Luận văn Thạc sỹ Công nghệ sinh học Chọn tạo giống lúa chịu mặn bằng phương pháp chỉ thị phân tử cho vùng ven biển Đồng bằng sông Hồng

Header Page 1 of 16.

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

LÊ XUÂN PHƢƠNG

CHỌN TẠO GIỐNG LÚA CHỊU MẶN BẰNG
PHƢƠNG PHÁP CHỈ THỊ PHÂN TỬ CHO VÙNG
VEN BIỂN ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Thái Nguyên - 2014

Footer Page 1 of 16.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

Header Page 2 of 16.

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

LÊ XUÂN PHƢƠNG

CHỌN TẠO GIỐNG LÚA CHỊU MẶN BẰNG PHƢƠNG
PHÁP CHỈ THỊ PHÂN TỬ CHO VÙNG VEN BIỂN
ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG

Chuyên ngành: Công nghệ Sinh học
Mã số: 60 42 02 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. LÊ HÙNG LĨNH

Thái Nguyên - 2014

Footer Page 2 of 16.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN


Header Page 3 of 16.

i
LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan bản luận văn là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự
hướng dẫn của TS. Lê Hùng Lĩnh, sự giúp đỡ của các cán bộ tại Bộ môn Sinh
học phân tử - Viện Di truyền nông nghiệp. Các số liệu, kết quả trong luận văn
là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những số liệu trong luận văn
này.

Thái Nguyên, ngày 19 tháng 9 năm 2014
Tác giả luận văn

Lê Xuân Phƣơng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
Footer Page 3 of 16.

/>

Header Page 4 of 16.

ii
LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn thạc sỹ này, tôi xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc tới
TS. Lê Hùng Lĩnh - Trưởng Bộ môn sinh học phân tử - Viện Di truyền Nông
Nghiệp, người đã hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và giúp đỡ tôi trong suốt quá
trình thực hiện đề tài và hoàn chỉnh luận văn của mình.
Bên cạnh đó, tôi cũng xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn, giúp đỡ
quý báu, nhiệt tình của tập thể cán bộ thuộc:
1. Bộ môn Sinh học phân tử - Viện Di truyền Nông nghiệp
2. Khoa Khoa học sự sống, Đại học Khoa học Thái Nguyên
Cuối cùng, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới gia đình,
đồng nghiệp và bạn bè đã luôn động viên, khích lệ, chia sẻ những khó khăn
cùng tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.

Thái Nguyên, ngày 19 tháng 9 năm 2014
Tác giả luận văn

Lê Xuân Phƣơng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
Footer Page 4 of 16.

/>

Header Page 5 of 16.

iii
DANH MỤC BẢNG

Bảng

Tên bảng

Trang

Bảng 1.1. Dự báo mức gia tăng trung bình toàn cầu của nhiệt độ không khí và
mực nước biển theo các kịch bản biến đổi khí hậu khác nhau ......................... 9
Bảng 2.1. Thông tin về các chỉ thị phân tử trên NST1 ................................... 29
Bảng 2.2. Thành phần dinh dưỡng của môi trường Yoshida..........................35
Bảng 2.3. Đánh giá tiêu chuẩn cải tiến (SES) qua quan sát mức hại của mặn ở
giai đoạn mạ (IRRI, 1997) .............................................................................. 37
Bảng 3.1. Kết quả thanh lọc mặn sau 2 tuần của các giống ........................... 43
Bảng 3.2.

478 44

Bảng 3.3. Kết quả thanh lọc mặn sau 2 tuần của các dòng ............................ 50
Bảng 3.4
2013 tại Giao Thủy, Nam Định................................ 51

Bảng 3.5. Năng suất và các yếu tố cấu tăng năng suất của các dòng tham g
2013..............................................53
Bảng 3.6.
2014 tại Giao Thủy, Nam Định............................... 55
Bảng 3.7. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất các dòng tham gia thí
nghiệm tại Giao Thủy, Nam Định 2014 .......................................................... 57

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
Footer Page 5 of 16.

/>

Header Page 6 of 16.

iv

DANH MỤC HÌNH
Hình

Tên hình

trang

Hình 1.1. Dự báo sự thay đổi của mực nước biển đến năm 2100 .................... 6
Hình 1.2. Diễn biến nhiệt độ ở quy mô toàn cầu và khu vực ........................... 6
Hình 1.3. Diễn biến của nhiệt độ (a) và lượng mưa (b) ở Việt Nam ............. 11
trong 50 năm.................................................................................................... 11
Hình 1.4. Diễn biến của mực nước biển tại trạm hải văn Hòn Dấu ............... 12
Hình 2.1. Vị trí các chỉ thị trên NST1 và Locus gen Saltol ........................... 28
Hình 2.2. Sơ đồ phương pháp MABC ………………...……………………33

3.1.

6 (P1) và

FL478 (P2) ...................................................................................................... 46
Hình 3.2.
1F1 ...................................................................... 47

Hình 3.3.
1F1 ............................................................................ 48

Hình 3.4.
1F2 ............................................................................ 49

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
Footer Page 6 of 16.

/>

Header Page 7 of 16.

v

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
TT
1
2
3
4
5

6
7
8
9

Từ viết tắt
ANLT
BĐKH
CNSH
Cs
CTAB
EB
ENSO
FAO
IPCC

10 IRRI
11 MABC
12 MAS
13 NST
14 PCR
15 QTL/QTLs
16 SSR
17
18
19
20

TBE
TE

TGST
WB

Nội dung
An ninh lương thực
Biến đổi khí hậu
Công nghệ sinh học
Cộng sự
Cetyl trimethyl amonium bromide
Extraction buffer
El Nino Southern Oscillation
Tổ chức lương thực thế giới
Uỷ ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu của Liên
hiệp quốc
The International Rice Research Institute - Viện Nghiên
cứu lúa quốc tế
Marker assisted backcrossing - Chọn giống hồi giao
nhờ chỉ thị phân tử
Marker assisted selection - Chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử
Nhiễm sắc thể
Polymerase Chain Reaction - Phản ứng trùng hợp chuỗi
Quantitative Trait Loci(s) - Locus kiểm soát tính trạng
số lượng
Simple Sequence repeat - Sự lặp lại của trình tự đơn
giản
Tris - Bric Acid - EDTA
Tris - EDTA
Thời gian sinh trưởng
Ngân hàng thế giới

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
Footer Page 7 of 16.

/>

Header Page 8 of 16.

vi

MỤC LỤC
Lời cam đoan ................................................................................................................... i
Lời cám ơn ...................................................................................................................... ii
Danh mục bảng ..............................................................................................................iii
Danh mục hình............................................................................................................... iv
Danh mục các từ viết tắt ................................................................................................. v
Mục lục........................................................................................................................... vi
MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................. 1
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài .................................................................. 2
3. Nội dung Nghiên cứu ................................................................................2
4. Ý nghĩa của đề tài ....................................................................................... 3
4.1. Ý nghĩa khoa học ....................................................................................... 3
4.2. Ý nghĩa thực tiễn ........................................................................................ 3
5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài ............................................. 4
5.1. Đối tượng nghiên cứu................................................................................. 4
5.2. Phạm vi nghiên cứu .................................................................................... 4
Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................................ 5
1.1. Tình hình của BĐKH trên Thế giới và Việt Nam ...................................... 5
1.1.1. Tình hình của BĐKH trên Thế giới ........................................................ 5
1.1.2. Ảnh hưởng của BĐKH tại Việt Nam .................................................... 10

1.2. Nghiên cứu di truyền và chọn giống lúa chịu mặn .................................. 13
1.2.1. Cơ sở di truyền tính chống chịu mặn ở cây lúa .................................... 13
1.2.2. Ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa chịu mặn .............. 16
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
Footer Page 8 of 16.

/>

Header Page 9 of 16.

vii

1.2.3. Nghiên cứu lập bản đồ QTL/gen Saltol chịu mặn từ giống lúa Pokkali ... 18
1.2.4. Ứng dụng phương pháp chọn tạo giống bằng chỉ thị phân tử trong tạo
giống lúa chịu mặn .......................................................................................... 19
1.2.5. Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống lúa chịu mặn trong nước ........... 23
Chƣơng 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ... 28
2.1. Vật liệu nghiên cứu .................................................................................. 28
2.2. Địa điểm nghiên cứu ................................................................................ 30
2.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 30
2.4. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................... 30
2.4.1. Phương pháp lai hữu tính giữa giống lúa cho và nhận gen................... 30
2.4.2. Phương pháp chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử và lai trở lại (MABC) ........... 32
2.4.3. Phương pháp thí nghiệm đồng ruộng .................................................... 34
2.4.4. Phương pháp thử độ mặn nhân tạo........................................................ 34
2.4.5. Phương pháp tách chiết DNA và phân tích di truyền chỉ thị phân tử ... 37
Chƣơng 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................................. 43
3.1. Kết quả đánh giá xác định vật liệu bố mẹ trong nghiên cứu chọi tạo giống
lúa chịu mặn .................................................................................................... 43
3.1.1 Kết quả đánh giá khả năng chịu mặn của các giống lúa trong điều kiện

nhân tạo ........................................................................................................... 43
ịnh vật liệu bố mẹ

3.1.2. Kết quả

.......................................................................................... 44
3.2. Kết quả chọn tạo dòng lúa chịu mặn từ tổ hợp lai TL6/FL478 ............... 45
ữa FL478 và TL6 . 45

3.2.1. Kết quả kiể

ử dụng chỉ thị phân tử xác định các cá thể mang locus gen
chịu mặn trong quần thể BC1F1. ...................................................................... 47
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
Footer Page 9 of 16.

/>

Header Page 10 of 16.

viii

3.2.3. Sử dụng chỉ thị phân tử xác định các cá thể mang locus gen chịu mặn
trong quần thể BC1F2....................................................................................... 48
3.3. Đánh giá vật liệu sử dụng trong nghiên cứu và chọn tạo giống lúa chịu mặn.. 49
3.3.1. Đánh giá tính chịu mặn của các dòng lúa chọn tạo trong điều kiện nhân tạo. . 49
3.3.2. Đánh giá các đặc tính nông sinh học, yếu tố cấu thành năng suất và khả
năng chịu mặn của các dòng được tạo ra mang QTL/Saltol trong vụ mùa 2013.. 51
3.3.3. Đánh giá các đặc tính nông sinh học, yếu tố cấu thành năng suất và khả năng
chịu mặn của các dòng được tạo ra mang QTL/Saltol trong vụ xuân 2014 ........... 55

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................. 59
1. Kết luận ....................................................................................................... 59
2. Kiến nghị ..................................................................................................... 59
Tài liệu tham khảo...................................................................................................... 60

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
Footer Page 10 of 16.

/>

Header Page 11 of 16.

1

MỞ ĐẦU
1.

Tính cấp thiết của đề tài
Biến đổi khí hậu (BĐKH) là một trong những thách thức lớn nhất đối

với nhân loại trong thế kỷ 21. BĐKH dẫn đến nhiều thay đổi bất thường của
thời tiết, tác động nghiêm trọng đến sản xuất, đời sống và môi trường. BĐKH
còn làm tăng tính biến động và tính cực đoan của các hiện tượng thời tiết
nguy hiểm như bão, tố, lốc, các thiên tai thời tiết khô nóng, lũ, ngập úng, hay
hạn hán, rét hại, xâm nhập mặn, sâu bệnh, làm ảnh hưởng rất lớn đến sản xuất
nông nghiệp. Hậu quả của BĐKH đối với Việt Nam là nghiêm trọng và là
một nguy cơ hiện hữu cho mục tiêu xoá đói giảm nghèo, cho việc thực hiện
các mục tiêu thiên niên kỷ và sự phát triển bền vững của đất nước.
Cây lúa là cây trồng quan trọng nhất ở Việt Nam, đồng thời cũng là
nguồn thức ăn quan trọng nhất cho một nửa dân số thế giới. Việt Nam là

nước xuất khẩu gạo đứng hàng thứ 2 trên thế giới sau Thái Lan. Lúa gạo là
nguồn thu ngoại tệ lớn nhất của nền nông nghiệp xuất khẩu Việt Nam và
cũng là nguồn thức ăn chính của 86 triệu dân số trong nước. Đồng bằng Sông
Hồng và đồng bằng sông Cửu Long có sản lượng gạo lần lượt là 17% và 50%
[5]. Đáp ứng sản lượng lúa ở Việt Nam là rất cần thiết cho ứng phó với điều
kiện biến đổi khí hậu. Do vậy, chọn tạo giống lúa năng suất cao chống chịu
mặn là hết sức cần thiết và có ý nghĩa cho an toàn lương thực và tăng thu
nhập của nông dân tại vùng chịu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu.
Chọn giống bằng chỉ thị phân tử (Marker assisted selection - MAS) là
phương pháp thiết thực, hiệu quả trong việc chuyển locus gen quy định tính
trạng di truyền số lượng (Quantitative Trait Loci - QTL) hay gen đích vào
giống mới. Phương pháp MAS cho phép rút ngắn quá trình chọn lọc, chọn lọc
được những tính trạng khó và đắt tiền hay nhiều gen cùng một lúc. Chọn

Footer Page 11 of 16.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

Header Page 12 of 16.

2

giống bằng MAS sẽ giảm được giá thành và thời gian. Chọn giống nhờ chỉ thị
phân tử là kỹ thuật hiệu quả cho phép chọn lọc trực tiếp hệ gen của từng cá
thể trong quần thể. Chọn giống nhờ chỉ thị phân tử có thể sử dụng chỉ thị để
kiểm tra di truyền của dòng bố mẹ và các cá thể con lai. Từ đó có thể kiểm
soát được các alen đặc biệt trong các cá thể của quần thể.
Bằng phương pháp chọn giống nhờ chỉ thị phân tử và lai trở lại (Marker
assisted backcrossing - MABC), các nhà chọn giống các nước pháp triển trên

thế giới đã thành công mang lại kết quả trong việc tạo ra các giống lúa vừa có
năng suất cao, vừa có khả năng chống chịu với các điều kiện phi sinh học bất
lợi như ngập chìm, mặn và chống chịu sâu bệnh. Những giống lúa này có thể
giúp cho các vùng bờ biển giảm bớt thiệt hại do ảnh hưởng của biến đổi khí
hậu [21], [22]. Từ những vấn đề nêu trên, việc ứng dụng công nghệ chọn
giống nhờ chỉ thị phân tử để chọn tạo giống lúa có năng suất cao, có khả năng
chống chịu mặn là một vấn đề cấp thiết. Vì vậy chúng tôi xây dựng đề tài:
“Chọn tạo giống lúa chịu mặn bằng phương pháp chỉ thị phân tử cho vùng
ven biển Đồng bằng sông Hồng”.
2.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Sử dụng phương pháp chọn giống bằng chỉ thị phân tử chọn tạo giống lúa

chịu mặn đáp ứng nhu cầu giống lúa cho vùng ven biển Đồng bằng Sông
Hồng ứng phó với tác động biến đổi khí hậu.
3.

Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu đánh giá vật liệu bố mẹ trong nghiên cứu chọn tạo giống

lúa chịu mặn
- Ứng dụng chỉ thị phân tử xác định cá thể mang locus gen Saltol.

Footer Page 12 of 16.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

Header Page 13 of 16.

3

- Đánh giá và trồng thử nghiệm các dòng chịu mặn được chọn tạo bằng
phương pháp chọn giống nhờ chỉ thị phân tử. Xác định các dòng chịu mặn
triển vọng phục vụ công tác phát triển giống lúa chịu mặn cho sản xuất.
4. Ý nghĩa của đề tài
4.1. Ý nghĩa khoa học
Ứng dụng phương pháp chọn giống bằng chỉ thị phân tử để chọn tạo giống
lúa chịu mặn giúp chọn lọc nhanh và chính xác nguồn gen chịu mặn ở các thế
hệ chọn tạo giống, nhờ vậy có thể rút ngắn thời gian chọn lọc trên đồng
ruộng, giảm số lượng cá thể gieo trồng hàng vụ, giảm diện tích gieo trồng,
giảm lao động nặng nhọc, giảm chi phí cho những thí nghiệm đồng ruộng
góp phần tăng đầu tư cho nghiên cứu trong phòng thí nghiệm một cách chuẩn
mực.
4.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Những thành công bước đầu trong việc ứng dụng chỉ thị phân tử để chọn
lọc các cá thể lai sẽ mở ra hướng ứng dụng rộng rãi trong công tác chọn tạo
giống nói chung, không chỉ với đặc tính chịu mặn mà còn đối với nhiều đặc
tính nông sinh học quý khác.
- Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ chọn tạo ra một số dòng/giống lúa chịu
mặn cho các vùng ven biển Đồng bằng Sông Hồng nơi chịu ảnh hưởng nặng
nề của biến đối khí hậu.
- Bổ sung thêm cơ sở lý luận trong công tác chọn tạo giống lúa bằng chỉ
thị phân tử nhưng vẫn kế thừa các phương pháp chọn giống truyền thống.

Footer Page 13 of 16.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

Header Page 14 of 16.

4

5. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
5.1. Đối tƣợng nghiên cứu
- Giống lúa FL478 là thuần mang QTL/Saltol (gen chịu mặn) được nhập
từ Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (The International Rice Research Institute IRRI).
- Giống TL6 Là giống lúa chịu thâm canh khá, chống chịu tốt với một số
sâu bệnh hại chính như: bệnh Đạo ôn, khô vằn và bạc lá. Phẩm chất gạo
ngon, thơm, cơm mềm, nhưng không dính. Gieo cấy được 2 vụ trong năm, có
tiềm năng cho năng suất cao.
- Các chỉ thị phân tử có liên quan được sử dụng trong nghiên cứu.
5.2. Phạm vi nghiên cứu
Thí nghiệm được triển khai tại: Phòng thí nghiệm Sinh học phân tử thuộc
Viện Di truyền Nông nghiệp (Từ Liêm, Hà Nội); Huyện Giao Thuỷ, Nam
Định.
Thời gian nghiên cứu: Từ năm 2012 đến năm 2014.

Footer Page 14 of 16.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

Header Page 15 of 16.

5

Chƣơng 1

TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tình hình của BĐKH trên Thế giới và Việt Nam
1.1.1. Tình hình của BĐKH trên Thế giới
Biến đổi khí hậu là do các hoạt động trực tiếp và gián tiếp của con
người gây ra, nó làm thay đổi các thành phần trong khí quyển toàn cầu.
BĐKH đã và đang gây ra những ảnh hưởng tiêu cực đến cuộc sống của con
người trên mọi lĩnh vực, cả về môi trường và kinh tế-xã hội. Trong 150 năm
qua, nhiệt độ bình quân bề mặt trái đất giai đoạn 1900-2005 tăng khoảng 0,80
C; nhiệt độ đại dương tăng 0,50 C nhiệt độ bình quân bề mặt toàn cầu đã tăng
0,760C [20]. Sự nóng lên toàn cầu đã gây nên khí hậu thay đổi nhiều hơn, như
những biến đổi của mưa và gia tăng tần suất, cường độ và tính biến động và
tính cực đoan của các hiện tượng thời tiết nguy hiểm như bão, lốc, các thiên
tai liên quan đến nhiệt độ và mưa như thời tiết khô nóng, lũ, ngập lụt, hạn
hán, rét hại, xâm nhập mặn, dịch bệnh và dẫn đến mực nước biển bình quân
toàn cầu dâng cao.
Theo các nhà khoa học về BĐKH toàn cầu và nước biển dâng cho thấy,
đại dương đã nóng lên đáng kể từ cuối thập kỷ 1950. Các nghiên cứu từ số
liệu quan trắc trên toàn cầu cho thấy, mực nước biển trung bình toàn cầu
trong thời kỳ 1961-2003 đã dâng với tốc độ 0,5 - 1,8mm/năm [20]. Dự báo sự
thay đổi của mực nước biển và diễn biến nhiệt độ ở quy mô toàn cầu đến năm
2100 thể hiện ở hình 1.1 và hình 1.2

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
Footer Page 15 of 16.

/>

Header Page 16 of 16.

6

Hình 1.1. Dự báo sự thay đổi của mực nước biển đến năm 2100
(Nguồn: IPCC, 2007) [20]

Hình 1.2. Diễn biến nhiệt độ ở quy mô toàn cầu và khu vực
(Nguồn: IPCC AR4 WG-I Report, 2007) [20]

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
Footer Page 16 of 16.

/>

Header Page 17 of 16.

7

Các từ viết tắt:
- CCSR/NIES: Trung tâm nghiên cứu hệ thống khí hậu và Viện nghiên
cứu môi trường Quốc gia; Sử dụng mô hình CCSR/NIES AGCM + CCSR
OGCM Models 1890-2100.
- CCCma: Trung tâm phân tích và xây dựng mô hình khí hậu Canada.
Sử dụng mô hình CGCm2 Model 1900-2100
- CSIRO: Tổ chức nghiên cứu công nghiệp và khoa học về sức khỏe. Sử
dụng mô hình CSIRO-Mk2 model 1961-2100.
- Hadley Centre: Trung tâm nghiên cứu và dự báo khí hậu Hadley. Sử
dụng mô hình HADCM3 model 1950-2099.
- GFDL: Phòng nghiên cứu biến động các chất lỏng theo địa vật lý. Sử
dụng mô hình R30 Model 1961-2100.
- MPI-M: Viện khí tượng Max Planck. Sử dụng mô hình
ECHAM4/OPYC coupled model 1990-2100.

- NCAR PCM: Trung tâm nghiên cứu khí quyển Quốc gia Mỹ. Sử dụng
mô hình PCM model 1980-2099.
- NCAR CSM: Trung tâm cứu khí quyển Quốc gia Mỹ. Sử dụng mô
hình CSM Model 2000-2099.
Tuy nhiên, mực nước biển thay đổi không đồng đều trên toàn bộ đại
dương thế giới: Một số vùng tốc độ dâng có thể gấp một vài lần tốc độ dâng
trung bình toàn cầu trong khi mực nước biển ở một số vùng khác lại có thể hạ
thấp. Xu thế tăng của mực nước trung bình xuất hiện hầu hết tại các trạm
quan trắc trên toàn cầu, mặc dù, vẫn xuất hiện một số khu vực có xu hướng
giảm như ở bờ biển phía Đông của Nam Mỹ và khu vực ven biển phía Nam
Alaska và Đông Bắc Canada, vùng biển Scandinavia. Theo một số báo cáo

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
Footer Page 17 of 16.

/>

Header Page 18 of 16.

8

của các nhà khoa học, trong thập kỷ vừa qua, mực nước biển dâng nhanh nhất
ở vùng phía Tây Thái Bình Dương và phía Đông Ấn Độ Dương [20].
BĐKH đã ảnh hưởng trực tiếp đến ngành nông nghiệp, đây là ngành
cung cấp lương thực chính cho con người đang phải đứng trước thách thức vô
cùng to lớn, những khu vực tập trung trồng lúa nhiều nhất trên thế giới lại có
nguy cơ bị xâm nhiễm mặn khi mực nước biển dâng cao. Do đó, cần phải có
các giống lúa có khả năng chịu được ngập và độ mặn cao.
Bên cạnh đó, theo báo cáo của FAO (2010), trên 800 triệu ha đất trên
toàn thế giới bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi muối và khoảng 20% diện tích

tưới (khoảng 45 triệu ha) được ước tính bị vấn đề xâm nhiễm mặn theo mức
độ khác nhau. Mặt khác, tài liệu “Tác động của mực nước biển dâng cao đến
các nước đang phát triển: Phân tích so sánh” của Ngân hàng Thế giới (WB)
thực hiện tháng 2/2007 đã đánh giá các tác động của mực nước biển dâng cao
đối với tất cả các nước đang phát triển bằng cách sử dụng bộ chỉ số đồng nhất
các chỉ thị và với các kịch bản khác nhau về mực nước biển dâng cao. WB đã
chia 84 nước đang phát triển ở ven biển thành 5 nhóm theo 5 văn phòng khu
vực của WB gồm: Mỹ Latin và Caribê (25 nước); Trung Đông và Bắc Phi (13
nước); Châu Phi cận Xahara (29 nước); Đông Á (13 nước); và Nam Á (4
nước). Các kết quả nghiên cứu cho thấy 0,31% (194.309 km2) vùng lãnh thổ
của 84 nước đang phát triển bị ảnh hưởng khi mực nước biển dâng cao 1m.
Tỷ lệ bị ngập có thể tăng lên 1,2% theo kịch bản nước biển dâng cao 5m. Cho
dù tỷ lệ này nhỏ song sẽ có khoảng 56 triệu người (hay 1,28% dân số) ở 84
nước đang phát triển bị ảnh hưởng khi mực nước biển dâng cao 1m. Với kịch
bản nước biển dâng cao 1m, Bahamas (khu vực Mỹ latinh và Caribê) là nước
bị ảnh hưởng nặng nhất xét về diện tích bị ảnh hưởng (12% tổng diện tích).
Việt Nam đứng đầu danh sách 10 nước bị ảnh hưởng về dân số, khu vực đô

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
Footer Page 18 of 16.

/>

Header Page 19 of 16.

9

thị và đất ngập nước (khoảng 10%). Nông nghiệp của Ai Cập bị ảnh hưởng
nhiều nhất, gần 13%. 28% diện tích đất ngập nước của Việt Nam, Jamaica và
Belize có thể bị ảnh hưởng khi mực nước biển dâng cao 1m. Xét về tất cả các

chỉ thị, theo Báo cáo của WB, Việt Nam nằm trong danh sách 5 nước bị ảnh
hưởng nhiều nhất cùng với Ai Cập, Suriname và Bahamas [14].
Dự báo mức gia tăng trung bình toàn cầu của nhiệt độ không khí và
mực nước biển theo các kịch bản biến đổi khí hậu khác nhau được thể hiện ở
bảng 1.1.
Bảng 1.1. Dự báo mức gia tăng trung bình toàn cầu của nhiệt độ không
khí và mực nước biển theo các kịch bản biến đổi khí hậu khác nhau
(Nguồn: IPCC 2007) [20]
Biến đổi của nhiệt độ (0C)
(Giai đoạn 2090 – 2099 so với giai
đoạn 1980-1999)a

Mức dâng cao của
mục nước biển(m)
(Giai đoạn 2090 –
2099 so với giai
đoạn 1980 – 1999)

Đánh giá tốt nhất

Phạm vi có thể
xảy ra

Phạm vi mô hình cơ
sở ngoai trừ sự biến
đổi động lực của
dòng chảy băng
trong tương lai

Hàm lượng KNK không đổi ở

mức năm 2000b

0,6

0,3 - 0,9

-

Kịch bản B1

1,8

1,1 – 2,9

0,18 – 0,38

Kịch bản A1T

2,4

1,4 – 3,8

0,20 – 0,45

Kịch bản B2

2,4

1,4 – 3,8

0,20 – 0,43

Kịch bản A1B

2,8

1,7 – 4,4

0,21 – 0,48

Kịch bản A2

3,4

2,0 – 5,4

0,23 – 0,51

Kịch bản A1F1

4,0

2,4 – 6,4

0,26 – 0,59

Trường hợp

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
Footer Page 19 of 16.

/>

Header Page 20 of 16.

10

Ghi chú:
- a: Sự đánh giá này được đánh giá từ một hệ thống mô hình, bao gồm
một mô hình khí hậu đơn giản, một số mô hình Trái đất có mức tạp vừa phải
và số lớn mô hình hoàn lưu toàn cầu khí quyển – đại dương (AOGCMs).
- b: Hàm lượng khí nhà kính (KNK) cố định năm 2000 được lấy từ
AOGCMs.
1.1.2. Ảnh hƣởng của BĐKH tại Việt Nam
Cũng như các nước khác trên thế giới, khí hậu đã, đang và sẽ biến đổi
trên lãnh thổ Việt Nam. Kết quả phân tích các số liệu khí hậu cho thấy những
biến đổi chủ yếu của các yếu tố khí hậu và mực nước biển như sau:
- Nhiệt độ: Trong 50 năm qua (1958 - 2007), nhiệt độ trung bình năm ở
Việt Nam tăng lên khoảng từ 0,50C đến 0,70C. Nhiệt độ mùa đông tăng nhanh
hơn nhiệt độ mùa hè và nhiệt độ ở các vùng khí hậu phía Bắc tăng nhanh hơn
ở các vùng khí hậu phía Nam (hình1.3a). Nhiệt độ trung bình năm của 4 thập
kỷ gần đây (1961 - 2000) cao hơn trung bình năm của 3 thập kỷ trước đó
(1931 - 1960). Nhiệt độ trung bình năm của thập kỷ 1991 - 2000 ở Hà Nội,
Đà Nẵng, thành phố Hồ Chí Minh đều cao hơn trung bình của thập kỷ 1931 1940 lần lượt là 0,8; 0,4 và 0,60C. Năm 2007, nhiệt độ trung bình năm ở cả 3
nơi trên đều cao hơn trung bình của thập kỷ 1931 - 1940 là 0,8 - 1,30C và cao
hơn thập kỷ 1991 - 2000 là 0,4 - 0,50C.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
Footer Page 20 of 16.

/>

Header Page 21 of 16.

11

Hình 1.3. Diễn biến của nhiệt độ (a) và lượng mưa (b) ở Việt Nam
trong 50 năm
- Lượng mưa: Trên từng địa điểm, xu thế biến đổi của lượng mưa trung
bình năm trong 9 thập kỷ vừa qua (1911 - 2000) không rõ rệt theo các thời kỳ
và trên các vùng khác nhau: có giai đoạn tăng lên và có giai đoạn giảm
xuống. Lượng mưa năm giảm ở các vùng khí hậu phía Bắc và tăng ở các
vùng khí hậu phía Nam (hình 1.3b). Tính trung bình trong cả nước, lượng
mưa năm trong 50 năm qua (1958 - 2007) đã giảm khoảng 2%.
- Tần suất và cường độ El Nino tăng lên rõ rệt trong những thập niên
gần đây. Trong 5 thập niên gần đây, tác động của hiện tượng ENSO ngày
càng mạnh mẽ đối với chế độ thời tiết và khí hậu trên nhiều khu vực ở Việt
Nam. Biến đổi của ENSO và tác động của nó đến sự biến đổi của gió mừa sẽ
ảnh hưởng mạnh hơn đối với sự biến đổi của mưa. Hiện tượng ENSO cũng
ảnh hưởng đến sự thay đổi sự xuất hiện, cường độ và các đặc trưng của xoáy
thuận nhiệt đới và sự biến đổi của nó giữa các năm.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
Footer Page 21 of 16.

/>

Header Page 22 of 16.

12

- Mực nước biển: Số liệu quan trắc tại các trạm hải văn dọc ven biển
Việt Nam cho thấy tốc độ dâng lên của mực nước biển trung bình ở Việt Nam
hiện nay là khoảng 3mm/năm (giai đoạn 1993 - 2008), tương đương với tốc
độ tăng trung bình trên thế giới. Trong khoảng 50 năm qua, mực nước biển
tại trạm hải văn Hòn Dấu dâng lên khoảng 20cm. (hình 1.4).

Hình 1.4. Diễn biến của mực nước biển tại trạm hải văn Hòn Dấu [20]
Mực nước biển dâng cao dẫn đến mặn xâm nhập sâu vào hệ thống
sông ngòi, kênh rạch và tầng chứa nước ngầm ở đồng bằng châu thổ sông
Hồng – Thái Bình, Đồng bằng sông Cửu Long và đồng bằng ven biển miền
Trung, làm cho nước nhạt (nước ngọt) bị nhiễm mặn và do đó làm giảm
lượng nước nhạt có thể khai thác, sử dụng. Theo kết quả các kịch bản biến
đổi khí hậu đã được đưa ra, nếu mực nước biển có thể dâng cao 0,75 – 1 m
so với thời kỳ 1980 – 1999, thì khoảng 20 – 38% diện tích Đồng bằng sông
Cửu Long và đồng bằng sông Hồng bị ngập, là hai vùng sản xuất lúa chính

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
Footer Page 22 of 16.

/>

Header Page 23 of 16.

13

của Việt Nam và do đó ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất lương thực để
cung cấp cho hơn 86 triệu dân Việt Nam và gần 100 triệu dân trên thế giới.
Việt Nam có bờ biển dài khoảng 3260 km, hơn một triệu km2 lãnh hải và
trên 3000 hòn đảo gần bờ và hai quần đảo xa bờ là Hoàng Sa và Trường Sa,

nhiều vùng đất thấp ven biển. Nước biển dâng cùng với nước dâng do bão,
sóng lớn, triều cường ảnh hưởng lớn đến hạ tầng cơ sở (hệ thống đê biển,
bờ bao, giao thông, du lịch, công trình dân sinh và quốc phòng…) vùng ven
bờ biển và những vùng đất thấp nằm dọc theo bờ biển. Nước biển dâng
cũng sẽ tác động đến các đầm phá, vũng vinh, đảo nhỏ, các cồn cát và bãi
tắm, các bãi phù sa, đánh bắt và nuôi trồng thủy sản.
Ở Việt Nam là một trong 5 nước trên thế giới được đánh giá là sẽ chịu
ảnh hưởng nghiêm trọng của BĐKH và nước biển dâng. Trong đó, đồng bằng
châu thổ sông Hồng và sông Cửu Long là hai vùng chịu tác động BĐKH và
nước biển dâng nhiều nhất. Đây là hai vùng sản xuất nông nghiệp chính của
Việt Nam nhưng địa hình thấp, phần lớn chỉ cao hơn 1 m so với mực nước
biển, thậm chí có nơi thấp dưới mực nước biển. Theo kết quả các kịch bản
biến đổi khí hậu đã được đưa ra, nếu mực nước biển có thể dâng cao 0,75
đến1m so với thời kỳ 1980 – 1999, thì khoảng 20 – 38% diện tích Đồng bằng
sông Cửu Long và đồng bằng sông Hồng bị ngập và do đó ảnh hưởng nghiêm
trọng đến sản xuất lương thực để cung cấp cho hơn 86 triệu dân Việt Nam và
gần 100 triệu dân trên thế giới.
1.2. Nghiên cứu di truyền và chọn giống lúa chịu mặn
1.2.1. Cơ sở di truyền tính chống chịu mặn ở cây lúa
Lúa (Oryza sativa L.) là cây rất nhậy cảm với những yếu tố gây stress
phi sinh học như mặn, khô hạn, nhiệt độ... Đất mặn là yếu tố chính làm giảm
năng suất, sản lượng của lúa. Người ta tập trung sự chú ý vào đối tượng mặn

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
Footer Page 23 of 16.

/>

Header Page 24 of 16.

14

đây là dạng gây stress quan trọng đối với sản xuất lúa, và đặt ra mục tiêu
hướng tới để cải tiến giống lúa trên qui mô toàn cầu. Xác định gen chống
chịu mặn là trọng tâm quan trọng trong chọn giống lúa, nó có những khó
khăn nhất định mà nhà chọn giống phải đối mặt như: Nguồn gen kháng khan
hiếm, tính trạng chống chịu mặn là tính trạng di truyền số lượng (Quantitative
trait loci), cơ chế chống chịu mặn phức tạp, và rất khó để đánh giá chính xác
những tính trạng sinh lý liên quan đến khả năng chịu mặn. Có một số phương
pháp chọn giống chống chịu mặn được các nhà chọn giống thường xuyên áp
dụng như, cải tạo các giống lúa địa phương có khả năng chống chịu mặn bằng
cách gây đột biến hay lai tạo rồi chọn lọc theo phương pháp truyền thống. Sử
dụng công nghệ sinh học bằng cách tạo mô sẹo (callus) từ phôi hay nuôi cấy
bao phấn, sàng lọc và tái sinh cây trong môi trường bổ xung hàm lượng NaCl
với nồng độ khác nhau, hay chuyển gen chịu mặn vào giống có tiềm năng
năng suất nhưng mẫn cảm với mặn. Biện pháp chọn tạo giống lúa chống chịu
mặn nhờ chỉ thị phân tử (MAS) tỏ ra là phương pháp hiệu quả, chính xác đã
được các nhà chọn giống sự dụng trong những năm gần đây trên thế giới.
Rất nhiều nghiên cứu đã chứng minh yếu tố di truyền tính chống chịu
mặn biến động khác nhau giữa các giống lúa. Vì vậy, muốn chọn giống lúa
chống chịu mặn có hiệu quả, cần nghiên cứu sâu về cơ chế di truyền tính
chống chịu mặn, từ đó loại bỏ ở ngay từ những thế hệ đầu, những dòng không
đáp ứng được yêu cầu của người chọn giống. Nghiên cứu di truyền số lượng
tính chống chịu mặn cho thấy, cả hai ảnh hưởng hoạt động của gen cộng tính
và gen không cộng tính đều có ý nghĩa trong di truyền tính chống chịu mặn
[19], [25].
Bằng những thí nghiệm đánh giá tính chống chịu mặn tại giai đoạn mạ
của cây lúa trong dung dịch dinh dưỡng Yoshida có độ mặn tương đối cao

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

Footer Page 24 of 16.

/>

Header Page 25 of 16.

15

(EC = 12 dSm-1) trong môi trường kiểm soát được các yếu tố ngoại cảnh;
người ta thấy, tính trạng chiều dài chồi, hàm lượng Na và K ở trong chồi,
khối lượng khô của chồi và rễ thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa
giống chống chịu và giống nhiễm, tính trạng này chủ yếu được điều khiển do
hoạt động của nhóm gen cộng tính. Hệ số di truyền tính chống chịu thông qua
các tính trạng này rất thấp [38]. Trong giai đoạn trưởng thành của cây lúa tính
trạng chiều cao cây, năng suất trong điều kiện mặn được điều khiển bởi
những gen cộng tính [28].
Do ảnh hưởng lớn của môi trường bên ngoài, sự thể hiện di truyền là
rất thấp trong các tính trạng. Phương pháp chọn giống chống chịu mặn có thể
dùng phương pháp trồng dồn có cải tiến hoặc có thể dùng phương pháp chọn
lọc cá thể (single seed descent) sẽ là thích hợp trong chọn giống chịu mặn.
Bằng phương pháp lai diallel đầy đủ, Gregorio và Senadhina (1993) cho rằng,
có thể tìm ra một số cặp lai tốt phục vụ cho chương trình ưu thế lai. Nghiên
cứu về di truyền số lượng tính chống chịu mặn thông qua lai diallel 6 x 6,
năng suất thể hiện hoạt động của nhóm gen cộng tính không có ý nghĩa trong
điều kiện bình thường, nhưng trở nên có ý nghĩa trong điều kiện xử lý mặn.
Năng suất lúa bị giảm là do ảnh hưởng của mặn. Trong một số giống lúa, ưu
thế hoạt động của gen cộng tính đối với năng suất là điều kiện thuận lợi cho
chọn lọc giống trong môi trường mặn [19].
Nghiên cứu về các thông số di truyền Mishra và cs, (1996) cho rằng,
chiều dài bông và khối lượng 1000 hạt chịu tác động rất ít bởi các yếu tố môi

trường, nếu như chọn giống chống chịu mặn dựa vào hai tính trạng này là
không có hiệu quả. Khối lượng bông, số hạt chắc trên bông, chiều cao cây có
hệ số path rất cao trong môi trường mặn. Chính ba tính trạng này đóng góp
phần lớn trong việc tăng năng suất lúa trong môi trường mặn, nhất là khối

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
Footer Page 25 of 16.

/>