Từ năm 1960 đến năm 1985, giống đột biến được thực hiện trên ngô và lúa. Các kỹ thuật để tạo ra đột biến đã chủ yếu dựa vào hóa chất. Thiết bị chiếu xạ là không có sẵn tại địa phương. Từ năm 1986, giống đột biến đã được nhắm mục tiêu đa dạng hơn các loại cây trồng, trong đó có lúa, ngô, cà chua, táo, hoa và cây cảnh. Năm 1995, Việt Nam chính thức trở thành một thành viên của Hiệp hội giống đột biến Châu Á Thái Bình Dương (Bảng 2.5).
Bảng 2.5 Lúa giống đột biến được phát triển bởi Viện Di truyền Nông nghiệp Việt Nam Giống Đột Biến Năm công bố Vật liệu Phương pháp xử lý ĐB Đặc tính cải thiện DT10 1990a C4-63 hạt khô, tia γ 200 Gy + 0,025% NEU2
Năng suất cao, chống chịu lạnh, chịu bệnh tốt, hạt to DT11 1995a C4-63 hạt khô, tia γ 200 Gy + 0,025% NEU2 Chất lượng tốt, mềm cơm và hạt to
A20 1993a A8 0.015% NMU3 Chống chịu ngập, chống chịu mặn và chất lượng hạt tốt CM1 1994a Chiembau Hạt khô, tia γ
200 Gy
Chống chịu mặn, màu hạt thay đổi từ đỏ thành trắng
CM6 1999b Chiembau Hạt khô, tia γ 200 Gy
Chống chịu mặn, màu hạt thay đổi từ đỏ thành trắng, thơm DT33 1994a CR203 Hạt khô, tia γ
200 Gy
Năng suất cao, chống chịu bệnh đạo ôn Tám thơm Đột biến 2000a Tamthom Hai hau Hạtướt, tia γ 100 Gy
Không ảnh hưởng quang kỳ, năng suất cao
DT21 2000a Đột biến
DV20/Nếp 415
NEU 0.025% Không ảnh hưởng quang kỳ thời gian sinh trưởng ngắn
DT22 2002b DT21/Đài
loan
NEU 0.025% Năng suất cao, chất lượng tốt Khang Dân
Đột biến
2003c Khang dan Hạtướt, tia γ 100 Gy
Năng suất cao, chống chịu sâu bệnh
1a: giống quốc gia;b: giống khu vực;c: giống thử nghiệm; 2NEU: Nitroso Ethyl Urea, 3NMU: Nitroso Methyl Urea
2.3.2 Chọn giống lúa đột biến ở Đồng Bằng Sông Cửu Long
Cho đến năm 1992 ở miền Nam Việt Nam chọn giống lúa bằng tác nhân gây đột biến mới bắt đầu được thực hiện. Tuy nhiên, không giống lúa đột biến nào đã được trồng tại khu vực này cho đến năm 1995. Ngày nay, giống đột biến đóng một vai trò quan trọng trong sản xuất lúa gạo ở khu vực này, đặc biệt là xuất khẩu. Tại Viện Khoa học Nông nghiệp miền Nam Việt Nam, hạt khô và nảy mầm của giống IR64, IR50404, IR59606 và giống lúa mùa địa phương Nàng Hương, Tám Xoan được xử lý với tia gamma 60Co. Các đặc tính
đột biến được xác định cho đến nay bao gồm kháng đổ ngã, kháng bệnh và thiệt hại côn trùng, cải thiện chống chịu phèn, hạn hán, thời gian sinh trưởng sớm và tiềm năng năng suất cao hơn. Kỹ thuật đột biến đã chứng minh là rất hữu ích trong việc cải thiện lúa, đặc biệt là cho các đặc tính điều khiển bởi gen liên kết chặt chẽ khó có thể phá vỡ bằng cách tái tổ hợp (Do et al., 2006) [79].
IR64 là giống chất lượng tốt nhưng có thời gian sinh trưởng khá dài (95 - 105 ngày) và không thích hợp cho mùa mưa. VND95-19 và VND95-20 là hai giống lúa đột biến bằng 60Co từ giống lúa IR64 đươc đem khảo nghiệm (Thinh Do Khac et al., 1999) [250] có một số ưu khuyết điểm như sau:
VND95-19 có tiềm năng năng suất cao, chống chịu tốt với đất phèn và điều kiện bất lợi, có khả năng kháng rầy nâu và bệnh đạo ôn nhưng do bạc bụng cao nên giống này bị loại.
VND95-20 đã được đưa vào sản xuất và đã được Bộ NN & PTNT trong năm 1999 phê duyệt. Ưu điểm của loại đột biến này là thời gian ngắn 90-100 ngày (rút ngắn 7 ngày so với giống IR64 đối chứng), thích ứng cao và có thể trồng được trong mùa đa dạng và địa điểm. Nói chung, các giống đột biến là chịu được với đất phèn. Đặc điểm này rất quan trọng vì đất chua trong khu vực đồng bằng sông Cửu Long nhiều hơn 41% tổng diện tích đất canh tác.
VND99-3 là một giống đột biến thu được từ giống Nàng Hương mùa, một loại giống lúa thơm địa phương. Giống Nàng Hương có thời gian dài, năng suất thấp, ảnh hưởng quang kỳ và được giới hạn trong sản xuất. VND99- 3 đã được đưa vào sản xuất từ năm 2006. Có chiều cao cây rất cao nhưng được chấp nhận do có thời gian ngắn (92-100 ngày), khả năng chống chịu cao với các điều kiện bất lợi như phèn và tình trạng hạn hán (Thinh Do Khac et al.,
2005) [249].
TNDB100 là một đột biến gây ra từ giống Tài Nguyên mùa, được tạo ra bởi các tia gamma. Giống này có thời gian rất ngắn (95-100 ngày), chất lượng tốt, năng suất cao (5-8 tấn/ha) và chống chịu trung bình với rầy nâu và bệnh bạc lá. TNDB100 được nghiên cứu bởi Viện Lúa ĐBSCL (CLRRI) vào năm 1997 và phát triển 50.000 ha/năm từ năm 2000 - 2005 (Ro Pham Van, 1998) [207].
VN121 là một giống mới được tạo ra từ đột biến cảm ứng kết hợp với lai. VN121 được chấp nhận rộng rãi bởi người nông dân, bởi vì trong thời gian ngắn đặc trưng của nó, năng suất cao, chất lượng tốt (hương thơm, hạt dài, không bạc bụng) và chống chịu rầy nâu, bệnh cháy bìa lá.
Giống VN124 cũng đã được chấp nhận cho sản xuất do thời gian sinh trưởng rất ngắn, có mùi thơm, chất lượng tốt để xuất khẩu, chống chịu được
rầy nâu, bệnh cháy bìa lá. Giống đã được mở rộng mạnh ở Long An, Tây Ninh, Đồng Nai và các tỉnh khác.
2.4 Nhận xét về cơ sở chọn giống lúa đột biến bằng nhiệt độ
Sự thành công trong xử lý đột biến các giống lúa trên thế giới và Việt Nam đối với việc cải thiện các tính trạng của lúa như: thời gian sinh trưởng ngắn, thấp cây, năng suất hạt, phẩm chất hạt, khả năng chống chịu sâu bệnh và điều kiện bất lợi của môi trường…là cơ sở của việc chọn phương pháp chọn giống bằng phương pháp đột biến.
Phương pháp gây đột biến bằng nhiệt độ cũng đã có nghiên cứu trên lúa và một số giống cây trồng khác. Tuy nhiên, tác dụng gây đột biến trong các phương pháp xử lý nhiệt là quá thấp trong các thí nghiệm xử lý đột biến nên ít được áp dụng trong chọn tạo giống đột biến (Amano, 2004) [44]. Phương pháp này nhanh, rẻ tiền, dễ áp dụng, không độc hại như các phương pháp xử lý tia (tia X, tia γ…) và hóa chất (EMS…).
Theo McDonald (1999) [161], trong quá trình hạt nảy mầm thì nhiệt độ tối hảo cho enzyme hoạt động là 30 – 350C, nhiệt độ từ 40 – 450C là khoảng nhiệt độ cao làm enzyme biến tính nhanh chóng (Hình 2.3).
Hình 2.3 Biến thiên nhiệt độ và hoạt động của enzyme (McDonald, 1999) [161] Nhìn chung về phẩm chất gạo, các phương pháp xử lý đột biến bằng phương pháp vật lý, hóa học đều cho gạo cứng cơm. Với đà phát triển kỹ thuật SDS-PAGE sẽ giúp cho việc chọn tạo giống lúa đột biến theo hướng mềm cơm, chất lượng và năng suất cao được nhanh hơn nhờ vào dấu chỉ thị waxy
Như trình bày ở trên cho đến nay ở Việt Nam và trên thế giới chủ yếu gây đột biến bằng phương pháp vật lý và hóa học, việc này đòi hỏi phải có nhà máy hạt nhân và hóa chất đắt tiền, độc hại gây ung thư.
2.5 Một số quan điểm về dạng hình cây lúa lý tưởng
Sự liên kết chặt chẽ giữa một số đặc điểm hình thái và khả năng cho năng suất để đáp ứng với N dẫn đến “khái niệm dạng hình cây lúa ” như một hướng dẫn để nhân giống các giống lúa cải tiến (Yoshida, 1972) [268]. Từ đó các nhà chọn giống đã đề suất ra một mô hình về cây lúa cao sản lý tưởng (Bảng 2.6).
Bảng 2.6 Một số quan điểm về kiểu hình cây lúa lý tưởng
Tính trạng Một số quan điểm về kiểu hình cây lúa cao sản lý tưởng
Vergara, 1988 [257] Peng et al., 1994 [192] Yu và Lei, 2001 [272] Yamagishi et al., 1996 [262] Min et al., 2002 [164] Peng và Khush, 2003 [190] Peng et al., 2004 [194] Peng et al., 2005 [193] Hạt chắc/bông (hạt) 200-250 200- 250 190- 210 - 170-190 150 - 200- 250 Cao cây (cm) 90-110 90- 100 115- 125 90-110 120-135 - 60-100 90- 100 TGST (ngày) 100-130 100- 130 - 100-130 150 - - 100- 130 Số bông/m2 (bông) - - 200- 250 - 250 330 270- 300 - Chỉ số thu hoạch 0,55- 0,60 - - 0,55-0,60 - 0,50 0,55 - Tỉ lệ hạt chắc (%) - - 85 - 90 80 - - Trọng lượng 1000 hạt (g) - - 26-27 - 28 25 - - Lá Dày, ngắn, thẳng đứng Dày, xanh đậm, dựng đứng - Dày, ngắn, nhỏ, đứng, xanh đậm - - Thẳng đứng, dày - Dài lá cờ (cm) - - 35-45 - 45 - 58 - Chồi hữu hiệu 8 3-4 - 8 - - - - Dài bông (cm) - - 24-26 - 26-28 - - - Nguồn: tổng hợp
2.6 Đất mặn 2.6.1 Khái niệm 2.6.1 Khái niệm
FAO (1985) [82], định nghĩa đất mặn là loại đất chứa một lượng muối hòa tan trong nước ở vùng rễ cây, làm thiệt hại đến hoạt động sinh trưởng của cây trồng. Mức độ gây hại của đất mặn tùy thuộc vào loài cây trồng, giống cây, thời gian sinh trưởng, các yếu tố môi trường đi kèm theo nó, và tính chất của đất.
Độ mặn trong đất là một thước đo tổng số lượng muối hòa tan trong đất. Độ mặn của đất cao cũng có thể gây ra sự mất cân bằng dinh dưỡng, dẫn đến sự tích tụ các độc tố có hại cho cây trồng nhất là sự gia tăng ion Na+ (Jan Kotuby-Amacher, 2000) [122].
2.6.2 Các thông số đánh giá đất mặn
Đất mặn là đất có độ dẫn điện ECe cao hơn 4 dSm-1 ở điều kiện nhiệt độ 250C, phần trăm natri trao đổi ESP kém hơn 15, và pH nhỏ hơn 8,5 (US Salinity Laboratory Staff, 1954) [255]. Công thức tính phần trăm natri trao đổi
đã được nhiều tác giả nghiên cứu như sau: x100
CEC Na ESP
(Richards, 1954;
FAO, 1970, Hesse, 1971; Mohsen Seilsepour, 2009) [206, 81, 99, 170]. Trong đó CEC là khả năng trao đổi cation đơn vị tính là milliequivalents per 100 grams (meq/100g).
Richards (1954) [206], phân đất mặn thành có 2 loại là: đất mặn và đất mặn-kiềm. Cả hai loại đất mặn và đất mặn-kiềm trích bão hòa lớn hơn 4 mmhoscm-1 tại 250C. Đất mặn có thể có phần trăm natri trao đổi (ESP) ít hơn 15% nhưng giá trị này trong đất mặn-kiềm lớn 15, giá trị pH của đất mặn là dưới 8,5 trong khi giá trị này của đất mặn-kiềm cao hơn 8,5. Tuy nhiên, cách tính độ mặn đất qua chỉ số ESP có nhiều lỗi không chính xác, không thể hiện được độ mặn thật sự của đất nên để khắc phục các lỗi (Richards, 1954) [206] đề xuất tỉ lệ hấp thu natri (SAR) cho biết đầy đủ vấn đề nhiễm mặn của đất và được định lượng liên quan đến tỉ lệ phần trăm natri trao đổi trong đất, được tính theo công thức 2 / ) ( 2 2 Mg Ca Na SAR .
Hội Khoa Học Đất của Mỹ (SSSA, 1979) [232] đã xác định đất mặn là đất có độ dẫn điện (ECe) lớn hơn 2 dSm-1, không kể đến hai gía trị khác: tỉ lệ hấp thu sodium (SAR) và pH.
Tuy nhiên theo FAO (1985) [82], phân loại đất mặn dựa vào nồng độ muối trong nước được chiết xuất từ đất bão hòa xác định độ mặn của đất (Bảng 2.7)
Bảng 2.7 Phân loại đất mặn (FAO, 1985) [82]
Nồng độ muối của đất ECe (trích bão hòa) Độ mặn g/l mmhos/cm, mS/cm, dS/m
0-3 0-4,5 Không mặn
3-6 4,5-9 Hơi mặn
6-12 9-18 Mặn vừa
˃12 ˃18 Rất mặn
FAO (1988) [83] cho rằng SAR là một chỉ số đánh giá đất nhiễm mặn. Xác định tỉ lệ natri trao đổi là tốn thời gian và có rất nhiều lỗi, bởi vì không loại bỏ được các chỉ số trong dung dịch muối trong các bước rửa CEC có thể dẫn đến giá trị CEC cao dẫn đến ESP thấp.
Các tác giả khác phân loại đất mặn và mặn-sodic như sau: đất mặn có ECe trích bão hòa > 4 dSm-1 (SAR <13) và chứa Na+, Mg2+, và Ca2+ là các cation chiếm ưu thế và Cl- và SO42- là các anion chi phối với ECe trích bão hòa (bão hòa extract) > 4 dSm-1 và SAR> 13 được phân loại là-sodic đất mặn (Mavi et al, 2012) [159].
Szabolcs (1974); FAO (1988) [236, 83], Có 2 loại đất được phân nhóm là có ảnh hưởng đến tăng trưởng của thực vật đó là: (1) đất mặn (saline soil) là đất có chứa đủ muối trung tính hòa tan ảnh hưởng xấu đến sự phát triển của hầu hết các loại cây trồng. Các muối hòa tan chủ yếu là natri clorua và natri sulfat. Tuy nhiên, đất mặn cũng chứa một lượng đáng kể của clorua, sulfat canxi và magiê. (2) Đất sodic là đất có chứa muối natri có khả năng thủy phân kiềm, đặc điểm phân biệt đất mặn và đất sodic được thể hiện qua Bảng 2.8.
Bảng 2.8 Đặc điểm hóa học đất phân biệt đất mặn và đất sodic (FAO, 1988) [83] Đặc điểm Đất mặn Đất sodic 1. Hóa học
a. Bị chi phối bởi muối trung tính hòa tan bao gồm clorua và sulfat canxi, natri và magiê.
a. Số lượng đáng kể của các muối
trung tính hòa tan thường vắng mặt. Mà số lượngđáng kể của các muối có khảnăng thủy phân kiềm có mặt, ví dụ như Na2CO3.
b. pH đất trích bão hòa ít hơn 8,2. b. pH đất trích bão hòa là hơn 8,2.
c. Độ dẫn điện của đất trích bão hòa hơn 4 dSm-1 ở 250C là giới
hạn thường được chấp nhậnở trên
đấtđược phân loại là “mặn”.
c. Tỉ lệ natri trao đổi (ESP) 15 hoặc hơn là giới hạn thường được chấp
nhận trên các loại đất này được xếp
vào loại là “sodic”. Độ dẫn điện của đất trích bão hòa thường là ít hơn 4
dSm-1ở 250C, nhưng có thể nhiều hơn
nếu số lượng đáng kể của Na2CO3 có mặt.
d. Nhìn chung không có mối quan hệ được xác định rõ ràng giữa pH
đất trích bão hòa và tỉ lệ phần trăm
natri trao đổi (ESP) của đất hoặc tỉ
lệ hấp thụ natri (SAR) của đất trích
bão hòa.
d. Có một mối quan hệđược xác định
rõ giữađộ pH củađất trích bão hòa và tỉ lệ natri trao đổi (ESP) của đất hoặc
SAR của đất trích bão hòa cho một
nhóm khác tương tự của đất như vậy
mà độ pH có thể xem như là một chỉ
số gần đúng của đất nhiễm mặn
(kiềm). e. Mặc dù Na+ thường là cation
hòa tan chiếm ưu thế, dung dịch đất cũng chứa một lượng đáng kể
của các cation hóa trị hai, ví dụ như Ca và Mg.
e. Natri là cation hòa tan chiếm ưu thế. pH cao đất có thể hòa tan Ca và Mg do vậy mà nồng độ của chúng trong dung dịch đất là rất thấp.
f. Đất có thể chứa một lượng đáng
kể các hợp chất canxi ít hòa tan, ví dụnhư thạch cao.
f. Thạch cao là gần như luôn luôn
vắng mặttrong đất này. 2.
Lý học
a. Chủ yếu thông qua các tác động
của mặn vượt quá áp suất thẩm
thấu của dung dịch đất sẵn có giảm
bớtnước;
a. Chủ yếu thông qua các ảnh hưởng
natri trao đổi đến tính chất vật lý nghèo;
b. Thông qua độc tính của các ion
cụ thể, ví dụ như Na, Cl, B…
b. Thông qua ảnh hưởng của độ pH
của đất cao về sự mất cân bằng dinh
dưỡng bao gồm cả sự thiếu hụt canxi c. Thông qua độc tính của các ion cụ
2.7 Ngưỡng chống chịu mặn
2.7.1 Ngưỡng chống chịu mặn của cây trồng
Ngưỡng chống chịu mặn có nghĩa là độ mặn tối đa cho phép mà không giảm năng suất của cây trồng và độ dốc là tỉ lệ phần trăm năng suất giảm cho mỗi đơn vị tăng độ mặn vượt quá ngưỡng (Maas và Hoffman, 1977) [157]. Bảng 2.9 Ngưỡng ECe (dSm-1) và độ dốc (% sản lượng giảm/dSm-1) theo phân tích hồi quy của các nghiệm thức xử lý mặn (Maas và Hoffman, 1977) [157]
Loại cây trồng ECe b
Củ cải đường 7,0 5,9
Lúa mì cứng 5,7 3,8
Khoai tây 1,7 12,0
Hoa hướng dương - -
Ngô 1,7 12,0
Đậu nành 5,0 20,0