Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học của một số dòng lúa mới do lai xa giữa hai loài phụ indica và japonica

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯

NGUYỄN HỒNG HẠNH

ĐẶC ĐIỂM NÔNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DÒNG LÚA

MỚI DO LAI XA GIỮA HAI LOÀI PHỤ

INDICA VÀ JAPONICA

Chuyên ngành: Khoa học cây trồng

Mã số:

9 62 01 10

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ

Hµ NéI, 2020

Công trình được hoàn thành tại:

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

Người hướng dẫn khoa học:

1. GS.TS. Phạm Văn Cường

2. PGS.TS. Nguyễn Văn Hoan

Phản biện 1: PGS.TS. Khuất Hữu Trung

Viện Di truyền Nông nghiệp

Phản biện 2: PGS.TS. Vũ Thị Thu Hiền

Học viện Nông nghiệp Việt Nam

Phản biện 3: PGS.TS. Nguyễn Hữu Hồng

Trường Đại học Nông lâm, Đại học Thái Nguyên

Viện Chiến lược, Chính sách tài nguyên và môi trường

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp

Học viện, họp tại: Học viện Nông nghiệp Việt Nam

Vào hồi 08h30 ngày 28 tháng 12 năm

Có thể tìm hiểu Luận án tại thư viện:

- Thư viện Quốc gia

- Thư viện Học viện Nông nghiệp Việt Nam

PHẦN 1. MỞ ĐẦU

1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Cây lúa (Oryza sativa L.) là một trong những cây lương thực quan trọng nhất, là thực phẩm chính của hơn một nửa quốc gia trên thế giới, do đó sản xuất luá gạo cần phải tăng thêm 70% vào năm 2050 để đáp ứng nhu cầu tăng dân số (Godfray et al., 2010). Tuy nhiên, tăng sản lượng cần đạt được dưới sức ép của biến đổi khí hậu, của tốc độ đô thị hóa và dịch bệnh. Do vậy, rất cần thiết để phát triển giống lúa cho năng suất cao, thích nghi với điều kiện biến đổi khí hậu để giải quyết vấn đề an ninh lương thực (Qian et al., 2016; Zeng et al., 2017).

Cải thiện năng suất cây lúa trong suốt 50 năm qua nhờ cải thiện cấu trúc kiểu cây (Fischer and Edmeades, 2010), biến đổi đặc tính hình thái, giải phẫu (Wu et al., 2011) và rút ngắn thời gian sinh trưởng. Ngoài ra, cải thiện các đặc tính sinh lý như kéo dài hoạt động quang hợp bộ lá trong suốt quá trình trỗ (Sharma et al., 2013), tích lũy sản phẩm đồng hóa trước trỗ (Fu et al., 2011) và vận chuyển về hạt sau trỗ (Yoshinaga et al., 2013b) để làm tăng sức chứa. Một hướng tiếp cận khác nữa là cải thiện biện pháp kỹ thuật canh tác để tăng sức chứa thông qua tăng số bông trên đơn vị diện tích hoặc tăng kích thước bông (Katsura et al., 2007) hoặc tăng cả hai bởi tăng lượng đạm bón ở giai đoạn sớm và mật độ cấy (Ao et al., 2008).

Lai xa giữa hai loài phụ indica và japonica ở lúa là bước tiến lớn trong cải thiện năng suất lúa do chúng có sự đa dạng nguồn gene trong các đặc điểm giải phẫu, sinh lý và nông học (Liu et al., 2016; Tao et al., 2016). Gần đây, dựa trên trên nền tảng kiến thức về gene, lai xa kết hợp sử dụng chỉ thị phân tử để tạo dòng lúa mới mang một đoạn nhiễm sắc thể (CSSLs) không chỉ là công cụ hữu ích để xác định gene quy định đặc điểm nông học có giá trị một cách chính xác và hiệu quả (Zeng et al., 2017) mà còn được sử dụng để tạo nguồn vật liệu cho chọn giống do giảm vấn đề bất dục và mang tính trạng mong muốn (Zamir, 2001).

Dự án JICA – DCGV tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã phát triển được một số dòng lúa mới được chọn từ quần thể phân ly của dòng mang một đoạn nhiễm sắc thể do lai xa giữa giống indica IR24 và giống japonica Asominori có năng suất cao, nên việc đánh giá tổng thể đặc điểm hình thái giải phẫu, đặc điểm sinh lý để tạo năng suất của dòng lúa mới trong điều kiện trồng khác nhau so với bố mẹ, từ đó nghiên cứu biện pháp kỹ thuật canh tác và sử dụng gạo cho dòng lúa này đạt hiệu quả cao để phục vụ sản xuất là hết sức cần thiết.

1.2. MỤC TIÊU CỤ THỂ

- Đánh giá được đặc điểm sinh trưởng, năng suất và chất lượng của các dòng lúa được tạo ra do lai xa giữa giống india IR24 và giống japonica Asominori nhằm tìm ra đặc điểm nông sinh học tốt để phục vụ nghiên cứu

- Đánh giá được về đặc điểm hình thái giải phẫu, đặc điểm quang hợp và vận chuyển sản phẩm quang hợp đến năng suất của các dòng lúa này so với bố mẹ - Bước đầu xác định mức mật độ cấy và liều lượng phân bón thích

hợp cho dòng lúa mới 1.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Đặc điểm nông sinh học thực hiện trên 24 dòng lúa được tạo ra do lai giữa giống indica IR24 và giống japonica Asominori. - Ba mức đạm trong thí nghiệm trong chậu là mức không bón (0g nito/chậu, mức trung bình 1g nito/chậu và mức cao (2g nito/chậu).

- Ba mức tổ hợp phân bón cho thí nghiệm đồng ruộng tại Hà Nội là 90N + 90P2O5 + 70K2O kg/ha, 110N + 110P2O5 + 90K2O kg/ha, 130N + 130P2O5 +110K2O kg/ha.

- Ba vùng trồng đại diện cho 3 vùng sinh thái Sơn La (đại diện cho vùng miền núi phía Bắc), Hà Nội (đại diện cho vùng đồng bằng sông Hồng) và Nghệ An (đại diện cho vùng Bắc Trung Bộ). 1.4. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI

- Dòng lúa mới DCG66 được tạo ra do lai xa giữa giống india IR24 và giống japonica Asominori có năng suất cao là do bộ rễ lớn, số lượng bó mạch ở lóng gốc cao ở giai đoạn trỗ, hàm lượng carbohydrate không cấu trúc tích lũy ở thân + bẹ trước trỗ và tinh bột vận chuyển về bông cao ở giai đoạn chín cao trên nền trung bình các mức đạm bón.

- Xác định mức phân bón 110 kg N + 110 kg P2O5 + 90 kg K2O/ha kết hợp với mật độ cấy 40 khóm/m2 là phù hợp cho dòng lúa mới DCG66 tại Hà Nội. 1.5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.5.1. Ý nghĩa khoa học

- Kết quả nghiên cứu của luận án cung cấp các dẫn liệu khoa học về đặc điểm hình thái, giải phẫu và quang hợp của các dòng lúa được tạo ra do lai xa giữa hai loài phụ indica và japonica

- Kết quả luận án là tài liệu tham khảo cho công tác giảng dạy và nghiên cứu khoa học trong các Trường Đại học, Viện Nghiên cứu Nông nghiệp về cây lúa.

1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn

- Xác định được DCG66 là dòng lúa mới triển vọng có năng suất 71,0 tạ/ha (vụ xuân 2018), có thời gian sinh trưởng ngắn, số hạt/bông lớn, năng suất và hàm lượng amylose cao (30%) phù hợp cho chế biến.

- Xác định được lượng phân bón 110 kg N + 110 kg P2O5 + 90 kg K2O/ha kết hợp với mật độ cấy 40 khóm/m2 phù hợp dòng lúa mới DCG66.

PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI, GIẢI PHẪU VÀ QUANG HỢP Ở HAI LOÀI PHỤ INDCA VÀ JAPONICA LÚA 2.1.1. Đặc điểm hình thái, giải phẫu

Cấu trúc thân Zhu et al. (2008) cho thấy một lượng lớn alen số lượng về chiều dài, độ chắc và độ dày của thân lúa lai giữa indica/japonica là có liên quan đến tính chống đổ. Wu et al. (2011) chỉ ra giống lúa với thân to thì chiều cao cây cao hơn, đường kính thân, chiều dài và rộng lá đòng lớn hơn, mặc dù số nhánh thấp hơn. Những giống thân to thì bó mạch lá, bó mạch thân nhiều, số hạt/bông lớn và hạt sáng, tỷ lệ hạt lép thấp hơn. Giống thân to có khả năng quang hợp và vận chuyển cao hơn. Tuy nhiên, tỷ lệ thoát hơi nước là cao đáng kể trong giống thân to. Cấu trúc bông Cấu trúc bông lúa được xác định cơ bản là số lượng gié cấp 1 và số hạt trên mỗi gié cấp 1 (Ikeda et al., 2005). Những giống bông thẳng (EP) có tiềm năng năng suất cao do khả năng quang hợp cao. Yan et al. (2007) cho rằng bông thẳng (EP) là một trong những đặc tính quan trọng nhất quyết định năng suất cao của giống japonica.

Hệ thống bó mạch Hệ thống bó mạch bao gồm: phloem, xylem và phần bao bó mạch đóng vai trò trong việc vận chuyển nước và dinh dưỡng cũng như các sản phẩm đồng hóa cần cho sinh trưởng và chống chịu (Lucas et al., 2013). Sự khác nhau trong hệ thống bó mạch là thông số quan trọng xác định sự khác nhau giữa lúa indica và japonica (Fukuyama, 1996). Có mối tương quan chặt giữa số lượng và diện tích bó mạch cuống bông với năng suất hạt ở lúa do chi phối hiệu quả vận chuyển sản phẩm đồng hóa (Terao et al., 2010). 2.1.2. Đặc điểm quang hợp và vận chuyển sản phẩm quang hợp

Đặc điểm quang hợp của cây lúa Hirasawa et al. (2010) cho rằng cường độ quang hợp và độ dẫn khí khổng ở giống indica và giống japonica x indica là cao hơn giống japonica ở cùng hàm lượng đạm trong lá. Các giống lúa thuần cải tiến ngắn ngày có thời gian sinh trưởng dinh dưỡng bị rút ngắn, vì vậy năng suất hạt phần lớn được

đóng góp bởi lượng sản phẩm quang hợp trực tiếp ở giai đoạn sau trỗ (Tăng Thị Hạnh và cs., 2014).

Vận chuyển carbohydrate không cấu trúc (NSC) Theo Wang et al. (2016a) cây lúa tích lũy carbohydrate không cấu trúc chủ yếu ở dạng đường sucrose và tinh bột ở thân và bẹ lá trước trỗ. Sự dự trữ này sau đó được vận chuyển sang hạt được xem là nguồn quan trọng của đồng hóa carbon trong quá trình hình thành hạt, đồng thời bổ sung vào quá trình quang hợp. Đồng quan điểm này, Phạm Văn Cường (2016) cho rằng sinh khối lớn kết hợp với cường độ quang hợp cao ở giai đoạn sau trỗ đã tạo ra nguồn lớn, số hạt trên đơn vị diện tích lớn (sức chứa) và khả năng vận chuyển sản phẩm quang hợp về hạt tốt là cơ sở tạo năng suất hạt cao. 2.2. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ CẢI TIẾN GIỐNG LÚA 2.2.1. Cải tiến về thời gian sinh trưởng Việc phát hiện ra nhiều QTLs quy định thời gian trỗ đã góp phần làm

cơ sở cho việc chọn tạo các giống lúa có thời gian sinh trưởng ngắn. 2.2.2. Cải tiến về kiểu cây

Cấu trúc kiểu cây lúa mới (New Plant Type - NPT) là kết hợp các đặc tính quang hợp, sinh trưởng và năng suất dựa trên kiến thức về cây trồng, về sinh lý và hình thái. 2.2.3. Cải tiến về đặc tính sinh lý

Cải tiến sinh lý ở cây lúa bao gồm tăng cường hoạt động quang hợp của bộ lá, vận chuyển sản phẩm quang hợp về hạt và giảm quang hô hấp. Những nỗ lực tập trung vào nhận dạng và sử dụng nguồn quang hợp hiệu quả bằng cách xác định gene/QTL điều khiển việc vận chuyển và huy động sản phẩm quang hợp từ nguồn về sức chứa (Osorio et al., 2014). 2.2.4. Cải tiến về năng suất

Để đạt năng suất siêu lúa 15 tấn/ha thì mô hình giả thuyết là kết hợp kiểu cây lý tưởng và phát huy ưu thế lai giữa hai loài phụ indica và japonica (Cheng et al., 2007), trong đó cải tiến cấu trúc bông với số bông hữu hiệu và hạt/bông lớn, tỷ lệ hạt chắc cao như số nhánh 7-9, 260 hạt/bông, khối lượng 1000 hạt khoảng 27g và chiều cao đây 110-130cm (Qian et al., 2016). 2.2.5. Cải tiến về chất lượng gạo

Giống lúa chất lượng cao cho ăn uống thì chất lượng nấu nướng được đưa lên vị trí hàng đầu với phẩm chất cơm ngon và hàm lượng dinh dưỡng cao và thích nghi với các vùng trồng lúa đặc sản (Trần Mạnh Cường và cs., 2014).

Ngoài ra, hướng chọn tạo để phát triển thành sản phẩm chế biến như mì, bún…đang được quan tâm thì gạo indica là phù hợp cho làm mì hơn japonica vì nó hàm lượng amylose cao (Lu et al., 2008), nhiệt hóa hồ thấp

và độ bền gel cao (Ahmed et al., 2016). Hàm lượng amylose ở indica cao là do sự tích lũy nhiều protein tổng hợp hạt tinh bột bao quanh trong nội nhũ trong suốt quá trình vào chắc. 2.3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ LAI XA GIỮA HAI LOÀI PHỤ O. SATIVA SUB INDICA VÀ O. SATIVA SUB JAPONICA

Ikehashi et al. (1991) cho rằng lai giữa hai loài phụ indica và japonica cũng được gọi là lai xa. Mặc dù ưu thế lai tăng cường ở nhiều tính trạng khi lai giữa 2 loài phụ, nhưng sự bất hợp genome của bố mẹ có thể dẫn tới biểu hiện như tỷ lệ hạt chắc, năng suất hạt kém, là kết quả suy yếu của cặp NST đồng dạng trong suốt quá trình phân bào giảm nhiễm (Li and Yuan, 2010).

Dòng mang một đoạn nhiễm sắc thể thay thế do lai xa CSSLs (Chromosome segment substitution lines) là dòng mang một hoặc vài đoạn nhiễm sắc thể (NST) chứa gene đồng hợp tử có nguồn gốc từ thể cho trong gene nền của thể nhận (Hao et al., 2009), được tạo ra bằng con đường tự thụ và lai lại nhờ chỉ thị phân tử (MAS) (Tian et al., 2006). Mỗi dòng CSSL biểu hiện sự thay đổi kiểu hình thông qua đoạn NST thay thế, kết quả là cây tạo ra có đặc điểm giống với giống sử dụng nhưng giảm được bất dục xảy ra trong quá trình nhân giống và cho phép thế hệ sau biểu hiện đặc tính liên quan đến năng suất (Zamir, 2001).

Kubo et al. (2002) đã tạo ra 70 dòng Asominori CSSLs với gene nền là IR24 goi là các dòng IAS và 90 dòng IR24 CSSLs với gene nền là Asominori goi là dòng AIS. Các dòng thay thế là gần như là dòng đẳng gene so với gene nền, tỷ lệ phần trăm giống gene nền là 93% ở dòng IAS và 91% ở dòng AIS. Sử dụng dòng Asominori CSSLs, một vài QTLs đã được phát hiện như QTL điều khiển ngày trỗ nằm trên nhiễm sắc thể số 3, QTLs chiều dài hạt cũng trên NST số 3, QTLs chiều cao cây nằm trên NST số 1 (Kubo et al., 2002), và 2 QTLs (qRRE-1 và qRRE-9) kháng Alumium nhằm trên nhiễm sắc thể số 1 và 9 (Xue et al., 2006). 2.4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN NGOẠI CẢNH ĐẾN NĂNG SUẤT VÀ CHẤT LƯỢNG GẠO

Messina et al. (2009) cho rằng năng suất cuối cùng là kết quả của tương tác kiểu gene với điều kiện môi trường và các biện pháp kỹ thuật. Balakrishnan et al. (2016) chỉ ra năng suất hạt được đóng góp bởi kiểu gene (41,28%), môi trường (31,92%) và tương tác giữa chúng (28,61%). Tỷ lệ đóng góp kiểu hình bởi kiểu gene là cao đối với chỉ tiêu khối lượng 1000 hạt (chiếm 90,4%), chiều cao cây (85,99%). Ảnh hưởng môi trường là cao cho chỉ tiêu số nhánh (47,56%), ngày ra hoa (47,27%) và năng suất hạt (31,92%); trong khi ảnh hưởng tương tác là cao đối với chỉ tiêu năng suất và số hạt chắc/bông.

Ngoài ảnh hưởng của ngoại cảnh đến năng suất thì Li et al. (2018) cho rằng ánh sáng, nhiệt độ và độ ẩm có ảnh hưởng đến chất lượng xay sát và nấu nướng của những dòng thuần tái tổ hợp (RILs) có nguồn gốc do lai giữa indica/japonica ở cả 4 vùng trồng lúa điển hình ở Trung Quốc.

Nhiệt độ cao rút ngắn thời gian vào chắc dẫn tới tăng hạt lửng (immature) và hạt bạc bụng (Tsukaguchi and Iida, 2008). Hình thành hạt bạc bụng rất nhạy cảm với nhiệt độ cao trong suốt thời gian 12-16 ngày sau trỗ (Wu et al., 2016). 2.5. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT CANH TÁC GIỐNG LÚA MỚI 2.5.1. Liều lượng phân bón

Bón phân đầy đủ và cân đối sẽ quyết định năng suất lúa. Yoshida (1985) cho rằng, ở các nước nhiệt đới, lượng dinh dưỡng cần để tạo 1 tấn thóc khô trung bình là 22,3 kg N + 5,5 kg P2O5 + 44,4 kg K2O. Tuy nhiên, lượng dinh dưỡng cần bón cho lúa còn phụ thuộc vào: thời vụ, giống và tính chất đất đai. 2.5.2. Phương pháp canh tác

Mật độ cấy hợp lý giúp cải thiện cấu trúc quần thể, thúc đẩy sử dụng ánh sáng hiệu quả và quyết định số nhánh cũng như hình thành năng suất (Li et al., 2016). Qian et al. (2009) cho rằng năng suất hạt cao cho lúa cấy với kích thước bông nhỏ, trung bình và lớn cần cấy 4 dảnh/khóm, 3 dảnh/khóm và 2 dảnh/khóm tương ứng. Đối với giống lúa thuần giống lúa thuần DCG72 thì mật độ cấy 40 khóm/m2 kết hợp với mức phân bón 110kg N: 83kg P2O5: 83kg K2O/ha cho năng suất cao nhất 5,68 tấn/ha vụ xuân và 4,81 tấn/ha vụ mùa tại Hà Nội (Đinh Mai Thùy Linh và cs., 2019). Ngoài ra phương pháp bón nuôi hạt (trước trỗ 1-3 ngày) cho năng suất cao hơn so với bón lót giống lúa cực ngắn ngày là do được dung cấp thêm dinh dưỡng đạm nên tăng cường chỉ số diện tích lá và hàm lượng đạm trong lá thời kỳ sau trỗ (Lê Văn Khánh và cs., 2017).

PHẦN 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU

Gồm 24 dòng lúa mang một đoạn nhiễm sắc thể do lai giữa giống indica IR24 và giống japonica Asominori, trong đó 23 dòng được nhập nội từ Nhật Bản ký hiệu là IAS ở thế hệ BC2F5 và 1 dòng lúa đặt tên là DCG66 ở thế hệ BC2F7 được dự án JICA- DCGV Học viện Nông nghiệp Việt Nam chọn tạo từ nguồn vật liệu IAS ở thế hệ BC2F2 của Nhật Bản, giống IR24 (mẹ - đối chứng) và giống Asominori (bố).

3.2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Nội dung 1: Đánh giá đặc điểm sinh trưởng và năng suất của các dòng lúa được tạo ra do lai xa giữa giống indica IR24 và giống japonica Asominori + Khảo sát đặc điểm nông sinh học của 24 dòng lúa được tạo ra do lai giữa giống indica IR24 và giống japonica Asominori.

Thí nghiệm đồng ruộng (TN1) bố trí theo kiểu khảo sát tập đoàn kiểu tuần tự không nhắc lại, diện tích mỗi dòng/giống là 5m2, cấy với mật độ 27 khóm/m2, 1 dảnh/khóm. Thời gian và địa điểm thực hiện: Thí nghiệm được trồng vụ xuân và vụ mùa 2016 tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam, Trâu Quỳ, Gia Lâm, Hà Nội. + So sánh sinh trưởng, năng suất và chất lượng của một số dòng lúa đại diện tại 3 vùng trồng khác nhau.

Thí nghiệm đồng ruộng (TN2) so sánh giống chính quy, bố trí theo kiểu khối ngẫu nhiên đầy đủ (RCBD) với 7 công thức tương ứng 5 dòng lúa đại diện được chọn từ TN1 và bố mẹ với 3 lần nhắc lại, diện tích mỗi ô 10m2, khoảng cách giữa các lần nhắc là 0,5m. Cấy mật độ 33 khóm/m2, 3 dảnh/khóm. Thí nghiệm được tiến hành tại thành phố Sơn La - Sơn La, Gia Lâm - Hà Nội và Yên Thành - Nghệ An trong vụ xuân và vụ mùa 2017.

Đánh giá chất lượng gạo cho chế biến mì của dòng lúa mới có hàm lượng Amylose cao nhất. Các chỉ tiêu liên quan đến chất lượng mì: khối lượng mì, lượng nước hấp thu và lượng tinh bột mất theo Bhattacharya et al. (1999). Màu sắc, trạng thái, độ dai và độ dính của mì theo tiêu chuẩn TCVN63347-1998 cho bún khô. - Nội dung 2: Đặc điểm hình thái, giải phẫu và quang hợp của các dòng lúa triển vọng dưới các mức đạm bón + So sánh đặc điểm hình thái, giải phẫu của 2 dòng lúa triển vọng so với bố mẹ.

Thí nghiệm chậu vại (TN3) được sắp xếp theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên (CRD) với 4 công thức tương ứng 4 dòng, giống lúa, 5 lần nhắc (TN3). Các dòng/ giống lúa thí nghiệm được cấy trong chậu thí nghiệm có dung tích 0,03m2, chứa 5,5kg đất phù sa được phơi khô, đập nhỏ; cấy 1 dảnh/chậu khi mạ được 3 lá. Thí nghiệm được trồng trong nhà lưới Khoa Nông học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam, vụ mùa 2016. + Quang hợp và vận chuyển carbohydrate không cấu trúc của 2 dòng lúa triển vọng so với bố mẹ dưới các mức đạm khác nhau.

Thí nghiệm chậu vại (TN4) được bố trí CRBD với 4 lần nhắc lại. Thí nghiệm 2 nhân tố: nhân tố 1 (4 dòng, giống như thí nghiệm 3), nhân tố 2 (3 mức đạm bón: mức 0g/chậu (N0), mức trung bình 1g/chậu (N1) và mức cao 2g/chậu (N2)). Thí nghiệm gồm 12 tổ hợp công thức thí nghiệm, được tiến hành trong vụ xuân 2017 tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam, Trâu Quỳ, Gia Lâm, Hà Nội. - Nội dung 3: Bước đầu xây dựng biện pháp kỹ thuật canh tác cho dòng lúa mới Ảnh hưởng của lượng phân bón và mật độ cấy đến sinh trưởng, năng suất của dòng lúa mới

Thí nghiệm đồng ruộng (TN5) được bố trí theo kiểu ô lớn, ô vừa và ô nhỏ Split-split-plot với 3 lần nhắc, diện tích mỗi ô nhỏ là 10m2 tại khu thí nghiệm đồng ruộng Khoa Nông học, Học viện NNVN trong vụ mùa 2017 và vụ xuân 2018. Ô lớn là lượng phân bón với 3 mức phân bón NPK ký hiệu là PB1, PB2 và PB3 tương ứng 90N+ 90P2O5+70 K2O kg/ha, 110N+ 110P2O5 +90K2O kg/ha và 130N+130P2O5+110K2O kg/ha. Ô vừa là mật độ cấy với 3 mức mật độ M1, M2 và M3 là 50, 40 và 33 khóm/m2, cấy 3 dảnh/khóm. Ô nhỏ là dòng, giống lúa (DCG66 và Khang dân 18). Ô thí nghiệm được đắp bờ ngăn cách, bờ được phủ nilong và chìm sâu 10cm trong đất, Số tổ hợp công thức nghiên cứu là 18.

* Phương pháp xử lý số liệu: Các số liệu được tổng hợp trên Excel, phân tích phương sai (ANOVA) bằng phần mềm Statistix 10, Minitab 17 và IRRISTAT 5.0.

PHẦN 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1. ĐẶC ĐIỂM SINH TRƯỞNG, NĂNG SUẤT VÀ CHẤT LƯỢNG CỦA CÁC DÒNG LÚA ĐƯỢC TẠO RA DO LAI XA GIỮA GIỐNG INDICA IR24 VÀ GIỐNG JAPONICA ASOMINORI 4.1.1. Đánh giá đặc điểm nông học của các dòng lúa mới được tạo ra do lai xa giữa indica IR24 và japonica Asominori (TN1)

Kết quả khảo sát 24 dòng lúa được tạo ra do lai giữa IR24 và Asominori, trong đó 23 dòng lúa nhập nội từ Nhật Bản (gọi là các dòng IAS) và 1 dòng lúa chọn tạo từ Việt Nam (DCG66) đều có thời gian sinh trưởng ngắn hơn IR24, một số dòng lúa có một số đặc điểm nổi bật như lóng gốc to (IAS37, DCG66), đẻ nhánh gọn và góc lá đòng nhỏ (IAS66), số bông/ khóm trung bình (IAS63), số hạt trên bông khá (DCG66, IAS5), tỷ lệ

hạt chắc cao (DCG66, IAS30, IAS36) và năng suất cá thể vượt đối chứng IR24 (DCG66, IAS37). (Bảng 4.1).

Từ các kết quả khảo sát trên, 5 dòng lúa đại diện DCG66, IAS5, IAS37, IAS63, IAS66 cho thấy có nhiều đặc điểm nông học tốt từ đó, chúng tôi tiếp tục đánh giá chúng trong các nội dung tiếp theo. Bảng 4.1. Một số đặc điểm nông học nổi bật của các dòng lúa mới

Số hạt/bông

Góc lá đòng (0)

Số bông/khóm

Tỷ lệ hạt chắc (%)

Đường kính lóng gốc (cm)

Năng suất cá thể (g/khóm)

Dòng/ giống

IAS 2 IAS 5 IAS 7 IAS 16 IAS 17 IAS 19 IAS 20 IAS 21 IAS 23 IAS 25 IAS 26 IAS 30 IAS 36 IAS 37 IAS 43 IAS 45 IAS 51 IAS 52 IAS 55 IAS 56 IAS 63 IAS 66 IAS 72 DCG66 TB IR24 ASO

Xuân Mùa Xuân Mùa Xuân Mùa Xuân Mùa Xuân Mùa Xuân Mùa 19,8 17,2 17,0 19,6 16,9 18,0 21,9 13,0 18,2 16,0 15,3 16,1 17,9 15,8 14,8 16,0 19,0 19,0 19,1 14,7 18,9 21,0 16,5 20,0 20,1 24,6 20,4 19,0 17,3 18,0 23,3 17,7 14,4 15,6 15,5 17,2 19,6 18,1 17,4 18,0 20,6 18,6 15,8 20,0 18,9 20,8 23,8 17,8 18,4 19,9 21,0 13,9 10,0

184 138 88,6 76,4 182 160 91,8 76,8 164 135 91,0 77,0 14,0 90,4 88,9 156 122 110 126 82,0 85,2 168 135 83,0 89,2 97 177 85,3 94,0 95 84,1 81,6 136 87,6 86,5 146 103 151 133 87,6 90,9 184 123 85,7 86,7 90,9 91,6 136 110 186 147 90,6 90,4 189 145 87,1 86,9 206 148 77,3 78,9 194 161 86,8 90,1 144 106 85,5 79,6 159 135 83,8 80,3 152 141 89,0 90,6 140 120 86,9 86,7 85,9 88,8 144 122 127 126 89,9 86,9 128 122 78,8 86,5 301 286 95,9 92,2 165 134 86,9 85,9 174 171 88,0 82,5 36 93,2 82,2 58

4,9 9,5 16,5 13,4 0,63 0,59 5,9 10,4 16,5 13,6 0,57 0,60 7,3 9,2 20,0 16,6 0,58 0,58 7,1 14,1 14,2 12,8 0,57 0,57 7,3 11,4 10,0 11,3 0,51 0,50 6,0 10,0 16,8 13,3 0,55 0,63 5,9 8,9 12,5 15,4 0,63 0,58 7,8 12,7 15,4 14,0 0,56 0,55 5,6 12,7 17,1 14,7 0,58 0,61 6,4 9,2 20,3 14,4 0,66 0,60 8,7 12,2 23,0 13,8 0,55 0,60 5,8 11,4 21,9 14,5 0,54 0,52 9,3 6,6 24,0 13,7 0,58 0,61 8,7 6,4 14,0 14,2 0,63 0,66 9,4 9,9 22,0 14,3 0,56 0,59 7,3 11,6 11,2 14,1 0,60 0,60 8,3 10,9 16,1 13,2 0,52 0,51 9,1 6,7 15,3 14,4 0,53 0,57 5,8 8,8 14,5 14,4 0,61 0,64 7,5 10,4 14,2 16,6 0,54 0,57 6,4 9,2 11,2 16,2 0,61 0,58 7,5 11,0 10,0 13,9 0,52 0,52 9,7 9,7 10,3 14,8 0,50 0,51 6,3 4,5 14,1 13,1 0,69 0,60 6,9 10,3 15,9 14,2 0,58 0,58 7,7 10,8 11,6 14,7 0,61 0,68 0,48 0,35 9,7 10,9 23,8 29,7 TB: số liệu trung bình của các dòng

4.1.2. So sánh sinh trưởng, năng suất và chất lượng của các dòng lúa đại diện tại ba vùng trồng khác nhau

Từ kết quả khảo sát 24 dòng lúa được tạo ra do lai giữa IR24 và Asominori cho thấy 5 dòng lúa đại diện DCG66, IAS5, IAS37, IAS63 và IAS66 có một số đặc điểm nông học tốt như đốt gốc to, góc lá đòng nhỏ, số hạt/bông khá để tiếp tục đánh giá tại 3 vùng trồng khác nhau là Sơn La (đại diện cho vùng miền núi phía Bắc), Hà Nội (đại diện cho vùng đồng bằng sông Hồng) và Nghệ An (đại diện cho vùng Bắc Trung Bộ). Kết quả cho thấy chỉ có dòng DCG66 chọn tạo tại Việt Nam có thời gian sinh trưởng ngắn ở cả 3 vùng trồng 125 ngày ở Sơn La, Hà Nội và Nghệ An trong vụ xuân; 115, 105 và 102 ngày tại Sơn La, Hà Nội và Nghệ An tương ứng trong vụ mùa.

Hình 4.1. Thời gian sinh trưởng của các dòng lúa đại diện tại các vùng trồng khác nhau

Ibrahim et al. (2013) chỉ ra năng suất lúa cao là được đóng góp bởi sinh khối lớn. Sinh khối của các dòng IAS không khác so với IR24 ở cả 3 vùng trồng, nhưng dòng DCG66, IAS66 có sinh khối cao hơn các dòng IAS còn lại ở 3 vùng trồng trong vụ xuân, còn vụ mùa DCG66 đạt cao nhất sai khác có ý nghĩa so với IR24 (Bảng 4.2).

Tốc độ tích lũy chất khô (CGR) vụ xuân ở Nghệ An, Hà Nội là cao hơn Sơn La; trong khi đó vụ mùa Hà Nội đạt cao nhất. Vụ xuân, chỉ phát hiện sai khác về tốc độ tích lũy chất khô giữa DCG66 so với đối chứng IR24 ở Nghệ An. Vụ mùa, tốc độ tích lũy chất khô của DCG66 đạt giá trị cao nhất sai khác với IR24 đạt 1190, 1132 và 1134 g/m2/ngày đêm ở Sơn La, Hà Nội

và Nghệ An, tương ứng. Chỉ số thu hoạch (HI) của các dòng lúa dao động từ 0,47 – 0,57 qua cả 3 vùng trồng nhưng không phát hiện sự sai khác thống kê giữa các dòng lúa và đối chứng IR24. Bảng 4.2. Một số chỉ tiêu sinh lý của các dòng lúa đại diện tại các vùng trồng khác nhau

Dòng, giống

CGR (g/m2 đất /ngày) NA HN SL

Vụ xuân 2017

Sinh khối (g/m2đất) NA HN SL 1230a 1207a 1237a

DCG66

13,6a

18,1a

HI HN 0,57a

NA 0,54a

SL 0,57a

17,5a

875b

1003a

932c

IAS5

8,2b

12,5b

0,53a

0,49a

0,54a

11,9b

IAS37

946b 898b

986a 1016a

950c 949c

IAS63

8,5b 6,9b

12,4b 13,6ab

0,54a 0,54a

0,5a 0,53a

0,52a 0,53a

13,9b 11,5b

IAS66

1112ab

1064a

1078b

11,7ab

14,4ab

0,54a

0,52a

0,53a

13,7b

IR24 (ĐC)

1130ab

1011a

1011bc

10,1ab

13,5ab

0,54a

0,53a

13,7b

Vụ mùa 2017

DCG66

IAS5

1190a 896b

1132a 845b

1134a 853b

14,9a 9,2b

18,5a 12,3b

0,56a 0,54a

0,52a 0,5a

0,55a 0,54a

17,6a 12,0b

IAS37

956b

804b

909b

9,5b

10,3b

0,53a

0,47a

0,54a

13,8b

IAS63

915b

869b

888b

9,7b

12,1b

0,52a

0,49a

0,53a

11,7b

IAS66

IR24 (ĐC)

917b 954b

911b 819b

922a 920ab

8,9b 10,0b

12,2b 12,2b

0,54a 0,54a

0,51a 0,49a

0,53a 0,54a

12,4a 13,2b

Trong cùng một cột, các giá trị mang cùng chữ là sai khác không có ý nghĩa theo tiêu chuẩn Tukey’s ở mức ý nghĩa α = 0,05 và ngược lại.

Địa điểm SL, HN và NA: Sơn La, Hà Nội và Nghệ An.

Các dòng lúa IAS có năng suất tương đương đối chứng IR24 (ĐC), dòng DCG66 có năng suất cao nhất, sai khác có ý nghĩa so với đối chứng IR24 ở cả 3 vùng trồng đạt 68,5; 70,9 và 71,2 tạ/ha và 62,6; 64,5 và 60,2 tạ/ ha ở Sơn La, Hà Nội và Nghệ An tương ứng ở vụ xuân và vụ mùa; sau đó tới dòng IAS66. Giữa các địa điểm không có sự sai khác về năng suất thực thu trong vụ xuân, các dòng lúa khác nhau cho năng suất khác nhau ở cả 3 vùng trồng; tương tác địa điểm và dòng không có sự sai khác trong vụ mùa (Bảng 4.3). Năng suất cao của DCG66 là kết quả của số hạt/bông lớn, tốc độ tích lũy chất khô và chỉ số thu hoạch cao hơn. Những kết quả này cũng phù hợp với công trình nghiên cứu của Ibrahim et al. (2013) cho rằng năng suất lúa ở vùng nhiệt đới phụ thuộc chính vào việc tăng kích thước bông cũng như tốc độ tích lũy chất khô trong suốt quá trình sinh trưởng.

Bảng 4.3. Năng suất thực thu và hàm lượng Amylose của các dòng lúa đại diện ở các vùng trồng vụ xuân và mùa 2017

Vụ xuân 2017

Vụ mùa 2017

NSTT (ta/ha)

Hàm lượng Amylose (%)

NSTT (ta/ha)

Hàm lượng Amylose (%)

Dòng, giống

0,087ns 0,000** 0,0065**

0,046* 0,000** 0,057ns

NA SL SL HN NA HN NA SL HN NA SL HN 71,2a 28,8 29,8 30,0 62,6a 64,5a 60,2a 29,2 29,7 30,5 DCG66 68,5a 70,9a 51,0b 46,7b 26,8 28,5 28,3 48,7d 24,2 26,8 27,6 44,7c 48,0b 59,9b IAS5 40,9b 56,7b 58,0bc 24,6 24,5 26,7 47,4bc 47,9b 42,1b 25,8 28,2 28,0 IAS37 42,0b 61,9b 57,3bcd 24,0 26,4 26,8 48,7bc 45,3b 47,2b 25,3 26,5 27,3 IAS63 53,7cd 25,0 25,7 26,2 52,3bc 49,2b 47,1b 25,7 26,0 26,6 51,8b 60,1b IAS66 47,9b 50,1b 25,9 26,4 27,2 62,7ab 24,3 26,3 25,4 54,0b 51,3b 62,2b IR24 (ĐC) ĐĐ D ĐĐx D Ghi chú: SL: Sơn La, HN: Hà Nội, NA: Nghệ An, Đ Đ: địa điểm, D: dòng, ĐĐ x D: địa điểm tương tác với Dòng Trong cùng một cột, các giá trị mang cùng chữ là không sai khác theo tiêu chuẩn Tukey ở mức ý nghĩa α = 0,05 *, ** sai khác ở mức ý nghĩa 0,05 và 0,01 và ns là sai khác không có ý nghĩa

Từ kết quả phân tích chỉ tiêu hàm lượng amylose từ các vùng trồng, chúng tôi nhận thấy dòng lúa DCG66 có năng suất và hàm lượng amylose cao nên bước đầu định hướng sử dụng gạo làm sản phẩm chế biến như mì gạo. Từ đó chúng tôi tiến hành lấy mẫu gạo của giống DCG66 tại Hà Nội để đánh giá các chỉ tiêu liên quan đến chất lượng gạo cho chế biến mì gạo và lấy gạo của giống Khang dân 18 cũng được trồng tại khu vực thí nghiệm làm đối chứng vì giống này cũng được sử dụng chủ yếu để làm mì gạo ở miền Bắc.

Hàm lượng chất khô không khác nhau giữa DCG66 và KD18 nhưng hàm lượng protein và tinh bôt của DCG66 cao hơn đáng kể so với KD18 (Bảng 4.4). KD18 có hàm lượng amylose đạt 26,6%, tuy nhiên DCG66 lại cao hơn đạt 30% nhưng hai giống này đều có nhiệt hóa hồ thấp và độ bền thể Gel cứng. Hàm lượng amylose cao và nhiệt hóa hồ thấp là những tiêu chí quan trọng, phù hợp để làm chế biến bún, mì (Han et al., 2011).

Chỉ tiêu

Bảng 4.4. Chất lượng hóa sinh của dòng lúa nghiên cứu Chất khô (%)

Tinh bột (%)

Amylose (%)

Protein (%)

Lipit (%)

Nhiệt hóa hồ

Độ bền thể Gel

Giống DCG66 87,43±0,66 8,54±0,28 77,17±0,98 1,50±0,29 30,0±1,68 Thấp Cứng KD18 87,40±0,26 7,89±0,3 76,10±0,93 1,84±0,42 26,6±1,27 Thấp Cứng

DCG66 Khang dân 18 Ảnh 4.1. Nhiệt hóa hồ của các dòng lúa mới

Ảnh 4.2. Mì gạo của dòng lúa mới

Chỉ tiêu

Mùi

Trạng thái

Màu sắc

Độ dai

Độ dính

Giống DCG66 KD18

Bảng 4.5. Phẩm chất mì gạo của dòng lúa mới Lượng tinh Khối bột mất lượng (%) mì (g) 13,8 66,6 14,7 66,8

Lượng nước hấp thu (%) 232,8 234,0

3 3

4 3

3 4

Gạo của 2 dòng giống được mang tới cơ sở chế biến mì gạo, sau đó đánh giá chất lượng mì. Kết quả cho thấy, khối lượng mì gạo sau khi nấu và lượng nước hấp thu không khác nhau đáng kể giữa DCG66 và KD18, tuy nhiên lượng tinh bột mất của DCG66 là cao hơn 0,9% so với KD18, lượng tinh bột mất là đặc tính quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng nấu nướng của mì vì lượng tinh bột hòa tan cao kết quả làm nước đục, khả năng chịu nấu nướng thấp và dính (Han et al., 2011). Cấu trúc sợi mì là những chỉ tiêu quan trọng xác định khả năng chấp nhận của người tiêu dùng với sản phẩm, kết quả cho thấy màu sắc mì của DCG66 (điểm 4) trắng hơn KD18 (điểm 3), độ dai thì DCG66 đạt điểm 4 trong khi KD18 đạt điểm 3. Độ dính KD18 mì dính hơn có thể do hàm lượng amylose thấp hơn.

Có mối tương quan chặt giữa tốc độ tích lũy chất khô với năng suất hạt ở vụ xuân với hệ số tương quan r = 0,79**; 0,73**; 0,77** và vụ mùa với hệ số tương quan r = 0,74**; 0,8** và 0,74** tại Sơn La, Hà Nội và Nghệ An tương ứng (Hình 4.2). Kết quả này khẳng định vai trò của tốc độ tích lũy chấ khô với năng suất hạt của các dòng lúa thí nghiệm.

Ghi chú : *, ** biểu thị mối tương quan thuận ở mức ý nghĩa 0,05; 0,01 ■, О, ▲ tương ứng Sơn La, Hà Nội, Nghệ An.

Hình 4.2. Mối quan hệ giữa tốc độ tích lũy chất khô (CGR) với năng suất

thực thu của các dòng lúa đại diện ở vụ xuân (A) và vụ mùa (B) tại các vùng trồng 4.2. ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI GIẢI PHẪU VÀ QUANG HỢP CỦA CÁC DÒNG LÚA TRIỂN VỌNG VÀ BỐ MẸ 4.2.1. Đặc điểm hình thái, giải phẫu của các dòng lúa triển vọng

Kết quả đánh giá thích nghi của các dòng lúa đại diện tại 3 vùng sinh thái đã cho thấy hai dòng lúa triển vọng DCG66 và IAS66 có năng suất khá ổn định ở cả 3 vùng trồng so với đối chứng IR24. Từ đó, chúng tôi tiếp tục làm thí nghiệm để đánh giá sâu hơn về 2 dòng lúa này so với bố mẹ trên khía cạnh hình thái, giải phẫu và quang hợp. Bảng 4.6. Một số đặc điểm hình thái rễ của các dòng lúa triển vọng và bố mẹ

Trỗ

Dòng, giống

Đường kính rễ (mm)

Tổng chiều dài rễ (cm)

Đẻ nhánh Diện tích bề mặt rễ (cm2) 6920,8a 988,7a DCG66 8484,9a 994,9a IAS66 9670,4a 1104,3a IR24 Asominori 8386,6a 875,3a

Diện Tổng Thể tích bề chiều dài tích mặt rễ rễ rễ (cm2) (cm3) (cm) 11,4a 16911,6a 2591,4a 9,5ab 16333,3ab 1946,8b 10,2a 12658,8b 1970,5b 6,1b 16127,2ab 1633,3b

0,45a 0,39ab 0,37b 0,30c

0,5a 0,4b 0,5a 0,3c

Thể tích rễ (cm3) 32,0a 18,7c 24,5b 13,3c Ghi chú: Trong cùng một cột số liệu, các giá trị mang cùng chữ thể hiện sự sai khác không có ý nghĩa α=0,05 và ngược lại theo tiêu chuẩn Tukey

Ở giai đoạn đẻ nhánh: tổng chiều dài rễ, diện tích bề mặt rễ của dòng lúa mới ưu tú DCG66 và IAS66 sai khác so với bố Asominori nhưng không sai khác có ý nghĩa thống kê so với mẹ IR24. Sang giai đoạn trỗ, DCG66 có

chiều dài rễ, diện tích bề mặt rễ và thể tích rễ đạt lớn nhất, sai khác thống kê so với bố mẹ (Bảng 4.6). Bảng 4.7. Một số chỉ tiêu giải phẫu của các dòng lúa triển vọng và bố mẹ

Rễ

Lóng gốc

Cổ bông

Lá đòng

Dòng, giống

BMĐ

BML BMN

DTTT (µm)

Dày (µm)

4,9a 53146,2a 1406,7a 40,8a 40,0a 351,7a 23,1a 24,6ab 137,3a 17,8a 63,7a DCG66 4,1b 44600,2ab 1185,0ab 32,2b 31,1b 329,2a 23,7a 25,5a 118,7b 14,8b 56,3b IAS66 4,4ab 44291,4ab 1045,8b 32,4b 31,8b 345,0a 20,1b 21,9b 140,6a 15,7b 59,2ab IR24 Asominori 4,6ab 36448,4b 940,8b 23,6c 22,0c 347,5a 9,8c 24,5ab 140,8a 12,6c 48,0c

Ghi chú: giống bảng 4.6; BMĐ: bó mạch điểm, DTTT: diện tích trung trụ,

BML: bó mạch lớn, BMN: bó mạch nhỏ.

Số bó mạch lớn ở lóng gốc, lóng cổ bông và lá đòng của dòng lúa ưu tú DCG66 là lớn nhất, sai khác có ý nghĩa so với gene nền IR24, sau đó đến dòng IAS66 nhưng không khác với IR24 ở chỉ tiêu bó mạch lớn lóng gốc và lá đòng (Bảng 4.7).

IAS66 DCG66 IR24 Asominori Ảnh 4.3. Lát cắt giải phẫu rễ của các dòng lúa triển vọng (bar = 100µm)

IAS66 IR24 Asominori DCG66

Dòng, giống Dài bông (cm) Độ thoát cổ bông(cm) Số gié cấp 2 Số gié cấp 1

Ảnh 4.4. Lát cắt giải phẫu cổ bông của các dòng lúa triển vọng (bar = 125µm) Bảng 4.8. Đặc điểm cấu trúc bông của các dòng lúa triển vọng và bố mẹ Số hạt/gié cấp 2 3,4a 3,2b 3,4a 2,7b

Số hạt/gié cấp 1 19,1a 15,3b 17,6a 10,5c DCG66 IAS66 IR24 Asominori 28,3a 27,1a 22,1b 19,5c 64,3a 34,0c 42,3b 14,8d 0,9c 2,8b -2,0d 5,0a 16,5a 11,7b 12,6b 8,0c Ghi chú: giống bảng 4.5

Ảnh 4.5. Cấu trúc bông của các dòng lúa triển vọng

Số bông/khóm 8,8b 11,6a 12,6a 13,4a Dòng, giống DCG66 IAS66 IR24 Asominori NSCT (g/khóm) 45,4a 32,2c 40,7b 21,1d Tổng số hạt/bông 313,0a 178,2c 221,6b 83,8d P1000 hạt (g) 20,8d 24,9b 22,8c 26,1a Hai dòng lúa triển vọng DCG66 và IAS66 có chiều dài bông là sai khác có ý nghĩa so với mẹ IR24. Ngoài ra, dòng DCG66 có số gié cấp 1, cấp 2/bông vượt trội so với bố mẹ Bảng 4.9. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng lúa triển vọng và bố mẹ Số hạt lép/bông 19,8c 28,8b 39,7a 9,9d Ghi chú: giống bảng 4.7

Dòng DCG66 có số bông/khóm, khối lượng 1000 hạt là thấp hơn so với mẹ IR24. Hai dòng triển vọng DCG66 và IAS66 có số hạt lép thấp hơn IR24 do cổ bông trỗ thoát (bảng 4.9). Năng suất cá thể của DCG66 đạt 45,4g/khóm, sai khác có ý nghĩa so với IR24. A B

Ghi chú: *, **: biểu thị mối tương quan thuận ở mức ý nghĩa 0,05; 0,01 Hình 4.3. Tương quan giữa đường kính rễ với năng suất cá thể (A) và tổng số bó mạch cổ bông với năng suất cá thể (B) của các dòng lúa triển vọng

4.2.2. Quang hợp và vận chuyển carbohydrate không cấu trúc của các dòng lúa triển vọng và bố mẹ

Cường độ quang hợp được đo thông qua cường độ trao đổi CO2 (CER) tăng có ý nghĩa từ mức đạm bón N0 lên N1, nhưng tăng không có ý nghĩa từ mức N1 đến N2 ở tất cả các dòng, giống nghiên cứu.

Ghi chú: N0, N1 và N2 là 3 mức đạm bón: không bón, bón trung bình và cao Hình 4.4. Cường độ quang hợp của các dòng lúa triển vọng và bố mẹ ở giai đoạn đẻ nhánh rộ (A), trỗ (B) và 14 ngày sau trỗ (C)

Ở giai đoạn đẻ nhánh rộ, cường độ quang hợp giống bố Asominori (ASO) đạt cao nhất 26,7 µmol CO2/m2 lá/s ở mức đạm bón trung bình N1, nhưng sai khác không có ý nghĩa so với cường độ quang hợp của DCG66 ở mức N1 (26,5 µmol CO2/m2 lá/s), IAS66 ở mức N2 (25,0 µmol CO2/m2 lá/s) (Hình 4.4). Ở giai đoạn trỗ, cường độ quang hợp của ASO ở mức đạm N1 vẫn giữ xu hướng như ở giai đoạn đẻ nhánh rộ, đạt cao nhất với 28,3 µmol CO2/m2 lá/s, nhưng sai khác không có ý nghĩa thống kê so với cường độ quang hợp của DCG66 (24,8 µmol CO2/m2 lá/s), IAS66 (25,9 µmol CO2/m2 lá/s) và ASO (27,0 µmol CO2/m2 lá/s) ở mức đạm cao N2. Đến giai đoạn chín sáp, vẫn bố ASO duy trì quang hợp đạt cao nhất ở mức đạm bón N2, trong khi cường độ quang hợp của DCG66, IAS66 không sai khác có ý nghĩa thống kê so với mẹ IR24. Bảng 4.10. Hàm lượng carbohydrates không cấu trúc (g/khóm) ở thân và bông của dòng lúa triển vọng dưới các mức đạm bón

Bông

Đạm

Dòng, giống

DCG66

IAS66

ASO

IR24

N0 N1 N2 TB N0 N1 N2 TB N0 N1 N2 TB N0 N1 N2 TB

Trỗ 1,0f 15,0a 10,6bc 8,9A 0,7f 12,4b 9,9c 7,7B 0,6f 4,1e 5,7de 3,5D 0,7f 9,3c 6,1d 5,4C

Thân và bẹ Chín 0,5d 4,4a 4,7a 3,2A 0,3d 3,5bc 3,0c 2,3BC 0,3d 3,3c 4,3ab 2,6B 0,2d 3,2c 2,6c 2,0B

Chín 2,2g 35,2a 32,5ab 23,3A 2,0g 27,0cd 31,5b 20,2B 1,8g 18,2f 22,6e 14,2C 1,8g 25,5de 28,8bc 19.1B

Trỗ 0,2b 1,7a 2,5a 1,5A 0,1b 1,7a 2,3a 1,4A 0,1b 2,0a 1,4a 1,2A 0,1b 1,8a 2,4a 1,4A

▲ ▼ 2,1f 0,5d 33,5a 10,6a 30,0ab 6,0b 21,9A 5,7A 1,9f 0,4d 25,3c 8,9a 29,2b 6,9b 18,8B 5,4A 1,6f 0,2d 16,2e 0,8d 21,1d 1,4d 13,0C 0,8C 1,7f 0,5d 23,7cd 6,1b 26,4bc 3,5c 17,2B 3,4B Ghi chú: Trong cùng một cột, các giá trị mang cùng chữ thể hiện sự sai khác không có ý nghĩa và ngược lại theo tiêu chuẩn Tukey ở mức ý nghĩa α=0,05 ▼ nghĩa là giảm lượng NSC ở thân và bẹ = NSC trong thân và bẹ ở giai đoạn trỗ – NSC thân bẹ gđ chín ▲nghĩa là lượng NSC tăng ở bông = NSC ở bông gđ chín – NSC bông giai đoạn trỗ

Theo Yoshinaga et al., 2013 cho rằng năng suất cây trồng phụ thuộc vào việc hình thành và vận chuyển các sản phẩm đồng hóa trước trỗ và vận chuyển các sản phẩm đồng hóa đã tích lũy này sau trỗ. Các sản phẩm đồng hóa này goi là carbohydrate không cấu trúc (NSC). NSC ở thân và bẹ lá tăng từ giai đoạn đẻ nhánh đến trỗ, sau đó giảm trong thời kỳ chín (Yoshida,

1981). Đối lập với NSC ở thân và bẹ, thì NSC ở bông của tất cả các dòng tăng với việc tăng mức đạm bón và tăng từ trỗ đến chín. NSC ở thân và bẹ của DCG66 giảm mạnh (10,6 g/khóm) từ giai đoạn trỗ đến chín ở mức đạm bón N1 (Bảng 4.10), sau đó đến IAS66 ở mức đạm bón N2 (9,0 g/khóm). Tuy nhiên, khi tăng mức đạm bón thì lượng NSC dự trữ ở thân và bẹ của các dòng cũng giảm. Lượng NSC ở bông giai đoạn trỗ không có sự sai khác giữa mức đạm trung bình N1 và mức cao N2, tuy nhiên đến giai đoạn chín NSC ở bông có sự khác nhau rõ rệt, đạt cao nhất ở DCG66 dưới mức đạm bón trung bình N1 với 35,2 g/khóm, sai khác không có ý nghĩa so với mức bón cao N2 đạt 33,5 g/khóm (Bảng 4.10). Tăng NSC ở bông đạt cao nhất ở DCG66 dưới mức đạm bón N1 với 33,5 g/khóm từ giai đoạn trỗ đến chín, sai khác có ý nghĩa thống kê so với bố mẹ khác dưới các mức đạm bón.

Hiệu quả sử dụng đạm nông học (ANUE) của tất cả các dòng, giống giảm khi tăng mức đạm bón từ trung bình N1 lên mức bón cao N2. ANUE của DCG66 ở mức đạm N1 đạt cao nhất với 46,4g/g, sai khác có ý nghĩa thống kê so với IR24. Dòng IAS66 có hiệu quả sử dụng đạm nông học không sai khác so với gene nền IR24 ở mức bón N1 đạt 37,1 và 34,9 g/g tương ứng (Hình 4.5)

Hình 4.5. Hiệu quả sử dụng đạm nông học (ANUE) của dòng lúa mới ưu tú và dòng bố mẹ dưới các mức đạm bón

Tăng mức đạm bón làm tăng đáng kể số bông/khóm ở cả DCG66, IAS66, ASO và IR24. Nhưng tăng mức đạm bón từ N1 đến N2 không ảnh hưởng đến số hạt/bông, tỷ lệ hạt chắc và khối lượng 1000 hạt của các dòng ưu tú và bố mẹ. Năng suất cá thể của DCG66 đạt cao nhất 50,4 g/cây ở mức đạm bón N1, sai khác không có ý nghĩa so với IAS66 ở mức đạm bón cao N2 47,9 g/cây. Khi tăng lên mức đạm bón cao N2 thì năng suất của dòng DCG66 giảm, sai khác không có ý nghĩa so với dòng IAS66 và IR24 ở cùng mức đạm cao N2 (Bảng 4.11).

Có sự tương quan chặt giữa cường độ quang hợp giai đoạn trỗ với năng suất hạt ở tất cả các dòng, giống với hệ số tương quan r = 0,45** (hình 4.6A), và giữa tăng lượng carbohydrate không cấu trúc ở bông và năng suất cá thể với hệ số tương quan r = 0,99** (Hình 4.6C). Điều này chứng tỏ tầm

quan trọng của quang hợp sau trỗ, khối lượng chất khô và vận chuyển NSC về bông đóng góp cao vào năng suất hạt của các dòng, giống nghiên cứu dưới các mức đạm bón.

Bảng 4.11. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của dòng lúa triển vọng dưới các mức đạm bón

Đạm

Bông/khóm Hạt/bông

Tỷ lệ hạt chắc (%)

Dòng, giống

Năng suất cá thể (g/khóm)

IAS66

ASO

IR24

N0 DCG66 N1 N2 TB N0 N1 N2 TB N0 N1 N2 TB N0 N1 N2 TB

Khối lượng 1000 (g) 19,7d 20,1d 20,0d 19,9D 25,3b 26,3a 26,3a 26,0B 26,5a 27,0a 27,0a 26,8A 23,5c 23,9c 24,0c 23,8C

3,0g 50,4a 44,7bc 32,4A 2,9g 40,1cd 47,9ab 30,3A 2,4g 25,1f 32,8e 20,1C 2,8f 37,3de 43,0bc 27,7B

1,0f 9,7e 13,5d 8,1D 2,0f 17,2c 21,0b 13,4B 2,5f 22,0b 31,0a 18,5A 1,5f 13,2d 17,5c 10,7C

180d 278b 307a 255A 81g 155e 153e 130C 34h 91fg 96fg 74D 111f 245c 240c 199A

98,8a 98,4a 97,9ab 98,4A 84,6e 93,3cd 94,2bcd 90,7C 95,7abc 92,6cd 94,1cd 94,1B 83,3e 90,8d 90,7d 88,3D

Ghi chú: giống bảng 4.10

Hình 4.6. Tương quan giữa cường độ quang hợp giai đoạn trỗ với năng suất cá thể (A), giữa tăng lượng carbohydrate không cấu trúc ở bông với năng suất cá thể (B) của DCG66 (kẻ), IAS66 (đen), Asominori (trắng) và IR24 (chấm) dưới mức đạm N0 (hình vuông 󠅫), N1 (hình tròn О) và N2 (hình tam giác Δ). *, ** biểu thị mối tương quan thuận ở mức ý nghĩa 0,05; 0,01 tương ứng

4.3. BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP KỸ THUẬT CANH TÁC CHO DÒNG LÚA MỚI

Kết quả thí nghiệm hình thái, giải phẫu và quang hợp của hai dòng lúa triển vọng DCG66 và IAS66 cho thấy DCG66 có nhiều điểm vượt trội như số hạt/bông lớn, năng suất cá thể cao và hiệu quả sử dụng đạm nông học cao ở mức bón đạm trung bình. Từ đó, chúng tôi tiến hành thí nghiệm biện pháp kỹ thuật canh tác và sử dụng cho dòng lúa mới tốt nhất này.

Ở vụ mùa 2017 thời gian sinh trưởng của DCG66 tương đương KD18, nhưng ở vụ xuân 2018 thời gian sinh trưởng của DCG66 ngắn hơn KD18 khoảng 4-5 ngày do KD18 chịu rét kém ở đầu vụ.

Hệ số tán phản ánh cấu trúc tán của quần thể, khả năng sử dụng ánh sáng qua các tầng tán để quang hợp. Hệ số tán tăng dần qua các giai đoạn sinh trưởng, mức tăng lương phân bón và mật độ cấy. DCG66 có hệ số tán thấp hơn có ý nghĩa so với KD18 ở giai đoạn đẻ nhánh rộ và trỗ, nhưng không sai khác có ý nghĩa ở giai đoạn chín. Điều này là do DCG66 có số nhánh ít, thân to, bộ lá thẳng.

(Ghi chú: Các cột mang cùng chữ là sai khác không có ý nghĩa theo tiêu chuẩn LSD ở mức ý nghĩa α = 0,05. M1, M2 và M3 tương ứng với mật độ cấy 50, 40 và 33 khóm/m2. PB1, PB2 và PB3 tương ứng với mức tổ hợp phân bón 90-90-75, 110-110-85 và 130-130-110 kg N: P2O5: K2O/ha) Hình 4.7. Hệ số tán k giai đoạn chín của dòng lúa mới DCG66 dưới các mức phân bón và mật độ cấy ở vụ mùa 2017 (A) và vụ xuân 2018 (B) Ở vụ mùa 2017, cả hai giống đều bị ròi đục nõn ở giai đoạn đẻ nhánh, mức độ nặng hơn ở giống KD18. Do thời tiết diễn biến phức tạp trong vụ mùa, hầu hết các vùng trồng lúa đều bị nhiễm rầy nhưng toàn bộ thí nghiệm không bị nhiễm nhưng lại bị sâu cuốn lá ở giai đoạn 14 ngày sau trỗ, tuy nhiên do giai đoạn này đã sắp thu hoạch nên không ảnh hưởng tới năng suất. Vụ xuân 2018, thời tiết khá thuận lợi, giai đoạn đẻ nhánh hai giống nhiễm sâu cuốn lá nhẹ. Đến giai đoạn trỗ có bị sâu đục thân, nhưng do phát hiện, theo dõi, phòng trừ kịp thời nên tỷ lệ bông bị bạc rất ít.

Bảng 4.12. Mức độ gây hại của một số loại sâu ở các thời kỳ sinh trưởng

Vụ mùa 2017

Vụ xuân 2018

Trỗ

Đẻ nhánh

PB MĐ Giống

Sâu cuốn lá

Ròi đục nõn

Sâu đục thân

PB1

PB2

PB3

0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1

3 3 1 3 0 1 3 3 1 1 0 1 3 5 1 1 1 1

1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 3 1 1 0 1

DCG66 KD18 DCG66 KD18 DCG66 KD18 DCG66 KD18 DCG66 KD18 DCG66 KD18 DCG66 KD18 DCG66 KD18 DCG66 KD18

14 NST Sâu cuốn lá 5 7 3 3 1 3 5 7 1 5 1 5 7 9 5 3 5 5 Ở cả hai vụ khi tăng mức phân bón từ PB1 lên PB2 thì năng suất tăng, nhưng khi tăng lên mức PB3 thì năng suất của 2 giống không tăng nữa, điều này cho thấy mức phân bón PB2 (110 N: 110 P2O5: 85 K2O kg/ha) cho năng suất thực thu cao nhất, sai khác có ý nghĩa so với 2 mức còn lại. Giảm mức mật độ từ M1 đến M2, từ M2 xuống M3 thì năng suất thực thu có xu hướng giảm. Tổ hợp PB2M2, PB2M1 cho giống DCG66 cho năng suất thực thu sai khác có ý nghĩa ở độ tin cậy 95% so với các tổ hợp khác ở cả 2 vụ, cụ thể PB2M2 cho năng suất của DCG66 cao 69,5 tạ/ha và 71,0 tạ/ha lần lượt ở vụ mùa 2017 và vụ xuân 2018. Tổ hợp PB3M1 cho giống KD18 cho năng suất thực thu cao, cụ thể 65,3 tạ/ha ở vụ mùa 2017 và 68,0 tạ/ha vụ xuân 2018 (Bảng 4.12). Như vậy, nếu so sánh tổ hợp có năng suất cao nhất của DCG66 ở vụ mùa 2017 so với tổ hợp có năng suất cao nhất của giống KD18 là PB3M1 thì mức chênh đạt được là 4,4 tạ/ha, tương ứng với 6,7%, còn ở vụ xuân 2018 mức chênh lệch là 3,0 tạ/ha (4,4%). Cả hai mức chênh lệch này đều ở mức có ý nghĩa thống kê.

Từ kết quả này bước đầu đề xuất mức phân bón PB2 (110N: 110P2O5: 85K2O kg/ha) và mật độ 40 khóm/m2 là thích hợp nhất cho dòng lúa mới DCG66. Bảng 4.13. Ảnh hưởng của các mức phân bón và mật độ cấy đến năng suất thực thu của dòng lúa mới Năng suất thực thu PB MĐ Giống

PB1

PB2

PB3

M1 M1 M2 M2 M3 M3 M1 M1 M2 M2 M3 M3 M1 M1 M2 M2 M3 M3

DCG66 KD18 DCG66 KD18 DCG66 KD18 DCG66 KD18 DCG66 KD18 DCG66 KD18 DCG66 KD18 DCG66 KD18 DCG66 KD18 Phân tích phương sai

Ghi chú: Trong cùng một cột, các giá trị mang cùng chữ là không sai khác theo tiêu chuẩn LSD ở mức ý nghĩa α = 0,05

** và ns: sai khác có ý nghĩa ở mức P<0,01 và không sai khác

PB M G PB x M x G Vụ mùa 2017 64,9bc 62,4bcde 63,5bcde 59,1fg 61,5def 62,8bcde 68,8a 60,7ef 69,5a 62,4bcde 61,5def 60,5ef 62,3bcde 65,3b 63,0bcde 63,8bcd 62,1cdef 57,2g ns ** ** ** Vụ xuân 2018 62,0def 62,3def 60,7efg 59,7efg 59,3fg 58,2g 70,7a 66,0bc 71,0a 65,8bc 65,0bcd 64,8cd 62,7de 68,0ab 64,7cd 61,1efg 62,7de 58,8g ** ** ** **

PHẦN 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

5.1. KẾT LUẬN

1) Kết quả đánh giá sinh trưởng, năng suất và chất lượng các dòng lúa được tạo ra do lai xa giữa giống indica IR24 và giống japonica Asominori tại 3 vùng sinh thái cho thấy hai dòng lúa triển vọng DCG66 và IAS66 có một số đặc điểm nông học tốt như DCG66 có đường kính lóng gốc và lóng cổ bông to,

số hạt/bông lớn; dòng IAS66 thì đẻ nhánh gọn, bộ lá xanh, góc là đòng nhỏ. Hai dòng lúa này cho năng suất thực thu khá ổn định ở cả 3 vùng sinh thái với năng suất trung bình của DCG66 là 68,5 - 71,2 tạ/ha trong vụ xuân và 60,2 - 64,5 tạ/ha trong vụ mùa; IAS66 đạt 51,8 - 60,1 tạ/ha trong vụ xuân và 47,1 - 52,3 tạ/ha trong vụ mùa. Dòng lúa DCG66 có hàm lượng amylose cao (30%), nhiệt hóa hồ thấp phù hợp cho làm mì gạo.

2) Hai dòng lúa triển vọng DCG66 và IAS66 đều có số bó mạch lớn ở lóng cổ bông vượt 17,9% và 14,9% so với đối chứng IR24. Ngoài ra, dòng DCG66 có tổng diện tích bề mặt rễ, đường kính lóng gốc, tổng số bó mạch cao hơn cả bố mẹ và IAS66.

Hai dòng lúa triển vọng này cũng có cường độ quang hợp ở giai đoạn trỗ cao hơn IR24 dưới mức đạm bón cao, nhưng dòng DCG66 còn có hàm lượng carbohydrate tích lũy ở thân và bẹ cao trước trỗ và tinh bột vận chuyển về bông cao ở giai đoạn chín so với hơn IR24 và Asomori dưới mức đạm bón trung bình. Từ đó dẫn tới dòng lúa mới DCG66 có năng suất cá thể vượt so đối chứng IR24 và hiệu quả sử dụng đạm nông học (ANUE) cũng cao nhất đạt 46,4 g/cây ở mức đạm bón trung bình (1g/chậu).

3) Xác định được mức phân bón 110 kg N + 110 kg P2O5 + 90 kg K2O/ha kết hợp với mật độ cấy 40 khóm/m2 là phù hợp cho dòng lúa DCG66, cho năng suất thực thu đạt 69,5 trong vụ mùa và 70,7 tạ/ha trong vụ xuân. 5.2. ĐỀ NGHỊ

Phát triển dòng lúa mới DCG66 để tạo nguồn nguyên liệu tốt cho các

vùng chế biến các sản phẩm mì gạo.

DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ

CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

1. Nguyễn Hồng Hạnh, Nguyễn Văn Hoan và Phạm Văn Cường (2017). Đặc điểm hình thái, giải phẫu của dòng lúa mang một đoạn nhiễm sắc thể từ giống japonica Asominori trên nền di truyền giống indica IR24. Tạp chí Khoa học Việt Nam, tập 15, số 1: 20-26.

2. Nguyễn Hồng Hạnh, Nguyễn Văn Hoan và Phạm Văn Cường (2017). Khảo sát một số dòng lúa mang một đoạn nhiễm sắc thể được tạo ra do lai xa giữa hai loài phụ japonica và indica. Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, số 20: 29-35.

3. Nguyễn Hồng Hạnh, Nguyễn Văn Hoan và Phạm Văn Cường (2018). Ảnh hưởng của mật độ cấy và phân bón đến sinh trưởng, phát triển và năng suất của giống lúa DCG66 so với Khang dân 18 tại Gia Lâm, Hà Nội. Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 345: 33-40.

4. Nguyen Hong Hanh, Nguyen Van Hoan and Pham Van Cuong (2019). Bio- agronomic characteristics of promising rice lines derived from a cross between Asominori japonica and IR24 indica at three different locations. Vietnam Journal of Science and Development, Vol 16 (8): 719-729.

5. Nguyen Hong Hanh, Pham Van Cuong, Tang Thi Hanh, and Nguyen Van Hoan (2019). Response of promising rice CSSL IAS66 and its parents under different nitrogen levels. The International Society for Southeast Asian Agricultural Sciences Journal, Vol 25 (1): 1-10.