Đánh giá và tuyển chọn một số dòng giống lúa thuần mới mang gen SUB1 trong điều kiện gia lộc hải dương

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
***




TRẦN THỊ YẾN




ðÁNH GIÁ VÀ TUYỂN CHỌN MỘT SỐ DÒNG GIỐNG
LÚA THUẦN MỚI MANG GEN SUB1 TRONG ðIỀU KIỆN
GIA LỘC - HẢI DƯƠNG




LUẬN VĂN THẠC SĨ







HÀ NỘI, 2013

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

***



TRẦN THỊ YẾN




ðÁNH GIÁ VÀ TUYỂN CHỌN MỘT SỐ DÒNG GIỐNG
LÚA THUẦN MỚI MANG GEN SUB1 TRONG ðIỀU KIỆN
GIA LỘC - HẢI DƯƠNG


CHUYÊN NGÀNH : KHOA HỌC CÂY TRỒNG
MÃ SỐ : 60.62.01.10





NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. NGUYỄN VĂN HOAN




HÀ NỘI, 2013

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

i

LỜI CAM ðOAN

- Tôi xin cam ñoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là
trung thực và chưa ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào.
- Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn ñã
ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñược chỉ rõ nguồn
gốc.
Tác giả luận văn



Trần Thị Yến




Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

ii

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và chân thành ñến PGS.TS. Nguyễn Văn
Hoan, Bộ môn Di truyền và Chọn giống cây trồng, Trường ðại học Nông nghiệp
Hà Nội ñã tận tình giúp ñỡ, hướng dẫn tôi trong việc ñịnh hướng ñề tài cũng như
trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám ñốc và tập thể cán bộ công nhân viên

trong Bộ môn Chọn tạo giống lúa cho vùng khó khăn, Trung tâm Nghiên cứu và
phát triển lúa thuần, Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm, Liên Hồng, Gia Lộc,
Hải Dương ñã giúp ñỡ, tạo mọi ñiều kiện về mặt vật chất và thời gian ñể tôi hoàn
thành khoá học.
Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể các Thầy cô giáo trong Viện Sau ñại học,
Bộ môn Di truyền và Chọn giống cây trồng, Khoa Nông học, Trường ðại học Nông
nghiệp Hà Nội ñã tạo mọi ñiều kiện thuận lợi, giúp ñỡ tôi trong suốt thời gian học
tập và thực hiện ñề tài.
Qua ñây, tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia ñình, người thân,
bạn bè, là những người luôn ủng hộ tôi trong suốt quá trình học tập và thực tập
tốt nghiệp.

Tác giả luận văn



Trần Thị Yến


Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

iii

MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ðOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC ðỒ THỊ viii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ix

MỞ ðẦU 1

1. ðặt vấn ñề 1

2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài 2

3. Mục ñích, yêu cầu của ñề tài 3

3.1. Mục ñích 3

3.2. Yêu cầu 3

Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1. Nguồn gốc lúa nước sâu và sự phân bố vùng nước sâu 4

1.1.1. Nguồn gốc lúa nước sâu 4

1.1.2. Sự phân bố vùng nước sâu (Deepwater) 4

1.1.3. Phân loại giống lúa chịu ngập 9

1.2. Nghiên cứu chọn tạo giống chịu ngập ở nước ngoài 9

1.2.1 Nghiên cứu về mặt di truyền của tính trạng chịu ngập 9

1.2.2 Nghiên cứu chọn tạo giống lúa chịu ngập ở mức ñộ phân tử 11

1.3. Một số nghiên cứu về ñặc ñiểm chống chịu của cây lúa chịu ngập 14

1.3.1. Nghiên cứu ñặc tính sinh lý, sinh hóa của khả năng chống chịu ngập
úng 14

1.3.2. Những nghiên cứu về ñặc ñiểm nông họccủa cây lúa chịu ngập úng 16

1.3.3. Những nghiên cứu về ảnh hưởng của phân bón ñến lúa nước sâu 17

1.3.4. ðặc ñiểm ñẻ nhánh của cây lúa nước sâu 18

1.3.5. ðặc ñiểm chống chịu sâu bệnh hại và chống ñổ của cây lúa nước sâu 19

1.4. Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống lúa chịu ngập ở trong nước 20


Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

iv

1.4.1. Kết quả nghiên cứu lúa chịu ngập ở các tỉnh phía Bắc Việt Nam 20

1.4.2. Kết quả nghiên cứu về lúa chịu ngập ở ðồng bằng sông Cửu Long và
các tỉnh phía Nam Việt Nam 21

Chương 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24

2.1. Nội dung nghiên cứu 24

2.2. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 24

2.2.1. Vật liệu nghiên cứu 24

2.2.2. Thời gian và ñịa ñiểm thí nghiệm 24

2.2.3. Bố trí thí nghiệm 25

2.2.4. Liều lượng và cách bón phân 27

2.2.5. Phương pháp làm ñất 27

2.2.6. Các chỉ tiêu và phương pháp theo dõi 27

2.3. ðặc ñiểm thời tiết khí hậu khu vục Hải Dương 29

Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 30

A. KẾT QUẢ CHỌN LỌC SƠ BỘ 30

3.1 Kết quả chọn lọc sơ bộ 30

3.1.1 Nguồn gốc, xuất xứ của các dòng giống tham gia thí nghiệm 30

3.1.2

Kết quả chọn lọc sơ bộ tập ñoàn công tác các dòng, giống lúa chịu ngập 30

3.2. ðánh giá các dòng, giống thông qua chỉ số chọn lọc 33

3.3. Một số ñặc ñiểm nông sinh học các dòng, giống ñược chọn 35

3.3.1

ðặc ñiểm sinh trưởng phát triển trong giai ñoạn mạ của các dòng,
giống triển vọng tham gia thí nghiệm 35

3.3.2. Một số ñặc ñiểm hình thái của các dòng, giống tham gia thí nghiệm. 37

3.3.3. Các ñặc ñiểm nông sinh học chủ yếu của các dòng, giống 39

3.3.4. Khả năng chống chịu sâu bệnh hại 42

B. KẾT QUẢ ðÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỐNG CHỊU NGẬP VÀ
ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC PHƯƠNG THỨC LÀM MẠ 45

3.4. Khả năng chịu ngập của các dòng, giống ở các giai ñoạn khác nhau 45

3.4.1. Giai ñoạn 7 ngày sau cấy 45

3.4.2. Giai ñoạn 15 ngày sau cấy 46


Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

v

3.4.3. Giai ñoạn 21 ngày sau cấy 47

3.5. Những ảnh hưởng của ngập ñến một số tính trạng. 49

3.5.1. Ảnh hưởng của ngập úng ñến số hạt/bông, thời gian sinh trưởng 49

3.5.2. Ảnh hưởng của ngập ñến tỷ lệ lép, khối lượng 1000 hạt 52

3.5.3. Ảnh hưởng của ngập ñến số bông/m
2
, năng suất thực thu 53

3.5.4. Một số ñặc ñiểm tương quan giữa năng suất và các yếu tố cấu thành năng
suất trong ñiều kiện khác nhau (ngập 7 ngày sau cấy, ñiều kiện BT) 54

3.6. Kết quả nghiên cứu sự ảnh hưởng của các phương thức làm mạ ñến
khả năng chịu ngập ở giai ñoạn sau cấy 7 ngày 58

3.6.1. Ảnh hưởng của các phương thức làm mạ ñến chiều cao cây mạ 58

3.6.2. Ảnh hưởng của các phương thức làm mạ ñến khả năng chịu ngập (0,4m) 60

3.6.3. Ảnh hưởng của các phương thức làm mạ ñến số bông/m
2
60

3.6.4. Ảnh hưởng của các phương thức làm mạ ñến năng suất thực thu. 61

3.7. Kết quả ñánh giá phản ứng của giống thông qua các phương thức làm

mạ trong ñiều kiện nước sâu 0,3 m 62

3.7.1. Khả năng ñẻ nhánh giai ñoạn mạ 62

3.7.2. Khả năng hình thành nhánh hữu hiệu 64

3.7.3. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất 67

C. TỔNG KẾT CÁC GIỐNG TRIỂN VỌNG 70

KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 71

1. Kết luận 71

2. ðề nghị 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 73



Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

vi

DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 1.1. Tổng hợp diện tích úng trong 4 năm từ 2001 ñến 2004 8
Bảng 3.1. ðặc ñiểm các dòng, giống có khả năng chịu ngập tốt nhất 32
Bảng 3.2. Giá trị chọn lọc về khả năng chịu ngập, cho năng suất khá 33
Bảng 3.3. Chỉ số chọn lọc của 10 dòng giống phù hợp nhất với hướng chọn

lọc 34
Bảng 3.4. Một số ñặc ñiểm giai ñoạn mạ của các dòng, giống triển vọng
tham gia thí nghiệm (vụ mùa 2012) 36
Bảng 3.5. Một số ñặc ñiểm hình thái của các dòng, giống triển vọng tham
gia thí nghiệm (vụ mùa 2012) 38
Bảng 3.6. Một số ñặc ñiểm ñặc trưng của các dòng, giống triển vọng tham
gia thí nghiệm (vụ mùa 2012) 40
Bảng 3.7. Khả năng chống chịu sâu bệnh hại của các dòng giống triển vọng
tham gia thí nghiệm (vụ mùa 2012) 44
Bảng 3.8. Khả năng chịu ngập của các dòng, giống tham gia thí nghiệm ở
giai ñoạn 7 ngày sau cấy (vụ mùa 2012) 46
Bảng 3.9. Khả năng chịu ngập của các dòng, giống tham gia thí nghiệm ở
giai ñoạn 15 ngày sau cấy (vụ mùa 2013) 47
Bảng 3.10. Khả năng chịu ngập của các dòng, giống tham gia thí nghiệmở
giai ñoạn 21 ngày sau cấy (vụ mùa 2013) 48
Bảng 3.11. Số hạt/bông và thời gian sinh trưởng của các dòng giống tham
gia thí nghiệm tại hai môi trường khác nhau (vụ mùa 2013) 50
Bảng 3.12. Tỷ lệ lép, khối lượng 1000 hạt của các dòng giống tham gia thí
nghiệm tại hai môi trường khác nhau (vụ mùa 2013) 52
Bảng 3.13. Số bông/m
2
, Năng suất thực thu của các dòng giống tham gia thí
nghiệm tại hai môi trường khác nhau (vụ mùa 2013) 53
Bảng 3.14. Tương quan giữa các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất
thực thu trong 2 ñiều kiện của 55

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

vii

Bảng 3.15. Chiều cao cây mạ của các dòng giống trong các phương thức
làm mạ trước khi cấy (vụ mùa 2013) 59
Bảng 3.16. Tỷ lệ sống của các dòng, giống trong ñiều kiện ngập 7 ngày sau
cấy (Vụ mùa 2013) 60
Bảng 3.17. Số bông/m
2
của các giống trong ñiều kiện ngập 7 ngày sau cấy 61
Bảng 3.18. Năng suất thực thu của các giống trong ñiều kiện ngập ở giai
ñoạn 7 ngày sau cấy (Vụ mùa 2013) 61
Bảng 3.19. Số nhánh mạ trước cấy của các dòng giống trong cácphương
thức làm mạ (vụ mùa 2013) 64
Bảng 3.20. Ảnh hưởng của môi trường ngập úng ñến sự hình thành nhánh
hữu hiệu của các dòng, giống trong phương thức làm mạ 1 65
Bảng 3.21. Ảnh hưởng của môi trường ngập úng ñến sự hình thành nhánh
hữu hiệu của các dòng, giống trong phương thức làm mạ 2 65
Bảng 3.22. Ảnh hưởng của môi trường ngập úng ñến sự hình thành nhánh
hữu hiệu của các dòng, giống trong phương thức làm mạ 3 66
Bảng 3.23. Ảnh hưởng của môi trường ngập úng ñến sự hình thành nhánh
hữu hiệu của các dòng, giống trong phương thức làm mạ giâm 66
Bảng 3.24. Số bông/m
2
của các dòng giống ở các phương thức làm mạ khác
nhau trong ñiều kiện ngập úng (vụ mùa 2013) 68
Bảng 3.25. Số hạt/bông của các dòng giống ở các phương thức làm mạ khác
nhau trong ñiều kiện ngập úng (vụ mùa 2013) 69
Bảng 3.26. Năng suất thực thu của các dòng giống ở các phương thức làm
mạ khác nhau trong ñiều kiện ngập úng (vụ mùa 2013) 69
Bảng 3.27. Một số ñặc ñiểm chính của các dòng, giống triển vọng 70

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

viii

DANH MỤC ðỒ THỊ
Trang

ðồ thị 3.1. Phân nhóm các giống theo thời gian sinh trưởng 31

ðồ thị 3.2. Phân nhóm các giống theo khả năng chống chịu ngập 31

ðồ thị 3.3. Biểu diễn khả năng chịu ngập của các dòng, giống tham gia thí
nghiệm ở các giai ñoạn xử lý ngập khác nhau 48

ðồ thị 3.4. Tương quan giữa số hạt/bông, số bông/m
2
và năng suất thực thu
trong các ñiều kiện 57


Comment [AP1]:


Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

ix

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

15 NSC 15 Ngày sau cấy
2 ñk 2 ñiều kiện
21 NSC 21 Ngày Sau cấy
7 NSC 7 Ngày sau cấy
BVTV Bảo vệ thực vật
ðKBT ðiều kiện bình thường
NSTT Năng suất thực thu
P1000 hạt Khối lượng 1000 hạt




Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

1

MỞ ðẦU

1. ðặt vấn ñề
Ở Việt Nam sản xuất lúa nước vẫn là một ngành quan trọng, truyền thống
trong nền nông nghiệp. Sản xuất lúa gạo ñã, ñang và sẽ tiếp tục là một trong những
trụ cột của an ninh lương thực.
Cho ñến nay ngành sản xuất lúa của nước ta ñã có những bộ giống lúa thích
hợp cho từng vùng sinh thái khác nhau. Việc sản xuất lúa gạo không chỉ tập trung ở
các vùng có ñiều kiện sinh thái thuận lợi mà còn ñược gieo trồng ở cả những vùng
sinh thái khó khăn như: chua, mặn, phèn, hạn, úng… Tuy nhiên, thực tiễn sản xuất
lúa trong những năm qua cho thấy vấn ñề hạn, úng ngập… vẫn là những yếu tố hạn
chế sự mở rộng diện tích gieo trồng và tăng năng suất cũng như sản lượng.
Theo thống kê của Bộ Tài nguyên - Môi trường trong thập kỷ tới, khoảng từ
năm 2010-2020, nhiệt ñộ trung bình của Việt Nam sẽ tăng không dưới 0,5 ñộ C; số

trận lũ lụt trên cả nước sẽ tăng khoảng 20%, là một trong nhiều hậu quả của sự biến
ñổi khí hậu toàn cầu. Sự ấm lên của trái ñất sẽ làm gia tăng hơi nước trong khí
quyển và làm thay ñổi chu kỳ thuỷ phân, ñiều này sẽ làm thay ñổi chế ñộ mưa với
lượng mưa tăng vào mùa mưa nhưng lại giảm vào mùa khô là nguyên nhân gây ra
lũ lớn thường xuyên hơn ở hầu hết các khu vực trong cả nước. Những biến ñổi khí
hậu ñã và ñang gây ra nhiều tác hại ñối với sản xuất nông nghiệp.
Tại tất cả các vùng trong nước, hàng năm lượng nước trong khoảng ba tháng
mùa lũ chiếm 75 - 85% tổng lượng nước trong năm. Sự phân bố nước không ñều
theo không gian và thời gian làm cho tình trạng lũ lụt về mùa mưa, có sức tàn phá
mạnh mẽ trở nên ñặc biệt trầm trọng tại một số nơi. Lũ lụt là thiên tai phổ biến nhất
và ác liệt nhất ở nước ta. Mười năm gần ñây, từ năm 1986 ñến năm 2002, ñã lần
lượt xảy ra 30 trận lũ ñặc biệt lớn trên nhiều lưu vực sông trong cả nước (Lê Quang
Vinh, 2009)
Tại các tỉnh phía Bắc, các chân ruộng thấp trũng trong vụ mùa, thường có
mức nước trên ruộng từ 35-50 cm. Thời gian ngập dao ñộng trong khoảng thời gian
6 tháng từ tháng 5 ñến tháng 10 và ñỉnh ngập úng dơi vào tháng 7, 8tương ứng với
các giai ñoạn sinh trưởng phát triển của lúa phải ñối mặt với ngập úng nhiều nhất là

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

2

giai ñoạn ngay sau cấy, lúa ñang sinh trưởng, thời gian ngập từ 5-10 ngày (Nguyễn
Trọng Khanh, 2009). Do những ñặc ñiểm như vậy cây lúa cho vùng này cần có một
số ñặc ñiểm chính như: cây mạ có chiều cao trung bình từ 35-50 cm ñể khi cấy
không bị ngập dưới nước, ñanh dảnh, ñẻ nhánh trên ruộng mạ.Cây lúa có chiều cao
từ 110-125 cm, có khả năng chịu ngập, chống chịu khá với một số loại sâu bệnh hại
chính, cho năng suất cao ñể thay thế các giống lúa mùa ñịa phương cao cây, dễ ñổ,
chịu ngập kém, năng suất thấp. ðể ñạt ñược ñiều này thì ngay từ giai ñoạn mạ cần
có những phương thức làm mạ thích hợp.

Nhìn chung bộ giống lúa cho vùng ngập úng hiện nay còn nghèo và tồn tại
nhiều vấn ñề; ðó là: Thời gian sinh trưởng quá dài, năng suất ở mức trung bình, khả
năng chịu ngập úng rất kém. Các giống “U, C” ñược chọn tạo trong khoảng thời
gian 1986-1990 chỉ phát huy tốt ở những vùng vàn trũng, nước sâu trung
bình.Trước tình hình cấp thiết của biến ñổi khí hậu như hiện này chúng ta cần có bộ
giống ñối phó với những diễn biến của thời tiết. Tuyển chọn giống lúa có khả năng
chịu ngập từ 5- 10 ngày, mạ cao cây, ñanh dảnh, cây ñứng cứng cho năng suất trên
5 tấn/ha, thời gian sinh trưởng trung ngày là yêu cầu của sản xuất ở những vùng
trũng, nước sâu trung bình và ñối phó với những diễn biến bất thường của thời tiết.
Vì vậy, chúng tôi tiến hành “ðánh giá và tuyển chọn một số dòng giống lúa thuần
mới mang gen Sub1 trong ñiều kiện Gia Lộc - Hải Dương”.
2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài
* Ý nghĩa khoa học của ñề tài
Việc nghiên cứu một số ñặc ñiểm cơ bản về nông sinh học của các dòng,
giống lúa có khả năng chịu ngập góp phần trong việc tìm ra các giống lúa chịu
ngập, có triển vọng phù hợp với ñiều kiện canh tác, ñất ñai và khí hậu của Hải
Dương.
Kết quả nghiên cứu sẽ xác ñịnh ñược một số dòng, giống mới có khả năng
chịu ngập, cho năng suất khá ñể làm vật liệu phục vụ cho công tác chọn tạo giống
lúa vùng thấp trũng bị ngập nước.
* Ý nghĩa thực tiễn của ñề tài

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

3

Qua kết quả của ñề tài ñánh giá ñược một số dòng, giống có khả năng thích
ứng với ñiều kiện ngập úng và cho năng suất khá ñể ñưa vào sản suất tại huyện Gia
Lộc, tỉnh Hải Dương. ðồng thời bổ sung thêm nguồn giống cho sản xuất ở ñịa
phương.

3. Mục ñích, yêu cầu của ñề tài.
3.1. Mục ñích
ðánh giá và tuyển chọn ñược một số dòng, giống có năng suất cao, khả năng
chịu ngập và phục hồi sau ngập tốt nhằm làm phong phú cho bộ giống lúa chịu ngập
úng, ñáp ứng nhu cầu sản xuất.
3.2. Yêu cầu
+ ðánh giá ñược ñặc ñiểm sinh trưởng, phát triển, ñặc ñiểm nông sinh học,
hình thái của các dòng giống lúa chịu ngập úng.
+ ðánh giá ñược mức ñộ nhiễm sâu bệnh, năng suất và khả năng chịu ngập
úng của các dòng, giống.
+ ðánh giá ảnh hưởng của các phương thức làm mạ ñến khả năng chịu ngập
+ Chọn ñược một 1-2 dòng, giống chịu ngập có năng suất khá, nhiễm nhẹ với
sâu bệnh.

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

4

Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Nguồn gốc lúa nước sâu và sự phân bố vùng nước sâu
1.1.1. Nguồn gốc lúa nước sâu
Lúa trồng hiện nay thuộc loài Oryza sativa.L ñược tìm thấy ở khu vực Châu
Á nhiệt ñới và loài Oryza glaberrima ở miền ñất thấp miền tây Châu Phi. Cả 2 loài
này ñều có những giống lúa nước sâu, thích ứng với ñiều kiện ngập lũ, những loài
có nguồn gốc Châu Á cung cấp ñược nhiều dạng hình phong phú hơn.
Nguồn gốc các giống lúa nước sâu ñều xuất phát chủ yếu từ loài Oryza
sativa. L ở ðông nam châu Á, ñặc biệt ở Bangladesh, miền tây Ấn ñộ, miến ñiện và
Indonesia. Theo Lê Minh Phụng 1991các dạng lúa nước sâu còn tìm ñược từ loài
Oryza glaberrima. Loài này có tập tính sinh trưởng theo kiểu bò và có khả năng

ngóc ñầu khi nước cạn. ðây là một trong những ñặc ñiểm của giống lúa nước sâu.
Có hai loài lúa dại là Oryza rufipigon f. spontanea và Longistaminata, chúng
có một số gen ñiều khiển sự vươn cao thân theo mức nước tăng lên. (Chang.T.T.
1976, Quat. 1977) Như vậy ñặc tính của lúa nước sâu có ñặc ñiểm chung trong mối
quan hệ giữa loài Oryza sativa và Oryza glaberrima. Các giống lúa nước sâu ñều có
quá trình tiến hoá từ giống lúa hoang dại Oryza perennis moench (Choudhury.
1970). Tất cả các giống lúa nổi hiện nay ñều thuộc loại hình indica, chưa thấy giống
lúa nào thuộc loại hình japonica, cũng như chưa truyền ñược gen nổi của indica và
japonica (Oka. 1960), (Bùi Chí Bửu 1991).
1.1.2. Sự phân bố vùng nước sâu (Deepwater)
1.1.2.1 Các khái niệm về mức nước sâu
Bên cạnh những yếu tố về ñất ñai, sâu bệnh, khô hạn thì mức nước sâu
trong canh tác lúa là yếu tố rất quan trọng quyết ñịnh ñến việc lựa chọn phương
thức sản xuất và chọn tạo giống ñể phục vụ cho những vùng canh tác lúa trong ñiều
kiện mức nước sâu.
ðối với Việt Nam: Theo ðào Thế Tuấn, Nguyễn Duy Tính và Nguyễn Hữu
Thành (1978), loại hình thấp trũng có thể phân làm 3 loại khác nhau:
- Loại nước sâu (diện tích bị ngập theo mùa, ñộ sâu mức nước từ 1-1,5 m
trong suốt mùa mưa).

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

5

- Loại nước sâu trung bình (mức nước từ 0,5-1m trong mùa mưa).
- Loại nước nông (diện tích này bị ngập trong thời gian ngắn, sau những trận
mưa lớn ñộ sâu mức nước từ 0,5-0,8m).
Tháng 10 năm 1977, một hội thảo về kỹ thuật sản xuất lúa trong ñiều kiện
ñất trũng thấp ñã ñược tổ chức tại Chisurah. Hộ thảo ñã tập trung thảo luận về sản
xuất lúa vùng ñất trũng nhờ nước trời và ñã phân loại ñất trũng dựa theo ñộ sâu

nước trên ruộng như sau:
- Vùng nước nông: từ 5-15 cm.
- Vùng nước sâu trung bình: từ 15-60 cm.
- Vùng nước bán sâu: từ 100 cm trở lên (Swaminathan. 1978).
Theo Clay và Hobble (1977) ñã phân các mức nước sâu ở Krian Malaysia
theo các mức từ 0 – 10cm (nước nông), 10 – 15 cm (bình thường), từ 15 cm – 20cm
(nước hơi sâu) và từ 20 cm – 25 cm là mức nước sâu.
Từ năm 1979 ñến năm 1984, thuật ngữ về vùng sinh thái trồng lúa ñã ñược
thay ñổi nhiều lần bởi các nhà khoa học IRRI và người ta phải thành lập một Uỷ ban
quốc tế ñể phân loại và ñịnh danh vùng sinh thái lúa, nhằm thống nhất cách gọi tên,
giúp ích cho việc xác ñịnh mục tiêu nghiên cứu rõ ràng hơn.
Căn cứ vào ñộ sâu mực nước, Khush (1982) ñề nghị gọi như sau:
- Từ 0-25 cm (nước cạn);
- Từ 25-50 cm (nước sâu trung bình);
- Từ 50-100 cm (nước sâu);
- Từ 100 cm trở lên (nước rất sâu- lúa nổi).
1.1.2.2 Sự phân bố vùng lúa nước sâu
Trên thế giới, diện tích gieo trồng lúa nước sâu còn chiểm khoảng 12,5 triệu
hecta (FAO, 1993), phân bố chủ yếu ở ấn ñộ, Bangladesh, Bunma, Thái Lan, Việt
Nam và một số nước ở ðông và Nam Châu Phi. ðặc ñiểm chung về vùng nước sâu
ở các nước như sau:
- Ấn ðộ: Theo tài liệu “Rice Almanac” xuất bản 1997, Ấn ðộ là nước có
diện tích lúa nước sâu lớn nhất thế giới. Trong 42 triệu hecta lúa thì có tới 4,9

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

6

triệu hecta (11,4%) bị ngập lụt hàng năm. ðặc biệt là ở miền ñông Uttra Pradesh,
Bihar, Tây Bengan, Orissa, Tripura và Manipur. Những trận ngập lụt thường xảy

ra từ tháng 6 ñến tháng 10. Có hai dạng ngập lụt phổ biến ở Ấn ðộ.
+ Những vùng bị ngập lũ kéo dài (Stagnant flood)
+ Những vùng bị ngập lũ ñột ngột (Flash flood) do những trận mưa lớn gây
ra (Saran và CTV 1979). Ấn ðộ có khoảng 3 triệu hecta ñược gieo trồng bằng các
giống lúa nổi. Nhìn chung năng suất lúa nước sâu của Ấn ðộ thường rất thấp, từ 0,5
- 1,0 tấn/ha.
- Bangladesh: Theo Zaman (1977), lúa nước sâu ñược trồng ở Bangladesh
cách ñây hàng nghìn năm. Tổng diện tích lúa nước sâu vào khoảng 2,5 triệu hecta
chiếm 24,1% tổng diện tích lúa. Trong ñó có 12% diện tích gieo xạ bằng giống
Aman, hoặc các giống lúa nước sâu. Năng suất lúa nước sâu cũng rất thấp từ 0,8 –
1,0 tấn/ha. Sản lượng lúa nước sâu chiến 12% sản lượng lúa của Bangladesh.
- Burma: Theo Rice Almanac (1997), Burma có diện tích lúa nước sâu
khoảng 11.000 hecta chiếm 42,2% tổng diện tích lúa. Hầu hết diện tích lúa nước
sâu nằm ở vùng ñồng bằng, tạo thành do sông nhánh của sông Irrawady ở phía
Nam Burman và vùng ñất thấp của Pegu và Rangoon. Trong những vùng này,
nước nâng cao dần trong suốt mùa mưa và ñạt mức nước sâu tối ña vào tháng 8.
Sự ngập lụt ở những vùng này chủ yếu thuộc loại “Stagnant flood”, mức nước
sâu trung bình từ 30 - 100cm, tối ña có thể tới 300 - 400cm.
- Thái Lan: Theo Seshu và Dewan (1979), Thái Lan có khoảng 800.000 hecta
lúa nước sâu, tuy nhiên thực tế mới chỉ gieo trồng ñược 582.000ha, tập trung chủ
yếu ở 9 tỉnh và các ñồng bằng trung tâm. Những trận mưa ở ñồng bằng trung tâm
thường bắt ñầu từ giữa tháng 4, mức nước cao nhất vào tháng 10. ðộ sâu mức nước
từ 1- 4m. Mức nước trên các cánh ñồng bắt ñầu tăng khoảng 7-8 cm/ngày trong
tháng 8 và ñạt mức nước cao nhất vào tháng 10, giảm dần trong tháng 12, tình trạng
ngập lụt chủ yếu là dạng “Stagnant floof”. Nhìn chung năng suất lúa nước sâu của
Thái Lan còn thấp, từ 1,0 – 1,5 tấn/ha.
- Indonesia có khoảng 7 triệu hecta ñất ñầm lầy bị ảnh hưởng của thuỷ triều.
Khoảng 3 triệu hecta nằm dọc theo bờ phía ñông của Surmatra và hai triệu hecta ở
miền nam và trung tâm Kalimantan là thích hợp cho gieo xạ lúa. Những vùng bị ảnh

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

7

hưởng trực tiếp của thuỷ triều thường nằm kề các con sông, sự lên xuống của thuỷ
triều cộng với mức nước dâng lên theo mùa mưa, nhìn chung là phụ thuộc vào từng
ñịa phương nằm dọc theo các con sông (Subiganto H. Noorsyamsi và Beachell,
1977). Lúa nước sâu ở những vùng này chủ yếu thuộc dạng “Mixed food”.
- Châu Phi: Hầu hết diện tích lúa nước sâu nằm ở phía ñông Châu Phi, phần
lớn nằm dọc theo các con sông Niger, Gambia và Hadejia. Ngoài ra những ñồng
bằng thấp trũng dọc theo bờ biển Atlantic và phần diện tích bao bọc quanh hồ Chad
ñã tạo thêm diện tích nước sâu. Diện tích lúa nước sâu chiếm khoảng 25% tổng diện
tích của Châu Phi. (Rice Alamanac 1997). Lượng nước mưa hàng năm cộng với
tình trạng ñất bị ảnh hưởng bởi lượng nước từ các con sông vùng Tây Phi ñã tạo nên
sự ngập lụt hàng năm. Sự ngập lụt thường bắt ñầu từ giữa tháng 8 ñến ñầu tháng 9, chủ
yếu thuộc loại “Stagnant floof”. Tỷ lệ nước dâng cao cũng khác nhau từ 2-10cm/ngày,
mức nước sâu tối ña lên ñến 2,5m. Sự ngập úng có thể rút ñi sau tháng 10.
Mali: Theo Porterses (1956) lúa ñược gieo trồng ñầu tiên ở ñồng bằng trung
tâm Niger khoảng 1.500 năm trước công nguyên. Mali có khoảng 223.000 hecta ñất
lúa, trong ñó 70% là diện tích lúa nước sâu, chiếm khoảng 50% sản lượng lúa của
cả nước. Sự ngập lụt thường bắt ñầu từ tháng 6 và ñạt mức nước cao nhất vào giữa
tháng 9. Mức nước dâng cao từ 5 - 10cm/ngày, thời gian ngập nước có thể kéo dài
từ 2-4 tháng(Thenabadu, 1972).
- Việt Nam: Diện tích lúa vùng ñất thấp trũng khoảng 1.027 triệu hecta,
chiếm khoảng 16,3% tổng diện tích lúa (Rice Almanac, 1997).
Vụ mùa, ở vùng ñồng bằng sông Hồng và một số tỉnh phía Bắc tình trạng
ngập lụt chủ yếu do những trận mưa lớn gây ra trong tháng 7, tháng 8. Những cánh
ñồng thấp trũng nếu mưa kéo dài trong 3 ngày liên tục, lượng mưa trên
150mm/ngày sẽ gây ra ngập lụt (Lê Quang Vinh, Lê Thị Thanh Thuỷ, 2009).
Những trận ngập lụt này thường không ổn ñịnh và bất thường qua từng năm. Như

vậy lúa nước sâu cho vùng này cần có chiều cao cây nhất ñịnh, có khả năng vươn
cao cây trung bình, ñặc biệt là khả năng chịu ngập nước hoàn toàn “Complete
submergence”.

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

8

Theo số liệu ñiều tra diện tích ngập úng hàng năm trung bình vùng ñồng
bằng Bắc Bộ có trên 100.000 ha ñất canh tác bị ngập úng, trong ñó diện tích mất
trắng chiếm khoảng 15-20%. (bảng 1.1).(Lê Quang Vinh, 2009)
Bảng 1.1. Tổng hợp diện tích úng trong 4 năm từ 2001 ñến 2004
Diện tích úng (ha)
Năm Khu vực
Tổng số Giảm năng suất Mất trắng
Hạ du sông Thái Bình 10.774 4.720 1.184
Hữu sông Hồng 71.828 36.482 8.034
2001
Tả sông Hồng 35.406 13.100 2.390
Hạ du sông Thái Bình 8.873 2.592 120
Hữu sông Hồng 45.383 22.214 2.857
2002
Tả sông Hồng 5.017 2.710 410
Hạ du sông Thái Bình 29.614 21.476 2.659
Hữu sông Hồng 90.785 48.239 9.255
2003
Tả sông Hồng 85.345 36.893 18.817
Hạ du sông Thái Bình 37.660 22.385 11.333
Hữu sông Hồng 83.766 56.303 14.717
2004

Tả sông Hồng 153.138 94.523 50.251
Các vùng ngập ñiển hình ở miền Bắc Việt Nam như:
Ninh Bình: Phía ðông và ðông Bắc là vùng ñồng chiêm trũng thuộc các
huyện Nho Quan, Gia Viễn, Hoa Lư, Yên Mô.
Hải Dương: Các huyện vùng trũng Ninh Giang, Tứ Kỳ, Gia Lộc của tỉnh,
năm 2006 mưa lớn trong nhiều ngày qua làm hơn 12 ngàn ha lúa, hoa màu ở tỉnh
Hải Dương bị ngập.
Thái Nguyên: Thái Nguyên thuộc vùng miền núi trung du, ñịa hình ở ñây
bao gồm những ñặc ñiểm của vùng ñồi núi, ñất bằng ven ñồi, vùng trũng chân núi
các thung lũng hẹp ở chân núi, chân ñồi, quanh năm ngập nước. ðây là các vũng
hứng mầu bị rửa trôi từ trên các sườn dốc chảy xuống. Vì thế các chân ruộng này có
ñộ màu mỡ rất cao. Tuy nhiên, do bị sình lầy nên ñất thường bị chua, vào mùa mưa
thường xảy ra ngập lụt cục bộ.

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

9

Áp dụng hệ thống ñịnh danh của Khush (1982) thì vùng ñất huyện Gia Lộc,
tỉnh Hải Dương có thể chia thành 3 nhóm là:
- Từ 0 - 25 cm (nước cạn);
- Từ 25 - 50 cm (nước sâu trung bình);
- Từ 50 - 100 cm (nước sâu).
1.1.3. Phân loại giống lúa chịu ngập.
Gân ñây, Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế ñã thống nhất và phân chia những
vùng trồng lúa bị ảnh hưởng bởi lũ lụt “flood prone rice” thành 4 nhóm như sau:
1/ Nhóm lúa chống chịu ngập hoàn toàn trong vòng 10 ngày, sau ñó có thể
phục hồi khi nước rút. ðó là những vùng bị lũ quét hay vùng bị ngập bị ñộng, bất
ngờ “flash flood” và tính chống chịu trong ñiều kiện như vậy ñược gọi là “complete
submergence”

2/ Nhóm lúa có khả năng vượt nước 5-10cm/ngày, hoặc nhiều hơn trong
vùng lũ lụt kéo dài 3-4 tháng/năm. ðó là vùng lúa nổi ở ðồng bằng sông Cửu Long
trước ñây. Loại hình lũ lụt như vậy ñược gọi với thuật ngữ quốc tế là “stagnant
flood”, nước dâng chậm, kéo dài nhiều tháng. Tính chống chịu trong ñiều kiện như
vậy ñược gọi là “khả năng vươn lóng” (elongation ability).
3/ Nhóm lúa có khả năng thích nghi vùng ñầm lầy ven biển, nơi ñó thủy triều
lên xuống trong ngày làm cây lúa bị ngập lúc triều cường. ðó là vùng bị ngập xen
kẽ (mixed flood)
4/ Nhóm lúa không có khả năng vượt nước nhưng thích nghi tốt trong vùng
nước ngập sâu, lũ lụt kéo dài 2-3 tháng, thuật ngữ chung gọi là “deep water rice”
(lúa nước sâu), lúa có tính cảm quang, thời gian trỗ thường xảy ra khi nước rút.
1.2. Nghiên cứu chọn tạo giống chịu ngập ở nước ngoài
1.2.1 Nghiên cứu về mặt di truyền của tính trạng chịu ngập
Di truyền về tính chống chịu ngập còn nhiều ý kiến. Một nghiên cứu của
Suprihatno và Coffman (1981), ñã kết luận tính trạng chống chịu ngập là tính trội so
với tính không chịu ngập, với ít nhất 3 gen trội, trong ñó 2 gen lặp ñoạn, và gen thứ
ba hoạt ñộng bổ sung với 2 gen còn lại. Một vài nghiên cứu sau ñó ñã ghi nhận tính
trạng chống chịu ngập có hệ số di truyền cao. Hoạt ñộng cộng hưởng và không cộng

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

10

hưởng ñều ñược ghi nhận. Giá trị di truyền có thể ñạt ñến 0,71 cho thấy tính chất
quan trọng của hiệu quả cộng hưởng và ảnh hưởng gen cộng tính với ít nhất có một
gen chủ lực thể hiện tính trội hoàn toàn hoặc trội từng phần. (Mohanty và ctv. 1982,
Mohanty và Khush 1985, Haque và ctv. 1989). Có tác giả kết luận ñây là tính trạng
ñược ñiều khiển bởi cả gen chủ lực và các gen thứ yếu (Mohanty và Khush 1985),
hayñược ñiều khiển bởi một gen trội trong FR13A, Kurkaruppan và Thavalu (Thạch
1994), hay ñược ñiều khiển bởi chỉ một gen trội (Mishra 1995). Bên cạnh tính trội

còn có hiện tượng epistasis (tương tác gen), Mohanty và ctv, 1982
Khả năng vươn lóng và chịu ngập là 2 ñặc tính biệt lập nhau, vươn lóng ñược
xem là cơ chế tránh ngập của cây (De Daha và Banevjee 1972). Nghiên cứu ñặc
ñiểm di truyền tính ngập của cây lúa ñã ñược Ramiah và Rao (1953) thông báo.
Nghiên cứu một cách có hệ thống quỹ gen lúa tại Viện nghiên cứu lúa quốc tế,
người ta thu ñược những kết quả có giá trị về một số giống ñịa phương chịu ngập
tốt. Chúng ñược xem như nguồn gen bố, mẹ có tính chịu ngập như: FR13A, FR13B,
Ấn ðộ, Goda Heenati và Thavaly của Srilanka (Mohanty, Suprihatno và CTV
1982). Những kết quả nghiên cứu về tính di truyền khả năng chịu ngập của các
giống lúa cho thấy.
- Tác ñộng của gen rộng và không cộng có ý nghĩa cao. Hoạt ñộng của gen
không cộng là chính cho tính trội.
- Tính chịu ngập là hoàn toàn trội so với không chịu ngập.
- Các allen trội tập trung ở các bố, mẹ chịu ngập tốt như FR13A,
Kurkavoppan, FR13B và Goda Heenati.
- Phân tích Diallen cho thấy có ít nhất một gen chính cùng tồn tại bên cạnh
nhiều gen khác.
- Bên cạnh tính trội còn có hiện tượng ức chế (Mohanty, Suprihatno và CTV 1982).
Khả năng chống chịu ngập hoàn toàn (submergence tolerance) là một tính
trạng di truyền giúp cây lúa phục hồi sau khi bị ngập hoàn toàn trong nước (10-14
ngày). Cây có thể sống mà không cần có khả năng vươn lóng. Rất ít giống lúa cổ
truyền ñược ghi nhận có khả năng này. Giống lúa chống chịu ngập có khả năng tổng

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

11

hợp và tích tụ nhanh hơn và nhiều hơn carbohydrate so với giống không chống chịu
ngập, trước khi lũ bất ngờ ập tới (Emes và ctv.1988, Setter và ctv. 1997)
1.2.2 Nghiên cứu chọn tạo giống lúa chịu ngập ở mức ñộ phân tử

Cũng như các loài thực vật khác, khi cây lúa bị chìm trong nước, chúng sẽ tự
khởi ñộng một loạt phản ứng ñể kích thích sự tồn tại. Tuy nhiên nếu bị ngập chìm
quá lâu sẽ dẫn ñến việc bị héo rũ và chết. Một số giống lúa có nguồn gốc từ Ấn ñộ
và Srilanka có thể tồn tại tới 2 tuần khi bị ngập hoàn toàn trong nước do một lôcut
tính trạng số lượng Submergence1 (Sub1). Nghiên cứu sâu hơn cho thấy
QTL/genSub1 thực tế bao gồm 3 gen thuộc nhân tố phản ứng ethylene (ethylen
response factor). Nhân tố này gồm các protein có chức năng cho phép cây trồng
chống chịu với các stress thực vật. Gen Sub1A ñầu tiên ñược phát hiện ñã làm thay
ñổi tính trạng chịu ngập của cây lúa khi ñược chuyển vào một số giống lúa trồng
phổ biến. Một biến thể khác là Sub1A-1 cũng ñược các nhà khoa học phát hiện ở
cây lúa chịu úng ngập; trong khi ñó gen Sub1A-2 không giống với gen Sub1A-1 do
một sự thay ñổi của một số nucleotide và Sub1A-2 là một kiểu gen không chịu ñược
ngập. Khi ñưa gen Sub1A vào giống lúa Swarna, giống lúa không những chịu ñược
ngập mà còn cho sản lượng cao hơn và giữ ñược các ñặc tính có lợi khác của cây
trồng (Xu Kenong, 2006).
Nhóm tác giả Xu Kenong and David J. Mackill (1996); Nandi S, (1997) là
một trong những nhóm ñầu tiên công bố một QTL chính Sub1 quyết ñịnh biến ñổi
kiểu hình khoảng 70% về tính chịu ngập ñã ñược tìm thấy và ñược lập bản ñồ trên
NST số 9 trong giống chịu ngập FR13A. Có 3 ethylene liên quan ñến các nhân tố
giống gen ñược phản ứng và nhận biết tại lôcut này: Sub1a, 1b, 1c; mặc dù những
giống thuộc Japonica và một vài giống thuộc Indica không có gen Sub1a, Sub1a và
Sub1c ñược ñiều khiển bởi tính chịu ngập và ethylen.
Năm 2006, Julia Bailey-Serres và ctv., thuộc ðH California Davis, IRRI
dưới sự tài trợ của Quỹ “USDA and IRRI USAID Linkage Projects” ñã thực hiện
thành công nghiên cứu gen chống chịu ngập của cây lúa, không ñối kháng với năng
suất. Kỹ thuật fine mapping gen Submergence-1 (Sub1), một QTL lớn ñã cho phép
nhà chọn giống thực hiện chỉ thị phân tử ñể thanh lọc con lai. Lúa Sub1 cho năng

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

12

suất cao hơn lúa bình thường sau khi úng ngập. Ở mức ñộ phân tử, Sub1 là một
locus “multi-gene” mã hoá các yếu tố ñáp ứng với ethylene (ERFs: ethylene
responsive factors). Các phân tử transcripts của nó gia tăng số lượng khi cây lúa bị
ngập úng. Tất cả mẫu giống lúa Oryza sativa,O. rufipogon, O. nivara, ñều có chứa
ERF của Sub1B, Sub1C tại Sub1 locus. Lúa chống chịu ngập FR13A của Ấn ðộ, có
thêm một ERF nữa, ñó là Sub1A, nó thể hiện cực kỳ mạnh mẽ trong khi bị ngập
hoàn toàn trong nước. ðánh giá các dòng NILs (near-isogenic lines) và dòng
chuyển gen xác ñịnh lại những ñột phá của Sub1A trong chiến lược lai tạo lúa nước
sâu theo cơ chế thoát ngập. Theo cơ chế thoát ngập, các cơ quan của cây lúa tạo bẫy
“ethylene”, làm giảm ñối kháng với abscisic acid, làm gia tăng phản ứng với
gibberillin (GA), cho phép vươn dài lóng thân. Ethylene cũng tác ñộng Sub1A, làm
hạn chế sản sinh ra ethylene và làm tăng các thể ức chế GA. Do ñó, Sub1A làm mất
tác dụng của ethylene trong phản ứng của GA ở các mô bị ngập trong nước. Phân
tích microarray và chất biến dưỡng cho thấy Sub1A ñiều hoà yếu tố phiên mã
mRNAs và làm thay ñổi sự tích tụ mRNAs liên quan ñến tiêu thụ carbohydrate, cơ
chế biến dưỡng trong ñiều kiện kỵ khí. Gen Sub1 ñược kết hợp với gen ñiều khiển
tính trạng nẩy mầm của hạt trong ñiều kiện kỵ khí với IR81935-32-1-2-1, IR83770-
9-3-3-3; Swarna Sub1 ở Ấn ðộ; BR11Sub1 ở Bangladesh, IR64Sub1 ở Philippines;
những giống lúa như vậy ñược chính phủ các nước này phóng thích trong năm
2009, với hi vọng ñạt 30 triệu tấn lúa ở vùng bị ngập úng và giảm thất thoát 4 triệu
tấn/năm (Trích báo cáo trình bày tại Hội nghị Quốc tế Di truyền Cây lúa lần thứ 6
tại Philippines16-19 th 11, 2009)
Nhóm tác giả C.N.Neeraja (2007) ñã thành công trong việc chuyển
QTLs/gen quý vào giống lúa trồng bằng phương pháp chỉ thị phân tử và lai trở lại
(marker assisted backcrossing - MABC) và nhóm này cũng khẳng ñịnh phương
pháp chọn giống nhờ chỉ thị phân tử và lai trở lại là phương pháp thiết thực, hiệu
quả trong việc chuyển lôcut gen quy ñịnh tính trạng di truyền số lượng (QTL) hay
gen vào giống mới. Phương pháp MABC cho phép rút ngắn quá trình chọn lọc,

chọn lọc ñược những tính trạng khó và ñắt tiền hay nhiều gen cùng một lúc. Trong
nghiên cứu của mình nhóm tác giả ñã sử dụng QTL/gen Sub1 (làm nguồn cho gen)

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

13

và giống Swarna là giống lúa trồng phổ biến tại Ấn ðộ (làm dòng nhận QTL/gen),
ñến thế hệ BC
3
F
2
giống này ñã có khả năng chịu ñược ngập hoàn toàn từ 1-2 tuần ở
giai ñoạn lúa con gái. Như vậy, thời gian ñể hoàn thành công việc chuyển QTLs/gen
chịu ngập vào một giống bản ñịa có thể mất từ 2-3 năm.
Theo Endang M. Septiningsih (2009) QTL/gen Sub1 ñã cung cấp và nâng
cao ñáng kể mức ñộ chịu ngập của tất cả các giống siêu nhạy cảm. Sub1A ñược xác
nhận là nhân tố ñóng góp chính cho sự chịu ñựng, trong khi allen Sub1C dường như
không quan trọng. Thiếu sự thống trị của Sub1A cho thấy rằng cá callen Sub1A-1 sẽ
ñược thực hiện bởi cả bố lẫn mẹ ñể phát triển giống lúa lai chịu ngập. Sub1A có thể
ñược hiểu như nhân tố phiên mã làm giảm các phản ứng ethylen và gibberelic acid
khi ngập, dự trữ carbonhydrate và tăng sức chống chịu kéo dài trong ñiều kiện ngập.
Hơn nữa, Sub1A còn có khả năng kích thích phục hồi ở giai ñoạn phát triển bằng
việc giảm thiểu mất nước thông qua các mô lá và các phản ứng oxi hóa lipid khi
nước rút. Hay nói cách khác, Sub1A hạn chế tích lũy các phản ứng oxi hóa trong các
mô lá trong ñiều kiện nước rút và khô hạn.
Theo Zhi-Xin Li (2011) gen Sub1A cũng ñược tìm thấy trên cả các loài lúa
hoang O. rufipogon Griff bằng cách sử dụng các chỉ thị phân tử tương ứng tại lôcut
mang QTL/gen Sub1. Kết quả trên cũng cho thấy gen Sub1a cũng có gen tương ứng
OrSub1A-1 và OrSub1A-2 ở loài phụ O. rufipogon, nghiên cứu của nhóm tác giả

trên giúp biết thêm về nguồn gốc và sự biến ñổi allelic của Sub1a trong ñiều kiện
cây lúa bị ngập hoàn toàn. Trong cả 2 giống lúa hoang O. rufipogon và O. Nivara
ñều có QTL/gen Sub1 ñồng ñẳng thích hợp (orthologues) với trình tự tương ñồng
khá lớn ñối với các allen Sub1B và Sub1C của giống lúa ñược thuần hóa. Giống lúa
thuần hóa và lúa hoang có mang QTL/gen Sub1 cho thấy Sub1A có ñược là do sự
lặp ñoạn của Sub1B. Biến dị trong allen Sub1B thì tương quan với sự hiện diện của
gen Sub1A. Hay nói cách khác biến dị di truyền của lôcut Sub1 là do gen lặp ñoạn
và sự phân kỳ xảy ra trước và sau thời ñiểm cây lúa ñược thuần hóa.
Với những nghiên cứu về nhóm giống lúa chịu ngập ở mức ñộ phân tử ñặc
biệt nhóm giống lúa mang QTL/gen Sub1 ñầu tiên ñược phát hiện cho ñến nay các

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp

14

nhà khoa học thuộc IRRI ñã làm chủ công nghệ ñã chuyển QTL/gen chịu ngập Sub1
thành công vào hầu hết giống lúa hiện ñang ñược trồng phổ biến ở khu vực ðông
nam Á thông qua phương pháp MABC như các giống Swarna, SambhaMahsuri,
IR64, Thadokkam1 (TDK1), (Neeraja và ctv, 2009), (Singh và ctv, 2010)
1.3. Một số nghiên cứu về ñặc ñiểm chống chịu của cây lúa chịu ngập
1.3.1 . Nghiên cứu ñặc tính sinh lý, sinh hóa của khả năng chống chịu ngập úng
Cần có những kiến thức cơ bản về sinh lý, sinh hóa của giống lúa trong môi
trường ngập ñể phát triển kỹ thuật thanh lọc hợp lý hơn (Mazaredo và Vergara
1982). Vì vậy, hướng nghiên cứu sinh lý ñược tập trung vào các yếu tố: khí O
2
,
Carbohydrate, Diệp lục tố trong cây lúa ngập
Khí O
2
: ðặc ñiểm thích nghi của cây lúa khi sống trong môi trường ruộng

nước là ở trong thân, rễ chúng có hệ thống gian bào rất lớn thông nhau thành một hệ
thống ñể dẫn oxi từ không khí cung cấp cho rễ hô hấp. Mặc dù lúa sinh trưởng trong
ñiều kiện yếm khí rễ vẫn ñược cung cấp ñầy ñủ oxi. ðây là ñặc trưng cơ bản nhất
giúp cây sống trong ñiều kiện thường xuyên ngập nước (Hoàng Minh Tấn, Nguyễn
Quang Thạch, ctv, 2006). Hệ số khách tán của O
2
trong nước thấp hơn 4 lần so với
không khí. Khi lúa bị ngập cây luôn trong tình trạng thiếu O
2
ñể cây hô hấp, diện
tích quang hợp giảm mạnh. Theo Hoàng Minh Tấn, tuỳ theo mức ñộ ngập úng và
giai ñoạn sinh trưởng khác nhau mà tác hại của úng ñối với cây trồng khác nhau.
ðánh giá sơ bộ cây lúa ngập 25% chiều cao thì năng suất giảm 18-25%, còn ngập
75% thì giảm năng suất 35-50%.

Cây lúa bị ngập, lượng O
2
trong thân giảm do sự cung cấp không ñầy ñủ, sự
hô hấp kỵ khí tăng lên và sự tiêu thụ các cơ chất hô hấp cũng tăng lên, do ñó
Yamada (1959) cho rằng: tính kháng ngập của cây lúa ñược xác ñịnh bằng số lượng
cơ chất hô hấp có trong cây trước khi bị ngập. Các giống kháng có sự gia tăng về
trọng lượng chất khô rất cao và phục hồi nhanh hớn sau khi ngập (Mazarado và
Vergara 1982). Khác với kết luận của Yamada (1959) và hàm lượng carbohydrate
của giống kháng rất cao trước khi ngập: Mazaredo và Vergara (1982) thấy rằng sự
sống sót và khả năng phục hồi nhanh chóng tuỳ thuộc vào số lượng carbohydrate
sau khi bị ngập.