Nghiên cứu đánh giá một số đặc tính sinh lý, sinh hoá của tập đoàn lúa địa phương việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀO ðÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN THỊ HÀ THU NGHIÊN CỨU ðÁNH GIÁ MỘT SỐ ðẶC TÍNH SINH LÝ, SINH HOÁ CỦA TẬP ðOÀN LÚA ðỊA PHƯƠNG VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI – 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀO ðÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN THỊ HÀ THU NGHIÊN CỨU ðÁNH GIÁ MỘT SỐ ðẶC TÍNH SINH LÝ, SINH HOÁ CỦA TẬP ðOÀN LÚA ðỊA PHƯƠNG VIỆT NAM Chuyên ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 60.62.0110 LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: TS. Lã Tuấn Nghĩa HÀ NỘI – 2012 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… ii LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian học tập và nghiên cứu, ñến nay tôi ñã hoàn thành xong luận văn tốt nghiệp. ðể ñạt ñược kết quả này, trước tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới TS. Lã Tuấn Nghĩa ñã cho tôi những ñịnh hướng giá trị, tận tình giúp ñỡ và hướng dẫn về kiến thức chuyên môn ñể tôi hoàn thiện luận văn. Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy cô và tập thể cán bộ Ban ðào tạo sau ðại học, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam ñã nhiệt tình giúp ñỡ và tạo mọi ñiều kiện thuận lợi trong thời gian học tập cũng như khi hoàn thành báo cáo luận văn. Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh ñạo Trung tâm Tài nguyên thực vật, ñồng nghiệp trong Bộ môn Nhân giống ñánh giá nguồn gen, Bộ môn ña dạng sinh học nông nghiệp và trong Trung tâm ñã tạo mọi ñiều kiện và giúp ñỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Cuối cùng, tôi mong muốn gửi lời cảm ơn tới bạn bè và những người thân trong gia ñình ñã ñộng viên và khích lệ ñể tôi hoàn thành khoá học này. Hà Nội, 10 tháng 12 năm 2012 Nguyễn Thị Hà Thu Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… iii LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, với sự hướng dẫn của Thầy hướng dẫn khoa học, sự giúp ñỡ của tập thể cán bộ nghiên cứu Trung tâm Tài nguyên thực vật, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam và các ñồng nghiệp. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa ñược ai công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào khác. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những số liệu trong bản Luận văn này. Hà Nội, ngày 7 tháng 10 năm 2012 Học viên Nguyễn Thị Hà Thu Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… iv MỤC LỤC Trang Trang bìa phụ i Lời cảm ơn ii Lời cam ñoan iii Mục lục iv Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt vi Danh mục các bảng vii Danh mục các hình viii MỞ ðẦU 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ðỀ TÀI 5 1.1. Nguồn gốc, phân loại và phân bố của cây lúa 1.2. ðặc tính sinh lý ở cây lúa 5 1.2.1. Lúa chịu hạn và cơ chế chống chịu 9 1.2.2. Lúa chịu mặn và cơ chế chống chịu 13 1.1.3. ðộ phân huỷ kiềm và nhiệt ñộ hoá hồ 17 1.3. ðặc tính sinh hoá ở cây lúa 1.3.1. Hàm lượng amylose 17 1.3.2. ðộ thơm 18 1.2. Tình hình nghiên cứu ñặc tính sinh lý, sinh hoá ở cây lúa 20 1.2.1. Nghiên cứu trên thế giới 20 1.2.2. Nghiên cứu ở Việt Nam 21 CH ƯƠNG 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu nghiên cứu 27 2.2. Nội dung nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu 27 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… v 2.2.1. Nội dung nghiên cứu 27 2.2.2. Phương pháp nghiên cứu 27 2.3. Phân tích và xử lý số liệu 31 CHƯƠNG 3. KẾT QỦA VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả phân loại lúa nếp, tẻ, lúa indica và japonica 32 3.2. Kết quả nghiên cứu ñộ phân huỷ kiềm và nhiệt ñộ hoá hồ 35 3.3. Kết quả ñánh giá khả năng chịu hạn trong phòng thí nghiệm 38 3.4. Kết quả ñánh giá khả năng chịu mặn trong phòng thí nghiệm 45 3.5. Kết quả nghiên cứu hàm lượng amylose 58 3.6. Kết quả nghiên cứu ñộ thơm 62 3.7. Giới thiệu mẫu nguồn gen có ñặc tính tốt phục vụ khai thác và sử dụng 65 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 PHỤ LỤC Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT IRRI International Rice Research Institute (Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế) NG Nguồn gen SðK Số ñăng ký (sử dụng trong Ngân hàng gen Quốc gia) SES Standar Evaluating Score (Tiêu chuẩn ñánh giá chịu mặn) STT Số thứ tự TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Tên bảng Trang 1.1 So sánh một số ñặc ñiểm của các loài lúa indica, japonica và javanica 6 2.1 Thang ñiểm chuẩn ñánh giá ñộ phân hủy kiềm (TCVN 5715-1993) 29 2.2 Tiêu chuẩn ñánh giá khả năng chống chịu mặn SES 30 3.1 Số lượng nguồn gen lúa nếp, tẻ, lúa indica và japonica 33 3.2 ðộ phân huỷ kiềm và nhiệt ñộ hoá hồ của các mẫu nguồn gen lúa 37 3.3 Tỉ lệ hạt nảy mầm và rễ mầm ñen của một số mẫu nguồn gen lúa 40 3.4 Tỉ lệ hạt nảy mầm và rễ mầm ñen sau xử lý KCl0 3 3% của các mẫu nguồn gen lúa 41 3.5 Tỉ lệ rễ mạ bị héo sau khi xử lý KCl0 3 1% của các mẫu nguồn gen lúa 43 3.6 Mức ñộ chống chịu hạn của các mẫu lúa nghiên cứu 45 3.7 Chiều dài rễ, chiều cao thân của mẫu nguồn gen lúa nghiên cứu ở nồng ñộ EC = 6ds/m 46 3.8 Chiều dài rễ, chiều cao thân của mẫu nguồn gen lúa nghiên cứu ở nồng ñộ EC = 12ds/m 51 3.9 Mức ñộ chống chịu mặn của các mẫu nguồn gen lúa ở nồng ñộ EC = 6ds/m và EC = 12ds/m 56 3.10 Hàm lượng amylose của các mẫu nguồn gen lúa nghiên cứu 62 3.11 Một số mẫu nguồn gen lúa có khả năng chịu mặn và hạn 66 3.12 Một số mẫu nguồn gen có chất lượng khá và khả năng chịu hạn tương ñối tốt 67 3.13 Một số nguồn gen lúa có khả năng chịu mặn và có chất lượng tương ñối tốt 68 3.14 Một số nguồn gen có khả năng chịu mặn, hạn và có chất lượng tốt 69 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… viii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình Tên hình Trang 1.2 Sự phân bố lúa trồng trên thế giới 8 3.1 Tỉ lệ lúa nếp, tẻ, lúa indica và japonica của mẫu nguồn gen lúa 34 3.2 Mức ñộ phân hủy kiềm của các nguồn gen lúa nghiên cứu 36 3.3 Thí nghiệm ñánh giá khả năng chịu hạn ở giai ñoạn mạ 3 lá 42 3.4 Mức chống chịu hạn của các mẫu nguồn gen lúa 44 3.5 Tốc ñộ tăng trưởng chiều cao thân của một số mẫu nguồn gen lúa ở nồng ñộ EC = 6ds/m 49 3.6 Thí nghiệm ñánh giá khả năng chịu mặn của các mẫu nguồn gen lúa 50 3.7 Mức ñộ tăng trưởng chiều dài rễ của các mẫu nguồn gen lúa 21 ngày sau xử lý ở nồng ñộ EC =12ds. 53 3.8 Chiều cao thân của một số mẫu nguồn gen lúa ở nồng ñộ EC =12ds/m 55 3.9 Mức ñộ chống chịu mặn của các mẫu nguồn gen lúa ở nồng ñộ EC = 6 ds/m và EC = 12ds/m 57 3.10 Hàm lượng amylose của các mẫu nguồn gen lúa 59 3.11 Hàm lượng amylose của các mẫu nguồn gen lúa tẻ. 60 3.12 Hàm lượng amylose của các mẫu nguồn gen lúa nghiên cứu 61 3.13 ðộ thơm của các mẫu nguồn gen lúa nghiên cứu 63 3.14 ðộ thơm của các mẫu nguồn gen lúa nếp, tẻ, lúa indica và japonica 64 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… 1 MỞ ðẦU 1. Tính cấp thiết của ñề tài Ở Việt Nam, lúa là cây lương thực quan trọng nhất. Lúa gạo chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, là nguồn thu ngoại tệ ñể ñổi lấy thiết bị, vật tư khác cần thiết cho sự phát triển ñất nước. Lúa cũng là cây trồng bản ñịa, thích nghi rộng và có sự ña dạng phong phú về nguồn gen, ñặc biệt là các nguồn gen lúa ñịa phương. Trong những năm gần ñây, nhờ có những tiến bộ trong công tác chọn tạo giống nên nhiều giống mới có năng suất cao ñã ñược ñưa vào sản xuất ñại trà, dần dần làm mất ñi các giống lúa ñịa phương quý hiếm. Tuy nhiên trong chiến lược phát triển nông nghiệp nông thôn ñã xác ñịnh tài nguyên di truyền thực vật ñóng vai trò rất quan trọng, nó vừa là bộ phận của giống vừa là vật liệu ban ñầu ñể lai tạo ra giống mới và là hạt nhân của ña dạng sinh học (Nguyễn Văn Bộ, 2002) [2]. Hiện nay chiến lược bảo tồn tài nguyên di truyền thực vật phục vụ mục tiêu lương thực và nông nghiệp càng xác ñịnh rõ hơn vai trò và vị trí của nguồn gen ñịa phương, ñặc biệt là nguồn gen lúa ñịa phương bởi nó là cơ sở an toàn lương thực của tất cả các quốc gia và cộng ñồng quốc tế, là nền tảng ñể phát triển nông nghiệp nông thôn và bảo vệ môi trường (Lưu Ngọc Trình, 2008 [24]), do ñó trong những năm gần ñây các nguồn gen lúa ñịa phương ñã ñược thu thập lưu giữ, bảo tồn và xúc tiến khai thác sử dụng bền vững. Như vậy bảo tồn nguồn gen lúa ñịa phương cho phép duy trì ña dạng, ñảm bảo an ninh lương thực, là cơ sở ñể tăng năng suất, chất lượng nhất là trong ñiều kiện biến ñổi khí hậu ñang diễn ra ngày càng khắc nghiệt. Ngân hàng gen cây trồng Quốc gia hiện ñang lưu giữ khoảng hơn 8.000 (Lã Tuấn Nghĩa và cs, 2011) [18] mẫu nguồn gen lúa, trong ñó chủ yếu là các nguồn gen lúa ñịa phương chứa ñựng rất nhiều ñặc ñiểm quý và ña dạng về tính trạng hình thái. Trong những năm gần ñây Trung tâm Tài nguyên thực [...]...v t ñã có nhi u k t qu nghiên c u v ngu n gen lúa ñ a phương, song t p trung ch y u cho công vi c mô t hình thái, ñánh giá ña d ng di truy n m u ngu n gen Các s li u ñánh giá v ñ c tính sinh lý, sinh hoá còn h n ch Xu t phát t th c ti n, chúng tôi ti n hành ñ tài Nghiên c u m t s ñ c tính sinh lý, sinh hóa c a t p ñoàn lúa ñ a phương Vi t Nam làm cơ s cho công tác b o t n, khai... i dung và phương pháp nghiên c u 2.2.1 N i dung nghiên c u ð tài ñư c th c hi n v i 6 n i dung nghiên c u v các ñ c tính sinh lý, sinh hoá c a m u ngu n gen lúa ñ a phương, bao g m: - Phân lo i lúa n p, t , lúa indica và japonica - Nghiên c u ñ phân hu ki m và nhi t ñ hoá h - ðánh giá kh năng ch ng ch u h n trong phòng thí nghi m - ðánh giá kh năng ch ng ch u m n trong phòng thí nghi m - Nghiên c u... khi nghiên c u ñ thơm c a 893 m u gi ng: 50% các m u gi ng ñư c ñánh giá là có ñ thơm và ñ c bi t có t i 10% các gi ng lúa r t thơm Hàm lư ng amylose có giá tr trung bình lúa t là 25,3% và lúa n p 3,4 % Theo Nguy n Th Quỳnh, 2004 [20] nghiên c u v t p ñoàn 711 ngu n gen lúa ñ a phương mi n b c Vi t Nam cho th y: lúa n p chi m 59,2%, lúa t 40,8% và lúa thơm 33/711, lúa c m 68/711, còn l i là các lo i lúa. .. ñ c tính t t cho công tác ch n t o gi ng 4 ð i tư ng và ph m vi nghiên c u c a ñ tài * ð i tư ng T p ñoàn bao g m 132 m u ngu n gen lúa ñ a phương ñang lưu gi t i Trung tâm Tài nguyên th c v t (kèm theo ph l c 1) * Ph m vi nghiên c u: Nghiên c u, ñánh giá m t s ñ c tính sinh lý (ñ phân hu ki m, kh năng ch u h n, ch u m n), sinh hoá (hàm lư ng amylose và ñ thơm) c a t p ñoàn m u ngu n gen lúa ñ a phương. .. [47] khi nghiên c u v lúa ñ c s n ñ a phương Vi t Nam ñã ch ng minh: Các gi ng lúa n p ñ a phương và lúa Japonica ñư c gieo tr ng r ng kh p c ñ ng b ng và mi n núi trên c hai mi n Nam và B c Vi t Nam Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ khoa h c nông nghi p …………………… 22 Theo Ph m Hùng Cương (2001) [6] t ng k t cho th y: Lúa n p là ngu n gen ñ c s n có giá tr g n li n v i văn hoá dân t... c tính sinh lý cây lúa Nh ng v n ñ liên quan ñ n ñ c tính sinh lý cây lúa ñã ñư c nhi u nhà khoa h c quan tâm nghiên c u như: sinh lý ng ngh c a h t thóc, quang h p và hô h p cây lúa, dinh dư ng khoáng, kh năng ch ng ch u m n, ch u h n, ch u úng, ch u rét… Tuy nhiên trong khuôn kh nghiên c u c a ñ tài ch t p trung nghiên c u v ñ c tính sinh lý cây lúa liên quan ñ n kh năng Trư ng ð i h c Nông nghi p... vi c nghiên c u các cơ ch sinh lý, sinh hoá c a tính ch u m n c a cây tr ng s cung c p cho các nhà di truy n ch n gi ng nh ng tiêu chu n ch n l c ñ c hi u Nh ng nghiên c u v lúa ch u h n: ðinh Th Phòng (2001) [19] ñã ch n, t o ñư c gi ng lúa DrI và DR2 cho năng su t cao, n ñ nh, có kh năng ch u h n, ch u l nh hơn h n so v i gi ng lúa g c b ng phương pháp ch n dòng t bào soma B ng x lý mô s o lúa m... c s n Tuy nhiên nh ng nghiên c u v b n ch t c a các h p ch t thơm cũng như so sánh ch t lư ng mùi thơm c a các gi ng lúa thơm khác nhau Vi t Nam hi n nay ch m i b t ñ u trong th i gian r t g n ñây và g n như chưa có k t q a ñáng k Mùi thơm c a h t g o xát ñư c xác ñ nh theo phương pháp c a Jin và cs 1996 [41] 1.2 Tình hình nghiên c u ñ c tính sinh lý, sinh hoá cây lúa 1.2.1 Nghiên c u trên th g i... nghi m ñ ñánh giá nhanh kh năng ch u h n c a các ngu n gen lúa Cơ s khoa h c c a phương pháp x lý b ng KClO3: ðây là phương pháp nhân t o, ñánh giá gián ti p kh năng ch u h n c a các gi ng lúa Kh năng ch u h n c a cây liên quan ñ n kh năng ch u ñ c và gi nư c c a keo nguyên sinh khi dùng m t hoá ch t ñ c ñ x lý N u keo nguyên sinh ít b ñ c, t bào và mô ít b m t nư c, ít b h i, ch ng t cây có tính ch u... gi quan tâm Silva và CS (1986) nghiên c u ñ c ñi m hình thái c a b r lúa nh n th y t ng chi u dài b r có liên quan ch t ch ñ n tính ch u h n c a lúa nương Sau ñó các nghiên c u v ñ c ñi m sinh lý, hóa sinh liên quan ñ n kh năng ch u h n c a lúa ñư c quan tâm Các nhà sinh lý cho r ng áp su t th m th u ñóng vai trò quan tr ng t o nên kh năng ch u h n gi ng cây tr ng Nhi u nghiên c u ñã kh ng ñ nh áp Trư . BỘ GIÁO DỤC VÀO ðÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN THỊ HÀ THU NGHIÊN CỨU ðÁNH GIÁ MỘT SỐ ðẶC TÍNH SINH LÝ, SINH HOÁ CỦA TẬP ðOÀN LÚA ðỊA PHƯƠNG. nguồn gen lúa ñịa phương ở Việt Nam. - Kết quả nghiên cứu của ñề tài sẽ góp phần cung cấp dữ liệu thông tin hoàn chỉnh về một số ñặc tính sinh lý, sinh hoá của nguồn gen lúa ñịa phương cho. ñộ hoá hồ 17 1.3. ðặc tính sinh hoá ở cây lúa 1.3.1. Hàm lượng amylose 17 1.3.2. ðộ thơm 18 1.2. Tình hình nghiên cứu ñặc tính sinh lý, sinh hoá ở cây lúa 20 1.2.1. Nghiên cứu