Luận án tiến sĩ về giống lúa mùa chịu mặn phục vụ mô hình lúa tôm

Luận án tiến sĩ nghiên cứu sưu tập tuyển chọn và lọc thuần giống lúa mùa chịu mặn phục vụ mô hình lúa tôm, phát triển phương pháp mới, đánh giá hiệu quả ứng dụng trong lĩnh vực

• Tác giả: Trần Hữu Phúc
• Người hướng dẫn: TS. Vũ Anh Pháp
• Trường học: Trường Đại Học Cần Thơ
• Chuyên ngành: Khoa Học Cây Trồng
• Đề tài: Nghiên Cứu Giống Lúa Mùa Chịu Mặn Cho Mô Hình Lúa Tôm
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Cần Thơ

Mục lục chi tiết

• Lời cảm tạ
• Tóm tắt
• Abstract
• Lời cam đoan
• Danh sách bảng
• Danh sách hình
• Mục lục từ viết tắt
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
• 1.1.1. Mục tiêu chung
• 1.1.2. Mục tiêu cụ thể
• 1.1.3. Nội dung nghiên cứu
• 1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• 1.2.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.2.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 1.3. Tính mới của đề tài
• 1.4. Đối tượng và giới hạn của đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Sưu tập nguồn gen
• 2.1.1. Tình hình sưu tập đánh giá nguồn gen của thế giới
• 2.1.2. Tình hình sưu tập và bảo tồn nguồn gen cây lúa trong thời gian qua của Việt Nam
• 2.2. Đánh giá quỹ gen một số giống lúa mùa vùng ĐBSCL
• 2.2.1. Phân loại giống theo vùng canh tác và đặc tính nông học
• 2.2.1.1. Phân loại giống theo vùng canh tác
• 2.2.1.2. Thời gian sinh trưởng
• 2.2.1.3. Chiều cao cây
• 2.2.1.4. Phân loại theo thành phần năng suất và năng suất
• 2.2.2. Đánh giá tính chống chịu điều kiện bất lợi sinh học và phi sinh học
• 2.2.2.1. Đánh giá kiểu hình
• 2.2.2.2. Đánh giá tính trạng sinh lý cây lúa
• 2.2.3. Đánh giá tính trạng phẩm chất hạt và mùi thơm
• 2.2.3.1. Phẩm chất hạt gạo
• 2.2.3.1.1. Chiều dài hạt gạo
• 2.2.3.1.2. Mức độ bạc bụng
• 2.2.3.1.3. Tỷ lệ gạo nguyên (%)
• 2.2.3.1.4. Hàm lượng amylose và protein
• 2.2.3.2. Mùi thơm hạt gạo
• 2.4. Đa dạng sinh học và đa dạng di truyền
• 2.4.1. Đa dạng sinh học
• 2.4.2. Đa dạng di truyền
• 2.4.2.1. Xác định đa dạng di truyền
• 2.4.2.2. Tầm quan trọng của đa dạng di truyền cây lúa
• 2.4.2.3. Nghiên cứu đa dạng di truyền dựa trên tính trạng hình thái
• 2.4.2.4. Nghiên cứu đa dạng di truyền dựa trên dấu phân tử ADN
• 2.4.2.4.1. Nghiên cứu đa dạng di truyền lúa ở trên thế giới
• 2.4.2.4.2. Nghiên cứu đa dạng di truyền lúa ở trong nước
• 2.5. Ảnh hưởng của mặn đến sự sinh trưởng của cây lúa
• 2.5.1. Chiều cao cây lúa
• 2.5.2. Chiều dài rễ
• 2.5.3. Tổn thương lá
• 2.5.4. Ngưỡng chống chịu mặn của cây lúa
• 2.5.5. Cơ chế chống chịu mặn của cây lúa
• 2.6. Ứng dụng chỉ thị phân tử SSR trong xác định gen mục tiêu
• 2.7. Lọc thuần lúa mùa theo hướng cải thiện năng suất và chất lượng
• 2.8. Mô Hình Lúa-Tôm Vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long
• 2.8.1. Tầm quan trọng của mô hình lúa-tôm tại những vùng nhiễm mặn
• 2.8.2. Hiệu quả kinh tế của mô hình canh tác lúa-tôm
• 2.8.3. Một số vấn đề cần lưu ý khi canh tác lúa trên đất nuôi tôm
• 2.8.3.1. Chuẩn bị đất
• 2.8.3.2. Khuyến cáo lịch thời vụ
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Phương tiện
• 3.1.1. Địa điểm nghiên cứu
• 3.1.2. Vật liệu, một số phương tiện, hóa chất dùng trong nghiên cứu
• 3.2. Nội dung nghiên cứu
• 3.3. Phương pháp nghiên cứu
• 3.3.1. Nội dung 1: Sưu tập, khảo sát đánh giá nguồn gen giống lúa mùa chịu mặn và kháng rầy nâu phục vụ mô hình canh tác lúa-tôm
• 3.3.1.1. Sưu tập giống lúa mùa phục vụ canh tác lúa tôm
• 3.3.1.2. Tuyển chọn giống lúa mùa phục vụ canh tác lúa-tôm
• 3.3.1.3. Đánh giá tính thích nghi 11 giống lúa mùa phục vụ canh tác lúa-tôm
• 3.3.2. Nội dung 2: Lọc thuần được 2 giống lúa mùa chịu mặn, thích hợp mô hình canh tác lúa-tôm
• 3.3.2.1. Lọc thuần 02 giống lúa mùa thích hợp canh tác lua-tôm
• 3.3.2.2. Khảo nghiệm diện hẹp 02 giống lúa mùa đã lọc thuần có đặc tính nông học, năng suất cao thích hợp canh tác lúa-tôm
• 3.3.2.3. Khảo nghiệm diện rộng 02 giống lúa mùa đã lọc thuần có đặc tính nông học, năng suất cao phù hợp canh tác lúa-tôm
• 3.4. Phương pháp xử lý số liệu
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Sưu tập giống lúa mùa phục vụ canh tác lúa-tôm
• 4.2. Tuyển chọn giống lúa mùa chịu mặn phục vụ canh tác lúa-tôm (Thí nghiệm 1-3)
• 4.2.1. Đánh giá một số đặc tính hình thái của 41 mẫu giống
• 4.2.1.1. Tính trạng hình thái của lá lúa
• 4.2.1.2. Tính trạng hình thái của thìa lá
• 4.2.1.3. Tính trạng hình thái của thân cây lúa
• 4.2.1.4. Tính trạng hình thái của bông lúa
• 4.2.2. Đánh giá một số đặc tính nông học 41 mẫu giống
• 4.2.2.1. Chiều cao cây lúa (cm)
• 4.2.2.2. Chiều dài và chiều rộng lá lúa (cm)
• 4.2.2.3. Chiều dài thìa lá lúa (mm)
• 4.2.2.4. Thời gian sinh trưởng (ngày)
• 4.2.2.5. Số hạt chắc trên bông (hạt)
• 4.2.2.6. Chiều dài hạt gạo (mm)
• 4.2.2.7. Tỷ lệ bạc bụng (%)
• 4.2.2.8. Hàm lượng amylose (%)
• 4.2.2.9. Phân nhóm mối quan hệ di truyền dựa vào đặc tính số lượng
• 4.2.3. Nhận diện một số tính trạng
• 4.2.3.1. Cấp độ chống chịu mặn các giống lúa mùa
• 4.2.3.2. Nhận diện tính chống chịu mặn dựa vào dấu phân tử RM3412
• 4.2.3.3. Nhận diện tính chống chịu mặn dựa vào dấu phân tử RM493
• 4.2.3.4. Sự tương quan giữa đánh giá cấp độ chịu mặn theo tiêu chuẩn SES và phân tích bằng dấu phân tử SSR
• 4.2.3.5. Nhận diện tính kháng rầy nâu bằng dấu phân tử B121 và RM5479
• 4.2.3.6. Nhận diện những giống lúa có gen thơm
• 4.2.3.7. Đánh giá, tuyển chọn các giống lúa chịu mặn mùa triển vọng
• 4.3. Đánh giá tính thích nghi 11 giống lúa mùa chịu mặn phục vụ canh tác lúa-tôm (Thí nghiệm 4 và 5)
• 4.3.1. Diễn biến pH và EC của nước trong đất độ sâu 0-20 cm, độ sâu 20-40 cm và nước mặt của ruộng lúa-tôm
• 4.3.2. Diễn biến chiều cao giai đoạn 25 và 50 ngày sau khi cấy
• 4.3.3. Diễn biến số chồi/m2 giai đoạn 25 và 50 ngày sau khi cấy
• 4.3.4. Chiều cao cây lúa giai đoạn thu hoạch
• 4.3.5. Số hạt chắc/bông
• 4.4. Lọc thuần 02 giống lúa mùa chịu mặn thích hợp canh tác lúa-tôm (Thí nghiệm 6 và 7)
• 4.4.1. Đánh giá chiều cao 206 dòng/giống Ba bông mẵn và 201 dòng/giống Bờ liếp 2
• 4.4.1.1. Chiều cao giống lúa Ba bông mẵn
• 4.4.1.2. Chiều cao giống lúa Bờ liếp 2
• 4.4.2. Số bông/m2
• 4.4.2.1. Số bông/m2 giống lúa Ba bông mẵn
• 4.4.2.2. Số bông/m2 giống lúa Bờ liếp 2
• 4.4.3. Hạt chắc/bông
• 4.4.3.1. Hạt chắc/bông giống lúa Ba bông mẵn
• 4.4.3.2. Hạt chắc/bông giống lúa Bờ liếp 2
• 4.4.4. Khối lượng 1.000 hạt
• 4.4.4.1. Khối lượng 1.000 hạt giống lúa Ba bông mẵn
• 4.4.4.2. Khối lượng 1.000 hạt (g) giống lúa Bờ liếp 2
• 4.4.5. Năng suất thực tế
• 4.4.5.1. Năng suất thực tế giống lúa Ba bông mẵn
• 4.4.5.2. Năng suất thực tế giống lúa Bờ liếp 2
• 4.4.6. Chất lượng xay chà và chiều dài gạo trắng
• 4.4.6.1. Chất lượng xay chà và chiều dài gạo trắng giống lúa Ba bông mẵn
• 4.4.6.2. Chất lượng xay chà và chiều dài gạo trắng giống lúa Bờ liếp 2
• 4.4.7. Mức độ bạc bụng
• 4.4.7.1. Mức độ bạc bụng giống lúa Ba bông mẵn
• 4.4.7.2. Mức độ bạc bụng giống lúa Bờ liếp 2
• 4.4.8. Hàm lượng amylose
• 4.4.8.1. Hàm lượng amylose giống lúa Ba bông mẵn
• 4.4.8.2. Hàm lượng amylose giống Bờ liếp 2
• 4.5. Khảo nghiệm diện hẹp 02 giống lúa mùa chịu mặn đã lọc thuần có đặc tính nông học, năng suất cao thích hợp canh tác lúa-tôm (Thí nghiệm 8-13)
• 4.5.1. Diễn biến EC của nước trong đất độ sâu 0-20 cm, độ sâu 20-40 cm và nước trong ruộng
• 4.5.2. Đánh giá đặc tính nông học các giống mùa chịu mặn trong mô hình lúa-tôm
• 4.5.3. Chất lượng xay chà, chiều dài hạt gạo và hàm lượng amylose
• 4.6. Khảo nghiệm diện rộng 02 giống lúa mùa đã lọc thuần có đặc tính nông học, năng suất cao phù hợp canh tác lúa-tôm (Thí nghiệm 14-21)
• 4.6.1. Diễn biến pH và EC nước trong đất độ sâu 0-20 cm, độ sâu 20-40 cm và nước mặt của ruộng lúa-tôm
• 4.6.2. Đánh giá đặc tính nông học của 15 giống lúa mùa chịu mặn
• 4.6.2.1. Chiều dài bông
• 4.6.3. Thành phần năng suất và năng suất thực tế 15 giống lúa mùa chịu mặn
• 4.6.3.1. Số hạt chắc/bông
• 4.6.3.2. Năng suất thực tế
• 4.6.4. Hàm lượng amylose của 15 giống lúa mùa chịu mặn
• 4.7. Thảo Luận Chung
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
• 5.1. Kết luận
• 5.2. Đề xuất
• DANH MỤC LIỆT KÊ CÁC BÀI BÁO ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Giới thiệu về nghiên cứu giống lúa mùa chịu mặn

Nghiên cứu giống lúa mùa chịu mặn là một phần quan trọng trong việc phát triển nông nghiệp bền vững, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu và tình trạng xâm nhập mặn ngày càng gia tăng. Mô hình lúa-tôm không chỉ giúp tăng năng suất mà còn bảo vệ môi trường. Việc sưu tập và chọn lọc giống lúa mùa chịu mặn có thể cải thiện năng suất lúa, đồng thời giảm thiểu tác động tiêu cực của nước mặn đến sản xuất nông nghiệp.

1.1. Tầm quan trọng của giống lúa chịu mặn

Giống lúa chịu mặn đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sản xuất nông nghiệp ở những vùng bị ảnh hưởng bởi mặn. Việc phát triển giống lúa này không chỉ giúp tăng năng suất mà còn đảm bảo an ninh lương thực. Theo nghiên cứu, giống lúa mùa chịu mặn có khả năng thích nghi tốt với điều kiện đất mặn, từ đó nâng cao hiệu quả kinh tế cho nông dân.

II. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện thông qua hai nội dung chính: sưu tập và đánh giá nguồn gen giống lúa mùa chịu mặn, và lọc thuần hai giống lúa mùa phù hợp cho mô hình lúa-tôm. Sử dụng các dấu phân tử SSR để đánh giá tính đa dạng di truyền và khả năng chống chịu mặn của các giống lúa. Kết quả cho thấy, việc áp dụng các phương pháp hiện đại trong nghiên cứu giống lúa đã mang lại hiệu quả cao trong việc chọn lọc giống.

2.1. Sưu tập và đánh giá nguồn gen

Quá trình sưu tập giống lúa mùa chịu mặn đã thu thập được 24 giống, trong đó 41 giống được đánh giá về đặc tính hình thái và nông sinh học. Việc sử dụng 50 dấu phân tử SSR giúp xác định tính đa dạng di truyền và khả năng chống chịu mặn của giống lúa. Kết quả cho thấy, giống lúa Ba bông mẵn và Bờ Liếp 2 có khả năng chịu mặn tốt và năng suất cao, phù hợp với mô hình canh tác lúa-tôm.

III. Kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy giống lúa Ba bông mẵn và Bờ Liếp 2 có năng suất đạt 3,9 tấn/ha và 3,8 tấn/ha, tương ứng với tỷ lệ bạc bụng thấp và hàm lượng amylose phù hợp. Các giống này không chỉ có khả năng chống chịu mặn mà còn mang lại giá trị kinh tế cao cho nông dân. Việc khảo nghiệm trên diện rộng cho thấy tính thích nghi tốt của các giống lúa này trong điều kiện thực tế.

3.1. Đánh giá năng suất và chất lượng

Năng suất của giống lúa Ba bông mẵn và Bờ Liếp 2 được cải thiện đáng kể so với giống đối chứng. Cụ thể, năng suất tăng 18,2% và 15,8% so với các giống lúa chưa lọc thuần. Chất lượng gạo cũng được cải thiện với tỷ lệ bạc bụng thấp và hàm lượng amylose đạt yêu cầu. Điều này cho thấy, việc chọn lọc giống lúa chịu mặn không chỉ nâng cao năng suất mà còn cải thiện chất lượng sản phẩm.

IV. Ý nghĩa thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu giống lúa mùa chịu mặn có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển nông nghiệp bền vững, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Mô hình lúa-tôm không chỉ giúp tăng năng suất mà còn bảo vệ môi trường. Việc áp dụng các giống lúa chịu mặn sẽ giúp nông dân giảm thiểu rủi ro do xâm nhập mặn, từ đó nâng cao thu nhập và cải thiện đời sống.

4.1. Ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp

Việc áp dụng giống lúa mùa chịu mặn trong mô hình lúa-tôm sẽ giúp nông dân tăng cường khả năng chống chịu với điều kiện bất lợi. Điều này không chỉ giúp cải thiện năng suất mà còn bảo vệ môi trường sinh thái. Các giống lúa này có thể được nhân rộng và áp dụng tại nhiều vùng bị ảnh hưởng bởi mặn, từ đó góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành nông nghiệp.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

• Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu: Lúa gạo là cây lương thực thiết yếu, giữ vị trí quan trọng đối với an ninh lương thực toàn cầu. Dưới tác động của biến đổi khí hậu, hiện tượng nước biển dâng và xâm nhập mặn ngày càng gia tăng, đe dọa nghiêm trọng đến sản lượng lúa canh tác tại các vùng ven biển (Pareek et al., 2010; Mantri et al., 2012; Roy and Sharma, 2014). Tại vùng Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), diện tích đất nhiễm mặn theo báo cáo của Cục Trồng Trọt (2011) lên tới 744.547 ha, chiếm 19,1% tổng diện tích toàn vùng. Trước thập niên 1960, ĐBSCL từng sở hữu quỹ gen lúa mùa địa phương phong phú với hàng nghìn giống thích ứng với từng tiểu vùng sinh thái (lúa nổi ngập sâu trên 1,0 m, lúa nước sâu ngập từ 0,5–1,0 m và lúa mùa chịu mặn vùng ven biển ngập cạn dưới 0,5 m). Tuy nhiên, quá trình thâm canh hóa đã làm suy giảm nghiêm trọng diện tích và tính đa dạng di truyền của lúa mùa bản địa. Nguồn giống canh tác ngoài sản xuất hiện nay bị phân ly, lẫn tạp dạng hình và suy giảm phẩm chất thương phẩm hạt gạo. Trong hệ thống luân canh lúa - tôm (nuôi tôm từ tháng 12 đến tháng 6 và rửa mặn trồng lúa từ tháng 8 đến tháng 12), cây lúa đóng vai trò quan trọng trong việc cải tạo môi trường đất nhưng khu vực này đang thiếu hụt nguồn giống lúa mùa chịu mặn được lọc thuần đồng nhất, có năng suất khá và phẩm chất xay xát tốt. Do đó, việc sưu tập, đánh giá nguồn gen và tiến hành chọn lọc dòng thuần lúa mùa có mang gen chịu mặn và kháng sâu bệnh là yêu cầu cấp thiết.
• Mục tiêu nghiên cứu:
  • Mục tiêu chung: Cung cấp nguồn giống tốt thích nghi cho mô hình canh tác lúa-tôm, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất, cải thiện thu nhập cho người dân.
  • Mục tiêu cụ thể:
    1. Sưu tập, đánh giá một số giống lúa mùa tại một số tỉnh ven biển vùng Đồng bằng sông Cửu Long.
    2. Lọc thuần được 02 giống lúa mùa chịu mặn, thích hợp cho mô hình canh tác lúa-tôm, có năng suất cao (trung bình ≥ 3,5 tấn/ha), tỷ lệ bạc bụng thấp (≤ 15%), gạo mềm cơm (amylose trung bình ≤ 24%), có mang gen chống chịu mặn và gen kháng rầy nâu.
• Nội dung nghiên cứu:
  • Nội dung 1: Sưu tập, khảo sát đánh giá nguồn gen giống lúa mùa chịu mặn và kháng rầy nâu phục vụ mô hình canh tác lúa-tôm.
  • Nội dung 2: Lọc thuần được 2 giống lúa mùa chịu mặn, thích hợp cho mô hình canh tác lúa-tôm.
• Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
  • Đối tượng nghiên cứu: Các giống lúa mùa địa phương có khả năng chịu mặn tại vùng ĐBSCL.
  • Phạm vi không gian: Vùng canh tác lúa - tôm thuộc 4 tỉnh ven biển ĐBSCL gồm Kiên Giang, Cà Mau, Bạc Liêu và Sóc Trăng.
  • Phạm vi thời gian: Các nội dung thí nghiệm thực địa và phân tích phòng thí nghiệm được tiến hành trong giai đoạn từ năm 2014 đến năm 2019.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Tác giả đã hệ thống hóa các công trình nghiên cứu về bảo tồn nguồn gen, đánh giá đa dạng di truyền và chọn tạo giống lúa chịu mặn trong và ngoài nước:

• Tình hình sưu tập và bảo tồn nguồn gen quốc tế: Báo cáo của FAO (1996) ghi nhận trên thế giới có 1.308 ngân hàng gen lưu trữ khoảng 5,5 triệu mẫu nguồn gen thực vật, trong đó lúa nước và lúa mì chiếm 50%. Các tổ chức quốc tế lớn như Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI) lưu giữ 80.000 mẫu lúa, CIMMYT (70.000 mẫu), IITA (36.000 mẫu), CIAT (66.000 mẫu), IBPGR (96.000 mẫu), ICARDA (87.000 mẫu). Chương trình đánh giá di truyền lúa quốc tế (INGER) đã đánh giá hơn 40.000 dòng/giống từ năm 1975 đến 2009. Các quốc gia sở hữu ngân hàng gen dài hạn lớn gồm Trung Quốc (300.000 mẫu), Nga - VIR (177.680 mẫu), Nhật Bản - NIAR (146.091 mẫu), Ấn Độ - NBPGR (144.109 mẫu). Khai thác nguồn gen lúa lùn Dee-geo-woo-gen (DGWG) và Taichung Native-1 (TN1) đã tạo ra các giống bán lùn như IR8, IR64 thúc đẩy Cuộc cách mạng xanh.
• Sưu tập và đánh giá nguồn gen lúa tại Việt Nam: Đại học Nông nghiệp Hà Nội giai đoạn 2001–2011 lưu giữ 1.090 mẫu lúa địa phương (Phan Hữu Tôn và ctv.). Viện Lúa ĐBSCL sưu tập hơn 1.800 mẫu lúa cổ truyền và 160 quần thể lúa hoang (Bùi Chí Bửu và ctv., 1992). Trường Đại học Cần Thơ bảo quản 2.500 mẫu giống, gồm 1.300 mẫu lúa mùa ĐBSCL và 500 mẫu lúa rẫy (Huỳnh Quang Tín và Lê Thành Đương, 2003). Bộ giống địa phương Nam Bộ được ghi nhận có các giống đặc sản chất lượng như Một bụi, Trắng tép, Nàng thơm Chợ Đào, Tài nguyên.
• Phân loại và đánh giá đặc tính nông học lúa mùa ĐBSCL: Số liệu khảo sát của Viện Nghiên cứu Phát triển ĐBSCL (1982) trên 1.050 giống lúa địa phương đã phân nhóm theo tập quán canh tác: lúa cấy 1 lần (875 giống, chiếm 83,3%), lúa cấy 2 lần (85 giống, chiếm 8,1%), lúa nổi (90 giống, chiếm 8,6%). Thời gian sinh trưởng dao động từ 110 đến trên 220 ngày, tập trung ở nhóm 161–200 ngày (58,4%). Chiều cao thân cây dao động từ 50 đến trên 190 cm, tập trung ở mức 111–130 cm (46,0%). Năng suất lý thuyết trung bình đạt 3,36 tấn/ha, trong đó 41,6% số giống đạt 3,0–4,0 tấn/ha.
• Đánh giá khả năng chống chịu và đa dạng di truyền bằng chỉ thị sinh học phân tử: Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang (2007) tổng kết các giống lúa mùa chịu mặn như Nàng co đỏ, Sóc nâu, Ba xuyên, Vệ phích, Ba đuông có mức độ chống chịu tương đương giống chuẩn Pokkali. Các nghiên cứu quốc tế xác định đoạn gen Saltol trên nhiễm sắc thể số 1 kiểm soát tỷ lệ hấp thu Na+/K+ và quyết định 64,3–80,2% biến thiên kiểu hình chịu mặn (Gregorio et al., 1997; Lang et al., 2001; Niones, 2004). Việc ứng dụng chỉ thị vi vệ tinh (SSR) trong đánh giá đa dạng di truyền và nhận diện gen mục tiêu được chứng minh tính hiệu quả qua các công trình của Xu et al. (2004), Lu et al. (2005), Victoria et al. (2007), Giarrocco et al. (2007), Malik et al. (2008), Michael et al. (2007), Lee et al. (2011), Jingguo et al. (2013), Lưu Ngọc Trình (2002), Nguyễn Đức Thành và ctv. (1999).
• Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết: Luận án tập trung đánh giá hệ thống nguồn gen lúa mùa chịu mặn bản địa bằng việc kết hợp chỉ thị phân tử SSR nhận diện đồng thời các đoạn gen chịu mặn (Saltol), gen kháng rầy nâu và gen thơm với đánh giá kiểu hình nông sinh học ngoài đồng ruộng; trên cơ sở đó thực hiện quy trình chọn dòng thuần cá thể cho 02 giống triển vọng và khảo nghiệm thực tế trên hệ thống canh tác lúa - tôm tại các tỉnh ven biển Tây Nam Bộ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

• Khung lý thuyết và khái niệm:
  • Khái niệm đa dạng sinh học và đa dạng di truyền cây trồng (FAO, 1996; Vũ Văn Liết, 2009; Lưu Ngọc Trình, 2002): Đánh giá biến dị di truyền thông qua tính trạng số lượng, tính trạng chất lượng và chỉ số đa dạng Shannon-Weaver (H') (Shannon and Weaver, 1949; Dương Trí Dũng, 2001).
  • Cơ chế chống chịu mặn và di truyền số lượng: Kiểm soát tỷ lệ Na+/K+ qua đoạn gen Saltol trên nhiễm sắc thể số 1 và tương tác kiểu gen - môi trường (G x E) ảnh hưởng đến sinh trưởng, chiều cao cây, khả năng đẻ nhánh và năng suất hạt (Yoshida, 1981; Jenning et al., 1979; Choi et al., 2003; Hasamuzzaman et al., 2009).
  • Tiêu chuẩn đánh giá lúa quốc tế: Sử dụng Thang đo đánh giá tiêu chuẩn cho lúa (Standard Evaluation System - SES) của Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI, 2013) để chấm điểm mức độ chịu mặn và phân loại phẩm chất xay chà, chiều dài hạt gạo, độ bạc bụng và hàm lượng amylose.
• Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm:
  • Phương pháp nghiên cứu nguồn gen: Sưu tập 24 giống lúa mùa năm 2014, kết hợp với các nguồn gen sẵn có tại địa phương để hình thành tập đoàn 41 mẫu giống.
  • Đánh giá kiểu hình nông sinh học: Khảo sát tại ruộng thí nghiệm vụ mùa 2016 đối với 41 mẫu giống theo quy phạm khảo nghiệm DUS và tiêu chuẩn IRRI (hình thái lá, thìa lá, thân, bông; chiều cao cây, thời gian sinh trưởng, số hạt chắc/bông, khối lượng 1.000 hạt, tỷ lệ gạo lức, gạo trắng, gạo nguyên, tỷ lệ bạc bụng và hàm lượng amylose).
  • Đánh giá khả năng chịu mặn mạ trong phòng thí nghiệm: Thanh lọc mạ trong môi trường dung dịch dinh dưỡng Yoshida ở nồng độ mặn kiểm soát với độ dẫn điện EC = 12 mS/cm (tạo bởi muối NaCl) và đối chứng EC = 0 mS/cm, phân cấp chống chịu theo thang điểm SES (IRRI, 2013).
  • Phương pháp sinh học phân tử ADN: Chiết tách ADN lá lúa; thực hiện phản ứng PCR khuếch đại 50 chỉ thị phân tử SSR nhằm phân tích đa dạng di truyền và thiết lập sơ đồ phân nhóm quan hệ di truyền UPGMA; sử dụng 02 chỉ thị SSR liên kết tính chịu mặn đoạn gen Saltol (RM3412, RM493); 02 chỉ thị liên kết tính kháng rầy nâu (B121, RM5479); và các cặp mồi ESP/IFAP, INSP/EAP để nhận diện gen mùi thơm.
  • Phương pháp lọc thuần giống: Ứng dụng phương pháp chọn lọc dòng thuần phả hệ từ các giống triển vọng đã được tuyển chọn. Đánh giá chi tiết từng cá thể dòng qua 11 chỉ tiêu chất lượng và nông học: (1) Chiều cao cây, (2) Số bông/m2, (3) Số hạt chắc/bông, (4) Khối lượng 1.000 hạt, (5) Năng suất thực tế (tấn/ha), (6) Tỷ lệ gạo lức (%), (7) Tỷ lệ gạo trắng (%), (8) Tỷ lệ gạo nguyên (%), (9) Chiều dài hạt gạo trắng (mm), (10) Mức độ bạc bụng (Cấp 9), và (11) Hàm lượng amylose (%).
  • Phương pháp khảo nghiệm đồng ruộng trong mô hình lúa - tôm:
    • Đánh giá tính thích nghi 11 giống lúa mùa chịu mặn tại 2 điểm huyện Thới Bình và Trần Văn Thời, tỉnh Cà Mau (Thí nghiệm 4 và 5).
    • Khảo nghiệm diện hẹp 02 giống lúa mùa đã lọc thuần tại 06 điểm thí nghiệm (Thí nghiệm 8–13).
    • Khảo nghiệm diện rộng 02 giống đã lọc thuần kết hợp các giống đối chứng tại 08 điểm thí nghiệm (Thí nghiệm 14–21) thuộc 4 tỉnh ven biển ĐBSCL (Kiên Giang, Cà Mau, Bạc Liêu, Sóc Trăng) trong 2 năm 2017–2019 (tổng cộng 14 điểm khảo nghiệm thực địa).
    • Phương pháp quan trắc môi trường nước: Lấy mẫu và đo diễn biến pH, độ dẫn điện EC của nước mặt ruộng, nước trong đất tại tầng sâu 0–20 cm và tầng 20–40 cm định kỳ tại các thời điểm 25 ngày trước cấy, thời điểm cấy (0 ngày), 25, 50, 75 và 100 ngày sau khi cấy.
  • Phương pháp xử lý số liệu: Số liệu được xử lý bằng các công cụ thống kê mô tả, phân tích phương sai ANOVA, kiểm định Duncan, phân tích thành phần chính (PCA) và phân tích cụm dựa trên khoảng cách di truyền để phân loại kiểu gen.

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

Chương 1 nêu rõ bối cảnh và lý do thực hiện đề tài dựa trên thực trạng biến đổi khí hậu và xâm nhập mặn tại vùng ven biển ĐBSCL, nơi có 744.547 ha đất bị ảnh hưởng bởi mặn. Tác giả chỉ ra sự xói mòn nghiêm trọng của nguồn gen lúa mùa địa phương vốn có khả năng chịu mặn tốt, cùng tình trạng thoái hóa, lẫn tạp giống trong sản xuất mô hình lúa - tôm. Chương 1 xác định mục tiêu chung, 02 mục tiêu cụ thể, 02 nội dung nghiên cứu chính, tính mới khoa học và thực tiễn của luận án, đồng thời giới hạn phạm vi nghiên cứu trên 4 tỉnh ven biển (Kiên Giang, Cà Mau, Bạc Liêu, Sóc Trăng).

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

Chương 2 tổng hợp có hệ thống cơ sở lý luận và các kết quả nghiên cứu trước đây về:

• Lịch sử và hiện trạng sưu tập, bảo tồn nguồn gen lúa trên phạm vi thế giới và tại Việt Nam.
• Phân loại tập đoàn lúa mùa địa phương ĐBSCL theo vùng canh tác (lúa nổi, lúa cấy 2 lần, lúa cấy 1 lần), thời gian sinh trưởng (sớm, lỡ, muộn), chiều cao thân cây và các yếu tố cấu thành năng suất (số bông/m2, số hạt chắc/bông, khối lượng 1.000 hạt, năng suất thực tế).
• Đánh giá tính chống chịu điều kiện bất lợi sinh học (rầy nâu, đạo ôn) và phi sinh học (chịu mặn mạ, chịu phèn, chịu hạn, ngập, vươn lóng).
• Đánh giá phẩm chất hạt gạo (kích thước, tỷ lệ bạc bụng, tỷ lệ gạo nguyên, hàm lượng amylose, protein và mùi thơm).
• Đa dạng sinh học và các phương pháp xác định đa dạng di truyền bằng chỉ thị hình thái và chỉ thị phân tử ADN (SSR, RAPD, RFLP, AFLP).
• Cơ chế tác động của mặn đến chiều cao, chiều dài rễ, tổn thương mô lá và ngưỡng chịu mặn của cây lúa; ứng dụng chỉ thị SSR xác định gen Saltol và các gen kháng rầy nâu; phương pháp lọc thuần cải thiện giống; hiệu quả kinh tế và quy trình kỹ thuật canh tác lúa trong mô hình lúa - tôm.

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Chương 3 trình bày chi tiết về vật liệu nghiên cứu, địa điểm thực hiện, hóa chất, dung dịch dinh dưỡng Yoshida, danh mục 50 mồi SSR, các thang phân cấp tiêu chuẩn của IRRI (2013) và tiến trình thực hiện gồm 21 thí nghiệm:

• Bố trí thí nghiệm sưu tập và đánh giá kiểu hình, kiểu gen của 41 mẫu giống lúa mùa vụ mùa 2016.
• Quy trình thanh lọc tính chịu mặn ở giai đoạn mạ trong phòng thí nghiệm bằng dung dịch Yoshida ở nồng độ EC = 12 mS/cm và kỹ thuật PCR nhận diện dấu phân tử RM3412, RM493 (chịu mặn), B121, RM5479 (kháng rầy) và nhận diện gen thơm.
• Phương pháp lọc thuần phả hệ 11 chỉ tiêu trên 206 dòng giống Ba bông mẵn và 201 dòng giống Bờ liếp 2.
• Phương pháp bố trí các thí nghiệm khảo nghiệm tính thích nghi, khảo nghiệm diện hẹp (6 điểm) và diện rộng (8 điểm) trong mô hình lúa - tôm tại các tỉnh Cà Mau, Kiên Giang, Bạc Liêu, Sóc Trăng giai đoạn 2017–2019 kèm phương pháp lấy mẫu nước đất tầng 0–20 cm và 20–40 cm để đo pH và EC.

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Chương 4 là phần trọng tâm của luận án, trình bày kết quả chi tiết của 21 thí nghiệm:

1. Kết quả sưu tập và đánh giá tập đoàn 41 giống lúa mùa:
   • Sưu tập bổ sung được 24 giống lúa mùa ven biển năm 2014.
   • Đánh giá hình thái và nông học 41 mẫu giống: Chiều cao cây dao động rộng, thời gian sinh trưởng mang tính cảm quang rõ rệt; số hạt chắc/bông và khối lượng 1.000 hạt có sự đa dạng cao.
   • Phân tích 50 dấu phân tử SSR cho thấy mức độ đa hình di truyền cao giữa các giống, phân thành các nhóm di truyền rõ rệt trên sơ đồ UPGMA.
   • Thanh lọc mặn giai đoạn mạ trong dung dịch Yoshida (EC = 12 mS/cm) kết hợp chỉ thị SSR: Nhận diện các giống mang đoạn gen Saltol qua sản phẩm PCR của dấu RM3412 và RM493; xác định các giống mang gen kháng rầy nâu qua dấu B121 và RM5479; nhận diện các giống có gen mùi thơm.
   • Tuyển chọn được 02 giống triển vọng nhất đáp ứng các tiêu chí là giống Ba bông mẵn và giống Bờ Liếp 2.
2. Kết quả lọc thuần 02 giống lúa mùa triển vọng:
   • Đánh giá 206 dòng của giống Ba bông mẵn và 201 dòng của giống Bờ liếp 2 theo 11 chỉ tiêu bắt buộc.
   • Kết quả lọc thuần: Giống Ba bông mẵn có 73/206 dòng đạt 11/11 chỉ tiêu; giống Bờ liếp 2 có 61/201 dòng đạt 11/11 chỉ tiêu.
3. Kết quả khảo nghiệm thực tế trong mô hình canh tác lúa - tôm:
   • Khảo nghiệm thích nghi 11 giống tại Thới Bình và Trần Văn Thời (Cà Mau) ghi nhận sự thích ứng về chiều cao, khả năng đẻ nhánh và các yếu tố năng suất trong điều kiện mặn dao động theo mùa.
   • Khảo nghiệm diện hẹp tại 06 điểm và khảo nghiệm diện rộng tại 08 điểm trên 4 tỉnh ven biển (2017–2019):
     • Độ dẫn điện (EC) trong đất ở tầng 20–40 cm luôn cao hơn tầng 0–20 cm và nước mặt ruộng, EC giảm dần trong mùa mưa khi cấy lúa và tăng trở lại vào cuối vụ.
     • Năng suất thực tế của 02 giống đã lọc thuần đạt mức khá và vượt trội có ý nghĩa so với đối chứng chưa lọc thuần: Giống Ba bông mẵn đạt 3,9 tấn/ha (tăng 18,2% so với giống đối chứng chưa lọc thuần đạt 3,4 tấn/ha); giống Bờ liếp 2 đạt 3,8 tấn/ha (tăng 15,8% so với giống đối chứng chưa lọc thuần đạt 3,2 tấn/ha).
     • Phẩm chất gạo sau lọc thuần: Tỷ lệ xay chà tốt, tỷ lệ bạc bụng thấp (Ba bông mẵn đạt 10%, Bờ liếp 2 đạt 7%), hàm lượng amylose trung bình mềm cơm đạt lần lượt 21,4% và 20,7%.

Bảng tổng hợp đặc tính nông học và phẩm chất của 02 giống lúa mùa sau lọc thuần:

Chỉ tiêu nông học / phẩm chất	Giống Ba bông mẵn (đã lọc thuần)	Giống Bờ liếp 2 (đã lọc thuần)
Tỷ lệ dòng đạt 11/11 chỉ tiêu	73 / 206 dòng	61 / 201 dòng
Năng suất thực tế trung bình	3,9 tấn/ha (tăng 18,2% so với ĐC 3,4 tấn/ha)	3,8 tấn/ha (tăng 15,8% so với ĐC 3,2 tấn/ha)
Tỷ lệ bạc bụng (Cấp 9)	10%	7%
Hàm lượng amylose trung bình	21,4% (nhóm mềm cơm)	20,7% (nhóm mềm cơm)
Chỉ thị phân tử chịu mặn (Saltol)	Mang alen liên kết (RM3412, RM493)	Mang alen liên kết (RM3412, RM493)
Chỉ thị phân tử kháng rầy nâu	Mang alen liên kết (B121, RM5479)	Mang alen liên kết (B121, RM5479)
Tính thích nghi canh tác	Mô hình lúa - tôm ven biển ĐBSCL	Mô hình lúa - tôm ven biển ĐBSCL

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT

Chương 5 đúc kết toàn bộ các kết luận nghiên cứu tương ứng với mục tiêu đề ra và đưa ra các đề xuất về mặt ứng dụng thực tiễn trong công tác nhân giống, chuyển giao vào sản xuất luân canh lúa - tôm tại ĐBSCL.

Kết quả và những đóng góp mới

• Đóng góp về mặt lý luận và khoa học:
  • Cung cấp bộ dữ liệu khoa học toàn diện về hình thái, đặc tính nông sinh học, phẩm chất hạt và mức độ đa dạng di truyền dựa trên 50 chỉ thị phân tử SSR cho tập đoàn 41 giống lúa mùa bản địa vùng ven biển ĐBSCL.
  • Xác lập sự tương quan và hiệu quả của việc kết hợp đánh giá kiểu hình theo thang SES của IRRI với việc sử dụng các chỉ thị phân tử liên kết tính chịu mặn (RM3412, RM493), tính kháng rầy nâu (B121, RM5479) và gen thơm trong công tác chọn lọc nguồn gen lúa mùa bản địa.
• Đóng góp về mặt thực tiễn:
  • Sưu tập bổ sung thành công 24 giống lúa mùa ven biển, góp phần bảo tồn nguồn tài nguyên di truyền thực vật quý của vùng Tây Nam Bộ.
  • Lọc thuần thành công 02 giống lúa mùa chất lượng là Ba bông mẵn và Bờ liếp 2, thích ứng với mô hình luân canh lúa - tôm, có năng suất thực tế đạt 3,8–3,9 tấn/ha (cải thiện 15,8–18,2% so với giống đối chứng chưa lọc thuần), tỷ lệ bạc bụng thấp (7–10%), hàm lượng amylose đạt mức mềm cơm (20,7–21,4%) và có mang gen kháng rầy nâu.
• Kiến nghị và đề xuất của luận án:
  • Đề xuất đưa 02 giống lúa mùa Ba bông mẵn và Bờ liếp 2 đã lọc thuần vào cơ cấu giống sản xuất phục vụ mô hình lúa - tôm tại các vùng ven biển ĐBSCL.
  • Khuyến cáo nông dân tuân thủ lịch thời vụ và kỹ thuật rửa mặn đất ruộng dựa trên kết quả theo dõi động thái EC tầng đất 0–20 cm và 20–40 cm nhằm đảm bảo sinh trưởng của cây lúa mùa.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế của nghiên cứu:
  • Địa bàn khảo nghiệm thực tế của đề tài tập trung chủ yếu tại vùng canh tác lúa - tôm thuộc 4 tỉnh ven biển Tây Nam Bộ (Kiên Giang, Cà Mau, Bạc Liêu, Sóc Trăng), chưa mở rộng khảo sát ở các tiểu vùng sinh thái nhiễm mặn khác thuộc vùng Duyên hải miền Trung hay Đồng bằng sông Hồng.
  • Chưa đánh giá ảnh hưởng phối hợp giữa các điều kiện bất lợi phi sinh học phức tạp khác như hạn kết hợp mặn nghiêm trọng trong điều kiện biến đổi khí hậu cực đoan ngoài chu kỳ thời vụ thông thường.
• Hướng nghiên cứu tiếp theo:
  • Tiếp tục hoàn thiện hồ sơ khảo nghiệm sản xuất diện rộng để đăng ký lưu hành giống cây trồng nông nghiệp đối với 02 giống Ba bông mẵn và Bờ liếp 2.
  • Xây dựng quy trình canh tác đạt tiêu chuẩn an toàn hoặc hữu cơ cho 02 giống lúa mùa này trong hệ thống lúa - tôm sinh thái.
  • Ứng dụng công nghệ giải trình tự gen thế hệ mới (NGS) để phân tích sâu hơn cấu trúc di truyền của các dòng thuần đã chọn lọc.

Giá trị tham khảo

• Đối với nghiên cứu sinh, học viên cao học và sinh viên các ngành Khoa học Cây trồng, Nông học, Di truyền và Chọn giống: Luận án là tài liệu tham khảo có giá trị về phương pháp luận kết hợp giữa chọn giống truyền thống (lọc thuần phả hệ 11 chỉ tiêu) với công cụ sinh học phân tử (chỉ thị SSR, PCR). Phần mô tả phương pháp bố trí thí nghiệm thanh lọc mặn bằng dung dịch Yoshida và kỹ thuật lấy mẫu nước đất đa tầng có thể áp dụng trực tiếp cho các nghiên cứu liên quan.
• Đối với giảng viên và các nhà nghiên cứu tài nguyên thực vật: Cung cấp số liệu chi tiết về đặc tính nông sinh học và đa dạng di truyền của quỹ gen lúa mùa Nam Bộ, phục vụ công tác giảng dạy môn Chọn giống cây trồng, Đa dạng sinh học và Bảo tồn nguồn gen.
• Đối với cán bộ khuyến nông và nhà hoạch định chính sách nông nghiệp địa phương: Cung cấp cơ sở khoa học và dữ liệu thực nghiệm để xây dựng quy hoạch chuyển đổi cơ cấu cây trồng, phát triển kinh tế nông nghiệp bền vững thích ứng với biến đổi khí hậu tại vùng bán đảo Cà Mau và các tỉnh ven biển ĐBSCL.

Câu hỏi thường gặp

1. Mục tiêu chọn lọc và tiêu chí năng suất, phẩm chất của đề tài được xác định như thế nào? Mục tiêu cụ thể của luận án là chọn lọc và lọc thuần được 02 giống lúa mùa chịu mặn thích hợp cho mô hình lúa - tôm với các tiêu chuẩn định lượng: năng suất trung bình đạt ≥ 3,5 tấn/ha, tỷ lệ bạc bụng thấp (≤ 15%), gạo mềm cơm (hàm lượng amylose trung bình ≤ 24%), đồng thời có mang gen chống chịu mặn và gen kháng rầy nâu.

2. Bộ chỉ thị phân tử SSR nào đã được sử dụng để nhận diện các tính trạng mục tiêu trong luận án? Tác giả đã sử dụng 50 chỉ thị phân tử SSR để phân tích đa dạng di truyền của 41 giống lúa; sử dụng 02 chỉ thị vi vệ tinh RM3412 và RM493 liên kết với vùng gen Saltol trên nhiễm sắc thể số 1 để nhận diện tính chống chịu mặn; sử dụng chỉ thị B121 và RM5479 để xác định tính kháng rầy nâu; và các cặp mồi ESP/IFAP, INSP/EAP để nhận diện gen mùi thơm.

3. Quy trình lọc thuần 02 giống lúa Ba bông mẵn và Bờ liếp 2 đã đạt được kết quả cụ thể ra sao? Quá trình lọc thuần được đánh giá dựa trên 11 chỉ tiêu nông học và phẩm chất (chiều cao, số bông/m2, số hạt chắc/bông, khối lượng 1.000 hạt, năng suất thực tế, tỷ lệ gạo lức, gạo trắng, gạo nguyên, chiều dài hạt gạo, độ bạc bụng và hàm lượng amylose). Kết quả đã chọn được 73 dòng trên tổng số 206 dòng của giống Ba bông mẵn và 61 dòng trên tổng số 201 dòng của giống Bờ liếp 2 đạt chuẩn 11/11 chỉ tiêu.

4. Mức độ cải thiện năng suất và phẩm chất của 02 giống lúa mùa sau lọc thuần tại các điểm khảo nghiệm mô hình lúa - tôm đạt bao nhiêu? Sau lọc thuần, giống Ba bông mẵn đạt năng suất trung bình 3,9 tấn/ha (tăng 18,2% so với đối chứng chưa lọc thuần là 3,4 tấn/ha), độ bạc bụng 10%, amylose 21,4%; giống Bờ liếp 2 đạt năng suất trung bình 3,8 tấn/ha (tăng 15,8% so với đối chứng chưa lọc thuần là 3,2 tấn/ha), độ bạc bụng 7%, amylose 20,7%. Cả hai giống đều có phẩm chất xay chà tốt và cơm mềm.

5. Kết quả theo dõi độ dẫn điện (EC) trong đất và nước ruộng tại mô hình lúa - tôm phản ánh điều gì về điều kiện canh tác? Theo dõi định kỳ tại 14 điểm khảo nghiệm cho thấy độ dẫn điện EC của nước trong đất ở độ sâu 20–40 cm luôn cao hơn ở tầng 0–20 cm và nước mặt ruộng. Giá trị EC đạt mức cao trước thời điểm cấy, giảm rõ rệt trong giai đoạn giữa vụ do nước mưa rửa mặn và có xu hướng tăng trở lại vào cuối vụ khi mùa mưa kết thúc, đòi hỏi giống lúa mùa phải có khả năng chịu mặn tốt ở cả giai đoạn mạ và giai đoạn trỗ - chín.

Kết luận

Luận án đã hoàn thành việc sưu tập bổ sung 24 giống và đánh giá kiểu hình, kiểu gen của tập đoàn 41 giống lúa mùa địa phương vùng ĐBSCL bằng 50 chỉ thị phân tử SSR kết hợp thanh lọc mặn theo tiêu chuẩn SES. Công trình đã lọc thuần thành công 02 giống lúa mùa chịu mặn là Ba bông mẵn và Bờ liếp 2 mang gen chịu mặn Saltol và gen kháng rầy nâu, đạt năng suất thực tế từ 3,8–3,9 tấn/ha cùng phẩm chất hạt gạo mềm cơm và ít bạc bụng. Kết quả khảo nghiệm tại 14 điểm thực địa khẳng định khả năng thích ứng của 02 giống lúa mùa lọc thuần trong hệ thống canh tác luân canh lúa - tôm, cung cấp nguồn giống phục vụ sản xuất tại các tỉnh ven biển Tây Nam Bộ.

Trích đoạn nội dung tài liệu

mở đầu cho kỷ nguyên ứng dụng thành quả của cuộc cách mạng xanh lần thứ hai. Tương tự, giống lúa MTL2 do Trường Đại học Cần Thơ chọn được bắt nguồn từ giống nhập nội IR2307-247-2-2-3, đưa ra sản xuất năm 1979 là giống có khả năng kháng rầy và thích ứng rộng, bắt nguồn từ IRRI (thông qua Chương trình thử nghiệm lúa quốc tế). Những giống lúa được Trường Đại học Cần Thơ xin công nhận giống quốc gia như: MTL30 (IR9129-192-2-3-5) được công nhận giống quốc gia năm 1982, MTL58 (IR13240-108-2-2-3) được công nhận giống quốc gia năm 1987, MTL83 (IR29723-143-3-2-1) và MTL87 (IR50404-57-2-2-3) được công 6 luan an nhận giống quốc gia năm 1990, MTL98 (IR54751-2-44-15-24-3), MTL99 (IR56450-28-2-2), MTL103 (IR54751-2-34-10-6-2), MTL105 (IR54751-2-41- 10-5-1), MTL110 (IR54742-23-19-16-10-3), … cũng được công nhân giống quốc gia những năm tiếp theo.2 Tình hình sưu tập và bảo tồn nguồn gen cây lúa trong thời gian qua của Việt Nam Theo Trung tâm Bảo tồn và Phát triển nguồn gen cây trồng - Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội, từ năm 2001-2011 đã thu thập và lưu giữ được 1.090 mẫu giống lúa địa phương Việt Nam. Số mẫu thu thập được nhiều mẫu nhất là ở Lào Cai (254 mẫu giống) và Sơn La (232 mẫu giống lúa).

Đặc biệt là vùng cao, có nhiều dân tộc sinh sống có số mẫu giống thu thập càng đa dạng. Trong đó, có 459 mẫu giống lúa nếp, 631 mẫu giống lúa tẻ. Phân loại theo loài phụ có 496 mẫu giống lúa thuộc loài phụ Japonica, 543 mẫu giống lúa thuộc loài phụ Indica và 51 mẫu giống thuộc loài phụ Javanica. Theo thời gian sinh trưởng có 1.090 mẫu giống lúa được chia làm 3 nhóm, nhóm thời gian sinh trưởng (TGST) ngắn có 443 mẫu, nhóm TGST trung bình 512 mẫu và nhóm TGST dài 145 mẫu.

Bên cạnh đánh giá các đặc tính nông sinh học còn sử dụng chỉ thị phân tử ADN để phát hiện một số tính trạng đặc biệt nhằm khai thác hiệu quả hơn quỹ gen (Phan Hữu Tôn và ctv. Theo Bùi Chí Bửu và ctv. (1992) công tác sưu tập quỹ gen Vùng đồng bằng sông Cửu Long được bắt đầu từ năm 1977. Các vùng trọng tâm đã được xác định là Đồng Tháp Mười, Tứ Giác Long Xuyên, Tây Sông Hậu, vùng ven biển ĐBSCL.

Việc thu thập nguồn tài nguyên di truyền cây lúa không những chỉ tập trung tại các vùng trọng tâm này, mà còn được thực hiện tại Tây Nguyên, Đông Nam Bộ, duyên hải miền Trung, hơn 1.800 mẫu lúa giống cổ truyền và 160 quần thể lúa hoang dại được sưu tập, 438 mẫu giống lúa trồng từ những nước khác, đang được bảo quản tại Viện lúa Đồng bằng sông Cửu Long. Trường Đại học Cần Thơ đang bảo quản 2.500 mẫu giống, trong đó có 1.300 mẫu giống lúa mùa vùng Đồng bằng sông Cửu Long, 500 mẫu giống lúa rẫy, phần còn lại là giống lai tạo trong nước và nhập nội từ IRRI (Huỳnh Quang Tín và Lê Thành Đương, 2003). Đặc tính giống nổi trội của bộ giống sưu tập là có nhiều giống phẩm chất gạo ngon. Nhóm lúa mùa địa phương đặc sản Nam Bộ: Một bụi, Trắng tép, (vùng bán đảo Cà Mau), Móng chim, Xương gà, Bằng tây (Long An, Tây Ninh), Mahsuri (ven biển thuộc TP.

Hồ Chí Minh và Long An) có amylose thuộc nhóm trung bình (20,1-25%) theo IRRI (2013), thuộc nhóm mềm cao. Nhóm lúa thơm nổi tiếng như giống Nàng thơm Chợ Đào và Tàu hương. Các 7 luan an giống chủ lực khác như: Cù lựa, Trắng phước, Trắng lùn có hàm lượng amylose thuộc nhóm cao (> 25%), theo IRRI (2013) thuộc nhóm cứng cơm. Đặc biệt giống Tài nguyên ở Long An và Sóc Trăng ngon cơm.

Các giống nếp được sưu tập trong sản xuất hiện nay có mức độ thoái hoá rất lớn, hàm lượng amylose cao biến thiên từ 9-11% thay vì nằm trong tiêu chuẩn 2-5%, như: Nếp bà bóng, Nếp lá xanh. Giống lúa mùa địa phương được trồng phổ biến giai đoạn những năm 1990s có giống Lúa tiều (Tiều bún, Tiều mằn) ở Cái bè, Nàng loan, Tàu hương ở huyện Chợ Lách và tỉnh Vĩnh Long. Hiện nay chỉ còn tìm thấy rải rác, diện tích nhỏ trong dân như: giống Nàng loan, Trắng hoà bình được tìm thấy ở các huyện ven biển của Bến Tre, Trà Vinh; giống Móng chim, Móng chim rơi có thể tìm thấy ở Sóc Trăng, Kiên Giang; giống Nàng nhen là gạo đặc sản ở vùng Bảy Núi (An Giang) do nông dân người Khơme duy trì, có hạt gạo dài, mềm cơm. Theo Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang (2007), các giống lúa thơm cổ truyền kèm theo tính chống chịu điều kiện bất lợi nổi bậc được ghi nhận: - Chống chịu phèn: Nàng thơm Bình Chánh, Nàng thơm Đức Hoà.

- Chống chịu mặn: Nàng thơm Chợ Đào, Nàng hương, Nàng thơm Thủ Thừa. - Chống chịu hạn: Nếp than, Nếp trắng, Tài nguyên Theo Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang (2007), các giống lúa được thu thập ở những vùng canh tác có điều kiện bất lợi như phèn mặn: Nàng co, Tiêu xồi ở vùng mặn Gò Công; Ba đuông, Vệ phích, Nàng phượt ở Trà Vinh; Sóc nâu, Đốc đỏ ở Long An, Bạc Liêu; Tiêu chùm ở vùng ngập mặn Phú Xuân, Nhà Bè; Moi Mia, Boi roi cua, Komka ở đất phèn Hà Tiên tỉnh Kiên Giang. Đốc phụng, Lúa thước, Cà đung đỏ, Cà đung lá ở đất phèn Long An; giống lúa Trường hưng, Tàu binh, Đuôi trâu ở vùng đất phèn, lúa nổi của Đồng Tháp, Tiền Giang, Long An. Những giống lúa nổi có khả năng vượt nước 10-15 cm/ngày ở Tứ Giác Long Xuyên là Nàng tây đùm, Nàng lên, Ba bông, Chệt cụt, … 2.2 Đánh giá quỹ gen một số giống lúa mùa vùng ĐBSCL 2.1 Phân loại giống theo vùng canh tác và đặc tính nông học 2.1 Phân loại giống theo vùng canh tác Các giống lúa mùa vùng ĐBSCL có thời gian sinh trưởng (TGST) khác nhau, dựa vào thời điểm trỗ bông chia các giống lúa mùa thành ba nhóm chính: Lúa mùa sớm, lúa mùa lỡ, lúa mùa muộn.

- Lúa mùa sớm thu hoạch trong khoảng tháng 10 đến tháng 11, canh tác được ở những vùng không chủ động được nước, đất cao và nước rút sớm như An Giang. 8 luan an - Lúa mùa lỡ thu hoạch trong khoảng tháng 12 thường cấy ở những vùng ven biển bị ảnh hưởng ở nước mặn vào cuối vụ như Kiên Giang, Cà Mau, Bạc Liêu và Sóc Trăng, các giống này thường cao cây, quang cảm trỗ bông vào thời điểm giao mùa. - Lúa mùa muộn là giống quang cảm mạnh thu hoạch trong khoảng tháng 1 và 2 năm sau, giống lúa này thường cấy ở những vùng trũng nước rút chậm, như những vùng trũng Đồng Tháp Mười, vùng đệm rừng quốc gia U Minh. Hầu hết các giống lúa mùa đều có tính cảm ứng đối với ánh sáng (tính cảm quang) chỉ thu hoạch vào một thời điểm nhất định trong năm dù thời gian cấy có khác nhau (nên được gọi là lúa mùa vì trỗ và chín theo mùa).

Lợi dụng đặc tính này nên người nông dân chọn những giống lúa mùa phù hợp với điều kiện đất của mình để canh tác, nhằm khai thác hợp lý tài nguyên đất đai, dựa trên nguồn lực nông hộ và đặc thù điều kiện tự nhiên. Căn cứ vào chế độ nước (ngập sâu hay cạn) có thể chia 1.050 giống lúa địa phương ở ĐBSCL thành 3 nhóm giống tuỳ theo vùng rõ rệt (Bảng 2. - Vùng lúa nổi thường được trồng tại vùng đầu nguồn, vùng ngập lũ sâu như: An Giang, Đồng Tháp, Kiên Giang, Long An có 90 giống chiếm tỷ lệ 8,6%, giống tiêu biểu là Tàu binh, Nàng tây, Bông sen, … Đặc tính nhóm giống này là có khả năng vươn lóng theo mức độ dâng của nước lũ. - Vùng lúa cấy 2 lần: 85 giống chiếm tỷ lệ 8,1% thường là những giống mùa muộn quang cảm mạnh, khả năng nảy chồi mạnh như Ba kiêu, Tàu hương, Châu hạng võ, … trồng phổ biến ở Hậu Giang, Cửu Long, Đồng Tháp nơi trũng và có mực nước sâu 0,5-1,0 m, rút chậm, các giống lúa này thu hoạch muộn.

Ưu điểm của biện pháp cấy 2 lần là giảm được lượng giống, nông dân có thời gian để cải tạo đất như: rửa mặn, diệt cỏ và làm bằng mặt ruộng, đồng thời giúp hạn chế chồi vô hiệu, giảm sâu bệnh do hạn chế được lá ủ, giảm chiều cao cây lúa giúp cho việc thu hoạch được thuận lợi.4: Số giống và tỷ lệ các nhóm lúa địa phương được phân theo vùng và tập quán canh tác Nhóm lúa Số Tỷ lệ Vùng canh tác giống (%) Lúa nổi 90 8,6 An Giang, Đồng Tháp, Kiên Giang, Long An Lúa cấy 2 lần 85 8,1 Hậu Giang, Cửu Long, Đồng Tháp Lúa cấy 1 lần 875 83,3 Khắp các tỉnh Nguồn: Viện Nghiên cứu Phát triển Đồng bằng sông Cửu Long, Trường Đại học Cần Thơ, 1982. 9 luan an - Vùng lúa cấy 1 lần: Phân bố khắp các tỉnh trong vùng có 875 giống chiếm tỷ lệ 83,3%, vùng này thường trồng các giống thuộc nhóm lúa mùa sớm và lúa mùa lỡ, thường được trồng ở những nơi nước cạn. Nhóm giống này thường có khả năng nảy chồi trung bình.2 Thời gian sinh trưởng Theo Nguyễn Ngọc Đệ (2008) TGST của cây lúa có thể thay đổi theo phương pháp gieo: Cấy thường có thời gian sinh trưởng dài hơn sạ; khu vực địa lý, một số giống lúa của miền Nam có thời gian sinh trưởng dài hơn khi trồng ở miền Bắc. TGST của các giống lúa kéo dài hay ngắn khác nhau chủ yếu là do giai đoạn tăng trưởng dài hay ngắn.

TGST là một đặc tính di truyền của giống nhưng cũng chịu ảnh hưởng của các yếu tố như: thời tiết, mùa vụ, độ phì của đất,. Theo báo cáo khảo sát đặc tính TGST của các giống lúa mùa được tổng kết qua 4 năm (1977-1981) cho thấy tính từ ngày gieo (20-23/6) đến ngày gặt (lúc 80% hạt chín). Các giống có TGST biến thiên từ 110 ngày (giống sớm) đến trên 220 ngày (giống muộn). Đa số giống có TGST từ 161-220 ngày (Bảng 2.5: Phân bố thời gian sinh trưởng các giống lúa địa phương tại vùng ĐBSCL TT Thời gian sinh trưởng (ngày) Số giống Tỷ lệ (%) 1 100-120 17 1,6 2 121-140 74 7,0 3 141-160 50 4,8 4 161-180 278 26,4 5 181-200 33 32,0 6 201-220 263 25,0 7 Trên 220 34 3,2 Tổng cộng 1.050 100 Nguồn: Viện Nghiên cứu Phát triển Đồng bằng sông Cửu Long, Trường Đại học Cần Thơ, 1982.

Đối với phần lớn giống địa phương TGST tính bằng số ngày thường thay đổi theo thời gian gieo trồng do đặc tính quang cảm của các giống này (trừ giống sớm). Gieo vào mùa nghịch các giống sớm thu hoạch vào các tháng 5 và 6, trong khi giống mùa lỡ và mùa muộn chỉ ra hoa vào cuối năm và tăng trưởng rất chậm trong giai đoạn đầu.