Chọn giống lúa thuần

Vai trò của lúa gạo Cây lúa Oryza sp. sativa là một trong những cây lương thực chính, cung cấp lương thực cho hơn 65% dân số trên thế giới, sản lượng gạo đạt cao nhất. Hiện nay hơn 100 nước trên thế giới sản xuất lúa. Châu Á là vùng sản xuất lúa gạo chủ yếu chiếm 90% về sản lượng cũng như về diện tích, là nơi có nền nông nghiệp cổ xưa nhất gắn liền với canh tác lúa nước. Cây lúa có khả năng thích ứng rộng với vùng trồng từ 530 vĩ Bắc đến 400 vĩ Nam.

ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA NÔNG HỌC BỘ MÔN DI TRUYỀN – CHỌN GIỐNG CÂY TRỒNG Chọn giống lúa thuần Hà Nội - 2010 Giới thiệu về cây lúa 1. Vai trò của lúa gạo - Cây lúa Oryza sp. sativa là một trong những cây lương thực chính, cung cấp lương thực cho hơn 65% dân số trên thế giới, sản lượng gạo đạt cao nhất. - Hiện nay hơn 100 nước trên thế giới sản xuất lúa. Châu Á là vùng sản xuất lúa gạo chủ yếu chiếm 90% về sản lượng cũng như về diện tích, là nơi có nền nông nghiệp cổ xưa nhất gắn liền với canh tác lúa nước. - Cây lúa có khả năng thích ứng rộng với vùng trồng từ 53 0 vĩ Bắc đến 40 0 vĩ Nam. - Việt Nam: từ bao đời nay cây lúa đã gắn liền với đời sống dân tộc, với lịch sử dựng nước và giữ nước. Nông dân ta rất giàu kinh nghiệm và giỏi nghề trồng lúa. Việt Nam cũng là một trong những trung tâm phát sinh cây lúa và nghề trồng lúa của loài người. Cây lúa luôn là cây lương thực chiếm tuyệt đối trong sản xuất nông nghiệp và là nhân tố quan trọng ổn định tình hình kinh tế, chính trị, văn hoá, xã hội của đất nước. - Trong những thập kỷ qua loài người đang đứng trước nguy cơ bùng nổ về dân số và theo FAO để đảm mức tiêu dùng lương thực ổn định, mức tăng sản lượng hàng năm gấp hai lần so với mức tăng dân số. Đến năm 2030 toàn thế giới phải sản xuất lượng lúa gạo nhiều hơn khoảng 60% so với những năm gần đây để đáp ứng nhu cầu tăng dân số. Trước tình hình đó cây lúa đã và đang là đối tượng nghiên cứu của nhiều nhà khoa học. Bảng tổng hợp sản lượng lúa Thế giới và Châu lục giai đoạn 2001- 2005 (Số liệu thống kê của FAO, 2006 - Đơn vị tính: Triệu tấn) Thế giới, Châu lục 2001 2002 2003 2004 2005 - Toàn Thế giới + Châu Á + Châu Âu + Châu Đại Dương + Nam Mỹ + Bắc, Trung Mỹ + Châu Phi 597.981 544.630 3.650 1.164 19.784 12.260 16.493 569.035 515.255 3.210 1.218 19.601 12.195 17.556 584.272 530.736 2.260 1.457 19.973 11.623 18.223 606.268 546.919 2.468 1.574 23.726 12.816 18.765 618.441 559.349 2.340 1.344 24.020 12.537 18.851 2. Tài nguyên di truyền cây lúa Lúa là một trong những cây trồng cổ xưa nhất loài người. Căn cứ vào các tài liệu khảo cổ học ở Trung Quốc, Ấn Độ, Việt Nam . cây lúa đã có mặt từ 3000 - 2000 năm trước công nguyên. Nhưng cho đến nay nguồn gốc xuất xứ chính xác của cây lúa ở đâu vẫn còn nhiều ý kiến khác nhau . Nhiều kết quả nghiên cứu gần đây thống nhất cho rằng lúa trồng ở Châu Á xuất hiện cách đây 8000 năm (Lu.B.R và cộng sự, 1996). Tổ tiên trực tiếp của lúa trồng châu Á là Oryza sativa vẫn còn chưa được kết luận chắc chắn. Một số tác giả: Sampath và Rao (1951), Sampath và Govidaswami (1958), Oka (1974) cho rằng O. sativa có nguồn gốc từ lúa dại lâu năm O. rufipogon. Còn các tác giả khác như Chatterjee (1951), Chang (1976) lại cho rằng O. sativa được tiến hóa từ lúa dại hàng năm O. nivara. Mô hình sự tiến hóa của O. sativa Phân loại lúa Họ hòa thảo : Poaceae (Gramineae) Họ phụ: Pooideae Tộc: Oryzae Loài: Oryza sativa a. Phân loại lúa dại Theo Sharma (1973) bao gồm 28 loài và loài phụ, phân bố chủ yếu ở vùng xích đạo, chúng gồm 2 loại hình lâu năm và hàng năm có chiều cao từ 30 đến 200cm. Dựa trên cơ sở phân tích sự tiến hóa của loài có thể chia thành 3 nhóm loài: - Nhóm Padia có thân rạ nhỏ mọc ở vùng rừng ẩm nhiệt đới đất không ngập nước, ưa bóng mát. - Nhóm Augustifolia có thân rạ nhỏ mọc ở rừng ẩm nhiệt đới châu Phi. - Nhóm Euroryza (hay Oryza) thuộc nhóm tiến bộ nhất có thân rạ trung bình đến to, ưa ánh sáng, thích nghi với đất ngập nước. Các loài lúa dại tìm thấy ở Việt Nam: - O. granulate (MM): Tây Bắc và biên giới Việt Lào - O. nivara (AA) tại vùng đồng bằng sông Cửu Long - O. officinalis (CC) tại vùng đồng bằng sông Cửu Long - O. rufipogon (AA) tại Tây Nguyên, Nam Trung Bộ và Nam Bộ - O. ridleyi (HH) mới tìm thấy ở biên giới Việt Nam – Campuchia. Đánh giá tài nguyên di truyền lúa dại Sitch và cộng sự (1989) tổng kết tài nguyên di truyền lúa dại như sau: + O. rufipogon (AA): gen kháng phèn; gen vươn lóng theo mực nước; gen điều khiển tính bất dục đực di truyền tế bào chất (CMS), gen chống bệnh tungro. + O. nivara (AA) : gen kháng bệnh virus lúa lùn, bệnh vàng lá lúa. + O. barthii (AA) : gen kháng bạc lá + O. longistaminata (AA) : gen kiểm tra tính vòi nhụy dài; kháng bạc lá (Xa21) + O. eichingeri : gen kháng rầy nâu, rầy xanh và rầy lưng trắng. + O. officinalis (CC): kháng rầy nâu, rầy xanh, rầy lưng trắng + O. minuta (BBCC): kháng rầy nâu, rầy xanh; rầy lưng trắng, cháy lá và bạc lá + O. australiensis (EE): kháng rầy nâu, chống hạn + O. branchyantha (FF): kháng sâu đục thân, ruồi đục nõn. + O. ridleyi (MMRR): kháng ruồi đục lá, cháy lá, bạc lá + O. longiglumis (MMRR): kháng ruồi đục lá, cháy lá, bạc lá. + O. glaberrima (AA): kháng rầy xanh + O. rufipogon (AA): nâng cao năng suất lúa (18%) + O. granulata (MM+): chống bạc lá, rầy nâu b. Phân loại lúa trồng Hai loài lúa trồng: Lúa trồng châu Á - O. Sativa và Lúa trồng châu Phi - O. Glaberrima - Quan điểm sinh thái học (Morinaga, 1954) chia 5 kiểu hình sinh thái: Aus, Boro, Bulu, Aman và Tjereh - Hiện nay, phân loại O. sativa theo IRRI Tính trạng Indica Japonica Javanica Lá Rộng đến hẹp, xanh nhạt (trừ các giống cải tiến) Hẹp, xanh tối Rộng cứng, xanh nhạt Thân Thân rạ thon mảnh Thân rạ thon cứng Thân cứng, ống rạ to Sức đẻ nhánh Đẻ khỏe > 16 nhánh Đẻ trung bình 11-15 nhánh Đẻ ít < 10 nhánh Chiều cao Cao đến TB Thấp đến TB Cây cao Hạt Dài đến ngắn, thon, đôi khi hạt dẹt Ngắn, hạt tròn Hạt dài, rộng dày Râu hạt Hầu hết không râu Từ không râu đến râu dài Râu dài hoặc không có râu Lông trên vỏ trấu Lông nhỏ, ngắn ở vỏ trấu lưng và bụng, đôi khi không có lông Có long dày trên vỏ trấu lưng và bụng Lông dài ở vỏ trấu lưng và bụng, vỏ trơn láng ở nhiều giống lúa cạn Tính rụng hạt Dễ rụng Khó rụng Khó rụng Mô thân Mô thân mềm Mô thân cứng Mô thân cứng Phản ứng quang chu kỳ Có thay đổi Chặt đến không phản ứng Ít phản ứng Hàm lượng amyloza 16 – 31% 10 – 24% 20 – 25% Nhiệt độ hóa hồ Thay đổi Thấp Thấp - Quan điểm canh tác học: 4 loại + Lúa cạn (upland rice): trồng trên đất cao, thoát nước + Lúa có tưới (irrigated or flooded rice) + Lúa nước sâu (rainfed lowland rice) + Lúa nổi (deep water or flooting rice) 3. Một số đặc điểm di truyền học - Di truyền chiều cao cây: Guliaep (1975) xác định có 4 gen kiểm tra chiều cao cây. Khi nghiên cứu các dạng lùn tự nhiên và đột biến có trường hợp do 1 cặp gen lặn, có trường hợp 2 cặp gen và đa số do 8 gen lặn kiểm tra là d1, d2, d3, d4, d5, d6, d7 và d8. - Gen lùn trong lúa TQ Dee-geo-Woo-gen, Taichung Native 1 mang gen tạo thân ngắn nhưng không ảnh hưởng đến chiều dài bông có ý nghĩa lớn trong chọn giống. Còn đa số gen khác làm ngắn cả bông nên khó chọn lọc và sử dụng. - Di truyền khả năng vượt nước sâu: 2 – 3 gen kiểm tra (Jenning và cs., 1979) - Khả năng sinh trưởng mạnh sớm: do nhiều gen kiểm tra. - Khả năng đẻ nhánh: di truyền số lượng, hệ số di truyền thấp đến trung bình. Kiểu đẻ nhánh chụm và đứng thẳng do gen lặn chi phối. - Bộ lá lúa: Lá đứng thẳng do gen lặn có hệ số di truyền cao, cặp gen này có tác dụng đa hiệu vừa gây nên thân ngắn, vừa làm cho bộ lá đứng thẳng - Tính trạng lá đòng dài, đứng di truyền độc lập với gen lùn kiểm tra độ dài thân. - Thời gian sinh trưởng và phản ứng quang chu kỳ: do nhiều gen điều khiển và di truyền số lượng - Tính có râu: 3 gen trội An1, An2, An3 - Tính trạng rụng và ngủ nghỉ của hạt: tính dễ rụng do gen trội di truyền độc lập với tính trạng khác. - Tính ngủ nghỉ: di truyền đa gen - Chiều dài hạt gạo: 1 gen (Ramiah, 1931), 2 gen (Ramiah, 1933), 3 gen (Mitro, 1962 .), di truyền trung gian (Virmani, 1994) - Tính bạc bụng: 1 gen đơn lặn (USDA, 1963), 1 gen trội (Nagai, 1958), đa gen (Nakata, 1973) - Độ trong nội nhũ: do gen kiểm tra hàm lượng amyloza - Hương thơm: tương tác nhiều gen (Ramiah, 1953); 3 gen trội bổ sung (Nagaraju, 1975), 1 cặp gen lặn (Sood, 1978). - Di truyền chống bệnh đạo ôn: phát hiện hơn 25 cặp gen qui định - Di truyền chống bệnh đốm nâu Chống dọc: 1-2 cặp gen Chống ngang: nhiều gen và đa số gen trội - Di truyền tính kháng bệnh bạc lá: phát hiện hơn 27 gen - Di truyền tính kháng rầy nâu: hơn 20 gen - Di truyền gen bất dục đực mẫn cảm với điều kiện môi trường: hơn 6 gen 4. Thu thập nguồn gen lúa ở Việt Nam Việt Nam năm 1960, Học Viện Nông lâm đã thu thập và trồng trên 100 giống lúa mùa và chiêm ở một số tỉnh miền Bắc, năm 1964 có 29 tỉnh thành tại miền Bắc tiến hành điều tra cơ bản về giống lúa ở 3.158 xã bao gồm 15.016 hợp tác xã. Bảng 1. Số lượng nguồn gen cây trồng đang được bảo quản tại ngân hàng gen hạt Nhóm cây trồng Số loài Số lượng mẫu giống (accessions) Lúa 1 7548 Cây họ đậu 23 2756 Cây lấy dầu khác 3 315 Rau 64 4008 Hoà thảo 8 575 Bông 3 544 Cây khác 5 14 Tổng số 107 15.760 (Trần Thị Thu Hoài, 2009) Bảng 2. Số lượng mẫu giống lúa đánh giá chống bệnh từ năm 1995 đến 2005 Bệnh 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Đạo ôn 573 0 0 0 315 1188 670 794 0 496 456 Rầy nâu 572 422 494 294 377 901 900 373 499 410 500 Bạc lá 573 0 0 0 451 1166 825 236 498 199 420 Khô 0 0 0 0 0 1166 1853 236 0 0 0 vằn Tổng số 1718 422 494 294 1143 4421 4248 1639 997 1105 1376 Đặc điểm cây lúa . Số lá trên cây phụ thuộc chủ yếu vào giống, thời vụ cấy, biện pháp bón phân và quá trình chăm sóc. Thường số lá của các giống : - Giống lúa ngắn ngày: 12 - 15 lá - Giống lúa trung ngày: 16 - 18 lá - Giống lúa dài ngày : 18 - 20 lá Chức năng của lá Lá ở thời kỳ nào thường quyết định đến sinh trưởng của cây trong thời kỳ đó. Ba lá cuối cùng thường liên quan và ảnh hưởng trực tiếp đến thời kỳ làm đòng và hình thành hạt. Hoa lúa Cấu tạo hoa lúa thường gồm: 1 vỏ trấu lưng, 1 vỏ trấu bụng, 6 chỉ nhị mang 6 bao phấn, 1 nhụy gồm hai vòi nhụy và vảy cá. Do có nhiều hoa trên một bông lúa, quá trình trỗ lại không đồng thời nên hoa lúa nở theo quy luật từ trên xuống dưới, từ ngoài vào trong. Thời gian nở hoa phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, thời tiết: nếu thuận lợi, nhiệt độ thích hợp, đủ nắng, trời quang mây, gió nhẹ hoa nở rộ vào 8 - 9 giờ sáng; nếu trời nắng nóng hoa lúa sẽ nở . HỌC BỘ MÔN DI TRUYỀN – CHỌN GIỐNG CÂY TRỒNG Chọn giống lúa thuần Hà Nội - 2010 Giới thiệu về cây lúa 1. Vai trò của lúa gạo - Cây lúa Oryza sp. sativa là. Trực tiếp tạo giống mới (M8 - M12) . Gián tiếp (lai, đột biến) Một số giống lúa thuần. Giống lúa U17 • Nguồn gốc xuất xứ Giống lúa U17 được chọn lọc từ