1.3.1. Tình hình nghiên cứu lúa nương trên thế giới
Nhiều công trình nghiên cứu về khả năng ựẻ nhánh của lúa nương ựã ựi ựến kết luận: Các giống lúa nương ựịa phương có khả năng ựẻ nhánh ắt hơn các giống lúa nước, theo Chang T. T., (1972) [34] các giống lúa nương ựịa phương ựẻ nhánh kém làm giới hạn tiềm năng năng suất của chúng. Hầu hết các giống lúa nương nhiệt ựới có bộ lá màu xanh nhạt, lá dài và rủ xuống. Một số rất ắt giống ựịa phương có lá màu xanh ựậm và dựng ựứng. Các giống lúa nương có số lá và tỷ lệ sinh trưởng thấp hơn so với lúa nước.
Khi nghiên cứu về bộ lá của những giống lúa nương vùng nhiệt ựới, Alluri (1973) [32] cho nhận xét: Những giống lúa nương vùng nhiệt ựới có
phiến lá dày hơn. Nghiên cứu sự thay ựổi về ựộ dài, ựộ rộng và tổng số diện tắch lá của các giống lúa ựịa phương ở hai ựiều kiện cấy và gieo hạt khô, Alluri và Chang ựều cho nhận xét giống nhau: Các dạng lúa nương ựịa phương ắt bị thay ựổi kắch thước của lá, ựiều này có liên quan ựến khả năng chịu hạn ở mức ựộ cao của chúng.
Jana và De Datta (1971) [52], Chang (1974) [36] cho biết: Hầu hết các giống lúa ựịa phương có bông dài, cổ bông dài, tạo cho chúng thắch nghi với việc thu hoạch và tăng cường tắnh chống gẫy bông. Ở những giống lúa ựịa phương, bông thường có hạt xếp dày và rõ nét, khối lượng hạt cao. Một ựặc ựiểm ựặc trưng cho lúa nương ựịa phương là khả năng sản sinh ra những bông hoàn toàn tốt phù hợp cho việc làm ựẫy căng hạt, thậm trắ cả sau khi bị hạn nhẹ.
Theo nghiên cứu của Chang ctv., (1972) [35] thì lúa ựược canh tác ở khu vực có ựộ ẩm ựất thấp ựã hình thành các dạng lúa nương có TGST ngắn, khả năng ựẻ nhánh thấp, thân to và dày, bộ lá và thân bị già cỗi nhanh chóng ở thời kỳ lúa chắn. Vì vậy chúng thường bị ựổ vào giai ựoạn chắn, rễ phát triển ăn sâu trong lòng ựất và thường có khả năng chịu hạn cao, phản ứng với mức nghèo nitơ của ựất. Lúa nương ựã trở nên khác biệt với dạng hình lúa nước tổ tiên và thường sống tốt hơn trong ựiều kiện ựất thoáng khắ. Trong quá trình tiến hoá có thể việc chọn lọc tự nhiên trong ựiều kiện ngập nước và khô hạn ựã hình thành nhóm giống lúa nước sâu và lúa nương chịu hạn, còn các giống lúa ựược trồng trong ựiều kiện nước ổn ựịnh ựã tạo ra các loại hình lúa ruộng. Theo tác giả, khoảng 75% các giống lúa trồng thuộc nhóm lúa nương thường ựược gieo trồng theo phương thức chọc lỗ tra hạt hoặc gieo vãi.
Chang và ctv., (1972) [35] nghiên cứu gieo hai loại lúa nương và lúa nước bằng hạt khô ựã nhận xét: Các giống lúa nương nhiệt ựới mọc và sinh trưởng khoẻ hơn các giống lúa nước, ựiều này giúp cho chúng có khả năng cạnh tranh tốt hơn với cỏ dại.
Theo công bố của Chang, (1972) [35] và nghiên cứu của Kobata cùng cộng sự (1996) [59] cho biết: Nhóm các giống lúa nương có tỷ lệ rễ/thân lá cao hơn các giống lúa nước ựáng tin cậy ở cả hai ựiều kiện ựủ nước và hạn. Sự sản xuất chất khô cao hơn ở các giống lúa chịu hạn và thấp hơn ở các giống mẫn cảm với hạn trong ựiều kiện thiếu nước. Tỷ lệ gạo/vỏ trấu ựều bị giảm ựi khi bị hạn ựối với tất cả các giống lúa nương và lúa nước, song lúa nương có tỷ lệ này cao hơn lúa nước.
Từ các kết quả nghiên cứu trên và kết quả nghiên cứu tập ựoàn 400 giống lúa nương ở IRRI, các nhà khoa học ựã phân tắch những ựặc ựiểm chung về hình thái nông sinh học của các giống và tìm ra những ựặc ựiểm chung của lúa nương là: Cây cao, rễ ăn sâu và phân nhánh nhiều, ựẻ nhánh kém và không tập trung. Lá dài, rộng bản, lá có màu xanh nhạt, chỉ số diện tắch lá thấp, bông dài, hạt to. Hàm lượng tinh bột trong hạt gạo thấp, ựộ bền thể gen từ thấp ựến trung bình, tỷ lệ hạt lép thấp ngay cả trong ựiều kiện hạn hán, có khả năng chống chịu tốt với một số chủng của bệnh ựạo ôn, mẫn cảm với rầy trắch hút và bệnh vius, chịu ựược ựất thiếu lân, thiếu nhôm (Al) và mangan (Mn). Trên ựất mặn có phản ứng kém với phân bón, cho năng suất thấp và không ổn ựịnh (0,5 - 1,5 tấn/ha), hệ số kinh tế thấp (< 0,4), (Gupta, P.C; Otoole J. C, 1976) [47] .
Thanh N. D. và ctv., (1999) [90] ựã sử dụng phương pháp vi vệ tinh ựể ựánh giá 33 giống lúa nương Việt Nam và IRRI. Kết quả cho thấy hầu hết các cặp mồi ựã phát hiện tắnh ựa hình của AND, trung bình 2,9 alen trên một lôcut vi vệ tinh. điều này chứng tỏ các giống lúa nương có ựộ biến dị di truyền rõ rệt.
Các giống cây trồng ựịa phương thường là các giống nhiều dòng, chắnh bản chất nhiều dòng của giống ựịa phương tạo nên cho giống có sức ựề kháng ngang cao với nhiều loại sâu bệnh, sức chống chịu tốt với các ựiều kiện sinh
thái không thuận lợi. Do ựó giống có khả năng sinh trưởng và phát triển ổn ựịnh, cho năng suất bền vững trước các diễn biến môi trường phức tạp [71].
Từ những nghiên cứu của các nhà khoa học, các chuyên gia nghiên cứu về lúa ở IRRI, (1975) [50] ựã ựi ựến kết luận: Những giống lúa cạn ựịa phương ắt bị làm biến ựổi các ựặc tắnh hình thái nông học như các giống lúa nước. Bởi vì những giống ựịa phương này phải trải qua nhiều thế kỷ của sự chọn lọc dưới ựiều kiện trồng khô, làm cho chúng cản trở sự tái tổ hợp gen khi lai với những giống lúa nước từ những vùng không giống nhau về ựịa hình.
Nghiên cứu về di truyền các tắnh trạng số lượng của cây lúa, Chang và Somrith (1979) [38]; Somrith (1974) [86], cho thấy khối lượng hạt, chiều dài hạt do ựa gen ựiều khiển, khối lượng hạt là tắnh trạng có tương quan chặt chẽ với thể tắch hạt, chiều dài hạt, chiều rộng hạt.
độ bạc bụng có tần suất liên kết với tắnh trạng hạt tròn lớn hơn tắnh trạng hạt thon dài [69]. Khi so sánh lượng tinh bột ở phần bị bạc và phần trắng trong, người ta thấy lượng tinh bột ở phần bạc ắt hơn ở phần trắng trong mờ, bởi vậy phần bạc thường không cứng như phần trắng trong và các hạt bị bạc thường dễ bị rạn vỡ tại ựiểm trắng bạc trong quá trình xay xát.
Các chuyên gia về lúa ở IRRI, (1974) [49] ựã tiến hành phân tắch hàm lượng amylose của hầu hết các giống lúa cạn của châu Á và châu Phi cho thấy: Chúng thuộc loại thành phần amylose cao: 22 - 26%, trung bình là 25%. Nhiệt ựộ hoá hồ từ thấp tới cao nhưng hầu hết là trung bình, một số giống có ựặc tắnh thơm và nhiều giống của Lào và Thái Lan là dẻo. Những giống lúa cạn của Nhật Bản có hàm lượng amylose thấp (15%).
Theo những nghiên cứu của Juliano, (1985) [54] và Tolentino, (1986) [89] cho thấy ựặc tắnh ngủ nghỉ và hàm lượng amylose có liên quan ựến sức sống của hạt. Các giống có thời gian ngủ nghỉ dài thì có sức sống dài hơn, các giống có hàm lượng amylose thấp (hoặc không) thì bảo quản khó, tuổi thọ ngắn.
Nhiệt ựộ môi trường ảnh hưởng ựến sự biến ựộng hàm lượng amylose trong hạt gạo của cùng một giống lúa, ựặc biệt là thời gian khi lúa vào chắc, nhưng sự biến ựộng này không vượt quá 6%. Hàm lượng amylose còn là yếu tố quyết ựịnh chắnh của chất lượng gạo, nó thay ựổi rất lớn giữa các giống lúa tẻ, do vậy ựặc ựiểm này cần ựược quan tâm trong các chương trình chọn tạo giống lúa (Juliano B. O., 1990) [55].
Theo Unemoto T. và ctv., (1995) [91], hàm lượng amylose của lúa Japonica có xu hướng tăng, nếu nhiệt ựộ khi lúa chắn giảm từ 250C xuống 150C.
Theo ựánh giá của các nhà khoa học ở IRRI, (1996) [11] thì hàm lượng amylose là một trong các yếu tố quyết ựịnh chất lượng gạo vì nó quyết ựịnh ựộ mềm, dẻo hay cứng của cơm.
1.3.2. Tình hình nghiên cứu lúa nương ở Việt Nam
Nghiên cứu về ảnh hưởng của ựạm ựến sinh trưởng phát triển và năng suất của một số giống lúa nương, Nguyễn Thị Lẫm, (1994) [13] cho nhận xét: đạm có ảnh hưởng lớn ựến năng suất của các giống lúa nương và chúng thường ựược gieo trồng trong ựiều kiện khó khăn và ựất nghèo dinh dưỡng. Cách bón ựạm thắch hợp sẽ có tác dụng tốt ựối với một số chỉ tiêu quan trọng như: Có bộ rễ phát triển mạnh về số lượng cũng như về chiều dài và ựộ ăn sâu, tăng chỉ số diện tắch lá, giữ cho bộ lá xanh lâu, tắch luỹ nhiều chất khô, nhất là tăng số dảnh hữu hiệu/khóm và số bông/m2.
Cũng theo tác giả thì tốc ựộ hút ựạm và nước của lúa gieo trồng cạn tăng nhanh từựẻ nhánh ựến làm ựòng. Bón ựạm càng nhiều thì khả năng hút nước càng lớn, ựây là một trong những hạn chế khi bón nhiều ựạm lại gặp hạn. Lúa nương có ựường kắnh của vỏ rễ lớn hơn 1,5 - 2 lần so với lúa nước, ựiều này giải thắch tại sao lúa nương lại phát triển tốt trong ựiều kiện có nước và ngược lại lúa nước không thể phát triển trên cạn.
Nghiên cứu của Nguyễn Duy Bảo và ctv., [12]về ảnh hưởng của 2 ựiều kiện môi trường ựến sinh trưởng của lúa nước và lúa nương, qua nghiên cứu 35 giống lúa nương và 35 giống lúa nước gieo trồng trong 2 ựiều kiện ựủ nước và hạn ựó nhận xét: Khi thay ựổi ựiều kiện từ ruộng nước sang ruộng cạn hoặc ngược lại thì các giống lúa nương không biến ựộng nhiều về chiều cao cây và thời gian sinh trưởng. Cùng trong ựiều kiện ựó thì các giống lúa nước biến ựộng rất lớn về thời gian sinh trưởng và chiều cao cây. đó là ựặc ựiểm khác nhau cơ bản giữa lúa nương và lúa nước.
Theo kết quả nghiên cứu của Nguyễn Thị Quỳnh, (1998) [18] về sự ựa dạng di truyền của tài nguyên lúa vùng Tây Bắc cho thấy: Các giống lúa nương có ựộ biến ựộng về chiều dài, chiều rộng và khối lượng 1000 hạt lớn, biểu hiện sự ựa dạng di truyền cao hơn lúa ruộng. Trong lúa nương tỷ lệ
Japonica chiếm phần lớn, trong lúa ruộng tỷ lệIndica và Japonica gần ngang nhau. Cấu trúc di truyền quần thể phức tạp phản ánh tắnh ựa dạng di truyền cao của lúa vùng Tây Bắc. Sựựa dạng di truyền tài nguyên lúa vùng Tây Bắc do sựựa dạng về ựịa lý sinh thái, sựựa dạng về văn hoá dân tộc và tập quán canh tác tạo nên.
Trần Văn Thủy (1998) [26] tiến hành thu thập các giống lúa nương vùng Tây Nguyên ựã sưu tầm ựược 231 giống lúa tẻ và 76 giống nếp nương. Trong các giống lúa nếp nương có nhiều giống rất thơm có dạng bông to, khối lượng 1000 hạt lớn, thường trên 25g, trong ựó những giống có khối lượng trên 30g chiếm 17%. đây là nguồn gen có giá trị trong việc chọn tạo các giống lúa năng suất, chất lượng và khả năng chịu hạn.
Cũng theo tác giả, lúa nương khác lúa ruộng về một sốựặc ựiểm sinh lý, sinh thái và nông học. Lúa nương thường có thời gian sinh trưởng ngắn, khả năng ựẻ nhánh ắt, hệ thống rễ phát triển và thường sống tốt hơn trong ựiều kiện ựất thoáng khắ. Song sự khác nhau giữa lúa nương và lúa ruộng là khả năng chịu hạn.
Nguyễn Thị Lang và ctv., (1999) [60] ựã sử dụng STS marker ựể tìm gen kháng rầy nâu Bph - 10 của tập ựoàn lúa ựịa phương trong ngân hàng gen của Viện lúa ựồng bằng sông Cửu Long. Kết quả nghiên cứu ựã phát hiện trong tập ựoàn có nhiều giống có khả năng kháng sâu bệnh và chịu mặn. Tác giả còn cho biết, phần lớn các giống lúa mùa ựều bạc bụng và có hàm lượng amylose cao, nhất là nhóm lúa nổi.
Công trình nghiên cứu của Bùi Chắ Bửu (1999) [2] về bản chất di truyền của quỹ gen lúa ở đBSCL bằng một số kỹ thuật phân tử (RFLP, RAPD, isozyme) ựã phân thành 4 nhóm giống lúa gồm: nhóm lúa nổi, nhóm lúa nước sâu, nhóm giống có nguồn gốc vùng ven biển và nhóm lúa mùa sớm. Thông qua kết quả phân tắch một số tắnh trạng di truyền số lượng của cây lúa, tác giả khẳng ựịnh lúa mùa ựịa phương ở đBSCL có những lợi thế hơn các giống lúa cải tiến ở một số ựiểm sau ựây: Hàm lượng diệp lục b, sự tắch luỹ chất khô sau trỗ, thời gian và tốc ựộ hạt vào chắc rất nhanh ở lúa Indica và khả năng phối hợp chung trong ưu thế lai.
Theo Trương đắch và Phạm đồng Quảng (2001) [10] cho biết số lượng các giống lúa có mặt trong sản xuất ở các ựịa phương là rất lớn, rất ựa dạng bao gồm các loại lúa tẻ, lúa nếp và lúa nương, chúng khác nhau về kiểu hình cũng như kiểu gen. đây là nguồn gen quý trong công tác chọn tạo giống lúa.
Công trình nghiên cứu của Nguyễn Văn Tạo và ctv., (1999) [75] cho thấy mức ựộ ựa hình về mặt di truyền của 53 giống lúa ựịa phương miền Nam ựã ựược phân tắch trên 19 locut của 10 isozyme. Kết quả cho thấy có sự ựa dạng giữa các giống lúa và ngay cả trong cùng một giống lúa ựịa phương.
Kết quả nghiên cứu sựựa dạng về giống và bên trong giống của bộ giống lúa tại huyện đà Bắc, Hoà Bình của Nguyễn Thị Thanh Tuyết, (2000) [27] cho thấy: Lúa ựịa phương chiếm trên 80% tổng số giống, tỷ lệ lúa Japonica
chiếm 66,7%, cao hơn lúa Indica (31,0%). Tại bản Tát lúa nương nhiều hơn lúa ruộng, số giống lúa nếp và lúa tẻ ngang nhau, trong khi tại bản Cang lúa
nương ắt hơn lúa ruộng và lúa nếp nhiều hơn lúa tẻ. Cũng theo tác giả các giống lúa ựịa phương có hệ số ựa dạng cao hơn các giống lúa cải tiến. Lúa ở bản Cang có sựựa dạng di truyền bên trong giống cao hơn lúa ở bản Tát.
Trần Nguyên Tháp (2001) [25] nghiên cứu về một số ựặc trưng của các giống chịu hạn cho thấy: Khối lượng bộ rễ của lúa chịu hạn lớn hơn lúa nước và rễ của lúa chịu hạn ăn sâu hơn rễ của lúa nước. Ở giai ựoạn gieo ựến ựẻ nhánh, lúa chịu hạn trong ựiều kiện hạn sinh trưởng nhanh hơn trong ựiều kiện ựủ nước. Giai ựoạn ựẻ nhánh rộ, cả lúa nước và lúa hạn sinh trưởng mạnh hơn ở ựiều kiện ựủ nước. Lúa chịu hạn ựẻ nhánh sớm hơn lúa nước ở ựiều kiện gieo cạn, ngược lại lúa nước ựẻ sớm hơn lúa cạn ở ựiều kiện cấy ựủ nước.
Tác giả cũng cho rằng mức suy giảm nhánh hữu hiệu giữa ựiều kiện hạn và ựủ nước có sự khác biệt giữa lúa cạn và lúa nước: Lúa cạn giảm 3,2 - 6,3%, lúa cạn cải tiến giảm 15 - 20% và lúa nước giảm >50%. Trong ựiều kiện hạn, TGST của lúa chịu hạn bị kéo dài 4 - 6 ngày và lúa nước bị kéo dài tới 17 - 25 ngày. đánh giá khả năng chống chịu bệnh ựốm nâu và bệnh bạc lá của hai nhóm lúa cho thấy: Lúa nước trồng trên cạn nhiễm bạc lá ựiểm 5 - 7, nhiễm ựốm nâu ựiểm 4 - 6 (thường xuất hiện trong suốt các thời kỳ sinh trưởng, phát triển), ựối với lúa chống chịu hạn chỉ nhiễm nhẹ, ựiểm 1 - 2 vào