Đánh giá khả năng chịu lạnh và mặn nhân tạo giai đoạn mạ của một số giống lúa Nhật Bản và Việt Nam

lượng gạo xuất khẩu niên vụ 2009/10 sẽ vào khoảng 3,8 triệu tấn, tăng 0,613 triệu tấn so với niên vụ 2008/09. Lượng gạo xuất khẩu của Trung Quốc niên vụ 2009/10 dự kiến khoảng 0,6 triệu tấn, giảm 0,183 triệu tấn so với niên vụ 2008/09. Đến tháng 12, giá gạo 100%B ở mức 550 USD/tấn, tăng 6,6%; gạo 25% tấm 488 USD/tấn, tăng 4,1%; gạo 15% tấm 482 USD/tấn, tăng 3,2%; gạo 10% tấm 510 USD/tấn, tăng 4,9%; gạo 5% tấm 526 USD/tấn, tăng 6,5%; gạo đồ 100% 553 USD/tấn, tăng 3,9% so với tháng 11. Do trong thời điểm này, nhu cầu nhập khẩu gạo của thế giới đã tăng trở lại, do đó giá gạo trên thị trường thế giới đã có những cải thiện nhất định theo xu hướng tăng lên. [23] II.2.2. Tình hình sản xuất lúa ở Việt Nam Với điều kiện khí hậu nhiệt đới, Việt Nam là cái nôi hình thành cây lúa nước. Đã từ lâu cây lúa đã trở thành cây lương thực chủ yếu, có ý nghĩa đáng kể trong nền kinh tế xã hội của cả nước. Hàng năm lúa là cây lương thực đứng thứ nhất về năng suất, diện tích và sản lượng. Ngành sản xuất lúa gạo của nước ta trong những năm vừa qua đã có những bước chuyển tích cực. Nó đã thực sự giữ vai trò quan trọng trong nền kinh tế đất nước. Hàng năm ngành lúa gạo đã đóng góp từ 12- 13% trong tổng GDP. Nước ta hàng năm góp từ 13- 17% lượng gạo xuất khẩu trên toàn thế giới. Bảng II.5: Diện tích, năng suất và sản lượng lúa ở nước ta năm 2000 - 2009 Chỉ tiêu Năm Diện tích (nghìn ha) Năng suất (ta/ha) Sản lượng (triệu tấn) 2000 7666.3 42.4 32.5 2003 7452.2 46.4 34.6 2005 7329.2 48.9 35.8 2007 7201.0 49.8 35.9 2009 7390.0 50.6 38.9 (Nguồn: Niên giám thống kê 2009) Qua bảng số liệu thống kê, diện tích trồng lúa ở nước ta từ năm 2000 - 2009 bị thu hẹp từ 7666,3 nghìn ha giảm xuống chỉ còn 7390,0 nghìn ha. Nguyên nhân do chuyển đổi mục đích sử dụng đất, một phần diện tích đất trồng lúa chuyển sang nuôi trồng thuỷ sản, đất phi nông nghiệp trong quá trình đô thị hoá, đất dành cho các khu công nghiệp đang phát triển mạnh… Mặc dù diện tích đất trồng lúa giảm nhưng năng suất và sản lượng lúa tăng từ 42,4 tạ/ha năm 2000 lên 49,8 tạ/ha năm 2007, và 50,6 tạ/ha. Do trong sản xuất lúa đã áp dụng các tiến bộ kỹ thuật như giống, phân bón, thuốc bảo vệ thực vật… Tổng sản lượng lương thực có hạt năm 2009 đạt 43,33 triệu tấn, tăng 24 nghìn tấn so với năm ngoái. Ấn tượng nhất là sản lượng lúa gạo thu hoạch tiếp tục lập kỷ lục, với sản lượng 38,9 triệu tấn lúa, tăng 116 nghìn tấn so với năm 2008. Nhờ vậy, mặc dù xuất khẩu gạo tăng tốc nhanh về sản lượng, nhưng vẫn đảm bảo đủ lượng gạo cho tiêu dùng trong nước. Hình II.1: Cơ cấu thị trường xuất khẩu gạo của Việt Nam tháng 12/2010 Nguồn: Hiệp hội lương thực Việt Nam (tính đến ngày 20/12/2010) Trong các loại gạo xuất khẩu, gạo 15% tấm chiếm ưu thế với khối lượng 159,4 nghìn tấn, chiếm tới 68,42% tổng lượng gạo xuất khẩu trong tháng 12. Đứng thứ hai là 5% tấm với khối lượng 44,8 nghìn tấn, tỷtrọng 19,24%. Đứng thứ ba là gạo 25% tấm với khối lượng 11,5 nghìn tấn, tỷtrọng 4,91%. Tiếp theo là gạo thơm các loại với tỷ trọng chiếm 4,37%; nếpvới tỷ trọng chiếm 2,08%; số còn lại là gạo 10% tấm và tấm. Trong tháng 12, Việt Nam chủ yếu xuất khẩu gạo sang thị trường Châu Á, với khối lượng gần 190 nghìn tấn, chiếm 81,33%; sang Châu Phi khoảng 13 nghìn tấn, chiếm 5,51%; sang Châu Mỹ khoảng 27 nghìn tấn, chiếm 11,56%; số còn lại sang các thị trường Châu Âu, Châu Úc và Trung Đông. [32] * Kết quả chọn tạo giống lúa Giống TNRH16 có năng suất cao 5.002kg/ha trong khi đó giống chịu mặn Co43 chỉ đạt 4.160kg/ha, giống lúa tép hành đột biến đạt 6-10tấn/ha [30]. Giống lúa Hương cốm(chịu lạnh) vụ Đông-Xuân 2009-2010 năng suất thực thu đạt bình quân 78.9tạ/ha (sonongnghiepbinhdinh.gov.vn/nhip-cau-... Ngoài ra DR2 và N29-Giống lúa chịu lạnh cho vùng đông Trường Sơn năng suất bình quân đạt hơn 60 tạ/ha. [27] Giống lúa OM5464 thời gian sinh trưởng 90-95 ngày, chiều cao 102-104 cm , trọng lượng 1.000 hạt 25,1 gam. Hạt dài 7mm, gạo đẹp, cơm cứng, năng suất 6-7 tấn/ha thích nghi vùng phen, mặn. Giống lúa OM8923 thời gian sinh trưởng 90-95 ngày, chiều cao 102-107 cm, năng suất 7-8 tấn/ha, ít nhiễm bệnh vàng lùn-lá xoắn lá (VL-LXL), thích nghi vùng đất phèn, mặn. [36] Viện nghiên cứu lúa đồng bằng Sông Cửu Long đã ứng dụng công nghệ sinh học đã chọn tạo các giống như: OM3536, OM2717, OM2718, OM3405, OM4495.. là các giống ngắn ngày, năng suất cao chất lượng tốt, khả năng chống mặn, úng được trồng phổ biến. [25] II.3. Tính chống chịu của thực vật Thực vật chỉ có thể sống được trong một ranh giới xác định của các điều kiện sinh thái như: nóng, lạnh, khô hạn, phèn mặn... ở ngoài ranh giới này các yếu tố đó trở thành bất lợi và có khả năng gây ra tác hại cho thực vật. Tuỳ theo loài và giống mà mức độ thiệt hại có khác nhau: một số bị chết, một số khác bị tổn thương, nhưng một số hoàn toàn không bị ảnh hưởng gì. Khả năng của thực vật ngăn ngừa thương tổn khi bị thương tổn gọi là tính chống chịu. [2] II.3.1. Tính chịu lạnh của thực vật II.3.1.1. Tác động của lạnh lên thực vật Lạnh tác động lên thực vật và gây tổn thương tuỳ theo mức độ và thời gian. Dựa trên mức độ tổn thương do lạnh gây ra, người ta phân biệt ba loại thực vật: [3] - Thực vật chịu băng giá là những thực vật có khả năng chịu nhiệt độ thấp dưới 00C. - Thực vật chịu lạnh là những thực vật có khả năng chống chịu nhiệt độ dương thấp. - Thực vật nhạy cảm với lạnh là những thực vật bị tổn thương, thậm chí bị chết ở nhiệt độ dương thấp. Cơ chế chịu băng giá tìm thấy ở nhiều loài thực vật bao gồm giống cây trồng ôn đới và hàn đới, chủ yếu là tăng cường áp suất thẩm thấu và hạn chế khả năng sinh tinh thể nước đá khi gặp lạnh, đồng thời tăng cường sức bền của nguyên sinh chất kể cả khi nguyên sinh chất bị đóng băng. Những thực vật không có khả năng chống chịu lạnh (nhiệt độ dưới 100C) đã có thể gây nên hiện tượng phân huỷ diệp lục lá cây, đặc biệt lá non mất màu xanh đặc trưng mà trở nên bạch tạng. Một hiện tượng phổ biến khác là lạnh gây nên tổn thương đến chức năng của bộ rễ làm cho việc hút nước vào cây và cung cấp nước lên phần trên lá bị ngừng trệ, ngay cả khi rễ cây ngập trong nước chẳng hạn như cây lúa nước phần thân lá vẫn bị héo khô. Lạnh gây tổn thương và chết ở thực vật là do nguyên nhân độ nhớt chất nguyên sinh bị thay đổi, ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất. ở nhiệt độ thấp xảy ra sự đông các chất dạng mỡ và giảm thấp các quá trình sinh hoá. Độ nhớt chất nguyên sinh tăng lên làm chậm trễ sự trao đổi chất, làm phân giải protein, kết hạt và đông kết chất nguyên sinh, làm suy yếu mối liên kết giữa protein với chất diệp lục. Mặc dù cường độ hô hấp tăng lên, nhưng không bù lại được sự thiếu hụt năng lượng của cơ thể. Mức độ cấu trúc cao của tế bào không duy trì được do thiếu hụt năng lượng, lục lạp bị phân huỷ, phosphorylase định vị trong lục lạp bị thải vào chất nguyên sinh, một số phản ứng enzyme chỉ xảy ra trong lục lạp có thể tiến hành ngay trong chất nguyên sinh và dẫn đến sự mất ăn khớp của chúng. [10] Nhìn chung tác động của nhiệt độ thấp lên cây lúa có thể chia theo các mức sau: [2] - Nhiệt độ từ 15-200C: thụ phấn kém, tăng tỷ lệ lép; vào mẩy kém, giảm năng suất. - Nhiệt độ từ 10 -150C: ức chế khả năng tổng diệp lục, phân hủy lục lạp, sinh trưởng kém. - Nhiệt độ dưới 100C: chức năng rễ bị tổn thương, lá và cả thân bị héo, cây chết; mạ nhìn mũi chông, có thể ngừng sinh trưởng hoàn toàn Vì vậy, yếu tố nhiệt độ bất lợi có tác động không nhỏ đến quá trình sinh trưởng và phát triển của cây lúa, ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng gạo, đặc biệt là ảnh hưởng của rét. II.3.1.2. Cơ chế chịu lạnh của thực vật và khả năng khắc phục. Các nghiên cứu trước đây đều cho rằng bất cứ một sự giảm nào về độ nhớt chất nguyên sinh cũng làm tăng tính chống chịu của tế bào với nhiệt độ thấp. Khi gặp nhiệt độ thấp tế bào phải tạo ra và phân bố lại bên trong nguyên sinh chất, các chất có khả năng bảo vệ các vị trí nhạy cảm với lạnh và chống lại sự mất nước. Trong mô của các giống cây chịu lạnh tích tụ nhiều đường hơn các giống kém chịu lạnh. Khuynh hướng của tế bào trong quá trình thích nghi với lạnh là tích luỹ các chất làm tăng áp suất thẩm thấu của tế bào và các chất kém linh hoạt làm giảm quá trình sinh trưởng. [10] Hiện nay có nhiều công trình đi sâu vào nghiên cứu cơ chế chịu lạnh ở mức độ gen. Nhiệt độ thấp trước hết làm thay đổi hoạt động của một số gen, một số loại protein nhanh chóng được sinh tổng hợp [16][17]. Lê Trần Bình va Cs (1989) đã phân tích thành phần protein ở các giống lúa khi bị lạnh tác động và thấy rằng: ở các giống lúa chịu lạnh có một số protein mới suất hiện, một số khác hàm lượng giảm xuống, hiện tượng này không thấy ở các giống lúa nhạy cảm với lạnh. Ở mức độ phân tử, khi gặp lạnh hoạt động của các enzym cung cấp năng lượng như ATPase của tonoplas tỏ ra bền vững ở những giống lúa chống chịu [18]. Tính chất của hệ thống màng nguyên sinh nói chung bị biến đổi dưới tác động của lạnh, những giống cây trồngchịu lạnh thì những biến động đó không làm cho các hoạt động trao đổi chất ngưng trệ hoàn toàn. Nghiên cứu gần đây của Koji Saito và ctv., thuộc Trung Tâm nghiên cứu nông nghiệp quốc gia Nhật tại khu vực Hokkaido Region đã hình thành được bản đồ di truyền xác định vị trí gen liên quan đến tính chịu lạnh, Đó là gen Ctb, nó bao gồm tất cả 2 gen mã hóa F-box protein và ser/thr protein kinase. Chính F-box protein này đã thể hiện trong gié lúa non, trong khi gen ser/thr protein kinase được tìm thấy trong lá lúa và ở những gié lúa chưa trưởng thành. Hai gen này được dòng hóa từ giống lúa chịu lạnh lai với giống nhạy cảm với lạnh. Tính chống chịu lạnh của những clones như vậy thể hiện trong điều kiện nhiệt độ thấp được đo bằng tỉ lệ thụ tinh của hoa lúa [24]. Yun Tian thuộc Viện Hàn Lâm nông Nhgiệp Trung Quốc và nhốm nghiêm cứu của ông đã trắc nghiệm sự thể hiện của Protein TERF2, một thành viên của họ protein ERF, về tính chịu lạnh của cây lúa. Kết quả cho thấy sự thể hiện TERF2 sẽ có nhiều thuận lợi cho cây lúa. Chính protein này làm tăng hàm lượng diệp lục và giảm các loại õid hóa (ROS: reactive oxygen species) cũng như làm giảm mức độ của MDA (malondialdehyde). Đây là những chỉ thị (indicatos) của stress thuộc về õidative gây ra thiệt hại cho cấu trúc tế bào. [34] Như vậy thực vật thích nghi với lạnh là nhờ một số cơ chế như: giảm độ nhớt chất nguyên sinh khi gặp lạnh, tích luỹ các hợp chất có khả năng bảo vệ tế bào, giảm sinh trưởng, thay đổi hoạt tính enzyme và thành phần protein. Các biểu hiện này là kết quả hoạt động của các gen liên quan tới tính chịu lạnh. II.4. Tính chịu mặn của thực vật II.4.1. Tình hình nhiễm mặn Hàm lượng muối cao trong đất là một trong những nguy cơ lớn nhất hạn chế năng suất và phảm chất cây trồng ở nhiều nơi trên thế giứo. Hiện nay có khoảng 230 triệu ha đất (sản xuất gần 50% sản lượng lương thực trên thế giới) bị nhiễm mặn. Riêng ở Nam và Đông Nam Á ước tính cũng có khoảng 54 triệu ha đất bị nhiễm mặn và 27 triệu ha đất có tiềm năng trồng lúa ở vùng nhiệt đới nóng ẩm Châu Á không thể canh tác vì nhiễm mặn. [33] Việt Nam chỉ có 21% đất canh tác trên tổng số diện tích đất. Tại khu vực châu thổ các dòng sông có hơn 3 triệu ha đất bị nhiễm mặn, kiềm hóa và ngập lụt II.4.2. Tác động của mặn Đất mặn là loại đất chứa hàm lượng muối cao (>0,2%) có nhiều ion độc. Do nồng độ muối cao nên áp suất thẩm thấu của dung dịch đất ở đây rất cao, có thể đạt 200-300atm hay còn có thể cao hơn. Đất nhiễm mặn gây nên hai tác động sinh lý khác nhau lên thực vật: [31] - Tiềm năng thẩm thấu nội bào Do đất mặn có áp suất thẩm thấu cao cho nên cây không thể hút được nước nếu không có cơ chế thích nghi, do đó gây nên hiện tượng hạn sinh lý. Cây bình thường không thể sống trong môi trường có áp suất thẩm thấu trên 40 atm. - Tính gây độc của các ion có trong đất nhiễm mặn Một tác hại khác của đất mặn là trong dung dịch đất chứa nhiều ion độc. Một số ion ở nồng độ thấp không độc nhưng ở nồng độ cao lại gây độc. Các ion này lại cạnh tranh với chất dinh dưỡng trong quá trình hút của rễ làm cho rễ khó hút chất dinh dưỡng. Thành phần các muối trong đất mặn phổ biến là NaCl, Na2SO2, Na2SO4, Na2CO3, MgCl2, MgSO4  ... các muối đó ở nồng độ cao đều gây độc cho cây. Đặc biệt khi cây hút các ion độc chủ yếu là anion N+ và cation Cl- (Ngoài ra trong đất nhiễm mặn còn có 4 loại ion khác nữa khá phổ biến là sulphat, bicacbonat, borat, ion lithium)vào trong tế bào sẽ gây rối loạn trao đổi chất của tế bào. Các ion độc sẽ ức chế hoạt động các enzim, các chất kích thích sinh trưởng cho nên làm rối loạn hoạt động trao đổi chất - năng lượng, các hoạt động sinh lý bình thường của tế bào. Các chất độc còn ảnh hưởng theo chiều hướng bất lợi đến nguyên sinh chất như làm giảm  mạnh  độ  nhớt,  tính  thấm  của  nguyên  sinh  chất  tăng  mạnh  nhất  là tăng mạnh ngoại thẩm làm cho tế bào mất chất dinh dưỡng. Các hoạt động sinh lý của tế bào cũng bị ảnh hưởng: quá trình quang hợp giảm mạnh do lá kém phát triển, sắc tố ít do các chất độc ức chế quá trình tổng hợp sắc tố, các quá trình xảy ra trong quang hợp bị giảm sút do ảnh hưởng của chất độc và thiếu nước. Quá trình hô hấp tăng mạnh, các cơ chất bị phân huỷ mạnh, nhưng hiệu quả năng lượng thấp, phần lớn năng lượng của các quá trình phân huỷ đều thải ra dưới dạng nhiệt làm cho tế bào thiếu ATP để hoạt động. Phân huỷ mạnh, tổng hợp lại yếu nên không bù đủ lượng vật chất do hô hấp phân huỷ, chất dự trữ dần dần bị hao hụt, cây không sinh trưởng được, do vậy cây còi cọc, năng suất thấp. Nếu cây bị mặn nặng hay mặn kéo dài sẽ bị chết. II.4.3. Cơ chế chịu mặn Những nghiên cứu về tác động của muối lên sinh trưởng và phát triển của cây trồng như lúa mạch (Abdou và CS, 1971), tế bào cam nuôi cấy [14], về trao đổi ion ở lúa (Cho và CS, 1996) cho thấy cây trồng có khả năng thích ứng trong một giới hạn nhất định với tác động của muối trong môi trường đất và nước. Tuy nhiên, mức độ đó rất phụ thuộc vào kiểu gen của đối tượng nghiên cứu. [13] Về khả năng chịu mặn của thực vật, trước hết nói đến cơ chế tích luỹ và duy trì nồng độ cao các chất hoà tan trong tế bào nhằm đảm bảo sức cạnh tranh với nước, với môi trường nhiễm muối và chống lại hiện tượng chịun hạn sinh lý [15]. Berntein (1961) chứng minh một cách chắc chắn được khả năng điều chỉnh áp suất thảm thấu của thực vật, thậm chí ngay cả trong rễ khi chúng tiếp xúc với môi trường nhiễm mặn. Trong khi nhiều tác giả lại thấy rằng khi bị nhiễm mặn thực vật thường hạn chế khả năng thẩm thấu nước của màng tế bào khiến cho nước không dễ dàng thẩm thấu ra vào (Lagerwwerff, 1969; Riley, 1969). Ở các loài thực vật sống thường xuyên trên nền đất nhiễm mặn (chịu mặn) khả năng thu nhận và tích tụ Na+ và Cl- cac hơn nhiều so với thực vật không chịu măn [100]. Đây là cơ chế chính tạo nên tính chịu mặn và có khả năng sống trên đất nhiễm mặn (Greenway, 1968). Betain và Glycinbetain là sắc tố nội bào khi bổ sung từ bên ngoài vào cung có tác dụng làm tăng tính chịu muối (Harinasut va CS, 1996). Sự hoạt động của một số enzym như polyphenol oxydase và catalase tăng lên ở hạt lúa nảy mầm trong điều kiện mặn (Mohapatra và CS, 1988). Mối liên quan giữa ABA, tính chịu muối và sự tổng hợp các protein đặc biệt là điểm mấu chốt khởi đầu cho những nghiên cứu sâu hơn, vì nó liên hệ giữa stress của môi trường bên ngoài với những đặc điểm sinh lý và phân tử bên trong tế bào. Nhữnh nghiêm cứu về sau với những kỹ thuật phân tử có được đã liên kết nhanh chóng các sự kiện này để xá định các vùng nhiễm sắc thể đặc biệt của gen liên quan tới sự vận chuyển các ion [28]. Nhiều công trình đã thông báo rằng hàm lượng prolin đã tăng lên trong các dòng tế bào chị NaCl [19]. Betain và Glycinbetain là sắc tố nội bào khi bổ sung từ bên ngoài vào cung có tác dụng làm tăng tính chịu muối. Vai trò của prolin đối với khả năng chịu mặn của thực vật, việc sản xuất prolin nhiều hơn bình thường thì có thể chịu muối tốt hơn. Việc cây giữ lại NaCl trong không bào và prolin trong tế bào chất là để tăbg khẳ năng chống chịu (Pandey và ganapathy, 1985). Ngoài ra, P5CR là enzym súc tác cho khâu cuối cùng để sản sinh prolin, P5CR có ở trong tế bào chất và nó được điều chỉnh theo cơ chế áp suất thẩm thấu do gen Pro-C hoặc nó kết hợp với sự có mặt của một prômoter cần thiết. Có thể một mình gen Pro-C hoặc nó kết hợp với các gen Pro-A và Pro-B để điều khiển toàn bộ quá trình tổng hợp prolin (Verma, 1990). Hiện nay trên thế giới đã có nhiều nước với những trang thiết bị hiện đạy đã tìm ra nhiều giống lúa mới có khả năng chống chịu với điều kiện ngoại cảnh bất lợi như lũ lut, hạn hán, nước biển sâm lấn…Bằng phương pháp sinh sản vô tính, các nhà khoa học Trung Quốc (TQ) đã thành công trong việc tạo ra gen SKC1 giúp tăng khả năng chịu mặn của lúa. Ứng dụng gen này mở ra hy vọng  làm gia tăng và ổn định sản lượng lúa của nước này. Lin nói gen SKC1 được sinh sản vô tính từ một loại lúa chịu mặn cũ có nguồn gốc ở vùng Thượng Hải. Các gen này có thể kiểm soát có hiệu quả và làm cân bằng lượng Natrium và Kalium trong phần thân cây lúa mọc trên mặt đất và ngăn ngừa chất hydronium độc hại tích tụ trong thân và lá lúa. [36] Phần III: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU III.1. Đối tượng, địa điểm, thời gian nghiên cứu. Sử dụng 9 giống lúa trong đó có 3 giống Nhật Bản và 5giống dòng lúa của Việt Nam và 1 giống lúa đối chứng do Viện Công nghệ sinh học thực hiện và cung cấp. Bảng III.1: Vật liệu nghiên cứu STT Tên giống Nguồn gốc 1 Nip1 Nhật Bản 2 NIH2 Nhật Bản 3 NIH3 Nhật Bản 4 DR2 Việt Nam 5 DR3 Việt Nam 6 TĐB06 Việt Nam 7 NĐ5 Việt Nam 8 HT1 Việt Nam 9 TL6 Việt Nam III.2. Nội dung nghiên cứu - Tìm ra những giống lúa có khă năng chịu lạnh và chịu măn tốt nhất - Cải thiện nguồn quỹ gen lúa có tính chịu đựng tốt hơn khi bị ngập úng, sốc do mặn và môi trường yếm khí trong quá trình nảy mầm - Đánh giá khả năng chịu lạnh của giống lúa ở giai đoạn mạ qua tiêu chuẩn đánh giá mức độ chống chịu lạnh theo IRRI, 1997 - Đánh giá khả năng chịu mặn của giống lúa ở giai đoạn mạ qua các nồng độ muối EC = 6 dS/m (3 g/l NaCl) và EC = 12 dS/m (6 g/l NaCl) - Đánh giá khả năng sinh trưởng vag phát triển của các giống lúa ở những nồng độ khác nhau. Qua tiêu chuẩn đánh giá mức độ chống chịu mặn theo IRRI, 1997III3.3. Phương pháp nghiên cứu Hạt giống Ngâm ủ, gieo mạ trong cốc thí nghiệm Trồng cây trong cốc thí nghiệm: 1 cốc 10 cây, 1 dòng/giống 3 cốc, 3 lần lặp lại Xử lý lạnh nhân tạo trong thời gian 48h Xử lý mặn nhân tạo, nồng độ muối NaCl từ 1-5M, thời gian 2-6 ngày Đánh giá khả năng chịu lạnh ở các chỉ tiêu Đánh giá khả năng chịu mặn ở các chỉ tiêu III.3.1. Bố trí thí nghiệm III.3.2. Phương pháp thực hiện III.3.2.1. Phương pháp xác định tính chịu lạnh tương đối ở giai đoạn mạ. Tính chịu lạnh tương đối của lúa ở giai đoạn mạ được tính bằng mức độ thiệt hại do lạnh gây ra dưạ theo phương pháp của tác giả trước đây có cải tiến. a) Chuẩn bị cây mạ: Hạt lúa nảy mầm, khi mầm mạ dài 1,5 - 2cm, cho 30 hạt đã nảy mầm vào cốc nuôi có đường kính 7cm, cao 6cm có lót giấy lọc. Đặt nuôi ở điều kiện có ánh sáng bình thường, nuôi bằng dung dịch MS pha loãng 10 lần, 2 ngày thay nước một lần, sau 10 ngày cây mạ có 3 lá, tiến hành xử lý lạnh. b) Xử lý lạnh: Đặt cốc nuôi vào hộp xốp, để hộp xốp trong nhà lạnh, nhiệt độ luôn giữ ở 30C±0,50C. Sau khi xử lý lạnh 48 giờ, cây được đặt trong phòng có nhiệt độ 250C±10C trong 24 giờ. Chuyển cây ra nuôi ở điều kiện có ánh sáng bình thường. Sau 48 giờ xác định tỷ lệ thiệt hại do lạnh của cây mạ theo công thức. Xác định nhanh tính chịu lạnh tương đối của cây mạ (a) được tính theo công thức sau: a = (n0 x b) x 100 n x c a: Tỷ lệ thiệt hại do lạnh gây ra (%) b: Trị số hại mỗi cấp c: Trị xố hại của cấp cao nhất n0: Số cây của mỗi cấp bị hại n: Tổng số cây sử lý c) chỉ tiêu theo dõi Tỷ lệ cây chết Chiều dài thân (cm): tính từ cổ rễ đến chóp lá dài nhất. Đánh giá mức độ chống chịu mặn theo tiêu chuẩn IRRI ( bảng III.2). Bảng III.2: Tiêu chuẩn đánh giá mức đọ chống chịu mặn theo IRRI, 1997 Cấp Mô tả chiệu trứng Đánh giá 1 Cây phát triển bình thường, không có triệu chứng trên lá Chống chịu tốt 3 Cây phát triển tương đối bình thường, nhưng chóp lá hoặc phần nửa của lá có vết trắng, lá hơi cuốn lại. Chống chịu 5 Phát triển chậm lại, hầu hết lá bị cuốn, chỉ có một vài lá có thể kéo dài ra. Chống chịu trung bình 7 Ngưng phát triển, hầu hết các lá bị khô đi, một vsì chồi bị chết. Nhiễm 9 100% cây chết hoặc khô Rất nhiễm Nguồn Gregorio và cs, 1997 III.3.2.2. Phương pháp xác định tính chịu mặn tương đối ở giai đoạn mạ Xác định tính chịu mặn theo quy trình của IRRI (Gregorio và ctv, 1997). Thí nghiệm được bố trí theo thể thức khối, 3 lần nhắc lại với 2 nghiệm thức cho muối và một nghiệm thức đối chứng. Nghiện thức 1 (NT 1): EC = 6 dS/m (3 g/l NaCl) Nghiệm thức 2 (NT 2): EC = 10 dS/m (5 g/l NaCl) Nghiệm thức đối trứng: không sử dụng muối. Cách thực hiện như sau: - Chuẩn bị mạ như phần trên (phần lạnh). - Xử lý mặn: Đặt cốc nuôi vào hộp xốp, để hộp xốp trong nhà lưới, nhiệt độ thường. Sau 3 ngày, chuyển sang môi trường dinh dưỡng có bổ sung muối NaCl lần lượt các nồng độ: 6, 10 dS/m (tương úng với 3, 5 g/l NaCl); dung dịch được thay đổi 3 ngày/lần, pH của dung dịch được điều chỉnh và duy trì ở pH=5,1 (bằng dung dịch NaOH 1N và HCL 1N), hàng ngày quan sát, ghi nhận khả năng sống xót của từng giống trong từng nghiệm thức. Cách 3, 7 ngày sau khi cho muối, đánh giá, phân cấp mức độ chống chịu mặn qua quan sát sinh trưởng dựa vào điểm đánh giá chuẩn SES (Standard Evaluating Score) (Gregorio và cs, 1997) giữa các giống (bảng III.3) Bảng III.3: Tiêu chuẩn đánh giá mức đọ chống chịu mặn theo IRRI, 1997 Cấp Mô tả chiệu trứng Đánh giá 1 Cây phát triển bình thường, không có triệu chứng trên lá Chống chịu tốt 3 Cây phát triển tương đối bình thường, nhưng chóp lá hoặc phần nửa của lá có vết trắng, lá hơi cuốn lại. Chống chịu 5 Phát triển chậm lại, hầu hết lá bị cuốn, chỉ có một vài lá có thể kéo dài ra. Chống chịu trung bình 7 Ngưng phát triển, hầu hết các lá bị khô đi, một vsì chồi bị chết. Nhiễm 9 100% cây chết hoặc khô Rất nhiễm Nguồn Gregorio và cs, 1997 Các chỉ tiêu theo dõi: Ngày sống sót: được tính từ khi chuyển vào môi trường dinh dưỡng có muối đến lúc cây chết (cây mạ hoàn toàn vàng không còn mô xanh). Chiều dài thân (cm): tính từ cổ rễ đến chóp lá dài nhất. Đánh giá mức độ chống chịu mặn theo tiêu chuẩn IRRI ( bảng III.3). Xác định nhanh tính chịu mặn tương đối của cây mạ (a) được tính theo công thức sau: a = (n0 x b) x 100 n x c a: Tỷ lệ thiệt hại do lạnh gây ra (%) b: Trị số hại mỗi cấp c: Trị xố hại của cấp cao nhất n0: Số cây của mỗi cấp bị hại n: Tổng số cây sử lý Phần IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN IV.1. Đánh giá khả năng chịu lạnh của một số giống lúa Nhật Bản và Việt Nam ở giai đoạn mạ. IV.1.1. khả năng sống sốt của các giống lúa ở giai đoạn mạ. Khả năng chịu lạnh được xác định bằng tỷ lệ thiệt hại do lạnh gây ra. Trong thí nghiệm các dòng chọn lọc được so sánh với giống DR2 đây là giống lúa có khả năng chịu lạnh khá tốt, giống HT1 là giống chịu lạnh kém nhất còn các giống còn lại khả nằn chịu lạnh ở mức trung bình. Bảng IV.1: Tỷ lệ chết và mức độ thiệt hại do xử lý lạnh của các giống Nhật Bản và Việt Nam ở giai đoạn mạ. STT Tên giống Tỷ lệ chết (%) Mức độ thiệt hại (%) Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 1 Lần 2 Lần 3 1 Nip1 8.87 11.08 11.08 2 NIH2 19.96 15.53 15.63 3 NIH3 17.76 17.76 17.76 4 DR2 6.66 13.3 6.66 5 DR3 6.66 6.66 6.66 6 TĐB06 8.87 8.87 11.08 7 NĐ5 11.08 13.3 11.08 8 HT1 37.76 37.73 35.5 9 TL6 18.4 19.96 19.96 Biểu đồ IV.1: tỷ lệ chết (%) của các giống lúa Nhật Bản và Việt Nam sử lý lạnh ở giai đoạn mạ IV.1.2. Chiều dài thân (cm) của các giống lúa ở giai đoạn mạ. Sự tăng trưởng chiều cao là kết quả của hai quá trình biến đổi sinh lý diễn ra đồng thời trong cơ thể thực vật. Đó là quá trình giãn tế bào là phân chia tế bào đặc biệt là các tế bào ở đỉnh sinh trưởng. Trong cả hai quá trình phân chia trên đều có sự tham gia của các chất kích thích sinh trưởng Auxin và mối tác động tương hỗ giữa nó với các Phytohoocmon khác. Trên cơ thể thực vật có nhiều cơ quan có khả năng tổng hợp được Auxin như: Đỉnh ngọn, lá non, quả non, phôi hạt đang sinh trưởng và cả tượng tầng cũng có khả năng đó, nhưng hàm lượng Auxin chủ yếu tập trung ở đỉnh ngọn. Vì thế quá trình vươn cao của thân cây là kết quả của mọi hoạt đông sinh lý diễn ra bình thường trong cơ thể thực vật. Bên cạnh đó sự tăng trưởng về chiều cao cây còn chịu sự chi phối của các yếu tố như: điều kiên ngoại cảnh (nhiệt độ, ẩm độ, dinh dưỡng…) và các biện pháp canh tác. Bảng IV.2: chiều cao cây (cm) do xử lý lạnh của các giống Nhật Bản và Việt Nam ở giai đoạn mạ. Giống Lần 1 Lần 2 Lần 3 Nip1 15.54 15.16 15.96 NIH2 12.65 12.69 12.71 NIH3 13.71 13.68 13.97 DR2 12.68 12.54 12.37 DR3 15.69 15.39 15.71 TĐB06 14.06 14.12 14.43 NĐ5 15.67 15.25 15.55 HT1 8.83 8.49 8.97 TL6 11.50 11.85 11.88 Biểu đồ IV.2: chiều cao cây sử lý lạnh ở giai đoạn mạ Ta tiến hành sử lý mạ ở nhiệt độ luôn giữ ở 30C±0,50C. Sau khi xử lý lạnh 48 giờ, cây được