Đánh Giá Đặc Điểm Sinh Trưởng, Năng Suất và Hàm Lượng Anthocyanin Của Một Số Dòng Lúa Đen Mới

Luận văn phân tích đặc điểm sinh trưởng, năng suất và hàm lượng anthocyanin của các dòng lúa đen mới, cung cấp thông tin hữu ích cho nghiên cứu nông nghiệp.

• Tác giả: Đào Thị Như Quỳnh
• Người hướng dẫn: GS. Phan Hữu Tôn
• Trường học: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
• Đề tài: Đánh Giá Đặc Điểm Sinh Trưởng, Năng Suất Và Hàm Lượng Anthocyanin Của Một Số Dòng Lúa Đen Mới Chọn Tạo
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỤC LỤC
• 2. DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• 3. DANH MỤC BẢNG
• 4. DANH MỤC ĐỒ THỊ, HÌNH, SƠ ĐỒ, ẢNH
• 5. TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
• 6. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
• 7. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
• 8. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• 9. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI, Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN
• 10. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 10.1. ĐẶC ĐIỂM SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA CÂY LÚA
• 10.1.1. Giới thiệu cây lúa
• 10.1.2. Phân loại
• 10.1.2.1. Theo điều kiện sinh thái
• 10.1.2.2. Theo thời gian sinh trưởng
• 10.1.2.3. Theo điều kiện tưới và gieo cấy
• 10.1.2.4. Theo cấu tạo hạt - Theo thành phần hóa học
• 10.1.2.5. Theo hình dạng hạt thóc
• 10.1.3. Vai trò Lúa gạo trong nền kinh tế thế giới
• 10.1.4. Vị trí của lúa gạo trong nền kinh tế nước Việt Nam
• 11. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 11.1. Vật liệu, hóa chất, và trang thiết bị nghiên cứu
• 11.2. Vật liệu nghiên cứu
• 11.3. Thời gian và địa điểm nghiên cứu
• 11.4. Nội dung nghiên cứu
• 11.5. Phương pháp nghiên cứu
• 11.5.1. Thí nghiệm ngoài đồng ruộng
• 11.5.2. Đánh giá các đặc điểm nông sinh học và đo năng suất
• 11.5.3. Phương pháp đo anthocyanin
• 11.5.4. Phương pháp xác định gen Rc và Rd
• 11.5.5. Phương pháp đo mức độ chống oxy hóa
• 12. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 12.1. Kết quả đánh giá đặc điểm nông sinh học
• 12.2. Kết quả đánh giá năng suất
• 12.3. Kết quả xác định hàm lượng anthocyanin
• 12.3.1. Màu sắc thân, lá, vỏ, hạt lúa
• 12.3.2. Kết quả đánh giá hàm lượng anthocyanin
• 12.4. Kết quả xác định gen Rc và gen Rd
• 12.4.1. Kết quả xác định gen Rc
• 12.4.2. Kết quả xác định gen Rd
• 12.5. Kết quả xác định khả năng chống oxi hóa
• 13. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Đánh Giá Lúa Đen Tiềm Năng Giá Trị

Lúa gạo không chỉ là lương thực thiết yếu mà còn là nguồn dược liệu quý giá. Gạo, đặc biệt là lúa đen, chứa hàm lượng dinh dưỡng cao như protein, chất béo, caroten, axit amin, và các nguyên tố vi lượng. Đặc biệt, anthocyanin trong lúa đen nổi bật với khả năng chống oxy hóa mạnh mẽ, hứa hẹn tiềm năng lớn trong việc phòng ngừa các bệnh nguy hiểm như ung thư và tim mạch. Việc nghiên cứu và khai thác các đặc tính quý giá của lúa đen đang thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học trên toàn thế giới. Việt Nam, với nguồn gen đa dạng, có nhiều giống lúa đen truyền thống (lúa cẩm) được sử dụng rộng rãi trong đời sống, từ nấu chè, xôi đến ủ rượu.

1.1. Lúa Đen Giàu Anthocyanin Khám phá giá trị dinh dưỡng

Anthocyanin là nhóm hợp chất flavonoid tan tốt trong dung môi phân cực, tạo nên màu sắc đặc trưng cho nhiều loại rau quả. Quá trình sinh tổng hợp anthocyanin đòi hỏi vật liệu khởi đầu từ quang hợp và pH trung tính. Với khả năng chống oxy hóa cao, anthocyanin có tiềm năng ứng dụng trong chống lão hóa, chống viêm, và hạn chế sự phát triển của tế bào ung thư. Điều này mở ra triển vọng lớn cho việc sản xuất thực phẩm chức năng từ lúa đen.

1.2. Lúa Đen Việt Nam Tiềm năng chưa được khai thác

Việt Nam sở hữu nguồn gen lúa đen đa dạng, nhưng việc khai thác tiềm năng này còn hạn chế. Các sản phẩm chế biến từ lúa đen đã được quan tâm, nhưng nghiên cứu chọn tạo giống còn ít được chú trọng. Nghiên cứu của Nguyễn Quốc Trung và cộng sự (2016) về ứng dụng DNA Marker phát hiện gen Rc tổng hợp Anthocyanin ở lúa cẩm là một bước tiến quan trọng. Tuy nhiên, cần có thêm các nghiên cứu về chọn tạo giống dựa trên hàm lượng anthocyanin.

II. Thách Thức Trong Đánh Giá Đặc Điểm Sinh Trưởng Lúa Đen

Mặc dù lúa đen có nhiều tiềm năng, việc đánh giá và chọn tạo giống gặp nhiều thách thức. Các nghiên cứu trước đây chưa tập trung vào việc chọn tạo giống dựa trên hàm lượng anthocyanin, năng suất và khả năng chống oxy hóa. Do đó, cần có các nghiên cứu toàn diện để đánh giá đặc điểm sinh trưởng của các dòng lúa đen mới, từ đó chọn lọc ra những giống có giá trị dược liệu cao. Việc xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng anthocyanin cũng là một thách thức quan trọng.

2.1. Yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển lúa

Các yếu tố môi trường như ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm và dinh dưỡng có ảnh hưởng lớn đến sinh trưởng và phát triển lúa. Việc tối ưu hóa các yếu tố này là cần thiết để đạt được năng suất cao và hàm lượng anthocyanin tối đa. Cần có các nghiên cứu về ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến đặc điểm sinh trưởng của từng dòng lúa đen cụ thể.

2.2. Khó khăn trong việc phân tích anthocyanin

Phân tích anthocyanin là một quá trình phức tạp, đòi hỏi trang thiết bị hiện đại và kỹ thuật viên có kinh nghiệm. Việc chuẩn hóa quy trình phân tích anthocyanin là cần thiết để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả. Cần có các phương pháp phân tích anthocyanin đơn giản, nhanh chóng và chi phí thấp để phục vụ công tác chọn tạo giống.

III. Phương Pháp Đánh Giá Lúa Đen Năng Suất Anthocyanin

Để đánh giá tiềm năng của các dòng lúa đen mới, cần áp dụng các phương pháp nghiên cứu khoa học và toàn diện. Các phương pháp này bao gồm đánh giá các đặc điểm nông sinh học, đo năng suất, xác định hàm lượng anthocyanin, và phân tích di truyền phân tử. Kết hợp các phương pháp này sẽ giúp chọn lọc ra những dòng lúa đen có giá trị cao về cả năng suất và chất lượng.

3.1. Đánh giá đặc điểm nông sinh học lúa đen Chi tiết

Việc đánh giá đặc điểm nông sinh học bao gồm việc quan sát và đo đạc các chỉ tiêu như chiều cao cây, số nhánh, số bông, chiều dài bông, số hạt trên bông, khối lượng 1000 hạt, và thời gian sinh trưởng. Các chỉ tiêu này cung cấp thông tin quan trọng về khả năng thích nghi và năng suất của từng dòng lúa đen. Cần có quy trình đánh giá đặc điểm nông sinh học chuẩn để đảm bảo tính khách quan và chính xác.

3.2. Phương pháp đo anthocyanin Đảm bảo độ chính xác

Phương pháp đo anthocyanin thường được sử dụng là phương pháp quang phổ. Phương pháp này dựa trên khả năng hấp thụ ánh sáng của anthocyanin ở các bước sóng khác nhau. Cần có các bước chuẩn bị mẫu và đo đạc cẩn thận để đảm bảo độ chính xác của kết quả. Các yếu tố như pH, nhiệt độ và ánh sáng có thể ảnh hưởng đến kết quả đo anthocyanin.

3.3. Phân tích di truyền phân tử Xác định gen Rc và Rd

Phân tích di truyền phân tử giúp xác định sự hiện diện của các gen liên quan đến quá trình tổng hợp anthocyanin, như gen Rc và Rd. Việc sử dụng các chỉ thị phân tử (DNA marker) giúp tăng tốc quá trình chọn tạo giống và chọn lọc các dòng lúa đen có hàm lượng anthocyanin cao. Kết quả phân tích di truyền phân tử cung cấp thông tin quan trọng về cơ sở di truyền của các đặc điểm quan trọng.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Hàm Lượng Anthocyanin Năng Suất

Nghiên cứu đã xác định được một số dòng lúa đen có hàm lượng anthocyanin cao nhất, bao gồm BR14, BR17, BR30, BR6, BR35, BR8, BR1, và BR5. Trong số đó, các dòng BR6 (6,05 tấn/ha), BR8 (8,67 tấn/ha), BR1 (4,43 tấn/ha), và BR17 (4,51 tấn/ha) có năng suất thực thu khá cao. Kết quả xác định gen bằng chỉ thị phân tử cho thấy 14 dòng mang gen Rc, 14 dòng mang gen Rd, và 17 dòng không mang cả hai gen này. Dòng BR6 và BR8 có năng suất, hàm lượng anthocyanin, và hoạt tính chống oxy hóa cao, có tiềm năng ứng dụng trong sản xuất.

4.1. So sánh hàm lượng anthocyanin giữa các dòng lúa đen

Kết quả cho thấy sự khác biệt đáng kể về hàm lượng anthocyanin giữa các dòng lúa đen. Một số dòng có hàm lượng anthocyanin rất cao, trong khi một số dòng khác lại có hàm lượng anthocyanin thấp hoặc không đáng kể. Sự khác biệt này có thể do yếu tố di truyền và môi trường. Cần có các nghiên cứu sâu hơn để xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng anthocyanin.

4.2. Tương quan giữa gen Rc và hàm lượng anthocyanin

Kết quả cho thấy có mối tương quan giữa sự hiện diện của gen Rc và hàm lượng anthocyanin. Các dòng mang gen Rc thường có hàm lượng anthocyanin cao hơn so với các dòng không mang gen này. Tuy nhiên, không phải tất cả các dòng mang gen Rc đều có hàm lượng anthocyanin cao, cho thấy có thể có các gen khác cũng tham gia vào quá trình tổng hợp anthocyanin.

4.3. Khả năng chống oxy hóa của các dòng lúa đen

Kết quả đánh giá khả năng chống oxy hóa bằng DPPH cho thấy các dòng lúa đen có khả năng chống oxy hóa khác nhau. Các dòng có hàm lượng anthocyanin cao thường có khả năng chống oxy hóa mạnh hơn. Khả năng chống oxy hóa là một đặc điểm quan trọng, giúp bảo vệ cơ thể khỏi các gốc tự do và các bệnh liên quan đến oxy hóa.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Chọn Giống Lúa Đen Dược Liệu

Các số liệu thu được trong nghiên cứu này cung cấp thông tin quan trọng cho việc chọn lọc giống lúa dược liệu đặc sản và chất lượng áp dụng vào sản xuất. Việc chọn tạo giống lúa đen dựa trên năng suất, hàm lượng anthocyanin, và khả năng chống oxy hóa sẽ góp phần nâng cao giá trị kinh tế và sức khỏe của người tiêu dùng. Các giống lúa đen được chọn tạo có thể được sử dụng để sản xuất các sản phẩm thực phẩm chức năng và dược phẩm.

5.1. Tiềm năng phát triển sản phẩm từ lúa đen

Lúa đen có tiềm năng lớn để phát triển các sản phẩm thực phẩm chức năng như trà lúa đen, bánh lúa đen, và các sản phẩm bổ sung anthocyanin. Các sản phẩm này có thể mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe, như chống lão hóa, tăng cường hệ miễn dịch, và phòng ngừa các bệnh tim mạch và ung thư.

5.2. Góp phần vào công tác chọn tạo giống lúa đen ở Việt Nam

Nghiên cứu này cung cấp nguồn vật liệu và thông tin quan trọng cho công tác chọn tạo giống lúa đen ở Việt Nam. Các nhà khoa học có thể sử dụng các dòng lúa đen có đặc điểm tốt để lai tạo và tạo ra các giống lúa đen mới có năng suất cao, hàm lượng anthocyanin cao, và khả năng chống chịu tốt với các điều kiện bất lợi.

VI. Kết Luận Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Lúa Đen Mới

Nghiên cứu đã thành công trong việc đánh giá đặc điểm sinh trưởng và hàm lượng anthocyanin của một số dòng lúa đen mới. Kết quả cho thấy có sự khác biệt đáng kể giữa các dòng về năng suất, hàm lượng anthocyanin, và khả năng chống oxy hóa. Các dòng BR6 và BR8 được xác định là có tiềm năng ứng dụng cao trong sản xuất. Cần có các nghiên cứu tiếp theo để xác định các yếu tố di truyền và môi trường ảnh hưởng đến hàm lượng anthocyanin và năng suất của lúa đen.

6.1. Nghiên cứu sâu hơn về cơ chế tổng hợp anthocyanin

Cần có các nghiên cứu sâu hơn về cơ chế tổng hợp anthocyanin ở lúa đen để hiểu rõ hơn về vai trò của các gen và các yếu tố môi trường. Điều này sẽ giúp các nhà khoa học có thể điều khiển quá trình tổng hợp anthocyanin và tạo ra các giống lúa đen có hàm lượng anthocyanin cao hơn.

6.2. Đánh giá khả năng kháng bệnh của các dòng lúa đen

Ngoài năng suất và hàm lượng anthocyanin, khả năng kháng bệnh cũng là một đặc điểm quan trọng cần được đánh giá ở các dòng lúa đen. Các dòng có khả năng kháng bệnh tốt sẽ giúp giảm thiểu việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật và bảo vệ môi trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Lúa gạo không chỉ giữ vai trò trụ cột trong việc đảm bảo an ninh lương thực quốc gia mà còn là nguồn dược liệu quý giá đối với sức khỏe con người. Các nghiên cứu dinh dưỡng chỉ ra rằng gạo đen chứa hàm lượng protein cao hơn khoảng 6,8% và hàm lượng lipid cao hơn 20% so với gạo trắng thông thường. Bên cạnh đó, gạo đen rất giàu sắt, chất xơ, carotene và đặc biệt là hợp chất anthocyanin – một chất chống oxy hóa tự nhiên mạnh mẽ có khả năng dập tắt các gốc tự do, hỗ trợ ngăn ngừa ung thư và các bệnh lý tim mạch. Mặc dù Việt Nam là quốc gia xuất khẩu gạo hàng đầu thế giới với sản lượng hàng năm đạt trên 5 triệu tấn, tỷ trọng các giống lúa đặc sản dinh dưỡng cao như lúa nếp đen chỉ chiếm khoảng 10,9% tổng sản lượng lúa cả nước.

Thực trạng canh tác lúa đen tại các địa phương hiện nay chủ yếu dựa vào các giống bản địa truyền thống. Các giống này thường có nhược điểm là cảm quang mạnh, chỉ gieo cấy được một vụ trong năm, thời gian sinh trưởng dài và năng suất thấp, chưa đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng và chế biến dược liệu ngày càng mở rộng. Hơn nữa, việc khai thác lúa đen trước đây phần lớn dừng lại ở các sản phẩm truyền thống như xôi nếp cẩm, rượu nếp mà thiếu đi các nghiên cứu chọn tạo bài bản dựa trên hàm lượng hoạt chất sinh học và chỉ thị phân tử.

Trước yêu cầu cấp thiết đó, đề tài nghiên cứu được thực hiện nhằm đánh giá toàn diện đặc điểm sinh trưởng, các yếu tố cấu thành năng suất và hàm lượng anthocyanin của 36 dòng lúa đen mới chọn tạo (ký hiệu từ BR1 đến BR36). Mục tiêu trọng tâm là chọn lọc ra những dòng lúa ưu tú vừa đạt tiềm năng năng suất thực thu cao, vừa tích lũy hàm lượng sắc tố anthocyanin và khả năng chống oxy hóa vượt trội. Nghiên cứu được triển khai thực địa và trong phòng thí nghiệm tại Trung tâm Nghiên cứu Cây trồng Việt Nam - Nhật Bản thuộc Học viện Nông nghiệp Việt Nam trong khoảng thời gian từ tháng 01 đến tháng 10 năm 2017.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của công trình thể hiện ở việc xác lập cơ sở dữ liệu di truyền phân tử về hai gen Rc và Rd kiểm soát tổng hợp sắc tố, đồng thời tuyển chọn thành công các dòng triển vọng như BR8 đạt năng suất 8,67 tấn/ha và BR6 đạt 6,05 tấn/ha. Kết quả này tạo tiền đề vững chắc cho việc phát triển các giống lúa thảo dược có giá trị gia tăng cao gấp 2 đến 3 lần so với lúa thương phẩm thông thường.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết sinh tổng hợp flavonoid và cơ chế di truyền kiểm soát sắc tố vỏ hạt ở cây lúa. Quá trình sinh tổng hợp anthocyanin bắt đầu từ các sản phẩm quang hợp thông qua con đường phenylpropanoid. Dưới sự xúc tác của các enzyme chính như Chalcone synthase, Chalcone isomerase và Flavanone-3-hydroxylase, các phân tử flavanone được chuyển hóa thành dihydroxyflavonol trước khi hình thành anthocyanidin tự do. Để duy trì tính bền vững, các anthocyanidin nhanh chóng được glycosyl hóa thành dạng anthocyanin, trong đó Cyanidin-3-glucoside (chiếm khoảng 80% tổng sắc tố) và Peonidin-3-glucoside là hai dạng phổ biến nhất trong hạt gạo đen.

Bên cạnh con đường sinh hóa, lý thuyết di truyền phân tử về tương tác gen đóng vai trò cốt lõi trong nghiên cứu. Màu sắc của lớp vỏ lụa hạt gạo được quy định chủ yếu bởi hai locus độc lập là Rc và Rd. Locus Rc nằm trên nhiễm sắc thể số 7, mã hóa cho protein phiên mã nhóm bHLH kích hoạt chuỗi phản ứng tổng hợp sắc tố màu nâu đỏ. Locus Rd nằm trên nhiễm sắc thể số 1, mã hóa enzyme dihydroflavonol-4-reductase giúp chuyển đổi và gia tăng cường độ màu đỏ tím. Khi cả hai alen trội Rc và Rd cùng xuất hiện, hạt lúa sẽ biểu hiện kiểu hình màu tím đen đậm đặc. Ngược lại, đột biến mất đoạn 14 cặp base (14-bp) tại gen rc khiến khung đọc mở bị dịch chuyển và xuất hiện codon kết thúc sớm, làm mất chức năng tổng hợp sắc tố và tạo nên vỏ hạt màu trắng thông thường.

Khung phân tích của đề tài tích hợp 4 khái niệm then chốt: đặc điểm nông sinh học theo tiêu chuẩn quốc tế, năng suất lý thuyết và thực thu, hàm lượng anthocyanin tổng số quy đổi theo trọng lượng phân tử Cyanidin-3-glucoside (449,2 g/mol), và chỉ số ức chế IC50 trong thử nghiệm dập tắt gốc tự do DPPH.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn vật liệu gồm 36 dòng lúa đen mới được chọn tạo và lưu giữ tại Trung tâm Nghiên cứu Cây trồng Việt Nam - Nhật Bản, có nguồn gốc thu thập đa dạng từ các tỉnh vùng cao và đồng bằng như Thanh Hóa, Lào Cai, Yên Bái, Ninh Bình, Tuyên Quang, Hòa Bình, Bắc Giang, cùng các viện nghiên cứu chuyên ngành. Cỡ mẫu đồng ruộng được bố trí theo phương pháp khảo sát tập đoàn tuần tự không nhắc lại, diện tích mỗi ô mẫu là 5 m². Phương pháp chọn mẫu này cho phép đánh giá sơ tuyển nhanh chóng tập đoàn giống lớn trong cùng một điều kiện canh tác đồng nhất vụ xuân hè 2017. Cây mạ 3 tuần tuổi được cấy với mật độ khoảng cách hàng cách hàng 25 cm, cây cách cây 20 cm.

Các phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm được lựa chọn kỹ lưỡng dựa trên tính chính xác và độ lặp lại cao:

• Phương pháp đo quang phổ xác định anthocyanin: Áp dụng quy trình của Yang và cộng sự, sử dụng 1 g bột gạo chiết xuất trong 25 ml dung dịch Ethanol 96% và HCl 1N theo tỷ lệ 85:15 v/v ở pH 1. Việc đưa pH về môi trường acid mạnh giúp chuyển hóa toàn bộ anthocyanin về dạng muối oxonium bền vững có độ hấp thụ cực đại. Mẫu được ủ ở nhiệt độ 50°C trong 30 phút, ly tâm 10.000 vòng/phút ở 4°C và đo mật độ quang ở bước sóng 530 nm và 700 nm. Hiệu số mật độ quang giữa hai bước sóng loại bỏ hoàn toàn độ đục của dịch chiết, đảm bảo số liệu định lượng đạt độ chính xác tối ưu.
• Phương pháp sinh học phân tử xác định gen Rc và Rd: DNA tổng số từ lá non được tách chiết bằng quy trình mini-CTAB của Doyle. Phản ứng PCR sử dụng cặp mồi đặc hiệu qPC7 cho gen Rc (kích thước sản phẩm 431 bp) và mồi RM11292 cho gen Rd (kích thước sản phẩm 501 bp). Chu trình nhiệt gồm 35 chu kỳ với nhiệt độ gắn mồi lần lượt là 51°C và 59°C. Sản phẩm PCR được điện di trên gel agarose 1,5% để xác định chính xác sự có mặt của các đoạn gen mục tiêu.
• Phương pháp đánh giá hoạt tính chống oxy hóa: Sử dụng thuốc thử DPPH nồng độ 0,025 g/lít hòa tan trong methanol theo nguyên lý khử màu từ tím sang vàng ở bước sóng 515 nm. Thí nghiệm khảo sát 3 mức thể tích dịch chiết gồm 50 µl, 100 µl và 150 µl trên 10 dòng lúa đen điển hình, đối chứng bằng vitamin C nhằm tính toán tỷ lệ loại bỏ gốc tự do và giá trị IC50.

Toàn bộ tiến trình nghiên cứu được triển khai đồng bộ từ khâu gieo hạt tháng 01/2017, cấy thực địa ngày 27/02/2017, theo dõi trỗ bông từ 19/04 đến 13/05/2017, thu hoạch ngày 15/06/2017 và hoàn thành phân tích hóa sinh, sinh học phân tử vào tháng 10/2017.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình theo dõi thực địa và phân tích trong phòng thí nghiệm trên 36 dòng lúa đen đã mang lại 4 phát hiện quan trọng:

Thứ nhất, tập đoàn lúa đen thể hiện sự phân hóa rõ nét về thời gian sinh trưởng và tiềm năng năng suất hạt. Thời gian từ gieo đến trỗ dao động từ khoảng 80 đến 105 ngày. Nổi bật nhất là dòng BR8 đạt năng suất thực thu kỷ lục 8,67 tấn/ha, vượt trội hơn khoảng 70% so với mức năng suất trung bình của các giống lúa cẩm bản địa (thường chỉ dao động quanh mức 4,00 đến 5,00 tấn/ha). Tiếp theo là dòng BR6 đạt 6,05 tấn/ha, dòng BR17 đạt 4,51 tấn/ha và dòng BR1 đạt 4,43 tấn/ha.

Thứ hai, kết quả phân tích quang phổ đã phân lập được 8 dòng có hàm lượng anthocyanin cao vượt bậc trong tổng số 36 dòng khảo nghiệm, bao gồm: BR14, BR17, BR30, BR6, BR35, BR8, BR1 và BR5. Màu sắc lớp vỏ lụa của các dòng này đều có màu tím than hoặc đen tuyền đặc trưng, thể hiện tương quan thuận với mật độ tích tụ sắc tố trong tế bào biểu bì vỏ hạt.

Thứ ba, kết quả điện di sản phẩm PCR với các chỉ thị phân tử đặc hiệu đã làm sáng tỏ cơ sở di truyền của tập đoàn giống. Trong 36 dòng phân tích, có 14 dòng (tương đương 38,9%) mang phân đoạn DNA kích thước 431 bp của gen Rc; 14 dòng (tương đương 38,9%) mang phân đoạn DNA kích thước 501 bp của gen Rd; và 17 dòng (chiếm 47,2%) không mang cả hai alen chức năng Rc và Rd. Sự xuất hiện đồng thời của cả hai phân đoạn gen ở các dòng như BR6 và BR8 khẳng định mối liên hệ trực tiếp giữa kiểu gen trội và khả năng tổng hợp anthocyanin.

Thứ tư, thử nghiệm hoạt tính sinh học trên 10 dòng điển hình khẳng định dịch chiết gạo đen có khả năng dập tắt gốc tự do mạnh mẽ. Khi tăng thể tích dịch chiết từ 50 µl lên 150 µl, tỷ lệ loại bỏ gốc tự do DPPH tăng dần và đạt mức từ 70% đến hơn 80% ở các dòng ưu tú. Đặc biệt, hai dòng BR6 và BR8 thể hiện giá trị IC50 thấp nhất trong tập đoàn, chứng minh hoạt lực kháng oxy hóa tương đương với chất chuẩn vitamin C ở cùng điều kiện thử nghiệm.

Thảo luận kết quả

Khả năng sinh trưởng và năng suất vượt trội của các dòng BR8 và BR6 có thể được giải thích thông qua cấu trúc nông sinh học hài hòa. Các dòng này sở hữu số nhánh hữu hiệu cao, chiều dài bông lớn, tỷ lệ hạt chắc trên bông đạt trên 80% và khối lượng 1000 hạt ổn định ở mức 24 đến 26 g. Chiều cao cây vừa phải giúp cây lúa có khả năng chống đổ ngã tốt trong điều kiện thâm canh vụ xuân hè.

Về mặt hóa sinh và di truyền, sự tích tụ đậm đặc anthocyanin ở lớp vỏ lụa là hệ quả của sự biểu hiện phối hợp giữa gen Rc và Rd. Protein bHLH do gen Rc mã hóa đóng vai trò là yếu tố phiên mã kích hoạt các gen cấu trúc trong con đường flavonoid, trong khi gen Rd đảm bảo hoạt tính khử flavanol. Kết quả này hoàn toàn tương đồng với các công bố quốc tế của Furukawa và cộng sự (2007) cũng như Sweeney và cộng sự (2006) khi chứng minh rằng kiểu gen RcRd kiểm soát sự hình thành sắc tố đỏ tím đậm, trong khi đột biến mất đoạn ở alen rc sẽ ức chế toàn bộ quá trình tích tụ sắc tố.

Trong các báo cáo chuyên sâu, toàn bộ dữ liệu nông sinh học của 36 dòng nghiên cứu có thể được trực quan hóa thông qua biểu đồ cột đa nhóm, thể hiện sự đối sánh trực tiếp giữa năng suất lý thuyết và năng suất thực thu. Đồng thời, mối tương quan giữa hàm lượng anthocyanin và hoạt tính quét gốc tự do DPPH có thể được mô tả sinh động qua đồ thị đường hồi quy tuyến tính xác định điểm IC50. Cách thức trình bày này giúp các nhà chọn giống nhận diện ngay lập tức những cá thể vừa có ưu thế về nông học vừa có giá trị dược liệu cao để đưa vào các chương trình khai thác tiếp theo.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các phát hiện thực nghiệm, 4 khuyến nghị hành động cụ thể được đề xuất nhằm phát triển nguồn gen lúa đen dược liệu tại Việt Nam:

Thứ nhất, tổ chức khảo nghiệm sản xuất diện rộng đối với hai dòng lúa đen ưu tú BR6 và BR8 tại các vùng sinh thái trọng điểm như Đồng bằng sông Hồng, Trung du miền núi phía Bắc và Bắc Trung Bộ. Mục tiêu đặt ra là duy trì năng suất ổn định từ 6,00 đến 8,50 tấn/ha trong điều kiện canh tác thực tế, hoàn thành trong giai đoạn 2024 - 2025 do Trung tâm Nghiên cứu Cây trồng Việt Nam - Nhật Bản chủ trì phối hợp với Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn các tỉnh.

Thứ hai, ứng dụng triệt để phương pháp chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (MAS) với cặp mồi qPC7 và RM11292 trong các chương trình lai tạo thế hệ mới. Giải pháp này giúp rút ngắn khoảng 50% thời gian chọn lọc dòng thuần mang cặp gen RcRd ở thế hệ con lai phân ly, bảo đảm 100% dòng chọn lọc có màu sắc hạt ổn định và hàm lượng anthocyanin cao trong giai đoạn 2024 - 2026 do các viện nghiên cứu chuyên ngành công nghệ sinh học thực hiện.

Thứ ba, chuẩn hóa quy trình công nghệ chiết xuất anthocyanin quy mô bán công nghiệp từ phụ phẩm cám gạo lúa đen. Đặt mục tiêu đạt tỷ lệ thu hồi hoạt chất trên 85%, độ tinh khiết cao nhằm cung ứng nguồn nguyên liệu màu tự nhiên và chất chống oxy hóa cho ngành dược phẩm và thực phẩm chức năng trước năm 2026, do các doanh nghiệp chế biến nông sản và viện hóa sinh phụ trách.

Thứ tư, xây dựng mô hình liên kết chuỗi giá trị từ sản xuất, thu mua, chế biến đến xây dựng thương hiệu gạo thảo dược chất lượng cao. Mục tiêu là gia tăng giá trị kinh tế trên một đơn vị diện tích canh tác từ 35% đến 50% so với trồng lúa thuần, nâng cao thu nhập cho nông dân trước năm 2027 thông qua sự điều phối của các hợp tác xã nông nghiệp và doanh nghiệp bao tiêu.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn là tài liệu tham khảo chuyên môn giá trị cho 4 nhóm đối tượng chính:

Thứ nhất, các nhà khoa học và chuyên gia chọn tạo giống cây trồng: Tài liệu cung cấp hệ thống số liệu thực nghiệm chi tiết về 36 dòng lúa đen cùng quy trình ứng dụng DNA marker (qPC7, RM11292) để sàng lọc gen Rc và Rd, hỗ trợ đắc lực cho công tác bảo tồn nguồn gen và lai tạo giống lúa màu giàu dinh dưỡng.

Thứ hai, các doanh nghiệp sản xuất dược phẩm và thực phẩm chức năng: Đơn vị nghiên cứu phát triển sản phẩm có thể ứng dụng các thông số về hàm lượng anthocyanin, phương pháp ly trích tối ưu và chỉ số kháng oxy hóa IC50 của dòng BR6, BR8 để nghiên cứu các sản phẩm chống lão hóa, trà gạo lứt đen và màu thực phẩm tự nhiên an toàn.

Thứ ba, giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Công nghệ Sinh học và Nông học: Luận văn là hình mẫu chuẩn mực về phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa khảo nghiệm đồng ruộng truyền thống và kỹ thuật sinh học phân tử hiện đại (tách chiết DNA, PCR, đo quang phổ UV-Vis), phục vụ giảng dạy và nghiên cứu học thuật.

Thứ tư, cán bộ khuyến nông và các nhà quản lý nông nghiệp địa phương: Cung cấp thông tin thực tiễn về thời gian sinh trưởng, năng suất và khả năng thích ứng của các dòng lúa đen triển vọng, làm cơ sở xây dựng kế hoạch chuyển đổi cơ cấu cây trồng có giá trị kinh tế cao tại địa phương.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao lúa đen lại có giá trị dinh dưỡng và tiềm năng dược liệu vượt trội hơn gạo trắng?

Gạo đen sở hữu hàm lượng protein cao hơn khoảng 6,8% và chất béo cao hơn 20% so với gạo trắng thông thường, đồng thời rất giàu sắt, chất xơ và các acid amin thiết yếu. Điểm khác biệt lớn nhất là lớp vỏ lụa chứa hàm lượng lớn anthocyanin – hợp chất chống oxy hóa tự nhiên giúp bảo vệ tế bào, trung hòa gốc tự do và phòng ngừa xơ vữa động mạch hiệu quả.

Hai gen Rc và Rd tương tác như thế nào để quy định màu sắc và hàm lượng anthocyanin ở hạt lúa?

Gen Rc trên nhiễm sắc thể số 7 mã hóa yếu tố phiên mã bHLH, trong khi gen Rd trên nhiễm sắc thể số 1 mã hóa enzyme dihydroflavonol-4-reductase. Khi cả hai alen Rc và Rd cùng hiện diện, cây lúa sẽ tổng hợp đầy đủ các sắc tố tạo nên hạt màu đỏ tím hoặc tím đen đậm. Nếu thiếu gen Rc do đột biến mất đoạn 14-bp, hạt lúa sẽ có vỏ màu trắng.

Những dòng lúa đen nào trong nghiên cứu có triển vọng ứng dụng vào sản xuất thương mại cao nhất?

Hai dòng BR8 và BR6 là những ứng viên xuất sắc nhất. Dòng BR8 dẫn đầu về năng suất thực thu đạt 8,67 tấn/ha, trong khi dòng BR6 đạt 6,05 tấn/ha. Cả hai dòng này đều mang kiểu gen Rc và Rd, sở hữu hàm lượng anthocyanin thuộc nhóm cao nhất và thể hiện hoạt tính dập tắt gốc tự do DPPH mạnh mẽ.

Phương pháp đo quang phổ xác định anthocyanin trong luận văn được thực hiện theo nguyên lý nào?

Bột gạo được chiết trong dung dịch Ethanol 96% và HCl 1N theo tỷ lệ 85:15 ở pH 1 và nhiệt độ 50°C. Sau khi ly tâm 10.000 vòng/phút, dịch chiết được đo mật độ quang tại hai bước sóng 530 nm (hấp thụ cực đại của Cyanidin-3-glucoside) và 700 nm (hiệu chỉnh độ đục), giúp tính toán chính xác hàm lượng sắc tố theo công thức của Abdel-Aal và Hucl.

Hoạt tính chống oxy hóa của các dòng lúa đen được đánh giá qua thử nghiệm nào?

Hoạt tính được đo lường thông qua phản ứng dập tắt gốc tự do DPPH ở bước sóng 515 nm với 3 mức thể tích dịch chiết (50 µl, 100 µl, 150 µl). Các dòng ưu tú như BR6 và BR8 có khả năng loại bỏ trên 70% gốc tự do ở thể tích 150 µl và đạt chỉ số IC50 thấp, tương đương với hoạt lực của chất chống oxy hóa chuẩn vitamin C.

Kết luận

• Đề tài đã đánh giá toàn diện đặc tính nông sinh học và năng suất của 36 dòng lúa đen mới chọn tạo trong vụ xuân hè 2017 tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam.
• Tuyển chọn thành công 8 dòng có hàm lượng anthocyanin cao nhất tập đoàn, nổi bật là các dòng BR14, BR17, BR30, BR6, BR35 và BR8.
• Xác định chính xác sự phân bố kiểu gen thông qua chỉ thị phân tử với 14 dòng mang gen Rc (431 bp) và 14 dòng mang gen Rd (501 bp).
• Chứng minh hoạt tính dập tắt gốc tự do DPPH vượt trội và chỉ số IC50 tối ưu ở các dòng lúa đen có hàm lượng sắc tố cao.
• Khẳng định hai dòng BR8 (năng suất 8,67 tấn/ha) và BR6 (năng suất 6,05 tấn/ha) là nguồn vật liệu ưu tú nhất để phát triển thành giống lúa thảo dược thương phẩm.

Luận văn của tác giả Đào Thị Như Quỳnh đã đóng góp luận cứ khoa học quan trọng cho công tác chọn tạo giống lúa dược liệu tại Việt Nam bằng cách kết hợp nhuần nhuyễn giữa nông học truyền thống và công nghệ sinh học phân tử. Kính mời các nhà khoa học, doanh nghiệp và bạn đọc quan tâm tải về toàn văn công trình nghiên cứu để tiếp cận trọn vẹn các bảng dữ liệu thực nghiệm, quy trình PCR và phác đồ chiết xuất hoạt chất chi tiết.

Trích đoạn nội dung tài liệu

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ĐÀO THỊ NHƯ QUỲNH ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM SINH TRƯỞNG, NĂNG SUẤT VÀ HÀM LƯỢNG ANTHOCYANIN CỦA MỘT SỐ DÒNG LÚA ĐEN MỚI CHỌN TẠO Ngành: Công nghệ sinh học Mã số: 60 42 02 01 Người hướng dẫn khoa học: GS. Phan Hữu Tôn NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, các số liệu và kết quả nghiên cứu trình bày trong khóa luận tốt nghiệp là trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ bất kỳ một học vị nào. Tôi xin cam đoan, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện khóa luận tốt nghiệp này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, Ngày 31 tháng 10 năm 2017 Tác giả luận văn Đào Thị Như Quỳnh i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành báo cáo tốt nghiệp này, ngoài sự nỗ lực phấn đấu của bản thân, tôi còn nhận được rất nhiều sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của các cá nhân, tập thể và đơn vị khác.

Nhân dịp hoàn thành luận văn cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến GS. Phan Hữu Tôn (người hướng dẫn khoa học) và thầy giáo ThS. Nguyễn Quốc Trung đã dành nhiều thời gian, tâm huyết chỉ bảo, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban quản lý đào tạo, thầy giáo, cô giáo và các cán bộ Bộ môn Sinh học phân tửvà CNSH ứng dụng-Khoa Công nghệ sinh học-Học viện Nông nghiệp Việt Nam, Trung tâm nghiên cứu cây trồng Việt Nam-Nhật Bản đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này.

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong trường Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình dạy bảo tôi trong suốt 2 năm học qua. Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn sinh viên (Tống Thị Khánh Dương- K58CHSNB; Phan Thị Kiều Anh-K58CNSHE) nhóm nghiên cứu khoa học bộ môn sinh phân tửvà CNSH ứng dụngđã tham gia giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện đề tài. Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới những người thân trong gia đình và toàn thể bạn bè đã luôn ở bên, chăm sóc, động viên, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn Thạc sĩ này. Hà Nội, Ngày 31 tháng 10 năm 2017 Tác giả luận văn Đào Thị Như Quỳnh ii MỤC LỤC Lời cam đoan.

ii Mục lục. iii Danh mục chữ viết tắt. v Danh mục bảng. vi Danh mục đồ thị, hình, sơ đồ, ảnh.

vii Trích yếu luận văn. ix Thesis abstract. Tính cấp thiết của đề tài. Mục tiêu nghiên cứu.

Phạm vi nghiên cứu. Những đóng góp mới, ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn. Tổng quan tài liệu. Đặc điểm sinh trưởng và phát triển của cây lúa.

Giới thiệu cây lúa. Các giai đoạn phát triển. Năng suất và các yếu tố ảnh hưởng tới năng suất. Cấu tạo hạt lúa.

Giới thiệu chung về anthocyanin. Cấu trúc hóa học của anthocyanin. Tính chất của anthocyanin. Sự tổng hợp anthocyain ở gạo.

Vai trò của anthocyanin. Sự phân bố của anthocyanin. Cơ sở di truyền của quá trình tổng hợp anthocyanin. Công tác chọn tạo giống lúa đen.

Tình hình chọn tạo giống lúa đen ở thế giới và Việt Nam. Vật liệu và phương pháp. Vật liệu, hóa chất, và trang thiết bị nghiên cứu. Vật liệu nghiên cứu.

Thời gian và địa điểm nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu. Thí nghiệm ngoài đồng ruộng.

Đánh giá các đặc điểm nông sinh học và đo năng suất. Phương pháp đo anthocyanin. Phương pháp xác định gen Rc và Rd. Phương pháp đo mức độ chống oxy hóa.

Kết quả và thảo luận. Kết quả đánh giá đặc điểm nông sinh học. Kết quả đánh giá năng suất. Kết quả xác định hàm lượng anthocyanin.

Màu sắc thân, lá, vỏ, hạt lúa. Kết quả đánh giá hàm lượng anthocyanin. Kết quả xác định gen Rc và gen Rd. Kết quả xác định gen Rc.

Kết quả xác định gen Rd. Kết quả xác định khả năng chống oxi hóa. Kết luận và kiến nghị. 70 Tài liệu tham khảo.

75 iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Nghĩa tiếng Việt AC Anthocyanin bHLH Basic helix-loop-helix CT Công thức DFR Dihydroflavonol-4-reductase DNA Deoxyribonucleic acid DPPH 2,2 -diphenyl -1-picrylhydrazyl MAS Marker Assisted-Selection PCR Polymerase Chain Reaction QTL Quantitative trait loci RFLP Restriction Fragment Length Polymorphism SD Standard Deviation- Độ lệch chuẩn SSR Simple Sequence Repeat v DANH MỤC BẢNG Bảng 2. Màu sắc anthocyanin trong các môi trường pH khác nhau. Các anthocyanin trong một số nguồn thực vật. Các gen lúa tham gia vào tổng hợp flavonoid.

Danh sách 36 dòng/giống lúa nghiên cứu. Trình tự primer PCR. Điều kiện nhiệt độ trong các chu kỳ PCR. Các đặc điểm nông sinh học của các dòng.

Các yếu tố cấu thành nên năng suất. Năng suất của các dòng. Các nhóm dòng phân theo màu sắc vỏ lụa. Kết quả xác định hàm lượng anthocyanin trong 36 dòng lúa đen.

Nhóm mẫu giống phân theo hàm lượng anthocyanin (%). Hàm lượng anthocyanin và màu sắc vỏ lụa của 36 dòng lúa đen. Bảng so sánh tương quan giữa sự có mặt của gen Rc với hàm lượng anthocyanin. Phần trăm loại bỏ DPPH 10 dòng lúa đen.

Giá trị IC50 ở 10 mẫu AC lúa đen. 66 vi DANH MỤC ĐỒ THỊ, HÌNH, SƠ ĐỒ, ẢNH Hình 2. Mô hình cây lúa. Hình dạng của các hạt thóc.

Cánh đồng lúa nếp than Yên Bái - Hà Giang. Sơ đồ phát triển cây lúa. Cấu tạo hạt lúa. Hình Cấu tạo vỏ trấu.

Cấu trúc cơ bản của anthocyanidin của anthocyanin. Thay đổi về cấu trúc, màu sắc anthocyanin trong môi trường pH khác nhau. Con đường sinh tổng hợp anthocyanin. Sự tạo phức giữa cyanidin và DNA.

Kiểu hình và bản đồ chi tiết của Rc. Sơ đồ mô tả vị trí tương đối và các marker DNA trên locus Rc trên nhiễm sắc thể số 7. Gạo đen Trung Quốc. Kết quả của phép lai giữa giống Koshihikari với giống Hong Xie Nuo.

Giống Nếp cẩm mới ĐH6. Phản ứng trung hòa DPHH. Biểu đồ thể hiện ngày trỗ của các dòng. Biểu đồ thể hiện chiều cao cây cuối cùng các dòng.

Biểu đồ thể hiện chiều dài lá đòng của các dòng. Biểu đồ thể hiện chiều rộng lá đòng của các dòng. Biểu đồ thể hiện tổng số hạt/bông của các dòng. Biểu đồ thể hiện chiều dài bông lúa của các dòng.

Biểu đồ thể hiện tỉ lệ hạt chắc/bông (%) của các dòng. Biều đồ thể hiện khối lượng 1000 hạt (g) của các dòng. Biểu đồ thể hiện năng suất của các dòng. Cây lúa đen có gốc tím đen, thân và lá màu xanh.

Sự khác biệt về màu sắc hạt lúa của các dòng khác nhau. Màu sắc vỏ trấu của 36 dòng lúa đen. Màu sắc vỏ lụa của 36 dòng lúa đen. Hàm lượng anthocyanin 36 dòng lúa đen.

Hình ảnh 2 dòng có hàm lượng athocyanin cao nhất. Hình ảnh 2 dòng có hàm lượng anthocyanin thấp nhất. Hình ảnh 5 dòng không đo được hàm lượng anthocyanin. Mẫu phân tích BR14, BR17, BR11, BR15, BR26, BR29, BR27, BR3 và BR4 để đo quang phổ.

Kết quả điện di sản phẩm PCR của 36 mẫu dòng với mồi qPC7. Sơ đồ biểu diễn của các locus trong tổng hợp pro-anthocyanidin trong hạt gạo. Kết quả điện di sản phẩm PCR của 36 mẫu dòng với mồi RM11292. Hình ảnh dịch chiết AC thu được từ 10 dòng.

DPPH sau khi ủ 30 phút trong bóng tối. Biểu đồ thể hiện khả năng loại bỏ gốc tự do của 10 mẫu AC. 66 viii TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên tác giả: Đào Thị Như Quỳnh Tên Luận văn: Đánh giá đặc điểm sinh trưởng, năng suất và hàm lượng anthocyanin của một số dòng lúa đen mới chọn tạo. Ngành: Công nghệ sinh học Mã số: 60 42 02 01 Tên cơ sở đào tạo: Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam Mục đích nghiên cứu Đề tài nhằm chọn lọc được những dòng lúa đen mới có năng suất và hàm lượng anthocyanin cao từ 36 dòng lúa đen mới chọn tạo tại Trung tâm nghiên cứu cây trồng Việt Nam và Nhật Bản (CIPR); nhằm phát triển ra sản xuất các giống lúa có giá trị dược liệu.

Gạo đen là loại gạo có hàm lượng dinh dưỡng cao: protein, chất béo, caroten, axit amin, anthocyanin và các nguyên tố vi lượng cần thiết cho cơ thể. Anthocyanin là chất có khả năng kháng oxy hóa cao và có hàm lượng cao trong lúa đen, ngoài ra có lợi cho sức khỏe của con người và ngăn ngừa một số bệnh nguy hiểm. Phương pháp nghiên cứu Để tiến hành đề tài ta thực hiện các thí nghiệm sử dụng phương pháp bố trí thí nghiệm để đánh giá năng suất và các chỉ tiêu nông sinh học thu được. Tiếp tục xác định hàm lượng anthocyanin của 36 mẫu gạo đen dựa theo Yang et al.

Đồng thời thực hiện các nghiên cứu di truyền phân tử để phân tích di truyền các gen tham gia quá trình tổng hợp anthocyanin. Kết quả chính và kết luận Kết quả thu được các dòng lúa đen có hàm lượng anthocyanin cao nhất: BR14, BR17, BR30, BR6, BR35, BR8, BR1, BR5, trong đó năng suất thực thu của 4 dòng khá cao: BR6 (6,05 tấn/ha), BR8 (8,67 tấn/ha), BR1 (4,43 tấn/ha), BR17 (4,51 tấn/ha). Kết quả xác định gen bằng chỉ thị phân tử đã xác định được 14 dòng mang gen Rc, 14 dòng mang gen Rd và 17 dòng không mang gen Rc và Rd. Kết hợp việc thực hiện đánh giá khả năng chống oxi hóa bằng DPPH của 10 dòng điển hình kết quả cuối cùng thu được dòng BR6 và BR8 có năng suất, hàm lượng anthocyanin và hoạt tính chống oxi hóa cao có thể ứng dụng vào trong sản xuất.

Các số liệu thu được trong nghiên cứu này cung cấp những thông tin quan trọng cho việc chọn lọc giống lúa dược liệu đặc sản và chất lượng áp dụng vào sản xuất. Từ khóa: lúa đen, hàm lượng anthocyanin, chống oxi hóa, năng suất, nông sinh học. ix THESIS ABSTRACT Master candidate: Dao Thi Nhu Quynh Thesis title:Characterization of growth, productivity and anthocyanin content of some new selected black rice lines.