Mừng Xuân Giáp thân 2004 Thông tin khoa học Số 16 10 ðại học An Giang 01/2004 NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG KIỂU HÌNH CỦA CÁC DÒNG LÚA DỰ ĐỘT BIẾN QUA CÁC MÙA VỤ Ths. Phan Thị Kim Ngân ở đầu Lúa là cây lương thực chủ yếu của các nước Châu Á, Châu Phi, Châu Mỹ La Tinh và khu vực Trung ðơng. Nó đóng vai trò quan trọng trong sự sống còn của hơn một nửa dân số thế giới. Với sự gia tăng về dân số thế giới, đảm bảo sự cân bằng giữa nhu cầu và khả năng cung cấp lương thực, biện pháp thâm canh, tăng vụ khơng giải quyết thỏa đáng, mà đòi hỏi phải có những tiến bộ khoa học về giống cây trồng để tạo ra những đột phá mới về năng suất và chất lượng. Trong đó, đột biến thực nghiệm được coi là phương pháp có hiệu quả nhất Việt Nam là trong những nước xuất khẩu gạo đứng hàng đầu thế giới. Số lượng gạo xuất khẩu của nước ta khá lớn, song hiệu quả kinh tế và khả năng cạnh tranh chưa cao do gạo của nước ta có phẩm chất thấp, các giống lúa có phẩm chất gạo cao còn rất ít trong sản xuất. Vấn đề đặt ra cho các nhà chọn tạo giống lúa làm thế nào phải tạo ra những giống lúa vừa có năng suất cao, vừa có phẩm chất tốt để phục vụ sản xuất. Giống lúa Dự là một trong những giống lúa tẻ đặc sản miền Bắc cho cơm, ráo và thơm, được nhiều người ưa chuộng. Tuy nhiên, đây là những giống lúa chỉ trồng được trong vụ mùa, do chúng phản ứng rất chặt với quang chu kỳ, cây cao, thời gian sinh trưởng rất dài, khả năng đẻ nhánh yếu, năng suất thấp Chính vì thế, các nhà chọn giống cần tạo ra các dòng đột biến thực nghiệm trên giống Dự. ðiều này có ý nghĩa quan trọng về lý luận và thực tiễn là: Tạo ra nguồn ngun liệu phong phú biến dị đột biến cho q trình chọn tạo giống lúa chất lượng mới. ðối tượng và phương pháp nghiên cứu  ðối tượng nghiên cứu: Các dòng đột biến và giống Dự gốc được nhân và chọn lọc, hạt mang sử dụng là hạt của thế hệ M 7 . Các dòng Dự đột biến (DðB) - Dự đột biến 1 (D1) - Dự đột biến 2 (D2) - Dự đột biến 3 (D3) - Dự đột biến 4 (D4) - Dự đột biến 5 (D5)  Phương pháp nghiên cứu các dòng Dự đột biến  Nhân và chọn lọc các dòng đột biến. - Các dòng đột biến được nhân trực tiếp từ các thể đột biến. - Năm dòng đột biến của giống lúa Dự (D1 ÷ D5) nghiên cứu được gieo cấy riêng trên các ơ có diện tích 5m 2 , lập lại ba lần theo khối ngẫu nhiên.  Thu thập số liệu về các đặc điểm nơng - sinh học. Các chỉ tiêu được xác định ở các giai đoạn phát triển của cây lúa theo "Hệ thống tiêu chuẩn đánh giá nguồn gen lúa Quốc tế" (INGER, 1996).  Xác định một số chỉ tiêu liên quan đến chất lượng thương phẩm của hạt gạo.  Xử lý số liệu và đánh giá.  Xử lý số liệu. - Số liệu được xử lý theo phương pháp thống kê sinh học, bằng máy tính cá nhân Casio fx-500A và chương trình phần mềm Microsoft Excel của máy vi tính. - ðối với các tính trạng số lượng, tính giá trị trung bình của tính trạng ( X ), sai số trung bình cộng (mX).  ðánh giá - ðánh giá, xếp loại các tính trạng theo "Hệ thống tiêu chuẩn quốc tế đánh giá nguồn gen lúa" (Inger, 1996). - Sử dụng tiêu chuẩn tương ứng alen và theo dõi sự biểu hiện của các tính trạng để tìm hiểu bản chất di truyền của chúng. Kết quả nghiên cứu và thảo luận  Các tính trạng hình thái của một số dòng Dự đột biến (D1 ÷ ÷÷ ÷ D5).  Màu sắc phiến lá và bẹ lá Các dòng Dự đột biến (D1÷D5) có màu xanh hoặc màu xanh nhạt. Chứng tỏ xuất hiện các kiểu đột biến diệp lục. So với giống gốc và M 8 (trong vụ mùa) các dòng đột M Mừng Xuân Giáp thân 2004 Thông tin khoa học Số 16 11 ðại học An Giang 01/2004 biến D1 ÷ D5 ở M 9 (vụ xn) có màu sắc phiến lá và bẹ lá xanh hơn, ngun nhân do ở vụ xn ánh sáng yếu các dòng Dự đột biến cần phải tăng cường diệp lục để quang hợp tốt hơn.  Màu sắc cổ lá và tai lá. Các dòng đột biến D1÷D5 đều có cổ lá màu xanh (điểm 2), tai lá màu xanh nhạt (điểm 1). Theo Khush và cộng sự (1991) tai lá do locus "Pau" chi phối. Alen Pau quy định tai lá màu tím còn alen pau quy định tai lá màu xanh. Vậy kiểu gen quy định màu sắc tai lá của các dòng D1÷D5 đều đồng hợp tự về cặp alen lặn pau pau như ở thế hệ M 8 . Màu sắc tai lá và cổ lá là tính trạng chất lượng, sự biểu hiện của gen kiểm sốt nó hầu như khơng chịu ảnh hưởng của mơi trường ngồi (mùa vụ).  Chiều dài lá đòng. Ở từng giai đoạn phát triển của cây lúa, các lá có hoạt động sinh lý khác nhau, những đóng góp khác nhau vào q trình sinh trưởng, phát triển của cây lúa. Chính vì nó là trung tâm hoạt động sinh lý ở giai đoạn phát triển. Các dòng đột biến từ giống gốc Dự D1÷D5 có chiều dài lá đòng dao động từ 24,4cm (D1) đến 29,3cm (D4) trong vụ xn, với hệ số biến dị dao động ở mức trung bình (từ 11,84 ÷ 18,09). Như vậy so với thế hệ M 8 có chiều dài lá đòng từ 26,14 ÷ 28,12cm, thì ở M 9 chiều dài lá đòng ở các dòng ngắn hơn so với M 8 chứng tỏ tính trạng này chịu ảnh hưởng bởi điều kiện mơi trường (mùa vụ).  Chiều dài lá cơng năng. Giống như lá đòng, lá cơng năng đóng vai trò quan trọng trong sự hình thành năng suất các dòng, giống lúa. Chiều dài lá cơng năng dao động từ 41,2cm ở (D1) đến 47,4cm (D3). Hệ số biến dị biến động trung bình (10,86÷16,41), vậy tính trạng này tương đối ổn định. So với ở thế hệ M 8 thì ở thế hệ M 9 tính trạng chiều dài lá cơng năng vẫn ổn định nhưng ở mức độ cao hơn. So sánh chiều dài lá cơng năng ở các dòng D1÷D5 chênh lệch giữa chúng từ 5 ÷ 10cm. Tuy nhiên chúng vẫn phù hợp với mục tiêu của nhà chọn giống lúa có năng suất cao.  Chiều dài bơng. Tính trạng này liên quan đến hai trong ba yếu tố quan trọng cấu thành nên năng suất lúa (số hạt chắc trên bơng và khối lượng 1000 hạt). Chiều dài bơng có sai khác giữa các dòng từ 24,6cm (D2) đến 27,6cm ở (D3). So với ở M 8 , các dòng đột biến nói trên có chiều dài bơng ngắn hơn, chứng tỏ đột biến đã xảy ra ở locus chi phối. Hệ số biến dị ở thế hệ M 9 thấp chứng tỏ tính trạng này đã ổn định. ðặc biệt, dòng D1 có hệ số biến dị 6,23. Như vậy, chiều dài bơng ở các dòng có tính ổn định cao, trong đó dòng D1 ổn định nhất.  Dạng bơng. Quan sát hình dạng bơng ở các dòng Dự đột biến (D1 ÷ D5) ở giai đoạn 8 - vào chắc, chúng tơi nhận thấy: mức độ phân nhánh của bơng vừa phải, các góc nhỏ được tạo bởi gié chính, trục bơng và bởi gié phụ - gié chính. Các hạt lúa xếp xít (các hạt gối lên nhau ≥1/3) đầy lên các gié chính và phụ đặc biệt ở phần đầu gần trụ bơng và gần cổ bơng mật độ hạt cao hơn. Dạng bơng được xếp ở dạng chụm (điểm 1). Mật độ hạt trên bơng có liên quan trực tiếp đến các locus sp, Dn và Lax. Các alen khác nhau thuộc các locus này có thể tổ hợp với nhau theo nhiều kiểu tạo nên đặc điểm sắp xếp hạt trên bơng khác nhau. Dạng bơng chụm có kiểu gen dndn laxlax. Mật độ hạt trên bơng cao được kiểm tra bởi hai gen lặn dn3 và lax. So với M 8 , dạng bơng của các dòng Dự đột biến D1 ÷ D5 khơng thay đổi và giống với giống gốc ban đầu. Chứng tỏ tính trạng này khơng bị ảnh hưởng bởi mùa vụ.  Râu đầu hạt. Quan sát ở các dòng Dự D1 ÷ D5 thì tính trạng râu đầu hạt ở mỗi dòng có khác nhau. Các dòng: D3, D4, D5, có râu ngắn ứng với thang điểm 1. Còn các dòng: D1, D2, đầu hạt khơng râu ứng với thang điểm 0. Vậy ở các dòng đột biến nghiên cứu tính trạng này biểu hiện khác nhau. Tính trạng hạt có râu được qui định bởi 2 ÷ 3 gen trội trong nhân tế bào, sự biểu hiện của tính trạng râu trên đầu hạt còn phụ thuộc vào điều kiện mùa vụ. Tuy nhiên tính trạng này khơng ảnh hưởng đến tính trạng năng xuất và phẩm chất hạt nên khơng là mục tiêu quan trọng để chọn lọc. So với thế hệ M 8 , tất cả các dòng D1 ÷ D5 đều khơng có râu đầu hạt. Ở thế hệ M 9 xuất hiện một số dòng có râu ngắn. Vậy chứng tỏ gen qui định tính trạng râu đầu hạt là an 1 an 1 an 2 an 2 An 3 An 3 an 4 an 4 hoặc an 1 an 1 an 2 an 2 an 3 an 3 An 4 An 4 . Kết quả nghiên cứu này phù hợp với kết quả nghiên cứu của Chang (1964) và Jenning (1979).  Các tính trạng nơng học của một số dòng Dự đột biến  Chiều cao cây. Chiều cao cây của các dòng D1 ÷ D5 có chiều cao trung bình ứng với điểm 5. Tuy nhiên chúng có sự khác nhau về chiều cao cây, rõ rệt nhất là các dòng D3, D4, D5 (127,2; 122,9; 119,8) so với dòng D1, D2 (109,7; 115,2). Hệ số biến dị của các dòng dao động từ 2,64 (D4) đến 4,72 (D3). Hệ số biến dị thấp chứng tỏ chiều cao cây ở các dòng có tính ổn định cao. ðiều khiển tính Mửứng Xuaõn Giaựp thaõn 2004 Thoõng tin khoa hoùc S 16 12 i hc An Giang 01/2004 trng chiu cao cõy lỳa cú ớt nht 5 nhúm gen v tỏc ủng ca gen cng tớnh. Tớnh trng chiu cao cõy (D1 ữ D5) v mựa 2002 (M 8 ) v v xuõn 2003 (M 9 ) ủu thp hn so vi ging gc. Chng t ủt bin ủó phỏ v cõn bng gia cỏc locus kim tra tớnh trng chiu cao cõy, ủc bit l s bin ủi locus I v T hoc mt trong cỏc locus D. Thi gian sinh trng. Cỏc dũng D ủt bin (D1 ữ D5) ủu mt tớnh cm quang hoc cú tớnh cm quang yu, nờn cú th gieo trng trong c v xuõn v v mựa, ủõy l u ủim ni bt ca chung so vi ging lỳa D cú thi gian sinh trng di, phn ng cht vi quang chu k, nờn khụng gieo trng trong v xuõn. Thi gian sinh trng ca cỏc dũng D ủt bin (D1 ữ D5) t 144 ữ 148 ngy. So vi v mựa 2002, thỡ v xuõn 2003 thi gian sinh trng di hn. Chng t cỏc dũng ủt bin D1 ữ D5 biu hin tớnh cm ụn nhng mc ủ khỏc nhau trc ủiu kin mụi trng khỏc nhau (mựa v khỏc nhau). Tuy nhiờn thi gian sinh trng ca cỏc dũng D ủt bin li ngn hn rt nhiu so vi ging lỳa D v ủng thi mt ủi tớnh cm quang hoc cũn cm quang rt yu. Vy cú th ủó xy ra ủt bin ln phỏt sinh locus I Sel, biu hin alen tri I Sel ging gc, thnh alen ln i-Sel (c ch). Chớnh do s xut hin gen ln i Sel ủó phỏ v trng thỏi cõn bng ca cỏc alen kiu ln thuc 2 nhúm gen ủiu khin pha sinh trng c bn v cm ng quang, dn ủn kt qu cỏc dũng D ủt bin rỳt ngn thi gian sinh trng v mt tớnh cm quang. Mt s yu t cu thnh nng sut. S bụng hu hiu trờn khúm. S bụng hu hiu trờn khúm ca cỏc dũng D1 ữ D5 dao ủng t 6,3 (D5) ữ 8,0 (D3). Nh vy s bụng hu hiu trờn khúm ca cỏc dũng D1 ữ D5 tng ủi ủng ủu, h s bin d t 13,6 ủn 17,78 mc n ủnh trung bỡnh. Nh vy tớnh trng s bụng hu hiu trờn khúm ủn th h M 9 tng ủi n ủnh. Tuy nhiờn, tớnh trng ny chu nh hng rt ln bi ủiu kin mụi trng, ủiu kin canh tỏc do ủú cn quan tõm, chỳ ý ủn ch ủ dinh dng, nc, ủ ủm bo tớnh nng sut n ủnh ca tớnh trng ny. So vi th h M 8 thỡ M 9 , s bụng hu hiu trờn khúm tng so vi cỏc th h trc. iu ny thy rừ dũng D1, D3 v D5. Vy ủiu kin thi tit v xuõn 2003 (M 9 ) thun li cho cõy lỳa phỏt trin. S ht trờn bụng. S ht trờn bụng l tớnh trng ủc hp thnh t nhiu yu t: chiu di bụng, cỏc giộ trờn bụng tha hay mau, mc ủ phõn nhỏnh ca bụng, mc ủ ủúng ca ht trờn trc bụng hay trờn giộ. S ht trờn bụng ca cỏc dũng D1 ữ D5 tng ủi ủng ủu 116,28 (D5) ữ 141,38 (D3). H s bin d ca cỏc dũng ny dao ủng t 17,66 ữ 24,76 chng t chỳng cha ủc n ủnh. Do ủú cn phi tip tc chn lc. cỏc th h k tip, cn chỳ ý hot ủng ca gen khụng cng tớnh chim u th trong s di truyn tớnh trng ht trờn bụng. So vi th h M 8 , M 9 s ht trờn bụng cao hn. Chng t s chn lc cỏc th h cú hiu qu. T l ht lộp. Cỏc dũng D ủt bin D1 ữ D5 cú t l ht lộp khỏc nhau. dũng D2 v D4, t l ht lộp mc trung bỡnh 15,71% nhng dũng D1, D3 v D5 t l lộp cao hn (18,23% ữ 20,92%) nhng mc chp nhn ủc. iu ny cho thy, s tng tỏc gia cỏc gen trong mi kiu gen ca tng dũng ủt bin l khỏc nhau. Do ủú cn phi tin hnh chn lc tip ủi vi nhng dũng ủt bin cú t l lộp cao ny, so vi th h M 8 thỡ M 9 , t l ht lộp cao do ủiu kin khớ hu núng, nng gt kộo di nh hng ủn tớnh trng ny. Khi lng 1000 ht. Khi lng 1000 ht l mt trong nhng yu t to nng sut lỳa. Khi lng 1000 ht tng ủi ớt bin ủng, nú ph thuc ch yu vo ging. Khi lng 1000 ht ca cỏc dũng D1 ữ D5 t 19,6 ữ 22,6 gam. Tớnh trng ny ch yu do 5 gen ln tgwt 1 , tgwt 2 , tgwt 3 , tgwt 4 v tgwt 10 ủiu khin.Vy ủt bin ủó xy ra cỏc locus qui ủnh tớnh trng ny, xut hin gen ủt bin tri v thay ủi mi tng tỏc gia cỏc gen, vỡ th nờn khi lng 1000 ht cỏc dũng D1 ữ D5 cao hn so vi ging gc. So vi th h M 8 th h M 9 khi lng 1000 thp hn mt ớt. iu ny cho thy tớnh trng ny nh hng rt nhiu bi ủiu kin mụi trng vỡ v xuõn (2003) ca th h M 9 : núng, nng gt kộo di lm nh hng ủn trng lng ht. S di truyn mt s tớnh trng v cht lng ht. bc bng. Ht go cú vt ủc ni nh l do s sp xp ca cỏc ht tinh bt v protein ri rc. Tựy theo v trớ ca vt ủc trờn ht go m ht go mang tờn: bc bng, bc lng hay bc lũng. cỏc dũng ủt bin D (D1ữ D5), nhn thy ht go ca cỏc dũng ủt bin D3, D4 cú ủ bc bng mc ớt (ủim 1). Dũng D1, D2, D5 bc bng mc trung bỡnh (ủim 5). iu Mừng Xuân Giáp thân 2004 Thông tin khoa học Số 16 13 ðại học An Giang 01/2004 này là do đột biến xảy ra tại locus Wx qui định độ bạc bụng hạt gạo, làm cho mức độ bạc bụng của các dòng là khác nhau, khác với giống gốc và qua các mùa vụ khơng thay đổi.  Kích thước hạt (gạo xát) Các dòng D1 ÷ D5 có chiều dài hạt gạo dao động từ 6,23mm đến 6,57mm, thuộc loại trung bình (điểm 5). Vậy so với M 8 (kích thước 6,51 ÷ 6,6 mm) và giống gốc, kích thước hạt gạo của D1 ÷ D5 có giảm nhưng rất ít. ðiều này chứng tỏ hướng chọn lọc phù hợp với mục tiêu tạo và chọn các dòng đột biến có triển vọng.  Hình dạng hạt gạo. Các dòng đột biến Dự, D1 ÷ D5 có hệ số d>3,1, xếp vào dạng thon dài (điểm 1). So với M 8 thì ở M 9 hình dạng hạt gạo của các dòng D1 ÷ D5 là khơng đổi. Kết luận Từ kết quả thực nghiệm, chúng tơi rút ra kết luận như sau: - Các dòng Dự đột biến (D1÷D5) khi gieo trồng ở vụ xn, tính trạng chiều cao cây, chiều dài lá đòng, chiều dài bơng, chiều dài cổ bơng, khả năng đẻ nhánh có số đo thấp hơn so với các dòng trên khi gieo trồng trong vụ mùa. Chứng tỏ sự biểu hiện của các gen kiểm sốt các tính trạng số lượng nói trên đã chịu ảnh hưởng theo mùa vụ - Các dòng lúa Dự đột biến (D1÷D5) khi gieo trồng ở vụ xn - 2003 có các tính trạng như: Chiều dài hạt gạo, hình dạng hạt, màu sắc phiến lá và bẹ lá, giống với biểu hiện các tính trạng này ở vụ mùa - 2002. Mùa vụ hầu như khơng ảnh hưởng đến sự biểu hiện của các gen kiểm sốt các tính trạng trên. - Ở thế hệ M 8 có triển vọng là D2, thì ở thế hệ M 9 có thêm dòng triển vọng D3 và D4 là các dòng có độ bạc bụng ít, năng suất hạt cao, mang nhiều đặc tính phù hợp với u cầu chọn giống  TÀI LIỆU THAM KHẢO - Chang T.T (1964), Present knowledge of rice genetics and cytogenetics, IRRI, Los Bannos, Laguna, the Philippine, p 30 – 44. - Inger (1996), “Standard evaluation system for rice”, Rice genetics III, IRRI, Manila. - Jennings, P.R, W.Coffman, R. and Kaufman H.E (1979), Cải tiến giống lúa. (Người dịch: Võ Tòng Xn, ðặng Ngọc Kính và Nguyễn Mỹ Hoa), NXB Cần Thơ, Hậu Giang. - Khush G.S., Toeniessen G.H. (1991), “Rice Karyoty pe, maker genes and linkage groups”, Rice Biotechnology, (CAB. International. Wallingsford oxan), IRRI, Manila, p 83 – 108. . Dự đột biến 2 (D2) - Dự đột biến 3 (D3) - Dự đột biến 4 (D4) - Dự đột biến 5 (D5)  Phương pháp nghiên cứu các dòng Dự đột biến  Nhân và chọn lọc các dòng đột biến. - Các dòng đột biến. học An Giang 01/2004 NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG KIỂU HÌNH CỦA CÁC DÒNG LÚA DỰ ĐỘT BIẾN QUA CÁC MÙA VỤ Ths. Phan Thị Kim Ngân ở đầu Lúa là cây lương thực chủ yếu của các nước Châu Á, Châu Phi,. nghiên cứu  ðối tượng nghiên cứu: Các dòng đột biến và giống Dự gốc được nhân và chọn lọc, hạt mang sử dụng là hạt của thế hệ M 7 . Các dòng Dự đột biến (DðB) - Dự đột biến 1 (D1) - Dự