Luận văn Phát triển vật liệu lúa cẩm theo hướng tăng khả năng quang hợp và kháng bệnh bạc lá

dài vết bệnh trung bình của 3 dòng đẳng gen sau lây nhiễm 18 ngày, dựa vào phản ứng kháng, nhiễm đưa ra một số nhận xét sau: Dòng IR24 không mang gen kháng đều có phản ứng nhiễm mạnh với 3 isolate vi khuẩn Xanthomonas oryzae. Trong đó isolate XooTH cho biểu hiện độc tính mạnh nhất trong số 3 isolate lây nhiễm. Như vậy 3 isolate vi khuẩn đều có hiệu lực gây bệnh cao đáp ứng cho việc lây nhiễm để đánh giá mức độ kháng/nhiễm của nguồn vật liệu lúa cẩm trong nghiên cứu. Dòng IR24 được dùng làm dòng chuẩn nhiễm. Dòng đẳng gen IRBB5 mang gen kháng xa5 và dòng đẳng gen IRBB7 mang gen kháng Xa7 thể hiện kháng được với cả 3 isolate vi khuẩn lây nhiễm. Nên trong nghiên cứu này chúng được dùng làm các dòng chuẩn kháng cho các mẫu giống chứa gen kháng. 72 Bảng 3.11. Phản ứng của 3 dòng lúa đẳng gen với 3 isolate vi khuẩn Xanthomonas oryzae STT Giống Gen XooND XooTH XooTN Tỷ lệ R/M/S 1 IR24 0 S S S 0/0/3 2 IRBB5 xa5 R R R 3/0/0 3 IRBB7 Xa7 R R R 3/0/0 Hình 3.7. Phản ứng của các dòng đẳng gen khi lây nhiễm nhân tạo +) Đánh giá khả năng kháng của các mẫu giống lúa bằng lây nhiễm nhân tạo Để chọn giống kháng bệnh bạc lá cần xác định các chủng vi khuẩn gây bệnh và các gen kháng bệnh. Đánh giá sự xâm nhiễm của một chủng vi khuẩn với một giống lúa hay một kiểu gen kháng nào đó là cơ sở để chúng ta chọn giống lúa kháng bệnh bạc lá cho từng vùng sinh thái. Việc đánh giá này bằng lây nhiễm nhân tạo, tức là tạo điều kiện thuận lợi nhất cho sự lây nhiễm của vi khuẩn gây bệnh, từ đó mới đánh giá được chính xác để khẳng định giống đó hoặc kiểu gen kháng đó có kháng được với các chủng vi khuẩn lây nhiễm không. 73 Hình 3.8. Kết quả lây nhiễm của mẫu giống N1, N29 và đối chứng chuẩn nhiễm (IR 24) với isolate XooTH Bảng 3.12. Phản ứng của các mẫu giống lúa cẩm với các isolate vi khuẩn lây nhiễm STT Ký hiệu Gen kháng Chiều dài vết bệnh (cm) và đánh giá R/M/S Tỷ lệ R/M/S XooND XooTH XooTN Chiều dài vết bệnh Mức phản ứng Chiều dài vết bệnh Mức phản ứng Chiều dài vết bệnh Mức phản ứng 1 IR24 0 21,6 S 24,3 S 16,6 S 0/0/3 2 IRBB5 xa5 1,6 R 2,7 R 1,2 R 3/0/0 3 IBBB7 Xa7 2,7 R 3,1 R 2,4 R 3/0/0 4 N1 xa5 6,8 R 7,2 R 6,5 R 3/0/0 5 N2 xa5 4,5 R 5,6 R 4,3 R 3/0/0 6 N3 xa5 5,4 R 6,3 R 5,2 R 3/0/0 7 N4 xa5 7,2 R 7,9 R 6,9 R 3/0/0 8 N5 Xa7 3,2 R 4,5 R 2,8 R 3/0/0 9 N6 - 19,5 S 24,1 S 20,3 S 0/0/3 10 N7 Xa7 2,1 R 3,7 M 3,2 R 2/1/0 11 N8 Xa7 0,9 R 2,3 R 2,1 R 3/0/0 12 N9 - 29,6 S 31,6 S 28,5 S 0/0/3 13 N10 Xa7 4,3 R 4,5 R 3,8 R 3/0/0 14 N11 - 18,4 S 21,9 S 17,7 S 0/0/3 15 N13 Xa7 2,9 R 3,1 R 3,2 R 3/0/0 74 STT Ký hiệu Gen kháng Chiều dài vết bệnh (cm) và đánh giá R/M/S Tỷ lệ R/M/S XooND XooTH XooTN Chiều dài vết bệnh Mức phản ứng Chiều dài vết bệnh Mức phản ứng Chiều dài vết bệnh Mức phản ứng 16 N14 xa5 6,2 R 7,6 R 5,7 R 3/0/0 17 N15 xa5 4,3 M 5,9 R 6,5 R 2/1/0 18 N16 xa5 5,7 R 6,3 R 4,9 R 3/0/0 19 N17 xa5 3,8 R 4,2 R 3,5 R 3/0/0 20 N18 - 26,2 S 26,4 S 20,3 S 0/0/3 21 N19 - 25,4 S 29,8 S 19,2 S 0/0/3 22 N20 - 19,5 S 23,6 S 19,8 S 0/0/3 23 N21 - 27,5 S 29,9 S 28,3 S 0/0/3 24 N22 - 19,5 S 23,2 S 18,9 S 0/0/3 25 N23 - 20,5 S 23,9 S 21,3 S 0/0/3 26 N24 - 16,5 S 21,2 S 17,3 S 0/0/3 27 N25 - 20,5 S 23,9 S 20,2 S 0/0/3 28 N26 - 18,8 S 27,1 S 19,2 S 0/0/3 29 N27 - 20,9 S 29,8 S 20,5 S 0/0/3 30 N29 xa5 6,8 R 7,3 R 5,3 R 3/0/0 31 N30 - 21,7 S 24,3 S 17,7 S 0/0/3 32 N31 - 23,4 S 24,9 S 18,7 S 0/0/3 33 N32 - 26,7 S 33,2 S 21,9 S 0/0/3 34 N33 - 22,8 S 28,2 S 21,4 S 0/0/3 35 N34 - 19,3 S 21,9 S 13,7 S 0/0/3 36 N36 - 14,3 S 15,8 S 13,2 S 0/0/3 37 N37 - 16,2 S 17,8 S 14,9 S 0/0/3 38 N38 - 21,0 S 22,7 S 17,8 S 0/0/3 39 N39 - 15,2 S 16,6 S 13,8 S 0/0/3 40 N40 - 19,0 S 19,8 S 16,2 S 0/0/3 41 N41 - 14,3 S 15,7 S 13,8 S 0/0/3 42 N42 - 22,4 S 24,5 S 18,9 S 0/0/3 43 N43 - 23,0 S 23,8 S 20,1 S 0/0/3 44 N44 - 15,3 S 16,5 S 13,7 S 0/0/3 45 N45 - 17,8 S 19,4 S 15,2 S 0/0/3 46 N46 - 19,3 S 20,0 S 17,8 S 0/0/3 Ghi chú: R (Resistance) - kháng, M (Moderatory resistance) - kháng vừa, S (Susceptible) - nhiễm Tính độc của từng isolate vi khuẩn gây bệnh được đánh giá thông qua mức độ gây bệnh trên giống chuẩn nhiễm IR24 và phổ kháng/nhiễm của các mẫu giống lây nhiễm vi khuẩn này. Kết quả đánh giá được thể hiện ở bảng 3.12. 75 Các mẫu giống chứa gen xa5 và Xa7 thể hiện khả năng kháng bệnh cao, vết bệnh dài từ 1,2cm đến 6,9cm (đối với chủng XooTN) và phổ kháng rộng với tất cả các isolate bạc lá lây nhiễm. Kết quả này phù hợp với kiểu biểu hiện nhiễm của gen kháng ở dòng đẳng gen IRBB5 và IRBB7 với 3 isolate này. Các mẫu giống còn lại thì nhiễm với cả 3 isolate vi khuẩn lây nhiễm với vết bệnh từ 13,2 cm đến 28,5cm (đối với chủng XooTN). Các mẫu giống được đánh giá có các đặc điểm nông sinh phù hợp với mục tiêu, có hàm lượng anthocyanin cao và chứa gen xa5 hoặc Xa7 sẽ tiếp tục được đưa vào đánh giá khả năng quang hợp. 3.1.4.2. Đánh giá khả năng quang hợp của các mẫu giống lúa cẩm Qua đánh giá về đặc tính nông sinh học, đa dạng di truyền và khả năng kháng bệnh bạc lá bằng lây nhiễm nhân tạo và kiểm tra sự có mặt của gen xa5 và Xa7 trong nguồn vật liệu, chúng tôi chọn ra 13 mẫu giống (N1, N2, N4, N5, N7, N8, N9, N10, N13, N14, N16, N17, N29) để tiến hành đánh giá về khả năng quang hợp và được so sánh với giống đối chứng Bắc thơm 7 (BT7). Trong thí nghiệm này chúng tôi tiến hành đánh giá khả năng quang hợp thông qua các chỉ tiêu như: Cường độ quang hợp, chỉ số SPAD, diện tích lá và khối lượng chất khô tích lũy. a. Cường độ quang hợp (CER) của các mẫu giống lúa tham gia thí nghiệm Với cây xanh nói chung và lúa nói riêng, quang hợp là yếu tố quyết định đến năng suất và khả năng tích luỹ chất khô. Quang hợp tốt sẽ giúp cây phát triển thuận lợi và ngược lại. Qua quá trình tiến hành thí nghiệm đo cường độ quang hợp của các mẫu giống lúa ở các giai đoạn sinh trưởng kết quả thu được thể hiện ở bảng 3.13. Giai đoạn đẻ nhánh: cường độ quang hợp của các mẫu giống lúa dao động từ 21,1 µmol CO2/m2 lá/giây đến 28,8 µmol CO2/m2 lá/giây. Trong đó mẫu giống N7 có cường độ quang hợp mạnh nhất (28,8 µmol CO2/m2 lá/giây), mạnh hơn đối chứng (21,3 µmol CO2/m2 lá/giây) là 7,5 µmol CO2/m2 lá/giây; mẫu giống N8 có cường độ quang hợp yếu nhất (21,1 µmol CO2/m2 lá/giây), yếu hơn giống đối chứng là 0,2 µmol CO2/m2 lá/giây. 76 Giai đoạn trỗ: cường độ quang hợp của các mẫu giống biến động từ 16,4 µmol CO2/m2 lá/giây đến 24,9 µmol CO2/m2 lá/giây. N29 có cường độ quang hợp yếu nhất (16,4 µmol CO2/m2 lá/giây). N2 có cường độ quang hợp mạnh nhất (24,9 µmol CO2/m2 lá/giây), mạnh hơn đối chứng 8,6 µmol CO2/m2 lá/giây. Giai đoạn chín sáp: cường độ quang hợp của các mẫu giống lúa thay đổi từ 8,9 µmol CO2/m2 lá/giây đến 13,7 µmol CO2/m2 lá/giây. Cường độ quang hợp của các mẫu giống lúa cao nhất ở giai đoạn đẻ nhánh sau đó giảm dần ở thời kì trỗ bông và chín sáp (Bảng 3.13), điều này phù hợp với nghiên cứu trước của Pham et al. (2004); Ngô Thị Hồng Tươi và cs. (2013). Bảng 3.13. Cường độ quang hợp qua các giai đoạn sinh trưởng vụ Xuân 2010 tại Gia Lâm – Hà Nội STT Ký hiệu Cường độ quang hợp qua các giai đoạn sinh trưởng (µmol CO2/ m2 lá/giây) Đẻ nhánh Trỗ Chín sáp 1 N1 23,3 22,0 13,7 2 N2 26,8 24,9 13,7 3 N4 25,1 20,9 10,6 4 N5 26,8 20,7 12,3 5 N7 28,8 22,0 11,9 6 N8 21,1 20,1 12,5 7 N9 23,1 21,2 12,8 8 N10 23,9 21,1 10,5 9 N13 22,2 20,4 13,0 10 N14 22,8 21,3 11,7 11 N16 23,0 18,7 11,0 12 N17 23,4 19,1 8,9 13 N29 26,7 16,4 12,9 14 BT7 (đ/c) 21,3 16,3 13,1 LSD0,05 2,7 2,2 0,8 CV% 7,1 6,6 4,0 b. Chỉ số hàm lượng chlorophyll Chỉ số SPAD của tất cả các mẫu giống đều cao nhất ở giai đoạn đẻ nhánh, sau đó giảm dần ở giai đoạn trỗ và thấp nhất ở giai đoạn chín sáp. Kết 77 quả nghiên cứu này phù hợp với những công bố trước đây (Pham et al., 2004). Điều này cũng tương đồng với cường độ quang hợp của các mẫu giống ở bảng 3.13. Bảng 3.14. Chỉ số SPAD của các mẫu giống lúa cẩm vụ Xuân 2010 tại Gia Lâm – Hà Nội STT Ký hiệu Chỉ số SPAD của các mẫu giống lúa cẩm qua các giai đoạn sinh trưởng Đẻ nhánh Trỗ Chín sáp 1 N1 46,5 45,2 40,5 2 N2 51,2 46,6 41,8 3 N4 49,7 46,9 41,4 4 N5 49,4 45,5 41,1 5 N7 50,1 46,8 37,2 6 N8 51,4 44,7 39,3 7 N9 48,3 44,9 38,4 8 N10 47,8 44,7 33,7 9 N13 50,3 45,2 35,9 10 N14 40,4 39,0 33,5 11 N16 46,8 43,2 37,2 12 N17 46,5 44,3 38,2 13 N29 44,2 43,8 40,5 14 BT7 (đ/c) 47,7 44,7 38,2 LSD0,05 3,2 2,7 3,5 CV% 4,3 3,5 5,7 Qua phân tích tương quan giữa cường độ quang hợp và hàm lượng chlorophyll ở vụ xuân cho thấy, cường độ quang hợp có tương quan thuận với hàm lượng chlorophyll ở cả ba giai đoạn. Cường độ quang hợp và chỉ số SPAD có tương quan chặt ở thời kì đẻ nhánh (r = 0,98), thời kì trỗ (r = 0,79) và chín sáp (r = 0,97). Điều này cho thấy hàm lượng chlorophyll trong lá quyết định rất lớn đến cường độ quang hợp của lá đó (Phụ lục 17). 78 c. Diện tích lá Lá là nơi tiến hành quá trình quang hợp, tổng hợp các chất hữu cơ giúp cho quá trình sinh trưởng phát triển của cây lúa. Do đó việc tăng hay giảm diện tích lá ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình quang hợp. Kết quả theo dõi diện tích lá của các mẫu giống lúa trong thí nghiệm được thể hiện ở bảng 3.15. Giai đoạn đẻ nhánh: giai đoạn này diện tích lá dao động từ 369,7 cm2 đến 987,8 cm2. Trong đó N8 có diện tích lá lớn nhất, N16 có diện tích lá nhỏ nhất (369,7 cm2). Giai đoạn trỗ: giai đoạn này diện tích lá thay đổi từ 851,3 cm2 đến 2087,7 cm2. Giai đoạn chín sáp: giai đoạn này diện tích lá dao động từ 254,2cm2 đến 862,1 cm2. Bảng 3.15. Diện tích lá của các mẫu giống lúa cẩm vụ Xuân 2010 tại Gia Lâm – Hà Nội STT Ký hiệu Diện tích lá của các mẫu giống lúa cẩm qua các giai đoạn sinh trưởng (cm2/khóm) Đẻ nhánh Trỗ Chín sáp 1 N1 671,3 1425,6 548,1 2 N2 556,1 1475,3 254,2 3 N4 739,0 1063,3 647,4 4 N5 710,2 1443,6 702,5 5 N7 762,1 1430,0 688,0 6 N8 987,8 1342,1 826,6 7 N9 559,5 1431,4 722,5 8 N10 542,3 1705,0 803,2 9 N13 387,7 1030,2 776,3 10 N14 485,9 1770,3 713,8 11 N16 369,7 2087,7 862,1 12 N17 377,2 1013,5 470,0 13 N29 831,3 851,3 569,2 14 BT7 (đ/c) 816,0 1860,1 879,6 LSD0,05 25,4 111 72 CV% 2,5 4,8 6,5 79 Kết quả cho thấy diện tích lá của các mẫu giống lúa tham gia thí nghiệm tăng từ giai đoạn đẻ nhánh đến giai đoạn trỗ và giảm từ giai đoạn trỗ đến giai đoạn chín sáp, hay diện tích lá cao nhất ở giai đoạn trỗ. Kết quả này phù hợp với những nghiên cứu trước đây (Phạm Văn Cường và cs., 2005). d. Khối lượng chất khô tích lũy của các mẫu giống lúa Quá trình tích lũy chất khô của cây có từ khi cây bắt đầu sinh trưởng. Cây tổng hợp nên chất khô từ hai con đường là hút chất dinh dưỡng từ đất và quang hợp, trong đó con đường quang hợp là chủ yếu, 80-90% chất khô trong cây xanh được tạo thành do quá trình quang hợp (Yoshida, 1981). Một phần sản phẩm đồng hoá của quang hợp được dùng để tạo nên các cơ quan dinh dưỡng, phần còn lại tạo nên năng suất hạt. Tích lũy chất khô là biểu hiện của khả năng sinh trưởng phát triển tạo năng suất sinh vật học, làm cơ sở tạo năng suất thu hoạch sau này. Khối lượng chất khô tích lũy của các mẫu giống lúa được trình bày ở bảng 3.16. Giai đoạn đẻ nhánh: khối lượng chất khô tích lũy dao động từ 6,8 g/khóm đến 16,9g/khóm. Mẫu giống N13 có khối lượng chất khô tích lũy lớn nhất, mẫu giống N8 có khối lượng chất khô tích lũy nhỏ nhất. Giai đoạn trỗ: khối lượng chất khô tích lũy dao động từ 19,0g/khóm đến 29,5g/khóm. Mẫu giống N29 có khối lượng chất khô tích lũy lớn nhất, cao hơn đối chứng BT7 là 6,4g/khóm, mẫu giống N16 có khối lượng chất khô tích lũy nhỏ nhất. Giai đoạn chín sáp: khối lượng chất khô tích lũy dao động từ 23,2g/khóm đến 35,5g/khóm. Mẫu giống N5 có khối lượng chất khô tích lũy cao nhất (35,5 g/khóm) cao hơn so với đối chứng BT7 5,6 g/khóm. Mẫu giống N7 có khối lượng chất khô tích lũy thấp nhất và thấp hơn đối chứng là 6,7 g/khóm. Như vậy qua bảng 3.16 cho thấy, chất khô tích lũy của các mẫu giống lúa tăng dần qua các giai đoạn sinh trưởng từ giai đoạn đẻ nhánh đến trỗ và từ giai đoạn trỗ đến chín sáp. 80 Bảng 3.16. Khối lượng chất khô tích lũy của các mẫu giống lúa cẩm vụ Xuân 2010 tại Gia Lâm – Hà Nội STT Ký hiệu Khối lượng chất khô tích luỹ của các mẫu giống lúa cẩm qua các giai đoạn sinh trưởng (g/khóm) Đẻ nhánh Trỗ Chín sáp 1 N1 15,9 24,2 26,2 2 N2 16,3 24,9 29,0 3 N4 11,7 22,2 26,7 4 N5 9,0 29,3 35,5 5 N7 16,6 22,4 23,2 6 N8 6,8 21,2 32,8 7 N9 11,1 25,5 25,8 8 N10 9,9 20,2 30,4 9 N13 16,9 23,2 28,3 10 N14 9,3 22,6 33,3 11 N16 7,8 19,0 28,3 12 N17 9,8 25,8 31,7 13 N29 10,9 29,5 34,3 14 BT7 (đ/c) 16,4 23,1 29,9 LSD0,05 1,0 3,5 2,1 CV% 4,7 8,8 4,2 Qua phân tích mối tương quan giữa cường độ quang hợp với năng suất cá thể ở vụ xuân cho thấy: hệ số tương quan của cường độ quang hợp và năng suất cá thể ở thời kì đẻ nhánh là r = 0,65; thời kì trỗ với hệ số tương quan là r = 0,53 và thời kì chín sáp là r = 0,84. Như vậy cường độ quang hợp và năng suất cá thể tương quan chặt với nhau đặc biệt ở thời kì chín sáp (Phụ lục 17). Nói cách khác quang hợp sau trỗ quyết định rất lớn đến năng suất cá thể. 81 Thông qua các chỉ tiêu về quang hợp: như cường độ quang hợp, chỉ số SPAD, diện tích lá và khối lượng chất khô tích lũy cho thấy các mẫu giống N1, N5, N7, N13, N29 có khả năng quang hợp cao. 3.2. Tìm hiểu biểu hiện di truyền của một số tính trạng đặc trưng ở lúa cẩm 3.2.1. Lựa chọn bố mẹ cho các tổ hợp lai Thông qua đánh giá toàn diện 43 mẫu giống lúa cẩm cho thấy nhiều mẫu giống có giá trị chọn giống cao (Bảng 3.17). Bảng 3.17. Phân nhóm vật liệu lúa cẩm theo đặc điểm giá trị chọn giống STT Tính trạng có giá trị chọn giống Số mẫu mang tính trạng Tỷ lệ (%) 1 Cao cây (>125 cm) 26 60,4 2 Cây cao trung bình (<90-125cm) 17 39,6 3 Thấp cây (<90cm) 0 0 4 Bông to (trên 200 hạt) 7 16,3 5 Kháng bạc lá (có chứa gen xa5 hoặc Xa7) 14 32,6 6 Khả năng quang hợp cao 5 11,6 Trên cơ sở đánh giá đặc điểm nông sinh học, phân tích đa dạng di truyền, đánh giá khả năng kháng bệnh bạc lá, khả năng quang hợp và những đặc điểm có giá trị chọn giống cao của 43 mẫu giống trong tập đoàn, chúng tôi chọn mẹ là các giống lúa nếp cẩm được đánh giá đạt yêu cầu và bố là dòng đẳng gen IRBB21 (chứa gen Xa21) cho các tổ hợp lai để chọn tạo giống với mục tiêu: thời gian sinh trưởng rút ngắn hơn so với các giống lúa nếp cẩm địa phương, chứa gen xa5 + Xa21 hoặc Xa7 + Xa21, kháng tốt với các chủng vi khuẩn gây bệnh bạc lá phổ biến ở các tỉnh phía Bắc, thấp cây hơn các giống nếp cẩm địa phương với cấu trúc lá đòng và lá công năng đứng, có hàm lượng amylose thấp, hàm lượng anthocyanin đạt từ mức trung bình đến cao. Có 8 mẫu giống đạt yêu cầu được sử dụng làm mẹ để thực hiện các phép lai có các đặc điểm như ở bảng 3.18. 82 Bảng 3.18. Đặc điểm của các mẫu giống lúa cẩm sử dụng trong các tổ hợp lai STT Ký hiệu TGST (ngày) Chiều cao cây (cm) Số bông hữu hiệu /khóm Số hạt /bông Số hạt chắc /bông P1000 hạt (g) NSCT (g) Hàm lượng anthocy- anin (%) Mang gen kháng 1 N1 124 134,7 4,2 159,2 136,6 29,0 16,6 0,1800 xa5 2 N4 120 169,8 3,6 304,1 252,2 25,8 26,2 0,2805 xa5 3 N5 131 133,2 4,7 178,1 163,5 21,3 22,3 0,1432 Xa7 4 N7 128 130,5 4,6 174,9 167,6 20,8 22,4 0,0765 Xa7 5 N13 134 126,0 4,2 219,4 205,4 20,6 25,0 0,0360 Xa7 6 N14 119 118,4 3,4 128,9 119,6 28,2 11,8 0,2843 xa5 7 N16 127 113,6 3,8 128,5 105,6 29,8 11,6 0,3252 xa5 8 N29 126 131,8 5,2 128,5 105,6 29,8 17,0 0,0461 xa5 Các mẫu giống lúa cẩm được sử dụng trong các tổ hợp lai có thời gian sinh trưởng từ 119 ngày đến 134 ngày ở vụ mùa, chiều cao cây dao động từ 113,6cm đến 169,8cm. Các mẫu giống N1, N4, N14, N16, N29 chứa gen xa5 và N5, N7, N13 chứa gen Xa7. Có hàm lượng anthocyanin dao động từ 0,0360 đến 0,3252. Về một số đặc điểm hình thái của các mẫu giống sử dụng làm mẹ trong các tổ hợp lai được thể hiện ở bảng 3.19. Các mẫu giống này có màu tím nhạt đến tím trên các bộ phận cây lúa. Màu vỏ trấu của các mẫu giống từ khía tím đến tím. Còn về màu sắc hạt gạo lật các mẫu giống có màu từ tím một phần đến màu tím. Đặc điểm về góc lá đòng và góc lá công năng từ ngang đến gập xuống, đây chính là nhược điểm của các giống lúa địa phương. Nghiên cứu sự di truyền tính trạng này sẽ giúp chúng ta cải tiến được tính trạng về góc lá, cải tiến được cấu trúc kiểu cây của các giống lúa địa phương giúp tăng khả năng về quang hợp. 8 3 Bảng 3.19. Một số đặc điểm hình thái của các mẫu giống lúa cẩm sử dụng trong lai tạo STT Ký hiệu Màu phiến lá Màu gốc bẹ lá Màu thìa lìa Màu cổ lá Màu tai lá Màu sắc ống rạ Màu mỏ hạt Màu vỏ trấu Màu nhụy Màu vỏ gạo Góc lá đòng 1 N1 Xanh nhạt Có sọc tím Tím Xanh nhạt Tím Sọc tím Tím Khía tím Trắng Tím một phần Gập xuống 2 N4 Tím ở mép lá Có sọc tím Tím Tím Tím Tím Tím nhạt Tím Tím nhạt Tím Ngang 3 N5 Tím ở mép lá Có sọc tím Tím Tím Tím Tím Tím Tím Tím nhạt Tím một phần Gập xuống 4 N7 Xanh Tím Tím Tím Tím Tím Tím Khía tím Tím Tím Gập xuống 5 N13 Tím ở mép lá Có sọc tím Tím Tím Tím Tím Nâu Vàng Tím Tím Ngang 6 N14 Tím ở đỉnh lá Xanh Tím Tím Tím Sọc tím Tím Khía tím Trắng Tím Gập xuống 7 N16 Tím ở đỉnh lá Xanh Tím Tím Tím Tím Tím Khía tím Tím nhạt Tím Gập xuống 8 N29 Tím ở đỉnh lá Xanh Tím Tím Tím Sọc tím Tím Khía tím Tím nhạt Tím Gập xuống 84 3.2.2. Phương pháp lai tạo áp dụng Ngày nay đã có rất nhiều giống lúa kháng bệnh bạc lá đã được chọn tạo và triển khai thành công ngoài sản xuất nhưng các giống này chủ yếu chứa một gen kháng vì vậy cấp độ kháng chưa cao, phổ kháng còn hẹp, khó tồn tại lâu trong sản xuất vì các chủng vi khuẩn gây bệnh bạc lá luôn luôn biến đổi. Bởi vậy, chọn giống lúa mang nhiều gen kháng là đòi hỏi cần thiết của sản xuất. Để tạo giống lúa mang hai gen kháng trở lên có thể bằng nhiều phương pháp: phương pháp truyền thống, phương pháp nhờ vào chỉ thị phân tử. Trong nghiên cứu này chúng tôi lai tạo theo phương pháp truyền thống: Lai hữu tính, lai đơn. Các thí nghiệm chọn dòng được bố trí theo kiểu khảo sát, tuần tự không nhắc lại. Trong đó mẹ là các giống lúa nếp cẩm địa phương đạt yêu cầu có chứa gen xa5 hoặc Xa7, có một số chỉ tiêu về khả năng quang hợp cao, bố là dòng đẳng gen IRBB21 mang gen Xa21. Chọn dòng phân ly từ thế hệ F2. Các dòng chọn được đánh giá và chọn lọc theo đúng mục tiêu. Các dòng chọn lọc mang những đặc điểm di truyền của mẹ (hạt gạo màu tím, chứa gen xa5 hoặc Xa7) và của bố (thấp cây, thời gian sinh trưởng ngắn và kháng bệnh bạc lá). Với tiêu chí chọn lọc được các dòng tẻ cẩm có các đặc điểm tương tự Bắc thơm 7 và có hàm lượng anthocyanin đạt từ mức trung bình nên chúng tôi sử dụng Bắc thơm 7 làm đối chứng trong thí nghiệm so sánh giống. 3.2.3. Nghiên cứu sự di truyền và biểu hiện một số tính trạng đặc trưng ở một số tổ hợp lai giữa các giống nếp cẩm và dòng đẳng gen IRBB21 Vụ mùa 2010, tiến hành lai tạo các tổ hợp lai, các hạt lai được gieo đồng thời với hạt của bố mẹ ở các ô cạnh nhau để thuận tiện cho việc đánh giá và so sánh. Loại bỏ những cây tự thụ. Các hạt F1 sẽ được thu theo từng tổ hợp để phát triển quần thể F2. Ở F2 tiến hành quan sát >= 400 cá thể để tính tỷ lệ phân ly của một số tính trạng. Sử dụng phương pháp kiểm định “khi bình phương” giữa tỷ lệ phân ly theo lý thuyết với tỷ lệ phân ly thực nghiệm. Nếu giá trị χ2 < giá trị tra bảng (với bậc tự do k = n - 1, p = 0,05 hoặc p = 0,01) thì tỷ lệ phân ly thực nghiệm gần với tỷ lệ phân ly lý thuyết. 85 3.2.3.1. Nghiên cứu sự di truyền và biểu hiện của một số tính trạng số lượng a. Nghiên cứu sự di truyền và biểu hiện tính trạng chiều cao cây của các tổ hợp lai giữa các giống nếp cẩm và dòng đẳng gen IRBB21 Bảng 3.20. Sự di truyền và biểu hiện tính trạng chiều cao cây (cm) của bố mẹ và con lai F1 STT Tổ hợp lai Mẹ Bố F1 hp Mức độ trội 1 N1 x IRBB21 134,7 86,2 140,4 1,23 hp>1 2 N4 x IRBB21 169,8 86,2 170,6 1,01 hp>1 3 N5 x IRBB21 133,2 86,2 135,6 1,10 hp>1 4 N7 x IRBB21 130,5 86,2 132,1 1,07 hp>1 5 N13 x IRBB21 126,0 86,2 129,7 1,18 hp>1 6 N14 x IRBB21 118,4 86,2 128,5 1,62 hp>1 7 N16 x IRBB21 113,6 86,2 125,7 1,88 hp>1 8 N29 x IRBB21 131,8 86,2 146,4 1,64 hp>1 Trong các tổ hợp lai trên con lai F1 biểu hiện siêu trội dương (hp>1), tức là có chiều cao cây cao hơn so với dạng bố mẹ cao. Như vậy, về phương diện chọn giống chúng ta phải đợi đến các thế hệ sau thì mới chọn lọc được dạng hình cây thấp nhưng khó có thể thấp hơn dạng bố mẹ có chiều cao cây thấp. Vì vậy, để có kiểu cây thấp ít nhất phải dùng một trong hai dạng bố mẹ là dạng thấp cây, tốt hơn là cả hai dạng bố mẹ đều là dạng thấp cây thì dễ nhận được cây có dạng nửa lùn ở thế hệ sau. Trong thí nghiệm này chúng tôi tiến hành lai giữa mẹ là các giống nếp cẩm địa phương, cây cao với dòng bố đẳng gen IRBB21 có dạng hình thấp cây. Với kiểu di truyền này chúng tôi sẽ chọn lọc được các cá thể có chiều cao cây thấp hơn so với dạng làm mẹ, tuy nhiên sẽ khó thu được các cá thể có chiều cao cây thấp hơn dạng làm bố. 86 b. Nghiên cứu sự di truyền và biểu hiện tính trạng chiều dài bông của các tổ hợp lai giữa các giống nếp cẩm và dòng đẳng gen IRBB21 Bảng 3.21. Sự di truyền và biểu hiện tính trạng chiều dài bông (cm) của bố mẹ và con lai F1 STT Tổ hợp lai Mẹ Bố F1 hp Mức độ trội 1 N1 x IRBB21 28,2 25,6 28,7 1,38 hp>1 2 N4 x IRBB21 31,7 25,6 33,5 1,59 hp>1 3 N5 x IRBB21 25,7 25,6 25,4 -5,00 hp<-1 4 N7 x IRBB21 27,2 25,6 27,8 1,75 hp>1 5 N13 x IRBB21 28,4 25,6 29,1 1,50 hp>1 6 N14 x IRBB21 30,0 25,6 31,3 1,59 hp>1 7 N16 x IRBB21 31,6 25,6 32,5 1,30 hp>1 8 N29 x IRBB21 25,8 25,6 24,8 -9,00 hp<-1 Kết quả về sự di truyền và biểu hiện tính trạng chiều dài bông ở F1 được trình bày trong bảng 3.21. Tất cả các tổ hợp nghiên cứu biểu hiện siêu trội (cả siêu trội dương và siêu trội âm). Qua các tổ hợp này chúng tôi thấy tổ hợp nào có chiều dài bông của mẹ lớn hơn thì cho biểu hiện siêu trội dương, còn tổ hợp có chiều dài bông của bố và mẹ tương đương nhau thì cho biểu hiện siêu trội âm. c. Nghiên cứu sự di truyền và biểu hiện tính trạng số hạt/bông của các tổ hợp lai giữa các giống nếp cẩm và dòng đẳng gen IRBB21 Con lai biểu hiện siêu trội âm hoặc trội không hoàn toàn. Các tổ hợp lai 1, 3, 4, 6, 7 cho biểu hiện siêu trội âm (hp < -1) và tổ hợp 2, 5, 8 cho biểu hiện trội không hoàn toàn (0 < hp <1 và -1<hp<0). Tính trạng số hạt/bông có xu hướng giảm so với bố mẹ. Dạng làm mẹ có số hạt/bông cao sẽ cho con lai có số hạt/bông cao hơn so với tổ hợp có dạng làm mẹ có số hạt/bông thấp hơn (Bảng 3.22). 87 Bảng 3.22. Sự di truyền và biểu hiện tính trạng số hạt/bông của bố mẹ và con lai F1 STT Tổ hợp lai Mẹ Bố F1 hp Mức độ trội 1 N1 x IRBB21 159,2 188,7 132,7 -2,79 hp<-1 2 N4 x IRBB21 252,2 188,7 230,6 0,31 0<hp<1 3 N5 x IRBB21 163,5 188,7 153,1 -1,82 hp<-1 4 N7 x IRBB21 167,6 188,7 150,7 -2,60 hp<-1 5 N13 x IRBB21 205,4 188,7 197,2 0,01 0<hp<1 6 N14 x IRBB21 119,6 188,7 118,4 -1,03 hp<-1 7 N16 x IRBB21 105,6 188,7 99,8 -1,14 hp<-1 8 N29 x IRBB21 128,5 188,7 135,9 -0,75 -1<hp<0 d. Nghiên cứu sự di truyền và biểu hiện tính trạng chiều dài lá đòng và lá công năng của các tổ hợp lai giữa các giống nếp cẩm và dòng đẳng gen IRBB21 Theo Yuan (1997), hai yếu tố cần thiết để nâng cao năng suất lúa là nguồn (bộ lá) và sức chứa (bông, hạt). Bộ lá quyết định tới 50% năng suất lúa, trong đó lá đòng và lá công năng đóng vai trò quan trọng nhất cho quá trình nuôi dưỡng bông lúa. Lá đòng và lá công năng đóng góp rất nhiều vào năng suất hạt. Bộ lá là cơ quan quan trọng đánh giá về khả năng quang hợp của cây lúa (Prakash et al., 2011), trong đó lá đòng và lá công năng đóng vai trò quan trọng hàng đầu trong quá trình nuôi dưỡng bông lúa. Kiểu cây lúa có lá đòng và lá công năng đứng có thể tiếp nhận nhiều ánh sáng và không lấp các lá phía dưới. Hơn nữa, hai lá này cần có chiều rộng, chiều dài vừa phải, xanh đậm, uốn cong lòng mo và có tuổi thọ cao. Các giống lúa nếp cẩm địa phương có nhược điểm là cao cây, lá đòng và lá công năng thường ngang cho đến gập xuống. Vì vậy, chúng tôi mong muốn sẽ cải tiến về cấu trúc kiểu cây của các giống lúa nếp địa phương để có một giống lúa cẩm mới với kiểu hình thấp cây, lá đòng và lá công năng đứng để tăng khả năng quang hợp. 88 Bảng 3.23. Sự di truyền và biểu hiện tính trạng chiều dài lá đòng và lá công năng (cm) của bố mẹ và con lai F1 STT Tổ hợp lai Mẹ Bố F1 hp Mức độ trội Lá dòng 1 N1 x IRBB21 59,0 34,3 47,2 0,04 0<hp<1 2 N4 x IRBB21 45,8 34,3 40