PHÂN TÍCH CHẤT LƯỢNG CỦA GIỐNG LÚA NẾP NGỰ TẠI BÌNH ĐỊNH

Kỹ Thuật - Công Nghệ - Nông - Lâm - Ngư - Nông học PHÂN TÍCH CHẤT LƯỢNG CỦA GIỐNG LÚA NẾP NGỰ TẠI BÌNH ĐỊNH Nguyễn thị Khánh Trân, Biện Anh Khoa, Nguyễn thị Lang Viện Nghiên Cứu Nông Nghiệp Công Nghệ Cao ĐBSCL, Cần Thơ (HATRI) Tóm tắt: Giống lúa mùa địa phương nếp Ngự đã được trồng tại Bình Định trong năm 2022-2023 đượ c thu thập và phục tráng tại Viện Nghiên Cứu Nông Nghiệp Công Nghệ Cao ĐBSCL. Phân tích các tính trạ ng cho thấy sự khác biệt đáng kể giữa các kiểu gen so với tất cả các dòng được nghiên cứu. Nếp Ngự đượ c xem là một nhóm lúa nếp độc đáo vì hương thơm và chất lượng ngon, dẻo. Để xác nhận sự hiện diện hoặ c vắng mặt của hương thơm trong gạo nếp Ngự. Một tập hợp 20 dòng được đánh giá kiểu hình bằng cách sử dụng tách sắc ký khí để định lượng 2AP ba giống đối chứng là Nếp Ngự Quãng Ngãi, IR 29 từ Viện lúa Quốc Tế và HATRI 04 Nếp từ Viện HATRI. Thêm vào đó cũng phân tích mùi thơm bằng KOH và phương pháp PCR với hai chỉ thị RM223 và FMU1-2 được ghi nhận. Kết quả chọn ra 5 dòng có mùi thơm tốt nhất là dòng số 8, 70, 78, 80 và kế đó là dòng 81. Khi phân tính phẩm chất thông qua đánh giá dạng hình thì chiều dài và chiều rộng của nếp Ngự có tính đồng nhất cao. Phân tích phẩm chất cơm ghi nhận hàm lượng amylose ghi nhận hầu hết hàm lượng thấp trên các dòng nếp Ngự. Điều nầy chứng tỏ các dòng nếp rất dẽo. Chất lượng xay xát và tỷ lệ hạt gãy của gạo xay xát được đánh giá. Ghi nhận dòng 78 cho tỉ lệ xay xát cao trên 53,5. Hàm lượng protein của các giống lúa dao động từ 7,5 đến 8,7. Dòng số 62 và số 8 có hàm lượng protein cao nhất (8,7-8,6) theo thứ tự. Phân tích năng suất và thành phần năng suất thì dòng số 81 cho năng suất cao nhất (4,20 ) dòng số 8 (4,15tấn ha), kế đến là dòng 78 (4,10 tấnha). Đánh giá năng suất và thành phần năng suất của các dòng bông trên mỗi cây, trọng lượng hạt (g), số lượng hạt trên mỗi bông và năng suất ghi nhận cao. Năng suất của các dòng đều có ý nghĩa thống kê. Chọn dòng nếp Ngự (8 ,78 và 81) có thể đưa vào sử dụng trong chương trình chọn giống trong thời gian tới giúp cho địa phương. Từ khóa: Mùi thơm, amylose, kiểu gen, kiểu hình, chất lượng xay chà. ANALYSIS OF QUALITY OF LANDRACE RICE: NEP NGU VARIETY IN BÌNH DINH Nguyen Thi Khanh Tran, Bien Anh Khoa, Nguyen Thi Lang High Agricultural Technology Research Institute for Mekong delta Vietnam (HATRI) Abstract: Landrace rice genotypes nếp ngư were evaluated in Binh Dinh Province with three replications in a field experiment during 2022-2023. The analysis revealed significant differences among the genotypes against all the characters studied. In general, phenotypic variance was higher than the corresponding genotypic variance for all the characters studied. Nep Ngu rice is considered a unique landrace varietal group because of its aroma and superior grain quality. To confirm the presence or absence of fragrance in Nep Ngu. A set of 20 lines was phenotypically evaluated using gas chromatography separation to quantify 2AP of three control varieties, IR 29 from the International Rice Institute and HATRI 04 Glutinous FROM HATRI . A set of 20 lines was phenotyped using gas chromatographic separation to quantify 2AP content in milled rice samples. KOH tested and PCR method with two directives RM223 and FMU1-2 recorded to select some lines with the best fragrance followed by line 8, 70, 78, 80 and line 81. The shape is determined by the length: width ratio. Through shape evaluation, the length and width of Nep Ngu are highly. Rice quality analysis recorded amylose content recorded most of the low content on Nep Ngu lines. This proves the delicious lines of rice. Milling quality determines the final yield and fracture rate of milled rice. Recorded line 78 for high milling rate over 53.5. The protein content of rice varieties ranges from 7.5 to 8.7. Lines 62 and 8 have the highest protein content (8.7-8.6). Analyzing yield and yield composition, line No. 81 gives the highest yield (4.20), line No. 8 (4.15 tons ha), followed by line 78 (4.10 tons ha). Characters like number of panicles per plant, panicle weightg), number of grains per panicle and grain yield recorded high. The grain yield analysis revealed significant differences among lines. Selected Nep Ngu lines ( 8 ,78 and 81) can be put into use in the breeding selection program in the near future to help the locality. Keywords: aroma, amylose, genotypic, phenotypic, milling quality GIỚI THIỆU Là một loại cây ngũ cốc chính, lúa (Oryza sativa L.) rất quan trọng đối với an ninh lương thực cho ít nhất một nửa dân số thế giới. Các giống mới có tiềm năng năng suất cao, chất lượng tốt và sức đề kháng cao đối với các căng thẳng sinh học và phi sinh học là cần thiết để đáp ứng nhu cầu về thực phẩm nhiều hơn phát sinh từ sự tăng trưởng dân số nhanh chóng và giảm đồng thời trên đất trồng trọt. Cải thiện chất lượng gạo hiện đã trở thành một vấn đề quan trọng hàng đầu đối với người mua gạo và các chương trình nhân giống. Đối với lúa mùa c ác chuyên gia chất lượng gạo ở 23 quốc gia đã xác định ba giống lúa phổ biến hàng đầu ở nước họ và các quốc gia khác nhau về đặc tính nấu ăn được đánh giá phổ biến nhất của các giống này đã được báo cáo (Calingacion và ctv., 2014). Hương thơm là một trong những đặc điểm quan trọng nhất trong lúa mùa mà người dân địa phương lưu giữ trong nhiều năm qua và nhu cầu tiêu thụ gạo chất lượ ng cao sẽ tiếp tục tăng. Do đó, việc nhân giống các lúa mùa thơm, ngon mới và nghiên cứu mùi thơm thu hút ngày càng nhiều sự chú ý từ di truyền học lúa gạo và các nhà khoa học trong lĩnh vự c nhân giống (Lang và ctv., 2021). Trong bài báo này, chúng tôi sẽ tập trung vào tính trạng hương thơm, phẩm chất và năng suất của giống nếp Ngự được phục tráng phục vụ cho vật liệu lai giống lúa nếp mùa của địa phương. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP Vật liệu được sử dụng bao gồm 20 mẫu giống lúa Nếp được thu tại Bình Định phụ c tráng tại Viện Nghiên cứu Nông nghiệp Công nghệ cao đồng bằng sông Cửu Long và phân tích phẩ m chất. Các chỉ tiêu về nông học - Ngày trổ được ghi nhận khi quần thể lúa trổ 50 - Chiều cao đo từ mặt đất đến đỉnh bông cái - Năng suất và thành phần năng suất: + Số bông bụi: Psố bụi thu thập + Số hạt chắcbông: (fv) x (W+w)P + Trọng lượng 1000 hạt: (Wf) x 1000 + Năng suất được qui về 14 ẩm độ (P: tổng số bông đếm được trên các bụi lúa đã chọn làm mẫu, f: tổng số hạt chắ c, v: bông cái, W: trọng lượng hạt chắc trên tất cả bông lúa) Đánh giá mùi thơm: Hạt lúa được bóc vỏ trấu và được xát trắng bằng máy “test miller” trong 1 giờ. Mười hạ t của mỗi cá thể được nghiền bằng máy Wil grinder, tốc độ trung bình. Bột gạo của mỗi hạt được đặt trong một hộp plastic 5x5 cm. Mỗi hộp, cho vào 500l alkali pha loãng (1,7) và đậy lại. Mẫu đã xử lý được đặt trong điều kiện nhiệt độ của phòng thí nghiệm trong 30 phút. Các hộp được mở ra lần lượt theo thứ tự, rồi đánh giá mùi thơm bằng phương pháp ngửi. Phương pháp đo lường mùi thơm của gạo tạo mùi thơm, 2-acetyl1-pyrroline (2AP), được xác định là yếu tố then chốt quyết định phẩm chất gạo thơm có trong giống lúa thơm (Buttery và ctv., 1982). Phương pháp định tính nồng độ 2AP bằng sắc ký khí (GC: gas chromatography) theo phương pháp (Petrov và ctv., 1996). Chất lượng xay chà: 200 g mẫu lúa được sấy khô ở ẩm độ hạt 14, được đem xay trên máy McGill Polisher no. 3 của Nhật. Các thông số về tỷ lệ gạo lứt, gạo trắng, gạo nguyên được xác định theo phương pháp của (Govindewami và Ghose, 1969). Hình dạng và kích thước hạt được đo bằng máy Baker E-02 của Nhật và phân loại theo thang điểm (IRRI ,1996). Độ bạc bụng được cho điểm theo SES (IRRI, 1996). Hàm lượng amylose được phân tích trên máy so màu, theo phương pháp củ a (Sadavisam và Manikam, 1992). Đánh giá độ trở hồ: theo Viện lúa Quốc tế (IRRI), 1996 Đánh giá hàm lượng protein: theo phương pháp Yoshida (1976): Đo lượng đạm tổng số theo phương pháp Kjeldahl (Yoshida, 1986). Đánh giá kiểu gen: theo phương pháp của (Lang, 2002). KẾT QUẢ THẢO LUẬN Đánh giá mùi thơm của giống nếp Ngự Một gen lặn nằm trên nhiễm sắc thể số 8 đã được xác định là gen mang tính tr ạng hương thơm (Bradbury và ctv., 2005; Shu và ctv., 2008). Theo Lang và ctv. (2008) đã khẳng định mối liên kết chặt chẽ giữa chỉ thị RG28 và fgr (5,8 cM) trên nhiễm sắc thể 8 và xác định được hai locus cho hương thơm RM223 và RG28. Gene mục tiêu được chọn để thực hiện thí nghiệm này là gene mùi thơm trên nhiễm sắc thể số 8. Gene liên kết chặt trên nhiễm sắc thể số 8 được đánh dấu bởi marker phân tử RM 223. Marker này có kích thước là (200-210 bp) và được dùng làm khuôn DNA để thiết lập các cặp primer đặc hiệu. Các cặp primer này sẽ khuếch đại được các đoạn DNA nhỏ hơn nhờ phương pháp PCR. Các đoạn DNA nhỏ này được gọi là SSR. Sau đó tiến hành kiểm tra việc khuếch đại trên gel agarose 3 trong dung dịch TBE 1X. Kết quả thể hiện ở hình 1. Trên hình 1A có 15 dòng cho mùi thơm cùng với kích thước phân tử của HATRI 04 nếp. Hình 1: Sản phẩm PCR của chỉ thị phân tử RM223 trên 20 dòng Nếp Ngự ( 3-20) liên kết với gene mùi thơm trên nhiễm sắc thể số 8, vị trí hai băng 200bp (1: IR 29) và 210bp (2: HATRI 04 Nếp), trên gel agarose 3 . Hình 2: Sản phẩm PCR của chỉ thị phân tử FMU1-2 trên 20 dòng nếp Ngự liên kết với gene mùi thơm trên nhiễm sắc thể số 8, vị trí hai băng 190bp (1:IR 29) và 210bp (2: HATRI 4 Nếp), trên gelpolyacrylamide với nhuộm nitrat bạc. Tương tự (Bradbury và ctv., 2005) đã xác định được gen hương thơm giữa các dấu hiệ u phân tử Badh2. Các nghiên cứu sâu hơn cho thấy sự khác biệt giữa gạo thơm và gạo không thơm là do hai dấu hiệu phân tử trên gen mã hóa betaine dehydrogenase (BADH2). Có một sự khác biệt đáng kể trong trình tự gen Badh2 giữa gạo thơm và gạo không thơm sau khi giải trình tự vùng fgr . Thật vậy, sau khi nhân bản dựa trên bản đồ và trình tự của vùng fgr, người ta đã phát hiện ra rằ ng có một sự khác biệt đáng kể trong trình tự gen Badh2 giữa gạo thơm và gạo không thơm và có một đột biến trong gạo thơm ở vùng exon thứ 7 của gen Badh2, dẫn đến chức năng mất protein Badh2. Do đó, gen Badh2 có khả năng liên quan đến gen fgr, kiểm soát hương thơm gạo (Bradbury và ctv., 2005). Để xác minh chức năng của gen Badh2, 3 gen ứng cử viên trong vùng fgr đã được ứng dụng vào 20 dòng chọn lọc nếp Ngự ghi nhận hình 2. Phân tích kiểu alen FMU1-2 (He và ctv., 2015) được sử dụng làm marker đánh dấu, marker này có kích thước là (190-210bp) và được dùng làm khuôn DNA để thiết lập các cặp primer đặc hiệu. Trên hình 2 ghi nhận giống IR 29 không thơm, mang kích thước phân tử (190 bp) và giống thơm HATRI 04 Nếp , mang kích thước phân tử (210bp). Dòng 8, 70, 78, 80, 81 mang kích thước phân tử (210bp) có cùng kích thước phân tử với HATRI 04 Nếp có mùi thơm. Dòng số 25, 52, 55 và 92 có alen mang kích thước phân tử (190bp) không thơm. Các dòng còn lại mang alen dị hợp tử mang kích thước phân tử là (190, 210bp). Hình 2. Hương thơm là một đặc điểm chất lượng hạt quan trọng trong gạo, được kiểm soát bởi các đột biến trong gen BADH2. Ghi nhận có dòng 100 ghi nhận nhận thấy có sự hiện diện hoặc vắng M 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 mặt của hương thơm. Một tập hợp kiểu hình bằng cách sử dụng tách sắc ký khí để định lượng hàm lượng 2AP trong các mẫu gạo xay xát (Bảng 1). Hàm lượng 2AP dao động từ 0,056 đế n 3,229 ppm. Phạm vi hàm lượng 2AP đo được trong kiểu gen thơm chứng minh rằng các gen bổ sung, hiệu ứng nhỏ có liên quan đến việc xác định mức độ 2AP. Bảng 1: Đánh giá mùi thơm trên giống lúa nếp Ngự bằng phương pháp phản ứ ng gạo với KOH và định tính 2AP . STT Các dòng Nế p Ngự 2AP Concentration Test (ppm) Mùa thơm RM223(bp) FMU1-2 (bp) 1 IR 29( ĐC) 0,000 Không thơm 200 190 2 HATRI 04 NẾP (ĐC) 2,229 Thơm 210 210 3 8 2,158 Thơm 210 210 4 14 0,070 Không thơm 210 190 5 32 0,123 Không thơm 190-210 6 40 0,151 Không thơm 210 190-210 7 52 0,852 Không thơm 210 190 8 54 1,147 Không thơm 210 190-210 9 55 0,123 Không thơm 210 190 10 60 0,151 Không thơm 210 190-210 11 62 0,123 Không thơm 210 190-210 12 68 0,151 Không thơm 210 190-210 13 70 1,785 Thơm 210 210 14 78 2,254 Thơm 210 210 15 80 1,055 Thơm 210 210 16 81 1,151 Thơm 210 210 17 90 0,023 Không thơm 200-210 190-210 18 92 0,056 Không thơm 200-210 190 19 94 0,498 Không thơm 200-210 190-210 20 95 0,125 Không thơm 200-210 190-210 21 97 0,249 Không thơm 200-210 190-210 22 100 (nếp Ngự Quãng Ngãi ) 0,100 Không thơm 200-210 190-210 Đánh giá năng suất và thành phần năng suất của giống nếp Ngự ngòai đồng ruộng tạ i Trạ i Giống HATRI Với 100 dòng nếp Ngự phục tráng trong quá trình thu thập, qua đánh giá kiểu hình chọn được 5 dòng ưu tú về kiểu hình trong 20 dòng được tuyển chọn. Qua khảo sát, các tính trạng sau đây không có ý nghĩa thống kê như: chiều dài bông, tỉ lệ nẩy mầm, khối lượng 1000 hạt trên các cá thể. Điều nầy chứng tỏ rằng quần thể đều cho giá trị độ thuần về di truyền cao trên giống nếp Ngự. Riêng các tính trạng năng suất, hạt chắc trên bông của các cá thể đều có ý nghĩa thống kê. Điều nầy chứng tỏ rằng điều kiện canh tác và điều kiện chăm sóc, phân bón để cho sự phát triển đầy đủ của giống là điều rất quan trọng. Bảng 2: Đánh giá các 20 mẫu giống nếp Ngự tạ i Bình Định Tên dòng Chiề u dài bông (cm) Tỷ lệ nả y mầm () Sau 1 tháng Số bôngbụi Số hạ t chắc bụi Tỷ lệ hạ t lép bụ i () W 1000hạ t (g) Năng suấ t hạ tbụi (g) Năng suấ t (tấnha) IR29 24,40b 98,0ab 11,0d 1120,7c 28,6cd 25,00b 18,64b 4,83b HATRI 04 Nếp 28,94a 95,7d 10,7ab 1120,3c 34,2a 28,81a 16,34c 6,75a 8 22,78bcd 95,3...

PHÂN TÍCH CHẤT LƯỢNG CỦA GIỐNG LÚA NẾP NGỰ TẠI BÌNH ĐỊNH

Nguyễn thị Khánh Trân, Biện Anh Khoa, Nguyễn thị Lang

Viện Nghiên Cứu Nông Nghiệp Công Nghệ Cao ĐBSCL, Cần Thơ (HATRI)

Tóm tắt: Giống lúa mùa địa phương nếp Ngự đã được trồng tại Bình Định trong năm 2022-2023 được thu

thập và phục tráng tại Viện Nghiên Cứu Nông Nghiệp Công Nghệ Cao ĐBSCL Phân tích các tính trạng cho thấy sự khác biệt đáng kể giữa các kiểu gen so với tất cả các dòng được nghiên cứu Nếp Ngự được xem là một nhóm lúa nếp độc đáo vì hương thơm và chất lượng ngon, dẻo Để xác nhận sự hiện diện hoặc vắng mặt của hương thơm trong gạo nếp Ngự Một tập hợp 20 dòng được đánh giá kiểu hình bằng cách sử dụng tách sắc ký khí để định lượng 2AP ba giống đối chứng là Nếp Ngự Quãng Ngãi, IR 29 từ Viện lúa Quốc Tế và HATRI 04 Nếp từ Viện HATRI Thêm vào đó cũng phân tích mùi thơm bằng KOH và phương pháp PCR với hai chỉ thị RM223 và FMU1-2 được ghi nhận Kết quả chọn ra 5 dòng có mùi thơm tốt nhất là dòng số 8, 70, 78, 80 và kế đó là dòng 81 Khi phân tính phẩm chất thông qua đánh giá dạng hình thì chiều dài và chiều rộng của nếp Ngự có tính đồng nhất cao Phân tích phẩm chất cơm ghi nhận hàm lượng amylose ghi nhận hầu hết hàm lượng thấp trên các dòng nếp Ngự Điều nầy chứng tỏ các dòng nếp rất dẽo Chất lượng xay xát và tỷ lệ hạt gãy của gạo xay xát được đánh giá Ghi nhận dòng 78 cho tỉ lệ xay xát cao trên 53,5% Hàm lượng protein của các giống lúa dao động từ 7,5 đến 8,7% Dòng số 62 và số 8 có hàm lượng protein cao nhất (8,7-8,6%) theo thứ tự Phân tích năng suất và thành phần năng suất thì dòng số 81 cho năng suất cao nhất (4,20 ) dòng số 8 (4,15tấn/ ha), kế đến là dòng 78 (4,10 tấn/ha) Đánh giá năng suất và thành phần năng suất của các dòng bông trên mỗi cây, trọng lượng hạt (g), số lượng hạt trên mỗi bông và năng suất ghi nhận cao Năng suất của các dòng đều có ý nghĩa thống kê Chọn dòng nếp Ngự (8 ,78 và 81) có thể đưa vào sử dụng trong chương trình chọn giống trong thời gian tới giúp cho địa phương

Từ khóa: Mùi thơm, amylose, kiểu gen, kiểu hình, chất lượng xay chà

ANALYSIS OF QUALITY OF LANDRACE RICE: NEP NGU VARIETY IN BÌNH DINH

Nguyen Thi Khanh Tran, Bien Anh Khoa, Nguyen Thi Lang

High Agricultural Technology Research Institute for Mekong delta Vietnam (HATRI)

Abstract: Landrace rice genotypes nếp ngư were evaluated in Binh Dinh Province with three replications in a field experiment during 2022-2023 The analysis revealed significant differences among the genotypes against all the characters studied In general, phenotypic variance was higher than the corresponding genotypic variance for all the characters studied Nep Ngu rice is considered a unique landrace varietal group because of its aroma and superior grain quality To confirm the presence or absence of fragrance in Nep Ngu A set of 20 lines was phenotypically evaluated using gas chromatography separation to quantify 2AP of three control varieties, IR 29 from the International Rice Institute and HATRI 04 Glutinous FROM HATRI A set of 20 lines was phenotyped using gas chromatographic separation to quantify 2AP content in milled rice samples KOH tested and PCR method with two directives RM223 and FMU1-2 recorded to select some lines with the best fragrance followed by line 8, 70, 78, 80 and line 81 The shape is determined by the length: width ratio Through shape evaluation, the length and width of Nep Ngu are highly Rice quality analysis recorded amylose content recorded most of the low content on Nep Ngu lines This proves the delicious lines of rice Milling quality determines the final yield and fracture rate of milled rice Recorded line 78 for high milling rate over 53.5% The protein content of rice varieties ranges from 7.5 to 8.7% Lines 62 and 8 have the highest protein content (8.7-8.6%) Analyzing yield and yield composition, line No 81 gives the highest yield (4.20), line No 8 (4.15 tons / ha), followed by line 78 (4.10 tons / ha) Characters like number of panicles per plant, panicle weightg), number of grains per panicle and grain yield recorded high The grain yield analysis revealed significant differences among lines Selected Nep Ngu

lines ( 8 ,78 and 81) can be put into use in the breeding selection program in the near future to help the locality

Keywords: aroma, amylose, genotypic, phenotypic, milling quality

GIỚI THIỆU

Là một loại cây ngũ cốc chính, lúa (Oryza sativa L.) rất quan trọng đối với an ninh lương

thực cho ít nhất một nửa dân số thế giới Các giống mới có tiềm năng năng suất cao, chất lượng tốt và sức đề kháng cao đối với các căng thẳng sinh học và phi sinh học là cần thiết để đáp ứng nhu cầu về thực phẩm nhiều hơn phát sinh từ sự tăng trưởng dân số nhanh chóng và giảm đồng thời trên đất trồng trọt Cải thiện chất lượng gạo hiện đã trở thành một vấn đề quan trọng hàng đầu đối với người mua gạo và các chương trình nhân giống Đối với lúa mùa các chuyên gia chất lượng gạo ở 23 quốc gia đã xác định ba giống lúa phổ biến hàng đầu ở nước họ và các quốc gia khác nhau về đặc tính nấu ăn được đánh giá phổ biến nhất của các giống này đã được báo cáo

(Calingacion và ctv., 2014) Hương thơm là một trong những đặc điểm quan trọng nhất trong lúa

mùa mà người dân địa phương lưu giữ trong nhiều năm qua và nhu cầu tiêu thụ gạo chất lượng cao sẽ tiếp tục tăng Do đó, việc nhân giống các lúa mùa thơm, ngon mới và nghiên cứu mùi thơm thu hút ngày càng nhiều sự chú ý từ di truyền học lúa gạo và các nhà khoa học trong lĩnh vực nhân giống (Lang và ctv., 2021) Trong bài báo này, chúng tôi sẽ tập trung vào tính trạng hương thơm,

phẩm chất và năng suất của giống nếp Ngự được phục tráng phục vụ cho vật liệu lai giống lúa nếp mùa của địa phương

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

Vật liệu được sử dụng bao gồm 20 mẫu giống lúa Nếp được thu tại Bình Định phục tráng tại Viện Nghiên cứu Nông nghiệp Công nghệ cao đồng bằng sông Cửu Long và phân tích phẩm chất

Các chỉ tiêu về nông học

- Ngày trổ được ghi nhận khi quần thể lúa trổ 50% - Chiều cao đo từ mặt đất đến đỉnh bông cái - Năng suất và thành phần năng suất:

+ Số bông/ bụi: P/số bụi thu thập + Số hạt chắc/bông: (f/v) x (W+w)/P + Trọng lượng 1000 hạt: (W/f) x 1000 + Năng suất được qui về 14% ẩm độ

(P: tổng số bông đếm được trên các bụi lúa đã chọn làm mẫu, f: tổng số hạt chắc, v: bông cái, W: trọng lượng hạt chắc trên tất cả bông lúa)

Đánh giá mùi thơm:

Hạt lúa được bóc vỏ trấu và được xát trắng bằng máy “test miller” trong 1 giờ Mười hạt của mỗi cá thể được nghiền bằng máy Wil grinder, tốc độ trung bình Bột gạo của mỗi hạt được đặt trong một hộp plastic 5x5 cm Mỗi hộp, cho vào 500l alkali pha loãng (1,7%) và đậy lại Mẫu đã xử lý được đặt trong điều kiện nhiệt độ của phòng thí nghiệm trong 30 phút Các hộp được mở ra lần lượt theo thứ tự, rồi đánh giá mùi thơm bằng phương pháp ngửi

Phương pháp đo lường mùi thơm của gạo tạo mùi thơm, 2-acetyl1-pyrroline (2AP), được

xác định là yếu tố then chốt quyết định phẩm chất gạo thơm có trong giống lúa thơm (Buttery và

ctv., 1982) Phương pháp định tính nồng độ 2AP bằng sắc ký khí (GC: gas chromatography) theo

phương pháp (Petrov và ctv., 1996)

Chất lượng xay chà:

200 g mẫu lúa được sấy khô ở ẩm độ hạt 14%, được đem xay trên máy McGill Polisher no 3 của Nhật Các thông số về tỷ lệ gạo lứt, gạo trắng, gạo nguyên được xác định theo phương pháp của (Govindewami và Ghose, 1969) Hình dạng và kích thước hạt được đo bằng máy Baker E-02 của Nhật và phân loại theo thang điểm (IRRI ,1996)

Độ bạc bụng được cho điểm theo SES (IRRI, 1996)

Hàm lượng amylose được phân tích trên máy so màu, theo phương pháp của (Sadavisam và Manikam, 1992)

Đánh giá độ trở hồ: theo Viện lúa Quốc tế (IRRI), 1996

Đánh giá hàm lượng protein: theo phương pháp Yoshida (1976): Đo lượng đạm tổng số theo phương pháp Kjeldahl (Yoshida, 1986)

Đánh giá kiểu gen: theo phương pháp của (Lang, 2002) KẾT QUẢ THẢO LUẬN

Đánh giá mùi thơm của giống nếp Ngự

Một gen lặn nằm trên nhiễm sắc thể số 8 đã được xác định là gen mang tính trạng hương

thơm (Bradbury và ctv., 2005; Shu và ctv., 2008) Theo Lang và ctv (2008) đã khẳng định mối liên kết chặt chẽ giữa chỉ thị RG28 và fgr (5,8 cM) trên nhiễm sắc thể 8 và xác định được hai locus cho hương thơm RM223 và RG28 Gene mục tiêu được chọn để thực hiện thí nghiệm này là gene

mùi thơm trên nhiễm sắc thể số 8 Gene liên kết chặt trên nhiễm sắc thể số 8 được đánh dấu bởi marker phân tử RM 223 Marker này có kích thước là (200-210 bp) và được dùng làm khuôn DNA để thiết lập các cặp primer đặc hiệu Các cặp primer này sẽ khuếch đại được các đoạn DNA nhỏ hơn nhờ phương pháp PCR Các đoạn DNA nhỏ này được gọi là SSR Sau đó tiến hành kiểm tra việc khuếch đại trên gel agarose 3% trong dung dịch TBE 1X Kết quả thể hiện ở hình 1 Trên hình 1A có 15 dòng cho mùi thơm cùng với kích thước phân tử của HATRI 04 nếp

Hình 1: Sản phẩm PCR của chỉ thị phân tử RM223 trên 20 dòng Nếp Ngự ( 3-20) liên kết với

gene mùi thơm trên nhiễm sắc thể số 8, vị trí hai băng 200bp (1: IR 29) và 210bp (2: HATRI 04 Nếp), trên gel agarose 3 %

Hình 2: Sản phẩm PCR của chỉ thị phân tử FMU1-2 trên 20 dòng nếp Ngự liên kết với gene mùi

thơm trên nhiễm sắc thể số 8, vị trí hai băng 190bp (1:IR 29) và 210bp (2: HATRI 4 Nếp), trên gelpolyacrylamide với nhuộm nitrat bạc

Tương tự (Bradbury và ctv., 2005) đã xác định được gen hương thơm giữa các dấu hiệu phân tử Badh2 Các nghiên cứu sâu hơn cho thấy sự khác biệt giữa gạo thơm và gạo không thơm là do hai dấu hiệu phân tử trên gen mã hóa betaine dehydrogenase (BADH2) Có một sự khác biệt đáng kể trong trình tự gen Badh2 giữa gạo thơm và gạo không thơm sau khi giải trình tự vùng fgr Thật vậy, sau khi nhân bản dựa trên bản đồ và trình tự của vùng fgr, người ta đã phát hiện ra rằng có một sự khác biệt đáng kể trong trình tự gen Badh2 giữa gạo thơm và gạo không thơm và có một đột biến trong gạo thơm ở vùng exon thứ 7 của gen Badh2, dẫn đến chức năng mất protein Badh2 Do đó, gen Badh2 có khả năng liên quan đến gen fgr, kiểm soát hương thơm gạo (Bradbury và

ctv., 2005) Để xác minh chức năng của gen Badh2, 3 gen ứng cử viên trong vùng fgr đã được ứng

dụng vào 20 dòng chọn lọc nếp Ngự ghi nhận hình 2 Phân tích kiểu alen FMU1-2 (He và ctv.,

2015) được sử dụng làm marker đánh dấu, marker này có kích thước là (190-210bp) và được dùng

làm khuôn DNA để thiết lập các cặp primer đặc hiệu Trên hình 2 ghi nhận giống IR 29 không thơm, mang kích thước phân tử (190 bp) và giống thơm HATRI 04 Nếp , mang kích thước phân tử (210bp) Dòng 8, 70, 78, 80, 81 mang kích thước phân tử (210bp) có cùng kích thước phân tử với HATRI 04 Nếp có mùi thơm Dòng số 25, 52, 55 và 92 có alen mang kích thước phân tử (190bp) không thơm Các dòng còn lại mang alen dị hợp tử mang kích thước phân tử là (190, 210bp) Hình 2

Hương thơm là một đặc điểm chất lượng hạt quan trọng trong gạo, được kiểm soát bởi các

đột biến trong gen BADH2 Ghi nhận có dòng 100 ghi nhận nhận thấy có sự hiện diện hoặc vắng

M 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

mặt của hương thơm Một tập hợp kiểu hình bằng cách sử dụng tách sắc ký khí để định lượng hàm lượng 2AP trong các mẫu gạo xay xát (Bảng 1) Hàm lượng 2AP dao động từ 0,056 đến 3,229 ppm Phạm vi hàm lượng 2AP đo được trong kiểu gen thơm chứng minh rằng các gen bổ sung, hiệu ứng nhỏ có liên quan đến việc xác định mức độ 2AP

Bảng 1: Đánh giá mùi thơm trên giống lúa nếp Ngự bằng phương pháp phản ứng gạo với KOH và định tính 2AP

Với 100 dòng nếp Ngự phục tráng trong quá trình thu thập, qua đánh giá kiểu hình chọn được 5 dòng ưu tú về kiểu hình trong 20 dòng được tuyển chọn Qua khảo sát, các tính trạng sau đây không có ý nghĩa thống kê như: chiều dài bông, tỉ lệ nẩy mầm, khối lượng 1000 hạt trên các cá thể Điều nầy chứng tỏ rằng quần thể đều cho giá trị độ thuần về di truyền cao trên giống nếp Ngự Riêng các tính trạng năng suất, hạt chắc trên bông của các cá thể đều có ý nghĩa thống kê Điều nầy chứng tỏ rằng điều kiện canh tác và điều kiện chăm sóc, phân bón để cho sự phát triển đầy đủ của giống là điều rất quan trọng

Bảng 2: Đánh giá các 20 mẫu giống nếp Ngự tại Bình Định

Các dòng triển vọng của giống nếp Ngự được trồng và đánh giá các chỉ tiêu năng suất và thành phần năng suất Kết quả cho thấy, các dòng này có chiều dài bông tương đương nhau và đều hơn đối chứng, các dòng đều nở bụi khá tốt, số hạt/ bụi khá, tỷ lệ lép/ bông đạt trung bình Về năng suất ghi nhận: các dòng nếp Ngự có năng suất khá cao, trong đó dòng 100 cho năng suất cao nhất (4,83 tấn/ha)

Đánh giá ngoại hình chất lượng gạo

Tính đồng nhất trong các đặc điểm vật lý - chẳng hạn như chiều dài và chiều rộng của mẫu gạo có thể đóng một vai trò quan trọng trong sự sẵn sàng trả tiền cho gạo của người tiêu dùng Các giống lúa thường được trộn lẫn ở các giai đoạn khác nhau của hoạt động thu hoạch và sau thu hoạch (tức là thu hoạch, đập, sấy khô và xay xát), dẫn đến chất lượng gạo không đồng nhất Ngoại hình là một trong những tính chất quan trọng của hạt gạo ảnh hưởng đến khả năng chấp nhận thị trường của nó Sau khi xay xát, sự xuất hiện của hạt được liên kết với kích thước, hình dạng (dài so với tròn) Do đó khi phân tích kích thứơc hạt gạo được đánh giá theo thang chuẩn của IRRI Kết quả ghi nhận giống Nếp Ngự có kích thước hạt lúa dài biến động 8,35-8,83 mm hạt gạo biến động từ 5,22-5,96 mm Đây là nhóm hạt gạo tròn

Đánh giá chất lượng cơm

Bên cạnh chất lượng về ngoại hình, các dòng nếp Ngự cũng được phẩm chất cơm Trong 8 mẫu dòng chọn lọc, qua phân tích hàm lượng amylose và ghi nhận: hàm lượng amylose hầu hết các dòng đều cho mức độ thấp Hàm lượng amylose (AC) là một yếu tố quyết định chính chất lượng của gạo khi nấu ăn và khi ăn phân tử amylose có cấu trúc chuỗi thẳng có chứa khoảng 500 dextrose đơn vị Tỷ lệ amylose-amylopectin là yếu tố chính để phân loại gạo thành sáp (nếp) và gạo tẻ Hàm lượng amylose thấp nhất được ghi nhận là các dòng số 100 (18,5%)

Độ bền gel (AC): là một thước đo tốt về độ dẻo gạo xay và xác định sự mềm mại sau khi nấu một kiểm tra đơn giản và nhạy cảm nhanh chóng để xác định chất lượng gạo khi ăn bổ sung cho AC Gạo AC có thể được phân biệt theo tính mềm được đo bằng tính chắn chắn gel (mối liên hệ quan với hàm lượng amylose) Tính chắn chắn độ bền gel ảnh hưởng trực tiếp đến kết cấu của cơm, do đó, gạo đã nấu chín thì tính bền gel cứng cứng lại nhanh hơn so với tính gel mềm Các dòng ghi nhận độ bền gel tốt mềm cơm

Nhiệt độ hồ hóa (GT): xác định sự hấp thu nước và thời gian cho việc nấu nướng GT là nhiệt độ mà tại đó các hạt tinh bột hút nước và bắt đầu phồng lên không thể phục hồi Hầu hết các dòng có độ trỡ hồ đều ở mức cấp 9

Đánh giá phẩm chất xay chà

Phân tích tỉ lệ xay chà: Quá trình loại bỏ các phôi và lớp cám ngoài từ gạo nâu được gọi

là "làm trắng" hoặc "xay xát" Đánh bóng là quá trình loại bỏ lớp "subaleurone" sau khi làm trắng hạt gạo Ma sát và mài mòn là hai quá trình chính được sử dụng để loại bỏ các lớp cám từ gạo nâu: ma sát phá vỡ hạt và vỏ ra khỏi cám, trong khi quá trình mài mòn, bề mặt gạo thô tách ra khỏi cám Mức độ xay xát có thể thay đổi cho phù hợp với khẩu vị của người tiêu dùng hoặc để phù hợp với quy định chung, nó còn được ước tính trên cơ sở màu sắc của hạt xay chà và tỷ lệ gạo gãy Gạo xay xát có hạt nguyên và hạt bị gãy với kích thước khác nhau Cám gạo và phôi chiếm tỉ lệ 8-10% tổng khối lượng hạt Đánh giá về tỷ lệ phần trăm gạo nguyên cho thấy dòng số 88,78 có tỉ lệ gạo nguyên khá cao 53,9%, khá tốt so với giống đối chứng là 42,2% Tỷ lệ phần trăm gạo nguyên cũng bị ảnh hưởng bởi xử lý sau thu hoạch, thời gian lưu trữ và điều kiện, và quá trình xay xát( bảng 3)

Đánh giá phẩm chất dinh dưỡng

Phân tích protein: Số lượng và loại protein là những yếu tố quan trọng trong dinh dưỡng

gạo Yếu tố khác nhau ảnh hưởng đến hàm lượng protein gạo: khí hậu và môi trường, và số lượng phân bón được áp dụng, thời gian trưởng thành, mức độ xay xát, và các đặc tính của giống Hàm lượng protein của các giống lúa dao động từ 7,5 đến 8,7% Dòng số 62 và số 81, 95, 8 có hàm lượng protein cao nhất (8,7-8,6%) theo thứ tự, các dòng có hàm lượng thấp dòng số 14 (7,5%)

Bảng 3: Đánh giá chất lượng 20 mẫu giống nếp Ngự được phục tráng và 2 giống đối chứng

78 0,85bc 9 100a 83,5b 76,8b 53,5a 8,5a

Thông thường chất lượng hạt gạo được đánh giá thông qua người tiêu dùng và do đó được

sử dụng như một số tiêu chí lựa chọn đầu tiên trong các chương trình cải tiến (Graham và ctv., 2002; Tomlins và ctv., 2007) Giống lúa có gạo thơm (gọi chung lúa thơm: aromatic rice) chiếm

tỷ trọng đáng kể thị trường gạo xuất khẩu với nhiều đẳng cấp khác nhau, bao gồm loại hình gạo Jasmine và loại hình gạo Basmati Hai loại hình gạo này có vai trò chủ lực trong sản lượng gạo

thơm thế giới (Mahajan và ctv., 2018) trên các dòng nếp Ngự phân tích ghi nhận cả ba phân tích

xác địng dòng 100 cho mùi thơm tốt nhất Mặt khác, hình dạng hạt dựa trên tỷ lệ chiều dài trên

chiều rộng (Graham và ctv., 2002) Việc phân loại các mẫu gạo dựa trên kích thước và hình dạng

không được tiêu chuẩn hóa trên các quốc gia khác nhau và các thị trường khác nhau (Council of

the European Eunion và ctv., 2003; Dela Cruz và ctv., 2000) Hệ thống phân loại thường xuyên

được sử dụng bởi các chương trình nhân giống của Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI) như sau: ngắn (≤ 5,50 mm), trung bình / trung gian (5,51-6,60 mm), dài (6,61-7,50 mm) và rất dài (> 7,50 mm) Như vậy theo tiêu chuẩn giống Nếp Ngự là giống tròn Các hình dạng hạt gạo, tương tự như vậy, có thể được mô tả dựa trên các phạm vi giá trị thông thường được sử dụng trong IRRI: thon

(≤ 2,0), trung bình (2,1-3,0) và mảnh mai (> 3,0) (Dela Cruz và ctv., 2000) Đối với các dòng hầu

hết thuộc nhóm trung bình về chiều rộng hạt

Ba thông số được xem là quan trọng nhất trong việc đánh giá chất lượng nấu ăn của nhiều loại gạo là: hàm lượng amylose (AAC), độ bền gel (GC) và nhiệt độ hóa hồ (GT) Khi AAC tăng lên, hạt gạo nấu chín có xu hướng ngày càng khó khăn hơn (Lang 2015) Phân nhóm AAC, gạo có thể được nhóm lại thành năm lớp: sáp (0-2%), rất thấp (3-9%) Đối với nếp Ngự đánh giá có hàm lượng amylose lớp sáp trong bảng 3 Mặc dù một nghiên cứu gần đây cho thấy rằng các lớp

AAC này có thể được chia nhỏ (Calingacion và ctv., 2014) Có những trường hợp vật liệu gạo

cùng loại AAC rất khác biệt về độ cứng khác nhau Trong những trường hợp này, GC được sử dụng như một xét nghiệm bổ sung cho mức độ rất dẽo khi nấu các giống nếp nầy

Chất lượng xay xát xác định năng suất cuối cùng và tỷ lệ hạt gãy của gạo xay xát, là mối quan tâm của người tiêu dùng và nông dân Ba thông số chính, thu hồi gạo lức (tỷ lệ gạo lức so với gạo thô), thu hồi gạo xay (tỷ lệ gạo xay thành gạo thô) và thu hồi gạo nguyên (tỷ lệ gạo nguyên so với gạo thô) được sử dụng để đánh giá chất lượng và hiệu quả của quá trình xay xát Dòng nếp cho tỉ lệ gạo nguyên cao trên 50%

KẾT LUẬN

Phân tích 20 dòng lúa nếp Ngự và hai giống lúa mùa đối chứng là IR 29 và HATRI 04 nếp Qua phân tích mùi thơm trên 20 dòng Nếp Ngự ghi nhận cả ba phương pháp đánh giá: thử phản ứng gạo với KOH, Đinh tính 2-acetyl1-pyrroline (2AP) và phương pháp PCR với hai chỉ thị RM223 và FMU1-2 được ghi nhận chọn ra dòng có mùi thơm tốt nhất là dòng số 8 kế đó là dòng 78 và dòng 81

Phân tích phẩm chất cơm ghi nhận hàm lượng amylose ghi nhận hầu hết hàm lượng thấp trên các dòng nếp Ngự Điều nầy chứng tỏ các dòng ngon cơm

Chất lượng xay xát xác định năng suất cuối cùng và tỷ lệ hạt gãy của gạo xay xát Ghi nhận dòng 78 cho tỉ ệ xay xát cao trên 53,5%

Hàm lượng protein của các giống lúa dao động từ 7,5 đến 8,7% Dòng số 62 và số 8 có hàm lượng protein cao nhất (8,7-8,6%) theo thứ tự , các dòng có hàm lượng protein thấp là dòng số 14 (7,5%)

Phân tích năng suất và thành phần năng suất thì dòng số 8, 78,81 cho năng suất cao nhất (khi so sánh với các dòng Nếp Ngự khác )

Lời cảm ơn: Nhóm tác giả vô cùng cảm ơn Sở Khoa học và Công nghệ Bình Định đã cung cấp

kinh phí , Sở Nông Nghiệp và phát triển nông thôn Bình Định tạo điều kiện để thực hiện đề tài này

TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt

1 Nguyễn Thị Lang (2002), Phương pháp cơ bản trong nghiên cứu Công nghệ sinh học, NXB

Nông Nghiệp, TP.HCM

2 Nguyễn thị Lang 2015 Báo cáo đề tài : Nghiên Cứu Chọn Giống lúa xuất khẩu cho vùng ĐBSCL 2011-2015 Báo cáo tổng kết đề tài cấp bộ

Tiếng Anh

1 Bradbury MT, Fitzgerald TL, Henry RJ, Jin QS and Waters LE (2005) The gene for fragrance in rice Plant Biotechnol J 3:363-370

2 Buttery RG, Ling LC, Juliano BO 1982 2-acetyl-1-pyrroline: an important aroma component of cooked rice Chem Ind 23:958–959