ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

HOÀNG MAI THẢO

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG THÍCH NGHI VÀ BIỆN
PHÁP KỸ THUẬT ĐỐI VỚI GIỐNG LÚA THUẦN
CHẤT LƯỢNG TỐT Ở MỘT SỐ TỈNH MIỀN NÚI
PHÍA BẮC VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC CÂY TRỒNG

THÁI NGUYÊN - 2017


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

HOÀNG MAI THẢO

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG THÍCH NGHI VÀ
BIỆN PHÁP KỸ THUẬT ĐỐI VỚI GIỐNG LÚA
THUẦN CHẤT LƯỢNG TỐT Ở MỘT SỐ TỈNH
MIỀN NÚI PHÍA BẮC VIỆT NAM
Ngành: Khoa học cây trồng
Mã số: 62.62.01.10
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC CÂY TRỒNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS. TS. Nguyễn Hữu Hồng
Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên

Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Văn Toàn-Viện trưởng
Viện Khoa học Kỹ thuật Nông Lâm Nghiệp Miền núi phía Bắc, TS. Lưu Ngọc
Quyến-Phó Viện trưởng Viện Khoa học Kỹ thuật Nông Lâm Nghiệp Miền núi
phía Bắc, các cán bộ nghiên cứu Bộ môn Cây lương thực và thực phẩm –
Viện Khoa học Kỹ thuật Nông lâm nghiệp miền núi phía Bắc đã hỗ trợ và
giúp đỡ tôi thực hiện các nghiên cứu thực nghiệm.
Tôi tôi xin bày tỏ sự cảm ơn sâu sắc đến Ban Lãnh đạo Trường Đại học
Hùng Vương, Khoa Nông Lâm Ngư-Trường Đại học Hùng Vương đã tạo mọi
điều kiện về thời gian, kinh phí hỗ trợ cho tôi trong quá trình học tập.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, người thân và bạn bè
đã hỗ trợ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận án.
Thái Nguyên, ngày tháng 6 năm 2017
Tác giả luận án

Hoàng Mai Thảo


MỤC LỤC


DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
2-AP

2-Acetyl-1-Pyrroline

bp

Base pair (Cặp base - đơn vị tính)

GC-MS- SIM Solid

Sequence characterized amplified regions (Vùng nhân bản
chuỗi DNA được mô tả)

TB

Trung bình

X

Vụ Xuân

M

Vụ Mùa

PTNT

Phát triển nông thôn

DANH MỤC CÁC BẢNG


DANH MỤC CÁC HÌNH


-8MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Với dân số hơn 90 triệu dân thì thị trường gạo nội địa là một thị trường
lớn. Mặc dù tiêu dùng gạo bình quân đầu người giảm nhưng người tiêu dùng
có xu hướng yêu cầu chất lượng gạo tăng lên đặc biệt là ở các thành thị. Do

thời vụ khác nhau của cùng một mùa vụ sẽ có sự khác biệt đáng kể về chất
lượng (Zhu và cộng sự, 1993) [127]..
Để góp phần bổ sung vào cơ cấu giống lúa cho các tỉnh của vùng núi
phía Bắc Việt Nam giống lúa thuần mới ngắn ngày, năng suất cao và chất
lượng tốt cùng với nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật canh tác để phát
triển giống mới, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu khả
năng thích nghi và biện pháp kỹ thuật đối với giống lúa thuần chất lượng
tốt ở một số tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam”
2. Mục tiêu của đề tài
- Tuyển chọn được giống lúa thuần mới có năng suất và chất lượng tốt để
giới thiệu cho sản xuất lúa chất lượng của vùng miền núi phía Bắc Việt Nam.
- Xây dựng đượcmột số biện pháp kỹ thuật chủ yếu góp phần thâm
canh tăng năng suất và chất lượng tại một số vùng của miền núi phía Bắc.
3. Những đóng góp mới của đề tài
- Tuyển chọn và giới thiệu được giống lúa thuần PB53 có năng suất và
chất lượng cao và khả năng thích ứng rộng phục vụ phát triển sản xuất lúa ở
vùng miền núi phía Bắc.
- Xác định thời vụ gieo trồng thích hợp và công thức phân bón chonăng
suất, chất lượng và hiệu quả kinh tế cao góp phần xây dựng quy trình thâm
canh lúa thuần chất lượng cao.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài


-104.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài
- Xác định được khả năng thích nghi của các giống lúa thuần chất lượng
tốt làm cơ sở cho phát triển giống lúa được tuyển chọn tại vùng nghiên cứu.
- Đánh giá được mối tương quan giữa các yếu tố phân bón với năng
suất làm cơ sở cho nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật nâng cao năng suất.
4.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
- Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần bổ sung giống lúa thuần

Loan, Nhật Bản, Hàn Quốc, và Bắc Trung Quốc), người tiêu dùng ưa thích hạt
ngắn và tròn, ở Đông Nam Á người tiêu dùng thích gạo hạt dài và hơi thơm.
Tại Nam Á, người tiêu dùng thích lúa hạt dài với mùi thơm đậm (Basmati là
gạo phổ biến nhất của loại này) (Randall và cộng sự, 2009; Toriyama, 2005;)


-12[109].,[117].. Người Châu Âu lại thích gạo hạt dài và không có mùi thơm.
Tuy nhiên trong những năm gần đây nhu cầu gạo thơm tăng lên đáng kể ở
Châu Âu (Orachos Napsintuwong, 2012) [106]..

Hình 1.1. Cơ cấu loại gạo trên thị trường thế giới
Gạo trên thị trường thế giới được phân loại theo nhiều tiêu chí khác
nhau, có thể phân loại theo giống, theo dạng hạt, tỷ lệ tấm, hàm lượng
amylose, hương thơm. Theo tỷ lệ tấm thì gạo chất lượng cao phải có tỷ lệ
gạo tấm nhỏ hơn 10%, gạo chất lượng trung bình thường có tỷ lệ tấm 1020%, gạo chất lượng thấp tỷ lệ tấm lớn hơn 20% (Nelissa Jamora và cộng
sự, 2012) [104].. Dựa trên hàm lượng amylose, các giống lúa được phân
loại thành các nhóm, cụ thể: gạo nếp có hàm lượng amylose từ 0-5,0%; gạo
tẻ có hàm lượng amylose > 5% và chia thành các nhóm: rất thấp (5,1-12,0
%), thấp (12,1-20,0%), trung bình (20,1-25,0%) và cao (>25,0%)
(Chaudhary, 2003) [56].. Thị hiếu người tiêu dùng thường thích gạo có hàm
lượng amylose thấp đến trung bình, cơm có đặc điểm dẻo và mềm.
Nghiên cứu về thị trường gạo ở Việt Nam, theo tác giả Bùi Chí Bửu
(2005) [8]. khi điều tra về chất lượng lúa ngoài sản xuất ở vùng Đồng bằng
sông Cửu Long cho thấy, giống có hạt gạo dài (7mm) chiếm tỷ lệ trên 80%
diện tích gieo trồng, giống có hàm lượng amylose trung bình chiếm trên
60%, giống bạc bụng chiếm 16,69%. Đa số các giống đều có độ bền thể gel
ngắn hơn 60mm.
Bên cạnh đó, kết quả nghiên cứu tại Đồng bằng sông Hồng của
Nguyễn Trọng Khanh, Nguyễn Văn Hoan (2014) [20]. cho thấy người tiêu
dùng ngày càng quan tâm tới chất lượng gạo, người có thu nhập càng cao

khá ổn định, chỉ có sản lượng gạo của Thái Lan giảm nhẹ do ảnh hưởng
không tốt của hệ thống thủy lợi (FAO, 2015) [62]..


-14Bảng 1.1. Sản lượng gạo của một số quốc gia trên Thế giới
Đơn vị: triệu tấn
Quốc Gia
Tổng của thế giới
Trung Quốc
Ấn Độ
Indonesia
Bangladesh
Việt Nam
Thái Lan
Mianmar
Srilanka
Braxin
Nhật Bản
Pakistan
Các nước khác

2011
467,671
140,700
105,310
36,500
33,700
27,152
20,460
11,473

36,300
34,390
34,500
34,600
28,161
28,074
28,200
20,460
18,750
16,400
11,957
12,600
12,200
11,858
11,915
11,500
8,300
8,465
8,000
7,937
7,842
7,900
6,700
6,900
6,900
57,175
56,951
56,441
Nguồn (FAO, 2015) [62].


Năng suất

Sản lượng

(nghìn ha)

(tạ/ha)

(nghìn tấn)

2005

7.329,2

48,9

35.832,9

2006

7.324,8

48,9

35.849,5

2007

7.207,4


7.655,4

55,4

42.398,5

2012

7.761,2

56,4

43.737,8

2013

7.902,5

55,7

44.039,1

2014

7.813,8

57,6

44.975,0


Ở Trung Quốc từ năm 1985 đến 1997 có tổng số 61 giống lúa thơm cải
tiến đã được giới thiệu cho người nông dân, trong đó 47,5% là Indica và
52,5% Japonica. Ngoài ra còn có giống có mùi thơm đặc biệt, không giống
như Basmati hay gạo Jasmine, phục vụ nhu cầu của ngành công nghiệp chế
biến các sản phẩm đặc biệt như sô cô la thơm (Chaudhary, 2003) [56]..
Bên cạnh các giống lúa chất lượng thuộc loài phụ Indica thì hiện nay
các giống lúa chất lượng thuộc loài phụ Japonica cũng đang được thế giới
quan tâm bởi khả năng chịu lạnh tốt và chất lượng gạo cao. Lúa Japonica
thường được trồng ở các vùng ôn đới như miền Bắc Trung Quốc, Nhật Bản,
Hàn Quốc, Bắc Triều tiên, Mỹ, Italia, Úc, Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha, Thổ
Nhĩ Kỳ, Argentina, Chile, Nga và một số nước Đông Âu. Ngoài ra lúa
Japonica còn được trồng ở vùng nhiệt đới như Đông Nam Á, Châu Phi, Châu
Mỹ La Tinh (Hill và cộng sự, 2002) [73].. Trong đó Trung Quốc là nước đứng


-17đầu thế giới về sản xuất lúa Japonica, chiếm 25,5% diện tích lúa ở Trung
Quốc và tạo ra 26% tổng sản lượng gạo ở Trung Quốc. EU cũng là nơi sản
xuất chủ yếu của lúa Japonica, gạo Japonica chiếm khoảng 65-70% tổng sản
lượng gạo EU. Hiện nay diện tích trồng lúa Japonica chiếm 20% diện tích
trồng lúa của cả thế giới (Jena and Hardy, 2012) [78]..
1.2.2.2. Sản xuất lúa chất lượng tốt ở Việt Nam
Chất lượng gạo của Việt Nam chưa cao và chưa có thương hiệu gạo Việt
Nam trên thị trường quốc tế. Có nhiều lý do dẫn đến gạo Việt Nam có giá bán
thấp hơn so với Thái Lan: thứ nhất Việt Nam sản xuất lúa theo mục tiêu năng
suất trong một thời gian dài để đảm bảo an ninh lương thực;thứ 2, chúng ta có
quá nhiều giống, toàn quốc có gần 700 giống lúa kết hợp với sản xuất manh mún
theo quy mô nông hộ nên phẩm cấp gạo không đồng đều,thứ 3, diện tích trồng
lúa của Việt Nam hiện có khoảng 4 triệu ha và tiếp tục giảm xuống 3,5 triệu ha
theo quy hoạch nên phải điều chỉnh sản xuất theo hướng năng suất cao, chất
lượng trung bình nhưng phải quy hoạch vùng trồng lúa đảm bảo chất lượng đồng

Cùng với Đồng bằng sông Cửu Long, Đồng bằng sông Hồng cũng là
vùng có tỷ lệ sản xuất lúa đặc sản cao so với diện tích gieo trồng của cả nước,
ở đây có nhiều giống lúa chất lượng cao, được thị trường ưa chuộng. Theo tác
giả Vũ Trọng Bình và cộng sự (2004) [2]., trong nhóm các giống lúa đặc sản
có giống lúa Tám tồn tại chủ yếu ở vùng Đồng bằng sông Hồng, tập đoàn lúa
Tám đa dạng trên 20 giống khác nhau, nhưng chỉ có 2 giống được ưa chuộng
hơn là Tám thơm và Tám xoan. Kết quả nghiên cứu sau đó của tác giả
Nguyễn Xuân Dũng và cộng sự (2013) [13]., cho thấy bộ giống lúa chất
lượng được sử dụng ngoài sản xuất phong phú hơn, có nhiều giống lúa cải
tiến chất lượng như T10, Bắc Thơm Số 7 (BT7), Hương thơm 1 (HT1), HT6,
LT2, N46,… trong đó hai giống được gieo trồng phổ biến nhất là Bắc Thơm
Số 7 (BT7),Hương thơm 1 (HT1), nhưng hai giống này có nhược điểm là khả
năng chống chịu kém, đặc biệt là bệnh bạc lá và rầy nâu, chất lượng cơm còn


-19dính và nát. Khi tiến hành khảo sát về diện tích gieo trồng lúa tẻ thơm cho
thấy, tỉnh có nhiều diện tích trồng lúa tẻ thơm nhất vùng đồng bằng sông
Hồng là tỉnh Nam Định (49.830ha), tiếp đến là các tỉnh Hải Dương
(26.958ha), Thái Bình (25.945ha), Hưng Yên, Hà Nam, Hà Nội (trên
20.000ha), Ninh Bình (19.702,1ha),... tỉnh Vĩnh Phúc (3.139,2ha).
Như vậy bộ giống lúa thơm chất lượng cao của Việt Nam cũng rất
phong phú, nhưng chưa tạo thành sản phẩm hàng hoá và xuất khẩu được
nhiều. Những giống có chất lượng gạo thơm ngon nổi tiếng trong nước như:
Nàng thơm Chợ Đào, Nàng Nhen thơm, Tài nguyên, Một bụi đỏ, Huyết
rồng…cũng mới chỉ là tiềm năng. Ngoài ra cũng có những giống lúa
thơm/thơm nhẹ do các nhà khoa học chọn tạo nhưng chưa được khai thác cho
xuất khẩu, ví dụ OM 3536, OM 4900, OM 7347, OM 6162, ST 3, ST 5, MTL
495… Gạo thơm chúng ta đang xuất khẩu hầu hết đều có nguồn gốc từ nước
ngoài ví dụ: Jasmine 85, Khao Dawk Mali 105, DS 10, DS 20… nên nếu xây
dựng thương hiệu cũng gặp nhiều khó khăn (Nguyễn Công Thành, 2013)

năng suất cao, cây thấp, hạt lúa ngắn và thơm, sau 4 năm khảo nghiệm đã
được giới thiệu cho sản xuất tại Ấn Độ.
Các giống lúa thơm được đặc trưng bởi hương thơm nhẹ đến mạnh.
Mùi thơm các giống lúa được nhóm lại thành ba loại tức là Basmati, Jasmine
và không phải nhóm Basmati hoặc Jasmine. Các giống Basmati có nguồn gốc
từ Ấn Độ và Pakistan, được đặc trưng bởi hàm lượng amylose trung gian,
thấp đến trung bình, nhiệt độ hóa hồ và độ bền thể gel trung bình so với các
giống Jasmine của Thái Lan. Các giống lúa Jasmine có chiều dài hạt gạo lớn
hơn so với các giống Basmati Tuy nhiên đặc điểm đặc trưng của nhóm gạo
Basmati là khả năng nở theo chiều dài hạt gạo. Hạt gạo gần như tăng gấp đôi
chiều dài ban đầu của chúng sau khi nấu. Không giống gạo thơm nào có đặc
điểm này, ngay cả khi một vài giống nở theo chiều dài hạt gạo nhưng không


-21đạt bằng các giống Basmati (Singh và cộng sự, 2000) [113]., đây là một tính
trạng quý để sử dụng vào các chương trình chọn tạo giống.
1.3.2. Nghiên cứu chọn, tạo giống lúa chất lượng tốt ở Việt Nam
Rất nhiều giống thơm có sẵn trong nguồn gen cây lúa của Việt Nam. Ba
loại có thể được phân biệt: truyền thống, cải tiến và nhập nội. Các giống
truyền thống đã bị bỏ quên trong một thời gian dài do thời gian sinh trưởng
dài và năng suất thấp, không phù hợp với thâm canh. Tuy nhiên, chất lượng
hạt của các giống này rất cao được người Việt Nam ưa chuộng, đặc biệt là
Nàng Thơm Chợ Đào và Tám Xoan ở Đồng bằng sông Hồng. Các giống cải
tiến với thời gian sinh trưởng ngắn và năng suất tiềm năng cao như giống Hoa
nhài, Jasmin 85, VD20 và OM3536. Cuối cùng, các các giống nhập nội liên
quan đến hai giống thơm nổi tiếng được trồng trên thế giới: Khao Dawk Mali
105 (KDML105) từ Thái Lan và Basmati 370 từ Ấn Độ. Khao Dawk Mali đã
được giới thiệu thành công ở vùng Đồng bằng sông Cửu Long trong nhiều
năm nay, trong khi Basmati 370 không thích nghi (Bui Chi Buu, 2000) [54]..
Các giống lúa đặc sản miền Bắc tuy cho cơm dẻo và rất thơm ngon

hiện từ G0 (F12) đến G2 cho thấy, tính trạng mùi thơm không ổn định qua các
thế hệ nhân. Do vậy trong quá trình chọn lọc, ở ngay thế hệ G1 cần phải chọn
các cá thể có mùi thơm trên lá và nội nhũ đạt điểm 2 (thơm) thì tính thơm của
giống ổn định hơn ở các lần nhân tiếp theo.
Tác giả Trần Tấn Phương và cộng sự (2011) [32]. đã sử dụng phương
pháp lai kết hợp nhiều bố mẹ để tạo giống lúa thơm, kết quả tạo chọn được
giống lúa thơm mới ST20 có thời gian sinh trường ngắn 115 ngày, cây thấp,
tiềm năng năng suất cao, hạt dài, hàm lượng amylose 12,4%, hàm lượng
protein 10,84%, cơm thơm đậm, mềm dẻo. Giống ST20 có chứa gen thơm
badh2.1, có hàm lượng chất 2-acetly-1- pyroline (2-AP) là 8,8ppb cao hơn
giống Jasmine 85.


-23Kết hợp các phương pháp truyền thống và ứng dụng công nghệ sinh
học nhằm đẩy nhanh quá trình tạo giống mới đang được áp dụng rộng rãi. Tác
giả Phạm Văn Phượng và và cộng sự (2011) [33]. đã ứng dụng qui trình kỹ
thuật điện di SDS-PAGE protein để phân tích, sàng lọc các giống lúa có
nguồn gốc địa phương và các dòng lai và lựa chọn được 11 giống/dòng gồm
TPCT1, TPCT2, TPCT6, Jasmine 01, Jasmine 08, Jasmine 10, VĐ20-03,
VĐ20-07, VĐ20-17, VĐ20-17 để khảo nghiệm trong vụ Hè Thu năm 2008.
Kết quả tất cả các giống/dòng khảo nghiệm đều có mùi thơm, thời gian sinh
trưởng ngắn (dưới 100 ngày), ít bị sâu bệnh, có năng suất cao hơn giống đối
chứng, có hạt gạo thon dài và chất lượng hạt gạo tốt, đạt mục tiêu đề ra, đáp
ứng được tiêu chuẩn của gạo xuất khẩu.Kết quả nuôi cấy bao phấn của 20 tổ
hợp lai của tác giả Nguyễn Thị Lang và và cộng sự (2012) [26]. cho thấy các
tổ hợp có tỷ lệ tái sinh cao như IR64/ OM 3536 (43,75%), OM 1490/Hoa Lai
(Hương Lài) (17,81%), OM3536/IR75997-159 (14,20%). Đây là kết quả quan
trọng rất có ích đối với chọn giống bố mẹ đáp ứng yêu cầu cao của quá trình
nuôi cấy bao phấn nhằm nuôi cấy lúa đơn bội và thiết lập quần thể đơn bộ kép
bền vững. Có 6 tổ hợp lai Fl: IR64/OM 3536, IR 72/OM3536, OM 3536/IR

đánh giá mùi thơm của 50 giống lúa chất lượng của Việt Nam có 33 giống có
gen BAD2 ở trạng thái đồng hợp tử lặn, 9 giống có gen BAD2 ở trạng thái
đồng hợp tử trội, 8 giống lúa có gen BAD2 ở trạng thái dị hợp tử. Như vậy, do
tự phối mà quần thể tồn tại cả gen đồng hợp tử lặn, đồng hợp tử trội và dị hợp
do đó biểu hiện mùi thơm ở mức độ khác nhau khi đánh giá bằng cảm quan.
1.4.1.2. Chiều dài hạt gạo
Chiều dài và hình dạng hạt gạo được phân nhóm theo tiêu chuẩn của
Viện Nghiên cứu Lúa gạo Quốc tế. Thị hiếu về chiều dài và hình dạng hạt gạo
thay đổi tuỳ theo từng thị trường. Có thị trường thích gạo hạt tròn, có nơi thích
gạo dài trung bình, nhưng hạt gạo thon dài có xu hướng được ưa chuộng nhiều
nhất trên thị trường quốc tế. Các nước châu Âu, Trung Đông, vùng Caribê,
Singapore, Malaysia, Hồng Kông ưa chuộnggạo hạt dài có phẩm chất cao.
Tính trạng kích thước hạt là tính trạng di truyền số lượng, McKenzie và
cộng sự (1983) [97]. đã nghiên cứu sáu tổ hợp lai SD7/72-3764, CI9858/DDI,
L-201/M7, 7601014/ED7, 7803012/M-101 và SD7/B18355, ở thế hệ F2 thấy
hiện tượng phân ly tăng tiến dương về chiều dài lẫn chiều rộng hạt, tác giả kết
luận: chiều dài và chiều rộng hạt được kiểm soát bởi những gen số lượng.
Theo Kato (1989) [85]., chiều dài hạt được kiểm soát bởi các allen trội có xu
hướng gây ra trung bình chiều dài hạt của con lai ngắn hơn trung bình chiều
dài hạt của bố mẹ.
1.4.1.3. Hàm lượng amylose


-25Chất lượng cơm được xác định bởi hàm lượng amylose và nhiệt hóa hồ
mà ít phụ thuộc vào hàm lượng protein. Kết quả nghiên cứu của các nhà khoa
học chỉ ra rằng di truyền hàm lượng amylose giữa lúa nếp và lúa tẻ khác nhau.
Độ dẻo được kiểm soát bởi một gen lặn wx (Lin, 1989) [94]., nên nội nhũ của
gạo nếp chỉ chứa amylopectin với kiểu gen 3n=wxwxwx, ngược lại ở gạo tẻ
bao gồm cả amylose và amylopectin được kiểm soát bởi gen trội Wx. Alen
Wxa (mã hóa 25-30% hàm lượng amylose) nâng cao lượng amylose mạnh hơn