Xác định được vượt trội của con lai F1 về đặc tính quang hợp như cường độ quang hợp dưới dạng cường độ trao đổi CO2 (CER), hàm lượng Chlorophylll, chỉ số đánh giá độ dày của lá (SLA) và từ đó xác định xem đặc tính nào là quan trọng trong việc tạo ra con lai F1 có năng suất cao. Thông qua việc hiểu biết đó cung cấp các thông tin cho canh tác lúa lai.
Báo cáo nghiên cứu khoa học Hoàng Tùng - lớp Cây trồng 46B Đề tài:"Ưu lai đặc tính quang hợp suất lúa lai F1" "Heterosis for Photosynthetic Characters and Grain yield in F1 hybrid Rice (Oryza sativa L.)" Tác giả: Hoàng Tùng Địa chỉ: Lớp trồng 46B Đại học Nông nghiệp I Abstract: A pot experriment was conducted to study photosythesis in the term of carbondioxide exchange rate (CER), Chlorophyll, and specific leaf area (SLA) of F1 hybrids and their parent cultivars, to estimate the heterosis in photosynthesis at the active tillering, flowering and dough-ripe stages and its relationship to higher grain yield in F1 hybrids Among the F1 hybrids, only the F1 R20/103s showed positive heterosis for CER over the respective male parent at the active tillering and flowering There was a posive correlation between CER value and Chlorophyll Heterosis for CER was might be dependent not only on negative heterosis for SLA It is found that higher grain yield in F1 hybrid R20/103s contributed by the positive heterosis for photosynthesis, whereas in the others mainly due to the larger number of tiller and leaf area per plant phần cung cấp thông tin hữu ích biện pháp kỹ thuật để canh tác tối ưu giống lúa lai F1 Trong thí nghiệm trước (vụ Xuân 2004, số liệu chưa công bố) xác định điều kiện tối ưu nhiệt độ, ánh sáng… đo quang hợp cho lúa lai F1 dòng bố mẹ Vì vậy, tiến hành nghiên cứu đề tài: “Ưu lai đặc tính quang hợp suất lúa lai F1” 1.2 Mục đích đề tài Xác định vượt trội lai F1 đặc tính quang hợp cường độ quang hợp dạng cường độ trao đổi CO2 (CER), hàm lượng Chlorophylll, số đánh giá độ dày (SLA) từ xác định xem đặc tính quan trọng việc tạo lai F1 có suất cao Thông qua việc hiểu biết cung cấp thông tin cho canh tác lúa lai PHẦN II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu nghiên cứu Bao gồm tổ hợp lai: 103s/R20 , 103s, R20 Peiai64s/R1, Peiai64s, R1 T1S-96/R3, T1S-96, R3 2.2 Nội dung phương pháp nghiên cứu Hạt giống chọn lọc, sau tiến hành đem gieo khay có kích thước 60 x 35 x cm Khi mạ đem cấy dảnh chậu có diện tích 0,02 m2 2.2.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm: Các chậu bố trí nhà lưới theo vị trí ngẫu nhiên hoàn toàn Với lần nhắc lại cho công thức 2.2.2 Điều kiện thí nghiệm: 2.2.2.1 Đất trồng: PHẦN I MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Để có lai có suất cao việc xem xét nghiên cứu tổ hợp bố mẹ ảnh hưởng đến hình thành ưu lai (UTL) tính trạng lai F1 việc làm cần thiết Trong công trình nghiên cứu trước, uu lai suất lúa lai F1 chủ yếu ưu lai số nhánh diện tích (Virnamni, 1981; Murayama, 1978; Pham Van Cuong, 2003) Đánh giá quang hợp mối liên hệ ưu lai đặc tính suất hạt lai F1 việc làm mang ý nghĩa to lớn việc chọn cặp bố mẹ đem lai để tạo giống lai F1 có tiềm năng suất cao Ngoài ra, việc làm góp Báo cáo nghiên cứu khoa học Hoàng Tùng - lớp Cây trồng 46B Đất làm thí nghiệm đất phù sa sông Hồng không bồi đắp thường xuyên, cấy vụ lúa 2.2.2.2 Phân bón Phân bón theo tỷ lệ (kg/ha): 240N + 180P2O5 + 180K2O Cách bón: - Lần 1: Bón lót trước cấy: Bón 1/3N + 1/2P2O5 + 1/3K2O - Lần 2: Bón thúc lần sau cấy tuần: Bón 1/3 N - Lần 3: Bón thúc lần hai sau cấy tuần: Bón 1/6N + 1/2P2O5 + 1/6K2O - Lần 4: Bón trước trỗ 20 ngày: Bón 1/6N + 1/6K2O 2.3 Các tiêu theo dõi 2.3.1 Các tiêu quang hợp theo dõi Mỗi giống lấy cây, chọn mở hoàn toàn để đo * Cường độ quang hợp: Đo máy đo LICOR 6400, USA điều kiện nhiệt độ 30oC, nồng độ CO2 370 ppm, độ ẩm 60% Phương pháp đo Chlorophyll: Lấy cm2 tươi (tại vị trí đo quang hợp) ngâm vào 5ml Axeton nồng độ 80% sau nghiền nhỏ, lọc máy lọc ly tâm Cuối đo quang phổ hai bước sóng 633 (nm) 645 (nm) máy đo quang phổ (SHIMAZU, 2000) theo phương pháp Arnon, nhận từ Pham Van Cuong * Chỉ số SLA: đo quang hợp xấy khô 80oC 48h, sau đem cân khối lượng khô Diện tích SLA = Trọng lượng khô 2.3.2 Năng suất yếu tố cấu thành suất: - Số bông/khóm (ở thời kỳ chín giống lấy ngẫu nhiên để đếm - Tổng số hạt/bông: Đếm bông/cây, to trung bình nhỏ - Số hạt chắc/bông - Trọng lượng 1000 hạt: Cân lần lần 500 hạt 2.4 Phương pháp phân tích số liệu - Số liệu phân tích theo phương pháp ANOVA chương trình Excell thống kê sinh học IRRISTAT -Ưu lai vượt dòng bố (Hm) tương ứng Hm = giá trị F1/ giá trị dòng bố - Ưu lai vượt trung bình bố mẹ, tương ứng Ht =giá trị F1/ giá trị trung bình bố mẹ PHẦN III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Ưu lai cường độ quang hợp tổ hợp lúa lai F1 Tiến hành thí nghiệm đo cường độ quang hợp giai đoạn sinh trưởng khác kết theo dõi thu nhận ghi vào bảng Bảng Ưu lai cường độ quang hợp tổ hợp lúa lai F1 qua giai đoạn sinh trưởng C hỉ tiêu Giống VL20 R20 103s Hm Ht TH2-1 R1 Peiai 64s Hm Ht TH3-3 R3 T1S-96 Hm Ht TB Hm TB Ht Cường độ quang hợp qua các2 giai đoạn sinh trưởng (µmol/m /s) Đẻ nhánh 30,6 e 28,3 abc 28,8 c 1,08* 1,07 29,9 de 30,8 e 29,3 cd 0,97 1,00 28,6 bc 27,2 a 27,9 ab 1,05 1,04 1,03 1,03 Trỗ 18,5 f 11,4 a 15,6 bc 1,62** 1,37 14,6 b 17,7 ef 14,6 b 0,82 0,90 16,8 de 16,2 cd 17,5 e 1,03 0,99 1,16 1,09 Chín sáp 7,8 a 8,0 a 0,99 10,8 a 13,2 a 0,82 10,0 a 12,5 a 0,80 0,87 - Ghi chú: Hm: UTL so với bố; Ht: UTL so với trung bình bố mẹ TB Hm: Trung bình Hm TB Ht: Trung bình Ht Những số liệu cột có chữ (a,b,c…) không khác mức ý nghĩa LSD = 0,05 *, ** UTL mức ý nghĩa 0,05, 0,01 theo T-test (Ghi sử dụng cho bảng sau) Số liệu bảng cho thấy khả quang hợp tất dòng, giống đạt cao vào thời kỳ đẻ nhánh sau giảm Báo cáo nghiên cứu khoa học Hoàng Tùng - lớp Cây trồng 46B dần chín Điều phù hợp với nghiên cứu trước: Carbohidrat đường tinh bột bắt đầu tích luỹ khoảng tuần trước trỗ đạt tối đa trỗ Trong 68% carbohidrat tích luỹ vận chuyển vào hạt, 20% sử dụng vào hô hấp lúc chín, 12% giữ lại phận dinh dưỡng Trong giống R1 đạt cao vào thời kỳ đẻ nhánh (30,8 µmol CO2/m2/s), nhiên qua xử lý thống kê cho thấy sai khác giai đoạn ý nghĩa Như giai đoạn đẻ nhánh khả quang hợp dòng giống tổ hợp TH2-1 TH3-3 không khác Trong giai đoạn trỗ chín, UTL có 103s/R20(VL20) có ý nghĩa (LSD 0,05) Cũng bảng khai khác ý nghĩa phần nói lên điều là: Khả quang hợp lai F1 hai giai đoạn đẻ nhánh trỗ tốt dẫn đến lượng chất khô tích luỹ cao hơn, cao dòng bố vào giai đoạn chín sáp đóng góp không nhiều vào suất Vì đến giai đoạn chín sáp lúa tích luỹ đủ dinh dưỡng Và sản phẩm quang hợp giai đoạn đóng góp phần nhỏ vào suất 3.2 Ưu lai hàm lượng Chlorophyll tổ hợp lúa lai F1 Chlorophyll chất định đến quang hợp Theo Sarker, 2001 nghiên cứu lai F1: có số lai cho UTL Chlorophyll giai đoạn sau trỗ nhiên UTL Chlorophyll (SPAD) tương quan với UTL quang hợp giai đoạn Qua nghiên cứu thu kết hàm lượng Chlorophyll trình bày bảng 3, tương quan Chlorophyll cường độ quang hợp (CER) đồ thị Bảng cho thấy tổ hợp F1 cho UTL hàm lượng Chlorophyll tổng số (trung bình Hm = 1,07, trung bình Ht = 1,04) Số liệu thu phù hợp với kết tác giả trước (Murayama cs, 1987; Pham Van Cuong, 2003) Trong giống VL20 cho UTL cao (Hm = 1,17, Ht = 1,16) giai đoạn trỗ Thể hiện: Hàm lượng Chlorophyll VL20 = 69,1, R20 = 59,0 103s= 60,6 Bảng Ưu thê lai hàm lượng Chlorophyll tổ hợp lúa lai F1 giai đoạn trỗ Chỉ tiêu Giống VL20 R20 103s Hm Ht TH2-1 R1 Peiai 64s Hm Ht TH3-3 R3 T1S-96 Hm Ht TB Hm TB Ht Hàm lượng Chlorophyll (mg/cm2) Chl a Chl b Chl 49,6 40,2 39,6 1,23** 1,24 40,6 34,5 41,7 1,18 1,07 42,5 40,2 42,1 1,06 1,03 1,16 1,11 19,5 18,8 21 1,04 0,98 18,5 15,9 21,2 1,16 1,00 20,2 18,6 22,4 1,09 0,99 1,10 0,99 69,1b 59,0a 60,6a 1,17** 1,16 59,1a 60,4a 62,9a 0,98 0,96 62,7ab 58,8a 66,5b 1,07 1,00 1,07 1,04 Ghi chú: Chl a: Chlorophyll a; Chl b: Chlorophyll b; Chl: Chlorophyll tổng số Đồ thị Đồ thị tương quan cường độ quang hợp (CER) hàm lượng Chlorophyll tổng số (Chl) giai đoạn trỗ Qua đồ thị nhận thấy: Trong giai đoạn trỗ tất dòng, giống có tương quan chặt hàm lượng Chlorophyll cường độ quang hợp Điều vào giai đoạn trỗ lúa lai hấp thu dinh dưỡng nhiều lúa thường nhiều Báo cáo nghiên cứu khoa học Hoàng Tùng - lớp Cây trồng 46B giai đoạn khác lượng đạm hấp thu tham gia vào trình tạo nên diệp lục (Pham Van Cuong, 2003) 3.3 Ưu lai số độ dày (SLA) tổ hợp lúa lai F1 Độ dày, mỏng đặc trưng kiểu hình đặc tính di truyền định, dòng, giống có mỏng (SLA thấp) thường có góc lớn có khả quang hợp cá thể cao dòng, giống có dày hẹp Thông qua bảng nhận thấy SLA tổ hợp giai đoạn đẻ nhánh cao nhất, sau có xu hướng giảm dần Điều phù hợp với kết nghiên cứu Zaman Sarker Bảng 3: UTL SLA tổ hợp lúa lai F1 qua giai đoạn sinh trưởng Chỉ tiêu SLA qua giai đoạn (cm2/gam) Giống Đẻ nhánh Trỗ Chín sáp VL20 245 238 228 R20 266 216 243 103 s 268 226 - Hm 0.92 1.10 0.94 Ht 0.92 1.08 - TH2-1 235 177 228 230 219 210 272 235 - Hm 1.02 0.81 1.09 Ht 0.94 0.78 - TH3-3 234 219 228 R3 229 212 250 T1S-96 267 237 - Hm 1.02 1.03 0.91 Ht 0.94 0.98 - TB Hm 0.99 0.98 0.98 TB Ht 0.93 0.94 - R1 Peiai 64 s Chlorophyll độ nhạy khí khổng cường độ quang hợp Qua đồ thị nhận thấy lai F1 có tương quan chặt SLA cường độ quang hợp(CER) Thể hệ số tương quan, giai đoạn đẻ nhánh hệ số tương quan (r) F1 0,81, giai đoạn trỗ (r = 0,99) giai đoạn chín sáp (r = 0,94) Với dòng bố tất giai đoạn tương quan hay tương quan không chặt Còn dòng mẹ tương quan không chặt Sự tương ứng bảng 1, bảng 2, bảng đồ thị cho thấy: Con lai cho UTL SLA, Chlorophyll cho UTL khả quang hợp Kết phù hợp với Pham Van Cuong cs UTL quang hợp UTL Chlorophyll, cường độ thoát nước độ dẫn truyền khí không (số liệu không công bố) Ngoài UTL hoạt tính Emjym Rubisco (Pham Van Cuong, 2003) Đồ thị Đồ thị tương quan cường độ quang hợp (CER) độ dày (SLA) Bảng cho thấy, SLA tổ hợp lai F1 TH2-1 TH3-3 không cho UTL SLA qua tất giai đoạn, mà có VL20 cho UTL SLA Như lại có tương ứng SLA cường độ quang hợp giống Báo cáo nghiên cứu khoa học Hoàng Tùng - lớp Cây trồng 46B 3.4 Ưu lai diện tích tổ hợp lúa lai F1 Diện tích cá thể cho thấy khả tiếp nhận ánh sáng cá thể Trong mật độ cấy thưa có diện tích rộng tiếp nhận nhiều ánh sáng Qua tiến hành đo diện tích để nghiên cứu khả quang hợp dòng giống thu kết trình bày bảng Bảng 4: UTL diện tích tổ hợp lúa lai F1 qua giai đoạn sinh trưởng Chỉ tiêu Giống thành suất tổ hợp lúa lai F1 Trỗ Chín sáp VL20 872,1 2223,3 1316,7 R20 1178,1 2756,6 993,8 103 855,4 1845,3 - Hm 0,74 0,81 1,32 Ht 0,86 0,97 - TH2-1 960,9 2300,8 761,0 R1 Peiai 64s 1043,3 1993,8 1066,9 857,5 1505,0 - Hm 0,92 1,15 0,71 Ht 1,01 1,32 - TH3-3 1055,1 2138,9 804,8 R3 802,5 1835,9 1625,1 T1S-96 899,2 1942,0 - Hm 1,31 1,17 0,50 Ht 1,24 1,13 - TB Hm 0,99 1,04 0,84 TB Ht 1,04 1,14 - Số khóm Tổng số hạt Khóm VL20 R20 11 10 1749 1153 Hm TH2-1 R1 1,10 10 10 1,52 1913 1739 Hm TH3-3 R3 1,00 1,10 1377 1255 Hm TBH m 1,13 1,10 1,12 1,24 Giống Diện tích qua giai đoạn (cm2/khóm) Đẻ nhánh s chín giữ màu xanh trì quang hợp Trong giai đoạn quang hợp góp phần không nhiều vào việc tạo hạt mà giai đoạn trỗ Quá trình tạo hạt (tích luỹ chất dinh dưỡng vào hạt) quang hợp đóng vai trò lớn Bởi phần lớn chất hạt có nhờ vào quang hợp Bảng 5: UTL suất yếu tố cấu Từ bảng nhận thấy lai TH2-1 TH3-3 cho UTL diện tích giai đoạn trỗ Qua cho thấy UTL diện tích tạo nên UTL suất hạt 3.5 Ưu lai suất yếu tố cấu thành suất tổ hợp lúa lai F1 Mỗi yếu tố cấu thành suất không khác thời gian xác định mà góp phần vào suất Tỷ lệ hạt lại có liên quan chặt đến cường độ quang hợp Trong giai đoạn Tỷ lệ hạt (%) 97 84 1,1 86 68 1,2 90 85 1,0 1,1 P1000 hạt (gam) Khối lượng hạt/khóm (gam) 25,3 27 43,0 d 26,0 a 0,94 22,2 26,7 1,65** 36,5 c 31,7 b 0,83 26,5 21,2 1,15* 33,0 bc 22,6 a 1,25 1,46** 1,01 1,42 Đồ thị Đồ thị tương quan cường độ quang hợp suất tổ hợp lúa lai F1 qua giai đoạn sinh trưởng Ghi NS: Năng suất; A, B, C: Giai đoạn đẻ nhánh, trỗ, chín sáp Báo cáo nghiên cứu khoa học Hoàng Tùng - lớp Cây trồng 46B Qua đồ thị thấy cường độ quang hợp lai F1 hai giai đoạn đẻ nhánh trỗ có tương quan chặt với suất cá thể với hệ số tương quan tương ứng 0,94 0,67 Sự vượt trội hai giai đoạn khả quang hợp giải thích cho vượt suất c giống VL20, tổ hợp lại diện tích suất chất khô cao (bảng 5) Các dòng bố tương quan giai đoạn đẻ nhánh giai đoạn sau lại không tương quan Điều với tương quan nghịch giai đoạn chín đặt vấn đề trình nghiên cứu chọn tạo giống Nhìn khái quát vấn đề UTL tổ hợp lai F1 sau: Sự quang hợp góp phần vào việc hình thành nên suất Tuy nhiên cần nhìn nhận kỹ khả quang hợp cao hay diện tích cao đóng vai trò định nhân tố quan trọng việc chọn tạo giống có UTL đánh giá UTL Việc chọn giống có khả quang hợp cao diện tích thấp có lợi nhiều sản xuất: tiết kiệm diện tích mật độ cấy tăng lên đồng thời đảm bảo suất PHẦN IV KẾT LUẬN 1) Trong tổ hợp lúa lai, giống VL20 cho UTL cường độ quang hợp thời kỳ đẻ nhánh hữu hiệu trỗ có ƯTL hàm lượng Chlorophyll 2) Độ dày (SLA) có liên quan nhiều đến cường độ quang hợp nhiên yếu tố định đến UTL 3) Tất lai F1 vượt trôi dòng bố tương ứng suất hạt 4) Ưu thể lai suất tổ hợp Việt lai 20 phụ thuộc vào ƯTL quang hợp tổ hợp khác (TH2-1 TH33) chủ yếu số nhánh diện tích TÀI LIỆU THAM KHẢO Pham Van Cuong cs Heterosis for photosynthesis, dry matter production and grain yield in F1 hybrid rice (Oryza sativa L.) from thermosensitive genic male sterile line cultivated at different soil nitrogen levels Environ Control in Biol 41 (4) : 335-345 Pham Van Cuong Studies on Heterosis in F1 Hybrid Rice using Thermo-Sensitive Genic Male Sterile (TGMS) Line Jpn J Crop Sci (72), 2003 Page: 42 - 45 Pham Van Cuong Heterosis for Photosynthetic and Morphological characters in F1 hybrid rice (Oryza sativa L.) ffrom a thermo-sensitive genic male sterile line at different growth stages, 2004, Japanese Journal of Tropical Agriculture 48 (3) : 137-148 Pham Van Cuong cs Sterility of Thermo-Sensitive Genic Male Sterile Line, Heterosis for Grain Yeild and Related Characters in F1 Hybrid Rice Plant Prod Sci 7(1): 22 – 29 (2004) Matuck, D (ed.) Sex-switching rice maybe short-cut to hybridization Rice J 93(6): 1990, p: 3-5 Mohammad Abu Zaman Sarker Physio-Morphological Characters of F1 Hybrids of Rice in Japonica-In dica Cross es Plant Prod Sci 4(3), 2001 Shen, J H., Rice breeding in China In Rice improvement in China and other Asian countries Int Res Inst ., Los Banos, Laguna, Philippines.1980 Page: – 36 YOSHIDA Cơ sở khoa học lúa Trường Đại hoạc Cần Thơ, 1981 YOSHIDA Những kiến thức khoa học trồng lúa NXB Nông nghiệp TPHCM – 1979 ... cần nhìn nhận kỹ khả quang hợp cao hay diện tích cao đóng vai trò định nhân tố quan trọng việc chọn tạo giống có UTL đánh giá UTL Việc chọn giống có khả quang hợp cao diện tích thấp có lợi nhiều... điều là: Khả quang hợp lai F1 hai giai đoạn đẻ nhánh trỗ tốt dẫn đến lượng chất khô tích luỹ cao hơn, cao dòng bố vào giai đoạn chín sáp đóng góp không nhiều vào suất Vì đến giai đoạn chín sáp... mỏng (SLA thấp) thường có góc lớn có khả quang hợp cá thể cao dòng, giống có dày hẹp Thông qua bảng nhận thấy SLA tổ hợp giai đoạn đẻ nhánh cao nhất, sau có xu hướng giảm dần Điều phù hợp với kết