Đánh giá một số chỉ tiêu chất lượng và kiểu gen của các giống lúa nếp

Hai mươi giống lúa nếp được đánh giá về kiểu gen và gen tạo mùi thơm cũng như đánh giá các chỉ tiêu liên quan đến chất lượng hạt gạo nhằm tạo cơ sở khoa học trong việc sản xuất lúa nếp hàng hóa và nghiên cứu chọn tạo các giống lúa nếp mới. Nghiên cứu thực hiện để đánh giá đặc tính phẩm chất của một số giống lúa nếp để làm cơ sở nghiên cứu và chọn lọc nguồn vật liệu phát triển các giống lúa nếp mới phù hợp với đòi hỏi thực tế.

Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Nơng nghiệp Việt Nam - Số 12(121)/2020 Evaluation of agrobiological characteristics of Bo Chinh herb (Abelmoschus sagittifolius) germplasm Nguyen Xuan Nam, Pham Thanh Huyen, Nguyen Thi Thuy, Dinh Ba Hoe, Dinh Thi Thu Trang Abstract Bo Chinh germplasm (Abelmoschus sagittifolius  (Kurz) Merr.) is a precious herb with adaptive ability and wide distribution The growth type as well as the morphological characteristics of collected Abelmoschus sagittifolius germplasms are varied in different ecological regions, but having the common characteristics of the species After years of growth and development evaluation, the accession AS04 collected in Quang Binh province was considered to be promising with high yield (3.7 tons / ha), good resistance to unfavorable conditions The AS04 accession is used for further evaluation in order to select the quality seed for the production of Bo Chinh ginseng medicinal herbs in Dak Lak and the Central Highlands provinces with similar conditions Keywords: Bo Chinh herb (Abelmoschus sagittifolius (Kurz) Merr.), agrobiological characteristics, ecological region Ngày nhận bài: 03/11/2020 Ngày phản biện: 11/11/2020 Người phản biện: PGS TS Ninh Thị Phíp Ngày duyệt đăng: 25/11/2020 ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG VÀ KIỂU GEN CỦA CÁC GIỐNG LÚA NẾP Chau Phi Run1,2, Đoàn Thị Mến2, Nghị Khắc Nhu2, Bùi Thanh Liêm2 TÓM TẮT Hai mươi giống lúa nếp đánh giá kiểu gen gen tạo mùi thơm đánh giá tiêu liên quan đến chất lượng hạt gạo nhằm tạo sở khoa học việc sản xuất lúa nếp hàng hóa nghiên cứu chọn tạo giống lúa nếp Kết phân tích kiểu gen cho thấy giống lúa nếp có kiểu gen đột biến wx tương tự Đối với gen tạo mùi thơm hạt, giống lúa nếp khảo sát cho thấy có giống mang gen 12 giống không mang gen tạo mùi thơm Đa số giống lúa nếp cho mùi thơm từ thơm nhẹ đến thơm, nhiên có giống tạo mùi thơm nhẹ hạt dù không mang gen tạo mùi thơm Các tiêu chất lượng cho thấy giống lúa nếp có đa dạng tiêu hình dạng kích thước hạt tiêu chất lượng sinh hóa tương đồng thể kết phù hợp tiêu chuẩn giống lúa nếp Từ khóa: Chất lượng, kiểu gen, lúa nếp, mùi thơm I ĐẶT VẤN ĐỀ Lúa lương thực gần nửa dân số giới (Liu et al., 2019) 90 triệu dân Việt Nam Bên cạnh đó, lúa cịn nguồn kinh tế chủ yếu nông dân hai đồng lớn nước Đồng sông Hồng Đồng sông Cửu Long (ĐBSCL) ĐBSCL trung tâm sản xuất chế biến lúa gạo nước, hàng năm sản xuất 55% sản lượng gạo đóng góp 90% sản lượng gạo xuất Do chuyển dịch cấu giống lúa canh tác nhu cầu thị trường sản phẩm lúa gạo có thay đổi, nhu cầu lúa nếp ngày tăng cao yêu cầu số lượng chất lượng Hiện có hàng nghìn giống lúa biết đến lưu giữ ngân hàng gen nước Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế, giống lúa nếp (Oryza sativa L var glutinosa, họ Poaceae) nguồn gen phổ biến Gạo nếp dạng hạt ngắn dài hạt dẻo, dính nấu Gạo nếp thường sử dụng để chế biến thành truyền thống người dân châu Á (Kang et al., 2010) Gạo nếp sử dụng để làm rượu, sushi, loại bánh gạo (Wittenberg, 2007) Bột gạo nếp cịn sử dụng cơng nghiệp thực phẩm chất làm dày loại nước sốt thịt hay chất làm mềm thực phẩm đông lạnh (Hsieh and Luh, 1991; McKenzie, 1994) Tại Việt Nam, gạo nếp dùng để chế biến Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh; Viện Lúa Đồng sơng Cửu Long 39 Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 12(121)/2020 ăn cơm nếp, xơi, bánh chưng, chè, rượu nếp, rượu cần Bột gạo nếp cịn dùng để làm bánh bánh phồng, bánh giầy, bánh rán, bánh trôi, bánh gai, bánh cốm Gạo nếp khác với loại gạo khác chỗ thành phần tinh bột chứa hàm lượng amylose thấp lượng amylopectin cao liên quan đến tính dẻo dính lúa nếp (Juliano, 1979) Mặc dù hàm lượng amylose thấp hàm lượng amylopectin cao, giống lúa nếp cho đặc điểm chất lượng ăn uống khác có khác sản phẩm gạo chế biến (Kim et al., 1996; Keeratipibul et al., 2008) Sự khác biệt chất lượng sản phẩm từ gạo nếp có mối tương quan với đặc điểm hóa lý hàm lượng amylose, độ bền thể gel nhiệt hóa hồ tinh bột gạo nếp (Kim et al., 1996) Nghiên cứu thực để đánh giá đặc tính phẩm chất số giống lúa nếp để làm sở nghiên cứu chọn lọc nguồn vật liệu phát triển giống lúa nếp phù hợp với đòi hỏi thực tế II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu nghiên cứu Hai mươi giống lúa nếp bao gồm giống nếp phổ biến số dòng tiềm phát triển Viện lúa ĐBSCL giống lúa nếp thu thập từ nguồn khác đánh giá kiểu gen tiêu liên quan đến phẩm chất 2.2 Phương pháp nghiên cứu Các giống lúa nếp gieo cấy ngồi đồng, sau thu hoạch hạt để tiến hành phân tích kiểu gen phẩm chất hạt - Phân tích kiểu gen: Các giống lúa nếp ly trích DNA để phân tích kiểu gen theo phương pháp Lã Cao Thắng cộng tác viên (2020) với mồi xuôi mồi ngược cho gen wx (FW- tgcagagatcttccacagca, RV- gctggtcgtcacgctgag) gen badh2 (ESP- ttgtttggagcttgctgatg, IFAPcataggagcagctgaaatatatacc, INSP- ctggtaaaaagattatggcttca, EAP- agtgctttacaaagtcccgc) Các tiêu chất lượng phân tích theo tiêu chuẩn IRRI sau: - Chiều dài chiều rộng hạt: Chiều dài đo chiều từ gốc vỏ mày lên tới mỏ hạt (đỉnh vỏ trấu) Với giống có râu, chiều dài hạt đo tới điểm tương đương với đỉnh hạt Chiều rộng ngang chỗ rộng vỏ trấu - Hàm lượng amylose: Bột gạo được nghiền và rây mịn, sau đó cân 100 mg bột gạo cho vào bình 40 tam giác có thể tích 100 mL, cho mL cồm 95% vào đó rồi cho thêm 10 mL NaOH 1N và để qua đêm Lên thể tích 100 mL bằng nước cất, lấy 2,5 mL dung dịch này vào bình tam giác hay bình định mức 50 mL, thêm vào khoảng 20 mL nước cất và giọt phenolphtalein, dung dịch chuyển màu hồng Sau đó chuẩn độ HCl 0,1 N từ từ cho đến màu hồng biến mất, thêm mL tác nhân iodine và lên thể tích 50ml bằng nước cất Hòa tan ml tác nhân iodine vào 50 mL nước cất làm blank Đo ở bước sóng 590 nm máy so màu - Độ bền thể gel: Bột gạo được nghiền bằng máy Cemotec, rây qua rây mịn Cân 100 mg bột gạo cho vào ống nghiệm 13 ˟ 100 mm, sau đó cho vào 0,2 mL ethanol 95% chứa 0,03% thymol xanh và mL KOH 0,2 N trộn máy Vortex Genie Đậy ống nghiệm và đặt vào nồi chưng cách thủy sôi vòng phút, làm nguội ở nhiệt độ phòng khoảng phút và sau đó cho vào bình nước đá 20 phút Đặt các ống nghiệm nằm ngang giấy kẻ ô li vòng giờ Đo độ dài của thể gel từ đáy ống nghiệm cho tới đầu cuối của gel - Nhiệt hóa hồ: Nhiệt lượng cần thiết để gạo biến thành cơm và không hoàn nguyên Gạo có nhiệt trở hồ cao cần nhiều nước và thời gian nấu lâu hơn, có khuynh hướng rã nhừ nấu quá chín Gạo có nhiệt trở hồ thấp cần ít nước nấu, thời gian nấu nhanh hơn, cơm mềm không nát Phương pháp xác định: Dựa độ lan rộng và độ suốt của gạo xử lý bằng dung dịch KOH 1,7% 23 giờ ở nhiệt độ phòng (300C) - Đánh giá mùi thơm: Lấy - 10 hạt gạo nếp cho mẫu nghiền nát hạt, Bỏ mẫu chuẩn bị vào ống nghiệm (1.3 cm ˟ 10 cm) Cho mL KOH 0.1N vào ống nghiệm, đậy nút đặt tủ sấy nhiệt độ 50oC phút, lấy đánh giá mùi thơm theo hệ thống đánh giá mẫu theo thang điểm sau: không thơm (điểm 0), thơm nhẹ (điểm 1), thơm (điểm 2) - Phân tích thống kê: Các tiêu thu thập phân tích thống kê phần mềm R4.0.2 với package agricolae FactoMineR Các tiêu không tuân theo luật phân phối chuẩn chuẩn hóa trước phân tích phương sai phân tích hậu định Duncan 2.3 Thời gian địa điểm nghiên cứu Nghiên cứu thực từ tháng đến tháng 10 năm 2020 Bộ môn Di truyền chọn giống, Viện Lúa ĐBSCL Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Nơng nghiệp Việt Nam - Số 12(121)/2020 III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Phân tích kiểu gen Đánh giá kiểu gen lúa nếp (wx) gen mùi thơm (badh2) thực 20 giống lúa nếp khảo sát giống đối chứng Kết cho thấy tất giống lúa nếp cho thấy kiểu gen có diện đoạn chèn 23 đơn vị nucleotide vào vị trí exon số thể qua bang hình điện di giống lúa nếp có kích thước lớn băng hình điện di giống lúa tẻ (Hình 1) Sự chèn đoạn gen wx dẫn đến gen bị chức tổng hợp amylose làm cho hạt chứa thấp amylose Dù có kiểu gen wx tương tự phân tích hàm lượng amylose hạt cho thấy có dao động giống, điều cho thấy có khả có gen khác tham gia phần vào trình tổng hợp amylose tinh bột hạt vấn đề cần tìm hiểu khảo sát thêm Đối với kiểu gen mùi thơm badh2, số 20 giống lúa nếp khảo sát có giống mang kiểu gen cho mùi thơm 12 giống cịn lại khơng cho thấy diện kiểu gen cho mùi thơm (Hình 1) Kết hợp kết phân tích kiểu gen cho mùi thơm (Hình 1) tiêu mùi thơm hạt cho thấy số giống diện gen thơm cho mùi thơm nhẹ, giống mang kiểu gen cho mùi thơm thể tiêu mùi thơm mạnh thơm nhẹ Các kết cho thấy mùi thơm bị chi phối mạnh bở tương tác kiểu gen môi trường Để giống cho mùi thơm mạnh điều kiện cần phải có diện kiểu gen cho mùi thơm điều kiện đủ phải có mơi trường thích hợp Tuy nhiên, số giống mang kiểu gen cho mùi thơm cho mùi thơm nhẹ điều kiện giống chưa thể phù hợp môi trường chung với giống lúa nếp thơm lại Có giống lúa nếp khơng có diện gen cho mùi thơm thể mùi thơm nhẹ (các giống N1, N4, N6, N8 Nếp cẩm) Các giống lúa nếp sử dụng làm vật liệu để nghiên cứu gen cho mùi thơm tương tác kiểu gen mơi trường liên quan đến tính trạng mùi thơm hạt Giống đối chứng lúa nếp IR4625 đối chứng lúa thơm ST24 Sự chênh lệch 23 nucleotide kiểu gen lúa nếp lúa tẻ thể băng hình điện di 196 bp 173 bp, giống lúa nếp cho băng hình điện di kích thước 196 bp lúa tẻ cho băng hình kích thước 173 bp Các giống lúa nếp có kiểu gen cho mùi thơm thể băng điện di kích thước 580 bp 257 bp, giống lúa nếp không mang kiểu gen cho mùi thơm thể thể băng điện di kích thước 580 bp 355 bp Hình Kiểu gen giống lúa nếp khảo sát với gen lúa nếp wx (trên) gen mùi thơm badh2 (dưới) 3.2 Các tiêu chất lượng Chiều dài hạt thóc dao động từ - mm Trong đó, giống GSOR310317 có chiều dài ngắn giống Nếp thơm có chiều dài hạt thóc lớn nhất, phần lớn giống có chiều dài hạt thóc mm Tương tự, chiều rộng hạt thóc từ - 3,5 mm Như vậy, giống lúa nếp khảo sát có giống hạt nhỏ ngắn GSOR310317 hay giống có chiều rộng hạt nhỏ CK2003 (Hình 2A 2B) Tỉ lệ Dài/rộng hạt giúp phân nhóm hạt vào nhóm hạt bầu, trung bình thon dài (Hình 2C) Tỉ lệ Dài/rộng hạt thóc dao động từ 1,5 - 4,0 Các giống lúa nếp khảo sát cho thấy độ đa dạng hình dạng kích thước hạt 41 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Nơng nghiệp Việt Nam - Số 12(121)/2020 Hình Các tính trạng phẩm chất chiều dài hạt thóc, chiều rộng hạt thóc, tỉ lệ dài/rộng, hàm lượng amylose, độ bền gel nhiệt trở hồ giống lúa nếp Ghi chú: Các giá trị biểu đồ hộp cột có chứa chữ khơng có khác biệt ý nghĩa thống kê mức p < 0,01 với kiểm định Duncan Chất lượng giống nếp đánh giá cao qua mùi thơm tiêu sinh hóa liên quan Các giống phân tích mùi thơm kết cho thấy có giống không thơm, giống thơm nhẹ giống thơm, giống thơm khơng thơm có phân bố chiều dài chiều rộng hạt thóc phân tán mà khơng tập trung vào nhóm hạt cụ thể 42 (Hình 2) Hàm lượng amylose giống lúa nếp thường thấp, giống khảo sát nghiên cứu cho thấy hàm lượng amylose dao động từ - 8% (Hình 2D) Hàm lượng amylose thường có mối tương quan nghịch với độ bền thể gel Hàm lượng amylose thấp chiều dài phân tích độ bền thể gel cao Hình 2E cho thấy độ bền thể Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 12(121)/2020 gel giống lúa nếp có chiều dài 90 mm, kết hợp lý giống lúa nếp (Kim et al., 1996) Nhiệt trở hồ giống lúa nếp khảo sát có giá trị từ - 5, nhiên số giống cho thấy có dao động lớn lần phân tích, điều chất lượng hạt giống chưa đồng (Hình 2F) Các tiêu chất lượng liên quan đến kích thước hạt có biến thiên đa dạng giống lúa nếp khảo sát tiêu liên quan đến chất lượng nấu nướng có tương đồng định hàm lượng amylose, độ bền gel nhiệt trở hồ Các tiêu mang tính đặc thù nhóm lúa nếp Dựa vào mơ hình phân tích thống kê đa biến cho thấy nhóm lúa nếp phân chia theo dạng hạt mùi thơm để có nhìn tổng thể việc đánh giá tiêu chất lượng giống lúa nếp Điều giúp nhà nghiên cứu chọn giống có sở chọn lọc dạng cá thể phù hợp để thực chương trình lai tạo giống Phân chia giống lúa nếp theo dạng hạt thấy giống chia thành nhóm, nhóm lúa nếp có dạng hạt thon dài chiếm tỉ lệ nhiều nhất, nhóm có dạng hạt trung bình dạng hạt bầu có số lượng tương đương (Hình 3A) Tương tự, phân nhóm giống lúa nếp theo tiêu mùi thơm cho thấy có hai nhóm nhóm lúa nếp có mùi thơm (13 giống) không thơm (7 giống), nhóm lúa nếp cho mùi thơm có giống cho mùi thơm mạnh giống có mùi thơm nhẹ Kết cho thấy đa số giống lúa nếp khảo sát cho mùi thơm hạt từ thơm đến thơm (Hình 3B) Hình Sự phân nhóm giống lúa nếp hình dạng hạt (A) mùi thơm (B) Ghi chú: PC1 PC2 thể trục thành phần mơ hình phân tích đa biến FAMD 43 Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 12(121)/2020 IV KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 4.1 Kết luận - Các giống lúa nếp khảo sát cho thấy tất mang kiểu gen lúa nếp, giống mang kiểu gen cho mùi thơm 12 giống lúa nếp không mang kiểu gen cho mùi thơm - Một số giống lúa nếp phân tích cho thấy có mùi thơm nhẹ không mang kiểu gen cho mùi thơm - Các giống lúa nếp có đa dạng tiêu liên quan đến hình dạng hạt 4.2 Đề nghị - Sử dụng giống lúa nếp có diện gen cho mùi thơm để phục vụ sản xuất làm vật liệu cho nghiên cứu - Tiếp tục nghiên cứu nguyên nhân khác biệt hàm lượng amylose giống lúa nếp có kiểu gen wx - Tiếp tục nghiên cứu liên quan mùi thơm với diện không diện gen cho mùi thơm TÀI LIỆU THAM KHẢO Lã Cao Thắng, Hà Minh Luân, Bùi Thanh Liêm, 2020 So sánh tính hiệu kinh tế ba phương pháp ly trích ADN lúa Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam, (115): 46-49 Chen Liu,  Kai Chen,  Xiuqin Zhao,  Xiaoqian Wang, Congcong Shen, Yajun Zhu, Mingli Dai, Xianjin Qiu, Rongwei Yang,  Danying Xing, Yunlong Pang & Jianlong Xu, 2019 Identification of genes for salt tolerance and yield-related traits in rice plants grown hydroponically and under saline field conditions by genome-wide association study Rice, 12: 88 Hsieh, F and Luh, B.S., 1991 Breakfast rice cereals and baby foods In B.S Luh ed., Rice Utilization Second edition Van Nostrand Reinhold, New York 179 Juliano, B.O., 1979 The chemical basis of rice grain quality Proc Chemical Aspects of Rice Grain Quality International Rice Research Institute, Philippines 69-90 Keeratipibul, S., Luangsakul, N and Lertsatchayarn, T., 2008 The effect of Thai glutinous rice cultivars, grain length and cultivating locations on the quality of rice cracker (arare) LWT-Food Sci Technol., 41: 1934-1943 Kim, Y.D., Ha, K.Y., Yang, S.J., Shin, H.T., Lee, S.Y and Cho, S.Y., 1996 Comparison of physicochemical properties between japonica and indica waxy rice Korean J Breed., 28: 429-435 McKenzie, K.S., 1994 Breeding for rice quality In W.E Marshall and J.I Wadsworth eds., Rice Science and Technology CRC Press, New York 98 Mi-Young Kang, Catherine W Rico1 and Sang-Chul Lee, 2010 Physicochemical Properties of Eight Popular Glutinous Rice Varieties in Korea Plant Prod Sci., 13 (2): 177-184 Wittenberg, M., 2007 New Good Food: Essential Ingredients for Cooking and Eating Well Ten Speed Press, Canada 57 Evaluation of quality characteristics and genotype of glutinous rice varieties Chau Phi Run, Doan Thi Men, Nghi Khac Nhu, Bui Thanh Liem Abstract Twenty glutinous rice varieties were evaluated on quality characteristics and fragrance genes to provide scientific basis for glutinous rice production and breeding programs Genotype analysis showed that all glutinous rice varieties had similar wx mutation genotypes Fragrance gene was found in of 20 glutinous rice varieties Most of glutinous rice varieties were lightly scented to strongly scented; however, some of them had light fragrance while without fragrance gene There was a high diversity in grain shape while quality characteristics were quite similar, consistent to glutinous rice standards Keywords: Fragrance, genotype, glutinous rice, quality Ngày nhận bài: 08/11/2020 Ngày phản biện: 22/11/2020 44 Người phản biện: TS Trần Danh Sửu Ngày duyệt đăng: 25/11/2020 ... Nam - Số 12(121)/2020 IV KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 4.1 Kết luận - Các giống lúa nếp khảo sát cho thấy tất mang kiểu gen lúa nếp, giống mang kiểu gen cho mùi thơm 12 giống lúa nếp không mang kiểu gen. .. nghiên cứu Hai mươi giống lúa nếp bao gồm giống nếp phổ biến số dòng tiềm phát triển Viện lúa ĐBSCL giống lúa nếp thu thập từ nguồn khác đánh giá kiểu gen tiêu liên quan đến phẩm chất 2.2 Phương... không mang kiểu gen cho mùi thơm thể thể băng điện di kích thước 580 bp 355 bp Hình Kiểu gen giống lúa nếp khảo sát với gen lúa nếp wx (trên) gen mùi thơm badh2 (dưới) 3.2 Các tiêu chất lượng Chiều