ĐÁNH GIÁ ĐA DẠNG DI TRUYỀN TÀI NGUYÊN LÚA TÁM ĐẶC SẢN MIỀN BẮC VIỆT NAM

Bộ giáo dục và đào tạo bộ nông nghiệp và ptnt
Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam





Trần Danh Sửu





Đánh giá đa dạng di truyền ti nguyên
lúa Tám đặc sản miền bắc Việt Nam



Chuyên ngành: Di truyền v Chọn giống cây trồng
Mã số: 62 62 05 01




tóm tắt Luận án tiến sĩ nông nghiệp

Các công trình đ công bố
liên quan đến luận án

1. Trần Danh Sửu, Lu Ngọc Trình, Bùi Bá Bổng (2006). Nghiên cứu
đa dạng di truyền lúa Tám bằng chỉ thị microsatellite. Tạp chí Nông
nghiệp và Phát triển nông thôn. 12: 15-18.
2. Trần Danh Sửu, Lu Ngọc Trình (2006). Kết quả bớc đầu lọc dòng
lúa Tám dựa trên chỉ thị ADN v tính trạng hình thái nông học. Tạp
chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. 13: 12-16.
3. Trần Danh Sửu, Lu Ngọc Trình, H Minh Loan, Dơng Thị Hồng
Mai, Nguyễn Song H, Đinh Văn Đạo (2007). Kết quả đánh giá
năng suất v chất lợng các giống lúa Tám triển vọng. Tạp chí Khoa
học và Công nghệ nông nghiệp Việt Nam. Số 3 (4).10-15.
4. Shuichi Fukuoka, Tran Danh Suu, Kaworu Ebana, Trinh N Luu,
Tsukasa Nagamine and Kazutoshi Okuno (2006). Genetic
organization of aromatic rice as reavead by RAPD markers: A case
study in conserving crop genetic resources on farm. Euphytica 149:
61-71.
5. Shuichi Fukuoka, Tran Danh Suu, Kaworu Ebana, Luu Ngoc Trinh
(2006). Diversity in phenotypic profile in landrace population of
Vietnamese rice: A case study of agronomic character for
conserving crop genetic diversity on farm. Genetic Resources and
Crop Evoluation (53); 753-761.


Công trình đợc hoàn thành tại:
Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam


Ngời hớng dẫn khoa học:

1. PGS.TS Lu Ngọc Trình
2. PGS.TS Bùi Bá Bổng



Phản biện 1: GS. TS Bùi Chí Bửu

Phản biện 2: TS Lã Tuấn Nghĩa

Phản biện 3: PGS. TS Nguyễn Văn Hoan



Luận án sẽ đợc bảo vệ tại Hội đồng chấm luận án cấp Nhà nớc
họp tại: Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam

Vo hồi: 8:00 giờ, ngy 05 tháng 9 năm 2008


Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Th viện Quốc gia Việt Nam
- Th viện Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam

Kết luận v đề nghị
1. Kết luận
1.1. Ti nguyên lúa Tám đặc sản của nớc ta đa dạng v phong phú, có nhiều
giống thuộc loi phụ Japonica. Trong số 142 giống lúa Tám nghiên cứu thì 90
giống (chiếm 63,4%) thuộc loi phụ Indica v 52 giống (chiếm 36,6%) thuộc loi
phụ Japonica khi phân loại bằng phản ứng phenol.
1.2. 17 giống lúa Tám có hơng thơm (điểm 2) đợc phân loại bằng ADN của lục

lạp đều thuộc loi phụ Japonica. Trong số 17 giống lúa Tám có hơng thơm (điểm
2) thì 16 giống thuộc loi phụ Japonica, một giống thuộc loi phụ Indica khi phân
loại bằng phản ứng phenol, đó l giống lúa Tám thơm Hải Dơng (SĐK 287).
Hai giống lúa Tám Nghĩa Lạc (SĐK 5122) v Tám ấp bẹ (SĐK 5126) tơng
đồng 100% dựa trên 48 chỉ thị SSR, đây l hai giống trùng lặp. Hai giống lúa cùng
tên Tám thơm (SĐK 6199 v SĐK 6216) v hai giống cùng tên Tám thơm Hải
Dơng (SĐK 287 v SĐK 303) hon ton khác nhau.
Năm giống lúa Tám l Tám Xuân Hồng (SĐK 5119), Tám Nghĩa Lạc (SĐK
5122), Tám ấp bẹ (SĐK 5126), Tám thơm (SĐK 6216), Tám tiêu (SĐK 6250) có
hơng thơm v chất lợng cao, trong đó giống Tám thơm (SĐK 6216) vừa có chất
lợng vừa có năng suất cao nhất.
1.3. Sáu giống lúa Tám đang phổ biến rộng trong sản xuất (Tám cao cây, Tám cổ
ngỗng, Tám nghển, Tám thơm, Tám tiêu v Tám xoan) đều có đa dạng di truyền
bên trong giống cao hơn giống lúa cải tiến Q5.
1.4. Từ 180 dòng lúa Tám đã chọn lọc đợc 4 dòng lúa Tám (Tám thơm - 160.3,
Tám tiêu - 167.9, Tám xoan - 171.3, Tám xoan - XN6) có năng suất, chất lợng
cao v khả năng kháng sâu bệnh khá.
Từ ba dòng lúa Tám (Tám thơm - 160.3, Tám tiêu - 167.9, Tám xoan - 171.3)
đã hỗn hợp đợc giống lúa Tám nhiều dòng (T3) có năng suất v chất lợng cao,
có cách biệt di truyền nhng giống nhau về mặt hình thái.
2. Đề nghị
2.1. Tiếp tục nghiên cứu v đánh giá đa dạng di truyền của ton bộ 142 giống lúa
Tám bằng các tính trạng hình thái nông học kết hợp với chỉ thị ADN nhằm xác
định các giống lúa trùng lặp, các giống lúa khác nhau nhng cùng tên để phục vụ
cho công tác bảo tồn v khai thác nguồn gen lúa Tám đặc sản.
2.2. Tiếp tục tiến hnh các thí nghiệm so sánh giống đối với 4 dòng lúa Tám đã
chọn lọc đợc để đa ra sản xuất.
2.3. Tiếp tục tiến hnh đánh giá, so sánh v xây dựng mô hình sản xuất hai giống
lúa Tám có năng suất v chất lợng cao.
2.4. Sử dụng thêm các chỉ thị SSR để xây dựng bộ chỉ thị SSR chuẩn cho phân tích,

đánh giá tập đon lúa Tám nói riêng v quỹ gen cây lúa nói chung.

Mở đầu
1. Tính cấp thiết của đề tài
Lúa đặc sản, nhất l lúa Tám luôn chiếm vị trí nổi bật trong ti nguyên di
truyền lúa Việt Nam do có những phẩm chất đặc biệt nh hơng vị thơm, ngon v
dẻo. Trớc đây, lúa Tám chiếm một diện tích khá lớn ở đồng bằng Bắc Bộ v ở
một số tỉnh Trung du, sau đó diện tích bị giảm nhiều do việc phát triển những
giống lúa cải tiến ngắn ngy, năng suất cao. Hiện nay, tập đon lúa Tám cổ truyền
đang đợc lu giữ tại Ngân hng Gen Cây trồng Quốc gia gồm 142 giống, phần
lớn các giống đó không còn trong sản xuất.
Ti nguyên lúa Tám đặc sản của nớc ta đa dạng v phong phú nhng cha
đợc quan tâm đánh giá v khai thác đúng mức. Trong khi đó các giống lúa Tám
đang phổ biến trong sản xuất đã lâu không đ
ợc chọn lọc v bồi dỡng nên chất
lợng v năng suất có xu hớng giảm dần. Chính vì vậy, việc đánh giá đa dạng di
truyền ti nguyên lúa Tám đặc sản phục vụ cho công tác bảo tồn, khai thác v sử
dụng nhằm nâng cao năng suất v chất lợng, đáp ứng nhu cầu ngy cng tăng
đang l vấn đề đợc nhiều ngời quan tâm. Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó chúng
tôi tiến hnh đề ti "Đánh giá đa dạng di truyền tài nguyên lúa Tám đặc sản
miền Bắc Việt Nam".
2. Mục đích nghiên cứu của Đề tài
- Đánh giá đa dạng di truyền để phân loại v cung cấp các thông tin về lúa
Tám đặc sản cho công tác bảo tồn, khai thác sử dụng v chọn tạo các nguồn gen
lúa Tám.
- Phát hiện v giới thiệu cho sản xuất một số nguồn gen lúa Tám có tiềm
năng năng suất, độ thơm v chất lợng cao nhằm thay thế các giống lúa Tám hiện
đang phổ biến trong sản xuất nhng đã thoái hoá để phục vụ cho việc mở rộng sản
xuất lúa Tám đặc sản của nớc ta.
3. ý nghĩa khoa học và thực tiễn của Đề tài

3.1. ý nghĩa khoa học
- Đề ti đã sử dụng phơng pháp đánh giá các tính trạng hình thái v kết hợp
với phơng pháp đánh giá bằng chỉ thị phân tử để nghiên cứu đa dạng di truyền lúa
Tám, phân biệt đợc các giống trùng lặp v các giống khác nhau nhng cùng tên.
Kết quả đánh giá đa dạng di truyền của đề ti l cơ sở khoa học để xây dựng
phơng pháp đánh giá đa dạng di truyền lúa Tám nói riêng v ti nguyên cây lúa
nói chung.
- Phát hiện sai khác di truyền bên trong giống của các giống lúa Tám có ý
nghĩa quan trọng trong việc định h
ớng đa dạng hoá các giống lúa Tám trong
sản xuất.
24 1
3.2. ý nghĩa thực tiễn
- Hiểu biết về đa dạn
g di truyền bên trong giống tạo cơ sở lý luận cho việc
chọn lọc, phục tráng để nâng cao tiềm năng di tru
yền của các giống lúa Tám đặc sản
trong sản xuất.
- N
ghiên cứu đa dạng di truyền thông qua các chỉ thị phân tử góp phần nâng
cao hiệu
quả công tác bảo tồn v khai thác ti nguyên di truyền lúa Tám nói riêng v
cây lúa nói chung.
- Giới thiệu một số nguồn
gen lúa Tám triển vọng về năng suất v chất lợng
phục vụ cho việc khai thác ti nguyên lúa Tám đặc sản của nớc ta.
4. Đối tợng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tợng: Ti nguyên di truyền lúa Tám ở miền Bắc Việt Nam.
- Phạm vi: Đề ti nghiên cứu thuộc phạm vi bảo tồn v khai thác sử dụn
g ti

nguyên di truyền thực vật phục vụ cho mục tiêu lơng thực v nông nghiệp.
5. Những đóng góp mới của Đề tài
- Đây l công trình đầu tiên đánh giá một cách hệ thống v tỷ mỉ đa dạng di
truyền của 17 giống lúa Tám điển hình thông qua các tính trạng hình thái v chỉ thị
ADN. Công trình cung cấp nhiều thông tin có giá trị về lúa Tám cho các nh chọn
giống để khai thác trực tiếp v sử dụng lm vật liệu cho công tác chọn giống.
- Công trình đã sử dụng chỉ thị Microsatellite để phân biệt các giống lúa Tám
trùng lặp v các giống khác nhau nhng có cùng tên gọi v l công trình đầu tiên sử
dụng ADN lục lạp để phân loại dới loi các giống lúa Tám.
- Thông qua đánh giá đa dạng di truyền bên trong giống đã lm sáng tỏ các
giống lúa Tám l tập hợp các kiểu gen có cùng một loạt các tính trạng hình thái,
nông học v đây l lý do cơ bản lm cho các giống lúa Tám tồn tại bền vững.
- Giới thiệu cho sản xuất 5 giống lúa Tám triển vọng, 4 dòng lúa Tám v 1
giống lúa Tám nhiều dòng có năng suất, chất lợng cao. Trong đó giống lúa Tám
nhiều dòng đợc nông dân đánh giá cao v mong muốn triển khai mở rộng
sản xuất.

6. Cấu trúc của luận án
Luận án di 163 trang, gồm Mở đầu: 3 trang (tr. 1-3); Chơng 1. Tổng quan
ti liệu v cơ sở khoa học của đề ti: 42 trang (tr. 4-45); Chơng 2. Vật liệu, nội
dung v phơng pháp nghiên cứu: 12 trang (tr. 46-57); Chơng 3. Kết quả nghiên
cứu v thảo luận: 91 trang (tr. 58-148); Kết luận v đề nghị: 2 trang (tr. 149-150);
Các công trình đã công bố liên quan đến luận án: 1 trang (tr. 151); Ti liệu tham
khảo: 12 trang (tr. 152-163). Luận án có 48 bảng số liệu, 15 hình minh hoạ; tham
khảo 127 ti liệu (41 ti liệu tiếng Việt v 86 ti liệu tiếng Anh); có 5 công trình
công bố liên quan đến luận án.

Kết quả phân tích sai khác về năng suất giữa giống T3, 5 giống lúa Tám triển
vọng v giống Tám xoan đối chứng ở Bảng 3.46. Ba giống có sai khác về năng
suất so với giống đối chứng l giống nhiều dòng (T3) (ở mức = 0,01), Tám ấp bẹ

(SĐK 5126) (ở mức = 0,05) v Tám thơm (SĐK 6216) ( = 0,01).
Bảng 3.46. Sai khác năng suất giữa các giống lúa Tám triển vọng
vụ Mùa 2006
SĐK Tên giống 1 2 3 4 5 6 7
T3
Giống nhiều dòng
(160.3,167.9,171.3)
1
0
5119 Tám Xuân Hồng
2
4,98** 0
5122 Tám Nghĩa Lạc
3
2,63** 2,35* 0
5126 Tám ấp bẹ
4
5,86** 0,88NS 3,23** 0
6216 Tám thơm
5
0,73NS 4,25** 1,90* 5,13** 0
6250 Tám tiêu
6
3,41** 1,57* 0,78NS 2,45* 2,68** 0
Đ/C Tám xoan địa phơng 7 4,01** 0,97NS 1,38NS 1,85* 3,28** 0,60NS 0
* LSD
0,05
=1,77; ** LSD
0,01
=2,48; NS: Không có nghĩa

- Kết quả đánh giá chất lợng gạo
Hm lợng amyloza của các giống lúa Tám triển vọng dao động từ 19,7% đến
21,9%. Độ phân huỷ kiềm của tất cả 5 giống lúa Tám triển vọng, Giống nhiều
dòng T3 v của giống lúa đối chứng đều ở mức thấp. Tất cả 5 giống lúa Tám triển
vọng, giống nhiều dòng T3 v giống đối chứng đều có tỷ lệ gạo xay tơng đơng
nhau (đạt từ 77, 9% đến 79,6%).
- Đánh giá phẩm chất cơm
Kết quả đánh giá phẩm chất cơm cho thấy giống lúa Tám nhiều dòng (T3) v
giống Tám thơm (SĐK 6212) có hơng thơm cao, bốn giống thơm nhẹ l Tám
Xuân Hồng (SĐK 5119), Tám Nghĩa Lạc (SĐK 5122), Tám ấp bẹ (SĐK 5126) v
giống Tám xoan đối chứng. Một giống không thơm l Tám tiêu (SĐK 6250). Bốn
giống có cơm dẻo l giống lúa Tám nhiều dòng (T3), Tám Nghĩa Lạc (SĐK 5122),
Tám ấp bẹ (SĐK 5126) v Tám thơm (SĐK 6212). Ba giống có cơm hơi dẻo l
Tám Xuân Hồng (SĐK 5119), giống Tám tiêu (SĐK 6250) v giống Tám xoan đối
chứng. Kết quả cho thấy 5 giống có cơm mềm v một giống có cơm hơi cứng l
Tám ấp bẹ (SĐK 5126).
Từ các kết
quả đánh giá năng suất v phẩm chất của năm giống lúa Tám triển
vọn
g v một giống lúa Tám nhiều dòng (T3) cho thấy giống Tám thơm (SĐK 6216)
v
giống lúa Tám nhiều dòng (T3) có năng suất v chất lợng cao hơn các giống lúa
Tám triển vọng khác v
giống Tám xoan đối chứng. Đây l hai giống tiềm năng nhất
có thể
giới thiệu để mở rộng sản xuất nhằm thay thế các giống hiện có, đã bị
thoái hoá.

23
2

ny so với giống đối chứng có nghĩa ở mức tin cậy 95% ( = 0,05).
Bảng 3.43. Năng suất của các giống lúa Tám triển vọng
ở vụ Mùa năm 2005
TT SĐK Tên giống
Năng suất
(tạ/ha)
So với đối
chứng (%)
1 5119 Tám Xuân Hồng 24,4 100,5
2 5122 Tám Nghĩa Lạc 25,4 104,4
3 5126 Tám ấp bẹ 23,6 97,0
4 6216 Tám thơm 27,1 111,6
5 6250 Tám tiêu 27,9 115,0
6 ĐC Tám xoan địa phơng 24,3 100,0
Bảng 3.44. Sai khác năng suất giữa các giống lúa Tám triển vọng
vụ Mùa 2005 (tạ/ha)
SĐK Tên giống 1 2 3 4 5 6
5119 Tám Xuân Hồng
1
0
5122
Tám Nghĩa Lạc
2
0,93 NS 0
5126
Tám ấp bẹ
3
0,85NS 1,78 NS 0
6216
Tám thơm

4
2,68* 1,75 NS 3,53* 0
6250
Tám tiêu
5
3,52* 2,58* 4,37** 0,83 NS 0
ĐC Tám xoan địa phơng 6 0,13 NS 1,07 NS 0,72 NS 2,82* 3,65* 0
* LSD
0,05
=2,57; ** LSD
0,01
=3,56; NS: Không có nghĩa
Từ kết quả đánh giá v so sánh năng suất các giống lúa Tám triển vọng ở vụ
Mùa năm 2005 cho thấy hai giống lúa Tám thơm (SĐK 6126) v giống lúa Tám
tiêu (SĐK 6250) có năng suất cao nhất v cao hơn giống lúa đối chứng.
3.3.3.2. Năng suất và phẩm chất các giống lúa Tám triển vọng vụ Mùa 2006
- Năng suất các giống lúa Tám triển vọng vụ Mùa 2006
Kết quả đánh giá năng suất của giống nhiều dòng (T3), 5 giống lúa Tám triển
vọng v giống lúa đối chứng trong vụ Mùa 2006 ở Bảng 3.45. Năng suất trung
bình của các giống lúa Tám triển vọng đạt từ 24,7 tạ/ha đến 30,6 tạ/ha v của
giống đối chứng (Tám xoan địa phơng) l 26,6 tạ/ha.
Bảng 3.45. Năng suất của các giống lúa Tám triển vọng vụ Mùa 2006
TT
Ký hiệu
/SĐK
Tên giống
Năng suất
(tạ/ha)
So với đối
chứng (%)

1 T3
Giống nhiều dòng
(160.3,167.9,171.3)
30,6 115,1
2 5119 Tám Xuân Hồng 25,6 96,4
3 5122 Tám Nghĩa Lạc 28,0 105,2
4 5126 Tám ấp bẹ 24,7 93,0
5 6216 Tám thơm 29,9 112,4
6 6250 Tám tiêu 27,2 102,3
7 ĐC Tám xoan địa phơng 26,6 100,0


Chơng 1
Tổng quan ti liệu v cơ sở khoa học của đề ti
1.1. Những nét chung về tài nguyên di truyền cây lúa
Nhiều chuyên gia lúa gạo đồng ý rằng lúa glaberrima v lúa sativa có
cùng chung nguồn thủy tổ, nhng sau khi các lục địa tách rời nhau, lúa sativa
v glaberrima tự tiến hoá từ các loi lúa dại bản địa ở hai châu lục l châu á
v châu Phi (Khush, 1997). Cây lúa trồng thuộc họ Poaceae, trớc đây gọi l họ
Ho thảo (Gramineae), họ phụ Pryzoideae, tộc Oryzae, chi Oryza, loi Oryza
sativa v Oryza glaberrima. Loi Oryza sativa l lúa trồng ở châu á v Oryza
glaberrima l lúa trồng ở châu Phi. Morinaga l ngời đầu tiên đã sử dụng kỹ thuật
phân tích genome để định danh các loi lúa dại (dẫn theo Trần Văn Đạt, 2005).
Hội nghị di truyền lúa Quốc tế họp ở Viện nghiên cứu lúa Quốc tế tại Philippines
năm 1967 khẳng định chi Oryza có 22 loi trong đó có 20 loi lúa dại v hai loi
lúa trồng (Chang, 1991). Sau n
y, Vaughan phát hiện thêm một loi lúa dại mới ở
Papua New Ginea l loi Oryza rhizomatis, đa số loi của chi Oryza lên 23.
1.2. Tài nguyên di truyền lúa Việt Nam
Các dẫn liệu của nhiều ngnh khoa học khác nhau đã khẳng định khu vực đa

dạng di truyền tối đa của cây lúa nằm trong vùng địa lý kéo di từ Nepal đến bắc
Việt Nam (Chang, 1985). Trải qua quá trình gieo trồng v thuần hoá cây lúa hng
nghìn năm, cùng với sự đa dạng về địa lý, sinh thái trên ton lãnh thổ đất nớc,
dân tộc Việt Nam đã tạo nên ti nguyên di truyền lúa đa dạng v phong phú. Theo
Đo Thế Tuấn (1996), trên lãnh thổ Việt Nam tồn tại ba nhóm giống lúa cổ truyền
có các đặc tính di truyền khác nhau l nhóm giống lúa Việt - Thái, nhóm giống lúa
Việt mang đặc tính thâm canh ở vùng đồng bằng sông Hồng, nhóm lúa Việt -
Khmer mang đặc tính quảng canh ở vùng đồng bằng sông Cửu Long.
Lúa Thơm, l hợp phần quan trọng của lúa địa phơng, có vị trí ngy cng gia
tăng trong sản xuất v thị trờng lúa gạo trong nớc v quốc tế. ở Việt Nam, lúa
Thơm đợc trồng ở cả miền Nam v miền Bắc. Lúa thơm ở miền Nam có Nng
thơm Chợ Đo, ở miền Bắc có lúa Tám, lúa Dự, lúa Di, miền Trung có lúa Gié
(hoặc De) nh Gié An Cựu. Trên thị trờng gạo thơm ở miền Nam ngoi giống lúa
Nng thơm Chợ Đo còn có các giống Basmati, Khao Dawk Mali.
1.3. Nghiên cứu đa dạng di truyền cây lúa
- Vị trí và tầm quan trọng của đa dạng di truyền
Đa dạng di truyền l biểu hiện sự đa dạng của các biến dị có thể di truyền
trong một loi, một quần xã hoặc giữa các loi, các quần xã. Xét cho cùng, đa
dạng di truyền chính l sự biến dị của sự tổ hợp trình tự của bốn cặp bazơ cơ bản,
th
nh phần axít nucleic, tạo thnh mã di truyền (Cục Bảo vệ môi trờng, 2007).
22
3