Luận văn thạc sĩ vnua đánh giá đặc điểm sinh trưởng năng suất và hàm lượng anthocyanin của một số dòng lúa đen mới chọn tạo

Luận văn thạc sĩ vnua đánh giá sinh trưởng, năng suất và hàm lượng anthocyanin của các dòng lúa đen mới, cung cấp thông tin hữu ích cho nghiên cứu.

• 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: 2018
• 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. THESIS ABSTRACT
• 7. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
• 8. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
• 9. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• 10. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI, Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN
• 11. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 11.1. ĐẶC ĐIỂM SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA CÂY LÚA
• 11.1.1. Giới thiệu cây lúa
• 11.1.2. Phân loại
• 11.1.2.1. Theo điều kiện sinh thái
• 11.1.2.2. Theo thời gian sinh trưởng
• 11.1.2.3. Theo điều kiện tưới và gieo cấy
• 11.1.2.4. Theo cấu tạo hạt
• 11.1.3. Vai trò Lúa gạo trong nền kinh tế thế giới

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Đặc Điểm Sinh Trưởng Của Dòng Lúa Đen Mới

Dòng lúa đen mới đang thu hút sự chú ý của các nhà nghiên cứu và nông dân nhờ vào giá trị dinh dưỡng và khả năng chống oxy hóa cao. Đặc điểm sinh trưởng của dòng lúa này không chỉ ảnh hưởng đến năng suất mà còn quyết định hàm lượng anthocyanin, một hợp chất có lợi cho sức khỏe. Việc đánh giá các yếu tố sinh trưởng như chiều cao cây, số bông/hạt và thời gian sinh trưởng là rất quan trọng để xác định tiềm năng của các dòng lúa đen mới.

1.1. Đặc Điểm Sinh Trưởng Của Dòng Lúa Đen

Dòng lúa đen mới có đặc điểm sinh trưởng nổi bật như khả năng thích nghi với điều kiện khí hậu và đất đai khác nhau. Các yếu tố như độ ẩm, nhiệt độ và pH đất ảnh hưởng lớn đến sự phát triển của cây lúa. Nghiên cứu cho thấy rằng dòng lúa đen có thể phát triển tốt trong điều kiện khắc nghiệt, từ đó nâng cao năng suất và chất lượng.

1.2. Các Giai Đoạn Phát Triển Của Dòng Lúa Đen

Dòng lúa đen trải qua nhiều giai đoạn phát triển từ gieo trồng đến thu hoạch. Mỗi giai đoạn đều có những yêu cầu riêng về dinh dưỡng và chăm sóc. Việc hiểu rõ các giai đoạn này giúp nông dân tối ưu hóa quy trình canh tác, từ đó nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.

II. Thách Thức Trong Việc Nâng Cao Hàm Lượng Anthocyanin Của Dòng Lúa Đen

Hàm lượng anthocyanin trong lúa đen là một yếu tố quan trọng quyết định giá trị dinh dưỡng và lợi ích sức khỏe của sản phẩm. Tuy nhiên, việc nâng cao hàm lượng này gặp nhiều thách thức, bao gồm điều kiện môi trường, kỹ thuật canh tác và giống lúa. Các nghiên cứu hiện tại đang tìm kiếm giải pháp để tối ưu hóa hàm lượng anthocyanin trong lúa đen.

2.1. Ảnh Hưởng Của Điều Kiện Môi Trường Đến Hàm Lượng Anthocyanin

Điều kiện môi trường như ánh sáng, độ ẩm và pH đất có ảnh hưởng lớn đến quá trình tổng hợp anthocyanin trong lúa đen. Nghiên cứu cho thấy rằng việc điều chỉnh các yếu tố này có thể giúp tăng cường hàm lượng anthocyanin, từ đó nâng cao giá trị dinh dưỡng của sản phẩm.

2.2. Kỹ Thuật Canh Tác Ảnh Hưởng Đến Hàm Lượng Anthocyanin

Kỹ thuật canh tác như bón phân, tưới nước và quản lý sâu bệnh cũng ảnh hưởng đến hàm lượng anthocyanin trong lúa đen. Việc áp dụng các phương pháp canh tác hiện đại có thể giúp tối ưu hóa hàm lượng này, từ đó nâng cao giá trị thương phẩm của lúa đen.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Đánh Giá Hàm Lượng Anthocyanin Trong Lúa Đen

Để đánh giá hàm lượng anthocyanin trong dòng lúa đen mới, các phương pháp nghiên cứu hiện đại được áp dụng. Các phương pháp này không chỉ giúp xác định chính xác hàm lượng anthocyanin mà còn phân tích các yếu tố di truyền liên quan đến quá trình tổng hợp hợp chất này.

3.1. Phương Pháp Chiết Xuất Anthocyanin

Phương pháp chiết xuất anthocyanin từ hạt lúa đen thường sử dụng dung môi hữu cơ để thu được hợp chất này. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc lựa chọn dung môi và điều kiện chiết xuất có thể ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi anthocyanin.

3.2. Phân Tích Di Truyền Liên Quan Đến Tổng Hợp Anthocyanin

Phân tích di truyền giúp xác định các gen tham gia vào quá trình tổng hợp anthocyanin trong lúa đen. Việc xác định các gen này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cơ chế tổng hợp mà còn hỗ trợ trong việc chọn giống lúa có hàm lượng anthocyanin cao.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Về Hàm Lượng Anthocyanin Của Dòng Lúa Đen Mới

Kết quả nghiên cứu cho thấy một số dòng lúa đen mới có hàm lượng anthocyanin cao, từ đó mở ra cơ hội cho việc phát triển các giống lúa có giá trị dinh dưỡng cao. Các dòng lúa như BR6 và BR8 đã được xác định có hàm lượng anthocyanin vượt trội, đồng thời có năng suất cao.

4.1. Đánh Giá Hàm Lượng Anthocyanin Của Các Dòng Lúa

Các dòng lúa đen mới được đánh giá về hàm lượng anthocyanin cho thấy sự khác biệt rõ rệt. Dòng BR6 và BR8 có hàm lượng anthocyanin cao nhất, cho thấy tiềm năng lớn trong việc phát triển sản phẩm thực phẩm chức năng.

4.2. So Sánh Năng Suất Giữa Các Dòng Lúa Đen

Năng suất của các dòng lúa đen mới cũng được đánh giá. Kết quả cho thấy dòng BR8 có năng suất cao nhất, đạt 8,67 tấn/ha, cho thấy sự kết hợp giữa hàm lượng anthocyanin và năng suất là khả thi.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Dòng Lúa Đen Mới Trong Sản Xuất

Dòng lúa đen mới không chỉ có giá trị dinh dưỡng cao mà còn có tiềm năng lớn trong sản xuất thực phẩm chức năng. Việc ứng dụng các dòng lúa này vào sản xuất có thể mang lại lợi ích kinh tế và sức khỏe cho người tiêu dùng.

5.1. Tiềm Năng Thị Trường Của Lúa Đen

Thị trường cho các sản phẩm từ lúa đen đang ngày càng mở rộng. Với nhu cầu ngày càng tăng về thực phẩm chức năng, dòng lúa đen mới có thể đáp ứng được nhu cầu này, từ đó tạo ra cơ hội kinh doanh cho nông dân.

5.2. Lợi Ích Sức Khỏe Từ Việc Tiêu Thụ Lúa Đen

Lúa đen chứa hàm lượng anthocyanin cao, có khả năng chống oxy hóa và ngăn ngừa nhiều bệnh tật. Việc tiêu thụ lúa đen không chỉ mang lại lợi ích dinh dưỡng mà còn góp phần nâng cao sức khỏe cộng đồng.

VI. Kết Luận Và Tương Lai Của Dòng Lúa Đen Mới

Nghiên cứu về dòng lúa đen mới đã chỉ ra tiềm năng lớn trong việc phát triển giống lúa có giá trị dinh dưỡng cao. Việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển các dòng lúa này sẽ mở ra nhiều cơ hội cho ngành nông nghiệp Việt Nam.

6.1. Tương Lai Của Nghiên Cứu Dòng Lúa Đen

Nghiên cứu về dòng lúa đen mới cần được tiếp tục để tối ưu hóa hàm lượng anthocyanin và năng suất. Các công nghệ mới trong chọn giống và canh tác sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển dòng lúa này.

6.2. Định Hướng Phát Triển Sản Xuất Lúa Đen

Định hướng phát triển sản xuất lúa đen cần được chú trọng, từ việc nghiên cứu giống đến ứng dụng trong thực tiễn. Việc kết hợp giữa nghiên cứu và sản xuất sẽ giúp nâng cao giá trị của lúa đen trên thị trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Lúa gạo (Oryza sativa L.) là nguồn lương thực nuôi sống hơn 50% dân số toàn cầu và giữ vị trí chiến lược trong nền kinh tế nông nghiệp Việt Nam khi chiếm gần 85% diện tích gieo trồng cây lương thực. Bên cạnh các giống gạo trắng đại trà, các giống lúa có màu như lúa đen và nếp cẩm đang nhận được sự quan tâm đặc biệt từ giới khoa học và người tiêu dùng nhờ giá trị dinh dưỡng cùng hoạt tính sinh học vượt trội. Phân tích hóa sinh cho thấy gạo nếp đen sở hữu hàm lượng protein cao hơn 6,8%, chất béo cao hơn 20%, giàu sắt, caroten và chứa 8 loại axit amin thiết yếu. Điểm tạo nên giá trị y dược học của lúa đen chính là lớp sắc tố anthocyanin tập trung ở vỏ lụa. Đây là chất chống oxy hóa tự nhiên mạnh mẽ thuộc nhóm flavonoid, có khả năng trung hòa gốc tự do, hỗ trợ phòng chống xơ vữa động mạch, giảm nguy cơ đột quỵ và hạn chế sự phát triển của các tế bào ung thư.

Tại Việt Nam, các giống lúa nếp chiếm khoảng 10,9% sản lượng lúa cả nước. Tuy nhiên, các giống lúa đen bản địa như nếp than Nam Bộ hay lúa cẩm vùng Tây Bắc phần lớn đều mang đặc tính cảm quang khắt khe, chỉ gieo cấy được 1 vụ/năm và cho năng suất rất thấp (thường dưới 3,0 tấn/ha). Nhằm giải quyết bài toán chọn tạo giống lúa dược liệu năng suất cao, đề tài luận văn Thạc sĩ ngành Công nghệ sinh học đã tiến hành đánh giá toàn diện đặc điểm nông sinh học, khả năng sinh trưởng, năng suất và định lượng hàm lượng anthocyanin của 36 dòng lúa đen mới chọn tạo (ký hiệu từ BR1 đến BR36). Nghiên cứu được triển khai từ tháng 01 đến tháng 10 năm 2017 tại Trung tâm Nghiên cứu Cây trồng Việt Nam và Nhật Bản (CIPR), Học viện Nông nghiệp Việt Nam. Đề tài cung cấp luận cứ khoa học chính xác về kiểu gen Rc, Rd và hoạt tính chống oxy hóa, đồng thời tuyển chọn thành công các dòng ưu tú đạt năng suất thực thu từ 6,05 đến 8,67 tấn/ha, mở ra triển vọng thương mại hóa lúa thảo dược chất lượng cao.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng lý thuyết về con đường sinh tổng hợp flavonoid và cơ chế tích lũy sắc tố thực vật. Quá trình sinh tổng hợp anthocyanin bắt đầu từ acid cinnamic hoạt hóa và malonyl-CoA, chịu sự xúc tác của chuỗi enzyme then chốt gồm chalcone synthase (CHS), chalcone isomerase (CHI), flavanone-3-hydroxylase (F3H) và dihydroflavonol-4-reductase (DFR). Phân tử anthocyanidin sau khi hình thành sẽ được glycosyl hóa thành dạng cyanidin-3-glucoside bền vững. Sắc tố này có khả năng hấp thụ cực đại ở bước sóng 510 - 540 nm và biến đổi màu sắc phụ thuộc vào pH môi trường: biểu hiện màu đỏ ở môi trường acid (pH < 7) và chuyển dần sang màu xanh ở môi trường kiềm (pH > 7).

Về cơ sở di truyền học phân tử, sự biểu hiện màu sắc vỏ hạt lúa được quy định bởi tác động tương hỗ giữa hai locus chính: gen Rc nằm trên nhiễm sắc thể số 7 (mã hóa protein điều hòa phiên mã nhóm bHLH) và gen Rd nằm trên nhiễm sắc thể số 1 (mã hóa enzyme DFR). Kiểu gen mang đồng thời RcRd sẽ quy định vỏ cám màu đỏ hoặc tím đen đậm; kiểu gen Rcrd biểu hiện màu nâu; trong khi alen đột biến mất chức năng rc (do mất đoạn 14-bp) kết hợp với rd tạo ra hạt gạo vỏ trắng thông thường. Bên cạnh đó, nghiên cứu áp dụng lý thuyết dập tắt gốc tự do DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) để xác định năng lực kháng oxy hóa thông qua khả năng chuyển giao nguyên tử hydrogen từ các nhóm hydroxyl tự do của anthocyanin.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn vật liệu gồm 36 dòng lúa đen thuần (BR1 - BR36) thu thập từ nhiều địa phương như Thanh Hóa, Lào Cai, Yên Bái, Ninh Bình, Hòa Bình và các viện nghiên cứu chuyên ngành. Thí nghiệm đồng ruộng được bố trí theo phương pháp khảo sát tập đoàn tuần tự không nhắc lại trên các ô tiêu chuẩn 5 m² trong vụ Xuân Hè 2017 tại khu ruộng thử nghiệm của CIPR. Cây lúa được theo dõi và đánh giá theo Hệ thống tiêu chuẩn đánh giá cây lúa (SES) của Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI, 2013). Cỡ mẫu trong phòng thí nghiệm được thu thập từ 10 khóm điển hình cho mỗi dòng, nhắc lại 3 lần đo đối với các chỉ tiêu chiều cao cây, chiều dài lá đòng, số bông/m², số hạt chắc/bông và khối lượng 1000 hạt (P1000) ở độ ẩm 14%.

Phương pháp hóa sinh định lượng tổng hàm lượng anthocyanin được thực hiện theo quy trình của Yang và cộng sự (2009): chiết xuất 1 g bột gạo trong 25 ml dung dịch Ethanol 96% và HCl 1N (tỷ lệ 85:15 v/v, pH 1) ở 50°C trong 30 phút, ly tâm 10.000 vòng/phút và đo mật độ quang học (OD) tại bước sóng 530 nm và 700 nm theo công thức Abdel-Aal và Hucl. Phương pháp di truyền phân tử sử dụng kỹ thuật tách chiết DNA bằng CTAB và phản ứng PCR với cặp mồi đặc hiệu qPC7 (sản phẩm 431 bp) nhận diện gen Rc, cặp mồi RM11292 (sản phẩm 501 bp) nhận diện gen Rd trên gel agarose 1,5%. Hoạt tính chống oxy hóa được đo quang phổ tại bước sóng 515 nm theo phương pháp DPPH của Sutharut (2012) tại các dải thể tích 50 µl, 100 µl và 150 µl nhằm xác định giá trị IC50.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, về đặc điểm sinh trưởng và năng suất nông học, 36 dòng lúa đen có thời gian trỗ dao động từ ngày 19/04 đến 13/05/2017 với sự biến thiên phong phú về chiều cao cây và cấu trúc bông. Nghiên cứu đã xác định được 4 dòng sở hữu năng suất thực thu cao vượt bậc: dòng BR8 đạt năng suất 8,67 tấn/ha (cao nhất tập đoàn), dòng BR6 đạt 6,05 tấn/ha, dòng BR17 đạt 4,51 tấn/ha và dòng BR1 đạt 4,43 tấn/ha. Khối lượng 1000 hạt của các dòng này duy trì ở mức 24,5 - 28,2 g với tỷ lệ hạt chắc/bông đạt từ 78,5% đến trên 85,0%.

Thứ hai, kết quả phân tích quang phổ xác định được 8 dòng có hàm lượng anthocyanin tích lũy cao nhất gồm: BR14, BR17, BR30, BR6, BR35, BR8, BR1 và BR5. Các dòng này đều thể hiện màu vỏ lụa tím đen sẫm đồng nhất, trong khi một số dòng vỏ nâu hoặc trắng cho hàm lượng sắc tố không đáng kể hoặc không đo được.

Thứ ba, kết quả điện di sản phẩm PCR chỉ thị phân tử cho thấy có 14 dòng mang gen Rc (tỷ lệ 38,89%), 14 dòng mang gen Rd (tỷ lệ 38,89%) và 17 dòng không xuất hiện băng khuếch đại đặc hiệu của cả hai gen này.

Thứ tư, đánh giá hoạt tính chống oxy hóa trên 10 dòng điển hình bằng thuốc thử DPPH khẳng định khả năng dập tắt gốc tự do tỷ lệ thuận với nồng độ anthocyanin. Dòng BR6 và BR8 thể hiện giá trị IC50 thấp vượt trội, đạt tỷ lệ loại bỏ gốc tự do trên 75% ở thể tích dịch chiết 150 µl, tương đương hiệu lực của mẫu đối chứng vitamin C.

Thảo luận kết quả

Mối tương quan chặt chẽ giữa sự hiện diện của chỉ thị qPC7 (gen Rc) và hàm lượng anthocyanin khẳng định protein phiên mã bHLH giữ vai trò kích hoạt toàn bộ chuỗi phản ứng tổng hợp flavonoid ở hạt lúa. Khi có mặt đồng thời cả hai gen Rc và Rd, hàm lượng sắc tố tích lũy đạt giá trị tối đa, kéo theo khả năng dập tắt gốc tự do DPPH tăng mạnh.

So với các giống nếp cẩm đã công bố trước đây như giống Nếp cẩm ĐH6 (năng suất 4,5 - 5,5 tấn/ha) hay Lúa cẩm Cai Lậy (năng suất 4,0 - 6,0 tấn/ha), dòng BR8 (8,67 tấn/ha) và dòng BR6 (6,05 tấn/ha) thể hiện ưu thế vượt trội khi phá vỡ sự đánh đổi thường gặp giữa năng suất hạt và hàm lượng dược chất. Trên bảng phân loại ma trận kiểu gen và đồ thị tương quan hồi quy giữa mật độ quang học với giá trị IC50, hai dòng BR6 và BR8 luôn nằm ở góc tối ưu nhất. Kết quả này chứng minh rằng việc kết hợp chọn lọc hình thái với chỉ thị phân tử MAS là phương pháp chuẩn xác giúp rút ngắn thời gian tạo giống lúa thảo dược.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các kết quả thực nghiệm thu được, luận văn đưa ra 4 khuyến nghị then chốt:

Thứ nhất, tổ chức khảo nghiệm sản xuất trên diện rộng đối với hai dòng lúa ưu tú BR6 và BR8. Cơ quan chuyên môn cần tiến hành khảo nghiệm VCU và DUS trên diện tích từ 2 đến 5 ha tại các vùng sinh thái trọng điểm phía Bắc trong thời gian 12 - 18 tháng, nhằm sớm đưa vào danh mục giống lúa quốc gia với mục tiêu năng suất ổn định 6,0 - 8,5 tấn/ha.

Thứ hai, đẩy mạnh ứng dụng phương pháp chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (MAS). Các viện nghiên cứu di truyền nên tích hợp cặp mồi qPC7 và RM11292 vào chương trình lai hồi giao để chuyển các locus quy định anthocyanin sang các nền giống lúa thuần chất lượng, giúp rút ngắn chu kỳ tạo giống từ 6 - 8 vụ xuống còn 3 - 4 vụ.

Thứ ba, hoàn thiện và ban hành quy trình kỹ thuật canh tác chuẩn cho lúa đen. Đơn vị khuyến nông cần hướng dẫn nông dân áp dụng chế độ bón phân cân đối N-P-K, tăng cường dinh dưỡng hữu cơ vi sinh, duy trì ánh sáng hợp lý và thu hoạch đúng độ chín kỹ thuật (khi 85 - 90% số hạt trên bông chín) nhằm hạn chế thất thoát hàm lượng anthocyanin trong vỏ cám.

Thứ tư, thiết lập chuỗi liên kết giá trị chế biến sâu thực phẩm chức năng. Các doanh nghiệp chế biến nông sản và dược phẩm cần hợp tác với vùng nguyên liệu để ứng dụng công nghệ trích ly bột màu tự nhiên, phát triển các sản phẩm dinh dưỡng bổ huyết, nước uống giàu chất chống oxy hóa và chế phẩm phòng ngừa tim mạch từ cám gạo đen.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung luận văn mang lại giá trị học thuật và thực tiễn sâu sắc cho 4 nhóm đối tượng:

Thứ nhất, các nhà khoa học và chuyên gia chọn tạo giống cây trồng tại các viện nghiên cứu nông nghiệp: Tiếp cận phương pháp tích hợp giữa đánh giá nông sinh học và chỉ thị phân tử để khai thác hiệu quả nguồn gen lúa màu bản địa.

Thứ hai, giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học ngành Công nghệ sinh học, Hóa sinh thực vật, Nông học: Sử dụng quy trình tách chiết DNA bằng CTAB, chu trình nhiệt PCR tối ưu và phương pháp đo quang phổ anthocyanin làm tài liệu tham khảo trong nghiên cứu thực nghiệm.

Thứ ba, các doanh nghiệp sản xuất nông nghiệp công nghệ cao và chế biến dược phẩm: Khai thác bộ số liệu về hàm lượng anthocyanin và chỉ số IC50 để định hướng đầu tư vùng nguyên liệu lúa thảo dược năng suất cao.

Thứ tư, cán bộ khuyến nông và các hợp tác xã nông nghiệp: Nắm bắt đặc tính canh tác của các dòng lúa đen có tiềm năng đạt 6,05 - 8,67 tấn/ha nhằm chuyển đổi cơ cấu cây trồng, giúp tăng thu nhập từ 30% đến 40% cho nông dân so với canh tác lúa thường.

Câu hỏi thường gặp

Phương pháp nào được sử dụng để định lượng hàm lượng anthocyanin trong 36 dòng lúa đen? Tác giả áp dụng phương pháp đo quang phổ của Yang và cộng sự (2009). Bột gạo được chiết trong dung dịch Ethanol 96% kết hợp HCl 1N (tỷ lệ 85:15 v/v, pH 1) ở 50°C trong 30 phút. Hàm lượng anthocyanin tổng số được tính toán dựa trên độ hấp thụ quang phổ tại bước sóng 530 nm và 700 nm theo phương trình chuẩn của Abdel-Aal và Hucl.

Hai dòng lúa nào thể hiện tiềm năng tối ưu nhất về năng suất và hàm lượng hoạt chất? Dòng BR6 và BR8 là hai dòng ưu tú nhất trong tập đoàn nghiên cứu. Dòng BR8 đạt năng suất thực thu kỷ lục 8,67 tấn/ha, trong khi dòng BR6 đạt 6,05 tấn/ha. Cả hai dòng đều nằm trong nhóm tích lũy anthocyanin cao nhất và có khả năng khử gốc tự do DPPH vượt mức 75%.

Vai trò của các chỉ thị phân tử gen Rc và gen Rd trong đề tài là gì? Phản ứng PCR với mồi qPC7 (431 bp) và RM11292 (501 bp) giúp nhận diện chính xác 14 dòng mang gen Rc và 14 dòng mang gen Rd. Đây là các gen quy định con đường tổng hợp sắc tố ở vỏ cám, cho phép sàng lọc nhanh các dòng lúa đen giàu dược tính ngay từ giai đoạn mạ non.

Hoạt tính chống oxy hóa của các dòng lúa đen được kiểm chứng như thế nào? Hoạt tính được đo lường thông qua khả năng dập tắt gốc tự do DPPH ở bước sóng 515 nm theo phương pháp của Sutharut (2012). Kết quả thể hiện qua giá trị IC50 và tỷ lệ loại bỏ gốc tự do; ở mức thể tích 150 µl dịch chiết, các dòng ưu tú cho hoạt lực khử tương đương mẫu đối chứng vitamin C.

Nghiên cứu mang lại ý nghĩa gì cho công tác chọn giống lúa tại Việt Nam? Nghiên cứu giải quyết nút thắt về năng suất thấp và tính cảm quang khắt khe của các giống lúa cẩm cổ truyền. Việc tuyển chọn thành công dòng BR6 và BR8 cho năng suất 6,05 - 8,67 tấn/ha tạo tiền đề vững chắc để phát triển sản xuất lúa dược liệu hàng hóa quy mô lớn.

Kết luận

• Luận văn đã đánh giá toàn diện đặc điểm nông sinh học, cấu thành năng suất và hàm lượng sắc tố anthocyanin của 36 dòng lúa đen mới trong vụ Xuân Hè 2017.
• Tuyển chọn thành công hai dòng lúa đen ưu tú là BR6 (năng suất 6,05 tấn/ha) và BR8 (năng suất 8,67 tấn/ha) dung hòa xuất sắc giữa năng suất hạt cao và hoạt tính sinh học dồi dào.
• Ứng dụng hiệu quả chỉ thị phân tử qPC7 và RM11292 xác định được 14 dòng mang gen Rc và 14 dòng mang gen Rd quy định sự tích lũy sắc tố ở vỏ lụa.
• Chứng minh hoạt tính chống oxy hóa vượt trội của dịch chiết lúa đen thông qua phản ứng dập tắt gốc tự do DPPH với tỷ lệ trung hòa đạt trên 75%.
• Xác lập cơ sở khoa học và nguồn vật liệu di truyền giá trị cho công tác lai tạo, chọn lọc giống lúa dược liệu tại Việt Nam.

Kế hoạch tiếp theo cần tập trung mở rộng khảo nghiệm sinh thái đa vùng trong 12 - 24 tháng tới nhằm sớm công nhận giống chính thức. Các viện nghiên cứu, doanh nghiệp và hợp tác xã nông nghiệp hãy chủ động tiếp cận dữ liệu đề tài để liên kết phát triển chuỗi giá trị gạo thảo dược bền vững.

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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 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. 27 iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 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. 49 vii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 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.