Đề tài : nghiên cứu vật liệu khởi đầu phục vụ công tác chọn tạo giống lúa nếp ở miền bắc việt nam

````
`
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
[\[\


NGUYỄN VĂN VƯƠNG



NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU KHỞI ĐẦU PHỤC VỤ CÔNG TÁC
CHỌN TẠO GIỐNG LÚA NẾP Ở MIỀN BẮC VIỆT NAM

Chuyên ngành: Di truyền và Chọn giống cây trồng
Mã số: 62.62.01.11


LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. LÊ VĨNH THẢO
2. PGS.TS. NGUYỄN VĂN HOAN



HÀ NỘI – 2013


i
LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án này là
trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào.
Tôi xin cam đoan mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được
cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận án đã được chỉ rõ nguồn gốc.
Tác giả luận án


Nguyễn Văn Vương



ii
LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành bản luận án này, ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi luôn
nhận được sự giúp đỡ về nhiều mặt của các cấp lãnh đạo, các tập thể và cá nhân.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và kính trọng tới PGS.TS. Lê Vĩnh
Thảo và PGS.TS. Nguyễn Văn Hoan, những người thầy đã tận tình chỉ bảo,
hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành c
ảm ơn Ban giám đốc Viện Khoa học Nông nghiệp
Việt Nam; các thầy PGS. TS Phạm Văn Toản, TS Nguyễn Tất Khang, cùng
các thầy, cô giáo và tập thể cán bộ Ban đào tạo sau đại học - Viện Khoa học
Nông nghiệp Việt Nam đã nhiệt tình giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi,
giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận án.
Tôi cũng xin bày tỏ lời cảm ơn đến toàn thể ban lãnh đạo và các cán bộ,
công chức, viên chức thuộc Cục Trồng trọt – Bộ NN&PTNT, Viện Cây lương
thực và Cây thực phẩm; Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển lúa thuần, Trung
tâm Chuyển giao khoa học Công nghệ và Khuyến nông, Viện Nghiên cứu lúa

thuộc Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội; Sở Nông nghiệp và Phát triển
nông thôn các tỉnh phía Bắc; Hợp tác xã Thuần Hưng, Khoái Châu, Hưng
Yên; Hợp tác xã Đa Lộc, Ân Thi, Hưng Yên đã đã tạo điều kiện thuận lợ
i và
động viên tôi thực hiện đề tài và hoàn thành luận án
Tôi xin chân thành cảm ơn các nhà khoa học cùng các bạn bè, đồng
nghiệp đã động viên và giúp đỡ, đóng góp nhiều ý kiến cho việc hoàn thành
bản luận án.
Tôi vô cùng biết ơn các thành viên trong gia đình, người thân đã tạo
mọi điều kiện và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án.
Tác giả luận án



Nguyễn Văn Vương


iii
MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN i
LỜI CẢM ƠN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii
DANH MỤC CÁC BẢNG ix
DANH MỤC HÌNH xv
MỞ ĐẦU 1
1. Tính cấp thiết của đề tài 1
2. Mục tiêu nghiên cứu 2
3. Nội dung nghiên cứu 2

4. Những đóng góp mới của luận án 2
5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn 3
6. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU VÀ CƠ SỞ 4
KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 4
1.1. Nghiên cứu chung về cây lúa, lúa nếp 4
1.1.1. Nguồn gốc cây lúa, lúa nếp 4
1.1.2. Một số
tính trạng nông sinh học đặc trưng của cây lúa tẻ và lúa nếp 6
1.1.2.1. Thời gian sinh trưởng 6
1.1.2.2. Chiều cao cây 7
1.1.2.3. Khả năng đẻ nhánh 8
1.1.2.4. Một số yếu tố cấu thành năng suất 9
1.1.2.5. Đặc điểm mùi thơm ở lúa tẻ và lúa nếp 12
1.1.2.6. Giá trị dinh dưỡng của lúa gạo 16
1.1.3. Phân loại cây lúa 18


iv
1.1.3.1. Phân loại theo điều kiện sinh thái 18
1.1.3.2. Phân loại theo địa lý 18
1.1.3.3. Phân loại theo quan điểm canh tác học 19
1.1.3.4. Phân loại lúa nếp và lúa tẻ 20
1.2. Nghiên cứu đa dạng di truyền phục vụ công tác chọn tạo giống lúa 21
1.2.1. Tình hình nghiên cứu đa dạng di truyền cây lúa trên thế giới 23
1.2.2. Nghiên cứu đa dạng di truyền cây lúa ở Việt Nam 24
1.3. Lai diallel trong công tác chọn tạo giống lúa mới 25
1.3.1.
Đánh giá khả năng kết hợp, tác động tương hỗ bằng phương pháp lai
diallel dựa trên mô hình toán thống kê sinh học của B Griffing (1956) 26

1.3.2. Đánh giá khả năng kết hợp chung 28
1.3.3. Khả năng kết hợp riêng 29
1.3.4. Tác động tương hỗ 30
1.4. Tương tác giữa kiểu gen và môi trường 30
1.5. Tình hình sản xuất, nghiên cứu chọn tạo lúa nếp ở trên thế giới và trong
nước 31
1.5.1. Tình hình sản xuất, nghiên cứu chọn tạo giống lúa nếp trên thế giới 31
1.5.2. Tình hình sản xuất và sử dụng lúa nếp ở trong nước 33
1.5.2.1. Tập đoàn lúa nếp và tình hình sản xuất lúa nếp ở trong nước 33
1.5.2.2. Các sản phẩm làm từ gạo nếp 37
1.5.3. Tình hình nghiên cứu, chọn tạo giống lúa nếp ở trong nước 38
1.5.3.1. Chọn lọc giống từ giống nếp địa phương 39
1.5.3.2. Ch
ọn giống bằng phương pháp nhập nội 41
1.5.3.3. Chọn giống lúa nếp bằng phương pháp lai hữu tính 42
1.5.3.4. Chọn giống bằng xử lý đột biến 44
CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU47
2.1. Vật liệu nghiên cứu 47


v
2.2. Nội dung nghiên cứu của luận án 47
2.3. Phương pháp nghiên cứu 47
2.4. Thời gian nghiên cứu và địa điểm nghiên cứu 54
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 55
3.1. Kết quả điều tra tình hình sản xuất lúa nếp ở các tỉnh vùng Đồng bằng
sông Hồng từ năm 2005-2010 (Phụ lục 5, phụ lục 6 và phụ lục 7) 55
3.1.1. Diễn biến diện tích gieo tr
ồng lúa nếp tại các tỉnh vùng ĐBSH giai đoạn
2005-2010 55

3.1.2. Tỷ lệ diện tích gieo cấy lúa nếp 56
3.1.3. Năng suất trung bình của lúa nếp tại các tỉnh vùng ĐBSH giai đoạn
2005-2010 57
3.1.4 Sản lượng lúa nếp giai đoạn 2005-2010 57
3.2. Kết quả đánh giá nguồn vật liệu khởi đầu 59
3.2.1. Kết quả đánh giá tập đoàn giống lúa nếp vụ mùa 2005 59
3.2.1.1. Kết quả đ
ánh giá đa dạng di truyền của tập đoàn giống lúa nếp thông
qua một số tính trạng hình thái ở vụ mùa 2005 59
3.2.1.2. Kết quả đánh giá tình hình sâu bệnh hại của một số loại sâu bệnh hại
chính trong điều kiện tự nhiên, độ thuần, tính trạng mùi thơm của các giống
lúa trong tập đoàn công tác ở vụ mùa 2005 tại Thanh Trì, Hà Nội 62
3.2.2. Kết quả đánh giá tập đoàn các giống lúa nếp vụ
mùa 2006 65
3.2.2.1. Kết quả đánh giá đa dạng di truyền của tập đoàn các giống lúa nếp
thông qua một số tính trạng hình thái ở vụ mùa 2006 65
3.2.2.2. Kết quả đánh giá mức độ biểu hiện sâu bệnh hại ở các giống trong vụ
mùa 2006 tại Thanh Trì, Hà Nội 69
3.2.4. Một số đặc điểm chính của 9 giống tham gia thí nghiệm lai diallel năm
2006 tại Thanh Trì, Hà Nội 72


vi
3.3. Kết quả phân tích phương sai khả năng kết hợp chung, khả năng kết hợp
riêng và tác động tương hỗ đối với một số tính trạng nông sinh học của các
giống lúa nếp tham gia thí nghiệm ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì Hà Nội 74
3.3.1. Tính trạng số bông/khóm 74
3.3.2. Số hạt chắc/bông 78
3.3.3. Khối lượng 1.000 hạt (g) 83
3.3.4. Tính trạng chiều dài bông (cm) 87

3.3.5. Tính trạng chiều cao cây lúa (cm) 92
3.3.6. Thời gian sinh trưởng (ngày) 97
3.3.7. Tính trạng năng suất khóm (g) 101
3.4. Kết quả chọn tạo giống lúa nếp khảo nghiệm N31 có thời gian sinh
trưởng ngắn, chất lượng tốt 108
3.4.1. Nguồn gốc và phương pháp chọn tạo 108
3.4.2. Kết quả khảo nghiệm tác giả giống lúa nếp N31 108
3.4.2.1. Kết quả thí nghiệm so sánh giống tại Thanh Trì- Hà Nội vụ mùa
2010, xuân 2011 và mùa 2011 108
3.4.2.2. Kết quả khảo nghiệm giống lúa nếp N31ở vụ xuân và vụ mùa năm
2012 t
ại một số điểm thí nghiệm. 116
3.4.3. Kết quả khảo nghiệm quốc gia giống lúa nếp N31 ở vụ xuân 2013 119
3.4.4. Kết quả phân tích chất lượng giống lúa nếp N31 vụ xuân 2013 123
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 125
CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 127
TÀI LIỆU THAM KHẢO 128



vii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BM Bố mẹ
BP Bình phương
CT Công thức
CL Con lai
CLT&CTP Cây lương thực và Cây thực phẩm
ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long
ĐHSP Đại học sư phạm

ĐX Đông Xuân
D/R Dài/rộng
DLĐ Dài lá đòng
DTNN Di truyền nông nghiệp
Flt F lý thuyết
Ftn T thực nghiệm
HT Hè thu
HUTN Hiệu ứng thuận nghịch
IRRI Viện Nghiên cứu lúa quốc tế
KNKHC Khả năng kết hợp chung
KNKHR Khả năng kết hợp riêng
KHKT Khoa h
ọc kỹ thuật
KL Khối lượng
KHKTNN Khoa học kỹ thuật nông nghiệp
KKNG&SPCTQG Khảo kiểm nghiệm giống và sản phẩm
cây trồng quốc gia
NN&PTNT Nông nghiệp và phát triển nông thôn
NSLT Năng suất lý thuyết


viii
NSTT Năng suất thực thu
NSTB Năng suất trung bình
NTB Nam Trung Bộ
NCCT Nghiên cứu chọn tạo
NXB Nhà xuất bản
MĐ Mật độ
PB Phân bón
PTNT Phát triển nông thôn

SH Sông Hồng
TGST Thời gian sinh trưởng
TB Trung bình
TV Thời vụ
TTTNDTTV Trung tâm tài nguyên di truyền thực vật
TTKNGCT Trung tâm khảo nghiệm giống cây trồng
RLĐ Rộng lá đòng
VX Vụ Xuân
VM Vụ Mùa













ix
DANH MỤC CÁC BẢNG
STT bảng Tên bảng Trang
Bảng 1.1. Thành phần dinh dưỡng trong 100 gam gạo 17
Bảng 1.2. Diện tích lúa đặc sản theo Mùa – vụ ở các vùng (2000-2001) 35
Bảng 1.3. Diện tích gieo trồng của một số loại lúa ở 36
miền Bắc và miền Trung 36
Bảng 1.4. Diện tích các giống lúa nếp trong Danh mục giống được phép sản

xuất kinh doanh ở các vùng phía Bắc năm 2009 (ha) 37
Bảng 3.1 Độ thuần, tính thơm và mức độ biểu hiện một số
loại sâu bệnh hại
chính trên các giống lúa nếp trong tập đoàn công tác ở vụ mùa 2005 tại
Thanh Trì, Hà Nội 63
Bảng 3.2 Mức độ biểu hiện sâu bệnh hại chính của các giống lúa nếp ở vụ
mùa 2006 tại Thanh Trì, Hà Nội 70
Bảng 3.3 Một số đặc điểm chính của 9 giống lúa nếp được chọn để tham gia
lai diallel 72
Bảng 3.4. Bảng phân tích ph
ương sai số bông/khóm của các con lai F1 và bố
mẹ của chúng ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 74
Bảng 3.5. Bảng phân tích phương sai khả năng kết hợp tính trạng số bông/khóm
của các con lai F1 ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 75
Bảng 3.6. Khả năng kết hợp chung về số bông/khóm của các giống bố mẹ ở
vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 76
Bảng 3.7. Khả năng kết hợp riêng củ
a các con lai F1 về số bông/khóm ở vụ
xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 76
Bảng 3.8. Bảng phân tích phương sai khả năng kết hợp chung và khả năng kết
hợp riêng của giống bố mẹ về tính trạng số bông/khóm ở vụ xuân 2007 tại
Thanh Trì, Hà Nội 77


x
Bảng 3.9. Tác động tương hỗ của các con lai F1 về số bông/khóm ở vụ xuân
2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 78
Bảng 3.10. Bảng phân tích phương sai số hạt chắc/bông của các con lai F1 và
bố mẹ của chúng ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 79
Bảng 3.11. Bảng phân tích phương sai khả năng kết hợp tính trạng số hạt

chắc/bông của các con lai F1 ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 80
Bảng 3.12. Khả năng kế
t hợp chung về số hạt chắc/bông của các giống bố mẹ
ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 80
Bảng 3.13. Khả năng kết hợp riêng của các con lai F1 về số hạt chắc/bông ở
vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 81
Bảng 3.14. Bảng phân tích phương sai khả năng kết hợp chung và khả năng
kết hợp riêng của giống bố mẹ về tính trạng số h
ạt chắc/bông ở vụ xuân 2007
tại Thanh Trì, Hà Nội 82
Bảng 3.15. Tác động tương hỗ của các con lai F1 về số hạt chắc/bông ở vụ
xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 83
Bảng 3.16. Bảng phân tích phương sai khối lượng 1000 hạt của các con lai F1
và bố mẹ của chúng ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 84
Bảng 3.17. Bảng phân tích phương sai khả năng kết hợp tính trạng khối lượ
ng
1.000 hạt của các con lai F1 ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 84
Bảng 3.18. Khả năng kết hợp chung về khối lượng 1.000 hạt của các giống bố
mẹ ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 85
Bảng 3.19. Khả năng kết hợp riêng của các con lai F1 về khối lượng 1.000 hạt
ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 85
Bảng 3.20. Bảng phân tích phương sai khả năng kết hợp chung và khả
năng
kết hợp riêng của giống bố mẹ về tính trạng khối lượng 1.000 hạt ở vụ xuân
2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 86


xi
Bảng 3.21. Tác động tương hỗ của các con lai F1 về khối lượng 1.000 hạt ở
vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 87

Bảng 3.22 . Bảng phân tích phương sai chiều dài bông của các con lai F1 và
bố mẹ của chúng ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 88
Bảng 3.23. Bảng phân tích phương sai khả năng kết hợp tính trạng chiều dài
bông của các con lai F1 ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 89
Bảng 3.24. Khả năng kết hợp chung về
chiều dài bông của các giống bố mẹ ở
vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 89
Bảng 3.25. Khả năng kết hợp riêng của các con lai F1 về chiều dài bông ở vụ
xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 90
Bảng 3.26. Bảng phân tích phương sai khả năng kết hợp chung và khả năng
kết hợp riêng của giống bố mẹ về tính trạng chiều dài bông ở vụ xuân 2007 tại
Thanh Trì, Hà Nội 91
Bảng 3.27. Tác động tương hỗ của các con lai F1 về chiều dài bông ở vụ xuân
2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 92
Bảng 3.28 . Bảng phân tích phương sai chiều cao cây lúa của các con lai F1
và bố mẹ của chúng ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 92
Bảng 3.29. Bảng phân tích phương sai khả năng kết hợp tính trạng chiều cao cây
biểu hiện ở các con lai F1 ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 93
Bảng 3.30. Khả năng kết hợp chung v
ề chiều cao cây lúa của các giống bố mẹ
ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 93
Bảng 3.31. Khả năng kết hợp riêng về chiều cao cây biểu hiện ở các con lai
F1 ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 94
Bảng 3.32. Phương sai khả năng kết hợp chung và khả năng kết hợp riêng của
giống bố mẹ về tính trạng chiều cao cây ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 95
B
ảng 3.33. Tác động tương hỗ về chiều cao cây biểu hiện ở các con lai F1 ở
vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 96

xii
Bảng 3.34. Bảng phân tích phương sai thời gian sinh trưởng của các con lai
F1 và bố mẹ của chúng ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 97
Bảng 3.35. Bảng phân tích phương sai khả năng kết hợp tính trạng thời
gian sinh trưởng biểu hiện trên các con lai F1 ở vụ xuân 2007 tại Thanh
Trì, Hà Nội 98
Bảng 3.36. Khả năng kết hợp chung về thời gian sinh trưởng của các giống bố
mẹ ở vụ xuân 2007 tạ
i Thanh Trì, Hà Nội 98
Bảng 3.37. Khả năng kết hợp riêng của các con lai F1 về thời gian sinh trưởng
ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 99
Bảng 3.38. Bảng phân tích phương sai khả năng kết hợp chung và khả năng
kết hợp riêng của giống bố mẹ về tính trạng thời gian sinh trưởng ở vụ xuân
2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 99
Bảng 3.39. Tác động tương hỗ về thờ
i gian sinh trưởng biểu hiện trên các con
lai F1 ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 101
Bảng 3.40. Bảng phân tích phương sai năng suất khóm của các con lai F1 và
bố mẹ của chúng ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 102
Bảng 3.41. Bảng phân tích phương sai khả năng kết hợp tính trạng năng suất
khóm của các con lai F1 ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 102
Bảng 3.42. Khả năng kết hợp chung về năng suất khóm của các giống bố mẹ
ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 103
Bảng 3.43. Khả năng kết hợp riêng về năng suất khóm biểu hiện trên các con
lai F1 ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 104
Bảng 3.44. Phương sai khả năng kết hợp chung và khả năng kết hợp riêng của
giống bố mẹ về tính trạng năng suất khóm ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà
Nội 105
Bảng 3.45. Tác động tương hỗ của các con lai F1 về năng suấ
t khóm ở vụ

xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 106


xiii
Bảng 3.46. Tổng hợp KNKHC, phương sai KHKHC và phương sai KNKHR
của các giống lúa nếp trong thí nghiệm về một số tính trạng liên quan đến yếu
tố cấu thành năng suất ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 107
Bảng 3.47. Danh sách các dòng/giống tham gia thí nghiệm 109
Bảng 3.48. Đặc điểm nông học của các dòng, giống lúa tham gia thí nghiệm
tại Thanh Trì, Hà Nội 110
Bảng 3.49. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất giống N31 ở vụ
mùa 2010 111
Bảng 3.50. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất giống N31 ở vụ
xuân 2011 112
Bảng 3.51. Một số yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống N31
vụ mùa 2011 113
Bảng 3.52 . Khả năng chống chịu một số sâu bệnh của giống nếp khảo
nghiệm N31 ở vụ mùa 2010 114
Bả
ng 3.53. Khả năng chống chịu một số sâu bệnh của giống nếp khảo nghiệm
N31 ở vụ xuân 2011 115
Bảng 3.54. Khả năng chống chịu một số sâu bệnh của giống nếp khảo nghiệm
N31 ở vụ mùa 2011 (điểm) 115
Bảng 3.55. Kết quả đánh giá chất lượng cơm của các dòng/giống lúa mới ở vụ
mùa 2010 116
Bảng 3.56. Năng suất thực thu củ
a giống N31 tại các điểm khảo năm 2012 117
Bảng 3.57. Chỉ số thích nghi của giống lúa nếp N31 ở vụ xuân 2012 tại Ân
Thi, Khoái Châu- Hưng Yên và Thanh Trì -Hà Nội 118
Bảng 3.58. Chỉ số thích nghi của giống lúa nếp N31 ở vụ mùa 2012 tại Ân

Thi, Khoái Châu- Hưng Yên và Thanh Trì -Hà Nội 119
Bảng 3.59. Đặc điểm nông học của giống lúa nếp N31 ở vụ xuân 2013 119



xiv
Bảng 3.60. Độ thuần và mức độ nhiễm sâu bệnh hại của giống lúa nếp N31120
ở vụ xuân 2013 (điểm) 120
Bảng 3.61. Năng suất thực thu của giống giống lúa nếp N31 ở vụ xuân 2013 ở
các điểm khảo nghiệm ( Đơn vị tính: tạ/ha) 121
Bảng 3.62. Hiệu quả kinh tế của giống lúa nếp N31 so với 2 giống lúa nếp
quốc gia N97 và TK90. 122
Bảng 3.63. Chỉ số thích nghi củ
a giống N31 ở vụ xuân 2013 qua khảo nghiệm
Quốc gia 123
Bảng 3.64. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu chất lượng của giống lúa N31124
vụ Xuân 2013 124






xv
DANH MỤC HÌNH

STT hình Tên hình Trang
Hình 1.1. Sự phân bố lúa trồng trên thế giới 5
Hình 1.2. Cấu trúc hoá học của amyloza và Amylopectin dạng mạch (α- 1,4
và α -1,6) 20


Hình 1.3. Nội nhũ của lúa nếp và tẻ khi nhuộm KI [23] 21
Hình 3.1. Biểu đồ diễn biến diện tích gieo cấy lúa nếp tại vùng ĐBSH giai
đoạn 2005 – 2010 55

Hình 3.2. Biểu đồ diễn biến tỷ lệ (%)diện tích gieo trồng lúa nếp giai đoạn
2005 – 2010 tại các tỉnh vùng ĐBSH (đơn vị tính %) 56

Hình 3.3. Biểu đồ diễn biến năng suất trung bình của lúa nếp tại các tỉnh vùng
ĐBSH giai đoạn 2005 – 2010 57

Hình 3.4. Sản lượng lúa nếp tại ĐBSH giai đoạn 2005 – 2010 58
Hình 3.5. Quan hệ di truyền của 48 giống lúa nếp trong tập đoàn công tác
vụ mùa 2005 61

Hình 3.6. Quan hệ di truyền của 48 giống lúa nếp trong tập đoàn công tác vụ
mùa 2006 68



1
MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài
Lúa nếp được coi là giống lúa đặc sản được trồng từ lâu đời và được sử
dụng với nhiều mục đích khác nhau trong đời sống dân sinh ở nước ta cũng như
trên thế giới [27]. Tại Lào, người dân sử dụng các sản phẩm từ gạo nếp chiếm trên
85 % lúa gạo [60]. Trong quá trình hình thành, xây dựng và phát triển đất nước,
nhiề
u lễ hội đã được hình thành tạo nên nền văn minh mang bản sắc văn hóa đặc

sắc của Việt Nam mà trong đó sản phẩm làm từ gạo nếp đóng một vai trò không
nhỏ, ở nông thôn cũng như thành thị, hầu như lễ hội nào cũng có mặt các sản
phẩm được chế biến từ gạo nếp. Từ những chiếc bánh chưng trong ngày tết cổ
truyền
đầu năm của dân tộc, đến các loại xôi, bánh, rượu trong các bữa tiệc trọng
đại của các gia đình, các loại cốm tiêu dùng thường ngày đều được làm từ các loại
lúa nếp. Có thể nói, lúa nếp đó góp phần làm đa dạng văn hóa ẩm thực trong các lễ
hội và tiêu dùng thường ngày của nước ta.
Trong những năm gần đây, diện tích, sản lượng lúa nếp ngày càng được mở
rộng, tuy nhiên vẫn chưa đ
áp ứng được nhu cầu sử dụng gạo nếp của người dân.
Thực trạng cho thấy: các nghiên cứu về chọn tạo giống lúa nếp trong những năm
qua chưa được quan tâm đúng mức, sự đa dạng bộ giống lúa nếp trong sản xuất
cũng hạn chế. Hiện nay, trong sản xuất phần lớn diện tích lúa nếp đang được gieo
trồng như các giống: IRi352, N97, N98, ĐT52… cho n
ăng suất cao nhưng không
thơm. Một số giống lúa nếp thơm, chất lượng tốt như BM9603, DT22, TK90, nếp
cái hoa vàng, nếp Lang Liêu… nhưng những giống lúa này cho năng suất thấp,
chống đổ kém hạn chế việc mở rộng diện tích lúa nếp trong sản xuất. Do vậy
công tác chọn tạo giống nếp ngắn ngày, năng suất cao, thích ứng rộng, chất lượng
tốt là yêu cầu của sản xu
ất hiện nay.
Việc nghiên cứu, đánh giá nguồn vật liệu khởi đầu nhằm xác định được
các ưu, nhược điểm của các vật liệu, đặc biệt là đánh giá khả năng kết hợp về các
tính trạng quan tâm để định hướng lai tạo giống nhằm tiết kiệm được thời gian và


2
kinh phí trong công tác chọn tạo giống nếp mới ngắn ngày, có năng suất, chất
lượng cao phục vụ cho sản xuất. Đây là khâu rất quan trọng trong công tác chọn

tạo giống lúa nói chung và lúa nếp nói riêng.
Xuất phát từ những yêu cầu trên, chúng tôi tiến hành đề tài:“ Nghiên cứu
vật liệu khởi đầu phục vụ công tác chọn tạo giống lúa nếp ở miền Bắc Việt Nam”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Đánh giá đượ
c vật liệu khởi đầu phục vụ công tác chọn tạo giống lúa nếp
có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất và chất lượng cao cho các tỉnh miền
Bắc.
3. Nội dung nghiên cứu
- Điều tra khảo sát tình hình sản xuất lúa nếp ở một số tỉnh vùng đồng bằng sông
Hồng; trên cơ sở đó, định hướng công tác nghiên cứu chọn tạo giống lúa nếp.
- Đánh giá được
đa dạng di truyền thông qua một số chỉ tiêu hình thái của
nguồn vật liệu khởi đầu.
- Xác định được khả năng kết hợp về một số tính trạng của một số giống lúa
nếp và ứng dụng trong công tác chọn tạo giống lúa nếp.
- Tuyển chọn giống lúa nếp mới năng suất cao, chất lượng khá, chống chịu
với sâu bệnh hại chính.
- Khả
o nghiệm, đánh giá khả năng thích ứng của giống lúa nếp mới được
chọn tạo tại một số vùng sinh thái, đáp ứng yêu cầu của sản xuất.
4. Những đóng góp mới của luận án
- Đánh giá được tình hình sản xuất lúa nếp ở một số tỉnh vùng ĐBSH
- Đánh giá được mức độ đa dạng di truyền tập đoàn giống nếp.
- Kế
t quả nghiên cứu đã xác định được khả năng kết hợp chung, khả năng kết
hợp riêng và hiệu ứng lai thuận nghịch về một số tính trạng nông sinh học
quan trọng của các giống lúa nếp tham gia thí nghiệm phục vụ cho công tác
chọn tạo giống lúa nếp mới.

3
- Chọn tạo được giống lúa nếp mới triển vọng N31 có những đặc tính ưu việt so
với giống đối chứng, góp phần bổ sung giống lúa nếp có thời gian sinh trưởng
ngắn, năng suất khá, chất lượng khá vào sản xuất.
5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
5.1. Ý nghĩa khoa học
- Phân tích được tính đa dạng di truyền của vật liệu khởi đầu của tập
đoàn
giống lúa nếp gieo trồng tại Bộ môn chọn tạo giống lúa đặc sản, Trung tâm
Nghiên cứu và Phát triển lúa thuần, Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm.
- Xác định các vật liệu khởi đầu có khả năng kết hợp tốt với một số tình trạng
cụ thể, làm cơ sở cho việc chọn tạo giống lúa mới có năng suất chất lượng
cao.
- Xác định tính thích nghi, tính chống ch
ịu của giống nếp mới (N31) làm căn
cứ khoa học để quyết định đưa giống ra sản xuất.
5.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Bằng việc ứng dụng kết quả đánh giá vật liệu đã chọn tạo thành công giống
lúa nếp N31, ngắn ngày, năng suất, chất lượng cao, đang được khảo nghiệm
và mở rộng diện tích gieo trồng tại một số
điểm sản xuất, được nông dân chấp
nhận.
6. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
6.1. Đối tượng nghiên cứu
Một số giống lúa nếp cổ truyền, giống nhập nội và giống cải tiến.
6.2. Phạm vi nghiên cứu
Đề tài thực hiện tại: Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam và một số
tỉnh miền Bắc.
Đề tài bắt đầu từ năm 2006 đến nă

m 2013, trên cơ sở kế thừa những kết
quả nghiên cứu từ năm 2005.


4
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU VÀ CƠ SỞ
KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI

1.1. Nghiên cứu chung về cây lúa, lúa nếp
1.1.1. Nguồn gốc cây lúa, lúa nếp
Có rất nhiều ý kiến khác nhau về nguồn gốc cây lúa và lúa nếp. Theo
Chang T.T (1985), các tổ tiên của loài lúa (Oryza. sativa) trồng ở châu Á đã
xuất hiện vào thời kỳ đồ đá mới cách đây 10.000- 15.000 năm tại vùng chân
núi phía Nam dãy Hymalaya, tại miền Nam và Đông Nam châu Á. Sự thay
đổi thời tiết đã đẩy nhanh quá trình tiến hoá của các loài lúa hàng năm, tồn tại
ở miền Đông Bắ
c và Đông của Ấn Độ, ở miền Bắc của Đông Nam châu Á và
miền Nam của Trung Quốc [59]. Theo Nguyễn Văn Hiển [13], lúa trồng ở
châu Á xuất hiện cách đây 8000 năm và tổ tiên trực tiếp của cây lúa trồng
Châu Á (Oryza sativa. L) vẫn chưa có kết luận chắc chắn.
Theo Watanabe (1973) [100] đã phát hiện rằng cây lúa ở Đông Dương
phát triển theo hai hướng: từ Lào theo sông Mê Kông đi xuống phương Nam và
một hướng khác t
ừ Ấn Độ qua vịnh Bengal đến bờ biển Đông Dương.
Theo Nguyễn Hữu Tề và cộng sự [35], ở Việt Nam, cây lúa được coi là
cây trồng từ lâu đời. Với điều kiện khí hậu nhiệt đới, Việt Nam cũng có thể là cái
nôi hình thành cây lúa nước. Từ lâu, cây lúa đã trở thành cây lương thực chủ yếu
có ý nghĩa quan trọng trong nền kinh tế, xã hội của nước ta.
Theo Lê Doãn Diên (1990) [5], cây lúa được trồng từ hàng ngàn n

ăm
trước ở Việt Nam và nơi đây cũng được coi là biểu tượng của nền văn minh
lúa nước. Vùng đồng bằng Bắc Bộ là một trong những vùng sinh thái có các
nguồn gen đa dạng và phong phú của nước ta. Nhiều tư liệu đưa ra cơ sở tiến
hóa của các loài lúa trồng hiện nay, tuy nhiên Khush (1997) [81], cho rằng: sự
tiến hóa của hai loại lúa trồng phổ biến hiện nay trên thế giới được thể
hiện
trong sơ đồ dưới đây:


5
Tổ tiên chung


Nam và Đông Nam Á Tây Phi Châu


Lúa dại đa niên O. rufipogon O. longistaminata


Lúa dại hàng niên O. nivara O. breviligulata


Lúa trồng O. sativa O. sativa O. glaberrima
Indica Japonica

ôn đới nhiệt đới

Hình 1.1. Sự phân bố lúa trồng trên thế giới [81]

6
Lúa nếp có tổ tiên lâu đời, có thể thích ứng với nhiều điều kiện khí hậu
khắc nghiệt như lạnh, khô hanh. Takane Matsuo (1997) cho rằng: lúa nếp nương
là dạng khởi nguồn của lúa trồng vì nó được tìm thấy đầu tiên ở Assam-Yunnan,
nơi lúa nếp chiếm ưu thế.
Watabe (1976) [99] cho rằng: lúa nếp có nguồn gốc từ Lào, vùng Đông
Bắc và Bắc Thái Lan. Có một số vùng quan trọng khác đối với việc canh tác lúa
n
ếp bao gồm: vùng Shan và Kachin của Myanmar, vùng Kwangsichuang và
Yunnan của Trung Quốc, vùng giáp biên giới giữa Campuchia, Thái Lan và Lào,
vùng núi của Việt Nam giáp với Lào. Giống lúa nếp được phát hiện ở những
nước vùng Đông Nam châu Á và đã có lịch sử lâu đời về việc canh tác giống lúa.
Di tích khảo cổ đã chứng minh sự canh tác lúa sớm nhất bắt đầu nguồn từ phía
Đông Bắc Thái Lan và khoảng 4000 năm trước công nguyên [81].
Các tác giả Chaudhary R.C. và D.V.Tran (2001) [60] cho rằng: Lào và
Đông Bắc Thái Lan là Trung tâm xuất xứ củ
a lúa nếp và Lào là nước sản xuất và
tiêu thụ lúa nếp lớn nhất thế giới với khoảng 85% sản lượng lúa nếp hàng năm.
1.1.2. Một số tính trạng nông sinh học đặc trưng của cây lúa tẻ và lúa nếp.
1.1.2.1. Thời gian sinh trưởng
Thời gian sinh trưởng của cây lúa là thời gian để cây lúa thực hiện một
chu kỳ sống, được tính từ nảy mầm cho đến khi chín. Các giống lúa ở các
mùa vụ gieo cấy khác nhau có thời gian sinh tr
ưởng khác nhau, thường kéo
dài từ 90- 160 ngày.
Thời gian sinh trưởng của lúa được nhiều tác giả nghiên cứu từ rất lâu,
gồm hai giai đoạn là: sinh trưởng sinh dưỡng và giai đoạn sinh trưởng sinh
thực. Các giống lúa mùa cảm ứng ánh sáng ngày ngắn mạnh phải chờ đến

quang kỳ thích hợp mới bắt đầu phân hóa đòng để trỗ bông. Giai đoạn phân
hóa đòng thường kéo dài từ 27 – 33 ngày, trung bình 30 ngày. Hầu hết các
giống lúa ở vùng nhiệ
t đới có thời gian từ khi lúa trỗ đến chín khoảng 30


7
ngày. Giống lúa có thời gian sinh trưởng cực ngắn đã được chọn tạo nhằm bổ
sung vào cơ cấu sản xuất và góp vào thị phần xuất khẩu ở miền Nam (Nguyễn
Văn Luật, 2008) [25].
Nhiều giống lúa nếp cổ truyền Việt nam có thời gian sinh trưởng dài
(140-160 ngày), phản ứng với ánh sáng ngày ngắn như nếp cau, nếp cái hoa
vàng, nếp Quýt, tuy nhiên cũng có giống nếp cực ngắn chỉ 85 ngày như:
ĐS101, N87-2 có thời gian sinh trưởng 108-112 ngày. Để đáp ứng yêu cầu
sản xuất hiện nay, công tác chọn tạo giống nếp cần quan tâm đến thời gian
sinh trưởng ngắn, vì thế công tác đánh giá tập đoàn cần chú ý các vật liệu có
thời gian sinh trưởng ngắn và có khả năng kết hợp cao về tính trạng này.
Dựa trên phân tích di truyền số lượng, Kiều Thị Ngọc (2002) [29] cho
rằng: tác động của gen cộng tính liên quan đến tính trạng th
ời gian sinh
trưởng. Đồng thời, Uga (2007) [97] cũng cho rằng: các locus liên quan đến
phản ứng quang chu kỳ có tác động cộng tính. Nguyễn Minh Công và cộng sự
(2007) [4] đã nghiên cứu di truyền của các đột biến làm mất tính cảm ứng
quang chu kỳ ở một số giống lúa thơm đặc sản miền Bắc, cho biết: các đột
biến làm mất tính cảm ứng quang chu kỳ là các đột biến lặn, khả năng biểu
hiệ
n ở F1 không phụ thuộc vào hướng lai; các đột biến gây ra chín sớm trong
vụ mùa là các đột biến lặn không hoàn toàn, di truyền theo định luật Mendel
trong lai đơn.
1.1.2.2. Chiều cao cây

Đây là một trong những tính trạng quan trọng liên quan đến khả năng
chống đổ, khả năng hấp thụ ánh sáng mặt trời và chịu phân bón của giống.
Thân rạ cao dễ đổ ngã sớm, bộ lá rối tăng hiện tượng bóng rợp, tạo điề
u
kiện cho sâu bệnh cư trú, gây cản trở quá trình vận chuyển sản phẩm quang
hợp về hạt làm cho hạt bị lép, lửng và giảm năng suất. Chiều cao cây lúa thích
hợp từ 90-100 cm, có thể cao đến 120 cm trong một số điều kiện nào đó được


8
coi là lý tưởng về năng suất [53]. Thân cây lúa dày hơn thì khả năng tích lũy
chất khô tốt hơn. Thân cứng và dày có ý nghĩa rất quan trọng trong việc
chống đổ ngã và dẫn tới chỉ số thu hoạch cao hơn [61]. Nếu thân lá không
cứng khoẻ, không dày, thì dễ đổ ngã, tán lá che khuất lẫn nhau làm gia tăng
một số bệnh hại dẫn đến năng suất giảm [98].
Theo Đào Thế Tuấn (1977) [47]: muốn nâng cao năng suất lên 60 t
ạ/ha
thì phải sử dụng giống lúa thấp cây. So với lúa tẻ, các giống nếp cổ truyền
thường cao cây hơn, có những giống nếp cao gần 200cm như: nếp Mây,
nhưng cũng có giống nếp chỉ cao trên 90 cm như: ĐS101, IRi352. Để chọn
tạo giống nếp năng suất cao, chống đổ tốt cần thiết phải tạo các giống nếp có
chiều cao cây vừa phải (100-120cm) là thích hợp.
1.1.2.3. Khả
năng đẻ nhánh
Đẻ nhánh là đặc tính sinh học của cây lúa, quyết định số bông trên đơn
vị diện tích và năng suất lúa. Ngoài ra, đặc tính đẻ nhánh còn liên quan đến các
đặc trưng khác như chiều cao cây, chế độ phân bón…. Theo Nakata, Jackson
B.R, (1973): chiều cao cây thường tỷ lệ nghịch với khả năng đẻ nhánh, các
giống cao cây thường đẻ nhánh ít hơn các giống thấp cây [88]. Theo Vũ Tuyên
Hoàng, Luyện Hữu Chỉ và Trần Thị Nhàn (2000) [15], những giống lúa đẻ

s
ớm, tập trung sẽ có khả năng cho năng suất cao hơn. Khả năng đẻ nhánh sớm
là một đặc tính tốt của cây lúa. Khả năng đẻ nhánh sớm quan trọng cho cả lúa
sạ lẫn lúa cấy vì nó làm giảm sự cạnh tranh của cỏ dại, đền bù một phần cho
các cây bị mất hay sạ với mật độ thấp. Số nhánh mang đặc tính di truyền số
lượng, khả năng đẻ
nhánh sớm liên quan với khả năng sinh trưởng mạnh và
sớm của các giống lúa lùn cải tiến, nhưng nó lại di truyền độc lập với nhiều đặc
tính quan trọng khác. Ở giống lúa cải tiến, người ta thường chọn cá thể đẻ sớm,
vì lúa lùn không có chỉ số diện tích lá tối ưu nên nhiều nhánh không sợ gây ra
tán lá xum xuê và bóng rợp [75]. Ahamadi J. và cộng sự (2008) [49] đã đánh


9
giá ảnh hưởng của chiều dài bông, số hạt/bông, tỷ lệ hạt chắc/bông đến năng
suất của các giống lúa.
Thông thường khả năng đẻ nhánh ở các giống lúa nếp kém hơn ở các
giống lúa tẻ, đặc biệt là ở các giống lúa nếp cổ truyền. Tuy nhiên trong thực tế
vẫn có một số giống lúa nếp thấp cây như: N97, N87-2 có khả năng để nhánh
tốt, đạt 5-7 d
ảnh/khóm như các giống lúa tẻ. Chọn tạo giống nếp mới có năng
suất cao cần quan tâm đến khả năng đẻ nhánh của giống mới. Sử dụng các vật
liệu có khả năng đẻ nhánh tốt, có khả năng kết hợp về tính trạng này cao là
điều cần quan tâm trong tạo giống.
1.1.2.4. Một số yếu tố cấu thành năng suất
Tất cả các giai đoạ
n sinh trưởng phát triển của cây lúa đều liên quan đến
việc tạo năng suất hạt; thể hiện ở sơ đồ dưới đây:
Gieo hạt → Đẻ nhánh → Phân hoá đòng → Trỗ bông → Chín
↓ ↓ ↓ ↓

N/S hạt = Số bông/m
2
x Số hạt/bông x Tỷ lệ hạt chắc/bông x Khối
lượng1000 hạt.
*Số bông trên đơn vị diện tích: hình thành bởi 3 yếu tố: số nhánh (số
dảnh) hữu hiệu, điều kiện ngoại cảnh và biện pháp kỹ thuật (mật độ cấy, tưới
nước, bón phân ). Để khai thác số nhánh đẻ tối đa, tăng số bông trên đơn vị
diện tích cần có biện pháp kỹ
thuật tốt tác động vào giai đoạn đẻ nhánh và
sinh trưởng thân lá. Các giống lúa thấp cây, lá đứng đẻ khoẻ, chịu đạm có thể
cấy dày để tăng số bông trên đơn vị diện tích [35].
Theo Nguyễn Văn Hoan (2006) [14]: sự tương quan giữa năng suất và
số bông/khóm ở mỗi giống lúa là khác nhau, ở những giống thuộc nhóm bán
lùn có tương quan chặt (r = 0,85), nhóm lùn (r = 0,62), nhóm cao cây (r =
0,54). Sự tương quan giữa năng suất và số hạt trên bông thì ngượ
c lại, nhóm
cao cây (r = 0,96), nhóm lùn (r = 0,66), nhóm bán lùn (r = 0,62). Mối quan hệ