Nghiên cứu cải tiến giống lúa nếp qua chiếu xạ tia gamma Co60

Khám phá phương pháp cải tiến giống lúa nếp hiệu quả bằng chiếu xạ gamma Co60, nâng cao năng suất và chất lượng cây trồng bền vững.

• Tác giả: Nguyễn Văn Tiếp
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Minh Công
• Trường học: Viện Khoa Học Nông Nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Di truyền và Chọn giống cây trồng
• Đề tài: Nghiên cứu cải tiến một số giống lúa nếp bằng chiếu xạ tia gamma (Co60) vào hạt nảy mầm
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Nguồn gốc và phân loại cây lúa, lúa nếp
• 1.2. Nguồn gốc cây lúa, lúa nếp
• 1.3. Phân loại lúa, lúa nếp
• 1.4. Nghiên cứu, sản xuất và tiêu thụ lúa và lúa nếp
• 1.4.1. Tình hình nghiên cứu, sản xuất và tiêu thụ lúa và lúa nếp trên thế giới
• 1.4.2. Tình hình nghiên cứu, sản xuất lúa, lúa nếp ở Việt Nam
• 1.5. Cơ sở khoa học của sự phát sinh đột biến và nghiên cứu đa dạng di truyền ở lúa
• 1.5.1. Cơ sở khoa học của sự phát sinh đột biến
• 1.5.2. Nghiên cứu đa dạng di truyền phục vụ công tác tạo chọn giống lúa mới
• 1.6. Nghiên cứu hiệu quả gây đột biến khi xử lý tia gamma lên hạt lúa khô, Ướt và hạt nảy mầm
• 1.7. Cơ sở khoa học lựa chọn mùa vụ gieo trồng hạt lúa bị chiếu xạ bằng tia gamma – thế hệ thứ nhất (M1) ở miền Bắc nhằm nâng cao hiệu biểu hiện của biến dị biểu hiện ở M2
• 1.8. Một số thành tựu chọn tạo giống lúa đột biến
• 1.8.1. Thành tựu chọn tạo giống lúa đột biến trên thế giới
• 1.8.2. Thành tựu chọn tạo giống lúa đột biến ở Việt Nam
• 1.9. Cơ sở sinh lý, di truyền của mùi thơm và một số đột biến ở lúa
• 1.9.1. Cơ sở sinh lý, di truyền của tính trạng mùi thơm
• 1.9.2. Sự di truyền một số đột biến trên lúa nếp
• 1.10. Nghiên cứu về tương tác kiểu gen và môi trường
• 1.10.1. Trên thế giới
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Vật liệu nghiên cứu
• 2.2. Nội dung nghiên cứu
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Phương pháp chiếu xạ và chọn lọc sau đột biến
• 2.3.2. Phương pháp triển khai thí nghiệm đồng ruộng
• 2.3.3. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng liều xạ, vật liệu xử lý đến sự phát sinh các biến dị ở thế hệ thứ 2
• 2.3.4. Phương pháp nghiên cứu xác định hiệu quả gây biến dị khi chiếu xạ vào hạt nảy mầm của giống gốc và dòng đột biến
• 2.3.5. Phương pháp nghiên cứu mối tương quan giữa sự phát sinh biến dị diệp lục ở giai đoạn mạ với biến dị có ý nghĩa chọn giống
• 2.3.6. Phương pháp nghiên cứu cải tiến giống nếp Đuôi Trâu và nếp Cái Hoa Vàng
• 2.3.7. Phương pháp đánh giá các đặc điểm hình thái, nông học và chất lượng lúa gạo của một số dòng đột biến phát sinh từ giống lúa nếp Cái Hoa Vàng, nếp Đuôi Trâu và dòng đột biến tự nhiên HV-H
• 2.3.8. Phương pháp đánh giá tính ổn định về năng suất của các dòng đột biến có triển vọng
• 2.3.9. Phương pháp thu thập và xử lý số liệu
• 2.4. Thời gian và địa điểm nghiên cứu
• 2.4.1. Thời gian nghiên cứu
• 2.4.2. Địa điểm nghiên cứu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Ảnh hưởng liều xạ và vật liệu xử lý đến tỷ lệ sống sót ở hệ thứ nhất
• 3.1.1. Tỷ lệ sống sót giai đoạn mạ
• 3.1.2. Tỷ lệ sống sót giai đoạn đẻ nhánh
• 3.1.3. Tỷ lệ sống sót giai đoạn trỗ-chín
• 3.2. Ảnh hưởng của liều xạ, vật liệu xử lý đến sự phát sinh biến dị ở thế hệ thứ hai
• 3.2.1. Ảnh hưởng của liều xạ và vật liệu xử lý đến biến dị diệp lục
• 3.2.2. Ảnh hưởng của liều xạ, vật liệu xử lý đến sự phát sinh một số biến dị có ý nghĩa chọn giống ở thế hệ thứ hai
• 3.2.3. Mối tương quan giữa sự phát sinh biến dị diệp lục ở giai đoạn mạ với các biến dị có ý nghĩa chọn giống
• 3.2.4. Sự phát sinh một số biến dị ở M2 khi chiếu xạ bằng tia gamma (Co60) vào hạt nảy mầm của giống gốc và dòng đột biến
• 3.2.5. Sự phát sinh một số biến dị diệp lục
• 3.2.6. Sự phát sinh một số biến dị có ý nghĩa chọn giống
• 3.2.7. Tổng tần xuất và phổ biến dị có ý nghĩa chọn giống ở M2 phát sinh từ giống gốc và dòng đột biến
• 3.2.8. Mối tương quan giữa BDDL và các biến dị có ý nghĩa chọn giống ở M2
• 3.3. Đánh giá đa dạng tập đoàn dòng đột biến phát sinh từ nếp Cái Hoa Vàng và nếp Đuôi Trâu
• 3.3.1. Đánh giá đa dạng tập đoàn dòng đột biến phát sinh từ nếp Đuôi Trâu
• 3.3.2. Đa dạng kiểu hình các dòng đột biến phát sinh từ nếp cái Hoa Vàng
• 3.4. Kết quả giải phẫu thân của các dòng đột biến và giống gốc
• 3.5. Mức độ biểu hiện mùi thơm của các dòng đột biến có triển vọng phát sinh từ giống lúa nếp Cái Hoa Vàng và nếp Đuôi Trâu
• 3.6. Đánh giá tính ổn định và thích nghi của các dòng đột biến có triển vọng phát sinh từ nếp Cái Hoa Vàng và nếp Đuôi Trâu
• 3.6.1. Tính ổn định và thích nghi về năng suất ở vụ Mùa 2016
• 3.6.2. Tính ổn định và thích nghi của năng suất ở vụ Xuân 2017
• 3.7. Một số kết quả nghiên cứu chọn tạo các dòng đột biến phát sinh từ dòng đột biến HV-H
• 3.7.1. Một số đặc điểm hình thái, nông học của các dòng đột biến
• 3.7.2. Tính ổn định và thích nghi của các dòng đột biến có triển vọng phát sinh từ dòng đột biến HV-H
• 3.8. Một số kết quả khảo nghiệm cơ bản giống nếp cái Hoa Vàng đột biến
• 3.9. Kết quả sản suất thử giống lúa nếp Cái Hoa Vàng đột biến
• 3.10. Một số đặc điểm hình thái, nông học chính của các dòng đột biến Ưu tú được tuyển chọn
• KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Cải tiến giống lúa nếp bằng chiếu xạ gamma Co60

Nghiên cứu cải tiến giống lúa nếp bằng chiếu xạ gamma Co60 tập trung vào việc sử dụng công nghệ chiếu xạ để tạo ra các biến dị có lợi, nhằm nâng cao năng suất lúa và tính kháng bệnh. Phương pháp này đã được áp dụng thành công trong việc phát triển các giống lúa mới, đặc biệt là lúa nếp, với mục tiêu tăng cường chất lượng và sản lượng. Chiếu xạ gamma là kỹ thuật hiện đại, sử dụng nguồn phóng xạ Co60 để gây đột biến gen, tạo ra các dòng lúa có đặc tính vượt trội.

1.1. Kỹ thuật chiếu xạ và ứng dụng

Kỹ thuật chiếu xạ được thực hiện bằng cách sử dụng nguồn phóng xạ Co60 để tác động lên hạt giống lúa nếp ở giai đoạn nảy mầm. Quá trình này tạo ra các biến dị di truyền, giúp cải thiện các đặc tính như năng suất, tính kháng bệnh, và chất lượng hạt giống. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, chiếu xạ với liều lượng 150Gy vào hạt lúa nảy mầm mang lại hiệu quả cao nhất trong việc tạo ra các biến dị có ý nghĩa chọn giống.

1.2. Phát triển giống lúa nếp

Việc phát triển giống lúa nếp thông qua chiếu xạ gamma đã giúp tạo ra các dòng lúa nếp có khả năng thích nghi tốt hơn với điều kiện môi trường khác nhau. Các giống lúa nếp mới được cải tiến không chỉ có năng suất cao mà còn duy trì được các đặc tính truyền thống như mùi thơm và độ dẻo, đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng và thị trường.

II. Ảnh hưởng của chiếu xạ gamma đến giống lúa nếp

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, chiếu xạ gamma có ảnh hưởng đáng kể đến sự phát triển của giống lúa nếp. Các biến dị được tạo ra thông qua quá trình chiếu xạ giúp cải thiện các đặc tính nông học như tăng năng suất, giảm thời gian sinh trưởng, và tăng tính kháng bệnh. Điều này đã mở ra hướng đi mới trong việc cải tiến giống lúa nếp, đặc biệt là trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nhu cầu lương thực ngày càng tăng.

2.1. Tăng năng suất lúa nếp

Một trong những kết quả nổi bật của nghiên cứu là việc tăng năng suất lúa nếp thông qua chiếu xạ gamma. Các dòng lúa nếp được cải tiến có năng suất cao hơn so với giống gốc, đồng thời duy trì được các đặc tính chất lượng như mùi thơm và độ dẻo. Điều này giúp đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về lúa nếp trong sản xuất và tiêu dùng.

2.2. Cải thiện tính kháng bệnh

Chiếu xạ gamma cũng giúp cải thiện tính kháng bệnh của giống lúa nếp. Các dòng lúa nếp được cải tiến có khả năng chống chịu tốt hơn với các loại sâu bệnh phổ biến, giảm thiểu thiệt hại trong quá trình canh tác. Điều này góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế cho người nông dân và đảm bảo an ninh lương thực.

III. Ứng dụng thực tiễn và triển vọng

Nghiên cứu cải tiến giống lúa nếp bằng chiếu xạ gamma Co60 không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn mang lại nhiều lợi ích thực tiễn. Các giống lúa nếp được cải tiến đã được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất, giúp tăng sản lượng và chất lượng gạo nếp. Đồng thời, nghiên cứu này cũng mở ra triển vọng mới trong việc phát triển các giống lúa khác, đóng góp vào sự phát triển bền vững của ngành nông nghiệp.

3.1. Ứng dụng trong sản xuất

Các giống lúa nếp được cải tiến thông qua chiếu xạ gamma đã được ứng dụng thành công trong sản xuất, giúp tăng năng suất lúa và cải thiện chất lượng gạo nếp. Điều này không chỉ đáp ứng nhu cầu trong nước mà còn mở ra cơ hội xuất khẩu, góp phần nâng cao giá trị kinh tế của ngành lúa gạo.

3.2. Triển vọng phát triển

Nghiên cứu này đã mở ra triển vọng mới trong việc phát triển giống lúa bằng công nghệ chiếu xạ. Với những kết quả đạt được, phương pháp này có thể được áp dụng rộng rãi hơn trong việc cải tiến các loại cây trồng khác, góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành nông nghiệp và đảm bảo an ninh lương thực toàn cầu.

Nội dung chính

Tổng quan về luận án

Luận án tiến sĩ nông nghiệp của nghiên cứu sinh Nguyễn Văn Tiếp (chuyên ngành Di truyền và Chọn giống cây trồng, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. TS. Nguyễn Minh Công) mang tên "Nghiên cứu cải tiến một số giống lúa nếp bằng chiếu xạ tia gamma ($^{60}\text{Co}$) vào hạt nảy mầm" đánh dấu bước đột phá thực nghiệm trong công tác chọn tạo giống lúa nếp đặc sản tại Việt Nam.

Bối cảnh khoa học của công trình xuất phát từ mâu thuẫn cốt lõi trong sản xuất lúa gạo: các giống lúa nếp cổ truyền chất lượng cao (Nếp Cái Hoa Vàng, Nếp Đuôi Trâu, Lang Liêu) sở hữu chất lượng xôi dẻo, hàm lượng amylopectin tối ưu và hương thơm đặc trưng nhờ hợp chất hữu cơ dễ bay hơi 2-acetyl-1-pyrroline (2AP), nhưng lại mang những nhược điểm nông học nghiêm trọng gồm tính cảm ứng quang chu kỳ khắt khe (chỉ cấy được vụ Mùa), thân cây cao yếu (dễ đổ ngã), khả năng đồng hóa đạm thấp và năng suất chỉ đạt 2,5 - 3,5 tấn/ha. Ngược lại, các giống nếp cải tiến (N87, N97, N98, IRi352) tuy cho năng suất cao (5,5 - 7,0 tấn/ha) và gieo cấy được 2 vụ/năm nhưng phẩm cấp gạo kém dẻo và không có mùi thơm.

Research gap (khoảng trống nghiên cứu) then chốt được xác định: Trong khi đa số các công trình chọn giống phóng xạ truyền thống trên thế giới tập trung xử lý hạt khô hoặc hạt ẩm trên lúa thuần nông nghiệp thâm canh (Kawai, 1966; Swaminathan, 1969; Đỗ Hữu Ất, 1997), việc tối ưu hóa cảm ứng phóng xạ ở trạng thái hạt nảy mầm đỉnh điểm (pha phân bào hoạt động mạnh) kết hợp với kỹ thuật chiếu xạ lặp trên các dòng tiền đột biến nhằm phá vỡ liên kết di truyền bất lợi trên lúa nếp thơm đặc sản chưa từng được xây dựng thành hệ thống phương pháp luận hoàn chỉnh.

Nghiên cứu giải quyết 4 câu hỏi nghiên cứu và giả thuyết khoa học:

1. Giả thuyết H1: Chiếu xạ tia gamma ($^{60}\text{Co}$) lên hạt nảy mầm tại mốc 71 giờ 30 phút đạt tần số và phổ biến dị cao vượt trội so với hạt khô nhờ kích hoạt các pha nhạy cảm phóng xạ $G_2/M$ trong chu kỳ tế bào phôi.
2. Giả thuyết H2: Chiếu xạ lặp vào dòng đột biến đã qua phân lập sẽ tạo ra phổ biến dị rộng hơn và xuất hiện các đột biến mới so với chiếu xạ trên giống nguyên chủng (giống gốc).
3. Giả thuyết H3: Tần số biến dị diệp lục (BDDL) ở giai đoạn mạ M2 có mối tương quan thuận tuyến tính chặt chẽ với tổng tần số biến dị nông học hữu ích, đóng vai trò chỉ thị dự báo sớm.
4. Giả thuyết H4: Chọn lọc áp lực soma (diplontic selection) ở thế hệ M1 trong điều kiện vụ Mùa miền Bắc giảm thiểu tác động "gây chết kéo dài", tối đa hóa sự truyền dẫn alen đột biến có lợi qua tế bào sinh dục sang thế hệ M2.

Khung khổ nghiên cứu được triển khai liên tục qua 9 thế hệ đột biến (M1 đến M9, giai đoạn 2013 - 2017) tại 5 vùng sinh thái nông nghiệp đại diện đồng bằng sông Hồng, khảo nghiệm trên hàng chục nghìn cá thể thuộc các giống Cái Hoa Vàng, Đuôi Trâu, Phú Quý, Lang Liêu, N98, 415, TK90 và các dòng dẫn xuất HV-H, M50, TK97.

Literature Review và Positioning

Tổng quan tài liệu chỉ ra lịch sử phát triển sâu sắc của công nghệ đột biến thực nghiệm, khởi nguồn từ phát hiện nền tảng của Hugo De Vries (1901), H.J. Muller (1927) trên tia X và L.J. Stadler (1928) trên cây ngô và lúa mạch. Về mặt lý thuyết phóng xạ ion hóa, các công trình của Dubinin (1970), A.M. Kuzin (1972) và P.L. Lagoda (2012) đã chứng minh tia gamma tạo ra các gốc tự do phản ứng ($O_2^{\bullet-}$, $OH^\bullet$), gây đứt gãy mạch đơn/mạch kép ADN, chuyển vị đoạn nhiễm sắc thể và tạo hiện tượng hỗ biến base nitơ.

Tuy nhiên, trong văn liệu tồn tại cuộc tranh luận học thuật lớn giữa hai trường phái:

• Trường phái thứ nhất (Kasai, 1963; Swaminathan, 1968; Đỗ Hữu Ất, 1997) ủng hộ xử lý chiếu xạ trên hạt khô vì tính ổn định vật lý cao, kiểm soát liều lượng dễ dàng và giảm thiểu tỷ lệ chết sinh lý tức thì.
• Trường phái thứ hai (Kawai, 1965; Đào Xuân Tân, 1995; Nguyễn Minh Công, 2000) chứng minh tế bào phôi mầm ở trạng thái ngậm nước bão hòa và bắt đầu phân bào có độ mẫn cảm phóng xạ cao gấp 2-3 lần so với hạt ngủ nghỉ, mở ra khả năng tái cấu trúc bộ gen với tần số đột biến hữu ích cao hơn.

Khi định vị với các công trình quốc tế điển hình:

1. Tại Thái Lan: Hai giống lúa Indica hạt dài thơm nổi tiếng thế giới là RD6 (đột biến từ Khao Dawk Mali 105 sang dạng nếp) và RD15 được tạo ra nhờ chiếu xạ tia gamma vào năm 1977-1978, chiếm tới 26,4% tổng diện tích lúa Thái Lan (khoảng 2,36 triệu ha). Tuy nhiên, RD6 vẫn duy trì tính cảm quang chặt.
2. Tại Bangladesh: Viện Năng lượng Hạt nhân Bangladesh (BINA) đã tạo ra hàng loạt giống Binadhan-4, 5, 6, 7 và 9 thông qua xử lý gamma hạt khô và hạt lai F2, rút ngắn thời gian sinh trưởng và nâng cao năng suất nhưng ít can thiệp vào các tổ hợp tính trạng mùi thơm lúa nếp bản địa phức tạp.
3. Tại Trung Quốc và Brazil: Công trình giải mã hệ gen đột biến lúa Red-1 (Cheng Z et al., 2014) từ giống gốc 9311 và giống SCS118 (Moacir Antonio Schiocchet et al., 2014) chứng minh bức xạ ion hóa làm biến đổi tới 9,19% trình tự gen (14.493 gen), khẳng định tiềm năng vô hạn của đột biến trong tái thiết kế kiểu hình.

Công trình của Nguyễn Văn Tiếp tiến xa hơn các nghiên cứu quốc tế kể trên bằng cách kết hợp đồng thời ba mắt xích: xác lập mốc thời gian sinh lý hạt nảy mầm tối ưu (71h30m), thiết kế phương pháp "chiếu xạ lặp phân tầng" trên dòng đột biến trung gian (HV-H) và áp dụng lý thuyết cạnh tranh soma nội tại (diplontic selection) để lọc sạch các đột biến bất lợi qua hai mùa vụ đối lập tại miền Bắc Việt Nam.

Đóng góp lý thuyết và khung phân tích

Đóng góp cho lý thuyết

Luận án củng cố và mở rộng lý thuyết chọn lọc soma và chọn lọc giao tử trong chọn giống đột biến do H. Gaul (1964) và A. Prina et al. (2012) khởi xướng.

                               KHUNG PHÂN TÍCH DI TRUYỀN ĐỘT BIẾN

Theo mô hình lý thuyết này:

• Mệnh đề P1 (Sàng lọc lưỡng bội - Diplontic Selection): Quần thể tế bào khởi sinh tại phôi mầm M1 trải qua sự đào thải gắt gao. Chiếu xạ tại đỉnh phân chia tế bào (71h30m) tạo ra các dòng tế bào đột biến đồng đều hơn tại mô phân sinh ngọn.
• Mệnh đề P2 (Tích lũy đột biến cộng dồn): Chiếu xạ lặp vào dòng đột biến tự nhiên hoặc nhân tạo làm suy yếu rào cản đệm di truyền (genetic buffering capacity), cho phép giải phóng các biến dị tiềm ẩn quy định tính cảm quang và chiều cao cây mà không làm đứt gãy cụm gen kiểm soát sinh tổng hợp 2AP (BADH2 trên nhiễm sắc thể số 8).
• Mệnh đề P3 (Quy luật liên kết diệp lục - nông học): Tần số xuất hiện các thể đột biến diệp lục (đặc biệt là dạng albina và chlorina) tỷ lệ thuận chặt chẽ với tần số đột biến cấu trúc bông, góc lá đòng và phản ứng quang chu kỳ.

Khung phân tích độc đáo

Khung phân tích của đề tài tích hợp ba trụ cột lý thuyết:

1. Lý thuyết tương tác lượng tử sinh học (Radiobiology): Mô hình hóa tác động gây chết tức thì so với "tác động gây chết kéo dài" qua các giai đoạn sinh trưởng mạ - đẻ nhánh - trỗ chín.
2. Lý thuyết tương tác Kiểu gen x Môi trường (GxE Interaction): Ứng dụng mô hình toán học của Eberhart & Russell (1966) nhằm định lượng chỉ số thích nghi ($b_i$) và độ ổn định phương sai sai số hồi quy ($S^2_{di}$).
3. Hình thái học giải phẫu thực vật: Phân tích cấu trúc vi phẫu lóng thân (độ dày tầng cơ giới sclerenchyma, số lượng bó mạch ngoại vi) để làm sáng tỏ cơ chế kháng đổ ngã ở cấp độ tế bào học.

Phương pháp nghiên cứu tiên tiến

Thiết kế nghiên cứu

Nghiên cứu vận dụng thế giới quan thực chứng (positivism) kết hợp thiết kế thí nghiệm đa nhân tố ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD) với 3 lần nhắc lại trên đồng ruộng. Toàn bộ tiến trình gồm 3 khối nội dung tương hỗ:

• Khối 1: Đánh giá liều xạ (0, 50, 100, 150, 200 Gy) và trạng thái vật liệu (hạt giống gốc vs. hạt dòng đột biến).
• Khối 2: Đánh giá mùa vụ gieo trồng M1 (vụ Xuân rét lạnh đầu vụ vs. vụ Mùa nóng ẩm đầu vụ) tác động đến tần số và phổ biến dị biểu hiện ở M2.
• Khối 3: Phân lập phả hệ từ M3 đến M9, đánh giá phẩm chất hóa sinh, vi phẫu thân lá và khảo nghiệm DUS, VCU.

Quy trình nghiên cứu rigorous

Quy trình thu nhận và tuyển chọn vật liệu đột biến tuân thủ các bước:

1. Xử lý nguồn xạ: Hạt thóc được ngâm ủ đạt mốc nảy mầm 71 giờ 30 phút, xử lý chiếu xạ nguồn Coban 60 ($^{60}\text{Co}$) tại Viện Di truyền Nông nghiệp với công suất liều xác định.
2. Chiến lược thu hạt M1: Tuyệt đối chỉ thu hoạch các hạt trên bông chính (nhánh cấp 1 xuất phát từ 1-3 tế bào khởi sinh ban đầu) để loại bỏ hiện tượng khảm mô (chimeric tissue) ở các nhánh cấp 2, cấp 3 (Gustafsson & Gold, 1966).
3. Triangulation & Độ tin cậy: Đối chứng song song giữa chỉ thị hình thái (hệ thống tiêu chuẩn SES của IRRI), phân tích hóa sinh mùi thơm (phản ứng KOH 1,7% và định lượng GC-MS cho hợp chất 2AP) và giải phẫu mô học thân cây. Hệ số biến động thực nghiệm $CV < 8%$, độ tin cậy thống kê đạt $p < 0,01$.

Data và phân tích

Dữ liệu thực nghiệm được xử lý bằng các phần mềm chuyên dụng IRRISTAT 5.0, CropStat 7.2 và SAS 9.1:

• Chỉ số ổn định Eberhart & Russell: $$Y_{ij} = \mu_i + \beta_i I_j + \delta_{ij}$$ Trong đó $\beta_i$ ($b_i$) là hệ số hồi quy phản ánh khả năng thích nghi; $S^2_{di}$ là phương sai độ lệch hồi quy đo lường mức độ ổn định năng suất qua 5 điểm sinh thái (Hà Nội, Hưng Yên, Bắc Ninh, Hải Dương, Nam Định).
• Phân tích tương quan Pearson: Đánh giá mối quan hệ giữa tỷ lệ biến dị diệp lục (BDDL) và các tính trạng kinh tế.

Phát hiện đột phá và implications

Những phát hiện then chốt

Thứ nhất: Tối ưu hóa liều lượng và thời điểm cảm ứng đột biến. Xử lý tia gamma $^{60}\text{Co}$ liều 150 Gy trên hạt nảy mầm ở mốc 71h30m cho hiệu quả phát sinh biến dị cao nhất. Tỷ lệ sống sót qua các giai đoạn mạ, đẻ nhánh và trỗ chín giảm dần theo hàm số mũ khi tăng liều xạ, thể hiện rõ bản chất của tác động gây chết kéo dài:

"Chiếu xạ tia gamma ($^{60}\text{Co}$) vào hạt nảy mầm ở khoảng thời điểm 71h30 phút với liều lượng 150Gy cho hiệu quả đột biến cao hơn so với các liều 50Gy và 200Gy, đồng thời chiếu xạ vào hạt của dòng đột biến cho phổ biến dị rộng hơn và xuất hiện các dạng đột biến mới so với chiếu xạ trên giống gốc."

Thứ hai: Xác lập quy luật tương quan diệp lục - giá trị chọn giống. Tần số biến dị diệp lục ở mạ M2 đạt từ 3,21% đến 7,85% tùy giống và liều lượng. Hệ số tương quan Pearson giữa tần số BDDL với tổng tần số biến dị có ý nghĩa chọn giống đạt giá trị $r = 0,85 - 0,94$ ($p < 0,01$). Đây là bằng chứng định lượng cho phép loại bỏ sớm các quần thể M2 kém hiệu quả ngay từ 15 ngày sau gieo.

Thứ ba: Phá vỡ cảm ứng quang chu kỳ trên Nếp Cái Hoa Vàng và Nếp Đuôi Trâu. Luận án đã phân lập thành công dòng đột biến H6 (thế hệ M7-M9 từ dòng HV-H) và dòng ĐT4 (từ Nếp Đuôi Trâu):

• Dòng H6 chuyển hoàn toàn từ tính trạng cảm quang sang cảm ôn, rút ngắn thời gian sinh trưởng xuống còn 110 - 115 ngày (vụ Mùa) và 130 - 135 ngày (vụ Xuân), cho phép bố trí hoàn hảo vào cơ cấu luân canh 2 vụ lúa + 1 vụ màu của đồng bằng sông Hồng.
• Năng suất dòng H6 đạt trung bình 5,85 - 6,24 tấn/ha, vượt trội 68,5% so với giống gốc Cái Hoa Vàng (3,47 - 3,70 tấn/ha) và tương đương giống nếp cao sản N97 ($F_{calc} > F_{crit}$ ở mức $p < 0,05$).

Dòng/Giống lúa	Thời gian sinh trưởng (ngày)	Chiều cao cây (cm)	Số bông hữu hiệu/khóm	Khối lượng 1000 hạt (g)	Năng suất thực thu (tấn/ha)	Đánh giá mùi thơm (Điểm 1-3)
Nếp Cái Hoa Vàng (Đ/c)	155 - 165 (chỉ vụ Mùa)	145,2 ± 3,4	4,2 ± 0,3	24,1 ± 0,2	3,47 ± 0,18	3,0 (Thơm đậm)
Dòng đột biến H6 (M7)	112 - 132 (cả 2 vụ)	102,5 ± 2,1	6,8 ± 0,4	26,8 ± 0,3	6,12 ± 0,22	3,0 (Thơm đậm)
Nếp Đuôi Trâu (Đ/c)	158 - 168 (chỉ vụ Mùa)	152,0 ± 4,1	3,9 ± 0,2	27,2 ± 0,4	3,25 ± 0,15	2,8 (Thơm đặc trưng)
Dòng đột biến ĐT4 (M7)	115 - 135 (cả 2 vụ)	108,3 ± 2,6	6,2 ± 0,3	28,5 ± 0,3	5,78 ± 0,19	2,8 (Thơm đặc trưng)
Nếp N97 (Đ/c năng suất)	110 - 130 (cả 2 vụ)	100,2 ± 1,8	6,9 ± 0,5	25,0 ± 0,2	5,95 ± 0,25	1,0 (Không thơm)

Thứ tư: Cơ chế kháng đổ ngã qua biến đổi giải phẫu học. Phân tích vi phẫu thân cây của các dòng đột biến HV1, HV3 và H6 ghi nhận chiều dày vòng mô cứng cơ giới (sclerenchyma) tăng 28,4 - 35,2%, số lượng bó mạch lớn nhỏ ngoại vi tăng 22,0% so với giống gốc, giải thích trực tiếp tính chống đổ ngã cấp 1 trong điều kiện thâm canh phân đạm cao.

Implications đa chiều

• Về mặt lý thuyết: Minh chứng rõ ràng rằng các tính trạng số lượng phức tạp (chiều cao cây, tính cảm quang) có thể được tái cấu trúc độc lập mà không làm triệt tiêu tính trạng chất lượng hương thơm 2AP, bác bỏ giả định trước đây về sự liên kết di truyền không thể tách rời giữa tính cảm quang và chất lượng dẻo thơm ở lúa nếp bản địa.
• Về mặt phương pháp luận: Thiết lập quy trình chuẩn hóa gồm 4 thông số: Trạng thái hạt mầm (71h30m) $\rightarrow$ Liều xạ 150 Gy $\rightarrow$ Gieo M1 vụ Mùa $\rightarrow$ Thu hoạch chọn lọc bông chính.
• Về mặt ứng dụng thực tiễn: Mở rộng diện tích gieo cấy lúa nếp đặc sản tại miền Bắc từ 1 vụ lên 2 vụ/năm, nâng cao hệ số sử dụng đất và thu nhập cho nông dân lên gấp 1,5 - 1,8 lần.

Limitations và Future Research

1. Giới hạn về chỉ thị phân tử: Công trình chủ yếu dựa trên đánh giá hình thái, giải phẫu vi thể và chỉ thị nông học; chưa thực hiện giải trình tự toàn bộ hệ gen (Whole Genome Sequencing) để định vị chính xác các điểm đột biến nucleotide đơn (SNPs) hoặc biến đổi cấu trúc (InDels) trên gen quy định tính cảm quang (Hd1, Ghd7) và gen hương thơm (BADH2).
2. Phạm vi sinh thái: Các khảo nghiệm ổn định năng suất tập trung chủ yếu tại vùng đồng bằng và trung du Bắc Bộ; khả năng thích ứng trên các chân đất phèn, mặn ở Bắc Trung Bộ hoặc Nam Bộ chưa được kiểm chứng đầy đủ.
3. Chương trình nghiên cứu tương lai:
   • Ứng dụng chỉ thị phân tử chức năng (Functional Markers) để lập bản đồ QTL các gen đột biến mới trên dòng H6 và ĐT4.
   • Thử nghiệm công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9 đối chứng với đột biến phóng xạ để đánh giá độ chính xác trong việc biến đổi tính cảm quang.
   • Hoàn thiện gói kỹ thuật canh tác giảm phát thải khí nhà kính chuyên biệt cho các giống nếp đột biến cảm ôn mới.

Tác động và ảnh hưởng

• Giá trị học thuật: Cung cấp hệ thống dữ liệu thực nghiệm mẫu mực cho các giáo trình chọn giống cây trồng, dự kiến đóng góp vào các ấn phẩm khoa học trên hệ thống tạp chí Scopus/ISI chuyên ngành nông học và phóng xạ sinh học.
• Tái cơ cấu ngành trồng trọt: Giải quyết điểm nghẽn lớn của chuỗi giá trị lúa gạo đặc sản Việt Nam. Việc đưa giống Nếp Cái Hoa Vàng đột biến vào sản xuất giúp các địa phương hình thành vùng sản xuất hàng hóa tập trung quy mô lớn, thay thế các giống nếp thoái hóa.
• Tác động kinh tế - xã hội: Với năng suất tăng thêm bình quân 2,0 - 2,5 tấn/ha/vụ và khả năng cấy 2 vụ/năm, giá trị kinh tế thu được trên mỗi hecta đất canh tác lúa nếp tăng thêm từ 30 đến 45 triệu đồng/ha/năm, trực tiếp củng cố sinh kế bền vững cho hàng triệu hộ nông dân vùng đồng bằng sông Hồng.

Đối tượng hưởng lợi

1. Nghiên cứu sinh và Giới học thuật: Tiếp cận quy trình thực nghiệm chi tiết về chiếu xạ hạt nảy mầm và phương pháp luận sàng lọc biến dị M1/M2 chuẩn hóa.
2. Các Viện nghiên cứu và Trung tâm Khuyến nông: Tiếp nhận nguồn vật liệu di truyền đột biến ưu tú (dòng H6, ĐT4, HV1, HV3) làm nguồn bố mẹ phục vụ công tác lai tạo giống mới.
3. Doanh nghiệp chế biến lương thực và Hợp tác xã: Tiếp cận nguồn nguyên liệu nếp thơm ổn định quanh năm, đồng nhất về chất lượng, đáp ứng tiêu chuẩn chế biến bánh chưng, xôi đặc sản và xuất khẩu.
4. Cơ quan quản lý nông nghiệp cấp tỉnh/bộ: Căn cứ khoa học xác thực để quy hoạch vùng sản xuất lúa nếp đặc sản hàng hóa 2 vụ trong cơ cấu mùa vụ quốc gia.

Câu hỏi chuyên sâu

1. Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của luận án là gì? Đó là việc mở rộng thuyết chọn lọc soma (diplontic selection) của Gaul (1964) và Prina (2012) bằng việc chứng minh chiếu xạ lặp trên dòng tiền đột biến kết hợp gieo trồng M1 trong vụ Mùa miền Bắc tạo ra hiệu ứng "bảo tồn alen có lợi", cho phép tách rời tính trạng cảm quang khỏi phức hợp gen chất lượng hương thơm 2AP.

2. Điểm cải tiến phương pháp luận so với các nghiên cứu trước đây? So với nghiên cứu của Đỗ Hữu Ất (1997) trên hạt khô và RD6 của Thái Lan, luận án chuyển đổi căn bản từ chiếu xạ tĩnh sang chiếu xạ động tại điểm nút phân bào 71h30m, kết hợp phương pháp thu hạt đơn lập trên bông chính nhánh cấp 1, loại bỏ triệt để hiện tượng khảm tế bào sinh dưỡng.

3. Phát hiện bất ngờ nhất từ dữ liệu thực nghiệm? Mối tương quan tuyến tính thuận cực kỳ chặt chẽ giữa biến dị diệp lục giai đoạn mạ với biến dị độ đứng của lá đòng và số hạt chắc/bông ở M2 ($r > 0,85$), cho phép dự báo xác suất xuất hiện cá thể ưu tú ngay từ tuần thứ hai sau nảy mầm.

4. Quy trình nhân rộng và tính lặp lại (Replication Protocol)? Quy trình được chuẩn hóa chi tiết: (1) Ngâm hạt 71h30m ở $28-30^\circ\text{C}$; (2) Chiếu xạ liều hấp thụ 150 Gy tia $^{60}\text{Co}$; (3) Gieo M1 vụ Mùa; (4) Thu hạt bông chính; (5) Đánh giá biến dị diệp lục ở mạ M2; (6) Thanh lọc phả hệ đến M7.

5. Định hướng chương trình nghiên cứu 10 năm tiếp theo? Giải mã toàn bộ hệ gen của dòng H6 để lập bản đồ đột biến gen BADH2 và các nhân tố phiên mã liên quan đến chu kỳ quang (Hd1, Ehd1), tiến tới thương mại hóa giống trên toàn quốc.

Kết luận

Công trình luận án tiến sĩ của Nguyễn Văn Tiếp đã tạo ra 6 đóng góp mang tính bước ngoặt cho khoa học di truyền và chọn giống cây trồng:

1. Xác lập phương pháp chiếu xạ tia gamma ($^{60}\text{Co}$) liều lượng 150 Gy lên hạt nảy mầm tại thời điểm 71 giờ 30 phút đạt hiệu suất gây biến dị tối ưu.
2. Khẳng định quy luật chiếu xạ trên dòng đột biến tạo ra phổ biến dị phong phú và các đột biến nông học mới vượt trội so với giống nguyên chủng.
3. Chứng minh mối tương quan định lượng chặt chẽ ($r = 0,85 - 0,94$) giữa biến dị diệp lục mạ M2 và các biến dị chọn giống có giá trị, cung cấp công cụ chỉ thị sinh học sớm.
4. Cải tiến thành công giống Nếp Đuôi Trâu (dòng ĐT4) thành dạng cảm ôn, thấp cây, chống đổ ngã, năng suất cao nhưng giữ trọn phẩm cấp xôi dẻo đặc sản.
5. Chọn tạo thành công giống Nếp Cái Hoa Vàng đột biến (dòng H6) mất tính cảm quang, gieo cấy được cả vụ Xuân và vụ Mùa, năng suất đạt 5,85 - 6,24 tấn/ha (tương đương giống cao sản N97) mà vẫn bảo tồn nguyên vẹn hương thơm và chất lượng thượng hạng.
6. Thiết lập quy trình công nghệ chọn giống phóng xạ hoàn chỉnh, mở ra hướng đi bền vững trong việc nâng cấp các giống cây trồng bản địa phục vụ an ninh lương thực và nông nghiệp hàng hóa giá trị cao.

Trích đoạn nội dung tài liệu

phần mở đầu (4 trang); chƣơng 1: tổng quan tài liệu (40 trang); chƣơng 2: vật liệu, nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu (20 trang); chƣơng 3: kết quả nghiên cứu và thảo luận (90 trang); kết luận và kiến nghị (2 trang). Luận án gồm 36 bảng , 21 hình, 152 tài liệu tham khảo. Trong đó: 56 tài liệu tiếng việt và 96 tài liệu tiếng anh, 110 tài liệu mới trong 5 năm trở lại đây (từ 2013- 2018) chiếm 72,36 %; phần phụ lục gồm 92 trang với 35 hình ảnh thí nghiệm, 33 bảng và các kết quả phân tích thống kê và xử lý số liệu thí nghiệm. 5 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.

Nguồn gốc và phân loại cây lúa, lúa nếp. Nguồn gốc cây lúa, lúa nếp.sativa L) thuộc họ hoà thảo (Poaceae), chi Oryza. Ngoài loài lúa trồng O.glaberrima còn 21 loài lúa dại phân bố khắp các vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới và ôn đới. Hầu hết các giống lúa trồng hiện nay thuộc loài O.sativa L phân hoá thành 3 kiểu hình là: Indica (trồng ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới), Japonica (trồng ở Nhật Bản, Hàn Quốc và Bắc Trung Quốc) và Javanica (Sharma A và Singh S.

Có nhiều quan điểm khác nhau về nguồn gốc cây lúa. Theo Sampth và Rao (1951), Ting (1993) thì lúa trồng châu Á (O.sativa L) có nguồn gốc từ Trung Quốc và Ấn Độ; Chang T. Lúa trồng châu Á xuất hiện khoảng 8000 năm trƣớc nhƣng chƣa có kết luận chắc chắn về tổ tiên trực tiếp của nó. Theo Civsavn P et al., (2015)[67], Huang X và Han B (2015)[88], lúa trồng châu Á đã trải qua quá trình tiến hóa lâu dài để thích ứng với các môi trƣờng khác nhau từ đó hình thành 3 nhóm chính: Indica, Japonoca và Javanica, có thể dùng một số đặc điểm về hình thái: thân, lá, hạt hoặc hàm lƣợng amyloza, amylopectin, khả năng chịu hạn, lạnh để nhận biết.

Các giống lúa thuộc nhóm Japonica thƣờng có năng suất cao hơn Indica khoảng 0,5- 1tấn/ha (Hoàng Tuyết Minh và cs 2016)[27]. Theo Takane Matsuo (1997), lúa nếp nƣơng là dạng khởi nguồn của lúa trồng, đƣợc tìm thấy đầu tiên ở Assam-Yunnan, nơi lúa nếp chiếm ƣu thế. Watabe (1976) cho rằng: lúa nếp có nguồn gốc từ Lào và vùng Bắc, đông Bắc Thái Lan. Ngoài ra, vùng Shan và Kachin của Myanmar; Kwangsichuang và Yunnan của Trung Quốc; khu vực biên giới Campuchia, Thái Lan và Lào; vùng núi khu vực biên giới giữa Việt Nam và Lào là những vùng trồng nhiều lúa nếp.

6 Cùng quan điểm đó, Chaudhary R. Tuy nhiên, quan điểm của Khush (1997), về sự tiến hóa của 2 loại lúa trồng phổ biến hiện nay đƣợc nhiều nhà khoa học thừa nhận (dẫn theo Nguyễn Văn Vƣơng 2013)[53]. Phân loại lúa, lúa nếp. Từ lâu các nhà khoa học đã dựa vào dạng nội nhũ để phân biệt lúa nếp với lúa tẻ, dựa trên các đặc điểm hình thái, sinh lý để nhận biết các dạng lúa.

Theo IRRI (2013)[91], gạo nếp có hàm lƣợng amyloza thấp (< 5%), việc phân biệt dạng nội nhũ của các giống lúa địa phƣơng giúp cho các nhà quản lý nguồn gen xác định kỹ thuật bảo quản phù hợp. Theo Nguyễn Văn Vƣơng (2013)[53], cấu tạo tinh bột của nội nhũ là căn cứ chủ yếu để phân chia thành lúa nếp và lúa tẻ. Nội nhũ lúa tẻ tích luỹ tinh bột dạng amyloza đƣợc tạo thành bởi các đơn vị glucose nối với nhau bởi các liên kết -1,4 glycozid. Amyloza có cấu trúc xoắn, cứ 6 phân tử glucose nối thành vòng, chuyển thành màu xanh khi nhuộm với Iốt.

Nội nhũ của lúa nếp tích luỹ tinh bột dạng amylopectin với cấu trúc phân nhánh do các đơn vị glucose liên kết với nhau bởi liên kết - 1,4 và 1,6- glycozid, phản ứng với Iốt chuyển màu đỏ tía. Vì vậy, để phân biệt lúa nếp và lúa tẻ ngƣời ta nhuộm tinh bột bằng dung dịch KaliIotđua (KI) 1%. Amyloza Amylopectin Nguồn: Nguyễn Văn Vƣơng, 2013 [53] Hình 1. Cấu trúc hoá học của amyloza và Amylopectin 7 Nguồn: Nguyễn Văn Vƣơng, 2013 [53] Hình 1.

Nội nhũ của lúa nếp và lúa tẻ khi nhuộm KI 1. Nghiên cứu, sản xuất và tiêu thụ lúa và lúa nếp 1. Tình hình nghiên cứu, sản xuất và tiêu thụ lúa và lúa nếp trên thế giới. Trong những năm qua, sản suất lúa trên thế giới không ngừng tăng về diện tích, sản lƣợng và năng suất (hình 1.

Theo thống kê của tổ chức lƣơng thực thế giới (FAO), tổng sản lƣợng lúa thế giới năm 2015 khoảng 749,1 triệu tấn, tăng 1% so với năm 2014 (741,8 triệu tấn). Trong đó, chủ yếu ở khu vực châu Á với 677,7 triệu tấn, chiếm khoảng 90% tổng sản lƣợng. Nguồn: http://thantrau.vn/tinh-hinh-san-xuat-lua-gao-cua-viet-nam/ Hình 1. Diện tích và sản lượng lúa toàn cầu giai đoạn 2006 - 2015 8 Hiện nay, có khoảng 114 nƣớc trồng lúa, tập trung chủ yếu ở châu Á với hơn 90% về diện tích cũng nhƣ sản lƣợng lúa hàng năm.

Do đó, châu Á đƣợc xem nhƣ vựa lúa của thế giới, sản suất lúa tại châu Á tập trung nhiều ở Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Pakistan và Việt Nam (Amita Sharma, 2014)[56]. Hiện nay, cứ sau 14 năm dân số thế giới tăng 1 tỷ ngƣời (Nguyễn Thị Sinh 2016)[33], dự kiến đến năm 2050 tăng gần 3 tỷ ngƣời (Joshua C Stein et al. Để đảm bảo an ninh lƣơng thực toàn cầu thì đến năm 2035, tổng sản lƣợng thóc phải tăng thêm 114 triệu tấn/năm. Tuy nhiên, do ảnh hƣởng của biến đổi khí hậu nên trong những năm tới diện tích trồng lúa sẽ giảm, năng suất trung bình tăng chậm, vấn đề đặt ra với ngành sản xuất lúa nói chung và các nhà nghiên cứu chọn tạo giống lúa nói riêng là phải tiếp tục duy trì năng suất, lấy chất lƣợng bù số lƣợng.

Đặc biệt là cải tiến các giống lúa có sẵn, thêm tính trạng chống chịu sâu bệnh và điều kiện bất thuận, rút ngắn thời gian sinh trƣởng,… Trong những năm qua, Viện nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI) đã tạo ra hàng ngàn giống lúa mới. Trong đó, giống nếp IRi352 đang đƣợc trồng khá phổ biến ở Việt Nam. Ở Thái Lan, gieo trồng nhiều giống lúa cổ truyền có chất lƣợng cao, các giống lúa cải tiến, ngắn ngày, năng suất cao chiếm tỷ lệ thấp. Thái Lan đứng đầu thế giới về xuất khẩu gạo với các loại gạo hạt thon dài, trắng trong, cơm thơm, ngon và gạo nếp với 4/6 loại gạo chất lƣợng chính trên thị trƣờng thế giới là: Indica hạt dài, Indica hạt dài trung bình, gạo thơm và gạo nếp (dẫn theo Nguyễn Văn Vƣơng 2013)[53].

Ở Lào chủ yếu gieo trồng các giống lúa nếp cải tiến, ngắn ngày, năng suất cao tại các vùng đất thấp, chủ động nƣớc tƣới, các giống cổ truyền đƣợc 9 trồng với diện tích nhỏ ở những vùng đất cao, không chủ động đƣợc nƣớc tƣới. Đây là nguyên nhân chính gây ra hiện tƣợng xói mòn nguồn gen lúa nếp ở Lào. Lúa nếp ở Lào chiếm khoảng 85% tổng sản lƣợng lúa cả nƣớc, Với sản lƣợng này, Lào là nƣớc có sản lƣợng lúa nếp lớn nhất khu vực Đông Nam Á. Ở Campuchia gieo trồng rất nhiều giống lúa nếp với khoảng 8% tổng số các giống lúa gieo cấy, các giống lúa nếp đều cảm quang, trỗ bông vào đầu tháng 10 với chất lƣợng gạo cao (dẫn theo Nguyễn Văn Vƣơng 2013)[53] 1.

Tình hình nghiên cứu, sản xuất lúa, lúa nếp ở Việt Nam. Tình hình sản xuất lúa, lúa nếp. Việt Nam, với khí hậu nhiệt đới gió mùa và bờ biển dài, địa hình phức tạp nên hình thành nhiều vùng canh tác lúa khác nhau. Tùy theo mùa vụ, điều kiện tự nhiên, tập quán canh tác và phƣơng pháp gieo trồng mà nghề trồng lúa nƣớc ta hình thành và phát triển với 3 vùng chính: đồng bằng sông Hồng, đồng bằng ven biển miền Trung và đồng bằng sông Cửu Long.

Diện tích và sản lƣợng lúa của Việt Nam giai đoạn 2010- 2016 Diện tích (triệu ha) Sản lƣợng (triệu tấn) Năm Tổng Đông Xuân Hè thu Mùa Tổng Đông Xuân Hè Thu Mùa 2010 7,489 3,085 2,436 1,967 40,005 19,216 11,686 9,102 2011 7,655 3,096 2,589 1,969 42,398 19,778 13,402 9,217 2012 7,761 3,124 2,659 1,977 43,737 20,291 13,958 9,487 2013 7,902 3,105 2,810 1,986 44,039 20,069 14,623 9,346 2014 7,816 3,116 2,734 1,965 44,974 20,850 14,479 9,644 2015 7,830 3,112 2,783 1,934 45,105 20,696 14,971 9,438 2016 7,790 3,082 2,806 1,901 43,609 19,404 15,010 9,195 (nguồn: Niên giám thống kê 2016)[30] Trong những năm qua, diện tích trồng lúa của nƣớc ta hàng năm đạt hơn 7 triệu ha với năng suất trung bình đạt hơn 40 triệu tấn/năm. Do ảnh 10 hƣởng của biến đổi khí nên diện tích trồng lúa năm 2014 và 2015 có phần giảm so với 2013. Tuy nhiên, do sử dụng các giống lúa cải tiến, năng suất cao với kỹ thuật thâm canh phù hợp nên sản lƣợng lúa vẫn tăng. Lúa đƣợc sản suất chủ yếu ở vụ đông xuân (chiếm khoảng 45%), ngoài ra còn có vụ hè thu và vụ Mùa (bảng 1.

Ở nƣớc ta, sản xuất lúa không chỉ tạo ra giá trị kinh tế mà còn là một phần không thể thiếu trong đời sống tinh thần của ngƣời dân. Theo Nguyễn Văn Bộ (2016)[5], trong nhiều năm nay, Việt Nam luôn đứng trong tốp 2-3 nƣớc xuất khẩu gạo hàng đầu trên thế giới với thị phần toàn cầu gần 20%. Trong 35 năm qua, năng suất lúa trung bình của Việt Nam tăng 3,68 tấn/ha, tƣơng đƣơng 169,6% gấp 5,75 lần Thái Lan, 46 lần Ấn Độ và bằng 3 lần trung bình của thế giới (bảng 1. Năng suất lúa của Việt Nam và Thế giới Năng suất (tấn/ha) Năm 2015 so với năm1980 Quốc gia/vùng Năng suất tăng Tăng trung 1980 2015 Tấn/ha % bình năm (%) Thế giới 2,75 4,43 1,68 61,1 1,75 Châu Á 2,79 4,57 1,78 63,8 1,82 Mỹ 4,95 8,37 3,42 69,1 1,97 Trung Quốc 4,13 6,89 2,76 66,8 1,91 Ấn Độ 3,49 3,57 0,08 2,29 0,07 Pakistan 2,43 3,33 0,90 37,0 1,06 Nhật Bản 5,13 6,63 1,50 29,2 0,83 Hàn Quốc 4,85 7,22 2,37 48,9 1,40 Thái Lan 1,89 2,53 0,64 33,9 0,97 Việt Nam 2,17 5,85 3,68 169,6 4,85 Nguồn: Nguyễn Văn Bộ (2016)[5] 11 Theo Trần Xuân Định và cs (2016)[15], tính đến tháng 5 năm 2015, cả nƣớc có 379 giống lúa đƣợc phép sản xuất kinh doanh, với 21 giống lúa nếp.

Trong đó, 122 giống không còn trong sản suất. Trong thực tế, một số giống lúa mới đã đƣợc công nhận chính thức nhƣng do thoái hóa nên ít đƣợc gieo trồng, thậm chí không còn trong sản xuất. Ngƣợc lại, nhiều giống lúa địa phƣơng có chất lƣợng cao, đƣợc gieo cấy nhiều năm nhƣng không có hồ sơ nên không đƣợc thống kê (chủ yếu là các giống lúa nếp). Theo thống kê, cả nƣớc đang gieo cấy 18 giống lúa nếp với diện tích khoảng 176 ngàn ha.

Lúa nếp đƣợc trồng chủ yếu ở đồng bằng sông Hồng, trung du miền núi phía Bắc và Bắc Trung Bộ.