Giải pháp phát triển thị trường cá tra ở Đồng bằng sông Cửu Long [Toàn văn]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP & SHƯD




QUAN THỊ ÁI LIÊN



TẠO GIỐNG LÚA ĐỘT BIẾN NGẮN NGÀY
CHỊU MẶN CÓ NĂNG SUẤT VÀ
PHẨM CHẤT TỐT





LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP
NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG
MÃ NGÀNH: 62 62 01 10

2014



TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP & SHƯD



QUAN THỊ ÁI LIÊN




TẠO GIỐNG LÚA ĐỘT BIẾN NGẮN NGÀY
CHỊU MẶN CÓ NĂNG SUẤT VÀ
PHẨM CHẤT TỐT


LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP
NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG
MÃ NGÀNH: 62 62 01 10




CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
1. PGs. Ts. VÕ CÔNG THÀNH
2. PGs. Ts. LÊ VIỆT DŨNG

2014



i

LỜI CẢM TẠ
Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến
PGs.Ts. Võ Công Thành đã tận tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiện thuận
lợi cho những lời khuyên và kinh nghiệm hết sức quí báu trong việc nghiên
cứu để tôi hoàn thành luận án nầy.
PGs.Ts. Lê Việt Dũng đã động viên, gợi ý và giúp đỡ tôi góp phần hoàn
chỉnh luận án.
Xin chân thành cám ơn
Ban Giám Hiệu Trường Đại học Cần Thơ, Ban Chủ nhiệm Khoa Nông
Nghiệp và Sinh học Ứng dụng, Khoa Sau Đại học
Quý Thầy Cô, anh chị em Bộ môn Di truyền Giống Nông Nghiệp và
Khoa học Cây Trồng.
Gs.Ts. Nguyễn Bảo Vệ, Gs.Ts. Ngô Ngọc Hưng, PGs.Ts. Lê Văn Hòa đã
hướng dẫn, gợi ý, góp ý và cung cấp rất nhiều thông tin để tôi có thể hoàn
thành tốt luận án này.
KS. Trần Thị Kim Loan Trạm khuyến nông huyện Cần Giuộc, tỉnh Long

An đã nhiệt tình giúp đỡ tạo mọi điều kiện thuận lợi tại địa phương để tôi có
thể hoàn thành tốt phần thí nghiệm ngoài đồng trong luận án này.
Xin chân thành cám ơn gia đình tôi đã ủng hộ cho tôi cả về mặt vật chất
lẫn tinh thần, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi để tôi có thể yên tâm học tập
và công tác.
Xin trân trọng ghi nhớ tất cả những đóng góp chân tình, sự động viên,
giúp đỡ nhiệt tình của bè bạn và các anh em mà tôi không thể liệt kê hết trong
trang cảm tạ nầy.

















ii

TÓM TẮT
Bằng cách tạo đột biến cảm ứng, một giống lúa mùa chịu mặn cao đã biết
trước có thể tạo ra giống/dòng ngắn ngày, cung cấp đa dạng các thể đột biến

phục vụ cho việc chọn lọc giống/dòng có năng suất cao, chất lượng tốt, chống
chịu độ mặn cao thích nghi với mô hình tôm lúa vùng Đồng Bằng Sông Cửu
Long, Việt Nam. Nghiên cứu này đã được thực hiện bằng cách xử lý 1000 hạt
lúa Sỏi mùa vào giai đoạn hạt nảy mầm ở nhiệt độ 50
0
C trong suốt thời gian 5
phút. Kế đến những hạt đã xử lý được trồng và chọn dòng đột biến từ thế hệ
M
1
đến M
4
trong nhà lưới. Qua mỗi thế hệ, chọn lọc những cá thể ngắn ngày
(< 110 ngày) có khả năng chống chịu mặn với độ dẫn điện muối NaCl là 12,
15 và 18 dSm
-1
. Các tính trạng khác như kháng rầy nâu, đặc tính nông học,
thành phần năng suất, chất lượng và độ thuần của các dòng đột biến nhờ kỹ
thuật SDS-PAGE. Vụ Thu Đông 2013, hai thể đột biến có tên là CTUSM1
(LSĐB-1-2-2-4) và CTUSM2 (LSĐB-1-2-7-5) được trắc nghiệm sơ khởi
trong vùng đất bị nhiễm mặn thuộc huyện Cần Giuộc, tỉnh Long An. Thí
nghiệm được bố trí theo thể thức khối hoàn toàn ngẫu nhiên 6 nghiệm thức với
3 lần lặp lại. Kết quả cho thấy, đột biến bằng nhiệt độ có tỉ lệ đột biến trội hữu
ích là 1‰, dạng hạt thay đổi từ ngắn (6,0 mm) đến tương đối dài (6,9 – 7,1
mm), năng suất từ 5,5 – 6,6 tấn/ha trong điều kiện đất phì nhiêu, chống chịu
mặn giai đoạn mà là 12 dSm
-1
, tương đối kháng rầy nâu, mềm cơm. Hơn nữa,
thí nghiệm ngoài đồng cho thấy thể đột biến CTUSM1 đã tỏ ra là dòng ưu tú
nhất có khả năng chống chịu độ mặn đất với độ dẫn điện EC
e

bão hòa từ 1,49
đến 4,57 dSm
-1
, vào 35 ngày sau khi gieo độ mặn nước đạt tối đa EC = 3,1
dSm
-1
, năng suất đạt được là 4,43 tấn/ha, hàm lượng amylose là 16,56%, hàm
lượng protein là 6,78% và chiều dài hạt gạo là 7,1 mm.
Từ khóa: độ dẫn điện, đột biến cảm ứng bằng nhiệt độ, lúa chống chịu
mặn, lúa mùa, mô hình lúa tôm, SDS-PAGE.













iii

SUMMARY
Following mutation induction, a traditional rice having high salt
tolerance could obtain short maturity, versatile salt tolerance for selecting
variety/line with high yield and good quality, those rapidly requires reliable
screening techniques of salt-tolerant varieties adapted well to the model of

rice-shrimp farming in the Mekong Delta of Viet Nam. This study was carried
out by exposing 1000 seeds at germinating stage at temperature “50°C for 5
minutes”. Subsequently, the treated seeds together with the control were
continuouly grown until M
4
generations in the green house. In each
generation, selection was based on short-maturity individuals (< 110 days),
salt tolerant ability obtained at 12, 15, and 18 dSm
-1
electrical conductivity of
NaCl. Other traits such as brown plant-hopper (BPH), agronomic traits, yield
components, quality and genetic purity of mutant lines using SDS-PAGE
technique were also applied. In 2013 Autumn-Winter season, two elite
induced mutant M
4
lines named CTUSM1 (LSĐB-1-2-2-4) and CTUSM2
(LSĐB-1-2-7-5) were preliminary tested in salt-affected soil of Can Giuoc
district, Long An province. The experiment was designed as randomized
complete block design (RCBD) for 6 treatments with three replications. The
results showed that induced useful dominant mutation occurred at the ratio of
1‰, grain shape changed from short (6,0 mm) to relative long (6,9 – 7,1 mm),
high yields at 5,5 – 6,5 tons/ha in fertile soil, tolerance to salt up to 12 dSm
-1
at
seedling stage, slightly resistance to BPH, soft taste. Additionally, in the
paddy field the mutant CTUSM1 proved to be the best line tolerant to saline
soil conditions ranged from EC
e
= 1,49 to 4,57 dSm
-1

, at 35 after sowing
saline water got maximum EC = 3,1 dSm
-1
, its yield was achieved at 4,43
tons/ha, amylose content of 16,56%, protein content of 6,78%, and kernel
length of 7,1 mm.
Keywords: electrical conductivity, salt tolerant rice, SDS-PAGE, shrimp-
rice farming system, temperature induced mutation, traditional rice.












iv

TRANG CAM KẾT KẾT QUẢ
Tôi xin cam kết luận án này được hoàn thành dựa trên các kết quả nghiên
cứu của tôi và các kết quả của nghiên cứu này chưa được dùng cho bất cứ luận
án cùng cấp nào khác.
Cần Thơ, ngày……tháng……năm 2014
Tác giả luận án

Quan Thị Ái Liên

v
MỤC LỤC
Lời cảm tạ i
Tóm tắt Tiếng Việt ii
Sumary iii
Trang cam kết kết quả iv
Mục lục v
Danh sách bảng ix
Danh sách hình xi
Danh mục từ viết tắt xiii

Chương 1: Giới thiệu 1
1.1 Tính cấp thiết 1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2
1.3 Đối tượng nghiên cứu 2
1.4 Phạm vi nghiên cứu 2
1.5 Nội dung nghiên cứu 3
1.6 Ý nghĩa khoa học của luận án 3
1.7 Ý nghĩa thực tiễn của luận án 3
1.8 Điểm mới của luận án 3

Chương 2: Tổng quan tài liệu 4
2.1 Cơ sở khoa học của hiện tượng đột biến 4
2.1.1 Đột biến 4
2.1.2 Phân loại đột biến 4
2.1.3 Ưu và nhược điểm của hiện tượng đột biến gen 5
2.1.4 Phương pháp gây đột biến nhân tạo 5

2.2 Ứng dụng đột biến trong chọn giống lúa trên thế giới 6
2.2.1 Trung Quốc 6
2.2.2 Ấn Độ 6
2.2.3 Indonesia 7
2.2.4 Nhật Bản 8
2.2.5 Pakistan 9
2.3 Ứng dụng đột biến trong chọn giống lúa ở Việt Nam 10
2.3.1 Giống lúa đột biến ở miền Bắc Việt Nam 10
2.3.2 Chọn giống lúa đột biến ở Đồng Bằng Sông Cửu Long 10
2.4 Cơ sở chọn giống lúa đột biến bằng nhiệt độ 12
2.5 Một số quan điểm về dạng hình cây lúa lý tưởng 13
2.6 Đất mặn 14



vi

2.6.1 Khái niệm 14
2.6.2 Các thông số đánh giá đất mặn 14
2.7 Ngưỡng chống chịu mặn 17
2.7.1 Ngưỡng chống chịu mặn của cây trồng 17
2.7.2 Ngưỡng chống chịu mặn của cây lúa 18
2.8 Cơ sở về sinh lý về tính chống chịu mặn 19
2.8.1 Ảnh hưởng của ion Na
+
, K
+
19
2.8.2 Tỉ lệ Na
+

/K
+
20
2.8.3 Ảnh hưởng của các ion khác 21
2.8.4 Ảnh hưởng của ABA 21
2.8.5 Tích lũy proline và khả năng chống chịu mặn của lúa 21
2.9 Cơ sở di truyền của tính chống chịu mặn 22
2.9.1 Nghiên cứu di truyền số lượng tính chống chịu mặn 22
2.9.2 Một số ứng dụng sinh học phân tử trong chọn tạo giống lúa chống
chịu mặn 24
2.10 Một số kết quả nghiên cứu về tính chống chịu mặn qua các giai đoạn
phát triển của cây lúa 26
2.10.1 Thanh lọc giai đoạn cây con 26
2.10.2 Thanh lọc giai đoạn tăng trưởng và giai đoạn sinh sản 29
2.11 Một số nghiên cứu trong nước ứng dụng kỹ thuật thanh lọc khả
năng chống chịu mặn trên lúa 29
2.12 Đặc điểm của vùng nghiên cứu 30
2.12.1 Vị trí địa lý 30
2.12.2 Điều kiện khí hậu thời tiết 30
2.12.3 Địa hình 31
2.12.4 Tài nguyên đất 31
2.12.5 Tài nguyên nước và chế độ thủy văn 32
2.12.6 Mô hình canh tác, cơ cấu giống, mùa vụ xã Phước Lại, huyện
Cần Giuộc, tỉnh Long An 34
2.13 Kỹ thuật canh tác trên vùng đất nhiễm mặn trong mô hình lúa tôm 36
2.13.1 Kỹ thuật canh tác lúa 36
2.13.2 Bón phân 36
2.13.3 Quản lý mực nước 37
2.13.4 Thời vụ canh tác lúa – tôm 37
2.13.5 Một số hạn chế của canh tác lúa trong hệ thống lúa – tôm 37

2.14 Một số hệ thống đánh giá tính chất hóa học đất 38
2.14.1 Độ chua hiện tại pH
H2O
38
2.14.2 Dung tích hấp phụ cation (CEC) 38
2.14.3 Đạm tổng số 39



vii

2.14.4 Lân tổng số 39
2.14.5 Kali tổng số 39
2.14.6 Hàm lượng Fe
2
O
3
tự do 40
2.14.8 Al trao đổi 40
2.14.9 Sulfate 40

Chương 3: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 41
3.1 Vật liệu nghiên cứu 41
3.1.1 Thời gian và địa điểm 41
3.1.2 Vật liệu thí nghiệm 41
3.1.3 Thiết bị, hóa chất 42
3.2 Phương pháp nghiên cứu 43
3.2.1 Phương pháp xử lý đột biến 43
3.2.2 Phương pháp chọn dòng đột biến 43
3.2.3 Phương pháp đánh giá chỉ tiêu nông học và thành phần năng suất

(Bộ Nông Nghiệp & PTNT, 2002) 44
3.2.4 Phương pháp đánh giá khả năng chống chịu mặn
(Gregorio et al., 1997) 44
3.2.5 Phương pháp đánh giá khả năng kháng rầy nâu 48
3.2.6 Phương pháp đánh giá phẩm chất hạt gạo 49
3.2.7 Phương pháp điện di protein SDS-PAGE (Laemmli, 1970) 53
3.2.8 Khảo nghiệm cơ bản 54
3.2.9 Chỉ tiêu và phương pháp đánh giá 56
3.2.10 Phương pháp đo nước mặn và phân tích đất mặn 60
3.2.11 Phương pháp phân tích số liệu 61

Chương 4: Kết quả và thảo luận 62
4.1 Kết quả xử lý đột biến giống lúa Sỏi mùa 62
4.1.1 Thế hệ M
1
62
4.1.2 Thế hệ M
2
64
4.1.3 Thế hệ M
3
72
4.1.4 Thế hệ M
4
78
4.2 Kết quả khảo nghiệm cơ bản trong mô hình lúa-tôm 88
4.2.1 Diễn biến độ mặn đất và một số thành phần hóa học đất 88
4.2.2 Diễn biến độ mặn nước ruộng và pH nước ruộng 90
4.2.3 Kết quả đánh giá khả năng chống chịu mặn qua các giai đoạn
sinh trưởng và phát triển của cây lúa 91

4.2.4 Đặc tính nông học, thành phần năng suất, năng suất và sâu bệnh 92
4.2.5 Một số chỉ tiêu phẩm chất hạt gạo của 4 giống/dòng lúa thí nghiệm 100



viii


Chương 5 : Kết luận và đề nghị 104
5.1 Kết luận 104
5.2 Kiến nghị 104

Các công trình công bố kết quả nghiên cứu của luận án 105

Tài liệu tham khảo 106
Phụ lục A: Bảng phân tích phương sai 125
Phụ lục B : Bảng các tính trạng đặc trưng của giống lúa 128
Phụ lục C: Một số hình ảnh thí nghiệm 131
Phụ lục D: Các giống lúa đột biến trên thế giới và Việt Nam 138
Phụ lục E: Số liệu phân tích đất ngoài đồng 146

ix

DANH SÁCH BẢNG
Bảng Tựa Trang

1.1 Một số điểm mới của đề tài 3

2.1 Nhiệt độ để gây đột biến ở cây trồng 6

2.2 Liều lượng chiếu tia γ và tia X để gây đột biến ở một số loại cây
trồng 6

2.3 Nồng độ các tác nhân hóa học dùng để xử lý hạt 6

2.4 Giống lúa phát triển sử dụng kỹ thuật đột biến ở Indonesia 7

2.5 Lúa giống đột biến được phát triển bởi Viện Di truyền Nông
nghiệp Việt Nam 10

2.6 Một số quan điểm về kiểu hình cây lúa lý tưởng 13

2.7 Phân loại đất mặn (FAO, 1985) 15

2.8 Đặc điểm hóa học đất phân biệt đất mặn và đất sodic 16

2.9 Ngưỡng EC
e
(dSm
-
1
) và độ dốc (% sản lượng giảm/dSm
-
1
) theo
phân tích hồi quy của các nghiệm thức xử lý mặn (Maas và
Hoffman, 1977) 17

2.10 Phân cấp đất mặn và sự phát triển của cây trồng 18

2.11 Độ mặn đánh giá theo dung dịch dinh dưỡng mặn và năng suất
hạt dưới điều kiện nông dân canh tác trên đất mặn và đất bình
thường (Gregorio et al., 1997) 27

2.12 Cấp chịu mặn và trung bình của Na
+
, K
+
và tỉ lệ Na
+
/K
+
trong
chồi của một vài giống lúa indica phát triển trong môi trường
dinh dưỡng mặn (Gregorio et al., 1997) 28

2.13 Phân cấp độ chua đất theo pH
H2O
(USDA, 1983) 38

2.14 Bảng đánh giá đất theo trị số CEC (meq/100g đất) 38

2.15 Đánh giá đất theo hàm lượng Đạm tổng số (%) 39

2.16 Đánh giá đất theo hàm lượng lân tổng số P
2
O
5
(%) 39

2.17 Đánh giá đất theo hàm lượng K
2
O tổng số (%) 39

2.18 Đánh giá đất theo hàm lượng Fe
2
O
3
tự do 40

2.19 Đánh giá đất theo hàm lượng Al
3+
trao đổi 40

2.20 Đánh giá đất theo hàm lượng SO
4
2
-
40

3.1 Một số đặc tính quí của giống lúa Sỏi mùa 41

3.2 Nguồn gốc các giống/dòng lúa thí nghiệm 41

3.3 Sơ đồ chọn dòng đột biến bằng hạt đối với cây trồng tự thụ phấn
(Chahal và Gosal, 2002) 43

3.4 Chuẩn bị dung dịch gốc 45

3.5 Thành phần nguyên tố của dung dịch dinh dưỡng 45

3.6 Tiêu chuẩn đánh giá cấp của các tổn thương mặn ở giai đoạn mạ 47

3.7 Tiêu chuẩn đánh giá cấp kháng rầy nâu (IRRI, 1996) 48

3.8 Tiêu chuẩn đánh giá khả năng kháng rầy (IRRI, 1996) 48

3.9 Thang đánh giá hàm lượng amylose (IRRI, 1988) 49

3.10 Bảng phân cấp độ độ trở hồ (Jennings et al., 1979) 51

3.11 Phân cấp độ bền thể gel (IRRI, 1996) 52

3.12 Tiêu chuẩn đánh giá chiều dài và hình dạng hạt gạo theo IRRI
(Juliano, 1993) 52

3.13 Công thức pha dung dịch tạo 1 gel 53

3.14 Phân nhóm giống lúa theo thời gian sinh trưởng (ngày) 54

3.15 Tỉ lệ bón đạm và kali theo thời điểm (% khối lượng) 56

3.16 Chỉ tiêu và phương pháp đánh giá 57




x
3.17 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu đất 61

4.1 Chỉ tiêu nông học và thành phần năng suất thế hệ M
1
62

4.2 Chỉ tiêu nông học và thành phần năng suất thế hệ M
2
64

4.3 Khả năng chống chịu mặn các dòng thế hệ M
2
66

4.4 Khả năng kháng rầy nâu của 4 dòng đột biến thế hệ M
2
67

4.5 Một số chỉ tiêu phẩm chất hạt gạo của 4 dòng lúa đột biến thế hệ
M
2
68

4.6 Chỉ tiêu nông học và thành phần năng suất các dòng đột biến thế
hệ M
3
72

4.7 Khả năng chống chịu mặn các dòng thế hệ M
3
74

4.8 Khả năng kháng rầy nâu của các dòng đột biến thế hệ M
3
75

4.9 Một số chỉ tiêu phẩm chất hạt gạo các dòng đột biến thế hệ M
3
76

4.10 Thời gian sinh trưởng, chiều cao cây các dòng thế hệ M
4
79

4.11 Thành phần năng suất, năng suất của các dòng thế hệ M
4
79

4.12 Khả năng chống chịu mặn của các dòng lúa đột biến thế hệ M
4
81

4.13 Khả năng kháng rầy nâu của các dòng đột biến thế hệ M
4
82

4.14 Một số chỉ tiêu phẩm chất hạt các dòng đột biến thế hệ M
4
83

4.15 Độ mặn đất qua các giai đoạn sinh trưởng của cây lúa 88

4.16 Một số tính chất hóa học đất của vùng nghiên cứu 89

4.17 Một số đặc tính nông học của 4 giống/dòng lúa thí nghiệm 92

4.18 Đặc tính nông học của 6 giống/dòng lúa thí nghiệm vụ Thu
Đông năm 2013 96

4.19 Thành phần năng suất và năng suất của 4 giống/dòng lúa thí
nghiệm vụ Thu Đông năm 2013 97

4.20 Tình hình sâu, bệnh gây hại trên 4 giống/dòng lúa thí nghiệm vụ
Thu Đông 2013 99

4.21 Một số chỉ tiêu phẩm chất hạt gạo của 4 giống/dòng lúa thí
nghiệm vụ Thu Đông năm 2013 101

xi

DANH SÁCH HÌNH
Hình Tựa Trang

2.1 Tỉ lệ phần trăm của tổng số 242 giống cây trồng phát triển bởi giống
đột biến bằng cách sử dụng các loại phương pháp tại Nhật Bản
(2008) 8

2.2 So sánh thóc, xay và nấu chín hạt của đột biến hạt dài cùng với các
loại giống thương mại khác 9

2.3 Biến thiên nhiệt độ và hoạt động của enzyme (McDonald, 1999) 12

2.4 Phân loại đất mặn và khả năng chống chịu của cây trồng (Mass và
Hoffman, 1977) 17

2.5 Mối quan hệ giữa độ mặn và các thành phần năng suất của lúa (Oryza
sativa L. cv M-202) 18

2.6 Bản đồ locus Saltol 26

2.7 Bản đồ đất huyện Cần Giuộc tỉnh Long An 33

2.8 Hiện trạng sử dụng đất năm 2005 ấp Lũy, xã Phước Lại 35

3.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm giống lúa chống chịu mặn vụ Thu Đông 2013

tại huyện Cần Giuộc tỉnh Long An 54

3.2 Cách lấy mẫu đất theo quy tắc “đường thẳng góc” 60

4.1 So sánh chiều dài, hình dạng, màu sắc hạt của dòng đột biến LSĐB-1
và giống Lúa Sỏi mùa 63

4.2 Các dòng thế hệ M
1
nhân dòng trong nhà lưới vào vụ nghịch (tháng 3
– tháng 9 dương lịch) 63

4.3 Sự phân ly về thời gian sinh trưởng các dòng thế hệ M
2
65

4.4 Đánh giá khả năng chống chịu mặn hai dòng đột biến thế hệ M
2
ở
nồng độ 12, 15 và 18 dSm
-1
67

4.5 Màu sắc và hình dạng hạt gạo 4 dòng đột biến thế hệ M
2
69

4.6 Phổ điện di protein SDS-PAGE của dòng LSĐB-1-2 và dòng LSĐB-
1-8 thế hệ M
2

71

4.7 Phổ điện di protein SDS-PAGE dòng LSĐB-1-5 và dòng LSĐB-1-6
thế hệ M
2
71

4.8 Nhân dòng Lúa Sỏi đột biến thế hệ M
3
trong nhà lưới 73

4.9 Đánh giá khả năng chống chịu mặn 5 dòng lúa đột biến thế hệ M
3
ở
12, 15 dSm
-1
74

4.10 Phổ điện di protein SDS-PAGE các dòng đột biến thế hệ M
3
78

4.11 Nhân dòng LSĐB-1-2-2-4 trong nhà lưới 81

4.12 Đánh giá khả năng kháng rầy nâu các dòng đột biến thế hệ M
4
theo
phương pháp khay mạ của IRRI (Heinrichs et al., 1985) 82

4.13 Độ bền thể gel của 4 dòng lúa đột biến thế hệ M

4
và giống Lúa Sỏi
mùa đối chứng 84

4.14 Nhiệt trở hồ của 4 dòng lúa đột biến thế hệ M
4
và giống Lúa Sỏi mùa
đối chứng 84

4.15 Phổ điện di protein tổng số các dòng đột biến thế hệ M
4
85

4.16 Độ mặn (‰) và pH nước ruộng qua các giai đoạn sinh trưởng của
cây lúa 90

4.17 Cấp chống chịu mặn qua các giai đoạn sinh trưởng và phát triển của
cây lúa 91

4.18 Các giống/dòng lúa thí nghiệm giai đoạn chín vụ Thu Đông 2013 93

4.19 Chiều cao cây của 6 giống/dòng lúa thí nghiệm qua các giai đoạn
sinh trưởng và phát triển vụ Thu Đông 2013 94




xii

4.20 Tổng số chồi của 6 giống/dòng lúa thí nghiệm vụ Thu Đông 2013

qua các giai đoạn sinh trưởng và phát triển 95

4.21 Độ bền thể gel của 6 giống/dòng lúa thí nghiệm vụ Thu Đông 2013 101

4.22 Nhiệt trở hồ của 6 giống/dòng lúa thí nghiệm vụ Thu Đông 2013 101

4.23 Chiều dài và hình dạng hạt gạo của 6 giống/dòng lúa thí nghiệm vụ
Thu Đông 2013 102

xiii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
ABA

Absicid acid

AC (%)

Hàm lượng amylose

Bộ NN & PTNT

Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn

BVP Basic Vegetative Phase (giai đoạn sinh dưỡng cơ bản)
CK

Giống chuẩn kháng

CN

Giống chuẩn nhiễm

D/R

Dài/rộng

ĐBSCL

Đồng Bằng Sông Cửu Long

ĐC

Giống đối chứng

EC

Electrical Conductivity (Độ dẫn điện)

EC
e

Electrical Conductivity of the extract (Độ dẫn điện bão
hòa)
ESP

Exchangable Sodium percentage (Phần trăm natri trao
đổi)
FAO

Food and Agriculture Organization of the United Nations
(Tổ chức thực phẩm và nông nghiệp của Liên hợp quốc)
GA
3
Gibberellic acid
IRRI International Rice Research Institute (Viện nghiên cứu
lúa gạo quốc tế)
KL 1000 hạt Khối lượng 1000 hạt
NS hạt Năng suất hạt
NSKG Ngày sau khi gieo
P (%) Hàm lượng protein
QTL Quantitative Trait Loci (Các locus tính trạng đo đếm
được)
SAR Sodium absorb ratio (Tỉ lệ natri hấp thu)
SES Standard Evaluation Score (Tiêu chuẩn đánh giá cấp)
TGST Thời gian sinh trưởng

1

CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU
1.1 Tính cấp thiết
Ứng dụng kỹ thuật đột biến trong chọn tạo giống lúa là rất hữu ích đặc
biệt là cải tạo các giống lúa truyền thống đối với một số đặc điểm mà không
thể được cải thiện khi sử dụng phương pháp lai (Ismachin, 2006) [119]. Trong
nhiều năm qua, việc chọn tạo giống lúa đột biến đã đạt được nhiều thành tựu
trên thế giới cũng như trong nước chủ yếu là cải thiện các đặc tính như năng
suất, thời gian sinh trưởng, chiều cao cây, kháng sâu bệnh, màu sắc phôi hoặc
chọn giống đột biến chống chịu các stress của môi trường như hạn hán, ngập,
mặn…(Siwi, 1973; Favret, 1983; Kawai, 1991; Yamaguchi, 2001; Patnaik,
2006; Tran Duy Quy, 2006) [230, 84, 135, 264, 187, 254].
Theo Nguyễn Thị Lang và ctv. (2001) [17], vùng trồng lúa bị nhiễm mặn
ở Đồng Bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL) ước khoảng 700.000 ha, mặn xâm
nhập từ tháng 12 đến tháng 5, nông dân đã tranh thủ lấy nước mặn để nuôi
tôm; từ tháng 6 đến tháng 12 rửa mặn bằng nước mưa để trồng lúa, tuy nhiên
độ mặn trong đất vẫn còn do quá trình nuôi tôm lấy nước mặn. Vì vậy, việc
chọn giống lúa chống chịu mặn cao ở giai đọan mạ và ngắn ngày (< 120 ngày)
để né mặn vào cuối vụ là yêu cầu cấp thiết hiện nay. Việc xác định cơ chế
kháng mặn ở giai đoạn mạ và giai đoạn trổ đến chín là mục tiêu của nhiều
chương trình chọn giống. Theo Senadhira (1987) [221], giống chống chịu mặn
nổi tiếng Nona Bokra được ghi nhận tốt ở giai đoạn mạ và giai đoạn tăng
tưởng, tuy nhiên ở giai đoạn phát dục thì giống chuẩn kháng Pokkali được ghi
nhận tốt. Giống Đốc Đỏ, và Đốc Phụng chống chịu mặn ở 12 dSm
-1
đã được
đánh giá như nguồn cho gen kháng ở ĐBSCL (Bùi Chí Bửu và ctv., 1995) [3].
Năm 2012, diện tích đất trồng lúa bị nhiễm mặn ở các tỉnh ven biển vùng

Đồng Bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL) tăng nhanh làm thất thu hàng trăm ngàn
hecta diện tích canh tác lúa trong mô hình lúa tôm như Cần Giuộc, Cần Đước,
Tân Trụ, Châu Thành tỉnh Long An; Gò Công Tây và Tân Phú Đông tỉnh Tiền
Giang; Hồng Dân, Giá Rai tỉnh Bạc Liêu; Cái Nước, Phú Tân tỉnh Cà Mau.
Nguyên nhân là do diễn biến mặn thất thường không theo qui luật hàng năm,
năm 2012 mặn lên nhanh và nồng độ mặn cao hơn so với các năm trước (Viện
khoa học thủy lợi miền Nam, 2012) [32].
Vùng hạ huyện Cần Giuộc tỉnh Long An có trên 7000 ha diện tích đất
canh tác, trong đó có khoảng 1300 ha diện tích lúa ngoài đê mô hình canh tác
chủ yếu là lúa 1 vụ và lúa tôm thời gian cấy khoảng tháng 6 âm lịch. Giống lúa
sản xuất 1 vụ là giống Nhỏ Đỏ, OM1352 thuộc nhóm trung vụ. Giống lúa sản
xuất trong mô hình lúa tôm thuộc nhóm giống ngắn ngày như: OM4900,


2

OM6976, OM5629, Hầm Trâu…năng suất trung bình của các giống lúa này
khoảng 3 - 4 tấn/ha (Trạm khuyến nông huyện Cần Giuộc, 2012) [26].
Tuy nhiên, diễn biến xâm nhập mặn thất thường không theo qui luật
hằng năm nên nếu mưa trễ, nông dân xuống giống trễ thì sẽ bị mặn cuối vụ
cũng dẫn đến thất thu, nếu xuống giống sớm thì sẽ bị mặn đầu vụ bị mặn giai
đoạn mạ do nước sông mặn nông dân không bơm nước vào ruộng mà chỉ chờ
mưa, kết quả trong ruộng bị khô hạn dẫn đến lúa chết. Chình vì những nguyên
nhân trên nên việc chọn tạo được giống lúa chống chịu mặn giai đoạn mạ là có
thể giúp người nông dân chủ động trong việc gieo sạ đúng lịch thời vụ.
Qua đánh giá khả năng chống chịu mặn trong dung dịch dinh dưỡng,
giống lúa mùa “Sỏi” có khả năng chịu mặn giai đoạn mạ 20 dSm
-1
(Nguyễn
Thị Huyền Nhung, 2012; Quan Thị Ái Liên và ctv., 2012) [16, 24], đã được

trồng khảo nghiệm ở Huyện Hồng Dân, Bạc Liêu cho năng suất cao (Nguyễn
Văn Cường, 2012; Quan Thị Ái Liên và ctv., 2013) [20, 23]. Tuy nhiên, đây là
giống lúa mùa chịu ảnh hưởng quang kỳ, chỉ trồng được một năm một vụ
nhưng thời gian sinh trưởng lại quá dài không phù hợp với điều kiện tại các
vùng đất nhiễm mặn ở ĐBSCL đặc biệt là mô hình lúa tôm.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu của nghiên cứu này là xử lý đột biến giống lúa mùa “Sỏi” nhằm
chọn được dòng lúa đột biến ngắn ngày < 110 ngày, có khả năng chống chịu
mặn ≤ 12 dSm
-1
, năng suất cao, hàm lượng amylose < 20%.
1.3 Đối tượng nghiên cứu
Giống lúa mùa “Sỏi” có khả năng chống chịu mặn cao 20 dSm
-1
(Nguyễn
Thị Huyền Nhung, 2012; Quan Thị Ái Liên và ctv., 2012) [16, 24], được chọn
làm đối tượng để xử lý đột biến nhằm rút ngắn thời gian sinh trưởng mà vẫn
giữ được đặc tính chống chịu mặn.
1.4 Phạm vi nghiên cứu
Thí nghiệm xử lý đột biến và chọn dòng đột biến (từ thế hệ M
1
đến thế
hệ M
4
) được thực hiện từ tháng 03 năm 2011 đến tháng 03 năm 2013 tại
phòng thí nghiệm Chọn giống thực vật, bộ môn Di truyền Giống Nông nghiệp,
khoa Nông nghiệp & SHƯD, trường Đại học Cần Thơ.
Thí nghiệm khảo nghiệm cơ bản các dòng lúa đột biến ưu tú chọn trong
nhà lưới được tiến hành vào vụ Thu Đông năm 2013 từ tháng 7 đến tháng 11
năm 2013 tại vùng đất nhiễm mặn thuộc xã Phước Lại, huyện Cần Giuộc, tỉnh

Long An.




3

1.5 Nội dung nghiên cứu
Xử lý đột biến giống lúa “Sỏi” mùa bằng nhiệt độ, nhân chọn dòng lúa
đột biến ngắn ngày < 110 ngày, đánh giá khả năng chống chịu mặn, khả năng
kháng rầy nâu, các đặc tính nông học và phẩm chất của các dòng đột biến từ
thế hệ M
1
đến thế hệ M
4
.
Khảo nghiệm cơ bản các giống/dòng lúa đột biến chống chịu mặn trong
mô hình canh tác lúa tôm tại vùng đất nhiễm mặn thuộc xã Phước Lại vùng hạ
huyện Cần Giuộc, tỉnh Long An.
Đánh giá diễn biến độ mặn đất, độ mặn nước ruộng qua các giai đoạn
sinh trưởng và phát triển của cây lúa tại địa điểm thí nghiệm.
Đánh giá phẩm chất hạt gạo của 6 giống/dòng lúa sau vụ khảo nghiệm.
Kết quả của nghiên cứu là chọn được giống/dòng lúa chống chịu mặn có
năng suất cao.
1.6 Ý nghĩa khoa học của luận án
Với phương pháp chọn giống gây đột biến bằng nhiệt độ cho phép chọn
tạo nhanh các dòng lúa chống chịu mặn ở nồng độ cao mà các phương pháp lai
tạo truyền thống không làm được.
1.7 Ý nghĩa thực tiễn của luận án
Đáp ứng nhu cầu giống lúa chống chịu mặn cho mô hình canh tác lúa

tôm các tỉnh ven biển vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long.
1.8 Điểm mới của luận án
Một số điểm mới của đề tài so với tiêu chuẩn trong nước và thế giới
được trình bày qua Bảng 1.1.
Bảng 1.1 Một số điểm mới của đề tài
T
T

Chỉ tiêu Đơn
vị đo

Điểm mới
của đề tài

Trong nước

Thế giới

1 Chống chịu mặn giai
đoạn mạ
dSm
-
1

12

8

8

2 Thời gian sinh trưởng Ngày

110

120

120

3 Hàm lượng amylose %

16,65

20 – 25

20 – 25

4 Năng suất thực tế tấn/ha

4,43

2 – 4

2 – 4

5 Tác nhân gây đột biến

Nhiệt độ

Tia gamma (Co
60

),
hóa chất (EMS,
NEU, NMU )

Tia gamma
(Co
60
), hóa
chất…

Phương pháp tạo giống lúa đột biến bằng nhiệt độ là cơ sở cho việc khai
thác tập đoàn giống lúa mùa chống chịu mặn đã thích nghi với điều kiện địa
phương với ưu điểm của phương pháp này là nhanh, rẻ tiền, dễ áp dụng.




4

CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Cơ sở khoa học của hiện tượng đột biến
2.1.1 Đột biến
Quan điểm của nhà chọn giống cho rằng đột biến là những biến đổi di
truyền hợp thành cơ sở di truyền của tính biến dị, nó là hiện tượng thường
xuyên gắn liền với sự sống và tiến hóa của sinh vật. Tác động của các đột biến
rất đa dạng, nó có thể gây ra những biến đổi trên bất kỳ tính trạng nào với
những mức độ khác nhau, từ những biến đổi rõ rệt đến những sự sai lệch rất
nhỏ khó nhận thấy. Một số đột biến biểu hiện ra kiểu hình có thể quan sát
được, nhưng có những đột biến chỉ ảnh hưởng đến sức sống. Có những đột

biến lặn nhưng cũng có những đột biến trội. Sự thay đổi kiểu hình do đột biến
có thể biểu hiện ra ở các giai đoạn sinh trưởng khác nhau như phôi, hạt, cây
con, cây trưởng thành (Trần Thượng Tuấn, 1992) [29].
Quan điểm của nhà di truyền cho rằng đột biến là tiến trình mà trong đó
chuỗi trình tự của những cặp base của phân tử DNA bị thay đổi. Sự thay đổi
như vậy khá đơn giản thí dụ như thêm vào một base, hoặc chèn vào, hoặc mất
đi, hoặc một sự phối hợp phức tạp hơn như: tái sắp xếp lại, lặp đoạn, hoặc mất
đoạn của cả một phần lớn trong nhiễm sắc thể. Hiện tượng đột biến có thể xảy
ra tự phát do ảnh hưởng của phóng xạ trong tự nhiên, hoặc do sai sót trong tự
tái bản, hoặc do chúng ta cố ý gây đột biến bằng lý học và hóa học để có
những thể đột biến (Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang, 2007) [5].
2.1.2 Phân loại đột biến
Căn cứ vào sự biến đổi cấu trúc di truyền, người ta phân ra làm 2 dạng
đột biến:
- Đột biến gen hay còn gọi là đột biến điểm là những biến đổi cấu trúc
của gen dẫn tới sự xuất hiện alen mới có chức năng biến đổi. Đột biến gen liên
quan đến sự thay đổi hóa học trong thành phần của gen.
- Đột biến thay đổi cấu trúc nhiễm sắc thể. Sự thay đổi cấu trúc nhiễm
sắc thể có thể quan sát dưới kính hiển vi. Dạng đột biến này thường dẫn đến
những biến đổi có hại cho cơ thể sinh vật.
Chính vì ưu điểm của đột biến gen mà các nhà chọn giống chú trọng chủ
yếu đến đột biến gen.
Một số đặc điểm của đột biến gen:
- Quá trình đột biến diễn ra một cách ngẫu nhiên nên các đột biến không
mang tính định hướng. Bằng cách sử dụng các tác nhân gây đột biến nhân tạo
người ta có thể gia tăng tần số đột biến lên gấp nhiều lần nhưng cho đến nay
người ta vẫn chưa thể nhận được các đột biến tốt theo ý muốn.


5

- Trong mọi thời kỳ của đời sống tế bào đều có thể phát sinh đột biến
gen, nhưng tần số đột biến cao nhất thường gặp trong thời kỳ phân bào giảm
nhiễm.
- Các loại cây trồng khác nhau, các gen khác nhau có tần số đột biến
khác nhau (Stadler, 1942) [233]. Tần số đột biến tự nhiên trung bình ở sinh vật
thượng đẳng là 10
-5
-10
-8
. Các nhà chọn giống xác định được một số tác nhân
gây đột biến nhân tạo cho phép nâng cao tần số đột biến lên hàng trăm, hàng
ngàn lần.
2.1.3 Ưu và nhược điểm của hiện tượng đột biến gen
* Ưu điểm
Hiện tượng đột biến chỉ xảy ra ở một gen, không đụng chạm đến các gen
khác nên có ưu điểm là cải thiện từng nhược điểm riêng lẻ của giống mà
không làm ảnh hưởng đến các đặc tính tốt khác.
* Khuyết điểm
Không xác định trước được hướng biến dị và phần lớn các đột biến đều
có hại, tỉ lệ đột biến có ích rất thấp.
2.1.4 Phương pháp gây đột biến nhân tạo
* Đặc điểm của phương pháp gây đột biến
Các kết quả nghiên cứu cho thấy tần số đột biến và các đặc điểm đột biến
phụ thuộc vào tác nhân gây đột biến được dùng để xử lý cũng như phụ thuộc
vào đặc điểm di truyền của chúng. Vì lý do đó việc lựa chọn nguồn vật liệu
khởi đầu cũng như tác nhân gây đột biến có ý nghĩa quyết định sự thành bại
của công việc.
Xử lý đột biến vào lúc hạt nảy mầm, cây con cho hiệu quả cao hơn so với
xử lý lúc hạt ở trạng thái nghỉ và cây trưởng thành. Xử lý tế bào ở thời kỳ

phân bào giảm nhiễm dễ phát sinh đột biến hơn ở các thời kỳ khác. Xử lý giai
đoạn tiền phôi cho tần số đột biến cao nên được phổ biến rộng
* Các tác nhân gây đột biến
Có 2 tác nhân gây đột biến chính là tác nhân lý học và tác nhân hóa học.
- Tác nhân vật lý:
Có thể liệt kê như sau: tia X, tia γ, bức xạ cực tím ion, nhiệt độ…
Nhiệt độ cũng là một phương pháp gây đột biến vật lý, theo phương pháp
này cây xử lý được đưa vào môi trường nhiệt độ cao đột ngột và giữ ở điều
kiện đó trong một khoảng thời gian nhất định. Sự gia tăng nhiệt độ đột ngột
này có thể ảnh hưởng đến cả sự phân bào nguyên nhiễm và phân bào giảm
nhiễm, dẫn đến việc hình thành tế bào đột biến.




6

Bảng 2.1 Nhiệt độ để gây đột biến ở cây trồng
Cây trồng Giai đoạn Cơ quan

Liều lượng

Thời gian

Bắp Phân bào đầu tiên Hạt

43-45
0
C

24 giờ

Lúa Phân bào nguyên nhiễm Hạt

43
0
C

-

Nguồn: Randolph (1932) [203]
Bảng 2.2 Liều lượng chiếu tia γ và tia X để gây đột biến ở một số loại cây
trồng
Cây trồng Liều lượng (kR)

Cây trồng Liều lượng (kR)

Đậu rau 3-5

Đậu cô ve 5-7

Đậu thức ăn gia súc 10-15

Lúa mì mùa xuân 5-10

Đậu phộng 4-7

Đại mạch xuân 5-10

Đậu nành 5-8

Yến mạch 10-15

Nguồn: Kharkwal (1996) [137]
- Tác nhân hóa học: gồm những hóa chất gây đột biến phổ biến như:
EMS, NEU, NMU…nồng độ và tác nhân hóa học thường được dùng để xử lý
hạt được trình bày qua Bảng 2.3.
Bảng 2.3 Nồng độ các tác nhân hóa học dùng để xử lý hạt
Tác nhân gây độ biến Tên viết tắt của tác nhân Nồng độ dung dịch (%)

Ethyleneimine EI 0,01-0,5

Ethylmethanesulfonate EMS 0,1-1,5

Di-ethylsulfate DES 0,01-0,2

Dimethylsulfate DMS 0,01-0,15

Nitrosoethyurea NEU 0,0001-0,025

Nitrosomethylurea NMU 0,0001-0,015

Nguồn: Chahal và Gosal, 2002 [66]
2.2 Ứng dụng đột biến trong chọn giống lúa trên thế giới
2.2.1 Trung Quốc
Việc ứng dụng các kỹ thuật đột biến bắt đầu vào đầu những năm 1960, từ
năm 1991 đến năm 2004 có khoảng 77 giống lúa đột biến mới, kỹ thuật đột
biến đã được sử dụng thành công để tạo ra giống có các đặc điểm mới quan
trọng (Chen, 2006) [71]. Tác nhân gây đột biến thường được sử dụng nhất là
tia gamma, chùm ion, kết hợp giữa tia gamma và nuôi cấy mô, hóa chất N-

methyl-N-nitroso urethane (NMU)…(Wang, 1992) [258]. Các tính trạng đột
biến mới được công bố như đột biến thời gian sinh trưởng ngắn, đột biến màu
lá, đột biến axit phytic thấp, đột biến hạt gạo phôi khổng lồ, đột biến chịu
hạn… (Zhang et al., 2005) [277]. Tần số độ biến khoảng 2,66 - 4,36% tùy
thuộc vào từng đột biến (Zhu et al., 2003) [278].
2.2.2 Ấn Độ
Taroari Basmati là giống lúa truyền thống của Ấn Độ có chiều cao cây
cao, nên việc chọn giống lúa Basmati tập trung vào hướng giống lúa cải tiến,


7

tuy nhiên, những giống lúa này rất nhạy cảm với bệnh đạo ôn, đó là nguyên
nhân gây ra thiệt hại năng suất nghiêm trọng. Các nghiên cứu hiện nay với sự
phát triển của giống lúa kháng đổ ngã, năng suất cao, gạo thơm hạt dài sử
dụng phương pháp gây đột biến bằng tia gamma. Dòng đột biến được chọn lọc
từ ba giống Basmati ưu tú là Basmati 370, Basmati Pusa, Basmati 1 và
Basmati Pakistan cho năng suất vượt trội và có tất cả các đặc điểm chất lượng
hạt Basmati mong muốn so với giống Taroari Basmati (Patnaik, 2006) [187].
Sử dụng đột biến bằng tia gamma để tạo giống lúa kháng rầy nâu từ các giống
nhiễm rầy nặng như Safri, Mahsuri, Dubraj và Mahamaya (Kalode, 1979)
[132].
2.2.3 Indonesia
Từ năm 1982 đến năm 2004, đã có 14 giống lúa đột biến (11 vùng đất
thấp, 2 vùng cao, và 1 thủy triều) đã được chính thức công bố tại Indonesia,
chiếm hơn 10% tổng số các giống lúa công bố trong khoảng thời gian này. Số
lượng của các giống đột biến có thể không hoàn toàn phản ánh các đóng góp
đáng kể của các kỹ thuật đột biến vào việc cải thiện của các giống lúa ở
Indonesia; quan trọng hơn, là những đặc điểm được cải thiện trong các giống
mới, tức là khả năng kháng với loại biotypes khác nhau của rầy nâu, chống

chịu với các điều kiện đất (độ mặn, nồng độ axit, và nồng độ Fe cao), ngoài ra
để những đặc điểm phổ biến khác chẳng hạn như thời gian sinh trưởng sớm
(sớm hơn so với giống bố mẹ lên đến hai tháng) và năng suất cao. Kỹ thuật đột
biến đã chứng minh đặc biệt hữu ích trong cải thiện giống lúa truyền thống,
bởi vì các kỹ thuật khác đã không thành công trong việc nâng cao năng suất,
khả năng kháng bệnh, hoặc thời gian sinh trưởng, trong khi vẫn giữ đặc tính
chất lượng không thay đổi (Ismachin, 2006) [119].
Bảng 2.4 Giống lúa phát triển sử dụng kỹ thuật đột biến ở Indonesia
(Ismachin, 2006)
T
T
Tên
giống/dòng
Năm

V
ật liệu v
à li
ều
lượng xử lý
**

Tính tr
ạng đ
ư
ợc cải tiến

1

Atomita 1

1982

Pelita I/1; 0.2 kGy

Kháng r
ầy nâu biotype
1 và GLH, th
ời
gian sinh trưởng sớm.
2

Atomita 2

1983

Pelita I/1; 0.2 kGy

Kháng r
ầy nâu biotype1, chống chịu
mặn, thời gian sinh trưởng sớm.
3

Danau Atas*

1988

Seratus Malam
*
; 0.2

kGy

Ch
ống chịu bệnh cháy lá v
à pH đ
ất
thấp.
4

Atomita 4

1991

Cisadane; 0.
2 kGy

TGST s
ớm, chống chịu Fe đất cao
(đất thoát nước rất kém).
5

Situgintung*

1992

Seratus Malam
*
; 0.2
kGy

Kháng r
ầy nâu dạng sinh học 1; h
ơi
kháng rầy nâu dạng sinh học 2.
*
Lúa nương, những dòng không * là lúa nước,
**
tất cả với tia gamma
60
Co, BLB: Bacterial leaf
blight


8

2.2.4 Nhật Bản
Các loại đột biến mới lạ như phôi khổng lồ, giảm hàm lượng amylose
cho lúa nếp và giảm hàm lượng protein. Đột biến phôi khổng lồ chứa dầu thực
vật nhiều hơn so với các loài hoang dã và gạo nâu nảy mầm chứa nhiều GA
3

hơn so với gạo bình thường. Đột biến với hàm lượng amylose thấp có thể cải
thiện chất lượng gạo ở Hokkaido, nhất là khu vực phía bắc, so sánh với hàm
lượng amylose ở các khu vực khác ở Nhật Bản. Nhìn chung, các mục tiêu của
chương trình nhân giống lúa bao gồm giống đột biến là gia tăng hàm lượng
protein trong hạt lúa. Tuy nhiên, đột biến cảm ứng với protein thấp là đặc biệt
hữu ích cho bệnh nhân thận, những người cần các mức thấp của protein
(Amano, 2006) [45].
Đổ ngã của cây lúa là một vấn đề nghiêm trọng với một số giống, đặc
biệt là những giống được đánh giá cao như Koshihikari, giống này đã tồn tại

qua 50 năm tại Nhật Bản do chất lượng đặc biệt cao của nó và vẫn tiếp tục duy
trì như một giống hàng đầu tại Nhật Bản. Trong các nỗ lực nghiên cứu để phát
triển một khả năng kháng đổ ngã ở Koshihikari, Fukui Agric. Gần đây đã phát
triển và đăng ký một giống mới, “Ikuhikari”, được phát triển thông qua gen
đột biến của Reimei của sd1 vào Koshihikari (Yamaguchi, 2001) [264].
Phương pháp xử lý đột biến chủ yếu là sử dụng
60
Co, ngoài ra đột biến,
74wx2N1, gây ra bởi hóa chất EMS, cũng được sử dụng để phát triển hai
giống lúa, “Snow-Pearl” và “Takitate” (Higashi et al., 1999) [102]. Tiếp theo
đột biến vật lý (bức xạ ion hóa và tia cực tím) và đột biến hóa học (ví dụ như
EMS: ethyl methanesulfonate), nghiên cứu gần đây đã chỉ ra đột biến của các
loài thực vật thông thường thông qua quy trình sinh học (Hirochika năm 1995,
96, 97) [105, 107, 106].

Hóa học gây đột biến không bao gồm colchicin (Nakagawa, 2008) [213]
Hình 2.1 Tỉ lệ phần trăm của 242 giống cây trồng được chọn tạo bằng cách sử
dụng các phương pháp gây đột biến tại Nhật Bản (2008)


9

Tần số đột biến cho carbon-ion chùm chiếu xạ là 9,0% và đối với các tia
gamma là 8,4% với một cây giống có tỉ lệ sống 40-60%. Đối với tỉ lệ đột biến
gây ra mỗi hạt phóng xạ, giá trị cao nhất thu được là 6,8% ở 20 Gy sử dụng
chùm carbon-ion và 7.1% tại 200 Gy sử dụng tia gamma (Yamaguchi, 2006)
[263].
2.2.5 Pakistan
Giống lúa thơm Basmati được xem là lúa chất lượng cao và bán với giá
cao hơn so với các giống quốc gia và quốc tế. Tuy nhiên, năng suất trên một

đơn vị diện tích lúa Basmati là rất thấp chủ yếu là do chiều cây cao và thời
gian sinh trưởng muộn. Tại NIAB, hai giống chất lượng cao, ví dụ như,
Kashmir Basmati và NIAB-IRRI-9 là rất phát triển và được áp dụng rộng rãi.
Kashmir Basmati, với thời gian sinh trưởng ngắn và đột biến chống chịu lạnh,
có nguồn gốc từ Basmati-370; NIAB-IRRI-9, một giống không thơm, chất
lượng gạo tốt, chống chịu mặn và năng suất cao, dòng đột biến có nguồn gốc
từ IR-6. Trong số nhiều giống lúa đột biến khác nhau phát triển trong quá khứ,
một giống lúa đột biến hạt dài thêm từ giống Basmati-Pak, đã cho thấy tiềm
năng rất lớn để tiếp tục nâng cao chất lượng của gạo Basmati. Các giống đột
biến EF-6 hạt dài được chọn lọc bằng cách chiếu tia gamma với liều lượng
350 Gy trên giống Basmati-Pak (Baloch, 2006) [53].

Nguồn: Baloch, 2006
Hình 2.2 So sánh thóc, xay và nấu chín hạt của đột biến hạt dài
cùng với các loại giống thương mại khác







10

2.3 Ứng dụng đột biến trong chọn giống lúa ở Việt Nam
2.3.1 Giống lúa đột biến ở miền Bắc Việt Nam
Từ năm 1960 đến năm 1985, giống đột biến được thực hiện trên ngô và
lúa. Các kỹ thuật để tạo ra đột biến đã chủ yếu dựa vào hóa chất. Thiết bị
chiếu xạ là không có sẵn tại địa phương. Từ năm 1986, giống đột biến đã được
nhắm mục tiêu đa dạng hơn các loại cây trồng, trong đó có lúa, ngô, cà chua,

táo, hoa và cây cảnh. Năm 1995, Việt Nam chính thức trở thành một thành
viên của Hiệp hội giống đột biến Châu Á Thái Bình Dương (Bảng 2.5).
Bảng 2.5 Lúa giống đột biến được phát triển bởi Viện Di truyền Nông nghiệp
Việt Nam
Gi
ống Đột
Biến
Năm
công bố

V
ật liệu

Phương pháp
xử lý ĐB
Đ
ặc tính cải thiện

DT10

1990
a

C4
-
63

h
ạt

khô
,

tia γ
200 Gy +
0,025% NEU
2

Năng su
ất cao,

ch
ống chịu

lạnh, chịu bệnh tốt, hạt to
DT11

1995
a

C4
-
63

h
ạt

khô
,
tia γ

200 Gy +
0,025% NEU
2

Ch
ất l
ư
ợng tốt, mềm c
ơm và
hạt to
A20

1993
a

A8

0.015% NMU
3

Ch
ống chịu ngập, chống chịu
mặn và chất lượng hạt tốt
CM1

1994
a

Chiembau

H
ạt

khô
,
tia γ

200 Gy
Ch
ống chịu mặn, m
àu

h
ạt thay
đổi từ đỏ thành trắng
CM6

1999
b

Chiembau

H
ạt

khô
,
tia γ

200 Gy
Ch
ống chịu mặn, m
àu h
ạt thay
đổi từ đỏ thành trắng, thơm
DT33

1994
a

CR203

H
ạt

khô
,
tia γ

200 Gy
Năng su
ất cao, chống chịu
bệnh đạo ôn
Tám thơm
Đột biến
2000
a

Tamthom

Hai hau
H
ạt

ư
ớ
t
,
tia γ

100 Gy
Không
ảnh h
ư
ởng quang kỳ,
năng suất cao
DT21

2000
a

Đ
ột biến
DV20/Nếp
415
NEU 0.025%

Không
ảnh h
ư

ởng quang kỳ
thời gian sinh trưởng ngắn
DT22

2002
b

DT21/Đài
loan
NEU 0.025%

Năng su
ất cao, chất l
ư
ợng tốt

Khang Dân
Đột biến
2003
c

Khang dan

H
ạt

ư
ớt
,
tia γ

100 Gy
Năng su
ất cao, chống chịu sâu
bệnh
1a
: giống quốc gia;
b
: giống khu vực;
c
: giống thử nghiệm;
2
NEU: Nitroso Ethyl Urea,
3
NMU: Nitroso
Methyl Urea
2.3.2 Chọn giống lúa đột biến ở Đồng Bằng Sông Cửu Long
Cho đến năm 1992 ở miền Nam Việt Nam chọn giống lúa bằng tác nhân
gây đột biến mới bắt đầu được thực hiện. Tuy nhiên, không giống lúa đột biến
nào đã được trồng tại khu vực này cho đến năm 1995. Ngày nay, giống đột
biến đóng một vai trò quan trọng trong sản xuất lúa gạo ở khu vực này, đặc
biệt là xuất khẩu. Tại Viện Khoa học Nông nghiệp miền Nam Việt Nam, hạt
khô và nảy mầm của giống IR64, IR50404, IR59606 và giống lúa mùa địa
phương Nàng Hương, Tám Xoan được xử lý với tia gamma
60
Co. Các đặc tính