Khảo sát đặc điểm nông sinh học và giá trị chọn giống của 9 dòng lúa đột biến từ giống lúa HT1 ở thế hệ thứ 7

Khóa luận tốt nghiệp Trần Thị Thu Hương K32C-Sinh Lời cảm ơn Bằng tất kính trọng lòng biết ơn sâu sắc, xin chân thành cảm ơn: GVC.TS.Đào Xuân Tân – Giám đốc Trung tâm Hỗ trợ NCKH & CGCN Trường Đại học Sư phạm Hà Nội II, trực tiếp hướng dẫn định hướng cho tơi suốt q trình làm khóa luận Cảm ơn thầy cơ, cán phòng thí nghiệm khoa Sinh-KTNN, thầy cô tổ môn Di Truyền anh chị, bạn bè ủng hộ, động viên tạo điều kiện để tơi hồn thành khóa luận Hà Nội, tháng 05 năm 2010 Người thực Trần Thị Thu Hương Lời cam đoan Kết nghiên cứu khóa luận với đề tài “Khảo sát đặc điểm nông sinh học giá trị chọn giống dòng lúa đột biến từ giống lúa HT1 hệ thứ 7” riêng không trùng với kết nghiên cứu tác giả khác Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm kết đề tài trước Hội đồng bảo vệ Hà Nội, tháng 05 năm 2010 Sinh viên Trần Thị Thu Hương DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ● Danh mục chữ viết tắt: + IRRI: Viện nghiên cứu lúa Quốc tế + FAO: Tổ chức Lương thực Nông nghiệp Liên Hợp Quốc + IAEA: Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế + MASIPAG: Hiệp hội Nông dân – Nhà Khoa học Phát triển + P1000: Khối lượng 1000 hạt + TGST: Thời gian sinh trưởng + NSLT: Năng suất lý thuyết + KNĐN: Khả đẻ nhánh + D: Chiều dài hạt gạo + R: Chiều rộng hạt gạo + ĐB: Đột biến + Nxb: Nhà xuất + ANLT: An ninh lương thực + KHCN: Khoa học công nghệ + NCKH & CGCN: Nghiên cứu khoa học chuyển giao công nghệ DANH MỤC BẢNG BIỂU Biểu đồ: Trang Biểu đồ 3.1 Chiều cao cây………………………………………… 22 Biểu đồ 3.2 Chiều dài bơng …………………………………………23 Biểu đồ 3.3 Chiều dài đòng……………………………………….24 Biểu đồ 3.4 Chiều rộng đòng…………………………………… 26 Biểu đồ 3.5 Thời gian sinh trưởng………………………………… 31 Biểu đồ 3.6 Số bơng/khóm………………………………………… 33 Biểu đồ 3.7 Số nhánh/khóm…………………………………………34 Biểu đồ 3.8 Số hạt/bông…………………………………………… 36 Biểu đồ 3.9 Số hạt chắc/bông………………………………….…….37 Biểu đồ 3.10 Tỉ lệ hạt chắc/bông……………………………………38 Biểu đồ 3.11 P1000 hạt (g)……………………………………………40 Biểu đồ 3.12 Năng suất lý thuyết (tấn/ha)….……………………… 41 Biểu đồ 3.13 Chiều dài hạt gạo xay…………………………………43 Biểu đồ 3.14 Chiều rộng hạt gạo xay……………………………… 44 Biểu đồ 3.15 Hàm lượng protein hạt gạo…………………….….46 Biểu đồ 3.16 Hàm lượng amylose hạt gạo…………………… 47 Biểuđồ 3.17 Tỉ lệ gạo lật………………………………………… 48 Bảng: Trang Bảng 1.1 Diễn biến tình hình sản xuất lúa giới 1995-2003….…11 Bảng 1.2 Diễn biến tình hình sản xuất lúa Việt Nam 2000-2008…… 12 Bảng 2.1 Thang xác định đặc tính nơng sinh học lúa theo tiêu chuẩn IRRI……………………………………………………… 17 Bảng 3.1 Chiều cao cây, chiều dài bông………………………….…… 22 Bảng 3.2 Chiều rộng dài đòng chiều đòng…….……………… 25 Bảng 3.3 Độ cứng cây, độ cổ bơng độ tàn lá…… …………….28 Bảng 3.4 Râu đầu hạt, màu râu, màu vỏ trấu, độ phủ lông vỏ trấu…… 29 Bảng 3.5 Thời gian sinh trưởng…………………………… ………… 30 Bảng 3.6 Số bơng khóm, số nhánh khóm…… ……………… 32 Bảng 3.7 Số hạt bông, số hạt bông, tỉ lệ phần trăm hạt chắc…………………………………………………………35 Bảng 3.8 P1000 hạt NSLT (tấn/ha)……………………………… ……40 Bảng 3.9 Chiều dài hạt gạo, chiều rộng hạt gạo hình dạng hạt gạo (D/R)………………………………………………… 42 Bảng 3.10 Hàm lượng protein, hàm lượng amylose hạt gạo, tỉ lệ gạo lật………………………………………………………45 MỤC LỤC Lời cảm ơn Lời cam đoan Danh mục bảng Danh mục biểu đồ Mục lục Trang MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài……………………………………………………1 Mục đích nghiên cứu……………………………………………… Nội dung nghiên cứu……………………………………………… Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài………………………… 4.1 Ý nghĩa khoa học đề tài……………………………………… 4.2 Ý nghĩa thực tiễn đề tài……………………………………… CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Nguồn gốc lúa trồng……………………………………………3 1.2 Phân loại lúa……………………………………………………3 1.3 Vai trò lúa………………………………………………………4 1.4 Đặc điểm di truyền số tính trạng nơng học……………………5 1.5 Đặc điểm số tính trạng hình thái lúa………………….7 1.6 Đặc điểm di truyền tính trạng chất lượng hạt gạo……………….8 1.7 Tình hình sản xuất lúa gạo giới Việt Nam…………….10 1.8 Nghiên cứu ứng dụng đột biến tạo giống lúa……………….12 Khóa luận tốt Trần Thị Thu Hương nghiệp K32C-Sinh CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu…………………………………………… 15 2.2 Phương pháp nghiên cứu………………………………………… 15 2.3 Phạm vi nghiên cứu……………………………………………… 20 2.4 Địa điểm thời gian nghiên cứu…………………………………20 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Đặc điểm nơng sinh học dòng đột biến……………………21 3.2 Các yếu tố cấu thành suất…………………………………….31 3.3 Đặc điểm chất lượng hạt gạo……………………………………….42 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận…………………………………………………………….49 4.2 Kiến nghị……………………………………………………… .50 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………… 51 PHỤ LỤC……………………………………………………………….52 MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Cây lúa (Oryza sativa L.) lương thực lâu đời nhất, có vai trò đặc biệt quan trọng người Là loại lương thực chủ yếu giới (tổng sản lượng đứng thứ sau lúa mỳ ngơ, diện tích gieo trồng thứ sau lúa mỳ Lúa gạo nguồn lương thực quan trọng khoảng 2/3 dân số giới (65% theo FAO) Ở Việt Nam, 80% dân số hoạt động lĩnh vực nông nghiệp lúa trở thành lương thực chủ lực ngành trồng trọt Là nước nhiều năm triền miên thiếu lương thực vươn lên vị trí thứ xuất gạo (chỉ sau Thái Lan) từ năm 1989 vị trí ln giữ vững Lúa gạo nguồn thu nhập lớn đóng góp quan trọng vào tổng thu nhập quốc dân: 2001-2007 xuất 4.2 triệu tấn/năm (tương đương với 1.1 tỉ USD/năm), đến năm 2009 xuất triệu tấn/năm (tương đương với 2.5 tỉ USD/năm) Trong nhiều năm qua, sản lượng lúa gạo giới tăng không tăng nhanh mức tăng dân số (trung bình tăng tỉ người 14 năm) [10]; diện tích trồng trọt ngày giảm (ước tính giảm 1.5 tỉ vào năm 2050) đất nông nghiệp chuyển mục đích khác (đất cơng nghiệp, dịch vụ…) Theo FAO, tổng sản lượng lương thực tăng từ 200 triệu (1960) lên 460 triệu (1987), 560 triệu (1997), 661.841 triệu (2008), 678 triệu (2009) mục tiêu phải đạt tới 760 triệu (2020) đáp ứng mức gia tăng dân số đảm bảo ANLT- vấn đề cấp thiết hàng đầu toàn xã hội Ở Việt Nam, ứng dụng gây đột biến chọn tạo giống lúa tạo nhiều giống lúa suất sản lượng cao, phẩm chất tốt Tuy nhiên khả cạnh tranh kém, suất số giống không ổn định, dễ mắc sâu bệnh Nhận thức tầm quan trọng lúa mục đích phục vụ cho chương trình chọn tạo giống lúa đáp ứng nhu cầu lương thực, góp phần đảm bảo vấn đề ANLT quốc gia, tiến hành nghiên cứu đề tài: ”Khảo sát đặc điểm nông sinh học giá trị chọn giống dòng đột biến từ giống lúa HT1 hệ thứ 7” Mục đích nghiên cứu Đánh giá xác định độ ổn định hệ thứ dòng đột biến: C10, C8/3C, HT3/3, TQ2, TQ7, TQA, TQ2B, TQ14, T10 Tuyển chọn số dòng ưu tú có tiềm suất, chất lượng… làm sở cho việc tạo dòng tạo giống Nội dung nghiên cứu Khảo sát đặc điểm nơng sinh học dòng đột biến thu số tiêu như: chiều cao cây, chiều dài bông, TGST, yếu tố cấu thành suất… Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 4.1 Ý nghĩa khoa học đề tài Tìm hiểu đặc điểm nơng sinh học giá trị chọn giống dòng đột biến từ giống lúa HT1 4.2 Ý nghĩa thực tiễn Góp phần vào việc tạo dòng cho cơng tác chọn tạo giống có suất cao, phẩm chất tốt, thời gian sinh trưởng ngắn… bổ sung vào giống lúa vùng lúa hàng hóa CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Nguồn gốc lúa trồng Theo Nguyễn Văn Hoan, 1995 [6]: Cây lúa trồng (Oryza sativa L.) loài thân thảo sống hàng năm thời gian sinh trưởng giống lúa dài ngắn khác khoảng 60–250 ngày Về nguồn gốc lúa có nhiều giả thuyết, cách tổng thể giả thuyết đề cập nhiều là: + Nguồn gốc Trung Quốc + Nguồn gốc Ấn Độ + Nguồn gốc Đông Nam Á + Nguồn gốc đa trung tâm Đỗ Hữu Ất, 1997 [2]: Đến có thống nguồn gốc lúa từ Đông Nam Á Theo phương diện thực vật học, lúa trồng bắt nguồn từ lúa dại Oryza fatma hình thành qua trình chọn lọc nhân tạo lâu dài Loài Oryza fatma thường phân bố Ấn Độ, Campuchia, Nam Việt Nam, vùng Đông Nam Trung Quốc, Thái Lan Myanma Lúa trồng thuộc chi Oryza gồm 22 loài với 22 48 NST, có lồi lúa trồng Oryza sativa chiếm ưu sản xuất Oryza glaberrima trồng với diện tích nhỏ Tây Phi [6] 1.2 Phân loại lúa Việc phân loại lúa có nhiều quan điểm khác nhau: * Theo phân loại học thực vật, lúa trồng Oryza sativa L có vị trí phân loại sau: Giới (Regrum): Plantae – Thực vật  Tỉ lệ phần trăm hạt (bảng 3.7 biểu đồ 3.10) Tỉ lệ hạt bơng phụ thuộc vào độ trỗ cổ bơng (một tính trạng kiểu gen quy định); giống có bơng trỗ hồn tồn tỉ lệ hạt cao Nhiều giống có số hạt bơng cao khơng trỗ nên tỉ lệ hạt lép, lửng cao, kết qủa suất thấp Nhiều nhà nghiên cứu di truyền lúa cho rằng, tỉ lệ hạt gen lặn (sf1, sf2) chi phối chịu ảnh hưởng lớn ngoại cảnh Như vậy, số hạt tỉ lệ hạt cao khả cho suất cao thực Thường tỉ lệ lép dao động tương đối lớn, trung bình từ 5-10%, 2-5%, có 30% chí cao Dẫn liệu bảng 3.7 biểu đồ 3.10 cho thấy: Mặc dù tổng số hạt bơng dòng có khác biệt rõ rệt tỉ lệ hạt bơng dòng cao tương đối đồng (74.2 – 90.5%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 87.1 87.2 84.9 90.5 77.4 74.2 C10 C8/3C TQA TQ2 85 TQ2B TQ7 TQ14 79.2 80.7 86.03 T10 HT3/3 HT1(ĐC) Biểu đồ 3.10.Tỉ lệ phần trăm hạt 3.2.3 Khối lượng 1000 hạt suất lý thuyết  Khối lượng 1000 hạt (bảng 3.8 biểu đồ 3.11) Khối lượng 1000 hạt (P1000) yếu tố cuối tiêu chọn giống lúa So với yếu tố khác tiêu biến động phụ thuộc chủ yếu vào giống P1000 hạt nói lên khả vận chuyển, tích luỹ chất khơ vào hạt, góp phần tăng suất tỉ lệ hạt gạo nguyên Tuy nhiên, dễ bị chi phối điều kiện ngoại cảnh Hai phận cấu thành P1000 hạt trọng lượng vỏ trấu (thường chiếm 20% trọng lượng toàn hạt) trọng lượng hạt gạo (80% trọng lượng toàn hạt) Dẫn liệu bảng 3.8 biểu đồ 3.11 cho thấy: Nhìn chung khối lượng 1000 hạt dòng mức vừa phải, dao động từ 21.9 – 26.7 (g) Trong đó, TQA dòng có khối lượng 1000 hạt lớn đạt 26.7 (g), cao ĐC; C10 dòng thấp (21.9 g) Thứ tự xếp P1000 hạt sau: C10 < TQ2 < TQ2B < C8/3C < TQ7 < TQ14 < HT3/3 < T10 < ĐC < TQA Bảng 3.8 Khối lượng 1000 hạt (gam) suất lý thuyết (tấn/ha) P1000 hạt (gam ) STT Dòng Năng suất lý thuyết (tấn/ha) C10 21,9 7,5 C8/3C 23,9 6,4 TQA 26,7 5,5 TQ2 22,1 6,8 TQ2B 23,1 5,7 TQ7 24,4 6,6 TQ14 24,5 6,8 T10 25,3 5,7 HT3/3 24,5 6,9 10 HT1 (ĐC) 25,7 5,9 26.7 30 25 21.9 23.9 22.1 23.1 24.4 24.5 25.324.5 25.7 20 15 10 C10 C8/3C TQA TQ2 TQ2B TQ7 TQ14 T10 Biểu đồ 3.11 Khối lượng 1000 hạt 51 HT3/3 HT1  Năng suất lý thuyết (bảng 3.8 biểu đồ 3.12) Năng suất mục đích cuối nhà chọn giống, liên quan nhiều đến kỹ thuật cấy (cấy dày, cấy thưa) chăm sóc Tuy nhiên, kỹ thuật cấy liên quan đến đặc điểm giống lúa điều kiện định vùng, địa phương Với mật độ 40 khóm/m², chúng tơi có kết sau: 7.5 6.8 6.4 5.5 C10 C8/3C TQA 6.6 5.7 6.9 6.8 5.7 5.9 TQ2 TQ2B TQ7 TQ14 T10 HT3/3 HT1 Biểu đồ 3.12 Năng suất lý thuyết Dẫn liệu bảng 3.8 biểu đồ 3.12 cho thấy: Năng suất lý thuyết (NSLT) dòng dao động từ 5.5 -7.5 tấn/ha Trong đó, ĐC có NSLT 5.9 tấn/ha; dòng C10 có NSLT cao 7.5 tấn/ha lớn ĐC; TQA T10, TQ2B có NSLT thấp đạt 5.5 5.7 tấn/ha nhỏ ĐC Nói chung dòng có NSLT cao 5.5-7.5 tấn/ha Trong thực tiễn suất thực tế giảm khoảng 15-20 % 3.3.Đặc điểm chất lượng hạt gạo 3.3.1 hiều dài, chiều rộng hình dạng hạt gạo xay Bảng 3.9 Chiều dài, chiều rộng hình dạng hạt gạo xay Chiều dài hạt gạo STT Dòng Chiều rộng hạt gạo (mm) (mm) Xm CV% Xm CV% Tỉ lệ (D/R) C10 5.58 ± 0.12 6.75 2.16 ± 0.59 8.65 2.58 C8/3C 6.39 ± 0.12 6.00 1.62 ± 0.04 7.45 3.95 TQA 6.21 ± 0.13 6.71 1.94 ± 0.04 6.90 3.21 TQ2 6.41 ± 0.09 4.33 1.71 ± 0.04 7.29 3.75 TQ2B 6.07 ± 0.06 2.88 2.04 ± 0.03 4.74 2.97 TQ7 5.95 ± 0.11 5.99 1.71 ± 0.04 8.02 3.49 TQ14 5.25 ± 0.22 12.98 2.25 ± 0.04 6.37 2.33 T10 6.43 ± 0.14 7.05 1.65 ± 0.04 7.14 3.06 HT3/3 6.18 ± 0.12 6.02 1.92 ± 0.04 6.86 3.23 10 HT1(ĐC) 8.37 ± 0.71 8.53 2.03 ± 0.16 7.93 3.63  Chiều dài hạt gạo xay (bảng 3.9 biểu đồ 3.13) Chiều dài hạt gạo xay (D) hai yếu tố định hình dạng hạt yếu tố chi phối suất 8.37 6.39 5.58 C10 C8/3C 6.21 TQA 6.41 TQ2 6.07 TQ2B 5.95 TQ7 6.43 5.25 TQ14 T10 6.18 HT3/3 HT1(ĐC) Biểu đồ 3.13 Chiều dài hạt gạo Dẫn liệu bảng 3.9 biểu đồ 3.13 cho thấy: Chiều dài hạt gạo đạt từ 5.25-6.43 mm Như vậy, hầu hết đạt dạng trung bình trừ TQ14 dạng ngắn ĐC dài 8.37 ± 0.71 mm Sắp xếp chiều dài hạt theo thứ tự sau: TQ14 < C10 < TQ7 < TQ2B < HT3/3 < TQA, C8/3C < TQ2 < T10 < ĐC Hệ số biến dị đạt từ 2.88-12.98% Như vậy, hầu hết giống lúa kiên định tính tính trạng chiều dài hạt gạo Trong đó, TQ14 có CV% mức cao 12.98 %  Chiều rộng hạt gạo xay (bảng 3.9 biểu đồ 3.14) Đo mm ngang chỗ rộng hạt gạo xay Cùng với chiều dài, chiều rộng hạt gạo định hình dạng hạt gạo yếu tố chi phối suất lúa Biểu đồ 3.14 Chiều rộng hạt gạo Dẫn liệu bảng 3.9 biểu đồ 3.14 cho thấy: Chiều rộng hạt gạo dao động 1.62 - 2.25 mm Trong đó: ĐC đạt 2.03 ± 0.16 mm, TQ14 dòng có chiều rộng hạt lớn 2.25 ± 0.05 lớn ĐC, C8/3C có chiều rộng nhỏ 1.62 ± 0.04 nhỏ ĐC Thứ tự xếp chiều rộng hạt gạo sau: C8/3C < T10 < TQ2, TQ7 < HT3/3 < TQA < TQ2B < C10 < TQ14 < ĐC Hệ số biến dị dao động từ 4.74-8.65 < 10% Như vậy, CV% dòng tính trạng mức thấp, tính trạng kiên định phụ thuộc mơi trường  Hình dạng hạt gạo xay (bảng 3.9) Dẫn liệu bảng 3.9 cho thấy: Hình dạng hạt đạt 2.33-3.95 Hầu hết dòng khảo sát thuộc hạt thon dài trung bình Hình dạng hạt gạo dòng tương đối phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng 3.3.2 Hàm lượng protein hạt gạo (bảng 3.10 biểu đồ 3.15) Hàm lượng protein tiêu quan trọng dinh dưỡng hạt gạo [9] Protein gạo có giá trị dinh dưỡng cao loại ngũ cốc khác, hàm lượng lysine cao (3.5–4%) Đặc điểm di truyền tính trạng phức tạp bị ảnh hưởng mạnh môi trường Một số tác giả khác cho hàm lượng protein thấp trội so với hàm lượng protein cao Chang Somirth (1979), hàm lượng protein đa gen điều khiển có hệ số di truyền thấp, ảnh hưởng tương tác kiểu gen mơi trường Giống có hàm lượng protein cao thường có TGST ngắn khối lượng hạt nhẹ Bảng 3.10 Hàm lượng protein, hàm lượng amylose, tỉ lệ hạt gạo lật Hàm lượng Hàm lượng protein (%) amylose (%) C10 6.85 17.34 75.13 C8/3C 6.97 15.38 75.74 TQA 5.22 24.36 74.91 TQ2 4.95 23.39 75.33 TQ2B 5.80 24.52 74.50 TQ7 5.62 18.37 76.32 TQ14 6.29 27.10 76.27 T10 4.72 20.64 74.84 HT3/3 6.95 24.22 74.65 10 HT1 6.34 21.80 74.72 STT Dòng Tỉ lệ gạo lật (%) 7.00 6.85 6.97 5.80 6.00 6.95 6.29 5.22 6.34 5.62 4.95 4.72 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 C10 C8/3C TQA TQ2 TQ2B TQ7TQ14T10HT3/3 HT1 Biểu đồ 3.15 Hàm lượng protein hạt gạo Dẫn liệu bảng 3.10 biểu đồ 3.15 cho thấy: Nhìn chung, dòng có hàm lượng protein trung bình dao động dòng khơng lớn: cao C8/3C (6.97%) HT3/3 (6.95%); thấp dòng T10 (4.72%) Cần khảo sát tiếp nhằm mục tiêu nâng cao hàm lượng protein 3.3.3 Tính trạng hàm lượng amylose (bảng 3.10 biểu đồ 3.16) Nhiều tác giả cho hàm lượng amylose cao trội khơng hồn tồn so với hàm lượng amylose thấp, tính trạng gen quy định nhiều gen phụ có tính chất cải tiến chọn lọc đặc tính hàm lượng amylose Theo IRRI, 1996 [3]: hàm lượng amylose coi tính trạng quan trọng để đánh giá phẩm chất hạt gạo, định đến độ dẻo cơm Hàm lượng amylose phân thành mức sau: Phân loại Tỉ lệ % amylose hạt gạo Thang điểm Cơm cứng > 25% Cơm mềm 21% – 25% Cơm dẻo 11% - 20% Cơm dẻo ướt 2% - 10% Gạo nếp