NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỊU MẶN CỦA MỘT SỐ NGUỒN GEN LÚA LƯU GIỮ TẠI NGÂN HÀNG GEN CÂY TRỒNG QUỐC GIA Tăng Thị Hạnh, Dương Thị Hồng Mai, Trần Văn Luyện, Phạm Văn Cường, Lê Khả Tường, Phan Thị Nga Summary: The salinity tolerance of rice varieties maintained in the national crop gene bank With the objective of analyzing the performance of rice physiological characteristics in relation to salinity tolerance, experiment was conducted with five rice resouras The varieties are Nước mặn dạng (G1), Lúa chăm (G2), Cườm dạng (G3), Chiêm rong (G4), Lúa chăm biển (G5) The controls in this trial are: IR28 (salinity sensitive- controll 1) and A69-1 (salinity tolerant-controll 2) The experiment was laid out on random complete block design with four replications Chemical used was the mixed solution Kimura B (Nakamura and Associates, 2002) Data showed that, photosynthesis intensity and photosynthesis related indicators such as Gs, Ci, transpiration intensity, SPAD, Fv/Fm, Chlorophyl content of rice varieties were influenced by salinity The impact of salinity on Gs, Ci, transpiration intensity was stronger than that on SPAD and on Fv/Fm Chlorophyll content in rice leaves was also influenced by salinity Particularly, Chlorophyll content was reduced while salt concentrations increased Salinity also affects a number of morphological characteristics of rice varieties such as slows down tillering, slows down leaves emergence and results to slower plant growth Salinity also affects the accumulation of dry matter When increasing the concentrations of salt treatment, dry matter accumulation was reduced The results showed that, two varieties Cườm dạng and Chiêm rong have the highest dry matter accumulated, which potentially leads to high yield It is initially suggested that, these two varieties possess stronger salinity tolerance than the other varieties Keywords: salinity, tolerance, sensitive, photosynthesis intensity, chlorophyll content, dry matter I Đặt vấn đề Đất nhiễm mặn trở ngại lớn sản xuất nông nghiệp vùng ven biển Thế giới Băng tan hai cực với mực nước biển dâng cao tác động lớn đến sản xuất nông nghiệp, an ninh lương thực, đời sống nông dân nhiều vùng sản xuất nông nghiệp ven biển Ở Việt Nam, tỉnh đồng sông Cửu Long, ven biển Bắc Nam Trung số tỉnh đồng Bắc bị ảnh hưởng nghiêm trọng vấn đề xâm nhập mặn Vấn đề đặt cần nghiên cứu giải pháp cụ thể nhằm ổn định, nâng cao suất hiệu trồng lúa vùng đất nhiễm mặn Các nghiên cứu đặc tính chịu mặn lúa cung cấp thơng tin khoa học hữu ích cho canh tác chọn tạo giống lúa chịu mặn, vấn đề cần tăng cường nghiên cứu Việt Nam giai đoạn Việc chọn lựa giống lúa có khả chịu mặn cao, xây dựng quy trình thâm canh giống lúa điều kiện sản xuất thực tế, tập trung khai thác nguồn tài nguyên di truyền địa phương việc làm mang tính cấp thiết II Vật liệu nội dung phương pháp nghiên cứu Vật liệu nghiên cứu Gồm nguồn gen lúa: Nước mặn dạng (G1), Lúa chăm (G2), Cườm dạng (G3), Chiêm rong (G4), Lúa chăm biển (G5), giống đối chứng mẫn cảm với mặn IR28 (Đối chứng 1) kháng mặn A69-1 (Đối chứng 2) Và dung dịch Kimura (Nakamura cs,2002) Nội dung phương pháp nghiên cứu -Tiến hành công thức xử lý mức độ mặn: M0: Không xử lý mặn (đối chứng); M1: Xử lý mặn mức trung bình 56mM NaCl, M2: Xử lý mặn mức cao 113mM NaCl - Phân tích tác động mức mặn khác lên khả quang hợp, hàm lượng chlorophyl khối lượng chất khô giống lúa - Thời gian nghiên cứu: Vụ Xuân năm 2010 - Bố trí thí nghiệm: theo khối ngẫu nhiên đầy đủ RCB, lần nhắc lại - Các tiêu theo dõi: Cường độ quang hợp (CER) tiêu liên quan (độ nhạy khí khổng, hàm lượng CO2 gian bào), cường độ thoát nước, số SPAD, khả vận chuyển điện tử hệ quang hóa II, hàm lượng Chlorophyll lá, khối lượng chất khơ tích lũy - Phương pháp phân tích xử lý số liệu: chương trình IRRISTAT 5.0 III Kết nghiên cứu 1.Ảnh hưởng mức mặn khác tới tiêu liên quan đến quang hợp Bảng Liên quan đến quang hợp nguồn gen lúa sau xử lý mặn tuần giai đoạn trỗ CT Giống CĐQH Gs Ci CĐTHN SPAD Fv/Fm M0 M1 M2 G1 25,16 0,52 259,53 11,40 37,20 0,60 G2 25,83 0,56 262,37 10,00 39,20 0,59 G3 24,95 0,70 269,33 11,49 37,70 0,58 G4 30,23 0,70 253,00 13,17 39,40 0,58 G5 25,94 0,67 271,00 11,16 39,00 0,57 G6 (ĐC1) 25,51 0,54 261,53 11,53 41,90 0,59 G7 (ĐC2) 23,81 0,69 279,13 12,90 39,50 0,60 TB 25,92 0,63 265,13 11,66 39,13 0,58 G1 20,87 0,29 218,33 7,71 34,20 0,60 G2 24,59 0,37 231,07 8,74 42,90 0,58 G3 20,71 0,33 230,67 7,61 39,00 0,58 G4 24,61 0,36 224,80 8,77 36,80 0,60 G5 23,13 0,32 216,87 8,04 40,10 0,57 G6 (ĐC1) 24,33 0,37 223,20 9,56 42,80 0,61 G7 (ĐC2) 20,29 0,38 249,87 8,34 38,10 0,60 TB 22,65 0,35 227,83 8,40 39,13 0,59 G1 18,34 0,27 229,91 6,65 38,10 0,57 G2 16,42 0,18 200,93 4,39 39,70 0,58 G3 15,66 0,20 224,07 4,75 39,00 0,60 G4 19,77 0,24 204,69 5,85 37,10 0,58 G5 15,86 0,20 220,33 4,77 39,40 0,58 G6 (ĐC1) 13,90 0,18 231,73 4,76 42,80 0,60 G7 (ĐC2) 16,22 0,22 225,00 5,34 40,80 0,58 TB 16,60 0,21 219,52 5,21 39,56 0,58 LSD0,05(M) 1,38 0,05 9,09 0,65 0,84 0,01 LSD0,05 (M*G) 3,64 0,13 24,06 1,73 2,22 0,03 Ghi chú:CĐQH: Cường độ quang hợp (µmolCO2/m lá/s),Gs: Độ nhạy khí khổng (molH2O/m2/s), Ci: Nồng độ CO2 gian bào (µmolCO2/mol), CĐTHN: Cường độ nước (mmol H2O/m2lá/s), SPAD: Chỉ số SPAD, Fv/Fm: Khả vận chuyển điện tử hệ quang hóa II, LSD0,05(M): Giá trị sai khác nhỏ mức xác suất 95% nhân tố mức mặn, LSD0,05(M*G): Giá trị sai khác nhỏ mức xác suất 95% tác động nhấn tố mặn giống Bảng cho thấy tăng nồng độ xử lý mặn CĐQH trung bình nguồn gen giảm từ 25,92 µmol CO2/m2/s (M0) xuống 22,65 µmol CO2/m2/s (M1) 16,60 µmol CO2/m2lá/s (M2) Có thay đổi giá trị CĐQH Gs trung trung bình nguồn gen giảm từ 0,63 molH2O/m2/s (M0) xuống 0,35 molH2O/m2/s (M1) 0,21 molH2O/m2/s (M2) Gía trị khác Đ/C với công thức xử lý mặn công thức xử lý mặn M1 M2 Trong mức xử lý mặn M1, CĐQH G4 G2 cao CĐQH Đ/C2 CĐQH G5, G1, G3 không khác với CĐQH Đ/C2 mức ý nghĩa 0,05 Ở công thức xử lý mặn M2, CĐQH nguồn gen khơng có khác so với Đ/C2, CĐQH G4 G1 lớn Đ/C CĐQH G2, G3, G5 tương đương Đ/C1 Giá trị Gs nguồn gen không khác với giống Đ/C, Gs G2 (0,37 molH2O/m2/s) cao thấp Gs G1(0,29 molH2O/m2/s) Trung bình Ci nguồn gen giảm xử lý mặn cơng thức khác Trung bình Ci nguồn gen có khác đối chứng với công thức xử lý mặn, nhiên lại sai khác giá trị cơng thức xử lý mặn M1 M2 Tại nồng độ xử lý M1, Ci G2 G3 không khác với Đ/C2 Ci G1, G4, G5 thấp Đ/C2 khơng có sai khác với Đ/C1 mức ý nghĩa 0,05 Với giá trị Ci: G2 nguồn gen có Ci thấp Đ/C1, nguồn gen lại Ci khơng sai khác với Đ/C1 Đ/C2 CĐTHN trung bình nguồn gen giảm từ 11,66 mmol H2O/m2/s (M0) xuống 8,40 mmol H2O/m2/s (M1) mmol H2O/m2/s 5,21 mmol H2O/m2/s (M2) CĐTHN trung bình nguồn gen khác M0 M1, M0 M2 M1 M2 CĐTHN nguồn gen lại khơng có sai khác mức ý nghĩa 0,05 so với giống đối chứng Chỉ số SPAD trung bình trung bình Fv/Fm nguồn gen khơng có khác mang ý nghĩa thống kê cơng thức thí nghiệm SPAD nguồn gen nồng độ xử lý M2 biến động từ 37,10(G4) đến 39,70(G2) thấp so Đ/C1, ngồi G4 có SPAD thấp Đ/C2, G1,G2,G3 G5 có SPAD tương đương SPAD Đ/C2 mức ý nghĩa 0,05 Khi xử lý nồng độ M1 số SPAD G2 cao Đ/C2 không sai khác Đ/C1 Chỉ số SPAD nguồn gen lại thấp Đ/C1 khơng sai khác Đ/C2 Fv/Fm nguồn gen không khác với giống Đ/C1 Đ/C2, riêng G5 Fv/Fm thấp Đ/C1 mức ý nghĩa Ở nồng độ mặn cao M2 giá trị Gs, Fv/Fm nguồn gen không khác giống Đ/C mức ý nghĩa 0,05 Ảnh hưởng mức mặn khác tới hàm lượng Chlorophyl Bảng cho thấy cho thấy hàm lượng Ch a trung bình nguồn gen giảm tăng nồng độ xử lý mặn từ 0,960 mg/g(M0) (M1) xuống 0,880 mg/g (M2) khơng có sai khác mang ý nghĩa thống kê Hàm lượng Ch b trung bình nguồn gen giảm tăng nồng độ xử lý mặn từ 0,746 mg/g (M0) xuống 0,741 mg/g (M1) 0,653 mg/g (M2) giá trị sai khác cơng thức xử lý Cùng mức mặn M1, G4 có hàm lượng Ch a thấp Đ/C2 khơng khác với Đ/C1, hàm lượng Ch a nguồn gen khác không sai khác với giống Đ/C Hàm lượng Ch b nguồn gen khơng có sai khác với giống Đ/C G2 có hàm lượng Ch a cao (0,836 mg/g), thấp G4(0,555 mg/g) Ở tỷ lệ Cha/Chb khơng có sai khác nguồn gen so với giống Đ/C Ở mức M2 hàm lượng Ch a giống khơng có sai khác so với Đ/C2, hàm lượng Ch a G3(0,885 mg/g) lớn nhỏ G1(0,627 mg/g) Tương tự công thức xử lý mặn M2 hàm lượng Ch b giống sai khác so với giống Đ/C mức ý nghĩa 0,05 Bảng Hàm lượng Chlorophyl nguồn gen lúa giai đoạn trỗ CT M0 M1 M2 Giống Ch a (mg/g) Ch b (mg/g) Chl a/Ch b G1 0,829 0,609 1,37 G2 1,053 0,834 1,24 G3 0,962 0,772 1,33 G4 0,558 0,451 1,27 G5 0,750 0,593 1,22 G6 (ĐC1) 0,993 0,704 1,37 G7 (ĐC2) 1,575 1,262 1,24 TB 0,960 0,746 1,29 G1 0,768 0,605 1,29 G2 1,138 0,836 1,32 G3 1,055 0,803 1,28 G4 0,655 0,555 1,18 G5 0,978 0,743 1,28 G6 (ĐC1) 0,931 0,760 1,25 G7 (ĐC2) 1,194 0,885 1,34 TB 0,960 0,741 1,28 G1 0,627 0,509 1,26 G2 0,816 0,672 1,23 G3 0,885 0,607 1,44 G4 0,856 0,655 1,31 G5 0,784 0,564 1,37 G6 (ĐC1) 0,961 0,710 1,46 G7 (ĐC2) 1,227 0,854 1,45 TB 0,880 0,653 1,36 LSD0,05(M) LSD0,05 (M*G) 0,186 0,492 0,133 0,353 0,10 0,24 Ghi chú: Ch a: Hàm lượng Chlorophyl a lá, Ch b: Hàm lượng Chlorophyl b LSD0,05(M) : Giá trị sai khác nhỏ mức xác suất 95% nhân tố mức mặn, LSD0,05(M*G): Giá trị sai khác nhỏ mức xác suất 95% tác động nhấn tố mặn giống Nhìn chung, thời kỳ trỗ mặn không ảnh hưởng đến hàm lượng Chlorophyl nguồn gen lúa Trong nồng độ xử lý mặn M1 M2 nguồn gen G2 G3 có hàm lượng Chlorophyl cao so với nguồn gen G1,G4, G5 tương đương với hàm lượng Chlorophyl giống Đ/C2 Ảnh hưởng mức mặn khác đến khối lượng chất khô tích lũy Bước vào giai đoạn trỗ lúa bắt đầu tích lũy chất khơ mạnh dần chuyển nuôi để tạo suất sau Bảng cho thấy DT trung bình nguồn gen không sai khác công thức biến động từ 809,10 cm2(M2) đến 1049,80 cm2(M0) 1122 cm2(M1) Trong tỷ lệ chết trung bình nguồn gen lại tăng mức ý nghĩa 0,05 M1 (6,9%) M2 (18,4%) SLA trung bình nguồn gen khơng khác cơng thức thí nghiệm Bảng Khối lượng chất khơ tích lũy nguồn gen lúa giai đoạn trỗ DT xanh KLCK Tỷ lệ SLA CT Giống T/ R (cm ) (g) chết (%) (cm2/g) 1317,92 20,56 3,07 194,96 M0 M1 M2 634,76 13,85 2,83 - 167,81 1743,63 36,62 3,49 - 146,37 1075,10 27,07 3,25 - 208,12 744,97 9,21 3,04 - 221,50 G6 (ĐC1) 337,26 7,70 3,28 - 218,52 G7 (ĐC2) 494,95 4,88 3,59 - 297,12 TB 1049,80 17,13 3,22 - 207,77 1517,65 27,96 4,49 3,6 178,92 1524,19 15,52 7,73 6,9 239,68 1793,10 31,40 3,27 3,7 175,66 1098,62 24,69 3,81 6,7 137,59 1000,30 17,78 3,81 9,5 199,86 G6 (ĐC1) 487,78 3,65 2,63 8,5 531,64 G7 (ĐC2) 435,87 6,46 2,82 9,4 196,56 TB 1122,50 18,21 4,08 6,9 237,13 1054,00 20,54 4,09 14,8 189,82 713,99 15,67 3,00 24,4 174,14 1894,25 34,01 5,78 11,3 158,05 886,30 20,28 3,25 17,1 169,22 633,72 15,70 3,11 20,8 161,97 G6 (ĐC1) 187,50 4,35 3,35 26,6 185,64 G7 (ĐC2) 293,91 6,12 2,98 13,7 143,31 TB 809,10 16,67 3,65 18,4 168,88 LSD0,05(M) 237,44 2,81 0,90 3,56 94,41 LSD0,05 (M*G) 628,20 7,43 2,39 9,43 249,78 Ghi chú: DT xanh: diện tích xanh, KLCK: Khối lượng chất khơ tích lũy(g), T/R: tỷ lệ chất khơ tích lũy khối lượng rễ khô SLA số độ dày (cm2/g) LSD0,05(M) : Giá trị sai khác nhỏ mức xác suất 95% nhân tố mức mặn, LSD0,05(M*G): Giá trị sai khác nhỏ mức xác suất 95% tác động nhấn tố mặn giống KLCK trung bình nguồn gen lúa giảm tăng mức độ xử lý mặn biến động từ 16,67g (M2 ) đến 17,13 g(M1) 18,21 g(M1) KLCK trung bình cơng thức khơng có sai khác mức ý nghĩa 0,05 Cùng mức xử lý mặn M1 nguồn gen có KLCK cao Đ/C1(3,65g) Đ/C2(6,46g) mức ý nghĩa 0,05, G3 có KLCK cao (31,40g) thấp G2 (15,52g) Các nguồn gen G1, G2 G3 có diện tích cao giống Đ/C G4 G5 có diện tích không sai khác Đ/C mức ý nghĩa 0,05 Tỷ lệ chết nguồn gen giống M1 biến động từ 3,6%(G1) đến 9,5%(G5), G1 G3 có tỷ lệ chết thấp thấp so với giống Đ/C Tỷ lệ chết G2,G4 G5 không sai khác với giống Đ/C mức ý nghĩa 0,05 Ở mức mặn M2 nguồn gen G1, G3 G4 cho KLCK cao cao giống đối chứng mức ý nghĩa 0,05 Như mặn ảnh hưởng không nhiều đến KLCK thời kỳ lúa trỗ Cùng mức mặn G1, G3 G4 cho KLCK tích lũy cao so với G2 G5 cao so với giống Đ/C có ý nghĩa IV Kết luận Cường độ quang hợp tiêu liên quan đến quang hợp độ nhạy khí khổng, nồng độ CO2 gian bào, cường độ thoát nước, số SPAD, khả vận chuyển điện tử hệ quang hóa II, hàm lượng Chlorophyl nguồn gen lúa chịu ảnh hưởng mặn, mặn ảnh hưởng đến độ nhạy khí khổng, nồng độ CO2 gian bào, cường độ thoát nước nhiều so với SPAD khả vận chuyển điện tử hệ quang hóa II Cơng thức xử lý mặn M1 nguồn gen G2 G5 có cường độ quang hợp cao nguồn gen G1, G3 G4 tương đương Đ/C2 Công thức xử lý mặn M2 giống G4 có cường độ quang hợp cao nguồn gen G1, G2, G3,G5 tương đương Đ/C2 Hàm lượng Chlorophyl chịu ảnh hưởng mặn, tăng nồng độ xử lý mặn hàm lượng Chlorophyl nguồn gen giảm nồng độ xử lý nguồn gen G2, G3 G5 có hàm lượng Chlorophyl cao G1 G4 Mặn ảnh hưởng đến khối lượng chất khơ tích lũy nguồn gen , tăng nồng độ xử lý mặn khối lượng chất khơ tích lũy nguồn gen giảm G3 G4 nguồn gen có khối lượng chất khơ tích lũy cao công thức xử lý mặn, cao Đ/C2 Bước đầu thấy nguồn gen Cườm dạng Chiêm rong có khối lượng chất khơ tích lũy cao nhất, có tiềm cho suất cao nhất, nguồn gen giống có khả chịu mặn tốt nguồn gen lại TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm Thị Lang, Phạm Thị Xim Bùi Chí Bửu (2008) Nghiên cứu ứng dụng marker phân tử chọn tạo giống lúa chịu mặn kỹ thuật nuôi cấy túi phấn Hệ thống tiêu chuẩn đánh giá nguồn gen lúa IRRI (1996) Akbar M (1986), Breeding for Salinity Tolerance in rice, Prospects for Biosaline ResearchProceedings of US-Pakistan Biosaline Research Workshop Karachi, Pakistan, pp 38-54 Buu BC, NT Lang, PB Tao, ND Bay (1995), Rice Breeding Research Strategy in the Mekong Delta Proceeding of the International Rice Resistant Conference “Fragile Lives in Fragile Ecosystems”, IRRI, Philippines, pp 739 - 755 Nakamura, I., Murayama, S., Tobita, S., Bong, B.B, Yanagihara, S., Ishimine, Y and Kawamitsu, Y (2002), Effect of NaCl on the photosynthesis, water ralations and free proline accumulation in the wild Oryza species Plant Pro Sci., pp 305-310 ... CO2 gian bào, cường độ thoát nước, số SPAD, khả vận chuyển điện tử hệ quang hóa II, hàm lượng Chlorophyl nguồn gen lúa chịu ảnh hưởng mặn, mặn ảnh hưởng đến độ nhạy khí khổng, nồng độ CO2 gian... thức xử lý mặn, cao Đ/C2 Bước đầu thấy nguồn gen Cườm dạng Chiêm rong có khối lượng chất khơ tích lũy cao nhất, có tiềm cho suất cao nhất, nguồn gen giống có khả chịu mặn tốt nguồn gen lại TÀI... độ quang hợp cao nguồn gen G1, G2, G3,G5 tương đương Đ/C2 Hàm lượng Chlorophyl chịu ảnh hưởng mặn, tăng nồng độ xử lý mặn hàm lượng Chlorophyl nguồn gen giảm nồng độ xử lý nguồn gen G2, G3 G5 có