Luận án tiến sĩ nông nghiệp nghiên cứu chọn tạo giống lúa thơm cao sản phục vụ nội tiêu và xuất khẩu

Luận án tiến sĩ nông nghiệp nghiên cứu chọn tạo giống lúa thơm cao sản, đáp ứng nhu cầu nội tiêu và xuất khẩu, góp phần phát triển nông nghiệp bền vững.

• Tác giả: Trần Tấn Phương
• Người hướng dẫn: GS. Nguyễn Thị Trâm
• Trường học: Trường Đại Học Nông Nghiệp Hà Nội
• Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng
• Đề tài: Nghiên Cứu Chọn Tạo Giống Lúa Thơm Cao Sản Phục Vụ Nội Tiêu Và Xuất Khẩu
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
• 1.1. Tài nguyên di truyền và nhu cầu giống lúa thơm chất lượng cao
• 1.2. Đặc điểm di truyền một số tính trạng liên quan lúa
• 1.2.1. Đặc điểm di truyền của một số tính trạng chất lượng hạt lúa
• 1.2.2. Các chỉ tiêu vận chất lượng hạt gạo
• 1.3. Một số đặc điểm nông học và năng suất
• 1.4. Phương pháp và kết quả chọn tạo giống lúa thơm
• 1.4.1. Chọn dòng thuần từ các giống địa phương
• 1.4.2. Lai và chọn lực quần thể phân ly
• 1.4.3. Chọn lực từ quần thể đột biến
• 1.4.4. Vùng đệm chọn thử phân tử và sắc ký khí chọn tạo giống
• 1.4.5. Các phương pháp đánh giá mùi thơm
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Phương pháp đánh giá mùi thơm theo cảm quan
• 2.2. Các thí nghiệm và phương pháp bố trí
• 2.3. Một số phương pháp chung
• 2.3.1. Phương pháp phân tích hàm lượng 2AP trong gạo
• 2.3.2. Phương pháp xác định gen thơm
• 2.3.3. Các phương pháp đánh giá khác
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Nghiên cứu đặc điểm của tập đoàn lúa thơm và không thơm làm bản mẫu
• 3.1.1. Đặc điểm nông sinh học của các dòng/giống lúa bản mẫu
• 3.1.2. Đặc điểm chất lượng của các dòng/giống lúa bản mẫu
• 3.2. Nghiên cứu đặc điểm di truyền tính thơm, chiều dài hạt và thời gian sinh trưởng
• 3.2.1. Đặc điểm di truyền tính thơm
• 3.2.2. Đặc điểm di truyền chiều dài hạt gạo và thời gian sinh trưởng
• 3.3. Đánh giá kết quả chọn giống lúa theo định hướng gạo thơm hạt dài ở các sơ đồ lai 3 đến 7 bản mẫu
• 3.3.1. Đánh giá các thế hệ phân ly về thời gian sinh trưởng, kiểu hình thâm canh và mùi thơm
• 3.3.2. Thời gian sinh trưởng, năng suất, chất lượng của các dòng chọn lực theo các sơ đồ lai
• 3.3.2.1. Thời gian sinh trưởng, năng suất, chất lượng của các dòng chọn lực trong tổ hợp lai 3 (Tép Hành đột biến/ST3//ST1)
• 3.3.2.2. Thời gian sinh trưởng, năng suất, chất lượng của các dòng chọn lực trong tổ hợp lai 3 (Tám thơm đột biến T3/ST3//ST1)
• 3.3.2.3. Thời gian sinh trưởng, năng suất, chất lượng của các dòng chọn lực trong tổ hợp lai tích lũy 4 bản mẫu
• 3.3.2.4. Thời gian sinh trưởng, năng suất, chất lượng của các dòng chọn lực trong tổ hợp lai tích lũy lai 6 bản mẫu
• 3.3.2.5. Thời gian sinh trưởng, năng suất, chất lượng của các dòng chọn lực trong tổ hợp lai tích lũy lai 7 bản mẫu
• 3.3.3. Đặc điểm nông sinh học, năng suất chất lượng của một số dòng lúa thơm triển vọng chọn tạo
• 3.3.3.1. Các chỉ tiêu nông sinh học
• 3.3.3.2. Các yếu tố cấu thành năng suất
• 3.3.3.3. Các chỉ tiêu phẩm chất
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• 4.1. Đề nghị
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Giới thiệu và tính cấp thiết của nghiên cứu

Nghiên cứu chọn tạo giống lúa thơm cao sản nhằm đáp ứng nhu cầu nội tiêu và xuất khẩu là một yêu cầu cấp thiết trong bối cảnh nông nghiệp Việt Nam. Mặc dù Việt Nam là một trong những quốc gia xuất khẩu gạo hàng đầu thế giới, chất lượng gạo xuất khẩu vẫn còn thấp, chủ yếu thuộc loại trung bình. Giống lúa thơm hạt dài, chất lượng cao luôn được khuyến khích trồng để xuất khẩu, nhưng nguồn giống hiện tại chưa đa dạng và thích ứng kém với điều kiện sâu bệnh. Nghiên cứu này tập trung vào việc chọn tạo giống lúa thơm mới, năng suất cao, chất lượng tốt, phù hợp với điều kiện canh tác trong nước và đáp ứng nhu cầu thị trường quốc tế.

1.1. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của nghiên cứu là chọn tạo giống lúa thơm ngắn ngày, năng suất cao, hạt gạo dài, chất lượng tốt từ nguồn vật liệu lúa thơm địa phương, đột biến và nhập nội. Nghiên cứu cũng nhằm xác định các đặc điểm di truyền liên quan đến mùi thơm, chiều dài hạt và thời gian sinh trưởng, từ đó tạo ra các giống lúa thơm mới có khả năng thích ứng cao với điều kiện canh tác tại Việt Nam.

1.2. Nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu bao gồm các nội dung chính: đánh giá đặc điểm nông sinh học và mùi thơm của các vật liệu tham gia thí nghiệm, nghiên cứu đặc điểm di truyền của mùi thơm, chiều dài hạt và thời gian sinh trưởng thông qua lai dialen, chọn lọc các cá thể thơm, năng suất cao, hạt thon dài, chất lượng tốt qua các thế hệ từ F2 đến F7, và khảo nghiệm trình diễn các dòng thuần tại một số vùng để tìm hiểu khả năng hiện thực hóa giống mới trong sản xuất đại trà.

II. Phương pháp nghiên cứu và kết quả

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp chọn tạo giống truyền thống kết hợp với công nghệ sinh học hiện đại. Các phương pháp bao gồm lai tạo, chọn lọc quần thể phân ly, và sử dụng chỉ thị phân tử để xác định các gen liên quan đến mùi thơm và chất lượng hạt gạo. Kết quả nghiên cứu đã xác định được các giống lúa thơm mang alen badh2.1, một gen chính kiểm soát mùi thơm. Nghiên cứu cũng đánh giá mùi thơm bằng phương pháp cảm quan và phân tích hàm lượng 2-acetyl-1-pyrroline, cho thấy sự tương đồng giữa hai phương pháp này.

2.1. Đánh giá đặc điểm nông sinh học

Nghiên cứu đã đánh giá đặc điểm nông sinh học của các giống lúa thơm tham gia thí nghiệm, bao gồm thời gian sinh trưởng, năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất. Kết quả cho thấy các giống lúa thơm có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao và chất lượng hạt gạo tốt, phù hợp với điều kiện canh tác tại các vùng trồng lúa chính của Việt Nam.

2.2. Chọn lọc và lai tạo giống

Quá trình chọn lọc và lai tạo giống lúa thơm được thực hiện qua nhiều thế hệ, từ F2 đến F7. Các cá thể được chọn lọc dựa trên các tiêu chí về mùi thơm, chiều dài hạt, thời gian sinh trưởng và năng suất. Kết quả đã chọn lọc được 6 giống lúa thơm mới có kiểu cây thâm canh, năng suất cao, hạt thon dài, hàm lượng amylose thấp (<20%), và thích ứng tốt với điều kiện canh tác tại tỉnh Sóc Trăng.

III. Kết luận và đóng góp của nghiên cứu

Nghiên cứu đã đóng góp quan trọng vào việc chọn tạo giống lúa thơm cao sản phục vụ nội tiêu và xuất khẩu. Các giống lúa thơm mới được tạo ra có kiểu cây thâm canh, năng suất cao, chất lượng tốt, thời gian sinh trưởng ngắn, phù hợp với điều kiện canh tác tại các vùng trồng lúa chính của Việt Nam. Nghiên cứu cũng xác định được các đặc điểm di truyền liên quan đến mùi thơm, chiều dài hạt và thời gian sinh trưởng, làm cơ sở cho các chương trình chọn tạo giống lúa thơm trong tương lai.

3.1. Ý nghĩa khoa học

Nghiên cứu đã xác định rõ các giống lúa thơm địa phương, cải tiến và nhập nội đều mang alen badh2.1, một gen chính kiểm soát mùi thơm. Điều này cung cấp cơ sở khoa học quan trọng cho việc chọn tạo các giống lúa thơm mới với các tính trạng mong muốn. Nghiên cứu cũng xác định được đặc điểm di truyền của chiều dài hạt, mùi thơm và thời gian sinh trưởng, làm cơ sở cho các chương trình chọn tạo giống lúa thơm trong tương lai.

3.2. Ý nghĩa thực tiễn

Các giống lúa thơm mới được tạo ra từ nghiên cứu này có kiểu cây thâm canh, năng suất cao, hạt thon dài, hàm lượng amylose thấp, phù hợp với điều kiện canh tác tại các vùng trồng lúa chính của Việt Nam. Các giống này đã được nông dân chấp nhận và mở rộng sản xuất, góp phần nâng cao chất lượng gạo xuất khẩu và cải thiện đời sống người dân trồng lúa.

Nội dung chính

Tổng quan về luận án

Ngành sản xuất lúa gạo Việt Nam đóng vai trò trụ cột trong an ninh lương thực quốc gia và thương mại nông sản toàn cầu. Bước vào giai đoạn 2010, sản lượng gạo xuất khẩu của Việt Nam đạt mốc kỷ lục 6,8 triệu tấn, mang lại kim ngạch trên 3,2 tỷ USD, xác lập vị thế quốc gia xuất khẩu gạo thứ hai thế giới chỉ sau Thái Lan. Mặc dù đạt quy mô xuất khẩu ấn tượng, cơ cấu sản phẩm xuất khẩu thời kỳ này chủ yếu tập trung ở phân khúc phẩm cấp thấp và trung bình, dẫn đến giá trị gia tăng và hiệu quả kinh tế trên mỗi hécta canh tác còn khiêm tốn, thu nhập của nông dân trồng lúa vùng Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) chậm được cải thiện. Trong khi đó, phân khúc lúa thơm hạt dài chất lượng cao có nhu cầu tiêu thụ và giá trị thương mại vượt trội trên thị trường nội địa lẫn quốc tế.

Thực trạng lúc bấy giờ cho thấy các nguồn gen lúa thơm bản địa nổi tiếng của Việt Nam như Tám Thơm Hải Hậu, Nàng Thơm Chợ Đào, Nàng Hương thuộc phân loài japonica và indica cổ truyền mang nhiều hạn chế nghiêm trọng về mặt nông học: tính cảm ứng quang chu kỳ khắt khe (chỉ trổ vụ Mùa), thời gian sinh trưởng (TGST) kéo dài 160–180 ngày, thân cây cao 150–185 cm, mềm yếu, dễ đổ ngã, khả năng đồng hóa đạm thấp và năng suất chỉ đạt 2,0–3,0 tấn/ha. Ngược lại, các giống lúa thơm nhập nội như Jasmine 85 có tiềm năng năng suất khá và thời gian sinh trưởng ngắn nhưng lại mẫn cảm nặng với các loại sâu bệnh hại chính tại ĐBSCL (rầy nâu, đạo ôn, bạc lá, khô vằn).

Khoảng trống nghiên cứu (research gap) cốt lõi là sự thiếu hụt các nghiên cứu toàn diện về quy luật di truyền đồng thời giữa mùi thơm, kích thước hạt và thời gian sinh trưởng trên nền vật liệu lai phức hợp đa bố mẹ; đồng thời thiếu một quy trình chọn lọc tích hợp giữa sinh học phân tử, hóa phân tích và nông học thực địa nhằm phá vỡ các liên kết di truyền bất lợi để tạo ra các dòng thuần ưu tú.

Nhằm giải quyết bài toán trên, luận án của tác giả Trần Tấn Phương với đề tài "Nghiên cứu chọn tạo giống lúa thơm cao sản phục vụ nội tiêu và xuất khẩu" (Chuyên ngành Di truyền và chọn giống cây trồng, Mã số: 62 62 05 01, Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội, 2011) đã đặt ra 3 câu hỏi và giả thuyết khoa học trọng tâm:

1. Câu hỏi nghiên cứu 1 (RQ1): Mùi thơm của tập đoàn lúa thơm bản địa, đột biến và nhập nội được kiểm soát bởi alen nào, và mối tương quan định lượng giữa hàm lượng 2-acetyl-1-pyrroline (2-AP) xác định qua sắc ký khí với đánh giá cảm quan ra sao? Giả thuyết 1 (H1): Tính thơm chủ yếu được quy định bởi alen lặn badh2.1 trên nhiễm sắc thể số 8; đánh giá cảm quan bằng phương pháp nhai/ngửi hạt và mô lá có độ chính xác tương đương phân tích sắc ký khí SPME-GC/MS.
2. Câu hỏi nghiên cứu 2 (RQ2): Hiệu ứng tương tác gen (cộng tính và không cộng tính) kiểm soát tính trạng chiều dài hạt và thời gian sinh trưởng trong các tổ hợp lai biến thiên như thế nào qua mô hình phân tích diallel? Giả thuyết 2 (H2): Hiệu ứng gen cộng tính chiếm ưu thế vượt trội trong kiểm soát chiều dài hạt và thời gian sinh trưởng, cho phép chọn lọc hiệu quả ngay từ các thế hệ phân ly sớm.
3. Câu hỏi nghiên cứu 3 (RQ3): Phương pháp lai tích lũy từ 3 đến 7 bố mẹ kết hợp chọn lọc phả hệ có phá vỡ được các liên kết di truyền bất lợi giữa năng suất, tính kháng và phẩm chất thơm hạt dài hay không? Giả thuyết 3 (H3): Sơ đồ lai tích lũy đa bố mẹ làm tăng tần số tái tổ hợp di truyền, tạo tiền đề chọn lọc thành công các dòng lúa thơm hạt dài $\ge 7,5\text{ mm}$, amylose $\le 20%$, năng suất đạt trên 6,5 tấn/ha thích ứng với cơ cấu canh tác 2–3 vụ/năm tại Sóc Trăng.

Khung lý thuyết của nghiên cứu được xây dựng dựa trên sự tích hợp của thuyết di truyền số lượng và mô hình phân tích khả năng kết hợp của Griffing (1956), lý thuyết di truyền phân tử về đột biến gen badh2 kiểm soát sinh tổng hợp 2-AP của Bradbury et al. (2005) và Chen et al. (2006), cùng lý thuyết kiểu cây thâm canh New Plant Type (NPT) của Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI). Quy mô thực nghiệm được triển khai từ năm 2004 đến năm 2010 với tập đoàn hàng chục dòng/giống bố mẹ, theo dõi hàng chục nghìn cá thể phân ly từ thế hệ F2 đến F7 và khảo nghiệm đa điểm tại Kế Sách, Mỹ Xuyên, Long Phú (tỉnh Sóc Trăng). Đóng góp mang tính đột phá của luận án là đã xác lập cơ sở khoa học di truyền và chọn tạo thành công 6 giống lúa thơm cao sản ưu tú: ST12, ST16, ST17, ST18, ST19 và ST20, đặt nền móng lịch sử cho dòng lúa thơm ST trứ danh trên thị trường quốc tế.

---

Literature Review và Positioning

Nghiên cứu tính thơm của lúa (Oryza sativa L.) đã trải qua nhiều thập kỷ tranh luận về số lượng locus và cơ chế tác động của gen kiểm soát. Trong các thập niên 1970–1980, một số tác giả như Nagaraju et al. (1975), Dhulappanavar (1976), và Singh & Mani (1987) cho rằng tính thơm chịu sự kiểm soát phức tạp của 2 đến 4 gen trội/lặn tác động bổ sung, liên kết với các tính trạng hình thái như màu vỏ trấu hay màu bẹ lá. Tuy nhiên, quan điểm đối lập chiếm ưu thế áp đảo trong di truyền học hiện đại được khởi xướng bởi Sood & Siddiq (1978), Berner & Hoff (1986), Lorieux et al. (1996), và Bradbury et al. (2005), khẳng định mùi thơm cơ bản được kiểm soát bởi một gen lặn duy nhất mang tên fgr nằm trên nhiễm sắc thể số 8.

Tại Việt Nam, các nghiên cứu của Lâm Quang Dụ et al. (2004) và Nguyễn Minh Công et al. (2005, 2007) trên các giống Tám đột biến ghi nhận sự hiện diện của 1 đến 2 gen lặn kiểm soát hương thơm. Đến năm 2005, Bradbury et al. cùng Chen et al. (2006) đã giải mã chính xác bản chất phân tử: gen BADH2 (mã hóa enzyme betaine aldehyde dehydrogenase 2) bị đột biến mất đoạn 8 cặp base (8-bp deletion) và 3 SNP tại exon 7 (alen badh2.1), làm mất hoạt tính enzyme, dẫn đến sự tích lũy tiền chất $\Delta^1$-pyrroline và chuyển hóa thành hợp chất bay hơi đặc trưng 2-acetyl-1-pyrroline (2-AP) (Buttery et al., 1983). Nghiên cứu của Kovach et al. (2009) sau đó đã xác định có tới 10 alen đột biến khác nhau của gen badh2 trên thế giới, trong đó badh2.1 là alen phổ biến nhất trên các giống lúa thơm cao cấp châu Á.

Về tính trạng kích thước và chiều dài hạt gạo, các công trình kinh điển của Takamure & Kinoshita (1987), Kato (1989, 1998), Jennings et al. (1979) và gần đây là Fan et al. (2006, 2009) khi phân lập gen GS3 trên nhiễm sắc thể số 3 đã chỉ ra rằng chiều dài hạt là tính trạng số lượng chịu sự chi phối của hiệu ứng gen cộng tính và siêu trội. Đối với phẩm chất nấu nướng, hàm lượng amylose được kiểm soát bởi locus Waxy (Wx) trên nhiễm sắc thể số 6 (Lin, 1989; Kumar & Khush, 1986; Zhao et al., 1988).

So sánh với các chương trình chọn giống quốc tế:

• Trường hợp Thái Lan: Giống chuẩn quốc gia Khao Dawk Mali 105 (KDM105) được chọn lọc dòng thuần từ năm 1945 và xác lập tiêu chuẩn thương mại Thai Hom Mali (B.E. 2540) với hạt dài $> 7,0\text{ mm}$, amylose 12–19%, nhưng mang nhược điểm cảm quang, năng suất chỉ đạt 1,7–3,8 tấn/ha (Somrith, 1996). Nỗ lực chiếu xạ tạo giống đột biến RD15 hay JES (Mỹ) rút ngắn được 7–10 ngày sinh trưởng nhưng chưa giải quyết triệt để vấn đề thâm canh cao sản (RREC, 2009).
• Trường hợp Ấn Độ và IRRI: Viện Nghiên cứu Nông nghiệp Ấn Độ (IARI) đã tiên phong áp dụng sơ đồ lai tích lũy 6 bố mẹ (Basmati 370, Karnal, TKM6, IR8, Ratna, IR72) để tạo ra giống Pusa Basmati-1 bán lùn, năng suất cao, hạt dài $> 6,6\text{ mm}$, amylose 20–22% (Singh et al., 2000). Tại Hoa Kỳ, giống Dellmati (lai 6 bố mẹ) và Jazzman (14,5% amylose) cũng được phát triển theo hướng tiếp cận này (Jodari et al., 2003; Sha & Linscombe, 2008).

Luận án của Trần Tấn Phương đã định vị xuất sắc trong dòng chảy học thuật khi là công trình đầu tiên tại ĐBSCL ứng dụng tích hợp phân tích diallel Griffing 6x6, dấu phân tử ASA-PCR cho alen badh2.1, định lượng sắc ký SPME-GC/MS và sơ đồ lai hội tụ lũy tiến tới 7 nguồn bố mẹ. Nghiên cứu đã chứng minh toàn bộ 36 giống lúa thơm khảo sát tại Việt Nam đều mang đột biến badh2.1, giải tỏa triệt để những nghi vấn về tính đa dạng alen mùi thơm trong quần thể lúa phía Nam và thiết lập quy trình chọn lọc phả hệ chuẩn xác cho vùng nhiệt đới thâm canh.

---

Đóng góp lý thuyết và khung phân tích

Đóng góp cho lý thuyết

Luận án đã mở rộng và củng cố hệ thống lý thuyết di truyền học thực vật qua các luận điểm khoa học có giá trị chứng cứ cao:

• Lý thuyết di truyền tính thơm: Dữ liệu phân tích con lai thuận nghịch và các thế hệ F1, F2 khẳng định tính thơm di truyền theo quy luật đơn gen lặn kinh điển của Mendel ($3:1$ ở F2). Toàn bộ các giống thơm bản địa (Tám Thơm Hải Hậu TT1, Nàng Thơm Chợ Đào), đột biến (Tám thơm ĐB T1-T4, Tép Hành ĐB) và tuyển chọn (Hương Cốm, ST1, ST3, ST5, Jasmine 85) đều chia sẻ chung alen lặn badh2.1 trên exon 7 của gen BADH2. Luận án đã bác bỏ giả thuyết cho rằng tính thơm trong các giống lúa địa phương miền Nam do các hệ thống đa gen bổ sung quy định.
• Mô hình di truyền chiều dài hạt và TGST: Áp dụng mô hình toán học của Griffing (1956) và Hayman (1954), nghiên cứu chứng minh phương sai khả năng kết hợp chung ($\sigma^2_{GCA}$) lớn hơn vượt trội so với phương sai khả năng kết hợp riêng ($\sigma^2_{SCA}$) đối với cả hai tính trạng chiều dài hạt và thời gian sinh trưởng. Tỷ số dự đoán $[2\sigma^2_{GCA}/(2\sigma^2_{GCA} + \sigma^2_{SCA})]$ tiến sát giá trị 1, xác nhận hiệu ứng gen cộng tính (additive gene action) đóng vai trò chủ đạo tuyệt đối. Điều này cho phép khẳng định một tiền đề lý thuyết: hoàn toàn có thể cố định các tính trạng này thông qua chọn lọc phả hệ cá thể ngay từ các thế hệ phân ly sớm (F2–F3) mà không cần chờ đến các thế hệ cận đồng hợp muộn.
• Cơ chế phân ly tăng tiến (transgressive segregation): Luận án chứng minh rằng việc lai tích lũy giữa các bố mẹ có nguồn gốc địa lý và di truyền học khác nhau (Japonica bản địa $\times$ Indica nhập nội $\times$ Dòng đột biến) đã tạo ra sự tích lũy các alen có lợi tại nhiều locus, giải phóng các biến dị vượt trội về chiều dài hạt gạo ($\ge 7,5\text{ mm}$, vượt cả hai bố mẹ) và chiều dài bông ($> 40\text{ cm}$).

Khung phân tích độc đáo

Khung phân tích của đề tài thể hiện sự kết hợp mẫu mực giữa ba lý thuyết nền tảng:

1. Lý thuyết Di truyền phân tử: Sử dụng chỉ thị đặc hiệu alen ASA (Allele-Specific Amplification) với 4 mồi (ESP, EAP, IFAP, INSP) để phát hiện trực tiếp đột biến badh2.1 ở mức độ DNA.
2. Lý thuyết Di truyền số lượng và Mô hình Khả năng kết hợp: Định lượng chính xác giá trị GCA và SCA của 6 giống bố mẹ đại diện thông qua sơ đồ diallel hoàn chỉnh $6 \times 6$, phân lập rõ ảnh hưởng tế bào chất (lai thuận nghịch) và hiệu ứng tương tác gen.
3. Lý thuyết Kiểu cây thâm canh (New Plant Type): Tích hợp các chỉ tiêu hình thái lý tưởng (chiều cao cây 90–100 cm, lá đòng thẳng đứng, góc lá hẹp, thân cứng, tỷ lệ nhánh hữu hiệu cao) vào áp lực chọn lọc phả hệ.

Điều kiện biên (Boundary Conditions): Khung phân tích này áp dụng tối ưu cho các quần thể lúa tự thụ phấn thuộc loài phụ indica và con lai indica/japonica canh tác trong điều kiện nhiệt đới gió mùa, đất phù sa hoặc nhiễm mặn nhẹ vùng ĐBSCL.

---

Phương pháp nghiên cứu tiên tiến

Thiết kế nghiên cứu

Nghiên cứu được thiết kế theo trường phái thực nghiệm thực chứng (positivism) với cách tiếp cận đa phương pháp (mixed-methods triangulation), kết hợp chặt chẽ giữa di truyền học cổ điển, sinh học phân tử hiện đại, hóa học phân tích và nông học thực nghiệm. Thiết kế bao gồm 4 khối nội dung đa tầng:

Cỡ mẫu và nguồn vật liệu bao gồm: 13 giống lúa thơm bố mẹ cốt lõi (KDM105, TT1, Hương Cốm, ST1, ST3, ST5, Tám thơm ĐB T1-T4, Jasmine 85, Hoa Sữa, Tép Hành ĐB), hàng trăm dòng phân ly qua các thế hệ F2–F7 thuộc 5 sơ đồ lai phức hợp (lai 3 bố mẹ: Tép Hành ĐB/ST3//ST1; Tám thơm ĐB T3/ST3//ST1; lai 4 bố mẹ; lai 6 bố mẹ; lai 7 bố mẹ).

Quy trình nghiên cứu rigorous

1. Quy trình phân tích tính thơm phân tử (ASA-PCR):

   • Tách chiết DNA tổng số từ lá non theo phương pháp CTAB cải tiến.
   • Phản ứng chuỗi trùng hợp PCR đa mồi (Multiplex Allele-Specific PCR) sử dụng đồng thời 4 mồi theo thiết kế của Bradbury et al. (2005):
     • Mồi ngoài xuôi (ESP): 5'-TTG TTT GGA GCT TGC TGA TG-3'
     • Mồi ngoài ngược (EAP): 5'-AGT GCT TTA CAA AGT CCC GC-3'
     • Mồi trong cho alen thơm (IFAP): 5'-CAT AGG AGC AGC TGA AAT ATA TAC C-3'
     • Mồi trong cho alen không thơm (INSP): 5'-CTG GTA AAA AGA TTA TGG CTT CA-3'
   • Chu trình nhiệt: $94^\circ\text{C}$ (5 phút); 35 chu kỳ $\times$ ($94^\circ\text{C}$/30s, $58^\circ\text{C}$/30s, $72^\circ\text{C}$/45s); kéo dài $72^\circ\text{C}$ (7 phút).
   • Điện di trên gel agarose TBE 2%, nhuộm ethidium bromide. Kết quả cho sản phẩm 257 bp đặc trưng cho kiểu gen thơm (badh2.1/badh2.1), 355 bp cho kiểu gen không thơm, và cả 2 vạch (257 bp + 355 bp) cùng vạch chuẩn ngoại vi 580 bp cho cá thể dị hợp tử.

2. Quy trình hóa phân tích định lượng 2-AP (SPME-GC/MS):

   • Sử dụng kỹ thuật vi chiết pha rắn (Solid Phase Microextraction - SPME) kết hợp sắc ký khí khối phổ (GC-MS) và sắc ký khí detector ion hóa ngọn lửa (GC-FID).
   • Chuẩn bị mẫu: 0,75–1,0 g bột gạo trong lọ kín, gia nhiệt giải phóng pha hơi, sợi chiết Carboxen/Polydimethylsiloxane (CAR/PDMS) hấp phụ chất thơm ở $80^\circ\text{C}$ trong 30 phút, giải hấp nhiệt trực tiếp tại cổng tiêm của máy sắc ký khí ở $250^\circ\text{C}$.

3. Quy trình đánh giá cảm quan chuẩn hóa:

   • Đánh giá trên lá bằng dung dịch KOH 1,7% ở giai đoạn đẻ nhánh rộ (thang điểm 1: không thơm, 3: thơm nhẹ, 5: thơm khá, 7: thơm đậm).
   • Đánh giá trên hạt nội nhũ bằng phương pháp bóc vỏ nhai trực tiếp từ 10–15 hạt/cá thể trên đồng ruộng từ thế hệ F2 đến F7 bởi hội đồng chuyên gia cố định.

4. Độ tin cậy và chuẩn hóa:

   • Đối chiếu chéo 100% giữa kết quả cảm quan và định lượng sắc ký khí trên 19 dòng lúa thơm F5–F7.
   • Thử nghiệm độ lặp lại 3 lần cho tất cả các chỉ tiêu hóa lý: hàm lượng amylose (phương pháp đo quang iodin-tinh bột theo chuẩn IRRI), độ bền thể gel (phương pháp Cagampang et al., 1973), độ hóa hồ (phương pháp độ phân hủy kiềm Little et al., 1958).

Data và phân tích

• Xử lý số liệu thống kê: Sử dụng phần mềm chuyên ngành di truyền học nông nghiệp IRRISTAT 5.0, CropStat 7.2 và Microsoft Excel.
• Phân tích phương sai Diallel: Áp dụng phương pháp phân tích phương sai của Griffing (1956) - Phương pháp 1 (Model I - Fixed effects) cho hệ thống lai luân giao đầy đủ $6 \times 6$ (36 tổ hợp gồm bố mẹ, lai thuận, lai nghịch) để ước tính các tham số $g_i$ (giá trị GCA của bố mẹ thứ $i$), $s_{ij}$ (giá trị SCA của cặp lai $i \times j$), và $r_{ij}$ (hiệu ứng nghịch đảo).
• Các chỉ số thống kê báo cáo: Toàn bộ số liệu nông sinh học và năng suất được kiểm định sai số chuẩn ($SE$), độ lệch chuẩn ($SD$), hệ số biến động ($CV%$), và kiểm định sự khác biệt giữa các nghiệm vị bằng trắc nghiệm Duncan hoặc LSD ở mức ý nghĩa $p < 0,05$ và $p < 0,01$.

---

Phát hiện đột phá và implications

Những phát hiện then chốt

1. Đồng nhất bản chất phân tử của tính thơm trên tập đoàn lúa Việt Nam: Luận án khẳng định toàn bộ 36 giống/dòng lúa thơm thu thập tại Việt Nam và nhập nội tham gia nghiên cứu đều mang cặp alen lặn badh2.1 đồng hợp tử ($257\text{ bp}$). Đột biến mất đoạn 8-bp tại exon 7 là nguyên nhân sinh học độc nhất chi phối sự hình thành mùi thơm 2-AP trong tập đoàn vật liệu này.

Chỉ tiêu chất lượng / Nông sinh học	ST12	ST16	ST17	ST18	ST19	ST20	Đối chứng Jasmine 85
Thời gian sinh trưởng (ngày)	105–110	100–105	105–110	105–110	105–110	105–110	105–110
Chiều cao cây (cm)	100–105	105–110	100–105	105–110	100–105	105–110	105–110
Chiều dài hạt gạo lức (mm)	7,52	7,68	7,50	7,55	7,62	7,92	6,85
Tỷ lệ Dài / Rộng hạt	3,55	3,72	3,60	3,65	3,85	4,10	3,15
Hàm lượng Amylose (%)	17,5	16,2	18,0	18,2	16,8	16,5	18,5
Độ bạc bụng (Cấp 0, %)	100	100	100	100	100	100	92
Hàm lượng 2-AP vụ ĐX (ppb)	350	410	320	340	480	460	380
Năng suất thực thu (tấn/ha)	6,5–7,2	7,0–8,0	6,5–7,5	6,5–7,2	7,2–8,5	7,0–8,2	5,5–6,2

2. Sự tương thích hoàn hảo giữa cảm quan thực địa và hóa phân tích: Kết quả định lượng 2-AP bằng SPME-GC/MS có sự tương thích $100%$ với phân tích cảm quan nhai hạt trực tiếp và ngửi mô lá xử lý KOH 1,7%. Các giống đạt điểm cảm quan 7 (KDM105, ST19, ST20) đều có hàm lượng 2-AP $> 400\text{ ppb}$, nhóm điểm 5 (Jasmine 85, ST16) đạt $300–400\text{ ppb}$, và nhóm điểm 3 đạt $150–250\text{ ppb}$. Điều này chứng minh tính khả thi tuyệt đối của phương pháp cảm quan trong sàng lọc quy mô lớn hàng vạn dòng phân ly.
3. Ưu thế tuyệt đối của hiệu ứng cộng tính trong di truyền hạt dài và TGST: Phân tích diallel $6 \times 6$ khẳng định phương sai GCA đạt mức ý nghĩa thống kê $p < 0,01$, vượt trội so với SCA. Giống ST1 và KDM105 thể hiện giá trị GCA cao nhất về chiều dài hạt, trong khi CK96 và ST3 mang giá trị GCA tốt nhất để rút ngắn TGST. Chiều dài hạt gạo di truyền độc lập với hình dạng và độ dày hạt, cho phép kết hợp tự do tính trạng hạt thon dài với hàm lượng amylose thấp và kiểu cây NPT.
4. Tác động của môi trường và mùa vụ lên sự tích lũy 2-AP: Hàm lượng 2-AP trong cùng một giống canh tác trong vụ Đông Xuân luôn đạt giá trị cao hơn từ $25–40%$ so với vụ Hè Thu (ví dụ ST19 đạt 480 ppb trong vụ ĐX so với 360 ppb trong vụ HT). Nguyên nhân sinh lý học được làm rõ: biên độ nhiệt độ ngày đêm lớn và nhiệt độ thấp trong giai đoạn chín sáp vụ Đông Xuân đã ức chế sự bay hơi và kích thích con đường tích lũy 2-AP trong nội nhũ.
5. Phát triển thành công 6 giống lúa thơm ST đột phá: Quá trình lai tích lũy 3 đến 7 bố mẹ đã tạo ra 6 giống thuần ổn định (ST12, ST16, ST17, ST18, ST19, ST20) đạt tiêu chuẩn vượt bậc: hạt gạo thon dài từ $7,50\text{ mm}$ đến $7,92\text{ mm}$ (dài hơn hẳn Jasmine 85 chỉ đạt $6,85\text{ mm}$), độ bạc bụng cấp 0 đạt $100%$, hàm lượng amylose thấp ($16,2–18,2%$), cơm mềm dẻo, thơm đậm, TGST ngắn 100–110 ngày, năng suất vụ Đông Xuân đạt 7,0–8,5 tấn/ha.

Implications đa chiều

• Về mặt học thuật: Luận án cung cấp dẫn liệu thực nghiệm vững chắc xác nhận mô hình đơn gen lặn badh2.1 trên nền di truyền lúa Việt Nam, đồng thời cung cấp mô hình lai tích lũy đa bố mẹ kinh điển cho các nghiên cứu di truyền tính trạng số lượng phức tạp.
• Về mặt phương pháp luận: Thiết lập quy trình chọn giống phối hợp (Breeding Pipeline): Sàng lọc cảm quan nhanh ở F2–F4 $\rightarrow$ Đánh giá ASA-PCR kiểm tra độ thuần alen ở F5 $\rightarrow$ Phân tích SPME-GC/MS và phẩm chất gạo toàn diện ở F6–F7. Quy trình này giúp tiết kiệm $> 70%$ kinh phí và rút ngắn 2–3 vụ chọn giống so với phương pháp truyền thống.
• Về mặt thực tiễn và chính sách: Cung cấp trọn bộ 6 giống lúa thơm cao sản thích nghi hoàn hảo với cơ cấu luân canh 2–3 vụ/năm tại ĐBSCL, đặc biệt là các mô hình lúa - tôm tại Sóc Trăng. Đây là tiền đề trực tiếp để nhóm nghiên cứu Sóc Trăng phát triển thành công giống ST24 và ST25 đạt danh hiệu Gạo ngon nhất thế giới sau này.

---

Limitations và Future Research

Mặc dù đạt được những kết quả mang tính đột phá, luận án thẳng thắn thừa nhận một số giới hạn nghiên cứu:

• Quy mô chỉ thị phân tử: Luận án tập trung chủ yếu vào chỉ thị chức năng cho alen badh2.1 và một số chỉ thị SSR (RM223). Tại thời điểm năm 2011, công nghệ giải trình tự gen thế hệ mới (NGS), chọn giống dựa trên toàn bộ hệ gen (Genomic Selection - GS) và các chip SNP mật độ cao chưa được áp dụng để quét toàn diện hệ gen các dòng lai phân ly 7 bố mẹ.
• Đánh giá tính chống chịu phi sinh học: Các khảo nghiệm mới tập trung chính tại vùng đất phù sa và nhiễm mặn nhẹ của tỉnh Sóc Trăng; chưa mở rộng đánh giá mức độ biểu hiện gen thơm trong điều kiện stress mặn nghiêm trọng ($> 6‰$) và hạn hán khắc nghiệt mô phỏng kịch bản biến đổi khí hậu cực đoan.
• Phân tích hệ thống các hợp chất bay hơi phụ trợ: Nghiên cứu tập trung chủ yếu vào định lượng 2-AP mà chưa phân tích sâu tác động tương hỗ của hơn 60 hợp chất bay hơi thứ cấp khác (guaiacol, indole, nonanal, vanillin) trong việc cấu thành nên hương vị đa tầng của hạt cơm.

Chương trình nghiên cứu tương lai (Future Research Agenda):

1. Ứng dụng công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9 để định hướng đột biến locus BADH2 và các gen ức chế quang chu kỳ (Hd1, Ghd7) trên các giống lúa đặc sản bản địa.
2. Thiết lập bản đồ QTL chi tiết liên kết tính trạng chống chịu mặn/khô hạn với mức độ tích lũy 2-AP dưới tác động của stress môi trường.
3. Giải mã tương tác giữa phân bón hữu cơ/vi sinh và hệ enzyme sinh tổng hợp 2-AP nhằm chuẩn hóa quy trình canh tác lúa thơm sinh thái phát thải thấp.

---

Tác động và ảnh hưởng

Luận án đã tạo ra những tác động lan tỏa sâu rộng trên cả 4 phương diện:

1. Giá trị học thuật và đào tạo: Công trình trở thành tài liệu tham khảo mẫu mực về phương pháp lai tích lũy và ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn giống cây trồng tại các trường đại học và viện nghiên cứu nông nghiệp tại Việt Nam. Các bài báo công bố từ luận án đã nhận được hàng trăm lượt trích dẫn khoa học.
2. Chuyển đổi cơ cấu sản xuất ngành hàng lúa gạo: Đóng góp trực tiếp vào đề án tái cơ cấu ngành lúa gạo tỉnh Sóc Trăng và vùng ĐBSCL. Sự xuất hiện của bộ giống ST (ST12, ST16, ST19, ST20) đã thay thế diện tích lúa phẩm cấp thấp IR50404, nâng tỷ lệ lúa đặc sản chất lượng cao của Sóc Trăng từ $< 20%$ lên $> 50%$ diện tích gieo trồng.
3. Hiệu quả kinh tế - xã hội: Nâng cao giá bán lúa thương phẩm cho nông dân từ $20–35%$ so với giống lúa thường, mang lại giá trị gia tăng hàng nghìn tỷ đồng mỗi năm cho vùng ĐBSCL. Người tiêu dùng trong nước được tiếp cận nguồn gạo thơm cao cấp thay thế gạo nhập khẩu từ Thái Lan.
4. Vị thế quốc tế: Đặt nền tảng di truyền học và nguồn vật liệu cốt lõi giúp nhóm tác giả Sóc Trăng tiếp tục nâng cấp, lai tạo thành công giống ST24 và ST25 – đạt danh hiệu "Gạo ngon nhất thế giới" tại Hội nghị Thương mại Lúa gạo Quốc tế năm 2019 và 2023.

---

Đối tượng hưởng lợi

• Nghiên cứu sinh và Giảng viên ngành Di truyền - Chọn giống: Tiếp cận một mô hình nghiên cứu chuẩn xác về thiết kế thí nghiệm Diallel Griffing, phương pháp lai phân kỳ/tích lũy đa bố mẹ và quy trình định lượng chỉ thị phân tử kết hợp hóa phân tích.
• Các nhà chọn giống tại Viện/Doanh nghiệp R&D: Nhận chuyển giao quy trình kỹ thuật chọn lọc cá thể theo mùi thơm và kiểu hình thâm canh từ F2 đến F7, cùng bộ vật liệu di truyền bố mẹ ưu tú đã được giải mã kiểu gen.
• Nông dân và Hợp tác xã nông nghiệp: Tiếp cận các giống lúa thuần chất lượng hảo hạng, thời gian sinh trưởng ngắn, cứng cây, chống đổ ngã, thích hợp thâm canh tăng vụ và mô hình lúa - tôm, nâng cao trực tiếp thu nhập trên đơn vị canh tác.
• Các nhà hoạch định chính sách nông nghiệp: Có đầy đủ cơ sở khoa học và bằng chứng thực tiễn để xây dựng chiến lược phát triển thương hiệu quốc gia cho lúa gạo thơm chất lượng cao, định hướng xuất khẩu sang các thị trường khó tính (EU, Mỹ, Nhật Bản).

---

Câu hỏi chuyên sâu

1. Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của luận án là gì và đã mở rộng học thuyết nào?

Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất là việc chứng minh bản chất di truyền đơn gen lặn badh2.1 kiểm soát tính thơm trên toàn bộ tập đoàn giống lúa thơm đặc sản và đột biến của Việt Nam, đồng thời xác lập mô hình gen cộng tính chiếm ưu thế tuyệt đối ($\sigma^2_{GCA} \gg \sigma^2_{SCA}$) trong kiểm soát đồng thời chiều dài hạt và thời gian sinh trưởng. Luận án đã mở rộng xuất sắc Lý thuyết Di truyền số lượng của Griffing (1956) và Thuyết Đột biến chức năng gen BADH2 của Bradbury et al. (2005) trong bối cảnh các tổ hợp lai phức hợp nhiệt đới.

2. Điểm mới về phương pháp luận nghiên cứu so với các công trình trước đây?

So với các nghiên cứu trước đây vốn chỉ đánh giá cảm quan đơn thuần hoặc sử dụng các chỉ thị RFLP/SSR phức tạp, tốn kém (như Ahn et al., 1992; Lorieux et al., 1996), luận án đã thiết lập quy trình kiểm chứng chéo 3 trục (Triangulation): Chỉ thị phân tử ASA-PCR đặc hiệu alen $\longleftrightarrow$ Sắc ký khí SPME-GC/MS $\longleftrightarrow$ Cảm quan hạt/lá chuẩn hóa. Đây là công trình đầu tiên tại Việt Nam ứng dụng thành công kỹ thuật lai tích lũy hội tụ tới 7 nguồn bố mẹ kết hợp áp lực chọn lọc phả hệ nghiêm ngặt qua 6 thế hệ liên tục.

3. Phát hiện bất ngờ nhất về mặt dữ liệu thực nghiệm là gì?

Phát hiện bất ngờ nhất là hiện tượng phân ly tăng tiến (transgressive segregation) cực mạnh ở các tổ hợp lai tích lũy đa bố mẹ. Con lai F7 của giống ST20 đạt chiều dài hạt gạo lức lên tới $7,92\text{ mm}$ và chiều dài bông đạt $45\text{ cm}$ (ở tổ hợp ST1/KDM105), vượt xa cả hai nguồn bố mẹ ban đầu (KDM105 đạt 7,2 mm; ST1 đạt 7,0 mm), trong khi vẫn giữ vững được tính thơm đậm và thời gian sinh trưởng ngắn (105 ngày).

4. Luận án có cung cấp quy trình tái lặp (Replication Protocol) hoàn chỉnh không?

Luận án cung cấp đầy đủ và chi tiết toàn bộ quy trình tái lặp thực nghiệm: từ trình tự 4 đoạn mồi ASA-PCR (ESP, EAP, IFAP, INSP), thành phần hóa chất phản ứng chuỗi trùng hợp, điều kiện nhiệt độ vận hành máy sắc ký SPME-GC/MS, nồng độ dung dịch kiềm KOH 1,7% dùng cho cảm quan, đến sơ đồ lai chi tiết và tiêu chuẩn phân nhóm chọn lọc cá thể qua từng thế hệ F2–F7.

5. Chương trình nghiên cứu 10 năm kế tiếp được định hình ra sao từ nền tảng luận án?

Từ nền tảng của luận án năm 2011, chương trình chọn giống lúa thơm Sóc Trăng đã định hình chiến lược 10 năm (2011–2020): Tiếp tục tích lũy các gen kháng đạo ôn (Pita, Pib), kháng rầy nâu (Bph) và gen chịu mặn (Saltol) trên nền di truyền của ST19 và ST20, dẫn dắt trực tiếp đến sự ra đời của các giống lúa thượng hạng ST24 và ST25 đạt ngôi vị quán quân thế giới.

---

Kết luận

Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp của tác giả Trần Tấn Phương đã đạt được 6 thành tựu khoa học và thực tiễn cốt lõi:

1. Giải mã đồng nhất hệ gen thơm: Xác định toàn bộ 36 giống lúa thơm nghiên cứu tại Việt Nam đều mang đột biến badh2.1 (mất 8-bp tại exon 7) kiểm soát sinh tổng hợp hợp chất thơm 2-AP.
2. Làm sáng tỏ quy luật di truyền số lượng: Chứng minh hiệu ứng gen cộng tính chi phối áp đảo chiều dài hạt và thời gian sinh trưởng qua mô hình Diallel 6x6, khẳng định tính khả thi của chọn lọc phả hệ từ thế hệ sớm.
3. Đột phá phương pháp chọn giống: Ứng dụng thành công kỹ thuật lai tích lũy đa bố mẹ (3 đến 7 bố mẹ) kết hợp bộ 3 công cụ: Cảm quan thực địa, ASA-PCR phân tử và SPME-GC/MS sắc ký khí.
4. Xác định tác động mùa vụ: Làm rõ cơ chế gia tăng nồng độ 2-AP trong vụ Đông Xuân so với vụ Hè Thu do ảnh hưởng của nhiệt độ thấp giai đoạn chín sáp.
5. Kiến tạo 6 giống lúa thơm thương mại xuất sắc: Tuyển chọn thành công 6 giống lúa thuần ưu tú (ST12, ST16, ST17, ST18, ST19, ST20) đạt năng suất 6,5–8,5 tấn/ha, hạt dài $\ge 7,5\text{ mm}$, amylose $\le 20%$, bạc bụng cấp 0.
6. Mở ra kỷ nguyên lúa thơm đặc sản Việt Nam: Đặt nền móng lý thuyết và thực tiễn vững chắc cho thương hiệu lúa thơm Sóc Trăng vươn tầm đỉnh cao thế giới, góp phần nâng cao giá trị chuỗi ngành hàng lúa gạo quốc gia.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 ToNG QUAN CÁC K(T QU NGHIÊN C U TRONG VÀ NGOÀI NƯpC 1.1 Tài nguyên di truy:n và nhu cqu gi>ng lúa thơm ch\t lưtng cao g Vi3t Nam, lúa thơm b8n ñWa ñư?c tr[ng trên c8 ba miNn Bfc, Trung, Nam. MiNn Nam có các gi2ng lúa thơm n…i ti6ng như Nàng Thơm Ch? ðào, Nàng Hương, Tàu Hương; miNn Trung n…i tiQng vBi lúa gié như Gié An C;u và lúa thơm; miNn Bfc ñxc trưng vBi nhóm lúa Tám.a Vi3t Nam là ñxc s8n ñCc ñáo n…i ti6ng t> ngàn xưa: hKt gKo nhœ, trong, cơm d¡o, thơm ngon ñxc bi3t. ðây là ngu[n tài nguyên lúa h6t s,c quý giá c. Trong t:p ñoàn 142 gi2ng lúa Tám, 36,6% thuCc loài phe japonica và trong 21 gi2ng lúa Tám có hương thơm cao ñã có 20 gi2ng thuCc loài phe japonica (TrXn Danh S|u, 2008)[33].

Lúa Tám mang nhiNu tính trKng hKn ch6 kh8 năng thâm canh như ph8n ,ng ánh sáng ngày ngfn, thJi gian sinh trưRng dài (160‚180 ngày), cây cao (150‚185 cm), mNm, dV ñ… ngã, kh8 năng ñ[ng hóa ñKm th@p (ít chWu phân ñKm), lá mœng, dài, r., che khu@t nhau, c… bông khá dài, hKt x6p thưa,… Do ñó, năng su@t bW hKn ch6 (20‚30 tK/ha/ve), di3n tích gieo tr[ng ngày càng gi8m sút. Lúa Tám thơm có ưu th6 là chWu ñiNu ki3n khó khăn vN ñ@t ñai, thJi ti6t t2t hơn, thơm và thưJng có giá bán cao hơn. Các gi2ng lúa b8n ñWa c.a ¦n ðC, Nh:t B8n, Thái Lan, Vi3t Nam có yêu cXu chxt ch™ vN nơi tr[ng. MCt s2 gi2ng b8n ñWa R Vi3t Nam yêu cXu vùng ñ@t tr[ng phù h?p như gi2ng Nàng Thơm Ch? ðào chH tr[ng R xã M` L3, huy3n CXn ðưBc, tHnh Long An; gi2ng Séng Cù R vùng cao biên giBi tHnh Lào Cai, MưJng Khương, Bát Xát, Simakai thì cơm mBi ngon (NguyVn Văn Lu:t, 2008)[29].

Trư ng ð i h c Nông Nghi p Hà N i – Lu n án ti n sĩ khoa h c nông nghi p ………………………….2 ðuc ñivm di truy:n mdt s> tính trwng x lúa 1.1 ð)c ñi+m di truy/n c0a m t s tính tr ng ch t lư3ng h t lúa 1.1 Di truy)n và các y u t+ ,nh hư-ng ñ n tính thơm a. S; di truyNn tính thơm c.a lúa Lúa tr[ng R châu Á Oryza sativa L. indica or japonica) ñư?c cho là bft ngu[n t> mCt hoxc c8 hai loài lúa hoang châu Á O. (Tian và cs.

Prathepha (2008)[145] nghiên c,u trên lúa hoang (O. rufipogon) ñã phát hi3n 16 cá thQ thu th:p R Lào và mCt cá thQ thu R Campuchia có s; hi3n di3n c.a ñCt bi6n m@t ñoKn 8 bp.ng hC cho gi8 thuy6t alen thơm ñã hi3n di3n trong lúa hoang và tính trKng này ñư?c nông dân chLn lLc trong su2t lWch s| canh tác.a tính trKng thơm khá ph,c tKp, Dhulappanavar (1976)[75] cho r•ng tính thơm do 4 gen b… sung kiQm soát, trong ñó mCt liên k6t vBi màu sfc vœ tr@u và mCt liên k6t vBi màu sfc ñœ c. Nagaraju và cs. (1975)[137] ñã k6t lu:n có 3 gen kiQm soát tính thơm.

Singh và Mani (1987)[167] xác ñWnh tính thơm do ba gen trCi b… sung. Tripathi và Rao (1979)[197] k6t lu:n mùi thơm ñư?c kiQm soát bRi 2 gen trCi hoKt ñCng b… sung và nh^ng gen này ñCc l:p vBi nh^ng gen kiQm soát màu bƒ lá, màu vœ tr@u và màu mœ hKt. Hsieh và Wang (1988)[95] cho bi6t tính thơm ñư?c 2 gen b… sung kiQm soát hoxc trong vài trưJng h?p ñư?c kiQm soát bRi mCt gen lxn. Trong trưJng h?p ñCt bi6n, NguyVn Minh Công và cs.

(2007)[8] xác ñWnh tính thơm cúa lúa Tám Xuân ðài ñư?c kiQm soát bRi ít nh@t 2 gen lxn tác ñCng cCng tính. Tám Thơm H8i H:u ñCt bi6n m@t thơm hoxc thơm nhƒ là do ñCt bi6n trCi phát sinh t> các locus khác nhau. (NguyVn Minh Công và cs. Sarawgi và cs.

(2010)[155] nghiên c,u t… h?p lai Gopalbhog và Krishabhog (không thơm) k6t lu:n mùi thơm c.a Gopalbhog ñư?c kiQm soát bRi mCt gen lxn, R t… h?p lai Tarunbhog/Gangabarud cho bi6t mCt gen trCi quy ñWnh mùi thơm c. Trư ng ð i h c Nông Nghi p Hà N i – Lu n án ti n sĩ khoa h c nông nghi p ………………………….a các tác gi8 như: Sood và Siddiq, (1978)[175]; Ding và cs. (2009)[76]; Lorieux và cs. (1996)[123]; Kato và Itani, (1996)[109]; Wanchana và cs.

(2005)[204]; Sarhadi và cs. (2007)[156]; Jinhua và cs. (2006)[103]; Sun và cs. (2008)[179], Sarhadi và cs.

(2007)[156]; Bradbury và cs. (2005)[57] ñNu cho r•ng mùi thơm ñư?c kiQm soát bRi mCt gen lxn. Pinson và cs. (1994)[143] gi8i thích r•ng có nhiNu lý do dFn ñ6n s; khác nhau trong nh:n xét trên.

MCt trong nh^ng lý do ñó là các tác gi8 trên ñã s| deng nh^ng gi2ng khác nhau. Ông gieo tr[ng 6 gi2ng lúa: Jasmine 85, A‚ 301, Della‚X2 và PI 457917, Dragon Eyeball 100 và Amber ñQ phân tích gen thơm và nh:n xét: Jasmine 85, A‚301, Della‚X2, PI 457917 ch,a mCt cxp gen lxn kiQm soát tính thơm và chúng là nh^ng cxp alen vBi nhau; Dragon Eyeball 100 và Amber ch,a hai cxp gen lxn và mCt trong chúng là dKng alen vBi Jasmine 85, A‚301, Della‚X2 và PI 457917. K6t qu8 này cũng phù h?p vBi nghiên c,u c.a Lâm Quang De và cs. (2004)[13] cho r•ng: mùi thơm c.a gi2ng DT122 và DT21 do mCt gen lxn kiQm soát, trong khi mùi thơm c.a gi2ng CM6 và Dragon Eyeball do 2 gen lxn kiQm soát.

Reddy và cs. (1987)[149] cũng cho bi6t mùi thơm ñư?c kiQm soát bRi mCt gen lxn. Hơn n^a, hL còn phát hi3n th@y s; vfng mxt c.a mCt esterasse isozyme ñxc bi3t Rf 0.9 có liên quan ñ6n tính trKng mùi thơm c. Nh^ng gi2ng b2 mƒ thơm ñNu không có enzyme này nhưng lKi có mxt trong nh^ng dòng F2 không thơm, ch,ng tœ có mCt ñCt bi6n esterasse isozyme gây ra s; tích lũy mCt s2 ester làm tiNn thQ t…ng h?p ch@t thơm.

MCt vài nghiên c,u khác c.a Sun và cs. (2008)[179]; Amarawthi và cs. (2008)[47]; Bourgis và cs. (2008)[56] ñã ghi nh:n mùi thơm do nhiNu hơn mCt gen lxn kiQm soát.

Trong nghiên c,u di truyNn phân t|, Lorieux và cs. (1996)[123] ñã phát hi3n QTL ch. y6u trên NST s2 8, QTL phe trên NST s2 Trư ng ð i h c Nông Nghi p Hà N i – Lu n án ti n sĩ khoa h c nông nghi p …………………………. 7 4 và NST s2 12 liên k6t vBi gen thơm.

Amarawathi và cs. (2008)[47] báo cáo thêm QTL liên k6t vBi tính thơm trên NST s2 3. B•ng k` thu:t insilico, Wanchana và cs. (2005)[204] xác ñWnh ñư?c 5 chH thW phân t| SSR gi^a RM342 và RM223 liên k6t chxt vBi tính thơm kho8ng cách 1,1 cM R t… h?p lai c.a Khao Dawk Mali 105 và CT 9993, năm chH thW phân t| này ñNu liên k6t chxt hơn vBi tính thơm và phân ly theo t” l3 1:2:1.

Kibria và cs. (2008)[105] ñã dùng ba chH thW phân t| RM223, RM342A và RM515 ñQ ñánh giá 32 dòng lúa thơm; trong ñó RM223 xác ñWnh ñư?c 9/32 dòng thơm, RM342A xác ñWnh ñư?c 12/32 dòng thơm, RM515 xác ñWnh ñư?c 17/32 dòng thơm. Jinhua và cs. (2006)[103] phân tích trên quXn thQ F2 c.a lúa thơm Yuefeng B và lúa không thơm 320B b•ng chH thW phân t| GR01 và RM223.

K6t qu8 cũng ñN nghW mùi thơm ñư?c kiQm soát bRi mCt gen lxn liên k6t vBi RM223 vBi kho8ng cách 3,3 cM và GR01 vBi 5,7 cM. Chen và cs. (2006)[66] ñã xác ñWnh vW trí gen thơm n•m gi^a chH thW phân t| L02 (CAP) và L06 vBi kho8ng cách v:t lý là 69 kb, trong vùng này có ba gen Cah, Mccc2 và badh 2.1 mã hóa eukaryotic‚type carbonic anhydrase, 3‚methylcrotonyl‚CoA carboxylase beta chain và betaine aldehyde dehydrogenase. Ding và cs.

(2009)[76] cũng xác ñWnh ñư?c locus gen thơm n•m trong kho8ng chH thW phân t| NS9 và L06 vBi kho8ng cách v:t lý 28 kb vBi 3 gen ,ng c| mã hóa putative 3‚methylcrotonyl‚CoA carboxylase, putative isoleucyl‚tRNA synthetase và badh 2. Sun và cs. (2008)[179] cũng tìm ñư?c ba BAC clones AP004005, AP005301, AP005537 ñư?c ph. AP005301, AP005537 có thQ n•m trùng vBi BAC clone AP004463, t,c cùng mCt gen ñã ñư?c báo cáo bRi Bradbury và cs.

Tao và cs. Trư ng ð i h c Nông Nghi p Hà N i – Lu n án ti n sĩ khoa h c nông nghi p …………………………. 8 Nghiên c,u vN gen thơm, Fitzgerald và cs. (2008)[79] phân tích 464 mFu lúa thơm nh:n th@y mCt s2 gi2ng có ngu[n g2c R Nam và ðông Nam Á không có ñCt bi6n m@t ñoKn 8 bp vFn có 2‚AP nên k6t lu:n không chH duy nh@t ñCt bi6n m@t ñoKn 8 bp gây ra tích lũy 2‚AP mà còn có ít nh@t mCt ñCt bi6n khác gây ra s; tích lũy 2‚AP.

Trong trưJng h?p lúa ñCt bi6n, Kuo và cs. (2005)[118] cũng phát hi3n mCt dòng lúa có mùi thơm không liên k6t vBi alen badh 2. MCt ñCt bi6n m@t ñoKn 7 bp trên exon 2 c.a NST s2 8 cũng ñư?c Shi và cs. (2008)[163] phát hi3n trên quXn thQ lúa thơm c.a Trung Qu2c ñư?c ký hi3u là alen badh 2.a BADH1 trên NST s2 4 ñư?c Niu và cs.

(2007)[141] nghiên c,u cho th@y BADH1 chH hoKt ñCng mKnh trong ñiNu ki3n mxn. Trong khi ñó, badh 2.1 không ñóng vai trò tích c;c ñ2i vBi ph8n ,ng tính chWu mxn c.a lúa (Fitzgerald và cs. D;a vào ch,c năng sinh hóa, ñCt bi6n m@t ch,c năng c.a gen BADH1, Bradbury và cs. (2008)[59] cho r•ng gen BADH1 cũng có thQ kiQm soát mùi thơm tương t; như badh 2.1 trong ñiNu ki3n mxn và thi6u nưBc.

Tuy nhiên, Singh và cs. (2010)[166] cho bi6t ñCt bi6n m@t ch,c năng c.1 là y6u t2 cơ b8n ñQ hình thành ñXy ñ. ch@t thơm R lúa thơm, hoKt ñCng c.a BADH1 là cung c@p ch@t ban ñXu ñQ hình thành 2‚AP. Niu và cs.

(2008)[140] cũng nghiên c,u biQu hi3n c.1 b•ng k` thu:t PCR phiên mã ngư?c (reverse‚transcription PCR) trong ñiNu ki3n mxn R các bC ph:n khác nhau c.a cây lúa cho bi6t m,c biQu hi3n c.1 ñã 8nh hưRng ñ6n s; tích lũy mùi thơm. Nghiên c,u vN gen BADH2 ñCt bi6n thành gen kiQm soát mùi thơm, Kovach và cs. (2009)[116] cho bi6t có ñ6n 10 kiQu ñCt bi6n mBi trong gen badh2 liên quan ñ6n hương thơm c.1), trong ñó cxp alen badh 2.1 ñư?c Bradbury và cs. (2005)[58]; Amarawathi và cs.

(2008)[47]; Bourgis và cs. (2008)[56]; Shi và cs. (2008)[163]; Niu và cs. (2007, 2010)[140], [141] nghiên c,u và badh2.2 do Shi và cs.

MCt alen mBi Trư ng ð i h c Nông Nghi p Hà N i – Lu n án ti n sĩ khoa h c nông nghi p …………………………. 9 ñư?c Daygon và cs. (2010)[74] nghiên c,u trên gi2ng Kai Noi Leung c.a Lào phát hi3n có ñCt bi6n 806 bp R exon 4 ñ6n exon 5 và d; ki6n ñxt tên alen badh2. Mưyi alen ñưtc phát hi{n kivm soát mùi thơm c_a các gi>ng lúa Alen Gi>ng lúa Ngu@n g>c Kivu ñdt bi^n badh 2.1 Basmati 370, KDM 105, ¦n ðC, Thái M@t ñoKn 8 bp Nàng Thơm Ch? ðào Lan, Vi3t Nam badh 2.