lép, giảm số hạt chắc và hạt phát triển không đầy đủ (hạt lửng), đồng thời cây có

khuynh hướng vươn lóng dễ đổ ngã.

Giai đoạn lúa chín: nếu ruộng lúa khô nước, nhiệt độ không khí cao, ánh

sáng mạnh thì lúa chín nhanh và tập trung hơn; ngược lại thời gian chín sẽ kéo

dài. Thời kỳ cần năng lượng mặt trời cực trọng nhất đối với lúa là từ lúc phân

hóa đòng đến khoảng 10 ngày truớc khi lúa chín, vì sự tích lũy tinh bột trong lá

và thân đã bắt đầu ngay từ khoảng 10 ngày trước khi trổ và được chuyển vị vào

hạt rất mạnh sau khi trổ [106].

* Lượng mưa

Lượng mưa là một trong những yếu tố khí hậu có tính chất quyết định đến

việc hình thành các vùng trồng lúa và các vụ lúa trong năm. Trong mùa mưa ẩm,

lượng mưa cần thiết cho cây lúa trung bình là 6 – 7 mm/ngày và 8 – 9 mm/ngày

trong mùa khô nếu không có nguồn nước khác bổ sung. Nếu tính luôn lượng nước

thấm rút và bốc hơi thì trung bình 1 tháng cây lúa cần một lượng mưa khoảng 200

mm và suốt vụ lúa 5 tháng cần khoảng 1000 mm [106].

1.3. Đặc điểm hình thái, đặc tính hóa sinh của hạt gạo1.3.1. Đặc điểm hình thái hạt gạo

Bằng cảm quan, chất lượng hạt gạo được đánh giá thông qua tỷ lệ dài/rộng

và độ bạc bụng. Hình dạng hạt gạo phụ thuộc vào điều kiện khí hậu mà nơi nó phát

triển như: hạt gạo Indica phát triển ở vùng có khí hậu nhiệt đới có hình dạng dài,

15

thon, khô khi nấu, không dẻo chiếm 75% thị trường toàn cầu. Trong khi đó, hạt gạo

japonica phát triển ở vùng có khí hậu ôn đới có dạng tròn, mềm khi nấu, dẻo chiếm

10% thị trường thế giới và gạo thơm như Jasmine của Thái Lan và Basmati của Ấn

Độ và Pakistan thon và dài hơn hạt Indica chiếm 12-13% thị trường thế giới [84].

Độ bạc bụng là phần đục của hạt gạo liên quan đến tính dễ gãy trong xay xát.

Tuy nhiên độ bạc bụng sẽ biến mất và không ảnh hưởng đến mùi, vị của cơm. Bạc

bụng là do sự sắp xếp không chặt chẽ của những hạt tinh bột trong nội nhũ, tạo ra

nhiều khoảng trống làm cho hạt gạo bị đục, điều này được cho là có thể do sự trục

trặc trong quá trình tạo hạt và phơi sấy. Người ta phân biệt độ bạc bụng dựa vào vị

trí của vết đục nằm về phía mầm hạt ở giữa hạt hay ở phía đối diện (lưng) mà chia

ra: bụng trắng (white belly), gan trắng (white center) hay lưng trắng (white back)

[11]. Độ bạc bụng được chia ra các cấp từ 0 đến 9 dựa vào thể tích vết đục so với

thể tích của cả hạt gạo và tỷ lệ số hạt bị bạc bụng [61]. Tỷ lệ bạc bụng cao (như gạo

tẻ) sẽ làm tăng tỷ lệ gãy của hạt trong quá trình xay xát [18].

1.3.2. Đặc tính hóa sinh hạt gạo

Chất lượng hạt gạo là một chỉ tiêu quan trọng liên quan đến thị hiếu của

người tiêu dùng hiện nay. Trong điều kiện kinh tế ngày càng được cải thiện, đời

sống của người dân ngày càng được nâng cao, thì xu hướng “Ăn ngon” càng được

chú trọng, do vậy bên cạnh yếu tố năng suất thì yếu tố liên quan đến chất lượng gạo

như hàm lượng amylose, độ trở hồ, độ bền thể gel, hàm lượng protein, vitamin,

khoáng vi lượng ngày càng được quan tâm [9], [29], [91]. Chất lượng hạt gạo được

đánh giá thông qua một số chỉ tiêu như hình dạng hạt gạo, hàm lượng chất dinh

dưỡng có trong hạt gạo, độ mềm dẻo của hạt gạo khi nấu thành cơm [18], [48].

Trong hạt gạo, hàm lượng dinh dưỡng tập trung ở các lớp ngoài và giảm dần

vào trung tâm. Lớp vỏ ngoài của hạt gạo (cám) chiếm khoảng 10% trọng lượng khô

là thành phần rất bổ dưỡng của lúa, chứa nhiều protein, chất béo, khoáng chất và

vitaminSo với lúa mì, gạo có thành phần tinh bột và protein hơi thấp hơn, nhưng

năng lượng tạo ra cao hơn do chứa nhiều chất béo hơn (Bảng 1.1). Ngoài ra, nếu

tính trên đơn vị 1 hecta, gạo cung cấp nhiều calo hơn lúa mì do năng suất lúa cao

16

hơn nhiều so với lúa mì. Một người trung bình cần 3.200 calo mỗi ngày thì một

hecta lúa có thể nuôi 2.055 người/ngày hoặc 5,63 người/năm, trong khi lúa mì chỉ

nuôi được 3,67 người /năm, bắp 5,3 người/năm. Hơn nữa, trong gạo lại có chứa

nhiều acid amin, thiết yếu như: lysine, threonine, methionine, tryptophan… hơn hẳn

lúa mì [11], [95].

Bảng 1.1. Thành phần hóa học của lúa gạo so với một số loại cây lương thực khác

(% khối lượng khô)

Cây lương thực Tinh bột Protein Lipid Chất xơ Tro

Lúa 62,4 7,9 2,2 9,9 5,7

Lúa mì 63,8 16,8 2,0 2,0 1,8

Ngô 69,2 10,6 4,3 2,0 1,4

Cao lương 71,7 12,7 3,2 1,5 1,6

Kê 59,0 11,3 3,8 8,9 3,6

* Hàm lượng tinh bột

Tinh bột là thành phần chính của gạo, được cấu tạo từ các đơn phân glucose,

chiếm khoảng 62,4% khối lượng khô (Bảng 1.1). Tinh bột của gạo thuộc dạng chất

dễ đồng hóa. Tinh bột gồm hai thành phần amylose và amylopectin, tỷ lệ của hai

thành phần này khác nhau rõ rệt khi so sánh giữa nhóm lúa Indica và Japonica, hạt

gạo của giống Japonica có hàm lượng amylopectin cao hơn so với Indica [11].

* Hàm lượng protein

Trong số các loại protein từ ngũ cốc, protein từ lúa được đánh giá là chất dễ

tiêu hóa (88%), chứa lượng lysine cao (4%). Do vậy, hàm lượng protein cao là một

chỉ số quan trọng để đánh giá chất lượng dinh dưỡng của lúa gạo [14]. Hàm lượng

protein trung bình của gạo là khoảng 7%, ở ẩm độ 14% (hoặc 8% khi khô), cộng với

khoảng 0,5% chất béo thô, tro và sợi thô. Protein hiện diện trong gạo ở dạng có

màng đơn, kích thước 0,5-4,0 μm trong phôi nhũ. Protein chỉ chiếm lượng nhỏ

trong hạt, nhưng nó đóng góp rất cơ bản vào chất lượng dinh dưỡng của gạo. Gạo

có hàm lượng protein càng cao càng có giá trị dinh dưỡng. Giống lúa và môi trường

ở vùng nhiệt đới trong giai đoạn chín, đặc biệt là giai đoạn từ 14-21 ngày sau khi

17

trổ, có ảnh hưởng rất lớn tới tính chất của tinh bột và hàm lượng protein, vì các hạt

tinh bột bắt đầu xuất hiện 4 ngày sau khi trổ, protein khoảng 7 ngày sau khi trổ và

thời kỳ tích lũy tinh bột và protein thật sự trong hạt lúa rất ngắn. Độ chín của hạt

cũng có ảnh hưởng đến phẩm chất hạt, hạt chín sớm hoặc độ chín không đồng đều

sẽ làm giảm phẩm chất hạt [11].

Protein dự trữ trong hạt có thể chia thành 4 nhóm dựa vào tính chất tan của

chúng, những protein chính tìm thấy ở lúa là glutein (hay còn gọi là glutelin), glubolin,

prolamin, albumin. Theo những nghiên cứu trước đây, glutein chiếm khoảng 80%

protein tổng số của hạt, 20% còn lại gồm prolamin, albumin, globulin [96].

Việc gia tăng hàm lượng protein và thành phần amino acid cân đối trong hạt

có vai trò quan trọng về mặt dinh dưỡng cho người dân ở các nước nghèo. Theo

nghiên cứu của Stoh và cộng sự (2010), protein trong gạo chiếm từ 20-40% tổng số

protein trong bữa ăn hằng ngày của người dân các nước châu Á và là nguồn protein

chính cung cấp cho một bộ phận lớn dân cư ở các nước đang phát triển. Sự di truyền

tính trạng liên quan đến hàm lượng protein trong hạt rất phức tạp và bị ảnh hưởng

mạnh mẽ của môi trường, giống có hàm lượng protein cao thường là giống ngắn

ngày và trọng lượng hạt nhẹ [92].

* Hàm lượng amylose

Amylose là thành phần tinh bột không phân nhánh trong hạt gạo, là yếu tố

ảnh hưởng đến sự mềm cơm hoặc ngược lại. Hàm lượng amylose trong hạt gạo dao

động từ 1-35% (phổ biến nhất từ 15-33%), được chia thành các nhóm: 0-2%: rất

thấp, 2-20%: thấp, 20-25%: trung bình và trên 25%: cao. Hàm lượng amylose trong

hạt gạo từ 20-25% thường cho cơm ngon, mềm và dẻo. Những giống có hàm lượng

amylose lớn hơn 25% cho cơm khô, cứng và rời rạc.

Hàm lượng amylose trong hạt thay đổi tùy theo từng loại giống, các giống

lúa thuộc nhóm Japonica thường biến động từ 10-20%, trong khi đó giống Indica

thường biến động từ 20-30%. Những giống có hàm lượng amylose trung bình

thường được ưa chuộng hơn [11], [33], [80].

Độ nở, khả năng hấp thụ nước, và tính kháng đối với sự phân hủy của gạo

trong khi nấu có liên quan trực tiếp đến tỷ lệ amylose/amylopectin của tinh bột.

Tính mềm và dẻo của cơm có tương quan nghịch với hàm lượng amylose. Các

18

giống lúa có hàm lượng amylose tương đương, có thể có sự khác biệt về độ bền gel

và nhiệt độ hóa hồ (độ trở hồ) [11].

Hàm lượng amylose do một gen điều khiển kèm theo một gen phụ có tính

chất cải tiến. Hàm lượng amylose cao có tính trội không hoàn toàn so với hàm

lượng amylose thấp. Nghiên cứu của Resurreccion và cs (1977) cho thấy nhiệt độ

không khí trong thời kỳ phát triển của hạt ảnh hưởng đến tốc độ tích lũy tinh bột và

đặc tính của hạt tinh bột. Nhiệt độ càng cao có thể làm giảm hàm lượng amylose

nhưng lại làm tăng nhiệt độ hóa hồ hay độ trở hồ của các hạt tinh bột. Nhiệt độ thấp

không ảnh hưởng đến hàm lượng tinh bột tích lũy cuối cùng nhưng lại làm tăng hàm

lượng amylose [33], [97], [99].

* Độ trở hồ

Độ trở hồ hay còn gọi là nhiệt độ hóa hồ (BEPT-birefringence end point

temperature) là thời gian cần thiết để nấu gạo thành cơm. Nhiệt độ hóa hồ là nhiệt

độ mà ở đó 90% hạt tinh bột bị hóa hồ hoặc phồng lên trong nước nóng không thể

trở lại dạng cũ được. Nhiệt độ hoá hồ được chia thành các cấp như: 55-69,5oC: thấp,

70-74oC: trung bình và 74,5-79oC: cao [11].

* Độ bền gel

Độ bền gel (còn được gọi là độ trải gel) là giá trị đo lường đặc tính chảy của

hồ. Đây là một thông số liên quan đến xu hướng cứng cơm khi nguội, là yếu tố

quyết định đến phẩm chất cơm. Thường có sự liên hệ trực tiếp giữa độ bền gel và

hàm lượng amylose, nhưng trong những giống có cùng hàm lượng amylose, giống

có độ bền gel lớn thường được ưa chuộng hơn vì mềm cơm, hạt gạo óng ánh hơn [104].

Cũng như hàm lượng amylose và độ trở hồ, độ bền gel cũng chịu ảnh hưởng

của môi trường trong quá trình hình thành hạt gạo. Thường độ bền gel mềm hay

tinh bột gạo kéo dài ra nếu nhiệt độ cao trong thời gian hạt gạo tích lũy và chín hạt.

Đây cũng là một yếu tố chính đánh giá chất lượng xay chà hạt gạo, vì chất cám dính

vào hạt gạo cũng làm độ bền gel mềm hơn [11], [17].

Lúa trồng ở các vùng nhiệt độ khác nhau có độ bền gel, hàm lượng amylose,

độ trở hồ và độ bền thể gel của hạt gạo khác nhau. Lúa Indica có hàm lượng tinh bột

19

biến động nhiều hơn loại lúa Japonica. Lúa Japonica có hàm lượng amylose thấp và

hầu hết chúng đều có BEPT thấp và độ bền gel mềm [52].

1.4. Rầy nâu gây hại và khả năng kháng rầy nâu của cây lúa1.4.1. Giới thiệu về rầy nâu

Rầy nâu (Nilarpavata lugens S.), thuộc họ Delphacidae, bộ Homoptera. Rầy

nâu phân bố ở nhiều nước Châu Á, Châu Úc và quần đảo Thái Bình Dương, nhưng

chúng không được tìm thấy ở Châu Mỹ và Châu Phi [45].

Rầy nâu chích hút trực tiếp chất dinh dưỡng từ cây đang phát triển, làm giảm

năng suất, nếu mật độ rầy cao có thể làm chết cây lúa, gây hiện tượng cháy khô cả

đám ruộng [47]. Chen và cộng sự (1979) chỉ ra rằng rằng cây lúa có phản ứng khác

nhau đối với các thời điểm gây hại khác nhau của rầy nâu, thông thường nếu rầy

nâu chích hút vào giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng thì khả năng bị mất năng suất

cao hơn là chích hút ở giai đoạn lúa bắt đầu chín [47].

Ngoài ra, rầy nâu cũng có thể gây hại gián tiếp cho cây lúa bằng cách truyền

virus gây bệnh vàng lùn, lùn xoắn lá [5], [42]. Hai loại virus này phân bố rộng ở

Nam Á và Đông Nam Á trong đó có Việt Nam [81].

Rầy nâu thường tập trung thành từng đám ở giữa thân và phần gốc lúa (cách

mặt nước ruộng 20 cm), chúng chích hút nhựa cây làm thức ăn. Rầy nâu sinh sản và

phát triển rất nhanh. Mỗi lứa, rầy cái đẻ hàng trăm trứng trong bẹ lá. Rầy con phải

trải qua 5 lần lột xác để trở thành rầy trưởng thành. Vòng đời trung bình của rầy nâu

khoảng 25-28 ngày, ở nhiệt độ 25-30oC. Nếu gặp điều kiện thuận lợi, thức ăn đầy đủ

thì từ lúc trứng nở đến khi trưởng thành chỉ mất khoảng 15-20 ngày. Ở Việt Nam

trong một vụ lúa có thể xuất hiện 3 lứa rầy. Ở các nước khác thường sử dụng các

giống lúa có thời gian sinh trưởng dài nên số lứa rầy xuất hiện cũng nhiều hơn, có

thể lên đến 8 lứa rầy trong một vụ lúa [50].

Rầy trưởng thành cánh ngắn có thời gian đẻ trứng sớm hơn, số lượng trứng

nhiều hơn rầy trưởng thành cánh dài. Rầy cái dài 4,5-5,0 mm có màu nâu vàng, rầy

đực dài 3,6-4,0 mm có màu nâu tối [50].

20

Điều kiện khí hậu ấm nóng, ẩm độ cao, mưa nắng xen kẻ thích hợp cho rầy

nâu phát triển. Ở miền Nam rầy có thể gây hại liên tục các vụ lúa, còn ở phía Bắc

thường gây hại vào tháng 5 (vụ xuân) và cuối tháng 9 đầu tháng 10 (vụ mùa).

1.4.2. Biotype rầy nâu

Các biotype rầy nâu được xác định chủ yếu dựa vào phản ứng khác nhau của

cây lúa đối với rầy cũng như phản ứng đối phó lại của rầy. Ngoài ra, hình thái của

rầy nâu như vòi hút, chân, râu, các bộ phận khác của cơ thể cũng là yếu tố để phân

thành các biotype khác nhau. Việc sử dụng các giống lúa đơn gen liên tục trong

nhiều năm làm cho biotype của rầy nâu phát triển, chúng có thể thích ứng và gây

hại được trên các giống lúa đó. Sự gây hại và độc tính của rầy nâu ở các vùng địa lý,

khí hậu khác nhau cũng thay đổi, các nhà côn trùng học và chọn giống lúa nhận

thấy có một số giống có khả năng kháng rầy nâu ở vùng này nhưng có thể trở thành

giống nhiễm ở vùng địa lý khác [87]. Hiện nay có 4 biotype: biotype 1 phân bố rộng

ở vùng Đông Á và Đông Nam Á, biotype 2 có nguồn gốc ở Philippin phát sinh sau

khi sử dụng rộng rãi các giống có gen bph1, biotype 3 phát sinh từ các phòng thí

nghiệm ở Nhật Bản và Philippin, biotype 4 chỉ thấy ở vùng Nam Á [12], [38], [66].

Theo Saxena và Barrion (1983), các biotype rầy nâu được xác định chủ yếu

dựa vào phản ứng khác nhau của cây lúa đối với rầy cũng như phản ứng đối phó lại

của rầy. Ngoài ra, hình thái của rầy nâu như vòi hút, chân, râu, các bộ phận khác

của cơ thể cũng là yếu tố để phân thành các biotype khác nhau. Việc sử dụng các

giống lúa đơn gen liên tục trong nhiều năm làm cho biotype của rầy nâu phát triển,

chúng có thể thích ứng và gây hại được trên các giống lúa đó [87].

Sự gây hại và độc tính của rầy nâu ở các vùng địa lý, khí hậu khác nhau

cũng thay đổi, các nhà côn trùng học và chọn giống lúa nhận thấy có một số

giống có khả năng kháng rầy nâu ở vùng này nhưng có thể trở thành giống nhiễm

ở vùng địa lý khác [87].

Ở nước ta do cách biệt về địa lý đã ngăn chặn sự lây lan của các quần thể rầy

nâu giữa 2 miền Nam-Bắc, do đó đã hình thành nên các quần thể rầy nâu ở miền

Nam và miền Bắc với độc tính khác nhau như rầy nâu Tiền Giang có độc tính cao

21

hơn rầy nâu Hà Nội [12]. Rầy nâu ở đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) chủ yếu

là biotype 2, nhưng khả năng thích ứng gia tăng và đang chuyển biến thành biotype

mới [20]. Trong khi đó quần thể rầy nâu ở tỉnh Thừa Thiên Huế thuộc biotype 1 và

biotype 2 [13].Chính vì sự thay đổi biotype rầy nâu như vậy nên việc sử dụng giống

lúa kháng rầy đa gen thật sự có ý nghĩa quan trọng trong công tác chọn giống

kháng hiện nay.

1.4.3. Cơ chế kháng rầy nâu của cây lúa

Tính kháng là một phản ứng tự vệ của cây chống lại sự tấn công của côn

trùng và mầm bệnh. Hiểu rõ cơ chế kháng rầy sẽ là tiền đề quan trọng cho những

biện pháp nhằm hạn chế thiệt hại do rầy nâu gây ra. Những nghiên cứu dựa vào các

kỹ thuật phân tử gần đây cho thấy có sự thay đổi về mặt di truyền, sinh lý và hóa

sinh của cây lúa khi có sự tấn công của rầy nâu [37], [59], [100], song cơ chế kháng

rầy nâu vẫn chưa được xác định rõ [43], [82].Khi bị rầy tấn công có hàm lượng lớn

các chất schaftoside, isoschaftoside và apigenin-C-glycosides được tích luỹ cao hơn

ở giống kháng so với giống không, có lẽ các chất này gây tăng tỷ lệ chết của rầy nâu

[93]. Một nghiên cứu khác được thực hiện trên hai nhóm lúa kháng rầy và không

kháng rầy đã phát hiện thấy hàm lượng đường dự trữ trong các giống lúa kháng rầy

giảm mạnh khi bị rầy nâu tấn công [74]. Bing và cộng sự (2007) đã sử dụng phương

pháp sắc ký cột tách được flavonoid 5,7,4′-trihydroxy-3′,5′-dimethoxyflavone

(tricin) từ giống lúa IR36 (chứa gen kháng rầy bph2). Các thí nghiệm sau đó của các

tác giả cho thấy trictin có tác dụng làm tăng tỷ lệ chết ở rầy non, giảm số lượng rầy

trưởng thành, giảm khả năng đẻ trứng của rầy cái [39].

Nghiên cứu của Hao và cộng sự (2008) trên hai giống B5 (kháng) và giống

TN1 (nhiễm) cho thấy, hàm lượng enzyme callose synthase (enzyme tổng hợp

callose) tăng lên khi cây lúa bị rầy tấn công. Các phân tích khác cũng cho thấy, trên

cây lúa có gen kháng thì rầy nâu phải tốn nhiều thời gian để hút và lượng nhựa hút

được cũng ít hơn so với cây nhiễm rầy do quá trình chích hút thường xuyên bị gián

đoạn. Điều này đã được chứng minh thông qua theo dõi lượng [14C] sucrose trong

cây. Cây sau khi bị nhiễm rầy nâu thì tăng giải mã các gen tổng hợp callose và gây ra

22

lắng đọng callose trong ống dẫn tại vị trí chích hút của rầy nâu. Ở cây kháng, sự lắng

đọng callose được duy trì, trong khi đó ở cây nhiễm rầy nâu thì các gen mã hóa

enzyme β-1,3-glucanase được hoạt hóa dẫn đến thông ống dẫn tại vị trí callose ngưng

tụ ban đầu. Do enzyme β-1,3-glucanase được tạo ra có tác dụng thủy phân callose. Ở

cây lúa nhiễm rầy, quá trình hút liên tục của rầy nâu dẫn đến giảm rõ rệt hàm lượng

sucrose trong cây đồng thời kích hoạt gen Ramy3D gây thủy phân tinh bột, cuối cùng

làm cạn kiệt lượng carbohydrate của cây. Sự lắng đọng callose ở ống dẫn được xem

là cơ chế bảo vệ quan trọng để hạn chế các tổn hại do rầy nâu gây ra [53].

Zhang và cộng sự (2004) đã phát hiện biểu hiện của 58 gen khác nhau, các

gen này tham gia vào con đường trao đổi jasmonic acid độc lập và liên kết với các

con đường trao đổi chất của các tác nhân vô sinh (abiotic) như: tín hiệu (signaling

pathway), phản ứng tổn thương, cảm ứng chịu hạn và các quá trình trao đổi của

hormon tín hiệu thực vật khi lúa bị gây nhiễm rầy nâu [107].

Wang và cộng sự (2008), trong thí nghiệm thăm dò sự khác nhau về di truyền

giữa các giống kháng và nhiễm rầy nâu, giống nhiễm rầy MH63 có sự suy giảm 3 thông

số cơ bản đại diện cho sự sinh trưởng của cây lúa (diện tích lá, chiều cao và khối lượng

khô), đồng thời khả năng quang hợp của cây nhiễm rầy cũng bị giảm. Còn ở giống

kháng B5, khi bị rầy nâu tấn công thì có giảm nhẹ hàm lượng đường sucrose và protein,

nhưng khả năng sinh trưởng thì vẫn bình thường. Sử dụng microarray cDNA, đã phát

hiện sự biểu hiện của 160 gen lạ do sự tác động của rầy nâu. Một trong những gen tổng

hợp jasmonic acid cũng xuất hiện khi rầy nâu tấn công cây lúa và giúp tăng cường khả

năng kháng rầy trong các dòng lúa chuyển gen [98].

Theo nghiên cứu của Du và cộng sự (2009) trên giống lúa có mang gen

kháng rầy nâu bph (brown planthopper) cho thấy gen bph14 mã hóa protein C

(coiled-coil), NB (nucleotide binding), và LRR (leucine rich repeat). So sánh chuỗi

trình tự cho thấy gen này mang vùng domain của LRR có chức năng ghi nhận sự

xâm nhập của rầy nâu và kích hoạt phản ứng tự vệ. Gen bph14 ưu tiên thể hiện ở

vùng bó mạch dẫn truyền, nơi rầy nâu chích hút cây lúa. Thể hiện gen bph14 làm

kích hoạt lộ trình truyền tín hiệu của salicylic acid và làm tích lũy callose ở mạch

23

rây, sản xuất chất ức chế trypsin sau khi bị rầy nâu tấn công, nhờ đó, nó làm giảm

đáng kể sự chích hút của rầy, rầy tăng trưởng kém, và giảm tuổi thọ [49]. Các

nghiên cứu khác cho thấy hàm lượng diệp lục, lượng nước trong cây, hàm lượng

protein và đường giảm xuống, nhưng nitơ tự do và quá trình tổng hợp amino acid lại

tăng lên khi cây bị rầy tấn công [43], [107]. Phân tích proteomic trên giống lúa

mang gen bph15, kết quả cho thấy cơ chế tổng hợp callose và glycine có liên quan

đến tính kháng rầy [100].

1.4.4. Gen kháng rầy nâu ở cây lúa

Gen kháng rầy nâu đã được Pathak và cộng sự phát hiện đầu tiên vào năm

1967 tại Viện Lúa Quốc tế (International Rice Research Institute-IRRI) [69]. Cho

đến nay đã có ít nhất 24 gen kháng rầy nâu được xác định. Những gen này có nguồn

gốc từ giống lúa trồng hoặc hoang dại [41], [66], [89]. Trong số các gen đã được xác

định gen bph1 và bph2 được xác định từ năm 1970 [36]. Giống lúa kháng rầy nâu

đầu tiên mang gen bhp1 được trồng đại trà ở nhiều quốc gia là IR26. Tuy nhiên, sau

6 năm trồng đại trà giống IR26 trở nên mẫn cảm với rầy nâu do sự xuất hiện của

quần thể rầy nâu biotype 2. Các nghiên cứu tiếp theo đã xác định được gen bph2 và

giống lúa mang gen kháng rầy nâu bph2 được trồng rộng rãi ở Philippin, Indonesia

và Việt Nam. Các giống kháng rầy nâu mang gen bph2 giữ được tính kháng ổn định

hơn 10 năm, cho tới năm 1991. Sau đó thì xuất hiện một loại biotype rầy nâu mới,

biotype 3, đã phá vỡ tính kháng của gen bph2 [69]. Gen bph3 được xác định là có

nguồn gốc từ giống chuẩn Rathu Heenati và gen này phân ly độc lập với gen bhp1.

Gen lặn bph4 có nguồn gốc từ giống chuẩn Babawee và phân ly độc lập với gen

bph2. Giống lúa IR56 và IR60 được chọn tạo và trồng đại trà ở Philippin vào năm

1982 có mang gen bph3. Giống IR66 mang gen bph4 bắt đầu trồng năm 1987. Các

giống IR68, IR70, IR72, IR74 mang gen bph3 được trồng vào năm 1988 có khả

năng kháng rầy nâu biotype 3 [66].

Gần đây, nhờ áp dụng kỹ thuật sinh học phân tử đã giúp các nhà khoa học lập

được bản đồ gen kháng rầy nâu. Trong số 21 gen kháng rầy nâu, có 18 gen đã xác

24

định được vị trí trên 6 nhiễm sắc thể (NST) khác nhau của cây lúa. Một nhóm các

gen như: bph1, bph2, bph9, bph10, bph18, and bph21 nằm trên cánh dài của NST số

12, gen bph12, bph15, bph17, bph20 đều nằm trên cánh ngắn của NST số 4, gen

bph11, bph14 nằm trên cánh dài của NST số 3, gen Bph13, bph19 nằm trên cánh

ngắn của NST số 3 (Hình 1.2) [41], [66], [88], [102]. Sáu gen (Bph11, bph11,

Bph12, bph12, bph13 and bph13-t) có nguồn gốc từ các giống lúa hoang dại. Bên

cạnh những gen chính được xác định định vị trên 3 NST trên thì xác định các locus

điều khiển tính trạng bằng bảng đồ gen (QTLs) kết hợp với kháng rầy nâu đã phát

hiện gen kháng rầy nâu nằm trên 8 NST khác nhau. Hầu hết các giống lúa trồng có

nguồn gốc từ IRRI có chứa 1 hoặc 2 gen kháng rầy nâu, trong đó giống lúa IR64

được xác định có chứa nhiều gen kháng rầy nâu mạnh [58].

Hình 1.2. Vị trí của các gen kháng rầy nâu trên bộ NST của cây lúa

(Nguồn Jena, 2010)Việc áp dụng các tiến bộ kỹ thuật marker phân tử trong chọn giống lúa kháng

bệnh rầy nâu đang được phát triển. Bên cạnh việc xác định vị trí của các gen kháng

rầy nâu khác nhau trên qua bảng đồ gen thì việc xác định từng gen cũng đã được tiến

hành bằng các kỹ thuật sinh học phân tử khác nhau. Sharma và cộng sự (2004) đã

thiết kế các chỉ thị STS (sequence tagged sites) dựa trên chỉ thị AFLP (amplified

25

fragment length polymorphism) nhằm xác định gen Bph1 và bph2 [90], [89]. Kim

và cộng sự (2005) đã sử dụng RAPD-OPE18 được chuyển đổi thành chỉ thị STS

BpE18-3 liên kết với gen kháng rầy nâu Bph1 nằm trên NST số 12, khoảng cách di

truyền là 3.9 cM [67].

Jairin và cộng sự (2007a, 2007b) đã sử dụng các dòng con lai của 3 cặp bố

mẹ: PTB33 × RD6, Rathu Heenati × KDML105 và IR71033-121-15 × KDML105,

để nghiên cứu xác định gen kháng rầy nâu. Nhóm tác giả đã phát hiện được gen

Bph3 theo trên cánh ngắn của NST số 6, gen Bph3 liên kết chặt với 2 chỉ thị SSR là

RM586 và RM589 với khoảng cách di truyền lần lượt là 1,4 và 0,9 cM. Nhóm tác

giả tiếp tục nghiên cứu và xác định được gen bph4 có gần vị trí trên cùng NST với

gen Bph3, giữa 2 marker RM586 và RM589 [63], [64].

Du và cộng sự (2009) đã sử dụng kỹ thuật “map-based cloning” phân lập

được được gen bph14 kháng rầy nâu. Độ dài đầy đủ của gen này là 9921 bp gồm 1

intron và 2 exon, độ dài của vùng cds (coding DNA sequence) là 3972 bp mã hóa

1323 amino acid, protein do gen bph14 mã hóa thuộc nhóm protein NB-LRR

(Nucleotide Binding - Leucine Rich Repeat), đây là loại protein được mã hóa bởi

một số gen kháng với một số loại sâu bệnh ở thực vật. Gen bph14 tạo dòng thành

công tạo tiền đề cho việc nghiên cứu tạo dòng những gen kháng rầy nâu quan trọng

khác. Đồng thời kết quả của việc giải trình tự gen bph14 cũng rất hữu ích cho việc

nghiên cứu sâu hơn về cơ chế kháng rầy nâu ở cây lúa [49].

Qiu và cộng sự (2012) nghiên cứu về hai giống lúa có mang gen kháng rầy

nâu Q660 và Q327, là nguồn nguyên liệu cho lai tạo phát triển các giống lúa kháng

rầy nâu [83]. Myint và cộng sự (2012) đã xác định được 2 gen kháng rầy nâu bph25 và

bph26 trong giống lúa ADR52 được trồng ở Ấn Độ [78]. Hai gen kháng rầy nâu bph27

và bph27(t) cho thấy 2 gen này định vị trên nhiễm sắc thể số 4 [54], [60]. Một số công

trình nghiên cứu khác về các gen kháng rầy nâu đã được công bố gần đây như gen bph7,

bph28(t), Qbph3, Qbph4... [58], [102], [105].

26

1.5. Nghiên cứu về cây lúa kháng rầy nâu ở Việt Nam1.5.1. Tình hình gây hại của rầy nâu đối với sản xuất lúa ở nước ta

Các tỉnh có diện tích nhiễm rầy nâu nhiều như Bạc Liêu, Kiên Giang, Vĩnh

Long, Đồng Nai, Sóc Trăng, Tiền Giang, Đồng Tháp...Tổng diện tích lúa bị nhiễm

bệnh vàng lùn và lùn xoắn lá là 4,5 ha, với tỷ lệ bệnh từ 3-10%. Bệnh xuất hiện ở

tỉnh An Giang trong vụ lúa Hè Thu 2011 ở các tỉnh phía Nam, rầy nâu chủ yếu gây

hại ở giai đoạn đẻ nhánh và làm đòng [1].

Ở Thừa Thiên Huế, năm 2009 có 7.773 ha (giảm 1.083 ha so với năm trước)

bị nhiễm rầy, trong đó nhiễm nặng 740 ha (tăng 565 ha so với năm trước). Rầy chủ

yếu gây hại vào giai đoạn lúa đòng trỗ vụ Đông Xuân và trên lúa đẻ nhánh vụ Hè

Thu, cá biệt có một số diện tích mật độ cao trên 5.000 con/m2, gây ảnh hưởng đến

sinh trưởng phát triển của cây lúa (vàng lá, cháy chòm). Năm 2010, rầy các loại

phát sinh trên diện rộng, mật độ thấp. Diện tích nhiễm 2014 ha (giảm 5.759 ha so

với năm trước), trong đó diện tích nhiễm nặng chỉ có 24 ha (giảm 716 ha so với

năm trước). Chủ yếu gây hại vào giai đoạn trỗ-chín, cục bộ một số diện tích có mật

độ cao 5.000-10.000 con/m2, gây ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, phát triển của cây

lúa ở Vinh Hà, Vinh Thái-Phú Vang; Hương Phong-Hương Trà trong vụ Đông

Xuân. Nguyên nhân là do lúa chín sắp thu hoạch, bà con tháo cạn nước để ruộng

khô và không phun trừ, rầy gặp điều kiện nóng ẩm gia tăng mật số nhanh, gây cháy

cục bộ [25]. Năm 2011, rầy các loại phát sinh trên diện rộng, mật độ thấp. Diện tích

nhiễm 1.692,9 ha (giảm 321,1 ha so với năm trước), trong đó diện tích nặng 75,5 ha

(tăng 51,5 ha so với năm trước) gây hại giai đoạn lúa đòng trỗ tập trung chủ yếu vụ

Đông Xuân, cục bộ có một số diện tích mật độ rầy cao trên 10.000 con/m2 gây cháy

chòm ảnh hưởng đến năng suất (Quảng Lợi, Quảng Thái, Quảng Thành-Quảng

Điền; Thủy Phù 2, Thủy Tân - Hương Thủy…). Nguyên nhân do điều kiện thời tiết

cuối tháng 4, đầu tháng 5 có những đợt nắng nóng xen kẽ có mưa dông tạo điều

kiện nóng ẩm thuận lợi cho rầy phát sinh phát triển gây hại [25].

27

1.5.2. Tình hình nghiên cứu về cây lúa kháng rầy nâu

Từ năm 1968, Việt Nam đã hợp tác với IRRI trong việc cải thiện các giống

lúa trồng, và đã có hàng chục giống lúa có năng suất cao, chất lượng tốt và kháng

được sâu bệnh, đặc biệt là kháng rầy nâu được đưa vào sử dụng. Viện nghiên cứu

lúa đồng bằng sông Cửu Long (CLRRI) đã có những nghiên cứu cho thấy rằng độc

tính của quần thể rầy nâu có chiều hướng gia tăng trên giống chỉ thị ASD7 (bph2),

Rathu heenati (bph3) và giống chuẩn kháng (bph2 và bph3). Đại học Cần Thơ

(CTU) đã chọn lọc được các giống có khả năng kháng rầy nâu, vàng lùn, lùn xoắn

lá cao như: MTL 145, MTL 250, MTL 384, MTL 466, MTL 499, MTL 500, hiện

được trồng trên nhiều tỉnh như: Vĩnh Long, An Giang, Tiền Giang, Hậu Giang, Cần

Thơ. Các giống lúa MTL500, MTL645 (CTU), OM4900, OM6162 (CLRRI) trong

bộ giống triển vọng trồng phổ biến chống chịu được rầy nâu, bệnh vàng lùn, thích

nghi tốt và có năng suất cao. Các giống MTL645, MTL649 (CTU) và OM10043

(CLRRI) trong bộ giống mang gen kháng rầy thể hiện thích nghi tốt, có năng suất

cao. Mỗi năm CLRRI sản xuất được khoảng 10-20 giống lúa có khả năng kháng rầy

nâu và các giống lúa này chủ yếu được trồng thử nghiệm hoặc trồng đại trà ở các

vùng lúa thuộc khu vực ĐBSCL, còn ở khu vực miền Trung việc các giống lúa

kháng rầy vẫn chưa được quan tâm nhiều [9], [28].

Lang và cộng sự (1999) thực hiện lai tạo giữa giống hoang dại Oryza

autraliensis (có khả năng kháng rầy nâu biotype 1, 2, 3) và giống lúa trồng Oryza

sativa (IR31917-45-3-2 nhiễm rầy nâu) tạo được cây lai có chứa gen Bph10 với

khoảng cách di truyền 1,7 cM trên NST 12 [70].

Lang và cộng sự (2004) đã nghiên cứu gen kháng rầy nâu trên hai loài lúa

hoang tại Việt Nam (Oryza rufipogon và Oryza officinalis) nhằm đánh giá mức độ

đa dạng di truyền trên quần thể làm nguồn vật liệu ban đầu phục vụ cho công tác tạo

giống kháng rầy nâu, kháng sâu bệnh. Kết quả cho thấy, quần thể lúa Oryza

officinalis cho khả năng kháng rầy nâu hơn nhóm Oryza rufipogon ở cả hai giai

đoạn mạ và đẻ nhánh [61].

28

Lưu Thị Ngọc Huyền và cộng sự (2003) xác định được gen bph4 và bph6 bằng

kỹ thuật SSR trên cây lai ở thế hệ F2 và F3 có nguồn gốc từ các giống DG5 (chứa gen

bph4) và GC9 (chứa gen Bph6). Kết quả cho thấy, gen bph4 nằm trên NST 4 [15].

Ứng dụng marker phân tử trong phân tích DNA để xác định gen kháng rầy

nâu cũng mang lại một số kết quả. Vi và cộng sự (2011) đã sàng lọc được 10 giống

lúa có mang gen Bph10 [31]. Tú và cộng (2011) sàng lọc được 29 giống lúa có khả

năng kháng rầy nâu biotype 2, 3 từ ngân hàng gen cây lúa của Viện Nghiên cứu và

Phát triển Đồng bằng Sông Cửu Long [27].

29

Chương 2

NGUYÊN LIỆU, NỘI DUNG

VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Nguyên liệu nghiên cứu2.1.1. Các giống lúa

Tên gọi, nguồn cung cấp và điểm kháng rầy của các giống lúa sử dụng trong

nghiên cứu được trình bày ở bảng 2.1.

Bảng 2.1. Các giống lúa nghiên cứu

Kí hiệu Tên giống Nguồn cung cấp Điểm kháng rầy

KD (Đ/c) Khang Dân A -

L1 IRRI 352 B 1

L3 BG 367-2 B 1

L25 Sài Đường Kiến An B 3

L27 Lốc Nước B 3

TN1 Chuẩn nhiễm C 9

Chú thích: - chưa xác định điểm kháng rầy

A: Trung tâm Giống cây trồng Thừa Thiên Huế

B: Trung tâm Tài nguyên Thực vật, Viện Khoa học Nông nghiệp, Hà Nội

C: Trường ĐH Nông Lâm, Huế

Đ/c: Giống đối chứng

2.1.2. Rầy nâu

Quần thể rầy nâu được thu thập trên các ruộng lúa ở Tứ Hạ và An Đông;

Hương Long và Hương Sơ; Hương Xuân và Hương Chữ, huyện Hương Trà,

thành phố Huế.

30

2.2. Nội dung nghiên cứu- Các đặc điểm nông sinh học (thời gian sinh trưởng, khả năng đẻ nhánh,

chiều cao cây, diện tích lá, hàm lượng diệp lục, cường độ quang hợp, các chỉ tiêu

năng suất) của các giống lúa nghiên cứu trong hai vụ Hè Thu và Đông Xuân tại hợp

tác xã An Đông, thành phố Huế.

- Các đặc điểm chất lượng hạt gạo (hàm lượng tinh bột, protein, amylose, độ

trải gel, độ trở hồ, hình dạng hạt, độ bạc bụng) của các giống lúa nghiên cứu trong

hai vụ Hè Thu và Đông Xuân tại hợp tác xã An Đông, thành phố Huế.

- Đánh giá tính kháng rầy nâu của các giống lúa nghiên cứu (trong nhà lưới

và ngoài đồng ruộng) trong hai vụ Hè Thu và Đông Xuân tại hợp tác xã An Đông,

thành phố Huế.

- Xác định gen kháng rầy nâu có trong các giống lúa nghiên cứu bằng kỹ

thuật sinh học phân tử.

2.3. Phương pháp nghiên cứu2.3.1. Bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm gồm 5 công thức, mỗi giống là một công thức thí nghiệm và

được bố trí theo khối ngẫu nhiên đầy đủ với 3 lần nhắc lại, mỗi ô thí nghiệm có diện

tích 10 m2 (5 m x 2 m), khoảng cách giữa các ô là 30 cm [16].

Bảo vệ

Bảo

vệ

L1 L3 L25 L27 L31 KD Bảo vệL25 L31 KD L1 L3 L27

L31 L27 L1 KD L25 L3

Bảo vệ

Hình 2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm* Các biện pháp kỹ thuật tác động

+ Đất để gieo sạ cần làm kỹ, bừa phẳng, chia luống để sạ, giữa các luống kéo

rãnh không để nước đọng.

31

+ Mật độ gieo sạ: 1kg hạt giống/100 m2. Trong quá trình phát triển của cây

lúa thì dặm cho mật độ cây lúa trên ruộng đều nhau.

+ Liều lượng phân bón: ngoài lượng phân hữu cơ bón trước khi cày bừa lần

cuối, còn bón phân vô cơ trong suốt quá trình sinh trưởng phát triển của cây lúa,

thông thường bón cho một sào (500 m2) khoảng 16 kg Urê, 25 kg Lân, 10 kg Kali.

+ Các ruộng lúa đồng đại trà đều được bà con nông dân phun thuốc diệt trừ

sâu hại, còn tại các lúa thí nghiệm của chúng tôi thì không phun thuốc.

2.3.2. Phương pháp xác định các chỉ tiêu nông sinh học

Các chỉ tiêu nông sinh học như: tỷ lệ nảy mầm, thời gian sinh trưởng, khả

năng đẻ nhánh, diện tích lá, chiều cao cây cuối cùng, chiều dài bông được xác định

và đánh giá dựa theo “Quy phạm khảo nghiệm giống quốc gia 10 TCN 558-2002”

và "Hệ thống tiêu chuẩn đánh giá cây lúa" của IRRI năm 2002 [2], [61].

Các giai đoạn sinh trưởng của cây lúa được trình bày ở bảng 2.2.

Bảng 2.2. Các giai đoạn sinh trưởng của cây lúa

Giai đoạn Đặc điểm Giai đoạn Đặc điểm

1 Nẩy mầm 6 Trỗ bông

2 Mạ 7 Chín sữa

3 Đẻ nhánh 8 Vào chắc

4 Vươn lóng 9 Chín

5 Làm đòng

* Xác định tỷ lệ nảy mầm

Tiến hành lấy mẫu hạt bằng cách trải hạt trên giấy thành hình vuông, rạch 2

đường chữ thập chia hình vuông thành 4 phần bằng nhau, rạch thêm các đường chéo

chia thành các phần nhỏ hơn bằng nhau, sau đó lấy một số hạt ở các phần tam giác

đối nhau đem gieo. Tỷ lệ nảy mầm được xác định như sau:

Tỷ lệ nảy mầm (%) = BAA 100

Trong đó: A là số hạt nảy mầm bình thường

32

B là số hạt còn lại

* Xác định diện tích lá đòng

Đo chính xác chiều dài lá từ gốc đến đầu lá và chiều rộng qua nơi rộng nhất

của lá vào giai đoạn sinh trưởng 6 của cây (Bảng 2.2). Tiến hành đo diện tích lá

đòng ở mỗi giống.

Diện tích lá được tính theo công thức:Diện tích lá (cm2) = Chiều dài lá × Chiều rộng lá × 0,8

* Xác định chiều cao cây

Chiều cao cây được tính từ mặt đất đến đỉnh bông vào giai đoạn sinh trưởng

7-9 (Bảng 2.2). IRRI đưa ra ba mức độ đánh giá chiều cao cây:

Bán lùn (nhỏ hơn 110 cm ở vùng trũng và 90 cm ở vùng cao).

Trung bình (110 - 130 cm ở vùng trũng, 90 - 125 cm ở vùng cao).

Cao (cao hơn 130 cm ở vùng trũng và 125 cm ở vùng cao).

* Xác định thời gian đẻ nhánh và số nhánh cuối cùng

Thời gian đẻ nhánh của lúa được theo dõi từ khi lúa đẻ nhánh cho đến khi số

nhánh không tăng nữa mà có xu hướng giảm xuống, đặc biệt là vào giai đoạn sinh

trưởng 5 (Bảng 2.2). IRRI đánh giá mức độ đẻ nhánh dựa vào số nhánh cuối cùng:

Mức 1: rất cao (>25 nhánh/cây).

Mức 3: cao (20-25 nhánh/cây).

Mức 5: trung bình (10-19 nhánh/cây).

Mức 7: thấp (5-9 nhánh/cây).

Mức 9: rất thấp (<5 nhánh/cây).

* Xác định thời gian trổ bông và thời gian sinh trưởng

Thời gian trổ bông của mỗi giống được tính từ khi bông đầu tiên trổ cho đến

khi trổ rộ (trỗ 75%) kể từ ngày gieo. Độ dài giai đoạn trổ được đánh giá ở các mức:

Mức 1: Tập trung (không quá 3 ngày); Mức 5: Trung bình (4-7 ngày); Mức 9:

Không tập trung (hơn 7 ngày).

Thời gian sinh trưởng của mỗi giống được tính từ ngày gieo đến khi hạt chín

(85% số hạt trên các bông đã chín).

* Xác định chiều dài bông

33

Chiều dài bông được đo từ cổ bông đến đỉnh bông vào giai đoạn sinh trưởng

8 (Bảng 2.2).

34

* Tỷ lệ hạt chắc

Độ thụ phấn (tỷ lệ hạt chắc) là tỷ lệ phần trăm hạt chắc trên tổng số hạt của

bông. Theo IRRI, độ thụ phấn được đánh giá ở các mức: hữu thụ cao (trên 90%),

hữu thụ (75-89%), hữu thụ bộ phận (50-74%) và bất thụ cao (dưới 50%).

* Các yếu tố cấu thành năng suất

Trên mỗi giống, gặt ngẫu nhiên 5 điểm, diện tích mỗi điểm: 0,5 m × 0,5 m

(bỏ các hàng bìa), sau đó tiến hành:

- Đếm tổng số bông có trên 5 điểm đó.

- Chọn ngẫu nhiên 10 bông, tách toàn bộ hạt ra khỏi bông, xác định số hạt

chắc và hạt lép trên mỗi bông.

- Phơi khô, đếm 1000 hạt và đem cân để xác định khối lượng.

Năng suất lý thuyết (NSLT) của các giống được xác định như sau [21].

Năng suất lý thuyết (tạ/ha) =

Trong đó: P1.000: là khối lượng 1.000 hạt được tính bằng gam.

- Năng suất thực thu: cân khối lượng thực thu sau khi phơi khô của 3 lần

nhắc lại, quạt sạch đem cân lấy trung bình, đơn vị kg/m2, quy ra năng suất tạ/ha.

* Xác định hàm lượng diệp lục và cường độ quang hợp

+ Xác định hàm lượng diệp lục

Hàm lượng diệp lục được xác định theo phương pháp của Arnon, 1949 [35],

lấy 0.5 g lá (giai đoạn lúa đẻ nhánh) nghiền trong cối chày sứ lạnh, bổ sung lượng

nhỏ CaCO3 để trung hòa dịch acid dịch bào, thêm vào 5 ml acetone 80%, lọc qua

máy hút chân không. Lấy 0.05 ml dịch chiết, thêm vào 0.95 ml acetone và đo hấp

thụ quang của dịch chiết (OD) bằng máy UV Ultrospec 2000 (Amersham

Pharmacia) ở các bước sóng 663 nm và 645 nm.

Hàm lượng diệp lục được tính theo công thức sau:

C(a+b) (µg/ml) = 20.2 x A645 + 8.02 x A663

Ca (µg/ml) = 12.7 x A663 - 2.69 x A645

35

số bông/m2 × số hạt chắc/bông × P1.000

hạt 104

Cb (µg/ml) = 22.9 x A645 - 4.68 x A663

Trong đó: Ca, Cb, C(a+b) là hàm lượng diệp lục a, b, a+b tương ứng tính bằng

µg/l được đo ở các bước sóng 663, 645. Hàm lượng diệp lục (mg/g) được tính theo

công thức:

A = PVC

000.1 (mg/g)

Trong đó:

A: hàm lượng diệp lục tính theo số mg/g lá

C: hàm lượng diệp lục (µg/ml)

V: thể tích dịch chiết (ml)

P: khối lượng tươi của lá (g)

* Xác định cường độ quang hợp

Cường độ quang hợp được xác định theo sự tích lũy carbon hữu cơ trong lá

và hàm lượng carbon này được xác định theo phương pháp của Tiurin [8]. Thu mẫu

lá lúa đại diện ở giai đoạn đẻ nhánh. Dùng khoan lá (đường kính 0,3 cm) khoan lá

thành các mảnh đều nhau. Cho 2-4 mảnh lá vào mỗi bình tam giác chứa 10 ml

K2Cr2O7 0,4 N. Đậy bình tam giác bằng phễu con và đặt lên nồi cách cát có nhiệt độ

ổn định. Để sôi thật nhẹ khoảng 5 phút ở nhiệt độ khoảng 140-180oC. Sau khi để

nguội, dùng 10-20 ml nước cất tia vào phễu và cổ bình để rửa sạch K2Cr2O7. Thêm

vào mỗi bình 2-3 giọt H3PO4, 1-2 giọt diphenylamin, lắc tròn đều và chuẩn độ bằng

dung dịch muối Morh 0,2 N cho đến khi dung dịch trong bình chuyển từ màu nâu

nhạt sang màu xanh lơ sáng. Bình kiểm tra làm tương tự như trên nhưng không có

mẫu lá. Hàm lượng CO2 được tính theo công thức:

S6,0b)-(am

K

m: hàm lượng CO2 tính bằng mg chứa trong 1dm2 lá

a: số ml muối Morh 0,2 N dùng để chuẩn độ 10 ml K2Cr2O7 0,4 N ở bình

kiểm tra

36

b: số ml muối Morh 0,2 N dùng để chuẩn độ 10 ml K2Cr2O7 0,4 N ở bình thí

nghiệm

0,6: lượng CO2 tương ứng với 1 ml muối Morh 0,2 N

K: hệ số điều chỉnh của muối Morh (K = 1)

S: diện tích tổng số mẫu lá dùng thí nghiệm (đã đổi ra dm2)

2.3.3. Phương pháp đánh giá chất lượng gạo

* Xác định hàm lượng protein

Tách chiết protein tổng số từ hạt lúa theo phương pháp của Hirata [96]: cân

10 mg hạt nghiền trong 300 µl đệm đồng nhất mẫu chứa Tris/HCl 60 mM; SDS 0,2

M; Urea 7 M và β-mercaptoethanol 0,2% ; pH 8,0. Sau đó hỗn hợp được ly tâm

15.000 vòng/phút trong 15 phút ở 4oC. Dịch chiết protein sau khi ly tâm được sử

dụng để xác định hàm lượng protein tổng số và điện di protein.

Hàm lượng protein tổng số được xác định theo phương pháp Bradford [40], lấy

20 µl dịch nổi bổ sung thêm 980 µl thuốc nhuộm, trộn đều rồi đem đo mật độ quang

(OD) ở bước sóng 595 nm. Mẫu trắng là đệm Hirata.

Dựng đường chuẩn theo kit của hãng BioRad với các thang nồng độ 0,25;

0,5; 0,75; 1; 1,25; 1,34 mg/ml.

Phương trình đường chuẩn có dạng: y = 3,258x (r = 0,987).

* Xác định hàm lượng tinh bột

Xác định hàm lượng glucose theo phương pháp của Lindsay (1973) [72], từ

hàm lượng glucose tính hàm lượng tinh bột.

Mẫu hạt sau khi sấy khô được nghiền mịn bằng chày và cối sứ. Cân 50 mg

mẫu cho vào ống nghiệm. Thêm 10 ml nước cất, lắc mạnh và để trong 45 phút để

hòa tan các loại đường. Loại bỏ đường tan trong mẫu bằng ly tâm 10.000 rpm và

loại bỏ dịch nổi. Rửa kết tủa bằng nước cất (3 lần). Thủy phân tinh bột thành

glucose bằng 5 ml HCl 5% trong 5 giờ ở 95oC. Để nguội đến nhiệt độ phòng,

chỉnh pH dung dịch về 5.6-6.0. Chuyển dịch đường sang tube 25 ml. Kết tủa

protein bằng (CH3COO)2Pb. Loại bỏ (CH3COO)2Pb bằng Na2HPO4. Định mức

dung dịch lên 20 ml.

37

Dựng đường chuẩn glucose: lấy 1 ml dịch đường + 1 ml DNS 1%. Đun sôi

hỗn hợp trong 15 phút. Đo mật độ quang ở bước sóng 570 nm.

Phương trình đường chuẩn có dạng: y = 0,83x (r = 0,998)

Tính toán hàm lượng tinh bột theo công thức:

Hàm lượng tinh bột (%) =

Trong đó: 50 là lượng mẫu đưa vào

0.9 là hệ số chuyển đổi giữa tinh bột và glucose

20 là lượng thể tích dung dịch cuối cùng

* Xác định hàm lượng lipid

Hàm lượng lipid được xác định bằng phương pháp Soxhlet. Chuẩn bị túi

bằng giấy lọc để đựng nguyên liệu, túi được sấy khô đến khối lượng không đổi và

cân trên cân phân tích. Nguyên liệu được nghiền nhỏ, sấy khô đến khối lượng

không đổi, cân 1g cho vào túi giấy, gấp kín mép túi, đặt vào trụ chiết. Lắp trụ chiết

vào bình cầu, cho dung môi ether vào trụ chiết đến ngập nguyên liệu. Lắp ống làm

lạnh, ngâm nguyên liệu trong dung môi vài giờ. Đặt máy Soxhlet vào nồi cách thủy

(nhiệt độ không quá 50oC đối với ether) sao cho số lần dung môi từ trụ chiết xuống

bình cầu khoảng 10-15 lần/1 giờ. Thử lipid đã hết thì quá trình chiết kết thúc. Lấy

túi nguyên liệu ra khỏi bình chiết, cho bay hơi hết dung môi, sấy khô đến trọng

lượng không đổi, cân phân tích [22].

Hàm lượng lipid trong 100 g mẫu nguyên liệu được tính như sau:

Trong đó: a: khối lượng túi mẫu nguyên liệu trước khi chiết

b: khối lượng túi mẫu nguyên liệu sau khi chiết

c: lượng nguyên liệu lấy để phân tích

* Xác định hàm lượng amylose

38

Hàm lượng lipid (%) =( a - b ) × 100

c

50

Nồng độ glucose × 20 × 0.9× 100

Hàm lượng amylose được xác định theo phương pháp của Sadavisam và

Manikam (1992) [85]. Hạt lúa được bóc vỏ và nghiền mịn trong cối sứ. Cân 10 mg

mẫu cho vào ống nhiệm 50 ml, bổ sung thêm 4 ml dimethylsulfoxide 90%. Trộn

đều rồi ủ ở 85oC trong 15 phút để hòa tan hết amylose, để nguội ở nhiệt độ phòng.

Chỉnh thể tích đến 12,5 ml bằng nước cất 2 lần. Hút 1 ml chuyển qua bình tam giác

250 ml. Bổ sung thêm 40 ml nước cất 2 lần và lắc đều bằng tay. Sau đó bổ sung tiếp

5 ml dung dịch KI+I2 (KI 0,0065M / I2 0,0025M). Lắc đều bằng tay, phát triển màu

trong 15 phút ở nhiệt độ phòng. Hút 1 ml đem đo mật độ quang ở bước sóng 600

nm. Mẫu trắng được tiến hành song song nhưng không có hòa tan mẫu.

Xây dựng đường chuẩn amylose: được tiến hành như trên với các thang nồng

độ 10%; 20%; 40%; 60%; 80%; 100%.

Phương trình đường chuẩn có dạng: y = 46,3x (r = 0,977).

* Xác định độ bền gel

Độ bền gel được xác định theo phương pháp của Cagampang (1973) [44].

Hạt lúa được bóc vỏ, sau đó được nghiền mịn thành bột trong cối sứ. Cân 100 mg

bột cho vào ống nghiệm có kích thước 150 × 13 mm. Bổ sung 0,2 ml ethanol 95%

có chứa 0,025% thymol blue, trộn đều mẫu. Bổ sung thêm 2 ml 0,2N KOH, trộn

đều mẫu. Ống nghiệm chứa mẫu được đun sôi trong 8 phút sau đó để nguội 5 phút ở

nhiệt độ phòng, rồi làm lạnh trong nước đá 20 phút. Đặt ống nghiệm nằm ngang

trên mặt bàn cho gel chảy đều. Để gel đông sau 60 phút, tiến hành đo. Thí nghiệm

được lặp lại 3 lần. Chất lượng gạo được đánh giá dựa vào độ trải của gel theo IRRI:

mềm (61-100 mm), trung bình (41-60 mm), cứng (26-40 mm) [61].

* Xác định độ trở hồ

Bảng 2.3. Phân loại gạo dựa vào độ trở hồ

Đặc điểm hạt gạo Cấp độ trở hồ

Hạt không bị ảnh hưởng 1

Hạt phồng lên 2

Hạt phồng lên rìa hẹp không rõ 3

Hạt phồng lên rìa rộng và rõ 4

39

Hạt bị tách rời, rìa rộng và rõ 5

Hạt tan và kết với rìa 6

Hạt tan hoàn toàn và hoà lẫn vào nhau 7

Độ trở hồ được xác định theo phương pháp của Little và cộng sự (1958) [73].

Hạt lúa được bóc vỏ, sau đó cho vào mỗi đĩa petri nhựa 10 hạt. Bổ sung 10 ml KOH

1,7%, rồi dàn đều các hạt lúa trên bề mặt đĩa. Ủ ở nhiệt độ phòng trong 23 giờ. Phân

tích mẫu bằng mắt thường. Độ trải của hồ gồm 7 cấp tương ứng với đặc điểm của

hạt gạo (Bảng 2.3) [61].

* Xác định hình dạng hạt và độ bạc bụng

+ Xác định hình dạng hạt

Dùng thước kẹp đo chiều dài, rộng của hạt gạo. Hình thái, kích thước và sự

phân cấp hạt gạo dựa vào bảng phân loại ở bảng 2.4 [61].

+ Xác định độ bạc bụng

Độ bạc bụng được quan sát bằng mắt thường. Mức độ bạc bụng của hạt gạo

được chia như sau: Cấp 0: không bạc bụng; Cấp 1: vùng bạc bụng ít hơn 10% ở

trong hạt gạo; Cấp 5: diện tích bạc bụng trung bình 11-20%; Cấp 9: diện tích bạc

bụng hơn 20% [61].

Bảng 2.4. Phân loại chiều dài và hình dạng hạt gạo

Kích thước Chiều dài (cm) Cấp độ Hình dạng Tỉ lệ dài/rộng Cấp độ

Rất dài

Dài

Trung bình

Ngắn

>7,5

6,61-7,5

5,51-6,60

5,50

1

3

5

7

Thon

Trung bình

Hơi tròn

Tròn

>3,0

2,1-3,0

1,1-2,0

<1,1

1

3

5

7

2.3.4. Phương pháp đánh giá tính kháng rầy nâu

* Thu thập rầy nâu

Rầy nâu được thu thập từ ruộng lúa hợp tác xã An Đông-Huế và các vùng phụ

cận bằng dụng cụ hút rầy. Sau đó nuôi rầy trong các lồng với thức ăn là giống lúa

Hương thơm 1 qua 3-5 thế hệ để tạo quần thể ổn định [13].

40

* Đánh giá trong nhà lưới

Tính kháng của các giống lúa nghiên cứu được đánh giá theo từng giống

riêng lẻ trong ống nghiệm (không có sự lựa chọn thức ăn/non-choice test) và chung

cho tất cả các giống trong khay mạ (có sự lựa chọn thức ăn/choice test) theo phương

pháp của Tanaka năm 2000 [94]:

- Phương pháp trong ống nghiệm: gieo các giống lúa trên khay, khi cây mạ

được 2 lá (khoảng 7 ngày tuổi) nhổ cây mạ ra khỏi khay, dùng giấy thấm nước quấn

dưới gốc. Sau đó, đặt riêng lẽ cây mạ vào ống nghiệm (3 × 20 cm), để qua 1 đêm.

Dùng ống hút thả 3 rầy non tuổi 2 vào một ống nghiệm. Đầu ống nghiệm được bọc

bằng vải mỏng. Thí nghiệm được nhắc lại 30 lần.

- Phương pháp hộp mạ: gieo tất cả các giống lúa cần đánh giá vào chung một

khay lớn (60 cm × 40 cm × 5 cm). Mỗi giống được gieo 10 cây thành một hàng theo

chiều rộng của khay. Đặt khay vào lồng nuôi rầy, giữ nước đủ ẩm cho cây lúa. Bảy

ngày sau khi gieo, thả rầy nâu tuổi 2 (3 con/cây) vào trong khay.

Kết quả đánh giá chỉ tiêu cấp gây hại và mức độ kháng của các giống lúa đối

với quần thể rầy nâu ở Thừa Thiên Huế căn cứ vào bảng phân cấp hại theo triệu

chứng và phân cấp mức độ kháng ở bảng 2.3 theo IRRI, 2002 [61]. Giống chuẩn

nhiễm sử dụng trong thí nghiệm này là giống Taichung Native 1 (TN1) do Khoa

Nông học, trường Đại học Nông lâm, Đại học Huế cung cấp.

Bảng 2.5. Bảng phân cấp hại, triệu chứng của cây mạ và mức độ kháng

rầy nâu trong nhà lưới

Cấp hại Tỷ lệ chết và triệu chứng cây mạ Cấp hại Mức độ kháng

0 ≥ 70% rầy chết, cây mạ khỏe Cấp 0 – cấp 3 Kháng

1 ≤ 70% rầy chết, cây mạ khỏe Cấp 3,1 – cấp 4,5 Kháng vừa

3 Cây mạ bị biến vàng (≤ 50%) Cấp 4,6 – cấp 5,5 Nhiễm vừa

5 Hầu hết cây bị biến vàng (> 50%) Cấp 5,6 – cấp 7,0 Nhiễm

7 Cây mạ đang héo Cấp 7,1 – 9,0 Nhiễm nặng

9 Cây mạ chết

* Đánh giá ngoài đồng ruộng

41

Theo quyết định 82 của Bộ NN&PTNT năm 2006 quy định về mức nhiễm

của rầy nâu như sau: mức nhiễm nhẹ từ 750-1.500 con/m2, nhiễm trung bình từ

1.500-3.000 con/m2, nhiễm nặng là > 3.000 con/m2.

Đánh giá tình hình rầy nâu trên ruộng thí nghiệm: Tiến hành đánh giá

định kỳ khoảng 7 ngày/lần.

Trên mỗi giống, điều tra 5 điểm (0,2m2/điểm) ngẫu nhiên.

Mật độ con/m2 =

Ghi nhận sự xuất hiện của rầy nâu vào 3 giai đoạn (đẻ nhánh, làm đòng,

trổ) và đánh giá rầy ngoài đồng ruộng, mật độ rầy ít nhất phải đạt như sau thì mới

đánh giá được cấp hại của rầy nâu: 10 con/bụi ở giai đoạn lúa đẻ nhánh; 25 con/bụi

ở giai đoạn làm đòng; 100 con/bụi ở giai đoạn trổ và phơi màu [61].

2.3.5. Phương pháp sinh học phân tử

* Các cặp mồi khuếch đại các chỉ thị phân tử

Khuếch đại chỉ thị liên kết với gen bph1 sử dụng cặp mồi BpE18-3 (R/F), sản

phẩm PCR gen giống kháng có băng kích thước 523 bp (Kim và cộng sự, 2005) [67];

khuếch đại chỉ thị liên kết với gen bph3 sử dụng cặp mồi RM589 (R/F) sản phẩm PCR

gen giống kháng có băng kích thước 187 bp (Jairin và cộng sự, 2007) [64]; khuếch đại

chỉ thị liên kết với gen bph4 sử dụng cặp mồi RM586 (R/F) sản phẩm PCR gen giống

kháng có băng kích thước 276 bp (Jairin và cộng sự, 2007) [65]. Khuếch đại chỉ thị

RG457L/L liên kết với gen bph10 sử dụng cặp mồi RG457L/L (R/F) (Lang và cộng sự,

1999) [70].

* Phản ứng cắt sản phẩm PCR bằng enzyme HinfI

Thành phần phản ứng cắt bao gồm: 3,2 µl nước cất; 1,5 µl buffer (10X); 0,3

µl enzyme HinfI (10 U/µl); 10 µl sản phẩm PCR. Hỗn hợp trên được ủ ở 37oC trong

1,5 giờ; sau đó ủ 4oC qua đêm. Điện di sản phẩm cắt trên agarose gel 1,5% ở 80V

trong đệm 1TAE. Sản phẩm PCR của giống nhiễm rầy nâu có 2 băng (200 và 500

bp). Sản phẩm PCR giống kháng có 3 băng (300, 250 và 200 bp).

42

Tổng số đơn vị diện tích (m2)

Tổng số rầy nâu điều tra

* Thiết kế mồi cho gen bph14

Dựa trên trình tự vùng cds gen kháng rầy nâu bph14 (Accession:

FJ941067.1) [49], chúng tôi sử dụng chương trình DNASIS (Hitachi Software

Engineering Co., Ltd) để thiết kế 4 cặp mồi, được ký hiệu là: M1-F và R, M2-F và

R, M3-F và R, M4-F và R nhằm khuếch đại 4 đoạn overlapping (M1, M2, M3, M4)

trên toàn bộ chiều dài vùng cds gen kháng rầy nâu bph14 (Bảng 2.6).

Bảng 2.6. Trình tự các cặp mồi và kích thước đoạn DNA được khuếch đại

Mồi Trình tự xuôi Trình tự ngượcKích thước (bp)

M1 ATGGCGGAGCTAATGGCCACCA AGAGTTCTTTATATCATGGAACTCA 1491

M2 GATCATGAGATTGACGTGGAAA AAGTCACTTAGCTTTGGTG 1541

M3 AGTCGATGGAACTCCAAGGG GATGAGTATGCTTGAGGCCC 1025

M4 AATCTTGCTTAGGAGAGCTCGC CTACTTCAAGCACATCAGC 919

Vị trí của các cặp mồi trên gen bph14 (có kích thước 9576 bp) được trình bày

ở hình 2.2.

Hình 2.2. Sơ đồ vị trí các cặp mồi trên gen bph14* Phản ứng PCR

PCR được thực hiện trong tổng số 50 µL dung dịch phản ứng gồm 250 ng -

300 ng DNA tổng số, 10 pmol mỗi loại mồi, 2 Master mix (GoTaq® Green Master

Mix 2, Promega). Phản ứng khuếch đại DNA được tiến hành trong máy luân nhiệt

(iCyler, BioRad) theo quy trình sau: 95oC-5 phút; 30 chu kỳ: 95oC-1 phút, 55oC đến

60oC-1 phút và 72oC-1 phút; 72oC-10 phút. Sản phẩm PCR được kiểm tra bằng điện

di trên agarose gel 1,5% ở 80V trong đệm 1 TAE. Nhuộm agarose gel 15 phút

43

trong dung dịch ethidium bromide (EtBr; 0,5 µg/ml) và quan sát hình ảnh điện di

dưới ánh sáng tử ngoại bằng hệ thống Gel Documentation (BioRad).

44

* Tạo dòng đoạn DNA và phân tích trình tự

+ Quá trình tạo dòng

Sản phẩm PCR được sử dụng để gắn vào vector pTZ57R/T. Thành phần

phản ứng gắn bao gồm: sản phẩm PCR (khoảng 100 ng), 5 × Ligation buffer, 5 U

T4 DNA ligase và 55 ng vector pTZ57R/T; bổ sung nước đến thể tích cuối cùng là

10 µL. Phản ứng gắn được ủ qua đêm ở 14oC. Hỗn hợp phản ứng gắn của các sản

phẩm PCR và pTZ57R/T vector được biến nạp vào tế bào khả biến E. coli chủng

DH5α (Invitrogen) bằng phương pháp sốc nhiệt ở 42oC trong 45 giây và làm lạnh

nhanh trong đá 3 phút. Sau đó tế bào E. coli được nuôi trên đĩa petri chứa môi

trường chọn lọc LB + 1,5% agar + 50 µg/ml amp + 40 µL IPTG 0,1M + 40 µL X-

gal (20 mg/ml) ở 37oC qua đêm. Chọn khuẩn lạc đơn màu trắng để sản xuất sinh

khối trên môi trường LB lỏng + amp (50 µg/ml) ở 37oC, lắc 200 vòng/phút trong

khoảng 15 giờ.

Tách chiết DNA plasmid tái tổ hợp với các sản phẩm PCR dùng để phân tích

trình tự nucleotide bằng AccuPrep Plasmid Mini Extraction Kit (Bioneer). Để kiểm

tra sự hiện diện của sản phẩm PCR trong vector chúng tôi đã cắt vector bằng

enzyme cắt hạn chế EcoRI. Thành phần phản ứng cắt trong 10 μL dung dịch bao

gồm 3 μL DNA plasmid tái tổ hợp, 1 μL 10 EcoRI buffer, và 5 U EcoRI. Phản

ứng được thực hiện ở 37oC trong 2 giờ. Kết quả phản ứng được kiểm tra bằng điện

di agarose gel 0,8% ở 100 V trong đệm 1 TAE.

+ Phân tích trình tự

Trình tự các đoạn DNA tái tổ hợp được phân tích bằng phương pháp dioxy

trên máy Instrument Model/Name: 3730xl do công ty Bioneer, Korea thực hiện.

2.3.6. Xử lý thống kê

Các thí nghiệm được lặp lại 3 lần (n≥30). Số liệu thực nghiệm được tính giá

trị trung bình và phân tích ANOVA (một yếu tố và hai yếu tố), phân tích mô hình

tuyến tính nhiều biến bằng phần mềm R.

45

SM 4 4 4 4 SM 1 1 5 3

Chương 3

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1. Đặc điểm nông sinh học của các giống lúaCác giống lúa sử dụng trong nghiên cứu này do Trung tâm Tài nguyên thực

vật, Viện Khoa học Nông nghiệp, Việt Nam cung cấp và được trồng thử nghiệm tại

hợp tác xã An Đông-Thừa Thiên Huế trong hai năm, mỗi năm hai vụ Hè Thu và

Đông Xuân.

Hình 3.1. Các giống lúa thí nghiệm tại hợp tác xã An Đông-Thừa Thiên Huế

3.1.1. Thời gian sinh trưởng và phát triển

Bảng 3.1 trình bày các giai đoạn sinh trưởng khác nhau của các giống lúa.

Giai đoạn đẻ nhánh bắt đầu khi cây lúa đạt 5-6 lá. Các giống khác nhau có thời gian

đẻ nhánh không giống nhau ở cùng 1 vụ gieo trồng và cùng 1 giống cũng có thời

gian đẻ nhánh khác nhau tuỳ theo mùa vụ gieo trồng. Vụ Hè Thu, thời gian từ khi

gieo đến khi đẻ nhánh của các giống lúa Khang Dân (KD), IRRI 352 (L1), BG 367-

2 (L3), Sài Đường Kiến An (L25) và Lốc Nước (L27) từ 37 đến 40 ngày. Vụ Đông

Xuân, thời gian đẻ nhánh của tất cả các giống lúa từ 27-42 ngày, trong đó giống

IRRI 352 có thời gian đẻ nhánh sớm nhất so với các giống lúa còn lại. Thời gian đẻ

nhánh của giống Khang Dân là 38,7 ngày trong vụ Hè Thu và 41,3 ngày trong vụ

46

Đông Xuân, trong khi đó giống IRRI 352 là 39,7 ngày trong vụ Hè Thu và 27,0

ngày trong vụ Đông Xuân. Điều này có thể là do khác nhau điều kiện thời tiết giữa

các vụ mùa dẫn đến sự thay đổi quá trình sinh trưởng và phát triển (thời gian đẻ

nhánh) của giống lúa giữa hai vụ mùa. Vụ Đông Xuân (từ tháng 1 đến tháng 5), thời

gian này có nhiều đợt không khí lạnh tăng cường, gây ra rét, rét đậm kéo dài 24-25

ngày, nhiệt độ có lúc xuống thấp 12-130C, có 4 ngày rét hại (Hình 3.2). Tuy nhiên,

đối với giống IRRI 352 thì thời gian đẻ nhánh vụ Đông Xuân lại sớm hơn so với vụ

Hè Thu gần 13 ngày, theo lý lịch giống thì IRRI 352 là giống lúa chịu rét kém ở giai

đoạn mạ (Phụ lục 1), vụ Đông Xuân cũng chính là thời điểm có các đợt lạnh kéo dài

thậm chí có các ngày rét hại ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển của cây mạ.

Thời gian làm đòng của các giống lúa khác nhau thì khác nhau và trong cùng

một giống cũng khác nhau tuỳ theo mùa vụ gieo trồng (Bảng 3.1). Hầu hết các

giống lúa trồng trong vụ Hè Thu có thời gian làm đòng từ 65,3-75,3 ngày sau gieo

sạ, trong số các giống thì giống Lốc Nước có thời gian làm đòng dài nhất là 73,3

ngày sau gieo. Trong khi đó, vụ Đông Xuân các giống lúa có thời gian làm đòng từ

71,7-86,3 ngày sau gieo. Các giống BG 367-2, Sài Đường Kiến An và Lốc Nước có

thời gian làm đòng sau khi gieo trong vụ Đông Xuân dài hơn vụ Hè Thu. Nhìn

chung, thời gian làm đòng của các giống lúa trồng trong vụ Đông Xuân dài hơn so

với vụ Hè Thu (Bảng 3.1). Vụ Đông Xuân có nhiệt độ môi trường thường thấp hơn

so với vụ Hè Thu, sự sinh trưởng và phát triển của cây bị kéo dài khi bị ảnh hưởng

bởi nhiệt độ thấp [106].

Quan sát thời gian bông trổ rộ ở các giống lúa chúng tôi thấy thời gian bông rộ

dao động từ 74,3-85,3 ngày trong vụ Hè Thu, số liệu ghi nhận được giữa các giống có

thời gian trổ bông sai khác nhau có ý nghĩa thống kê. Ở vụ Đông Xuân thời gian bông

rộ từ 94-111,7 ngày, các giống lúa khác nhau có thời gian trổ bông khác nhau. Khi so

sánh thời gian trổ rộ cùng giống ở hai vụ Hè Thu và Đông Xuân cho thấy không chỉ có

sự khác nhau có ý nghĩa thống kê (Bảng 3.1). Thời kỳ trổ bông, làm hạt là thời kỳ phát

triển cuối cùng của cây lúa, đây là giai đoạn có liên quan trực tiếp đến quá trình tạo

năng suất, cụ thể là quyết định tỷ lệ hạt chắc và trọng lượng hạt. Thời kỳ trổ bông, làm

47

hạt bao gồm các quá trình trổ bông, nở hoa, thụ phấn, thụ tinh, hình thành hạt và chín.

Cũng như các thời kì sinh trưởng phát triển khác của cây lúa, thời kì trổ bông chịu ảnh

hưởng rất lớn của yếu tố thời tiết khí hậu, ngoài yếu tố nhiệt độ thấp làm kéo dài thời

gian trổ bông thì thời gian chiếu sáng trong ngày của vụ Đông Xuân thấp hơn vụ Hè

Thu cũng dẫn đến kéo dài thời kì này [75], [106].

Như vậy, kết quả nghiên cứu của chúng tôi về thời gian từ khi gieo tới khi

lúa chín của các giống nghiên cứu trong vụ Hè Thu dao động trong khoảng 94 đến

97 ngày, ở vụ Đông Xuân từ 126-137 ngày, dài hơn so với Hè Thu khoảng 30-40

ngày. Kết quả nghiên cứu của chúng tôi cũng cho thấy yếu tố thời tiết khí hậu đã

kéo dài thời gian sinh trưởng của giống Khang Dân so với vụ Hè Thu. Các giống

lúa IRRI 352, BG 367-2, Sài Đường Kiến An và Lốc Nước trồng tại Thừa Thiên

Huế có sự sai khác so với thông tin lý lịch giống về thời gian sinh trưởng (105-119

ngày), điều này cho thấy ngoài yếu tố vụ mùa ảnh hưởng đến thời gian sinh trưởng

thì điều kiện địa lý cũng có tác động đến sự thay đổi của thời gian sinh trưởng phát

triển cây lúa.

Theo Yoshida (1981) các giống lúa có thời gian sinh trưởng và năng suất

thay đổi theo mùa, mùa lạnh thời gian sinh trưởng của cây lúa sẽ kéo dài hơn [106].

Theo một số kết quả chọn lọc giống lúa ở nước ta như giống VNĐ95-20, OM576,

OM997, IR64 là những giống có thời gian sinh trưởng từ 95-110 ngày được đánh

giá là thích hợp với nhiều vùng sản xuất lúa ở Việt Nam, thời gian sinh trưởng quá

dài hoặc quá ngắn đều không cho năng suất cao [7], [32].

Kết quả phân tích ANOVA-hai yếu tố cho thấy rằng thời gian sinh trưởng và

phát triển của các giống lúa như trình bày ở trên bị ảnh hưởng rõ rệt bởi yếu tố di

truyền của từng giống và từng mùa vụ gieo trồng, đồng thời sự tương tác giữa 2 yếu

tố giống và mùa vụ gieo trồng cũng ảnh hưởng rõ rệt đến nhánh con và thời gian trổ

bông. Điều này cho thấy rằng đặc tính di truyền của các giống và thời tiết của các

mùa vụ có thể liên quan đến năng suất thu hoạch (Bảng 3.5).

48

Bảng 3.1. Thời gian sinh trưởng của các giống lúa

Chú thích: - Chữ cái in hoa chỉ sự sai khác giữa các giống, chữ cái thường chỉ sự sai khác giữa các mùa vụ (P<0,0 5);

- HT: vụ Hè

Thu, ĐX: vụ Đông Xuân

49

GiốngĐẻ nhánh Làm đòng Trổ rộ Chín

HT ĐX HT ĐX HT ĐX HT ĐX

KD 38,7ABa±1,2 41,3Ab±1,2 68,3Aa±0,6 80,7Ab±0,6 77,3Aa±0,6 111,7Ab±2,9 96,3Aa±0,6 137,0Ab±1,7

L1 39,7Aa±0,6 27,0Cb±1,0 67,7ABa±0,6 71,7Bb±1,5 78,7Aa±1,5 104,7Bb±0,6 96,3Aa±0,6 137,3Ab±1,2

L3 37,7AB±0,6 36,3B±1,5 65,3Ba±0,6 79,3Ab±0,6 74,3Ba±0,6 105,3Bb±1,2 94,7Ba±0,6 135,3ABb±0,6

L25 37,3B±0,6 39,7AB±1,5 67,7ABa±1,2 86,3Cb±1,2 77,3Aa±0,6 103,3Bb±1,5 96,3Aa±0,6 132,3Bb±2,5

L27 39,0AB±1,0 41,3A±1,2 73,3Ca±1,5 84,3Cb±0,6 85,3Ca±0,6 94,0Cb±1,7 96,7Aa±0,6 126,0Cb±1,0

Hình 3.2. Diễn biến của các yếu tố thời tiết qua các vụ lúavụ Hè Thu (A, B) và vụ Đông Xuân (C, D)

50

C

D

A

B

3.1.2. Tỷ lệ nảy mầm

Kết quả trình bày ở bảng 3.2 cho thấy các giống lúa như IRRI 352, BG 367-

2, Sài Đường Kiến An và Lốc Nước đều có tỷ lệ nảy mầm khá cao (> 95%). Thay

đổi mùa vụ thay đổi không làm ảnh hưởng đến tỷ lệ nảy mầm của các giống lúa

nghiên cứu. Theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng hạt giống lúa của Bộ

Nông nghiệp và phát triển Nông thôn (2011) thì một trong những tiêu chuẩn để

đánh giá chất lượng hạt giống là phải có tỷ lệ nảy mầm trên 80% [4].

3.1.3. Số nhánh

Kết quả quan sát số nhánh của các giống lúa được thể hiện ở bảng 3.2 cho

thấy số nhánh/cây giữa các mùa vụ gieo trồng là khác nhau. Các giống trồng trong

vụ Hè Thu có 6,3-8,0 nhánh/cây, trong khi đó các giống trồng trong vụ Đông Xuân

có 7,0-9,0 nhánh/cây. Theo 5 cấp phân loại của IRRI thì các giống lúa nghiên cứu

có số nhánh cuối cùng thuộc nhóm 7 là nhóm thấp (số nhánh cuối cùng từ 5-9) [61].

Khả năng đẻ nhánh là một trong những chỉ tiêu sinh trưởng quyết định số lượng

bông trên một khóm lúa, tuy nhiên số nhánh hữu hiệu của cây mới là yếu tố quyết

định số bông trên cây.

3.1.4. Diện tích lá đòng

Kết quả ở bảng 3.2 cho thấy diện tích lá đòng có sự sai khác khá rõ giữa các

giống lúa, vụ Hè Thu diện tích lá đòng của các giống lúa dao động từ 20,2-31,4 m2,

giống Lốc Nước có diện tích lá đòng thấp nhất so với các giống lúa còn lại. Vụ

Đông Xuân, diện tích lá đòng từ 19,9-30,7 m2. Nhìn chung, khi so sánh giữa các

mùa vụ gieo trồng chúng tôi thấy diện tích lá đòng của các giống không có sự khác

nhau. Kết quả phân tích ANOVA-hai yếu tố cho thấy rằng diện tích lá đòng của các

giống lúa như trình bày ở trên bị ảnh hưởng bởi đặc tính di truyền của các giống lúa

nghiên cứu (Bảng 3.5).

3.1.5. Chiều dài bông

Kết quả ở bảng 3.2 cho thấy, các giống lúa nghiên cứu có chiều dài bông từ

21,8-24,9 cm (vụ Hè Thu) và 21,5-24,3 cm (vụ Đông Xuân), trong cả hai vụ đều ghi

nhận giống Lốc nước dài bông nhất, thấp nhất là giống Khang Dân. Số liệu nghiên

51

cứu cũng thể hiện các giống lúa nghiên cứu có bông dài hơn so với giống Khang

Dân ở cả hai vụ mùa. Kết quả nghiên cứu của chúng tôi khi so sánh với số liệu

trong lý lịch giống (Phụ lục 1) có một số điểm lưu ý, đó là giống Sài Đường Kiến

An khi trồng ở địa phương Huế có chiều dài bông ngắn hơn so với kết quả trồng ở

địa phương khác, các giống lúa còn lại có chiều dài bông tương đương với điều kiện

trồng địa phương khác. Kết quả này cho thấy chiều dài bông thường do tính di

truyền quy định, nhưng cũng bị chi phối bởi điều kiện ngoại cảnh và chế độ canh

tác, bảng 3.5 phân tích ANOVA hai yếu tố mùa vụ và giống cũng thể hiện kết quả

tương tự. Theo Chang và cộng sự (1965) nghiên cứu về các đặc điểm sinh trưởng

phát triển của cây lúa [46]. Chiều dài bông là chỉ tiêu hình thái liên quan chặt chẽ

với năng suất. Thông thường những giống có chiều dài bông lớn cho nhiều hạt hơn

những giống lúa có bông ngắn. Ngoài ra số hạt trên bông nhiều hay ít còn phụ thuộc

vào độ sít hạt, số gié trên bông [101].

3.1.6. Chiều cao cây

Chiều cao cây đo được ở các giống lúa dao động từ 93-107 cm trong vụ Hè

Thu, và từ 94,3-106,7 cm trong vụ Đông Xuân. Theo thang điểm để đánh giá chiều

cao cây của IRRI thì giống phổ biến ở địa phương Khang Dân và các giống lúa

nghiên cứu đều thuộc nhóm lúa bán lùn (<110 cm) [61]. Kết quả trình bày ở bảng

cho thấy có sự sai khác về chiều cao cây giữa các giống lúa nhưng không có sự sai

khác giữa vụ mùa. Chiều cao cây lúa từ 90-100 cm được xem là chiều cao khá lý

tưởng cho việc chọn các giống lúa năng suất cao, đây là chiều cao cây lúa phù hợp

với nhiều vùng trồng lúa ở nước ta vì đặc tính ít đổ ngã khi thời tiết không thuận lợi [9],

[34]. Chiều cao cây cuối cùng là chỉ tiêu hình thái liên quan đến độ cứng của cây và khả

năng chống đỡ của cây, cây càng thấp khả năng chống đỡ càng cao và ngược lại [34].

3.1.7. Hàm lượng diệp lục và cường độ quang hợp

Kết quả phân tích hàm lượng diệp lục và cường độ quang hợp ở giai đoạn đẻ

nhánh trong các mẫu lá lúa trình bày ở bảng 3.3.

Kết quả xác định hàm lượng diệp lục của các giống lúa cho thấy hàm lượng

diệp lục a sai khác có ý nghĩa thống kê giữa các giống lúa (từ 3,5-5,1 mg/g), đồng

52

thời yếu tố mùa vụ cũng ảnh hưởng đến hàm lượng diệp lục a của mỗi giống lúa.

Hàm lượng diệp lục a cao cho thấy cho thấy cây lúa thuộc nhóm cây C3 có nhu cầu

ánh sáng cao cho quá trình quang hợp [103]. Hàm lượng diệp lục a đóng vai trò

trung tâm phản ứng trong hệ thống quang hóa I và hệ thống quang hóa II của quá

trình quang hợp, vì vậy với kết quả nghiên cứu này chúng tôi cho rằng yếu tố giống

và mùa vụ ảnh hưởng đến hàm lượng diệp lục a, từ đó ảnh hưởng đến cường độ

quang hợp và năng suất của các giống lúa nghiên cứu .

Hàm lượng diệp lục b không ghi nhận sai khác có ý nghĩa thống kê giữa các

giống và mỗi giống ở hai mùa vụ. Tỷ lệ diệp lục a/b cũng không khác nhau có ý

nghĩa thống kê giữa các giống và mỗi giống ở hai mùa.

Cường độ quang hợp được đánh giá thông qua đánh giá hàm lượng carbon

tích lũy được trên 1 dm2 lá trong 1 giờ. Kết quả được ghi nhận như sau, trong vụ Hè

Thu giống lúa Sài Đường Kiến An có hàm lượng carbon tích lũy cao nhất (30,4

mgC/dm2/h), thấp nhất là giống Khang Dân (24,9 mgC/dm2/h).

53

Bảng 3.2. Đặc điểm sinh trưởng và phát triển của các giống lúa

GiốngTỷ lệ nảy mầm (%) Số nhánh Diện tích lá đòng (cm2) Chiều cao cây (cm) Chiều dài bông (cm)

HT ĐX HT ĐX HT ĐX HT ĐX HT ĐX

KD97,7±0,

6

99,3±1,

28,0±1,0 8,4AB±0,4 30,9A±4,6 29,7A±4,0 103,7A±7,4 104,3A±0,6 21,8A±0,3 22,2AB±0,4

L196,3±1,

2

97,0±1,

07,0±1,0 7,1A±0,2 31,2A±6,4 29,7A±1,9 93,0B±2,6 94,3B±1,2 24,3BC±0,4 23,3BC±0,8

L395,7±0,

6

97,3±1,

58,0±1,0 9,0B±1,0 31,4A±4,0 30,7A±0,6 95,3B±1,2 95,7BC±0,6 21,9A±0,2 21,5A±0,7

L2597,0±1,

0

97,7±1,

56,3±0,6 7,0A±0,5 28,8A±2,7 29,5A±1,2 96,3B±1,5 96,7C±0,6 23,9B±0,3 21,8A±0,3

L2796,7±2,

1

97,7±1,

57,7±0,6 7,4A±0,5 20,2B±2,3 19,9B±1,4 107,0A±1,0 106,7D±0,6 24,9C±0,5 24,3C±0,2

54

Bảng 3.3. Hàm lượng diệp lục và cường độ quang hợp của các giống lúa

Giống

Cường độ quanghợp (mgC/dm2/h)

Diệp lục a(mg/g)

Diệp lục b(mg/g)

Diệp lục a/b

HT ĐX HT ĐX HT ĐX HT ĐX

KD 24,9A±0,7 25,1±0,8 5,1Aa±0,1 5,7Ab±0,0 1,6±0,1 1,9±0,3 3,3±0,3 3,0±0,6

L1 27,2B±0,8 26,1±1,2 4,1Ba±0,1 5,0ABb±0,4 1,6±0,3 1,6±0,2 2,6±0,5 3,1±0,4

L3 25,4AB±0,8 25,7±1,0 3,9B±0,1 4,5B±0,7 1,7±0,3 1,8±0,3 2,3±0,3 2,6±0,8

L25 30,4C±0,9 28,5±2,2 3,5C±0,1 4,3B±0,5 1,5±0,1 1,6±0,3 2,3±0,3 2,8±1,0

L27 26,7AB±0,2 26,5±0,7 4,1Ba±0,1 3,9Bb±0,0 1,6±0,2 1,6±0,3 2,7±0,3 2,5±0,5

55

56

3.2. Năng suất của các giống lúa3.2.1.Các yếu tố hình thành năng suất và năng suất

Kết quả xác định các chỉ tiêu cấu thành năng suất và năng suất của các giống

lúa nghiên cứu được trình bày ở bảng 3.4. Trong cùng mùa vụ thì số bông/m2 của

các giống lúa thí nghiệm khác nhau có sự sai khác, vụ Hè Thu số bông/m2 dao động

từ 293,0-346,9, vụ Đông Xuân số liệu dao động từ 294,0-361,0 bông/ m2. Trong cả

hai mùa vụ giống Sài Đường Kiến An là giống có số bông/m2 thấp nhất và giống

Khang Dân có số bông/m2 cao nhất. Các giống lúa Khang Dân, IRRI 352 và BG

367-2 có số bông/m2 sai khác có ý nghĩa thống kê khi so sánh hai vụ mùa, kết quả

này chứng tỏ sự thay đổi về đặc điểm khí hậu thời tiết ở vụ Hè Thu và Đông Xuân

có ảnh hưởng đến số lượng bông/ m2 ở một số giống lúa.

Kết quả đánh giá số hạt chắc/bông của các giống lúa trong vụ Hè Thu dao

động từ 87,2-110,7, số liệu ghi nhận ở vụ Đông Xuân dao động từ 86,4-111,5.

Trong nghiên cứu này, số hạt chắc/bông ở giống lúa Sài Đường Kiến An đạt cao

nhất ở cả hai mùa vụ, ở vụ Hè Thu giống Khang Dân có số hạt chắc/bông tương

đương với giống Sài Đường Kiến An nhưng ở vụ Đông Xuân tỷ lệ hạt chắc giảm so

với vụ Hè Thu. Các giống lúa còn lại có số hạt chắc/bông tương đương nhau và

không sai khác có ý nghĩa thống kê khi thay đổi mùa vụ. Qua kết quả này chúng tôi

có nhận định cùng sinh trưởng phát triển trong điều kiện khí hậu thời tiết giống

nhau nhưng số hạt chắc/bông của giống Khang Dân bị ảnh hưởng còn các giống còn

lại thì số hạt chắc/bông không thay đổi nhiều. Kết quả này phù hợp với tài liệu

nghiên cứu trước đây của Yoshida (1981), thời kỳ quyết định hình thành số hạt

chắc/bông bắt đầu từ thời kỳ phân hoá đòng đến cuối thời kỳ vào chắc (từ trước trổ

30 ngày đến sau trổ 15 ngày). Thực tế không phải tất cả những hạt được hình thành

đều là hạt chắc mà còn có những hạt lép, số hạt chắc/bông không chỉ bị phụ thuộc

vào yếu tố môi trường mà còn bị ảnh hưởng bởi đặc điểm của giống [106].

Kết quả trình bày ở bảng 3.4 cho thấy khối lượng 1.000 hạt chắc dao động từ

20,6-25,5 g. Trong đó giống IRRI 352 có khối lượng hạt cao nhất (25,5 g), các giống

còn lại là tương đương nhau. So sánh mỗi giống ở hai mùa vụ chúng tôi thấy chỉ có

57

giống IRRI 352 có khối lượng hạt ảnh hưởng bởi mùa vụ, các giống còn lại không

bị ảnh hưởng khi thay đổi mùa vụ.

Kết quả về năng suất của các giống lúa ở bảng 3.4 (tiếp theo) cho thấy ở vụ

Hè Thu giống Khang Dân có năng suất lý thuyết cao nhất 79,0 tạ/ha, giống Sài

Đường Kiến An có năng suất lý thuyết cao thứ hai 69,2 tạ/ha. Ở vụ Đông Xuân

năng suất lý thuyết dao động từ 64,5-71,4 tạ/ha, giống Lốc Nước có năng suất lý

thuyết thấp nhất 64,5 tạ/ha, cao nhất là giống Sài Đường Kiến An 71,4 tạ/ha.

Năng suất thực thu các giống lúa nghiên cứu trong vụ Hè Thu đạt từ 56,9-

63,8 tạ/ha khối lượng này tương đương so với năng suất giống Khang Dân là giống

lúa có năng suất tương đối cao ở địa phương hiện nay. Năng suất thực thu được ở

vụ Đông Xuân dao động 55,3-58,7 tạ/ha. Khi so sánh năng suất thực thu của mỗi

giống ở hai mùa vụ chúng tôi ghi nhận giống Khang Dân có sự sai khác giữa hai

mùa vụ cụ thể vụ Đông Xuân thấp hơn so với vụ Hè Thu, nguyên nhân có thể là do

thời tiết khí hậu vụ Đông Xuân bất lợi, có các đợt rét đậm, điều này ảnh hưởng đến

quá trình sinh trưởng phát triển, dẫn đến ảnh hưởng đến năng suất thực thu các

giống lúa. Các giống IRRI 352, BG 367-2, Sài Đường Kiến An và Lốc Nước có

năng suất thực thu sai khác không có ý nghĩa thống kê khi so sánh giữa 2 vụ Đông

Xuân và Hè Thu. Tuy nhiên, giống Sài Đường Kiến An có xu hướng năng suất thực

thu vụ Đông Xuân cao hơn so với vụ Hè Thu (Hình 3.3), bước đầu chúng tôi nhận

định đây có thể là giống chịu rét tốt hơn các giống khác.

Kết quả nghiên cứu của chúng tôi ở bảng 3.4 và 3.5 cho thấy đa số các chỉ

tiêu hình thành năng suất và năng suất lúa không chỉ chịu ảnh hưởng của yếu tố

giống mà còn thay đổi tùy thuộc mùa vụ.

So sánh với kết quả khảo nghiệm về năng suất của các giống lúa kháng rầy

đang được trồng ở nước ta hiện nay (IR64, OM997, OM1706, OM2031…) [32] cho

thấy đa số giống lúa cho năng suất từ 5-8 tấn/ha. Qua đó, chúng tôi nhận thấy các

giống lúa chọn làm đối tượng nghiên cứu là những giống có năng suất thực thu khá

(năng suất thực thu dao động từ 56,9-63,8 tạ/ha trong vụ Hè Thu và 55,3-58,7 tạ/ha

trong vụ Đông Xuân), có thể sử dụng để thực hiện những nghiên cứu tiếp theo về

chất lượng và đánh giá khả năng kháng rầy nâu dựa vào kỹ thuật phân tử.

58

Hình 3.3. Biểu đồ so sánh năng suất thực thu giữa vụ Hè Thu và Đông Xuân

59

Bảng 3.4. Yếu tố hình thành năng suất của các giống lúa

GiốngSố bông/m2 Số hạt/bông Số hạt chắc/bông P1000 hạt (g)

HT ĐX HT ĐX HT ĐX HT ĐX

KD 346,9Aa±4,6 361,0Ab±1,0 127,2Aa±1,5 110,5Ab±4,3 110,7Aa±7,3 97,5Ab±0,5 20,6A±0,4 20,2A±0,8

L1 297,4Ba±14,9 350,9ABb±9,4 103,0B±6,1 105,6AB±2,0 88,1B±1,2 86,4B±1,0 25,5Ba±0,8 22,5Bb±0,5

L3 321,6ABa±12,8 347,2Bb±4,4 106,3Ba±4,0 98,7Bb±1,7 90,3B±0,2 88,7B±1,2 22,1A±0,4 21,5AB±0,4

L25 293,0B±12,3 294,0C±1,0 125,7Ba±3,9 113,2Ab±3,9 106,1A±3,5 111,5C±3,2 22,2A±1,2 21,8B±0,3

L27 346,1A±23,2 342,5B±2,8 102,1Aa±5,4 86,3Cb±2,5 87,2B±2,5 87,7B±0,8 21,5A±0,5 21,5AB±0,6

60

Bảng 3.4. Yếu tố hình thành năng suất của các giống lúa (tiếp theo)

61

GiốngNSLT (tạ/ha) NSTT (tạ/ha)

HT ĐX HT ĐX

KD 79,0A±4,9 71,2A±3,2 63,8a±1,6 57,8ABb±1,3

L1 66,8B±3,2 68,3AB±2,0 58,3±4,5 56,3AB±1,2

L3 64,2B±1,3 66,3AB±1,2 57,0±3,7 55,3B±0,7

L25 69,2AB±6,8 71,4A±2,8 56,9±1,6 58,7A±1,6

L27 64,9B±3,3 64,5B±1,0 57,1±1,5 56,8AB±0,3

Chỉ tiêuGiá trị F và (giá trị P)

Df Giống Mùa vụ Giống*Mùa vụThời gian đẻ nhánh 4 40,53 (<0,001) 11,43 (<0,001) 55,07 (<0,001)

Thời gian làm đòng 4 85,3 (<0,001) 1157,1 (<0,001) 45,63 (<0,001)

Thời gian trổ rộ 4 12,69 (<0,001) 2506,7 (<0,001) 77,31 (<0,001)

Thời gian chín 4 21,83 (<0,001) 7731,0 (<0,001) 27,78 (<0,001)

Nảy mầm 4 2,23 (0,10) 5,78 (0,03) 0,23 (0,93)

Chiều cao cây 4 29,02 (<0,001) 0,24 (0.63) 0,08 (0,99)

Diện tích lá 4 10,98 (<0,001) 0,26 (0,61) 0,09 (0,98)

Cường độ quang hợp 4 16,39 (<0,001) 2,13 (0,16) 1,35 (0,29)

Diệp lục a 4 22,08 (<0,001) 19,81 (<0,001) 2,80 (0,05)

Diệp lục b 4 0,98 (0,44) 1,44 (0,24) 0,58 (0,68)

Diệp lục a/b 4 1,64 (0,2) 0,78 (0,39) 0,65 (0,64)

Số nhánh 4 6,72 (0,001) 1,97 (0,18) 0,67 (0,62)

Chiều dài bông 4 43,22 (<0,001) 20,64 (<0,001) 5,96 (<0,001)

Số bông/m2 4 26,74 (<0,001) 20,30 (<0,001) 6,47 (<0,001)

Số hạt/bông 4 49,70 (<0,001) 51,06 (<0,001) 6,41 (<0,001)

Số hạt chắc/bông 4 73,42 (<0,001) 3,98 (0,06) 8,11 (<0,001)

Khối lượng 1000 hạt 4 26,75 (<0,001) 14,92 (<0,001) 5,36 (<0,001)

Năng suất lý thuyết 4 9,35 (<0,001) 0,13 (0,72) 2,29 (0,1)

Năng suất thực thu 4 3,93 (0,02) 4,42 (0,04) 2,56 (0,07)

Bảng 3.5. Ảnh hưởng của giống và mùa vụ đối với các chỉ tiêu nông sinh học

62

3.2.2. Phân tích mối liên quan giữa năng suất và các chỉ tiêu nông sinh học

Chúng tôi thực hiện phân tích mô hình hồi quy tuyến tính của các yếu tố

sinh học liên quan đến năng suất lúa. Như phân tích ở trên các yếu tố sinh học

trong nghiên cứu này như là: diện tích lá, cường độ quang hợp, hàm lượng diệp

lục a, hàm lượng diệp lục b, hành lượng diệp lục a/b, diện tích lá đòng, chiều dài

của bông, số bông/cây, số lượng bông/m2, số hạt/bông được cho là liên quan trực

tiếp đến năng suất lúa. Kết quả phân tích tuyến tính đa biến cho thấy các yếu tố

này quyết định 38% nhưng lại không có ý nghĩa thống kê vì P > 0.05. Do đó, để

tìm hiểu trong tất cả các yếu tố sinh học thì yếu tố nào quyết định nhất đến năng

suất, chúng tôi tiến hành xây dựng mô hình tối ưu liên quan đến năng suất lúa

bằng phần mềm R.

Kết quả chúng tôi đã tìm được các mô hình tối ưu như trình bày ở bảng 3.6,

tuy nhiên dựa vào mối quan hệ tối ưu (AIC) chúng tôi chọn mô hình có chỉ số AIC

thấp nhất vì chỉ số AIC thấp này phản ảnh mô hình tối ưu nhất. Mô hình tối ưu

chúng tôi đề xuất trong nghiên cứu này là:Năng suất lúa = 47,77 + 1,63 * diệp lục a/b – 0,45 * diện tích lá đòng + 0,08 * số hạt/bông

Dựa vào kết quả phân tích cho thấy các yếu tố sinh học như tỷ lệ diệp lục a/b,

diện tích lá đòng và số hạt của bông lúa ảnh hưởng đến 27% năng suất lúa ở mức ý

nghĩa P = 0,03.

63

Bảng 3.6. Mô hình các yếu tố sinh học ảnh hưởng đến năng suất

Stt Mô hìnhAIC-Mối quan

hệ tối ưu

1 Năng suất ~ Diện tích lá + cường độ quang hợp + diệp lục la + diệp lục

b + diệp lục a/b + diện tích lá đòng + số nhánh + dài bông + bông/cây

+ bông/m2 + số hạt/bông

71,54

2 Năng suất ~ Diện tích lá + cường độ quang hợp + diệp lục la + diệp lục

a/b + diện tích lá đòng + số nhánh + dài bông + bông/cây + bông/m2 +

số hạt/bông

69,91

3 Năng suất ~ diện tích lá + cường độ quang hợp + diệp lục a/b + diện tích lá

đòng + số nhánh + dài bông + bông/cây + bông/m2 + số hạt/bông67,74

4 Năng suất ~ diện tích lá + cường độ quang hợp + diệp lục a/b + diện tích lá

đòng + dài bông + bông/cây + bông/m2 + số hạt/bông66,26

5 Năng suất ~ cường độ quang hợp + diệp lục a/b + diện tích lá đòng +

dài bông + bông/cây + bông/m2 + số hạt/bông65,04

6 Năng suất ~ cường độ quang hợp + diệp lục a/b + diện tích lá đòng +

bông/cây + bông/m2 + số hạt/bông64,60

7 Năng suất ~ diệp lục a/b + diện tích lá đòng + bông/cây + bông/m 2 +

số hạt/bông63,40

8 Năng suất ~ diệp lục a/b + diện tích lá đòng + bông/cây + số hạt/bông 61,72

9 Năng suất ~ diệp lục a/b + diện tích lá đòng + số hạt/bông

Hệ số:

(Intercept) Chlab. Area-flagleaf Grain/spikelet47,77 1,63 -0,45 0,08R2 = 0,27

P-value = 0,03

Mô hình tối ưu:

Năng suất = 47,77 + 1,63 * diệp lục a/b – 0,45 * diện tích lá đòng +

0,08 * số hạt/bông

60,59

64

3.3. Chất lượng hạt gạo của các giống lúa3.3.1. Hàm lượng protein

Kết quả nghiên cứu trình bày ở bảng 3.7, tvụ Hè Thu hàm lượng protein

đo được có giá trị sai khác nhau giữa các giống lúa dao động từ 7,9-10,6%, trong

đó giống lúa BG 367-2 có hàm lượng protein cao nhất 10,6%, giống Khang Dân

có hàm lượng protein thấp nhất 7,9%. Vụ Đông Xuân hàm lượng protein thay đổi

từ 7,8-10,6%, giống lúa BG 367-2 vẫn là giống hàm lượng protein cao nhất, các

giống lúa nghiên cứu đều có hàm lượng protein cao hơn so với giống Khang

Dân. Theo một số nghiên cứu trước đây thì hàm lượng protein chiếm hơn 8%

khối lượng khô của hạt gạo là thuộc nhóm có chất lượng gạo tốt [6], [24].

Trong số các loại protein từ ngũ cốc, protein từ lúa được đánh giá là chất dễ

tiêu hóa, chứa lượng lysine cao (4%). Do vậy, hàm lượng protein (% chất khô) là

một chỉ số quan trọng để đánh giá chất lượng dinh dưỡng của lúa gạo. Tỷ lệ này cao

hay thấp do yếu tố giống quyết định 40% và khoảng 60% do ảnh hưởng của môi

trường và thời gian bảo quản hạt [11]. Kết quả phân tích ANOVA hai yếu tố giống

và mùa vụ của chúng tôi được trình bày ở bảng 3.7 cho thấy hàm lượng protein

trong mỗi giống lúa được quy định bởi yếu tố di truyền.

3.3.2. Hàm lượng tinh bột

Kết quả xác định hàm lượng tinh bột được trình bày trong bảng 3.7, vụ Hè

Thu hàm lượng tinh bột dao động từ 65,7-73,0%, giống Lốc Nước có hàm lượng

tinh bột cao nhất 73%. Vụ Đông Xuân hàm lượng tinh bột trong các hạt gạo của các

giống nghiên cứu từ 65,5-74,6%, số liệu ghi nhận cao nhất vẫn là giống Lốc Nước

và thấp nhất là giống BG 367-2. Các giống lúa còn lại là Khang Dân, IRRI 352, Sài

Đường Kiến An chứa hàm lượng tinh bột tương đương. Kết quả phân tích hai yếu tố

cũng cho thấy hàm lượng tinh bột trong các giống lúa chịu ảnh hưởng bởi yếu tố

giống, không chịu ảnh hưởng bởi yếu tố mùa vụ (Bảng 3.7).

3.3.3. Hàm lượng amylose

Kết quả xác định hàm lượng amylose trong hạt gạo trình bày ở bảng 3.7, giữa

của các giống lúa chúng tôi nhận thấy giá trị đo được có sự dao động khá lớn, vụ Hè

65

Thu khoảng dao động là 2,0-26,8%, cao nhất là giống Khang Dân, thấp nhất là

giống IRRI 352. Hàm lượng amylose trong hạt gạo của các giống lúa trồng vụ Đông

Xuân từ 2,1-27,0%. Như vậy, qua cả hai vụ mùa giống IRRI 352 thuộc nhóm gạo

nếp có hàm lượng amylose thấp nhất, các giống lúa còn lại thuộc nhóm gạo tẻ.

Giống BG 367-2, Sài Đường Kiến An và Lốc Nước có hàm lượng amylose dao

động trong khoảng 20-25% thuộc nhóm có hàm lượng amylose trung bình, đây

cũng là nhóm có hàm lượng amylose được ưa chuộng nhất hiện nay. Giống Khang

Dân thuộc nhóm có hàm lượng amylose cao là nhóm cứng cơm. Hàm lượng

amylose là chỉ tiêu quyết định chất lượng cơm mềm dẻo hay cứng. Theo tiêu chuẩn

của IRRI thì các giống lúa có hàm lượng amylose trong hạt gạo dao động từ 20-

25% thường cho cơm ngon, mềm và dẻo, giống lúa có hàm lượng amylose lớn hơn

25% thường cho cơm khô, cứng và rời [61]. Kết quả nghiên cứu của tác giả Shilpa

và cộng sự (2010), các giống lúa Indica trồng ở vùng Goa, Ấn Độ có hàm lượng

amylose thay đổi từ 14-24% [91].

Qua kết quả phân tích chúng tôi kết luận hàm lượng amylose thay đổi tùy

theo giống (gạo nếp có hàm lượng amylose thấp hơn nhiều so với gạo tẻ) và hàm

lượng amylose ở các giống lúa nghiên cứu không phụ thuộc vào yếu tố mùa vụ

(Bảng 3.7). Tuy nhiên chúng tôi nhận thấy ở tất cả các giống lúa nghiên cứu trồng vụ

Đông Xuân, hàm lượng amylose thay đổi theo xu hướng cao hơn so với vụ Hè Thu.

Nguyên nhân có thể là do nhiệt độ thấp trong quá trình tạo hạt có thể ảnh hưởng làm giảm

hàm lượng amylose trong hạt gạo làm cho gạo cứng hơn, điều này cũng phù hợp với các

nghiên cứu trước đây của các tác giả Nguyễn Thị Lang 2005 và Ahmed 2008 [17], [33].

3.3.4. Hàm lượng lipid

Kết quả xác định hàm lượng lipid trong các mẫu nghiên cứu vụ Hè Thu dao

động từ 1,9-2,1% và vụ Đông Xuân từ 1,9-2,2% (Bảng 3.7). Hầu hết các giống lúa

đều có hàm lượng lipid không thay đổi giữa hai mùa vụ. Qua kết quả phân tích hàm

lượng lipid ở bảng 3.7 và kết quả phân tích hai yếu tố trình bày ở bảng 3.8, chúng

tôi nhận định chỉ tiêu hàm lượng lipid trong các giống lúa nghiên cứu không chịu

ảnh hưởng của yếu tố giống cũng như mùa vụ.

66

3.3.5. Độ trở hồ và độ trải gel

Theo kết quả thực nghiệm của chúng tôi, độ trở hồ của giống Khang Dân

thuộc cấp 1 (hạt không bị ảnh hưởng sau khi xử lý với dung dịch kiềm KOH 1,7% ở

30oC trong 23 giờ). Giống lúa IRRI 352 (hạt phồng lên rìa rộng và rõ) có độ trở hồ

thuộc cấp 4. BG 367-2, Sài Đường Kiến An và Lốc Nước đều có độ trở hồ cấp 3

(hạt phồng lên rìa hẹp không rõ). Hạt gạo của bốn giống lúa nghiên cứu có độ phân

giải do kiềm ở mức 3 và 4 thuộc nhóm có độ trở hồ trung bình. So sánh giữa hai mùa vụ

chúng tôi không thấy sự sai khác về độ trở hồ của các giống lúa. Hiện nay nhiều quốc gia

trồng lúa ở Châu Á ưa thích loại gạo có độ trở hồ trung bình [11], [17].

Độ trải gel trong mẫu hạt của các giống lúa nghiên cứu được trình bày ở hình

3.4 và bảng 3.7. Độ trải gel có sự sai khác khá lớn ở các giống lúa nghiên cứu ở vụ

Hè Thu chiều dài gel đo được từ 28,67-93,6 mm. Giống Khang Dân là giống có độ

trải gel thấp nhất 28,67 mm, giống lúa IRRI 352 có chiều dài gel đo được dài nhất

93,6 mm, giống BG 367-2: 43,8 mm, Sài Đường Kiến An: 50,2 mm và Lốc Nước:

42,8 mm. Kết quả xác định độ trải gel của các giống lúa trong Đông Xuân dao động

từ 25,3-91,9 mm, thấp nhất là giống Khang Dân 25,3 mm, cao nhất là giống lúa

IRRI 352 91,9 mm. Đánh giá chất lượng gạo dựa vào độ chảy của gel theo thang

điểm của IRRI 2002 thì giống lúa IRRI 352 thuộc nhóm có chất lượng gạo mềm,

giống Khang Dân thuộc nhóm cứng cơm. Bên cạnh đó, các giống còn lại được đánh

giá có chất lượng gạo trung bình, Trong các giống có cùng hàm lượng amylose

nhưng độ trải gel cao hơn được ưa chuộng hơn. Độ trải gel cứng liên hệ chặt với

tính cứng cơm và thường thấy rõ ở những giống có hàm lượng amylose cao [44].

Tài liệu nghiên cứu về sự liên quan giữa các yếu tố này ở nhóm lúa Japonica cho

thấy sự khác biệt với giống Indica đó là hàm lượng amylose thấp, độ trở hồ thuộc

nhóm cao, độ trải gel thuộc nhóm mềm [11].

67

Hình 3.4. Chiều dài gel của các giống lúa3.3.6. Hình dạng và độ bạc bụng của hạt

Độ bạc bụng phân cấp 0-9 dựa vào thể tích vết đục so với thể tích của cả hạt

gạo và tỷ lệ số hạt bị bạc bụng. Hạt gạo các giống lúa tẻ Khang Dân, BG 367-2, Sài

Đường Kiến An và Lốc Nước cho thấy có độ bạc bụng thuộc cấp độ 1 (vùng bạc

bụng ít hơn 10% ở trong hạt gạo); hạt gạo giống Lốc Nước có cấp độ bạc bụng 5

(vùng bạc bụng 11-20%). Đối với gạo tẻ tỷ lệ bạc bụng cao sẽ làm tăng tỷ lệ gãy

của hạt trong quá trình xay xát, ảnh hưởng đến năng suất xay chà [18].

Để đánh giá hình dạng hạt gạo chúng tôi xác định tỷ lệ dài/rộng của hạt gạo.

Kết quả cho thấy giống nếp IRRI 352 có hình dạng hạt mập, tròn, tỷ lệ dài/rộng của

hạt gạo là 1,97. Các giống lúa tẻ còn lại đều có hình dạng hạt thon mức trung bình.

Hạt gạo tẻ có hình thái thon dài (tỷ lệ dài/rộng > 3,0) và trung bình (tỷ lệ dài/rộng

đạt từ 2,1-3,0) được ưa thích cho nhu cầu tiêu dùng trong nước cũng như xuất khẩu

hơn hình dạng hạt gạo mập tròn [18].

68

Bảng 3.7. Chỉ tiêu chất lượng gạo của các giống lúa

GiốngProtein (%) Tinh bột (%) Amylose (%) Lipid (%) Độ trải gel (cm)

HT ĐX HT ĐX HT ĐX HT ĐX HT ĐX

KD 7,9A±0,0 7,8A±0,1 67,4±1,0 68,7A±0,8 26,8A±0,7 27,0A±0,1 2,0±0,2 2,2A±0,0 28,7A±0,7 25,3A±0,3

L1 9,6B±0,2 9,8B±0,5 66,3±4,4 66,3A±1,8 2,0B±0,1 2,1B±0,0 2,1±0,2 2,1AB±0,1 93,6B±1,3 91,9B±1,3

L3 10,6C±0,0 10,6C±0,0 65,7±1,2 65,5A±3,7 23,6C±1,6 23,7C±0,3 2,0±0,2 1,9B±0,1 43,8C±1,0 42,8C±0,5

L25 9,6B±0,0 9,7B±0,2 65,9±4,9 66,5A±1,3 22,7C±1,9 22,8D±0,2 2,0±0,3 2,1AB±0,0 50,2D±0,6 49,7D±0,5

L27 10,1D±0,1 10,0BC±0,2 73,0±2,0 74,6B±0,4 23,4C±0,3 23,7C±0,0 1,9a±0,2 2,2Ab±0,0 42,8C±0,8 42,1C±0,3

69

Bảng 3.8. Ảnh hưởng của giống và mùa vụ đối với chỉ tiêu chất lượng hạt gạo

70

Chỉ tiêuGiá trị F và (giá trị P)

Df Giống Mùa vụ Giống*Mùa vụ

Protein (%) 4 150,41 (<0,001) 0,13 (0,72) 0,63 (0,65)

Tinh bột (%) 4 9,69 (<0,001) 0,51 (0,48) 0,13 (0,97)

Amylose (%) 4 921,05 (<0,001) 0,25 (0,63) 0,23 (0,99)

Lipid (%) 4 0,65 (0,63) 4,32 (0,05) 1,19 (0,35)

Chiều dài gel 4 5644,67 (<0,001) 24,53 (<0,001) 3,07 (0,04)

3.4. Đánh giá tính kháng rầy nâu của các giống lúa3.4.1. Đánh giá tính kháng rầy trong nhà lưới và ngoài đồng ruộng

* Đánh giá tính kháng rầy trong nhà lưới

Tính kháng rầy của các giống lúa nghiên cứu với quần thể rầy nâu Thừa

Thiên Huế được đánh giá theo từng giống riêng lẽ trong ống nghiệm (không có sự

lựa chọn thức ăn: non-choice test) và tất cả các giống trong khay mạ (có sự lựa chọn

thức ăn: choice test).

+Theo phương pháp ống nghiệm:

Kết quả cho thấy, sau 5 ngày lây nhiễm các giống lúa nghiên cứu đều kháng tốt

với quần thể rầy nâu Thừa Thiên Huế (cấp gây hại từ 1,8-2,5), giống Khang Dân có

biểu hiện kháng vừa (cấp gây hại là 4,5). Tuy nhiên, sau 7 ngày lây nhiễm biểu hiện

kháng rầy nâu của các giống lúa giảm đi, cấp gây hại tăng lên so với kết quả đánh giá

sau 5 ngày lây nhiễm. Trong khi giống Khang Dân ghi nhận cấp gây hại của rầy là 5,8

tương ứng với mức độ nhiễm rầy nâu thì các giống lúa nghiên cứu IRRI 352, BG 367-

2, Sài Đường Kiến An và Lốc Nước vẫn biểu hiện kháng vừa với quần thể rầy nâu tại

Thừa Thiên Huế (cấp gây hại từ 3,7-4,3) (Bảng 3.9).

+ Theo phương pháp hộp mạ:

Kết quả so sánh tính kháng rầy của các giống lúa theo phương pháp hộp mạ như

sau: sau 5 ngày lây nhiễm các giống lúa nghiên cứu biểu hiện kháng rầy nâu (cấp gây

hại 1,8-2,3), giống Khang Dân nhiễm vừa (cấp gây hại 5,2). Sau 7 ngày lây nhiễm thì

cấp gây hại của rầy nâu đối với các giống lúa nghiên cứu tăng lên (dao động từ 3,8-

4,2), trong đó các giống BG 367-2, Sài Đường Kiến An và Lốc Nước kháng vừa với

rầy nâu thể hiện ở cấp gây hại từ 3,8-4,3; giống Khang Dân nhiễm rầy nâu (cấp gây hại

6,2); giống lúa IRRI 352 nhiễm vừa (cấp gây hại 4,7) (Bảng 3.9).

Qua kết quả thử nghiệm phản ứng với rầy nâu trong nhà lưới, chúng tôi nhận

thấy các giống lúa BG 367-2, Sài Đường Kiến An và Lốc Nước đều kháng rầy nâu

khá tốt, trong khi đó giống Khang Dân nhiễm với rầy nâu. Theo tài liệu trước đây

Khang Dân là giống có khả năng kháng với quần thể rầy nâu Thừa Thiên Huế, song

vài năm trở lại đây giống Khang Dân và một số giống lúa trồng phổ biến ở Thừa

71

Thiên Huế như HT1, Xi23, 13/2, Xi21 đều có biểu hiện nhiễm rầy nâu thuộc biotype 1

và biotype 2 [13]. Kết quả này có thể do sự thay đổi biotype rầy nâu làm mất khả

năng kháng của giống Khang Dân, nghiên cứu của Saxena 1983 cũng chỉ ra rằng

việc sử dụng các giống lúa đơn gen liên tục trong nhiều năm làm cho biotype của

rầy nâu phát triển, chúng có thể thích ứng và gây hại được trên các giống lúa đó

[87].

GiốngSLN 5 SLN 7

Ống nghiệm Hộp mạ Ống nghiệm Hộp mạ

KD 4,5A 5,2A 5,8A 6,2A

L1 2,5B 2,2B 4,2B 4,7B

L3 2,2B 1,8B 4,3BC 4,3BC

L25 2,0B 2,3B 3,7CD 3,8CD

L27 1,8C 1,8C 3,8D 3,8D

TN1 5,5D 7,3D 8,3E 9,0E

Bảng 3.9. Cấp gây hại của rầy nâu trên các giống lúa nghiên cứu

72

Bảng 3.10. Mức độ nhiễm rầy nâu của các giống lúa ngoài đồng ruộng

Đơn vị tính: con/m2

Giống45 NSG 52 NSG 59 NSG 66 NSG 73 NSG 80 NSG

HT ĐX HT ĐX HT ĐX HT ĐX HT ĐX HT ĐX

KD 1,7A±0,1 0,0 22,4A±0,4 0,0 27,5Aa±0,5 3,6Ab±0,2 30,4Aa±1,4 35,6Ab±1,6 150,2Aa±2,2 65,4Ab±2,4 545,4Aa±15,4 52,8Ab±1,8

L1 2,7B±0,4 0,0 25,1B±0,9 0,0 46,1Ba±0,3 1,5Bb±0,0 56,3Ba±1,3 14,4Bb±0,4 278,6Ba±8,6 46,1Bb±1,1 524,7Aa±9,6 25,1Bb±1,9

L3 1,5A±0,0 0,0 16,5C±1,2 0,0 25,5Ca±0,5 1,0Cb±0,1 26,2Ca±2,0 12,5BCb±0,5 120,2Ca±5,2 50,2Bb±0,2 295,6Ba±5,6 27,6BCb±0,6

L25 1,9A±0,2 0,0 18,6D±0,6 0,0 36,3Da±0,3 2,6Db±0,1 39,4Da±0,4 9,7Db±0,7 112,4Ca±4,4 25,5Cb±2,5 186,3Ca±3,3 16,5Db±2,5

L27 2,1A±0,2 0,0 18,2CD±0,2 0,0 27,4Aa±0,4 1,7Bb±0,2 31,3Aa±1,3 10,3CDb±0,3 109,1Ca±9,1 27,5Cb±1,5 163,0Ca±3,0 22,4Cb±1,4

73

Bảng 3.10. Mức độ nhiễm rầy nâu của các giống lúa ngoài đồng ruộng (tiếp tục)Đơn vị tính: con/m2

Giốn

g

87 NSG 94 NSG 101 NSG 108 NSG 115 NSG 122 NSG 129 NSG

HT ĐX HT ĐX HT ĐX HT ĐX HT ĐX HT ĐX HT ĐX

KD170,3Aa±10,

3

42,5Ab±2,

5 48,2A±1,2 50,4A±1,4

10,5Aa±0,

5

300,4Ab±16,

4

0,

0

498,8A±28,

8

0,

0

204,4A±14,

4

0,

0

32,4A±2,

4

0,

0

13,6A±0,

6

L1193,6Ba±6,6

34,1Bb±1,

1

57,4Ba±1,

4

76,1Bb±1,

1 7,5Ba±1,0

218,2Bb±18,

2

0,

0 345,6B±9,6

0,

0

293,6B±11,

4

0,

0

20,2B±1,

2

0,

0 9,6B±0,6

L370,2Ca±0,2

30,1Bb±0,

1 43,9A±6,1 47,3A±0,3 1,2Ca±0,1

216,2Bb±17,

9

0,

0 184,2C±4,2

0,

0 121,3C±1,7

0,

0

10,5C±0,

5

0,

0 3,5C±0,3

L2573,9Ca±1,9

25,4Cb±2,

4

58,2Ba±1,

8

26,0Cb±2,

0 4,5Da±0,5 120,2Cb±4,8

0,

0 124,7D±3,7

0,

0 72,8D±2,8

0,

0 8,5C±1,5

0,

0 3,6C±0,2

L2794,0Da±1,0

12,0Db±1,

0

46,2Aa±1,

2

30,4Db±1,

4 5,4Da±0,4 150,2Cb±2,2

0,

0 245,4E±5,4

0,

0 110,3E±3,3

0,

0

12,5D±0,

5

0,

0 6,7D±0,7

74

75

* Đánh giá tính kháng rầy ngoài đồng ruộng

Kết quả được trình bày ở bảng 3.10, hình 3.5 và hình 3.6 cho thấy, số lượng

rầy nâu thay đổi ở mỗi giống lúa nghiên cứu, mỗi thời điểm sinh trưởng khác nhau

và mùa vụ khác nhau.

Trong vụ Hè Thu (từ tháng 5-tháng 9), rầy nâu bắt đầu xuất hiện trên các

giống lúa khá muộn (vào thời điểm 45 ngày sau gieo) với số lượng rất ít, mật độ

thấp. Nguyên nhân có thể là do thời tiết trước giai đoạn lúa trổ khá nắng nóng (từ

tháng 5 đến cuối tháng 7), lại không có mưa nên không thuận lợi cho rầy xuất hiện.

Tuy nhiên, đến cuối tháng 7 lượng rầy xuất hiện nhiều hơn, đến gần giữa tháng 8

mật độ rầy nâu đạt cực đại ở hầu hết các giống lúa nghiên cứu (Bảng 3.10).

Biểu đồ diễn biến mật độ rầy nâu ở hình 3.5 cho thấy, mật độ rầy nâu bắt đầu

xuất hiện ở giai đoạn lúa đẻ nhánh với mật độ rầy thấp sau đó tăng. Đến giai đoạn

lúa làm đòng-73 ngày sau gieo thì mật độ rầy tăng vọt với số lượng rầy dao động từ

109,1 con/m2 (giống Lốc Nước) đến 278,6 con/m2 (giống IRRI 352). Đến giai đoạn

lúa trổ-80 ngày sau gieo thì mật độ rầy nâu đạt cực đại ở tất cả các giống lúa, trong

đó giống Khang Dân có mật độ cao nhất 545,4 con/m2. Các giống lúa còn lại có mật

độ rầy thấp hơn so với giống Khang Dân (Hình 3.5).

Thời gian từ khi lúa trổ cho đến khi chín, mật độ rầy nâu giảm mạnh cho đến

kết thúc quá trình điều tra vào thời điểm 101 ngày sau gieo thì lượng rầy nâu trên

các giống lúa dao động 4,05-12,40 con/m2. Mật độ rầy nâu giảm nhanh chóng có thể

là do lượng mưa lớn, liên tiếp do ảnh hưởng của cơn bão số 3 vào những ngày cuối

tháng 8, hơn nữa đây cũng là giai đoạn cây lúa già nên nguồn thức ăn cho rầy không

còn thuận lợi.

Kết quả theo dõi diễn biến mật độ rầy nâu trong vụ Đông Xuân được thể hiện

ở bảng 3.10 và hình 3.6. Vụ Đông Xuân (từ tháng 1-tháng 5) rầy nâu bắt đầu xuất

hiện vào thời điểm 60 ngày sau gieo. Lượng rầy ban đầu rất thấp ở tất cả các giống

do thời tiết thời điểm không khí lạnh tăng cường, gây ra rét, rét đậm kéo dài 24-25

ngày (Hình 3.2). Tuy nhiên từ đầu tháng 4 đến tháng 5, thời tiết có nắng xen kẻ một

số cơn mưa thì lượng rầy xuất hiện nhiều ở các giống lúa nghiên cứu và tăng dần

76

mật độ. Tuy nhiên có một giai đoạn khoảng từ ngày 25/3-1/4 thì mật độ rầy giảm

xuống có thể do có đợt rét đậm, rét hại vào thời điểm này làm rầy chết. Mật độ

rầy/m2 tiếp tục tăng từ tháng giữa tháng 3-giai đoạn lúa làm đòng và đạt mật độ cao

nhất ở giai đoạn trỗ rộ. Mật độ rầy/m2 cao nhất ở giống Khang Dân ở giai đoạn lúa

trổ rộ (498,8 con/m2).

Dựa vào kết quả đánh giá mật độ rầy nâu ở ruộng lúa thí nghiệm qua từng

thời kì sinh trưởng-phát triển, chúng tôi nhận thấy có sự tương đối đồng nhất giữa

kết quả lây nhiễm nhân tạo trong phòng thí nghiệm và mật độ rầy nâu ngoài đồng

ruộng của các giống. Các giống BG 367-2, Sài Đường Kiến An và Lốc Nước có

biểu hiện kháng trong phòng thí nghiệm thì mật độ rầy nâu trên đồng ruộng cũng

thấp hơn so với các giống khác. Riêng đối với giống IRRI 352 ở phương pháp ống

nghiệm thì có biểu hiện kháng vừa với rầy nâu, nhưng ở phương pháp hộp mạ lại

có biểu hiện nhiễm vừa và mật độ rầy nâu trên đồng ruộng cao ở giai đoạn làm

đòng và trỗ. Do vậy, đây là giống lúa cần phải theo dõi thêm về biểu hiện kháng

rầy nâu để có kết luận chính xác hơn. Qua kết quả đánh giá diễn biến mật độ rầy

nâu ở các giống lúa qua vụ Hè Thu và Đông Xuân, giống lúa Khang Dân vẫn là

giống có mật độ rầy nâu trên cây cao nhất. Các giống BG 367-2, Sài Đường Kiến

An và Lốc Nước có mật độ rầy nâu thấp, biểu hiện khả năng kháng rầy nâu, đây có

thể là những giống kháng rầy nâu tốt.

Kết quả phân tích ANOVA hai yếu tố (Bảng 3.11) cho thấy khả năng kháng

rầy nâu của các giống lúa nghiên cứu phụ thuộc vào yếu tố di truyền của giống và

yếu tố thời tiết khí hậu của vụ mùa.

77

Ngày điều tra

Hình 3.5. Biểu đồ diễn biến mật độ rầy nâu trên các giống lúa vụ Hè Thu

Hình 3.6. Biểu đồ diễn biến mật độ rầy nâu trên các giống lúa vụ Đông Xuân

78

Bảng 3.11. Ảnh hưởng của giống và mùa vụ đối với khả năng kháng rầy

Chỉ tiêuGiá trị F và (giá trị P)

Df Giống Mùa vụ Giống*Mùa vụ

SLN 5 (ống nghiệm) 4 207,47 (<0,001) 0,14 (0,71) 1,39 (0,25)

SLN 7 (ống nghiệm) 4 67,90 (<0,001) 0,83 (0,37) 0,20 (0,94)

Số rầy/cây (45 NSG) 4 10,21 (<0,001) 1007,1 (<0,001) 10,21 (<0,001)

Số rầy/cây (52 NSG) 4 65,24 (<0,001) 10834,8 (<0,001) 65,24 (<0,001)

Số rầy/cây (59 NSG) 4 1111,0 (<0,001) 69437,3 (<0,001) 1157,7 (<0,001)

Số rầy/cây (66 NSG) 4 238,98 (<0,001) 2328,95 (<0,001) 356,63 (<0,001)

Số rầy/cây (73 NSG) 4 409,56 (<0,001) 4130,77 (<0,001) 310,61 (<0,001)

Số rầy/cây (80 NSG) 4 1402,6 (<0,001) 18631,6 (<0,001) 1126,9 (<0,001)

Số rầy/cây (87 NSG) 4 376,01 (<0,001) 3722,37 (<0,001) 233,57 (<0,001)

Số rầy/cây (94 NSG) 4 136,04 (<0,001) 31,47 (<0,001) 107,84 (<0,001)

Số rầy/cây (101 NSG) 4 81,31 (<0,001) 299,88 (<0,001) 72,68 (<0,001)

Số rầy/cây (108 NSG) 4 330,86 (<0,001) 5973,36 (<0,001) 330,86 (<0,001)

Số rầy/cây (115 NSG) 4 329,66 (<0,001) 5409,93 (<0,001) 329,66 (<0,001)

Số rầy/cây (122 NSG) 4 147,18 (<0,001) 2177,61 (<0,001) 147,18 (<0,001)

Số rầy/cây (129 NSG) 4 200,22 (<0,001) 2997,63 (<0,001) 200,22 (<0,001)

* Phân tích mối liên hệ giữa thời điểm nhiễm rầy nâu với năng suất lúa

Nhìn chung khi bị nhiễm rầy thì phần lớn gây hại đến năng suất, tuy nhiên

thời gian nào bị nhiễm rầy nâu sẽ ảnh hưởng nhất đến năng suất đó là một trong

những câu hỏi cho việc quản lý dịch hại tốt hơn để nâng cao năng suất lúa. Trong

nghiên cứu này cho thấy số lượng rầy nâu thay đổi ở mỗi giống lúa nghiên cứu, mỗi

thời điểm sinh trưởng khác nhau và mùa vụ khác nhau. Chúng tôi tiến hành phân

tích tuyến tính đa biến để tìm hiểu mối quan hệ của mốc thời gian nhiễm rầy ảnh

hưởng đến năng suất lúa. Kết quả phân tích tuyến tính đa biến cho thấy thời gian

nhiễm rầy bắt đầu sau khi gieo từ 45 đến 129 ngày ảnh hưởng đến 68% năng suất

79

lúa với mức ý nghĩa P = 0.039 (Phụ lục). Tuy nhiên, trong khoảng thời gian dài đó

thì mốc thời gian nào có ý nghĩa nhất, chúng tôi tiến hành sàng lọc và chọn ra mô

hình thích hợp nhất. Kết quả trình bày ở bảng 3.12 cho thấy trong 7 mô hình được

đưa ra thì mô hình có AIC = 49,26 là mô hình tối ưu nhất vì nó phản ảnh gần đúng

nhất giá trị của các tất cả các biến tổng hợp ở trên. Mô hình mà chúng tôi đề xuất

trong nghiên cứu này là:Năng suất = 58,07 – 3,69 * 45d + 0,18 * 66d – 0,06 * 73d + 0,01 * 80d + 0,05 * 87d – 0,04 *

108d + 1,05 * 129d

Dựa vào kết quả phân tích cho thấy các mốc thời gian nhiễm rầy nâu tính từ

sau khi gieo 45 ngày, 66 ngày, 73 ngày, 80 ngày, 87 ngày, 108 ngày và 129 ngày

ảnh hưởng đến 62% năng suất lúa ở mức ý nghĩa P = 0,0015.

Bảng 3.12. Mô hình tối ưu ảnh hưởng của thời gian nhiễm bệnh năng suất lúa

Stt Mô hình AIC-Mối quan hệ tối ưu

1 Năng suất ~ 45NSG + 52NSG + 59NSG + 66NSG + 73NSG + 80NSG + 87NSG + 94NSG + 101NSG + 108NSG + 115NSG + 122NSG + 129NSG

56,35

2 Năng suất ~ 45NSG + 59NSG + 66NSG + 73NSG + 80NSG + 87NSG + 94NSG + 101NSG + 108NSG + 115NSG + 122NSG + 129NSG

54,39

3 Năng suất ~ 45NSG + 59NSG + 66NSG + 73NSG + 80NSG + 87NSG + 94NSG + 101NSG + 108NSG + 122NSG + 129NSG

52,84

4 Năng suất ~ 45NSG + 59NSG + 66NSG + 73NSG + 80NSG + 87NSG + 94NSG + 101NSG + 108NSG + 129NSG

51,57

5 Năng suất ~ 45NSG + 59NSG + 66NSG + 73NSG + 80NSG + 87NSG + 101NSG + 108NSG + 129NSG

51,45

6 Năng suất ~ 45NSG + 59NSG + 66NSG + 73NSG + 80NSG + 87NSG + 108NSG + 129NSG

51,68

7 Năng suất ~ 45NSG + 66NSG + 73NSG + 80NSG + 87NSG + 108NSG + 129NSG 49,26 Hệ số:(Intercept) 45d 66d 73d 80d 87d 108d 129d

58,07 -3,69 0,18 -0,06 0,01 0,05 -0,04 1,05R2 = 0,62p-value = 0,0015Mô hình tối ưu ảnh hưởng của thời gian nhiễm bệnh đến năng suất:Năng suất = 58,07 – 3,69 * 45d + 0,18 * 66d – 0,06 * 73d + 0,01 * 80d + 0,05 * 87d – 0,04 * 108d + 1,05 * 129d

80

3.4.2. Đặc điểm sinh học phân tử liên quan đến khả năng kháng rầy

Sau khi đánh giá các chỉ tiêu liên quan đến năng suất, phẩm chất và khả năng

kháng rầy nâu của các giống lúa; chúng tôi tiếp tục phân tích gen kháng rầy nâu của

các giống lúa nhằm có cơ sở khoa học cho việc giới thiệu giống lúa có năng suất

cao, chất lượng tốt và kháng rầy nâu tốt trồng ở Thừa Thiên Huế.

* Xác định gen kháng rầy nâu bph1

Gen kháng rầy nâu bph1 liên kết với chỉ thị STS BpE18-3, nằm trên NST số

12, khoảng cách di truyền là 3.9 cM [67]. Các cây lúa mang gen bph1 có khả năng

kháng rầy nâu biotype 1 và 3 nhưng lại nhiễm với biotype 2 [69].

+ Kết quả PCR

Khuếch đại PCR trên DNA tổng số của các giống lúa IRRI 352, BG 367-2,

Sài Đường Kiến An và Lốc Nước với cặp mồi BpE18-3. Kết quả hình 3.7 cho thấy

tất cả các giống lúa nghiên cứu đều xuất hiện băng DNA khuếch đại với kích thước

khoảng 500 bp. Các băng DNA khá rõ chứng tỏ gen kháng rầy bph1 có mặt trong

các giống sử dụng trong nghiên cứu này.

Hình 3.7. Kết quả điện di sản phẩm PCR với cặp mồi BpE18-3

81

SM: Thang chuẩn kích thước DNA (1kb DNA Ladder)

82

+ Trình tự nucleotide của chỉ thị phân tử liên kết với gen bph1

Hình 3.8. So sánh trình tự nucleotide của chỉ thị BpE18-3 với BpE18-3-L1

Ghi chú: BpE18-3 là trình tự nucleotide trên ngân hàng gen; BpE18-3-L1 là trình tự

nucleotide của giống nghiên cứu

Trình tự nucleotide chỉ thị phân tử của giống lúa nghiên cứu được so sánh

với trình tự tương ứng trên cơ sở dữ liệu của GenBank

(http://www.ncbi.nlm.nih.gov, accession number: AB200354.1). Kết quả so sánh

cho thấy chúng tương đồng nhau 95% (Hình 3.8).

83

* Xác định gen kháng rầy nâu bph3

Gen bph3 nằm trên cánh ngắn của NST số 6, bph3 liên kết chặt với 2 chỉ thị

SSR là RM586 và RM589 với khoảng cách di truyền lần lượt là 1,4 và 0,9 cM [63],

[64]. Cây lúa mang gen bph3, bph4 kháng với cả 4 biotype rầy nâu [69]. .

+ Kết quả PCR

Khuếch đại PCR trên DNA tổng số của các giống lúa IRRI 352, BG 367-2,

Sài Đường Kiến An và Lốc Nước với cặp mồi RM589. Kết quả hình 3.9 cho thấy

ngoại trừ giống IRRI 352, cả 3 giống lúa còn lại đều xuất hiện băng DNA khuếch

đại với kích thước khoảng 200 bp. Các băng DNA khá rõ chứng tỏ gen kháng rầy

bph3 có mặt trong các giống BG 367-2, Sài Đường Kiến An và Lốc Nước.

Hình 3.9. Kết quả điện di sản phẩm PCR với cặp mồi RM589+ Trình tự nucleotide của chỉ thị phân tử liên kết với gen bph3

Trình tự nucleotide chỉ thị phân tử của giống lúa nghiên cứu được so sánh

với trình tự tương ứng trên cơ sở dữ liệu của GenBank (http://gramene.org, internal

marker accession: RM589). Kết quả so sánh cho thấy chúng tương đồng nhau 95%

(Hình 3.10).

84

Hình 3.10. So sánh trình tự nucleotide của chỉ thị RM589 với RM589-L3

Ghi chú: RM589 là trình tự nucleotide trên ngân hàng gen; RM589-L3 là trình tự

nucleotide của giống nghiên cứu

* Xác định gen kháng rầy nâu bph4

Gen bph4 định vị trên cánh ngắn của NST số 6, bph4 liên kết chặt với gen

bph3 và nằm giữa 2 chỉ thị SSR là RM586 và RM589 [63], [64]. Cây lúa mang gen

bph3, bph4 kháng với cả 4 biotype rầy nâu [69].

+ Kết quả PCR

Khuếch đại PCR trên DNA tổng số của các giống lúa IRRI 352, BG 367-2,

Sài Đường Kiến An và Lốc Nước với cặp mồi RM589. Kết quả hình 3.11 cho thấy

ngoại trừ giống IRRI 352, cả 3 giống lúa còn lại đều xuất hiện băng DNA khuếch

đại với kích thước khoảng 200 bp. Các băng DNA khá rõ chứng tỏ gen kháng rầy

bph4 có mặt trong các giống BG 367-2, Sài Đường Kiến An và Lốc Nước.

85

Hình 3.11. Kết quả điện di sản phẩm PCR với cặp mồi RM586

+ Trình tự nucleotide của chỉ thị phân tử liên kết với gen bph4

Trình tự nucleotide chỉ thị phân tử của giống lúa nghiên cứu được so sánh với

trình tự tương ứng trên cơ sở dữ liệu của GenBank (http://gramene.org, internal marker

accession: RM586). Kết quả so sánh cho thấy chúng tương đồng nhau 97% (Hình 3.12).

Hình 3.12. So sánh trình tự nucleotide của chỉ thị RM586 với RM586-L25

Ghi chú: RM586 là trình tự nucleotide trên ngân hàng gen; RM586-L25 là trình tự

nucleotide của giống nghiên cứu

86

Theo nghiên cứu của Thiều Văn Đường và cộng sự (2000), các cây chỉ thị

mang gen kháng rầy bph1, bph5, bph7, và bph9 đều bị nhiễm với quần thể rầy ở

đồng bằng Sông Hồng, còn gen bph2 kháng vừa, các gen bph3, bph4 và bph6 kháng

tốt với quần thể rầy nâu ở đồng bằng Sông Hồng. Nhưng theo nghiên cứu của

Nguyễn Văn Đĩnh và cộng sự (2005), các cây chỉ thị mang gen kháng rầy nâu bph1,

bph2, bph5, bph6, bph7 và bph8 đều bị nhiễm ở mức độ trung bình đến nhiễm cao

với quần thể rầy nâu ở đồng bằng Sông Hồng. Chỉ còn 2 gen bph3 ở giống Rathu

Heenati và bph9 ở giống Balamawee là còn kháng ở mức độ từ điểm 1 - 2,5 [12].

* Xác định gen kháng rầy nâu bph10

Gen bph10 liên kết với chỉ thị RFLP RG457 khoảng cách di truyền 1,7 cM

trên NST 12, giống lúa mang gen bph10 được ghi nhận là có khả năng kháng với rầy

nâu biotype 2 và 3 [70].

Kết quả khuếch đại PCR với cặp mồi RG457L/L và kết quả cắt sản phẩm PCR

bằng enzyme HinfI được thể hiện ở hình 3.13 và hình 3.14 cho thấy:

Tất cả các giống lúa đều có băng DNA với kích thước xấp xỉ khoảng 750 bp

(Hình 3.13). Kết quả cắt sản phẩm khuếch đại DNA bằng enzyme HinfI ở hình 3.14

cho thấy ba giống lúa IRRI 352, Sài Đường Kiến An và Lốc Nước có 2 băng (xấp xỉ

200 và 500 bp), trong khi đó giống BG 367-2 có 3 băng (kích thước xấp xỉ 300, 250

và 200 bp). Dựa vào kết quả thu được chúng tôi có thể kết luận BG 367-2 là giống

lúa có mang gen bph10, theo nghiên cứu gần đây thì gen kháng Bph10 là một gen

kháng tốt đối với quần thể rầy nâu thuộc đồng bằng Sông Cửu Long [70].

87

Hình 3.13. Kết quả điện di sản phẩm PCR với cặp mồi

RG457FL/RL

Hình 3.14. Kết quả điện di sản phẩm PCR được cắt bằng

enzyme HinfI

* Xác định gen kháng rầy nâu bph14

Gen bph14 nằm trên cánh dài của NST số 3, đây là gen kháng rầy nâu đầu

tiên được tạo dòng với kích thước gần 10 kb. Theo các nghiên cứu trước đây thì

bph14 là gen có khả năng kháng với các quần thể rầy nâu phổ biến ở các nước

châu Á [49], [71].

+ Khuếch đại gen bph14

Khuếch đại PCR trên DNA tổng số của các giống lúa IRRI 352, BG 367-2,

Sài Đường Kiến An và Lốc Nước với các cặp mồi M1, M2, M3, M4. Kết quả trình

bày ở hình 3.15.

Kết quả PCR với cặp mồi M1, các giống BG 367-2, Sài Đường Kiến An và

Lốc Nước có băng DNA khuếch đại với kích thước khoảng 1500 bp, giống IRRI

352 không có băng DNA. Kích thước này tương đồng với kích thước của sản phẩm

PCR dự kiến khi thiết kế cặp mồi M1 (Hình 3.15 A).

Trong khi đó, phản ứng PCR với cặp mồi M2 cho kết quả thể hiện ở hình

3.15 B: giống Sài Đường Kiến An và Lốc Nước có băng DNA được khuếch đại với

kích thước khoảng 1500 bp, xấp xỉ với kích thước dự kiến. Hai giống IRRI 352 và

BG 367-2 không xuất hiện băng.

Kết quả PCR với cặp mồi M3 cho kết quả ở hình 3.15 C, băng khuếch đại có

kích thước 1000 bp xuất hiện ở cả 4 giống lúa nghiên cứu. Các băng DNA khá rõ

chứng tỏ tính đặc hiệu cao của mồi.

Kết quả PCR với cặp mồi M4 cho băng khuếch đại ở 3 giống lúa BG 367-2,

Sài Đường Kiến An và Lốc Nước với kích thước khoảng 1000 bp. Còn giống IRRI

352 không có băng khuếch đại với cặp mồi này (Hình 3.15 D).

Như vậy, qua phân tích hình ảnh điện di cho thấy, các cặp mồi M1, M2 cho

sản phẩm PCR thu được có kích thước khoảng 1500 bp; còn cặp mồi M3 và M4 cho

88

sản phẩm PCR có kích thước khoảng 1000 bp. Các kích thước này tương đồng với

kích thước của sản phẩm PCR dự kiến khi thiết kế các cặp mồi để khuếch đại trên

chiều dài gen bph14. Trong 4 giống lúa nghiên cứu, giống lúa Sài Đường Kiến An

và Lốc Nước có băng khuếch đại của cả 4 đoạn DNA. Với kết quả trên chúng tôi

nhận định sơ bộ là hai giống lúa này có thể tồn tại đoạn DNA có trình tự tương

đồng với vùng cds của gen bph14.

A. Kết quả điện di sản phẩm PCR với cặp mồi M1

B. Kết quả điện di sản phẩm PCR với cặp mồi M2

C. Kết quả điện di sản phẩm PCR với cặp mồi M3

D. Kết quả điện di sản phẩm PCR với cặp mồi M4

Hình 3.15. Kết quả điện di sản phẩm PCR với 4 cặp mồi M1-M4

89

+ Tạo dòng và phân tích trình tự gen bph14

Vector pTZ57R/T được sử dụng trong tạo dòng 4 đoạn DNA thuộc vùng cds

của gen bph14. Qua các bước tạo vector tái tổ hợp, biến nạp vector vào E.coli

DH5α, tách và tinh sạch plasmid tái tổ hợp. Kết quả chúng tôi thu được plasmid có

mang các đoạn gen được tinh sạch.

Trình tự nucleotide của các sản phẩm PCR đã overlaping với nhau. Nối các sản phẩm PCR chúng tôi thu được chiều dài đầy đủ của đoạn DNA (4714 bp) và đặt tên là gen bph14-25 (Hình 3.16).

Hình 3.16. Chiều dài gen bph14-25+ So sánh trình tự nucleotide của gen bph14-25 và bph14

Kết quả giải trình tự của mẫu nghiên cứu được so sánh với trình tự tương ứng trên cơ sở dữ liệu của GenBank (http://www.ncbi.nlm.nih.gov, accession number: FJ941067.1) [49], cho thấy chúng tương đồng nhau 90% (Phụ lục 2). Từ kết quả này ta có thể khẳng định giống lúa nghiên cứu có gen bph14.

Như vậy, kết quả phân tích gen kháng rầy nâu cho thấy, giống IRRI 352 mang gen bph1, BG 367-2 có gen bph1, bph3, bph4 và bph10, Sài Đường Kiến An có gen bph1, bph3, bph4 và bph14, Lốc Nước có gen bph1, bph3, bph4 và bph14. Tuy nhiên, trình tự nucleotide của mẫu nghiên cứu không tương đồng hoàn toàn với với trình tự tương ứng trên cơ sở dữ liệu của GenBank. Gen bph 4 có tỷ lệ tương đồng 97%, gen bph 1 và 3 có tỷ lệ tương đồng 95% và gen bph 14 là 90%.

Kết quả trên có thể giải thích như sau: đối với gen bph 14 chúng tôi thiết kế cặp mồi để khuếch đại đoạn DNA có kích thước khá lớn (1000-1500 bp), dẫn đến việc gắn nhầm hay bỏ sót của enzyme Taq DNA polymerase trong quá trình PCR [19]. Bên cạnh đó, sự khác nhau về giống lúa nghiên cứu với các nghiên cứu khác cũng có thể là lý do dẫn đến tỷ lệ tương đồng chưa cao. Một nguyên nhân nữa cũng đáng lưu ý đó là rầy nâu có khả năng gia tăng tính thích ứng đối với giống lúa

90

bph14-25

kháng đơn gen và chuyển biến thành biotype mới [20]. Khả năng gây hại và độc tính của rầy nâu ở các vùng địa lý, khí hậu khác nhau cũng thay đổi, dẫn đến hiện tượng một số giống lúa có khả năng kháng rầy nâu ở vùng này nhưng có thể trở thành giống nhiễm ở vùng khác [12], [77, 87]. Do vậy, cùng gen kháng nhưng ở địa phương có điều kiện sinh thái khác có thể biến đổi tương ứng với bioype rầy nâu.

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ1. Kết luận

1. Các giống lúa nghiên cứu có các đặc điểm hình thái-sinh lý khá phù hợp

với nhiều vùng trồng lúa như: thời gian sinh trưởng-phát triển vụ Hè Thu (94-97

ngày), vụ Đông Xuân (126-137 ngày); tỷ lệ nảy mầm cao (>95%); chiều cao cây

thuộc nhóm bán lùn (<110 cm); số bông/m2 nhiều, tỷ lệ hạt chắc cao dẫn đến

năng suất thực thu thuộc loại khá (56,9-63,8 tạ/ha trong vụ Hè Thu và 55,3-58,7

tạ/ha trong vụ Đông Xuân). Kết quả phân tích ANOVA-hai yếu tố cho thấy các

chỉ tiêu sinh lý của cây lúa không chỉ chịu ảnh hưởng của yếu tố di truyền của

từng giống mà còn phụ thuộc từng mùa vụ gieo trồng. Kết quả phân tích mối liên

quan giữa năng suất và các chỉ tiêu sinh lý cho thấy các thông số như hàm lượng

diệp lục a/b, diện tích lá đòng và số hạt/bông là gây ảnh hưởng đến 27% năng

suất của lúa với P = 0.03.

2. Kết luận về chất lượng gạo: chất lượng hạt gạo của các giống lúa được

quyết định bởi yếu tố di truyền của giống, không sai khác nhiều giữa hai mùa vụ,

hàm lượng chất dinh dưỡng cao; trừ giống IRRI 352 là giống lúa nếp thì 3 giống

BG 367-2, Sài Đường Kiến An và Lốc Nước có độ dẻo và mềm cơm thuộc nhóm

trung bình, là nhóm chất lượng gạo cơm được ưa chuộng hiện nay. Trong đó giống

Sài Đường Kiến An hình dạng hạt thon, dài mức trung bình, độ bạc bụng thấp.

3. Kết luận về phản ứng kháng rầy nâu: Kết quả đánh giá tính kháng rầy nâu

trong nhà lưới và theo dõi mật độ rầy nâu ngoài đồng ruộng cho thấy các giống lúa

BG 367-2, Sài Đường Kiến An và Lốc Nước đều có biểu hiện kháng tốt với quần

thể rầy nâu Thừa Thiên Huế, giống Khang Dân nhiễm rầy nâu. Kết quả phân tích

mối liên quan giữa năng suất và thời gian nhiễm rầy cho thấy thời điểm tính từ sau

91

khi gieo 45 ngày, 66 ngày, 73 ngày, 80 ngày, 87 ngày, 108 ngày và 129 ngày ảnh

hưởng đến 62% năng suất lúa ở mức ý nghĩa P = 0,0015.

4. Kết luận về gen kháng rầy nâu: giống IRRI 352 có mang gen bph1; giống

BG 367-2 có gen bph1, bph3, bph4 và bph10 ; giống Sài Đường Kiến An có gen

bph1, bph3, bph4 và bph14; giống Lốc Nước có mang gen bph1, bph3, bph4 và

bph14. Như vậy, ba giống lúa BG 367-2, Sài Đường Kiến An và Lốc Nước đều là

giống mang đa gen kháng rầy nâu, đây là những giống lúa thể hiện khả năng kháng

rầy nâu bền vững.

2. Đề nghị- Trồng khảo nghiệm các giống lúa ở diện rộng trên một số vùng chuyên

trồng lúa khác nhau thuộc địa bàn Thừa Thiên Huế, tiếp tục theo dõi tính ổn định

về khả năng kháng rầy, năng suất và phẩm chất gạo, làm cơ sở khoa học cho việc

sử dụng các giống lúa được tuyển chọn thay thế dần cho các giống địa phương đã

bị thoái hóa.

- Tiếp tục triển khai nghiên cứu các gen kháng và xây dựng hoàn chỉnh qui

trình xác định các gen kháng rầy nâu khác trong bộ gen kháng rầy nâu ở các giống

đã tuyển chọn từ đó đưa ra phương pháp kiểm tra nhanh sự có mặt của gen kháng ở

các giống lúa trước khi đưa ra trồng ngoài thực địa.

92

NHỮNG CÔNG TRÌNH ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ

CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

1. Hoàng Thị Kim Hồng, Phạm Thị Thanh Mai, Đặng Minh Đức, Trần

Đăng Hòa (2010), “Nghiên cứu đặc điểm hình thái và sinh trưởng của một số giống

lúa chuẩn mang gen kháng rầy nâu (Nilaparvata lugens S.) tại Thừa Thiên Huế”,

Tạp chí Công nghệ Sinh học 8(3A): 611-618.

2. Phạm Thị Thanh Mai, Hoàng Thị Kim Hồng, Đoàn Thị Tám (2010),

“Đặc điểm sinh trưởng và chất lượng gạo của một số giống lúa kháng rầy nâu trồng

ở Thừa Thiên Huế”, Tạp chí Công nghệ Sinh học 8(3B): 1311-1318.

3. Hoàng Thị Kim Hồng, Nguyễn Đình Cường, Phạm Thị Thanh Mai,

(2011), “Đánh giá phẩm chất gạo của một số giống lúa kháng rầy nâu trồng ở Thừa

Thiên Huế”, Tạp chí Khoa học, Đại học Huế, 64: 33-43.

4. Pham Thi Thanh Mai and Hoang Thi Kim Hong (2012), “Bph14 gene

determining brown-planthopper (Nilaparvata lugens Stal) resistance in rice varieties

(Oryza sativa L.)”, Annal of Biological Research 3(3): 1424-1433.

5. Phạm Thị Thanh Mai, Hoàng Thị Kim Hồng, Nguyễn Thị Như Ý (2012),

“Xác định sự hiện diện của gen kháng rầy nâu (Nilarpavata lugens Stal) ở một số

giống lúa (Oryza sativa L.)”, Tạp chí Khoa học, Đại học Huế, 75A(6): 83-90.

6. Phạm Thị Thanh Mai, Hoàng Thị Kim Hồng, Võ Thị Mai Hương (2012),

“Đặc điểm sinh lý, hóa sinh và phân tử của giống lúa Sài Đường Kiến An trồng ở

Thừa Thiên Huế”, Tạp chí Công nghệ sinh học, 4A(10): 851-858.

7. Phạm Thị Thanh Mai, Hoàng Thị Kim Hồng, Nguyễn Đình Cường, Võ Thị

Mai Hương (2012), “Nghiên cứu đặc điểm sinh trưởng, năng suất và khả năng kháng

rầy nâu của một số giống lúa trồng tại Thừa Thiên Huế”, Tạp chí Khoa học, Đại học

Huế, 75A(6): 91-100.

8. Pham Thi Thanh Mai, Hoang Thi Kim Hong (2016), “Identify of

markers linked with brown-planthopper (Nilaparvata Lugens Stal) resistance genes

bph1, bph2 in rice varieties (Oryza Sativa L.), Journal of Biotechnology, 14(1A): 291-

93

297.

TÀI LIỆU THAM KHẢOTiếng Việt

94

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU....................................................................................................................1

1. Tính cấp thiết của đề tài......................................................................................1

2. Mục tiêu nghiên cứu............................................................................................2

3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn.............................................................................2

4. Phạm vi nghiên cứu.............................................................................................2

Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU......................................................................3

1.1. Giới thiệu về lúa gạo........................................................................................3

1.1.1. Đặc điểm của cây lúa.................................................................................3

1.1.2. Giá trị của lúa gạo......................................................................................3

1.1.3. Tình hình sản xuất lúa gạo ở Thừa Thiên Huế..........................................5

1.2. Đặc điểm sinh lý của cây lúa............................................................................6

1.2.1. Các giai đoạn sinh trưởng, phát triển của cây lúa......................................6

1.2.2. Hoạt động sinh lý của cây lúa..................................................................10

1.2.3. Các thành phần năng suất lúa..................................................................12

1.2.4. Ảnh hưởng của một số điều kiện sinh thái đến sinh trưởng, phát triển của

cây lúa................................................................................................................13

1.3. Đặc điểm hình thái, đặc tính hóa sinh của hạt gạo.........................................14

1.3.1. Đặc điểm hình thái hạt gạo......................................................................14

1.3.2. Đặc tính hóa sinh hạt gạo........................................................................15

1.4. Rầy nâu gây hại và khả năng kháng rầy nâu của cây lúa...............................19

1.4.1. Giới thiệu về rầy nâu...............................................................................19

1.4.2. Biotype rầy nâu........................................................................................20

1.4.3. Cơ chế kháng rầy nâu của cây lúa...........................................................21

1.4.4. Gen kháng rầy nâu ở cây lúa...................................................................23

1.5. Nghiên cứu về cây lúa kháng rầy nâu ở Việt Nam........................................25

1.5.1. Tình hình gây hại của rầy nâu đối với sản xuất lúa ở nước ta.................25

1.5.2. Tình hình nghiên cứu về cây lúa kháng rầy nâu......................................26

Chương 2. NGUYÊN LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.........................................................................................................................28

2.1. Nguyên liệu nghiên cứu.................................................................................28

2.1.1. Các giống lúa...........................................................................................28

2.1.2. Rầy nâu....................................................................................................28

2.2. Nội dung nghiên cứu......................................................................................29

2.3. Phương pháp nghiên cứu................................................................................29

2.3.1. Bố trí thí nghiệm......................................................................................29

2.3.2. Phương pháp xác định các chỉ tiêu nông sinh học...................................30

2.3.3. Phương pháp đánh giá chất lượng gạo....................................................34

2.3.4. Phương pháp đánh giá tính kháng rầy nâu..............................................37

2.3.5. Phương pháp sinh học phân tử................................................................39

2.3.6. Xử lý thống kê.........................................................................................41

Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN..................................42

3.1. Đặc điểm nông sinh học của các giống lúa....................................................42

3.1.1. Thời gian sinh trưởng và phát triển.........................................................42

3.1.2. Tỷ lệ nảy mầm.........................................................................................47

3.1.3. Số nhánh..................................................................................................47

3.1.4. Diện tích lá đòng.....................................................................................47

3.1.5. Chiều dài bông.........................................................................................47

3.1.6. Chiều cao cây...........................................................................................48

3.1.7. Hàm lượng diệp lục và cường độ quang hợp..........................................48

3.2. Năng suất của các giống lúa...........................................................................52

3.2.1.Các yếu tố hình thành năng suất và năng suất..........................................52

3.2.2. Phân tích mối liên quan giữa năng suất và các chỉ tiêu nông sinh học. . .58

3.3. Chất lượng hạt gạo của các giống lúa............................................................60

3.3.1. Hàm lượng protein...................................................................................60

3.3.2. Hàm lượng tinh bột..................................................................................60

3.3.3. Hàm lượng amylose.................................................................................60

3.3.4. Hàm lượng lipid.......................................................................................61

3.3.5. Độ trở hồ và độ trải gel............................................................................62

3.3.6. Hình dạng và độ bạc bụng của hạt...........................................................63

3.4. Đánh giá tính kháng rầy nâu của các giống lúa..............................................66

3.4.1. Đánh giá tính kháng rầy trong nhà lưới và ngoài đồng ruộng.................66

3.4.2. Đặc điểm sinh học phân tử liên quan đến khả năng kháng rầy...............75

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ.....................................................................................84

NHỮNG CÔNG TRÌNH ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN

LUẬN ÁN................................................................................................................86

TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................87

PHỤ LỤC

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Thành phần hóa học của lúa gạo so với một số loại cây lương thực khác......16

Bảng 2.1. Các giống lúa nghiên cứu.........................................................................28

Bảng 2.2. Các giai đoạn sinh trưởng của cây lúa......................................................30

Bảng 2.3. Phân loại gạo dựa vào độ trở hồ...............................................................36

Bảng 2.4. Phân loại chiều dài và hình dạng hạt gạo.................................................37

Bảng 2.5. Bảng phân cấp hại, triệu chứng của cây mạ và mức độ kháng rầy nâu

trong nhà lưới............................................................................................................38

Bảng 2.6. Trình tự các cặp mồi và kích thước đoạn DNA được khuếch đại............40

Bảng 3.1. Thời gian sinh trưởng của các giống lúa..................................................45

Bảng 3.2. Đặc điểm sinh trưởng và phát triển của các giống lúa............................50

Bảng 3.3. Hàm lượng diệp lục và cường độ quang hợp của các giống lúa...............51

Bảng 3.4. Yếu tố hình thành năng suất của các giống lúa......................................55

Bảng 3.4. Yếu tố hình thành năng suất của các giống lúa (tiếp theo)......................56

Bảng 3.5. Ảnh hưởng của giống và mùa vụ đối với các chỉ tiêu nông sinh học.......57

Bảng 3.6. Mô hình các yếu tố sinh học ảnh hưởng đến năng suất............................59

Bảng 3.7. Chỉ tiêu chất lượng gạo của các giống lúa................................................64

Bảng 3.8. Ảnh hưởng của giống và mùa vụ đối với chỉ tiêu chất lượng hạt gạo......65

Bảng 3.9. Cấp gây hại của rầy nâu trên các giống lúa nghiên cứu...........................67

Bảng 3.10. Mức độ nhiễm rầy nâu của các giống lúa ngoài đồng ruộng..................68

Bảng 3.10. Mức độ nhiễm rầy nâu của các giống lúa ngoài đồng ruộng (tiếp tục). .69

Bảng 3.11. Ảnh hưởng của giống và mùa vụ đối với khả năng kháng rầy...............73

Bảng 3.12. Mô hình tối ưu ảnh hưởng của thời gian nhiễm bệnh năng suất lúa......74

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Quá trình sinh trưởng của một số giống lúa 120 ngày (Nguồn Yoshida, 1981)......6

Hình 1.2. Vị trí của các gen kháng rầy nâu trên bộ NST của cây lúa (Nguồn Jena, 2010)...24

Hình 2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm............................................................................29

Hình 2.2. Sơ đồ vị trí các cặp mồi trên gen bph14...................................................40

Hình 3.1. Các giống lúa thí nghiệm tại hợp tác xã An Đông-Thừa Thiên Huế........42

Hình 3.2. Diễn biến của các yếu tố thời tiết qua các vụ lúa......................................46

Hình 3.3. Biểu đồ so sánh năng suất thực thu giữa vụ Hè Thu và Đông Xuân........54

Hình 3.4. Chiều dài gel của các giống lúa................................................................63

Hình 3.5. Biểu đồ diễn biến mật độ rầy nâu trên các giống lúa vụ Hè Thu..............72

Hình 3.6. Biểu đồ diễn biến mật độ rầy nâu trên các giống lúa vụ Đông Xuân.......72

Hình 3.7. Kết quả điện di sản phẩm PCR với cặp mồi BpE18-3..............................75

Hình 3.8. So sánh trình tự nucleotide của chỉ thị BpE18-3 với BpE18-3-L1...........76

Hình 3.9. Kết quả điện di sản phẩm PCR với cặp mồi RM589................................77

Hình 3.10. So sánh trình tự nucleotide của chỉ thị RM589 với RM589-L3.............78

Hình 3.11. Kết quả điện di sản phẩm PCR với cặp mồi RM586..............................79

Hình 3.12. So sánh trình tự nucleotide của chỉ thị RM586 với RM586-L25...........79

Hình 3.13. Kết quả điện di sản phẩm PCR với cặp mồi RG457FL/RL....................80

Hình 3.14. Kết quả điện di sản phẩm PCR được cắt bằng enzyme HinfI.................80

Hình 3.15. Kết quả điện di sản phẩm PCR với 4 cặp mồi M1-M4...........................82

Hình 3.16. Chiều dài gen bph14-25..........................................................................83