Tóm tắt Luận án Nghiên cứu khả năng kháng rầy nâu và đặc điểm nông sinh học của một số giống lúa tại Thừa Thiên Huế

MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Lúa là cây lương thực chính của hơn 50% dân số thế giới, đặc biệt đối với người dân Châu Á. Đối với Việt Nam, lúa gạo là nguồn lương thực chính, ngoài ra lúa gạo còn là nguồn xuất khẩu thu nhiều ngoại tệ. Tuy nhiên, rầy nâu (Nilarpavata lugens Stal) là tác nhân hại lúa nghiêm trọng đặc biệt ở các nước Châu Á. Giải pháp cơ bản và lâu dài mà vẫn an toàn với môi trường và sức khỏe người dân là xác định và phổ biến các giống lúa kháng rầy nâu đến với người nông dân. Hiện nay đa số giống lúa đang được trồng chủ yếu ở tỉnh Thừa Thiên Huế đều nhiễm rầy nâu. Do vậy, việc di nhập giống lúa kháng rầy nâu từ các vùng miền khác để trồng và đánh giá khả năng kháng rầy nâu và các đặc điểm nông sinh học tại Thừa Thiên Huế là việc thiết yếu nhằm tuyển chọn bổ sung nguồn giống lúa kháng rầy nâu, sinh trưởng phát triển tốt tại điều kiện sinh thái địa phương . Khả năng kháng rầy nâu của các giống lúa được đánh giá thông qua phản ứng với quần thể rầy nâu địa phương, đồng thời sử dụng kỹ thuật của sinh học phân tử trong việc xác định các gen kháng rầy cho kết quả chính xác và rút ngắn được thời gian thử nghiệm. Ngoài việc chọn lọc giống lúa kháng rầy nâu và năng suất cao thì chất lượng gạo cũng là mục tiêu được quan tâm. Những giống lúa có ưu thế về chất lượng gạo như hàm lượng tinh bột, amylose, độ trở hồ, độ bền gellàm cho cơm có vị ngọt, ngon, mềm và dẻo đồng thời có hàm lượng các chất dinh dưỡng cao là những giống lúa cần được khai thác. Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu khả năng kháng rầy nâu và đặc điểm nông sinh học của một số giống lúa tại Thừa Thiên Huế”. 2. Mục tiêu nghiên cứu Trên cơ sở đánh giá khả năng kháng rầy nâu của một số giống lúa, phân tích các đặc điểm nông sinh học (thời gian sinh trưởng, khả năng đẻ nhánh, năng suất, chất lượng...) của các giống lúa kháng rầy nâu, phân tích đặc điểm sinh học phân tử của các giống kháng rầy nâu trồng tại Thừa Thiên Huế. Dựa trên kết quả nghiên cứu, chúng tôi tham mưu, đề xuất cho địa phương sử dụng các giống lúa phù hợp. 3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 3.1. Ý nghĩa khoa học Kết quả nghiên cứu về đặc điểm sinh trưởng phát triển, nông sinh học và sinh học phân tử của một số giống lúa để sàng lọc khả năng kháng rầy nâu ở Thừa Thiên Huế sẽ cung cấp các bằng chứng khoa học cho công tác chọn tạo giống tại địa phương này trong tương lai. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn Giới thiệu được giống lúa có năng suất cao, chất lượng gạo tốt và mang gen kháng rầy nâu cho Thừa Thiên Huế và các địa phương có đặc điểm sinh thái tương tự. 4. Đóng góp mới của luận án Phân tích mối liên quan giữa các yếu tố nông sinh học với năng suất, giữa năng suất với tình hình nhiễm rầy nâu. Xác định được ba giống lúa có mang đa gen kháng rầy nâu bph1, bph2, bph3, bph4, bph10, bph14, biểu hiện kháng rầy nâu của các giống lúa này cũng rất tốt. Trong đó giống lúa Sài Đường Kiến An là giống có nhiều ưu điểm thể hiện ở khả năng thích nghi với điều kiện tự nhiên của Thừa Thiên Huế, năng suất cao, chất lượng tốt và khả năng kháng rầy nâu tốt. Chuyển giao được một lượng lúa giống đã được tuyển chọn cho hộ nông dân trồng thử nghiệm trên diện rộng ở địa bàn xã An Đông, thành phố Huế. 5. Bố cục của luận án Luận án gồm 117 trang với 12 bảng số liệu, 16 hình và 107 tài liệu tham khảo. Kết cấu luận án gồm mở đầu: 2 trang; tổng quan tài liệu: 25 trang; nguyên liệu, nôi dung và phương pháp nghiên cứu: 14 trang; kết quả nghiên cứu và thảo luận: 42 trang; kết luận và đề nghị: 2 trang; những công trình đã công bố: 1 trang, tài liệu tham khảo: 11 trang, phụ lục: 20 trang. NỘI DUNG LUẬN ÁN Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Giới thiệu về lúa gạo Loài lúa trồng quan trọng nhất, thích nghi rộng rãi và chiếm đại bộ phận diện tích lúa thế giới là Oryza sativa L. Hiện nay có 2 loại lúa chính là nhóm lúa Indica và Japonia. Các bộ phận của một nhánh lúa bao gồm: rễ, thân, lá và có thể có hoặc không có bông. Các lá mỏng, hẹp bản (2,0-2,5 cm) và dài 50-100 cm. Các hoa nhỏ thụ phấn nhờ gió, mọc thành các cụm hoa phân nhánh cong hay rủ xuống, dài khoảng 30-50 cm. Hạt lúa là loại quả thóc (hạt nhỏ, cứng như các loại cây ngũ cốc) dài 5-12 mm và dày 2-3 mm. Sau khi xát bỏ lớp vỏ ngoài, thu được sản phẩm chính là gạo và các phụ phẩm là cám và trấu. 1.2. Đặc điểm sinh lý của cây lúa 1.2.1. Các giai đoạn sinh trưởng, phát triển của cây lúa Thời gian sinh trưởng của cây lúa từ khi nảy mầm cho đến chín thay đổi từ 90- 180 ngày tùy theo giống và điều kiện ngoại cảnh. Cây lúa trải qua 2 thời kỳ sinh trưởng, phát triển chính là sinh trưởng dinh dưỡng và sinh trưởng sinh thực. Thời kỳ sinh trưởng dinh dưỡng được tính từ lúc gieo đến lúc làm đòng, gồm thời kỳ nảy mầm, mạ và làm đốt, làm đòng. Trong thời kỳ này cây lúa hình thành và phát triển các cơ quan dinh dưỡng như ra lá, phát triển rễ, đẻ nhánh. Thời kỳ này có ảnh hưởng trực tiếp tới việc hình thành số bông. Thời kỳ sinh trưởng sinh thực là thời kỳ phân hóa, hình thành cơ quan sinh sản từ lúc làm đòng cho đến khi thu hoạch, bao gồm các quá trình làm đòng, trổ bông và hình thành hạt. Thời kỳ làm đốt quyết định việc hình thành số hạt trên bông, tỷ lệ hạt chắc và trọng lượng hạt. 1.2.2. Hoạt động sinh lý của cây lúa Các hoạt động sinh lý của cây lúa trong quá trình phát triển như quang hợp, trao đổi nước, dinh dưỡng khoáng, khả năng chống chịu, ảnh hưởng đến năng suất của cây lúa. Nghiên cứu đặc điểm sinh lý quá trình hình thành năng suất là nghiên cứu quá trình hình thành, tích lũy chất khô (carbohydrate) trong cây và trong hạt. Năng suất sinh học của cây lúa phụ thuộc vào các yếu tố như cường độ quang hợp, thời gian quang hợp, diện tích lá. Để nâng cao năng suất kinh tế của cây lúa thì phải có biện pháp tưới nước, bón phân, bố trí thời vụ hợp lý, phòng trừ sâu bệnh. 1.2.3. Yếu tố hình thành năng suất lúa Năng suất được quyết định bởi số bông/m2, số hạt/bông, tỷ lệ hạt chắc. Mỗi một giai đoạn phát triển của cây lúa đều liên quan mật thiết đến yếu tố cấu thành năng suất. Mỗi một yếu tố đóng một vai trò khác nhau nhưng đều nằm trong một hệ quả liên hoàn tạo nên hiệu suất cao nhất mà trong đó các yếu tố đều có liên quan mật thiết với nhau. 1.2.4. Ảnh hưởng của một số điều kiện sinh thái đến sinh trưởng, phát triển của cây lúa Sự sinh trưởng và phát triển của cây lúa có liên quan mật thiết với điều kiện thời tiết khí hậu. Đó là các yếu tố về nhiệt độ, ẩm độ không khí, lượng mưa và ánh sáng. Các yếu tố này thuận lợi thì sẽ là điều kiện cơ bản để nâng cao năng suất cây trồng và ngược lại. 1.3. Đặc điểm hình thái, đặc tính hóa sinh của hạt gạo Chất lượng hạt gạo được đánh giá thông qua chất lượng dinh dưỡng, chất lượng nấu nướng và chất lượng xay chà. Hàm lượng chất dinh dưỡng có trong hạt gạo bao gồm: hàm lượng protein, tinh bột, lipid. Độ mềm dẻo của hạt gạo khi nấu thành cơm được đánh giá thông qua hàm lượng amylose, độ trở hồ, độ bền gel. Ngoài ra chỉ tiêu hình dạng hạt gạo và độ bạc bụng cũng được sử dụng để đánh giá chất lượng gạo. 1.4. Rầy nâu gây hại và khả năng kháng rầy nâu của cây lúa 1.4.1. Giới thiệu về rầy nâu Rầy nâu (Nilarpavata lugens S.) chích hút trực tiếp chất dinh dưỡng từ cây đang phát triển, làm giảm năng suất, nếu mật độ rầy cao có thể làm chết cây lúa, gây hiện tượng cháy khô cả đám ruộng. Ngoài ra, rầy nâu cũng có thể gây hại gián tiếp cho cây lúa bằng cách truyền virus gây bệnh vàng lùn, lùn xoắn lá. 1.4.2. Biotype rầy nâu Rầy nâu hiện nay có 4 biotype: biotype 1 phân bố rộng ở vùng Đông Á và Đông Nam Á, biotype 2 có nguồn gốc ở Philippin phát sinh sau khi sử dụng rộng rãi các giống có gen bph1, biotype 3 phát sinh từ các phòng thí nghiệm ở Nhật Bản và Philippin, biotype 4 chỉ thấy ở vùng Nam Á. Quần thể rầy nâu ở tỉnh Thừa Thiên Huế thuộc biotype 1 và biotype 2. 1.4.3. Cơ chế kháng rầy nâu của cây lúa Tính kháng là một phản ứng tự vệ của cây chống lại sự tấn công của côn trùng và mầm bệnh. Hiểu rõ cơ chế kháng rầy sẽ là tiền đề quan trọng cho những biện pháp nhằm hạn chế thiệt hại do rầy nâu gây ra. Những nghiên cứu dựa vào các kỹ thuật phân tử gần đây cho thấy có sự thay đổi về mặt di truyền, sinh lý và hóa sinh của cây lúa khi có sự tấn công của rầy nâu. 1.4.4. Gen kháng rầy nâu ở cây lúa Cho đến năm 2010, đã có ít nhất 24 gen chính kháng rầy nâu được xác định tại Viện lúa quốc tế IRRI. Các gen kháng rầy nâu nằm vị trí trên 6 nhiễm sắc thể (NST) khác nhau của cây lúa. Một nhóm các gen như: bph1, bph2, bph9, bph10, bph18, and bph21 nằm trên cánh dài của NST số 12, gen bph12, bph15, bph17, bph20 đều nằm trên cánh ngắn của NST số 4, gen bph11, bph14 nằm trên cánh dài của NST số 3, gen Bph13, bph19 nằm trên cánh ngắn của NST số 3. 1.5. Nghiên cứu về cây lúa kháng rầy nâu ở Việt Nam Mỗi năm CLRRI sản xuất được khoảng 10-20 giống lúa có khả năng kháng rầy nâu và các giống lúa này chủ yếu được trồng thử nghiệm hoặc trồng đại trà ở các vùng lúa thuộc khu vực ĐBSCL, còn ở khu vực miền Trung việc các giống lúa kháng rầy vẫn chưa được quan tâm nhiều. Chương 2. NGUYÊN LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nguyên liệu nghiên cứu 4 giống lúa IRRI 352, BG 367-2, Sài Đường Kiến An và Lốc Nước do Trung tâm Tài nguyên Thực vật, Viện Khoa học Nông nghiệp, Hà Nội cung cấp (có cấp độ kháng rầy từ 0-3), giống TN1 (chuẩn nhiễm). Giống lúa Khang Dân. Quần thể rầy nâu ở Thừa Thiên Huế. 2.2. Nội dung nghiên cứu - Các đặc điểm nông sinh học (thời gian sinh trưởng, khả năng đẻ nhánh, chiều cao cây, diện tích lá, cường độ quang hợp, các chỉ tiêu năng suất...) của các giống lúa nghiên cứu trong hai vụ Hè Thu và Đông Xuân tại hợp tác xã An Đông, thành phố Huế. - Các đặc điểm chất lượng hạt gạo (hàm lượng protein, amylose, độ trải gel, hình dạng hạt, độ bạc bụng...) của các giống lúa nghiên cứu trong hai vụ Hè Thu và Đông Xuân tại hợp tác xã An Đông, thành phố Huế. - Đánh giá tính kháng rầy nâu của các giống lúa nghiên cứu (trong nhà lưới và ngoài đồng ruộng) trong hai vụ Hè Thu và Đông Xuân tại hợp tác xã An Đông, thành phố Huế. - Xác định gen kháng rầy nâu có trong các giống lúa nghiên cứu bằng kỹ thuật sinh học phân tử. 2.3. Phương pháp nghiên cứu 2.3.1. Bố trí thí nghiệm Thí nghiệm gồm 5 giống lúa có nguồn gốc và mức độ kháng rầy nâu khác nhau. Mỗi giống là một công thức thí nghiệm và được bố trí theo khối ngẫu nhiên đầy đủ với 3 lần nhắc lại, mỗi ô thí nghiệm có diện tích 10 m2 (5 m x 2 m), khoảng cách giữa các ô là 30 cm. 2.3.2. Đánh giá các chỉ tiêu nông sinh học: được xác định và đánh giá dựa theo “Quy phạm khảo nghiệm giống quốc gia 10 TCN 558-2002” (Bộ NN&PTNT, 2002) và "Hệ thống tiêu chuẩn đánh giá cây lúa" của IRRI (IRRI, 2002). 2.3.3. Đánh giá chất lượng gạo: hàm lượng protein được xác định theo phương pháp Bradford (1976), hàm lượng glucose được xác định được xác định theo phương pháp của Lindsay (Lindsay, 1973), hàm lượng lipid được xác định bằng phương pháp Soxhlet (Mùi, 2001), hàm lượng amylose được xác định theo phương pháp của Sadavisam và Manikam (1992), độ bền gel được xác định theo phương pháp của Cagampang (1973), độ trở hồ được xác định theo phương pháp của Little và cs (1958), hình dạng hạt gạo và độ bạc bụng được đánh giá theo tiêu chuẩn của IRRI (IRRI, 2002). 2.3.4. Đánh giá tính kháng rầy nâu: - Đánh giá phản ứng với rầy nâu trong nhà lưới theo phương pháp của Tanaka (2000), đánh giá mật độ rầy nâu ngoài đồng ruộng theo "Hệ thống tiêu chuẩn đánh giá cây lúa" của IRRI (IRRI, 2002). - Phương pháp sinh học phân tử DNA tổng số được tách chiết theo phương pháp Kang và cs (2003) Khuếch đại chỉ thị liên kết với gen bph1 sử dụng cặp mồi BpE18-3 (R/F) (Kim và cs, 2005); khuếch đại chỉ thị liên kết với gen bph3 sử dụng cặp mồi RM589 (R/F) (Jairin và cs, 2007); khuếch đại chỉ thị liên kết với gen bph4 sử dụng cặp mồi RM586 (R/F) (Jairin và cs, 2007). Dựa trên trình tự vùng cds gen kháng rầy nâu bph14 (Accession: FJ941067.1), chúng tôi sử dụng chương trình DNASIS để thiết kế 4 cặp mồi, được ký hiệu là: M1-F và R, M2-F và R, M3-F và R, M4-F và R nhằm khuếch đại 4 đoạn overlapping (M1, M2, M3, M4) trên toàn bộ chiều dài vùng cds gen kháng rầy nâu bph14 (Du, 2010). Điều kiện cho phản ứng PCR là: 95oC-5 phút; 30 chu kỳ: 95oC-1 phút, 55oC đến 60oC-1 phút và 72oC-1 phút; 72oC-10 phút. Tạo dòng DNA và trình tự các đoạn DNA tái tổ hợp được phân tích bằng phương pháp dioxy trên máy Instrument Model/Name: 3730xl do c SM 1 1 5 3 SM 4 4 4 4 ông ty Bioneer, Korea thực hiện. 2.3.3. Xử lý thống kê Các thí nghiệm được lặp lại 3 lần (n≥30). Số liệu thực nghiệm được tính giá trị trung bình và phân tích ANOVA (một yếu tố và hai yếu tố), phân tích mô hình tuyến tính nhiều biến bằng phần mềm R. Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Đặc điểm nông sinh học của các giống lúa 3.1.1. Thời gian sinh trưởng và phát triển Hình 3.2. Diễn biến của các yếu tố thời tiết qua các vụ lúa vụ Hè Thu (A, B) và vụ Đông Xuân (C, D) Bảng 3.1. Thời gian sinh trưởng của các giống lúa Giống Đẻ nhánh Làm đòng Trổ rộ Chín HT ĐX HT ĐX HT ĐX HT ĐX KD 38,7ABa±1,2 41,3Ab±1,2 68,3Aa±0,6 80,7Ab±0,6 77,3Aa±0,6 111,7Ab±2,9 96,3Aa±0,6 137,0Ab±1,7 L1 39,7Aa±0,6 27,0Cb±1,0 67,7ABa±0,6 71,7Bb±1,5 78,7Aa±1,5 104,7Bb±0,6 96,3Aa±0,6 137,3Ab±1,2 L3 37,7AB±0,6 36,3B±1,5 65,3Ba±0,6 79,3Ab±0,6 74,3Ba±0,6 105,3Bb±1,2 94,7Ba±0,6 135,3ABb±0,6 L25 37,3B±0,6 39,7AB±1,5 67,7ABa±1,2 86,3Cb±1,2 77,3Aa±0,6 103,3Bb±1,5 96,3Aa±0,6 132,3Bb±2,5 L27 39,0AB±1,0 41,3A±1,2 73,3Ca±1,5 84,3Cb±0,6 85,3Ca±0,6 94,0Cb±1,7 96,7Aa±0,6 126,0Cb±1,0 Chú thích: - Chữ cái in hoa chỉ sự sai khác giữa các giống, chữ cái thường chỉ sự sai khác giữa các mùa (P<0,05); - HT: vụ Hè Thu, ĐX: vụ Đông Xuân Thời gian sinh trưởng-phát triển vụ Hè Thu (94-97 ngày), vụ Đông Xuân (126-137 ngày) (Bảng 3.1). 3.1.2. Tỷ lệ nảy mầm Các giống lúa như IRRI 352, BG 367-2, Sài Đường Kiến An và Lốc Nước đều có tỷ lệ nảy mầm khá cao (> 95%) (Bảng 3.2). 3.1.3. Số nhánh Số nhánh/cây giữa các mùa vụ gieo trồng là khác nhau. Các giống trồng trong vụ Hè Thu có 6,3-8,0 nhánh/cây, trong khi đó các giống trồng trong vụ Đông Xuân có 7,0-9,0 nhánh/cây. Theo 5 cấp phân loại của IRRI thì các giống lúa nghiên cứu có số nhánh cuối cùng thuộc nhóm 7 là nhóm thấp (số nhánh cuối cùng từ 5-9). 3.1.4. Diện tích lá đòng Kết quả ở bảng 3.2 cho thấy diện tích lá đòng có sự sai khác khá rõ giữa các giống lúa, vụ Hè Thu (20,2-31,4 m2), vụ Đông Xuân (19,9-30,7 m2). Kết quả phân tích ANOVA-hai yếu tố cho thấy rằng diện tích lá đòng của các giống lúa như trình bày ở trên bị ảnh hưởng bởi đặc tính di truyền của các giống lúa nghiên cứu (Bảng 3.5). 3.1.5. Chiều dài bông Các giống lúa nghiên cứu có chiều dài bông từ 21,8-24,9 cm (vụ Hè Thu) và 21,5-24,3 cm (vụ Đông Xuân). Kết quả này cho thấy chiều dài bông thường do tính di truyền quy định, nhưng cũng bị chi phối bởi điều kiện ngoại cảnh và chế độ canh tác. 3.1.6. Chiều cao cây Chiều cao cây đo được ở các giống lúa dao động từ 93-107 cm trong vụ Hè Thu, và từ 94,3-106,7 cm trong vụ Đông Xuân. Theo thang điểm để đánh giá chiều cao cây của IRRI thì giống phổ biến ở địa phương Khang Dân và các giống lúa nghiên cứu đều thuộc nhóm lúa bán lùn (<110 cm). 3.1.7. Hàm lượng diệp lục và cường độ quang hợp Kết quả xác định hàm lượng diệp lục của các giống lúa cho thấy hàm lượng diệp lục a sai khác có ý nghĩa thống kê giữa các giống lúa (vụ Hè Thu: 3,5-5,1 mg/g, vụ Đông Xuân: 3,9-5,7 mg/g), đồng thời yếu tố mùa vụ cũng ảnh hưởng đến hàm lượng diệp lục a của mỗi giống lúa.Hàm lượng diệp lục b không ghi nhận sai khác có ý nghĩa thống kê giữa các giống và mỗi giống ở hai mùa vụ. Tỷ lệ diệp lục a/b cũng không khác nhau có ý nghĩa thống kê giữa các giống và mỗi giống ở hai mùa. Cường độ quang hợp được đánh giá thông qua đánh giá hàm lượng carbon tích lũy được trên 1 dm2 lá trong 1 giờ. Kết quả được ghi nhận như sau, trong vụ Hè Thu giống lúa Sài Đường Kiến An có hàm lượng carbon tích lũy cao nhất (30,4 mgC/dm2/h), thấp nhất là giống Khang Dân (24,9 mgC/dm2/h). Vụ Đông Xuân từ 25,1-28,5 mgC/dm2/h. Bảng 3.2. Đặc điểm sinh trưởng và phát triển của các giống lúa Giống Tỷ lệ nảy mầm (%) Số nhánh Diện tích l á đòng (cm2) Chiều cao cây (cm) Chiều dài bông (cm) HT ĐX HT ĐX HT ĐX HT ĐX HT ĐX KD 97,7±0,6 99,3±1,2 8,0±1,0 8,4AB±0,4 30,9A±4,6 29,7A±4,0 103,7A±7,4 104,3A±0,6 21,8A±0,3 22,2AB±0,4 L1 96,3±1,2 97,0±1,0 7,0±1,0 7,1A±0,2 31,2A±6,4 29,7A±1,9 93,0B±2,6 94,3B±1,2 24,3BC±0,4 23,3BC±0,8 L3 95,7±0,6 97,3±1,5 8,0±1,0 9,0B±1,0 31,4A±4,0 30,7A±0,6 95,3B±1,2 95,7BC±0,6 21,9A±0,2 21,5A±0,7 L25 97,0±1,0 97,7±1,5 6,3±0,6 7,0A±0,5 28,8A±2,7 29,5A±1,2 96,3B±1,5 96,7C±0,6 23,9B±0,3 21,8A±0,3 L27 96,7±2,1 97,7±1,5 7,7±0,6 7,4A±0,5 20,2B±2,3 19,9B±1,4 107,0A±1,0 106,7D±0,6 24,9C±0,5 24,3C±0,2 Bảng 3.3. Hàm lượng diệp lục và cường độ quang hợp của các giống lúa Giống Cường độ quang hợp (mgC/dm2/h) Diệp lục a (mg/g) Diệp lục b (mg/g) Diệp lục a/b HT ĐX HT ĐX HT ĐX HT ĐX KD 24,9A±0,7 25,1±0,8 5,1Aa±0,1 5,7Ab±0,0 1,6±0,1 1,9±0,3 3,3±0,3 3,0±0,6 L1 27,2B±0,8 26,1±1,2 4,1Ba±0,1 5,0ABb±0,4 1,6±0,3 1,6±0,2 2,6±0,5 3,1±0,4 L3 25,4AB±0,8 25,7±1,0 3,9B±0,1 4,5B±0,7 1,7±0,3 1,8±0,3 2,3±0,3 2,6±0,8 L25 30,4C±0,9 28,5±2,2 3,5C±0,1 4,3B±0,5 1,5±0,1 1,6±0,3 2,3±0,3 2,8±1,0 L27 26,7AB±0,2 26,5±0,7 4,1Ba±0,1 3,9Bb±0,0 1,6±0,2 1,6±0,3 2,7±0,3 2,5±0,5 3.2. Năng suất của các giống lúa 3.2.1.Các yếu tố hình thành năng suất và năng suất Trong cùng mùa vụ thì số bông/m2 của các giống lúa thí nghiệm khác nhau có sự sai khác, vụ Hè Thu số bông/m2 dao động từ 293,0-346,9, vụ Đông Xuân số liệu dao động từ 294,0-361,0 bông/ m2. Sự thay đổi về đặc điểm khí hậu thời tiết ở vụ Hè Thu và Đông Xuân có ảnh hưởng đến số lượng bông/ m2 ở một số giống lúa. Số hạt chắc/bông của các giống lúa trong vụ Hè Thu (87,2-110,7), số vụ Đông Xuân (86,4-111,5). Khối lượng 1.000 hạt chắc dao động từ 20,6-25,5 g. Trong đó giống IRRI 352 có khối lượng hạt cao nhất (25,5 g), các giống còn lại là tương đương nhau. So sánh mỗi giống ở hai mùa vụ chúng tôi thấy chỉ có giống IRRI 352 có khối lượng hạt ảnh hưởng bởi mùa vụ, các giống còn lại không bị ảnh hưởng khi thay đổi mùa vụ. Năng suất thực thu các giống lúa nghiên cứu trong vụ Hè Thu đạt từ 56,9-63,8 tạ/ha. Năng suất thực thu được ở vụ Đông Xuân dao động 55,3-58,7 tạ/ha. Kết quả nghiên cứu của chúng tôi ở bảng 3.4 và 3.5 cho thấy đa số các chỉ tiêu hình thành năng suất và năng suất lúa không chỉ chịu ảnh hưởng của yếu tố giống mà còn thay đổi tùy thuộc mùa vụ. Bảng 3.4. Yếu tố hình thành năng suất của các giống lúa Giống Số bông/m2 Số hạt/bông Số hạt chắc/bông P1000 hạt (g) HT ĐX HT ĐX HT ĐX HT ĐX KD 346,9Aa±4,6 361,0Ab±1,0 127,2Aa±1,5 110,5Ab±4,3 110,7Aa±7,3 97,5Ab±0,5 20,6A±0,4 20,2A±0,8 L1 297,4Ba±14,9 350,9ABb±9,4 103,0B±6,1 105,6AB±2,0 88,1B±1,2 86,4B±1,0 25,5Ba±0,8 22,5Bb±0,5 L3 321,6ABa±12,8 347,2Bb±4,4 106,3Ba±4,0 98,7Bb±1,7 90,3B±0,2 88,7B±1,2 22,1A±0,4 21,5AB±0,4 L25 293,0B±12,3 294,0C±1,0 125,7Ba±3,9 113,2Ab±3,9 106,1A±3,5 111,5C±3,2 22,2A±1,2 21,8B±0,3 L27 346,1A±23,2 342,5B±2,8 102,1Aa±5,4 86,3Cb±2,5 87,2B±2,5 87,7B±0,8 21,5A±0,5 21,5AB±0,6 Bảng 3.4. Yếu tố hình thành năng suất của các giống lúa (tiếp theo) Giống NSLT (tạ/ha) NSTT (tạ/ha) HT ĐX HT ĐX KD 79,0A±4,9 71,2A±3,2 63,8a±1,6 57,8ABb±1,3 L1 66,8B±3,2 68,3AB±2,0 58,3±4,5 56,3AB±1,2 L3 64,2B±1,3 66,3AB±1,2 57,0±3,7 55,3B±0,7 L25 69,2AB±6,8 71,4A±2,8 56,9±1,6 58,7A±1,6 L27 64,9B±3,3 64,5B±1,0 57,1±1,5 56,8AB±0,3 Bảng 3.5. Ảnh hưởng của giống và mùa vụ đối với các chỉ tiêu nông sinh học Chỉ tiêu Giá trị F và (giá trị P) Df Giống Mùa vụ Giống*Mùa vụ Thời gian đẻ nhánh 4 40,53 (<0,001) 11,43 (<0,001) 55,07 (<0,001) Thời gian làm đòng 4 85,3 (<0,001) 1157,1 (<0,001) 45,63 (<0,001) Thời gian trổ rộ 4 12,69 (<0,001) 2506,7 (<0,001) 77,31 (<0,001) Thời gian chín 4 21,83 (<0,001) 7731,0 (<0,001) 27,78 (<0,001) Nảy mầm 4 2,23 (0,10) 5,78 (0,03) 0,23 (0,93) Chiều cao cây 4 29,02 (<0,001) 0,24 (0.63) 0,08 (0,99) Diện tích lá 4 10,98 (<0,001) 0,26 (0,61) 0,09 (0,98) Cường độ quang hợp 4 16,39 (<0,001) 2,13 (0,16) 1,35 (0,29) Diệp lục a 4 22,08 (<0,001) 19,81 (<0,001) 2,80 (0,05) Diệp lục b 4 0,98 (0,44) 1,44 (0,24) 0,58 (0,68) Diệp lục a/b 4 1,64 (0,2) 0,78 (0,39) 0,65 (0,64) Số nhánh 4 6,72 (0,001) 1,97 (0,18) 0,67 (0,62) Chiều dài bông 4 43,22 (<0,001) 20,64 (<0,001) 5,96 (<0,001) Số bông/m2 4 26,74 (<0,001) 20,30 (<0,001) 6,47 (<0,001) Số hạt/bông 4 49,70 (<0,001) 51,06 (<0,001) 6,41 (<0,001) Số hạt chắc/bông 4 73,42 (<0,001) 3,98 (0,06) 8,11 (<0,001) Khối lượng 1000 hạt 4 26,75 (<0,001) 14,92 (<0,001) 5,36 (<0,001) Năng suất lý thuyết 4 9,35 (<0,001) 0,13 (0,72) 2,29 (0,1) Năng suất thực thu 4 3,93 (0,02) 4,42 (0,04) 2,56 (0,07) 3.2.2. Phân tích mối liên quan giữa năng suất và các chỉ tiêu nông sinh học Mô hình tối ưu chúng tôi đề xuất trong nghiên cứu này là (Bảng 3.6) Năng suất lúa = 47,77 + 1,63 * diệp lục a/b – 0,45 * diện tích lá đòng + 0,08 * số hạt/bông Dựa vào kết quả phân tích cho thấy các yếu tố sinh học như tỷ lệ diệp lục a/b, diện tích lá đòng và số hạt của bông lúa ảnh hưởng đến 27% năng suất lúa ở mức ý nghĩa P = 0,03. Bảng 3.6. Mô hình các yếu tố sinh học ảnh hưởng đến năng suất Stt Mô hình AIC-Mối quan hệ tối ưu 1 Năng suất ~ Diện tích lá + cường độ quang hợp + diệp lục la + diệp lục b + diệp lục a/b + diện tích lá đòng + số nhánh + dài bông + bông/cây + bông/m2 + số hạt/bông 71,54 2 Năng suất ~ Diện tích lá + cường độ quang hợp + diệp lục la + diệp lục a/b + diện tích lá đòng + số nhánh + dài bông + bông/cây + bông/m2 + số hạt/bông 69,91 3 Năng suất ~ diện tích lá + cường độ quang hợp + diệp lục a/b + diện tích lá đòng + số nhánh + dài bông + bông/cây + bông/m2 + số hạt/bông 67,74 4 Năng suất ~ diện tích lá + cường độ quang hợp + diệp lục a/b + diện tích lá đòng + dài bông + bông/cây + bông/m2 + số hạt/bông 66,26 5 Năng suất ~ cường độ quang hợp + diệp lục a/b + diện tích lá đòng + dài bông + bông/cây + bông/m2 + số hạt/bông 65,04 6 Năng suất ~ cường độ quang hợp + diệp lục a/b + diện tích lá đòng + bông/cây + bông/m2 + số hạt/bông 64,60 7 Năng suất ~ diệp lục a/b + diện tích lá đòng + bông/cây + bông/m2 + số hạt/bông 63,40 8 Năng suất ~ diệp lục a/b + diện tích lá đòng + bông/cây + số hạt/bông 61,72 9 Năng suất ~ diệp lục a/b + diện tích lá đòng + số hạt/bông Hệ số: (Intercept) Chlab.HT Area-flagleaf Grain/spikelet 47,77 1,63 -0,45 0,08 R2 = 0,27 P-value = 0,03 Mô hình tối ưu: Năng suất = 47,77 + 1,63 * diệp lục a/b – 0,45 * diện tích lá đòng + 0,08 * số hạt/bông 60,59 3.3. Chất lượng hạt gạo của các giống lúa 3.3.1. Hàm lượng protein Hàm lượng protein từ 7,9-10,6% (Hè Thu), vụ Đông Xuân hàm lượng protein thay đổi từ 7,8-10,6%. Kết quả phân tích ANOVA hai yếu tố cho thấy hàm lượng protein trong mỗi giống lúa được quy định bởi yếu tố di truyền. 3.3.2. Hàm lượng tinh bột Hàm lượng tinh bột bột trong hạt gạo của các giống nghiên cứu dao động từ 65,7-73,0% (Vụ Hè Thu) và từ 65,5-74,6% (Đông Xuân). 3.3.3. Hàm lượng amylose Vụ Hè Thu khoảng dao động là 2,0-26,8%, cao nhất là giống Khang Dân, thấp nhất là giống IRRI 352. Vụ Đông Xuân từ 2,1-27,0%. Như vậy, qua cả hai vụ mùa giống IRRI 352 thuộc nhóm gạo nếp có hàm lượng amylose thấp nhất, các giống lúa còn lại thuộc nhóm gạo tẻ. 3.3.4. Hàm lượng lipid Kết quả xác định hàm lượng lipid trong các mẫu nghiên cứu vụ Hè Thu dao động từ 1,9-2,1% và vụ Đông Xuân từ 1,9-2,2% (Bảng 3.7). Hầu hết các giống lúa đều có hàm lượng lipid không thay đổi giữa hai mùa vụ. 3.3.5. Độ trở hồ và độ trải gel Giống lúa IRRI 352 (hạt phồng lên rìa rộng và rõ) có độ trở hồ thuộc cấp 4. BG 367-2, Sài Đường Kiến An và Lốc Nước đều có độ trở hồ cấp 3 (hạt phồng lên rìa hẹp không rõ). Hình 3.4. Chiều dài gel của các giống lúa Độ trải gel có sự sai khác khá lớn ở các giống lúa nghiên cứu ở vụ Hè Thu chiều dài gel đo được từ 28,7-93,6 mm. Giống Khang Dân là giống có độ trải gel thấp nhất 28,67 mm, giống lúa IRRI 352 có chiều dài gel đo được dài nhất 93,6 mm. Chiều dài gel của các giống lúa trong vụ Đông Xuân đo được từ 25,3-91,9 mm. 3.3.6. Hình dạng và độ bạc bụng của hạt Hạt gạo các giống lúa tẻ Khang Dân, BG 367-2, Sài Đường Kiến An và Lốc Nước cho thấy có độ bạc bụng thuộc cấp độ 1 (vùng bạc bụng ít hơn 10% ở trong hạt gạo); hạt gạo giống Lốc Nước có cấp độ bạc bụng 5 (vùng bạc bụng 11-20%). Giống nếp IRRI 352 có hình dạng hạt mập, tròn, tỷ lệ dài/rộng của hạt gạo là 1,97. Các giống lúa tẻ còn lại đều có hình dạng hạt thon mức trung bình. Bảng 3.7. Chỉ tiêu chất lượng gạo của các giống lúa Giống Protein (%) Tinh bột (%) Amylose (%) Lipid (%) Độ trải gel (cm) HT ĐX HT ĐX HT ĐX HT ĐX HT ĐX KD 7,9A±0,0 7,8A±0,1 67,4±1,0 68,7A±0,8 26,8A±0,7 27,0A±0,1 2,0±0,2 2,2A±0,0 28,7A±0,7 25,3A±0,3 L1 9,6B±0,2 9,8B±0,5 66,3±4,4 66,3A±1,8 2,0B±0,1 2,1B±0,0 2,1±0,2 2,1AB±0,1 93,6B±1,3 91,9B±1,3 L3 10,6C±0,0 10,6C±0,0 65,7±1,2 65,5A±3,7 23,6C±1,6 23,7C±0,3 2,0±0,2 1,9B±0,1 43,8C±1,0 42,8C±0,5 L25 9,6B±0,0 9,7B±0,2 65,9±4,9 66,5A±1,3 22,7C±1,9 22,8D±0,2 2,0±0,3 2,1AB±0,0 50,2D±0,6 49,7D±0,5 L27 10,1D±0,1 10,0BC±0,2 73,0±2,0 74,6B±0,4 23,4C±0,3 23,7C±0,0 1,9a±0,2 2,2Ab±0,0 42,8C±0,8 42,1C±0,3 Bảng 3.8. Ảnh hưởng của giống và mùa vụ đối với chỉ tiêu chất lượng hạt gạo Chỉ tiêu Giá trị F và (giá trị P) Df Giống Mùa vụ Giống*Mùa vụ Protein (%) 4 150,41 (<0,001) 0,13 (0,72) 0,63 (0,65) Tinh bột (%) 4 9,69 (<0,001) 0,51 (0,48) 0,13 (0,97) Amylose (%) 4 921,05 (<0,001) 0,25 (0,63) 0,23 (0,99) Lipid (%) 4 0,65 (0,63) 4,32 (0,05) 1,19 (0,35) Chiều dài gel 4 5644,67 (<0,001) 24,53 (<0,001) 3,07 (0,04) 3.4. Đánh giá tính kháng rầy nâu của các giống lúa 3.4.1. Đánh giá tính kháng rầy trong nhà lưới và ngoài đồng ruộng * Đánh giá tính kháng rầy trong nhà lưới +Theo phương pháp ống nghiệm: sau 5 ngày lây nhiễm các giống lúa nghiên cứu đều kháng tốt với quần thể rầy nâu Thừa Thiên Huế (cấp gây hại từ 1,8-2,5), giống Khang Dân có biểu hiện kháng vừa (cấp gây hại là 4,5). Tuy nhiên, sau 7 ngày lây nhiễm Khang Dân ghi nhận cấp gây hại của rầy là 5,8 tương ứng với mức độ nhiễm rầy nâu thì các giống lúa nghiên cứu IRRI 352, BG 367-2, Sài Đường Kiến An và Lốc Nước vẫn biểu hiện kháng vừa với quần thể rầy nâu (cấp gây hại từ 3,7-4,3) . + Theo phương pháp hộp mạ: sau 5 ngày lây nhiễm các giống lúa nghiên cứu biểu hiện kháng rầy nâu (cấp gây hại 1,8-2,3), giống Khang Dân nhiễm vừa (cấp gây hại 5,2). Sau 7 ngày lây nhiễm các giống BG 367-2, Sài Đường Kiến An và Lốc Nước kháng vừa với rầy nâu thể hiện ở cấp gây hại từ 3,8-4,3; giống Khang Dân nhiễm rầy nâu (cấp gây hại 6,2); giống lúa IRRI 352 nhiễm vừa (cấp gây hại 4,7). Qua kết quả thử nghiệm phản ứng với rầy nâu trong nhà lưới, chúng tôi nhận thấy các giống lúa BG 367-2, Sài Đường Kiến An và Lốc Nước đều kháng rầy nâu khá tốt, trong khi đó giống Khang Dân nhiễm với rầy nâu. Bảng 3.9. Cấp gây hại của rầy nâu trên các giống lúa nghiên cứu Giống SLN 5 SLN 7 Ống nghiệm Hộp mạ Ống nghiệm Hộp mạ KD 4,5A 5,2A 5,8A 6,2A L1 2,5B 2,2B 4,2B 4,7B L3 2,2B 1,8B 4,3BC 4,3BC L25 2,0B 2,3B 3,7CD 3,8CD L27 1,8C 1,8C 3,8D 3,8D TN1 5,5D 7,3D 8,3E 9,0E Bảng 3.10. Mức độ nhiễm rầy nâu của các giống lúa ngoài đồng ruộng Đơn vị tính: con/m2 Giống 45 NSG 52 NSG 59 NSG 66 NSG 73 NSG 80 NSG HT ĐX HT ĐX HT ĐX HT ĐX HT ĐX HT ĐX KD 1,7A±0,1 0,0 22,4A±0,4 0,0 27,5Aa±0,5 3,6Ab±0,2 30,4Aa±1,4 35,6Ab±1,6 150,2Aa±2,2 65,4Ab±2,4 545,4Aa±15,4 52,8Ab±1,8 L1 2,7B±0,4 0,0 25,1B±0,9 0,0 46,1Ba±0,3 1,5Bb±0,0 56,3Ba±1,3 14,4Bb±0,4 278,6Ba±8,6 46,1Bb±1,1 524,7Aa±9,6 25,1Bb±1,9 L3 1,5A±0,0 0,0 16,5C±1,2 0,0 25,5Ca±0,5 1,0Cb±0,1 26,2Ca±2,0 12,5BCb±0,5 120,2Ca±5,2 50,2Bb±0,2 295,6Ba±5,6 27,6BCb±0,6 L25 1,9A±0,2 0,0 18,6D±0,6 0,0 36,3Da±0,3 2,6Db±0,1 39,4Da±0,4 9,7Db±0,7 112,4Ca±4,4 25,5Cb±2,5 186,3Ca±3,3 16,5Db±2,5 L27 2,1A±0,2 0,0 18,2CD±0,2 0,0 27,4Aa±0,4 1,7Bb±0,2 31,3Aa±1,3 10,3CDb±0,3 109,1Ca±9,1 27,5Cb±1,5 163,0Ca±3,0 22,4Cb±1,4 Bảng 3.10. Mức độ nhiễm rầy nâu của các giống lúa ngoài đồng ruộng (tiếp tục) Đơn vị tính: con/m2 Giống 87 NSG 94 NSG 101 NSG 108 NSG 115 NSG 122 NSG 129 NSG HT ĐX HT ĐX HT ĐX HT ĐX HT ĐX HT ĐX HT ĐX KD 170,3Aa±10,3 42,5Ab±2,5 48,2A±1,2 50,4A±1,4 10,5Aa±0,5 300,4Ab±16,4 0,0 498,8A±28,8 0,0 204,4A±14,4 0,0 32,4A±2,4 0,0 13,6A±0,6 L1 193,6Ba±6,6 34,1Bb±1,1 57,4Ba±1,4 76,1Bb±1,1 7,5Ba±1,0 218,2Bb±18,2 0,0 345,6B±9,6 0,0 293,6B±11,4 0,0 20,2B±1,2 0,0 9,6B±0,6 L3 70,2Ca±0,2 30,1Bb±0,1 43,9A±6,1 47,3A±0,3 1,2Ca±0,1 216,2Bb±17,9 0,0 184,2C±4,2 0,0 121,3C±1,7 0,0 10,5C±0,5 0,0 3,5C±0,3 L25 73,9Ca±1,9 25,4Cb±2,4 58,2Ba±1,8 26,0Cb±2,0 4,5Da±0,5 120,2Cb±4,8 0,0 124,7D±3,7 0,0 72,8D±2,8 0,0 8,5C±1,5 0,0 3,6C±0,2 L27 94,0Da±1,0 12,0Db±1,0 46,2Aa±1,2 30,4Db±1,4 5,4Da±0,4 150,2Cb±2,2 0,0 245,4E±5,4 0,0 110,3E±3,3 0,0 12,5D±0,5 0,0 6,7D±0,7 Mật độ rầy nâu bắt đầu xuất hiện ở giai đoạn lúa đẻ nhánh. Đến giai đoạn lúa làm đòng thì mật độ rầy tăng vọt với số lượng rầy dao động từ 109,1 con/m2 (giống Lốc Nước) đến 278,6 con/m2 (giống IRRI 352). Đến giai đoạn lúa trổ thì mật độ rầy nâu đạt cực đại ở tất cả các giống lúa, trong đó giống Khang Dân có mật độ cao nhất 545,4 con/m2. Các giống lúa còn lại có mật độ rầy thấp hơn so với giống Khang Dân (Hình 3.5). Hình 3.5. Biểu đồ diễn biến mật độ rầy nâu trên các giống lúa vụ Hè Thu Vụ Đông Xuân (từ tháng 1-tháng 5) rầy nâu bắt đầu xuất hiện vào thời điểm 60 ngày sau gieo.Từ đầu tháng 4 đến tháng 5, thì lượng rầy xuất hiện nhiều ở các giống lúa nghiên cứu và tăng dần mật độ. Mật độ rầy/m2 tiếp tục tăng từ tháng giữa tháng 3-giai đoạn lúa làm đòng và đạt mật độ cao nhất ở giai đoạn trỗ rộ. Mật độ rầy/m2 cao nhất ở giống Khang Dân ở giai đoạn lúa trổ rộ (498,8 con/m2). Hình 3.6. Biểu đồ diễn biến mật độ rầy nâu trên các giống lúa vụ Đông Xuân Chúng tôi nhận thấy có sự tương đối đồng nhất giữa kết quả lây nhiễm nhân tạo trong phòng thí nghiệm và mật độ rầy nâu ngoài đồng ruộng của các giống. Các giống BG 367-2, Sài Đường Kiến An và Lốc Nước có biểu hiện kháng trong phòng thí nghiệm thì mật độ rầy nâu trên đồng ruộng cũng thấp hơn so với các giống khác. Bảng 3.11. Ảnh hưởng của giống và mùa vụ đối với khả năng kháng rầy Chỉ tiêu Giá trị F và (giá trị P) Df Giống Mùa vụ Giống*Mùa vụ SLN 5 (ống nghiệm) 4 207,47 (<0,001) 0,14 (0,71) 1,39 (0,25) SLN 7 (ống nghiệm) 4 67,90 (<0,001) 0,83 (0,37) 0,20 (0,94) Số rầy/cây (45 NSG) 4 10,21 (<0,001) 1007,1 (<0,001) 10,21 (<0,001) Số rầy/cây (52 NSG) 4 65,24 (<0,001) 10834,8 (<0,001) 65,24 (<0,001) Số rầy/cây (59 NSG) 4 1111,0 (<0,001) 69437,3 (<0,001) 1157,7 (<0,001) Số rầy/cây (66 NSG) 4 238,98 (<0,001) 2328,95 (<0,001) 356,63 (<0,001) Số rầy/cây (73 NSG) 4 409,56 (<0,001) 4130,77 (<0,001) 310,61 (<0,001) Số rầy/cây (80 NSG) 4 1402,6 (<0,001) 18631,6 (<0,001) 1126,9 (<0,001) Số rầy/cây (87 NSG) 4 376,01 (<0,001) 3722,37 (<0,001) 233,57 (<0,001) Số rầy/cây (94 NSG) 4 136,04 (<0,001) 31,47 (<0,001) 107,84 (<0,001) Số rầy/cây (101 NSG) 4 81,31 (<0,001) 299,88 (<0,001) 72,68 (<0,001) Số rầy/cây (108 NSG) 4 330,86 (<0,001) 5973,36 (<0,001) 330,86 (<0,001) Số rầy/cây (115 NSG) 4 329,66 (<0,001) 5409,93 (<0,001) 329,66 (<0,001) Số rầy/cây (122 NSG) 4 147,18 (<0,001) 2177,61 (<0,001) 147,18 (<0,001) Số rầy/cây (129 NSG) 4 200,22 (<0,001) 2997,63 (<0,001) 200,22 (<0,001) * Phân tích mối liên hệ giữa thời điểm nhiễm rầy nâu với năng suất lúa Mô hình mà chúng tôi đề xuất trong nghiên cứu này là: Năng suất = 58,07 – 3,69 * 45d + 0,18 * 66d – 0,06 * 73d + 0,01 * 80d + 0,05 * 87d – 0,04 * 108d + 1,05 * 129d Dựa vào kết quả phân tích cho thấy các mốc thời gian nhiễm bệnh tính từ sau khi gieo 45 ngày, 66 ngày, 73 ngày, 80 ngày, 87 ngày, 108 ngày và 129 ngày ảnh hưởng đến 62% năng suất lúa ở mức ý nghĩa P = 0,0015. Bảng 3.11. Mô hình tối ưu ảnh hưởng của thời gian nhiễm bệnh năng suất lúa Stt Mô hình AIC-Mối quan hệ tối ưu 1 Năng suất ~ 45NSG + 52NSG + 59NSG + 66NSG + 73NSG + 80NSG + 87NSG + 94NSG + 101NSG + 108NSG + 115NSG + 122NSG + 129NSG 56,35 2 Năng suất ~ 45NSG + 59NSG + 66NSG + 73NSG + 80NSG + 87NSG + 94NSG + 101NSG + 108NSG + 115NSG + 122NSG + 129NSG 54,39 3 Năng suất ~ 45NSG + 59NSG + 66NSG + 73NSG + 80NSG + 87NSG + 94NSG + 101NSG + 108NSG + 122NSG + 129NSG 52,84 4 Năng suất ~ 45NSG + 59NSG + 66NSG + 73NSG + 80NSG + 87NSG + 94NSG + 101NSG + 108NSG + 129NSG 51,57 5 Năng suất ~ 45NSG + 59NSG + 66NSG + 73NSG + 80NSG + 87NSG + 101NSG + 108NSG + 129NSG 51,45 6 Năng suất ~ 45NSG + 59NSG + 66NSG + 73NSG + 80NSG + 87NSG + 108NSG + 129NSG 51,68 7 Năng suất ~ 45NSG + 66NSG + 73NSG + 80NSG + 87NSG + 108NSG + 129NSG 49,26 Hệ số: (Intercept) 45d 66d 73d 80d 87d 108d 129d 58,07 -3,69 0,18 -0,06 0,01 0,05 -0,04 1,05 R2 = 0,62 p-value = 0,0015 Mô hình tối ưu ảnh hưởng của thời gian nhiễm bệnh đến năng suất: Năng suất = 58,07 – 3,69 * 45d + 0,18 * 66d – 0,06 * 73d + 0,01 * 80d + 0,05 * 87d – 0,04 * 108d + 1,05 * 129d 3.4.2. Đặc điểm sinh học phân tử liên quan đến khả năng kháng rầy * Xác định gen kháng rầy nâu bph1 + Phản ứng PCR Khuếch đại PCR trên DNA tổng số của các giống lúa IRRI 352, BG 367-2, Sài Đường Kiến An và Lốc Nước với cặp mồi BpE18-3. Kết quả hình 3.7 cho thấy tất cả các giống lúa nghiên cứu đều xuất hiện băng DNA khuếch đại với kích thước khoảng 500 bp. Các băng DNA khá rõ chứng tỏ gen kháng rầy bph1 có mặt trong các giống sử dụng trong nghiên cứu này. Hình 3.7. Kết quả điện di sản phẩm PCR với cặp mồi BpE18-3 SM: Chuẩn kích thước DNA (1kb DNA Ladder) + Trình tự nucleotide của chỉ thị phân tử liên kết với gen bph1 Hình 3.8. So sánh trình tự nucleotide của chỉ thị BpE18-3 với BpE18-3-L1 Ghi chú: BpE18-3 là trình tự nucleotide trên ngân hàng gen; BpE18-3-L1 là trình tự nucleotide của giống nghiên cứu * Xác định gen kháng rầy nâu bph3 Khuếch đại PCR trên DNA tổng số của các giống lúa IRRI 352, BG 367-2, Sài Đường Kiến An và Lốc Nước với cặp mồi RM589. Kết quả hình 3.9 cho thấy ngoại trừ giống IRRI 352, cả 3 giống lúa còn lại đều xuất hiện băng DNA khuếch đại với kích thước khoảng 200 bp. Các băng DNA khá rõ chứng tỏ gen kháng rầy bph1 có mặt trong các giống BG 367-2, Sài Đường Kiến An và Lốc Nước. Hình 3.9. Kết quả điện di sản phẩm PCR với cặp mồi RM589 * Trình tự nucleotide của chỉ thị phân tử liên kết với gen bph3 Trình tự nucleotide chỉ thị phân tử của giống lúa nghiên cứu được so sánh với trình tự tương ứng trên cơ sở dữ liệu của GenBank ( internal marker accession: RM589). Kết quả so sánh cho thấy chúng tương đồng nhau 95% (Hình 3.10). Hình 3.10. So sánh trình tự nucleotide của chỉ thị RM589 với RM589-L3 Ghi chú: RM589 là trình tự nucleotide trên ngân hàng gen; RM589-L3 là trình tự nucleotide của giống nghiên cứu * Xác định gen kháng rầy nâu bph4 Hình 3.11 là kết quả điện di sản phẩm PCR của chỉ thị RM586 liên kết chặt với gen bph4. Giống L1 không có băng khuếch đại, các giống lúa L3, L25, L27 xuất hiện băng DNA ở kích thước khoảng 300 bp. Từ kết quả trên, chúng tôi nhận thấy giống lúa BG 367-2, Sài Đường Kiến An và Lốc Nước có gen bph4. Hình 3.11. Kết quả điện di sản phẩm PCR với cặp mồi RM586 * Trình tự nucleotide của chỉ thị phân tử liên kết với gen bph4 Trình tự nucleotide của giống Sài Đường Kiến An được so sánh với trình tự tương ứng trên cơ sở dữ liệu của GenBank ( internal marker accession: RM586). Kết quả so sánh cho thấy chúng tương đồng nhau 97% (Hình 3.12). Hình 3.12. So sánh trình tự nucleotide của chỉ thị RM586 với RM586-L25 Ghi chú: RM586 là trình tự nucleotide trên ngân hàng gen; RM586-L25 là trình tự nucleotide của giống nghiên cứu * Xác định gen kháng rầy nâu bph10 Gen bph10 liên kết với chỉ thị RFLP RG457 khoảng cách di truyền 1,7 cM trên NST 12, giống lúa mang gen bph10 được ghi nhận là có khả năng kháng với rầy nâu biotype 2 và 3 [70]. Kết quả khuếch đại PCR với cặp mồi RG457L/L và kết quả cắt sản phẩm PCR bằng enzyme HinfI được thể hiện ở hình 3.13 và hình 3.14 cho thấy: Tất cả các giống lúa đều có băng DNA với kích thước xấp xỉ khoảng 750 bp (Hình 3.13). Kết quả cắt sản phẩm khuếch đại DNA bằng enzyme HinfI ở hình 3.14 cho thấy ba giống lúa IRRI 352, Sài Đường Kiến An và Lốc Nước có 2 băng (xấp xỉ 200 và 500 bp), trong khi đó giống BG 367-2 có 3 băng (kích thước xấp xỉ 300, 250 và 200 bp). Dựa vào kết quả thu được chúng tôi có thể kết luận BG 367-2 là giống lúa có mang gen bph10. Hình 3.13. Kết quả điện di sản phẩm PCR với cặp mồi RG457FL/RL Hình 3.14. Kết quả điện di sản phẩm PCR được cắt bằng enzyme HinfI * Xác định gen kháng rầy nâu bph14 + Khuếch đại gen bph14 Kết quả PCR với cặp mồi M1, các giống BG 367-2, Sài Đường Kiến An và Lốc Nước có băng DNA khuếch đại với kích thước khoảng 1500 bp, giống IRRI 352 không có băng DNA. Kích thước này tương đồng với kích thước của sản phẩm PCR dự kiến khi thiết kế cặp mồi M1 (Hình 3.15 A). Trong khi đó, phản ứng PCR với cặp mồi M2 cho kết quả thể hiện ở hình 3.15 B: giống Sài Đường Kiến An và Lốc Nước có băng DNA được khuếch đại với kích thước khoảng 1500 bp, xấp xỉ với kích thước dự kiến. Hai giống IRRI 352 và BG 367-2 không xuất hiện băng. Kết quả PCR với cặp mồi M3 cho kết quả ở hình 3.15 C, băng khuếch đại có kích thước 1000 bp xuất hiện ở cả 4 giống lúa nghiên cứu. Các băng DNA khá rõ chứng tỏ tính đặc hiệu cao của mồi. Kết quả PCR với cặp mồi M4 cho băng khuếch đại ở 3 giống lúa BG 367-2, Sài Đường Kiến An và Lốc Nước với kích thước khoảng 1000 bp. Còn giống IRRI 352 không có băng khuếch đại với cặp mồi này (Hình 3.15 D). Như vậy, qua phân tích hình ảnh điện di cho thấy trong 4 giống lúa nghiên cứu, giống lúa Sài Đường Kiến An và Lốc Nước có băng khuếch đại của cả 4 đoạn DNA. Với kết quả trên chúng tôi nhận định sơ bộ là hai giống lúa này có thể tồn tại đoạn DNA có trình tự tương đồng với vùng cds của gen bph14. A. Kết quả điện di sản phẩm PCR với cặp mồi M1 B. Kết quả điện di sản phẩm PCR với cặp mồi M2 C. Kết quả điện di sản phẩm PCR với cặp mồi M3 D. Kết quả điện di sản phẩm PCR với cặp mồi M4 Hình 3.15. Kết quả điện di sản phẩm PCR với 4 cặp mồi M1-M4 + Tạo dòng và phân tích trình tự gen bph14 Nối các sản phẩm PCR chúng tôi thu được chiều dài đầy đủ của đoạn DNA (4714 bp) và đặt tên là gen bph14-25 (Hình 3.23). bph14-25 Hình 3.16. Chiều dài gen bph14-25 + So sánh trình tự nucleotide của gen bph14-25 và bph14 Kết quả giải trình tự của mẫu nghiên cứu được so sánh với trình tự tương ứng trên cơ sở dữ liệu của GenBank ( accession number: FJ941067.1) cho thấy chúng tương đồng nhau 90%. Từ kết quả này ta có thể khẳng định giống lúa Sài Đường Kiến An và Lốc Nước có gen bph14. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 1. KẾT LUẬN 1. Các giống lúa nghiên cứu có các đặc điểm hình thái-sinh lý khá phù hợp với nhiều vùng trồng lúa như: thời gian sinh trưởng-phát triển vụ Hè Thu (94 đến 97 ngày), vụ Đông Xuân (126-137 ngày); tỷ lệ nảy mầm cao (>95%); chiều cao cây thuộc nhóm bán lùn (<110 cm); số bông/m2 nhiều, tỷ lệ hạt chắc cao dẫn đến năng suất thực thu thuộc loại khá (56,9-63,8 tạ/ha trong vụ Hè Thu và 55,3-58,7 tạ/ha trong vụ Đông Xuân). Kết quả phân tích ANOVA-hai yếu tố cho thấy các chỉ tiêu sinh lý của cây lúa không chỉ chịu ảnh hưởng của yếu tố di truyền của từng giống mà còn phụ thuộc từng mùa vụ gieo trồng. Kết quả phân tích mối liên quan giữa năng suất và các chỉ tiêu sinh lý cho thấy các thông số như hàm lượng diệp lục a/b, diện tích lá đòng và số hạt/bông là gây ảnh hưởng đến 27% năng suất của lúa với P = 0.03. 2. Kết luận về chất lượng gạo: chất lượng hạt gạo của các giống lúa được quyết định bởi yếu tố di truyền của giống, không sai khác nhiều giữa hai mùa vụ, hàm lượng chất dinh dưỡng cao; trừ giống IRRI 352 là giống lúa nếp thì 3 giống BG 367-2, Sài Đường Kiến An và Lốc Nước có độ dẻo và mềm cơm thuộc nhóm trung bình, là nhóm chất lượng gạo cơm được ưa chuộng hiện nay. Trong đó giống Sài Đường Kiến An hình dạng hạt thon, dài mức trung bình, độ bạc bụng thấp. 3. Kết luận về phản ứng kháng rầy nâu: Kết quả đánh giá tính kháng rầy nâu trong nhà lưới và theo dõi mật độ rầy nâu ngoài đồng ruộng cho thấy các giống lúa BG 367-2, Sài Đường Kiến An và Lốc Nước đều có biểu hiện kháng tốt với quần thể rầy nâu Thừa Thiên Huế, giống Khang Dân nhiễm rầy nâu. Kết quả phân tích mối liên quan giữa năng suất và thời gian nhiễm rầy cho thấy thời điểm tính từ sau khi gieo 45 ngày, 66 ngày, 73 ngày, 80 ngày, 87 ngày, 108 ngày và 129 ngày ảnh hưởng đến 62% năng suất lúa ở mức ý nghĩa P = 0,0015. 4. Kết luận về gen kháng rầy nâu: giống IRRI 352 có mang gen bph1; giống BG 367-2 có gen bph1, bph3, bph4 và bph10 ; giống Sài Đường Kiến An có gen bph1, bph3, bph4 và bph14; giống Lốc Nước có mang gen bph1, bph3, bph4 và bph14. Như vậy, ba giống lúa BG 367-2, Sài Đường Kiến An và Lốc Nước đều là giống mang đa gen kháng rầy nâu, đây là những giống lúa thể hiện khả năng kháng bền vững. 2. ĐỀ NGHỊ - Trồng khảo nghiệm các giống lúa ở diện rộng trên một số vùng chuyên trồng lúa khác nhau thuộc địa bàn Thừa Thiên Huế, tiếp tục theo dõi tính ổn định về khả năng kháng rầy, năng suất và phẩm chất gạo, làm cơ sở khoa học cho việc sử dụng các giống lúa được tuyển chọn thay thế dần cho các giống địa phương đã bị thoái hóa. - Tiếp tục triển khai nghiên cứu các gen kháng và xây dựng hoàn chỉnh qui trình xác định các gen kháng rầy nâu khác trong bộ gen kháng rầy nâu ở các giống đã tuyển chọn từ đó đưa ra phương pháp kiểm tra nhanh sự có mặt của gen kháng ở các giống lúa trước khi đưa ra trồng ngoài thực địa.