Luận văn thạc sĩ nghiên cứu vật liệu khởi đầu phục vụ công tác chọn tạo giống lúa chất lượng cao cho vùng đồng bằng sông hồng

....

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
------------------

NGUYỄN TRƯỜNG GIANG

NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU KHỞI ðẦU PHỤC VỤ
CÔNG TÁC CHỌN, TẠO GIỐNG LÚA CHẤT LƯỢNG CAO
CHO VÙNG ðỒNG BẰNG SÔNG HỒNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng
Mã số:

60.62.05

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN TẤN HINH

HÀ NỘI, 2008

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………i


i

LỜI CAM ðOAN
Tơi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong
luận văn này là trung thực và chưa hề ñược sử dụng ñể bảo vệ một
học vị nào, các thơng tin trích dẫn đều được chỉ rõ nguồn gốc.
Tác giả luận văn

Nguyễn Trường Giang

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………i


ii

LỜI CÁM ƠN
ðể có được kết quả này, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc, lời
cám ơn chân thành đến PGS.TS Nguyễn Tấn Hinh đã tận tình
hướng dẫn và giúp đỡ trong suốt q trình thực hiện đề tài.
Xin trân trọng cám ơn TS. Trần Quang Tấn và các cán bộ Ban
ñào tạo sau ñại học, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam.
Xin trân trọng cám ơn ThS. Nguyễn Trọng Khanh và toàn bộ
cán bộ, nhân viên Trung tâm Nghiên cứu và phát triển lúa thuần,
Viện Cây lương thực và cây thực phẩm đã nhiệt tình giúp đỡ trong
suốt q trình thực hiện luận văn này.
Tơi cũng xin cám ơn Ban Giám đốc Viện Mơi trường Nơng
nghiệp, các ñồng nghiệp, gia ñình và bạn bè ñã tạo mọi điều kiện
thuận lợi nhất để tơi hồn thành luận văn.
Tác giả luận văn

Nguyễn Trường Giang

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………ii


iii

MỤC LỤC
Trang phụ bìa

i

Lời cam đoan

ii

Lời cảm ơn

iii

Mục lục

iv

Danh mục chữ viết tắt

vii

Danh mục bảng

viii

Danh mục hình biểu đồ

x

MỞ ðẦU

i

1.

Tính cấp thiết của ñề tài

1

2.

Mục tiêu và yêu cầu của ñề tài

2

2.1.

Mục tiêu

2

2.2.

Yêu cầu của ñề tài

2

3.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài

3

4.

ðối tượng và phạm vi nghiên cứu của ñề tài

3

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC

4

1.1.

Cơ sở khoa học của việc nghiên cứu ñề tài

4

1.2.

Một số kết quả nghiên cứu trong nước và nước ngoài

7

1.2.1. Một số kết quả nghiên cứu ngoài nước

7

1.2.2. Một số kết quả nghiên cứu trong nước

17

CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

32

2.1.

Vật liệu nghiên cứu

32

2.2.

Nội dung nghiên cứu và các vấn ñề cần giải quyết

33

2.3.

ðịa ñiểm và thời gian nghiên cứu

33

2.3.1. ðịa ñiểm nghiên cứu

33

2.3.2. Thời gian nghiên cứu

33

2.4.

33

Phương pháp nghiên cứu

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………iii


iv

2.4.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm

33

2.4.2. Chăm sóc

34

2.4.3. Các chỉ tiêu theo dõi

34

4.3.4. Các chỉ tiêu và phương pháp ñánh giá chất lượng

37

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

40

3.1.

40

ðánh giá và phân loại tập đồn giống lúa theo các tính trạng khác nhau

3.1.1. Phân nhóm các giống lúa theo thời gian sinh trưởng

40

3.1.2.

42

Phân nhóm các giống lúa theo chiều cao cây

3.1.3. Phân nhóm các giống theo năng suất

44

3.1.4. Phân nhóm các giống lúa theo các yếu tố cấu thành năng suất

45

3.1.5. Phân nhóm các giống lúa theo chất lượng thương trường.

49

3.1.6. Phân loại các giống theo chất lượng nấu nướng, dinh dưỡng.

54

3.1.7.

ðánh giá các giống lúa về khả năng chống chịu sâu bệnh.

59

3.2.

ðặc ñiểm sinh trưởng, phát triển và năng suất của một số giống
lúa có triển vọng chọn lọc từ tập đồn

3.2.1. ðặc điểm sinh trưởng, phát triển của các giống lúa có triển vọng

60
60

3.2.2. Năng suất và yếu tố cấu thành năng suất của các giống lúa có
triển vọng

62

3.2.3. Chất lượng thương trường và nấu nướng của các giống lúa có
triển vọng

63

3.2.4. Tình hình sâu, bệnh của các giống lúa chất lượng có triển vọng

65

3.3.

67

Nghiên cứu hệ số tương quan của một số tính trạng với năng suất hạt

3.3.1. Hệ số tương quan giữa năng suất thực thu, chiều cao cây và thời
gian sinh trưởng.

67

3.3.2. Hệ số tương quan giữa năng suất, dài gạo, hàm lượng protein và
hàm lượng amylose.
3.3.3. Hệ số tương quan giữa năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………iv

68
68

v

3.4.

Nghiên cứu mức độ trội của một số tính trạng số lượng ở con lai F1

3.4.1. ðánh giá mức ñộ trội của các tính trạng sinh trưởng ở con lai F1

70
70

3.4.2. ðánh giá mức ñộ trội của năng suất và yếu tố cấu thành năng suất
ở con lai thế hệ F1

71

KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ

73

1.

Kết luận

73

2.

ðề nghị

74

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………v

75


vi

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
D/R

Dài/Rộng

ð/c

ðối chứng

IRRI

International Rice Research Institute

KL

Khối lượng

NSTT

Năng suất thực thu.

NXB

Nhà xuất bản

TGST

Thời gian sinh trưởng.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………vi


vii

DANH MỤC BẢNG
STT
Tên bảng
2.1. Phân loại hàm lượng amylose

Trang
37

2.2.

Thang ñiểm ñánh giá ñộ phân hủy kiềm và nhiệt ñộ hóa hồ

38

3.1.

Phân nhóm các giống lúa theo thời gian sinh trưởng

41

3.2.

Phân nhóm các giống lúa theo chiều cao cây

43

3.3.

Phân nhóm các giống lúa theo năng suất

44

3.4.

Phân nhóm các giống lúa theo số bơng hữu hiệu/m2

46

3.5.

Phân nhóm các giống lúa theo số hạt/bơng

47

3.6.

Phân nhóm các giống lúa theo tỷ lệ lép

48

3.7.

Phân nhóm các giống lúa theo khối lượng 1000 hạt

49

3.8.

Phân nhóm các giống lúa theo chiều dài hạt gạo

49

3.9.

Phân nhóm các giống lúa theo tỷ lệ dài/rộng

51

3.10. Phân nhóm các giống lúa theo tỷ lệ gạo xay

51

3.11. Phân nhóm các giống lúa theo tỷ lệ gạo xát

52

3.12. Phân nhóm các giống lúa theo tỷ lệ gạo nguyên

54

3.13. Phân nhóm các giống lúa theo hàm lượng amylose.

55

3.14. Phân nhóm các giống lúa theo hàm lượng protein.

56

3.15. Phân nhóm các giống lúa theo nhiệt ñộ hóa hồ

58

3.16. Phân nhóm các giống lúa theo mùi thơm

59

3.17. ðặc ñiểm sinh trưởng, phát triển của các giống lúa có triển vọng

60

3.18. Năng suất và yếu tố cấu thành năng suất của các giống có triển vọng

62

3.19. Chất lượng thương trường và nấu nướng của các giống lúa có
triển vọng

64

3.20. Tình hình sâu, bệnh của các giống lúa chất lượng có triển vọng

66

3.21. Hệ số tương quan giữa năng suất, chiều cao và TGST

68

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………vii


viii

3.22. Hệ số tương quan giữa năng suất, dài gạo, hàm lượng protein,
hàm lượng amylose.

68

3.23. Hệ số tương quan giữa năng suất, cấu thành năng suất.

69

3.24. Mức ñộ trội (D) của các tính trạng sinh trưởng ở con lai F1

70

3.25. Mức ñộ trội (D) của năng suất và yếu tố cấu thành năng suất ở
con lai F1

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………viii

71


ix

DANH MỤC BIỂU ðỒ
STT

Tên biểu đồ

Trang

3.1.

Biểu đồ phân nhóm các giống theo thời gian sinh trưởng

42

3.2.

Biểu đồ phân nhóm các giống theo chiều cao cây

44

3.3.

Biểu đồ phân nhóm các giống lúa theo năng suất

45

3.4.

Biểu đồ phân nhóm các giống lúa theo số bơng hữu hiệu/m2

46

3.5.

Biểu đồ phân nhóm các giống lúa theo hàm lượng amylose.

55

3.6.

Biểu đồ phân nhóm các giống lúa theo hàm lượng protein.

57

3.7.

Biểu đồ phân nhóm các giống lúa theo mùi thơm

59

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………ix


1

MỞ ðẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Lúa là một trong ba loại cây lương thực chính trên tồn thế giới (lúa mì,
lúa nước và ngơ), khoảng 40% dân số thế giới coi lúa gạo là nguồn lương
thực chính và 25% dân số sử dụng lúa gạo trên 1/2 khẩu phần lương thực
hàng ngày.[25]
Ở châu Á và khu vực ðông Nam Á (trong đó có Việt Nam) coi lúa gạo
là cây trồng truyền thống. Việt Nam là một trong năm nước có diện tích trồng
lúa lớn nhất thế giới. Năm 2006, Việt Nam ñã xuất khẩu 4,75 triệu tấn gạo với
giá trị 1,2 tỷ USD.[33]
Tuy nhiên trong những năm vừa qua, sản xuất lúa gạo ở nước ta chủ
yếu tập trung vào hướng năng suất cao nhằm ñáp ứng nhu cầu trong nước. Vì
vậy, nhiều giống lúa có năng suất cao ñã ñược chọn tạo (C71, DT10, X21,
Xi23, ðB6…) và ñáp ứng ñược nhu cầu sản xuất ñồng thời ñảm bảo ñược vấn
ñề an ninh lương thực của nước ta.
Bên cạnh thành tựu ñã ñạt ñược, ngành sản xuất lúa gạo cịn có những
tồn tại cần giải quyết như: chất lượng gạo thấp, chưa ñáp ứng tiêu chuẩn của
nhà nhập khẩu (chiều dài hạt gạo, ñộ trong, mùi thơm…). Do ñó, giá trị gạo
xuất khẩu của nước ta thường thấp hơn so với gạo Thái Lan cùng chủng loại.
Giá gạo của nước ta thấp hơn so với gạo Thái Lan từ 25 - 30 USD/tấn và thấp
hơn nhiều so với gạo của Mỹ, Nhật, Pakistan... Trong khi nhu cầu nhập khẩu
gạo có chất lượng cao ở các nước phát triển là rất lớn như: Nhật Bản, Hồng
Kông, ðài Loan, các nước Trung ðông... [14]
ða phần các giống lúa chất lượng cao hiện nay là các giống lúa ñặc sản

của ñịa phương như: Tám xoan Hải Hậu, Dự, Nàng thơm chợ ðào, nàng
Hương, các giống lúa nương... Các giống này có ưu điểm là cơm dẻo, đậm, có

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………1


2

mùi thơm, thích ứng tốt với điều kiện sinh thái khác nhau của nước ta. Tuy
nhiên, các giống lúa này có nhược điểm: cao cây, thời gian sinh trưởng dài,
cây yếu dễ ñổ, chống chịu sâu bệnh kém …
Tại các tỉnh ðồng bằng sơng Hồng, cho đến thời điểm hiện tại chưa có
một giống lúa nào đạt tiêu chuẩn xuất khẩu trên cả hai mặt: năng suất và chất
lượng. Vì vậy, trong những năm tới ngồi đảm bảo an ninh lương thực, các
tỉnh ðồng bằng sông Hồng cần quy hoạch các vùng lúa chất lượng cao nhằm
ñảm bảo nhu cầu xuất khẩu và nội tiêu [14]
ðể thực hiện ñược nhiệm vụ trên, các tỉnh ðồng bằng sơng Hồng cần
có bộ giống lúa chất lượng cao phục vụ sản xuất. Do vậy, việc chọn tạo giống
lúa có năng suất cao, chất lượng tốt là rất cần thiết. Hiệu quả của công tác
chọn tạo giống lúa nói chung và giống lúa chất lượng cao nói riêng phụ thuộc
vào sự đa dạng di truyền của vật liệu khởi ñầu và phương pháp chọn giống
thích hợp.
Xuất phát từ u cầu đó, chúng tơi tiến hành nghiên cứu ñề tài:

“Nghiên cứu vật liệu khởi ñầu phục vụ công tác chọn, tạo giống lúa
chất lượng cao cho vùng ðồng bằng sông Hồng”.
2. Mục tiêu và yêu cầu của ñề tài
2.1. Mục tiêu:
- ðánh giá và phân loại được nguồn vật liệu khởi đầu phục vụ cơng tác
chọn tạo giống lúa chất lượng cao có hiệu quả.

- Xác định sự di truyền của một số tính trạng số lượng ñể ñịnh hướng
trong chọn tạo giống lúa chất lượng cao thích hợp cho vùng ðồng bằng sơng
Hồng.
2.2. u cầu của đề tài:
- Tìm hiểu đặc điểm nơng, sinh học của nguồn vật liệu khởi đầu.

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………2


3

- Phân tích các chỉ tiêu chất lượng: hàm lượng protein, hàm lượng
amylose, nhiệt độ hóa hồ... của nguồn vật liệu khởi ñầu.
- ðánh giá hiệu quả biểu hiện di truyền của một số tính trạng số lượng
ở đời F1 ñối với một số tổ hợp lai.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài:
- Xác ñịnh ñược một số nguồn gen có các đặc tính q về năng suất,
khả năng chống chịu, chất lượng... có thể sử dụng làm bố mẹ trong công tác
lai tạo giống lúa chất lượng cao cho vùng ðồng bằng sông Hồng.
- ðánh giá hiệu quả biểu hiện di truyền của một số tính trạng số lượng
ở đời F1 đối với một số tổ hợp lai, làm cơ sở ñể nâng cao hiệu quả chọn lọc
giống lúa chất lượng cao.
4. ðối tượng và phạm vi nghiên cứu của ñề tài:
- ðối tượng nghiên cứu: 60 giống lúa có chất lượng trong tập đồn
giống lúa của Viện Cây lương thực và cây thực phẩm và một số tổ hợp lai
trong vụ xuân 2008.
- ðịa ñiểm nghiên cứu: Viện Cây lương thực và cây thực phẩm, Gia
Lộc – Hải Dương.
- Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 12/2007 đến tháng 10/2008.

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………3


4

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC
1.1. Cơ sở khoa học của việc nghiên cứu ñề tài:
Ở Việt Nam cây lúa ñược coi là cây trồng “bản ñịa”. Từ lâu cây lúa ñã
trở thành cây lương thực chủ yếu và có ý nghĩa quan trọng trong nền kinh tế
và xã hội của nước ta (Nguyễn Văn Hiển, 1992)[11]
Mỗi loại giống cây trồng đều có những đặc tính khác nhau về nơng sinh
học, sinh lý, sinh hóa, sinh trưởng và phát triển, chất lượng…Hiện nay với kỹ
thuật sinh học tiên tiến, con người ngày càng can thiệp sâu hơn, thúc đẩy
nhanh q trình chọn tạo giống mới có lợi cho con người.(ðào Quang Tự,
2007)[33]
Trong những năm gần ñây, cơng tác nghiên cứu, chọn tạo, thử nghiệm
và đưa vào sản xuất các giống lúa mới ñược ñẩy mạnh ở các viện nghiên cứu,
các trường đại học nơng nghiệp, các trạm, trại và các cơng ty trong và ngồi
nước (Nguyễn Trường Giang, 2003)[10]
Hệ thống nghiên cứu của Vịêt Nam ñã chọn tạo ñược nhiều giống lúa
mới ñáp ứng ñược nhu cầu của sản xuất nơng nghiệp, đảm bảo an ninh lương
thực, ña dạng di truyền, khai thác tốt lợi thế và ñiều kiện tự nhiên, ñáp ứng
ñược nhu cầu tiêu thụ trong nước và xuất khẩu. Chúng ta đã có những thành
cơng nhất định trong cơng tác chọn tạo giống lúa cho vùng thâm canh, vùng
khó khăn và lúa chất lượng cao[2]
Theo Ngơ Thế Dân, giai đoạn 1996 – 2000, các chương trình nghiên
cứu chọn tạo giống cây lương thực ñã sử dụng nhiều phương pháp mới như:
RADP, PCR marker, STS marker, ñánh giá sự ña dạng di truyền, cơ chế sinh
hóa, sinh lý, tính chống chịu sâu bệnh hại, chất lượng của 29.435 mẫu giống.

Sử dụng phương pháp nuôi cấy hạt phấn, nuôi cấy tế bào soma, lai xa, ñột

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………4


5

biến, ưu thế lai trong lai tạo giống mới. ðã có 35 giống lúa được cơng nhận ở
cấp quốc gia, 44 giống lúa tiến bộ kỹ thuật (ðào Quang Tự, 2007)[33]
* Nguồn gốc của lúa trồng
Có rất nhiều ý kiến khác nhau về nguồn gốc của lúa trồng. Bắt nguồn từ
lúa dại con người đã thuần hố, chọn lọc để phục vụ các nhu cầu của cuộc
sống dần có được cây lúa trồng hiện nay.
Việc xác ñịnh trực tiếp tổ tiên cây lúa trồng ở châu Á (Oryza.sativa)
vẫn còn nhiều ý kiến khác nhau. Một số tác giả: Sampath và Rao (1951),
Sampath và Govidaswami (1958), Oka (1974) cho rằng Oryza.sativa có
nguồn gốc từ lúa dại lâu năm Oryza.rufipogon. Cịn các tác giả khác như:
Chatterjee (1951), Chang (1976) lại cho rằng Oryza.sativa được tiến hố từ
lúa dại hằng năm Oryza.navara (Nguyễn Văn Hiển, 2000) [12]
Lúa trồng châu Á có nguồn gốc xuất xứ từ Trung Quốc (Ting, 1993).
Theo công bố của Chang (1976) thì Oryza.sativa xuất hiện đầu tiên trên một
vùng rộng lớn từ lưu vực sông Ganges dưới chân núi Hymalaya qua Myanma,
bắc Thái Lan, Lào ñến bắc Việt Nam và nam Trung Quốc (Nguyễn ðình Giao,
2001)[9]
Ngày nay, lúa được trồng ở nhiều quốc gia trên thế giới, từ 53 vĩ độ
Bắc dọc theo sơng Amua trên biên giới miền trung nước Nga đến 40 vĩ độ
Nam, phía Tây Aghentina ( Lu và Chang, 1980)[9]
* Phân loại lúa trồng
Lúa thuộc họ hoà thảo: Poaceae, họ phụ: Pooideae
Tộc: Oryzae, loài Oryza.sativa.

Nhiều cơng trình nghiên cứu từ trước tới nay đều thống nhất có hai loại
lúa trồng là Oryza.sativa phổ biến ở châu Á và Oryza.glaberrima trồng ở phía
tây châu Phi; là loài hạt nhỏ, năng suất thấp[9]
Barnes và Pental (1986) nghiên cứu nguồn gốc và sự tiến hố của hai
lồi lúa trồng nhằm tìm hiểu quan hệ huyết thống của chúng ñã kết luận:

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………5


6

Oryza.sativa và Oryza.glaberrima có cùng nguồn gốc từ lồi lúa dại
Oryza.perrennis (ðinh Văn Lữ, 1978)[20]
Theo ñiều kiện sinh thái, Kato (1930) chia lúa trồng Oryza.sativa thành
2 nhóm lớn là Japonica (lúa cánh) và Indica (lúa tiên). Lúa tiên thường phân
bố ở vĩ ñộ thấp như: Ấn ðộ, Trung Quốc, Việt Nam, Indonesia…là loại hình
cao cây, lá nhỏ, xanh nhạt, bơng xịe, hạt dài, vỏ trấu mỏng, cơm khơ, nở
nhiều, chịu phân kém, dễ lốp ñổ nên năng suất thường thấp. Lúa cánh thường
phân bố ở vĩ ñộ cao như: Nhật Bản, Triều Tiên, bắc Trung Quốc, châu Âu…là
loại hình thấp cây, lá to, xanh đậm, bơng chụm, hạt ngắn, vỏ trấu dày, hạt
ngắn, cơm dẻo, ít nở, thích nghi với ñiều kiện thâm canh cho năng suất cao[9]
Theo quan ñiểm sinh thái học, Morinaga (1954) chia lúa trồng châu Á
thành 5 kiểu hình sinh thái (ecotypes) có tên là: Aus, Boro, Bulu, Aman và
Tjereh. Kiểu sinh thái Bulu và Tjereh thuộc loài phụ Javanica phát sinh chủ
yếu ở Indonesia. Trong đó kiểu Bulu có râu, lá rộng, chống đổ, khơng rụng
hạt, ñẻ nhánh yếu, dễ bị nhiễm bệnh, cơm ngon. Loại hình Tjereh hạt khơng
có râu, lá hẹp, dễ đổ, dễ rụng, kháng bệnh tốt, cơm không ngon (Nguyễn Văn
Hiển, 2000)[12]
Theo quan ñiểm canh tác học, lúa trồng ñược chia thành 4 loại:
- Lúa cạn: Là lúa trồng trên ñất cao, thốt nước, khơng có bờ ngăn để

dự trữ nước trên mặt đất, gieo hạt khơ trong đất khơ, chờ nước mưa trong suốt
q trình sinh trưởng.
- Lúa có tưới: ðược gieo cấy trên những cánh đồng có các cơng trình thuỷ
lợi nên chủ động tưới tiêu theo từng thời kỳ sinh trưởng ñể ñạt năng suất cao.
- Lúa nước sâu: được gieo trồng ở vùng đất thấp, khơng có ñiều kiện
rút nước khi có mưa lớn, hoặc rút nước chậm nên lúa bị ngập úng trong thời
gian không lâu.
- Lúa nổi: là loại hình lúa gieo trước mùa mưa. Khi mưa lớn, lúa đẻ

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………6


7

nhánh và khi mức nước dâng cao lúa vươn lóng rất nhanh (khoảng 10
cm/ngày). Vùng trồng lúa nổi có mực nước ngập sâu từ 50 – 400 cm, kéo dài
từ 10 ngày đến 1 tháng (có vùng ngập đến 5 tháng) [9]
Các nhà khoa học Viện Nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) chia lúa trồng
châu Á thành ba kiểu sinh thái địa lí hoặc ba lồi phụ là Indica, Japonica và
Javanica[9]
1.2. Một số kết quả nghiên cứu trong nước và nước ngoài
1.2.1. Một số kết quả nghiên cứu ngoài nước:
1.2.1.1. Nghiên cứu vật liệu khởi ñầu:
Ngay từ năm 1924, Viện Nghiên cứu cây trồng tồn Liên xơ cũ (VIR)
đã thu thập, ñánh giá và bảo quản tới 150.000 mẫu giống cây trồng và cây dại
(trong đó có cả cây lúa) [12]
Năm 1962, Viện Nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) ñã tiến hành thu thập
nguồn gen cây lúa phục vụ công tác cải tiến giống lúa và đến năm 1977 đã
chính thức khai trương Ngân hàng gen cây lúa quốc tế (IRG). Tại đây, tập
đồn lúa từ 110 quốc gia trên thế giới được thu thập, mơ tả, đánh giá và bảo

tồn. Bộ sưu tập có hơn 80.000 mẫu, trong đó các giống lúa châu Á
Oryza.sativa chiếm tới 95%, Oryza.glaberrima chiếm 1,4%, 2.100 mẫu giống
hoang dại (chiếm 2,9%). Hiện nay, còn rất nhiều mẫu giống đang trong q
trình đánh giá, phân loại ñể ñưa vào ngân hàng gen [12]
1.2.1.2. Các yếu tố ngoại cảnh ảnh hưởng ñến cây lúa:
Cũng như các loại cây trồng khác, quá trình sinh trưởng, phát triển của
cây lúa chịu ảnh hưởng rất lớn của ñiều kiện ngoại cảnh. Tại hội nghị quốc tế
về an ninh lương thực, thực phẩm, Swanminathan M.S (1978) ñã kết luận
trong 3 yếu tố: thời tiết khí hậu, dịch bệnh và kinh tế thì yếu tố thời tiết là
nguyên nhân quan trọng làm cho sản lượng lương thực trên giới thế giới giảm
mạnh (Nguyễn Trọng Khanh, 2002) [18]

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………7


8

Cây lúa là cây ưa nóng, để hồn thành chu kì sống cây lúa cần một
lượng nhiệt nhất định. Theo tác giả Bugai X.M, Maistrenko A.L cho rằng: cây
lúa ôn ñới yêu cầu tổng nhiệt ñộ 2.500 - 3.0000C; lúa nhiệt ñới yêu cầu 3.500
- 4.5000C; giống dài ngày cần 5.0000C và giống ngắn ngày yêu cầu lượng
nhiệt thấp hơn 2.500 - 3.0000C [9]
Cây lúa sống trong ruộng nước, là cây cần nước và ưa nước điển hình.
Nhu cầu nước của cây lúa lớn hơn một số cây trồng khác. Theo Smith hệ số
thoát nước của lúa là 710, so với lúa mì là 513 và ngơ là 386. Theo Goutchin,
ñể tạo một ñơn vị thân lá cây lúa cần 450 ñơn vị nước, ñể tạo ra một ñơn vị
hạt cần 300 - 350 ñơn vị nước. Nhu cầu nước thay đổi theo thời kì sinh trưởng,
giống và điều kiện thâm canh. Theo Goutchin, ruộng lúa không cần lớp nước
trên mặt mà chỉ cần ñảm bảo ñộ ẩm 90%. Ngược lại, Erughin cho rằng ruộng
lúa cần tưới ngập [20]

Ngoài nhiệt ñộ và nước, ánh sáng là yếu tố thứ 3 có ảnh hưởng khơng
nhỏ đến sinh trưởng và năng suất lúa. Cường ñộ ánh sáng ảnh hưởng trực tiếp
ñến hoạt ñộng quang hợp và tạo năng suất. Chu kì chiếu sáng lại có tác động
đến q trình làm địng, trỗ bơng (Vũ Tun Hồng, 1998)[15]
Cường độ ánh sáng thay đổi theo vĩ ñộ ñịa lý, theo ngày tháng trong
năm và theo thời gian trong ngày. Cường ñộ ánh sáng thuận lợi cho hoạt ñộng
quang hợp của cây lúa là 250 – 400 calo/cm2/ngày. Theo Murata, tại Nhật
Bản năng suất lúa ñược hình thành vào tháng 8 – 9, cường ñộ ánh sáng trong
2 tháng đó là 386 calo/cm2/ngày (Nguyễn Hữu Tề, 1997) [25]
Theo Hoomaw và Vergarai B, các giống lúa nhiệt đới có thời gian sinh
trưởng khoảng 130 ngày cần 1.000 giờ sáng, riêng tháng cuối cùng cần 220 240 giờ. Các tác giả Nhật Bản cho rằng trong hai tháng cuối đời cây lúa cần ít
nhất 400 giờ sáng [25]

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………8


9

1.2.1.3. Nghiên cứu ñặc ñiểm sinh trưởng và phát triển của cây lúa.
* ðặc điểm hình thái cây lúa
Lúa là cây trồng đa dạng về kiểu hình, mỗi giống có những đặc điểm
riêng mà ta có thể dựa vào đó ñể nhận biết các giống như: thời gian sinh
trưởng, khả năng ñẻ nhánh, chiều cao cây, bộ lá lúa, khả năng quang hợp,
dạng hạt, màu sắc hạt [49]
Nghiên cứu về hình thái của các giống lúa trồng châu Á, Jennings
(1997) cho rằng: các giống lúa thuộc loài phụ Indica thường cao cây, lá nhỏ,
màu xanh nhạt, bông xoè, hạt dài, vỏ trấu mỏng, chịu phân kém, dễ lốp ñổ,
năng suất thấp, cơm khô, nở nhiều. Trong khi các giống thuộc lồi phụ
Japonica thường thấp cây, lá to, màu xanh đậm, bơng chụm, hạt ngắn, vỏ trấu
dày, thích nghi với điều kiện thâm canh, chịu phân tốt, thường cho năng suất

cao, cơm dẻo, ít nở (ðào Quang Tự, 2007)[33]
Các nhà khoa học của Viện Nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) cho rằng
tính đẻ khoẻ có hệ số di truyền từ thấp ñến trung bình và chịu ảnh hưởng rõ
rệt của ñiều kiện ngoại cảnh [48]
Theo Murata (1960) và Tsunoda (1964): Trong ñiều kiện thâm canh, hệ
số ñồng hóa cao ở cây có tương đối ít lá, lá ngắn, đứng thẳng để giảm tình
trạng che cớm lẫn nhau đến mức thấp nhất (Nguyễn Trọng Khanh, 2002) [18]
Theo Tanaka (1965): Bộ lá có khả năng đồng hóa cao sẽ làm cho cây
có phản ứng mạnh với đạm. ðó là những đặc trưng của giống cải tiến được
trồng ở những nước vùng ơn đới và á nhiệt đới. Trong khi đó nhiều giống lúa
nhiệt đới có q nhiều lá và cao cây khơng thể cho năng suất cao ngay cả khi
gieo trồng trong ñiều kiện thâm canh [33]
Theo các nhà chọn giống lúa tại IRRI, độ dài lá có quan hệ đa hiệu với
các gen xác ñịnh chiều cao cây nhưng lại bị chi phối bởi điều kiện ngoại cảnh.
Tính trạng lá địng dài, ñứng di truyền ñộc lập với gen kiểm tra ñộ dài thân và

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………9


10

độ dài các lá phía dưới [49]
* Chiều cao cây lúa
Guliaep (1975) xác định có 4 gen kiểm tra chiều cao cây lúa. Khi
nghiên cứu các dạng lùn tự nhiên và đột biến, ơng nhận thấy có trường hợp
tính lùn ñược kiểm tra bởi một cặp gen lặn, có trường hợp bởi 2 cặp gen và ña
số trường hợp do 8 cặp gen quy ñịnh là d1, d2, d3, d4, d5, d6, d7, d8 [25]
Những kết quả nghiên cứu tạo giống lúa lùn của IRRI khẳng ñịnh rằng:
các giống lúa lùn có nguồn gốc từ Trung Quốc (Dee-geo-Woo-gen, I-geo-tze,
Taichung native-1) mang gen lùn, lặn tạo cho thân ngắn nhưng không ảnh

hưởng đến chiều dài bơng. Cịn những gen lùn tạo ra bằng đột biến hoặc các
gen lùn có nguồn gốc ở châu Mỹ (Century Patna, SLO-17) ít được sử dụng để
tạo giống vì chúng làm cho bơng ngắn lại hoặc phân ly kéo dài qua nhiều thế
hệ khó chọn lọc. ðiều này có ý nghĩa vơ cùng to lớn cho các nhà chọn giống
trong việc chọn tạo các giống lúa thấp cây nhưng vẫn giữ ñược năng suất
cao[25]
Y. Futsharra, F. Kikuchi và N. Rutger (1977) qua các nghiên cứu cơ
chế di truyền tính trạng chiều cao cây đã cơng bố danh sách khoảng 50 gen
tham gia quy định tính trạng lùn của cây lúa (d-1 đến d-50). Trong đó các gen
d-8, d-11, và d-14, d-10, d-15 và d-16, d-18h, d-18k là các allen với nhau. Sự
hoạt ñộng của phần lớn các gen này lại được kiểm sốt bởi một gen lặn, mà
gen đó có thể bị lấn át bởi gen trội D-53. Các ñột biến cực lùn phần lớn ñược
kiểm tra bằng 1 gen ñơn lặn, nhưng ñột biến nửa lùn lại được quy định bởi
một gen đơn trội khơng hồn tồn [9]
Theo Mackill và Ruger (1979) có 4 gen quy định tính nửa lùn là sd-1,
sd-2, sd-3 và sd-4. Trong đó, sd-1 là allen với gen lùn của Dee-geo-woo-gen,
cịn lại ba allen kia không allen với nhau [25]
Jennings và cộng sự (1997) cho rằng có 2 hoặc 3 gen kiểm tra tính chịu

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………10


11

ngập của cây lúa. Tuy nhiên các gen chịu ngập khơng cùng allen với tính
trạng vươn lóng nhanh [46]
* Thời gian sinh trưởng của cây lúa
Nghiên cứu về thời gian sinh trưởng của các giống lúa, Yoshida (1979)
cho rằng: Những giống có thời gian sinh trưởng ngắn khơng thể cho năng suất
cao vì sinh trưởng sinh dưỡng bị hạn chế. Ngược lại những giống có thời gian

sinh trưởng quá dài cũng cho năng suất thấp vì dễ bị đổ và chịu nhiều tác
ñộng bất lợi của ñiều kiện ngoại cảnh. Trong khi đó các giống lúa có thời gian
sinh trưởng từ 120 -150 ngày có khả năng cho năng suất cao hơn nhiều [38]
Theo Khush G.S (1990) cho rằng các giống lúa có thời gian sinh trưởng
dài ngày thì lượng chất khô cao nhưng tỷ lệ hạt/rơm thấp. Các giống có thời
gian sinh trưởng từ 130- 150 ngày có tỷ lệ hạt/rơm ñạt cao nhất [47].
Các giả K. Ichitami, Y. Okumoto và T. Taisaka khi nghiên cứu trên các
giống Norin 20, Kirara 397 cho rằng gen trội Se 9 kiểm sốt tính mẫn cảm với
độ dài ngày và gen lặn se 9 kiềm chế tính trạng trên [18]
* Tính có râu ở hạt
Tính có râu ở hạt được kiểm tra bởi 3 gen An1, An2, An3 (Guliaep, 1975).
Khi cả ba gen trội cùng hiện diện ở một giống thì râu ở hạt dài, trái lại nếu ba
gen ñều ở dạng lặn thì hạt khơng râu. Nếu có 1 hoặc 2 gen trội thì mức độ dài
của râu khác nhau rất rõ [25]
1.2.1.4. Chất lượng gạo
Chất lượng gạo là một khái niệm khá phức tạp. Khái niệm này liên
quan tới nhiều yếu tố: chiều dài hạt gạo, ñộ trong của hạt, tỷ lệ bạc bụng, hàm
lượng protein, hàm lượng amylose… (Flin và Unnevehs, 1985) [33]
* Chiều dài hạt gạo
Theo Ramiah (1931) hạt gạo dài do 1 gen kiểm tra. Bollich (1957) cho
rằng chiều dài hạt gạo do 2 gen kiểm tra. Ramiah và Parthasarathy (1933) lại

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………11


12

cho rằng chiều dài hạt gạo do 3 gen tạo thành. Một số tác giả khác cho rằng
chiều dài hạt gạo do nhiều gen quy ñịnh (Mitro, 1962; Chary, 1974; Nabatat
và Jackson, 1973; Somrith và cộng sự, 1971). Các tác giả này cũng cho rằng

chiều rộng hạt gạo do nhiều gen kiểm tra [20]
Virmani (1994) ñã chứng minh: chiều dài, chiều rộng hạt gạo, tỷ lệ
dài/rộng của hạt di truyền trung gian giữa hai bố, mẹ.
* ðộ bạc bụng của hạt gạo
Các kết quả nghiên cứu của USDA (1973) chỉ ra rằng tính bạc bụng của
hạt được kiểm tra bởi một gen ñơn, lặn hay bởi một gen trội (Nagai, 1958) và
ña gen (Nabatat và Jackson, 1973; Somoto và Hamamura, 1973; Somrith và
cộng sự, 1971) [25]
Nội nhũ trong hay ñục do sự hiện diện của các gen kiểm tra hàm lượng
amylose ở các mức ñộ khác nhau. Khi giống chứa gen WX3 hàm lượng
amylose < 2% thì nội nhũ đục hoàn toàn. Nếu hàm lượng amylose biến thiên
từ 2- 32% thì nội nhũ sẽ trắng đục (Dull), trắng trong (Hazy) và trong
(Translusent), (Khush và cộng sự, 1986) [25]
* Hàm lượng amylose
ði sâu nghiên cứu tính di truyền hàm lượng amylose chưa có kết quả
chính xác. Theo Kymar và Khush (1986) thì hàm lượng amylose do một cặp
gen điều khiển và hàm lượng amylose là trội hoàn toàn so với hàm lượng
amylose trung bình và thấp. Hàm lượng amylose trung bình và thấp được điều
khiển bởi gen đơn (tác động chính) và một số gen nhỏ cùng tác động lên tính
trạng này. Do vậy, muốn con lai có hàm lượng amylose trung bình thì một
trong hai bố mẹ phải có hàm lượng amylose trung bình [18]
Theo IRRI (1996)[50] hàm lượng amylose là một yếu tố quan trọng ảnh
hưởng ñến chất lượng nấu nướng và ăn uống. Gạo của các giống lúa ñược
phân loại theo hàm lượng amylose như sau:

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………12


13

Loại

Amylose (%)

Chất lượng cơm

Gạo dính

0-2

Rất dẻo

Amylose thấp

2-20

Mềm và dẻo

Amylose trung bình

20- 25

Mềm

Amylose cao

25- 34

Khơ và cứng

Theo D.B.Yoon (2006) các gen ac3, ac5 và ac7 nằnm trên nhiễn sắc thể
số 3, 5 và 7 quy ñịnh hàm lượng amylose của các giống lúa.[51]
N.M Ayres và cộng sự (1996) nghiên cứu 92 mẫu lúa bản ñịa và giống
lai tạo tại bang Texas của Mỹ thấy rằng hàm lượng amylose dao ñộng từ 12 –
26% [39]
* Hàm lượng protein
So với những cây lương thực khác, cây lúa có hàm lượng protein trong
hạt ít nhất (6-8%). Protein trong gạo gồm có 4 tiểu phần: anbumin, globulin,
prolanin và glutelin, trong đó glutelin chiếm tới 93,7%. Các axit amin tự do
ñược phân phối như sau: trong cám và bột 30%, trong phôi 53%, trong gạo
xát 17% (Moruzzi, Cafdarera, 1964). Trong các nghiên cứu khác, Tmura và
Kenmochi (1963) cho rằng axit amin tự do chiếm khoảng 0,7% khối lượng
gạo lật, 0,2% gạo xát, 1,35% trong cám và 4,6% trong phơi [7]
Kết quả phân tích nhiều dịng, giống lúa tại Viện Nghiên cứu lúa quốc
tế cho thấy khoảng 25% những thay ñổi hàm lượng protein là do yếu tố di
truyền quyết định. Trong hai lồi phụ của lúa trồng thì lồi phụ Indica có hàm
lượng protein cao hơn loài phụ Japonica [18]
Theo Kido và cộng sự, những giống lúa ngắn ngày có hàm lượng
protein cao hơn những giống lúa dài ngày. Những giống lúa trồng ở vùng
ñồng bằng có hàm lượng protein cao hơn những giống lúa trồng ở vùng đồi

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………13


14

núi (Swaminathan, 1971). Trong cùng một giống lúa, những hạt nhỏ có hàm
lượng protein cao hơn những hạt to hơn (Nagato, 1972) [9]
Ở Bangladesh, Ahmod (1969) nhận xét: Hàm lượng protein trong hạt
và rơm rạ tăng khi bón tăng lượng ñạm vào ñất hoặc tăng ñộ sâu của lớp nước

tưới. Viện Nghiên cứu nông nghiệp Kosbhat, Chavan và cộng sự (1972) nhận
thấy: cả hai giống lúa Jaza và Padma ñều có hàm lượng protein tăng lên rõ rệt
khi được bón phân dù trên cạn hay dưới nước (Nguyễn Trọng Khanh, 2002)
[18]
Yoshida cho biết: ở Nhật Bản kết quả ñiều tra cho thấy lúa cạn có hàm
lượng protein trong hạt cao hơn lúa nước. Tại Trường ðại học Iwate của Nhật
Bản, tiến hành thí nghiệm trong 7 năm (1963-1969) với 33 giống lúa chuyển
từ Hokkaido và Tohoko về trồng trên cùng ruộng và theo dõi hàm lượng
protein. Honjyo nhận thấy hàm lượng protein của cùng một giống thay ñổi
qua từng năm, ñiều này chứng tỏ ñiều kiện thời tiết có ảnh hưởng lớn tới sự
tích lũy hàm lượng protein trong gạo [38]
Các nghiên cứu của A. Nakamura, H. Hirano, F. Kikuchu trên giống
lúa Norin 29 ñã chỉ ra gen Glu-1 ñiều khiển khả năng tổng hợp Glutelin, một
tiểu phần chủ yếu trong protein hạt gạo. Theo ý kiến của Viện sĩ T.T Chang
(IRRI) trong tập đồn các giống lúa của IRRI, giống có hàm lượng protein
cao nhất là 13% nhưng hạt rất nhỏ, khơng cho năng suất đáng kể [18]
* Hương thơm
Ramiah và Rao (1953) cho rằng hương thơm ở gạo có được nhờ sự
khác nhau của tỷ lệ trội: lặn là 9:7; 15:1; 13:3. Nagaraju và cộng sự (1975),
Raghuram Redy và cộng sự (1981) cho rằng tính thơm được kiểm tra bởi sự
có mặt của đồng thời 3 gen trội bổ sung và có tác dụng ngay từ thời kì sinh
trưởng sinh dưỡng. Sood và Siddig (1978) thấy rằng tính thơm do cặp gen lặn
ñiều khiển hoạt ñộng ở cả lá và hạt. Còn Tomar và Nanda (1983) cho rằng

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………14


15

tính thơm được kiểm tra bởi 2 hoặc 3 gen bổ sung [25]

1.2.1.5. Các hướng nghiên cứu và tạo giống mới
Tại các thị trường khác nhau, yêu cầu về chất lượng gạo cũng khác
nhau. Tại thị trường Hồng Kông các loại gạo hạt dài, tỷ lệ gạo nguyên cao,
cơm mềm ln được bán giá cao. Tại Rome các loại gạo Japonica ñược ưa
chuộng. Người Nhật lại ưa loại gạo hạt trịn, mềm ướt, trắng và khơng có mùi
thơm...(M. Kaosa và B.O. Juliana, 1990) [33]
Có rất nhiều quan điểm khác nhau về phương hướng chọn tạo giống lúa.
Dựa trên những kết quả đạt được Khush (1990) đã tổng kết mơ hình kiểu cấu
trúc cây lúa mới (New rice plant type) có năng suất cao như sau:
+ Số nhánh trên khóm: 3- 4 nhánh.
+ Thời gian sinh trưởng: 100 – 130 ngày.
+ Thân cứng, chống ñổ.
+ Lá phẳng, dày, xanh ñậm.
+ Số hạt chắc trên bông từ 200 - 250 hạt.
+ Hệ thống rễ khoẻ.
+ Chống chịu nhiều loại sâu, bệnh hại.
+ Chiều cao cây từ 90 – 100 cm.
+ Tiềm năng năng suất: 10 - 13 tấn/ha.
Dựa trên quan hệ kiểu cây và năng suất, Jennings P.R (1996) ñã nhấn
mạnh rằng biện pháp chọn giống có thể tiến đến một kiểu cây cải tiến cho
vùng nhiệt đới là những giống chín sớm, chống chịu bệnh đạo ơn, thấp cây,
chống đổ. Jennings P. R cũng cho rằng nhờ biện pháp chọn giống có thể chọn
tạo những giống nhiệt đới có năng suất cao [46]
Viện Nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) ñã xây dựng mơ hình giống lúa
mới để đạt năng suất từ 9 - 10 tấn/ha/vụ có một số tiêu chuẩn sau:
+ Số bơng/m2 đạt từ 300 - 390 bơng.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………15