ứng dụng dấu phân tử trong việc nhận diện một số tính trạng quan trọng ở lúa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SHƯD





PHẠM HOÀNG ÂN




ỨNG DỤNG DẤU PHÂN TỬ TRONG VIỆC
NHẬN DIỆN MỘT SỐ TÍNH TRẠNG
QUAN TRỌNG Ở LÚA






LUẬN VĂN TỐT NGHỆP KỸ SƯ KHOA HỌC CÂY TRỒNG
CHUYÊN NGHÀNH CÔNG NGHỆ GIỐNG CÂY TRỒNG





Cần thơ, 2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SHƯD






ỨNG DỤNG DẤU PHÂN TỬ TRONG VIỆC
NHẬN DIỆN MỘT SỐ TÍNH TRẠNG
QUAN TRỌNG Ở LÚA






LUẬN VĂN TỐT NGHỆP KỸ SƯ KHOA HỌC CÂY TRỒNG
CHUYÊN NGHÀNH CÔNG NGHỆ GIỐNG CÂY TRỒNG




Cán bộ hướng dẫn khoa học: Sinh viên thực hiện:
Ts. Nguyễn Lộc Hiền Phạm Hoàng Ân
MSSV: 3103322
Lớp: TT10Z1A1

Cần thơ, 2014

i

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN DI TRUYỀN - GIỐNG NÔNG NGHIỆP

Luận văn tốt nghiệp Kỹ sư Khoa Học Cây Trồng - chuyên ngành Công Nghệ Giống
Cây Trồng với đề tài


ỨNG DỤNG DẤU PHÂN TỬ TRONG VIỆC
NHẬN DIỆN MỘT SỐ TÍNH TRẠNG
QUAN TRỌNG Ở LÚA





Do sinh viên Phạm Hoàng Ân thực hiện.
Kính trình lên Hội đồng chấm luận văn tốt nghệp.



Cần thơ, ngày tháng năm 2014
Cán bộ hướng dẫn

Ts. Nguyễn Lộc Hiền
ii

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN DI TRUYỀN - GIỐNG NÔNG NGHIỆP

Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp đã chấp nghận luận văn tốt luận văn tốt nghiệp
kỹ sư ngành Khoa Học Cây Trồng - chuyên ngành Công Nghệ Giống Cây Trồng
với đề tài:

ỨNG DỤNG DẤU PHÂN TỬ TRONG VIỆC
NHẬN DIỆN MỘT SỐ TÍNH TRẠNG
QUAN TRỌNG Ở LÚA

Do sinh viên Phạm Hoàng Ân thực hiện và bảo vệ trước Hội Đồng.
Ý kiến của hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp


Luận văn tốt nghiệp được đánh giá

Cần thơ, ngày tháng năm 2014
Thành viên hội đồng




DUYỆT KHOA
Trưởng Khoa Nông Nghiệp

iii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân. Các số liệu kết quả trình
bài trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất cứ luận văn
hoặc nghiên cứu khoa học nào trước đây.


Tác giả luận văn




Phạm Hoàng Ân
iv

LƯỢC SỬ CÁ NHÂN

I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC
Họ và tên: Phạm Hoàng Ân Giới tính: Nam
Sinh ngày 07 tháng 05 năm 1992 Dân tộc: Kinh
Nơi sinh: Phước Hòa - Đông Phước - Châu Thành - Hậu Giang
Số điện thoại: 01655587120
Email:
Nơi ở thường trú: Phước Hòa - Đông Phước A - Châu Thành - Hậu Giang
II QUÁ TRÌNH HỌC TẬP

1 Tiểu học
Thời gian đào tạo: từ năm 1996 – 2003
Trường: Tiểu học Ngô Hửu Hạnh 7
Địa chỉ: Đông Phước A – Châu Thành – Hậu Giang
2 Trung học cơ sở
Thời gian đào tạo: từ năm 2003 – 2007
Trường: Trung học cơ sở Long Thạnh
Địa chỉ: Long Thạnh – Phụng Hiệp – Hậu Giang
3 Trung học phổ thông
Thời gian đào tạo: từ năm 2007 – 2010
Trường: Trung học phổ thông Tân Long
Địa chỉ: Tân Long - Phụng Hiệp – Hậu Giang
4 Đại học
Thời gian đào tạo: Từ năm 2010 – 2013
Trường: Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành: Công Nghệ Giống Cây Trồng, Khóa 36
Địa chỉ: Xuân Khánh – Ninh Kiều – Cần Thơ
v

LỜI CẢM ƠN

Kính dâng
- Cha, mẹ đã hết lòng yêu thương dạy dỗ, nuôi con nên người để con có được như
ngày hôm nay.
Xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến
- Thầy Nguyễn Lộc Hiền đã tận tình hướng dẫn tôi thực hiện tốt nghiên cứu để hoàn
thành luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn
- Chị Huỳnh Thị Ngọc Châu và anh Nguyễn Quốc Chí đã nhiệt tình giúp đỡ về kỹ
thuật trong phòng thí nghiệm.

- Bạn Nguyễn Thanh Danh, Nguyễn Phong Phú, Nguyễn Thanh Thảo, Trần Thị
Kim Khoa, Nguyễn Thành Duy Tân, Lê Văn Quãng, Dương Trọng Khiêm đã giúp
đỡ nhau cùng vượt qua khó khăn trong suốt quá trình tiến hành luận văn.
- Quí thầy cô trường Đại Học Cần Thơ và Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng
Dụng đã truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quí báo cho tôi trong thời gian
học tại trường.
- Các anh chị khóa trước, các bạn cùng khóa và các em khóa sau đã cùng học tập
cùng làm việc với nhau trong các hoạt động khối ngành, đoàn khoa.
- Đặc biệt là lớp Công nghệ giống cây trồng Khóa 36 đã trải qua những năm tháng
không thể nào quên trong quãng đời sinh viên.
Đó là tình cảm tôi không thể quên trong cuộc đời.
vi

PHẠM HOÀNG ÂN, 2014 “Ứng dụng dấu phân tử trong việc nhận diện một
số tính trạng quan trọng ở lúa”, luận văn tốt nghiệp kỹ sư Khoa học cây trồng -
chuyên ngành Công nghệ giống cây trồng, trường Đại Học Cần Thơ. Cán bộ hướng
dẫn: Ts. Nguyễn Lộc Hiền.


TÓM LƯỢC
Đối với Đồng bằng sông Cửu Long lúa là một loại cây trồng chính và đem
lại hiệu quả kinh tế khá cao cho người nông dân. Bên cạnh đó đời sống của người
dân ngày càng được nâng cao nên nhu cầu về các giống lúa gạo phải có chất lượng
và đặt biệt là mùi thơm. Ngoài ra hiện nay tình hình biết đổi khí hậu đang diễn ra
nhanh dẫn đến khô hạn và xâm nhập mặn làm cho diện tích đất trồng lúa đang ngày
càng bị thu hẹp và rầy nâu đang trở thành dịch hại quan trọng gây thất thu thậm chí
mất mùa.
Để làm cơ sở cho công tác lai tạo và thanh lọc giống mang đặc tính tốt nâng
cao chất lượng của lúa gạo, nhằm làm tăng giá trị kinh tế cho hạt lúa. Vì vậy đề tài
“Ứng dụng dấu phân tử trong việc nhận diện một số tính trạng quan trọng ở

lúa” đã được thực hiện nhằm mục tiêu tìm ra những giống lúa có mang gen thơm,
khả năng chịu hạn, kháng mặn và kháng rầy nâu, phục vụ cho công tác chọn tạo
giống.
Trong tổng số 13 giống, đã nhận diện được 4 giống lúa mang gen thơm là
Jakouine, OM6161, OM6162, Jasmine 85.
Có 7 giống đã được nhận diện có khả năng mang gen kháng rầu nâu: Bala
Baglan, Monda Laghman, Nàng thơm Chợ Đào 1, Jakouine, OM6161, OM6162,
Luke Andrab.
Đã nhận diện được 10 giống lúa có khả năng mang gen chịu hạn: Bala
Baglan, Pashadi Laghman, Surjamkhi, Izayoi, OM6161, OM6162, OM6600, Cần
Thơ 2, Jasmine 85.
Có được 8 giống có khả năng mang gen kháng mặn: Pashadi Laghman,
Surjamkhi, Jakouine, OM6162, OM6600, Cần Thơ 2, Luke Andrab.

vii

MỤC LỤC
Đề mục Trang
LỜI CAM ĐOAN iii
LƯỢC SỬ CÁ NHÂN iv
LỜI CẢM ƠN v
TÓM LƯỢC vi
MỤC LỤC vii
DANH SÁCH HÌNH x
DANH SÁCH BẢNG xi
DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT xii
MỞ ĐẦU 1
Chương 1 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2
1.1 Nguồn gốc và phân loại cây lúa 2
1.1.1 Nguồn gốc 2

1.1.2 Phân loại cây lúa theo đặc tính thực vật 2
1.2 Giá trị kinh tế của lúa gạo 3
1.2.1 Giá trị dinh dưỡng 3
1.2.2 Giá trị sử dụng 5
1.2.3 Giá trị thương mại 5
1.3 Mùi thơm trên cây lúa 6
1.3.1 Chất tạo ra mùi thơm trên cây lúa 6
1.3.2 Gen điều khiển tính trạng mùi thơm trên cây lúa 7
1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến mùi thơm trên cây lúa 7
1.3.3.1 Nhiệt độ 7
1.3.3.2 Ẩm độ 8
1.3.3.3 Yếu tố đất đai 8
1.3.3.4 Yếu tố dinh dưỡng 8
1.3.3.5 Ảnh hưởng của hệ thống canh tác 9
1.3.3.6 Ảnh hưởng của biện pháp bảo quản sau thu hoạch 9
viii

1.3.4 Các phương pháp xác định mùi thơm trên cây lúa 10
1.3.4.1 Xác định mùi thơm trong lá lúa bằng phương pháp cảm quan 10
1.3.4.3 Xác định mùi thơm bằng sắc ký khí phối phổ 10
1.3.4.2 Xác định giống lúa thơm bằng dấu phân tử 11
1.4 Sơ lược về tình kháng rầy nâu 12
1.4.1 Khái niệm về tính kháng rầy nâu của các giống lúa 12
1.4.2 Phân loại tính kháng 12
1.4.2.1 Tính kháng không di truyền 12
1.4.2.2 Tính kháng di truyền 13
1.4.3 Cơ chế của tính kháng 13
1.4.3.1 Cơ chế không ưa thích 13
1.4.3.2 Cơ chế kháng sinh 14
1.4.3.3 Cơ chế chịu đựng 14

1.4.4 Ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn giống lúa kháng rầy 14
1.5 Tính chịu hạn và tác động của hạn đến thực vật 15
1.5.1 Tính chịu hạn của thực vật 15
1.5.3 Các nguyên nhân gây hạn 15
1.5.3.1 Hạn không khí 15
1.5.3.2 Hạn đất 16
1.5.3.3 Hạn toàn diện 16
1.5.4 Ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn giống lúa chịu hạn 16
1.6 Cơ sở di truyền tính chống chịu mặn 18
1.6.1 Cơ chế chống chịu mặn 18
1.6.2 Nghiên cứu di truyền số lượng tính chống chịu mặn 19
1.6.3 Sự thể hiện của gen chống chịu mặn 20
1.6.4 Ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn giống lúa mặn 21
Chương 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22
2.1 Thời gian và địa điểm thực hiện đề tài 22
2.2 Vật liệu nghiên cứu 22
ix

2.3 Thiết bị, dụng cụ và hóa chất sử dụng 22
2.3.1 Thiết bị dụng cụ 22
2.3.2 Hóa chất 23
2.3.3 Primer 23
2.4 Phương pháp nghiên cứu 23
2.4.1 Tách chiết DNA 23
2.4.2 Kiểm tra DNA bằng phương pháp điện di agarose 24
2.4.3 Phản ứng PCR 25
2.4.3.1 Phản ứng PCR với 4 primer ESP, IFLP, INSP, EAP 25
2.4.3.2 Phản ứng PCR với primer OPC7 25
2.4.3.3 Phản ứng PCR với primer RM212 26
2.4.3.4 Phản ứng PCR với primer RM10825 26

2.4.4 Điện di sản phẩm PCR 27
Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28
3.1 Kết quả ly trích DNA 28
3.2 Kết quả nhận diện gen thơm với 4 primer đặc biệt ESP, IFAP, INSP và
EAP 28
3.3 Kết quả nhận diện gen kháng rầy với Primer OPC7 29
3.4 Kết quả nhận diện gen chịu hạn với primer RM212 30
3.5 Kết quả nhận diện gen kháng mặn với Primer RM10825 31
3.6 Kết quả nhận diện dấu phân tử đối với các tính trạng thơm, kháng rầy,
chịu hạn, chịu mặn 32
Chương 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 33
4.1 Kết luận 33
4.2 Đề nghị 33
TÀI LIỆU THAM KHẢO 34
x


DANH SÁCH HÌNH

Hình Tên hình Trang
Hình 2.1
Vị trí tương đối của đoạn mồi ESP, IFAP, INSP, EAP được sử
dụng trong phản ứng PCR.
25
Hình 2.2
Sơ đồ minh họa chu kỳ phản ứng PCR với primer ESP, IFAP,
INSP, EAP
25
Hình 2.3 Sơ đồ minh họa chu kỳ phản ứng PCR với primer OPC7 26
Hình 2.4 Sơ đồ minh họa chu kỳ phản ứng PCR với primer RM212 26

Hình 2.5 Sơ đồ minh họa chu kỳ phản ứng PCR với primer RM10825 27
Hình 3.1 Kết quả điện di kiểm tra DNA bằng agarose gel 1% 28
Hình 3.2
Phổ điện di sản phẩn PCR của DNA 13 giống lúa với primer
ESP, IFAP, INSP và EAP
29
Hình 3.3 Phổ điện di sản phẩm PCR 13 giống lúa sử dụng primer OPC7 30
Hình 3.4
Phổ điện di sản phẩm PCR 13 giống lúa và 1 đối chứng từ cặp
mồi RM212
31
Hình 3.5
Phổ điện di sản phẩm PCR 13 giống lúa và 2 đối chứng từ cặp
mồi RM10825
31

xi


DANH SÁCH BẢNG


Bảng Tên bảng Trang
Bảng 1.1
Thành phần dinh dưỡng của 100g gạo trắng, gạo lứt và nếp
3
Bảng 2.1 Danh sách 13 giống được chọn làm thí nghiệm 22
Bảng 2.2 Trình tự các con mồi được dùng trong thí nghiệm 23
Bảng 3.1 Tổng hợp kết quả phân tích phổ điện di với các tính trạng thơm,
kháng rầy, chịu hạn, chịu mặn

32
xii


DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT
2AP
2-Acetyl-1- pyproline
ABA Axit Abcisic
CI Chloroform Isoamylalcohol
CTAB Cetyl Trimethyl Ammonium Brommide
DNA Deoxyribo Nucleic Acid
dNTPs Deoxynucleotide Triphosphates
EDTA Ethylendiamine-Tetra Acetate
ESP
External sense Primer
EAP
External Antisense Primer
FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations
GI Glycemic index
IFAP
Internal Fragrant Antisense Primer
INSP
Internal Non-Fragrant sense Primer
LEA Late embryogenesis abundant
MAPK5 Mitogen Activated Protein Kinass 5
ME Mercaptoethanol
NST Nhiễm sắc thể
PCR Polymerase Chain Reaction
RNA Ribonucleic Acid
RFLP Restriction Fragment length Polymophism

SSR Simple Sequence Repeats
STS Sequence-Tagged Sites
TE Tris-EDTA
Taq Thermus aquaticus
UNDP United Nations Development Programme

1

MỞ ĐẦU
Trong nền nông nghiệp, lúa chiếm một vị trí vô cùng quan trọng, đặc biệt lúa
là loại lương thực chính ở vùng Châu Á. Thống kế của tổ chức lương thực thế giới
(FAO, 2008) cho thấy, có 114 quốc gia trồng lúa, trong đó 18 quốc gia có diện tích
trồng lúa trên 1.000.000ha, tập trung nhiều ở Châu Á. Đối với Việt Nam, nền nông
nghiệp chủ yếu là trồng lúa, nhưng diện tích trồng lúa lại đang giảm dần. Năm
2000, cây lúa chiếm 7,7 triệu ha đến năm 2008 giảm còn 7.4 triệu ha diện tích. Do
đô thị hóa, phát triển công nghiệp và đặc biệt theo đánh giá về Chương trình Phát
Triển Liên Hợp Quốc (UNDP), Việt Nam là một những nước đứng đầu thế giới về
tình trạng dễ bị ảnh hưởng nhất của biến đổi khí hậu. Do vậy tình hình khô hạn và
xâm nhập mặn đang diễn ra với tốc độ nhanh.
Bên cạnh đó nước ta thuộc khu vực có kiểu khí hậu nhiệt đới, thích hợp cho
rầy nâu phát triển với điều kiện ấm nóng, ẩm độ cao, mưa nắng hai mùa xen kẽ. Ở
Đồng bằng Sông Cửu Long, rầy có thể gây hại liên tục các vụ trong năm. Rầy nâu
còn là môi giới truyền bệnh vàng lùn, lùn xoắn lá, một bệnh cực kỳ nguy hiểm cho
cây lúa, đã từng gây dịch trên diện rộng ở nước ta. Do vậy rầy nâu đang là mối lo
ngại cho người trồng lúa.
Trong khi đó nền kinh tế hiện nay đã khá ổn định, chất lượng cuộc sống
được nâng cao nên nhu cầu về các sản phẩm lúa gạo có chất lượng, góp phần đảm
bảo an ninh lương thực quốc gia, cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng trong bữa ăn.
Xuất phát từ thực tế trên, nhu cầu chọn ra những giống lúa còn giữ được tính trạng
mùi thơm, có khả năng chịu hạn, kháng mặn và kháng được rầy nâu đang là vấn đề

được quan tâm, phát triển. Do đó, đề tài “Ứng dụng dấu phân tử trong việc nhận
diện một số tính trạng quan trọng ở lúa” đã được thực hiện nhằm làm cơ sở đa
dạng thêm nguồn giống có chất lượng, phục vụ cho nghiên cứu lai, chọn và tạo
giống.
2

Chương 1
LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
1.1 Nguồn gốc và phân loại cây lúa
1.1.1 Nguồn gốc
Văn minh lúa nước là những nền văn minh cổ đại xuất hiện từ cách đây
khoảng 10.000 năm tại vùng Đông Nam Á và Nam Trung Hoa. Nền văn minh này
đã đạt đến trình độ cao về các kỹ thuật canh tác lúa nước, thuỷ lợi, phát triển các
công cụ và vật nuôi chuyên dụng. Chính sự phát triển của nền văn minh lúa nước đã
tạo điều kiện thuận lợi cho sự ra đời của những nền văn hoá đương thời như Văn
hóa Hemudu, Văn hóa Đông Sơn, Văn hóa Hòa Bình.v.v. Vavilov (1926), trong
nghiên cứu nổi tiếng của ông về sự phân bố đa dạng di truyền của cây trồng, cho
rằng lúa trồng được xem là phát triển từ Ấn Độ, trích dẩn bởi Nguyễn Ngọc Đệ,
1998. Nhưng theo Chowdhury và Ghosh, những hạt thóc hóa thạch đã được tìm
thấy ở Hasthinapur (Bang Uttar Pradesh - Ấn Độ) vào khoảng năm 1000-750 trước
Công Nguyên, tức cách nay hơn 2500 năm. Theo Bellwood (2005) nền nông nghiệp
lúa của Việt Nam có thể xuất hiện cách nay chỉ 4500-3500 năm trước công nguyên.
Cây lúa nước chỉ có thể phát triển tốt khi sống ở những khu vực khí hậu phù
hợp như các vùng nhiệt đới; và đặc biệt tốt, năng suất cao khi các con sông lớn
như sông Hồng, sông Mã, mang theo một lượng phù sa mới bồi đắp hàng năm vào
các mùa nước lũ (trích dẫn bởi Nguyễn Chí Thức, 2012).
Một số nhà khoa học khác không công nhận Đông Nam Á là trung tâm phát
sinh nông nghiệp mà chỉ xếp hạng nó vào trung tâm thứ yếu. Họ cho rằng địa thế và
khí hậu, cũng như chủng tộc, miền châu thổ sông Hồng cùng nguồn gốc trong tiền
sử với Nam Trung Hoa. Nên vùng Đông Nam Á là nơi phát sinh thứ yếu của cây lúa

trồng. Một số khá đông các nhà nghiên cứu khác cho rằng Nam Trung Hoa là trung
tâm chính yếu phát sinh trồng trọt song song với các trung tâm khác ở Trung
Đông và Ấn Độ.
Đến nay, vẫn còn có nhiều sự bất đồng trong giới khoa học về các trung tâm
sơ khởi nông nghiệp. Burkill và Sauer (1998) đưa ra nhiều chứng cứ cho rằng Á
Đông chính là nguồn gốc của các thứ khoai, củ. Sau đó theo đường hàng hải, khoai
Á Đông được phân tán đi các đảo ngoài Thái Bình Dương, Châu Phi và Châu Mỹ.
1.1.2 Phân loại cây lúa theo đặc tính thực vật
Lúa thuộc họ hòa thảo (Gramineae), chi Oryza, Oryza có khoảng 20 loài
trong đó chỉ có 2 loài là lúa trồng (Oryza sativa L. và Oryza glaberrime stend), còn
lại là lúa đa niên hoặc hằng niên.
3

Loài lúa trồng quan trọng nhất, thích nghi rộng rãi nhất và chiếm đại bộ phận
trồng lúa trên thế giới là Oryza sativa L., loài cây hằng niên có bộ nhiễm sắc thể
2n=24. Loài này có mặt ở khắp nơi, từ vùng đầm lầy với đồi núi, từ vùng xích đạo
nhiệt đới đến vùng ôn đới, từ vùng phù sa nước ngọt đến vùng cát sỏi ven biển,
nhiễm phèn mặn (Nguyễn Ngọc Đệ, 1998).
1.2 Giá trị kinh tế của lúa gạo
1.2.1 Giá trị dinh dưỡng
Gạo là loại thực phẩm carbohydrate hỗn tạp, chứa tinh bột (80%), một thành
phần chủ lực cung cấp nhiều năng lượng, protein (7,5%), nước (12%), vitamin và
các chất khoáng (0,5%) cần thiết cho cơ thể (Bảng 1.1).
Bảng 1.1: Thành phần dinh dưỡng của 100 g gạo trắng, gạo lứt và nếp
Thành phần dinh dưỡng Gạo trắng Gạo lứt Gạo nếp
Năng lượng, kcal 361 362 355
Nước, g 10,2 11,2 11,7
Chất béo, g 0,8 2,4 0,6
Chất sợi, g 0,6 2,8 0
Carbohydrate, g 82,0 87,7 81

Protein, g 6,0 7,4 6,3
Vitamin B-1, mg 0,07 0,26 0,08
Vitamin B-2, mg 0,02 0,04 0,03
Niacin, mg 1,8 5,5 1,8
Calcium, mg 8 12 7
Phosphorus, mg 87 255 63
Kali, mg 111 326 0
Chất muối, mg 31 12 0
Nguồn: Juliano and Villareal, 1993
Tinh bột chứa trong hạt gạo dưới hình thức carbohydrate và trong con người
dưới dạng glucogen, gồm có loại carbohydrate đơn giản như chất đường glucose,
fructose, lactose và sucrose; và loại carbohydrate hỗn tạp là một chuỗi phân tử
glucose nối kết nhau chứa nhiều chất sợi. Tinh bột cung cấp phần lớn năng lượng
cho con người. Gạo trắng chứa carbohydrate rất cao, độ 82 gram trong mỗi 100
gram. Do đó, 90% năng lượng trong gạo do carbohydrate cung cấp (Juliano, 2003).
Gạo Japonica có từ 14-16% amylose cho cơm dẽo và dính nhau, là thức ăn
căn bản của vùng ôn đới, như Nhật Bản, Đại Hàn, Bắc Triều Tiên và miền bắc
Trung Quốc (độ 30% diện tích). Đa số gạo thơm có 21-23% amylose nên gạo không
4

dẽo lắm mà cũng không cứng lắm sau khi nguội, ngoại trừ gạo Basmati với hạt cơm
rời nhau. Các loại gạo truyền thống của người Đông Nam Á có khoảng 21-25%
amylose.
Chỉ số đường huyết (glycemic index) hay GI giúp đo ảnh hưởng của tinh bột
carbohydrate đến lượng đường trong máu. GI của gạo tùy thuộc hàm lượng
amylose, mức độ xay chà, thời gian và cách nấu chín hạt gạo (Trần Văn Đạt, 2005).
Chất carbohydrate bị tiêu hóa nhanh cho nhiều đường (glucose) trong máu
hay GI cao. Trái lại, chất carbohydrate bị tiêu hóa chậm cho đường trong máu ít hơn
hay GI thấp. Do đó, gạo chín sẵn (precooked) có GI cao hơn gạo thường. Gạo chứa
nhiều amylose (ít amylopectin) có GI thấp hơn loại gạo có ít amylose (nhiều

amylopectin). Vì thế gạo nếp và gạo hạt tròn Japonica có GI cao hơn gạo hạt dài
Indica, gạo trắng hạt dài và gạo Basmati trắng với bách phân amylose gần giống
nhau, không khác nhiều về chỉ số hóa đường GI. Chỉ số đường huyết thấp dưới 55,
trung bình 56-69 và cao trên 70.
Protein: Gạo là loại thức ăn dễ tiêu hóa và cung cấp loại protein tốt cho con
người. Protein cung cấp các phân tử amino acid để thành lập mô bì, tạo ra enzym,
kích thích tố và chất kháng sinh. Chỉ số sử dụng protein thật sự của gạo là 63, so với
49 của lúa mì và 36 của bắp (căn cứ trên protein của trứng là 100) (Chandler, 1979).
Vitamin: Cũng giống như các loại ngũ cốc khác, lúa gạo không chứa các loại
vitamin A, C hay D, nhưng có vitamin B-1, vitamin B-2, niacin, vitamin E, ít chất
sắt và kẽm và nhiều chất khoáng Mg, P, K, Ca.
Thiamin là vitamin B1 giúp tiêu hóa chất đường glucose để sản xuất năng
lượng, vì thế hỗ trợ cho các tế bào thần kinh, hoạt động của tim và khẩu vị. Vitamin
B1 không thể dự trữ trong cơ thể nên phải cung cấp hàng ngày. Gạo trắng cung cấp
0,07 mg B1/100 gram.
Riboflavin: Gạo chứa ít chất riboflavin hay vitamin B2, rất cần thiết cho sản
xuất năng lượng và nuôi dưỡng bì mô của mắt và da. Gạo trắng chứa 0,02 mg
B2/100 gram.
Niacin: là yếu tố cần thiết để phân tách chất glucose cho năng lượng, da và
hoạt động bình thường của hệ thần kinh. Gạo trắng chứa 1,8 mg Niacin/100 gram.
Vitamin E: là một loại sinh tố tan trong mỡ, giúp cho vitamin A và các chất béo
chống oxyd hóa trong tế bào.
Ngoài ra, gạo còn cung cấp những chất khoáng cần thiết cho cơ thể với ít
chất sắt (thành phần của hồng huyết cầu và enzym) và kẽm (giúp chống oxyd hóa
trong máu, thành phần của enzym trong tăng trưởng, phân chia tế bào), nhưng nhiều
chất P (giúp tăng cường trí nhớ), K (cho tổng hợp protein, hoạt động enzym), Ca
5

(giúp cấu trúc nên xương, răng và điều hòa cơ thể), muối (giữ cân bằng chất lõng
trong cơ thể, hoạt động bình thường của hệ thần kinh và bắp thịt)

Rất tiếc rằng hạt lúa khi xay chà thành gạo đánh mất nhiều vitamin và các
chất vi lượng quan trọng khác. Sau khi xay chà, gạo vẫn còn giữ nhiều chất protein
so với các loại ngũ cốc khác; tuy nhiên chất protein thô của hạt lúa kém hơn. Lysine
là loại amino acid bị giới hạn lớn nhất, nhưng cấu tạo 4% của protein gạo, gấp đôi
so với bắp không vỏ. Các amino acid khác như thyonine và methionine cũng cao
hơn ngũ cốc khác, dù thế các loại amino acid này cũng không đủ cho nhu cầu hàng
ngày của con người, cần phải bổ sung thêm.
Ngày nay các nhà chọn tạo giống đã cho ra đời loại gạo vàng cung cấp
vitamin A. Hơn 70% gạo cung cấp cho giới tiêu thụ ở Mỹ chứa thêm các chất vi
lượng như folic acid, thiamin, niacin và sắt dưới hình thức gạo hấp.
1.2.2 Giá trị sử dụng
Hầu hết các bộ phận trên cây lúa điều có giá trị sủ dụng rất chuyên biệt tùy
thuộc vào thành phần của chúng như: (1)gạo được dùng để chế biến thành thức ăn,
thời cổ sơ có bánh chưng, bánh giầy, rượu, xôi và ngày nay có thêm bánh ích,
bánh tét, bánh phồng, bánh tráng, bún, cơm rượu, cốm dẹp, gạo thính, bột gạo, bánh
phòng tôm, thức ăn nhanh, làm môi trường nuôi cấy vi sinh,… Ngoài ra gạo còn
dùng để chưng cất rượu, cồn,…Cám, hay đúng hơn là các lớp vỏ ngoài của hạt gạo,
do chứa nhiều protein, chất béo, chất khoáng, vitamin, nhất là vitamin nhóm B, nên
được dùng làm bột dinh dưỡng trẻ em và điều trị các bệnh tim mạch, huyết áp, phù
thủng… (2)Cám là thành phần cơ bản, giàu chất dinh dưỡng trong thức ăn gia súc,
gia cầm. (3)Trấu ngoài công dụng làm chất đốt, chất độn chuồng còn dùng làm ván
ép, vật liệu cách nhiệt, cách âm, chế tạo carbon và silic. (4)Rơm rạ là thức ăn cho
trâu bò, làm chất đốt, lợp nhà, làm giấy, sản xuất nấm rơm.
1.2.3 Giá trị thương mại
Trên thị trường thế giới, giá trị xuất khẩu gạo cao hơn nhiều so với nhiều loại
lương thực khác. Do đó lúa gạo đem lại một nguồn thu quốc doanh khổng lồ của
nước ta. Nếu như trước đây, cây lúa, hạt gạo chỉ có thể đem lại sự no đủ cho con
người thì ngày nay nó còn có thể làm giàu cho người nông dân và cho cả đất nước
nếu chúng ta biết biến nó thành một thứ hàng hoá có giá trị. Trong khoảng thời gian
từ 1989 đến 2009, ngành xuất khẩu lúa gạo Việt Nam luôn chiếm vị thế thứ hai

hoặc ba trên thị trường thế giới, đã đem về cho đất nước tổng số ngoại tệ gần 20 tỉ
Mỹ kim.
6

Trên thị trường thế giới, thông thường giá gạo xuất khẩu cao hơn lúa mì từ 2-
3 lần và hơn ngô từ 2-4 lần. Thời điểm khủng hoảng lương thực trên thế giới những
năm 1970 đã làm giá cả các loại ngũ cốc trên thị trường thế giới tăng vọt đột ngột:
giá gạo từ 147 USD/tấn (1972) tăng lên 350 USD/tấn (1973), lúa mì từ 69 USD/tấn
(1972) lên 137 USD/tấn (1973) và ngô từ 56 (1972) lên 98 USD/tấn (1973). Giá gạo
đạt đỉnh cao vào năm 1974 là 542 USD/tấn, trong khi gạo thơm đặc sản Basmati
(gạo số 1 thế giới) lên đến 820 USD/tấn. Sau đó, giá gạo giảm dần và tăng lên trở
lại trên 430 USD/tấn trong những năm 1980-1981 để rồi giảm xuống và có khuynh
hướng ổn định ở khoảng 200-250 USD/tấn, tức vẫn gấp đôi giá lúa mì và gấp ba
ngô. Nhìn chung, từ năm 1975-1995 giá gạo biến động khá lớn và ở mức cao. Năm
1993 thấp nhất, sau đó tăng dần và tương đối ổn định từ năm 1997-1998.
Giá gạo Việt Nam (5% tấm) bán trên thị trường thế giới ở mức trung bình từ
220 - 290 USD/tấn. Từ năm 2000 trở đi, giá gạo thế giới tăng đều và ổn định ở mức
10% năm. Giá gạo xuất khẩu của Việt Nam tháng 7/2011 với gạo 5% tấm là 470
USD/tấn, (Hiệp hội Lương thực Việt Nam, 2011).
1.3 Mùi thơm trên cây lúa
1.3.1 Chất tạo ra mùi thơm trên cây lúa
Lúc trữ, trong suốt thời gian xay chà, lúc nấu cơm và đặc biệt khi ăn
(Gibson, 1976; Efferson, 1965) việc xác định chất tạo ra mùi thơm trên cây lúa là
một trong những thành công của các nhà khoa học trong công tác chọn tạo giống
lúa thơm. Qua việc khảo sát giống lúa thơm cho thấy rất nhiều hợp chất bay hơi khi
nấu, Widjaja và ctv. (1995) đã nghiên cứu trên hai nhóm lúa thơm và không thơm
cho rằng có tổng cộng khoảng 70 hợp chất bay hơi khi nấu cơm. Nhóm lúa không
thơm có các hợp chất bay hơi n-hexanol, l-octen-3-ol, n-nonanal, 2-octenal, 2-
pentylfuran, 4-vinylguaiacol, và 4-vinylphenal nhiều hơn nhóm lúa thơm. Trong
cùng một nhóm lúa thơm, các giống lúa khác nhau lại chứa các hợp chất bay hơi và

hàm lượng của chất bay hơi cũng khác nhau. Trong khi hai giống lúa Jasmine 85 và
Goolarah chứa nhiều indol và Goolarah còn IRF9 chứa nhiều 2-acetyl-1-pyrroline,
riêng đối với giống lúa Basmati lại chứa nhiều 2-phenylethanol. Trong thành phần
chất thơm còn có chất 2-acetylpyrroline và chúng được xác định đầu tiên trên hai
giống lúa Xiangjing-8618 và Yohonkaoluo (Jianming, 2002). Trong hơn 100 thành
phần chất bay hơi có mùi, chất 2-acetyl-1-pyrroline được xem là chất chuẩn để xác
định mùi thơm trên lúa (chen và ctv., 2006). Mùi thơm của lúa hiện diện trong tất cả
các thành phần của cây lúa ngoại trừ ở trong rễ (Buttery và ctv., 1986; Lorieux và
ctv., 1996; Yoshihashi, 2002).
7

Buttery và ctv. (1986), Lim và ctv. (1990) đã được tiến hành thí nghiệm trích
chất 2-acetyl-1-pyrroline trong cây lúa thơm. Chất này không bền, dễ bị ảnh hưởng
bởi điều kiện môi trường và kỹ thuật canh tác.
1.3.2 Gen điều khiển tính trạng mùi thơm trên cây lúa
Gen điều khiển tính trạng mùi thơm trên cây lúa là một trong những mối
quan tâm hàng đầu của các nhà nghiên cứu vì nó quyết định trực tiếp đến sự thành
công trong công tác chọn tạo giống lúa thơm. Gen này đã được nhiều tác giả nghiên
cứu và đã đưa ra rất nhiều nhận định khác nhau: thứ nhất do một gen lặn qui định
(Ghose và Butany, 1952; Sood và siddiq, 1978; shekhar và reddy, 1981; Berner và
Hofl, 1986; Reddy, 1987; Bollich và ctv., 1992; Huang và Zou, 1992; Ali và ctv.,
1993; Vivekanandan và Giridharan. 1994;Wu và ctv., 1994; Katare và Jambhale,
1995; Kato và Itan, 1996; Song và ctv., 1989; Li và ctv., 1996; Li và Gu, 1997;
Sadhukhan và ctv., 1997; Trương Bá Thảo, 2006), thứ hai do một gen trội qui định
(Jodon, 1944; Kadam và Patankar, 1938), thứ ba do hai gen lặn qui định
(Charkavaty, 1948; Dhulappanavar và Mensikai, 1969, Tsuzuki và shimokawa,
1990; Quan Thị Ái Liên và Võ Công Thành, 2007), thứ tư do ba gen lặn qui định
(Kadam và Patankar, 1938; Nagarju và ctv., 1975; Reddy và Sathvanaraynaiah,
1980), thứ năm do bốn gen lăn qui định (Dhulappanavar, 1976) và thứ sáu do đa
gen qui định (Richharia và ctv., 1965).

Nhìn chung đa số các tác giả đều nhận định rằng: gen qui định tính trạng mùi
thơm trên cây lúa là do gen lặn và nằm trên nhiễm sắc thể số 8, gen này đã được tác
giả kí hiệu là gen fgr (Ahn và ctv., 1992; Ahn và ctv., 1993; Dong và ctv., 2000;
Nguyễn Thị Lang và Bùi Chí Bửu 2004a và 2004b; Bradbury và ctv., 2005; Trương
Bá Thảo, 2006).
1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến mùi thơm trên cây lúa
Mùi thơm trên các giống lúa thơm bị chi phối bởi hai yếu tố: di truyền và
môi trường (Singh., 2000)
1.3.3.1 Nhiệt độ
Những tính trạng mùi thơm của lúa bị ảnh hưởng nhiều bởi nhiệt độ, đặc biệt
là do giai đoạn lúa trổ, vào chắc và chín. Các nhà khoa học đã đồng ý với nhận xét
chung là sự hình thành và duy trì tính thơm được gia tăng nếu trong giai đoạn hạt
vào chắt và nhiệt độ giảm xuống thấp. Bên cạnh đó chênh lệch sự biên độ nhiệt giữa
ngày và đêm trong quá trình chính cũng là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tính
thơm. Các giống Basmati yêu cầu biên độ nhiệt giữa ngày và đêm trong quá trình
chín là 21-25
0
C (Juliano, 1972; Mann 1987). Zhou and Meng (1997) quan sát thấy
rằng trung bình nhiệt độ hằng ngày là 18
0
C thì đặc tính thơm của gạo là tốt nhất.
8

Chính vì lý do này nên những cánh đồng lúa thơm ở Đồng Bằng Sông Cửu
Long nói riêng (nhiệt độ trung bình từ 26-27
0
C) và ở Việt Nam nói chung đạt chất
lượng không cao và tính thơm không ổn định. Đây là lý do để giải thích cho các câu
hỏi: các giống lúa thơm có nguồn gốc nước ngoài (Thái Lan, Ấn Độ,…) lại giảm
tính thơm khi trồng tại Việt Nam, lúa thơm trồng ở vùng này thơm nhưng trồng ở

vùng khác không thơm Ở Việt Nam các giống lúa như: Tám Xoan, Tám Thơm, Di
Hương… đều là những giống trồng ở Bắc Bộ giai đoạn váo chín là lúc nhiệt độ
xuống thấp nên có chất lượng thơm tốt.
1.3.3.2 Ẩm độ
Ẩm độ đất cũng là yếu tố ảnh hưởng đến mùi thơm của các giống lúa thơm.
Đối với giống lúa thơm KhaoDawkMali 105, đất có hàm lượng sét cao sẽ giữ nước
tốt hơn ở giai đoạn lúa chín so với đất cát nên chất lượng mùi thơm (2-acetyl-1-
pyrroline) ở vùng đất sét thường thấp hơn giống lúa này trồng ở vùng đất cát hoặc
vùng đất có sa cấu đất lỏng lẻo (Yoshihashi và ctv., 2004; Nguyễn Bích Hà Vũ,
2006).
1.3.3.3 Yếu tố đất đai
Yếu tố đất đai ảnh hưởng đến tính thơm thông qua việc cung cấp dinh dưỡng
cho cây và tương tác giữa những chất dinh dưỡng và các chất bay hơi có trong lúa
thơm. Areer và Shafi (1996) quan sát thấy rằng giống Basmati trên những đất nghèo
và kiềm hoặc chế độ tưới tiêu kém thì thuận lợi cho việc hình thành tính thơm.Do
vậy, kết cấu đất và đặc tính của đất cũng ảnh hưởng đến tính thơm, hàm lượng
những hợp chất bay hơi được ghi nhận là cao nhất được trồng trên đất có sa cấu
nhẹ, ít sét, nhiều cát và kết cấu lỏng lẻo của đất.
1.3.3.4 Yếu tố dinh dưỡng
* Phân đạm
Suwanarit và ctv. (1996) cho biết rằng mùi thơm, độ mềm cơm và độ sáng
của gạo Khaodowkmali bị ảnh hưởng khi bón phân đạm trồng ở những vùng thiếu
phân đạm thì chất lượng thơm cao hơn.
* Phân Kali
Phân Kali ảnh hưởng tốt đến chất lượng và hương vị của cơm. Nếu bón
nhiều Kali sẽ làm tăng mùi thơm và độ sáng của giống KhaoDawkMali (Suwanarit
và ctv., 1997).
* Phân lưu huỳnh
Theo Suwanarit và ctv. (1997) ở đất thiếu lưu huỳnh nếu bón thêm lưu huỳnh
với tỉ lệ cân đối làm tăng mùi thơm của giống KhaoDawkMali.

9

1.3.3.5 Ảnh hưởng của kỹ thuật canh tác
Một số nghiên cứu trước đây cho thấy đặc tính thơm của lúa cũng bị ảnh
hưởng bởi kỹ thuật canh tác. Theo ông Yoshihashi và ctv. (2004) đã tiến hành thí
nghiệm trên giống lúa thơm KhaoDawkMali 105 cho rằng mùi thơm trên lúa bị ảnh
hưởng bởi điều kiện môi trường (vùng canh tác) và kỹ thuật canh tác. Ông đã thu
thập các mẫu lúa ở vùng nước tưới thì có hàm lượng 2-acetyl-1-pyrroline thấp hơn
vùng nước trời. Thời tiết khô, không mưa trong giai đoạn lúa chín là nhân tố ảnh
hưởng đến nồng độ 2-acetyl-1-pyrroline vì thế vùng đất cát và vùng đất khô cho
chất lượng lúa thơm của các giống lúa thơm cao hơn. Điều này cũng được Nguyễn
Ngọc Đệ (2008) xác định về sự ảnh hưởng của điều kiện môi trường đến mùi thơm
trên cây lúa.Các biện pháp canh tác như chuẩn bị đất, gieo sạ, thời gian thu hoạch…
đều ảnh hưởng đến chất lượng gạo và hình thành mùi thơm.
Theo kinh nghiệm của nhiều nông dân lúa sạ có mùi thơm nhiều hơn lúa cấy
(Singh và ctv., 1994). Từ đó ta có thể thấy rằng mật độ sạ ảnh hưởng đến tính thơm,
mật độ sạ dày sẽ có tính thơm hơn. Bên cạnh đó Ali (1991) cũng cho rằng cấy sớm
mùi thơm giảm.
1.3.3.6 Ảnh hưởng của biện pháp bảo quản sau thu hoạch
Để xác định được sự giảm mùi thơm trong quá trình tồn trữ Widjaia và ctv.
(1996) tiến hành tồn trữ đối với 3 dạng khác nhau: lúa, gạo lức và gạo trắng trong
các điều kiện tồn trữ khác nhau và đưa đến kết luận rằng khi tồn trữ ngoài điều kiện
bình thường thì mùi thơm được giữ lại trong hạt lúa và gạo lức nhiều hơn gạo trắng
bởi vì nó được bảo vệ bởi lớp vỏ. Tuy nhiên, trong suốt quá trình tồn trữ hàm lượng
2-acetyl-1-pyrroline sẽ bị giảm và nó có thể giảm đi từ 40% đến 50% tùy thuộc vào
điều kiện bảo quản.
Khi thời gian tồn trữ càng lâu thì hàm lượng 2-acetyl-1-pyrroline càng giảm
trong trong khi đó hàm lượng n-hexanal và 2-pentylpuran lại tăng (Wongpronchai
và ctv., 2004). Để xác định tính ổn định của mùi thơm hạt gạo trong quá trình tồn
trữ ở nhiệt độ phòng và biện pháp phòng trữ lạnh, Nisha và ctv., (2005) đã tiến hành

nghiên cứu ở nhiệt độ phòng (28-30
0
C) và phòng trữ lạnh ở (4-8
0
C) bằng
hydrocolloids, kết quả cho thấy rằng khi tồn trữ ở nhiệt độ phòng khoảng 10 ngày
và phòng trữ lạnh khoảng 30 ngày thì phẩm chất đạt mức chấp nhận được.
Tia gamma có thể ngăn cản côn trùng tấn công vào hạt gạo thơm trong quá
trình tồn trữ, nhưng nó làm thay đổi đặc tính lý hóa của hạt gạo Sirisoontaralak và
Noomhorm (2006) đã tiến hành thí nghiệm trên giống lúa KhaoDawkMali 105 và
kết quả cho rằng tia gamma làm thay đổi hàm lượng tinh bột trong hạt gạo. Bên
cạnh đó, nó làm tăng màu vàng hạt gạo, tăng quá trình oxit hóa lipid và làm giảm
hàm lượng chất thơm.
10

1.3.4 Các phương pháp xác định mùi thơm trên cây lúa
1.3.4.1 Xác định mùi thơm trong lá lúa bằng phương pháp cảm quan
Phương pháp này đã được rất nhiều nhà nghiên cứu chọn giống lúa thơm áp
dụng. Đây là phương pháp cơ bản và cơ sở trong việc xác định giống lúa thơm và là
nền tảng để thiết kế các cặp mồi trong kỹ thuật PCR. Đánh giá mùi thơm bằng
phương pháp phân tích bằng dung dịch KOH 1.7% phù hợp với tiêu chí đánh giá
chất lượng ăn và đây là cách thuận tiện (Sood và Siddiq, 1978; Hien và ctv., 2006;
Trương Bá Thảo, 2006; Quan Thị Ái Liên và Võ Công Thành, 2007). sử dụng
phương pháp T-NIR và ngửi để dánh giá cơm lúc nấu cho kết quả nhanh và đúng
theo nhu cầu (Sinelli và ctv., 2006). Nhiệt độ xử lý trong phân tích mùi thơm bằng
phương pháp ngửi cũng ảnh hưởng đến việc xác định mùi thơm của hạt gạo. Yau và
Huang (1996) đã áp dụng phương pháp ngửi để đánh giá mùi thơm của 4 giống lúa
TNu 67, TNu 70, TC 189 và TC sen 10 ở hai mức độ nhiệt độ khác nhau (18
0
C và

60
0
C) cho rằng ở mức độ nhiệt cao có mùi thơm mạnh hơn ở mức độ nhiệt thấp.
Phương pháp ngửi là một trong những phương pháp thông dụng nhất và được nhiều
người tiêu dùng thực hiện nhiều nhất vì phương pháp này dễ thực hiện và có thể
thực hiện trực tiếp thông qua mùi thơm khi nấu. Chính vì thế, phương pháp này đã
được chấp nhận rất cao của người tiêu dùng, thể hiện qua hệ số xác định cao R
2
>9.3
(Jindal và Limpisut, 2002).
Ngày nay với sự tiến bộ của khoa học đã xác định được mùi thơm của hạt
gạo là do chất 2-acetyl-1-pyrroline gây ra các nhà khoa học đã chuyển qua một
phương pháp mới có độ chính xác hơn đó là sử dụng hóa chất để tạo phản ứng trong
hạt gạo bằng các thí nghiệm trong phòng và tiếp theo là phương pháp sử dụng hóa
chất để kết tủa màu với chất gây ra mùi thơm (Nadaf và ctv., 2006), các tác giả này
đã sử dụng 2.4D để tạo phản ứng màu đỏ cam với nhóm methyl keton trong chất 2-
acetyl-1-pyrroline.
1.3.4.2 Xác định mùi thơm bằng sắc ký khí phối phổ
Hiện nay có rất nhiều phương pháp xác định mùi thơm trên lúa nhưng phổ
biến và chính xác nhất là phương pháp sắc ký khí phối phổ. Đây là một phương
pháp rất hiện đại và độ chính xác cao, chúng ta có thể xác định được chính xác hàm
lượng chất gây ra mùi thơm (2-acetyl-1-pyproline) trên lúa và phương pháp này
được nghiên cứu rất nhiều trong giai đoạn hiện nay. Yoshihashi và ctv. (2004) đã sử
dụng phương pháp sắc ký khí phối phổ để xác định hàm lượng 2-acetyl -1-pyproline
trên giống lúa DKM 105 và tiếp tục đánh giá ảnh hưởng của môi trường và khí phối
phổ kỹ thuật canh tác đến nồng độ 2-acetyl-1-pyproline. Yoshihashi (2002) đã sử
dụng phương pháp này để xác định xem mùi thơm có được thành lập trong thời gian
nấu hay không. Bên cạnh đó, Laksanalamai và Ilangantileke (1993) còn sử dụng
11

phương pháp sắc ký khí phối phổ để so sánh mùi thơm trên lá của hai giống
Pandanus amaryllifolius và KhaoDawkMali 105.
Bergman và ctv. (2000) cho rằng sử dụng phương pháp sắc ký khí phối phổ
trong công tác chọn giống là nhanh và chính xác cao vì chúng ta có thể xác định
được 2-acetyl-1-pyproline trong hai thế hệ lai so với qua 4 thế hệ lai như phương
pháp truyền thống và có thể phân tích 50mẫu/ngày. Để đánh giá tính tương quan
của phương pháp định tính và định lượng mùi thơm của các giống lúa, Hien và ctv.
(2006) đã kết hợp giữa hai phương pháp ngửi và phương pháp sắc ký khí phối phổ
để xác định hàm lượng của chất 2-acetyl-1-pyproline và cho rằng 2 phương pháp
này có tương thuận với nhau. Qua phân tích sắc ký khí phối phổ (Hien và ctv.,
2006) đã xác định được nồng độ 2-acetyl-1-pyproline trong một sắc ký giống lúa
thơm đang được trồng tại Việt Nam như sau : Giống lúa Gié Vàng (81,4 ppb), Mẽ
Hương (156,0 ppb), MTL250(132,1 ppb), Thanh Trà (37,8ppb) và VD20 (439,7
ppb),…. Bên cạnh đó, hai giống lúa thơm được biết đến nhiều nhất Jasmine83 và
KMD 105 có nồng độ của chất 2-acetyl-1-pyproline lần lượt là 210,0 ppb và 332,2
ppb.
1.3.4.3 Xác định giống lúa thơm bằng dấu phân tử
Xác định tính trạng mùi thơm trên cây lúa bằng các dấu phân tử: Phương
pháp này đã được rất nhiều nhà khoa học nghiên cứu và thực hiện trên nhiều giống
lúa thơm khác nhau (Chen và ctv., 2006); Nguyễn Thị Lang và Bùi Chí Bửu, 2004
và 2004b; Bradbury và ctv.,2005 và Trương Bá Thảo, 2006). Ahn và ctv. (1992), đã
xác định gen tạo ra mùi thơm nằm trên nhiễm sắc thể số 8 và gen này đã được đặt
tên là fgr, gen này bị ảnh hưởng bởi điều kiện môi trường (vùng canh tác và các kỹ
thuật canh tác)(Nguyễn Ngọc Đệ, 2008). Hiện nay các tác giả tập trung vào gen fgr
điều khiển tính trạng mùi thơm trên cây lúa để thiết kế các cặp mồi nhằm xác định
các cá thể mang tính trạng mùa thơm trên cây lúa. Cặp mồi RG28 được nghiên cứu
đến trong việc xác định các giống lúa thơm (Ahn và ctv,.1992; Nguyễn Thị Lang và
Bùi Chí Bửu 2004a và 2004b) và khoảng cách di truyền giữa marker RG28 và fgr là
4,5 cM (Ahn và ctv,. 1992). Đối với marker RG28 cho băng thể hiện mùi thơm của
cây lúa với trọng lượng phân tử 190 bp và băng thể hiện không thơm là 120 bp

(Nguyễn Thị Lang và Bùi Chí Bửu, 2004a và 2004b).
Gần đây, một marker đối với các dòng lúa thơm đã được nhận diện trên gen
mã hóa cho betatain aldehyde dehydrogenase 2 (BAD2) nằm trên nhiễm sắc thể số
8 của lúa Oryza sativa L thông qua sự loại bỏ 8 cặp bazơ. Marker này được xem là
một trong những marker hoàn hảo trong công tác chọn giống lúa thơm. Qua sự thể
hiện gen BAD2, Bradbury và ctv. (2005) đã thiết kế bốn đoạn mồi external anti-
sense primer (ESP), internal non-fragrant sense prime (INSP), internal fragrant anti-