LỜI CẢM ƠN
Bằng tất cả sự kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin trân thành cảm ơn
TS.GVC Dương Tiến Viện đã trực tiếp hướng dẫn và định hướng cho tôi trong
suốt quá trình làm khóa luận.
Cảm ơn thầy cô, các cán bộ phòng thí nghiệm khoa Sinh - KTNN, các
thầy cô trong tổ Sinh - KTNN và gia đình, anh chị bạn bè đã giúp đỡ ủng hộ,
động viên và tạo mọi điều kiện để tôi có thể hoàn thành khóa luận này.
Để đề tài được hoàn thiện hơn rất mong được sự đóng góp ý kiến của
các thầy cô giáo và các bạn
Xỉn chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày thảng năm
Người thực hiện
Khóa luận tốt nghiệp Vương Thị Nhung K35D - Sình
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan kết quả nghiên cứu trong khóa luận này với đề tài
“Đánh giá đặc điểm nông sinh học của 4 dòng lúa đột biến (CL4, CL5,
CL91, CL92) trồng vụ xuân tại Cao Minh, Phúc Yên, Vĩnh Phúc” là của
riêng tôi không trùng với kết quả nghiên cứu của bất kỳ tác giả nào khác.
Trong quá trình làm đề tài có trích dẫn một số dẫn liệu của một số tác
giả. Tôi xin phép tác giả được trích dẫn bổ sung cho khóa luận. Tôi xin hoàn
toàn chịu trách nhiệm về kết quả của đề tài trước Hội đồng bảo vệ.
Hà Nội, ngày thảng năm Người thực hiện
Vương Thị Nhung
Khóa luận tốt nghiệp Vương Thị Nhung K35D - Sình
DANH MUC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
•
IRRI: : Viện nghiên cứu lúa quốc tế
(International rice research institute)
FAO : Tổ chức lương thực và nông nghiệp liên hiệp quốc(Food and agricuture
organnization)
IAEA : Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (International
lâu đời nhất, được trồng phổ biến nhất trên thế giới.
1.6. Lúa là cây trồng thân thiết lâu đời nhất của nhân dân ta và nhiều
dân tộc khác trên thế giới, đặc biệt là các dân tộc ở Châu Á. Lúa gạo là loại
lương thực chính của người dân Châu Á, cũng như bắp của dân Nam Mỹ, hạt
kê của dân Châu Phi hoặc lúa mỳ của Châu Âu và Bắc Mỹ. Tuy nhiên có thể
nói, trên khắp thế giới, ở đâu cũng dùng đến lúa gạo hoặc các sản phẩm từ lúa
gạo. Khoảng 40% dân số thế giới lấy lúa gạo là nguồn lương thực chính. Trên
thế giới có hom 110 quốc gia có sản xuất và tiêu thụ lúa gạo ở các mức độ
khác nhau. Năm 1980, chỉ riêng Châu Á đã có hơn 1,5 tỷ dân sống nhờ lúa gạo
chiếm trên 2/3 dân số Châu Á [3].
1.7. Đối với Việt Nam sản xuất lúa gắn liền với sự phát triển nông
nghiệp. Kinh nghiệm sản xuất lúa đã hình thành, tích lũy và phát triển cùng
với sự hình thành và phát triển của dân tộc. Đến nay nghề trồng lúa nước ở
Việt Nam vẫn không ngừng phát triển và có một vị trí hết sức quan trọng trong
nền kinh tế quốc dân. Vì vậy ở nước ta việc phát triển mở rộng nghề trồng lúa
nước nâng cao chất lượng lúa gạo là càn thiết để đảm bảo an ninh lương thực
và phát triển kinh tế đất nước.
1.8. Nhưng với tình hình hiện nay, theo định hướng chuyển dịch cơ
cấu kinh tế nông nghiệp, diện tích đất dành cho sản xuất lúa ngày càng giảm
dân số thế giới và trong nước đang tăng nhanh kéo theo mở rộng diện tích sinh
hoạt và sản xuất. Ngoài ra thế giới còn phải gánh chịu những biến đổi về khí
hậu toàn cầu gây khô hạn, bão lụt, quá trình đô thị hóa. Điều này gây nên
áplực cho sản xuất nông nghiệp trong nước cững như trên thế giới đặc biệt
làsản xuất lương thực.
Khóa luận tốt nghiệp Vương Thị Nhung K35D - Sình
7
1.9. Chúng ta không thể tăng năng suất lúa theo hướng mở rộng diện
tích gieo trồng mà phải tìm hướng khác. Trong hệ thống các biện pháp kỹ
thuật để tăng năng suất thì sử dụng giống có năng suất cao là biện pháp quan
trọng và hiệu quả nhất. Vì thế công tác chọn tạo giống có vai trò then chốt. Để
- Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần cung cấp các dữ liệu khoa
học về các đặc điểm nông sinh học, hình thái, khả năng chống chịu sâu bệnh và
các chỉ tiêu chất lượng của các dòng đột biến.
1.12. Góp phần tuyển chọn được một số dòng lúa
có triển vọng: thời gian sinh trưởng ngắn, khả
năng chống chịu sâu bệnh tốt, năng suất cao, chất
lượng tốt có thể đưa đi khảo nghiệm, phát triển
sản xuất trong thời gian tới.
1.13. CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Nguồn gốc và phân loại cây lúa
1.1.1. Nguồn gốc cây lúa
1.14. Cây lúa trồng ( O z y z a s a t i v a L.) là loài thân thảo sống
hàng năm trên thời gian sinh trưởng của các giống lúa dài ngắn khác nhau
trong khoảng 60 - 250 ngày (Nguyễn Văn Hoan, 1995) [5].
1.15. Trên thế giới có hai loài lúa trồng được xác định từ thời cổ đại
cho đến ngày nay. Đó là loài lúa trồng Châu Á (O r y z a s a t i v a ) và loài
lúa trồng Châu Phi ( O r y z a g l a b e r r i m a ) .
1.16. Loài lúa trồng Châu Phi đã được xác định nguồn gốc ở vùng
thung lững thượng nguồn sông Niger (ngày nay thuộc Mali).
Khóa luận tốt nghiệp Vương Thị Nhung K35D - Sình
9
1.17. Loài lúa trồng Châu Á có nguồn gốc xuất phát đàu tiên ở đâu vẫn
là đề tài tranh luận của các nhà khoa học thế giới và ngày càng sáng tỏ với
những khai quật khảo cổ học có tính đột phá và những phương pháp phân tích
hiện đại dựa trên cơ sở phân tích phóng xạ và AND.
1.18. Có 4 giả thuyết về nơi phát xuất đàu tiên của cây lúa trồng Châu
Á, đó là: nguồn gốc Trung Quốc, nguồn gốc Ấn Độ, nguồn gốc Đông Nam Á
và giả thuyết Đa trung tâm phát sinh.
- Giả thuyết nguồn gốc cây lúa trồng từ Ấn Độ
1.19. Giả thuyết này được chứng minh dựa trên di vật cổ nhất là hạt
mô của vùng này chưa có tiếng vang để tạo sức thuyết phục đối với các nhà
khảo cổ học khác trên thế giới.
1.25. Giả thuyết cây lúa trồng có nguồn gốc ở Châu Á được chứng
minh thuyết phục nhất bởi Higham (1989) báo cáo vỏ chấu và liềm gặt lúa
bằng vỏ sò được tìm thấy ở Khok Phanom Di gần vùng vịnh Thái Lan, có niên
đại phóng xạ 6.000 - 4.000 năm TCN. Di chỉ này có tương quan đến di chỉ văn
hóa Hòa Bình ở Việt Nam nhưng niên đại vẫn thấp hơn các di vật cây lúa trồng
ở Trung Quốc.
- Giả thuyết cây lúa trồng có nguồn gốc đa trung tâm (Erỉgrỉn, P.S)
1.26. Giả thuyết này được chứng minh thuyết phục bởi Chang (1985),
chuyên gia di truyền cây lúa của IRRI, ông xem xét lại tất cả tin liệu và các dữ
kiện từ khoa học, khảo cổ, sinh học tiến hóa, hệ thống sinh học và lịch sử nông
nghiệp để đưa ra kết luận rằng lúa trồng ở châu Á có thể bắt nguồn từ nhiều
địa điểm một cách độc lập và đồng bộ, vì những nơi này hiện có nhiều loài lúa
dại và lúa trồng cùng sống trong một môi trường. Những địa điểm này khởi
đầu từ đồng bằng sông Ganges đến miền bắc Myanmar, miền đông bắc Thái
Khóa luận tốt nghiệp Vương Thị Nhung K35D - Sình
1
1
Lan, bắc Lào, bắc Việt Nam, miền nam và tây nam Trung Quốc, và những
vùng lân cận khác.
1.27. Điều này có thể suy diễn cho nền nông nghiệp sơ khai xuất hiện
độc lập, vì sự di chuyển xuyên quốc gia hoặc lục địa còn rất giới hạn trong
thời kỳ cách nay 10-8 thiên niên kỷ.
1.28. Giả thuyết này hợp lý hơn cả vì trước khi trồng lúa con người đã
thu hoạch lúa hoang để làm lương thực. Khi lúa trồng phát triển vẫn đan xen
với lúa hoang và lúa hoang dần mất đi thậm chí nhiều loài đã tiệt chủng.
1.29. Với giả thuyết này Việt Nam có thể là một trong những nơi phát
sinh cây lúa trồng ở Châu Á [20].
1.30. Theo phương diện thực vật học, lúa trồng được bắt nguồn từ lúa
ánh sáng.
1.45. + Loài phụ Nhật Bản (O . s u b s p . J a p o n i c a K a t ó ) :
Phân bố ở những nơi có vĩ độ cao (Bắc Trung Quốc, Nhật Bản, Triều Tiên,các
vùng trồng lúa á nhiệt đới và ôn đới, các cao nguyên nhiệt đới). Có hạt tròn,
hạt xếp trên bông dày, thân thấp và cứng, lá cứng, màu xanh đậm, ít bị đổ chịu
rét cao nhưng chống chịu sâu bệnh kém, phản ứng với nhiệt độ, gạo bạc bụng
dễ cho năng suất cao.
1.46. + Loài phụ Java (O . s u b s p . J a v a n i c a ): Là loại hình
trung gian giữa
1.47. Indica và Japonica tương đối gần với Indica. Hạt tuy dài nhưng dày và
rộng hơn hạt Indica.
* Kikawa và Kato (1931) phân loại lúa thành 2 loài phụ:
1.48. + Loài phụ Ấn Độ (O.Subsp.Indica Kató)
1.49. + Loài phụ Nhật Bản(O.Subsp.Japonica Katò)
* Phân loại theo nguồn gốc hình thành:
Khóa luận tốt nghiệp Vương Thị Nhung K35D - Sình
1
3
1.50. Kiểu phân loại này dựa vào phương pháp tạo ra giống, bao gồm;
- Quần thể địa phương
- Quần thể lai
- Quần thể đột biến
- Nhóm quàn thể tạo ra bằng công nghệ sinh học
- Nhóm các dòng bất dục đực thường đóng vai trò làm mẹ trong lai tạo
giống gồm:
1.51. + Bất dục đực tế
bào chất + Bất dục đực
nhân
* Phân loại theo loại hình sinh thái địa lý
1.52. Theo Liakhovkin A.G (1992) [5]. Lúa trồng có 8 nhóm sinh thái
tạo giống có chất lượng cao, giống đặc sản.
1.58. +Tập đoàn giống chống sâu bệnh
1.59. +Tập đoàn giống chống chịu rét
1.60. + Tập đoàn giống chống hạn hoặc ngập ứng
1.61. +Tập đoàn giống chịu chua, mặn, phèn
1.62. +Tập đoàn giống có thời gian sinh trưởng đặc thù [4].
1.63. Ngoài các kiểu phân loại trên, người ta còn phân loại lúa trồng
theo: nguồn gốc hình thành, tính cảm quang, mối quan hệ giữa kiểu gen và
kiểu hình, đặc tính sinh hóa hạt gạo, đặc điểm hình thái, mùa vụ trong năm,
thời gian sinh trưởng,
1.2. Vị trí của cây lúa trong đời sống và nền kỉnh tế quốc dân
1.64. Lúa là một cây trồng có vai trò và vị trí rất quan trọng trong đời
sống và nền kinh tế quốc dân. Diện tích trồng lúa trên thế giới lớn thứ 2 sau
Khóa luận tốt nghiệp Vương Thị Nhung K35D - Sình
1
5
lúa mỳ, chiếm 2/3 diện tích đất trồng trọt có tưới nước. Các sản phẩm của cây
lúa có các chất cần thiết cho đời sống con người, cho chăn nuôi và công
nghiệp chế biến (Mai Thọ Trung, 1990) [11].
* Giả trị dinh dưỡng.
1.65. Sản phẩm chủ yếu của cây lúa là gạo. Gạo là thức ăn giàu chất
dinh dưỡng, thành phần chứa nhiều đường bột và protein
1.66. + Tinh bột: Chiếm 68 - 70% khối lượng chất khô
+ Protein: Chiếm 8 - 9 % (thay đổi 6-18,5%, cá biệt
25%)
1.67. + Ngoài ra còn đủ các loại axit amin, kể cả axit amin không thay
thế. Lizin và treonin là 2 loại axit amin không thay thế có tỷ lệ thấp trong gạo
nhưng so với các loại hạt ngũ cốc khác vẫn giàu hơn. Theo Ivannov giá trị sinh
học của protein trong gạo tuy thấp hơn thịt sữa nhưng cao nhất so với các loại
ngũ cốc khác.
1.3. Một số đặc điểm nông sinh học của cây lúa
1.3.1. Lá lúa và khả năng quang hợp
1.76. Lá lúa được hình thành từ các mầm lá ở mắt thân. Lá đầu tiên khi
hạt nảy mầm hình thành là lá không hoàn toàn (không có phiến lá) còn gọi là
bao mầm, người ta không tính lá này. Lá mọc tiếp theo đó được tính là lá thật
đầu tiên. Quá trình hình thành của lá qua 4 thời kỳ nhỏ: Mầm lá phân hoá,hình
thành phiến lá,hình thành bẹ lá, lá xuất hiện.
1.77. Một lá của cây lúa bao gồm đày đủ các chi tiết: bẹ lá, cổ lá, gốc
bản lá, thìa lía, tai lá, phiến lá (gồm các gân lá song song).
Khóa luận tốt nghiệp Vương Thị Nhung K35D - Sình
1
7
1.78. Các lá trên cây lúa phát triển liên tục từ dưới gốc lên trên, mỗi lá
phát triển cách nhau một bước. Lá cuối cùng mọc ra gọi là lá đòng. Một giống
lúa bao giờ cũng có một số lá nhất định đã được định trong phôi và là đặc điểm
của giống.
1.79. Tuy nhiên với cùng một giống lúa nhất định có nhiều yếu tố ảnh hưởng
đến tổng số lá như: khí hậu, thời tiết, biện pháp bón phân, kỹ thăm chăm sóc,
thời vụ cấy Ở nước ta nhóm giống lúa ngắn ngày thường có 12-15 lá, nhóm
trung ngày có 16 -18 lá, nhóm dài ngày có 20-21 lá. Thông thường trên cây lúa
có khoảng 5 - 6 lá xanh cùng hoạt động, sau giai đoạn hoạt động thì các lá
dưới gốc chuyển vàng rồi chết đi, các lá mới lại tiếp tục hoạt động.
1.80. Tốc độ ra lá thay đổi theo thời gian sinh trưởng và điều kiện
ngoại cảnh. Tổng thời gian hình thành 3 lá cuối cùng thường bằng thời gian
làm đòng.
1.81. Các lá lúa trên thân chính được tạo ra cùng một lúc, phát triển kế
tiếp nhau từ dưới lên và các lá lúa được sắp xếp so le nhau (mọc cách). Mỗi
một lá mới được tạo ra (theo các bước nói trên) trung bình mất 7 ngày [18].
1.82. Theo Isi, 1977 [20]: Các loại lúa trồng ngày nay được chọn lọc
và cải tiến rất nhiều. Vì vậy chúng có nhiều kiểu hình cây khác nhau nhưng tất
sẽ tạo điều kiện cho lúa bén rễ, hồi xanh nhanh, đẻ nhánh sớm tập chung. Cây
lúa có thể đẻ nhánh khi có 4-5 lá thật. Ở mộng lúa cấy, sau khi bén rễ hồi xanh
cây lúa bắt đầu đẻ nhánh. Lúa kết thúc đẻ nhánh vào thời kỳ làm đốt, làm
đòng.
1.88. Từ cây mẹ đẻ ra nhánh con (cấp 1), nhánh cấp 1 đẻ nhánh cấp 2 ,
nhánh cấp 2 đẻ nhánh cấp 3. Những nhánh hình thành vào giai đoạn cuối
thường là nhánh vô hiệu.
1.89. Thường thì các giống lúa mới khả năng đẻ nhánh cao, tỷ lệ
nhánh hữu hiệu cũng cao hơn các giống lúa cũ, cổ truyền.
Khóa luận tốt nghiệp Vương Thị Nhung K35D - Sình
1
9
1.90. Khả năng đẻ nhánh của cây lúa phụ thuộc vào giống, nhất là điều
kiện chăm sóc, ngoại cảnh, Nếu cây lúa có nhiều nhánh, tỷ lệ nhánh hữu
hiệu cao, năng suất sẽ cao [18].
1.3.3. Thời gian sinh trưởng phát triển của cây lúa
1.91. Thời gian sinh trưởng của cây lúa được tính từ khi hạt lúa nảy
mầm đến khi chín hoàn toàn, thay đổi tuỳ theo giống và điều kiện ngoại cảnh.
1.92. TGST của cây lúa được chia làm ba thời kỳ:
- Thời kỳ sinh trưởng sinh dưỡng gồm 4 giai đoạn: Nảy mầm, mạ, đẻ
nhánh, vươn lóng.
- Thời kỳ sinh trưởng sinh thực gồm 3 giai đoạn: phân hóa đòng, trỗ
bông, phơi màu (nở hoa).
- Giai đoạn chín gồm 3 giai đoạn: chúi sữa, chúi sáp, chín hoàn toàn [5].
1.93. Chu kỳ sống của cây lúa kéo dài từ 3-6 tháng. Các tác giả Nhật
đưa ra
1.94. cách tính tuổi cây lúa theo số lá, tạm gọi là cách tính tuổi sinh lý của cây
lúa.
1.95. Những giống lúa hiện đại thường là những giống lúa cực sớm
hay sớm, nếu trồng ở vùng nhiệt đới như nam Việt Nam, có thòi gian sinh
nhanh chóng làm cho gạo trở thành mặt hàng có giá trị. Tóm lại, tình hình sản
xuất lúa trên thế giới đã có sự chuyển biến mạnh, nhất là ở các nước châu Á và
các nước phát triển khác.
1.4.2. Tình hình sản xuất lúa gạo ở Việt Nam
1.100. Theo nhiều tài liệu nghiên cứu, việt nam là một trong những nơi
xuất hiện nghề trồng lúa sớm nhất thế giới. Các dẫn liệu khảo cổ học đã xuất
Khóa luận tốt nghiệp Vương Thị Nhung K35D - Sình
2
1
hiện nghề trồng lúa có từ thời kỳ văn hóa Bắc Sơn, thuộc đầu thời đại đồ đá
mới, cách đây khoảng 6000 năm.
1.101. Sách “Sử ký Tư Mã Thiên” (146-68 TCN) cũng cho thấy người
Giao Chỉ sống bằng nghề trồng lúa. Các câu truyện cổ tích dân gian đã đề cập
tới sản phẩm trồng lúa bằng truyện “Bánh chưng, bánh dầy” từ đòi vua Hùng
thứ 6 [11].
1.102. “Việt Nam với địa hình phức tạp từ miền núi đến đồng bằng, từ
Bắc đến Nam đã hình thành những đòng bằng châu thổ trồng lúa phì nhiêu,
trong đó có đồng bằng sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long. Đây là 2 khu
vực sản xuất lúa lớn nhất của nước ta” (Agricaltural, 2000) [16].
1.103. Qua các giai đoạn lịch sử cho thấy sự quan tâm của nhà nước đối
với sản xuất lúa gạo. Trước năm 1975, năng suất giảm 2,2 tấn/ha, diện tích
giảm 5 triệu ha. Năng suất bình quân trong cuối thập niên 70 giảm sút nghiêm
trọng do đất đai mới khai hoang chưa được cải tạo phù hợp, thiên tai sâu bệnh,
với
1.104. cơ chế quản lý nông nghiệp trì trệ không phù hợp đặc biệt từ 1978 -
1979.
1.105. Bước sang thập niên 1980, năng suất tăng dần do các công
trình thủy lợi trong cả nước, đặc biệt ở đồng bằng sông Cửu Long. Cơ chế
quản lý nông nghiệp thoáng hơn với chủ trương khoán sản phẩm trong sản
xuất nông nghiệp.
1.18. 2003 1.19. 7,45 1.20. 4,64 1.21. 34,57
1.22. 2004 1.23. 7,44 1.24. 4,86 1.25. 36,15
1.26. 2005 1.27. 7,33 1.28. 4,89 1.29. 35,83
1.30. 2006 1.31. 7,32 1.32. 4,89 1.33. 35,85
1.34. 2007 1.35. 7,21 1.36. 4,99 1.37. 35,94
1.38. 2008 1.39. 7,41 1.40. 5,23 1.41. 38,73
1.42. 2009 1.43. 7,44 1.44. 5,23 1.45. 38,90
1.46. 2010 1.47. 7,49 1.48. 5,34 1.49. 39,99
1.50. 2011 1.51. 7,65 1.52. 5,53 1.53. 42,31
1.54. 2012 1.55. 7,76 1.56. 5,65 1.57. 43,66
1.58. (Ngụôn từ bộ nông nghiệp và PTNN năm 2013) [9]. Năm 1982
nước ta đã chuyển từ nước phải nhập khẩu gạo hàng năm sang tự
túc gạo. Từ 1975-1990 diện tích tăng gàn 1 triệu ha đạt 6 triệu ha,
lục 7,5 triệu tấn, tăng 4% so với 2011. Và năng suất vẫn tiếp tục được cải thiện
qua từng năm.
1.111. Tuy nhiên, trở ngại lớn nhất của nghề trồng lúa Việt Nam là chất
lượng gạo còn chưa cao khả năng cạnh tranh còn kém. Vì vậy cần tập trung
đàu tư phát triển nghề trồng lúa theo hướng chọn tạo giống là có tính quyết
định.
1.5. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng đột biến trong chọn tạo
giống lúa trên thế giói và Việt Nam
1.5.1. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng đột biến trong chọn tạo giống
lúa trên thế giới
1.112. Tổng kết các thành tựu chọn giống đột biến trên thế giới cho
thấy, nhờ ứng dụng các tác nhân gây đột biến vật lý, hóa học có thể thay đổi
bất kỳ gen nào trong cơ thể sinh vật sửa chữa có hiệu quả các khuyết tật của
giống, làm tăng năng suất, rút ngắn thời gian sinh trưởng, tăng khả năng chống
chịu, đề kháng sâu bệnh, cải thiện chất lượng nông sản
1.113. Để nâng cao hiệu quả và thúc đẩy nhanh quá trình chọn tạo
giống, với bước tiến mạnh mẽ của công nghệ sinh học hiện đại, đang đưa
1.119. 68,9 USD đã thu về hơn 61,5 tỷ USD (gấp 1000 lần).
1.5.2. Tinh hình nghiên cứu, ứng dụng đột biến trong chọn tạo
giống lúa ở Viêt Nam
1.120. Trong điều kiện thời tiết ngày càng bất lợi như hiện nay, nhất là
tình trạng hạn hán kéo dài, kèm theo nhiều loại sâu hại cây trồng đột biến bằng
phóng xạ đang được coi là một trong những giải pháp thích hợp để khắc phục
giải quyết khó khăn.
Khóa luận tốt nghiệp Vương Thị Nhung K35D - Sình
2
5
Copyright: Tài liệu đại học ©