Tạo giống lúa đột biến ngắn ngày chịu mặn có năng suất và phẩm chất tốt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP & SHƯD
QUAN THỊ ÁI LIÊN
TẠO GIỐNG LÚA ĐỘT BIẾN NGẮN NGÀY
CHỊU MẶN CÓ NĂNG SUẤT VÀ
PHẨM CHẤT TỐT
LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP
NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG
MÃ NGÀNH: 62 62 01 10
2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP & SHƯD
QUAN THỊ ÁI LIÊN
TẠO GIỐNG LÚA ĐỘT BIẾN NGẮN NGÀY
CHỊU MẶN CÓ NĂNG SUẤT VÀ
PHẨM CHẤT TỐT
LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP
NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG
MÃ NGÀNH: 62 62 01 10
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
1. PGs. Ts. VÕ CÔNG THÀNH
2. PGs. Ts. LÊ VIỆT DŨNG
2014

i
LỜI CẢM TẠ
Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến
PGs.Ts. Võ Công Thành đã tận tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiện thuận
lợi cho những lời khuyên và kinh nghiệm hết sức quí báu trong việc nghiên
cứu để tôi hoàn thành luận án nầy.
PGs.Ts. Lê Việt Dũng đã động viên, gợi ý và giúp đỡ tôi góp phần hoàn
chỉnh luận án.
Xin chân thành cám ơn
Ban Giám Hiệu Trường Đại học Cần Thơ, Ban Chủ nhiệm Khoa Nông
Nghiệp và Sinh học Ứng dụng, Khoa Sau Đại học
Quý Thầy Cô, anh chị em Bộ môn Di truyền Giống Nông Nghiệp và
Khoa học Cây Trồng.
Gs.Ts. Nguyễn Bảo Vệ, Gs.Ts. Ngô Ngọc Hưng, PGs.Ts. Lê Văn Hòa đã
hướng dẫn, gợi ý, góp ý và cung cấp rất nhiều thông tin để tôi có thể hoàn
thành tốt luận án này.
KS. Trần Thị Kim Loan Trạm khuyến nông huyện Cần Giuộc, tỉnh Long
An đã nhiệt tình giúp đỡ tạo mọi điều kiện thuận lợi tại địa phương để tôi có
thể hoàn thành tốt phần thí nghiệm ngoài đồng trong luận án này.
Xin chân thành cám ơn gia đình tôi đã ủng hộ cho tôi cả về mặt vật chất
lẫn tinh thần, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi để tôi có thể yên tâm học tập
và công tác.
Xin trân trọng ghi nhớ tất cả những đóng góp chân tình, sự động viên,
giúp đỡ nhiệt tình của bè bạn và các anh em mà tôi không thể liệt kê hết trong
trang cảm tạ nầy.

ii
TÓM TẮT
Bằng cách tạo đột biến cảm ứng, một giống lúa mùa chịu mặn cao đã biết
trước có thể tạo ra giống/dòng ngắn ngày, cung cấp đa dạng các thể đột biến
phục vụ cho việc chọn lọc giống/dòng có năng suất cao, chất lượng tốt, chống
chịu độ mặn cao thích nghi với mô hình tôm lúa vùng Đồng Bằng Sông Cửu
Long, Việt Nam. Nghiên cứu này đã được thực hiện bằng cách xử lý 1000 hạt
lúa Sỏi mùa vào giai đoạn hạt nảy mầm ở nhiệt độ 500
C trong suốt thời gian 5
phút. Kế đến những hạt đã xử lý được trồng và chọn dòng đột biến từ thế hệ
M1 đến M4 trong nhà lưới. Qua mỗi thế hệ, chọn lọc những cá thể ngắn ngày
(< 110 ngày) có khả năng chống chịu mặn với độ dẫn điện muối NaCl là 12,
15 và 18 dSm-1
. Các tính trạng khác như kháng rầy nâu, đặc tính nông học,
thành phần năng suất, chất lượng và độ thuần của các dòng đột biến nhờ kỹ
thuật SDS-PAGE. Vụ Thu Đông 2013, hai thể đột biến có tên là CTUSM1
(LSĐB-1-2-2-4) và CTUSM2 (LSĐB-1-2-7-5) được trắc nghiệm sơ khởi
trong vùng đất bị nhiễm mặn thuộc huyện Cần Giuộc, tỉnh Long An. Thí
nghiệm được bố trí theo thể thức khối hoàn toàn ngẫu nhiên 6 nghiệm thức với
3 lần lặp lại. Kết quả cho thấy, đột biến bằng nhiệt độ có tỉ lệ đột biến trội hữu
ích là 1‰, dạng hạt thay đổi từ ngắn (6,0 mm) đến tương đối dài (6,9 – 7,1
mm), năng suất từ 5,5 – 6,6 tấn/ha trong điều kiện đất phì nhiêu, chống chịu
mặn giai đoạn mà là 12 dSm-1
, tương đối kháng rầy nâu, mềm cơm. Hơn nữa,
thí nghiệm ngoài đồng cho thấy thể đột biến CTUSM1 đã tỏ ra là dòng ưu tú
nhất có khả năng chống chịu độ mặn đất với độ dẫn điện ECe bão hòa từ 1,49
đến 4,57 dSm-1
, vào 35 ngày sau khi gieo độ mặn nước đạt tối đa EC = 3,1
dSm-1
, năng suất đạt được là 4,43 tấn/ha, hàm lượng amylose là 16,56%, hàm
lượng protein là 6,78% và chiều dài hạt gạo là 7,1 mm.
Từ khóa: độ dẫn điện, đột biến cảm ứng bằng nhiệt độ, lúa chống chịu
mặn, lúa mùa, mô hình lúa tôm, SDS-PAGE.

iii
SUMMARY
Following mutation induction, a traditional rice having high salt
tolerance could obtain short maturity, versatile salt tolerance for selecting
variety/line with high yield and good quality, those rapidly requires reliable
screening techniques of salt-tolerant varieties adapted well to the model of
rice-shrimp farming in the Mekong Delta of Viet Nam. This study was carried
out by exposing 1000 seeds at germinating stage at temperature “50°C for 5
minutes”. Subsequently, the treated seeds together with the control were
continuouly grown until M4 generations in the green house. In each
generation, selection was based on short-maturity individuals (< 110 days),
salt tolerant ability obtained at 12, 15, and 18 dSm-1
electrical conductivity of
NaCl. Other traits such as brown plant-hopper (BPH), agronomic traits, yield
components, quality and genetic purity of mutant lines using SDS-PAGE
technique were also applied. In 2013 Autumn-Winter season, two elite
induced mutant M4 lines named CTUSM1 (LSĐB-1-2-2-4) and CTUSM2
(LSĐB-1-2-7-5) were preliminary tested in salt-affected soil of Can Giuoc
district, Long An province. The experiment was designed as randomized
complete block design (RCBD) for 6 treatments with three replications. The
results showed that induced useful dominant mutation occurred at the ratio of
1‰, grain shape changed from short (6,0 mm) to relative long (6,9 – 7,1 mm),
high yields at 5,5 – 6,5 tons/ha in fertile soil, tolerance to salt up to 12 dSm-1
at
seedling stage, slightly resistance to BPH, soft taste. Additionally, in the
paddy field the mutant CTUSM1 proved to be the best line tolerant to saline
soil conditions ranged from ECe = 1,49 to 4,57 dSm-1
, at 35 after sowing
saline water got maximum EC = 3,1 dSm-1
, its yield was achieved at 4,43
tons/ha, amylose content of 16,56%, protein content of 6,78%, and kernel
length of 7,1 mm.
Keywords: electrical conductivity, salt tolerant rice, SDS-PAGE, shrimp-
rice farming system, temperature induced mutation, traditional rice.

iv
TRANG CAM KẾT KẾT QUẢ
Tôi xin cam kết luận án này được hoàn thành dựa trên các kết quả nghiên
cứu của tôi và các kết quả của nghiên cứu này chưa được dùng cho bất cứ luận
án cùng cấp nào khác.
Cần Thơ, ngày……tháng……năm 2014
Tác giả luận án
Quan Thị Ái Liên

v
MỤC LỤC
Lời cảm tạ ...................................................................................................i
Tóm tắt Tiếng Việt ......................................................................................ii
Sumary........................................................................................................iii
Trang cam kết kết quả .................................................................................iv
Mục lục.......................................................................................................v
Danh sách bảng...........................................................................................ix
Danh sách hình............................................................................................xi
Danh mục từ viết tắt....................................................................................xiii
Chương 1: Giới thiệu.................................................................................1
1.1 Tính cấp thiết.........................................................................................1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu..............................................................................2
1.3 Đối tượng nghiên cứu............................................................................2
1.4 Phạm vi nghiên cứu...............................................................................2
1.5 Nội dung nghiên cứu .............................................................................3
1.6 Ý nghĩa khoa học của luận án................................................................3
1.7 Ý nghĩa thực tiễn của luận án.................................................................3
1.8 Điểm mới của luận án............................................................................3
Chương 2: Tổng quan tài liệu...................................................................4
2.1 Cơ sở khoa học của hiện tượng đột biến ................................................4
2.1.1 Đột biến..............................................................................................4
2.1.2 Phân loại đột biến...............................................................................4
2.1.3 Ưu và nhược điểm của hiện tượng đột biến gen..................................5
2.1.4 Phương pháp gây đột biến nhân tạo ....................................................5
2.2 Ứng dụng đột biến trong chọn giống lúa trên thế giới............................6
2.2.1 Trung Quốc ........................................................................................6
2.2.2 Ấn Độ.................................................................................................6
2.2.3 Indonesia ............................................................................................7
2.2.4 Nhật Bản ............................................................................................8
2.2.5 Pakistan..............................................................................................9
2.3 Ứng dụng đột biến trong chọn giống lúa ở Việt Nam.............................10
2.3.1 Giống lúa đột biến ở miền Bắc Việt Nam ...........................................10
2.3.2 Chọn giống lúa đột biến ở Đồng Bằng Sông Cửu Long ......................10
2.4 Cơ sở chọn giống lúa đột biến bằng nhiệt độ .........................................12
2.5 Một số quan điểm về dạng hình cây lúa lý tưởng...................................13
2.6 Đất mặn.................................................................................................14

vi
2.6.1 Khái niệm...........................................................................................14
2.6.2 Các thông số đánh giá đất mặn ...........................................................14
2.7 Ngưỡng chống chịu mặn........................................................................17
2.7.1 Ngưỡng chống chịu mặn của cây trồng...............................................17
2.7.2 Ngưỡng chống chịu mặn của cây lúa ..................................................18
2.8 Cơ sở về sinh lý về tính chống chịu mặn................................................19
2.8.1 Ảnh hưởng của ion Na+
, K+
................................................................19
2.8.2 Tỉ lệ Na+
/K+
........................................................................................20
2.8.3 Ảnh hưởng của các ion khác...............................................................21
2.8.4 Ảnh hưởng của ABA..........................................................................21
2.8.5 Tích lũy proline và khả năng chống chịu mặn của lúa.........................21
2.9 Cơ sở di truyền của tính chống chịu mặn ...............................................22
2.9.1 Nghiên cứu di truyền số lượng tính chống chịu mặn...........................22
2.9.2 Một số ứng dụng sinh học phân tử trong chọn tạo giống lúa chống
chịu mặn...................................................................................................... 24
2.10 Một số kết quả nghiên cứu về tính chống chịu mặn qua các giai đoạn
phát triển của cây lúa...................................................................................26
2.10.1 Thanh lọc giai đoạn cây con .............................................................26
2.10.2 Thanh lọc giai đoạn tăng trưởng và giai đoạn sinh sản......................29
2.11 Một số nghiên cứu trong nước ứng dụng kỹ thuật thanh lọc khả
năng chống chịu mặn trên lúa......................................................................29
2.12 Đặc điểm của vùng nghiên cứu............................................................30
2.12.1 Vị trí địa lý .......................................................................................30
2.12.2 Điều kiện khí hậu thời tiết.................................................................30
2.12.3 Địa hình............................................................................................31
2.12.4 Tài nguyên đất..................................................................................31
2.12.5 Tài nguyên nước và chế độ thủy văn.................................................32
2.12.6 Mô hình canh tác, cơ cấu giống, mùa vụ xã Phước Lại, huyện
Cần Giuộc, tỉnh Long An ............................................................................34
2.13 Kỹ thuật canh tác trên vùng đất nhiễm mặn trong mô hình lúa tôm......36
2.13.1 Kỹ thuật canh tác lúa ........................................................................36
2.13.2 Bón phân ..........................................................................................36
2.13.3 Quản lý mực nước ............................................................................37
2.13.4 Thời vụ canh tác lúa – tôm................................................................37
2.13.5 Một số hạn chế của canh tác lúa trong hệ thống lúa – tôm.................37
2.14 Một số hệ thống đánh giá tính chất hóa học đất ...................................38
2.14.1 Độ chua hiện tại pHH2O .....................................................................38
2.14.2 Dung tích hấp phụ cation (CEC).......................................................38
2.14.3 Đạm tổng số .....................................................................................39

vii
2.14.4 Lân tổng số.......................................................................................39
2.14.5 Kali tổng số ......................................................................................39
2.14.6 Hàm lượng Fe2O3 tự do ....................................................................40
2.14.8 Al trao đổi ........................................................................................40
2.14.9 Sulfate ..............................................................................................40
Chương 3: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu.....................................41
3.1 Vật liệu nghiên cứu ...............................................................................41
3.1.1 Thời gian và địa điểm.........................................................................41
3.1.2 Vật liệu thí nghiệm.............................................................................41
3.1.3 Thiết bị, hóa chất................................................................................42
3.2 Phương pháp nghiên cứu .......................................................................43
3.2.1 Phương pháp xử lý đột biến................................................................43
3.2.2 Phương pháp chọn dòng đột biến........................................................43
3.2.3 Phương pháp đánh giá chỉ tiêu nông học và thành phần năng suất
(Bộ Nông Nghiệp & PTNT, 2002)...............................................................44
3.2.4 Phương pháp đánh giá khả năng chống chịu mặn
(Gregorio et al., 1997).................................................................................44
3.2.5 Phương pháp đánh giá khả năng kháng rầy nâu ..................................48
3.2.6 Phương pháp đánh giá phẩm chất hạt gạo ...........................................49
3.2.7 Phương pháp điện di protein SDS-PAGE (Laemmli, 1970) ................53
3.2.8 Khảo nghiệm cơ bản...........................................................................54
3.2.9 Chỉ tiêu và phương pháp đánh giá.......................................................56
3.2.10 Phương pháp đo nước mặn và phân tích đất mặn ..............................60
3.2.11 Phương pháp phân tích số liệu .........................................................61
Chương 4: Kết quả và thảo luận...............................................................62
4.1 Kết quả xử lý đột biến giống lúa Sỏi mùa ..............................................62
4.1.1 Thế hệ M1...........................................................................................62
4.1.2 Thế hệ M2...........................................................................................64
4.1.3 Thế hệ M3...........................................................................................72
4.1.4 Thế hệ M4...........................................................................................78
4.2 Kết quả khảo nghiệm cơ bản trong mô hình lúa-tôm..............................88
4.2.1 Diễn biến độ mặn đất và một số thành phần hóa học đất.....................88
4.2.2 Diễn biến độ mặn nước ruộng và pH nước ruộng................................90
4.2.3 Kết quả đánh giá khả năng chống chịu mặn qua các giai đoạn
sinh trưởng và phát triển của cây lúa ...........................................................91
4.2.4 Đặc tính nông học, thành phần năng suất, năng suất và sâu bệnh........92
4.2.5 Một số chỉ tiêu phẩm chất hạt gạo của 4 giống/dòng lúa thí nghiệm ...100

viii
Chương 5 : Kết luận và đề nghị................................................................104
5.1 Kết luận.................................................................................................104
5.2 Kiến nghị...............................................................................................104
Các công trình công bố kết quả nghiên cứu của luận án.........................105
Tài liệu tham khảo.....................................................................................106
Phụ lục A: Bảng phân tích phương sai.....................................................125
Phụ lục B : Bảng các tính trạng đặc trưng của giống lúa........................128
Phụ lục C: Một số hình ảnh thí nghiệm....................................................131
Phụ lục D: Các giống lúa đột biến trên thế giới và Việt Nam..................138
Phụ lục E: Số liệu phân tích đất ngoài đồng ............................................146

ix
DANH SÁCH BẢNG
Bảng Tựa Trang
1.1 Một số điểm mới của đề tài 3
2.1 Nhiệt độ để gây đột biến ở cây trồng 6
2.2 Liều lượng chiếu tia γ và tia X để gây đột biến ở một số loại cây
trồng 6
2.3 Nồng độ các tác nhân hóa học dùng để xử lý hạt 6
2.4 Giống lúa phát triển sử dụng kỹ thuật đột biến ở Indonesia 7
2.5 Lúa giống đột biến được phát triển bởi Viện Di truyền Nông
nghiệp Việt Nam 10
2.6 Một số quan điểm về kiểu hình cây lúa lý tưởng 13
2.7 Phân loại đất mặn (FAO, 1985) 15
2.8 Đặc điểm hóa học đất phân biệt đất mặn và đất sodic 16
2.9 Ngưỡng ECe (dSm-1
) và độ dốc (% sản lượng giảm/dSm-1
) theo
phân tích hồi quy của các nghiệm thức xử lý mặn (Maas và
Hoffman, 1977) 17
2.10 Phân cấp đất mặn và sự phát triển của cây trồng 18
2.11 Độ mặn đánh giá theo dung dịch dinh dưỡng mặn và năng suất
hạt dưới điều kiện nông dân canh tác trên đất mặn và đất bình
thường (Gregorio et al., 1997) 27
2.12 Cấp chịu mặn và trung bình của Na+
, K+
và tỉ lệ Na+
/K+
trong
chồi của một vài giống lúa indica phát triển trong môi trường
dinh dưỡng mặn (Gregorio et al., 1997) 28
2.13 Phân cấp độ chua đất theo pHH2O (USDA, 1983) 38
2.14 Bảng đánh giá đất theo trị số CEC (meq/100g đất) 38
2.15 Đánh giá đất theo hàm lượng Đạm tổng số (%) 39
2.16 Đánh giá đất theo hàm lượng lân tổng số P2O5 (%) 39
2.17 Đánh giá đất theo hàm lượng K2O tổng số (%) 39
2.18 Đánh giá đất theo hàm lượng Fe2O3 tự do 40
2.19 Đánh giá đất theo hàm lượng Al3+
trao đổi 40
2.20 Đánh giá đất theo hàm lượng SO4
2-
40
3.1 Một số đặc tính quí của giống lúa Sỏi mùa 41
3.2 Nguồn gốc các giống/dòng lúa thí nghiệm 41
3.3 Sơ đồ chọn dòng đột biến bằng hạt đối với cây trồng tự thụ phấn
(Chahal và Gosal, 2002) 43
3.4 Chuẩn bị dung dịch gốc 45
3.5 Thành phần nguyên tố của dung dịch dinh dưỡng 45
3.6 Tiêu chuẩn đánh giá cấp của các tổn thương mặn ở giai đoạn mạ 47
3.7 Tiêu chuẩn đánh giá cấp kháng rầy nâu (IRRI, 1996) 48
3.8 Tiêu chuẩn đánh giá khả năng kháng rầy (IRRI, 1996) 48
3.9 Thang đánh giá hàm lượng amylose (IRRI, 1988) 49
3.10 Bảng phân cấp độ độ trở hồ (Jennings et al., 1979) 51
3.11 Phân cấp độ bền thể gel (IRRI, 1996) 52
3.12 Tiêu chuẩn đánh giá chiều dài và hình dạng hạt gạo theo IRRI
(Juliano, 1993) 52
3.13 Công thức pha dung dịch tạo 1 gel 53
3.14 Phân nhóm giống lúa theo thời gian sinh trưởng (ngày) 54
3.15 Tỉ lệ bón đạm và kali theo thời điểm (% khối lượng) 56
3.16 Chỉ tiêu và phương pháp đánh giá 57

x
3.17 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu đất 61
4.1 Chỉ tiêu nông học và thành phần năng suất thế hệ M1 62
4.2 Chỉ tiêu nông học và thành phần năng suất thế hệ M2 64
4.3 Khả năng chống chịu mặn các dòng thế hệ M2 66
4.4 Khả năng kháng rầy nâu của 4 dòng đột biến thế hệ M2 67
4.5 Một số chỉ tiêu phẩm chất hạt gạo của 4 dòng lúa đột biến thế hệ
M2 68
4.6 Chỉ tiêu nông học và thành phần năng suất các dòng đột biến thế
hệ M3 72
4.7 Khả năng chống chịu mặn các dòng thế hệ M3 74
4.8 Khả năng kháng rầy nâu của các dòng đột biến thế hệ M3 75
4.9 Một số chỉ tiêu phẩm chất hạt gạo các dòng đột biến thế hệ M3 76
4.10 Thời gian sinh trưởng, chiều cao cây các dòng thế hệ M4 79
4.11 Thành phần năng suất, năng suất của các dòng thế hệ M4 79
4.12 Khả năng chống chịu mặn của các dòng lúa đột biến thế hệ M4 81
4.13 Khả năng kháng rầy nâu của các dòng đột biến thế hệ M4 82
4.14 Một số chỉ tiêu phẩm chất hạt các dòng đột biến thế hệ M4 83
4.15 Độ mặn đất qua các giai đoạn sinh trưởng của cây lúa 88
4.16 Một số tính chất hóa học đất của vùng nghiên cứu 89
4.17 Một số đặc tính nông học của 4 giống/dòng lúa thí nghiệm 92
4.18 Đặc tính nông học của 6 giống/dòng lúa thí nghiệm vụ Thu
Đông năm 2013 96
4.19 Thành phần năng suất và năng suất của 4 giống/dòng lúa thí
nghiệm vụ Thu Đông năm 2013 97
4.20 Tình hình sâu, bệnh gây hại trên 4 giống/dòng lúa thí nghiệm vụ
Thu Đông 2013 99
4.21 Một số chỉ tiêu phẩm chất hạt gạo của 4 giống/dòng lúa thí
nghiệm vụ Thu Đông năm 2013 101

xi
DANH SÁCH HÌNH
Hình Tựa Trang
2.1 Tỉ lệ phần trăm của tổng số 242 giống cây trồng phát triển bởi giống
đột biến bằng cách sử dụng các loại phương pháp tại Nhật Bản
(2008) 8
2.2 So sánh thóc, xay và nấu chín hạt của đột biến hạt dài cùng với các
loại giống thương mại khác 9
2.3 Biến thiên nhiệt độ và hoạt động của enzyme (McDonald, 1999) 12
2.4 Phân loại đất mặn và khả năng chống chịu của cây trồng (Mass và
Hoffman, 1977) 17
2.5 Mối quan hệ giữa độ mặn và các thành phần năng suất của lúa (Oryza
sativa L. cv M-202) 18
2.6 Bản đồ locus Saltol 26
2.7 Bản đồ đất huyện Cần Giuộc tỉnh Long An 33
2.8 Hiện trạng sử dụng đất năm 2005 ấp Lũy, xã Phước Lại 35
3.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm giống lúa chống chịu mặn vụ Thu Đông 2013
tại huyện Cần Giuộc tỉnh Long An 54
3.2 Cách lấy mẫu đất theo quy tắc “đường thẳng góc” 60
4.1 So sánh chiều dài, hình dạng, màu sắc hạt của dòng đột biến LSĐB-1
và giống Lúa Sỏi mùa 63
4.2 Các dòng thế hệ M1 nhân dòng trong nhà lưới vào vụ nghịch (tháng 3
– tháng 9 dương lịch) 63
4.3 Sự phân ly về thời gian sinh trưởng các dòng thế hệ M2 65
4.4 Đánh giá khả năng chống chịu mặn hai dòng đột biến thế hệ M2 ở
nồng độ 12, 15 và 18 dSm-1
67
4.5 Màu sắc và hình dạng hạt gạo 4 dòng đột biến thế hệ M2 69
4.6 Phổ điện di protein SDS-PAGE của dòng LSĐB-1-2 và dòng LSĐB-
1-8 thế hệ M2 71
4.7 Phổ điện di protein SDS-PAGE dòng LSĐB-1-5 và dòng LSĐB-1-6
thế hệ M2 71
4.8 Nhân dòng Lúa Sỏi đột biến thế hệ M3 trong nhà lưới 73
4.9 Đánh giá khả năng chống chịu mặn 5 dòng lúa đột biến thế hệ M3 ở
12, 15 dSm-1
74
4.10 Phổ điện di protein SDS-PAGE các dòng đột biến thế hệ M3 78
4.11 Nhân dòng LSĐB-1-2-2-4 trong nhà lưới 81
4.12 Đánh giá khả năng kháng rầy nâu các dòng đột biến thế hệ M4 theo
phương pháp khay mạ của IRRI (Heinrichs et al., 1985) 82
4.13 Độ bền thể gel của 4 dòng lúa đột biến thế hệ M4 và giống Lúa Sỏi
mùa đối chứng 84
4.14 Nhiệt trở hồ của 4 dòng lúa đột biến thế hệ M4 và giống Lúa Sỏi mùa
đối chứng 84
4.15 Phổ điện di protein tổng số các dòng đột biến thế hệ M4 85
4.16 Độ mặn (‰) và pH nước ruộng qua các giai đoạn sinh trưởng của
cây lúa 90
4.17 Cấp chống chịu mặn qua các giai đoạn sinh trưởng và phát triển của
cây lúa 91
4.18 Các giống/dòng lúa thí nghiệm giai đoạn chín vụ Thu Đông 2013 93
4.19 Chiều cao cây của 6 giống/dòng lúa thí nghiệm qua các giai đoạn
sinh trưởng và phát triển vụ Thu Đông 2013 94

xii
4.20 Tổng số chồi của 6 giống/dòng lúa thí nghiệm vụ Thu Đông 2013
qua các giai đoạn sinh trưởng và phát triển 95
4.21 Độ bền thể gel của 6 giống/dòng lúa thí nghiệm vụ Thu Đông 2013 101
4.22 Nhiệt trở hồ của 6 giống/dòng lúa thí nghiệm vụ Thu Đông 2013 101
4.23 Chiều dài và hình dạng hạt gạo của 6 giống/dòng lúa thí nghiệm vụ
Thu Đông 2013 102

xiii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
ABA Absicid acid
AC (%) Hàm lượng amylose
Bộ NN & PTNT Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn
BVP Basic Vegetative Phase (giai đoạn sinh dưỡng cơ bản)
CK Giống chuẩn kháng
CN Giống chuẩn nhiễm
D/R Dài/rộng
ĐBSCL Đồng Bằng Sông Cửu Long
ĐC Giống đối chứng
EC Electrical Conductivity (Độ dẫn điện)
ECe Electrical Conductivity of the extract (Độ dẫn điện bão
hòa)
ESP Exchangable Sodium percentage (Phần trăm natri trao
đổi)
FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations
(Tổ chức thực phẩm và nông nghiệp của Liên hợp quốc)
GA3 Gibberellic acid
IRRI International Rice Research Institute (Viện nghiên cứu
lúa gạo quốc tế)
KL 1000 hạt Khối lượng 1000 hạt
NS hạt Năng suất hạt
NSKG Ngày sau khi gieo
P (%) Hàm lượng protein
QTL Quantitative Trait Loci (Các locus tính trạng đo đếm
được)
SAR Sodium absorb ratio (Tỉ lệ natri hấp thu)
SES Standard Evaluation Score (Tiêu chuẩn đánh giá cấp)
TGST Thời gian sinh trưởng

1
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU
1.1 Tính cấp thiết
Ứng dụng kỹ thuật đột biến trong chọn tạo giống lúa là rất hữu ích đặc
biệt là cải tạo các giống lúa truyền thống đối với một số đặc điểm mà không
thể được cải thiện khi sử dụng phương pháp lai (Ismachin, 2006) [119]. Trong
nhiều năm qua, việc chọn tạo giống lúa đột biến đã đạt được nhiều thành tựu
trên thế giới cũng như trong nước chủ yếu là cải thiện các đặc tính như năng
suất, thời gian sinh trưởng, chiều cao cây, kháng sâu bệnh, màu sắc phôi hoặc
chọn giống đột biến chống chịu các stress của môi trường như hạn hán, ngập,
mặn…(Siwi, 1973; Favret, 1983; Kawai, 1991; Yamaguchi, 2001; Patnaik,
2006; Tran Duy Quy, 2006) [230, 84, 135, 264, 187, 254].
Theo Nguyễn Thị Lang và ctv. (2001) [17], vùng trồng lúa bị nhiễm mặn
ở Đồng Bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL) ước khoảng 700.000 ha, mặn xâm
nhập từ tháng 12 đến tháng 5, nông dân đã tranh thủ lấy nước mặn để nuôi
tôm; từ tháng 6 đến tháng 12 rửa mặn bằng nước mưa để trồng lúa, tuy nhiên
độ mặn trong đất vẫn còn do quá trình nuôi tôm lấy nước mặn. Vì vậy, việc
chọn giống lúa chống chịu mặn cao ở giai đọan mạ và ngắn ngày (< 120 ngày)
để né mặn vào cuối vụ là yêu cầu cấp thiết hiện nay. Việc xác định cơ chế
kháng mặn ở giai đoạn mạ và giai đoạn trổ đến chín là mục tiêu của nhiều
chương trình chọn giống. Theo Senadhira (1987) [221], giống chống chịu mặn
nổi tiếng Nona Bokra được ghi nhận tốt ở giai đoạn mạ và giai đoạn tăng
tưởng, tuy nhiên ở giai đoạn phát dục thì giống chuẩn kháng Pokkali được ghi
nhận tốt. Giống Đốc Đỏ, và Đốc Phụng chống chịu mặn ở 12 dSm-1
đã được
đánh giá như nguồn cho gen kháng ở ĐBSCL (Bùi Chí Bửu và ctv., 1995) [3].
Năm 2012, diện tích đất trồng lúa bị nhiễm mặn ở các tỉnh ven biển vùng
Đồng Bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL) tăng nhanh làm thất thu hàng trăm ngàn
hecta diện tích canh tác lúa trong mô hình lúa tôm như Cần Giuộc, Cần Đước,
Tân Trụ, Châu Thành tỉnh Long An; Gò Công Tây và Tân Phú Đông tỉnh Tiền
Giang; Hồng Dân, Giá Rai tỉnh Bạc Liêu; Cái Nước, Phú Tân tỉnh Cà Mau.
Nguyên nhân là do diễn biến mặn thất thường không theo qui luật hàng năm,
năm 2012 mặn lên nhanh và nồng độ mặn cao hơn so với các năm trước (Viện
khoa học thủy lợi miền Nam, 2012) [32].
Vùng hạ huyện Cần Giuộc tỉnh Long An có trên 7000 ha diện tích đất
canh tác, trong đó có khoảng 1300 ha diện tích lúa ngoài đê mô hình canh tác
chủ yếu là lúa 1 vụ và lúa tôm thời gian cấy khoảng tháng 6 âm lịch. Giống lúa
sản xuất 1 vụ là giống Nhỏ Đỏ, OM1352 thuộc nhóm trung vụ. Giống lúa sản
xuất trong mô hình lúa tôm thuộc nhóm giống ngắn ngày như: OM4900,

2
OM6976, OM5629, Hầm Trâu…năng suất trung bình của các giống lúa này
khoảng 3 - 4 tấn/ha (Trạm khuyến nông huyện Cần Giuộc, 2012) [26].
Tuy nhiên, diễn biến xâm nhập mặn thất thường không theo qui luật
hằng năm nên nếu mưa trễ, nông dân xuống giống trễ thì sẽ bị mặn cuối vụ
cũng dẫn đến thất thu, nếu xuống giống sớm thì sẽ bị mặn đầu vụ bị mặn giai
đoạn mạ do nước sông mặn nông dân không bơm nước vào ruộng mà chỉ chờ
mưa, kết quả trong ruộng bị khô hạn dẫn đến lúa chết. Chình vì những nguyên
nhân trên nên việc chọn tạo được giống lúa chống chịu mặn giai đoạn mạ là có
thể giúp người nông dân chủ động trong việc gieo sạ đúng lịch thời vụ.
Qua đánh giá khả năng chống chịu mặn trong dung dịch dinh dưỡng,
giống lúa mùa “Sỏi” có khả năng chịu mặn giai đoạn mạ 20 dSm-1
(Nguyễn
Thị Huyền Nhung, 2012; Quan Thị Ái Liên và ctv., 2012) [16, 24], đã được
trồng khảo nghiệm ở Huyện Hồng Dân, Bạc Liêu cho năng suất cao (Nguyễn
Văn Cường, 2012; Quan Thị Ái Liên và ctv., 2013) [20, 23]. Tuy nhiên, đây là
giống lúa mùa chịu ảnh hưởng quang kỳ, chỉ trồng được một năm một vụ
nhưng thời gian sinh trưởng lại quá dài không phù hợp với điều kiện tại các
vùng đất nhiễm mặn ở ĐBSCL đặc biệt là mô hình lúa tôm.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu của nghiên cứu này là xử lý đột biến giống lúa mùa “Sỏi” nhằm
chọn được dòng lúa đột biến ngắn ngày < 110 ngày, có khả năng chống chịu
mặn ≤ 12 dSm-1
, năng suất cao, hàm lượng amylose < 20%.
1.3 Đối tượng nghiên cứu
Giống lúa mùa “Sỏi” có khả năng chống chịu mặn cao 20 dSm-1
(Nguyễn
Thị Huyền Nhung, 2012; Quan Thị Ái Liên và ctv., 2012) [16, 24], được chọn
làm đối tượng để xử lý đột biến nhằm rút ngắn thời gian sinh trưởng mà vẫn
giữ được đặc tính chống chịu mặn.
1.4 Phạm vi nghiên cứu
Thí nghiệm xử lý đột biến và chọn dòng đột biến (từ thế hệ M1 đến thế
hệ M4) được thực hiện từ tháng 03 năm 2011 đến tháng 03 năm 2013 tại
phòng thí nghiệm Chọn giống thực vật, bộ môn Di truyền Giống Nông nghiệp,
khoa Nông nghiệp & SHƯD, trường Đại học Cần Thơ.
Thí nghiệm khảo nghiệm cơ bản các dòng lúa đột biến ưu tú chọn trong
nhà lưới được tiến hành vào vụ Thu Đông năm 2013 từ tháng 7 đến tháng 11
năm 2013 tại vùng đất nhiễm mặn thuộc xã Phước Lại, huyện Cần Giuộc, tỉnh
Long An.

3
1.5 Nội dung nghiên cứu
Xử lý đột biến giống lúa “Sỏi” mùa bằng nhiệt độ, nhân chọn dòng lúa
đột biến ngắn ngày < 110 ngày, đánh giá khả năng chống chịu mặn, khả năng
kháng rầy nâu, các đặc tính nông học và phẩm chất của các dòng đột biến từ
thế hệ M1 đến thế hệ M4.
Khảo nghiệm cơ bản các giống/dòng lúa đột biến chống chịu mặn trong
mô hình canh tác lúa tôm tại vùng đất nhiễm mặn thuộc xã Phước Lại vùng hạ
huyện Cần Giuộc, tỉnh Long An.
Đánh giá diễn biến độ mặn đất, độ mặn nước ruộng qua các giai đoạn
sinh trưởng và phát triển của cây lúa tại địa điểm thí nghiệm.
Đánh giá phẩm chất hạt gạo của 6 giống/dòng lúa sau vụ khảo nghiệm.
Kết quả của nghiên cứu là chọn được giống/dòng lúa chống chịu mặn có
năng suất cao.
1.6 Ý nghĩa khoa học của luận án
Với phương pháp chọn giống gây đột biến bằng nhiệt độ cho phép chọn
tạo nhanh các dòng lúa chống chịu mặn ở nồng độ cao mà các phương pháp lai
tạo truyền thống không làm được.
1.7 Ý nghĩa thực tiễn của luận án
Đáp ứng nhu cầu giống lúa chống chịu mặn cho mô hình canh tác lúa
tôm các tỉnh ven biển vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long.
1.8 Điểm mới của luận án
Một số điểm mới của đề tài so với tiêu chuẩn trong nước và thế giới
được trình bày qua Bảng 1.1.
Bảng 1.1 Một số điểm mới của đề tài
T
T
Chỉ tiêu Đơn
vị đo
Điểm mới
của đề tài
Trong nước Thế giới
1 Chống chịu mặn giai
đoạn mạ
dSm-1
12 8 8
2 Thời gian sinh trưởng Ngày 110 120 120
3 Hàm lượng amylose % 16,65 20 – 25 20 – 25
4 Năng suất thực tế tấn/ha 4,43 2 – 4 2 – 4
5 Tác nhân gây đột biến Nhiệt độ Tia gamma (Co60
),
hóa chất (EMS,
NEU, NMU...)
Tia gamma
(Co60
), hóa
chất…
Phương pháp tạo giống lúa đột biến bằng nhiệt độ là cơ sở cho việc khai
thác tập đoàn giống lúa mùa chống chịu mặn đã thích nghi với điều kiện địa
phương với ưu điểm của phương pháp này là nhanh, rẻ tiền, dễ áp dụng.

4
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Cơ sở khoa học của hiện tượng đột biến
2.1.1 Đột biến
Quan điểm của nhà chọn giống cho rằng đột biến là những biến đổi di
truyền hợp thành cơ sở di truyền của tính biến dị, nó là hiện tượng thường
xuyên gắn liền với sự sống và tiến hóa của sinh vật. Tác động của các đột biến
rất đa dạng, nó có thể gây ra những biến đổi trên bất kỳ tính trạng nào với
những mức độ khác nhau, từ những biến đổi rõ rệt đến những sự sai lệch rất
nhỏ khó nhận thấy. Một số đột biến biểu hiện ra kiểu hình có thể quan sát
được, nhưng có những đột biến chỉ ảnh hưởng đến sức sống. Có những đột
biến lặn nhưng cũng có những đột biến trội. Sự thay đổi kiểu hình do đột biến
có thể biểu hiện ra ở các giai đoạn sinh trưởng khác nhau như phôi, hạt, cây
con, cây trưởng thành (Trần Thượng Tuấn, 1992) [29].
Quan điểm của nhà di truyền cho rằng đột biến là tiến trình mà trong đó
chuỗi trình tự của những cặp base của phân tử DNA bị thay đổi. Sự thay đổi
như vậy khá đơn giản thí dụ như thêm vào một base, hoặc chèn vào, hoặc mất
đi, hoặc một sự phối hợp phức tạp hơn như: tái sắp xếp lại, lặp đoạn, hoặc mất
đoạn của cả một phần lớn trong nhiễm sắc thể. Hiện tượng đột biến có thể xảy
ra tự phát do ảnh hưởng của phóng xạ trong tự nhiên, hoặc do sai sót trong tự
tái bản, hoặc do chúng ta cố ý gây đột biến bằng lý học và hóa học để có
những thể đột biến (Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang, 2007) [5].
2.1.2 Phân loại đột biến
Căn cứ vào sự biến đổi cấu trúc di truyền, người ta phân ra làm 2 dạng
đột biến:
- Đột biến gen hay còn gọi là đột biến điểm là những biến đổi cấu trúc
của gen dẫn tới sự xuất hiện alen mới có chức năng biến đổi. Đột biến gen liên
quan đến sự thay đổi hóa học trong thành phần của gen.
- Đột biến thay đổi cấu trúc nhiễm sắc thể. Sự thay đổi cấu trúc nhiễm
sắc thể có thể quan sát dưới kính hiển vi. Dạng đột biến này thường dẫn đến
những biến đổi có hại cho cơ thể sinh vật.
Chính vì ưu điểm của đột biến gen mà các nhà chọn giống chú trọng chủ
yếu đến đột biến gen.
Một số đặc điểm của đột biến gen:
- Quá trình đột biến diễn ra một cách ngẫu nhiên nên các đột biến không
mang tính định hướng. Bằng cách sử dụng các tác nhân gây đột biến nhân tạo
người ta có thể gia tăng tần số đột biến lên gấp nhiều lần nhưng cho đến nay
người ta vẫn chưa thể nhận được các đột biến tốt theo ý muốn.

5
- Trong mọi thời kỳ của đời sống tế bào đều có thể phát sinh đột biến
gen, nhưng tần số đột biến cao nhất thường gặp trong thời kỳ phân bào giảm
nhiễm.
- Các loại cây trồng khác nhau, các gen khác nhau có tần số đột biến
khác nhau (Stadler, 1942) [233]. Tần số đột biến tự nhiên trung bình ở sinh vật
thượng đẳng là 10-5
-10-8
. Các nhà chọn giống xác định được một số tác nhân
gây đột biến nhân tạo cho phép nâng cao tần số đột biến lên hàng trăm, hàng
ngàn lần.
2.1.3 Ưu và nhược điểm của hiện tượng đột biến gen
* Ưu điểm
Hiện tượng đột biến chỉ xảy ra ở một gen, không đụng chạm đến các gen
khác nên có ưu điểm là cải thiện từng nhược điểm riêng lẻ của giống mà
không làm ảnh hưởng đến các đặc tính tốt khác.
* Khuyết điểm
Không xác định trước được hướng biến dị và phần lớn các đột biến đều
có hại, tỉ lệ đột biến có ích rất thấp.
2.1.4 Phương pháp gây đột biến nhân tạo
* Đặc điểm của phương pháp gây đột biến
Các kết quả nghiên cứu cho thấy tần số đột biến và các đặc điểm đột biến
phụ thuộc vào tác nhân gây đột biến được dùng để xử lý cũng như phụ thuộc
vào đặc điểm di truyền của chúng. Vì lý do đó việc lựa chọn nguồn vật liệu
khởi đầu cũng như tác nhân gây đột biến có ý nghĩa quyết định sự thành bại
của công việc.
Xử lý đột biến vào lúc hạt nảy mầm, cây con cho hiệu quả cao hơn so với
xử lý lúc hạt ở trạng thái nghỉ và cây trưởng thành. Xử lý tế bào ở thời kỳ
phân bào giảm nhiễm dễ phát sinh đột biến hơn ở các thời kỳ khác. Xử lý giai
đoạn tiền phôi cho tần số đột biến cao nên được phổ biến rộng
* Các tác nhân gây đột biến
Có 2 tác nhân gây đột biến chính là tác nhân lý học và tác nhân hóa học.
- Tác nhân vật lý:
Có thể liệt kê như sau: tia X, tia γ, bức xạ cực tím ion, nhiệt độ…
Nhiệt độ cũng là một phương pháp gây đột biến vật lý, theo phương pháp
này cây xử lý được đưa vào môi trường nhiệt độ cao đột ngột và giữ ở điều
kiện đó trong một khoảng thời gian nhất định. Sự gia tăng nhiệt độ đột ngột
này có thể ảnh hưởng đến cả sự phân bào nguyên nhiễm và phân bào giảm
nhiễm, dẫn đến việc hình thành tế bào đột biến.

6
Bảng 2.1 Nhiệt độ để gây đột biến ở cây trồng
Cây trồng Giai đoạn Cơ quan Liều lượng Thời gian
Bắp Phân bào đầu tiên Hạt 43-450
C 24 giờ
Lúa Phân bào nguyên nhiễm Hạt 430
C -
Nguồn: Randolph (1932) [203]
Bảng 2.2 Liều lượng chiếu tia γ và tia X để gây đột biến ở một số loại cây
trồng
Cây trồng Liều lượng (kR) Cây trồng Liều lượng (kR)
Đậu rau 3-5 Đậu cô ve 5-7
Đậu thức ăn gia súc 10-15 Lúa mì mùa xuân 5-10
Đậu phộng 4-7 Đại mạch xuân 5-10
Đậu nành 5-8 Yến mạch 10-15
Nguồn: Kharkwal (1996) [137]
- Tác nhân hóa học: gồm những hóa chất gây đột biến phổ biến như:
EMS, NEU, NMU…nồng độ và tác nhân hóa học thường được dùng để xử lý
hạt được trình bày qua Bảng 2.3.
Bảng 2.3 Nồng độ các tác nhân hóa học dùng để xử lý hạt
Tác nhân gây độ biến Tên viết tắt của tác nhân Nồng độ dung dịch (%)
Ethyleneimine EI 0,01-0,5
Ethylmethanesulfonate EMS 0,1-1,5
Di-ethylsulfate DES 0,01-0,2
Dimethylsulfate DMS 0,01-0,15
Nitrosoethyurea NEU 0,0001-0,025
Nitrosomethylurea NMU 0,0001-0,015
Nguồn: Chahal và Gosal, 2002 [66]
2.2 Ứng dụng đột biến trong chọn giống lúa trên thế giới
2.2.1 Trung Quốc
Việc ứng dụng các kỹ thuật đột biến bắt đầu vào đầu những năm 1960, từ
năm 1991 đến năm 2004 có khoảng 77 giống lúa đột biến mới, kỹ thuật đột
biến đã được sử dụng thành công để tạo ra giống có các đặc điểm mới quan
trọng (Chen, 2006) [71]. Tác nhân gây đột biến thường được sử dụng nhất là
tia gamma, chùm ion, kết hợp giữa tia gamma và nuôi cấy mô, hóa chất N-
methyl-N-nitroso urethane (NMU)…(Wang, 1992) [258]. Các tính trạng đột
biến mới được công bố như đột biến thời gian sinh trưởng ngắn, đột biến màu
lá, đột biến axit phytic thấp, đột biến hạt gạo phôi khổng lồ, đột biến chịu
hạn… (Zhang et al., 2005) [277]. Tần số độ biến khoảng 2,66 - 4,36% tùy
thuộc vào từng đột biến (Zhu et al., 2003) [278].
2.2.2 Ấn Độ
Taroari Basmati là giống lúa truyền thống của Ấn Độ có chiều cao cây
cao, nên việc chọn giống lúa Basmati tập trung vào hướng giống lúa cải tiến,

7
tuy nhiên, những giống lúa này rất nhạy cảm với bệnh đạo ôn, đó là nguyên
nhân gây ra thiệt hại năng suất nghiêm trọng. Các nghiên cứu hiện nay với sự
phát triển của giống lúa kháng đổ ngã, năng suất cao, gạo thơm hạt dài sử
dụng phương pháp gây đột biến bằng tia gamma. Dòng đột biến được chọn lọc
từ ba giống Basmati ưu tú là Basmati 370, Basmati Pusa, Basmati 1 và
Basmati Pakistan cho năng suất vượt trội và có tất cả các đặc điểm chất lượng
hạt Basmati mong muốn so với giống Taroari Basmati (Patnaik, 2006) [187].
Sử dụng đột biến bằng tia gamma để tạo giống lúa kháng rầy nâu từ các giống
nhiễm rầy nặng như Safri, Mahsuri, Dubraj và Mahamaya (Kalode, 1979)
[132].
2.2.3 Indonesia
Từ năm 1982 đến năm 2004, đã có 14 giống lúa đột biến (11 vùng đất
thấp, 2 vùng cao, và 1 thủy triều) đã được chính thức công bố tại Indonesia,
chiếm hơn 10% tổng số các giống lúa công bố trong khoảng thời gian này. Số
lượng của các giống đột biến có thể không hoàn toàn phản ánh các đóng góp
đáng kể của các kỹ thuật đột biến vào việc cải thiện của các giống lúa ở
Indonesia; quan trọng hơn, là những đặc điểm được cải thiện trong các giống
mới, tức là khả năng kháng với loại biotypes khác nhau của rầy nâu, chống
chịu với các điều kiện đất (độ mặn, nồng độ axit, và nồng độ Fe cao), ngoài ra
để những đặc điểm phổ biến khác chẳng hạn như thời gian sinh trưởng sớm
(sớm hơn so với giống bố mẹ lên đến hai tháng) và năng suất cao. Kỹ thuật đột
biến đã chứng minh đặc biệt hữu ích trong cải thiện giống lúa truyền thống,
bởi vì các kỹ thuật khác đã không thành công trong việc nâng cao năng suất,
khả năng kháng bệnh, hoặc thời gian sinh trưởng, trong khi vẫn giữ đặc tính
chất lượng không thay đổi (Ismachin, 2006) [119].
Bảng 2.4 Giống lúa phát triển sử dụng kỹ thuật đột biến ở Indonesia
(Ismachin, 2006)
T
T
Tên
giống/dòng
Năm Vật liệu và liều
lượng xử lý **
Tính trạng được cải tiến
1 Atomita 1 1982 Pelita I/1; 0.2 kGy Kháng rầy nâu biotype1 và GLH, thời
gian sinh trưởng sớm.
2 Atomita 2 1983 Pelita I/1; 0.2 kGy Kháng rầy nâu biotype1, chống chịu
mặn, thời gian sinh trưởng sớm.
3 Danau Atas* 1988 Seratus Malam*
; 0.2
kGy
Chống chịu bệnh cháy lá và pH đất
thấp.
4 Atomita 4 1991 Cisadane; 0.2 kGy TGST sớm, chống chịu Fe đất cao
(đất thoát nước rất kém).
5 Situgintung* 1992 Seratus Malam*
; 0.2
kGy
Kháng rầy nâu dạng sinh học 1; hơi
kháng rầy nâu dạng sinh học 2.
*
Lúa nương, những dòng không * là lúa nước, **
tất cả với tia gamma 60
Co, BLB: Bacterial leaf
blight

8
2.2.4 Nhật Bản
Các loại đột biến mới lạ như phôi khổng lồ, giảm hàm lượng amylose
cho lúa nếp và giảm hàm lượng protein. Đột biến phôi khổng lồ chứa dầu thực
vật nhiều hơn so với các loài hoang dã và gạo nâu nảy mầm chứa nhiều GA3
hơn so với gạo bình thường. Đột biến với hàm lượng amylose thấp có thể cải
thiện chất lượng gạo ở Hokkaido, nhất là khu vực phía bắc, so sánh với hàm
lượng amylose ở các khu vực khác ở Nhật Bản. Nhìn chung, các mục tiêu của
chương trình nhân giống lúa bao gồm giống đột biến là gia tăng hàm lượng
protein trong hạt lúa. Tuy nhiên, đột biến cảm ứng với protein thấp là đặc biệt
hữu ích cho bệnh nhân thận, những người cần các mức thấp của protein
(Amano, 2006) [45].
Đổ ngã của cây lúa là một vấn đề nghiêm trọng với một số giống, đặc
biệt là những giống được đánh giá cao như Koshihikari, giống này đã tồn tại
qua 50 năm tại Nhật Bản do chất lượng đặc biệt cao của nó và vẫn tiếp tục duy
trì như một giống hàng đầu tại Nhật Bản. Trong các nỗ lực nghiên cứu để phát
triển một khả năng kháng đổ ngã ở Koshihikari, Fukui Agric. Gần đây đã phát
triển và đăng ký một giống mới, “Ikuhikari”, được phát triển thông qua gen
đột biến của Reimei của sd1 vào Koshihikari (Yamaguchi, 2001) [264].
Phương pháp xử lý đột biến chủ yếu là sử dụng 60
Co, ngoài ra đột biến,
74wx2N1, gây ra bởi hóa chất EMS, cũng được sử dụng để phát triển hai
giống lúa, “Snow-Pearl” và “Takitate” (Higashi et al., 1999) [102]. Tiếp theo
đột biến vật lý (bức xạ ion hóa và tia cực tím) và đột biến hóa học (ví dụ như
EMS: ethyl methanesulfonate), nghiên cứu gần đây đã chỉ ra đột biến của các
loài thực vật thông thường thông qua quy trình sinh học (Hirochika năm 1995,
96, 97) [105, 107, 106].
Hóa học gây đột biến không bao gồm colchicin (Nakagawa, 2008) [213]
Hình 2.1 Tỉ lệ phần trăm của 242 giống cây trồng được chọn tạo bằng cách sử
dụng các phương pháp gây đột biến tại Nhật Bản (2008)

9
Tần số đột biến cho carbon-ion chùm chiếu xạ là 9,0% và đối với các tia
gamma là 8,4% với một cây giống có tỉ lệ sống 40-60%. Đối với tỉ lệ đột biến
gây ra mỗi hạt phóng xạ, giá trị cao nhất thu được là 6,8% ở 20 Gy sử dụng
chùm carbon-ion và 7.1% tại 200 Gy sử dụng tia gamma (Yamaguchi, 2006)
[263].
2.2.5 Pakistan
Giống lúa thơm Basmati được xem là lúa chất lượng cao và bán với giá
cao hơn so với các giống quốc gia và quốc tế. Tuy nhiên, năng suất trên một
đơn vị diện tích lúa Basmati là rất thấp chủ yếu là do chiều cây cao và thời
gian sinh trưởng muộn. Tại NIAB, hai giống chất lượng cao, ví dụ như,
Kashmir Basmati và NIAB-IRRI-9 là rất phát triển và được áp dụng rộng rãi.
Kashmir Basmati, với thời gian sinh trưởng ngắn và đột biến chống chịu lạnh,
có nguồn gốc từ Basmati-370; NIAB-IRRI-9, một giống không thơm, chất
lượng gạo tốt, chống chịu mặn và năng suất cao, dòng đột biến có nguồn gốc
từ IR-6. Trong số nhiều giống lúa đột biến khác nhau phát triển trong quá khứ,
một giống lúa đột biến hạt dài thêm từ giống Basmati-Pak, đã cho thấy tiềm
năng rất lớn để tiếp tục nâng cao chất lượng của gạo Basmati. Các giống đột
biến EF-6 hạt dài được chọn lọc bằng cách chiếu tia gamma với liều lượng
350 Gy trên giống Basmati-Pak (Baloch, 2006) [53].
Nguồn: Baloch, 2006
Hình 2.2 So sánh thóc, xay và nấu chín hạt của đột biến hạt dài
cùng với các loại giống thương mại khác

10
2.3 Ứng dụng đột biến trong chọn giống lúa ở Việt Nam
2.3.1 Giống lúa đột biến ở miền Bắc Việt Nam
Từ năm 1960 đến năm 1985, giống đột biến được thực hiện trên ngô và
lúa. Các kỹ thuật để tạo ra đột biến đã chủ yếu dựa vào hóa chất. Thiết bị
chiếu xạ là không có sẵn tại địa phương. Từ năm 1986, giống đột biến đã được
nhắm mục tiêu đa dạng hơn các loại cây trồng, trong đó có lúa, ngô, cà chua,
táo, hoa và cây cảnh. Năm 1995, Việt Nam chính thức trở thành một thành
viên của Hiệp hội giống đột biến Châu Á Thái Bình Dương (Bảng 2.5).
Bảng 2.5 Lúa giống đột biến được phát triển bởi Viện Di truyền Nông nghiệp
Việt Nam
Giống Đột
Biến
Năm
công bố
Vật liệu Phương pháp
xử lý ĐB
Đặc tính cải thiện
DT10 1990a
C4-63 hạt khô, tia γ
200 Gy +
0,025% NEU2
Năng suất cao, chống chịu
lạnh, chịu bệnh tốt, hạt to
DT11 1995a
C4-63 hạt khô, tia γ
200 Gy +
0,025% NEU2
Chất lượng tốt, mềm cơm và
hạt to
A20 1993a
A8 0.015% NMU3
Chống chịu ngập, chống chịu
mặn và chất lượng hạt tốt
CM1 1994a
Chiembau Hạt khô, tia γ
200 Gy
Chống chịu mặn, màu hạt thay
đổi từ đỏ thành trắng
CM6 1999b
Chiembau Hạt khô, tia γ
200 Gy
Chống chịu mặn, màu hạt thay
đổi từ đỏ thành trắng, thơm
DT33 1994a
CR203 Hạt khô, tia γ
200 Gy
Năng suất cao, chống chịu
bệnh đạo ôn
Tám thơm
Đột biến
2000a
Tamthom
Hai hau
Hạt ướt, tia γ
100 Gy
Không ảnh hưởng quang kỳ,
năng suất cao
DT21 2000a
Đột biến
DV20/Nếp
415
NEU 0.025% Không ảnh hưởng quang kỳ
thời gian sinh trưởng ngắn
DT22 2002b
DT21/Đài
loan
NEU 0.025% Năng suất cao, chất lượng tốt
Khang Dân
Đột biến
2003c
Khang dan Hạt ướt, tia γ
100 Gy
Năng suất cao, chống chịu sâu
bệnh
1a
: giống quốc gia; b
: giống khu vực; c
: giống thử nghiệm; 2
NEU: Nitroso Ethyl Urea, 3
NMU: Nitroso
Methyl Urea
2.3.2 Chọn giống lúa đột biến ở Đồng Bằng Sông Cửu Long
Cho đến năm 1992 ở miền Nam Việt Nam chọn giống lúa bằng tác nhân
gây đột biến mới bắt đầu được thực hiện. Tuy nhiên, không giống lúa đột biến
nào đã được trồng tại khu vực này cho đến năm 1995. Ngày nay, giống đột
biến đóng một vai trò quan trọng trong sản xuất lúa gạo ở khu vực này, đặc
biệt là xuất khẩu. Tại Viện Khoa học Nông nghiệp miền Nam Việt Nam, hạt
khô và nảy mầm của giống IR64, IR50404, IR59606 và giống lúa mùa địa
phương Nàng Hương, Tám Xoan được xử lý với tia gamma 60
Co. Các đặc tính

11
đột biến được xác định cho đến nay bao gồm kháng đổ ngã, kháng bệnh và
thiệt hại côn trùng, cải thiện chống chịu phèn, hạn hán, thời gian sinh trưởng
sớm và tiềm năng năng suất cao hơn. Kỹ thuật đột biến đã chứng minh là rất
hữu ích trong việc cải thiện lúa, đặc biệt là cho các đặc tính điều khiển bởi gen
liên kết chặt chẽ khó có thể phá vỡ bằng cách tái tổ hợp (Do et al., 2006) [79].
IR64 là giống chất lượng tốt nhưng có thời gian sinh trưởng khá dài (95 -
105 ngày) và không thích hợp cho mùa mưa. VND95-19 và VND95-20 là hai
giống lúa đột biến bằng 60
Co từ giống lúa IR64 đươc đem khảo nghiệm (Thinh
Do Khac et al., 1999) [250] có một số ưu khuyết điểm như sau:
VND95-19 có tiềm năng năng suất cao, chống chịu tốt với đất phèn và
điều kiện bất lợi, có khả năng kháng rầy nâu và bệnh đạo ôn nhưng do bạc
bụng cao nên giống này bị loại.
VND95-20 đã được đưa vào sản xuất và đã được Bộ NN & PTNT trong
năm 1999 phê duyệt. Ưu điểm của loại đột biến này là thời gian ngắn 90-100
ngày (rút ngắn 7 ngày so với giống IR64 đối chứng), thích ứng cao và có thể
trồng được trong mùa đa dạng và địa điểm. Nói chung, các giống đột biến là
chịu được với đất phèn. Đặc điểm này rất quan trọng vì đất chua trong khu vực
đồng bằng sông Cửu Long nhiều hơn 41% tổng diện tích đất canh tác.
VND99-3 là một giống đột biến thu được từ giống Nàng Hương mùa,
một loại giống lúa thơm địa phương. Giống Nàng Hương có thời gian dài,
năng suất thấp, ảnh hưởng quang kỳ và được giới hạn trong sản xuất. VND99-
3 đã được đưa vào sản xuất từ năm 2006. Có chiều cao cây rất cao nhưng được
chấp nhận do có thời gian ngắn (92-100 ngày), khả năng chống chịu cao với
các điều kiện bất lợi như phèn và tình trạng hạn hán (Thinh Do Khac et al.,
2005) [249].
TNDB100 là một đột biến gây ra từ giống Tài Nguyên mùa, được tạo ra
bởi các tia gamma. Giống này có thời gian rất ngắn (95-100 ngày), chất lượng
tốt, năng suất cao (5-8 tấn/ha) và chống chịu trung bình với rầy nâu và bệnh
bạc lá. TNDB100 được nghiên cứu bởi Viện Lúa ĐBSCL (CLRRI) vào năm
1997 và phát triển 50.000 ha/năm từ năm 2000 - 2005 (Ro Pham Van, 1998)
[207].
VN121 là một giống mới được tạo ra từ đột biến cảm ứng kết hợp với lai.
VN121 được chấp nhận rộng rãi bởi người nông dân, bởi vì trong thời gian
ngắn đặc trưng của nó, năng suất cao, chất lượng tốt (hương thơm, hạt dài,
không bạc bụng) và chống chịu rầy nâu, bệnh cháy bìa lá.
Giống VN124 cũng đã được chấp nhận cho sản xuất do thời gian sinh
trưởng rất ngắn, có mùi thơm, chất lượng tốt để xuất khẩu, chống chịu được

12
rầy nâu, bệnh cháy bìa lá. Giống đã được mở rộng mạnh ở Long An, Tây
Ninh, Đồng Nai và các tỉnh khác.
2.4 Nhận xét về cơ sở chọn giống lúa đột biến bằng nhiệt độ
Sự thành công trong xử lý đột biến các giống lúa trên thế giới và Việt
Nam đối với việc cải thiện các tính trạng của lúa như: thời gian sinh trưởng
ngắn, thấp cây, năng suất hạt, phẩm chất hạt, khả năng chống chịu sâu bệnh và
điều kiện bất lợi của môi trường…là cơ sở của việc chọn phương pháp chọn
giống bằng phương pháp đột biến.
Phương pháp gây đột biến bằng nhiệt độ cũng đã có nghiên cứu trên lúa
và một số giống cây trồng khác. Tuy nhiên, tác dụng gây đột biến trong các
phương pháp xử lý nhiệt là quá thấp trong các thí nghiệm xử lý đột biến nên ít
được áp dụng trong chọn tạo giống đột biến (Amano, 2004) [44]. Phương pháp
này nhanh, rẻ tiền, dễ áp dụng, không độc hại như các phương pháp xử lý tia
(tia X, tia γ…) và hóa chất (EMS…).
Theo McDonald (1999) [161], trong quá trình hạt nảy mầm thì nhiệt độ
tối hảo cho enzyme hoạt động là 30 – 350
C, nhiệt độ từ 40 – 450
C là khoảng
nhiệt độ cao làm enzyme biến tính nhanh chóng (Hình 2.3).
Hình 2.3 Biến thiên nhiệt độ và hoạt động của enzyme (McDonald, 1999) [161]
Nhìn chung về phẩm chất gạo, các phương pháp xử lý đột biến bằng
phương pháp vật lý, hóa học đều cho gạo cứng cơm. Với đà phát triển kỹ thuật
SDS-PAGE sẽ giúp cho việc chọn tạo giống lúa đột biến theo hướng mềm
cơm, chất lượng và năng suất cao được nhanh hơn nhờ vào dấu chỉ thị waxy
protein.

13
Như trình bày ở trên cho đến nay ở Việt Nam và trên thế giới chủ yếu
gây đột biến bằng phương pháp vật lý và hóa học, việc này đòi hỏi phải có nhà
máy hạt nhân và hóa chất đắt tiền, độc hại gây ung thư.
2.5 Một số quan điểm về dạng hình cây lúa lý tưởng
Sự liên kết chặt chẽ giữa một số đặc điểm hình thái và khả năng cho
năng suất để đáp ứng với N dẫn đến “khái niệm dạng hình cây lúa ” như một
hướng dẫn để nhân giống các giống lúa cải tiến (Yoshida, 1972) [268]. Từ đó
các nhà chọn giống đã đề suất ra một mô hình về cây lúa cao sản lý tưởng
(Bảng 2.6).
Bảng 2.6 Một số quan điểm về kiểu hình cây lúa lý tưởng
Tính trạng Một số quan điểm về kiểu hình cây lúa cao sản lý tưởng
Vergara,
1988
[257]
Peng
et al.,
1994
[192]
Yu và
Lei,
2001
[272]
Yamagishi
et al., 1996
[262]
Min et
al.,
2002
[164]
Peng và
Khush,
2003
[190]
Peng et
al.,
2004
[194]
Peng
et al.,
2005
[193]
Hạt
chắc/bông
(hạt)
200-250 200-
250
190-
210
- 170-190 150 - 200-
250
Cao cây (cm) 90-110 90-
100
115-
125
90-110 120-135 - 60-100 90-
100
TGST (ngày) 100-130 100-
130
- 100-130 150 - - 100-
130
Số bông/m2
(bông)
- - 200-
250
- 250 330 270-
300
-
Chỉ số thu
hoạch
0,55-
0,60
- - 0,55-0,60 - 0,50 0,55 -
Tỉ lệ hạt chắc
(%)
- - 85 - 90 80 - -
Trọng lượng
1000 hạt (g)
- - 26-27 - 28 25 - -
Lá Dày,
ngắn,
thẳng
đứng
Dày,
xanh
đậm,
dựng
đứng
- Dày, ngắn,
nhỏ, đứng,
xanh đậm
- - Thẳng
đứng,
dày
-
Dài lá cờ
(cm)
- - 35-45 - 45 - 58 -
Chồi hữu
hiệu
8 3-4 - 8 - - - -
Dài bông
(cm)
- - 24-26 - 26-28 - - -
Nguồn: tổng hợp

14
2.6 Đất mặn
2.6.1 Khái niệm
FAO (1985) [82], định nghĩa đất mặn là loại đất chứa một lượng muối
hòa tan trong nước ở vùng rễ cây, làm thiệt hại đến hoạt động sinh trưởng của
cây trồng. Mức độ gây hại của đất mặn tùy thuộc vào loài cây trồng, giống
cây, thời gian sinh trưởng, các yếu tố môi trường đi kèm theo nó, và tính chất
của đất.
Độ mặn trong đất là một thước đo tổng số lượng muối hòa tan trong đất.
Độ mặn của đất cao cũng có thể gây ra sự mất cân bằng dinh dưỡng, dẫn đến
sự tích tụ các độc tố có hại cho cây trồng nhất là sự gia tăng ion Na+
(Jan
Kotuby-Amacher, 2000) [122].
2.6.2 Các thông số đánh giá đất mặn
Đất mặn là đất có độ dẫn điện ECe cao hơn 4 dSm-1
ở điều kiện nhiệt độ
250
C, phần trăm natri trao đổi ESP kém hơn 15, và pH nhỏ hơn 8,5 (US
Salinity Laboratory Staff, 1954) [255]. Công thức tính phần trăm natri trao đổi
đã được nhiều tác giả nghiên cứu như sau: 100x
CEC
Na
ESP

 (Richards, 1954;
FAO, 1970, Hesse, 1971; Mohsen Seilsepour, 2009) [206, 81, 99, 170]. Trong
đó CEC là khả năng trao đổi cation đơn vị tính là milliequivalents per 100
grams (meq/100g).
Richards (1954) [206], phân đất mặn thành có 2 loại là: đất mặn và đất
mặn-kiềm. Cả hai loại đất mặn và đất mặn-kiềm trích bão hòa lớn hơn 4
mmhoscm-1
tại 250
C. Đất mặn có thể có phần trăm natri trao đổi (ESP) ít hơn
15% nhưng giá trị này trong đất mặn-kiềm lớn 15, giá trị pH của đất mặn là
dưới 8,5 trong khi giá trị này của đất mặn-kiềm cao hơn 8,5. Tuy nhiên, cách
tính độ mặn đất qua chỉ số ESP có nhiều lỗi không chính xác, không thể hiện
được độ mặn thật sự của đất nên để khắc phục các lỗi (Richards, 1954) [206]
đề xuất tỉ lệ hấp thu natri (SAR) cho biết đầy đủ vấn đề nhiễm mặn của đất và
được định lượng liên quan đến tỉ lệ phần trăm natri trao đổi trong đất, được
tính theo công thức
2/)( 22 



MgCa
Na
SAR .
Hội Khoa Học Đất của Mỹ (SSSA, 1979) [232] đã xác định đất mặn là
đất có độ dẫn điện (ECe) lớn hơn 2 dSm-1
, không kể đến hai gía trị khác: tỉ lệ
hấp thu sodium (SAR) và pH.
Tuy nhiên theo FAO (1985) [82], phân loại đất mặn dựa vào nồng độ
muối trong nước được chiết xuất từ đất bão hòa xác định độ mặn của đất
(Bảng 2.7)

15
Bảng 2.7 Phân loại đất mặn (FAO, 1985) [82]
Nồng độ muối của đất ECe (trích bão hòa) Độ mặn
g/l mmhos/cm, mS/cm, dS/m
0-3 0-4,5 Không mặn
3-6 4,5-9 Hơi mặn
6-12 9-18 Mặn vừa
˃ 12 ˃ 18 Rất mặn
FAO (1988) [83] cho rằng SAR là một chỉ số đánh giá đất nhiễm mặn.
Xác định tỉ lệ natri trao đổi là tốn thời gian và có rất nhiều lỗi, bởi vì không
loại bỏ được các chỉ số trong dung dịch muối trong các bước rửa CEC có thể
dẫn đến giá trị CEC cao dẫn đến ESP thấp.
Các tác giả khác phân loại đất mặn và mặn-sodic như sau: đất mặn có
ECe trích bão hòa > 4 dSm-1
(SAR <13) và chứa Na+
, Mg2+
, và Ca2+
là các
cation chiếm ưu thế và Cl-
và SO4
2-
là các anion chi phối với ECe trích bão hòa
(bão hòa extract) > 4 dSm-1
và SAR> 13 được phân loại là-sodic đất mặn
(Mavi et al, 2012) [159].
Szabolcs (1974); FAO (1988) [236, 83], Có 2 loại đất được phân nhóm là
có ảnh hưởng đến tăng trưởng của thực vật đó là: (1) đất mặn (saline soil) là
đất có chứa đủ muối trung tính hòa tan ảnh hưởng xấu đến sự phát triển của
hầu hết các loại cây trồng. Các muối hòa tan chủ yếu là natri clorua và natri
sulfat. Tuy nhiên, đất mặn cũng chứa một lượng đáng kể của clorua, sulfat
canxi và magiê. (2) Đất sodic là đất có chứa muối natri có khả năng thủy phân
kiềm, đặc điểm phân biệt đất mặn và đất sodic được thể hiện qua Bảng 2.8.

16
Bảng 2.8 Đặc điểm hóa học đất phân biệt đất mặn và đất sodic (FAO, 1988)
[83]
Đặc
điểm
Đất mặn Đất sodic
1.
Hóa
học
a. Bị chi phối bởi muối trung tính
hòa tan bao gồm clorua và sulfat
canxi, natri và magiê.
a. Số lượng đáng kể của các muối
trung tính hòa tan thường vắng mặt.
Mà số lượng đáng kể của các muối có
khả năng thủy phân kiềm có mặt, ví dụ
như Na2CO3.
b. pH đất trích bão hòa ít hơn 8,2. b. pH đất trích bão hòa là hơn 8,2.
c. Độ dẫn điện của đất trích bão
hòa hơn 4 dSm-1
ở 250
C là giới
hạn thường được chấp nhận ở trên
đất được phân loại là “mặn”.
c. Tỉ lệ natri trao đổi (ESP) 15 hoặc
hơn là giới hạn thường được chấp
nhận trên các loại đất này được xếp
vào loại là “sodic”. Độ dẫn điện của
đất trích bão hòa thường là ít hơn 4
dSm-1
ở 250
C, nhưng có thể nhiều hơn
nếu số lượng đáng kể của Na2CO3 có
mặt.
d. Nhìn chung không có mối quan
hệ được xác định rõ ràng giữa pH
đất trích bão hòa và tỉ lệ phần trăm
natri trao đổi (ESP) của đất hoặc tỉ
lệ hấp thụ natri (SAR) của đất trích
bão hòa.
d. Có một mối quan hệ được xác định
rõ giữa độ pH của đất trích bão hòa và
tỉ lệ natri trao đổi (ESP) của đất hoặc
SAR của đất trích bão hòa cho một
nhóm khác tương tự của đất như vậy
mà độ pH có thể xem như là một chỉ
số gần đúng của đất nhiễm mặn
(kiềm).
e. Mặc dù Na+
thường là cation
hòa tan chiếm ưu thế, dung dịch
đất cũng chứa một lượng đáng kể
của các cation hóa trị hai, ví dụ
như Ca và Mg.
e. Natri là cation hòa tan chiếm ưu thế.
pH cao đất có thể hòa tan Ca và Mg
do vậy mà nồng độ của chúng trong
dung dịch đất là rất thấp.
f. Đất có thể chứa một lượng đáng
kể các hợp chất canxi ít hòa tan, ví
dụ như thạch cao.
f. Thạch cao là gần như luôn luôn
vắng mặt trong đất này.
2.
Lý
học
a. Chủ yếu thông qua các tác động
của mặn vượt quá áp suất thẩm
thấu của dung dịch đất sẵn có giảm
bớt nước;
a. Chủ yếu thông qua các ảnh hưởng
natri trao đổi đến tính chất vật lý
nghèo;
b. Thông qua độc tính của các ion
cụ thể, ví dụ như Na, Cl, B…
b. Thông qua ảnh hưởng của độ pH
của đất cao về sự mất cân bằng dinh
dưỡng bao gồm cả sự thiếu hụt canxi
c. Thông qua độc tính của các ion cụ
thể, ví dụ như Na, CO3, Mo, ...

17
2.7 Ngưỡng chống chịu mặn
2.7.1 Ngưỡng chống chịu mặn của cây trồng
Ngưỡng chống chịu mặn có nghĩa là độ mặn tối đa cho phép mà không
giảm năng suất của cây trồng và độ dốc là tỉ lệ phần trăm năng suất giảm cho
mỗi đơn vị tăng độ mặn vượt quá ngưỡng (Maas và Hoffman, 1977) [157].
Bảng 2.9 Ngưỡng ECe (dSm-1
) và độ dốc (% sản lượng giảm/dSm-1
) theo phân
tích hồi quy của các nghiệm thức xử lý mặn (Maas và Hoffman, 1977) [157]
Loại cây trồng ECe b
Củ cải đường 7,0 5,9
Lúa mì cứng 5,7 3,8
Khoai tây 1,7 12,0
Hoa hướng dương - -
Ngô 1,7 12,0
Đậu nành 5,0 20,0
Cà chua 2,5 9,9
Broadbean ‘9 1,6 9,6
Mass và Hoffman (1977) [157], cũng đã phân loại các loại đất và khả
năng thích ứng của cây trồng (Hình 2.4), nhóm đất không mặn từ 0 – 4 dSm-1
thích hợp với các loại cây trồng nhạy cảm với mặn (ngô, lúa, đậu phộng...); từ
4 - 8 dSm-1
nhóm đất mặn ít thích hợp với các loại cây trồng nhạy cảm với
mặn trung bình (đậu nành, cây bo bo, lúa mì...); từ 8 - 15 dSm-1
thuộc nhóm
mặn nhiều thích hợp với các loại cây trồng chống chịu mặn trung bình (lúa
mạch, cải dầu hoặc hạt cải dầu...) và > 15 thuộc nhóm đất rất mặn thích hợp
với các loại cây chông chịu mặn (cây Đước, Mắm, Bần...).
Nguồn: Mass và Hoffman (1977)
Hình 2.4 Phân loại đất mặn và khả năng chống chịu của cây trồng

18
FAO (1985) [82], phân cấp đất mặn và ảnh hưởng đến cây trồng (Bảng
2.10), qua đó cho thấy ngưỡng chống chịu mặn của nhóm cây trồng nhiễm
mặn là < 2 dSm-1
.
Bảng 2.10 Phân cấp đất mặn và sự phát triển của cây trồng (FAO, 1985; Jan
Kotuby-Amacher, 2000; Ngô Ngọc Hưng, 2004) [82, 122, 9].
Phân cấp đất mặn ECe (dSm-1
) Ảnh hưởng đến cây trồng
Không mặn 0 – 2 Độ mặn ảnh hưởng không đáng kể
Hơi mặn 2 – 4 Sản lượng các loại cây trồng nhạy cảm có
thể bị hạn chế
Mặn vừa 4 – 8 Sản lượng nhiều loại cây trồng bị hạn chế
Rất mặn 8 – 16 Chỉ có cây trồng chống chịu mới cho năng
suất thỏa đáng
Quá mặn >16 Chỉ có một vài cây trồng chống chịu mới cho
năng suất thỏa đáng
2.7.2 Ngưỡng chống chịu mặn của cây lúa
Lúa giảm 50% năng suất ở độ mặn đất ECe là 3,6 dSm-1
và sẽ không cho
năng suất ở 18 dSm-1
(Mass, 1986) [158]. Có 2 thông số thể hiện khả năng
chống chịu mặn đất (ECe): Ngưỡng chịu mặn có nghĩa là độ mặn tối đa cho
phép mà không giảm năng suất và độ dốc là tỉ lệ phần trăm năng suất giảm
cho mỗi đơn vị tăng độ mặn vượt quá ngưỡng. Ngưỡng chịu mặn và độ dốc
của lúa (Oryza sativa) là 3 dSm-1
và 12%/1 dSm-1
(Mass và Hoffman, 1977)
[157]. Theo phân nhóm chống chịu mặn thì lúa là cây nhạy cảm với mặn từ 0-
8 dSm-1
(Mass, 1986) [158]. Ngưỡng chống chịu NaCl của cây lúa là EC = 4
dSm-1
(Sathish et al., 1997) [215]. Lúa được đánh giá như một loại cây trồng
đặc biệt nhạy cảm với mặn (Shannon et al., 1998) [228].
Trong một nghiên cứu, các nhà khoa học đã tìm thấy sự giảm tuyến tính
trong một số thành phần năng suất với độ mặn tăng bao gồm cả tỉ lệ phần trăm
hoa bất thụ, số chồi/cây và hạt chắc/bông từ đó làm giảm trọng lượng hạt trên
cây (Zeng và Shannon, 2000) [276] (Hình 2.5).
Nguồn: Zeng và Shannon, 2000
Hình 2.5 Mối quan hệ giữa độ mặn và các thành phần năng suất
của lúa (Oryza sativa L. cv M-202)

19
2.8 Cơ sở về sinh lý về tính chống chịu mặn
Hans Lambers et al., 2008 [94] khi nghiên cứu về sinh lý của thực vật đã
có những nhận định như sau: Các loài cây trồng nhiễm mặn (glycophytes),
chống chịu mặn (halophytes). Các vấn đề sinh lý liên quan đến độ mặn cao do
3 nguyên nhân:
1. Độ mặn cao liên kết với tiềm năng đất nước thấp, dẫn đến các triệu
chứng tương tự như các stress nước;
2. Các Ion đặc biệt là Na+
và Cl-
có thể gây độc;
3. Mức độ NaCl cao có thể dẫn đến sự mất cân bằng ion (chủ yếu là Ca)
và dẫn đến các triệu chứng thiếu Ca2+
.
2.8.1 Ảnh hưởng của ion Na+
, K+
Thiệt hại do mặn được gây ra bởi sự mất cân bằng áp suất thẩm thấu và
sự tích tụ nhiều ion Cl-
(Ota và Yasue, 1958; Tagawa và Ishizaki, 1963; Murty
và Janardhan, 1971; Gregorio et al.,1997) [185, 237, 174, 89].
Thiệt hại do mặn còn được ghi nhận bởi hiện tượng hấp thu một lượng
quá thừa Na+
và độc tính của Na+
làm cho clor trở thành anion trơ (neutral), có
tác dụng bất lợi với một phổ rộng về nồng độ (Gregorio et al.,1997) [89].
Sự mất cân bằng Na-K cũng là yếu tố làm hạn chế năng suất (Gregorio et
al., 1997) [89]. Ion K+
có một vai trò quan trọng làm kích hoạt enzyme và
đóng mở khí khẩu tương ứng với tính chống chịu mặn của cây trồng, thông
qua hiện tượng tích lũy lượng kali trong chồi thân (Ponnamperuma, 1984)
[195].
Nelson (1978) [178], cho rằng K+
có một vai trò tích cực trong sự phát
triển của thực vật trong điều kiện mặn, bởi vì yếu tố này đóng vai trò quan
trọng trong quang hợp, sự thích nghi thực vật đối với stress nước bằng cách
điều chỉnh áp suất thẩm thấu. Kali (K+
) là một chất dinh dưỡng thiết yếu cho
cây tăng trưởng và phát triển. Đó là cation phong phú nhất trong tế bào thực
vật và có thể bao gồm 10% trọng lượng cây trồng khô (Leigh và Wyn Jones,
1984; Sentenac et al., 2003) [153, 223].
Hiệu ứng độc tính có thể bao gồm sự cạnh tranh của Na+
với K+
trong
quá trình sinh hóa và ức chế sự hấp thu NO3
-
bởi Cl-
, vì cả hai anion được vận
chuyển qua màng tế bào tương tự nhau. Tác dụng độc tính của Na+
vượt xa Cl-
(Tester và Davenport, 2003) [247].
Ảnh hưởng môi trường khác như kim loại độc tính, độ mặn, và hạn hán,
được biết là ảnh hưởng xấu đến sự hấp thụ và vận chuyển K+
bởi cây trồng
(Schroeder et al., 1994; Amtmann et al., 2006 ; Shabala và Cuin, 2008) [219,
46, 227].

20
Sự liên kết giữa K+
và cây trồng sản xuất đã được nêu bật trong hai
nghiên cứu gần đây đánh giá: (1) vai trò của K+
trong việc giảm ảnh hưởng
của sâu bệnh và dịch bệnh trên cây trồng (Amtmann et al., 2008) [47] (2) tầm
quan trọng của K+
trong sự khởi đầu của natri (Na+
) độc tính (Shabala và
Cuin, 2008) [227].
Mohammad Reza Amirjani (2010) [169], nghiên cứu cây lúa chống chịu
mặn ở nồng độ NaCl (0, 25, 50, 100 và 200 mM), kết quả, trọng lượng tươi,
trọng lượng khô của cây mạ giảm, gia tăng NaCl dẫn đến gia tăng ion Na+
và
giảm tương ứng ion K+
.
2.8.2 Tỉ lệ Na+
/K+
Yeo và Flower (1984) [267], đã tổng kết cơ chế chống chịu mặn của cây
lúa theo từng nội dung như sau:
- Hiện tượng ngăn chặn muối - Cây không hấp thu một lượng muối dư
thừa nhờ hiện tượng hấp thu có chọn lọc.
- Hiện tượng tái hấp thu - Cây hấp thu một lượng muối thừa nhưng được
tái hấp thu trong mô libe. Na+
không chuyển vị đến chồi thân.
- Chuyển vị từ rễ đến chồi – Tính trạng chống chịu mặn được phối hợp
với một mức độ cao về điện phân ở rễ lúa, và mức độ thấp về điện phân ở
chồi, làm cho sự chuyển vị Na+
trở nên ít hơn từ rễ đến chồi.
- Hiện tượng ngăn cách từ lá đến lá - Lượng muối dư thừa được chuyển
từ lá non sang lá già, muối được định vị tại lá già không có chức năng, không
thể chuyển ngược lại.
- Chống chịu ở mô – Cây hấp thu muối và được ngăn cách trong các
không bào (vacuoles) của lá, làm giảm ảnh hưởng độc hại của muối đối với
hoạt động sinh trưởng của cây.
- Ảnh hưởng pha loãng – Cây hấp thu muối nhưng sẽ làm loãng nồng độ
muối nhờ tăng cường tốc độ phát triển nhanh và gia tăng hàm lượng nước
trong chồi.
Tất cả những cơ chế này đều nhằm hạ thấp nồng độ Na+
trong các mô
chức năng, do đó làm giảm tỉ lệ Na+
/K+
trong chồi (< 1).
Mỗi một giống lúa đều có một hoặc hai cơ chế nêu trên, không phải có
tất cả (Yeo và Flowers, 1984) [267]. Phản ứng của cây trồng đối với tính
chống chịu mặn vô cùng phức tạp, đó là hiện tượng tổng hợp từ những yếu tố
riêng lẽ. Yeo và Flowers (1984) [267], kết luận rằng phản ứng tốt nhất làm gia
tăng tính chống chịu mặn phải gắn liền với việc tối ưu hóa nhiều đặc điểm sinh
lý, có tính chất độc lập tương đối với nhau.
Tỉ lệ Na+
/K+
trong chồi được xem như là chỉ tiêu chọn lọc giống lúa
chống chịu mặn (Gregorio et al., 1997) [89]. Chỉ số Na+
/K+
thường được dùng

21
như một giá trị chỉ thị cho khả năng chống chịu mặn của cây trồng (Mishra et
al., 1998) [166].
Tuy nhiên, theo các nghiên cứu của Gregorio et al. (1997) [89], trong
thanh lọc nhanh các giống/dòng có khả năng chống chịu mặn cho rằng không
nhất thiết phải phân tích tỉ lệ Na+
/K+
vì mất thời gian và tốn kém, chỉ cần xác
định cấp chống chịu mặn là đủ.
Qua nghiên cứu về các ion Na+
, ion K+
, tỉ lệ Na+
/K+
cho chúng ta hiểu rõ
hơn cơ chế sinh lý của các ion này ảnh hưởng đến khả năng chống chịu mặn
của lúa như thế nào. Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu mối quan hệ của K+
,
Na+
trong tế bào thực vật ở mức độ tế bào.
2.8.3 Ảnh hưởng của các ion khác
Ca2+
làm giảm sự hấp thu Na+
, nếu Ca2+
bị ức chế thì nó sẽ cho phép Na+
vào rễ (White, 1999) [261].
Lượng Na+
cao có thể thay thế Ca2+
trên màng tế bào rễ, có thể dẫn đến
thất thoát ion K+
từ các tế bào rễ. Nó cũng có thể làm giảm sự hấp thu Ca2+
.
Lượng Ca2+
giảm trên thành tế bào sẽ làm giảm nồng độ protein trong màng tế
bào từ đó làm tăng độc tính của các ion sau đó có thể dẫn đến sự mất cân bằng
ion (Munns, 2002) [173].
Ngoài ra, Ca đã được nghiên cứu là hạn chế sự xâm nhập của Na+
vào
trong tế bào thực vật (Kader và Lindberg, 2008; Hussain et al., 2010) [131,
110].
Canxi và Magiê, hai nguyên tố quan trọng đối với cây trồng, hiện tại
trong dung dịch đất và trên phức hợp trao đổi có thể thay đổi đáng kể. Một số
anion khác như clorua, nitrat, sunfat và một lượng nhỏ bicarbonate và các
muối hòa tan khác có thể hiện diện trong đất mặn (Richards, 1954; Laudicina
et al., 2009) [206, 152].
2.8.4 Ảnh hưởng của ABA
Abscisic acid (ABA) được xem như một yếu tố rất quan trọng của cây
trồng phản ứng với những stress gây ra do mặn, do nhiệt độ cao (Gupta et al.,
2006) [90]. Do đó ABA còn được xem như là gen cảm ứng (inducible genes)
trong cơ chế chống chịu mặn của cây trồng.
2.8.5 Tích lũy proline và khả năng chống chịu mặn của lúa
Ảnh hưởng mặn đến việc sản sinh ra proline được báo cáo ở một số
giống lúa. Pokkali tích lũy proline trong chồi gấp 13 lần khi bị nhiễm mặn hơn
so với điều kiện bình thường (IRRI, 1978; 1979) [114, 117]. Tuy nhiên, nhiều
báo cáo cho thấy mối tương quan nghịch giữa tích lũy proline và khả năng
chịu mặn (Handa et al., 1986) [93].

22
Proline tăng cường xuất hiện trong tiến trình sinh lý của giống
(Bhattacharya, 1991) [56] và đã được liên hệ đến một sự thay đổi trong hoạt
động của các enzym quy định proline như pyproline-5-carboxylate reductase
và dehydrogenase L-proline (Roy et al., 1992) [209]. Các hoạt động của
enzyme trước đây được kích thích bởi giống chống chịu mặn trong điều kiện
nhiễm mặn. Do đó, đã có đề xuất rằng hàm lượng proline (Prakash và
Padayatty, 1989) [197] hoặc hoạt động của pyrroline-5-carboxylate reductase
(Roy et al., 1992) [209] có thể được sử dụng như điểm đánh dấu sinh học để
thanh lọc các giống cây trồng nhạy cảm và chống chịu trong giai đoạn nảy
mầm sớm.
Các phản ứng hình thái và sinh hóa của mô sẹo và cây giống của các
giống lúa khác nhau được so sánh trong điều kiện mặn. Mô sẹo của giống
chống chịu và nhạy cảm cho thấy triệu chứng stress nghiêm trọng như có màu
nâu và hoại tử, tuy nhiên giống Pokkali không biểu hiện. Giai đoạn mạ của
Pokkali cho thấy các triệu chứng stress như quăn và già yếu của các lá già
trong độ mặn cao hơn. Mặc dù thực vật có thể hồi phục lại sau stress, cây con
của các giống cây trồng khác cho thấy các triệu chứng stress nghiêm trọng
ngay cả ở độ mặn thấp và cây chết ở độ mặn cao hơn. Stress mặn gây ra sự
tích tụ của proline trong mô sẹo và cây giống của tất cả các giống. Proline tích
lũy cao trong các giống nhạy cảm hơn trong Pokkali. Những kết quả này cho
thấy rằng tích lũy proline không liên quan trực tiếp đến khả năng chống chịu
mặn của lúa (Renuka et al., 1997) [204].
2.9 Cơ sở di truyền của tính chống chịu mặn
2.9.1 Nghiên cứu di truyền số lượng tính chống chịu mặn
Chu kỳ sinh trưởng của cây lúa bị ảnh hưởng bởi mặn qua 2 giai đoạn
chính: (1) Giai đoạn mạ của cây lúa: các chỉ tiêu được sử dụng để đánh giá
khả năng chống chịu mặn là các tính trạng như: chiều cao chồi, trọng lượng
khô của chồi và rễ. (2) Giai đoạn trưởng thành của cây lúa: các tính trạng được
đánh giá như chiều cao cây, năng suất lúa trong điều kiện xử lý mặn thể hiện
sự khác biệt có ý nghĩa giữa giống kháng và giống nhiễm. Tất cả các tính trạng
trên trong chu kỳ sinh trưởng của cây được khảo sát di truyền cho thấy chúng
chủ yếu được điều khiển do hoạt động của nhóm gen cộng tính. Hệ số di
truyền tính chống chịu thông qua các tính trạng như vậy rất thấp (Akbar, 1986;
Mishra et al., 1990; Narayanan et al., 1990; Moeljopawiro và Ikehashi, 1993;
Teng, 1994) [41, 165, 176, 167, 246]. Vậy di truyền tính chống chịu mặn của
các tính trạng nông học là do nhóm gen cộng tính kiểm soát tức là do đa gen
kiểm soát, năng suất lúa bị giảm là do ảnh hưởng của mặn. Một giống lúa có

23
ưu thế hoạt động gen cộng tính đối với năng suất sẽ là điều kiện thuận lợi cho
chọn lọc giống trong môi trường mặn.
Để đánh giá khả năng chống chịu mặn của cây lúa, người ta sử dụng chỉ
tiêu đánh giá về sinh lý cây lúa như tỉ lệ Na+
/K+
để chọn giống chống chịu
mặn. Tuy nhiên, để hiểu rõ về cơ sở di truyền của tỉ lệ Na+
/K+
trong cây lúa,
một nghiên cứu về phân tích di truyền số lượng thông qua lai diallel 9x9 được
thực hiện, tính trạng chống chịu mặn được xem xét qua tỉ lệ thấp của Na+
/K+
ở
trong chồi, tính trạng này được kiểm soát bởi hoạt động của cả hai nhóm gen
cộng tính và không cộng tính. Tính trạng Na+
/K+
thấp còn thể hiện qua ảnh
hưởng siêu trội và được kiểm soát bởi ít nhất hai nhóm gen trội. Ảnh hưởng
của môi trường rất có ý nghĩa và hệ số di truyền thấp (19,18%) (Gregorio et
al., 1997) [89]. Từ đó, các tác giả đề nghị quần thể con lai đang phân ly phải
thật lớn và việc tuyển chọn nên được thực hiện ở các thế hệ sau cùng, dưới
điều kiện mặn được kiểm soát chặt chẽ, giảm thiểu thấp nhất ảnh hưởng biến
động của môi trường. Vì vậy, tỉ lệ Na+
/K+
khó áp dụng trong công tác thanh
lọc nhanh các giống/dòng lúa chống chịu mặn.
Trong một nghiên cứu về di truyền tính chống chịu mặn bao gồm các bố
mẹ có tính trạng tương phản nhau: giống CSR10 và CSR11 được chọn làm bố
(có tính trạng chống chịu mặn), giống Basmati 370 được chọn làm mẹ (không
có gen kháng mặn) (Mishra et al., 1998) [166]. Thế hệ F1 được xử lý ở độ
mặn có EC = 10 dSm-1
, điều kiện trồng trong chậu. Thế hệ F2 được gieo trồng
trong điều kiện bình thường trên đồng ruộng, chọn theo phương pháp trồng
dồn (bulk). Thế hệ F3 được xử lý mặn ở giai đoạn mạ (EC = 10 dSm-1
). Quần
thể cây trồng của các cặp lai được chia thành nhóm tùy theo phản ứng chống
chịu đối với mặn ở các cấp 1, 3, 5, 7, 9. Kết quả cho thấy F1 của tất cả các cặp
lai đều nằm gần ở cấp giữa của phân bố hình chuông, cho thấy tính trội không
hoàn toàn đối với phản ứng nhiễm cũng như phản ứng chống chịu. Nhưng nếu
cấp chống chịu của F1 là 5,8 (tổ hợp 1) và 4,6 (tổ hợp 2) cho thấy ảnh hưởng
thay thế của cây bố (CSR10 hoặc CSR11) đối với cây mẹ gần như giống nhau.
Thí nghiệm này cho thấy tính trạng chống chịu mặn là một tính trạng di truyền
đa gen, không có ảnh hưởng của cây mẹ (Mishra et al., 1998) [166].
Nhận xét chung, qua các kết quả nghiên cứu về di truyền số lượng tính
chống chịu mặn cho thấy, các tính trạng nông học như: chiều cao chồi, trọng
lượng khô của chồi và rễ, chiều cao cây, năng suất lúa, khả năng chống chịu
mặn của lúa là do đa gen kiểm soát. Tỉ lệ Na+
/K+
là do cả 2 nhóm gen cộng
tính và không cộng tính kiểm soát nên việc dựa vào tỉ lệ này để thanh lọc
nhanh các giống/dòng lúa chống chịu mặn là rất khó áp dụng.

24
2.9.2 Một số ứng dụng sinh học phân tử trong chọn tạo giống lúa
chống chịu mặn
Nguyễn Thị Lang và ctv., (2001) [18], dùng maker phân tử xác định gen
chống chịu mặn của cây lúa ở giai đoạn sinh dưỡng và sinh sản. Giống lúa
Đốc Phụng (Việt Nam) được xem là giống chịu mặn cao lai với giống cải tiến,
giống nhiễm mặn IR28. ADN được trích từ lá của quần thể 257 cá thể F3,
những cá thể có khả năng chịu mặn ở giai đoạn sinh dưỡng và sinh sản ở nước
thường có độ dẫn điện 10 dSm-1
. Tất cả những đoạn ADN trong nhân tế bào ở
các cá thể F3 được kiểm tra bằng primer RM223. Kết quả chỉ ra chính xác sự
dò tìm cây trồng kháng ở giai đoạn sinh dưỡng và sinh sản với tỉ lệ mong đợi
82-92%. Sự hữu ích của primer nằm ở locus kháng ở 6.3 cM.
Nguyễn Thị Lang và ctv., (2001) [18], ứng dụng marker phân tử, RM315
cho gen chống chịu mặn trên bộ giống lúa cải tiến nhằm đánh giá bộ giống lúa
cao sản cho gen chống chịu mặn xác định và ứng dụng marker phân tử cho
gen kháng mặn, với vật liệu bao gồm 49 giống lúa cao sản giống chuẩn nhiễm
là IR28 và giống chuẩn kháng là pokkali. Thời điểm xử lý mặn được thực hiện
trên cây mạ 3 tuần tuổi, trong môi trường dinh dưỡng Yoshida, có thêm vào
50ml NaCl sao cho nồng độ đạt 0,5% và 1,0% mỗi một tuần. Kết quả thí
nghiệm cho thấy ở tất cả các giếng đều có dạng đơn hình, xuất hiện với hai
băng có kích thước 163 bp tương ứng với IR28 và 120 bp tương ứng với Đốc
Đỏ cho gen chống chịu mặn (OM4089, OM2417, OM4190, OM4218).
Nguyễn Trung Tiền (2006) [19], nghiên cứu phân nhóm di truyền 40
giống lúa địa phương triển vọng chống chịu mặn qua thanh lọc mặn các giai
đoạn bằng phương pháp SSR sử dụng 17 primer trên cơ sở kỹ thuật PCR cho
thấy sự biểu hiện đa hình của: RM22, RM44, RM205, RM207, RM214,
RM232, RM234, RM289, RM317, RM319, RM315, RM307, RM13, RM116,
RM42, OSR2 và RM223 qua hình chụp sản phẩm điện di và được phân 3
nhóm: (i) nhóm thứ nhất: có 19 giống, là nhóm có tính chống chịu mặn khá,
tương đương với giống chuẩn kháng Pokkali, nhóm này được chia làm 2 nhóm
phụ ở hệ số tương đồng 0,84, như giống Thuận Yến, Cẩn Lùn 1, Cẩn Lùn 2…
(ii) Nhóm thứ hai: có 18 giống, là nhóm có giống có tính chống chịu mặn cao,
nhóm này cũng chia ra 2 nhóm phụ, trong đó nhóm phụ thứ nhất với 17 giống
có tính chống chịu mặn cao và cho năng suất tốt, trong đó có giống cải tiến
MTL119; MTL145; Một Bụi… (iii) Nhóm thứ 3: có 3 giống, là nhóm hầu như
bị nhiễm mặn, tương đương với giống chuẩn nhiễm IR29.
Lang et al. (2011) [151], khi nghiên cứu về việc nâng cao và ổn định
năng suất của các khu vực bị nhiễm mặn bởi tổ hợp gen khả năng chống chịu
các stress phi sinh học trên lúa đã có một số tổng kết các nghiên cứu như sau:

25
Năm 1999, khi nghiên cứu trên tổ hợp lai IR28/Đốc Phụng thì cho rằng
RM223 liên kết với gen chống chịu mặn với khoảng cách di truyền là 6,3 cM
trên NST số 8 vào giai đoạn tăng trưởng ở độ mặn EC = 10 dSm-1
. Năm 2001,
thì lại kết luận rằng RM223 định vị tại khoảng cách di truyền là 7,2 cM vào
giai đoạn cây con với EC=18 dSm-1
từ BC2F2 của tổ hợp lai IR68552-55-3-
2/OM1706. Đến năm 2011, khi nghiên cứu trên tổ hợp lai OM1490/AS996 thì
sử dụng marker RM315 để kiểm tra tính chống chịu mặn ở giai đoạn cây con
với EC=18 dSm-1
, khoảng cách di truyền giữa RM315 và gen chống chịu mặn
là 21.2, 1.9 và 0.0 cM trên NST số 1 và kết luận là NST số 1 và số 8 chứa gen
chống chịu mặn của cây lúa.
Trong những năm gần đây, tại IRRI có nhiều nghiên cứu về gen Saltol
đối với các giống lúa chống chịu mặn. Saltol là QTL chính qui định tính chống
chịu mặn của các giống lúa có nguồn gốc từ giống Pokkali, Saltol được định vị
là nằm trên NST số 1 (Arzani, 2008) [48]. Giống lúa FL478 là giống được
chọn từ THL IR29/Pokkali, giống này chứa QTL saltol qui định tính kháng
mặn ở nồng độ 6‰ (Thomson et al., 2007) [252].
Nguyen Thi Lang et al. (2010) [182], khi phân tích thế hệ F1, F2 và cha
mẹ của 2 tổ hợp lai OMCS2000/Pokkali và OM2395/Pokkali các tác giả đã chỉ
ra tất cả các con lai F1 đều biểu hiện tính kháng mặn ở nồng độ muối 6‰, tỉ lệ
này với thế hệ F2 ở nồng độ muối tương tự là 3 kháng: 1 nhiễm. Như vậy theo
kết quả của các tác giả thì tính kháng mặn có từ giống Pokkali là tính kháng
đơn gen, vậy gen Saltol qui định tính kháng mặn có từ giống Pokkali là một
gen trội.
Sử dụng AFLP marker trên 80 dòng tự phối của tổ hợp lai IR29/Pokkali
ở IRRI đã định vị được gen qui định tính chống chịu mặn của giống Pokkali
nằm trên NST số 1, gọi là gen Saltol. Sau này đã xác định được 02 marker vệ
tinh là RM23 và RM9 định vị cho locus Saltol, khoảng cách của chúng với
locus Saltol là 30 cM (1 cM = ~300 kbp).
Bản đồ locus Saltol gồm 30 SSR marker đa hình. Trong đó RM8094 và
RM3412 là 02 marker thường được sử dụng cho phương pháp Backcross
chuyển gen Saltol sang các giống lúa cải tiến (Thomson et al., 2010) [251].

26
Nguồn: Thomson et al., 2010
Hình 2.6 Bản đồ locus Saltol
Tuy nhiên, khi nghiên cứu về khoảng cách di truyền giữa primer RM
(rice marker) với bất kỳ một gen nào thì khoảng cách di truyền đáng tin cậy tối
đa là 3 cM thể hiện qua điểm số LOD ≤ 3 cM (điểm số LOD là cơ sở 10
logarit của tỉ lệ giá trị tối đa khả năng giả định liên kết so với không liên kết)
(Mikiko L. Koyama, 2001) [163].
Chính vì vậy, điều này cho thấy sự phức tạp về đa gen kiểm soát tính
chống chịu mặn, cho đến nay chưa có kết quả tương đối chính xác vì trong
liên kết di truyền vì khoảng cách tối đa phải là 3 cM thì kết quả mới đáng tin
cậy. Và các kết quả nghiên cứu trên lại thay đổi tùy thuộc vào từng tổ hợp lai
hoặc từng giống/dòng nên rất khó để áp dụng trong công tác chọn tạo giống
lúa chống chịu mặn. Trước mắt, để chờ đánh giá về DNA, thì phương pháp
thanh lọc khả năng chống chịu mặn của lúa theo phương pháp của Gregorio et
al. (1997) [89] là phương pháp đáng tin cậy.
2.10 Một số kết quả nghiên cứu về tính chống chịu mặn qua các giai
đoạn phát triển của cây lúa
2.10.1 Thanh lọc giai đoạn cây con
Lúa rất nhạy cảm với độ mặn ở giai đoạn mạ. Chiều cao cây, chiều dài
rễ, sự xuất hiện của rễ mới, và chất khô giảm đáng kể tại EC (độ dẫn điện) 5 -
6 dSm-1
Gregorio et al. (1997) [89]. Ở giai đoạn mạ non, stress mặn biểu hiện
trên lá thứ nhất, tiếp theo trên lá thứ hai và cuối cùng trên lá đang phát triển.
Độ mặn ức chế kéo dài lá và hình thành các lá mới. Chức năng quang hợp và
hàm lượng chất diệp lục là tỉ lệ nghịch với mức độ mặn (Gregorio et al.,1997)

Tạo giống lúa đột biến ngắn ngày chịu mặn có năng suất và phẩm chất tốt

Tạo giống lúa đột biến ngắn ngày chịu mặn có năng suất và phẩm chất tốt

Empfohlen

Empfohlen

Weitere ähnliche Inhalte

Was ist angesagt?

Was ist angesagt? (20)

Andere mochten auch

Andere mochten auch (20)

Ähnlich wie Tạo giống lúa đột biến ngắn ngày chịu mặn có năng suất và phẩm chất tốt

Ähnlich wie Tạo giống lúa đột biến ngắn ngày chịu mặn có năng suất và phẩm chất tốt (20)

Mehr von https://www.facebook.com/garmentspace

Mehr von https://www.facebook.com/garmentspace (20)

Kürzlich hochgeladen

Kürzlich hochgeladen (20)

Tạo giống lúa đột biến ngắn ngày chịu mặn có năng suất và phẩm chất tốt