Đánh giá khả năng chịu hạn nhân tạo của các dòng lúa Tám đột biến ở điều kiện nhà lưới

Di truyền phân tử liên quan đến tính chịu hạn ở cây lúa

Các kết quả nghiên cứu sinh lý cho phép người ta khẳng định khả năng hút nước từ các tầng đất sâu để đáp ứng nhu cầu thoát hơi nước và khả năng điều chỉnh áp suất thẩm thấu của bộ rễ là những đặc điểm chính quyết định tính chịu hạn ở lúa. Bản đồ gene của một số đặc điểm số lượng liên quan đến tính trạng hình thái của rễ như độ dày rễ, tỉ lệ giữa rễ/thân, trọng lượng khô rễ/nhánh và chiều dài tối đa của rễ đã được nhận biết khi tiến hành phân tích các dòng tự phối trong điều kiện nhà kính. Price và cs (1997) đã sử dụng quần thể F2 (Bala x Azucena, giống Bala là giống không chịu hạn, bộ rễ phát triển kém, giống Azucena giống chịu hạn tốt có bộ rễ phát triển) để phân tích kiểu gen chịu hạn liên quan đến bộ rễ khi trồng trong dung dịch hydroponic và phát hiện được 71 nhóm chỉ thị phân làm 17 nhóm bao trùm 1280 cM.

Nhiều cDNA biểu hiện trong điều kiện khô hạn mã hoá các loại protein khác nhau như LEA, RAB (sản phẩm của ABA) và các protein dẫn truyền ion đã được phân lập, nhưng vai trò của những gene này trong việc chống chịu với các điều kiện bất lợi và những chức năng sinh lý của chúng vẫn chưa được xỏc định rừ ràng.

Tăng cường tính chịu hạn bằng công nghệ sinh học

Khi bản đồ liên kết so sánh đã được thiết lập thì bất kể gene nào cũng có thể được tách ra dựa trên sự tương đồng giữa bản đồ gene của lúa và loài họ hàng. Trên cơ sở đó các nhà tạo giống có thể đưa ra những phương pháp chọn tạo thích hợp có định hướng tính chống chịu với các điều kiện bất lợi của môi trường cho các giống cây trồng. Dựa trên tính toàn năng của tế bào thực vật, sự xuất hiện các biến dị soma xẩy ra trong nuôi cấy, đặc biệt dưới tác nhân và điều kiện chọn lọc mà các nhà nghiên cứu thực nghiệm có thể phân lập ra được những tế bào có khả năng chịu khá với điều kiện khô hạn.

Phòng Công nghệ tế bào thực vật, Viện Công nghệ sinh học đã sử dụng kỹ thuật thổi khô mô sẹo lúa làm mô mất 85% (so trọng lương tươi ban đầu) kết quả tạo được 2 giống lúa DR1, DR2 và dòng triển vọng DR3 có khả năng chịu hạn khá và cho năng suất ổn định ở vùng khó khăn về nước (Đinh Thị Phòng, 2001). Mặc dù cơ chế chống chịu với điều kiện bất lợi về nước còn đang trong thời kỳ quá độ, nhưng cho đến nay một số chất liên quan đến tính chịu hạn đã được khẳng định (chẳng hạn sự tích luỹ nhiều proline, glycinebetaine, fructant, manitol..). Việc nghiên cứu những sản phẩm của gene được hình thành trong điều kiện khô hạn đang có ý nghĩa ứng dụng nhằm tạo ra những giống lúa có khả năng chịu hạn tốt.

Nhóm thứ nhất: Nhóm gen LEA (Late Embryogenic Abundant) của cây lúa mạch mã hoá những protein xuất hiện vào thời kỳ muộn của quá trình hình thành phôi sau khi thụ phấn. Nhóm thứ 2: Nhóm RAB (Responsive to Absicis acid) của cây lúa nước liên quan đến tác động ức chế sinh trưởng tế bào của ABA khi thực vật gặp điều kiện bất lợi. Phòng sinh học phân tử, Trường đại học Tự do Bỉ đang tiến hành chuyển gene mã hoá cho enzym P5CS (enzyme tham gia vào quá trình tổng hợp proline) vào một số giống lúa indica.

Các nhà khoa học Trung Quốc đã chuyển gene HVAI (gene sản xuất protein giai đoạn cuối trong quá trình tạo phôi được tách từ lúa mạch) vào lúa và nhận thấy khả năng chống chịu thiếu nước và muối cao khi phân tích cây lúa chuyển gene. Ở Nhật Bản, một nhóm nghiên cứu đã dùng gen codA (gen oxy hoá clo) tách từ Arthrobacter globifornis dưới sự điều kiển của promoter 35S để chuyển vào lúa, kết quả phân tích cho thấy ở những cây lúa chuyển gene có sự tích luỹ nhiều glycine betaine.

Những nghiên cứu chọn tạo giống lúa chịu hạn ở Việt Nam

Từ năm 2000, Viện công nghệ sinh học đã tạo được 2 giống lúa DR1, DR2 có khả năng chịu hạn khá và cho năng suất ổn định ở vùng khó khăn về nước, hai giống lúa này đã được gieo trồng rộng rãi ở các tỉnh miền núi phía Bắc, rất thích hợp cho chân đất bạc màu nghèo dinh dưỡng và không chủ động nước tưới (Đinh Thị Phòng, 2001). Đột biến và chọn lọc có vai trò quyết định trong sự hình thành và phát triển tính đa dạng của sinh giới, trong đó có cả các loài cây trồng và vật nuôi ngày nay. Các nhà nghiên cứu đột biến cho rằng, giữa các đột biến tự nhiên (tần số khoảng 10-6 - 10-9) và đột biến nhân tạo không có sai khác về bản chất sinh học: Các dạng đột biến tự nhiên đều có thể tìm thấy trong các phổ đột biến nhân tạo.

Tuy nhiên, những thay đổi có lợi cũng không ít, có thể được chọn lọc trực tiếp hoặc được tổ hợp lại nhờ quá trình lai tạo và trải qua chọn lọc rồi trở thành giống mới. - Tạo các dạng cây có những tính trạng quí như: chín sớm, có quang chu kỳ thay đổi, chịu được phân bón và có nhiều tính trạng có lợi cho việc áp dụng cơ giới trong canh tác;. Hiện nay, có khoảng 12 giống lúa Tám được trồng phổ biến ở miền Bắc nước ta, trong đó các giống chất lượng cao nổi tiếng nhất như: Tám xoan Hải Hậu, Tám thơm ấp bẹ, Tám ấp bẹ Xuân Đài, Tám cổ ngỗng Nam Định.

Các giống lúa Dự thơm, Tẻ di hương cũng là những giống lúa đặc sản nổi tiếng được trồng ở các tỉnh ven biển đồng bằng Bắc bộ, hiện nay đang được chú ý khôi phục trở lại do tính chất chịu mặn, chịu chua phèn. Tuy nhiên, ở hầu hết các giống lúa địa phương đang trong tình trạng bị thoái hoá, chất lượng gieo trồng thấp, kỹ thuật canh tác chưa phù hợp nên sản phẩm chưa đạt yêu cầu chất lượng như mong muốn, năng suất thấp do có nhiều nhược điểm như cao cây, thân yếu nên chống đổ kém, kém chịu phân, lá dài rủ, hạt thưa, cổ bông dài. Phẩm chất hạt gạo do nhiều yếu tố quyết định như: giống, môi trường canh tác, kỹ thuật trồng, công nghệ chế biến… Trong đó, yếu tố giống đóng vai trò cơ bản.

Do vậy chúng thường khó biến đổi các đặc tính di truyền, thậm chí có ý kiến cho rằng chúng khá “trơ” với các tác nhân gây đột biến hoá học cũng như vật lý. Ngoài ra, các giống lúa chất lượng khác như Dự thơm, Tẻ di hương, Nàng thơm Chợ Đào hay các giống lúa thơm nhập nội cũng đang bắt đầu được quan tâm nhằm phục tráng hoặc chọn tạo ra những giống mới có chất lượng thương phẩm và các đặc điểm nông sinh học ưu việt hơn giống gốc (Lê Xuân Đắc, 2008;.

Nội dung

- Nghiên cứu sự sinh trưởng phát triển các dòng lúa Tám đột biến phục vụ mục đích chọn giống.

Phương pháp

Phương pháp đánh giá tính chịu hạn giai đoạn lúa đẻ nhánh Bước 1: Chuẩn bị cây mạ. Hạt giống được cho vào từng cốc riờng cú ghi rừ tờn dũng, mỗi dũng khoảng 100 hạt, rồi tiến hành ngâm trong vòng 2 ngày đêm (48h). Mạ được để trong nhà lưới, những ngày lạnh thì phải chuyển vào nhà kính để giữ ấm cho mạ, cứ 2 ngày lại thay dung dịch MS % pha loãng 10 lần cho tới khi mạ có 3 lá thật.

Đất được đổ đầy cốc, sau đó tiến hành đặt cốc vào khay và đổ ngập nước tới miệng cốc. - Khi mạ được 3 lá thật thì tiến hành trồng mạ vào cốc: mỗi cốc 3 cây trồng thành hình tam giác. Thường xuyên theo giỏi chăm sóc, bắt sâu cho mạ, nếu cạn nước thì phải bổ sung nước.

Khi lúa bắt đầu đẻ được từ 5 - 8 nhánh thì tiến hành rút nước, gây hạn nhân tạo. Bước 4: Đánh giá mức độ thiệt hại và mức chống chịu do hạn gây ra và khả năng phục hồi của chúng.

Sơ đồ bố trí thí nghiệm

Đặc điểm bông và hạt của các dòng lúa Tám thí nghiệm - Chiều dài bông

Số hạt trên bông là một chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng tới năng suất của lúa, tùy từng giống mà số lượng hạt thay đổi khác nhau. Kích thước hạt và hình dạng hạt có liên quan trực tiếp đến năng suất lúa, phẩm chất lúa. Số bông trên khóm thể hiện khả năng đẻ nhánh trong thời gian hữu hiệu vì những nhánh được hình thành trong thời kỳ này mới có khả năng làm đòng và trổ bông.

Số bông/khóm trung bình của giống ĐC là 5,3 bông thấp hơn so với dòng TX20 và TĐB06 và cao hơn so với các dòng còn lại. Giống Tám xoan Hải Hậu là một giống có TGST dài (150 ngày) trong khi đó những dòng đột biến được tạo từ giống này lại có TGST thấp hơn hẳn, nó chỉ dao động từ 100 đến 110 ngày. Đây cũng là một chỉ tiêu được quan tâm trong chọn tạo những giống ngắn ngày mà vẫn cho năng suất cao.