Sử dụng phần mềm Excel để sử lý số liệu và phần mềm SPSS để phân tích thống kê. Dùng phép thử F để xác định sự khác biệt giữa các nghiệm thức. Dùng phép thử Ducan để so sánh trung bình giữa các nghiệm thức.
CHƯƠNG 4
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Kết quả xử lý đột biến giống lúa Sỏi mùa 4.1.1 Thế hệ M1
Hạt giống Lúa Sỏi mùa sau khi được xử lý hạt nảy mầm bằng nhiệt 500C trong 5 phút được tiến hành nhân trồng trong nhà lưới vào vụ nghịch (ngày Xuân phân khoảng 21/3 dương lịch đến ngày Thu phân khoảng 23/9 dương lịch). Theo dõi, chăm sóc và ghi nhận các chỉ tiêu nông học. Kết quả thu được 1 cá thể đột biến trổ và chín sớm, các cá thể còn lại và giống Lúa Sỏi mùa đối chứng không trổ, với tần số đột biến trội theo mong muốn là 1‰, tỉ lệ gây chết qua phương pháp xử lý nhiệt không xuất hiện. Kết quả một số chỉ tiêu nông học và thành phần năng suất của cá thể này được trình bày qua Bảng 4.1. Bảng 4.1 Chỉ tiêu nông học và thành phần năng suất thế hệ M1
Giống/dòng TGST (ngày) Cao cây (cm) Bông/ bụi Hạt chắc/ bông TL hạt chắc (%) KL 1000 hạt (g) Dài hạt (mm) Màu sắc hạt LSĐB-1 118 110 10 106 70,9 28,05 8,2 Đỏ Lúa Sỏi mùa Không trổ 155 - - - - 6,0* Trắng* * Bảng 3.1
Kết quả trình bày qua Bảng 4.1 cho thấy kết thúc thế hệ M1 chọn được 1 dòng trổ và chín sớm vào vụ nghịch có thời gian sinh trưởng là 118 ngày trong khi các cá thể còn lại và giống Lúa Sỏi mùa đối chứng không trổ. Có sự khác biệt chiều cao cây giữa dòng đột biến và giống lúa Sỏi mùa đối chứng cụ thể dòng LSĐB-1 có chiều cao cây thấp và giảm khoảng 26,66% so với giống lúa Sỏi mùa. Theo nghiên cứu của (Zhu, 2003) [278] thì tần số đột biến ví dụ như đẻ nhánh, hạt nhỏ hay lớn, thấp cây…là khoảng 1,78%, còn theo Zhu et al.
(2003) và Zhang et al. (2005) [278, 277] các tính trạng đột biến mới được công bố như đột biến thời gian sinh trưởng ngắn, đột biến màu lá, đột biến hạt gạo phôi khổng lồ, đột biến chịu hạn…tần số độ biến khoảng 2,66 – 4,36% tùy thuộc vào từng đột biến. Kỹ thuật đột biến đã chứng minh đặc biệt hữu ích trong cải thiện giống lúa truyền thống, bởi vì các kỹ thuật khác đã không thành công trong việc nâng cao năng suất, khả năng kháng bệnh đặc biệt một đặc điểm đột biến đáng chú ý thường xuyên thu được trong nhiều đột biến là thời gian sinh trưởng sớm, trong khi vẫn giữ đặc tính chất lượng không thay đổi (Ismachin et al., 2006; Mohamad et al., 2006) [119, 168].
Hình 4.1 So sánh chiều dài, hình dạng, màu sắc hạt của dòng đột biến LSĐB-1 và giống Lúa Sỏi mùa
Về chiều dài và hình dạng hạt gạo, dòng LSĐB-1 đột biến về chiều dài hạt gạo (7,9 mm) so với Lúa Sỏi mùa gốc có chiều dài hạt gạo khoảng 6,0 - 6,1 mm. Chiều dài hạt gạo của dòng LSĐB-1 gia tăng khoảng 14,08% so với giống Lúa Sỏi mùa. Dòng LSĐB-1 hạt gạo màu đỏ, trong khi Lúa Sỏi mùa có hạt gạo màu trắng (Hình 4.1). Các đột biến hạt dài của giống EF-6 được phát triển bằng cách chiếu tia gamma tại 350 Gy trên giống Basmati-Pak, đột biến này làm gia tăng chiều dài hạt khoảng 25% so với cha mẹ của nó (Cheema, 2006) [70]. Kết quả nghiên cứu giống lúa đột biến của Viện Di Truyền nông nghiệp Việt Nam khi xử lý hạt khô của giống Chiêm Bầu bằng tia gamma 200 Gy đã tạo ra giống lúa đột biến CM1 có màu sắc hạt gạo thay đổi từ đỏ thành trắng và giống này được công nhận là giống lúa quốc gia năm 1994 (Tran et
al., 2006) [254].
Hình 4.2 Thế hệ M1 nhân dòng trong nhà lưới vào vụ nghịch (tháng 3 – tháng 9 dương lịch)
4.1.2 Thế hệ M2
Kết thúc thế hệ M1 tiếp tục trồng 200 cá thể kết hợp với giống lúa Sỏi mùa đối chứng trong nhà lưới vào vụ thuận (từ tháng 8 năm 2011 đến tháng 1 năm 2012), tiến hành chọn các các thể đột biến có tính trạng mong muốn là thời gian sinh trưởng ngắn < 120 ngày, thu hoạch hạt trên mỗi cá thể được chọn một cách riêng biệt, các cá thể đột biến còn lại có thời gian sinh trưởng > 120 ngày sẽ bị loại ngay trong khi nhân dòng trong nhà lưới vì đó là những đột biến bất lợi không mong muốn, không đáp ứng mục tiêu chọn lọc (Hình 4.3). Kết thúc thế hệ M2 chọn được 8 dòng có thời gian sinh trưởng sớm từ 110 đến 118 ngày,
* Một số chỉ tiêu nông học, thành phần năng suất các dòng thế hệ M2
Các dòng ở thế hệ M2 được theo dõi, ghi nhận đánh giá, chọn những dòng đột biến có thời gian sinh trưởng sớm < 120 ngày. Kết quả một số chỉ tiêu nông học và thành phần năng suất được trình bày qua Bảng 4.2.
Bảng 4.2 Chỉ tiêu nông học và thành phần năng suất thế hệ M2
T T Giống/dòng TGST (ngày) Cao cây (cm) Bông/ bụi Hạt chắc/bông % hạt chắc KL 1000 hạt (g) 1 LSĐB-1-1 110 102 10 115 80,20 24,31 2 LSĐB-1-2 115 127 14 98 77,20 29,15 3 LSĐB-1-3 110 127 10 88 71,10 24,10 4 LSĐB-1-4 110 131 11 85 69,00 21,65 5 LSĐB-1-5 118 129 9 63 79,00 25,00 6 LSĐB-1-6 118 144 10 90 65,40 28,13 7 LSĐB-1-7 118 155 9 97 72,80 25,35 8 LSĐB-1-8 115 138 9 107 73,80 28,87
9 Lúa Sỏi mùa (ĐC) 150 165 14 135 90,20 23,50
TGST: Thời gian sinh trường, KL 1000 hạt: khối lượng 1000 hạt
Thời gian sinh trưởng của các dòng đột biến thế hệ M2 biến thiên trong khoảng từ 110 - 118 ngày (Bảng 4.2). Kết thúc thế hệ M2 các dòng đột biến có thời gian sinh trưởng sớm hơn so với đối chứng (150 ngày) trong vụ thuận. Theo nghiên cứu của Nguyen Ngoc De et al. (2003) [179], thời gian sinh
trưởng từ 115 - 120 ngày là rất thích hợp cho các khu vực nhiễm mặn cả trong mô hình độc canh cây lúa và mô hình canh tác lúa-tôm. Thời gian sinh trưởng ngắn cho phép thu hoạch ở giữa đến cuối tháng 11, giúp tránh thiệt hại do xâm nhập mặn và hạn hán vào lúc bắt đầu mùa khô. Với thời gian sinh trưởng ngắn, nông dân cũng sẽ có nhiều cơ hội để điều chỉnh lịch gieo trồng để có được thu hoạch tốt hơn cả tôm và lúa.
Chiều cao cây của các dòng thế hệ M2 (Bảng 4.2) cho thấy đa số các dòng lúa có chiều cao cây thấp hơn so với Lúa Sỏi mùa biến thiên trong khoảng từ 102 - 155 cm. Chiều cao cây cũng là một chỉ tiêu nông học quan trọng trong việc chọn tạo giống lúa cho vùng canh tác bị nhiễm mặn. Số
bông/bụi từ 9 - 14 bông, hạt chắc/bông 63 - 107 hạt, tỉ lệ hạt chắc cao nhất là dòng LSĐB-1-1 (80,20%), khối lượng 1000 hạt cũng khác nhau giữa các dòng biến thiên trong khoảng từ 21,65 - 29,15 g (Bảng 4.2).
* Đánh giá khả năng chống chịu mặn các dòng thế hệ M2
Các dòng thế hệ M2 có thời gian sinh trưởng ngắn (< 120 ngày) sau khi thu hoạch đánh giá chỉ tiêu nông học, tiếp tục được đánh giá khả năng chống chịu mặn ở các nồng độ mặn khác nhau. Do thế hệ M2 còn phân ly nên tiến hành đánh giá chọn ra những cá thể mang gen chống chịu để nhân dòng các thế hệ sau nhằm rút ngắn thời gian chọn giống (Gregorio et al., 1997) [89].
Chính vì vậy, chúng tôi sử dụng 80 cá thể/dòng để thanh lọc các dòng phả hệ thế hệ đầu (Hình 4.4) chọn các kiểu gen chống chịu nhân dòng các thế hệ tiếp theo. Kết quả đánh giá khả năng chống chịu mặn các dòng lúa đột biến thế hệ M2 được trình bày qua Bảng 4.3.
Bảng 4.3 Cấp chống chịu mặn các dòng thế hệ M2 STT Giống/dòng Cấp chống chịu mặn 12 dSm-1 15 dSm-1 18 dSm-1 1 LSĐB-1-1 7 7 9 2 LSĐB-1-2 3 3 7 3 LSĐB-1-3 7 9 9 4 LSĐB-1-4 5 7 9 5 LSĐB-1-5 3 5 7 6 LSĐB-1-6 5 7 9 7 LSĐB-1-7 7 7 9 8 LSĐB-1-8 5 7 9
9 Lúa Sỏi mùa (ĐC) 3 3 5
10 Đốc phụng* 1 3 5
11 IR28** 9 9 9
* Chuẩn kháng mặn, ** Chuẩn nhiễm mặn
Qua kết quả đánh giá khả năng chống chịu mặn các dòng đột biến thế hệ M2 (Bảng 4.3) chọn được 2 dòng có khả năng chống chịu mặn tốt ở nồng độ 15dSm-1 là dòng LSĐB-1-2 (cấp 3), dòng LSĐB-1-5 (cấp 5) và 2 dòng có khả năng chống chịu mặn ở nồng độ 12 dSm-1 cấp 5 là dòng LSĐB-1-6 và dòng LSĐB-1-8. Trong khi giống Lúa Sỏi mùa có khả năng chống chịu mặn đến 18 dSm-1 cấp 5, qua đó cho thấy các dòng đột biến có khả năng chống chịu mặn thấp hơn so với giống gốc ban đầu. Những cá thể còn sống tốt của của 4 dòng này được nhân riêng thành từng hàng trong nhà lưới ở thế hệ M3. Theo Pearson và Bernstein (1959); Flowers và Yeo (1981) [188, 85] cây lúa rất nhạy cảm với độ mặn trong giai đoạn cây con nên việc thanh lọc khả năng chống chịu mặn ở giai đoạn này là rất có ý nghĩa.
Hình 4.4 Đánh giá khả năng chống chịu mặn hai dòng lúa đột biến thế hệ M2 ở nồng độ 12, 15 và 18 dSm-1
* Đánh giá khả năng chống chịu rầy nâu các dòng thế hệ M2
Các dòng đột biến thế hệ hệ M2 sau khi đánh giá khả năng chống chịu mặn, chọn được 4 dòng chống chịu mặn ở nồng độ 12 và 15 dSm-1, tiến hành đánh giá khả năng kháng rầy nâu của 4 dòng này theo phương pháp hộp mạ của IRRI (Heinrichs et al., 1985) [98] để đánh giá sơ bộ khả năng kháng rầy.
Kết quả đánh giá khả năng kháng rầy nâu theo cấp (IRRI, 1996) [116] được trình bày qua Bảng 4.4.
Bảng 4.4 Khả năng kháng rầy nâu của 4 dòng đột biến thế hệ M2
STT Giống/dòng Cấp Đánh giá
1 LSĐB-1-2 7,0 Nhiễm
2 LSĐB-1-5 3,1 Hơi kháng
3 LSĐB-1-6 7,2 Nhiễm
4 LSĐB-1-8 7,7 Nhiễm
5 Lúa Sỏi mùa (ĐC) 1,0 Kháng
6 PTB33* 1,0 Kháng
7 TN1** 9,0 Nhiễm
* Chuẩn kháng rầy, ** Chuẩn nhiễm rầy
Kết quả thanh lọc khả năng kháng rầy nâu 4 dòng lúa có khả năng chống chịu mặn, chỉ có dòng LSĐB-1-5 được đánh giá là hơi kháng, 3 dòng còn lại đều được đánh giá là nhiễm trong khi giống Lúa Sỏi mùa gốc được đánh giá là
kháng vậy về khả năng kháng rầy nâu các dòng đột biến đều không bằng giống Lúa Sỏi mùa gốc, có thể là qua quá trình đột biến các dòng này bị giảm khả năng kháng rầy so với giống gốc ban đầu. Việc đánh giá khả năng kháng rầy nâu ngay từ thế hệ M2 để có thể ước lượng sơ bộ khả năng kháng rầy của các dòng được chọn. Chọn giống lúa có khả năng kháng rầy nâu bằng phương pháp gây đột biến đã được rất nhiều tác giả nghiên cứu thành công và phương pháp này rất có khả thi, nhiều tác giả đề nghị rằng nên đánh giá khả năng kháng rầy nâu qua từng thế hệ để chọn được dòng có khả năng kháng rầy nâu cao (Mugiono, 1997; Ismachin et al., 2006; Pophaly et al., 2006) [172, 119,
196].
* Đánh giá các chỉ tiêu phẩm chất 4 dòng thế hệ M2
Bốn dòng đột biến sau khi được đánh giá khả năng chống chịu mặn, khả năng kháng rầy nâu được tiến hành phân tích đánh giá các chỉ tiêu phẩm chất hạt. Phẩm chất hạt gạo cũng là một trong những tiêu chí quan trọng trong chọn tạo giống lúa (Dela Cruz và Khush, 2000; Sellappan et al., 2009) [75, 220]. Bảng 4.5 Một số chỉ tiêu phẩm chất hạt gạo của 4 dòng lúa đột biến thế hệ M2
T T Giống/dòng AC (%) P (%) Nhiệt trở hồ (cấp) Độ bền gel (cấp) Dài hạt (mm) D/R Phân dạng 1 LSĐB-1-2 17,64 6,05 3 3 7,1 3,22 Thon dài 2 LSĐB-1-5 25,05 5,57 5 5 8,4 4,20 Thon dài 3 LSĐB-1-6 20,42 7,70 5 5 6,3 2,70 Trung bình 4 LSĐB-1-8 19,37 8,05 3 3 7,0 3,18 Thon dài 5 Lúa Sỏi mùa (ĐC) 22,61 8,47 4 5 6,2 2,40 Trung bình
AC: Hàm lượng amylose, P: hàm lượng protein, D/R: dài/rộng hạt gạo
Kết quả phân tích các chỉ tiêu phẩm chất hạt gạo của 4 dòng đột biến thế hệ M2 được trình bày qua Bảng 4.5 có 2 dòng có hàm lượng amylose thuộc nhóm thấp, nhóm gạo dẻo là dòng LSĐB-1-2 và dòng LSĐB-1-8, dòng LSĐB-1-6 thuộc nhóm gạo mềm cơm và dòng LSĐB-1-5 thuộc nhóm cứng cơm so với giống lúa Sỏi mùa thuộc nhóm mềm cơm. Qua xử lý đột biến hàm lượng amylose của 4 dòng lúa thay đổi khác hơn so với giống gốc ban đầu. Theo Khin Than New (2006) [138], các giống lúa sau khi xử lý đột biến hầu hết đều có hàm lượng amylose gia tăng hơn so với giống ban đầu, đó cũng là một trong những nhược điểm của phương pháp xử lý đột biến. Bốn dòng lúa đột biến từ giống Lúa Sỏi mùa chỉ có dòng LSĐB-1-5 là có hàm lượng amylose gia tăng, 3 dòng còn lại đều có hàm lượng amylose thấp hơn giống gốc ban đầu, đây có thể là một ưu điểm của phương pháp xử lý đột biến bằng nhiệt độ.
Tuy nhiên, hàm lượng protein của cả bốn dòng này đều thấp hơn so với giống Lúa Sỏi mùa (Bảng 4.5). Có 2 dòng có nhiệt trở hồ và độ bền gel cấp 3 là dòng LSĐB-1-2 và LSĐB-1-8, 2 dòng còn lại có nhiệt trở hồ và độ bền gel tương đương với giống Lúa sỏi mùa. Kết quả phân tích hàm lượng amylose, nhiệt trở hồ và độ bền thể gel của bốn giống này cho kết quả phù hợp với nhau tức là giống có hàm lượng amylose thuộc nhóm thấp sẽ có nhiệt trở hồ cao, độ bền thể gel thuộc nhóm mềm cơm. Kết quả này cũng được Jennings et al.
(1979) [124] công bố giống với nhiệt trở hồ cao thường có hàm lượng amylose thấp, không giống lúa nào được biết đến với nhiệt hồ hóa cao và hàm lượng amylose cao. Vương Đình Tuấn (2001) [36] cho rằng cùng một nhóm có hàm lượng amylose giống nhau, giống lúa nào có độ bền thể gel mềm hơn, giống đó sẽ được ưa chuộng hơn.
Có 3 dòng lúa đột biến có chiều dài và hình dạng hạt gạo thuộc nhóm thon dài > 7 mm, 1 dòng thuộc nhóm hạt gạo trung bình (LSĐB-1-6) tương đương với giống Lúa Sỏi mùa (Bảng 4.5). Cheema (2006) [70], dòng đột biến hạt rất dài EF-6 (> 8 mm) được tạo ra bằng cách chiếu tia gamma 350 Gy trên giống Basmati-Pak. Sở thích về kích thước hạt và hình dạng khác nhau từ một nhóm người tiêu dùng khác nhau. Một số dân tộc thích hạt ngắn, một số thích hạt dài trung bình,và các loại hạt thon dài được đánh giá cao bởi những nước khác. Nói chung, hạt dài được ưa thích trong tiểu lục địa Ấn Độ, nhưng ở Đông Nam Á nhu cầu chiều dài hạt gạo trung bình, khu vực ôn đới giống hạt ngắn phổ biến, nhu cầu đối với lúa hạt dài là rất cao trên thị trường quốc tế (Dela CruZ el al., 1989) [76].
Màu sắc hạt gạo của các dòng đột biến thế hệ M2 cho thấy sự phân ly rất lớn (Hình 4.2). Trong đó có 2 dòng có hạt gạo màu trắng là dòng LSĐB-1-2, LSĐB-1-6, 1 dòng có hạt màu đỏ đậm hạt rất dài là dòng LSĐB-1-5, 1 dòng có hạt màu đỏ nhạt là dòng LSĐB-1-8. Ahuja (2003) [38] cho rằng gạo với một lớp cám màu đỏ được gọi là gạo đỏ, gạo đỏ được ưa thích của người dân ở nhiều vùng của Ấn Độ, Sri Lanka, và Bhutan. Lớp cám chứa polyphenol và anthocyanin chống oxy hóa, hàm lượng kẽm và sắt của gạo đỏ là cao hơn so với gạo trắng gấp 2-3 lần (Ramaiah và Rao, 1953; Rood, 2000) [202, 208].
* Chọn dòng mềm cơm dựa vào sự phân ly di truyền ở mức độ protein các dòng đột biến thế hệ M2
Bốn dòng đột biến được chọn qua đánh giá khả năng chống chịu mặn, khả năng kháng rầy nâu và phẩm chất hạt gạo ở thế hệ M2 (LSĐB-1-2, LSĐB-