5. Những đóng góp mới của luận án
1.1.4.Nghiên cứu về chất lượng gạo, cơm và yếu tố ảnh hưởng
Chất lượng gạo chịu tác động mạnh mẽ của 4 yếu tố: bản chất của giống, điều kiện sinh thái, kỹ thuật canh tác và các vấn đề sau thu hoạch. Tại cuộc hội thảo của các nhà di truyền chọn giống, các nhà hóa sinh học đến từ tất cả các nước trồng lúa trên thế giới tại viện lúa Quốc tế IRRI (tháng 10/1978), người ta đã chia chất lượng lúa gạo thành bốn nhóm: 1) Chất lượng xay xát (Milling quality); 2) Chất lượng thương phẩm (Market quality); 3) Chất lượng nấu nướng và ăn uống (Cooking and eating quality); 4) Chất lượng dinh dưỡng (nutritive quality).
Đây là cơ sở cho các nhà chọn giống nghiên cứu, đánh giá chất lượng của các dòng, giống lúa triển vọng.
* Chất lượng xay xát: của lúa gạo thể hiện ở ba chỉ tiêu chính: tỷ lệ gạo
lật, tỷ lệ gạo xát và tỷ lệ gạo nguyên. Trong đó, tỷ lệ gạo nguyên là chỉ tiêu quan trọng nhất và cũng là yếu tố chịu ảnh hưởng của môi trường nhiều nhất; tỷ lệ gạo lật và gạo xát chịu ảnh hưởng chủ yếu bởi bản chất của giống.
Xay xát thực chất là quá trình loại bỏ vỏ trấu, phôi và vỏ cám. Khi loại bỏ các thành phần này thì hàm lượng của cellulose và lipid bị giảm xuống rõ rệt. Khi giảm hàm lượng cellulose ở ngoài sẽ giúp tăng khả năng tiêu hoá, còn khi giảm hàm lượng lipid sẽ làm tăng khả năng bảo quản. Việc loại bỏ phôi và vỏ cám cũng sẽ làm giảm hàm lượng protein, có thể làm giảm được sự mất mát nhiều dinh dưỡng do xay xát bằng kỹ thuật xử lý thuỷ nhiệt, ngâm vớt thóc, hấp phơi khô rồi mới xát. Tỷ lệ vỏ trấu trung bình từ 20- 22% và có thể thay đổi từ 16- 26%. Cám và phôi hạt chiếm khoảng 10%. Do đó tỷ lệ gạo trắng thường ở khoảng 70% (Khush và cs, 1979) [96].
Tỷ lệ gạo nguyên tính theo % trọng lượng gạo xát. Thóc có chất lượng xay xát tốt là thóc sau khi xát cho tỷ lệ gạo tổng số và gạo nguyên cao. Tỷ lệ gạo nguyên biến động rất lớn. Đây là một tính trạng di truyền và chịu nhiều ảnh hưởng của môi trường, đặc biệt là nhiệt độ và độ ẩm trong thời gian chín và sau thu hoạch (Khush và ctv, 1979) [96].
Nắng nóng, sự thay đổi đột ngột của ẩm độ không khí, những điều kiện không thuận lợi của môi trường trong suốt thời gian chín đều là những nguyên nhân làm xuất hiện những vết rạn trong hạt và làm tăng tỷ lệ gẫy của hạt gạo khi xát. Tỷ lệ gạo nguyên thường đạt cao nhất khi lúa chín từ 28 - 30 ngày sau trỗ, thu hoạch sớm quá (20 ngày sau trỗ) hay muộn quá (35 ngày sau trỗ trở đi) đều làm giảm tỷ lệ gạo nguyên [15], [90].
Tỷ lệ gạo nguyên còn phụ thuộc vào thời điểm tuốt lúa sau khi gặt. Nghiên cứu trên giống Khao dawk mali 105 cho thấy thời điểm tuốt lúa sau thu hoạch 5 - 10 ngày không ảnh hưởng đến tỷ lệ gạo nguyên nhưng nếu để sau 10 - 15 ngày tỷ lệ gạo nguyên giảm rõ rệt. Phân bón cũng là yếu tố ảnh hưởng đến tỷ lệ gạo nguyên trong đó ảnh hưởng rõ rệt nhất là lân [95]. Tỷ lệ
gạo trắng thường ít biến động và nó cũng ít phụ thuộc vào môi trường (Bùi Chí Bửu và cs, 2000) [6].
* Chất lượng thương phẩm: Bao gồm kích thước, hình dạng hạt, độ
trắng trong, độ bạc bụng, mùi thơm của gạo…Trên thị trường thế giới cũng như ở thị trường trong nước dạng hạt gạo thon dài và tỷ lệ trắng trong cao đang rất được ưa chuộng.
Kích thước hạt là tính trạng rất đặc trưng của giống, tùy từng giống khác nhau mà hạt gạo có hình dáng thon dài, dài, bầu hay tròn. Khi nghiên cứu về hình dạng và kích thước hạt gạo các nhà nghiên cứu cho rằng kích thước hạt gạo là tính trạng di truyền số lượng được kiểm soát bởi đa gen. Ở lúa lai, kích thước hạt có sự phân ly vượt trội đặc biệt là chiều dài hạt [122].
Lúa đặc sản và lúa cổ truyền ở Việt Nam có kích thước và hình dạng hạt nhỏ hơn so với các giống lúa cải tiến. Các giống lúa đặc sản miền Bắc thường có hạt nhỏ hơn và hương thơm hơn so với các giống lúa đặc sản miền Nam [16].
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.
Theo Jenning và ctv (1979), 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. 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 [92].
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.
Độ bạc bụng là một tiêu chí quan trọng để đánh giá chất lượng gạo của một giống, nó không ảnh hưởng đến chất lượng cơm nhưng ảnh hưởng lớn đến thị hiếu của người tiêu dùng. Vết bạc thường xuất hiện ở bụng, trên lưng hoặc ở trung tâm hạt gạo và các vết gãy của hạt gạo cũng xuất phát từ những điểm bạc này. Chính vì thế mà tỷ lệ bạc bụng có tỷ lệ nghịch với tỷ lệ gạo nguyên [16].
Độ bạc bụng chịu ảnh hưởng của môi trường nhiều hơn là do bản chất giống. Nhiệt độ thấp dần vào thời kỳ sau trỗ đến chín làm giảm tỷ lệ hạt bạc, sự chênh lệch nhiệt độ ngày đêm có tác dụng giúp các hạt tinh bột trong hạt gạo sắp xếp chặt hơn, giảm tỷ lệ hạt bạc. Trái lại khi hạt vào chắc gặp nhiệt độ cao làm các hạt tinh bột sắp xếp lỏng lẻo hơn dẫn tới tỷ lệ hạt bạc bụng cao. Nhiệt độ ảnh hưởng tới độ bạc của hạt lúa rõ nhất là trong thời kỳ trỗ. Lúa cấy ở ruộng có mực nước quá cao hay bị hạn cũng làm tăng độ bạc của hạt gạo [77].
Các hoạt động sau thu hoạch ít tác động tới độ bạc của hạt gạo. Mặc dù thế một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng phơi thóc trong nắng nhẹ làm giảm độ ẩm từ từ, hạt gạo sẽ trong hơn khi bị làm giảm ẩm độ đột ngột [93].
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) [16].
* Hàm lượng amylose: Chất lượng nấu ăn và nếm thử được xác định bởi
hàm lượng amylose và nhiệt hóa hồ mà ít phụ thuộc vào hàm lượng protein. Người Việt Nam thường thích cơm mềm nhưng lại ráo và đậm. Nếu hàm lượng amylose trung bình từ 22-24% thì nhiệt hóa hồ cũng trung bình và cơm sẽ mềm; nếu hàm lượng amylose từ 25-26% thì cơm hơi khô nhưng lại cứng; hàm lượng amylose nhỏ hơn 22%, cơm hơi ướt và nhạt (Nguyễn Thị Trâm, 2001) [65].
Shen và cs (1990), cho rằng hàm lượng amylose do một gen kiểm soát, gen kiểm soát hàm lượng amylose cao trội hoàn toàn với gen kiểm soát hàm lượng amylose thấp khi lai giữa nhóm Indica có hàm lượng amylose cao và lúa nếp. Tuy nhiên, trong tổ hợp lai giữa lúa Indica có hàm lượng amylose thấp và lúa nếp thì tính di truyền amylose được kiểm soát bởi gen số lượng [108]. Theo Lin (1989), độ dẻo được kiểm soát bởi một gen lặn wx , nên nội
nhũ của gạo nếp chỉ chứa amylopectin với kiểu gen 3n=wxwxwx, ngược lại ở gạo tẻ bao gồm cả amylose và amylopectin được kiểm soát bởi gen trội Wx.
Hoạt động tính trội của alen Wx không bị ảnh hưởng do thay đổi hàm lượng amylose của cây bố, nhưng số lượng alen trội Wx ảnh hưởng đến hàm lượng
amylose trong nội nhũ [101], [102].
Zhang và Peng (1996), nghiên cứu đặc điểm di truyền hàm lượng amylose của 7 cha mẹ có màu vỏ cám đen, nâu, đỏ và trắng và hàm lượng amylose từ 0,93% đến 30,13%. Kết quả chỉ ra ảnh hưởng cộng trội đóng vai trò quan trọng đối với sự di truyền của hàm lượng amylose [121].
* Hàm lượng protein tổng số: là chỉ tiêu quan trọng đối với chất lượng dinh dưỡng của hạt gạo. Protein có trong gạo được đánh giá cao hơn so với các loại ngũ cốc khác vì lượng lysine chiếm trung bình khoảng 4%. Hàm lượng protein của lúa thường trung bình khoảng 7% ở gạo xát trắng và 8% ở gạo lứt. Phẩm chất của gạo tuỳ thuộc vào lượng protein trong hạt. Khi lượng protein tăng, do di truyền hay do canh tác, thì lượng protein mất trong lúc xay xát cũng giảm, chứng tỏ phần lớn protein tăng thêm không phải ở trong cám. Như vậy, về mặt dinh dưỡng, gạo có protein cao tốt hơn gạo có lượng protein bình thường (Jennings và cs., 1979) [92].
Các nhà chọn giống đã cố gắng nâng cao hàm lượng protein trong hạt nhưng ít thành công. Nghiên cứu của Chang và Somrith B (1979), cho biết di truyền tính trạng protein do đa gen điều khiển và có hệ số di truyền khá thấp, có thể do ảnh hưởng tương tác mạnh mẽ giữa kiểu gen và môi trường [81]. Trong quá trình canh tác, nếu không bón hay bón ít đạm, thì các giống lúa cao
sản chỉ chứa một lượng protein tương đương với lúa địa phương. Nhưng khi được bón nhiều đạm và áp dụng các biện pháp kỹ thuật canh tác thì hàm lượng protein sẽ tăng (Jennings và cs., 1979) [92].
* Nhiệt hóa hồ: Khi hạt tinh bột được tác động bởi nhiệt độ hoặc hóa (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
chất thì các phân tử tinh bột bị phá vỡ thông qua sự nóng chảy hay còn gọi là nhiệt hóa hồ (Vũ Hiếu Đông và cs., 2005) [23]. Nhiệt hóa hồ có thể liên quan một phần với lượng amylose của tinh bột. Nhiệt hóa hồ thấp không liên hệ chặt với lượng amylose cao, thấp hay trung bình. Gạo có nhiệt hóa hồ cao có phẩm chất kém (Jennings và cs., 1979) [92].
Nhiệt hóa hồ còn là tính trạng dễ bị ảnh hưởng bởi môi trường, theo sự thay đổi nhiệt độ trong giai đoạn hạt vào chắc (Heu và cs., 1976) [102].
* Độ bền thể gel: Trong cùng một nhóm có hàm lượng amylose cao giống nhau (>25%), giống lúa nào có độ bền thể gel mềm hơn, giống lúa đó được ưa chuộng nhiều hơn (Tang S.X và cs., 1989) [112]. Cơm nấu có độ bền thể gel cứng sẽ khô cứng nhanh hơn cơm nấu có độ bền thể gel mềm.
Tang S.X và cs (1989) cho rằng: độ bền thể gel được điều khiển bởi đơn gen và nhiều gen phụ bổ sung. Ðộ bền thể gel biến động rất lớn giữa hai vụ Ðông xuân và Hè thu, giữa các điểm canh tác khác nhau (Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang, 2000) [6],[111]. Độ bền thể gel cứng trội hơn độ bền thể gel cấp trung bình và mềm (Kiani và cs., 2008) [97].
Tang và cs (1989) khảo sát độ bền thể gel và nhiệt hóa hồ của 45 giống lúa có hàm lượng amylose thấp cho thấy, về độ bền thể gel có 34 giống thuộc nhóm mềm, 9 giống thuộc nhóm trung bình và 2 giống thuộc nhóm cứng; về nhiệt hóa hồ có 35 giống thuộc nhóm thấp, 1 giống thuộc nhóm trung bình và 4 giống thuộc nhóm cao. Kết quả này cho thấy các giống lúa có hàm lượng amylose thấp thường có độ bền thể gel mềm và nhiệt hóa hồ thấp; tuy nhiên cũng có một số trường hợp không có tương quan thuận, lúa có hàm lượng amylose thấp vẫn có độ bền thể gel trung bình hoặc cứng và nhiệt hóa hồ trung bình hoặc cao [111].
Bùi Chí Bửu (1996) thống kê giá trị trung bình các tính trạng phẩm chất của 94 giống lúa trong vụ Đông Xuân và 80 giống trong vụ Hè Thu cho biết, phẩm chất hạt thay đổi theo mùa vụ gieo trồng, điều kiện canh tác, thời tiết trong quá trình sản xuất [4].
* Chất lượng cơm ăn: Ngoài tính trạng thon dài, trong suốt, tỷ lệ gạo
nguyên cao thì chất lượng nấu nướng và ăn uống cũng rất cần thiết trên thương trường. Chất lượng nấu nướng và ăn uống được đánh giá qua các chỉ tiêu về nhiệt độ hoá hồ, hàm lượng amylose, hương thơm và các phẩm chất của cơm như độ nở, độ hút nước, độ bóng, độ rời, độ chín…Chất lượng nấu nướng và ăn uống phản ánh thị hiếu người tiêu dùng ở các khu vực.
Sản phẩm chính của lúa gạo là cơm, tính ngon miệng của cơm quyết định do yếu tố vật lý là độ dẻo, độ mềm của cơm và yếu tố hoá học là mùi thơm (Nguyễn Văn Hiển, 2000) [32].
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 cộng sự (1975), Raghuram Redy và cộng sự (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, Hoàng Văn Phần (1996) quan sát 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 [30].
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, Tám 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, giống Basmati chỉ có hương thơm khi trồng ở vùng có nhiệt độ lạnh (dẫn theo Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang, 2003) [5]. 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.