Nghiên cứu đa dạng di truyền tập đoàn giống lúa chất lượng bản địa việt nam bằng chỉ thị phân tử SSR

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

VIỆN SINH THÁI TÀI NGUYÊN SINH VẬT
******************

NGUYỄN THỊ LY
NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG DI TRUYỀN TẬP ĐOÀN
GIỐNG LÚA CHẤT LƢỢNG BẢN ĐỊA VIỆT NAM BẰNG
CHỈ THỊ PHÂN TỬ SSR

Chuyên ngành: Sinh học Thực nghiệm
Mã số: 60420114


LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Khuất Hữu Trung



HÀ NỘI, 2013
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

LỜI CẢM ƠN
Trƣớc hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Khuất Hữu Trung
cùng ban lãnh đạo Viện Di truyền Nông nghiệp và tập thể Bộ môn Kỹ thuật
Di truyền – Viện Di truyền Nông nghiệp đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi
cho tôi thực hiện luận văn.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo và cán bộ
công tác tại Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật, Phòng đào tạo Sau đại
học – Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật đã dạy dỗ và tạo mọi điều kiện
thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập tại trƣờng.

Cảm ơn Ban Chủ Nhiệm Để Tài Nghị định thƣ Việt Nam và Vƣơng
quốc Anh cùng toàn thể các thành viên tham gia Đề tài đã giúp đỡ và tạo điều
kiện cho tôi hoàn thành tốt bản luận văn.
Và cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn sự động viên, giúp đỡ của gia
đình, bạn bè và các bạn đồng nghiệp trong quá trình học tập, nghiên cứu và
hoàn thiện bản luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày… tháng… năm 2013
Học viên

Nguyễn Thị Ly


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, dƣới sự
chỉ bảo của thầy hƣớng dẫn và giúp đỡ của tập thể cán bộ nghiên cứu Bộ môn
Kỹ thuật Di truyền – Viện Di truyền Nông nghiệp. Các số liệu, kết quả nêu
trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chƣa từng đƣợc công bố trong
bất kì nghiên cứu nào khác.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với những lời cam đoan trên.


Nguyễn Thị Ly

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ii
LỜI CAM ĐOAN iii
MỤC LỤC iv
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii
DANH MỤC BẢNG x
DANH MỤC HÌNH xi
MỞ ĐẦU 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4
1.1.Vài nét sơ lƣợc về cây lúa 4
1.1.1. Nguồn gốc và sự phân bố của cây lúa 4
1.1.2. Phân loại lúa 6
1.2. Tài nguyên di truyền lúa Việt Nam 10
1.3. Các giống lúa chất lƣợng trên thế giới và ở Việt Nam 12
1.3.1. Các yếu tố cấu thành đặc tính chất lượng của lúa 14
1.3.2. Một số nghiên cứu về lai tạo các giống lúa chất lượng
trên thế giới và ở Việt Nam 15
1.3.2.1. Trên thế giới 15
1.3.2.2. Ở Việt Nam 18
1.4. Các kỹ thuật sử dụng trong nghiên cứu đa dạng di truyền
lúa bằng chỉ thị DNA 19
1.4.1. Kỹ thuật RFLP (Restriction Fragment Length
Polymorphism - đa hình đoạn phân cắt giới hạn) 19

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

1.4.2. Phản ứng chuỗi polymerase (Polymerase Chain Reaction
, PCR) 20
1.4.2.1. Chỉ thị AFLP (Amplified Fragment Length
Polymorphism - đa hình chiều dài đoạn nhân bội) 20
1.4.2.2. Chỉ thị RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA -
DNA đa hình được nhân bội ngẫu nhiên) 21
1.4.2.3. Chỉ thị SSR (Simple Sequence Repeats) 21
1.5. Tình hình nghiên cứu đa dạng di truyền lúa trên thế giới và
ở Việt Nam 24
1.5.1. Trên thế giới 24
1.5.2. Ở Việt Nam 27
1.6. Một số nghiên cứu sử dụng Marker phân tử trong nghiên
cứu xác định gene thơm 29
CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34
2.1. Vật liệu nghiên cứu 34
2.1.1. Vật liệu 34
2.1.2. Hóa chất và dụng cụ thí nghiệm 34
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu 39
2.2.1. Tách chiết DNA tổng số 39
2.2.2. Phản ứng PCR 39
2.2.3. Chu trình PCR 40
2.2.4. Điện di kiểm tra sản phẩm PCR 40
2.2.5. Phân tích và xử lý số liệu 41
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

3.1. Kết quả tách chiết DNA tổng số 42
3.2. Hệ số PIC, số allele và tổng số băng DNA thể hiện trên

từng cặp mồi 42
3.3. Tỷ lệ khuyết số liệu (M) và tỷ lệ dị hợp tử (H) của các
giống lúa chất lƣợng nghiên cứu 45
3.4. Xác định các allele hiếm xuất hiện trong tập đoàn lúa chất
lƣợng nghiên cứu 47
3.5. Kết quả phân tích mối quan hệ di truyền của các giống lúa
chất lƣợng nghiên cứu 53
CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO 61












Số hóa bởi Trung tâm Học liệu



DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
2AP 2-Acetyl-1-Pyrroline
AFLP Amplified Fragment Length Polymorphism
BAC Bacterial Artificial Chromosome
BADH Betaine Aldehyde dehydrogenase

Bp Base pair
CMS Cytoplasmic Male Sterility
cs Cộng sự
CTAB Cetyl-Trimethyl-Amonium-Bromid
DNA Deoxyribonucleic acid
dNTPs Deoxyribonucleotide Triphosphates
ĐBSCL Đồng Bằng Sông Cửu Long
EDTA Ethylene Diamine Tetra-acetic Acid
EtBr Ethidium Bromide
HPLC High Performance Liquid Chromatography
ISSRs Inter - Simple Sequence Repeats
MAB Marker Assisted Backcrossing
MAS Marker Assisted selection
NST Nhiễm Sắc Thể
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

PCR Polymerase Chain Reaction
PIC Polymorphic Information Content
QTL Quantitative Trait Loci
RAPD Random Amplified Polymorphic DNA
RFLP Restriction Fragment Length Polymorphism
SDS Sodium Dodecyl Sulfate
SSR Simple Sequence Repeat
TAE Tris-Acetic acid-EDTA
TBE Tris-boric acid-EDTA
Taq polymerase Thermus aquaticus Polymerase
TE Tris-EDTA
TGMS Temperature-sensitive genic male sterility
WA wild - abortive

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

DANH MỤC BẢNG

Trang
Bảng 1.1. Phân loại chi Oryza (Nguồn: Vaughan, 1994)
8
Bảng 1.2. Đặc trƣng hình thái và sinh lý tổng quát của 3 nhóm giống lúa
9
Bảng 2.1. Danh sách 50 giống lúa thu thập dùng trong nghiên cứu
34
Bảng 2.2. Thông tin về các cặp mồi trong nghiên cứu
35
Bảng 3.1. Số allele thể hiện và hệ số PIC của 31 cặp mồi SSR
42
Bảng 3.2. Tỷ lệ khuyết số liệu (M) và tỷ lệ dị hợp tử (H) của các giống
lúa chất lƣợng nghiên cứu
44
Bảng 3.3.Tổng hợp các allele hiếm xuất hiện ở các locus khác nhau

với các giống lúa khác nhau
47
Bảng 3.4: Mối quan hệ di truyền giữa 50 giống lúa chất lƣợng
55







Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

DANH MỤC HÌNH

Trang
Hình 1.1.Sơ đồ tiến hoá của hai loài lúa trồng (Khush, 1997)
5
Hình 1.2.Vị trí gene thơm trên nhiễm sắc thể số 8
29
Hình 3.1. Sản phẩm DNA tổng số của 50 giống lúa nghiên cứu
40
Hình 3.2. Ảnh điện di sản phẩm PCR của các giống lúa chất
lƣợng nghiên cứu với cặp mồi RM245 (M: marker
GeneRuler
TM
DNA Ladder Ultra low)
43
Hình 3.3. Ảnh điện di sản phẩm PCR của các giống lúa chất
lƣợng nghiên cứu với cặp mồi RM337 (M: marker

GeneRuler
TM
DNA Ladder Ultra low)
43
Hình 3.4. Ảnh điện di sản phẩm PCR của các giống lúa chất
lƣợng với cặp mồi RM135 (M: marker GeneRuler
TM
DNA Ladder Ultra low)
48
Hình 3.5.Ảnh điện di sản phẩm PCR của 50 giống lúa chất
lƣợng với cặp mồi RM515 (M: marker GeneRuler
TM
DNA Ladder Ultra low)
48
Hình 3.6. Ảnh điện di sản phẩm PCR của 50 giống lúa nghiên
cứu với cặp mồi RM153(M: marker GeneRuler
TM
DNA Ladder Ultra low)
49
Hình 3.7. Ảnh điện di sản phẩm PCR của 50 giống lúa nghiên
cứu với cặp mồi RM17 (M: marker GeneRuler
TM
DNA Ladder Ultra low)
50
Hình 3.8. Ảnh điện di sản phẩm PCR của 50 giống lúa nghiên
cứu với cặp mồi RM310 (M: marker GeneRuler
TM
DNA Ladder Ultra low)
50
Hình 3.9. Ảnh điện di sản phẩm PCR của 50 giống lúa nghiên

cứu với cặp mồi RM270 (M: marker GeneRuler
TM
DNA Ladder Ultra low)
51
Hình 3.10. Sơ đồ hình cây về mối quan hệ di truyền giữa các
54
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

giống lúa chất lƣợng nghiên cứu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài
Lúa gạo là một trong những loại cây lƣơng thực chủ yếu trên thế giới,
có vai trò rất quan trọng trong cả lĩnh vực kinh tế và vấn đề an ninh lƣơng
thực, là nguồn cung cấp lƣơng thực chủ yếu ở châu Á và cho khoảng 2/3 dân
số thế giới. Khi bắt đầu thực hiện cuộc cách mạng xanh, hầu hết các chƣơng
trình đều tập trung phát triển các giống lúa có tính trạng chống chịu sâu bệnh
và cho năng suất cao. Bởi vậy, các giống lúa thơm đặc sản của địa phƣơng
nhƣng năng suất thấp đã không đƣợc ƣu tiên đƣa vào sản xuất, thay vào đó là
các giống lúa lai ngắn ngày, kháng sâu bệnh, năng suất cao và không thơm
(Bhattacharjeeet al., 2002) [24]. Điều này dẫn đến sự tổn hại về mặt đa dạng
di truyền của các giống lúa thuần, đặc biệt là gây thất lạc một số giống lúa
thơm địa phƣơng (Berneret al., 1986; Ghareyazieet al., 1997; Singhet al.,
2000) [23], [41], [71].
Tuy nhiên, trong vài thập kỷ gần đây, nhu cầu thị trƣờng và thị hiếu
của ngƣời tiêu dùng đã thay đổi, tập trung nhiều vào các sản phẩm gạo có
chất lƣợng và hƣơng thơm. Do đó, các chƣơng trình chọn tạo giống lúa luôn
đƣợc chú trọng, đặc biệt nhu cầu về các giống lúa chất lƣợng cao ngày càng
gia tăng trong những thập kỷ gần đây. Gạo có chất lƣợng cao đƣợc xác định

bởi nhiều yếu tố nhƣ hình dạng hạt, giá trị dinh dƣỡng, hƣơng thơm, chất
lƣợng sau khi chế biến…Trong đó, hƣơng thơm đƣợc xem là một trong
những đặc tính quan trọng nhất. Chọn tạo giống lúa nói chung, lúa chất lƣợng
nói riêng đòi hỏi phải có các thông tin chính xác và các mẫu vật liệu ban đầu.
Những hiểu biết về đa dạng di truyền nguồn gene là điều kiện rất quan trọng
và cần thiết trong nghiên cứu chọn tạo giống cũng nhƣ trong sản xuất lúa chất
lƣợng. Chính vì vậy, chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu đa dạng di
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

truyền tập đoàn giống lúa chất lượng bản địa Việt Nam bằng chỉ thị phân
tử SSR (microsatellite)’’ nhằm đánh giá đa dạng di truyền, nhận dạng chính
xác một số nguồn gene lúa bản địa quý, phục vụ cho công tác bảo tồn, khai
thác và sử dụng có hiệu quả các nguồn gene lúa chất lƣợng bản địa của Việt
Nam.
Mục đích nghiên cứu
Đánh giá mức độ đa dạng di truyền tập đoàn giống lúa chất lƣợng của
Việt Nam ở mức phân tử và xác định đƣợc tỷ lệ dị hợp, phân tích mối quan
hệ di truyền của các giống lúa chất lƣợng nghiên cứu làm cơ sở phân loại, xác
định các marker nhận dạng chính xác một số nguồn gene phục vụ công tác
bảo tồn và chọn, tạo giống lúa chất lƣợng của Việt Nam.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Ý nghĩa khoa học
Hiểu biết về đa dạng di truyền của các nguồn gene lúa chất lƣợng tạo
cơ sở lý luận cho việc chọn lọc, phục tráng để nâng cao tiềm năng di truyền
của các giống chất lƣợng trong sản xuất.
Phát hiện sai khác di truyền của các giống lúa chất lƣợng có ý nghĩa
quan trọng trong việc xác định các allele hiếm, allele đặc trƣng để nhận dạng
chính xác các nguồn gene ƣu tú phục vụ nghiên cứu lai tạo giống và định
hƣớng cho công tác thu thập bảo tồn đa dạng nguồn gene lúa chất lƣợng ở
mức phân tử.

Ý nghĩa thực tiễn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

Nghiên cứu đa dạng di truyền thông qua các chỉ thị phân tử góp phần
nâng cao hiệu quả công tác bảo tồn, chọn và lai tạo giống lúa có phẩm chất
gạo tốt, năng suất cao.
Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng
Đối tƣợng nghiên cứu là tập đoàn 50 giống lúa chất lƣợng của Việt
Nam. Các giống này đang đƣợc lƣu giữ và bảo tồn tại ngân hàng gene Cây
trồng Quốc gia (Trung tâm Tài nguyên Thực vật) và ngân hàng gene của
Viện Lúa đồng bằng sông Cửa Long.
Phạm vi nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu, đánh giá nguồn gene ở mức phân tử bằng chỉ thị
SSR. Các thí nghiệm đƣợc tiến hành tại Bộ môn Kĩ thuật Di truyền - Viện Di
truyền Nông nghiệp Việt Nam.
Đề tài đƣợc thực hiện trong khuôn khổ nội dung của đề tài Nghị định
thƣ Việt Nam và Vƣơng Quốc Anh: “Nghiên cứu giải mã genome một số
giống lúa địa phƣơng của Việt Nam”.





Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1.Vài nét sơ lƣợc về cây lúa
1.1.1. Nguồn gốc và sự phân bố của cây lúa
Tổ tiên cây lúa đã tồn tại từ đầu kỷ Phấn trắng. Vào giữa kỷ này, xuất

hiện một trong những loại nguyên thuỷ nhất thuộc tộc Oryzae, đó là loại
Streptochasta Schrad. Đến cuối kỷ Phấn trắng xuất hiện loại tre (Bambusa) và
loại lúa (Oryza). Một số loại khác xuất hiện muộn hơn vào kỷ thứ ba, thời kỳ
phát triển mạnh nhất của họ Hoà thảo (Gramineae). Các loài lúa Oryza spp
có cùng tổ tiên chung vào thời địa cầu Gondwanaland, sau khi trái đất tách
rời thành năm lục địa [19].
Theo Chang (1985), lúa trồng Oryza sativa đƣợc tiến hoá từ cây lúa
dại hàng năm Oryza nivara. Do thích ứng với điều kiện khí hậu, đặc biệt là
nhiệt độ, lúa Oryza sativa tiếp tục tiến hoá theo ba nhóm: Indica thích hợp
với khí hậu nhiệt đới, Japonica thích ứng với khí hậu lạnh và cho năng
suất cao, Javanica có đặc tính trung gian [30]. Theo một số tác giả khác,
Oka (1988), lại cho rằng Oryza sativa có nguồn gốc từ cây lúa dại lâu năm Oryza
rufipogon [60]; Cheng (2003), khi nghiên cứu di truyền tiến hoá của 101 giống
lúa, bao gồm cả lúa trồng và lúa dại cho thấy loài lúa trồng Oryza sativa chia
thành hai nhóm tƣơng ứng với hai loài phụ là Indica và Japonica. Trong khi đó
Oryza rufipogon chia thành bốn nhóm, một nhóm là Oryza rufipogon hàng niên
và ba nhóm Oryza rufipogon đa niên. Tác giả đã kết luận các giống lúa Japonica
có quan hệ gần gũi với một nhóm Oryza rufipogon đa niên, còn các giống lúa
Indica có quan hệ gần với nhóm lúa Oryza rufipogon hàng niên [35].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

Ở Châu Phi xuất hiện cả hai loài lúa dại Oryza longistaminata (đa
niên) và Oryza brevigulata (hàng niên), do đó nhiều tác giả cho rằng
Oryza breviligulata là nguồn gốc của Oryza glaberrima.
Cho đến nay, nhiều nhà khoa học có cùng ý kiến cho rằng lúa
Glaberrima và lúa Sativa có cùng chung nguồn thủy tổ vào thời kỳ lục địa
nguyên thuỷ Gondwanaland, nhƣng sau khi các lục địa tách rời nhau, lúa
Sativa và Glaberrima tự tiến hoá từ các loài lúa dại bản địa ở hai châu lục
là Châu Á và Châu Phi (hình 1.1) Khush G (1997) [47].
Lục địa Gondwanalands

Tổ tiên chung

Nam và Đông Nam Á ây châu Phi

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.Sơ đồ tiến hoá của hai loài lúa trồng (Khush, 1997)
Việc thuần hoá cây lúa diễn ra ở bán đảo Trung Ấn đƣợc bắt đầu
khoảng 10.000 - 15.000 năm trƣớc, còn cây lúa trồng đã xuất hiện ở Châu Á
cách đây khoảng 8.000 năm (Chang T, 1985; Lu Y, 1995) [30], [52]. Từ
trung tâm phát sinh, cây lúa theo thời gian đã đƣợc di thực đi nhiều vùng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

sinh thái mới. Qua quá trình chọn lọc tự nhiên và nhân tạo, cây lúa có khả
năng thích nghi ngày càng rộng. Hiện nay, cây lúa đƣợc trồng trong những
điều kiện sinh thái và khí hậu rất khác nhau. Lúa đƣợc trồng ở Tây Bắc
Trung Quốc (50
0
vĩ Bắc), ở miền Trung Xumatra trên đƣờng xích đạo và ở
cả New South Wales, Châu Úc (35
0
vĩ Nam). Lúa cũng đƣợc trồng từ
những vùng thấp hơn mực nƣớc biển, ở Kerala (Ấn Độ) đến những vùng
có độ cao 2000 mét ở Kasmia (Ấn Độ) và có thể trồng trên cạn, hay ở điều

kiện nƣớc sâu tới 1,5 - 5 mét (Phạm Đồng Quảng, 2005) [14]. Lúa Châu Phi
xuất hiện ở miền Tây Phi, trải dài từ Senegal đến miền bắc Cameroon. Tác
giả Porteres đƣa ra giả thuyết rằng loại lúa này xuất phát từ châu thổ sông
Niger (Sudan) cách đây khoảng 3.500 năm. Ngoài ra, còn hai trung tâm
xuất xứ phụ ở Nio du Rip trên dòng sông Gambia và trên núi Guinea (Trần Văn
Đạt, 2005) [3].
1.1.2. Phân loại lúa
Cây lúa trồng thuộc họ Poaceae, trƣớc đây gọi là họ Hòa thảo
(Gramineae), họ phụ Pryzoideae, tộc Oryzae, chi Oryza, loài Oryza sativa và
Oryza glaberrima. Oryza có khoảng 20 loài phân bố chủ yếu ở vùng nhiệt đới
ẩm của Châu Phi, Nam và Đông Nam Châu Á, Nam Trung Quốc, Nam và
Trung Mỹ và một phần ở Châu Úc. Trong đó, chỉ có 2 loài là lúa trồng, còn
lại là lúa hoang hàng niên và đa niên. Loài lúa trồng quan trọng nhất, thích
nghi rộng rãi và chiếm đại bộ phận diện tích lúa thế giới là Oryza sativa L.
Loài này hầu nhƣ có mặt ở khắp nơi từ đầm lầy đến sƣờn núi, từ vùng xích
đạo, nhiệt đới đến ôn đới, từ khắp vùng phù xa nƣớc ngọt đến vùng đất cát
sỏi ven biển nhiễm mặn, phèn … Một loài lúa trồng khác là Oryza
glaberrima Steud, chỉ đƣợc trồng giới hạn ở một số quốc gia Tây Châu Phi và
hiện đang bị thay thế dần bởi Oryza sativa L [38].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

Năm 1928 - 1930, các nhà nghiên cứu Nhật Bản đã đƣa lúa trồng thành
2 loài phụ: “Indica” và “Japonica” trên cơ sở phân bố địa lý, hình thái cây và
hạt, độ bất dục khi lai tạo và phản ứng huyết thanh (Serological reaction).
Các nhà nghiên cứu Nhật Bản sau đó đã thêm một nhóm thứ 3 “Javanica” để
đặt tên cho giống lúa cổ truyền của Indonesia là “bulu” và “gundil”;
Từ “Janvanica” có gốc từ chữ Java là tên của một đảo của Indonesia.
Từ “Japonica” có lẽ xuất xứ từ chữ Japan là tên nƣớc Nhật Bản. Còn
“Indica” có lẽ có nguồn gốc từ India (Ấn Độ). Nhƣ vậy, tên gọi của 3 nhóm
thể hiện nguồn gốc xuất phát của các giống lúa từ 3 vùng địa lý khác nhau

(bảng 1.2) [31].
Năm 1963, các nhà khoa học đã thống nhất chia chi Oryza thành 19
loài. Sau đó, căn cứ trên các phát kiến mới về tế bào học và di truyền cây lúa;
năm 1967, các nhà khoa học khẳng định lại rằng chi Oryza có 22 loài trong
đó có 20 loài lúa dại và hai loài lúa trồng Chang (1985) [30]. Sau này, Vaughan
(1994), phát hiện thêm một loài lúa dại mới ở Papua New Ginea là loài Oryza
rhizomatis, đƣa số loài của chi Oryza lên 23 loài và chia thành bốn nhóm
genome. Danh sách phân loại chi Oryza đƣợc trình bày ở (bảng 1.1) [79].
Ngày nay, các nhà phân loại học đều nhất trí là chi Oryza có 23 loài
trong đó 21 loài hoang dại và hai loài lúa trồng là Oryza sativa và Oryza
glaberrima thuộc loại nhị bội 2n = 24 có bộ gene AA. Loài Oryza glaberrima
phân bố chủ yếu ở Tây và Trung Phi, còn loài Oryza sativa đƣợc gieo trồng
khắp thế giới và đƣợc chia thành hai loài phụ là Indica và Japonica.
Theo tác giả Nguyễn Văn Hoan (2006) và Trần Văn Minh (2004),
trong quá trình tiến hoá của cây lúa, ngoài hai loài phụ Indica và Japonica
còn có nhiều loại hình trung gian nhƣ Javanica [4], [9]. Trên cơ sở giải mã
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

trình tự DNA của 10 gene ở nhân tế bào của lúa, tác giả Zhu (2007), cho
rằng quá trình thuần hoá liên quan chặt chẽ với quá trình giảm đa dạng di
truyền của các giống lúa dại. Đa dạng di truyền của lúa Japonica thấp hơn 2
lần so với đa dạng di truyền của lúa Indica [89].


Bảng 1.1. Phân loại chi Oryza (Nguồn: Vaughan, 1994)
Nhóm/loài
2n
Kiểu gene
Phân bố địa lý
Nhóm Oryzae

Sativa L.
24
AA
Khắp thế giới, lúa trồng
Rufipogon Griff.
24
AA
Châu Á, Châu Mỹ
Barthii A. Chev.
24
AA
Châu Phi
Glaberrima Steud.
24
AA
Châu Phi, lúa trồng
Breviligulata A. Chev.
et Roehr.
24
AA
Châu Phi
Australiensis Domin
24
EE
Châu Úc
Eichingeri A. Peter
24
CC
Châu Phi
Punctata Kotschy

24, 48
BB, BBCC
Châu Phi
Officinalis Wall.
24
CC
Châu Á
Minuta J.S. Presl
48
BBCC
Châu Á
Latifolia Desv.
48
CCDD
Châu Mỹ
Alta Swallen
48
CCDD
Châu Mỹ
Grandiglumis Prod.
48
CCDD
Châu Mỹ
Nhóm Schlechterianae
Schlechteri Pilger
New Guinea
Nhóm Granulatae
Meyeriana Baill.
24
Châu Á

Nhóm Ridleyanae
Ridleyi Hook. F.
48
Châu Á
Longiglumis Jansen
48
New Guinea
Nhóm Angustifoliae
Brachyantha A. Chev.
24
FF
Châu Phi
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

Nhóm/loài
2n
Kiểu gene
Phân bố địa lý
et Roehr.
Angustifolia Hubbard
24
Châu Phi
Perrieri A. Camus
24
Malagasy
Tisseranti A. Chev.
24
Châu Phi
Nhóm Coarctatae
Coarctata Roxb.

48
Châu Á


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

Bảng 1.2. Đặc trưng hình thái và sinh lý tổng quát của 3 nhóm giống lúa
Đặc
tính
INDICA
JAVANICA
JAPONICA
Thân
-Thân cao
-Thân cao trung bình
-Thân thấp
Chồi
-Nở bụi mạnh
-Nở bụi thấp
-Nở bụi trung bình
Lá
-Lá rộng, xanh
nhạt
-Lá rộng, cứng, xanh
nhạt
-Lá hẹp, xanh đậm
Hạt
-Hạt thon dài, dẹp
-Hạt hầu nhƣ
không có đuôi

-Trấu ít lông và
lông ngắn
-Hạt dễ rụng
-Hạt to, dầy
-Hạt không có đuôi hoặc
có đuôi dài
-Trấu có lông dài
-Ít rụng hạt
-Hạt tròn, ngắn
-Hạt không đuôi tới
có đuôi dài
-Trấu có lông dài và
dầy
-Ít rụng hạt
Sinh
học
-Tính quang
cảmrất thay đổi
-Tính quang cảm rất yếu
-Tính quang cảm rất
thay đổi
Nguồn: Chang, 1965
1.2. Tài nguyên di truyền lúa Việt Nam
Rất nhiều nhà khoa học trên thế giới cho rằng Việt Nam là một trong
những trung tâm khởi nguyên của cây lúa trong vùng Đông Nam Á, Ấn Độ,
Miến Điện và Đông Dƣơng.
Theo Dao T.T (1996), trên lãnh thổ Việt Nam tồn tại ba nhóm giống
lúa cổ truyền có các đặc tính di truyền khác nhau: nhóm giống lúa Việt - Thái
(phân bố ở vùng núi phía Bắc, chủ yếu là lúa nƣơng, nhóm giống lúa này có
sự đa dạng di truyền cao nhất thế giới); nhóm giống lúa Việt (phân bố ở vùng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

đồng bằng sông Hồng, bao gồm các giống lúa Chiêm có những nguồn gene
quý nhƣ gene kháng đạo ôn, gene chịu đất chua phèn, chịu đất nghèo lân,
gene chịu rét thời kỳ mạ và thời kỳ lúa trỗ); nhóm lúa Việt - Kh’mer (phân bố
ở vùng ĐBSCL) [37].
Theo Watanabe, những nghiên cứu trên đất gạch bằng trấu ở Ấn Độ và
dọc theo sông Cửu Long nhƣ Myanma, Thái Lan, Lào, Campuchia và Việt
Nam phát hiện rằng cây lúa trồng ở Đông Dƣơng phát triển theo hai con
đƣờng: Từ Lào theo sông Cửu Long đi xuống phƣơng Nam có đặc tính cây lúa
Japonica nhiệt đới. Một đƣờng khác, từ Ấn Độ qua vịnh Bengal đến bờ biển
Đông Dƣơng, với đặc tính cây lúa Indica (trích dẫn bởi Trần Văn Đạt, 2004)
[2]. Tác giả Loresto (1996), cùng ý kiến cho rằng, có hai con đƣờng mà loài O.
Sativa di chuyển vào lục địa của Việt Nam và Trung Quốc: một là từ Nepal
qua Myanmar, Vân Nam đến vùng đồng bằng sông Hồng và một đƣờng
khác từ Việt Nam đến đồng bằng sông Dƣơng Tử [50].
Theo Phạm Đồng Quảng (2004; 2005), trong giai đoạn 2000 - 2001
trên cả nƣớc có 680 giống lúa đƣợc gieo trồng trong sản xuất (chƣa kể các
giống địa phƣơng và giống lúa cạn) [11], [12].
Hiện nay, tại Ngân hàng gene cây trồng Quốc gia đang lƣu giữ trên
6.200 giống lúa, trong đó phần lớn là các giống địa phƣơng. Viện Lúa đồng
bằng sông Cửu Long lƣu giữ 1.836 giống (Trần Văn Đạt, 2004) [2].
Từ đó, cho thấy rằng Việt Nam với khí hậu nhiệt đới có thể là một
trong những trung tâm xuất hiện của tổ tiên các loài lúa trồng và lúa đƣợc
xem nhƣ một loài cây trồng bản địa của Việt Nam (Trần Văn Đạt, 2005)
[3]. Bởi, nguồn tài nguyên di truyền lúa rất đa dạng và phong phú, bao gồm
tài nguyên lúa dại, lúa trồng và tài nguyên lúa đặc sản. Theo các nghiên cứu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

khoa học gần đây, ở Việt Nam hiện có bốn loài lúa dại, đó là: Oryza

rufipogon (phân bố ở vùng Điện Biên Phủ, tỉnh Lai Châu, vùng duyên hải
Thừa Thiên Huế, một số vùng ở Tây Nguyên và đồng bằng sông Cửu Long);
Oryza nivara (phân bố ở hồ Lak tỉnh Đắc Lắk và dọc theo biên giới Việt
Nam - Campuchia); Oryza officinalis (tồn tại khá phổ biến dọc các bờ kênh
rạch và vƣờn cây ăn quả ở đồng bằng sông Cửu Long) và Oryza granulata
(tồn tại phổ biến ở các tỉnh vùng Tây Bắc và một số nơi ở Tây Nguyên) (Yu
et al., 2005) [86]. Riêng về lúa chất lƣợng, theo tác giả Trần Văn Đạt (2005),
Việt Nam có nguồn gene lúa thơm phong phú bao gồm các giống lúa Mùa
thơm ở miền Nam và các giống lúa Tám Thơm ở miền Bắc [3].
1.3. Các giống lúa chất lƣợng trên thế giới và ở Việt Nam
Lúa chất lƣợng là giống lúa không những có kích thƣớc, hình dạng
thon dài mà còn có phôi nhũ, hàm lƣợng amyloza cao và đặc biệt các giống
lúa chất lƣợng có mùi thơm đặc trƣng.
Các giống lúa thơm thƣờng đƣợc trồng phổ biến ở châu Á, riêng giống
lúa Basmati đƣợc gieo trồng khoảng 2 triệu ha chủ yếu ở các nƣớc Ấn Độ,
Pakistan và Nepan. Gạo thơm có hạt nhỏ, thon và dài từ 6,8 đến 7,0 mm, tỷ lệ
chiều dài và chiều rộng từ 3,5 đến 3,7 và có hàm lƣợng amyloza trung bình
20 - 22%.
Ở Ấn Độ có hàng trăm giống lúa thơm địa phƣơng, tuy nhiên chỉ có
giống lúa thơm Basmati đƣợc ƣa chuộng nhất. Gạo thơm Basmati có hai đặc
tính quan trọng hơn hết đó là mùi thơm và cơm nở dài, có từ 22 - 25%
amyloza, gạo vẫn giữ đƣợc đặc tính này sau khi nấu. Ở Thái Lan có hai giống
lúa thơm nổi tiếng là Khao Dak Mali và Jasmine 85. Gạo thơm Khaw Dawk
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

Mali có ít hơn 20% amyloza nên hạt sau khi nấu hạt còn hơi dính vào nhau
(Khush G.S, 2001) [48].
Các giống lúa thơm ở Myanmar đƣợc gieo trồng nhiều ở các tỉnh miền
Trung và chủ yếu đƣợc tiêu thụ ở trong nƣớc. Một số giống lúa chất lƣợng
đang đƣợc gieo trồng phổ biến ở đây nhƣ: Namathalay, Basmati, Paw San

Bay Gyar (Chaudhary, 2001) [32].
Ở Philippin có giống Milsagrosa và ở Trung Quốc có các giống Bắc
thơm, Quế hƣơng chiêm, Qua dạ hƣơng và Chi ƣu hƣơng là các giống lúa
chất lƣợng nổi tiếng trên thế giới.
Giống lúa Koshihikari là giống lúa cổ truyền của Nhật, thuộc loài phụ
Japonica, có chất lƣợng cao, hƣơng vị rất đƣợc ƣa thích trong những bữa ăn
chính của ngƣời Nhật. Giống lúa Koshihikari đƣợc xem nhƣ là lúa Basmati
của Nhật với diện tích gieo trồng chiếm khoảng 30% tổng diện tích trồng lúa
ở nƣớc này.
Ở Miền Nam, Việt Nam có giống lúa nổi tiếng là Nàng thơm Chợ Đào,
còn gọi là lúa hạt lựu vì có đốm bạc bụng. Nàng thơm Chợ Đào có thân cao,
gié nhỏ, trọng lƣợng hạt (tính cho 1000 hạt) từ 19 đến 29 gr (bình quân 22
gr). Năng suất trung bình là 2 -3 tấn/ha (Nguyễn Hữu Nghĩa, 2000 b) [10].
Ngoài ra, còn có các giống lúa thơm nổi tiếng khác nhƣ lúa Móng chim, Nàng
hương, Nanh chồn (Bà rịa), Tàu hương, Thơm sớm, Thơm lùn, Thơm Bình
Chánh, Nàng Thơm Nhà Bè, lúa Huyết rồng (Long An) Ở miền Trung và
Tây Nguyên, có các giống lúa thơm nổi tiếng nhƣ lúa Ngự, Cúc thơm, Thái
thơm, Nếp than, Nếp trắng, Bake dẽo, Nếp cải hoa vàng. Hai giống lúa thơm
nổi tiếng nhất ở miền Trung là Đế An Cựu và lúa Ngự, nhƣng nay không còn
tìm thấy nữa. Lúa thơm ở Tây Nguyên có trọng lƣợng hạt cao (tính cho 1000