````
`
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
[\[\ NGUYỄN VĂN VƯƠNG
NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU KHỞI ĐẦU PHỤC VỤ CÔNG TÁC
CHỌN TẠO GIỐNG LÚA NẾP Ở MIỀN BẮC VIỆT NAM

Chuyên ngành: Di truyền và Chọn giống cây trồng
Mã số: 62.62.01.11 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. LÊ VĨNH THẢO
2. PGS.TS. NGUYỄN VĂN HOAN
HÀ NỘI – 2013i
LỜI CAM ĐOAN

thuộc Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội; Sở Nông nghiệp và Phát triển
nông thôn các tỉnh phía Bắc; Hợp tác xã Thuần Hưng, Khoái Châu, Hưng
Yên; Hợp tác xã Đa Lộc, Ân Thi, Hưng Yên đã đã tạo điều kiện thuận lợ
i và
động viên tôi thực hiện đề tài và hoàn thành luận án
Tôi xin chân thành cảm ơn các nhà khoa học cùng các bạn bè, đồng
nghiệp đã động viên và giúp đỡ, đóng góp nhiều ý kiến cho việc hoàn thành
bản luận án.
Tôi vô cùng biết ơn các thành viên trong gia đình, người thân đã tạo
mọi điều kiện và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án.
Tác giả luận án
Nguyễn Văn Vương iii
MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN i
LỜI CẢM ƠN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii
DANH MỤC CÁC BẢNG ix
DANH MỤC HÌNH xv
MỞ ĐẦU 1
1. Tính cấp thiết của đề tài 1
2. Mục tiêu nghiên cứu 2
3. Nội dung nghiên cứu 2

1.3.2. Đánh giá khả năng kết hợp chung 28
1.3.3. Khả năng kết hợp riêng 29
1.3.4. Tác động tương hỗ 30
1.4. Tương tác giữa kiểu gen và môi trường 30
1.5. Tình hình sản xuất, nghiên cứu chọn tạo lúa nếp ở trên thế giới và trong
nước 31
1.5.1. Tình hình sản xuất, nghiên cứu chọn tạo giống lúa nếp trên thế giới 31
1.5.2. Tình hình sản xuất và sử dụng lúa nếp ở trong nước 33
1.5.2.1. Tập đoàn lúa nếp và tình hình sản xuất lúa nếp ở trong nước 33
1.5.2.2. Các sản phẩm làm từ gạo nếp 37
1.5.3. Tình hình nghiên cứu, chọn tạo giống lúa nếp ở trong nước 38
1.5.3.1. Chọn lọc giống từ giống nếp địa phương 39
1.5.3.2. Ch
ọn giống bằng phương pháp nhập nội 41
1.5.3.3. Chọn giống lúa nếp bằng phương pháp lai hữu tính 42
1.5.3.4. Chọn giống bằng xử lý đột biến 44
CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU47
2.1. Vật liệu nghiên cứu 47 v
2.2. Nội dung nghiên cứu của luận án 47
2.3. Phương pháp nghiên cứu 47
2.4. Thời gian nghiên cứu và địa điểm nghiên cứu 54
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 55
3.1. Kết quả điều tra tình hình sản xuất lúa nếp ở các tỉnh vùng Đồng bằng
sông Hồng từ năm 2005-2010 (Phụ lục 5, phụ lục 6 và phụ lục 7) 55
3.1.1. Diễn biến diện tích gieo tr
ồng lúa nếp tại các tỉnh vùng ĐBSH giai đoạn
2005-2010 55

3.3.5. Tính trạng chiều cao cây lúa (cm) 92
3.3.6. Thời gian sinh trưởng (ngày) 97
3.3.7. Tính trạng năng suất khóm (g) 101
3.4. Kết quả chọn tạo giống lúa nếp khảo nghiệm N31 có thời gian sinh
trưởng ngắn, chất lượng tốt 108
3.4.1. Nguồn gốc và phương pháp chọn tạo 108
3.4.2. Kết quả khảo nghiệm tác giả giống lúa nếp N31 108
3.4.2.1. Kết quả thí nghiệm so sánh giống tại Thanh Trì- Hà Nội vụ mùa
2010, xuân 2011 và mùa 2011 108
3.4.2.2. Kết quả khảo nghiệm giống lúa nếp N31ở vụ xuân và vụ mùa năm
2012 t
ại một số điểm thí nghiệm. 116
3.4.3. Kết quả khảo nghiệm quốc gia giống lúa nếp N31 ở vụ xuân 2013 119
3.4.4. Kết quả phân tích chất lượng giống lúa nếp N31 vụ xuân 2013 123
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 125
CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 127
TÀI LIỆU THAM KHẢO 128
vii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BM Bố mẹ
BP Bình phương
CT Công thức
CL Con lai
CLT&CTP Cây lương thực và Cây thực phẩm
ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long
ĐHSP Đại học sư phạm

SH Sông Hồng
TGST Thời gian sinh trưởng
TB Trung bình
TV Thời vụ
TTTNDTTV Trung tâm tài nguyên di truyền thực vật
TTKNGCT Trung tâm khảo nghiệm giống cây trồng
RLĐ Rộng lá đòng
VX Vụ Xuân
VM Vụ Mùa

ix
DANH MỤC CÁC BẢNG
STT bảng Tên bảng Trang
Bảng 1.1. Thành phần dinh dưỡng trong 100 gam gạo 17
Bảng 1.2. Diện tích lúa đặc sản theo Mùa – vụ ở các vùng (2000-2001) 35
Bảng 1.3. Diện tích gieo trồng của một số loại lúa ở 36
miền Bắc và miền Trung 36
Bảng 1.4. Diện tích các giống lúa nếp trong Danh mục giống được phép sản

chắc/bông của các con lai F1 ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 80
Bảng 3.12. Khả năng kế
t hợp chung về số hạt chắc/bông của các giống bố mẹ
ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 80
Bảng 3.13. Khả năng kết hợp riêng của các con lai F1 về số hạt chắc/bông ở
vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 81
Bảng 3.14. Bảng phân tích phương sai khả năng kết hợp chung và khả năng
kết hợp riêng của giống bố mẹ về tính trạng số h
ạt chắc/bông ở vụ xuân 2007
tại Thanh Trì, Hà Nội 82
Bảng 3.15. Tác động tương hỗ của các con lai F1 về số hạt chắc/bông ở vụ
xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 83
Bảng 3.16. Bảng phân tích phương sai khối lượng 1000 hạt của các con lai F1
và bố mẹ của chúng ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 84
Bảng 3.17. Bảng phân tích phương sai khả năng kết hợp tính trạng khối lượ
ng
1.000 hạt của các con lai F1 ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 84
Bảng 3.18. Khả năng kết hợp chung về khối lượng 1.000 hạt của các giống bố
mẹ ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 85
Bảng 3.19. Khả năng kết hợp riêng của các con lai F1 về khối lượng 1.000 hạt
ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 85
Bảng 3.20. Bảng phân tích phương sai khả năng kết hợp chung và khả
năng
kết hợp riêng của giống bố mẹ về tính trạng khối lượng 1.000 hạt ở vụ xuân
2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 86 xi
Bảng 3.21. Tác động tương hỗ của các con lai F1 về khối lượng 1.000 hạt ở
vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 87

xii
Bảng 3.34. Bảng phân tích phương sai thời gian sinh trưởng của các con lai
F1 và bố mẹ của chúng ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 97
Bảng 3.35. Bảng phân tích phương sai khả năng kết hợp tính trạng thời
gian sinh trưởng biểu hiện trên các con lai F1 ở vụ xuân 2007 tại Thanh
Trì, Hà Nội 98
Bảng 3.36. Khả năng kết hợp chung về thời gian sinh trưởng của các giống bố
mẹ ở vụ xuân 2007 tạ
i Thanh Trì, Hà Nội 98
Bảng 3.37. Khả năng kết hợp riêng của các con lai F1 về thời gian sinh trưởng
ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 99
Bảng 3.38. Bảng phân tích phương sai khả năng kết hợp chung và khả năng
kết hợp riêng của giống bố mẹ về tính trạng thời gian sinh trưởng ở vụ xuân
2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 99
Bảng 3.39. Tác động tương hỗ về thờ
i gian sinh trưởng biểu hiện trên các con
lai F1 ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 101
Bảng 3.40. Bảng phân tích phương sai năng suất khóm của các con lai F1 và
bố mẹ của chúng ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 102
Bảng 3.41. Bảng phân tích phương sai khả năng kết hợp tính trạng năng suất
khóm của các con lai F1 ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 102
Bảng 3.42. Khả năng kết hợp chung về năng suất khóm của các giống bố mẹ
ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 103
Bảng 3.43. Khả năng kết hợp riêng về năng suất khóm biểu hiện trên các con
lai F1 ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà Nội 104
Bảng 3.44. Phương sai khả năng kết hợp chung và khả năng kết hợp riêng của
giống bố mẹ về tính trạng năng suất khóm ở vụ xuân 2007 tại Thanh Trì, Hà
Nội 105
Bảng 3.45. Tác động tương hỗ của các con lai F1 về năng suấ
t khóm ở vụ

Thi, Khoái Châu- Hưng Yên và Thanh Trì -Hà Nội 119
Bảng 3.59. Đặc điểm nông học của giống lúa nếp N31 ở vụ xuân 2013 119
xiv
Bảng 3.60. Độ thuần và mức độ nhiễm sâu bệnh hại của giống lúa nếp N31120
ở vụ xuân 2013 (điểm) 120
Bảng 3.61. Năng suất thực thu của giống giống lúa nếp N31 ở vụ xuân 2013 ở
các điểm khảo nghiệm ( Đơn vị tính: tạ/ha) 121
Bảng 3.62. Hiệu quả kinh tế của giống lúa nếp N31 so với 2 giống lúa nếp
quốc gia N97 và TK90. 122
Bảng 3.63. Chỉ số thích nghi củ
a giống N31 ở vụ xuân 2013 qua khảo nghiệm
Quốc gia 123
Bảng 3.64. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu chất lượng của giống lúa N31124
vụ Xuân 2013 124
xv
DANH MỤC HÌNH

STT hình Tên hình Trang
Hình 1.1. Sự phân bố lúa trồng trên thế giới 5
Hình 1.2. Cấu trúc hoá học của amyloza và Amylopectin dạng mạch (α- 1,4
và α -1,6) 20

sắc của Việt Nam mà trong đó sản phẩm làm từ gạo nếp đóng một vai trò không
nhỏ, ở nông thôn cũng như thành thị, hầu như lễ hội nào cũng có mặt các sản
phẩm được chế biến từ gạo nếp. Từ những chiếc bánh chưng trong ngày tết cổ
truyền
đầu năm của dân tộc, đến các loại xôi, bánh, rượu trong các bữa tiệc trọng
đại của các gia đình, các loại cốm tiêu dùng thường ngày đều được làm từ các loại
lúa nếp. Có thể nói, lúa nếp đó góp phần làm đa dạng văn hóa ẩm thực trong các lễ
hội và tiêu dùng thường ngày của nước ta.
Trong những năm gần đây, diện tích, sản lượng lúa nếp ngày càng được mở
rộng, tuy nhiên vẫn chưa đ
áp ứng được nhu cầu sử dụng gạo nếp của người dân.
Thực trạng cho thấy: các nghiên cứu về chọn tạo giống lúa nếp trong những năm
qua chưa được quan tâm đúng mức, sự đa dạng bộ giống lúa nếp trong sản xuất
cũng hạn chế. Hiện nay, trong sản xuất phần lớn diện tích lúa nếp đang được gieo
trồng như các giống: IRi352, N97, N98, ĐT52… cho n
ăng suất cao nhưng không
thơm. Một số giống lúa nếp thơm, chất lượng tốt như BM9603, DT22, TK90, nếp
cái hoa vàng, nếp Lang Liêu… nhưng những giống lúa này cho năng suất thấp,
chống đổ kém hạn chế việc mở rộng diện tích lúa nếp trong sản xuất. Do vậy
công tác chọn tạo giống nếp ngắn ngày, năng suất cao, thích ứng rộng, chất lượng
tốt là yêu cầu của sản xu
ất hiện nay.
Việc nghiên cứu, đánh giá nguồn vật liệu khởi đầu nhằm xác định được
các ưu, nhược điểm của các vật liệu, đặc biệt là đánh giá khả năng kết hợp về các
tính trạng quan tâm để định hướng lai tạo giống nhằm tiết kiệm được thời gian và 2
kinh phí trong công tác chọn tạo giống nếp mới ngắn ngày, có năng suất, chất
lượng cao phục vụ cho sản xuất. Đây là khâu rất quan trọng trong công tác chọn


3
- Chọn tạo được giống lúa nếp mới triển vọng N31 có những đặc tính ưu việt so
với giống đối chứng, góp phần bổ sung giống lúa nếp có thời gian sinh trưởng
ngắn, năng suất khá, chất lượng khá vào sản xuất.
5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
5.1. Ý nghĩa khoa học
- Phân tích được tính đa dạng di truyền của vật liệu khởi đầu của tập
đoàn
giống lúa nếp gieo trồng tại Bộ môn chọn tạo giống lúa đặc sản, Trung tâm
Nghiên cứu và Phát triển lúa thuần, Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm.
- Xác định các vật liệu khởi đầu có khả năng kết hợp tốt với một số tình trạng
cụ thể, làm cơ sở cho việc chọn tạo giống lúa mới có năng suất chất lượng
cao.
- Xác định tính thích nghi, tính chống ch
ịu của giống nếp mới (N31) làm căn
cứ khoa học để quyết định đưa giống ra sản xuất.
5.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Bằng việc ứng dụng kết quả đánh giá vật liệu đã chọn tạo thành công giống
lúa nếp N31, ngắn ngày, năng suất, chất lượng cao, đang được khảo nghiệm
và mở rộng diện tích gieo trồng tại một số
điểm sản xuất, được nông dân chấp
nhận.
6. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
6.1. Đối tượng nghiên cứu
Một số giống lúa nếp cổ truyền, giống nhập nội và giống cải tiến.
6.2. Phạm vi nghiên cứu
Đề tài thực hiện tại: Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam và một số
tỉnh miền Bắc.
Đề tài bắt đầu từ năm 2006 đến nă

ăm
trước ở Việt Nam và nơi đây cũng được coi là biểu tượng của nền văn minh
lúa nước. Vùng đồng bằng Bắc Bộ là một trong những vùng sinh thái có các
nguồn gen đa dạng và phong phú của nước ta. Nhiều tư liệu đưa ra cơ sở tiến
hóa của các loài lúa trồng hiện nay, tuy nhiên Khush (1997) [81], cho rằng: sự
tiến hóa của hai loại lúa trồng phổ biến hiện nay trên thế giới được thể
hiện
trong sơ đồ dưới đây: 5
Tổ tiên chung Nam và Đông Nam Á Tây Phi Châu Lúa dại đa niên O. rufipogon O. longistaminata Lúa dại hàng niên O. nivara O. breviligulata Lúa trồng O. sativa O. sativa O. glaberrima
Indica Japonica

ôn đới nhiệt đới

Hình 1.1. Sự phân bố lúa trồng trên thế giới [81]


quang kỳ thích hợp mới bắt đầu phân hóa đòng để trỗ bông. Giai đoạn phân
hóa đòng thường kéo dài từ 27 – 33 ngày, trung bình 30 ngày. Hầu hết các
giống lúa ở vùng nhiệ
t đới có thời gian từ khi lúa trỗ đến chín khoảng 30 7
ngày. Giống lúa có thời gian sinh trưởng cực ngắn đã được chọn tạo nhằm bổ
sung vào cơ cấu sản xuất và góp vào thị phần xuất khẩu ở miền Nam (Nguyễn
Văn Luật, 2008) [25].
Nhiều giống lúa nếp cổ truyền Việt nam có thời gian sinh trưởng dài
(140-160 ngày), phản ứng với ánh sáng ngày ngắn như nếp cau, nếp cái hoa
vàng, nếp Quýt, tuy nhiên cũng có giống nếp cực ngắn chỉ 85 ngày như:
ĐS101, N87-2 có thời gian sinh trưởng 108-112 ngày. Để đáp ứng yêu cầu
sản xuất hiện nay, công tác chọn tạo giống nếp cần quan tâm đến thời gian
sinh trưởng ngắn, vì thế công tác đánh giá tập đoàn cần chú ý các vật liệu có
thời gian sinh trưởng ngắn và có khả năng kết hợp cao về tính trạng này.
Dựa trên phân tích di truyền số lượng, Kiều Thị Ngọc (2002) [29] cho
rằng: tác động của gen cộng tính liên quan đến tính trạng th
ời gian sinh
trưởng. Đồng thời, Uga (2007) [97] cũng cho rằng: các locus liên quan đến
phản ứng quang chu kỳ có tác động cộng tính. Nguyễn Minh Công và cộng sự
(2007) [4] đã nghiên cứu di truyền của các đột biến làm mất tính cảm ứng
quang chu kỳ ở một số giống lúa thơm đặc sản miền Bắc, cho biết: các đột
biến làm mất tính cảm ứng quang chu kỳ là các đột biến lặn, khả năng biểu
hiệ
n ở F1 không phụ thuộc vào hướng lai; các đột biến gây ra chín sớm trong
vụ mùa là các đột biến lặn không hoàn toàn, di truyền theo định luật Mendel
trong lai đơn.
1.1.2.2. Chiều cao cây

s
ớm, tập trung sẽ có khả năng cho năng suất cao hơn. Khả năng đẻ nhánh sớm
là một đặc tính tốt của cây lúa. Khả năng đẻ nhánh sớm quan trọng cho cả lúa
sạ lẫn lúa cấy vì nó làm giảm sự cạnh tranh của cỏ dại, đền bù một phần cho
các cây bị mất hay sạ với mật độ thấp. Số nhánh mang đặc tính di truyền số
lượng, khả năng đẻ
nhánh sớm liên quan với khả năng sinh trưởng mạnh và
sớm của các giống lúa lùn cải tiến, nhưng nó lại di truyền độc lập với nhiều đặc
tính quan trọng khác. Ở giống lúa cải tiến, người ta thường chọn cá thể đẻ sớm,
vì lúa lùn không có chỉ số diện tích lá tối ưu nên nhiều nhánh không sợ gây ra
tán lá xum xuê và bóng rợp [75]. Ahamadi J. và cộng sự (2008) [49] đã đánh 9
giá ảnh hưởng của chiều dài bông, số hạt/bông, tỷ lệ hạt chắc/bông đến năng
suất của các giống lúa.
Thông thường khả năng đẻ nhánh ở các giống lúa nếp kém hơn ở các
giống lúa tẻ, đặc biệt là ở các giống lúa nếp cổ truyền. Tuy nhiên trong thực tế
vẫn có một số giống lúa nếp thấp cây như: N97, N87-2 có khả năng để nhánh
tốt, đạt 5-7 d
ảnh/khóm như các giống lúa tẻ. Chọn tạo giống nếp mới có năng
suất cao cần quan tâm đến khả năng đẻ nhánh của giống mới. Sử dụng các vật
liệu có khả năng đẻ nhánh tốt, có khả năng kết hợp về tính trạng này cao là
điều cần quan tâm trong tạo giống.
1.1.2.4. Một số yếu tố cấu thành năng suất
Tất cả các giai đoạ
n sinh trưởng phát triển của cây lúa đều liên quan đến
việc tạo năng suất hạt; thể hiện ở sơ đồ dưới đây:
Gieo hạt → Đẻ nhánh → Phân hoá đòng → Trỗ bông → Chín
↓ ↓ ↓ ↓