Kho¸ ln tèt nghiƯp TRƯỜNG ĐHSP HÀ NỘI KHOA SINH KTNN NGUYN TH NGC H Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học liên quan đến tính trạng chất lượng dòng, giống lúa đột biến KHO LUẬN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Di truyền học Mã số: 010506 Hướng dẫn khoa học: NGUYỄN NHƯ TOẢN Hà Nội - 2007 Nguyễn Thị Ngọc Hà K29A Sư phạm Sinh Khoá luận tốt nghiệp Lời cảm ơn Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo Ths Nguyễn Như Toản tận tình hướng dẫn, bảo, giúp đỡ Tôi xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô giáo, cán thí nghiệm khoa sinh KTNN, thầy cô giáo tổ di truyền bạn sinh viên tạo điều kiện giúp đỡ, động viên để hoàn thành tốt luận văn Ngày 10 tháng năm 2007 Sinh viên Nguyễn Thị Ngọc Hà Nguyễn Thị Ngọc Hà K29A Sư phạm Sinh Khoá luận tốt nghiệp Lời cam đoan Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các kết nghiên cứu khoá luận trung thực chưa đc công bố công trình khác Tác giả khoá luận Nguyễn Thị Ngọc Hà Nguyễn Thị Ngọc Hà K29A Sư phạm Sinh Khoá luận tốt nghiệp Mục lục Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục Danh mục bảng Mở đầu Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Điều kiện nghiên cứu Chương 1: Tổng quan tài liệu 1.1 Nguồn gốc giá trị kinh tế lúa 1.2.Tình hình nghiên cứu đột biến lúa giới Việt Nam 1.3 Một số nghiên cứu tính trạng đặc điểm hạt gạo Chương 2: Đối tượng phương pháp nghiên cứu 11 18 2.1 Đối tượng 18 2.2 Phương pháp nghiên cứu 18 Chương 3: Kết nghiên cứu thảo luận 20 3.1 Quá trình sinh trưởng phát triển dòng đột biến vụ 20 3.2 Các yếu tố cấu thành suất dòng đột biến vụ 23 3.3 Đặc điểm nông sinh học qui định tính trạng chất lượng hạt gạo 30 Kết luận đề nghị 35 Phụ lục 37 Tài liệu tham khảo 39 Nguyễn Thị Ngọc Hà K29A Sư phạm Sinh Khoá luận tốt nghiệp Danh mục bảng kí hiệu viết tắt Bảng 3.1 Chiều cao thời gian sinh trưởng Bảng 3.2 Số /khóm Bảng 3.3 Số hạt chắc/bông % hạt Bảng 3.4 P1000 hạt suất lý thuyết Bảng 3.5 Chiều dài hạt, chiều rộng hạt, tỷ lệ D/R Bảng 3.6 Chỉ tiêu chất lượng gạo dòng đột biến NSLT: Năng suất lí thuyết P1000 hạt: Trọng lượng 1000 hạt.(gr) Nguyễn Thị Ngọc Hà K29A Sư phạm Sinh Khoá luận tốt nghiệp Mở Đầu Lý chọn đề tài Lúa nước ba lương thực loài người (cùng với lúa mì ngô), lúa xếp vào lương thực đứng hàng thứ hai giới sau lúa mì Hiện nay, theo điều tra giới khoảng tỷ người bị đói, muốn khắc phục tình trạng phải có khoảng 4,5 tỷ lương thực Trong 35 năm (1995-2030), sản lượng lương thực giới tăng từ 554 lên 880 triệu tấn/năm đáp ứng đủ nhu cầu tối thiểu lương thực (Nguyên Vũ) [9] Do lương thực vấn đề thời chiến lược cho quốc gia Việt Nam, lúa nước lương thực có giá trị kinh tế nhiều mặt như: Giải nhu cầu dinh dưỡng cần thiết cho người, cho chăn nuôi công nghiệp chế biến So với nước giới, nhu cầu tiêu thụ lúa gạo Việt Nam xếp vào hàng thứ (sau Trung Quốc, Inđônêsia, ấn Độ, Băngladet) mức 18,9 triệu quy thóc/năm với dân số 76 triệu người, diện tích trồng lúa Việt Nam đứng vào hàng thứ Nhờ áp dơng c¸c tiÕn bé khoa häc kÜ tht vỊ gièng trồng mà Việt Nam từ nước thiếu gạo triền miên, đến năm 1997 có bước nhảy vọt xuất gạo đứng thứ giới (sau Thái Lan) Trong thành công phải kể đến đóng góp to lớn hoạt động Khoa học - Công nghệ, có nghành Di truyền học, đặc biệt phân nghành Di truyền học chọn giống với ứng dụng thành tựu lớn Khoa học- Kĩ thuật với thành tựu sinh học tế bào, sinh học phân tử Nguyễn Thị Ngọc Hà K29A Sư phạm Sinh Khoá luận tốt nghiệp Tuy nhiên diện tích đất nông nghiệp ngày bị thu hẹp đặc biệt nước Châu Do đô thị hoá phát triển sở hạ tầng, đất nông nghiệp bị chuyển thành đất sinh hoạt Do diện tích đất trồng lúa ngày bị thu hẹp Hiện việc thực tăng suất theo hướng mở rộng diện tích trồng khó khăn, nhà khoa học chọn giống vào nghiên cứu theo hướng nâng cao chất lượng giá trị thương phẩm lúa Cùng với lai tạo, phương pháp chọn giống đột biến phương pháp tối ưu cho việc tạo giống lương thực nói chung đặc biệt lúa nói riêng Từ cá thể đột biến ưu việt chọn tạo tập đoàn đột biến thu từ giống gốc A20 Bắc thơm Viện di truyền nông nghiệp Viện khoa học Nông nghiệp Việt Nam Chúng tìm hiểu, đánh giá mức đ ổn định hệ sau đột biến, từ tiến hành nghiên cứu kho sỏt số đặc tính như: suất, thời gian sinh trưởng, phẩm chất hạt gạo, độ dài rộng, tỷ lệ D/R, nhiệt độ hoá hồ, tỷ lệ bạc bụng Với mong muốn đóng góp vào việc tìm hiểu, đánh giá tiềm năng suất chất lượng giống lúa Việt Nam, tiến hành nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học liên quan đến tính trạng chất lượng dòng, giống lúa đột biến Mục đích nghiên cứu - Khảo sát tiêu nông - sinh học sinh hoá cá thể ®ét biÕn u viƯt … - Lùa chän ®ỵc mét số cá thể có tiềm cao suất, chất lượng gạo, sức chống chịu để tạo dòng làm sở cho việc làm tạo giống Nguyễn Thị Ngọc Hà K29A Sư phạm Sinh Khoá luận tốt nghiệp Nhiệm vụ nghiên cứu - Khảo sát yếu tố cấu thành suất + Số / khóm + Tổng số hạt / + Tỷ lệ % hạt + Trọng lượng 1000 hạt + Năng suất lý thuyết + Thời gian sinh trưởng - Một số đặc điểm hình thái hạt + Chiều dài hạt gạo (D) + Chiều rộng hạt gạo (R) + Tỷ lệ dài / rộng.(D/R) + Độ bạc bụng + Tỷ lệ gạo nguyên Điều kiện nghiên cứu Phòng thí nghiệm khoa Sinh KTNN trường ĐHSPHN2 Thí nghiệm đồng ruộng : Lúa cấy ruộng thuận lợi tưới tiêu, chăm sóc, bảo vệ Gieo cấy vụ mùa năm 2006 Ngày gieo: 26/6/2006 Ngày thu hoạch: 10/10/2006 Viện Di truyền Nông nghiệp, ViƯn khoa häc N«ng nghiƯp ViƯt Nam – X· Cao Minh Phúc Yên Vĩnh Phúc Nguyễn Thị Ngọc Hà K29A Sư phạm Sinh Khoá luận tốt nghiệp Tổng quan tài liệu 1.1 Nguồn gốc giá trị kinh tÕ cđa c©y lóa 1.1.1 Ngn gèc c©y lóa Loài lúa trồng Ozyra sativa L (2n=24) hoá từ lúa dại Về nguồn gốc lúa có nhiều nhà khoa học nghiên cứu đưa nhiều ý kiến khác nhau: Theo Candalle (1886): Cây lúa có nguồn gốc ấn Độ Theo Roscleviez (1931): Cây lúa có nguồn gốc Đông Nam á, đặc biệt ấn độ Đông Dương Nhà khảo cổ học Stato chứng tỏ: Tổ tiên lúa Đông Nam (Việt Nam,Thái Lan ) Tuy chưa thống nguồn gốc lúa nhà khoa học công nhận lúa có nguồn gốc từ Đông Nam (Mai Văn Quyền,1996) [9] Có nhiều chứng minh lúa có nguồn gốc Đông Nam á: - Về diện tích gieo trồng: Diện tích trồng lúa Đông Nam coi lớn giới - Tại số vùng tìm thấy lúa dại Nhiều chứng khảo cổ học chứng minh cho điều Vì vậy, ta khẳng định chắn rằng: lúa trồng có nguồn gốc từ Đông Nam Người Đông Nam xưa gây tạo lúa nước tích luỹ vốn kĩ thuật trồng lúa phong phú Từ đây, lúa kĩ thuật trồng lúa phổ biến tới vùng khác giới Nguyễn Thị Ngọc Hà K29A Sư phạm Sinh Khoá luận tốt nghiệp 1.1.2 Giá trị kinh tế lúa Lúa nc ba lương thực chủ yếu giới (lúa mì, lúa ngô) Từ lâu, lúa trở thành lương thực người Khoảng 40% dân số giới coi lúa gạo nguồn lương thực chính, 2,5% sử dụng lúa gạo 1/2 phần lương thực hàng ngày (Ngô Thị Đào,1997)[4] Lúa lương thực có giá trị dinh dưỡng cao, giàu tinh bột (72,5 %) đường (11,8% celluloz) Ngoài ra, có hàm lượng lớn Prôtêin (7-8%), ®ặc biƯt chøa nhiỊu axit amin kh«ng thay thÕ nh Lyzin, Treonin, Metionin, Triptophan(Ngô Thị Đào, 1997)[4] Những năm gần với phát triển sinh học hin đại góp phần vào việc nghiên cứu tạo giống lúa tốt, có suất cao Nước ta trở thành nước xuất gạo đứng thứ hai giới (sau Thái Lan) hàng năm đóng góp phần lớn vào tổng thu nhập quốc dân (GDP) Gạo Việt Nam xuất cho 40 nước giới, có Pháp, Singapo, Malayxia, Mỹ (theo báo Nông nghiệp Việt Nam, 2003) [14] Vì vậy, nói lúa lương thực vừa có giá trị kinh tế vừa có giá trị dinh dưỡng lớn, đăc biệt với nước nông nghiệp Việt Nam 1.2 Tình hình nghiên cứu lúa đột biến giới Việt Nam 1.2.1 Trên giới Trong nhiều thập kỉ trở lại nhiều phòng thí nghiệm khác giới tiến hành việc nghiên cứu đột biến thực nghiệm, cỏc chế phân tử trình đột biến, ứng dụng công tác chọn to loại trồng nông nghiệp, đặc biệt chọn to giống lúa Theo FAO/ IAEA số lượng loại trồng tạo phương pháp đột biến thc nghim (tác nhân lí, hóa học hay phối hợp nhân tố vật lí, hoá học với việc sử dụng phương pháp chọn giống cổ điển lai tạo, chọn lọc cá thể, chọn lọc hàng loạt) tăng lên nhanh chóng Nguyễn Thị Ngọc Hà 10 K29A Sư phạm Sinh Khoá luận tốt nghiệp Khả đẻ nhánh trung bình coi có lợi với giống có suất cao 3.2.2 Tổng số hạt/ Tổng số hạt tính trạng số lượng, đa gen, hai yếu tố định số hoa phân hoá số hoa thoái hoá Nếu số hoa phân hoá nhiều, số hoa thoái hoá ít, tổng số hạt/bông nhiều Số hạt yếu tố quan trọng cấu thành suất Nó thể sức chứa chịu ảnh hưởng môi trường (điều kiện chăm sóc ngoại cảnh) Trong hướng chọn giống đại số hạt/ số quan tâm đặc biệt Người ta biết có hai hướng tăng suất lúa là: - Hoc tăng số bông/khóm - Hoặc tăng số hạt/bông Nhưng tăng số khóm đồng nghĩa với việc nhánh nhỏ yếu Vì khả chống đổ thấp, nhỏ Vì đường tăng số hạt/bông mang tính thực tế cao 3.2.3 Số hạt chắc/bông tỉ lệ % hạt chắc/bông Hai yếu tố đóng vai trò quan trọng nhất, định đến suất giống Muốn tăng nhanh suất lúa phải giảm tỉ lệ hạt lép, tức làm tăng tỉ lệ hạt Tỉ lệ hạt có liên quan đến quang hợp sau trỗ quang hợp sau trỗ, tức phải có xanh lâu dài, giống có thời kì chín dài thời gian từ gieo đến hoa ngắn Nguyễn Thị Ngọc Hà 25 K29A Sư phạm Sinh Khoá luận tốt nghiệp Như số hạt/bông tỉ lệ % hạt chắc/bông cao hứa hẹn khả cho suất cao Tỷ lệ hạt chắc/bông phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Điều kiện dinh dưỡng Điều kiện ánh sáng sau trỗ Điều kiện nhiệt độ, độ ẩm Sở dĩ có khác dòng điều kiện chăm sóc không đồng dòng Bảng 3.3: Số hạt chắc/bông % hạt Số hạt chắc/bông TT Dòng X m CV% Tỷ lệ % hạt chắc/bông A20 217,6 10,40 10,40 90,20 D51 203,4 7,80 7,20 90,60 D52 189,7 7,20 9,40 92,40 D53 195,6 8,10 9,80 90,10 CL8 228,4 8,70 7,80 92,30 HD04 220,4 8,10 3,40 98,50 HD03 190,3 9,50 6,80 88,70 HD01 186,8 9,50 9,70 88,10 BT7 205,3 8,76 8,36 84,89 10 Sè2 189,3 6,50 9,30 91,40 11 Sè3 230,5 4,20 6,70 93,10 12 Sè5 210,0 3,20 3,25 85,28 Từ dẫn liệu bảng ta xếp tính trạng số hạt chắc/bông theo thứ tự: HD01