đánh giá chất lượng và khả năng chịu hạn của một số giống lúa cạn hà giang.pdf
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (943.62 KB, 86 trang )
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
-------------------------------------
NGÔ VĂN DƢƠNG
ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG VÀ KHẢ NĂNG
CHỊU HẠN CỦA MỘT SỐ GIỐNG LÚA CẠN HÀ GIANG
LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC
Thái Nguyên - 2009
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
-------------------------------------
NGÔ VĂN DƢƠNG
ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG VÀ KHẢ NĂNG
CHỊU HẠN CỦA MỘT SỐ GIỐNG LÚA CẠN HÀ GIANG
Chuyên ngành : Sinh học thực nghiệm
Mã số: 60.42.30
LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC
Người hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN LAM ĐIỀN
Thái Nguyên - 2009
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chƣa đƣợc ai công bố.
Tác giả
Ngô Văn Dƣơng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Nguyễn Lam Điền đã tận tình
hƣớng dẫn, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành công trình nghiên
cứu này.
Tôi xin cảm ơn KTV Cao Phƣơng Thảo (phòng Thực vật học), KTV Đào
Thu Thủy (phòng thí nghiệm Công nghệ tế bào), CN Nguyễn Ích Chiến (phòng thí
nghiệm Di truyền học và Công nghệ gen), Khoa Sinh- KTNN, Trƣờng Đại học Sƣ
phạm Thái Nguyên) đã giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Trƣờng Đại học Sƣ phạm - Đại học
Thái Nguyên, Ban chủ nhiệm và các thầy cô giáo, cán bộ khoa sinh - KTNN, Ban
giám hiệu Trƣờng THPT Bắc Sơn, Sở GD&ĐT Thái Nguyên đã tạo điều kiện giúp
đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn.
Tôi xin cảm ơn sự động viên, khích lệ của gia đình, bạn bè và đồng nghiệp
trong suốt thời gian làm luận văn.
Tác giả luận văn
Ngô Văn Dƣơng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU………………………………………………………………. 1
Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1.
Giới thiệu về cây lúa………………………………………………….. 3
1.1.1. Nguồn gốc và phân loại cây lúa………………………………………... 3
1.1.2. Giá trị kinh tế của cây lúa……………………………………………… 4
1.1.3. Tình hình sản xuất lúa trên thế giới và ở Việt Nam……………………. 5
1.1.4. Thành phần hoá sinh của hạt lúa............................................................. 10
1.1.5. Đặc điểm sinh học của cây lúa cạn………………………….................. 11
1.2.
Hạn và cơ chế chịu hạn của thực vật………………………………… 13
1.2.1. Khái niệ m về hạ n………………………………………………………. 13
1.2.2. Tính chịu hạn và tác động của hạn đến thực vật…………….................. 14
1.2.3. Cơ sở sinh lý , sinh hoá và di truyề n củ a tí nh chị u hạ n ở cây lú a………. 16
1.2.4. Nghiên cứu khả năng chịu hạn của cây lúa………………….................. 21
1.3. Ứng dụng kỹ thuật nuôi cấy mô và tế bào thức vật vào việc đánh
giá khả năng chống chịu ở cây lúa……………………........................ 22
1.3.1. Hệ thố ng nuôi cấ y……………………………………………………… 22
1.3.2. Mộ t số thành tựu về đá nh giá khả năng chố ng chị u và chọn dòng tế
bào soma bằ ng kỹ thuậ t nuôi cấ y in vitro……………………………… 23
Chƣơng 2. VẬ T LIỆ U VÀ PHƢƠNG PHÁ P NGHIÊN CƢ́ U
2.1.
Vậ t liệ u và đị a điể m nghiên cƣ́ u……………………………............... 25
2.1.1. Vật liệu thực vật………………………………………………………...
25
2.1.2. Ha chất và thiết bị................................................................................. 25
2.1.3.
Địa điểm nghiên cứu................................................................................
26
2.2.
Phƣơng phá p nghiên cƣ́ u...................................................................... 27
2.2.1.
Phƣơng pháp phân loại các giống lúa cạn …………………………….. 26
2.2.2. Phƣơng phá p hó a sinh.............................................................................. 26
2.2.3.
Đá nh giá khả năng chị u hạ n ở giai đoạ n mạ bằ ng phƣơng phá p gây hạ n 29
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
nhân tạ o…………………………………………………………………
2.2.4. Phƣơng phá p nuôi cấ y in vitro………………………………………………. 31
2.2.5. Phƣơng pháp xử lý số liệu và tính toán kết quả………………………... 33
Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1.
Phân loạ i, đặ c điể m hì nh thá i củ a cá c giố ng lú a …………................. 34
3.1.1. Phân loạ i cá c giố ng lú a………………………………………………… 34
3.1.2. Đặc điểm hình thái các giống lúa……………………………………… 35
3.2.
Đá nh giá chấ t lƣợ ng hạ t……………………….…………………….. 37
3.2.1. Đá nh giá chấ t lƣợ ng hạ t trên phƣơng diệ n cả m quan…………………. 37
3.2.2. Đá nh giá chấ t lƣợ ng hạ t trên phƣơng diệ n hó a sinh................................ 38
3.3.
Đánh giá khả năng chịu hạn của các giống lúa …………………….. 42
3.3.1. Khả năng chịu hạn của các giống ở giai đoạn nảy mầm…...................... 42
3.3.2. Khả năng chịu hạn của các giống ở giai đoạn mạ……………………… 51
3.4.
Khả năng chịu han của các giống lúa nghiên cứu ở giai đoạn mô sẹo.. 59
3.4.1. Thăm dò khả năng tạo mô sẹo, tốc độ sinh trƣởng và khả năng tái sinh
của các giống lúa nghiên cứu………………………………………….. 59
3.4.2. Độ mất nƣớc của mô sẹo…………………………………...................... 60
3.4.3. Khả năng chịu mất nƣớc của mô sẹo………………………………….. 61
3.4.4. Tốc độ sinh trƣởng của mô sẹo sau khi sử lý thổi khô………………… 62
3.4.5. Khả năng tái sinh cây từ mô sẹo sau khi xử lý thổi khô……………….. 63
3.4.6. Xác định nhanh sức sống của tế bào mô sẹo bằng phƣơng pháp nhuộm TTC 64
KẾ T LUẬ N VÀ ĐỀ NGHỊ ……………………………………………. 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………... 69
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 1.1. Diện tích, năng xuất và sản lƣợng lúa của toàn Thế giới giai đoạn từ
1970 đến 2007............................................................................................. 6
Bảng 1.2. Diện tích, năng suất và sản lƣợng lúa của 10 nƣớc c sản lƣợng lúa hàng
đầu thế giới năm 2007................................................................................ 7
Bảng 1.3. Tình hình sản xuất và xuất khẩu lúa gạo của Việt Nam giai đoạn 1990 –
2007............................................................................................................ 9
Bảng 2.1. Các giống lúa cạn sử dụng làm vật liệu nghiên cứu……………………... 25
Bảng 3.1. Phân loại các giống lúa nghiên cƣ́ u……………………………………… 34
Bảng 3.2. Đặc điểm hình thái và khối lƣợng 1000 hạt của các giống lúa.................. 35
Bảng 3.3. Mộ t số chỉ tiêu chấ t lƣợ ng hạ t củ a các giống lúa………………………... 37
Bảng 3.4.
Hàm lƣợng protein, đƣờ ng tan củ a cá c giố ng lú a (% khố i lƣợ ng khô).....
39
Bảng 3.5. Hàm lƣợng axit amin dƣ̣ trƣ̃ trong hạt của các giống lúa (g axit amin
/100g mẫ u)................................................................................................. 40
Bảng 3.6. Thành phần và lƣợng axit amin trong protein hạt của các giống lúa (g
axit amin/ 100g protein)............................................................................. 41
Bảng 3.7. Thành phần và hàm lƣợng các axit amin không thay thế trong hạ t củ a
các giống lúa (g axit amin/ 100g protein).............................................
41
Bảng 3.8.
Hoạt độ của -amylase trong giai đoạ n hạ t nả y mầ m khi xƣ̉ lý sorbitol
5% ( ĐVHĐ/mg hạ t nả y mầ m)………………………………………….. 43
Bảng 3.9. Hàm lƣợng đƣờng tan của các giố ng lú a khi xƣ̉ lý sorbitol 5% ở giai
đoạ n nả y mầ m(%)………………………………………………………. 45
Bảng 3.10. Tƣơng quan giƣ̃ a hoạ t đô enzyme α-amylase vớ i hà m lƣợ ng đƣờ ng tan
của các giống lúa………………………………………………………… 46
Bảng 3.11. Hoạt độ protease củ a cá c giố ng lú a khi xƣ̉ lý sorbitol 5% ở giai đoạ n
nảy mầm (ĐVHĐ/mg)……………………………………………... 47
Bảng 3.12. Hàm lƣợng protein của cá c giố ng lú a giai đoạ n nả y mầ m khi xƣ̉ lý 49
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
sorbitol 5 % (%)…………………………………………………………..
Bảng 3.13. Tƣơng quan giƣ̃ a hoạ t độ protease vớ i hà m lƣợ ng protein tan ở giai đoạ n
nảy mầm của các giống lúa………………………………………………. 50
Bảng 3.14. T lệ thiệt hại do hạn của các giống lúa ở giai đoạn mạ (%)……………. 52
Bảng 3.15. Khả năng gi nƣớc của các giống lúa (%)………………………………. 53
Bảng 3.16. Chiề u dà i rễ tạ i cá c thờ i điể m gây hạ n củ a cá c giố ng lú a ở giai đoạn mạ
(cm)……………………………………………………………………… 54
Bảng 3.17. Chỉ số chịu hạn tƣơng đối của các giống lúa ở giai đoạn mạ…………… 56
Bảng 3.18. Hàm lƣợng proline của các giống lúa ở giai đoạn mạ (mM/g khố i lƣợ ng
tƣơi)………………………………………………………………………. 58
Bảng 3.19.
Thăm dò khả năng tạo mô sẹo, tốc độ sinh trƣởng và khả năng tái sinh
của 5 giống lúa……………………………………………………………
60
Bảng 3.20. Kiểm tra sức sống của các giống lúa cạn bằng phƣơng pháp nhuộm TTC 64
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 3.1. Hình thái hạt của các giống lúa nghiên cứu…………………………. 36
Hình 3.2. Hàm lƣợng axit amin không thay thế của các giống lúa nghiên cứu
vớ i tiêu chuẩ n củ a FAO……………………………….……………. 42
Hình 3.3. Sự biến động hoạt độ enzyme α-amylase củ a cá c giố ng lú a ………. 44
Hình 3.4. Đị nh tí nh hoạ t độ enzyme α-amylase củ a cá c giố ng lú a…………….. 44
Hình 3.5. Sự biến động hàm lƣợng đƣờng tan các giống lúa ở giai đoạn nảy
mầ m……………………………………………..…………………..
45
Hình 3.6. Sự biế n độ ng hoạ t độ củ a enzyme protease củ a cá c giố ng
lúa……….
47
Hình 3.7.
Ảnh định tính hoạt độ enzyme protease của các giống lúa…………..
48
Hình 3.8.
Hàm lƣợng protein các giống lúa ở giai đoạn nảy mầm……………..
49
Hình 3.9. T lệ thiệ t hạ i do hạ n củ a cá c giố ng lú a ở giai đoạn mạ…………….. 52
Hình 3.10. Chiề u dà i rễ củ a cá c giố ng lú a ở giai 7 ngày hạn……………………. 54
Hình 3.11. Đồ thị hình rada biểu thị khả năng chịu hạn của các giống lúa ở giai
đoạn mạ…………………………………………………………….. 55
Hình 3.12. Ảnh các giống lúa trƣớc và sau 5 ngày gây hạn ở giai đoạn mạ…….. 57
Hình 3.13.
Sự biến động hàm lƣợng proline ở giai đoạn mạ của các giống lúa…
58
Hình 3.14. Tốc độ mất nƣớc của mô sẹo các giống lúa sau khi xử lý thổi khô…. 60
Hình 3.15. Khả năng sống st của mô sẹo sau khi xử lý thổi khô (%)…………. 62
Hình 3.16. Tốc độ sinh trƣởng tƣơng đối của mô sẹo sau 4 tuần nuôi cấy……… 62
Hình 3.17. Khả năng tái sinh cây từ mô sẹo sau khi xử lý thổi khô…………….. 63
Hình 3.18.
Đánh giá khả năng chịu mất nƣớc của mô sẹo các giống lúa cạn……
64
Hình 3.19. Khả năng phục hồi và tái sinh sau thổi khô của các giống lúa cạn ở
mức độ mô sẹo………………………………………………………. 65
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
CHỮ VIẾT TẮT
ABA Abscisic Acid
ATPaza Adenosin triphosphatase (Enzym phân giải ATP giải phng năng lƣợng)
ADN Deoxyribose Nucleic Acid
AFLP Amplified Fragment Length Polymorphism (Tính đa hình chiều dài
các phân đoạn đƣợc nhân bản)
ASTT Áp suất thẩm thấu
2,4D Axit 2,4 – Dichlorphenoxyacetic
cADN Complementary ADN (ADN bổ sung đƣợc tổng hợp nhờ enzym
phiên mã ngƣợc từ ARN thông tin)
CS Cộng sự
CSCHTĐ Chỉ số chịu hạn tƣơng đối
ĐVHĐ Đơn vị hoạt độ
ĐVMS Đơn vị mô sẹo
EDTA Ethylene Diamin Tetraaxetic Acid
HSP Heat shock protein (Protein sốc nhiệt)
IRRI International Rice Research Institute (Viện nghiên cứu lúa quốc tế)
Kb Kilobase
MS Murashige Skoog (Môi trƣờng theo Murashige và Skoog)
LEA Late Embryogenesis Abundant protein (Protein tổng hợp với số
lƣợng lớn ở giai đoạn cuối của quá trình phát triển phôi)
PCR Polymerase Chain Reaction (Phản ứng chuỗi polymerase)
RAPD Random Amplified Polymorphism ADN (Phân tích ADN đa hình
đƣợc nhân bản ngẫu nhiên)
RFLP Restriction Fragment Length Polymorphism (Phân tích chiều dài các
phân đoạn ADN cắt hạn chế)
sHSP Small heat shock protein (Protein sốc nhiệt nhỏ từ 10 - 30 kDa)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Lúa ( oryza Sativa L.) là nguồn lƣơng thực chủ yếu của hơn một nửa dân số
trên thế giới. Ở Việt Nam, lúa là cây nông nghiệp c vị trí quan trọng trong nền
kinh tế quốc dân. Nghề trồng lúa ở Việt Nam c từ cổ xƣa và là trung tâm đa dạng
về cây lúa trồng hiện nay [52]. Hiện hay hơn 60% dân số nƣớc ta sống bằng nghề
trồng lúa , nên lúa không chỉ c ý nghĩa vế mặt an ninh lƣơng thực mà còn c giá trị
về mặt kinh tế cho nông dân trồng lúa và đặc biệt quan trọng đối với nhng bà con
dân tộc miền núi. Nƣớc ta c địa hình phức tạp 3/4 lãnh thổ là đồi núi, địa hình chia
cắt và diễn biến khí hậu phức tạp, lƣợng mƣa phân bố không đều gia các vùng và
các miền trong năm [8], nên hạn c thể xảy ra bất cứ mùa nào, vùng nào trong năm.
Lúa là loài cây trồng rất mẫn cảm với các điều kiện ngoại cảnh và là cây chịu
hạn kém [40]. Nhng yếu tố sinh thái bất lợi tác động lên quá trình sinh trƣởng và
phát triển của cây lúa nhƣ lƣợng mƣa nhiệt độ, ánh sáng... không thuận lợi. Trên thế
giới, hàng năm hạn c thể làm giảm tới 70% năng suất cây trồng ni chung [68]. Ở
Việt Nam, hàng năm trung bình mất khoảng 30 vạn tấn lƣơng thực do thiên tai,
trong đ hạn đƣợc xem là nhân tố chình làm giảm năng xuất lúa [1]. Bên cạnh lúa
nƣớc, lúa cạn cũng chiếm một vị trí quan trọng đối với nông dân, đặc biệt là dân
miền núi. Lúa cạn phân bố ở vùng núi, địa hình đồi dốc. Việt Nam lúa cạn phân bố
chủ yếu ở vùng Tây Bắc, Đông Bắc Bộ và Tây Nguyên, nơi c địa hình đồi núi,
mƣa nhiều nhƣng lƣợng mƣa phân bố không đều dẫn đến hạn cục bộ xảy ra thƣờng
xuyên. Do đ việc nghiên cứu tính chịu hạn và nâng cao khả năng chịu hạn cho cây
lúa cạn là một thực tiễn quan trọng đƣợc nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu [1],
[40].
Cây lúa cạn năng xuất thấp nhƣng lại thể hiện tính ƣu việt về khả năng chống
chịu hạn tốt, thích nghi cao với điều kiện sinh thái kh khăn, c chất lƣợng gạo tốt,
thơm, dẻo, phù hợp với thị hiếu ngƣời tiêu dùng và c tiềm năng phát triển để phục
vụ cho xuất khẩu. Hiện nay các giống lúa đƣợc canh tác phân tán, tự phát, chƣa c
khoanh vùng và định hƣớng phát triển làm cho nhiều giống lúa cạn c chất lƣợng bị
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
2
mất dần, diện tích trồng lúa bị thu hẹp. Vì vậy sƣu tập và tuyển chọn các giống lúa
cạn c chất lƣợng tốt, khả năng chống chịu cao làm cơ sở cho chọn tạo giống trở
thành một vấn đề cấp thiết.
Xuất phát từ nhng lý do trên, chúng tôi lựa chọn đề tài: “Đánh giá chất
lƣợng và khả năng chịu hạn của một số giống lúa cạn Hà Giang”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Đánh giá chất lƣợng và khả năng chịu hạn của 5 giống lúa cạn trồng ở tỉnh Hà Giang.
3. Nội dung nghiên cứu
- Phân loại các giống lúa nghiên cứu.
- Đánh giá chất lƣợng hạt các giống lúa nghiên cứu.
- Đánh giá khả năng chịu hạn ở giai đoạn hạt nảy mầm.
- Đánh giá nhanh khả năng chịu hạn của các giống lúa nghiên cứu ở giai đoạn mạ ba lá
- Đánh giá khả năng chịu hạn ở mức độ mô sẹo bằng kỹ thuật thổi khô.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
3
Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Giới thiệu về cây lúa
1.1.1. Nguồn gốc và phân loại cây lúa
Cây lúa (Oryza sativa L) còn đƣợc gọi là lúa châu Á vì n đƣợc thuần hoá từ
lúa dại ở ba trung tâm đầu tiên vùng Đông Nam Á: Assam (Ấn Độ), biên giới Thái
Lan – Myanmarr, Trung du Tây Bắc Việt Nam [30]. Theo tài liệu của Trung Quốc
thì khoảng năm 2800 – 2700 TCN, ở Trung Quốc đã c nghề trồng lúa [6]. Markey
và De Candolle, Roievich cho rằng nguồn gốc cây lúa trồng là ở Miền Nam Việt
Nam và Campuchia [30]. C tài liệu lại cho rằng nguồn gốc cây lúa là ở Miền Nam
Việt Nam và Campuchia [22], [30]. C giả thuyết lại cho rằng tổ tiên của lúa Oryza
là một cây hoang dại trên siêu lục địa Gondwana cách đây ít nhất 130 triệu năm và
phát tán khắp các châu lục trong quá trình trôi dạt lục địa [60]. Gutschin cho rằng
cái nôi của nghề trồng lúa là ở chân dãy Himalaya đổ xuống các vùng đồng bằng
Bengale, Assam, Thái Lan vì ở vùng này c nhiều loại lúa hoang dại và các giống
lúa trồng phong phú [6].
Tuy c nhiều các tài liệu khác nhau, các khảo cổ đã chứng minh nguồn gốc
khác nhau của cây lúa nhƣng đa số các tài liệu đều cho rằng nguồn gốc cây lúa là ở
vùng đầm lầy Đông Nam Á, c thể thuộc nhiều quốc gia khác nhau, sau đ do khí
hậu nhiệt đới nng ẩm cây lúa đã lan rộng ra các vùng khác nhau [22], [30].
Lúa thuộc ngành thực vật c hoa (Angios Permes), lớp một lá mầm (Mono
Cotyledones), bộ hòa thảo c hoa (Graminales), họ hòa thảo (Graminae), lúa trồng
thuộc chi Oryza (c 24 hoặc 48 nhiễm sắc thể), c 23 loài phân bố khắp thế giới
trong đ c hai loài lúa trồng. Loài Oryza sativa L. trồng phổ biến trên thế giới và
phần lớn tập trung ở Châu Á bao gồm ba loài phụ: Japonica phân bố ở nhng nơi
c vĩ độ cao (Bắc Trung Quốc, Nhật Bản, Triều Tiên), chịu rét cao, ít chịu sâu bệnh.
Indica ( đƣợc trồng ở các nƣớc nhiệt đới và cận nhiệt đới nhƣ Việt Nam, Thái Lan,
Ấn Độ, Mianma), c đặc điểm hạt dài, thân cao, mềm dễ đổ, chịu sâu bệnh, năng
xuất thấp, mẫn cảm với ánh sáng. Javanica c đặc điểm trung gian, hạt dài, dày và
rộng hơn hạt của Indica, chỉ đƣợc trồng ở vài nơi thuộc Indonesia [22] . Loài Oryza
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
4
gluberrima S. đƣợc trồng với một diện tích nhỏ thuộc Tây Phi. Sự tiến ha của cây
lúa gắn liền với sự tiến ha của loài ngƣời đặc biệt ở châu Á [61].
Theo điều kiện sinh thái, cây lúa chia làm hai loại, lúa cạn và lúa nƣớc. Lúa
cạn, đƣợc trồng vào mùa mƣa trên đất cao, đất thoát nƣớc tự nhiên, trên nhng chân
ruộng không đắp bờ hoặc không c bờ và không c nƣớc dự tr trên bề mặt.
Theo nghiên cứu của nhiều tác giả thì lúa cạn do lúa nƣớc biến đổi thành và
nhng giống lúa này c khả năng trồng đƣợc ở nhng vùng khô hạn, vẫn c khả
năng sinh trƣởng phát triển bình thƣờng trên ruộng c nƣớc. Đây là một đặc tính
nông học của lúa cạn, khác với cây trồng khác.
Hiện nay c thể chia lúa cạn thành hai nhm:
Nhóm lúa cạn cổ truyền, bao gồm nhng giống lúa cạn địa phƣơng, thích nghi
cao và tồn tại lâu đời, tính chống chịu cao, tuy nhiên giống lúa này c hạn chế là
năng xuất thấp.
Nhm lúa không chủ động nƣớc hoặc sống nhờ nƣớc trời. Loại này đƣợc phân
bố trên nhng nƣơng bằng, chân đồi thấp cố độ dốc dƣới 5
o
. Đây là nhng giống lúa
cạn mới lai tạo, c khả năng chịu hạn trong nhng giai đoạn sinh trƣởng nhất định,
hiệu xuất sử dụng nƣớc và tiềm năng năng xuất cao [16].
Năng xuất của các giống lúa cạn thƣờng thấp do hai nguyên nhân chủ yếu:
Giống xấu và đất nghèo dinh dƣỡng, phát triển trên nhng vùng dân trí thấp và điều
kiện canh tác kém [16]. Tuy năng xuất lúa cạn không cao, trung bình đạt 15 tạ/ha,
nhƣng cây lúa cạn đã gp phần vào tổng sản lƣợng lúa một cách đáng kể (từ 20% -
40% ở nhng vùng sản xuất lƣơng thực kh khăn), gp phần giải quyết lƣơng thực
tại chỗ cho nhân dân, giảm đƣợc công vận chuyển và chủ động lƣơng thực trong
một khoảng thời gian nhất định, phù hợp với điều kiện của nhiều địa phƣơng.
1.1.2. Giá trị kinh tế của cây lúa
Trên thế giới cơ cấu sản xuất lƣơng thực, lúa gạo chiếm 26,5%. Sản lƣợng lúa
đã vƣợt lên đứng thứ nhất trong các cây lƣơng thực với tổng sản lƣợng là 650 triệu
tấn/năm. Mặc dù diện tích trồng lúa gạo đứng sau lúa mì nhƣng sản lƣợng lúa năm
1993 đã đứng vị trí thứ nhất với tổng sản lƣợng là 573 triệu tấn/năm. Đặc biệt trong
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
5
nhng năm gần đây với sụ phát triển của khoa học kỹ thuật trong công tác chọn tạo
giống và canh tác, phân bn thì năng xuất và chất lƣợng lúa gạo không ngừng tăng
lên [6].
Trên thế giới khoảng 40% dân số coi lúa gạo là cây lƣơng thực chính, tới 25%
dân số sử dụng lúa gạo trên 1/3 khẩu phần ăn hàng ngày. Ở Việt Nam 100% dân số
sử dụng gạo làm lƣơng thực chính. Trong lúa gạo chứa đầy đủ các thành phần dinh
dƣỡng nhƣ tinh bột (62,5%), protein (7-10%), lipit (1-3%), xenlulo (10,9%), nƣớc
11%...[22]. Ngoài ra gạo còn chứa một số chất khoáng và vitamin nhm B, các axit
amin thiết yếu nhƣ lizin, triptophan, threonin… chất lƣợng gạo thay đổi theo thành
phần axit amin, điều này phụ thuộc vào từng giống [58]. Do thành phần các chất
dinh dƣỡng tƣơng đối ổn định và cân đối nên lúa gạo đã đƣợc sử dụng rộng rãi
trong nhiều lĩnh vực nhƣ:
- Lúa gạo đƣợc chế biến thành trên 200 mn ăn khác nhau [16], [61].
- Lúa gạo đƣợc dùng làm thức ăn cho gia súc với một lƣợng khá lớn. Ở các
nƣớc phát triển lƣợng lúa gạo dành cho chăn nuôi chiếm một t lệ cao.
- Lúa gạo là nguyên liệu của nhiều ngành công nghiệp nhƣ: công nghiệp chế
biến thức ăn gia súc, sản xuất bánh kẹo, sản xuất rƣợu bia…
Sản phẩm phụ của cây lúa đƣợc sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Tấm
đƣợc dùng để sản xuất rƣợu, cồn axeton, phấn viết mịn… Cám đƣợc dùng để sản
xuất thức ăn tổng hợp, sản xuất các vitamin nhm B, chế tạo sơn cao cấp, làm nguyên
liệu chế tạo xà phòng… Vỏ trấu để sản xuất nấm men làm thức ăn gia súc, vật liệu
đng lt hàng, vật liệu độn phân hu cơ, làm chất đốt… Rơm rạ dùng cho công nhiệp
sản xuất giấy, catông xây dựng, đồ gỗ gia dụng. Gạo là mặt hàng xuất khẩu làm tăng
thu nhập quốc dân, gp phần ổn định an ninh lƣơng thực nhân loại [21], [61].
1.1.3. Tình hình sản xuất lúa trên thế giới và ở Việt Nam
1.1.3.1. Tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới
Theo thống kê của FAO năm 2006 c 114 nƣớc trồng lúa và phân bố ở tất cả
các Châu lục trên Thế giới. Trong đ Châu Phi c 41 nƣớc, Châu Á c 30 nƣớc, Bắc
Trung Mỹ c 14 nƣớc, Nam Mỹ 13 nƣớc, Châu Âu 11 nƣớc, Châu Đại Dƣơng có 5
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
6
nƣớc. Diện tích trồng lúa biến động và đạt khoảng 152.000 triệu ha, năng suất bình
quân xấp xỉ 4,0 tấn/ha [61]. Châu Á là khu vực c diện tích trồng lúa lớn nhất Thế
giới chiếm 90%, Châu Phi 3,6%, Nam Mỹ 3,1%, Bắc Mỹ và Trung Mỹ 1,3%... [59].
Bảng 1.1. Diện tích, năng xuất và sản lƣợng lúa của toàn Thế giới
giai đoạn từ 1970 đến 2007
Năm
Diện tích
(triệu ha)
Năng suất
(tạ/ha)
Sản lƣợng
(triệu tấn)
1970 133,10 23,8 316,38
1980 144,76 27,4 396,87
1990 146,98 35,3 518,23
2000 154,11 38,9 598,97
2001 151,97 39,4 598,03
2002 147,96 39,1 577,99
2003 149,20 39,1 583,00
2004 151,02 40,3 608,37
2005 153,78 40.2 618,53
2006 156,30 41,21 644,10
2007 156,59 41,50 651,70
(Nguồn: Số liệu thống kê của FAOSTAT, 2008 [64])
Bảng 1.1 thể hiện, diện tích canh tác lúa c xu hƣớng tăng. Song tăng mạnh
nhất vào thập k 60, 70 của thế k XX sau đ tăng chậm dần và c xu hƣớng ổn
định vào nhng năm đầu của thế k XXI. Về năng suất lúa trên đơn vị diện tích
cũng c chiều hƣớng tƣơng tự. Trong 4 thập k cuối của thế k XX năng suất lúa
tăng gấp 2 lần từ: 23,8 tạ/ha năm 1970 đến 38,9 tạ/ha năm 2000, sau đ năng suất
lúa vẫn tăng nhƣng chậm dần. Đến năm 2007 sản lƣợng lúa trên toàn thế giới là
651,70 triệu tấn.
Sang nhng năm đầu của thế k XXI, việc áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật
vào trong thâm canh lúa, chú trọng chỉ tiêu chất lƣợng hơn số lƣợng làm cho năng
suất lúa c xu hƣớng chng lại hoặc tăng không đáng kể. Tuy nhiên ở nhng nƣớc
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
7
c nền khoa học kỹ thuật phát triển, năng suất vẫn cao hơn hẳn. Điều này đƣợc
chứng minh qua số liệu thống kê của 10 nƣớc c sản lƣợng lúa đứng đầu thế giới
(FAOSTAT, 2008) [64].
Bảng 1.2. Diện tích, năng suất và sản lƣợng lúa của 10 nƣớc c sản lƣợng lúa
hàng đầu thế giới năm 2007
Tên nƣớc
Diện tích
(triệu ha)
Năng suất
(tạ/ha)
Sản lƣợng
(triệu tấn)
Trung Quốc 29,49 63,41 187,04
Ấn Độ 44,00 32,07 141,13
Inđônêxia 12,16 46,89 57,04
Băngladesh 11,20 38,84 43,50
Việt Nam 7,30 48,68 35,56
Thái Lan 10,36 26,94 27,87
Myanma 0,82 39,76 32,61
Philippin 4,25 37,64 16,00
Brazin 2,90 38,20 11,09
Nhật Bản 1,67 65,37 10,97
(Nguồn: Số liệu thống kê của FAOSTAT, 2008)
Theo số liệu của bảng 1.2, trong 10 nƣớc trồng lúa c sản lƣợng trên 10 triệu
tấn/năm c 9 nƣớc nằm ở Châu Á, chỉ c một đại diện Brazin là ở Nam Mỹ. Trung
Quốc và Nhật Bản là hai nƣớc c năng suất cao hơn hẳn đạt 63,41 tạ/ha (Trung
Quốc) và 65,37 tạ/ha (Nhật Bản). Điều đ c thể lý giải vì Trung Quốc là nƣớc đi
tiên phong trong lĩnh vực phát triển lúa lai và ngƣời dân c tính cần cù, trình độ
thâm canh cao. Còn Nhật Bản là nƣớc c trình độ khoa học kỹ thuật cao, đầu tƣ lớn
[19]. Việt Nam là nƣớc c năng suất lúa cao đứng hàng thứ 3 trong 10 nƣớc trồng
lúa, đạt 48,68 tạ/ha. Thái Lan tuy là nƣớc xuất khẩu gạo đứng hàng đầu thế giới
trong nhiều năm liên tục, song năng suất chỉ đạt 26,91 tạ/ha, Thái Lan chú trọng
nhiều hơn đến canh tác các giống lúa dài ngày, chất lƣợng cao [6]. Xét về diện tích
trồng lúa thì Ấn Độ là nƣớc c diện tích lớn nhất (44,00 triệu ha) còn nƣớc đứng thứ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
8
10 là Myanma (0,82 triệu ha). Về sản lƣợng Trung Quốc đứng đầu 187,04 triệu tấn
và đứng thứ 10 là Nhật Bản 10,97 triệu tấn.
Bên cạnh cây lúa nƣớc, cây lúa cạn chiếm tỉ lệ đáng kể chiếm 15% sản lƣợng
gạo trên Thế giới. Lúa cạn đƣợc trồng ở khắp Châu Á, Châu Phi, Châu Mỹ La Tinh.
Diện tích trồng lúa trên Thế giới khoảng 148 triệu ha (năm 1991), trong đ 19 triệu
ha là lúa cạn: Châu Á c 12 triệu ha, Châu Mỹ La Tinh 3,3 triệu ha, Châu Phi 2,5
triệu ha, năng suất bình quân đạt 1 tấn/ha [76].
1.1.3.2. Tình hình sản xuất lúa gạo ở Việt Nam.
Việt Nam là một trong 10 nƣớc sản xuất lúa gạo lớn nhất trên thế giới. Năm
1980 diện tích trồng lúa là 5,6 triệu ha, sản lƣợng là 23,5 triệu tấn. Đến năm 2007
diện tích trồng lúa là 7,30 triệu ha, năng suất đạt 36,56 triệu tấn.
Việt Nam là nƣớc nông nghiệp , trong đ nghề trồng lúa đng vai trò chủ đạo
trong cơ cấu cây trồng, nên lúa c ý nghĩa quan trọ ng trong nền kinh tế , xã hội nƣớc
ta. Nằm trong vùng nhiệt đới nng ẩm, lƣợng bức xạ mặt trời cao và đất đai phù
hợp cho trồng lúa nên Việt Nam c thể trồng nhiều vụ lúa trong năm và với nhiều
giống khác nhau. Cùng với việc áp dụng các biện pháp chọn , tạo giống mới c năng
suất, chất lƣợng cao và khả năng chống chị u tố t nên sản lƣợng lúa gạo nƣớc ta
không ngừng tăng lên, đã gp phần quan trọng đƣa bình quân lƣơng thực đầu ngƣời
tăng lên. Năm 1994 bình quân lƣơng thực đầu ngƣời nƣớc ta đạt 359 kg/ngƣời/năm
nhƣng đến năm 2005 đã tăng lên 476 kg.
Mặc dù diện tích trồng lúa ở nƣớc ta giai đoạn 1990 -2007 không tăng nhƣng sản
lƣợng và lƣợng gạo xuất khẩu không ngừng tăng đƣợc thể hiện ở bảng 1.3 [39], [62].
Năm 1990 Việt Nam xuất khẩu gạo đƣợc 1,62 triệu tấn, đến năm 2000 chúng
ta đã đạt 3,50 triệu tấn. Năm 2007 Việt Nam c sản lƣợng gạo xuất khẩu lớn nhất
đạt 5,23 triệu tấn và gi vng là nƣớc xuất khẩu gạo lớn thứ hai trên Thế giới.
Năm 2008 tuy diện tích trồng lúa giảm xong năng xuất và sản lƣợng đều tăng
điều đ đã khẳng định vị thế cây lúa của Việt Nam. Đặc biệt sản lƣợng xuất khẩu
gạo vẫn đƣợc duy trì ổn định ở mức trên 5 triệu tấn. Theo dự đoán của các chuyên
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
9
gia thì năm 2009 năng xuất, sản lƣợng và giá trị xuất khẩu gạo của Việt Nam sẽ gi
ở mức ổn định và c thể đạt 5,3 triệu tấn (theo dự báo của FAO).
Bảng 1.3. Tình hình sản xuất và xuất khẩu lúa gạo của Việt Nam
giai đoạn 1990 - 2007
Năm
Diện tích
(triệu ha)
Năng suất
(tấn/ha)
Sản lƣợng
(triệu tấn)
Xuất khẩu
(triệu tấn)
1990 6,042 3,18 19,225 1,62
1995 6,765 3,68 24,964 2,04
2000 7,666 4,24 32,530 3,50
2003 7,452 4,63 34,568 3,92
2004 7,444 4,86 36,158 4,00
2005 7,430 4,82 35,800 5,16
2006 7,3248 4,89 36,200 5,18
2007 7,1838 4,95 36,890 5,23
(Nguồn: Niên giám thống kê Việt Nam, 2008 [39],[62])
1.1.3.3. Tình hình sản xuất lúa cạn trên thế giới và ở Việ t Nam
Tổ ng diệ n tí ch lú a cạ n ở trên thế giớ i khoả ng 18,960 triệ u ha , chiế m 13%
diệ n tí ch trồ ng lú a thế giớ i , năng suấ t b ình quân chỉ đạt 1tấ n/ha [74]. Tuy diệ n tí ch
không lớ n, song nó đó ng vai trò rấ t quan trọ ng và không thể thiếu đƣợc đối với nhân
dân vù ng nú i cao, vùng sâu, vùng xa.
Diệ n tí ch trồ ng lú a cạ n phân bố không đề u , chủ yếu tập trung ở châu Á , châu
Mỹ La Tinh , châu Phi. Trong tƣ̀ ng khu vƣ̣ c diệ n tí ch gieo trồ ng lú a cạ n cũ n g khá c
nhau. Nhƣ̃ ng nƣớ c trồ ng nhiề u là Ấ n Độ , Bzazil, Indonesia, Banglades…Về tỷ lệ
diệ n tí ch lú a cạ n so vớ i lú a nƣớ c ở tƣ̀ ng vù ng cũ ng rấ t khá c nhau , c nhng nƣớc
trồ ng 94% diệ n tí ch lú a cạ n nhƣ Liberia , Bzazil (76%)….Ở châu Á tỷ lệ nà y thấ p
hơn: Philippin (11,3%), Indonesia (21%), Malaixia (5%)…[74]
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
10
Ở Việt Nam diện tích lúa cạn chiếm 7,5% diệ n tí ch trồ ng lú a, đƣợ c phân bố ở
các tỉnh miền núi phía Bắc (210.000 ha), vùng duyên hải Trung Bộ (77.000 ha),
vùng Cao Nguyên (128.000 ha), vùng Đông Nam Bộ (233.000 ha) và một số tỉnh
đồ ng bằ ng Sông Cƣ̉ u Long (2.000 ha) [21].
1.1.4. Thành phần hoá sinh của hạt lúa
Trong hạt lúa khô có 1,79 – 3,07 % lipit, 5,5 – 13% protein, 62,40 – 82,51%,
tinh bộ t, 5,7% tro và 0,48 – 1,19% đƣờng. Ngoài ra còn chứa một số chất khoáng
và vitamin, nhất là vitamin nhm B nhƣ: B1, B2, B6, PP... lƣợng vitamin B1 là
0,45mg/100g hạt, trong đ ở phôi chiếm 47%, vỏ cám 34,5%, ở hạt gạo chỉ c 3,8%
nên nếu khi xát kĩ hàm lƣợng B1 trong hạt gạo còn rất thấp [20], [21], [22], [43].
Lipit chủ yếu tập trung ở vỏ gạo. Nếu ở gạo xay c hàm lƣợng lipit là 2,02%
khối lƣợng khô thì gạo xát lƣợng lipit chỉ còn 0,52%. Hàm lƣợng lipit liên quan đến
chất lƣợng trên hai phƣơng diện là giá trị dinh dƣỡng và giá trị bảo quản. Hàm
lƣợng lipit càng cao thì bảo quản càng phức tạp [13], [63].
Tinh bột chiếm t lệ cao nhất trong thành phần vật chất khô trong hạt lúa,
chiếm 62,4 – 82,51%, n là nguồn chủ yếu cung cấp calo [20]. Tinh bột đƣợc cấu
tạo bởi amylose và amylopectin. Amylose c cấu tạo mạch thẳng c nhiều ở gạo tẻ,
độ dẻo thấp. Amylopectin c cấu tạo mạch nhánh c nhiều ở gạo nếp tạo nên độ dẻo
đặc trƣng ở cơm [11], [15].
Protein trong hạt lúa chiếm từ 5,5 - 13,0% khối lƣợng khô của hạt. Khoảng
80% protein là glutelin, 18 – 20% là prolalin, 2 – 8% là globulin, abumin chiếm 5%.
Glutelin là một loại protein quan trọng, c thành phần axit amin cân đối với gần 3%
lizin, khố i lƣợng phân tử lớn (20 - 22KDa và 35 - 37KDa). Prolamin gạo là một
trong nhng protein dễ tan, dạng chính là 13KDa còn lại là nhng thành phần
phụ, thành phần axit amin rất giàu glutamin, prolin, lơxin nhƣng thấp về
metionin, cystein, threonin và tyrozin. Globulin là thành phần chính của protein
trong phôi hạt thc, khối lƣợng phân tử 26 KDa [73]. Albumin trong gạo là loại
protein không đồng nhất, gồm nhiều thành phần điện di và phân li mạnh [58].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
11
Trong lúa nƣớc hàm lƣợng protein chiếm từ 5,50 – 10,77%, các giống lúa cạn
thì hàm lƣợng cao hơn từ 8,00 – 11,62%, lúa nếp cao hơn lúa tẻ và lúa thơm cao
hơn lúa thƣờng. Hàm lƣợng protein trong hạt lúa không cao nhƣng là protein dễ tiêu
hoá và hấp thu với ngƣời và vật nuôi . Trong hạt lúa protein c 17 loại axit amin
trong đ c cá c axit amin không thay thế là : valine, lơxin, isolơxin, metionin,
phenylalanin, lizin, threonin [13].
Kỹ thuật điện di cho phép phân tách hỗn hợp phức hệ protein thành nhng tiểu
phần khác nhau dựa trên nguyên tắc tốc độ dịch chuyển khác nhau theo khối lƣợng
của tiểu phần đ. Dựa vào các băng điện di c thể so sánh thành phần điện di gia
các mẫu nghiên cứu, xác định tính đa dạng sinh học trên cơ sở phân tích đa hình
protein [33], [34].
Khi nghiên cứu đặc điểm sinh hoá của các giống lúa cạn địa phƣơng cho thấy
các giống lúa nghiên cứu c số băng điện di khác nhau dao động từ 17- 20 băng,
trong đ cao nhất là giống nếp lai tẻ là 20 băng. Điều này chứng tỏ hàm lƣợng của
các tiểu phần protein hạt ở giống lúa nếp lai tẻ cao hơn so với các giống lúa khác
[58]. Nghiên cứu về thành phần hoá sinh hạt của một số giống lúa cạn trồng phổ
biến ở Bắc Kạn và Cao Bằng, kết quả phân tích thành phần điện di protein dự tr
hạt đã xác định đƣợc sự khác nhau về số lƣợng các băng điện di gia các giống (17-
21 băng), protein dự tr hạt biểu hiện tính đa hình [37].
1.1.5. Đặc điểm sinh học của cây lúa cạn.
Thời gian sinh trƣởng và phát triển của cây lúa kể từ khi tra hạt đến khi thu
hoạch gồm 3 thời kỳ. Thời kỳ sinh trƣởng sinh dƣỡng, thời kỳ sinh trƣởng sinh
thực, thời kì hình thành hạt và chín (IRRI 1991)[76].
Thời kỳ sinh trƣởng sinh dƣỡng, cây lúa hình thành nhánh, lá và một phần
thân, cần c sự cân đối gia sinh trƣởng nhánh và sinh trƣởng lá sao cho số nhánh
mới sinh ra đều c khả năng tạo ra đƣợc số lá vốn c của giống. Yếu tố này rất quan
trọng vì n tạo ra số nhánh hu hiệu tạo năng xuất cho cây [76].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
12
Thời kỳ sinh trƣởng sinh thực. Cây lúa hình thành hoa, tập hợp hoa thành bông
lúa, thời tiết thuận lợi thì số hoa của bông lúa sẽ hình thành tối đa tạo điều kiện để
c nhiều hạt trên bông [76].
Thời kỳ chín, ở các hoa lúa đƣợc thụ tinh xảy ra quá trình tích lũy tinh bột và
sự phát triển hoàn thiện của phôi (nếu dinh dƣỡng đủ, thời tiết tốt, không sâu bệnh)
– sự hình thành hạt chắc – sản phẩm chủ yếu của cây lúa sẽ cao [76].
Thời gian sinh trƣởng và phát triển của cây lúa cạn giao động từ 3 đến 5 tháng.
Đặc điểm hình thái của cây lúa gồm 3 phần chính, rễ, thân, lá. Rễ lúa gồm 3 loại
chính (rễ mầm, rễ phụ, rễ bất định), rễ mầm hình thành từ rễ phôi tồn tại 5 - 7 ngày
sau đ rụng đi, rễ phụ hình thành từ các đốt trên của thân lúa phát triển nhanh thành
bộ rễ chùm và làm nhiệm vụ chính trong hút chất dinh dƣỡng phục vụ cho đời sống
của cây lúa, rễ bất định là loại rễ phụ hình thành từ các đốt phía trên cao của thân
chúng tham gia một phần vào hút chất dinh dƣỡng. Số lƣợng rễ, số lông rễ, độ lớn
của rễ phụ thuộc vào từng giống, nhng giống lúa cạn c số lƣợng rễ, độ lớn, độ dài
và đặc biệt c độ dày của vỏ rễ lớn hơn nhiều so với lúa nƣớc. Điều đ giúp lúa cạn
c bộ rễ ăn sâu và phát triển tốt trong điều kiện khô hạn [21].
Trong số các tính trạng của bộ rễ đƣợc nghiên cứu thì tính trạng tổng chiều
dài rễ c mối liên quan chặt chẽ đến tính chịu hạn của lúa nƣơng. Khả năng thu thập
nƣớc và cung cấp đủ nƣớc thông qua rễ tới các bộ phận của cây trong điều kiện kh
khăn về nƣớc đƣợc coi là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá tính chịu hạn [30].
Thân lúa: C thân giả và thân thật. Thân giả do các bẹ lá kết hợp với nhau
tạo thành (thời kỳ lúa con gái). Thân thật chỉ hình thành khi cây lúa vƣơn đốt, phần
cuối của thân là bông lúa (IRRI, 1991) [76].
Lá lúa c hai loại, lá không hoàn toàn và lá hoàn toàn (lá thật). Lá lúa c màu
sắc khác nhau, tùy giống. Đa số lá c màu xanh và ở các mức độ khác nhau. Trên
thân lúa, lá ra kế tục nhau và xếp so le. Số lá trên thân chính phụ thuộc vào số
ging. Giống c thời gian sinh trƣởng càng dài thì số lá càng nhiều. Chỉ số diện tích
lá của lúa cạn thƣờng cao nhƣng tổng số lá trên cây lại ít hơn so với lúa nƣớc [40].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
13
Lúa cạn c bộ lá dày hơn, tuy hô hấp nhiều nhƣng gi nƣớc tốt. Trên bề mặt lá c
nhiều lông do vậy c thể hấp thụ sƣơng đêm. Đặc điểm của các giống lúa cạn khi độ
ẩm đất giảm thì lá cuộn lại và khí khổng đng lại để giảm sự mất nƣớc [78]. Việc
đng mở khí khổng đƣợc điều khiển thông qua điều chỉnh áp suất thẩm thấu hoặc
hormon ABA (acid Abscisic) [40].
Bông lúa, c nhiều hình dạng khác nhau (bông thẳng, bông cong đầu, bông
cong tròn). Bông lúa đƣợc phát triển từ cuối đốt cuối của thân, trải qua các thời kỳ
phân ha, trổ, phơi màu, thụ phấn, chín sa, chín sáp và chín hoàn toàn [6].
Tm lại, trong đời sống cây lúa, mỗi yếu tố cấu thành năng xuất đƣợc xác định
bởi mỗi giai đoạn sinh trƣởng xác định:
- Số bông/m
2
đất phụ thuộc vào mật độ cấy (mật độ tra hạt), khả năng đẻ
nhánh hu hiệu, đƣợc quyết định ngay giai đoạn đầu.
- Số hạt/bông đƣợc quyết định trong thời kỳ làm đòng.
- T lệ hạt chắc đƣợc quyết định vào trƣớc, trong và sau khi trỗ bông.
- Khối lƣợng 1000 hạt do giống quyết định, nhƣng lƣợng bức xạ mặt trời ở kỳ
sau trỗ, đặc biệt là nƣớc và dinh dƣỡng c ảnh hƣởng nhất định đến tính trạng này.
Các điều kiện thời tiết, chăm sc, phân bn c ảnh hƣởng đến từng yếu tố
năng suất. Hiểu biết về mối quan hệ đ là điều mấu chốt và cần thiết để tác động
các biện pháp kỹ thuật, nhằm nâng cao năng suất lúa c hiệu quả.
1.2. Hạn và cơ chế chịu hạn của thực vật
1.2.1. Khái niệm về hạn
Hạn đối với thực vật là khái niệm dùng để chỉ sự thiếu nƣớc do môi trƣờng
gây nên trong suố t cả quá trì nh hay trong tƣ̀ ng giai đoạ n , làm ảnh hƣởng đến sinh
trƣở ng và phá t triể n củ a cây.
Mƣ́ c độ khô hạ n do môi trƣờ ng gây nên ả nh hƣở ng trƣ̣ c tiế p đế n sƣ̣ phá t triể n
của cây, nhẹ thì làm giảm năng suất, nặ ng thì có thể dẫ n đế n tì nh trạ ng huỷ hoạ i cây
cố i và mù a mà ng.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
14
Theo Robert và CS (1991) hạn đƣợc xem là nhân tố gây thiệ t hạ i lớ n nhấ t đố i
vớ i năng suấ t lú a . Trên thế giớ i , thiệ t hạ i do khô hạ n hà ng năm gây ra đố i vớ i sả n
xuấ t lú a khoả ng 1,024 triệ u đôla [88].
1.2.2. Tính chịu hạn và tác động của hạn đến thực vật
1.2.2.1. Tính chịu hạn của thực vật
Mỗi loài cây trồng c một giới hạn nhất định đối với các nhân tố sinh thái của
môi trƣờng nhƣ: nhiệt độ (nng, lạnh), nƣớc, phèn, độ mặn… Nếu ở ngoài giới hạn
đ, thì các nhân tố sinh thái này c thể gây hại, cản trở cho sự sinh trƣởng và phát
triển của cây dẫn đến giảm năng suất sinh học [1].
Trong nhng nhân tố sinh thái của môi trƣờng thì nƣớc là một nhân tố giới hạn
quan trọng của cây trồng, là sản phẩm khởi đầu, trung gian và cuối cùng của các
quá trình chuyển hoá sinh hoá diễn ra trong cơ thể thực vật. Nƣớc là môi trƣờng để
các phản ứng trao đổi chất diễn ra, nhƣ vậy nƣớc c ý nghĩa sinh thái và sinh lý
quyết định đời sống của thực vật. Thiếu nƣớc trƣớc tiên ảnh hƣởng đến sự cân bằng
nƣớc của cây, từ đ ảnh hƣởng đến các chức năng sinh lý nhƣ quang hợp, hô hấp,
dinh dƣỡng khoáng do đ ảnh hƣởng đến sinh trƣởng và phát triển của thực vật.
Mức độ tổn thƣơng của cây trồng do thiếu nƣớc gây ra c nhiều mức độ khác nhau
nhƣ: chết, chậm phát triển hay phát triển tƣơng đối bình thƣờng. Nhng cây c khả
năng duy trì sự phát triển và cho năng suất tƣơng đối ổn định trong điều kiện khô
hạn gọi là cây chịu hạn. Khả năng của thực vật c thể giảm thiểu mức độ tổn thƣơng
do thiếu hụt nƣớc gây ra gọi là tính chịu hạn [1].
Hạn là một hiện tƣợng thƣờng xuyên xảy ra trong thiên nhiên và liên quan
trực tiếp đến vấn đề nƣớc trong thực vật. Khái niệm “khô hạn” dùng để chỉ tình
trạng mất nƣớc của cây. Hiện tƣợng mất nƣớc c thể do tác động sơ cấp, là kết quả
của sự thiếu nƣớc trong môi trƣờng hoặc c thể do tác động thứ cấp đƣợc gây ra bởi
nhiệt độ thấp, sự đốt nng, hay do độ mặn của muối…Tuy nhiên rất kh c thể xác
định đƣợc thế nào là một trạng thái hạn đặc trƣng vì mức độ hạn do môi trƣờng gây
nên khác nhau theo từng mùa, từng năm, từng vùng địa lý và không thể dự đoán
trƣớc đƣợc [81].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
15
1.2.2.2. Các nguyên nhân gây hạn
* Hạn không khí
Hạn không khí thƣờng c đặc trƣng là nhiệt độ cao (39
0
- 42
0
) và độ ẩm thấp
(<65%). Hiệ n tƣợ ng nà y thƣờ ng gặ p ở nhƣ̃ ng tỉ nh Miề n Trung nƣớ c ta và o nhƣ̃ ng
đợ t gió Lào và ở vùng Bắc Bộ vào cuối thu , đầ u đông. Hiệ n tƣợ ng nà y cũ ng xuấ t
hiệ n ở mộ t số nƣớ c trên thế giớ i nhƣ gió Chamsin ở Israel , gi Mistral ở miền nam
nƣớ c Phá p…là m ả nh hƣở ng nghiêm trọ ng đế n mộ t số loạ i cây trồ ng nhƣ phong lan,
cam, chanh, đậ u tƣơng...[7].
Hạn không khí ảnh hƣởng trực tiếp lên các bộ phận của cây trên mặt đất nhƣ
hoa, lá, chồ i non…Đố i vớ i thƣ̣ c vậ t nó i chung và cây lú a nó i riêng thì hạ n không
khí thƣờng gây ra hiện tƣợng hé o tạ m thờ i, vì nhiệt độ cao, ẩm độ thấp làm cho tốc
độ thoá t hơi nƣớ c nhanh vƣợ t quá mƣ́ c bì nh thƣờ ng , lúc đ rễ hút nƣớc không đủ
để bù đắp lại lƣợng nƣớc mất , cây lâm và o trạ ng thá i mấ t cân bằ ng về nƣớ c . Mƣ́ c
độ phả n ƣ́ ng củ a cây đố i vớ i sƣ̣ mấ t nƣớ c sẽ tuỳ thuộ c và o giai đoạ n phá t triể n củ a
chúng. Riêng đố i vớ i cây lú a hạ n gây ả nh hƣở ng nghiêm trọ ng đặ c biệ t và o thờ i kỳ
bắ t đầ u hì nh thà nh cá c cơ quan sinh sả n cho đế n lú c kế t thú c quá trình thụ phấn .
Hạn không khí gây hại nhất ở giai đoạn lúa phơi màu và thậm chí gây nên mất mùa
nế u gặ p phả i đợ t nhiệ t độ cao và độ ẩ m không khí thấ p (mặ c dù nƣớ c trong đấ t
không thiế u ) làm cho hạt phấn không c kh ả năng nẩy mầm , quá trình thụ tinh
không xẩ y ra và hạ t bị lép [7].
* Hạn đất
Mƣ́ c độ khô hạ n củ a đấ t tuỳ thuộ c và o sƣ̣ bố c hơi nƣớ c trên bề mặ t và khả
năng giƣ̃ nƣớ c củ a đấ t . Hạn đất sẽ làm cho áp suất thẩm thấu của đấ t tăng cao đế n
mƣ́ c cây không cạ nh tranh đƣợ c nƣớ c củ a đấ t là m cho cây không thể lấ y nƣớ c và o
tế bà o qua rễ , chính vì vậy hạn đất thƣờng gây nên hiện tƣợng cây héo lâu dài . Hạn
đấ t có thể xẩ y ra ở bấ t kỳ vù ng đấ t nà o và thƣờ ng xẩ y ra nhiề u ở nhƣ̃ ng vù ng có
điề u kiệ n khí hậ u , đị a hì nh, đị a chấ t, thổ nhƣỡ ng đặ c thù nhƣ sa mạ c ở Châu Phi ;
đấ t trố ng đồ i trọ c củ a châu Á ; mùa ít mƣa và nhiệt độ thấp ở châu Âu . Tm lại hạn
