đánh giá nguồn vật liệu khởi đầu phục vụ công tác chọn tạo giống lúa có khả năng chịu hạn

B GIO DC V O TO TRNG I HC NễNG NGHIP H NI TH HIU đánh giá nguồn vật liệu khởi đầu phục vụ công tác chọn tạo giống lúa có khả năng chịu hạn Luận văn thạc sĩ nông nghiệp Chuyờn ngnh: Di truyn v chn ging cõy trng Mó s: 60.62.05 Ngi hng dn khoa hc: PGS.TS. V VN LIT H NI - 2009 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… i LỜI CAM ðOAN - Tôi xin cam ñoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào. - Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñược chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả luận văn ðỗ Thế Hiếu Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s khoa hc Nụng nghip ii LI CM N Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và chân thành đến PGS.TS. Vũ Văn Liết, Bộ môn Di truyền và Chọn giống cây trồng, Trờng Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã tận tình giúp đỡ, hớng dẫn tôi trong việc định hớng đề tài cũng nh trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám đốc và tập thể cán bộ công nhân viên trong Bộ môn Chọn tạo giống lúa cho vùng khó khăn, Trung tâm Nghiên cứu và phát triển lúa thuần, Viện Cây lơng thực và Cây thực phẩm, Liên Hồng, Gia Lộc, Hải Dơng đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện về mặt vật chất và thời gian để tôi hoàn thành khoá học. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể các Thầy cô giáo trong Viện Sau đại học, Bộ môn Di truyền và Chọn giống cây trồng - Khoa Nông học, Trờng Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài. Qua đây, tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, ngời thân, bạn bè, là những ngời luôn ủng hộ tôi trong suốt quá trình học tập và thực tập tốt nghiệp. Tác giả luận văn Th Hiu Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… iii MỤC LỤC Lời cam ñoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục các chữ viết tắt v Danh mục bảng vi 1. MỞ ðẦU 1 1.1. Tính cấp thiết của ñề tài 1 1.2 Mục ñích và yêu cầu của ñề tài 3 1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài 3 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 2.1 Cơ sở khoa học của ñề tài 4 2.2 Tình hình nghiên cứu, sản xuất trong và ngoài nước 19 2.5 Những kết luận rút ra từ nghiên cứu tổng quan 50 3. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 51 3.1 Vật liệu nghiên cứu 51 3.2 Nội dung và phương pháp nghiên cứu 51 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 59 4.1 Kết quả ñánh giá khả năng chịu hạn 59 4.1.1 Kết quả ñánh giá khả năng chịu hạn nhân tạo 59 4.1.2 ðánh giá khả năng chống chịu hạn trong ñiều kiện chậu vại 62 4.1.3 ðánh giá khả năng chống chịu hạn trong ñiều kiện ñồng ruộng (nhờ nước trời) 68 4.2 ðánh giá một số ñặc ñiểm hình thái của các dòng, giống lúa 72 4.3 ðánh giá một số ñặc trưng nông học của các dòng, giống lúa 74 4.3.1 ðặc trưng bộ rễ của các dòng, giống lúa tham gia thí nghiệm 74 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… iv 4.3.2 Chiều cao cây lúa và khả năng ñẻ nhánh của các dòng, giống tham gia thí nghiệm ở hai ñiều kiện môi trường 81 4.3.3 ðặc ñiểm lá ñòng của các dòng, giống lúa tham gia thí nghiệm 84 4.3.4 ðặc ñiểm bông và hạt của các dòng, giống tham gia thí nghiệm ở hai ñiều kiện môi trường 87 4.3.5 Ảnh hưởng của ñiều kiện môi trường ñến thời gian sinh trưởng của các dòng, giống tham gia thí nghiệm 92 4.4 Khả năng chống chịu sâu bệnh và chống ñổ của các dòng, giống lúa thí nghiệm 95 4.5 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất 99 4.6 Một số ñặc ñiểm tương quan giữa các tính trạng liên quan ñến khả năng chịu hạn 103 4.7 ðề xuất mô hình giống lúa chịuhạn cho những vùng có ñiều kiện khó khăn về nước tưới 106 4.8 Xếp loại khả năng chịu hạn và năng suất của các dòng, giống lúa tham gia thí nghiệm 109 5. KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 111 5.1 Kết luận 111 5.2 ðề nghị 113 TÀI LIỆU THAM KHẢO 114 PHỤ LỤC 124 Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s khoa hc Nụng nghip v DANH MC CC CH VIT TT F1 : Thế hệ đầu tiên của con lai F2 : Thế hệ thứ hai của con lai CH : Chịu hạn TGST : Thời gian sinh trởng S.E.S : Hệ thống đánh giá tiêu chuẩn trên cây lúa CURE: Chơng trình nghiên cứu và phát triển lúa cho vùng khó khăn FAO : Tổ chức Nông lơng thế giới CIAT : Trung tâm Nông nghiệp nhiệt đới Quốc tế WMO : Tổ chức Khí tợng thế giới IRRI : Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế IRAT : Viện Nghiên cứu Nông nghiệp nhiệt đới IITA : Viện Nông nghiệp nhiệt đới Quốc tế ICA : Viện Nông nghiệp Cô-lôm-bia IAC : Viện Nông nghiệp Campinas Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… vi DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang 3.1. Số liệu khí tượng vùng tiến hành thí nghiệm vụ xuân 2009 57 3.2. Thời kỳ hạn và ñộ ẩm ñất tại ñịa ñiểm thí nghiệm trong vụ xuân 2009 58 4.1. Giá trị chọn lọc về khả năng chịu hạn ở giai ñoạn nảy mầm và giai ñoạn mạ 3 lá 60 4.2. Chỉ số chọn lọc của 20 giống phù hợp nhất với hướng chọn lọc 61 4.3. Khả năng chịu hạn ở các giai ñoạn sinh trưởng khác nhau của các dòng, giống lúa 63 4.4. Ảnh hưởng của xử lý hạn nhân tạo ở các giai ñoạn sinh trưởng khác nhau ñến năng suất của các dòng, giống lúa thí nghiệm 65 4.5. Một số chỉ tiêu sinh lý liên quan ñến khả năng chịu hạn của các dòng, giống lúa thí nghiệm 67 4.6. Khả năng chịu hạn của các dòng, giống lúa ở một số giai ñoạn gặp hạn trong ñiều kiện nước trời, vụ xuân 2009 tại Gia Lộc, Hải Dương 69 4.7. Một số ñặc ñiểm hình thái của các dòng, giống lúa tham gia thí nghiệm tại Gia Lộc, Hải Dương, vụ xuân 2009 73 4.8. Chiều dài bộ rễ, số lượng rễ chính và khối lượng bộ rễ trong thí nghiệm hộp rễ (60 ngày sau mọc) 75 4.9. ðặc ñiểm bộ rễ và thân lá của các dòng, giống lúa ở ñiều kiện nước trời (giai ñoạn ñẻ nhánh) 77 4.10. Sự phân bố bộ rễ theo chiều sâu tầng ñất của các dòng, giống lúa ở ñiều kiện nước trời (giai ñoạn bắt ñầu trỗ) 80 4.11. Chiều cao cây cuối cùng và khả năng ñẻ nhánh của các dòng, giống lúa ở hai ñiều kiện môi trường 82 4.12. ðặc ñiểm lá ñòng của các dòng, giống lúa thí nghiệm hai ñiều kiện môi trường 85 4.13. Chiều dài bông, chiều dài cổ bông và khối lượng 1000 hạt ở hai Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… vii ñiều kiện môi trường 88 4.14. Một số ñặc ñiểm về hạt gạo của các dòng, giống lúa tham gia thí nghiệm 91 4.15. Thời gian sinh trưởng của các dòng, giống lúa ở hai ñiều kiện môi trường 94 4.16. Khả năng chống chịu sâu bệnh hại chính và ñiều kiện bất thuận của các dòng, giống lúa thí nghiệm tại Gia Lộc, Hải Dương, vụ xuân 2009 96 4.17. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng, giống lúa thí nghiệm ở hai ñiều kiện môi trường tại Gia Lộc, Hải Dương, vụ xuân 2009 100 4.18. Tương quan giữa chỉ tiêu năng suất và một số ñặc trưng nông sinh học liên quan ñến khả năng chịu hạn 105 4.19. Tóm tắt về phần chọn lọc khả năng chịu hạn dựa trên một số chỉ tiêu chính 107 4.20. Xếp loại các dòng, giống lúa chịu hạn theo giá trị chọn lọc của một số chỉ tiêu và ñặc tính nông sinh học liên quan ñến khả năng chịu hạn 110 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… 1 1. MỞ ðẦU 1.1. Tính cấp thiết của ñề tài Lúa gạo là một trong những cây lương thực quan trọng của con người. Trên thế giới, cây lúa ñược xếp vào vị trí thứ 2 sau cây lúa mì về diện tích và sản lượng. Ở châu Á, lúa gạo ñược coi là cây lương thực quan trọng nhất, chiếm diện tích 135 triệu ha trong tổng số 148,4 triệu ha của thế giới [37]. Ở Việt Nam, diện tích canh tác lúa khoảng 4,36 triệu ha, trong ñó có 2,2 triệu ha là ñất thâm canh, chủ ñộng tưới tiêu nước; còn lại hơn 2,1 triệu ha là ñất canh tác lúa trong ñiều kiện khó khăn. Trong 2,1 triệu ha có khoảng 0,5 triệu ha lúa cạn, khoảng 0,8 triệu ha nếu mưa to và tập trung hay bị ngập úng và còn lại khoảng 0,8 triệu ha là ñất bấp bênh nước (Vũ Tuyên Hoàng và cs, 1995) [19]. Theo số liệu thống kê (năm 2002), trong những năm gần ñây diện tích gieo trồng lúa hàng năm có khoảng 7,3-7,5 triệu ha, thì có tới 1,5-1,8 triệu ha thường bị thiếu nước và có từ 1,5-2,0 triệu ha cần phải có sự ñầu tư ñể chống úng khi gặp mưa to và tập trung. Trong ñiều kiện ít mưa, thiếu nước tưới sẽ kéo theo sự bốc mặn và phèn ở những vùng ven biển [10], [37]. Hơn nữa, nguồn tài nguyên nước phục vụ cho nông nghiệp ngày càng hạn chế và ñã ñược báo ñộng trong nhiều Hội nghị khoa học của thế giới gần ñây. Các nhà khoa học ñều khẳng ñịnh, khô hạn ảnh hưởng nghiêm trọng ñến an toàn lương thực của nhân loại và tài nguyên nước phục vụ cho nông nghiệp không phải là vô tận. Bên cạnh ñó, áp lực dân số kèm theo sự phát triển của các ñô thị ñã làm gia tăng nhu cầu nước phục vụ dân sinh và các ngành công nghiệp. Chính vì vậy, thiếu nước tưới trong sản xuất nông nghiệp là vấn ñề ñang ñược dự báo cấp thiết trên qui mô toàn cầu. Với tầm quan trọng như vậy, người ta ñã hoạch ñịnh một thứ tự ưu tiên cho ñầu tư nghiên cứu tính chống chịu khô hạn, chịu mặn và chịu ngập úng trong lĩnh vực cải tiến giống cây trồng trên toàn thế giới [2]. Sự khô hạn là nguyên nhân chính giới hạn sản lượng lúa gạo trong hệ sinh thái nước trời. Evenson và ctv. (1996) ñã ñánh giá năng suất lúa gạo bị mất do sự Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… 2 khô hạn hàng năm là 18 triệu tấn chiếm 4% tổng sản lượng và ước tính khoảng 3,6 triệu USD. Ở phía ðông ấn ðộ, trung bình hàng năm năng suất ñược ñánh giá bị mất do sự khô hạn là 144 Kg/ ha (Dey và Upadhyaya, 1996) [53]. Mặc dù năng suất và sản lượng lúa của nước ta trong những năm gần ñây không ngừng ñược nâng lên một cách vững chắc. Năm 1996, năng suất lúa trung bình của cả nước ñạt 37,7 tạ/ha, ñến năm 2000-ñạt 42,4 tạ/ha và năm 2002-ñạt 45,5 tạ/ha; nhưng năng suất lúa vùng cạn ñạt rất thấp, từ 10-18 tạ/ha. Ở những vùng ñất cạn, khó khăn về nước tưới, thường sử dụng các giống lúa ñịa phương, có năng suất thấp, thời gian sinh trưởng dài, nhưng có khả năng chịu hạn tốt và chất lượng gạo ngon. ðối với những vùng bấp bênh về nước, thì ngoài các giống lúa ñịa phương còn sử dụng một số giống lúa thâm canh, nhưng khả năng chịu hạn kém, hoặc sử dụng một số giống chịu hạn cải tiến nhưng chất lượng chưa phù hợp với thị hiếu người dân ñịa phương [7]. Việc ñẩy mạnh năng suất lúa ở các vùng thâm canh và vùng khó khăn luôn là phương hướng chiến lược và mục tiêu cụ thể cho công tác chọn tạo và phát triển giống lúa. ðặc biệt trong thời gian tới, những dự báo biến ñổi khí hậu, nguồn nước tưới trong nông nghiệp có thể giảm ñi, diện tích ñất cạn hoặc thiếu nước có thể tăng lên. Do vậy, việc nghiên cứu và phát triển các giống lúa cho vùng khô hạn, thiếu nước là hết sức quan trọng, góp phần ñảm bảo an ninh lương thực và xoá ñói giảm nghèo cho người nông dân ở những vùng có ñiều kiện khó khăn. Theo hướng này, việc nghiên cứu ñánh giá nguồn gen các giống lúa cạn thuộc các vùng cao, vùng khô hạn ñược xem là công việc khởi ñầu và cần tiến hành thường xuyên cho những chương trình chọn giống chịu hạn. Thành công của công tác chọn tạo giống phụ thuộc rất nhiều vào số lượng và chất lượng của vật liệu khởi ñầu. Vật liệu khởi ñầu càng nhiều và chất lượng càng tốt cơ hội ñể tạo ra giống mới càng nhanh. ðể thực hiện tốt mục tiêu này, chúng tôi thực hiện ñề tài nghiên cứu: “ðánh giá nguồn vật liệu khởi ñầu phục vụ công tác chọn tạo giống lúa có khả năng chịu hạn”. [...]... ng lúa trên th gi i t năm 1998 ñ n 2001 kho ng trên 151 tri u ha Châu Phi có 41 qu c gia tr ng lúa, nư c có di n tích tr ng lúa l n nh t châu l c này là Nigeria 2,207 tri u ha, nư c di n tích lúa nh nh t là Reunion ch có 40 ha Năng su t lúa cao nh t Châu l c này là Ai C p ñ t 9,283 t n/ha B c Trung M có 14 nư c tr ng lúa, nư c s n xu t lúa l n nh t là M 1,341 tri u ha và cũng là nư c ñ t năng su t lúa. .. 1,13 t n/ha Châu Âu có 11 nư c tr ng lúa Nư c tr ng lúa l n nh t là Italia 217.622 ha và th p nh t là Rumani ch có 1.155 ha, Tây Ban Nha là nư c ñ t năng su t lúa cao nh t châu Âu là 7,84 t n/ha và Rumani cũng có năng su t lúa th p nh t châu Âu 1,261 t n/ha Theo Niên giám th ng kê v cây lúa 1997 [66], t ng di n tích tr ng lúa trên th gi i là 148 tri u ha Lúa c n chi m 18.960.000 ha và lúa nư c tr i Trư... ven sông, d c bi n ho c các khu v c ñ ng b ng, không có kh năng tư i nư c nhưng có ñ u tư chăm bón nên năng su t có cao hơn Vi t nam, di n tích canh tác lúa kho ng 4,36 tri u ha, trong ñó có 2,2 tri u ha là ñ t thâm canh, ch ñ ng tư i tiêu nư c, còn l i hơn 2,1 tri u ha là ñ t canh tác lúa có nh ng khó khăn Trong 2,1 tri u ha có kho ng 0,5 tri u ha lúa c n và 0,8 tri u ha n u g p mưa to, t p trung s... nghiêm tr ng ñ n năng su t lúa c a c lúa c n và lúa có tư i H n nh hư ng ñ n sinh trư ng phát tri n c a cây n u quá gi i h n s làm ch t cây Nh ng gi ng lúa c n có th ph c h i khi tư i nư c hay có mưa, nhưng nh ng gi ng lúa có tư i kh năng ph c h i kém hay không th ph c h i [61] Mưa ñ u v cung c p nư c cho gieo h t, lư ng mưa th p ho c cao ñ u nh hư ng ñ n t l n y m m ñ i v i lúa canh tác nh nư c tr i,... c có di n tích ít nh t là Jamaica ch có 24 ha, năng su t th p nh t là Haiti 2,012 t n/ha Nam M có 13 nư c tr ng lúa, Brazin có di n tích l n nh t 3,142 tri u ha, nhưng năng su t cao nh t là Peru ñ t 6,74 t n/ha và năng su t th p nh t là Bolivia 1,92 t n/ha Châu Á có 30 nư c tr ng lúa, nư c tr ng lúa l n nh t Châu l c này và cũng là l n nh t th gi i là n ð 44,790 tri u ha, th p nh t là Brunei ch có. .. kì giai ño n sinh trư ng nào c a cây lúa cũng có th gây gi m năng su t [7], [30] 2.1.6 Nh ng bi n pháp nh m nâng cao năng su t và kh năng ch ng ch u h n c a cây lúa ð tăng năng su t lúa trong ñi u ki n thi u nư c, các nhà ch n gi ng ñ ng th i ph i ti n hành hai công vi c: c i ti n các ñ c ñi m nông h c và các bi n pháp k thu t canh tác; ch n t o các gi ng có kh năng thích ng t t hơn v i ñi u ki n h... Benito (1975) [64], ph n l n các gi ng lúa c n có ki u bông to, dài và khoe bông, có kh năng ch ng ch u v i tác nhân gây h i Theo các tác gi này, ñây là ñ c tính mong mu n c a b t kỳ gi ng lúa tr ng c n nào Nhìn chung, h t lúa c n thư ng tròn và to nên kh i lư ng 1000 h t cao M c dù v y v n có lo i h t thon dài V ti m năng năng su t và tính n ñ nh c a các gi ng lúa c n, nh ng nghiên c u c a Jana và... Ch n ñư c các dòng, gi ng có kh năng ch u h n t t, năng su t khá và ch ng ch u sâu b nh làm v t li u kh i ñ u ph c v công tác ch n t o gi ng lúa ch u h n 1.2.2 Yêu c u - ðánh giá, phân lo i kh năng ch u h n c a các m u gi ng lúa c n ñ a phương, nh p n i và các dòng, gi ng lúa ch u h n c i ti n ñư c ch n t o trong nư c b ng phương pháp nhân t o trong phòng thí nghi m - ðánh giá m t s ñ c tính sinh lý... 230 ha Năng su t lúa cao nh t châu Á là Hàn Qu c ñ t 6,88 t n/ha, sau ñó là Nh t B n 6,64 t n/ha và Trung Qu c ñ t 6,20 t n/ha th p nh t là Iraq ch ñ t 0,9 t n/ha Châu ð i Dương là Châu l c có ít nư c tr ng lúa nh t ch có 5 qu c gia tr ng lúa, di n tích l n nh t là Úc 186.100 ha và cũng là nư c ñ t năng su t cao nh t 9,45 t n/ha Nư c có di n tích nh nh t là Micronesia ch có 80 ha và cũng có năng su... ng lúa v i b r c a ngô và lúa mi n, là hai lo i cây tr ng có kh năng ch u h n khá hơn lúa T l r /thân lá c a ngô (146 mg/g) và lúa mi n (209 mg/g) cao hơn nhi u so v i các gi ng lúa Tuy nhiên, gi ng lúa khác nhau thì t l này cũng khác nhau Ch ng h n, gi ng lúa m n c m v i h n IR20 c t l r /thân lá r t th p (49 mg/g) trong khi ph n l n các gi ng lúa c n ch u h n (OS4, E425, Palawa, Dular, M1-48 ) có . Chọn ñược các dòng, giống có khả năng chịu hạn tốt, năng suất khá và chống chịu sâu bệnh làm vật liệu khởi ñầu phục vụ công tác chọn tạo giống lúa chịu. NI TH HIU đánh giá nguồn vật liệu khởi đầu phục vụ công tác chọn tạo giống lúa có khả năng chịu hạn Luận văn thạc sĩ nông nghiệp