2.5.1. Nghiên cứu về chọn tạo giống lúa chịu hạn
Từ năm 1978, Viện cây lương thực và cây thực phẩm đã tiến hành chương trình chọn tạo giống lúa chịu hạn, thời gian sinh trưởng ngắn, chống chịu sâu bệnh, đạt năng suất cao hơn các giống lúa chịu hạn, lúa cạn địa phương đang trồng. Trong giai đoạn từ 1986-1990, có 3 giống thuộc dòng CH đã được công nhận giống nhà nước là CH2, CH3, CH133 và hàng loạt các dòng, giống lúa chịu hạn có triển vọng (Vũ Tuyên Hoàng và cộng sự, 1995) [18],[19],[20],[21],[22],[23].
Từ năm 1986, Viện cây lương thực và cây thực phẩm đã phối hợp với trường Trung cấp nông nghiệp Việt Yên, Hà Bắc tiến hành một loạt thí nghiệm so sánh giống và nghiên cứu các đặc tính nông sinh học của các giống CH, đặc biệt là các đặc tính liên quan đến khả năng chịu hạn. Tiếp theo, xây dựng thành công quy trình kỹ thuật thâm canh các giống lúa cạn, áp dụng cho những vùng trồng lúa cạn và trồng các giống chịu hạn trên chân đất không chủ động nước. Kết quả các thí nghiệm về so sánh năng suất chỉ ra rằng, năng suất của các giống CH đều cao hơn các giống lúa cạn C22, CK136, lúa thơm địa phương Hà Bắc từ
5-9 tạ/ha, trung bình tăng 20%. Ngoài ra, chúng có khả năng chịu hạn và phục hồi sau hạn tốt. Trong điều kiện vùng hạn cho năng suất 35-45 tạ/ha, có thể đạt 50-60 tạ/ha trong điều kiện được tưới 60-70% lượng nước của lúa nước. Như
vậy, chúng thuộc loại hình tiết kiệm nước [20].
Nghiên cứu của Nguyễn Ngọc Ngân (1993) [8] về đặc điểm và kỹ thuật canh tác một số giống CH trên vùng đất cạn Việt Yên, Hà Bắc và Hải Dương cho thấy: các giống CH có thời gian sinh trưởng 120-130 ngày; thân cứng, lá
thẳng đứng và dày; khả năng đẻ nhánh trung bình; và có bộ rễ phát triển cả về
chiều rộng và chiều sâu…
Theo Vũ Tuyên Hoàng, Nguyễn Văn Duệ, Huỳnh Yên Nghĩa (1992) [18], hàm lượng nước ở các giống CH cao hơn đối chứng, cường độ thoát hơi nước của các giống CH từ 548-697 mg nước/dm2/h. Đặc điểm này giúp cho các giống CH có khả năng chịu hạn tốt hơn. Hơn thế, các giống CH có đường kính rễ từ 62-65 cm, tương đương với đối chứng nhưng ăn sâu hơn (đạt độ
sâu 57,9-61,0 cm).
Trong giai đoạn 1995- 1997, Vũ Tuyên Hoàng, Trương Văn Kính và các cộng sự [23] đã đưa ra thêm 3 giống lúa mang những đặc điểm tốt: cho năng suất cao, chống chịu hạn khá, dễ thích ứng cho vùng đất nghèo dinh dưỡng bị
hạn và thiếu nước. Đó là các giống CH5, CH7 và CH132. Năm 2002, giống CH5 được công nhận là giống nhà nước. Các giống lúa CH với những ưu điểm về
khả năng chống chịu hạn, sâu bệnh và cho năng suất cao đã được gieo trồng rộng rãi ở nhiều vùng khó khăn về nước.
Các nghiên cứu của Nguyễn Duy Bảo, Nguyễn Hữu Nghĩa và Tạ Minh Sơn, trích dẫn qua [15], [25], [27] khi đánh giá khả năng chịu nóng; nghiên cứu hệ thống rễ và xác lập mối tương quan giữa khả năng chống hạn với sinh trưởng thân lá và bộ rễ của 20 giống lúa thuộc 3 nhóm chịu hạn giỏi, khá và kém đã nhận xét:
+ Có thể sử dụng phương pháp định ôn ở nhiệt độ 380C trong thời gian 3 giờ cho phép đánh giá khả năng chịu nóng của các giống lúa cạn .
+ Có 3 giống có khả năng chịu nóng tốt và chịu hạn khá được xác định là X11; MW-10; OS6.
+ Giữa lúa cạn cổ truyền và lúa cạn cải tiến ở giai đoạn 20 ngày không có sai khác về chiều cao cây và chiều dài rễ; ở giai đoạn 60 ngày thì sự khác biệt có ý nghĩa.
cao cây nhưng có sai khác ý nghĩa về chiều dài rễ nên có thể coi đây là chỉ tiêu chọn giống.
+ Chiều cao cây có tương quan nghịch với khả năng mẫn cảm hạn. Chiều cao cây càng thấp thì nhiễm hạn tăng và ngược lại.
Các tác giả trên cũng nghiên cứu ảnh hưởng của 2 điều kiện môi trường (đủ nước và hạn) đến sinh trưởng của lúa nước và lúa cạn trong một thí nghiệm với 35 giống lúa cạn và 35 giống lúa nước. Kết quả là, khi thay đổi điều kiện từ ruộng nước sang ruộng cạn và ngược lại, các giống lúa cạn không biến động nhiều về chiều cao cây và thời gian sinh trưởng nhưng các giống lúa nước biến động rất lớn. Thời gian sinh trưởng khi gieo khô của lúa cạn ngắn hơn gieo nước 2-6 ngày; của lúa nước dài hơn gieo nước 4-20 ngày. Chiều cao cây (gieo khô) của lúa nước thấp hơn gieo nước 30 cm nhưng lúa cạn ít biến động.
Năm 1994, Nguyễn Thị Lẫm tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của đạm đến sinh trưởng phát triển và năng suất cuả một số giống lúa cạn [7]. Theo tác giả, hệ thống rễ lúa cạn phát triển mạnh nhất từ đẻ nhánh đến giai đoạn làm đòng và trỗ bông. Đạm có ảnh hưởng đến sự phát triển bộ rễ lúa gieo trồng cạn. Khi lượng đạm tăng, độ dày vỏ và số bó mạch của rễ tăng, tạo điều kiện tốt cho quá trình vận chuyển và tích luỹ. Khi bón 60kgN/ha đối với lúa cạn địa phương, năng suất cao và hiệu suất sử dụng lớn (13-14kg thóc/kg N). Nhưng nếu vượt quá ngưỡng đạm thích hợp, các chỉ tiêu trên không tăng. Mặt khác, tác giả cho rằng nên hạn chế bón đạm khi gặp hạn.
Vào năm 1991, Nguyễn Hữu Nghĩa và cộng sự đã tuyển chọn được giống Hơ3 từ tập đoàn quan sát lúa cạn của Viện lúa Quốc tế, là dòng BR 4290-3-35 được chọn từ tổ hợp lai C22/IR9752-136-2. Đây là một giống chịu hạn ngắn ngày (63-70 ngày), gieo được ở nhiều vụ, thích hợp trên đất nghèo dinh dưỡng, hoàn toàn nhờ nước trời, năng suất khoảng 34 tạ/ha, trích dẫn qua [21].
Theo giáo sư Nguyễn Hữu Nghĩa, trích dẫn qua [15], [31] đến năm 1994, Việt Nam đã nhận được 270 bộ giống thử nghiệm của INGER có nguồn gốc từ 41 nước và 5 trung tâm nghiên cứu lúa quốc tế. Từ 1975 đến 1994, Việt Nam đã xác định và đưa vào sản xuất 42 giống lúa và nhiều dòng triển vọng, đặc biệt là có một nguồn gen phong phú cho chương trình lai tạo. Giống lúa cạn C22 có nguồn gốc từ Philippine đã được chọn ra từ nguồn INGER và phổ biến trong sản xuất ở Việt Nam năm 1985.
Năm 1993, cũng từ bộ giống của INGER, Viện Khoa học Nông nghiệp miền Nam đã chọn được các giống đặt tên là LC, có khả năng cho năng suất gấp 2 lần giống lúa địa phương và chịu hạn tốt như: LC88-66; LC88-67-1; LC90-14; LC90-12; LC90-4; LC90-5…Đây là những giống lúa đang được phát triển mạnh ở cao nguyên, miền Đông Nam bộ và một số tỉnh miền núi và trung du Bắc bộ, trích dẫn qua [9],[15], [23]
Theo giáo sư Anraudeau và Võ Xuân Tòng (1995) [27], tại Tây Nguyên, các giống LC88-66; LC89-27; LC90-5; IRAT1444 đã được trồng và đạt năng suất 28-30 tạ/ha .
Năm 1996 đến năm 2000, Nguyễn Đức Thạch, Hoàng Tuyết Minh, Nông Hồng Thái [9],[15] tiến hành nghiên cứu đánh giá vật liệu khởi đầu để
tuyển chọn giống lúa cạn cho vùng Cao Bằng, Bắc Thái, bước đầu chọn được một số dòng tốt cho vùng này.
Trần Nguyên Tháp (2001) [15] đã tiến hành nghiên cứu những đặc trưng cơ bản của các giống lúa chịu hạn nhằm xây dựng chỉ tiêu chọn giống. Qua kết quả thu được, tác giả đã đề xuất một mô hình chọn giống lúa chịu hạn. Và với thí nghiệm đánh giá khả năng chống chịu hạn nhân tạo của cây lúa ở trong phòng, tác giả đề nghị nên chọn nồng độ muối KClO3 3% hoặc nồng độ đường saccarin 0,8-1% để xử lý hạt.
Tấn Hinh, Trương Văn Kính (2002) [16] công bố vai trò của gen chống hạn trong sự điều chỉnh hàm lượng proline trong lá lúa trong điều kiện môi trường thay đổi. Trong điều kiện khủng hoảng thiếu nước, hàm lượng proline có sự
khác nhau ở các giống lúa cạn và lúa nước. Các giống lúa chịu hạn tốt được biểu thị bởi hàm lượng proline cao, đặc điểm chịu hạn và mức suy giảm năng suất thấp. Sự khác nhau về hàm lượng proline của các giống lúa cạn và lúa nước làm sáng tỏ vai trò của gen đối với cơ chế chống lại sự mất nước ở điều kiện gieo trồng cạn.
Thạc sĩ Nguyễn Văn Doãng (2002) [12] tiến hành nghiên cứu ứng dụng phương pháp xác định áp suất thẩm thấu của hạt phấn bằng dung dịch Polyethylen glycol (PEG) trong chọn tạo giống lúa mì chịu hạn. Theo tác giả, phương pháp này giúp phân biệt các giống có áp suất thẩm thấu cao và thấp. Mà những giống lúa mì chịu hạn có áp suất thẩm thấu cao và ngược lại. Mặt khác, phương pháp kiểm tra này rất dễ thực hiện, không đòi hỏi nhiều trang thiết bị
máy móc đắt tiền và cho kết quả tốt. Vì vậy, đề nghị thử nghiệm phương pháp ngâm hạt phấn trong dung dịch PEG để đánh giá khả năng chịu hạn với lúa.
2.5.2. Nghiên cứu về sự di truyền các tính trạng
Kết quả nghiên cứu của Nguyễn Công Minh và Nguyên Thị Mong, 2006 cho thấy [4], tế bào chất của dạng dùng làm mẹ không ảnh hưởng đến sự biểu hiện của hệ thống gen nhân kiểm soát tính cảm ứng quang chu kỳ. Đột biến làm mất tính cảm ứng quang chu kỳ là đột biến lặn. Khả năng biểu hiện ở F1 không phụ thuộc vào hướng lai và được di truyền theo định luật Menden trong lai đơn. Các kết quả nghiên cứu này đều giống với các kết quả nghiên cứu của Đỗ Hữu Ất (1997), Hoàng Văn Phần (2002), Đào Xuân Tân 1995, Lê Vĩnh Thảo và cs. (1993), trích dẫn qua [4].
Khi nghiên cứu sự phân ly của các cá thể về mức độ chín ở thế hệ F2 Nguyễn Công Minh và Nguyên Thị Mong, 2006 [4] cho thấy chúng phân ly theo tỷ lệ 1 chín sớm : 2 chín trung bình : 1 chín muộn. Và alen đột biến gây
ra chín sớm là lặn không hoàn toàn so với alen dại kiểm soát tính chín muộn. Sự biểu hiện ở F1 phụ thuộc vào hướng lai và cũng được di truyền theo định luật Menden trong lai đơn. Nếu như 2 bố mẹ có thời gian sinh trưởng tương đương thì ở F2 có hiện tượng biến dị liên tục, phân ly tăng tiến cheo chiều dương hoặc chiều âm.
Các kết quả nghiên cứu của Nguyễn Công Minh và Vũ Thị Phương Vinh (2004) [3] về sự di truyền tính trạng ở F2 trong vụ Xuân và vụ Mùa của các tổ hợp lai giữa dòng lúa Dự đột biến và các giống lúa tẻ cao sản không thơm cho thấy:
- Lá đòng dài là tính trạng trội so với tính trạng lá đòng ngắn, khi lai giữa giống lúa có lá đòng dài với các giống lúa lá đòng ngắn, các cây F1 đều có lá đòng dài.
- Tế bào chất của dạng làm mẹ có ảnh hưởng đến hệ gen nhân kiểm soát chiều dài lá đòng.
- Có 1 hoặc 2 cặp alen kiểm soát tính trạng chiều dài lá đòng, và chúng phân ly theo quy luật phân ly của Menden trong lai đơn cho tỷ lệ 3 : 1 trong lai thuận và 1: 2 : 1 trong lai nghịch.
- Tính trạng lá đòng rộng là trội không hoàn toàn so với tính trạng lá đòng là hẹp. Ở thế hệ phân ly F2 cho phân ly kiểu hình 1 : 2 : 1 và đều có hiện tượng phân ly tăng tiến chiều rộng lá đòng ở nhiều cây F2.
- Tính trạng chiều dài lá công năng ở F1 có biểu hiện siêu trội, tức là dài và rộng hơn dạng bố hoặc mẹ có là đòng dài. Và sự di truyền của tính trạng chiều dài lá công năng cũng tương tự như sự di truyền tính trạng chiều dài lá đòng.
- Chiều rộng là công năng cũng cơ bản di truyền như chiều rộng lá đòng. Tuy nhiên, sự di truyền thể hiện trội không hoàn toàn, và chúng thiên về dạng có lá công năng rộng hơn, và ở thế hệ F2 chúng phân ly theo tỷ lệ 1 : 2 : 1.
chiều rộng lá công năng xác định bởi nhiều gen và di truyền độc lập với nhau, các tính trạng này cũng tuân theo quy luật của Menden trong lai đơn hoặc biến dị liên tục theo kiểu phân ly tăng tiến dương.
Kết quả nghiên cứu của Phạm Văn Phượng và Yutaka Hirata (2004) [14] cho thấy các trung bình chiều dài hạt gạo của các quần thể F2 của hai tổ hợp lai dạng thuận nghịch đều khác biệt có ý nghĩa thống kê, điều này nói lên rằng tính trạng chiều dài hạt gạo được kiểm soát do gen trong tế bào chất nên chọn cặp bố mẹ để lai là tuỳ vào khả năng phối hợp cụ thể. Giá trị trung bình chiều dài hạt gạo F2 của các tổ hợp lai đều bằng hoặc thấp hơn trung bình chiều dài hạt gạo của cây bố mẹ. Quy luật di truyền chiều dài hạt gạo đều do một cặp gen kiểm soát và tuân theo quy luật di truyền Mendel cho cả ba tổ hợp lai, gen trội điều khiển chiều dài hạt gạo ở thế hệ F2 nghiêng về phía cha mẹ có chiều dài hạt gạo ngắn hơn.