Nghiên cứu cải tiến một số giống lúa nếp đặc sản và cao sản bằng chiếu xạ tia gamma (co60) vào hạt nảy mầm

1 MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài Lúa gạo lương thực chính, cung cấp lương thực cho nửa dân số giới (G.Li et al., 2017)[116], cho người dân nước châu Á Trong năm qua, nhu cầu gạo dẻo thơm tăng mạnh, nước xuất gạo giới chuyển sang nghiên cứu, phát triển giống lúa chất lượng, chống chịu sâu bệnh Việt Nam phát triển giống lúa suất cao, trọng đến chất lượng Do đó, ln đứng tốp đầu giới xuất gạo giá trị ngoại tệ thu chưa tương xứng với vị trí Từ lâu, lúa nếp trở thành phần thiếu đời sống kinh tế, xã hội đời sống tinh thần người dân Việt Nam Lúa nếp chủ yếu phục vụ nhu cầu lương thực vùng cao, sử dụng lễ hội cổ truyền (lễ hội, cưới hỏi, thiếu ngày tết nguyên đán) Tuy nhiên, diện tích gieo trồng lúa nói chung lúa nếp nói riêng ngày thu hẹp (chiếm khoảng 7% diện tích trồng lúa), đặc biệt giống lúa nếp cổ truyền, cho xôi dẻo thơm đặc trưng Do suất thấp, cao, dễ đổ, lại gieo trồng vụ mùa nên nhiều giống bị loại bỏ sản suất, số khác trồng diện tích nhỏ, phục vụ nhu cầu gia đình Các giống lúa nếp gieo trồng nhiều với diện tích lớn giống cải tiến cho suất cao (N97, N98, IRi352, ) không thơm thơm nhẹ; giống lúa nếp thơm, có chất lượng như: TK106, DT21, DT23, BM9603,… suất hạn chế (Nguyễn Văn Vương, 2013) [64] Hiện nay, nguồn vật liệu chọn giống lúa nếp nhiều hạn chế, tập đồn lúa nếp đa dạng Do đó, tác giả thực nghiên cứu độc lập sử dụng nguồn vật liệu phương pháp nghiên cứu tương tự nên giống lúa nếp tạo có nhiều đặc điểm giống làm giảm giá trị giống thị trường Đột biến thực nghiệm tạo nguồn biến dị di truyền vô phong phú cung cấp ngun liệu có giá trị cao cho cơng tác chọn tạo giống lúa Nếp Hoa vàng nếp Đuôi trâu giống lúa nếp địa phương, cổ truyền cho xôi dẻo thơm ngon Tuy nhiên, giống cảm ứng quang chu kỳ nên gieo cấy vụ mùa, cao dễ đổ lại cho suất thấp nên diện tích gieo trồng nhiều hạn chế Nhằm góp phần cải tạo giống để trở thành giống lúa nếp có thấp cứng hơn, cho suất cao hơn, gieo cấy nhiều vụ năm, cho xôi dẻo thơm đặc trưng; cải tiến giống lúa nếp thơm, cao sản tạo chọn để trở thành giống lúa ngắn ngày, chọn đề tài: “Nghiên cứu cải tiến số giống lúa nếp đặc sản cao sản chiếu xạ tia gamma (Co 60) vào hạt nảy mầm” 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.2.1 Mục tiêu chung Xác định phương pháp xử lý, quy trình thu thập, đánh giá xử dụng thích hợp đột biến thực nghiệm góp phần nâng cao hiệu chọn giống phóng xạ lúa nói chung lúa nếp nói riêng 1.2.2 Mục tiêu cụ thể i Xác định ảnh hưởng mùa vụ (vụ xuân vụ mùa) gieo trồng hệ thứ (M1) đến phát sinh số đột biến hình thái, nơng học có ý nghĩa cải tiến giống lúa cũ tạo giống lúa hệ thứ hai (M2) ii Xác định có hay không tương quan tần số số kiểu đột biến diệp lục với tần số phát sinh số đột biến có ý nghĩa cải tiến giống lúa cũ tạo giống lúa M2 iii Xác định khác hiệu gây đột biến chiếu xạ tia gamma (Co60) vào hạt nảy mầm giống gốc dòng đột biến iv Đánh giá số dòng đột biến phát sinh từ hai giống lúa (nếp Hoa vàng nếp Đuôi trâu), xác định số dòng ưu tú tuyển chọn dòng ưu tú nhất, từ phát triển thành giống lúa nếp đột biến 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu Đề tài sử dụng giống lúa nếp: nếp Hoa vàng, Đuôi Trâu, Phú Quý, N98, Lang Liêu, TK90, 415 dòng đột biến HV-H, M50 TK97 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu - Do thời gian có hạn nên chúng tơi tập trung nghiên cứu cải tiến giống lúa: nếp Hoa vàng, nếp Đuôi trâu nếp Phú Quý - Nghiên cứu so sánh hiệu gây đột biến chiếu xạ tia gamma (Co60) vào hạt nảy mầm dòng đột biến giống gốc (sử dụng giống lúa: nếp Hoa vàng, 415, TK90 dòng đột biến từ chúng: HV-H, M50, TK97) - Nghiên cứu ảnh hưởng mùa vụ gieo trồng hệ thứ (M 1) tới phát sinh đột biến có ý nghĩa chọn giống phát sinh hệ thứ hai (M2) giống lúa: nếp Phú Quý, Lang Liêu N98 1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Về khoa học Kết đề tài sở khoa học cho việc chọn vật liệu mang xử lý (hạt dòng đột biến cho hiệu so với hạt giống gốc), phương pháp xử lý (hạt lúa thời điểm nảy mầm 69-72h), quy trình thu nhận đột biến (gieo trồng M1 vụ mùa cho hiệu cao vụ xuân) đánh giá hợp lý dòng đột biến gây tạo để tuyển chọn dòng ưu tú nhất(so sánh biểu hiện, tính thích nghi ổn định suất dòng đột biến vụ xuân vụ mùa) Những kết nói đóng góp lý luận cho khoa học chọn giống đột biến, góp phần nâng cao hiệu phương pháp chọn giống phóng xạ lúa nói chung lúa nếp nói riêng Về thực tiễn Việc phát nhiều dòng đột biến tính cảm quang trở thành cảm ôn, gieo cấy vụ năm nguồn vật liệu có giá trị cho công tác chọn tạo giống lúa nếp thơm Việc tạo giống lúa nếp có chất lượng đặc sản, rút ngắn thời gian sinh trưởng tăng khả chống đổ số giống lúa nếp thơm, cao sản góp phần mở rộng diện tích gieo trồng tăng sản lượng gạo nếp có chất lượng cao gạo đặc sản 1.5 Những đóng góp luận án Luận án có đóng góp lý luận thực tiễn cho khoa học lĩnh vực Di truyền chọn giống lúa đột biến sau: * Về lý luận - Mùa vụ gieo trồng (đặc biệt yếu tố nhiệt độ, độ ẩm, chế độ chiếu sáng) hệ thứ (M1) có ảnh hưởng rõ rệt đến phát sinh đột biến có ý nghĩa cải tiến giống lúa cũ tạo giống lúa hệ thứ (M 2); gieo trồng M1 vụ mùa cho tần số đột biến cao hơn, phổ đột biến rộng (ở M2) so với gieo trồng M1 vụ xuân - Tổng tần số đột biến diệp lục tần số kiểu bạch tạng (albina) phát sinh M2 có mối tương quan thuận chặt với tổng tần số phổ số đột biến có ý nghĩa cải tiến giống lúa cũ tạo giống lúa phát sinh hệ - Chiếu xạ hạt dòng đột biến cho hiệu phát sinh đột biến cao so với trường hợp chiếu xạ vào hạt giống gốc Khi chiếu xạ vào hạt dòng đột biến (thuần chủng) ngồi đột biến cũ phát số đột biến mới, mở khả tăng dần số lượng đột biến có ý nghĩa chọn giống (khi chiếu xạ nhiều lần vào hạt dòng đột biến nhiều hệ) - Những đóng góp khía cạnh nói trực tiếp góp phần hồn thiện quy trình tạo chọn giống lúa đột biến nói chung lúa nếp nói riêng * Về thực tiễn - Đã cải tiến thành công giống lúa nếp Đi Trâu (dòng ĐT4) đặc điểm như: tính cảm quang, thấp cứng hơn, đòng đứng xanh thẫm hơn, suất cao giữ phẩm chất gạo đặc sản, cho xôi dẻo thơm tương tự giống gốc - Đã cải tiến giống nếp Phú Quý giảm chiều cao cây, rút ngắn thời gian sinh trưởng góp phần đưa giống từ nhóm giống có thời gian sinh trưởng trung ngày vào nhóm giống có thời gian sinh trưởng ngắn, phù hợp với cấu gieo trồng vụ lúa vụ mầu, cho suất cao giữ chất lượng gạo mùi thơm - Đã tạo chọn giống lúa nếp thơm (nếp Hoa vàng đột biến), tính cảm quang, gieo trồng nhiều vụ năm, cho suất tương tự giống nếp cao sản, ngắn ngày (N97), khơng có mùi thơm, gieo trồng phổ biến nhiều vùng nước trì chất lượng gạo mùi thơm gạo đặc sản - Kết cải tiến giống lúa nếp thơm tạo thành cơng giống lúa nếp thơm góp phần mở rộng diện tích gieo trồng giống lúa nếp thơm cho gạo có chất lượng cao đặc sản CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Nguồn gốc phân loại lúa, lúa nếp 1.1.1 Nguồn gốc lúa, lúa nếp Lúa trồng (O.sativa L) thuộc họ hoà thảo (Poaceae), chi Oryza Ngoài loài lúa trồng O.sativa L O.glaberrima 21 lồi lúa dại phân bố khắp vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới ôn đới Hầu hết giống lúa trồng thuộc lồi O.sativa L Từ O.sativa L phân hố thành lúa Tiên (Indica), lúa Cánh (Japonica) dạng trung gian (Javanica) Có nhiều quan điểm khác nguồn gốc lúa Theo Sampth Rao (1951), Ting (1993), lúa trồng châu Á (O.sativa L) có nguồn gốc từ Trung Quốc Ấn Độ; Chang T.T (1985) cho rằng: lúa trồng châu Á có nguồn gốc từ vùng núi phía Nam dãy Hymalaya, miền Nam đông Nam châu Á Theo Phan Phước Hiền (2008)[20], lúa trồng châu Á xuất khoảng 8000 năm trước, chưa có kết luận chắn tổ tiên trực tiếp Theo Civsavn et al., (2015)[77], Huang et al., (2015)[99], lúa trồng châu Á trải qua q trình tiến hóa lâu dài để thích ứng với mơi trường khác với nhóm chính: Indica, Japonoca Javanica, dùng số đặc điểm hình thái: thân, lá, hạt hàm lượng amyloza, amylopectin, khả chịu hạn, lạnh để nhận biết Các giống lúa thuộc nhóm Japonica thường có suất cao Indica khoảng 0,5-1tấn/ha (Hoang Tuyết Minh cs 2016)[32] Theo Takane Matsuo (1997), lúa nếp nương dạng khởi nguồn lúa trồng, tìm thấy Assam-Yunnan, nơi lúa nếp chiếm ưu Watabe (1976) cho rằng: lúa nếp có nguồn gốc từ Lào vùng Bắc, đông Bắc Thái Lan Ngoài ra, vùng Shan Kachin Myanmar; Kwangsichuang Yunnan Trung Quốc; khu vực biên giới Campuchia, Thái Lan Lào; vùng núi, khu vực biên giới Việt Nam Lào vùng trồng nhiều lúa nếp Cùng quan điểm đó, Chaudhary D.V.Tran (2001)[73], cho rằng: lúa nếp có nguồn gốc từ Lào đông Bắc Thái Lan Tuy nhiên, quan điểm Khush (1997), tiến hóa loại lúa trồng phổ biến nhiều nhà khoa học thừa nhận Tổ tiên chung Nam Đông Nam Á Tây Phi Châu Lúa dại đa niên O rufipogon O longistaminata Lúa dại hàng niên O nivara O breviligulata Lúa trồng O Sativa Indica ôn đới O sativa O glaberrima Japonica nhiệt đới Hình 1.1 Nguồn gốc lúa trồng (Khush (1997) 1.1.2 Phân loại lúa, lúa nếp Theo Đặng Quang Hào cs (2006) [18], từ lâu nhà khoa học dựa vào dạng nội nhũ để phân biệt lúa nếp với lúa tẻ, dựa đặc điểm hình thái, sinh lý để nhận biết dạng lúa Theo IRRI (2013) [103], gạo nếp có hàm lượng amyloza thấp (< 5%), việc phân biệt dạng nội nhũ giống lúa địa phương giúp cho nhà quản lý nguồn gen xác định kỹ thuật bảo quản phù hợp (lúa nếp có tuổi thọ ngắn so với lúa tẻ bảo quản) Theo Nguyễn Văn Vương (2013)[64], cấu tạo tinh bột nội nhũ chủ yếu để phân chia thành lúa nếp lúa tẻ Nội nhũ lúa tẻ tích luỹ tinh bột dạng amyloza, phân tử amyloza gồm 200 đến 1000 đơn vị glucose, nối với liên kết α-1,4 glycozid Amyloza có cấu trúc xoắn, phân tử glucose nối thành vòng, chuyển thành màu xanh nhuộm với Iốt Nội nhũ lúa nếp tích luỹ tinh bột dạng amyloza pectin có phân tử lớn, gồm từ 2.000 đến 200.000 đơn vị glucose xếp thành nhánh liên kết với liên kết α- 1,4 1,6- glycozid, phản ứng với Iốt chuyển màu đỏ tía Vì vậy, để phân biệt lúa nếp lúa tẻ người ta nhuộm tinh bột dung dịch KaliIotđua (KI) 1% Amyloza Amylopectin Hình 1.2 Cấu trúc hố học amyloza Amylopectin Hình 1.3 Nội nhũ lúa nếp lúa tẻ nhuộm KI 1.2 Tình hình sản xuất, nghiên cứu chọn tạo lúa, lúa nếp 1.2.1 Trên giới Trong năm qua, sản suất lúa gạo giới không ngừng tăng diện tích, sản lượng suất (hình 1.4) Theo thống kê tổ chức lương thực giới (FAO), tổng sản lượng lúa gạo giới năm 2015 khoảng 749,1 triệu tấn, tăng 1% so với năm 2014 (741,8 triệu tấn) Trong đó, chủ yếu khu vực châu Á với 677,7 triệu tấn, chiếm khoảng 90% tổng sản lượng Hình 1.4 Diện tích sản lượng lúa tồn cầu giai đoạn 2006 - 2015 Hiện nay, có khoảng 114 nước trồng lúa, tập trung chủ yếu châu Á với 90% diện tích sản lượng lúa hàng năm Do đó, châu Á xem vựa lúa giới, sản suất lúa gạo châu Á tập trung nhiều Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Pakistan Việt Nam Theo Nguyễn Thị Sinh (2016) [39], nay, sau 14 năm dân số giới tăng tỷ người, dự kiến đến 2050 tăng gần tỷ người (Joshua C Stein et al, 2018)[108] với mức tiêu thụ 65 triệu gạo cho tỷ người/năm (khoảng 100 triệu thóc) Để đảm bảo an ninh lương thực tồn cầu đến năm 10 2035, tổng sản lượng thóc phải tăng thêm 114 triệu tấn/năm Tuy nhiên, ảnh hưởng biến đổi khí hậu nên năm tới diện tích trồng lúa giảm, suất trung bình tăng chậm, vấn đề đặt với ngành sản xuất lúa gạo nói chung nhà nghiên cứu chọn tạo giống lúa nói riêng phải tiếp tục trì suất, lấy chất lượng bù số lượng Đặc biệt cải tiến giống lúa có sẵn, thêm tính trạng chống chịu với sâu bệnh điều kiện bất thuận, rút ngắn thời gian sinh trưởng,… Trong năm qua, Viện nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI) tạo hàng ngàn giống lúa Trong đó, giống nếp Iri352 trồng phổ biến Việt Nam Ở Thái Lan, gieo trồng nhiều giống lúa cổ truyền chất lượng cao, giống lúa cải tiến, ngắn ngày, suất cao chiếm tỷ lệ thấp Thái Lan đứng đầu giới xuất gạo với loại gạo hạt thon dài, trắng trong, cơm thơm, ngon gạo nếp với 4/6 loại gạo chất lượng thị trường giới Indica hạt dài chất lượng tốt, Indica hạt dài trung bình chất lượng tốt, gạo thơm gạo nếp Chaudhary Tran D.V., (2001)[73], Lào chủ yếu gieo trồng giống lúa nếp cải tiến, ngắn ngày, suất cao vùng đất thấp, chủ động nước tưới, giống cổ truyền trồng với diện tích nhỏ vùng đất cao khơng chủ động nước tưới Đây nguyên nhân gây tượng xói mòn nguồn gen lúa nếp Lào Với khoảng 85% sản lượng lúa nước, Lào nước có sản lượng lúa nếp lớn khu vực Đông Nam Á Ở Campuchia gieo trồng nhiều giống lúa nếp với khoảng 8% tổng số giống lúa gieo cấy, giống lúa nếp cảm quang, trỗ vào đầu tháng 10 với chất lượng gạo cao LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi thực Các số liệu, kết luận án trung thực chưa công bố công trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Tác giả Nguyễn Văn Tiếp LỜI CẢM ƠN Với lòng kính trọng biết ơn sâu sắc, tơi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Minh Công tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi hồn thành luận án Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới Ban đào tạo, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam; Phòng khoa học Hợp tác Quốc tế, Ban Giám Đốc Trung tâm Chuyển giao công nghệ Khuyến nông tạo điều kiện cần thiết cho thực đề tài luận án Nhân dịp này, xin bày tỏ lời cảm ơn trân thành tói PGS.TS Nguyễn Huy Hồng Trung tâm Chuyển giao cơng nghệ Khuyến nông, PGS.TS Trần Văn Quang khoa Nông học, Học viện Nông nghiệp Việt nam giúp đỡ nhiều việc xử lý kết nghiên cứu, GS.TSKH Trần Duy Quý có nhiều góp ý định hướng nghiên cứu Cuối cùng, xin gửi lòng ân tình tới lời cảm ơn trân thành tới tồn thể gia đình hai bên nội, ngoại người bạn động viên truyền nhiệt huyết cho tơi suốt q trình thực hoàn thành luận án Xin chân thành cảm ơn Hà Nội, tháng năm 2018 Nghiên cứu sinh Nguyễn Văn Tiếp DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT TT Ký hiệu 2AP 2AT ADN AFLP 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Nghĩa 2-acetyl-1-pyrroline 2-acetyl-2-thiazoline Axit deoxyribonucleic Amplification Fragment Length Polymorphism: đa hình chiều dài đoạn nhân bội BADH2 Betaine Aldehyde Dehydrogenase CS Cộng CV Coefficient of variation: Hệ số biến động ĐT1- ĐT12 Các dòng đột biến từ giống lúa nếp Đuôi trâu ĐBDL Đột biến diệp lục ĐT Đuôi trâu FLL Flag leaf length: Chiều dài đòng FLW Flag leaf width: Chiều rộng đòng HV Hoa vàng HV1-HV1 Các dòng đột biến phát sinh từ giống lúa nếp Cái hoa vàng H1-H17 Các dòng đột biến phát sinh từ dòng đột biến HV-H HSTĐ Hệ số tương đồng International Rice Research Institute: Viện nghiên cứu lúa IRRI Quốc tế Least Significant Difference: Giới hạn sai khác nhỏ LSD có ý nghĩa NST Nhiễm sắc thể PQ1-PQ14 Các dòng đột biến từ giống lúa nếp Phú Quý OAC Odor active compounds: Hợp chất có mùi thơm P5CS Δ1-pyrroline-5-carboxylate synthetase ppb Part per billion: Một phần tỷ ppm Part per million: Một phần triệu QTLs Quantitative trait locus: Các locus tính trạng số lượng Random Amplified Polymorphic DNA : ADN đa hình RAPD nhân bội ngẫu nhiên Restriction Fragment Length Polymorphism: đa hình chiều RFLP dài đoạn phân cắt giới hạn SES Standard Evaluation System for Rice: Hệ thống tiêu chuẩn 29 30 31 TGST TLSS VOC đánh giá lúa Thời gian sinh trưởng Tỷ lệ sống sót Volatile organic compounds: Hợp chất hữu dễ bay MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Nguồn gốc phân loại lúa, lúa nếp 1.1.1 Nguồn gốc lúa, lúa nếp 1.1.2 Phân loại lúa, lúa nếp 1.2 Tình hình sản xuất, nghiên cứu chọn tạo lúa, lúa nếp 1.2.1 Trên giới 1.2.2 Ở Việt Nam 11 1.2.2.1 Tình hình sản xuất lúa nếp 11 1.2.2.2 Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống lúa, lúa nếp 15 1.3 Cơ sở khoa học phát sinh đột biến 20 1.3.1 Tác nhân phóng xạ gây đột biến 20 1.3.2 Cơ chế tác dụng tia gamma lên vật chất di truyền 22 1.3.2.1 Tác động tia gamma lên sở vật chất di truyền cấp độ phân tử 22 1.3.2.2 Tác động tia gamma lên sở vật chất di truyền cấp độ tế bào 22 1.3.3 Tác dụng phóng xạ thực vật 24 1.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu gây đột biến 26 1.3.5 Sự cạnh tranh M1 để hình thành đột biến M2 28 1.4 Ưu nhược điểm chọn giống đột biến 29 1.5 Một số thành tựu chọn tạo giống lúa đột biến 30 1.5.1 Trên giới 30 1.5.2 Ở Việt Nam 32 1.6 Ảnh hưởng nhiệt độ đến sinh trưởng lúa 34 1.7 Nghiên cứu tương tác kiểu gen môi trường 36 1.7.1 Trên giới 36 1.7.2 Ở Việt Nam 37 1.8 Nghiên cứu đa dạng di truyền phục vụ công tác tạo chọn giống lúa 38 1.8.1 Vị trí tầm quan trọng đa dạng di truyền 38 1.8.2 Các phương pháp nghiên cứu đa dạng di truyền 39 1.8.2.1 Phương pháp nghiên cứu dựa thị hình thái 39 1.8.2.2 Phương pháp nghiên cứu dựa thị đẳng men 39 1.8.2.3 Phương pháp nghiên cứu dựa thị phân tử 40 1.8.3 Tình hình nghiên cứu đa dạng di truyền Việt Nam giới 41 1.8.3.1 Trên giới 41 1.8.3.2 Ở Việt Nam 42 1.9 Mùi thơm di truyền mùi thơm lúa 44 1.9.1 Mùi thơm lúa 44 1.9.2 Sự di truyền mùi thơm lúa 45 1.9.3 Ảnh hưởng môi trường tới biểu mùi thơm 46 1.10 Sự di truyền số đột biến lúa nếp 47 1.10.1 Sự di truyền đột biến tăng giảm chiều cao 47 1.10.2 Sự di truyền đột biến kích thước hạt thóc 47 1.10.3 Sự di truyền đột biến cảm ứng quang chu kỳ 48 1.10.4 Đột biến diệp lục 49 Một số vấn đề cấp thiết ngành chọn giống đột biến lúa Việt Nam 50 CHƯƠNG 51 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 51 2.1 Vật liệu nghiên cứu 51 2.2 Nội dung nghiên cứu 51 2.3 Phương pháp nghiên cứu 52 2.3.1 Phương pháp chiếu xạ 52 2.3.2 Phương pháp triển khai thí nghiệm đồng ruộng 52 2.3.3 Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng mùa vụ gieo trồng hệ thứ (M1) đến phát sinh đột biến M2 53 2.3.4 Phương pháp nghiên cứu xác định hiệu gây đột biến cải tiến giống chiếu xạ vào hạt nảy mầm giống gốc dòng đột biến 53 2.3.5 Phương pháp thu thập số liệu 54 2.3.6 Phương pháp đánh giá số đặc điểm hình thái - nơng học chất lượng lúa gạo 55 2.3.6.1 Một số đặc điểm hình thái, nơng học 55 2.3.6.2 Một số đặc điểm chất lượng lúa gạo 55 2.3.7 Phương pháp đánh giá tính ổn định thích nghi 58 2.4 Thời gian địa điểm nghiên cứu 60 2.4.1 Thời gian nghiên cứu 60 2.4.2 Địa điểm nghiên cứu 60 CHƯƠNG 62 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 62 3.1 Ảnh hưởng mùa vụ gieo trồng đến tỷ lệ sống sót hệ thứ (M1) 62 3.1.1 Tỷ lệ sống sót giai đoạn mạ 63 3.1.2 Tỷ lệ sống sót giai đoạn đẻ nhánh 63 3.1.3 Tỷ lệ sống sót giai đoạn trỗ-chín 63 3.2 Ảnh hưởng mùa vụ gieo trồng hệ thứ (M1) đến phát sinh đột biến hệ thứ hai (M2) 64 3.2.1 Ảnh hưởng mùa vụ gieo trồng hệ thứ (M1) đến phát sinh đột biến diệp lục 64 Hiện nay, sản suất lúa gạo, đặc biệt khu vực miền Bắc, vụ xuân đánh giá vụ quan trọng so với vụ mùa Tuy nhiên, công tác nghiên cứu cải tiến giống lúa cũ tạo giống lúa phát sinh đột biến thực nghiệm nên gieo hạt chiếu xạ để nhận (M1) vào vụ mùa có thời tiết ấm áp độ ẩm thích hợp cho nảy mầm sinh trưởng mạ Theo Prina et al (2012)[112], tác nhân phóng xạ gây nhiều biến đổi tế bào đặc biệt tế bào tạo phôi mầm dẫn đến làm giảm sức sống tế bào so với tế bào không chịu tác động Trong tế bào chịu tác động phóng xạ, mức độ bị giảm sức sống không giống dẫn đến khả tồn tại, cạnh tranh (phân chia) chúng khác Khi gặp điều kiện môi trường thuận lợi khắc nghiệt khả tồn cạnh tranh tế bào bị biến đổi giảm Để tạo điều kiện tối ưu cho tế bào bị biến đổi cạnh tranh với tế bào khác (tế bào khơng chịu tác động phóng xạ), tham gia hình thành giao tử truyền lại cho hệ sau, gieo trồng hạt sau chiếu xạ để nhận M1 vụ mùa, nhằm thu nhiều đột biến hệ thứ (M2), có đột biến phù hợp với mục đích cải tiến giống cũ tạo giống 64 Ở vụ mùa, đặc biệt giai đoạn mạ, thời tiết ấm áp độ ẩm thích hợp 65 3.2.1.1 Tổng tần số phổ đột biến diệp lục 65 3.2.2 Ảnh hưởng mùa vụ gieo trồng hệ thứ (M1) đến phát sinh số đột biến có ý nghĩa chọn giống hệ thứ hai (M2) 66 3.2.2.1 Đột biến thấp 66 3.2.2.2 Đột biến đòng dài 67 3.2.2.3 Đột biến tăng chiều dài 67 3.2.2.4 Đột biến tăng kích thước hạt 68 3.2.2.5 Đột biến hạt xếp xít 69 3.2.2.6 Đột biến tăng số hạt 69 3.2.2.7 Đột biến rút ngắn thời gian sinh trưởng 70 3.2.2.8 Đột biến tăng khả đẻ nhánh 71 3.2.2.9 Đột biến tăng số bơng/ khóm 71 3.3 Mối tương quan phát sinh đột biến diệp lục giai đoạn mạ với đột biến hình thái, nơng học 73 3.4 Sự phát sinh số đột biến M2 chiếu xạ tia gamma (Co60) vào hạt nảy mầm giống gốc dòng đột biến 75 Dưới tác động phóng xạ làm phát sinh đột biến diệp lục, hình thái, nông học chất lượng sản phẩm,… 75 3.4.1 Sự phát sinh số đột biến diệp lục 75 3.4.2 Sự phát sinh số đột biến có ý nghĩa chọn giống 78 3.4.2.1 Một số đột biến có ý nghĩa cải tiến thân 78 3.4.2.2 Một số đột biến có ý nghĩa cải tiến bơng hạt 81 3.4.2.3 Một số đột biến cải tiến thời gian sinh trưởng, khả đẻ nhánh tăng số hạt 84 3.4.3 Tổng tần số phổ đột biến có ý nghĩa chọn giống phát sinh từ giống gốc dòng đột biến 87 3.4.4 Mối tương quan đột biến diệp lục đột biến có ý nghĩa chọn giống M2 88 3.5 Đánh giá đa dạng tập đồn dòng đột biến phát sinh từ nếp Hoa vàng nếp Đuôi trâu 89 3.5.1 Đánh giá đa dạng tập đồn dòng đột biến phát sinh từ nếp Đuôi trâu 89 3.5.1.1 Một số đặc điểm hình thái, nơng học chủ yếu 89 3.5.1.2 Đa dạng kiểu hình dòng đột biến từ giống lúa nếp Đuôi trâu 100 3.5.2 Đa dạng kiểu hình dòng đột biến phát sinh từ nếp Hoa vàng 105 3.5.2.1 Một số đặc điểm hình thái, nông học chủ yếu 105 3.5.2.2 Đa dạng kiểu hình dòng đột biến từ giống lúa nếp Hoa vàng 112 3.6 Kết giải phẫu thân dòng đột biến giống gốc 117 3.7 Mức độ biểu mùi thơm dòng đột biến phát sinh từ giống lúa nếp Hoa vàng nếp Đi trâu 119 3.8 Đánh giá tính ổn định thích nghi dòng đột có triển vọng phát sinh từ nếp Hoa vàng nếp Đi trâu 122 3.8.1 Tính ổn định thích nghi suất vụ mùa 2016 122 3.8.1.1 Năng suất số mơi trường 122 3.8.1.2 Tính ổn định suất vụ mùa 2016 124 3.8.2 Tính ổn định thích nghi suất vụ xuân 2017 125 3.8.2.1 Năng suất số môi trường 125 3.8.2.2 Sự ổn định suất thực thu vụ xuân 2017 126 3.9 Một số kết nghiên cứu cải tiến nếp Phú Quý 128 3.10 Một số kết nghiên cứu chọn tạo dòng đột biến phát sinh từ dòng đột biến HV-H 130 3.10.1 Một số đặc điểm hình thái, nơng học dòng đột biến 130 3.10.2 Tính ổn định thích nghi dòng đột biến có triển vọng phát sinh từ dòng đột biến HV-H 132 3.10.2.1 Ở vụ xuân 132 * Năng suất số môi trường 132 3.10.2.2 Ở vụ Mùa 134 3.10.3 Một số kết khảo nghiệm giống nếp Hoa vàng đột biến 137 Số liệu thể bảng 3.25, 3.26 3.27 thể kết khảo nghiệm giống lúa nếp hoa vàng đột biến cho thấy: 137 3.11 Kết sản suất thử giống lúa nếp hoa vàng đột biến 138 3.12 Một số đặc điểm hình thái, nơng học dòng đột biến ưu tú tuyển chọn 139 Ghi chú: Bệnh đạo ơn (0:Khơng có vết bệnh, 1-4: vết bệnh 65%); Bệnh bạc (1: vết bệnh 1-5%, 3: -12%, 5:13 -25%, 7: 26 -50%, 9:51-100%), Bệnh đốm nâu (0:Khơng có vết bệnh, 1: vết bệnh76%); Mùi thơm(1-2: khơng thơm, 3: thơm nhẹ, 4- thơm, 5- thơm đậm) 142 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 143 CÁC CƠNG TRÌNH KHĨ HỌC ĐÃ CƠNG BỐ 145 CĨ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 145 TÀI LIỆU THAM KHẢO 145 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Diện tích sản lượng lúa Việt Nam giai đoạn 2010- 2016 11 Bảng 1.2 Năng suất lúa Việt Nam Thế giới 12 Bảng 1.3 Giá gạo xuất số nước, USD/tấn 13 Bảng 1.4 Số lượng, diện tích tỉ lệ% gieo trồng lúa nếp 14 Bảng 1.5 Diện tích gieo cấy giống lúa nếp chủ lực khu vực chủ yếu 15 Bảng 1.6 Giới hạn nhiệt độ nhiệt độ tối thích với giai đoạn 35 sinh trưởng phát triển lúa 35 Bảng 3.1 Tỷ lệ sống sót M1 chiếu xạ tia gamma (Co60) 62 Bảng 3.2 Tần số phổ đột biến diệp lục phát sinh từ ba giống lúa nếp chiếu xạ tia gamma (Co60) vào hạt nảy mầm 66 Bảng 3.3 Ảnh hưởng mùa vụ gieo trồng hệ thứ (M1) đến phát sinh đột biến thấp cây, đòng dài bơng dài 68 Bảng 3.4 Ảnh hưởng mùa vụ gieo trồng hệ thứ (M1) đến phát sinh đột biến hạt to, hạt xếp xít tăng số hạt/ 69 Bảng 3.5 Ảnh hưởng mùa vụ gieo trồng hệ thứ (M1) đến phát sinh đột biến chín sớm, đẻ nhánh nhiều tăng hữu hiệu 72 Bảng 3.6 Hệ số tương quan tổng tần số tần số kiểu đột biến diệp lục với tổng tần số phổ đột biến có ý nghĩa chọn gống giống 73 Bảng 3.7 Tổng tần số phổ đột biến diệp lục phát sinh từ giống gốc dòng đột biến chiếu xạ tia gamma (Co60) vào hạt nảy mầm 75 Bảng 3.8 Một số đột biến có ý nghĩa cải tiến thân phát sinh chiếu xạ tia gamma (Co60) vào hạt nảy mầm giống gốc dòng đột biến 80 Cây lúa có bơng dài, hạt to nhiều mục tiêu nhà chọn giống, nhiên khó để có đồng thời đặc điểm 81 Bảng 3.9 Một số đột biến có ý nghĩa cải tiến bơng hạt sinh từ 81 giống gốc dòng đột biến 81 Bảng 3.10 Đột biến rút ngắn thời gian sinh trưởng, tăng khả đẻ nhánh tăng hữu hiệu phát sinh từ giống gốc dòng đột biến 85 Bảng 3.11 Hệ số tương quan đột biến diệp lục với tần số phổ đột biến có ý nghĩa chọn giống 88 Bảng 3.12 Một số đặc điểm hình thái dòng đột biến phát sinh từ giống lúa nếp Đuôi trâu vụ mùa 2016 vụ xuân 2017 90 Bảng 3.13 Một số đặc điểm nơng học dòng đột biến phát sinh từ giống lúa nếp Đuôi trâu vụ mùa 2016 vụ xuân 2017 93 Bảng 3.14 Tỷ lệ lép, P1000, suất chất lượng dòng đột biến vụ mùa 2016 vụ xuân 2017 98 Bảng 3.15 Một số đặc điểm hình thái nơng học dòng đột biến từ nếp Hoa vàng vụ mùa 2015 vụ xuân 2016 110 Bảng 3.16.Các yếu tố cấu thành suất, suất mùi thơm dòng đột biến từ nếp Hoa vàng vụ mùa 2015, xuân 2016 111 Bảng 3.17 Biểu mùi thơm hạt dòng đột triển vọng phát sinh từ từ nếp Hoa vàng nếp Đuôi trâu vụ mùa 2016 vụ xuân 2017 120 Bảng 3.18 Năng suất, số ổn định thích nghi dòng đột biến có triển vọng vụ mùa 2016 122 Bảng 3.19: Năng suất, số ổn định thích nghi dòng đột biến có triển vọng vụ xuân 2017 125 Bảng 3.20 Một số đặc điểm hình thái, nơng học chất lượng dòng đột biến giống gốc 128 Bảng 3.21 Một số đặc điểm hình thái, nơng học dòng độ biến từ HV-H 131 Bảng 3.22 Thời gian sinh trưởng, yếu tố suất, suất mùi thơm dòng đột biến từ HV-H 132 Bảng 3.23 Năng suất, số ổn định (S2di) số thích nghi (bi) dòng đột biến vụ xuân 2017 133 Bảng 3.24: Năng suất, số ổn định (S2di) số thích nghi (bi) dòng đột biến vụ mùa 2017 135 Bảng 3.25 Một số đặc điểm nông sinh học giống lúa khảo nghiệm nếp Hoa vàng đột biến, Văn Lâm, Hưng Yên, mùa 2017 137 Bảng 3.26 Các yếu tố cấu thành suất suất giống lúa nếp Hoa vàng đột biến 138 Bảng 3.27.Mức độ nhiễm sau bệnh hại dòng đột biến khảo nghiệm dòng đột biến triển vọng phát sinh từ dòng đột biến HV-H 138 Bảng 3.28 Một số kết sản suất thử giống lúa nếp Hoa vàng đột biến vụ xuân mùa 2017 139 Bảng 3.29 Một số đặc điểm dòng đột biến ưu tú giống gốc vụ mùa 2017 142 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Nguồn gốc lúa trồng (Khush (1997) Hình 1.2 Cấu trúc hố học amyloza Amylopectin Hình 1.3 Nội nhũ lúa nếp lúa tẻ nhuộm KI Hình 1.4 Diện tích sản lượng lúa toàn cầu giai đoạn 2006 - 2015 Hình 1.5 Sản lượng lúa nếp xuất Việt Nam 2015-2017 19 Hình 1.1 Cấu trúc phân tử 2AP 44 Hình 1.6 Sơ đồ mơ tả đường sinh tổng hợp 2AP 44 Hình 3.1 Biểu đồ mối tương quan đột biến diệp lục với tổng tần số đột biến có ý nghĩa chọn giống phát sinh từ giống lúa nếp 75 Hình 3.2 Biểu đồ tổng tần số đột biến diệp lục phát sinh từ giống gốc dòng đột biến liều xạ 100gy 76 Hình 3.3 Biểu đồ tần số đột biến diệp lục phát sinh từ giống gốc dòng đột biến liều xạ 150gy 77 Hình 3.4 Phân nhóm di truyền dòng đột biến phát sinh từ giống lúa nếp Đuôi trâu vụ mùa 2016 101 Với mức tương đồng 0,38, 15 dòng đột biến giống gốc chi thành nhóm sau: 101 Hình 3.5 Phân nhóm di truyền dòng đột biến phát sinh từ giống lúa nếp Đuôi trâu vụ xn 2017 102 Hình 3.6 Phân nhóm di truyền dòng đột biến phát sinh từ giống lúa nếp Đuôi trâu vụ mùa 2016 vụ xuân 2017 105 Hình 3.7 Phân nhóm di truyền dòng đột biến từ nếp Hoa vàng vụ mùa 2015 113 Hình 3.8 Phân nhóm di truyền dòng đột biến phát sinh từ nếp Hoa vàng vụ xn 2016 114 Hình 3.9 Phân nhóm di truyền dòng đột biến phát sinh từ nếp Hoa vàng giống gốc vụ xuân 2016 vụ mùa 2016 116 Hình 3.10 Cấu tạo giải phẫu thân dòng đột biến HV1, HV3 giống gốc 117 Hình 3.11 Độ ổn định suất dòng đột biến nghiên cứu 124 vụ mùa 2016 124 Hình 3.12 Mức độ ổn định suất dòng đột biến nghiên cứu vụ xuân 2017 126 Hình 3.13 Độ ổn định suất dòng đột biến có triển vọng phát sinh từ dòng đột biến HV-H vụ xuân 2017 134 Hình 3.14 Độ ổn định suất dòng đột biến phát sinh từ dòng đột biến HV-H vụ mùa 2017 136 ... (1995)[41], giống lúa nếp; Đỗ Hữu Ất (1996)[2], giống lúa tẻ đặc sản cho thấy: chiếu xạ tia gamma (Co60) vào hạt nảy mầm cho hiệu cao so với chiếu xạ vào hạt khô, chiếu xạ vào hạt nảy mầm khoảng... chọn để trở thành giống lúa ngắn ngày, chọn đề tài: Nghiên cứu cải tiến số giống lúa nếp đặc sản cao sản chiếu xạ tia gamma (Co 60) vào hạt nảy mầm 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.2.1 Mục tiêu chung... vi nghiên cứu - Do thời gian có hạn nên chúng tơi tập trung nghiên cứu cải tiến giống lúa: nếp Hoa vàng, nếp Đuôi trâu nếp Phú Quý - Nghiên cứu so sánh hiệu gây đột biến chiếu xạ tia gamma (Co60)