Nghiên cứu mức độ ổn định di truyền của các dòng đột biến lúa ưu việt thu được khi xử lí đột biến giống lúa bắc thơm số 7

Khóa luận tốt nghiệp Sinh viên: Vũ Văn Quý CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Nguồn gốc của cây lúa. Các nhà khoa học như: A.G.Handri Cout & Louis Hedin (1944), E. Werth (1954), H. Wissmonn (1957), Carl Sauer (1952), Jacques Barau (1965, 1974), Soldheim (1969), Chester Gorman (1970)… đã lập luận vững chắc và đưa ra giả thuyết cho rằng vùng Đông Nam Á là nơi khai sinh nền nông nghiệp đa dạng sớm của thế giới. [15] Quê hương của cây lúa không như nhiều người tưởng là ở Trung Quốc hay Ấn Độ mà là ở vùng Đông Nam Á. Vì nơi đây có khí hậu ẩm và có điều kiện lí tưởng cho phát triển nghề trồng lúa (lúa nước thích nghi với khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới). Theo kết quả khảo cổ học trong vài thập niên gần đây, quê hương đầu tiên của cây lúa là vùng Đông Nam Á. Những nơi mà dấu ấn của cây lúa đã được ghi nhận là khoảng 10000 năm trước công nguyên. Còn ở Trung Quốc, bằng chứng về cây lúa lâu đời nhất chỉ 5900 đến 7000 năm về trước, và thường thấy ở các vùng xung quanh sông Dương Tử. Từ Đông Nam Á, nghề trồng lúa được du nhập vào Trung Quốc rồi lan sang Hàn Quốc, Nhật Bản… những nơi mà cư dân chỉ quen với nghề trồng lúa mạch. Ngày nay, giới khoa học quốc tế kể cả các nhà khoa học hàng đầu của Trung Quốc đồng thuận cho rằng quê hương của cây lúa nước là vùng Đông Nam Á và Nam Trung Hoa. [15] 1.2. Giá trị kinh tế của cây lúa. Trên thế giới, lúa gạo là nguồn lương thực chủ yếu của hơn một nửa dân số trên thế giới chủ yếu là ở các nước châu Á, châu Phi và châu Mỹ La Tinh. Là kế sinh nhai chủ yếu của nông dân, là nguồn cung cấp năng lượng lớn nhất cho con người. Điều này làm nó trở thành loại cây lương thực được con người tiêu thụ nhiều nhất. Khoa Sinh – KTNN 11 Lớp K33 A Sư phạm Sinh Khóa luận tốt nghiệp Sinh viên: Vũ Văn Quý Ở những nước đang phát triển như ở nước ta thì số lượng lao động hoạt động trong ngành nông nghiệp mà chủ yếu là trồng lúa chiếm 80% dân số. Vì vậy trồng lúa cũng góp phần giải quyết việc làm cho một lượng lớn lao động. Ở Việt Nam, với dân số trên 80 triệu người thì 100% người Việt Nam sử dụng lúa gạo làm lương thực chính. Trong những năm gần đây, Việt Nam sản xuất lúa gạo không những đáp ứng đủ nhu cầu trong nước mà còn xuất khẩu ra thế giới góp phần làm tăng thu nhập cho nông dân. Đứng thứ hai thế giới về xuất khẩu gạo sau Thái Lan.[17] Sản phẩm chính của cây lúa là gạo làm lương thực, từ gạo có thể nấu cơm, chế biến thành các loại món ăn khác như: bánh đa nem, phở, bánh đa, bánh trưng, bún, rượu… Xét về thành phần sinh hóa, lúa gạo giàu tinh bột, Protein, Lipit… và các Vitamin như: + Tinh bột: Hàm lượng tinh bột 62,4% là nguồn cung cấp chủ yếu calo, giá trị nhiệt lượng của lúa là 3594 calo. Tinh bột được cấu tạo bởi Amylose và Amylopectin. Amylose có cấu tạo mạch thẳng, có nhiều trong gạo tẻ. Amylopectin có cấu tạo mạch ngang và có nhiều trong gạo nếp. + Protein: Các giống lúa Việt Nam có hàm lượng Protein chủ yếu trong khoảng 7% - 8%. Các giống lúa nếp có hàm lượng Protein cao hơn lúa tẻ. + Lipit: Chủ yếu là ở lớp vỏ gạo. Nếu ở gạo xay là 2,02% thì ở gạo đã xát chỉ còn 0,52%. + Vitamin: Trong lúa gạo có một số loại vitamin nhất là vitamin nhóm B như: B1, B2, B6, PP… lượng vitamin B1 là 0,45mg/100 hạt (trong đó ở phôi là 47%, vỏ cám là 34,5%, hạt gạo là 3,8%). Khoa Sinh – KTNN 12 Lớp K33 A Sư phạm Sinh Khóa luận tốt nghiệp Sinh viên: Vũ Văn Quý Bảng 1.1: Giá trị dinh dưỡng của lúa gạo tính theo % chất khô so với một số cây lấy hạt khác. Tinh bột Protein Lipit 62,4 63,8 69,2 71,7 7,9 16,8 10,6 12,7 2,2 2,0 4,3 3,2 Lúa Lúa mì Ngô Cao lương Các chất khác 27,5 17,4 15,9 12,4 Các sản phẩm phụ của cây lúa: + Tấm: Sản xuất tinh bột, rượu cồn, axeton, phấn mịn, thuốc chữa bệnh + Cám: Dùng để sản xuất thức ăn tổng hợp, sản xuất vitamin B1, chế tạo sơn cao cấp hoặc là nguyên liệu xà phòng… + Trấu: Sản xuất nấm men làm thức ăn cho gia súc, làm vật liệu đóng gói hàng, vật liệu độn cho phân chuồng hoặc là chất đốt… + Rơm rạ: Được sử dụng cho công nghệ sản xuất giày, các tông xây dựng, đồ gia dụng (thừng, chão, mũ, giầy dép…) hoặc làm thức ăn cho gia súc, sản xuất nấm… Như vậy, ngoài hạt lúa là bộ phận chính làm lương thực, tất cả các bộ phận khác của cây lúa đều được sử dụng phục vụ cho nhu cầu cần thiết. Thậm chí rễ lúa còn nằm trong đất, sau khi thu hoạch cũng được cầy bừa vùi lấp làm cho đất tơi xốp, được vi sinh vật phân giải thành nguồn dinh dưỡng bổ sung cho cây trồng vụ sau.[16] Hiện nay, các nhà khoa học đã tạo ra những giống lúa đặc biệt có giá trị dinh dưỡng cao như: các giống có hạt gạo chứa nhiều sắt, chứa nhiều vitamin A, chứa nhiều Protein… Khoa Sinh – KTNN 13 Lớp K33 A Sư phạm Sinh Khóa luận tốt nghiệp Sinh viên: Vũ Văn Quý 1.3. Đặc điểm nông sinh học của cây lúa. 1.3.1. Khả năng đẻ nhánh. Ở điều kiện bình thường sau cấy 5 -7 ngày cây lúa có thể bén rễ hồi xanh, chuyển sang đẻ nhánh. Trời âm u, thiếu ánh sáng, nhiệt độ thấp thời gian bén rễ hồi xanh kéo dài 15 – 20 ngày, thậm chí là 25 – 30 ngày ở vụ chiêm phía Bắc. Thời kì đẻ nhánh, cây lúa sinh trưởng nhanh và mạnh về rễ và lá, thời kì này quyết định đến sự phát triển số nhánh/khóm. Khả năng đẻ nhánh liên quan trực tiếp đến sự tổ hợp của các alen thuộc 3 locus “ Ti-1”, “Ti-2”, “Ti-3”, đẻ nhánh khỏe là tính trạng lặn và được kiểm soát bởi các alen ti1, ti2, ti3. Những cây đồng hợp tử về các alen trội của các locus “Ti-1”, “Ti-2”, “Ti-3” đẻ nhánh rất yếu hoặc không đẻ nhánh. Tùy theo số cặp alen trong kiểu gen nhiều hay ít mà khả năng đẻ nhánh mạnh hay yếu. Bằng phương pháp chiếu xạ hạt giống, các tác giả đã thu được các đột biến làm tăng khả năng đẻ nhánh ở các mức độ khác nhau: đẻ nhánh khỏe hoặc rất khỏe từ các giống lúa đẻ nhánh trung bình. Các đột biến này di truyền sang M2 theo tỉ lệ phân li của các phép lai đơn. (Đỗ Hữu Ất)[1],(Đào Xuân Tân)[9] Theo Jones (1936), Ramiah (1953), và Grist (1968), khả năng đẻ nhánh của của cây lúa được kiểm tra bởi ít nhất 3 gen đa phân và tính trạng này chịu ảnh hưởng của điều kiện môi trường. 1.3.2. Chiều dài và chiều rộng lá đòng. Trên một nhánh lúa, các lá lúa ra kế tục nhau và được sắp xếp so le. Số lượng lá lúa trên thân chính tùy thuộc vào giống. Giống có thời gian sinh trưởng dài thì số lá nhiều và ngược lại. Lá hình thành đầu tiên (sau lá mầm) là lá nguyên thủy, lá này không có phiến lá mà chỉ có bẹ lá. Lá hình thành cuối cùng là lá đòng. Trong đời sống cây lúa, lá thứ hai Khoa Sinh – KTNN 14 Lớp K33 A Sư phạm Sinh Khóa luận tốt nghiệp Sinh viên: Vũ Văn Quý tính từ trên xuống luôn hoạt đông mạnh nhất nên lá này gọi là lá công năng. Lá đòng là lá ra cuối cùng nên nằm trên cùng, vì vậy nó tiếp nhận nhiều ánh sáng nhất. Từ sau khi lúa trỗ, lá đòng hoạt động không kém lá công năng nhưng do ra sau, trẻ hơn và ở phía trên nên có vai trò lớn nhất trong nuôi dưỡng bông lúa. Phiến lá rộng là trội không hoàn toàn, tính trạng chiều rộng lá đòng được kiểm soát bởi nhiều gen.[ Kikuchi và cộng sự (1978)] 1.3.3. Chiều cao cây. Chiều cao cây là một tính trạng nông sinh học quan trọng, liên quan đến khả năng chống đổ và trực tiếp ảnh hưởng đến năng suất của cây lúa. Theo nghiên cứu của TS. Đào Xuân Tân (1994) và Đỗ Hữu Ất (1997) trên một số giống lúa nếp và lúa tẻ đặc sản đều kết luận: “Đột biến lặn về chiều cao cây có thể xuất hiện theo 2 hướng là dạng thấp hơn dạng gốc (lùn và nửa lùn) và dạng cao hơn dạng gốc (tùy vào đặc điểm của giống và liều lượng phóng xạ”). Theo hai tác giả này, tương tác cân bằng giữa 2 locus I và T vốn có của các giống lúa cổ truyền tạo nên sự ổn định của tính trạng này. Đột biến đã phá vỡ sự cân bằng giữa các locus kiểm tra chiều cao cây. Do vậy sự biến đổi của locus I và T hoặc một trong các locus D sẽ tạo ra các dòng đột biến có chiều cao cây khác nhau và khác với giống gốc. (Đỗ Hữu Ất)[1],(Đào Xuân Tân)[9]. 1.3.4. Chiều dài bông. Theo Vanderstock J.E (1910), Jones (1982) và Ramiah (1930) khi lai giữa giống lúa bông dài và giống lúa bông ngắn cho thấy: “kiểu hình bông dài là trội so với kiểu hình bông ngắn và phân ly theo kiểu gen đa phân”. Điều đó chứng tỏ có nhiều gen chi phối tính trạng chiều dài bông. Khoa Sinh – KTNN 15 Lớp K33 A Sư phạm Sinh Khóa luận tốt nghiệp Sinh viên: Vũ Văn Quý Theo TS. Đào Xuân Tân (1994), đột biến lặn đã xuất hiện ở locus Lp (hay Sp) đã tạo ra alen lp (hay sp), ở M2 có dạng bông dài lplp (hay spsp). Tùy theo sự có mặt của một trong hai cặp gen trên hoặc cả 2 cặp mà ở M2 xuất hiện các thể đột biến có dạng bông ngắn khác nhau. (Đào Xuân Tân)[10] Lưu ý rằng: chiều dài bông cần kết hợp hài hòa với chiều dài cổ bông. Bông dài mà cổ bông cũng dài thì dễ gẫy. Bông dài mà cổ bông trỗ không thoát (cổ bông không thoát khỏi bẹ lá đòng) thì tỷ lệ lép cao, giảm năng suất. Bông dài vừa, hạt xếp xít, số gié nhiều là xu thế chung được nhiều nhà chọn tạo giống quan tâm. 1.4. Các yếu tố cấu thành năng suất. Mỗi 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 trưởng, phát triển đều liên quan và tạo nên năng suất hạt sau này. Vì vậy, chăm sóc, quản lí 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. Số nhánh lúa sẽ quyết định số bông và đó cũng là yếu tố quan trọng nhất để có năng suất cao. Có thể nói số bông đóng góp trên 70% năng suất, trong khi đó số hạt/bông, số hạt chắc/bông và trọng lượng hạt đóng góp gần 30%. Số bông/đơn vị diện tích hình thành bởi 3 yếu tố: mật độ cấy, số nhánh hữu hiệu, điều kiện ngoại cảnh và yếu tố kĩ thuật (ánh sáng, nhiệt độ, phân bón…). Mật độ cấy là cơ sở của việc hình thành số bông/đơn vị diện tích. Tùy vào giống lúa và các điều kiện thâm canh như: thời vụ, đất đai, nước, phân bón… mà quyết định mật độ cấy thích hợp để có thể tăng tối đa số bông/đơn vị diện tích. Một yếu tố hết sức quan trọng là điều chỉnh sao cho số bông hữu hiệu/đơn vị diện tích là cao nhất và thích hợp nhất. Khoa Sinh – KTNN 16 Lớp K33 A Sư phạm Sinh