Phần I
MỞ ĐẦU
I.1. Đặt vấn đề
Lúa là một trong những cây lương thực chính của hơn một nửa dân số trên
thế giới (IRRI, 1994). Sản xuất lúa gạo chủ yếu tập trung ở các nước Châu Á.
Với điều kiện khí hậu nhiệt đới, Việt Nam cũng là cái nôi của nền văn minh lúa
nước. đã từ lâu cây lúa trở thành cây lương thực chủ yếu, có ý nghĩa đáng kể
trong nền kinh tế và xã hội nước ta. Theo thống kê Năm 2010, xuất khẩu gạo
được đánh giá là đạt kỷ lục cả về khối lượng và giá trị. Lượng gạo xuất khẩu cả
năm 2010 ước đạt 6,88 triệu tấn, kim ngạch là 3,23 tỷ USD, so cùng kỳ năm
trước tăng 15,4% về lượng và tăng tới 21,2% về giá trị. Bình quân giá gạo xuất
khẩu đạt 468 USD/tấn, tăng 5,02% so với năm trước. [29]
Tuy nhiên, thực tế cho thấy điều kiện lạnh và mặn là một trong những
nguyên nhân có ảnh hưởng đáng kể đến năng suất lúa gạo và vấn đề biến đổi khí
hậu toàn cầu hiện nay ngày càng trở nên nghiêm trọng, rất nhiều ngành cũng
như các lĩnh vực nghiên cứu trên khắp thế giới đều quan tâm. Tuy nhiên, hiện
nay do mở rộng các khu đô thị, khu công nghiệp, xây dựng giao thông… nên diện
tích đất nông nghiệp đặc biệt là đất trồng lúa ngày càng bị thu hẹp (năm 2007 diện
tích trồng lúa ở nước ta là 7.201,0 nghìn ha giảm so với năm 2000 là 7666,3 nghìn
ha) (Theo niên giám thống kê 2007), từ đó dẫn đến giảm sản lượng lúa, đến năm
2008 diện tích trồng lúa của cả nước là khoảng 8542,0 ha với diện tích này năng
suất lúa có tăng lên và đến năm 2009 sản lượng lúa đạt 38,7 triệu tấn. Theo dự
báo, Việt nam là một trong 5 nước chịu ảnh hưởng nặng nề nhất của biến đổi khí
hậu, các hiện tượng thời tiết bất thường xảy ra liên tục (nóng lạnh, hạn hán, bão
lụt...), đến năm 2050 sẽ có 37% diện tích đất đang canh tác của vùng Đồng bằng
sông Cửu Long bị ngập mặn. [35]
Trước thực trạng khi mà tình hình khí hậu ngày càng biến đổi theo chiều
hướng bất lợi, để đảm bảo được năng suất và sản lượng lúa gạo và giải quyết
những khó khăn cho người nông dân. Để khắc phục những khó khăn trên thì ngay
từ bây giờ tiến hành nghiên cứu chọn tạo ra những giống cây trồng mới có khả
1

2
- Địa điểm: Trại Thực Nghiệm Sinh Học-Cổ Nhuế-Từ Liêm-Hà Nội.
- Thời gian thực tập: từ 23/2 đến 22/5/2011
I.5. Xử lý số liệu thí nghiệm
Các số liệu được tính toán theo phương pháp phân tích thống kế toán học,
sử dụng chương trình Excel. Sai số trung bình mẫu và ước lượng ở mức định
nghĩa
α
= 0,05, độ tin cậy 95%. Các số liệu được xem là có ý nghĩa thống kê. [4]
3
Phần II:
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
II.1. Giới thiệu về cây lúa
II.1.1. Nguồn gốc và phân loại
Lúa trồng (Oryza sativaL.) là cây trồng có từ lâu đời và gắn liền với quá
trình phát triển của loài người, nhất là vùng Châu Á. Lúa trồng hiện nay có
nguồn gốc từ lúa dại (Oryza fatua, Oryza off Cinalis, Oryza minuta) do quá trình
chọn lọc tự nhiên và chọn lọc nhân tạo lâu dài tạo nên. [10]
Lúa thuộc ngành thực vật có hoa (Angios Pems), lớp 1 lá mầm (Mono
Cotyledones), bộ hoà thảo có hoa (Poales), họ hoà thảo (Poaceae), thân bụi, lá
mềm. Lúa trồng thuộc chi Oryzae với nhiều loài khác nhau. Trong số 23 loài có
hai loài là O. glaberrima và O. sativa được trồng cấy. Loài (Oryza sativaL.)
được trồng trồng phổ biến khắp thế giới và phần lớn tập trung ở Châu Á. Loài
O. glaberrima được trồng chủ yếu ở một số nước miền Tây châu Phi. [10]
Loài O. sativa được chia làm 3 loài phụ: Indica, Japonica, Javanica.
- Loài phụ Japonica phân bố ở những nơi có vĩ độ cao (bắc Trung Quốc,
Nhật Bản,Triều Tiên), có những đặc điểm như chịu rét cao, nhưng ít chịu sâu
bệnh.
-Loài phụ Indica được trồng nhiều ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt
đới(Việt Nam, Ấn Độ, Mianma, Philippin). Loài Phụ Indica có đặc điểm, hạt

C, ngừng sinh trưởngkhi nhiệt độ
dưới 13
0
C. Nhiệt độ tối thích cho nảy mầm là 20
0
C - 35
0
C, ra rễ là 25
0
c - 28
0
C,
vươn lá là 31
0
C [4]. Đất bị nhiễm mặn (nước biển sâm lấn) cũng ảnh hưởng đén
khả năng sinh trưởng, phát triển của cây lúa.
II.1.3.Vị trí và tầm quan trọng của cây lúa
II.1.3.1. Giá tri dinh dưỡng của cây lúa
Về mặt dinh dưỡng, lúa gạo là loại cây lương thực giàu tinh bột, các
axitamin đặc biệt là các axitamin không thay thế, khả năng đồng hoá cao.
Bảng II.1: Thành phầm dinh dưỡng của một số cây lương thực (%)
Tên cây trồng Nước Xelluoz Lipit Protit Tinh bột Đường
Lúa nước 0.60 0.30 0.5 7-10 88.0 0.55
Lúa mỳ 1.20 0.60 2.5 11-14 83.5 0.15
Ngô 0.40 0.25 0.6 12.5 86.0 0.64
(Nguồn: Giáo trình cây lúa-NXBNN năm 1998)
Về mặt dinh dưỡng, lúa gạo là loại cây lương thực giàu tinh bột, các
axitamin đặc biệt là các axitamin không thay thế, khả năng đồng hoá cao.
Như: Tinh bột 62.4%, Xenluloza 9.9%, lipit phân bố ở vỏ gạo...(gạo xay
sát 2.02%, gạo giã 0.52%, protein 6 -8 %) và nhiều loại vitamin như

6
Khi sản xuất lúa gạo phát triển nhanh chóng và bền vững sẽ góp phần
tăng thu nhập cho người lao động, thoả mãn nhu cầu ngày càng cao của
người dân đồng thời đáp ứng được yêu cầu của xây dựng đất nước, đảm
bảo được an ninh lương thực.
Sản xuất lúa gạo sẽ tạo ra các vùng chuyên, giúp sắp sếp lao động
hợp lý, tạo công ăn việc làm, tránh nông nhàn cho người dân.
Sản xuất lúa gạo phát triển kéo theo các ngành nghề khác phát triển
theo như chăn nuôi, chế biến…
Sản xuất lúa đóng vai trò quan trọng trong đời sống tinh thần, tôn
giáo của người dân, giúp cho người dân tăng cường mối quan hệ cộng
đồng, trao đổi các tiến bộ khoa học kỹ thuật.
Sản xuất lúa nước là một nền văn hoá, là văn minh của dân tộc
Sản xuất lúa gạo giúp cho người dân xoá đói giảm nghèo, cải thiện chất
lượng cuộc sống, bữa ăn hàng ngày.[8]II.2. Tình hình sản xuất lúa trên thế giới
và ở việt nam
II.2.1. Tình hình sản xuất lúa trên thế giới.
Có 114 nước trồng lúa và phân bố ở tất cả các Châu lục trên thế giới.
Trong đó, Châu Phi có 41 nước trồng lúa, Châu Á- 30 nước, Bắc Trung Mỹ- 14
nước, Nam Mỹ- 13 nước, Châu Âu- 11 nước và Châu Đại Dương- 5 nước (số
liệu của FAO năm 2006) [29]
Thế giới đang trên đà phát triển mạnh tương ứng với nó là nhu cầu về
lương thực đòi hỏi ngày càng cao. Một số nước trên thế giới đang nằm trong
tình trạng khủng hoảng lương thực, chính vì vậy công việc nghiên cứu và sản
xuất lúa luôn được đẩy mạnh ở các nước. Châu Á là vùng luôn chiếm ưu thế sản
xuất lúa trên thế giới, sản lượng Châu á hiện nay khoảng 480-550 triệu tấn trong
sản lượng lúa gạo trên thế giới hiện nay phụ thuộc vào một số nước chủ yếu :
Thái Lan, Việt Nam, Ấn Độ, Trung Quốc. xttm.agroviet.gov.vn/.../Default.aspx
7
Theo thống kê của tổ chức nông nghiệp và lương thực của Liên Hợp Quốc

động, năm 2000 diện tích đất trồng lúa là 150,4 (triệu ha), đến năm 2008 diện tích
lúa trên thế giới có su hương tăng lên 160,3 (triệu ha). Từ năm 2009-2010 diện
tích đất trồng lúa có xu hướng giảm nhưng không đáng kể, năm 2000 diện tích đất
trồng lúa là 150,4 (triệu ha) đến năm 2010 diện tích tăng tới 160,4 (triệu ha).
8
Mặc dù diện tích trồng lúa biến động có chiều hướng giảm song nhờ tiến
bộ vượt bậc của khoa học kỹ thuật đã được áp dụng rộng rãi trong sản xuất nên
sản lượng vẫn đạt được ở mức tăng trong các năm: năm 2000 sản lượng 590,2
(nghìn tấn), đến năm 2004 sản lượng lúa có sự thay đổi bấp bênh tăng giảm
không rõ ràng, nhưng từ năm 2005 sản lương lúa tăng lên đáng kể với sản lượng
620,2 (nghìn tấn) đến năm 2010 sản lượng lúa đạt 680,3 (nghìn tấn). [35]
Châu Á là một vùng đông dân cư, trên thế giới Châu Á là vùng có diện
tích sản xuất lúa chiếm chủ yếu. Trong những thập kỷ qua quá trình sản xuất lúa
đã đạt được nhỉều kết quả đáng kể, do những tiến bộ khoa học kỹ thuật tiên tiến
được áp dụng phổ biến rộng rãi vào sản xuất mà đến nay trên tổng sản lượng lúa
gạo thế giới Châu Á chiếm một vị trí quan trọng trong việc xuất khẩu gạo, và
đang là khu vực có những chuyển biến lớn trong ngành nông nghiệp hiện nay.
Bảng II.3: Sản lượng lúa của một số nước trong khu vực Châu Á
năm 2004-2006
Năm
Nước
2004-2005
(triệu tấn)
2005-2006
(triệu tấn)
Trung Quốc 180,5 184,3
Ấn Độ 128 130,5
Inđônesia 54 54
Bănglađesh 38 42
Myanma 23,7 24,5

Pakistan 3.187 3.800
United States 2.983 3.525
India 2.123 2.200
Chi na 783 600
Cambodia 800 850
Uruguay 926 700
Burma 1.052 400
Argertina 594 500
Nguồn: Báo Nông Nghiệp Mỹ dự báo
Tại Ấn Độ, lượng gạo xuất khẩu dự kiến trong niên vụ 2009/10 đạt 2,2
triệu tấn, tăng 0,08 triệu tấn (3,77%) so với niên vụ 2008/09; trong khi lượng
gạo dự trữ được dự báo ở mức 20,5 triệu tấn, tăng 1,5 triệu tấn (7,89%) so
với niên vụ 2008/09. Lượng gạo xuất khẩu và dự trữ niên vụ 2009/10 tại các
nước sản xuất gạo lớn khác trên thếgiới như Pakistan, Mỹ, Trung Quốc... cũng
10
trong xu hướng tăng. Tại Pakistan, lượng gạo xuất khẩu niên vụ 2009/10 sẽ vào
khoảng 3,8 triệu tấn, tăng 0,613 triệu tấn so với niên vụ 2008/09. Lượng gạo
xuất khẩu của Trung Quốc niên vụ 2009/10 dự kiến khoảng 0,6 triệu tấn, giảm
0,183 triệu tấn so với niên vụ 2008/09. Đến tháng 12, giá gạo 100%B ở mức
550 USD/tấn, tăng 6,6%; gạo 25% tấm 488 USD/tấn, tăng 4,1%; gạo 15% tấm
482 USD/tấn, tăng 3,2%; gạo 10% tấm 510 USD/tấn, tăng 4,9%; gạo 5% tấm
526 USD/tấn, tăng 6,5%; gạo đồ 100% 553 USD/tấn, tăng 3,9% so với tháng
11. Do trong thời điểm này, nhu cầu nhập khẩu gạo của thế giới đã tăng trở lại,
do đó giá gạo trên thị trường thế giới đã có những cải thiện nhất định theo xu
hướng tăng lên. [23]
II.2.2. Tình hình sản xuất lúa ở Việt Nam
Với điều kiện khí hậu nhiệt đới, Việt Nam là cái nôi hình thành cây lúa
nước. Đã từ lâu cây lúa đã trở thành cây lương thực chủ yếu, có ý nghĩa đáng kể
trong nền kinh tế xã hội của cả nước. Hàng năm lúa là cây lương thực đứng thứ
nhất về năng suất, diện tích và sản lượng.

tục lập kỷ lục, với sản lượng 38,9 triệu tấn lúa, tăng 116 nghìn tấn so với năm
2008. Nhờ vậy, mặc dù xuất khẩu gạo tăng tốc nhanh về sản lượng, nhưng vẫn
đảm bảo đủ lượng gạo cho tiêu dùng trong nước.
Hình II.1: Cơ cấu thị trường xuất khẩu gạo của Việt Nam tháng 12/2010
Nguồn: Hiệp hội lương thực Việt Nam (tính đến ngày 20/12/2010)
Trong các loại gạo xuất khẩu, gạo 15% tấm chiếm ưu thế với khối lượng
159,4 nghìn tấn, chiếm tới 68,42% tổng lượng gạo xuất khẩu trong tháng 12.
Đứng thứ hai là 5% tấm với khối lượng 44,8 nghìn tấn, tỷtrọng 19,24%. Đứng
thứ ba là gạo 25% tấm với khối lượng 11,5 nghìn tấn, tỷtrọng 4,91%. Tiếp theo
là gạo thơm các loại với tỷ trọng chiếm 4,37%; nếpvới tỷ trọng chiếm 2,08%;
số còn lại là gạo 10% tấm và tấm. Trong tháng 12, Việt Nam chủ yếu xuất khẩu
gạo sang thị trường Châu Á, với khối lượng gần 190 nghìn tấn, chiếm 81,33%;
12
sang Châu Phi khoảng 13 nghìn tấn, chiếm 5,51%; sang Châu Mỹ khoảng 27
nghìn tấn, chiếm 11,56%; số còn lại sang các thị trường Châu Âu, Châu Úc và
Trung Đông. [32]
* Kết quả chọn tạo giống lúa
Giống TNRH16 có năng suất cao 5.002kg/ha trong khi đó giống chịu mặn
Co43 chỉ đạt 4.160kg/ha, giống lúa tép hành đột biến đạt 6-10tấn/ha [30].
Giống lúa Hương cốm(chịu lạnh) vụ Đông-Xuân 2009-2010 năng suất
thực thu đạt bình quân 78.9tạ/ha (sonongnghiepbinhdinh.gov.vn/nhip-cau-...
Ngoài ra DR2 và N29-Giống lúa chịu lạnh cho vùng đông Trường Sơn
năng suất bình quân đạt hơn 60 tạ/ha. [27]
Giống lúa OM5464 thời gian sinh trưởng 90-95 ngày, chiều cao 102-104
cm , trọng lượng 1.000 hạt 25,1 gam. Hạt dài 7mm, gạo đẹp, cơm cứng, năng
suất 6-7 tấn/ha thích nghi vùng phen, mặn. Giống lúa OM8923 thời gian sinh
trưởng 90-95 ngày, chiều cao 102-107 cm, năng suất 7-8 tấn/ha, ít nhiễm bệnh
vàng lùn-lá xoắn lá (VL-LXL), thích nghi vùng đất phèn, mặn. [36]
Viện nghiên cứu lúa đồng bằng Sông Cửu Long đã ứng dụng công
nghệ sinh học đã chọn tạo các giống như: OM3536, OM2717, OM2718,

C)
đã có thể gây nên hiện tượng phân huỷ diệp lục lá cây, đặc biệt lá non mất màu
xanh đặc trưng mà trở nên bạch tạng. Một hiện tượng phổ biến khác là lạnh gây
nên tổn thương đến chức năng của bộ rễ làm cho việc hút nước vào cây và cung
cấp nước lên phần trên lá bị ngừng trệ, ngay cả khi rễ cây ngập trong nước
chẳng hạn như cây lúa nước phần thân lá vẫn bị héo khô.
Lạnh gây tổn thương và chết ở thực vật là do nguyên nhân độ nhớt chất
nguyên sinh bị thay đổi, ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất. ở nhiệt độ thấp xảy
ra sự đông các chất dạng mỡ và giảm thấp các quá trình sinh hoá. Độ nhớt chất
nguyên sinh tăng lên làm chậm trễ sự trao đổi chất, làm phân giải protein, kết hạt
và đông kết chất nguyên sinh, làm suy yếu mối liên kết giữa protein với chất diệp
lục. Mặc dù cường độ hô hấp tăng lên, nhưng không bù lại được sự thiếu hụt năng
lượng của cơ thể. Mức độ cấu trúc cao của tế bào không duy trì được do thiếu hụt
năng lượng, lục lạp bị phân huỷ, phosphorylase định vị trong lục lạp bị thải vào
chất nguyên sinh, một số phản ứng enzyme chỉ xảy ra trong lục lạp có thể tiến hành
ngay trong chất nguyên sinh và dẫn đến sự mất ăn khớp của chúng. [10] Nhìn
chung tác động của nhiệt độ thấp lên cây lúa có thể chia theo các mức sau: [2]
14
- Nhiệt độ từ 15-20
0
C: thụ phấn kém, tăng tỷ lệ lép; vào mẩy kém, giảm
năng suất.
- Nhiệt độ từ 10 -15
0
C: ức chế khả năng tổng diệp lục, phân hủy lục lạp,
sinh trưởng kém.
- Nhiệt độ dưới 10
0
C: chức năng rễ bị tổn thương, lá và cả thân bị héo,
cây chết; mạ nhìn mũi chông, có thể ngừng sinh trưởng hoàn toàn

này được dòng hóa từ giống lúa chịu lạnh lai với giống nhạy cảm với lạnh. Tính
chống chịu lạnh của những clones như vậy thể hiện trong điều kiện nhiệt độ thấp
được đo bằng tỉ lệ thụ tinh của hoa lúa [24]. Yun Tian thuộc Viện Hàn Lâm
nông Nhgiệp Trung Quốc và nhốm nghiêm cứu của ông đã trắc nghiệm sự thể
hiện của Protein TERF2, một thành viên của họ protein ERF, về tính chịu lạnh
của cây lúa. Kết quả cho thấy sự thể hiện TERF2 sẽ có nhiều thuận lợi cho cây
lúa. Chính protein này làm tăng hàm lượng diệp lục và giảm các loại õid hóa
(ROS: reactive oxygen species) cũng như làm giảm mức độ của MDA
(malondialdehyde). Đây là những chỉ thị (indicatos) của stress thuộc về õidative
gây ra thiệt hại cho cấu trúc tế bào. [34]
Như vậy thực vật thích nghi với lạnh là nhờ một số cơ chế như: giảm độ
nhớt chất nguyên sinh khi gặp lạnh, tích luỹ các hợp chất có khả năng bảo vệ tế
bào, giảm sinh trưởng, thay đổi hoạt tính enzyme và thành phần protein. Các
biểu hiện này là kết quả hoạt động của các gen liên quan tới tính chịu lạnh.
II.4. Tính chịu mặn của thực vật
II.4.1. Tình hình nhiễm mặn
Hàm lượng muối cao trong đất là một trong những nguy cơ lớn nhất hạn
chế năng suất và phảm chất cây trồng ở nhiều nơi trên thế giứo. Hiện nay có
khoảng 230 triệu ha đất (sản xuất gần 50% sản lượng lương thực trên thế giới) bị
nhiễm mặn. Riêng ở Nam và Đông Nam Á ước tính cũng có khoảng 54 triệu ha
đất bị nhiễm mặn và 27 triệu ha đất có tiềm năng trồng lúa ở vùng nhiệt đới
nóng ẩm Châu Á không thể canh tác vì nhiễm mặn. [33]
Việt Nam chỉ có 21% đất canh tác trên tổng số diện tích đất. Tại khu vực
châu thổ các dòng sông có hơn 3 triệu ha đất bị nhiễm mặn, kiềm hóa và ngập lụt
16