4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
1.4.2. Một số nghiên cứu về chất lượng lúa gạo
1.4.2.1. Nghiên cứu về hàm lượng amylose trong hạt
Tinh bột là thành phần chính dự trữ trong nội nhũ hạt ngũ cốc dưới dạng glucid. Hạt tinh bột có kích thước từ 1-150nm, có thành phần chính là 2 dạng polysaccharde: amylose (chiếm 15-30%) và amylopectin (chiếm 70-85%) [32].
Amylose có cấu tạo mạch thẳng không phân nhánh tạo thành từ 300 – 1000 gốc glucose nhờ vào liên kết α-(1-4) gluco. Amylose phân bố bên trong hạt tinh bột nên tan trong nước nóng nhưng độ nhớt không cao, dễ lắng cặn, gây phản ứng tủa với butanol và pentanol, bị hồ hoá khi đun nóng. Ở lúa, amylose có trọng lượng phân tử là 100-200 kDa, chuỗi amylose tạo thành có dạng xoắn lò xo với 6 gốc glucose trên một vòng, mỗi vòng xoắn hấp thụ một phân tử Iodine vào bên trong tạo thành dung dịch màu xanh, khi đun nóng thì iodine tách ra làm mất màu xanh. Người ta đã dựa vào đặc tính này để xác định hàm lượng amylose có trong tinh bột.
Hàm lượng aylose cao hay thấp quyết định đến chất lượng cơm dẻo, mềm hay cứng.
Hàm lượng amylose có tương quan chặt chẽ với đặc điểm nông sinh học của giống lúa như: chiều cao cây, chiều dài bông, khối lượng 1000 hạt. Hàm lượng amylose thấp có tỷ lệ gạo gẫy tăng, độ nở thấp, độ chín và độ dẻo cao. Những giống lúa có tỷ lệ dài/rộng cao thì hàm lượng amylose 20% và gạo gẫy cao (Vũ Văn Liết, 1995)[27]. Đi sâu nghiên cứu về tính di truyền hàm lượng amylose vẫn chưa có kết quả chính xác. Theo Jenning và cs (1979)[36] cho rằng: “do một cặp gen điều khiển và hàm lượng amylose là trội hoàn toàn so với hàm lượng amylose trung bình và thấp”. Hàm lượng amylose trung bình và thấp được điều khiển bởi đơn gen tác động chính và một số gen nhỏ cũng tác động tính trạng này. Do vậy muốn có con lai có hàm lượng amylose trung bình thì một trong hai bố mẹ phải có hàm lượng amylose trung bình.
Theo B.Somrith cho rằng: hàm lượng amylose là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng nấu nướng và ăn uống. Gạo của giống lúa được phân theo hàm lượng amylose và phân loại chất lượng cơm theo hàm lượng amylose như sau: loại gạo dính có hàm lượng amylose từ 0-2% cho chất lượng cơm dẻo; loại có hàm lượng amylose thấp, < 19% cho chất lượng cơm mềm và dẻo; loại có hàm lượng amylose trung bình từ 20-25% cho chất lượng cơm mềm; loại có hàm lượng amylose cao từ 25-33% cho chất lượng cơm khô và cứng.
1.4.2.2. Nghiên cứu về nhịêt độ hoá hồ
Nhiệt độ hoá hồ là một tính trạng biểu thị nhiệt độ cần thiết để gạo hoá thành cơm và không hoàn nguyên (Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lạng, 2002)[6]. Nhiệt độ hoá hồ có liên quan một phần với hàm lượng amylose của tinh bột, nhiệt độ trở hồ thấp không liên hệ chặt với hàm lượng amylose cao, thấp hay trung bình. Gạo có nhiệt độ trở hồ cao thì có phẩm chất nấu kém (Jenning và cs, 1979)[36]. Trong các giống lúa có cùng hàm lượng amylose, cùng kích thước và hình dạng hạt thì giống có nhiệt độ trở hồ trung bình được ưa thích hơn.
Theo trích dẫn của Phạm văn Phượng kết quả nghiên cứu về di truyền của nhiệt độ trở hồ cho thấy nhiệt độ hoá hồ được điều khiển bởi một gen
(IRRI, 1979; Choi và cs, 1980), một gen chính và vài gen phụ bổ sung điều khiển (Kahlon, 1965; Heu và Choi, 1973; Heu và Park, 1976) và do 2 gen lặn điều khiển (Chen và cs, 1997). Tuy nhiên vai trò của đa gen cũng được đề cập đến (Heda và Reddy, 1986). Nhiệt độ hoá hồ cao là trội không hoàn toàn so với nhiệt độ hoá hồ thấp (Ghosh và Govindaswamy, 1972; IRRI, 1976), nhiệt độ hoá hồ cao là trội hoàn toàn so với nhiệt độ hoá hồ thấp (Heu và Choi, 1973; Heu và Park, 1976; Choi và cs, 1980), nhiệt độ hoá hồ cao lặn so với nhiệt độ hoá hồ thấp (Choi và cs, 1980). Các kết quả trên cho thấy chưa có sự chính xác về số gen điều khiển tính trạng nhiệt độ hoá hồ cũng như mối quan hệ giữa tính trội và tính lặn (Phạm văn Phượng, 2006) [29].
1.4.2.3. Nghiên cứu về mùi thơm
Hương thơm là một trong những tính trạng quan trọng nhất quyết định đến giá trị thương phẩm và chất lượng gạo. Hương thơm đựơc hình thành là nhờ ảnh hưởng của hợp chất 2- acetyl-1pyroline gây ra. Gen điều khiển hương thơm của hạt gạo đã được nghiên cứu và đưa ra nhiều kết luận khác nhau. Raniah và Rao (1953) cho rằng hương thơm ở gạo có được là nhờ sự tương tác của nhiều gen, vì vậy khi phân tích con lai F2 thu được các tỷ lệ phân ly khác nhau 9:7, 15:1, 13:3. Nagaraju và cs (1975), Raghuram Redy và cs (1981) cho rằng tính thơm được kiểm tra bởi sự có mặt dồng thời 3 gen trội bổ sung và có tác dụng ngay từ thời kỳ sinh trưởng sinh dưỡng. Sood và Siddig (1978), Trần Đình Long và Hoàng Văn Phần (1996) quan sất thấy tính thơm do cặp gen lặn điều khiển hoạt động ở cả lá và hạt. Còn Tomar, Nanda (1983) cho rằng tính thơm được kiểm tra bởi 2 hoặc 3 cặp gen [18] . Cho đến nay, việc lai tạo giống lúa cải tiến có phẩm chất gạo thơm rất ít thành công so với việc khai thác tính trạng này từ giống lúa cổ truyền như Basmati (Ấn Độ), Khao Dawk Mali (Thái Lan), Nàng thơm chợ Đào, Tàm thơm (Việt Nam)…
Các gen quy định hương thơm có thể bị ảnh hưởng bởi môi trường như Nàng thơm chợ Đào chỉ duy trì mùi thơm khi trồng ở chợ Đào (Long An), Tám thơm chỉ thích hợp khi trồng ở đồng bằng sông Hồng và sẽ mất mùi
thơm khi trồng ở Đồng bằng sông Cửu Long, Basmati chỉ có hương thơm khi trồng ở vùng có nhiệt độ lạnh (dẫn theo Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lạng, 2003)[7]. Ở Việt Nam có tập đoàn các giống lúa thơm đặc sản khá phong phú, do đó việc phát triển và nghiên cứu về lúa thơm cũng đã được nhiều nhà khoa học quan tâm.
1.4.2.4. Nghiên cứu về kích thước hạt
Kích thước hạt có thể được biểu hiện bởi các chỉ tiêu về trọng lượng, thể tích hoặc chiều dài hạt, chiều dài và chiều rộng hạt là hai chỉ số được sử dụng phổ biến.. Chiều dài và hình dạng hạt là tính trạng di truyền số lượng. Hạt F1 thường có kích thước trung gian giữa bố và mẹ. Hạt F2 cũng thường có sự phân ly vượt trội so với cả dạng hạt tròn và hạt dài. Mặc dù di truyền chiều dài hạt là rất phức tạp nhưng lại thưòng ổn định sớm trong cá thế hệ phân ly. Do đó nếu kiểu hạt mong muốn không xuất hiện ở F2 thì khó có thể tìm thấy dạng hạt tốt hơn ở F3, nhưng nếu nó đã có ở F2 thì thường ít bị phân ly ở thế hệ tiếp theo. Chiều dài hạt và đặc tính hình thái hạt di truyền độc lập với nhau và có thể đựơc kết hợp với các tính trạng phẩm chất như hàm lượng amylose, hoặc kiểu cây, thời gian sinh trưởng (Jenning và cs, 1979)[36]. Tính trạng chiều dài hạt rất ổn định và rất ít bị ảnh hưởng bởi môi trường, nó được điều khiển bởi đa gen. Thứ tự mức độ tính trội được ghi nhận như sau: hạt dài> hạt trung bình> hạt ngắn> hạt rất ngắn. Thị hiếu người tiêu dùng về hình dạng hạt rất thay đổi, có nơi thích hạt tròn, có nơi thích hạt trung bình nhưng dạng hạt thon dài là được ưa chuộng nhiều nhất trên thị trường quốc tế (Lee KS và cs)[38].
1.4.2.5. Nghiên cứu về độ bạc bụng
Trong những nghiên cứu về di truyền độ bạc bụng của gạo Ấn Độ và Mỹ, người ta nhận thấy độ bạc trắng ở trung tâm hạt do gen lặn wc điều khiển và độ bạc trắng ở bụng hạt do gen lặn wb điều khiển. Người ta thấy rằng đó là một tính trạng bị ảnh hưởng bởi tương tác giữa gen và môi trường. Độ bạc bụng của hạt gạo được điều khiển bởi đa gen và đa gen này có ảnh hưởng tương hỗ và phụ thuộc vào điều kiện ngoại cảnh (Lê Doãn Diên, 2003). Độ bạc bụng có tần xuất liên kết với tính trạng hạt tròn hơn hạt thon dài. Độ bạc
bụng của hạt gạo một mặt do yếu tố di truyền, mặt khác điều kiện môi trường cũng tác động đến đặc điểm này, đó là nhiệt độ giai đoạn sau trỗ, nhiệt độ cao làm tăng độ bạc bụng, ngược lại nhiệt độ thấp làm giảm độ bạc bụng. Theo Ngô Quốc Trung (2007), độ trong suốt của gạo Việt Nam ở dải rộng từ gần trong suốt đến bạc bụng. Các giống lúa ở miền Nam có tỷ lệ gạo trong suốt cao và tương đối đồng đều, các giống lúa ở miền Bắc chủ yếu có độ trong suốt trung bình đến bạc bụng (1-9 điểm). Các giống lúa gieo trồng vụ Hè thường có độ trong suốt thấp hơn các giống trồng trong vụ Thu, Đông Xuân.