Trọng lượng hạt cũng là đặc tính quan trọng góp phần nâng cao năng suất lúa. Theo Yoshida (1981) kích thước hạt bị khống chế chắc chẽ bởi kích thước vỏ trấu. Gen điều kiển tính trạng hạt ở mức độ trội hoàn toàn hoặc trội từng phần (Kailaimati et al., 1987). Trọng lượng 1000 hạt của một số giống có đặc tính không đổi không có nghĩa từng hạt có cùng trọng lượng. Trọng lượng từng hạt thay đổi ở vài trường hợp nhưng giá trị trung bình không đổi. Đặc tính trọng lượng 1000 hạt rất ích chịu tác động của điều kiện môi trường và có hệ số di truyền cao (Nguyễn Đình Giao và ctv.,1997).
12
Bảng 1.4 Trọng lượng 1000 hạt (g) của giống lúa trong tập đoàn giống
STT Trọng lượng 1000 hạt (g) Số giống Tỷ lệ (%) 1 ≤ 23 130 15,3 2 23-25 199 21,8 3 25-27 239 26,2 4 5 27-29 180 19,7 ≥ 29 165 17
Nguồn: Viện Nghiên cứu Phát triển Đồng bằng sông Cửu Long trường Đại học Cần Thơ, 1982.
1.4.8 Kiểu hình cây lúa trong tương lai
Theo quan điểm mới, giống lúa được chọn có kiểu hình tùy theo đặc tính của từng giống lúa mà có cách chọn giống phù hợp được trình bày như bảng 1.5
Bảng 1.5 Hướng chọn giống lúa năng suất cao trong tương lai (Jatas và Nanda, 2001)
Cây/bộ phận Giống cao cây Giống hiện đại (nửa lùn)
Dạng mới (super rice)
Chiều cao cây > 120-150 cm 90-110 cm < 90-110 cm
Lá Dài, rũ Ngắn hơn, nhỏ hơn và đứng
Dày, ngắn, nhỏ, đứng, xanh đậm Số chồi Số chồi thấp Chồi đứng, tụ lại
cho nhiều chồi
Chồi vô hiệu không có
Thân Cao, mỏng mãnh Ngắn, đứng Ngắn, cứng Bông 12-15 bông/cây 15 bông/cây 8 bông/cây Số hạt trên bông 90-100 hạt 80-100 hạt 200-250 hạt Thời gian sinh trưởng 160-200 ngày 110-140 ngày 100-130 ngày
Năng suất 3-4 tấn/ha 6-10 tấn/ha 10-13 tấn/ha
Hệ thống rễ X Mạnh Mạnh
Tính kháng Thay đỗi tùy theo giống
Kháng nhiều loại sâu, bệnh
Kháng nhiều loại sâu, bệnh Kỹ thuật canh tác Gieo thẳng, cấy giâm Sạ thẳng, cấy Sạ thẳng
13
1.5 MỘT SỐ CHỈ TIÊU PHẨM CHẤT HẠT GẠO
Theo Nguyễn Thị Trâm (2001), thì chất lượng hạt gạo được đánh giá qua nhiều chỉ tiêu. Các chỉ tiêu đó có thể xếp thành ba nhóm thuộc lĩnh vực chất lượng:
Chất lượng dinh dưỡng bao gồm các chỉ tiêu sinh hóa của hạt gạo như tinh bột, amylose, protein, độ bền gel, nhiệt trở hồ,…
Chất lượng thương phẩm hay chất lượng kinh tế được đánh giá qua các chỉ tiêu chiều dài hạt, chiều rộng hạt, tỷ lệ dài/rộng hạt, tỷ lệ xay xát,…
Chất lượng gạo nấu gồm có các chỉ tiêu như tỷ lệ cơm, sức hút nước,…
1.5.1 Hàm lượng amylose
Theo Jennings et al. (1979) amylose là phần tinh bột không phân nhánh có trong gạo tẻ, amylosepectin, tinh bột có công thức phân nhánh chiếm phần còn lại. Hàm lượng amylose ảnh hưởng chủ yếu trên đặc tính của cơm nấu, nó có tính chất quyết định trong việc cơm dẻo, mềm hay cứng.
Phần lớn các giống lúa ở Việt Nam, Thái Lan, Ấn Độ,…có hàm lượng amylose cao nên nở nhiều, bời rời và cứng cơm khi để nguội. Còn các nước Philippines, Indonesia,…các giống lúa thường có hàm lượng amylose trung bình. Hàm lượng amylose của một giống lúa phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện nhiệt độ và điều kiện canh tác. Những giống lúa có hàm lượng amylose thấp, hàm lượng amylose sẽ giảm khi tăng nhiệt độ trung bình. Còn những giống có hàm lượng amylose từ trung bình đến cao, sẽ tăng hàm lượng amylose khi nhiệt độ trung bình giảm (Resurrection et al., 1977; Paul, 1977).
Hàm lượng amylose có thể thay đổi từ nơi này đến nơi khác và từ vụ này sang vụ khác, hoặc tăng trong quá trình bảo quản, nhưng thường không vượt quá 6% (Julianno, 1972; Jennings et al.,1979). Trong cùng một giống nếu trồng ở trong một điều kiện môi trường khác nhau sẽ thuộc nhóm amylose khác nhau. Hàm lượng amylose còn được quyết định bởi yếu tố di truyền, ở lúa locus waxy nằm trên nhiễm sắc thể thứ ba kiểm soát sản phẩm amylose tạo thành nội nhũ (Khush et al., 1974). Hàm lượng amylose được kiểm soát bởi một gen chính, tính dẻo được kiểm soát bởi một gen lặn wx, nên nội nhũ của nếp chỉ chứa amylosepectin với kiểu gen 3n: wxwxwx, ngược lại ở gạo tẻ bao gồm cả amylose và amylosepectin được kiểm soát bởi gen trội Wx, số lượng gen trội Wx ảnh hưởng đến hàm lượng amylose trong nội nhũ (IRRI, 1976; Heu và Park, 1976).
14
1.5.2 Hàm lượng protein
Về mặt dinh dưỡng, lúa tốt hơn nhiều loại thực phẩm chứa nhiều cacbohydrate khác. Dù bị ảnh hưởng bởi giống và môi trường, hàm lượng protein của lúa thường trung bình khoảng 7% ở gạo chà trắng và 8% ở gạo lức (Jennings et al. 1979).
Các nhà chọn giống đã cố gắng cải tiến nâng cao hàm lượng protein trong các giống lúa mới, nhưng ít thành công. Nghiên cứu của Chang và Somirth (1979) cho biết di truyền tính trạng protein do đa gen điều khiển có hệ số di truyền khá thấp, có thể do ảnh hưởng tương tác mạnh mẽ giữa kiểu gen và môi trường.
Theo Jennings et al. (1979) việc quản lý kỹ thuật canh tác cho thấy có ảnh hưởng rất lớn đến hàm lượng protein hạt gạo. Hàm lượng protein còn chịu ảnh hưởng bởi bức xạ mặt trời cao hơn trong thời gian hạt đang phát triển. IRRI (1976) cho rằng ở vùng nhiệt đới, trong mùa khô hàm lượng protein thấp hơn so với mùa mưa, hàm lượng protein trung bình của 11 giống canh tác tại IRRI trong điều kiện tương tự nhau là 8% trong mùa khô và 9,5% trong mùa mưa (Gomez và De Detta, 1975).
Hàm lượng protein sẽ giảm theo thời gian tồn trữ cho nên khâu bảo quản sau thu hoạch rất quan trọng. Trong kỹ thuật chế biến đặt biệt là làm bột dinh dưỡng cho trẻ em, nếu gạo được chế biến sớm ngay sau khi thu hoạch thì sẽ càng tốt (Nguyễn Phước Tuyên, 1997).
1.5.3 Độ trở hồ
Độ trở hồ là một tính trạng biểu thị nhiệt độ cần nhiệt để tinh bột hóa hồ và không hoàn nguyên trở lại. Những giống có độ hóa hồ cao cho cơm cứng sau khi nấu. Đa số người tiêu dùng thích gạo nấu có cơm mềm. Nhiệt hóa hồ biến thiên từ 55-790C. Nhiệt độ hóa hồ thấp từ 55-690C, trung bình từ 70-740C và cao từ 75-790C (IRRI, 1996).
Theo Jennings et al. (1979) cho rằng tính di truyền của độ trở hồ không được rõ, nhưng dường như đơn giản, chỉ có một hay hai gen chính yếu. Nhưng theo Chen et al. (1992) độ trở hồ được điều khiển bởi hai gen. Nghiên cứu của Heu et al. (1976) cho thấy độ hóa hồ còn là tính trạng rất dễ bị thay đổi bởi nhiệt độ trong giai đoạn hạt vào chắc. Nhiệt độ không khí cao sau khi trổ làm tăng độ hóa hồ và ngược lại (Jennings et al., 1979).
15
1.5.4 Độ bền thể gel
Trong cùng một nhóm có hàm lượng amylose giống nhau, giống nào có độ bền thể gel mềm hơn giống đó sẽ được ưa chuộng hơn (Khush et al., 1979). Lúa có hàm lượng amylsoe thấp thường có thể gel mềm (Jennings et al., 1979). Quy luật di truyền của độ bền thể gel chưa được thống nhất. Theo Chang và Li (1981) độ bền thể gel được điều khiển bởi một gel, gel cứng trội hơn gel mềm nhưng theo Tang et al. (1991) độ bền thể gel được điều khiển bởi đơn gen và nhiều gen phụ bổ sung ảnh hưởng đến việc thể hiện tính trạng độ bền thể gel.
Độ bền thể gel còn biến động rất lớn giữa hai vụ Đông Xuân và Hè Thu, giữa các điểm canh tác khác nhau (Bùi Chí Hữu và Nguyễn Thị Lang, 2000).
1.5.5 Chiều dài và hình dạng hạt gạo
Thị hiếu người tiêu thụ về dạng hạt rất thay đổi tùy theo khẩu vị và tập quán. Có nơi người tiêu thụ thích hạt gạo tròn, có nơi người tiêu thụ thích hạt gạo dài trung bình, nhưng hạt gạo thon dài là được ưa chuộng nhiều nhất trên thị trường quốc tế (Khush et al., 1979).
Theo Jennings et al. (1979) chiều dài và hình dạng hạt được di truyền biệt lập với nhau và có thể được kết hợp như ý muốn ngoại trừ kiểu hạt rất dài và mập. Hơn nữa, có thể kết hợp bất kỳ hình tính nào về chiều dài và hình dạng hạt với những đặt tính về phẩm chất như kiểu gạo, hàm lượng amylose, hay với kiểu cây, tính miên trạng và thời gian sinh trưởng.
16
Chƣơng 2: PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP 2.1 ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN
2.1.1 Địa điểm
Phòng thí nghiệm Di truyền – Chọn giống và Ứng Dụng Công Nghệ Sinh học, Bộ môn Di Truyền – Giống Nông Nghiệp, Khoa Nông Nghiệp và Sinh học Ứng Dụng, Trường Đại học Cần Thơ.
2.1.2 Thời gian
Thí nghiệm được thực hiện từ tháng 03/2013 đến tháng 07/2014.
2.2 PHƢƠNG TIỆN 2.2.1 Giống
Các giống lúa do phòng thí nghiệm Chọn Giống Thực Vật, Bộ môn Di Truyền Giống Nông Nghiệp, Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng trường Đại học Cần Thơ cung cấp, gồm 1 giống/dòng lúa mùa Tài Nguyên Đục và 4 giống đối chứng để đánh giá khả năng chịu mặn và kháng rầy là lúa Sỏi (chuẩn kháng mặn), IR28 (chuẩn nhiễm mặn), BN2 (chuẩn kháng rầy), TN1 (chuẩn nhiễm rầy).
Bảng 2.1 Một số đặc tính của giống Tài Nguyên Đục địa phƣơng
Đặc tính giống Tài nguyên Đục
Thời gian sinh trưởng 170 - 190 ngày
Chiều cao cây > 130 cm
Chiều dài hạt gạo 5,5 - 6,6 mm Tổng số ha ̣t trên bông 90 - 95 hạt Màu sắc hạt; bạc bụng (cấp) Trắng đu ̣c; cấp 3
Khả năng kháng rầy Cấp 3-5
Nguồn:http://text.123doc.vn/document/1965969-bao-cao-khoa-hoc-su-di-truyen-mot-so-dot-bien-gay-tao-tu- giong-lua-dia-phuong-nam-bo-tai-nguyen-duc-pdf.htm.
2.2.2 Dụng cụ thí nghiệm
Thiết bị thí nghiệm: Máy đo độ mặn, máy li tâm, máy vortex, cân phân tích, máy lắc, máy water bath, máy đo quang phổ,…
Dụng cụ: ống tube, pipet, khay nhựa, tấm xốp, đĩa petri và một số dụng cụ khác.
17
Các hóa chất: NaCl, HCl, NaOH 1N, Ethanol 95%, Iod, KOH, Thymolblue, Na2CO3, CuSO4, Sodium Dodecyl Sulfate (SDS), Acrylamide,…
2.3 PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 2.3.1 Phƣơng pháp xử lý nhiệt (sốc nhiệt)
Sau khi nhận hạt giống Tài Nguyên Đục từ phòng thí nghiệm tiến hành chọn 100 hạt đem ngâm trong nước 3 sôi 2 lạnh trong 24 giờ để phá miên trạng sau đó vớt hạt ra ủ trong 24 giờ, hạt bắt đầu nảy mầm.
Lấy 100 hạt đã nảy mầm đặt vào đĩa petri, sau đó cho vào trong tủ sấy , giữ nhiệt độ ổn định đúng 500C và lấy đĩa ra sau 5 phút.
2.3.2 Phƣơng pháp chọn lọc Thế hệ M0:
- Chọn 100 hạt Tài Nguyên Đục đang nảy mầm đặt vào đĩa petri, sau đó cho vào trong tủ sấy , giữ nhiệt độ ổn định đúng 500C và lấy đĩa ra sau 5 phút. Lấy đĩa ra và đem ủ tiếp tục cho đến khi hạt phát triển thành cây con và sau đó đem trồng.
Thế hệ M1:
- Trồng hạt M1
- Chọn những cá thể có thời gian sinh trưởng ngắn hơn đối chứng (thời gian trổ sớm nhất).
- Thu hoạch riêng từng cá thể và đánh giá các chỉ tiêu nông học.
Thế hệ M2:
- Lấy những dòng đã được chọn ở thế hệ M1 đem trồng.
- Chọn những cá thể có thời gian sinh trưởng ngắn hơn đối chứng (thời gian trổ sớm nhất).
- Thu hoạch riêng từng cá thể và đánh giá các chỉ tiêu nông học.
- Tiến hành quan sát màu sắc hạt gạo của những dòng đột biến đã được chọn nhằm so sánh dạng hạt và màu sắc hạt với giống đối chứng.
Thế hệ M3:
- Lấy những dòng đã được chọn ở thế hệ M2 đem trồng. - Chọn những cá thể trổ sớm nhất, ít sâu bệnh.
18
- Quan sát màu sắc hạt gạo của các dòng được chọn và so sánh màu sắc hạt với giống đối chứng.
- Phân tích các chỉ tiêu về phẩm chất hạt gạo.
- Đánh giá khả năng chịu mặn ở các nồng độ 8‰, 10‰, 12‰. - Đánh giá khả năng chống chịu rầy nâu.
- Chọn những dòng có khả năng chịu mặn cao nhất ở mỗi nồng độ, kháng được rầy nâu, có hàm lượng amylose thấp (dưới 20%), có hàm lượng protein cao (trên 8%).
2.3.3 Phƣơng pháp đánh giá các chỉ tiêu nông học
- Thời gian sinh trưởng của lúa là thời gian sinh trưởng từ khi hạt nảy mầm cho đến khi thu hoạch (chín 85% bông trên toàn lô thí nghiệm).
- Khi cây lúa sinh trưởng tối đa, tiến hành đo chiều cao cây: tính từ mặt đất đến đỉnh của bông cao nhất.
- Khi thu hoạch, tiến hành đo chiều dài của bông trổ sớm. - Đếm số bông trên bụi, đếm số chồi hữu hiệu và tổng số chồi.
- Đếm số hạt chắc trên bông, tính tỷ lệ hạt chắc, cân trọng lượng 1000 hạt.
2.3.4 Phƣơng pháp phân tích phẩm chất hạt gạo
2.3.4.1 Chiều dài và rộng hạt gạo theo phương pháp của IRRI (1986)
Chiều dài hạt gạo được thực hiện bằng cách đo chiều dài của 10 hạt và tính trung bình chiều dài của một hạt (mm), sau đó phân loại chiều dài hạt gạo dựa theo Bảng 2.2
Bảng 2.2 Tiêu chuẩn đánh giá phẩm chất hạt gạo (IRRI, 1986)
Cấp Chiều dài hạt gạo (mm) Dạng hạt
1 Rất dài >7,5 Thon dài (D/R >3)
3 Dài 6,6-7,5 Trung bình (D/R = 2,1-3)
5 Trung bình 5,51-6,6 Bầu (D/R = 1,1-2)
7 Ngắn >5,51 Tròn (D/R <1)
2.3.4.2 Độ bền thể gel theo phương pháp của Tang et al. (1991)
19 - Tách vỏ trấu và đo độ ẩm hạt gạo.
- Nghiền mịn và cân mẫu (100 mg với ẩm độ 12%).
Bƣớc 2: Hòa tan mẫu
- Thêm 0,2 ml ethanol 95% có chứa 0,025% thymol blue. - Thêm 2 ml KOH 0,2N. Sau đó khuấy đều bằng máy Vortex.
- Đậy nắp kỹ và đun trong nồi cách thủy (nhiệt độ là 1000C) khoảng 5 phút. - Lấy ra, để yên trong 5 phút và sau đó làm lạnh trong nồi nước đá 10 phút.
Bƣớc 3: Đọc và ghi kết quả
- Để ống nghiệm nằm ngang trên bề mặt bằng phẳng, để gel chảy từ từ, sau một giờ tiến hành đo chiều dài thể gel (từ đáy đến mí trên của thể gel).
- Đánh giá độ bền thể gel theo thang điểm của IRRI (1996) như được trình bày như Bảng 2.3
Bảng 2.3 Phân cấp độ bền thể gel theo thang đánh giá của IRRI (1996)
Cấp Chiều dài (mm) Xếp loại độ bền thể gel
1 80-100 Rất mềm
3 61-80 Mềm
5 41-60 Trung bình
7 35-40 Cứng
9 <35 Rất cứng
2.3.4.3 Độ trở hồ theo phương pháp của IRRI (1996)
- Chuẩn bị 2 mẫu cho mỗi giống, mỗi mẫu lấy 6 hạt gạo đã chà trắng không bị nứt bể, cho vào đĩa petri.
- Cho 10 ml dung dịch KOH 1,7% vào mỗi đĩa. - Sắp xếp các hạt đều ra trong đĩa.
- Đậy lại, để yên trong nhiệt độ phòng trong 23 giờ. Độ trở hồ của các giống lúa được đánh giá ở Bảng 2.4
20
Bảng 2.4 Thang đánh giá độ trở hồ hạt gạo theo IRRI (1996)
Cấp Đặc điểm Độ trở hồ
1 Hạt gạo còn nguyên Cao
2 Hạt gạo phồng lên Cao
3 Hạt gạo phồng lên; viền còn nguyên hay rõ nét Cao 4 Hạt gạo phồng lên; viền còn nguyên và nở rộng Trung bình 5 Hạt rã ra; viền hoàn toàn nở rộng Trung bình
6 Hạt tan ra hòa chung với viền Thấp
7 Hạt tan hoàn toàn và quyện vào nhau Thấp
Cấp độ trở hồ tính theo công thức: Cấp trở hồ = Xi × 𝑛 𝑁 Trong đó: Xi: cấp độ trở hồ. n: số hạt có cấp độ trở hồ Xi. N: số hạt thử nghiệm.
2.3.4.4 Hàm lượng amylose theo phương pháp của Cagampang và Rodriguez (1980) (1980)
Bƣớc 1: Chuẩn bị dung dịch - Ethanol 95%. - HCl 30%. - NaOH 1N.
- Dung dịch Iod (0,2% I2 và 2% KI).
Bƣớc 2: Chuẩn bị mẫu
- Cân 50 mg nội nhũ đã được nghiền mịn, cho vào ống 50 ml. - Thêm 0,5 ml ethanol 95%, lắc nhẹ cho tan đều.
- Thêm 9,5 ml NaOH 1N, đun sôi trong 10 phút và lắc đều. - Để qua đêm ở nhiệt độ phòng.
21
- Rút 100 μl dung dịch trích vào trong bình định mức 25 ml (đối với mẫu blank thay dung dịch trích bằng 100 μl NaOH 1N).
- Thêm nước cất vào đến 1