BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN VĂN TIẾP

NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN MỘT SỐ GIỐNG LÚA NẾP BẰNG CHIẾU XẠ TIA GAMMA (Co60) VÀO

HẠT NẢY MẦM

Chuyên ngành: Di truyền và Chọn giống cây trồng

Mã số: 9.62.01.11

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

Hà Nội - 2018

Công trình đƣợc hoàn thành tại:

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:

PGS.TS. Nguyễn Minh Công

Phản biện 1:

Phản biện 2:

Phản biện 3:

Luận án được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Viện

Họp tại Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam

Vào hồi giờ phút, ngày tháng năm 2018.

Có thể tìm hiểu luận án tại thƣ viện:

1. Thư Viện Quốc gia

2. Thư viện Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam

1

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài.

Lúa gạo là cây lương thực chính, cung cấp lương thực cho hơn một nửa dân số thế giới. Gạo nếp có vai trò quan trọng trong đời sống kinh tế và tinh thần của người dân Việt Nam. Lúa nếp là nguồn lương thực chủ yếu ở các vùng cao, không thể thiếu trong ngày tết nguyên đán và trong nhiều lễ hội cổ truyền vì là nguồn nguyên liệu phục vụ chế biến các loại xôi và bánh. Các giống lúa nếp có chất lượng cao, cho xôi dẻo và có mùi thơm nhưng thường cảm ứng chặt với quang chu kỳ; cây cao, dễ đổ, khả năng đồng hóa đạm thấp nên cho năng suất thấp, dễ bị thu hẹp diện tích gieo trồng và loại bỏ ở sản xuất. Các giống lúa nếp cải tiến có năng suất cao nhưng không có mùi thơm hoặc thơm rất nhẹ nên việc mở rộng diện tích gieo trồng còn nhiều hạn chế.

Nguồn vật liệu cho chọn tạo giống lúa nếp kém đa dạng, các giống lúa nếp mới tạo ra ít, chưa đáp ứng được nhu cầu của sản xuất về cả số lượng và chất lượng. Nhằm tạo ra nguồn vật liệu mới đa dạng hơn, cung cấp nguồn nguyên liệu phong phú cho chọn tạo giống lúa nếp thơm mới, nâng cao hiệu quả sử dụng của các giống lúa nếp, đặc biệt là các giống lúa nếp cổ truyền, chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu cải tiến một số giống lúa nếp bằng chiếu xạ tia gamma (Co60) vào hạt nảy mầm”. 2. Mục tiêu nghiên cứu. 2.1. Mục tiêu chung.

Xác định ảnh hưởng của liều chiếu xạ và vật liệu xử lý đến hiệu quả gây biến dị ở lúa nếp, phục vụ cho cải tạo giống lúa nếp ở Việt Nam. 2.2. Mục tiêu cụ thể.

i. Xác định được ảnh hưởng của liều xạ và vật liệu xử lý đến tần xuất

ii. Xác định được tương quan giữa tần xuất biến dị diệp lục với tần xuất

xuất hiện một số biến dị có ý nghĩa cải tiến giống ở M2.

xuất hiện một số biến dị có ý nghĩa cải tiến giống ở thế hệ M2 ().

iii. Xác định được sự khác biệt về hiệu quả gây biến dị khi chiếu xạ bằng tia

gamma (Co60) vào hạt nảy mầm của giống gốc và dòng đột biến.

iv. Đánh giá và tuyển chọn được 1 đến 2 dòng đột biến ưu tú có khả

năng cải tiến giống và trực tiếp phục vụ sản xuất.

2

3. Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu ảnh hưởng của liều xạ và vật liệu xử lý đến sự phát sinh các đột biến có ý nghĩa chọn giống ở thế hệ M2 (sử dụng 3 giống lúa nếp Phú Quý, Lang Liêu và N98, tiến hành chiếu xạ ở vụ xuân và mùa 2013, nghiên cứu xác định hiệu quả đột gây biến ở vụ mùa 2013, vụ xuân và vụ mùa 2014.

- Nghiên cứu so sánh hiệu quả gây đột biến khi chiếu xạ bằng tia gamma (Co60) vào hạt nảy mầm của dòng đột biến và giống gốc (sử dụng 3 giống lúa: nếp Cái Hoa Vàng, 415, TK90 và 3 dòng đột biến từ chúng: HV-H, M50, TK97). Các thí nghiệm thực hiện ở vụ mùa 2014, vụ xuân và vụ mùa 2015.

4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. Về khoa học.

Kết quả của đề tài là cơ sở khoa học cho việc chọn vật liệu mang xử lý, phương pháp xử lý, quy trình gieo trồng để thu nhận được nhiều biến dị, quy trình thu nhận biến dị ở M2 và đánh giá hợp lý các dòng đột biến gây tạo để tuyển chọn các dòng ưu tú nhất. Những kết quả nói trên là đóng góp mới về lý luận cho khoa học chọn giống đột biến, góp phần nâng cao hiệu quả của chọn giống phóng xạ đối với cây lúa nói chung và lúa nếp nói riêng.

Về thực tiễn Việc phát hiện nhiều dòng đột biến đã mất tính cảm quang và trở

thành cảm ôn, gieo cấy được 2 vụ/năm là nguồn vật liệu có giá trị cho công tác chọn tạo giống lúa nếp thơm mới.

Việc cải tạo thành công các giống lúa: nếp Cái Hoa Vàng và nếp

Đuôi Trâu về các đặc điểm: phá vỡ tính cảm quang, tăng khả năng chống đổ, tăng năng xuất, có khả năng gieo cấy được 2 vụ/năm đã góp phần mở rộng diện tích gieo trồng và tăng sản lượng gạo nếp có chất lượng và gạo đặc sản.

3

5. Những đóng góp mới của luận án.

- Có mối tương quan thuận và chặt giữa sự phát sinh tổng tần

xuất biến dị diệp lục, biến dị diệp lục kiểu Abinal với tổng tần xuất và

phổ biến dị phát sinh ở M2.

- Chiếu xạ vào hạt của dòng đột biến cho hiệu quả phát sinh đột

biến cao hơn khi chiếu xạ vào giống gốc. Chiếu xạ vào hạt của dòng

đột biến, ngoài các đột biến cũ còn xuất hiện một số đột biến mới, mở

ra khả năng tăng dần số lượng đột biến có ý nghĩa chọn giống.

- Đã cải tiến thành công giống lúa nếp Đuôi Trâu (dòng ĐT4) về

các đặc điểm như: mất tính cảm quang, cây thấp và cứng hơn, lá đòng

đứng và xanh thẫm hơn, năng suất cao hơn nhưng vẫn giữ được phẩm

chất của gạo đặc sản, cho xôi dẻo và thơm tương tự giống gốc.

- Đã tạo chọn được giống lúa nếp thơm mới (nếp Cái Hoa Vàng

đột biến), mất tính cảm quang, gieo trồng được nhiều vụ trong năm, cho

năng suất tương tự giống nếp cao sản, ngắn ngày, không có mùi thơm

(N97), nhưng vẫn giữ được chất lượng gạo và mùi thơm.

6. Bố cục của luận án:

Luận án gồm 183 trang không kể phụ lục), phần mở đầu (4

trang); chương 1: tổng quan tài liệu (40 trang); chương 2: vật liệu, nội

dung và phương pháp nghiên cứu (20 trang); chương 3: kết quả nghiên

cứu và thảo luận (90 trang); kết luận và kiến nghị (2 trang). Luận án

gồm 36 bảng , 21 hình, 152 tài liệu tham khảo. Trong đó: 56 tài liệu

tiếng việt và 96 tài liệu tiếng anh, 110 tài liệu mới trong 5 năm trở lại

đây (từ 2013- 2018) chiếm 72,36 %; phần phụ lục gồm 92 trang với 35

hình ảnh thí nghiệm, 33 bảng và các kết quả phân tích thống kê và xử lý

số liệu thí nghiệm .

4

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Nguồn gốc và phân loại cây lúa, lúa nếp.

Lúa trồng (O.sativa L) thuộc họ hoà thảo (Poaceae), chi Oryza. Hiện nay, có nhiều quan điểm khác nhau về nguồn gốc cây lúa nhưng quan điểm của Khush (1997) được nhiều nhà khoa học thừa nhận.

Căn cứ chủ yếu để phân biệt lúa nếp và lúa tẻ là dựa vào nội nhũ, nội nhũ của lúa tẻ tích lũy tinh bột dạng amylose còn lúa nếp là dạng amylopectin, gạo nếp thường có hàm lượng amylose thấp (<5%). 1.2. Tình hình sản xuất, nghiên cứu chọn tạo giống lúa, lúa nếp.

Trong những năm qua, sản xuất lúa gạo trên thế giới không ngừng tăng cả về diện tích và sản lượng, tập trung chủ yếu ở khu vực châu Á. Lúa nếp được gieo trồng nhiều ở Thái Lan, Lào và Việt Nam.

Trong nhiều năm qua, sản lượng gạo xuất khẩu của Việt Nam luôn đứng trong tốp đầu thế giới với thị phần khoảng 20%. Trong 35 năm qua, năng suất lúa của nước ta tăng 3,68 tấn/ha, gấp 5,75 lần Thái Lan, 46 lần Ấn Độ và bằng 3 lần trung bình thế giới (Nguyễn Văn Bộ, 2016). Theo Trần Xuân Định và cs (2016), tính đến 5/2015, cả nước có 379 giống lúa được phép sản xuất kinh doanh, với 21 giống lúa nếp. Diên tích lúa nếp chiếm khoảng 7% diên tích trồng lúa, các giống nếp N97, N98, N87, nếp Cái Hoa Vàng và nếp Bè đươc gieo trồng phổ biến. 1.3. Cơ sở khoa học của sự phát sinh đột biến và nghiên cứu đa dang di truyền ở lúa.

Có nhiều tác nhân gây đột biến được sử dụng trong nghiên cứu chọn tạo giống lúa, với 2 nhóm: Nhóm bức xạ không ion hóa và nhóm phóng xạ ion hóa. Tia gamma thuộc nhóm bức xạ ion hóa, nguồn xạ thường dùng để tạo bức xạ gamma là Coban 60 (Co60).

Chiếu xạ bằng tia gamma gây biến đổi đa dạng trên cấu trúc của ADN và NST, các tổn thương này cần được sửa chữa trước khi tế bào phân chia. Những biến đổi lớn có thể gây chết tế bào, những biến đổi nhỏ, có thể được sửa chữa nhưng làm chậm sự phân chia của tế bào.

Theo Prina A.R et al (2012), để truyền lại cho thế hệ sau một alen đột biến cần trải qua 2 sự sàng lọc. Sàng lọc thứ 1 sảy ra ở cơ quan sinh dưỡng, sàng lọc thứ 2 xảy ra trong cơ quan sinh sản của cây M1.

5

Hiện nay, trong nghiên cứu đa dạng di truyền người ta thường sử dụng 3 phương pháp chủ yếu: sử dụng các chỉ thị hình thái; sử dụng các chỉ thị đẳng men; sử dụng các chỉ thị phân tử. Mỗi phương pháp đều có có những ưu và nhược điểm riêng. Tùy mục đích nghiên cứu có thể lựa chọn phương pháp phù hợp hoặc kết hợp các phương pháp trên. 1.4. Nghiên cứu hiệu quả gây đột biến khi xử lý tia gamma lên hạt lúa khô, ƣớt và hạt nảy mầm.

Cho đến nay có rất nhiều công trình nghiên cứu về hiệu quả pjats sinh đột biến khi chiếu xạ bằng tia gamma (Co60) lên hạt khô, hạt ướt và hạt này mầm ở các thời điểm khác nhau như các nghiên cứu của kasai (1963), Suzuky (1964), Swaminathan (1968-1969), Trần Duy Quý (1983, 1985, 1987, 1989),… Đặc biệt, các nghiên cứu có hệ thống của ĐÀo Xuân Tân (1995) và Đỗ Hữu Ất (1997) khi chiếu xạ đồng thời tia gamma lên hạt khô, hạt ướt và hạt nảy mầm ở các thời điểm khác nhau trên lúa nếp và các giống lúa tẻ đặc sản đã cho rằng: chiếu xạ bằng tia gamma lên hạt ở thời điểm nảy mầm 69-72h cho hiệu quả phát sinh đột biến cao hơn, phổ đột biến rộng hơn khi chiếu xạ vào các thời điểm khác.

1.5. Cơ sở khoa học của việc lựa chọn mùa vụ gieo trồng hạt lúa bị chiếu xạ bằng tia gamma – thế hệ thứ nhât (M1) ở Miền Bắc nhằm nâng cao hiệu quả biểu hiện của các biến dị ở M2.

Ở Miền Bắc, có 2 mùa vụ chính gieo trồng lúa là vụ xuân và vụ mùa với điều kiện thời tiết gần như trái ngược nhau. Ở vụ xuân, rét buốt và khô ở đầu vụ, nóng ẩm ở cuối vụ; ở vụ mùa, nóng và ẩm ở đầu vụ, mát và khô ở cuối vụ.

Có từ 1-3 tế bào khởi sinh tham gia hình thành thân chính. Hạt lúa sau khi chiếu xạ sẽ có sức sống giảm đi do tác động của tia phóng xạ. Để các đột biến có thể được biểu hiện ở thế hệ sau thì các tế bào mang đột biến cần phải tồn tại, cạnh tranh với các tế bào khác và đi vào được cơ quan sinh sản, hình thành giao tử và đi vào hợp tử.

do đó, khi gieo trồng ở mùa vụ có điều kiện thuận lợi đặc biệt trong giai đoạn đầu của quá trình sinh trưởng và phát triển của cơ thể (giai

6

đoạn mạ) để các tế bào bị tổn thương mang đột biến có điều kiện sống sót và biểu hiện ở thế hệ sau. 1.6. Một số thành tựu chọn tạo giống lúa đột biến.

Tính đến tháng 7 năm 2015, có 3222 giống cây trồng đột biến được đăng ký trên toàn thế giới, thuộc 323 loại cây trồng, với 815 giống lúa. Trung Quốc đứng đầu thế giới với 810 giống, tiếp theo là Nhật Bản (481 giống) và Ấn Độ (330 giống).

Bằng đột biến thực nghiệm đã tạo ra các giống lúa mới tạo sự phát triển vượt bậc ở nhiều nước trên thế giới như: Shada, Shua-92, Sarshar và Khushboo-95 của Pakistan; Shwewartun của Myanma, RD6 và RD15 của Thái Lan; Zhefu 80, Jiahezazhan và Jiafuzhan của Trung Quốc; VND–95–20, TNDB-100 và THDB của Việt Nam,…

Với 55 giống đột biến được đăng ký (1975-2011), Việt Nam đứng thứ 8 thế giới về tạo giống đột biến. Năm 2014, IAEA trao giải “thành tựu xuất sắc về đột biến tạo giống” cho Viện Di truyền Nông nghiệp, 2 giải thưởng khác trao cho Viện Khoa học Nông nghiệp Miền Nam, Trung tâm Hạt nhân thành phố Hồ Chí Minh và cho 2 cá nhân (Hồ Quang Cua và Trần Tấn Phương) thuộc Sở KH&CN Long An. 1.7.Cơ sở di truyền của mùi thơm và một số đột biến trên lúa nếp.

Mùi thơm ở lúa do hơn 200 hợp chất tạo thành, trong đó 2AP có vai trò chính. Mùi thơm chủ yếu do kiểu gen kiểm soát nhưng cũng chịu sự ảnh hưởng lớn bởi các yếu tố của môi trường như: tập quán canh tác, mùa vụ (Jewel Z.A et al., 2011); mật độ gieo trồng và thời gian thu hoạch (Goufo P et al., 2010), Ngoài ra, đất đai, hàm lượng dinh dưỡng và thời điểm bón phân cũng ảnh hưởng đến sự biểu hiện mùi thơm ở lúa (Monggoot S et al., 2014; Mo Z et al., 2016).

Các nghiên cứu của Rutger và cs (1986), Awan và cs (1986), Lê Xuân Trình, Nguyễn Minh Công (2000), Lê Xuân Trình (2001), Đào Xuân Tân (1995), Nguyễn Tiến Thăng (2012) đã làm sáng tỏ sự phát sinh và di truyền một số đột biến trên lúa nếp.

7

1.8. Nghiên cứu về tƣơng tác kiểu gen và môi trƣờng.

Kiểu gen được coi là ổn định khi hệ số hồi quy (bi) = 1 và chỉ số ổn định (S2di) nhỏ. Trong những năm qua, nghiên cứu tương tác kiểu gen với môi trường đã nhận được sự quan tâm nghiên cứu của nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước như: Islam et al (2015), Balakrishnan et al (2016), Bose et al (2012), Sharifi et al (2017), Ông Huỳnh Nguyệt Ánh và cs (2012), Nguyễn Thị Lang và cs (2014), Lê Xuân Thái và cs (2014), Trần văn Mạnh (2015),....

CHƢƠNG 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Vật liệu nghiên cứu.

Chúng tôi sử dụng 10 dòng/giống lúa nếp. Trong đó, 7 giống lúa nếp (nếp Cái Hoa Vàng, Đuôi Trâu, Phú Quý, Lang Liêu, N98, TK90 và nếp 415) và 3 dòng đột biến (HV-H, M50 và TK97). 2.2. Nội dung nghiên cứu. i. Nghiên cứu ảnh hưởng của liều xạ và vật liệu xử lý đến sự phát sinh

các đột biến có ý nghĩa trong chọn giống ở thế hệ thứ 2 (M2).

ii. Nghiên cứu hiệu quả gây biến dị khi chiếu xạ tia gamma(Co60) vào hạt nảy mầm của giống gốc (HV, TK90, 415) và dòng đột biến (HV-H, TK97, M50) phát sinh từ các giống đó.

iii. Nghiên cứu mối tương quan giữa biến dị diệp lục với sự xuất hiện

của một số biến dị có ý nghĩa cải tiến giống ở M2.

iv. Đánh giá đa dạng các đặc điểm hình thái, nông học của các dòng đột biến phát sinh từ giống lúa nếp Cái Hoa Vàng, nếp Đuôi Trâu và dòng đột biến HV-H ở vụ xuân và vụ mùa từ đó tuyển chọn các dòng đột biến có triển vọng.

v. Đánh giá mức độ biểu hiện của mùi thơm, tính ổn định và thích nghi về năng suất của các dòng đột biến có triển vọng. Từ đó, tuyển chọn dòng đột biến ưu tú nhất để giới thiệu cho sản xuất.

2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu. 2.3.1. Phương pháp chiếu xạ và chọn lọc sau đột biến.

8

Các dòng/giống lúa sử dụng trong nghiên cứu đều được gieo trồng

và chọn lọc lại để đảm bảo độ thuần, đủ số lượng và chất lượng hạt dùng

trong thí nghiệm.

Sử dụng 1000 hạt cho mỗi lô thí nghiệm. Chiếu xạ bằng tia gamma (Co60) ở liều lượng 100 và 150gy tại Trung tâm Chiếu xạ Quốc Gia, Nhổn, Từ Liêm, Hà Nội. Hạt trước khi chiếu xạ được ngâm cho hút nước bão hòa ở nhiệt độ 30-320C trong 36H, rồi cho nảy mầm ở nhiệt độ nói trên, tới khoảng thời điểm 69-72H (kể từ khi ngâm hạt), thì đem chiếu xạ.

Việc phân lập và chọn lọc sau đột biến được thực hiện theo Trần

Đình Long (1997) [21a] có cải tiến. 2.3.2. Phương pháp triển khai thí nghiệm đồng ruộng.

Các lô thí nghiệm ở thế hệ thứ nhất (M1) và thứ hai (M2) được trồng theo khối, theo công thức 20 x 20cm, 1dảnh /khóm. Thí nghiệm đánh giá đa dạng các dòng đột biến, tính ổn định của các dòng triển vọng được bố trí theo khối ngẫu nhiên đủ (RCBD) với 3 lần lặp lại. 2.3.3. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của liều xạ và vật liệu xử lý đến sự phát sinh các đột biến ở thế hệ thứ hai (M2).

Chiếu xạ các liều 100 và 150Gy vào hạt của 3 giống lúa nếp (Lang Liêu, Phú Qúy và N98), việc chiếu xạ được thực hiện ở cả vụ xuân và vụ mùa. Hạt của các lô chiếu xạ ở vụ nào sẽ được trồng thế hệ thứ nhất ở vụ đó, hạt thu được từ các bông chính (ở mỗi lô) được chia làm 2 phần để trồng ở cả vụ xuân và vụ mùa. Kết quả nghiên cứu là tổng hợp kết quả của M2 ở cả 2 vụ xuân và vụ mùa. 2.3.4. Phương pháp nghiên cứu xác định hiệu quả gây biến dị khi chiếu xạ vào hạt nảy mầm của giống gốc và dòng đột biến. Việc chiếu xạ được thực hiện đồng thời đối với các giống gốc và

các dòng đột biến tương ứng được phát sinh từ các giống đó.

Hạt tốt của các giống/dòng được chia thành lô và chiếu xạ ở vụ mùa, hạt của các cây M1 ở mỗi lô được trộn lẫn và chia thành 2 phần, phần 1 gieo trồng ở vụ xuân, phần 2 gieo trồng ở vụ mùa của năm sau.

9

2.3.5. Phương pháp nghiên cứu mối tương quan giữa sự phát sinh biến dị diệp lục ở giai đoạn mạ với biến dị có ý nghĩa chọn giống.

Sử dụng phần mềm Excel với hàm định sẵn CORREL(Ax:Ay; Bx:By) để xác định hệ số tương quan giữa tổng tần xuất biến dị diệp lục, tần xuất các kiểu biến dị diệp lục với tổng tần xuất và phổ (số loại) biến dị có ý nghĩa chọn giống. 2.3.6. Phương pháp nghiên cứu cải tiến giống nếp Đuôi Trâu và nếp Cái Hoa Vàng

Việc chiếu xạ hạt giống được thực hiện ở vụ mùa 2012, việc phân lập và chọn lọc sau đột biến được tiến hành theo Trần Đình Long (1997). 2.3.7. Phương pháp đánh giá các đặc điểm hình thái nông học và

chất lượng lúa gạo của các dòng đột biến.

Các đặc điểm hình thái, nông học và chất lượng lúa gạo được đánh giá

và mô tả theo: “Hệ thống tiêu chuẩn đánh giá cây lúa” của IRRI

(2013); “Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về khảo nghiệm giá trị canh tác

và sử dụng của giống lúa” (2011); “Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về

khảo nghiệm tính khác biệt, đồng nhất và ổn định của giống lúa(2011)”.

* Phương pháp xác định một số đặc điểm chất lượng gạo.

- Hàm lượng Amyloza được xác định theo phương pháp của Juliano, 1993

- Định lượng nitơ tổng số theo phương pháp Kjeldahl (Juliano, 1993).

-Phương pháp xác định và đánh giá mùi thơm từ lá, hạt.

Sử dụng phương pháp của Sood và Siddig (1978), đánh giá mùi

thơm bằng phương pháp cảm quan.

- Phương pháp xác định độ bền thể gel: (theo quy trình của Trung tâm

nghiên cứu và kiểm tra chất lượng nông sản thực phẩm của Viện cơ

điện và công nghệ sau thu hoạch).

10

2.3.8. Phương pháp đánh giá tính ổn định về năng suất của các dòng đột biến có triển vọng.

Phân tích tính ổn định và thích nghi theo mô hình Eberhart và Russel (1996). Số liệu được xử lý thống kê bằng chương trình ổn định của Nguyễn Đình Hiền, IRRISTAT và Excel trên máy vi tính. 2.3.9. Phương pháp thu thập và xử lý số liệu.

Các số liệu về các biế dị hình thái được thu thập và đánh giá theo Đào Xuân Tân (1995) Nghiên cứu giải phẫu thân lúa được tiến hành theo Nguyễn Thị

Mong (2005). - Tỉ lệ sống sót được tính bằng tỉ lệ giữa số cá thể sống sót đến giai đoạn đó với tổng số cá thể đem gieo.

-Tần xuất biến dị được xác định bằng tỉ lệ giữa số cá thể mang đột biến

với tổng số cá thể trong lô còn sống đến giai đoạn đó (tính theo%).

f% = . 100

- Sai số chuẩn (%): m% =

Trong đó: f- Số thể biến dị trong lô; n- Tổng số cá thể trong lô

- Các số liệu về đặc điểm của giống gốc và các dòng đột biến được xử

lý bằng phần mềm Excel, Irristat for Windows Version 5.0 và NTSYS

2.1.

- Sử dụng phần mềm chọn lọc, phần mềm ổn định của Nguyễn Đình

Hiền để chọn lọc và đánh giá các dòng đột biến có triển vọng.

2.4. Thời gian và địa điểm nghiên cứu. 2.4.1. Thời gian nghiên cứu.

Từ tháng 6/2012 đến tháng 11/2017.

11

2.4.2. Địa điểm nghiên cứu.

Việc chiếu xạ thực hiện tại Trung tâm Chiếu xạ Quốc gia, Nhổn, Từ Liêm, Hà Nội; các thí nghiệm thực hiện tại Trung tâm Chuyển giao Công nghệ và Khuyến Nông, xã Vĩnh Quỳnh, Thanh Trì, Hà Nội.

Thí nghiệm đánh giá mùi thơm, tính ổn định và thích nghi thực

hiện tại: Lạng Sơn, Bắc Giang, Hà Nội, Thanh Hóa và Nghệ An.

Các thí nghiệm về giải phẫu thân, đo đường kính gốc được thực hiện tại Bộ môn Thực vật học, khoa Sinh học, trường Đại học Sư phạm Hà Nội. Các chỉ tiêu chất lượng lúa gạo (hàm lượng amyloza, protein, độ bền thể gel,…) xác định tại Trung tâm nghiên cứu và kiểm tra chất lượng nông sản thực phẩm, Viện cơ điện và Công nghệ sau thu hoạch. CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Ảnh hưởng của liều xạ và mùa vụ gieo trồng đến tỉ lệ sống sót ở hệ thứ nhất (M1). Theo Kodym et al., (2012), tỉ lệ sống sót (TLSS) ở M1 là tiêu chí quan trọng để đánh giá tác động hủy hoại của tác nhân gây đột biến.

Kết quả nghiên cứu thể hiện ở bảng 3.2 cho thấy: chiếu xạ tia gamma (Co60) vào hạt nảy mầm của các giống lúa nghiên cứu thu được 6 loại biến dị diệp lục (BDDL), được xắp xếp theo thứ tự sau: Abinal > Virescent > Xantha> Viridoabina> Striata > Alboviridis. Ở các giống lúa khác nhau có tổng tần xuất BDDL khác nhau, khi gieo trồng M1 ở vụ mùa thì ở M2 cho

Kết quả nghiên cứu cho thấy: các giống lúa khác nhau có độ mẫn cảm khác nhau đối với phóng xạ nên có TLSS khác nhau. TLSS giảm dần từ giai đoạn mạ, đẻ nhánh đến trỗ - chín, TLSS tỉ lệ nghịch so với liều chiếu xạ, gieo trồng M1 ở vụ mùa cho TLSS cao hơn so với ở vụ xuân. Điều này khẳng định tác dụng kéo dài của phóng xạ gamma, điều kiện mùa vụ có ảnh hưởng đến TLSS. Kết quả này phù hợp với các nhận xét và kết luận của, Đào Xuân Tân (1995), Đỗ Hữu Ất (1997). 3.2. Ảnh hƣởng của mùa vụ gieo trồng thế hệ thứ nhất (M1) đến sự phát sinh đột biến ở thế hệ thứ hai (M2). 3.2.1. Ảnh hưởng của liều xạ và vật liệu xử lý đến sự phát sinh biến dị diệp lục.

12

tổng tần xuất BDDL lớn hơn so với ở vụ xuân, chiếu xạ liều 150gy cho tổng tần xuất BDDL cao hơn so với liều 100gy. 3.2.2. Ảnh hưởng của mùa vụ gieo trồng thế hệ thứ nhất (M1) đến sự phát sinh một số đột biến có ý nghĩa chọn giống ở thế hệ thứ hai (M2). Chiếu xạ tia gamma (Co60) liều xạ 100 và 150gy vào hạt nảy mầm của các giống lúa nếp nghiên cứu làm xuất hiện biến dị thấp cây với tần xuất khác nhau. Gieo trồng M1 ở vụ mùa thì M2 cho tần xuất biến dị thấp cây cao hơn so với ở vụ xuân; liều xạ 150gy cho tần xuất biến dị cao hơn so với liều xạ100gy.

Biến dị lá đòng dài, bông dài, đẻ nhiều nhánh, tăng bông hữu hiệu xuất hiện với tần xuất thấp, chiếu xạ và gieo trồng M1 ở vụ mùa cho tần xuất biến dị ở M2 cao hơn so với ở vụ xuân. Các thể biến dị hạt to thường có số hạt ít, bông ngắn, hạt xếp thưa. Kết quả này phù hợp với kết luận của Shua Q.Y (2012) khi cho rằng: sự xuất hiện của các biến dị hữu ích có thể kèm theo các biến đổi bất lợi.

Thời gian sinh trưởng (TGST) của cây lúa được tính từ khi hạt nảy mầm đến khi chín, thường dao động từ 90 – 180 ngày (Trần Thanh Nhạn, 2017). Ở nếp Lang Liêu và N98, chiếu xạ và gieo trồng M1 ở vụ mùa cho tần xuất biến dị chín sớm cao hơn nhiều so với ở vụ xuân, ở nếp Phú Quý không có sự khác biệt về tần xuất biến dị chín sớm khi gieo trồng M1 ở vụ xuân hay vụ mùa.

Ở nếp Phú Quý và Lang Liêu, gieo trồng M1 ở vụ xuân thì ở M2 không thu được biến dị tăng bông. Ở nếp N98, liều xạ 150 gy chỉ thu được biến dị này ở vụ mùa (tần xuất 0,29) còn ở liều xạ 100gy thu được biến dị tăng bông ở khi gieo trồng M1 ở vụ xuân và vụ mùa với tần xuất tương tự nhau.

Từ các phân tích ở trên chúng tôi nhận thấy: tần xuất biến dị không chỉ phụ thuộc và liều xạ và vật liệu sử lý mà mùa vụ gieo trồng M1 có ảnh hưởng nhất định đến sự phát sinh các biến dị có ý nghĩa chọn giống, gieo trồng M1 ở vụ mùa thường cho tần xuất biến dị cao hơn so với ở vụ xuân. Chiếu xạ liều 150gy cho tần xuất biến dị cao hơn so với liều

13

100gy. Kết quả nghiên cứu của chúng tôi phù hợp với kết luận của Prina et al., (2012). 3.2.3. Mối tương quan giữa sự phát sinh biến dị diệp lục ở giai đoạn mạ với các đột biến hình thái, nông học.

Tính chung

Vụ xuân

Biến dị diệp lục

Tổng các biến dị có ý nghĩa chọn giống Vụ mùa Tần xuất Phổ biến dị Tần xuất Phổ biến dị Tần xuất Phổ biến dị

Sử dụng phần mềm Excel, Phân tích mối tương quan giữa tổng tần xuất BDDL và tần xuất của một số kiểu BDDL ở giai đoạn mạ với tổng tần xuất và phổ các biến dị có ý nghĩa chọn giống ở M2. Kết quả cho thấy: có mối tương quan thuận và chặt giữa sự phát sinh tổng BDDL và BDDL kiểu abinal ở giai đoạn mạ với các biến dị có ý nghĩa chọn giống ở giai đoạn sau (bảng 3.6). Kết quả này phù hợp với nghiên cứu của Akhund Zade (1966), Sidorova (1966), Valdeva (1967). Bảng 3.6 Hệ số tương quan giữa biến dị diệp lục với tổng tần xuất và phổ biến dị có ý nghĩa chọn gống giống.

Tổng BDDL 0,6601 Abinal 0,7720 -0,3808 Virescent 0,5390 Xanthal Alboviridis -0,1085 Viridoabina 0,0207 -0,7744

Striata

0,9178 0,9210 0,1830 0,0555 0,1040 0,4027 -0,5698

0,7317 0,6695 0,5597 -0,3693 0,3693 0,4166 -0,5222

0,9248 0,9178 0,7065 0,2239 0,2935 -0,1824 -0,5135

0,8436 0,7806 0,6359 0,2197 0,2685 0,3954 -0,4475

0,9356 0,8770 0,7509 0,2141 0,2949 0,2019 0,4049

3.3. Sự phát sinh một số biến dị ở M2 khi chiếu xạ bằng tia gamma(Co60) vào hạt nảy mầm của giống gốc và dòng đột biến. 3.3.1. Sự phát sinh một số biến dị diệp lục.

Khi chiếu xạ liều 100 và 150gy vào hạt nảy mầm của các giống (HV, 415, TK90) và các dòng đột biến (HV-H, M50, TK97) thu được 5 kiểu BDDL là: abinal, virescent, xantha, alboviridis và viridoabina. Trong đó, BDDL kiểu abinal có tần xuất lớn nhất, tiếp theo là virescent, các kiểu BDDL khác xuất hiện ở một số lô thí nghiệm với tần xuất thấp.

14

Với cùng một giống/dòng đột biến, chiếu xạ các liều khác nhau thì BDDL xuất hiện với tần xuất khác nhau, với cùng một liều xạ, BDDL phát sinh từ các dòng đột biến với tần xuất cao hơn từ giống gốc. 3.3.2. Sự phát sinh một số biến dị có ý nghĩa chọn giống.

 Biến dị giảm chiều cao cây: tần xuất biến dị thấp cây xuất hiện từ các dòng đột biến cao hơn so với từ các giống gốc, ở cả liều xạ 100 và 150gy; liều xạ 150gy cho tần xuất biến dị cao hơn so với liều xạ 100gy. Tần xuất biến dị tương ứng xuất hiện từ các giống gốc và dòng đột biến ở liều xạ 100gy là: 0,17 và 0,36; ở liều 150gy là: 0,19 và 0,43. Kết quả này phù hợp với nghiên cứu của Shua et al., (2012).

 biến dị cải tiến về chiều dài và góc lá đòng: biến dị lá đòng dài, đứng chủ yếu xuất hiện ở lô chiếu xạ hạt của dòng đột biến mà ít thấy xuất hiện ở các lô chiếu xạ vào hạt của các giống gốc.

 Biến dị tăng kích thước hạt: biến dị hạt to chỉ xuất hiện ở các lô chiếu xạ vào hạt của giống HV và dòng đột biến HV-H, các lô chiếu xạ còn lại không thu được đột biến dạng này.

 Biến dị chín sớm: tần xuất biến dị chín sớm xuất hiện ở các lô chiếu xạ vào giống gốc ở liều xạ 100 và 150gy có biểu hiện tương tự nhau (0,28); ở các dòng đột biến, liều xạ 150gy cho tần xuất biến dị này là 0,35 cao hơn so với ở liều xạ 100gy (0,30). Nhìn chung, chiếu xạ vào các dòng đột biến làm xuất hiện đột biến này cao hơn ở giống gốc.

 Biến dị tăng khả năng đẻ nhánh: tần xuất biến dị tăng khả năng đẻ nhánh xuất hiện từ các lô chiếu xạ vào hạt của giống gốc thấp hơn so với từ các dòng đột biến, liều xạ 100gy cho tần xuất biến dị cao hơn so với liều xạ 150gy. Ở liều xạ 100gy, tần xuất biến dị tương ứng xuất hiện ở các lô chiếu xạ vào hạt của giống gốc và dòng đột biến lần lượt là: 0,19 và 0,30; ở liều xạ 150gy là 0,17 và 0,24.

 Biến dị tăng bông hữu hiệu: Nhìn chung, tần suất biến dị tăng số bông hữu hiệu trên khóm xuất hiện trên các lô chiếu xạ vào hạt của các

15

dòng đột biến cao hơn đáng kể so với khi chiếu xạ vào hạt của các giống gốc; liều xạ 150gy cho tần xuất biến dị cao hơn so với liều xạ 100gy. Ở liều xạ 100gy, tần xuất biến dị xuất hiện ở các lô chiếu xạ vào hạt của giống gốc và dòng đột biến lần lượt là: 0,09 và 0,19; tần xuất tương ứng ở liều xạ 150gy là: 0,13 và 0,24.

 Biến dị tăng chiều dài bông, tăng số hạt trên bông, hạt xếp xít, rút ngắn thời gian sinh trưởng: xuất hiện ở các lô chiếu xạ vào hạt của các dòng đột biến với tần xuất đột biến cao hơn so với ở giống gốc.

Như vậy, chiếu xạ các liều 100 và 150gy vào hạt nảy mầm của các dòng đột biến và giống chúng tôi nhận thấy: chiếu xạ liều 150gy thường cho tần xuất biến dị cao hơn so với liều 100gy, chiếu xạ vào hạt của các dòng đột biến cho tần xuất biến dị cao hơn so với khi chiếu xạ vào hạt của giống gốc.

3.3.3. Tổng tần xuất và phổ biến dị có ý nghĩa chọn giống phát sinh từ giống gốc và dòng đột biến.

Chiếu xạ liều 100 và 150gy vào hạt nảy mầm của các giống và dòng đột biến thu được 10 loại biến dị có ý nghĩa chọn giống, kết quả này phù hợp với nghiên cứu của Shua Q.Y et al., (2012). Chiếu xạ vào hạt của các dòng đột biến cho tổng tần xuất biến dị cao hơn, phổ biến dị rộng hơn so với khi chiếu xạ vào hạt của giống gốc tương ứng. Điều này có được là do các dòng đột biến có độ cảm ứng phóng xạ cao hơn so với giống gốc. Kết quả này phù hợp với nghiên cứu của Nguyễn Minh Công và cs (1994), Kodym A et al., (2012).

3.3.4. Mối tương quan giữa biến dị diệp lục và các biến dị có ý nghĩa chọn giống ở M2.

Có mối tương quan thuận và chặt giữa tổng tần xuất biến dị diệp lục, tần xuất biến dị diệp lục kiểu abinal với tổng tần xuất và phổ biến dị có ý nghĩa chọn giống ở M2 (bảng 3.11).

16

Biến dị có ý nghĩa chọn giống

Biến dị diệp lục

Bảng 3.11. Hệ số tƣơng quan giữa đột biến diệp lục với tần xuất và phổ đột biến có ý nghĩa chọn giống.

Tổng biến dị diệp lục Abinal Virescent Xanthal Alboviridis Viridoabina Phổ biến dị 0,9339 0,8850 0,3523 -0,1997 0,3556 0,3612 Tổng tần xuất biến dị 0,9039 0,8182 0,4533 -0,2778 0,3898 0,3898

3.4. Đánh giá đa dạng tập đoàn dòng đột biến phát sinh từ nếp Cái Hoa Vàng và nếp Đuôi Trâu. 3.4.1. Đánh giá đa dạng tập đoàn dòng đột biến phát sinh từ nếp Đuôi Trâu.

Ở các dòng đột biến nghiên cứu, hệ số biến động (CV) ở các tính trạng dao động từ 1,0 đến 11,4. Ở hầu hết các tính trạng, ở vụ xuân có hệ số CV lớn hơn đáng kể so với vụ mùa. Mỗi dòng đột biến đều mang đặc điểm mới cải tiến hơn so với giống gốc về các đặc điểm như: thời gian sinh trưởng, chiều cao cây, độ cứng cây, góc lá đòng, năng suất thực thu,… Các dòng đột biến đều mất tính cảm quang, gieo trồng được ở cả vụ xuân và vụ mùa, là nguồn vật liệu có giá trị cho chọn tạo giống lúa nếp thơm mới.

Sử dụng phần mềm NTSYS 2.1, phân tích 49 chỉ tiêu hình thái, nông học, năng suất và chất lượng lúa gạo ở vụ xuân và vụ mùa, các dòng đột biến nghiên cứu đã được phân thành các nhóm với hệ số tương đồng khác nhau.

Ở vụ mùa, hệ số tương đồng của các dòng đột biến và giống gốc dao động từ 0,24 đến 0,49. Hệ số tương đồng trung bình là 0,36. Với mức tương đồng 0,38 thì 15 dòng đột biến và giống gốc chia thành 6 nhóm. Với mức tương đồng 0,41 thì 15 dòng đột biến và giống gốc chia thành 9 nhóm.

17

Hình 3.4. Phân nhóm di truyền các dòng đột biến phát sinh từ giống lúa nếp Đuôi Trâu ở vụ mùa 2016

Ở vụ xuân, hệ số tương đồng của 15 dòng đột biến dao động từ 0,22 đến 0,45, trung bình là 0,31. Với mức tương đồng 0,38 thì 15 dòng đột biến chia thành 10 nhóm. Với mức tương đồng 0,41 thì 15 dòng đột biến ở vụ xuân chia thành 12 nhóm.

Hình 3.5. Phân nhóm di truyền các dòng đột biến phát sinh từ giống lúa nếp Đuôi trâu ở vụ xuân 2017.

Từ kết quả trên chúng tôi nhận thấy: các dòng đột biến nghiên cứu có biểu hiện khá đa dạng. Ở vụ xuân đa dạng hơn so với ở vụ mùa (hệ số tương đồng trung bình ở vụ xuân là 0,31 nhỏ hơn so với ở vụ mùa là 0,36); ở mức tương đồng 0,38 các dòng đột biến ở vụ mùa chỉ chia thành 6 nhóm còn vụ xuân chia thành 10 nhóm; ở mức tương đồng 0,41 ở vụ mùa chỉ chia thành 9 nhóm còn vụ xuân chia thành 12 nhóm. Kết quả này phù hợp với nghiên cứu của Nguyễn Minh Anh Tuấn (2016).

Có sự thay đổi đáng kể về phân nhóm di truyền của các dòng đột biến ở vụ xuân so với vụ mùa, nhiều dòng đột biến ở vụ mùa thuộc

18

cùng nhóm với hệ số tương đồng cao nhưng thuộc các nhóm khác nhau ở vụ xuân.  Sự tương đồng về kiểu hình ở vụ xuân và vụ mùa của một số dòng đột biến.

Đánh giá chung các dòng đột biến ở vụ xuân và vụ mùa, hệ số tương đồng dao động từ 0,22 đến 0,53. Hầu hết các dòng đột biến có hệ số tương đồng giữa vụ xuân và vụ mùa thấp và thuộc các nhóm khác nhau. Chỉ có các dòng ĐT2, ĐT6 và ĐT13 có hệ số tương đồng giữa vụ xuân với vụ mùa cao và thuộc cùng nhóm. Đây là các dòng có biểu hiện ổn định với điều kiện mùa vụ.

Ghi chú: ĐT1, ĐT2,…ĐT15: các dòng đột biến ở vụ xuân; 1,2,3…15 các dòng đột biến ở vụ mùa, ĐT: nếp Đuôi trâu Hình 3.6. Phân nhóm di truyền các dòng đột biến phát sinh từ giống lúa nếp Đuôi Trâu ở vụ mùa 2016 và vụ xuân 2017 3.4.2. Đa dạng kiểu hình các dòng đột biến phát sinh từ nếp Cái Hoa Vàng. 3.4.2.1. Một số đặc điểm hình thái, nông học chủ yếu.

 Chiều cao cây, đường kính lóng gốc và khả năng chống đổ:

Nhiều dòng đột biến có chiều cao cây giảm, đường kính lóng gốc lớn hơn so với giống gốc như: HV1; HV3; HV7 và HV13 làm tăng khả năng chống đổ, cây cứng hơn. Kết quả nghiên cứu của chúng tôi phù hợp với báo cáo của Naeem et al., (2015); Ibrahim and El-Degwy (2013).

 Chiều dài bông và cổ bông: các dòng đột biến có biểu hiện đa dạng, nhiều dòng có bông dài hơn so với giống gốc như: HV4, HV5, HV8, HV12 và HV14; các dòng HV4, HV9, HV10 có cổ bông giảm đáng kể so với giống gốc. Tuy nhiên, chúng tôi nhận thấy: khi chiều dài cổ bông giảm đi nhiều thường làm giảm mức độ biểu hiện của mùi thơm.

 Kích thước và góc lá đòng: các dòng đột biến nhìn chung có lá đòng dài hơn giống gốc (35.5 cm), một số dòng có chiều dài lá đòng

19

tăng từ 10 đến 16cm so với giống gốc. Chiều rộng lá đồng thường tương tự giống gốc. Góc lá đòng của nhiều dòng đột biến cải thiện rõ rệt so với giống gốc như: HV1, HV4, HV8, HV9, HV11, HV13 và HV14.

 Đặc điểm sinh trưởng, phát triển: nếp Cái Hoa Vàng là giống lúa nếp cổ truyền, cảm ứng chặt với quang chu kỳ. Các dòng đột biến nghiên cứu đều mất tính quang, có thể gieo cấy được 2 vụ/năm, đặc biệt là những dòng có thời gian sinh trưởng ngắn khi gieo cấy ở vụ mùa, điều này rất có ý nghĩa trong việc cải tiến giống nếp Cái Hoa Vàng đưa nó trở thành giống có thể gieo cấy 2 vụ/năm.

 Đặc điểm mùi thơm: giống lúa nếp Cái Hoa Vàng có mùi thơm đậm (điểm 5), sự biểu hiện mùi thơm của các dòng đột biến có phần giảm so với giống gốc (điểm từ 2-4), Đặc biệt ở những dòng có cổ bông ngắn.

 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất: chỉ có 2 dòng HV9 và HV10 có số bông/khóm nhiều hơn đáng kể so với giống gốc, ở vụ xuân có biểu hiện tương tự so với ở vụ mùa. Các dòng HV2, HV9, HV8, HV12, và HV14 có số hạt trên bông tăng đáng kể so với giống gốc, rất có ý nghĩa trong việc tăng năng suất giống. Các dòng đột biến nghiên cứu đều có tỉ lệ lép thấp hơn so với giống gốc, tỉ lệ lép của các dòng đột biến dao động từ 14,7 % đến 20,7 %, tỉ lệ lép ở vụ xuân cao hơn ở vụ mùa từ 1,1 % đến 6,6%. Khối lượng 1000 hạt của các dòng đột biến không có sự khác biệt so với nhau và so với giống gốc. Các dòng đột biến nghiên cứu đều có năng suất cao hơn đáng kể so với giống gốc (30,95 tạ/ha), cao nhất là HV10 (45,99 tạ/ha), tiếp đó là HV12 và HV7 thấp nhất là HV6 (38,43 tạ/ha).  3.4.2.2. Đa dạng kiểu hình của các dòng đột biến từ giống lúa nếp Cái Hoa Vàng. Dựa trên 49 chỉ tiêu hình thái, nông học số liệu được xử lý bằng phần mềm NTSYS 2.1, để phân nhóm các dòng đột biến.

Ở vụ mùa, hệ số tương đồng của 14 dòng đột biến và giống gốc dao động từ 0,22 đến 0,47; hệ số tương đồng trung bình là 0,33. Với mức tương đồng 0,38 thì 14 dòng đột biến và giống gốc chia thành 8 nhóm.

Ở vụ xuân, hệ số tương đồng của 14 dòng đột biến dao động từ 0,20 đến 0,41; hệ số tương đồng trung bình là 0,29. Với mức tương đồng 0,38 thì 14 dòng đột biến chia thành 12 nhóm.

20

Hình 3.8. Phân nhóm di truyền các dòng đột biến phát sinh từ nếp Cái Hoa Vàng ở vụ xuân 2016

Như vậy, ở vụ xuân đa dạng hơn so với vụ mùa (biểu hiện ở hệ số tương đồng thấp giữa các dòng), ở mức tương đồng 0,38 các dòng đột biến chia thành 8 nhóm ở vụ mùa và 11 nhóm ở vụ xuân. Phân nhóm di truyền đồng thời của các dòng đột biến phát sinh từ nếp Cái Hoa Vàng ở vụ xuân và vụ mùa có biểu hiện tương tự so với tập đoàn dòng đột biến phát sinh từ nếp Đuôi Trâu. 3.5. Kết quả giải phẫu thân của các dòng đột biến và giống gốc.

Có sự thay đổi đáng kể về cấu tạo giải phẫu của các dòng đột biến so với giống gốc, đặc biệt về số lượng, cấu tạo và sự sắp xếp của các tế bào mô cứng. Ở giống gốc các bó dẫn xếp lộn xộn, không thành vòng, khoảng cách giữa các bó dẫn không đều. Ở các dòng đột biến, hệ thống bó dẫn phân bố đồng đều trong thân, các bó dẫn lớn và bó dẫn nhỏ xếp thành từng cặp, giữa các cặp bó dẫn ngăn cách với nhau bởi các mô thông khí (hình 3.10). Kiểu sắp xếp bó dẫn này làm tăng khả năng tiếp xúc của bó dẫn với mô mềm, tăng khả năng chịu lực của cây. Như vậy, chiếu xạ bằng tia gamma (Co60) đã làm phát sinh các đột biến làm thay đổi cách phân bố các bó mạch, nhờ đó thành lóng vững chắc hơn, có khả năng nâng đỡ và dẫn truyền tốt hơn. 3.6. Mức độ biểu hiện mùi thơm của các dòng đột biến phát sinh từ giống lúa nếp Cái Hoa Vàng và nếp Đuôi trâu.

Đánh giá sự biểu hiện mùi thơm hạt gạo của các dòng đột biến ở vụ xuân và vụ mùa gieo trồng tại Lạng Sơn, Bắc Giang, Hà Nội, Thanh Hóa và Nghệ An, tại thời điểm chín 80% và 100% cho thấy: Sự biểu hiện mùi thơm của các dòng đột biến ở các địa điểm khác nhau là khác nhau. Mùi thơm biểu hiện tốt nhất khi gieo trồng ở Bắc Giang, biểu hiện ít thơm nhất khi gieo trồng ở Nghệ An. Ở thời điểm chín 80% thơm hơn so với thời điểm chín 100%, ở vụ mùa thơm hơn so với ở vụ xuân. Kết quả nghiên cứu của chúng tôi phù hợp với nghiên cứu của

21

Mùi thơm ở các địa điểm với các thời điển chín khác nhau

Trung bình

ST T

Dòng/ giống

Mùa vụ

Hà Nội

Nghệ An

Lạng Sơn

Bắc Giang

Thanh Hóa

2 HV1

3 HV3

4 HV7

5 HV8

6 HV11

7 HV13

8 HV14

2 ĐT1

3 ĐT 2

4 ĐT 4

5 ĐT5

6 ĐT7

7 ĐT13

8 ĐT15

80% 100% 80% 100% 80% 100% 80% 100% 80% 100% 80% 100% 1 HV M 9,3 9,0 9,4 8,9 9,6 9,1 9,1 8,8 9,5 9,0 9,5 9,0 M 8,8 8,2 9,1 8,7 9,0 8,3 9,0 8,6 8,7 8,1 8,9 8,4 X 8,2 7,6 8,5 7,9 8,2 7,7 8,0 7,4 8,1 7,4 8,2 7,6 M 8,9 8,4 8,7 8,2 8,8 8,3 8,1 7,9 8,7 8,1 8,6 8,2 X 8,6 8,2 8,1 7,9 8,1 7,5 7,9 7,3 8,2 7,5 8,2 7,7 M 7,7 7,2 7,4 7,1 7,5 7,1 7,7 7,0 7,6 7,0 7,6 7,1 X 6,8 6,4 6,6 6,0 6,7 6,2 6,9 6,1 6,1 5,7 6,6 6,1 M 5,5 5,0 6,3 5,7 5,3 4,9 6,2 5,7 5,7 5,1 5,8 5,3 X 5,2 5,7 5,6 4,8 5,1 4,8 5,9 5,5 5,1 4,8 5,4 5,1 M 7,9 7,1 8,1 6,9 7,8 7,2 7,2 6,7 6,7 6,1 7,5 6,8 X 7,5 6,8 8,0 7,4 7,5 6,9 7,8 7,1 6,8 6,1 7,5 6,9 M 9,5 8,6 9,4 8,7 8,8 8,5 9,0 8,3 9,6 8,3 9,3 8,5 X 8,7 8,1 9,0 8,2 8,7 8,3 8,2 7,6 8,5 7,6 8,6 8,0 M 8,5 8,0 8,9 7,9 8,9 8,3 8,3 7,7 7,7 7,0 8,5 7,8 X 7,9 7,4 7,5 6,6 7,5 7,2 7,2 6,7 6,8 6,2 7,4 6,8 1 ĐT M 8,5 8,2 7,6 7,1 8,1 7,7 7,5 6,7 8,0 7,4 7,9 7,4 M 7,3 6.8 7,5 7,0 7,4 7,1 7,3 6,6 7,2 6,8 7,3 6,9 X 6,5 6,1 7,1 6,5 6,5 6,1 6,4 6,1 6,7 6,1 6,6 6,2 M 8,2 7,9 8,5 7,8 7,6 7,1 7,7 7,1 8,3 7,9 8,1 7,6 X 7,8 7,2 8,0 7,3 7,0 6,5 6,8 6,5 7,6 7,0 7,4 6,9 M 8,7 8,2 8,7 8,2 9,3 8,6 8,4 7,7 8,5 7,5 8,7 8.0 X 8,4 8,0 8,5 8,0 8,8 8,1 7,9 7,2 8,0 7,1 8,3 7,7 M 8,8 8,2 7,7 7,3 7,5 7,1 7,7 7,1 8,6 7,5 8,1 7,4 X 7,6 7,1 6,5 6,1 6,9 6,4 6,8 6,2 7,1 6,7 7,0 6,5 M 5,2 4,8 7,3 7,1 6,8 6,2 7,9 7,4 7,3 6,6 6,9 6,4 X 4,8 4,3 6,4 6,0 6,5 5,7 6,7 6,1 6,5 5,8 6,2 5,6 M 6,8 6,1 7,4 7,3 7,3 6,8 7,5 7,0 6,2 5,5 7,0 6,5 X 6,1 5,3 7,0 6,5 6,5 6,1 6,8 6,1 5,7 5,3 6,4 5,9 M 8,4 7,7 7,9 7,1 8,6 7,8 7,4 6,8 8,8 8,4 8,2 7,6 X 8,1 7,2 7,6 7,1 8,1 7,4 7,7 7,1 8,3 8,0 7,9 7,4

Hashemi et al.,(2013), Goufo et al.,(2010), jewel et al (2011), Nguyễn Minh Anh Tuấn (2017), khi cho rằng: điều kiện đất đai, mùa vụ, thời điểm thu hoạch có ảnh hưởng đến mùi thơm. Bảng 3.19. Biểu hiện mùi thơm ở hạt của các dòng đột triển vọng phát sinh từ từ nếp Cái Hoa vàng và nếp Đuôi Trâu ở vụ mùa 2016 và vụ xuân 2017

22

Ghi chú:HV- nếp Cái Hoa Vàng; ĐT- nếp Đuôi Trâu; HV1, HV3,…HV14; ĐT1, ĐT2,…ĐT15- các dòng đột biến nghiên cứu; không thơm hoặc thơm rất nhẹ < 4; 4 ≤ thơm nhẹ < 6; 6 ≤ thơm < 8; 8 ≤ Thơm đậm ≤ 10. : xuân; : mùa. 3.7. Đánh giá tính ổn định và thích nghi của các dòng đột biến có triển vọng phát sinh từ nếp Cái Hoa Vàng và nếp Đuôi Trâu.

Các dòng HV1, HV13 và ĐT4 ổn định về năng suất với chỉ số S2di =0 (khác 0 không có ý nghĩa) trong cả vụ xuân và vụ mùa tại 5 địa điểm nghiên cứu (Lạng Sơn, Bắc Giang, Hà Nội, Thanh Hóa và Nghệ An). Tuy nhiên, các dòng này có chỉ số thích nghi bi <1 nên thích nghi chủ yếu với môi trường có điều kiện không thuận lợi (chỉ số Ij <0). Dòng ĐT15 ổn định ở vụ xuân, kém ổn định ở vụ mùa, các dòng còn lại kém ổn định, cần tiếp tục đánh giá thêm. 3.8. Một số kết quả nghiên cứu chọn tạo các dòng đột biến phát sinh từ dòng đột biến HV-H. 3.8.1. Một số đặc điểm hình thái, nông học của các dòng đột biến.

Dòng đột biến tự nhiên (HV-H) về cơ bản vẫn giữa nguyên các đặc điểm của giống lúa nếp Cái Hoa Vàng, đặc biệt là giữ được mùi thơm và phẩm chất của gạo đặc sản. Khi chiếu xạ bằng tia gamma (Co60) vào hạt lúa nảy mầm của dòng đột biến tự nhiên (HV-H) đã thu được nhiều dòng đột biến mới, khác biệt với dạng gốc (HV-H), có ý nghĩa cải tiến giống nếp Cái Hoa Vàng về: chiều cao cây, chiều dài và góc lá đòng, mầu sắc lá, cổ bông, mức độ gié thứ cấp, thời gian sinh trưởng, độ cứng cây, mức độ trỗ của bông, độ tàn của lá, số bông hữu hiệu/khóm, số hạt trên bông, tỉ lệ lép, dẫn đến khác biệt nhau về năng suất, đặc biệt là các dòng: H1, H5, H6, H12, H13, H16 và H17. 3.8.2. Tính ổn định và thích nghi của các dòng đột biến có triển vọng phát sinh từ dòng đột biến HV-H.

Sử dụng phần mềm ondinh của Nguyễn Đình Hiền, phân tích mức độ ổn định và thích nghi của các dòng đột biến có triển vọng (H1, H5, H6, H12, H13, H16 và H17). Kết quả cho thấy: dòng H6 ổn định ở cả vụ xuân và vụ mùa với chỉ số ổn định S2di = 0 (khác 0 không có ý nghĩa), tuy nhiên chỉ số thích nghi bi <1 ở cả vụ xuân và vụ mùa nên chỉ thích hợp gieo trồng ở môi trường có điều kiện thuận lợi. Dòng H13 ổn định ở vụ xuân

23

nhưng kém ổn định ở vụ mùa, dòng H17 ổn định ở vụ mùa nhưng kém ổn định ở vụ xuân, các dòng còn lại chưa ổn định, cần đánh giá thêm. 3.8.3. Một số kết quả khảo nghiệm giống nếp Cái Hoa Vàng đột biến.

Kết quả khảo nghiệm cơ bản giống lúa “nếp Cái Hoa Vàng đột biến” ở vụ mùa 2017 cho thấy: nếp Cái Hoa Vàng đột biến có nhiều đặc điểm tương tự giống đối chứng (N97) như: độ cứng cây trung bình, mạ có sức sống trung bình, bông thoát hoàn toàn, trỗ bông rất tập trung và có độ tàn lá muộn. Đặc biệt, khó rụng hạt hơn so với nếp N97. Năng suất và khả năng kháng sâu bệnh hại chính tương tự N97, điều này cho thấy: nếp Cái Hoa Vàng đột biến có thể đáp ứng được phần nào nhu cầu của sản xuất, có thể thay thế nếp Cái Hoa Vàng trong sản xuất đại trà. 3.9. Kết quả sản suất thử giống lúa nếp Cái Hoa Vàng đột biến

Giống lúa nếp Cái Hoa Vàng đột biến có nhiều đặc điểm mới ưu việt có ý nghĩa cải tiến giống lúa nếp Cái Hoa Vàng, gieo cấy được ở cả vụ xuân và vụ mùa, năng suất khá cao nhưng vẫn giữ được mùi thơm. Kết quả sản suất thử giống nếp Cái Hoa Vàng đột biến (dòng H6) cho thấy: ở vụ xuân 2017, năng suất trung bình 38,61 tạ/ha (từ 37,72 tạ/ha ở Thanh Oai, Hà Nội đến 39,78 ở Tân Kỳ, Nghệ An); ở vụ mùa, năng suất trung bình dao động từ 39,11 tạ/ha ở Thanh Oai, Hà Nội đến 41,94 ở Hà Trung, Thanh Hóa, năng suất trung bình đạt 40,72 tạ/ha. 3.10. Một số đặc điểm hình thái, nông học chính của các dòng đột biến ƣu tú đƣợc tuyển chọn.  Dòng H6 có thời gian sinh trưởng 120 ngày ở vụ mùa, cây cao 140 – 142cm, số bông/m2 khá cao (219,6 bông/m2), năng suất trunh bình đạt 40,46 tạ/ha, cao hơn đáng kể so với nếp Cái Hoa Vàng (30-32 tạ/ha).  Dòng HV1: đã mất tính cảm quang, có thể gieo cấy ở cả vụ xuân và vụ mùa, thời gian sinh trưởng 132 ngày ở vụ mùa, 152 ngày ở vụ xuân, cây cao 125,5 cm (thấp hơn nhiều so với giống gốc:147,3 cm), năng suất 41,09 tạ/ha, cho xôi dẻo và có mùi thơm đặc trưng (điểm 4).  Dòng ĐT4: cây cao 123,4 cm, thời gian sinh trưởng 123 ngày ở vụ mùa và 139 ngày ở vụ xuân, năng suất khá cao (43,05 tạ/ha) nhưng vẫn giữ được các đặc tính tốt của giống lúa nếp đặc sản cho xôi dẻo và thơm đặc trưng (điểm 4).  Dòng HV13: cây cao 123,4 cm, thời gian sinh trưởng ở vụ mùa 123 ngày và 140 ngày ở vụ xuân, năng suất 39,32 tạ/ha, khi thâm canh có thể đạt 40-42 tạ/ha.

24

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

KẾT LUẬN 1. Liều xạ 150Gy được chiếu vào hạt nảy mầm của các vật liệu nghiên cứu cho hiệu quả gây biến dị co hơn so với liều xạ 100Gy.

2. Có mối tương quan thuận và chặt giữa tổng tần xuất biến dị diệp lục và biến dị diệp lục kiểu abinal với tổng tần xuất và phổ biến dị có ý nghĩa chọn giống được thống kê ở M2.

3. Chiếu xạ tia gamma (Co60) vào hạt nảy mầm của các dòng đột biến (HV-H, M50, TK97) cho tổng tần xuất biến dị cao và phổ đột biến rộng hơn so với chiếu xạ vào hạt của giống gốc tương ứng (HV, 415, TK90); chiếu xạ liều 150gy cho tần xuất một số biến dị có ý nghĩa chọn giống cao hơn so với liều xạ 100gy.

4. Đã cải tiến thành công giống lúa nếp Đuôi Trâu (tạo được dòng ĐT4) về các đặc điểm như: phá vỡ tính cảm quang, thời gian sinh trưởng ngắn hơn 20- 22 ngày so với giống gốc ở vụ mùa, còn ở vụ xuân chỉ là 130 – 133 ngày, chiều cao giảm 24,3 cm so với giống gốc, cây cứng hơn (điểm 1), năng suất cao hơn giống gốc từ 4,5-5,5 tạ/ha nhưng vẫn giữ được phẩm chất của gạo, đặc biệt là mùi thơm.

5. Đã cải tiến thành công giống lúa nếp Cái Hoa Vàng (tạo được dòng HV1, HV3) về các đặc điểm như: phá vỡ tính cảm quang, có thể giao cấy 2 vụ/năm cây cứng hơn, chống đổ tốt hơn, cho năng suất tăng (từ 9- 11 tạ/ha) so với giống gốc nhưng vẫn giữ được độ dẻo và mùi thơm đặc trưng của gạo nếp đặc sản.

6. Đã tạo được giống lúa nếp thơm mới (Nếp Cái Hoa Vàng đột biến), có thể gieo cấy 2 vụ trong năm, thời gian sinh trưởng 120-122 ngày ở vụ mùa, 130-133 ngày ở vụ xuân, không nhiễm bạc lá và đạo ôn, nhiễm nhẹ với khô vằn, năng suất khá cao (40-43 tạ/ha), cho xôi dẻo và thơm như ở nếp Cái Hoa Vàng.

ĐỀ NGHỊ - Tiếp tục khảo nghiệm giống nếp Cái Hoa Vàng đột biến trong hệ thống khảo nghiệm giống Quốc gia.

- Cần tiếp tục đánh giá các dòng đột biến có triển vọng ĐT4, HV1 và HV13 để mau chóng mở rộng sản xuất, góp phần đáp ứng kịp thời nhu cầu về gạo nếp thơm mới.

- Để thu được nhiều biến dị có ý nghĩa cải tiến giống nên chiếu xạ liều 150Gy vào hạt nảy mầm của các dòng đột biến hơn là chiếu xạ vào các giống gốc tạo ra chúng.

- Nên gieo trồng hạt chiếu xạ ở vụ mùa (có ẩm độ và nhiệt độ thích hợp) để giảm bớt sự đào thải của các thế bào đột biến tham gia hình thành thân chính do quá trình cạnh tranh xoma với các tế bào không mang đột biến.

25

CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ

CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

1. Nguyễn Văn Tiếp, Nguyễn Minh Công, Nguyễn Xuân Dũng, Nguyễn Thị Sen, Nguyễn Thị Hồng Liên (2016), “Một số kết quả cải tiến giống lúa nếp cái Hoa vàng nhờ chiếu xạ tia gamma (Co60) vào hạt nảy mầm” Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, chuyên đề giống vật nuôi cây trồng- Tập 2, tr.43-49

2. Nguyễn Văn Tiếp, Nguyễn Minh Công (2017), “Đa dạng kiểu hình tập đoàn dòng đột biến phát sinh từ giống lúa nếp Đuôi Trâu gieo trồng ở vụ xuân và vụ mùa” Tạp chí Nông nghiệp & Phát triển nông thôn, kỳ 1- tháng10, tr. 5-11.

3. Nguyễn Văn Tiếp, Nguyễn Thị Bích Hợp, Nguyễn Minh Công, Nguyễn Xuân Dũng, Lê Quang Hòa (2017), “Kết quả nghiên cứu chọn tạo giống lúa nếp cái Hoa vàng đột biến”, Tạp chí Nông nghiệp & Phát triển Nông thôn, Chuyên đề giống cây trồng vật nuôi- tập 2, tr.13-19.

-