Khoá luận tốt nghiệp
TRNG HSP H NI 2
KHOA SINH KTNN

NGUYN TH NGC H

Nghiên cứu đặc điểm nông
sinh học liên quan đến các
tính trạng chất lượng của
các dòng, giống lúa đột
biến
KHO LUN TT NGHIP
Chuyờn ngnh: Di truyn hc
Mó s: 010506
Hng dn khoa hc: NGUYN NH TON

H Ni - 2007
Nguyễn Thị Ngọc Hà

1

K29A Sư phạm Sinh


Khoá luận tốt nghiệp

Lời cảm ơn
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo Ths. Nguyễn Như Toản
đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, giúp đỡ tôi.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo, các cán bộ thí
nghiệm khoa sinh KTNN, các thầy cô giáo trong tổ di truyền cũng như các

K29A Sư phạm Sinh


Khoá luận tốt nghiệp

Mục lục
Lời cảm ơn

1

Lời cam đoan

2

Mục lục

3

Danh mục các bảng

4

Mở đầu
1. Lý do chọn đề tài

5

2. Mục đích nghiên cứu

6

18

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

20

3.1 Quá trình sinh trưởng và phát triển của các dòng đột biến trong vụ

20

3.2 Các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng đột biến trong vụ

23

3.3 Đặc điểm nông sinh học qui định tính trạng chất lượng của hạt gạo

30

Kết luận và đề nghị

35

Phụ lục

37

Tài liệu tham khảo

39


1. Lý do chọn đề tài
Lúa nước là một trong ba cây lương thực chính của loài người (cùng với
lúa mì và ngô), lúa được xếp vào cây lương thực đứng hàng thứ hai trên thế
giới sau lúa mì.
Hiện nay, theo điều tra trên thế giới vẫn còn khoảng 1 tỷ người bị đói,
muốn khắc phục được tình trạng đó phải có khoảng 4,5 tỷ tấn lương thực.
Trong 35 năm (1995-2030), sản lượng lương thực trên thế giới tăng từ 554 lên
880 triệu tấn/năm mới đáp ứng đủ nhu cầu tối thiểu về lương thực (Nguyên
Vũ) [9].
Do vậy lương thực đã và sẽ còn là vấn đề thời sự và chiến lược cho mỗi
quốc gia. ở Việt Nam, lúa nước là cây lương thực có giá trị kinh tế về nhiều
mặt như: Giải quyết nhu cầu về dinh dưỡng cần thiết cho con người, cho chăn
nuôi và trong công nghiệp chế biến.
So với các nước trên thế giới, nhu cầu tiêu thụ lúa gạo ở Việt Nam được
xếp vào hàng thứ 5 (sau Trung Quốc, Inđônêsia, ấn Độ, Băngladet). ở mức
18,9 triệu tấn quy thóc/năm với dân số hơn 76 triệu người, diện tích trồng lúa
Việt Nam đứng vào hàng thứ 6.
Nhờ áp dụng các tiến bộ khoa học kĩ thuật về giống cây trồng mà Việt
Nam từ một nước thiếu gạo triền miên, nhưng đến năm 1997 đã có những
bước nhảy vọt về xuất khẩu gạo đứng thứ 2 trên thế giới (sau Thái Lan).
Trong thành công ấy phải kể đến đóng góp to lớn của các hoạt động
Khoa học - Công nghệ, trong đó có nghành Di truyền học, đặc biệt là phân
nghành Di truyền học chọn giống với những ứng dụng thành tựu lớn nhất của
Khoa học- Kĩ thuật cùng với các thành tựu về sinh học tế bào, sinh học phân
tử

Nguyễn Thị Ngọc Hà

6


lượng gạo, sức chống chịu để tạo dòng làm cơ sở cho việc làm thuần và tạo
giống mới.

Nguyễn Thị Ngọc Hà

7

K29A Sư phạm Sinh


Khoá luận tốt nghiệp

3. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Khảo sát các yếu tố cấu thành năng suất.
+ Số bông / khóm.
+ Tổng số hạt / bông .
+ Tỷ lệ % hạt chắc.
+ Trọng lượng 1000 hạt.
+ Năng suất lý thuyết .
+ Thời gian sinh trưởng.
- Một số đặc điểm về hình thái hạt.
+ Chiều dài hạt gạo (D)
+ Chiều rộng hạt gạo (R)
+ Tỷ lệ dài / rộng.(D/R)
+ Độ bạc bụng.
+ Tỷ lệ gạo nguyên
4. Điều kiện nghiên cứu
Phòng thí nghiệm khoa Sinh KTNN trường ĐHSPHN2
Thí nghiệm đồng ruộng : Lúa được cấy trên ruộng thuận lợi tưới tiêu,
được chăm sóc, được bảo vệ.

là lớn nhất thế giới.
- Tại một số vùng còn tìm thấy cây lúa dại.
Nhiều bằng chứng khảo cổ học cũng chứng minh cho điều này. Vì vậy,
ta có thể khẳng định chắc chắn rằng: cây lúa trồng hiện nay có nguồn gốc từ
Đông Nam á. Người Đông Nam á xưa đã gây tạo ra cây lúa nước và đã tích
luỹ được vốn kĩ thuật trồng lúa khá phong phú. Từ đây, cây lúa và kĩ thuật
trồng lúa mới được phổ biến tới các vùng khác trên thế giới.

Nguyễn Thị Ngọc Hà

9

K29A Sư phạm Sinh


Khoá luận tốt nghiệp

1.1.2. Giá trị kinh tế của cây lúa
Lúa nc là một trong ba cây lương thực chủ yếu trên thế giới (lúa mì,
lúa và ngô). Từ lâu, lúa đã trở thành cây lương thực chính của con người.
Khoảng 40% dân số thế giới coi lúa gạo là nguồn lương thực chính, 2,5% sử
dụng lúa gạo trên 1/2 khẩu phần lương thực hàng ngày (Ngô Thị Đào,1997)[4]
Lúa còn là một trong những cây lương thực có giá trị dinh dưỡng cao,
giàu tinh bột (72,5 %) và đường (11,8% celluloz). Ngoài ra, còn có hàm lượng
lớn Prôtêin (7-8%), đc biệt chứa nhiều axit amin không thay thế như Lyzin,
Treonin, Metionin, Triptophan(Ngô Thị Đào, 1997)[4].
Những năm gần đây cùng với sự phát triển của sinh học hin đại đã góp
phần vào việc nghiên cứu và tạo ra những giống lúa tốt, có năng suất cao.
Nước ta đã trở thành nước xuất khẩu gạo đứng thứ hai trên thế giới (sau Thái
Lan) hàng năm đã đóng góp một phần lớn vào tổng thu nhập quốc dân (GDP).

(44 giống), (Nguyễn Hữu Đống ,1997) [5].
1.2.2. ở Việt Nam
Nền nông nghiệp Việt Nam trong những năm gần đây có những bước
phát triển vững chắc. Đến năm 1996 tổng sản lượng lương thực đạt 28,5 triệu
tấn, giá trị GDP trong nông nghiệp tăng 4-5 %/năm. Để có được thành tựu đó
ngoài sự đổi mới trong cơ chế quản lí và đầu tư thuỷ lợi, giống là yếu tố hàng
đầu có vai trò quan trọng nhất (theo tạp chí Nông nghiệp và phát triển nông
thôn, 2005) [15].
Trong những năm qua trên đối tượng cây lúa đã có nhiều công trình
khoa học ra đời, trong đó phải kể đến:
- Đột biến cảm ứng trong giai đoạn tiền phôi (Phan Khải, 1978).
- Cơ chế phân tử của quá trình đột biến (Nguyễn Hữu Đống, 1982, 1989)
- Chọn giống đột biến lúa (Trần Duy Quý, Đào Xuân Tân, 1983)
Tuy còn khỏ mới mẻ nhưng chọn giống đột biến đã thu được nhiều
thành tựu. Đầu tiên phải kể đến kết quả xử lý tia gamma trên giống lúa Mộc
tuyền, giống MT1 ra đời bằng phương pháp này có nhiều đặc tính tốt chín sớm
thấp cây, có khả năng chịu phân, năng suất tăng 15- 25 % so với giống gốc
(Trần Duy Quý, 1992) [16]. Xử lý đột biến giống C463 kết hợp với chọn lọc
thu được giống DT10 cho năng suất cao.
Ngoài ra còn thu được nhiều thành tựu khi xử lý đột biến trên các giống
lúa địa phương.
Khi xử lý giống lúa Tám thơm được các giống AC1, AC2. Hay khi xử lý
giống lúa Trân Châu lùn thu được giống T57, Nếp cái hoa vàng thu được các

Nguyễn Thị Ngọc Hà

11

K29A Sư phạm Sinh



12

K29A Sư phạm Sinh


Khoá luận tốt nghiệp

1.3.2. Sự di truyền kích thước và hình dạng hạt thóc
Chang (1974), cho rằng kích thước hạt thóc được xác định bởi 6-9 gen đa
phân. Kích thước hạt được khống chế bởi chiều dài, chiều rộng và bề dày hạt;
trong đó chiều dài hạt là yếu tố quyết định nhất. Chiều rộng và độ dày hạt ít thay
đổi so với chiều dài.
ảnh hưởng của môi trường đối với chiều dài hạt nói chung là rất nhỏ so với
khối lượng hạt. Hệ số di truyền của chiều dài hạt là tương đối cao, còn sự biến đổi
chiều rộng và bề dày hạt là rất nhỏ so với chiều dài hạt. Chiều dài hạt lúa là đặc
điểm tốt nhất để phân tích sự di truyền kích thước hạt (Takeda, 1984). Theo
Jenning và cộng sự (1979), trừ kiểu hạt rất dài và mập, chiều dài và hình dạng
được di truyền độc lập nhau và độc lập với những tính trạng kiểm soát phẩm chất
gạo như: hàm lượng amylose, hàm lượng protein, tính ngủ nghỉ của hạt v.v...
Ramian. K.,(1983) phát hiện một gen lặn (kí hiệu là lk) quy định tính trạng hạt dài.
Takeda (1991), đưa ra nhận xét rất đáng chú ý: kích thước hạt của những
giống lúa phổ biến hiện nay hầu hết được kiểm tra bởi nhiều gen. Trong phép lai
giữa những giống hạt to hoặc hạt nhỏ với nhau, kích thước hạt được điều khiển bởi
một gen hay nhiều gen chính hoặc có sự di truyền theo kiểu đa nhân tố .
Chandraratna và Sakai (1960) phát hiện hiện tượng di truyền theo dòng mẹ
về kích thước hạt ở một số giống Indica.
Về tính trạng khối lượng 1000 hạt và các tính trạng năng suất, theo Lin và
cs (1996) xác định: chủ yếu là do 5 gen lặn, ký hiệu: tgwt1, tgwt2, tgwt4, tgwt5 và
tgwt10 điều khiển ( Lê Xuân Trình, 2001) [12].

khi bóc vỏ trấu, chưa xát là:
Cấp 1: Thon dài

> 3,0 mm

Cấp 2: Trung bình

2,1-3,0 mm

Cấp 5: Bầu

1,1-2,0 mm

Cấp 9: Tròn

< 1,1 mm.

Theo Khush và cs, (1996) cho biết cả hai tính trạng được xác định ở giai
đoạn chín hoàn toàn (9) và được xác định khi đo một mẫu gồm 10 hạt (tính bằng
mm). Chiều dài được đo lấy trung bình (tính bằng mm) từ gốc vỏ mày lên mỏ hạt
(đỉnh vỏ trấu), giống có râu thì không đo độ dài râu. Chiều rộng - đo ở ngang chỗ
rộng nhất giữa hai nửa vỏ trấu (dẫn theo Đào Xuân Tân, 1994) [11].
Phẩm chất xay xát: Theo nhận xét của Bùi Chí Bửu về tỷ lệ gạo lứt và tỷ lệ
gạo trắng cho biết nó ít biến động và cũng phụ thuộc vào môi trường (Bùi Chí Bửu
và cs, 1997) [2]. Tỷ lệ gạo nguyên có sự biến động rất lớn đây là một tính trạng di
truyền và chịu ảnh hưởng rất mạnh do môi trường như nhiệt độ và ẩm độ trong
suốt thời kỳ hạt chín kéo dài đến lúc sau thu hoạch (Khush và cs. 1997).
Tỷ lệ gạo nguyên có mối quan hệ chặt chẽ với độ cứng và độ bạc bụng của
hạt, cho đến nay di truyền về độ cứng của hạt vẫn chưa được biết rõ (Chang và
Somrith, 1979).

ấn Độ và Mỹ cho rằng: độ trắng bạc ở trung tâm hạt là do gen lặn wc điều khiển,
còn độ trắng ở bụng hạt gạo do gen wb kiểm soát.
Độ bạc bụng có tần suất liên kết với tính trạng hạt tròn lớn hơn tính trạng
hạt thon dài, độ trắng bạc của nội nhũ một mặt do yếu tố di truyền, mặt khác các
điều kiện môi trường cũng ảnh hưởng đến đặc tính này. Tính trạng của hạt gạo
được di truyền độc lập với tất cả các tính trạng nông học quan trọng.
Độ bạc bụng xảy ra trong suốt quá trình thuỷ phân và tốc độ chín, thiếu
nước ở giai đoạn làm đòng đến lúc trỗ, bệnh đạo ôn cổ bông, bọ xít hôi giai đoạn
lúa ngậm sữa đều làm tăng tỷ lệ gạo bạc bụng. Do vậy, có thể làm giảm bớt độ bạc
bụng bằng cách thay đổi tình trạng dinh dưỡng của cây trên đồng ruộng.
Ngoài ra các nhà khoa học cũng cho biết một số yếu tố khác như biên độ
nhiệt ngày/đêm chênh lệch nhiều (350/200C) trong quá trình sinh trưởng và phát
triển của cây lúa, nhiệt độ cao cũng làm tăng tỷ lệ bạc bụng của gạo.

Nguyễn Thị Ngọc Hà

15

K29A Sư phạm Sinh


Khoá luận tốt nghiệp

Các giống lúa mới, được gieo trồng ở miền Bắc có độ bạc bụng cao, các
giống lúa mới gieo trồng ở miền Nam có độ bạc bụng thấp, độ trắng trong cao,
nhiều giống đạt tiêu chuẩn xuất khẩu (Bùi Chí Bửu và cs, 1997) [2].
Phẩm chất cơm:
+ Độ hoá hồ (ĐHH): Nhiệt độ hoá hồ trung bình là tiêu chuẩn cần thiết
trong chương trình chọn tạo giống lúa.
Theo các kết quả nghiên cứu của IRRI, (1996) [14] thì độ hoá hồ cao là tính


chắc (Juliano, 1990), nhưng sự biến động này không chênh lệch quá 6%. Hàm
lượng amylose, khối lượng hạt và hàm lượng protein đều chịu ảnh hưởng của cây
mẹ rất rõ, do tính chất 3n của phôi nhũ gạo (Chang và Somrith, 1979).
Phẩm chất dinh dưỡng:
+ Hàm lượng protein: Hàm lượng protein là một chỉ tiêu quan trọng về dinh
dưỡng. Protein trong gạo có giá trị cao hơn so với các loại hạt cốc khác, vì hàm
lượng lyzine của nó khá cao (3,5 - 4%) (Juliano, 1993). Do đó hàm lượng protein
của gạo tuy thấp (khoảng 7 - 9%) nhưng vẫn được xem là loại hạt cốc có phẩm
chất cao nhất. Các nhà chọn giống đã cố gắng nâng hàm lượng protein trong các
giống mới, nhưng ít thành công, vì đặc điểm di truyền của tính trạng này rất phức
tạp và bị tác động mạnh của điều kiện môi trường (Juliano, 1993).
Giống có hàm lượng protein cao thường kết hợp với tính trạng thời gian
sinh trưởng ngắn và khối lượng hạt nhẹ.
Mùi thơm: Mùi thơm cũng như các đặc tính khác của chất lượng hạt gạo
ngoài sự chịu ảnh hưởng của môi trường còn do tính di truyền quyết định.
Tính trạng mùi thơm ở lúa do 1 gen lặn kiểm soát (Hoàng Văn Phần và
Trần Đình Long, 1995; Huang và Ying, 1992), hai hay ba gen lặn kiểm soát (Đỗ
Khắc Thịnh và cs, 1994) (dẫn theo Kiều Thị Ngọc, 2002) [8].
ảnh hưởng của môi trường đối với mùi thơm cũng được ghi nhận, nhưng cơ
chế này cho đến nay vẫn chưa được biết rõ. Thí dụ, Basmati 370 là giống lúa thơm,
chất lượng gạo ngon. Khi gieo trồng ở điều kiện đất đai và khí hậu khác nhau lại
cho các chất lượng sản phẩm khác nhau như: tại địa điểm Daska hạt gạo có mùi
thơm và chất lượng cao nhất, trong khi ở địa điểm Multan hạt gạo ít thơm hoặc
mất hẳn mùi thơm và chỉ có được mùi thơm ổn định khi trồng ở điều kiện nhiệt độ
lạnh thuộc vùng Himalaya.
Lúa Tám thơm Hải Hậu khi trồng ở các vùng khác thì mùi thơm bị giảm,
tương tự giống Nàng thơm Chợ Đào luôn cho gạo ngon và mùi thơm ổn định nếu
gieo trồng trong phạm vi bán kính 1 km ở vùng Chợ Đào.


* Các số liệu được xử lí thống kê, xác định các tham số :
- Trung bình mẫu: X

1 n
Xi
n i 1

- Độ lệch chuẩn:

1 n
( X i X ) 2 , ( n=30), n - số cá thể trong mẫu,

n i 1
X i - giá trị các biến số.

Nguyễn Thị Ngọc Hà

18

K29A Sư phạm Sinh


Khoá luận tốt nghiệp

- Hệ số biến động: CV%=
- Sai số trung bình: m


X


một vùng địa lí khác nó có thể trở thành một yếu tố gây hại cho cây lúa có thể
làm giảm năng suất lúa hay tăng năng suất lúa.
Do những ưu và nhược điểm trên mà trong công tác chọn tạo giống, các
nhà nghiên cứu đã hết sức quan tâm đến tính trạng này. Có nhiều cách phân
loại chiều cao cây lúa:
Cây cao: >140 cm .
Cây trung bình: 110 cm - 140 cm .
Cây thấp: 125 cm .
Cây cao: 101 - 124 cm .
Cây nửa lùn: 71 - 100 cm .
Cây lùn: 51 - 70 cm .

Nguyễn Thị Ngọc Hà

20

K29A Sư phạm Sinh


Khoá luận tốt nghiệp

Cây siêu lùn: < 50 cm.
Tính trạng chiều cao cây do gen quy định nhưng nó chịu ảnh hưởng rất
lớn của điều kiện môi trường và điều kiện chăm sóc .
Qua nghiên cứu và khảo sát chúng tôi thu được các kết quả ở bảng sau:
Bảng 3.1: Chiều cao cây (cm) và thời gian sinh trưởng của các dòng đột biến
TT


117

3

D52

139,30 0,82

5,04

122

4

D53

139,50 0,54

6,84

120

5

CL8

136,50 1,56

4,13


112

11

BT7

135,50 0,83

4,20

119

10

Số 2

136,91 2,21

2,10

122

11

Số 3

135,76 1,13

5,16


Thời gian sinh trưởng là thời gian từ khi hạt lúa nảy mầm cho đến khi
cây lúa có hạt chín hoàn toàn. Nhưng trong thực tiễn thì được tính từ khi gieo
đến khi hạt chín hoàn toàn.
Thời gian sinh trưởng dài hay ngắn tuỳ theo giống và thời vụ gieo cấy
(dao động từ 65-210 ngày).
Thời gian sinh trưởng phụ thuộc vào phản ứng của giống với sự biến đổi
của thời kỳ chiếu sáng, nhiệt độ. Trong đó chu kỳ ánh sáng đóng vai trò chủ
yếu.
Bằng phương pháp nhân tạo, các nhà khoa học đã tạo điều kiện chiếu
sáng ngày dài, ngày ngắn khác nhau để xử lý và thu được một số kết quả.
Xu hướng của các nhà chọn giống hiện đại là tạo ra những giống có thời
gian sinh trưởng ngắn, ít nhạy cảm với chu kỳ quang nhằm phục vụ tốt quá
trình luân canh tăng vụ, nâng cao sản lượng lúa gạo trên năm.
Căn cứ Bảng3.1 ta có thể sắp xếp thời gian sinh trưởng của các dòng lúa
đột biến theo thứ tự sau:
HDO4

Khoá luận tốt nghiệp

Bảng 3.2: Số bông/khóm

Số bông / khóm
Dòng

TT

X m

CV%

1

A20 (ĐC)

6,80 0,31

5,90

2

D51

7,40 0,65

5,20


4,20

7

HD03

7,10 0,51

6,70

8

HD01

5,10 0,48

3,90

9

BT7

5,75 0,42

6,30

10

Số 2


Nguyễn Thị Ngọc Hà

24

K29A Sư phạm Sinh


Khoá luận tốt nghiệp

Khả năng đẻ nhánh trung bình được coi là có lợi với các giống có năng
suất cao.
3.2.2. Tổng số hạt/ bông
Tổng số hạt trên bông là tính trạng số lượng, đa gen, do hai yếu tố
quyết định là số hoa phân hoá và số hoa thoái hoá.
Nếu số hoa phân hoá càng nhiều, số hoa thoái hoá càng ít, thì tổng số
hạt/bông sẽ nhiều.
Số hạt trên bông là một trong những yếu tố quan trọng cấu thành năng
suất.
Nó thể hiện sức chứa của bông và chịu ảnh hưởng của môi trường
(điều kiện chăm sóc và ngoại cảnh)
Trong các hướng chọn giống hiện đại thì số hạt/ bông là chỉ số được
quan tâm đặc biệt. Người ta đã biết có hai hướng tăng năng suất lúa là:
- Hoc tăng số bông/khóm.
- Hoặc tăng số hạt/bông.
Nhưng tăng số bông trên khóm đồng nghĩa với việc nhánh sẽ nhỏ yếu.
Vì vậy khả năng chống đổ thấp, bông nhỏ.
Vì vậy con đường tăng số hạt/bông mang tính thực tế cao hơn cả.
3.2.3. Số hạt chắc/bông và tỉ lệ % hạt chắc/bông
Hai yếu tố này đóng vai trò quan trọng nhất, quyết định đến năng suất
của giống.