BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ NGUYỄN BÍCH HÀ VŨ KHẢ NĂNG THÍCH NGHI CỦA MỘT SỐ DÒNG/GIỐNG LÚA ĐỘT BIẾN CHỊU MẶN Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Ngành: Khoa học trồng Mã ngành: 62 62 01 10 TĨM TẮT LUẬN ÁN NƠNG NGHIỆP 2016 Nghiên cứu đƣợc thực Khoa Nông nghiệp Sinh học Ứng dụng, Đại học Cần Thơ Thực hiện: Nguyễn Bích Hà Vũ Hƣớng dẫn: PGs Ts Võ Công Thành Phản biện 1: PGs Ts Phạm Văn Hiền Phản biện 2: PGs Ts Lê Việt Dũng Luận án đƣợc bảo vệ hội trƣờng B007, Khoa Nông nghiệp Sinh học Ứng dụng, trƣờng Đại học Cần Thơ, lúc 8:00 ngày 14 tháng 11 năm 2015 Có thể tham khảo luận án tại: Trung tâm học liệu-Đại học Cần Thơ Thƣ viện quốc gia CHƢƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết Tình hình biến đổi khí hậu diễn ngày phức tạp Lƣợng khí nhà kính CO2 tăng lên 28% từ năm 1975 đến (IPCC, 2001), làm cho nhiệt độ trái đất tăng cao, ngập lụt vào mùa mƣa hạn hán vào mùa khô ngày nghiêm trọng Việt Nam có hai vùng sản xuất lúa Đồng sông Cửu Long (51%) Đồng sông Hồng (15%) (Pham Quang Ha Nguyen Van Tuat, 2010) Tuy nhiên, ảnh hƣởng biến đổi khí hậu, với dâng lên nƣớc biển diện tích đất canh tác lúa vùng ven biển ngày thu hẹp lại Đồng sông Cửu Long có khoảng 1,7 triệu (chiếm khoảng 45% diện tích) chịu ảnh hƣởng nƣớc mặn (Reiner ctv., 2004) Việc chọn giống lúa có khả chống chịu mặn đƣợc cho cách làm hữu hiệu có kinh tế để thích ứng với điều kiện biến đổi khí hậu Trong đất nhiễm mặn yếu tố môi trƣờng ảnh hƣởng nặng đến suất trồng, hầu hết loại trồng bị ảnh hƣởng nồng độ cao muối đất Lúa lƣơng thực mẫn cảm với môi trƣờng mặn (Ashraf, 2009) Mặn gây chịu chứng cho lúa nhƣ: sinh trƣởng bị ức chế, số chồi thấp, rễ phát triển, cuộn lại hay đầu trắng xuất cháy chóp lá, số hạt bơng thấp, suất hạt giảm (IRRI, 2000) Sự gia tăng nồng độ muối làm giảm trọng lƣợng khô cây, khả hấp thu dƣỡng chất suất hạt lúa (Zelensky, 1999) Do lúa trồng đất mặn phải đối mặt với stress thẩm thấu cao, nồng độ cao ion độc nhƣ Na + Cl- mà cuối gây giảm sinh trƣởng (Martinez and Lauchli, 1993) Bên cạnh thành tựu mà phƣơng pháp lai tạo truyền thống mang lại phƣơng pháp xử lý đột biến có thành tựu vƣợt bậc (Mba ctv., 2007) Kết chọn tạo giống tác nhân vật lý mang lại lợi ích tác nhân hóa học đƣợc biết đến Một hóa chất đƣợc sử dụng để gây đột biến động vật thực vật 2,4Dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) (Pavlica ctv., 1991; Ateeq ctv., 2002) 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Chọn tạo giống lúa đột biến có khả chống chịu mặn 12,5-15,6 dS/m, thời gian sinh trƣởng ngắn (100-120 ngày) phù hợp cho mơ hình lúa-tơm 1.3 Nội dung nghiên cứu Tạo dòng đột biến ngắn ngày chịu mặn cách xử lý đột biến giống lúa Nàng Quớt Biển hóa chất 2,4-D Nhân chọn dịng lúa đột biến ngắn ngày (100-120 ngày), đánh giá khả chống chịu mặn, khả kháng rầy nâu, tiêu nơng học phẩm chất dịng đột biến đến hệ M4 Tìm hiểu khả thích nghi lúa thông qua biến đổi cấu trúc rễ Khảo nghiệm giống/dịng lúa đột biến chống chịu mặn mơ hình canh tác lúa-tôm vùng đất nhiễm mặn thuộc huyện Cần Đƣớc, tỉnh Long An và huyện Phú Tân, tỉnh Cà Mau 1.4 Ý nghĩa khoa học luận án Chọn tạo đƣợc giống đột biến có thời gian sinh trƣởng ngắn, chống chịu mặn thích hợp cho vùng canh tác lúa-tơm Bên cạnh đó, tìm hiểu khả thay đổi cấu trúc tế bào để thích nghi với môi trƣờng mặn 1.5 Ý nghĩa thực tiễn luận án Cung cấp nguồn vật liệu để tiếp tục chọn tạo giống lúa có khả thích nghi cho vùng trồng lúa-tôm ven biển Đồng sông Cửu Long 1.6 Một số điểm luận án Một số điểm đề tài so với tiêu chuẩn nƣớc giới trình bày qua Bảng 1.1 Phƣơng pháp tạo giống lúa phƣơng pháp xử lý đột biến với hóa chất 2,4 D sở cho việc khai thác tập đoàn giống lúa mùa chống chịu mặn đƣợc sƣu tập thích nghi điều kiện địa phƣơng với ƣu điểm phƣơng pháp nhanh, rẽ tiền, dễ áp dụng Bảng 1.1: Một số điểm đề tài Đơn vị Điểm Trong nƣớc đo đề tài TT Chỉ tiêu Chống chịu mặn giai đoạn mạ dSm-1 Thời gian sinh trƣởng Ngày Hàm lƣợng amylose Năng suất thực tế Tác nhân gây đột biến 19 Thế giới 8 97 120 120 % 19,19 20 – 25 20 – 25 tấn/ha 3,35 2–4 2–4 (cấp 5) hóa chất 2,4 D CHƢƠNG LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Giới thiệu chung vùng nghiên cứu 2.1.1 Đặc điểm chung tỉnh Long An Cà Mau Đây tỉnh có đất bị nhiễm mặn đặc trƣng cho Đồng Bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL), với tỉnh Long An nằm Bắc sông Hậu tỉnh Cà Mau nằm Nam sâu Hậu Cả tỉnh bị nhiễm mặn tháng mùa khô mức độ mặn giảm mạnh vào tháng mùa mƣa Do đó, mơ hình canh tác, nhƣ ruộng lúa ĐBSCL bị tác động mức độ thời gian xâm nhập mặn, lƣợng mƣa thời gian mƣa, hệ thống nƣớc tƣới, sách nhà nƣớc, thu nhập nông hộ Mức độ mặn lƣợng mƣa có mối tƣơng quan nghịch với Mƣa thấp vào mùa khô (từ tháng 12 dến tháng 4), lúc mà độ mặn nƣớc sông kênh tăng cao (từ tháng đến tháng 6) (Dang Kieu Nhan ctv., 2012) 2.1.2 Mơ hình lúa-tơm đất nhiễm mặn Mơ hình canh tác lúa-tơm mơ hình canh tác đặc thù vùng bị nhiễm mặn theo mùa 50 năm qua (Nguyễn Bảo Vệ ctv., 2005) Nhiều nơng dân biết thích ứng với điều kiện tự nhiên cách trồng lúa mùa mƣa, sử dụng ruộng lúa để nuôi tôm sú (Penaneus monodon) mùa khô Hệ thống canh tác mang lại lợi ích kinh tế cho ngƣời dân vùng nhờ giá trị cao tôm sú, đồng thời có thêm nguồn thu nhập từ lúa hệ thống Lợi nhuận trung bình tồn hệ thống đạt từ 20-30 triệu đồng/ha (Nguyễn Thị Thanh Tâm, 2010) Diện tích hình thức sản xuất lên đến 120.000 phát triển đến 200.000 năm nhƣ kế hoạch ngành nông nghiệp (Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn, 2004a) Nét đặc thù mơ hình tơm sú đƣợc thả nuôi mùa khô theo phƣơng thức quảng canh cải tiến (khi nguồn nƣớc sông bị nhiễm mặn) việc canh tác lúa đƣợc thực mùa mƣa (độ mặn giảm) Mặc suất thấp, chí bị lỗ xét riêng lẻ, nhƣng lúa có tác động tích cực đến suất tơm vụ nắng liền sau nhờ tác động môi trƣờng nƣớc dinh dƣỡng ruộng tôm tốt hơn, mang lại lợi nhuận cho tồn hệ thống tốt nhiều so với khơng trồng lúa (Lê Cảnh Dũng, 2012) 2.2 Đất mặn ảnh hƣởng bất lợi đất mặn 2.2.1 Đặc điểm đất mặn Theo Akbar Ponnamperuma (1982) đất mặn có tính chất vật lý hóa học đa dạng Sự biến đổi phụ thuộc vào nguồn gốc gây mặn, pH đất, hàm lƣợng chất hữu đất, chế độ thủy văn nhiệt độ Đất mặn chứa lƣợng lớn muối hòa tan nƣớc vùng rễ trồng mà chủ yếu NaCl, làm thiệt hại đến hoạt động sinh trƣởng Mức độ gây hại phụ thuộc vào giống, thời gian sinh trƣởng, yếu tố môi trƣờng kèm theo tính chất đất Ngồi việc gây cân ion thách thức đất mặn lúa ảnh hƣởng chúng lên mối quan hệ nƣớc Muối dƣ thừa vùng rễ làm giảm lƣợng nƣớc hữu dụng cho nguyên nhân làm cho tốn nhiều lƣợng để loại bỏ muối hấp thu nƣớc tinh khiết (Brady Weil, 2002) Do đó, ngồi việc chọn tạo giống lúa có khả chống chịu mặn cao việc áp dụng biện pháp canh tác thích hợp để góp phần làm giảm lƣợng muối vùng rễ điều cần thiết 2.2.2 Sự gây hại stress mặn mức độ sinh lý Đất mặn đất có vƣợt nồng độ muối hòa tan chủ yếu gồm calcium (Ca2+), magnesium (Mg2+), natri (Na+), kali (K+), chloride (Cl), bicarbonate (HCO3-) sulfate (SO42-) (McCauley, 2005) Stress mặn kết hợp số yếu tố tạo nên Trong yếu tố stress thẩm thấu stress ion quan trọng Sự hạn chế nƣớc đƣợc gọi stress thẩm thấu, gây trở ngại việc hấp thu nƣớc Trong stress ion gây trở ngại việc hấp thu dinh dƣỡng khoáng nguyên nhân trực tiếp gây ngộ độc Na+ Cl- (Araya ctv., 1991) Do đặc điểm tác động lên khác nên gây hại khác Stress thẩm thấu làm giảm chồi tốc độ gây hại nhanh Trong stress ion làm tăng già yếu thời gian gây hại lại chậm (Munns Tester, 2008) Stress thẩm thấu Triệu chứng trồng đất mặn có biểu nhƣ trồng điều kiện khô hạn Stress thẩm thấu làm giảm nƣớc hấp thu vào rễ Kết sinh trƣởng bị ngăn cản khả hấp thu nƣớc giảm sinh trƣởng trở nên chậm (Diedhiou, 2006) Song ctv (2005) cho thấy nảy mầm bị hạn chế stress thẩm thấu Khả nảy mầm đƣợc cải thiện làm giảm mức độ mặn Vì vậy, để tồn điều kiện phải hạn chế nƣớc điều hịa bốc nƣớc thích nghi với nƣớc Stress mặn làm giảm khả quang hợp có liên quan đến stress thẩm thấu (Munns, 2002; Riwalli ctv., 2002) Sự trở ngại việc hấp thu nƣớc đất mặn làm giảm lƣợng bốc thoát nƣớc, nhƣ giảm khả đồng hóa CO2 sinh trƣởng mô Thực nghiệm chứng minh ức chế quang hợp hay giảm sinh trƣởng giảm hàm lƣợng chlorophyll dƣới điều kiện mặn (Shabala ctv., 2005) Stress ion (Ionic stress) Sự ức chế sinh trƣởng đƣợc quan sát ảnh hƣởng Na+ Cl- làm giảm hấp thu ion khác dinh dƣỡng cần cho sinh trƣởng Trong Na+ cạnh tranh với K+, Ca2+, Mg2+ Mn2+ Clhạn chế hấp thu NO3-, PO43- SO42- (Romero ctv., 1994; Summart ctv., 2010) Chính cạnh tranh gây nên tình trạng thiếu hụt dinh dƣỡng cây, với thiếu nƣớc stress thẩm thấu tình trạng nhiễm mặn lúa nghiêm trọng dẫn đến chết Sự hấp thu nhiều Na+ tế bào chất gây độc làm nhiễu loạn trình trao đổi chất chủ yếu tế bào nhƣ sinh tổng hợp protein, hoạt động enzyme quang hợp (Yeo Flowers, 1984; Blaha ctv., 2000) Do đó, stress ion gây nên lão hóa sớm lúa với triệu chứng nhƣ vàng úa hoại tử, kéo theo giảm sinh trƣởng suất (Munns ctv., 2006) Bên cạnh đó, ion K+ tích lũy khơng bào để điều hịa áp suất thẩm thấu giúp thích nghi với stress thẩm thấu Nhƣng ảnh hƣởng Na + gây nên cân Na-K cây, làm cho khả chống chịu với stress thẩm thấu giảm (Ponnamperuma, 1984) 2.3 Phƣơng pháp đột biến chọn giống Trong điều kiện tự nhiên, tần số đột biến xuất thấp thay đổi tùy thuộc vào loại trồng gen chuyên biệt (Kurata ctv., 2005) Tần số đột biến thấp đột biến có lợi cho sản xuất cịn thấp nhiều lần Do đó, khơng thể chọn lọc giống dựa vào đột biến tự nhiên mà cần có cách làm tăng tần số đột biến để tạo nguồn vật liệu cho chọn giống Vì vậy, việc chọn giống đột biến nhân tạo ngày đƣợc quan tâm Tuy có nhiều hạn chế nhƣng chọn giống đột biến đóng góp vào thành cơng chọn giống Đến cuối kỷ 20 có 2.200 giống trồng đƣợc tạo phƣơng pháp đột biến, có khoảng 434 giống lúa (Maluszynski ctv., 2000) Theo thống kê FAO/IAEA (2009) Việt Nam cho 35 giống lúa đột biến Đột biến kỹ thuật giúp cải thiện giống trồng (Roychowdhury Tah, 2011) De Vries (1905) đề nghị dùng xạ để tạo thể đột biến Muller (1927) sử dụng tia X Drosophila Stadler (1928) dùng tác nhân để gây đột biến ngũ cốc Auerbach Robson (1947) tăng tần số đột biến xạ mà hóa chất Sau đó, tác nhân gây đột biến ngày đƣợc phát nhiều Tuy có nhiều tác nhân gây đột biến nhƣng chọn giống đƣợc chia thành tác nhân lý học tác nhân hóa học (Vũ Đình Hịa ctv., 2005) Thành tựu chọn giống phương pháp đột biến Hiện nay, giới có 2.158 giống trồng đƣợc đƣa vào sản xuất phƣơng pháp gây đột biến hóa chất, có 429 giống lúa (FAO/IAEA, 2011) Ở Việt Nam, số giống lúa đƣợc chọn tạo phƣơng pháp đột biến đƣợc đƣa vào sản xuất nhƣ: Khang Dân đột biến, OM2717, VND99-3, DT21, MT-6, NN22-98,… Một số giống ƣu tú đƣợc đƣa vào sản xuất với diện tích lớn Đồng sông Cửu Long nhƣ VND95-19, VND95-20, VND99-3, TNDB-100 VND95-20 nằm năm giống lúa đƣợc xuất nhiều đƣợc trồng với diện tích 300.000 ha/năm ĐBSCL (Do Khac Thinh, 2009) Phần lớn giống đột biến đƣợc đƣa vào sản xuất dạng có thay đổi kiểu hình, thời gian sinh trƣởng ngắn, tăng suất, phẩm chất, khả chống chịu sâu bệnh điều kiện bất lợi môi trƣờng Từ năm 2007 đến 2012, giới chọn tạo nhiều giống với đặc tính vƣợt trội nhờ vào phƣơng pháp đột biến Ở Bangladesh, giống BRRI dhan29 đƣợc gây đột biến tạo giống không chịu ảnh hƣởng quang kỳ Ở Indonesia, Sobrizal kết hợp phƣơng pháp lai gây đột biến để cải thiện giống lúa có phẩm chất tốt suất cao từ hai giống thuộc hai nhóm indica japonica Nishimura Nhật dùng đột biến để làm giảm hàm lƣợng amylase gạo (Nakai, 2013) Cùng với giới, Việt Nam đạt đƣợc số thành tựu chọn tạo giống lúa phƣơng pháp gây đột biến IR64 giống lúa có phẩm chất tốt nhƣng có thời gian sinh trƣởng dài Giống đột biến VND9520 đƣợc tạo từ IR64, có thời gian sinh trƣởng ngắn khả thích nghi tốt VND95-19 giống đột biến khác từ IR64 có tiềm năng suất cao (11 tấn/ha), chịu phèn điều kiện bất lợi môi trƣờng (Do Khac Thinh ctv., 1999) Bằng cách gây đột biến, đặc tính cảm ứng quang kỳ giống lúa Nàng Hƣơng đƣợc loại bỏ cho giống VND99-3 có thời gian sinh trƣởng ngắn, chống chịu với phèn khô hạn miền Nam Việt Nam (Do Khac Thinh ctv., 2005) Nguyen Thi Lang ctv (2007) sử dụng phƣơng pháp đột biến để chọn tạo giống lúa có hàm lƣợng acid phytic thấp, chất làm giảm khả hấp thu sắt kẽm, nhƣ số khoáng chất khác Ứng dụng 2,4-D chọn tạo giống đột biến Chất 2,4-D (2,4-Dichlorophenoxyacetic acid) có khả gây đột biến tế bào thực vật động vật có vú Ở chóp rễ hành, chất 2,4-D làm rối loạn phân chia tế bào nguyên nhiễm, nhƣ làm thay đổi cấu trúc nhiễm sắc thể (Pavlica ctv., 1991) Ateeq ctv (2002) chứng minh 2,4-D làm thay đổi kiểu hình hành tây (Allium cepa) nồng độ từ đến 20 ppm Trên lúa, hạt đƣợc xử lý với mức 100, 200 300 ppm h đƣợc gieo đồng Kết cho thấy tần số đột biến tăng lên tăng nồng độ xử lý Nghiên cứu chứng minh 2,4-D chất có khả gây đột biến (Kumari Vaidyanath, 1989) Trần Thị Phƣơng Thảo (2013) ứng dụng 2,4dichlorophenoxyacetic acid để phá tính quang cảm giống lúa mùa Nàng Quớt Biển CHƢƠNG PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP 3.1 Phương tiện nghiên cứu 3.1.1 Thời gian địa điểm nghiên cứu Đề tài đƣợc thực từ tháng năm 2012 đến tháng năm 2015 Các thí nghiệm phịng đƣợc thực Phịng thí nghiệm Di truyền-Chọn giống Ứng Dụng Công Nghệ Sinh học, Bộ môn Di Truyền-Giống Nông Nghiệp, Khoa Nông Nghiệp Sinh Học Ứng Dụng, Trƣờng Đại học Cần Thơ Khảo nghiệm dòng lúa chọn tạo đƣợc huyện Cần Đƣớc, tỉnh Long An huyện Phú Tân, tỉnh Cà Mau Điểm thí nghiệm thứ huyện Cần Đƣớc, tỉnh Long An đại diện cho vùng đất nhiễm mặn Bắc sơng Hậu Điểm thí nghiệm thứ hai huyện Phú Tân, tỉnh Cà Mau đại diện cho vùng đất nhiễm mặn Nam sông Hậu 3.1.2 Vật liệu nghiên cứu Vật liệu thí nghiệm gồm giống lúa đƣợc ghi nhận nguồn gốc Bảng 3.1 Bảng 3.1: Nguồn gốc giống lúa thí nghiệm Stt Giống/dịng Nguồn Đƣợc tuyển chọn phịng thí nghiệm Chọn Nàng Quớt giống Thực Vật, Bộ môn Di Truyền Giống Biển Nơng Nghiệp ĐHCT Đốc phụng (đối Phịng thí nghiệm Chọn giống Thực Vật, Bộ chứng mặn) môn Di Truyền Giống Nông Nghiệp ĐHCT IR 28 (chuẩn Phịng thí nghiệm Chọn giống Thực Vật, Bộ nhiễm mặn) môn Di Truyền Giống Nông Nghiệp ĐHCT BN2 (đối Phịng thí nghiệm Chọn giống Thực Vật, Bộ chứng rầy) môn Di Truyền Giống Nông Nghiệp ĐHCT TN1 (chuẩn Phịng thí nghiệm Chọn giống Thực Vật, Bộ nhiễm rầy) môn Di Truyền Giống Nông Nghiệp ĐHCT OM4900 (đối chứng địa Thu thập địa phƣơng phƣơng) 4.2.3 Sự biến đổi cấu trúc rễ để thích nghi điều kiện mặn Trong điều kiện dS/m, có khác vị trí tẩm suberin lignin giống lúa Khi tăng nồng độ mặn lên vị trí hình thành suberin lignin rễ giảm xuống (tế bào ngấm suberin lignin gần đỉnh rễ hay q trình suberin lignin hóa xảy nhanh hơn) (Hình 4.5) Đặc biệt giống IR28, vị trí hình thành suberin ngoại bì khơng giảm tăng nồng độ mặn Sự hình thành lớp tế bào ngấm suberin ngoại bì làm tăng khả chống chịu mặn Lớp tế bào giúp ngăn cản hấp thu muối vào theo đƣờng apolast (Cai ctv., 2011) Trong suberin lignin hóa nội bì giúp hạn chế hấp thu ion độc theo đƣờng apolast (Yeo Flowers, 1984) Thêm vào đó, lignin hóa mạch gỗ giúp trì cấu trúc tồn vẹn hệ thống mạch gỗ điều kiện mặn Ngồi việc tăng cƣờng tính bền vững học, cịn giúp giữ đƣợc nƣớc điều kiện khô hạn (Hà Thị Lệ Ánh, 2006) Do đó, có khả giúp chống chịu với stress thẩm thấu (thiếu nƣớc) đƣợc gây mặn Hình 4.5: Vị trí tẩm suberin lignin ngoại bì (A), nội bị (B) mạch gỗ (C) rễ; (D) vị trí hình thành mơ khí rễ Sự hình thành lớp suberin lắp đầy khoảng gian bào tăng cƣờng cản trở đƣờng hấp thu apolast rễ Sự ngăn cản làm cho chất nƣớc muốn hấp thu vào phải xuyên qua tế bào hay xuyên qua màng tế bào trƣớc vào mạch gỗ, mà có tính chọn lọc cao Tính hấp thu có chọn lọc màng tế bào làm giảm hấp thu Na + vào cây, giúp chống chịu với điều kiện mặn tốt (Krishnamurthy ctv., 2009 Một số nghiên cứu khác cho môi trƣờng mặn stress phi sinh học khác cảm ứng hình thành nên yếu tố ngăn cản đƣờng hấp thu apolast Tuy nhiên, trình thƣờng xảy chậm phải vài ngày (Shannon ctv., 1994; Reinhardt Rost, 1995) Hình 4.6: Lát cắt ngang rễ giống NQB mùa Hình 4.7: Lát cắt ngang giống IR28 Bên cạnh đó, vị trí hình thành mơ khí (aerenchyma) giống dƣờng nhƣ khơng có khác tăng nồng độ mặn vị trí hình thành mơ khí rút ngắn lại Khi sống môi trƣờng mặn, tế bào nhu mơ ỏ lớp ngoại bì hịa tan màng tế bào, tạo thành mơ khí nhanh khơng có mặn (Lee ctv., 2013) Krishnamurthy ctv (2009) nhận thấy lúa đƣợc xử lý với mặn aerenchyma đƣợc hình thành gần đầu rễ hai giống Pokkali (chống chịu) IR20 (nhiễm mặn) 4.2.4 Sự tích lũy protein rễ, bẹ Hình 4.8: Phổ điện di protein tổng số (A) NQB mùa (B) IR28 Hình 4.9: Phổ điện di protein tổng số (A) NQB mùa (B) IR28 Qua kết điện di protein rễ bẹ (Hình 4.8) cho thấy mức độ nhuộm màu băng protein có khối lƣợng phân tử 135,90; 115,58 31,81 kDa đậm dần tăng nồng độ mặn mức 0; 12,50; 15,63; 18,75 21,88 dS/m giống chống chịu mặn (NQB mùa), kết tƣơng tự giống lại Trong giống IR28 band nhạt dần tăng nồng độ mặn Ở kết điện di protein (Hình 4.9), băng 54 kDa giống có khả chống chịu mặn (CTUS4, Sỏi mùa, NQB-ĐB, NQB mùa) ăn màu với thuốc nhuộm đậm tăng nồng độ mặn Trái lại, band protein giống IR28 lại nhạt dần nồng độ mặn tăng Nhiều nghiên cứu cho thấy tăng tích lũy số chất tan tế bào nhƣ proline, polyamines, glycine betain, đƣờng, polyols giúp tăng khả chống chịu trồng điều kiện mặn (Gupta Huang, 2014) Taylor ctv (2009) cho protein đáp ứng với mặn phức tạp việc làm thay đổi trình trao đổi chất điều kiện mặn nhƣ loại bỏ gốc oxy hóa tự do, dẫn truyền tính hiệu, phiên mã, dịch mã DNA,… Sự thay đổi loại protein nhƣ thành phần tế bào giúp thích nghi với điều kiện mặn phụ thuộc vào nồng độ mặn, thời gian xử lý mặn giống trồng (Liu ctv., 2011) Thêm vào đó, trình trao đổi chất loại protein liên kết với khả chống chịu mặn chƣa đƣợc biết rõ 4.3 Khảo nghiệm giống/dòng lúa đồng 4.3.1 Đánh giá nƣớc dinh dƣỡng điểm thí nghiệm Kết đánh giá EC pH nước Độ mặn nƣớc đƣợc thể qua giá trị EC Hình 4.10 Độ mặn nƣớc dao động liên tục giai đoạn sinh trƣởng khác lúa thời điểm ngày Nguyên nhân biến đổi ảnh hƣởng từ thay đổi thời tiết nhƣ nhiệt độ lƣợng mƣa Mức độ mặn huyện Cần Đƣớc cho thấy thấp nhiều so với huyện Phú Tân Mức độ mặn huyện có giảm nhƣng so với khả chống chịu lúa cịn cao So với EC giá trị pH tƣơng đối ổn định nằm khoảng 6,5 đến 7,1 huyện Cần Đƣớc, giá trị huyện Phú Tân có cao nằm khoảng đến Theo Sahrawat (2005) khoảng pH thích hợp cho phát triển lúa 6,5-7,5, tạo điều kiện thuận lợi cho hấp thu dinh dƣỡng điều kiện đất ngập nƣớc Huyện Cần Đƣớc Huyện Phú Tân Hình 4.10: Diễn biến độ mặn nƣớc qua giai đoạn phát triển Kết đánh giá đất thí nghiệm Kết phân tích hàm lƣợng dinh dƣỡng đất giai đoạn cấy, trổ thu hoạch lúa đƣợc trình bày Bảng 4.7 Hàm lƣợng đạm tổng số qua giai đoạn sinh trƣởng nằm khoảng 0,160,21%, nhóm đạm Trong đó, lân tổng số lại thuộc nhóm nghèo lân (0,04-0,06%) Bên cạnh đó, kali tổng số thuộc nhóm giàu kali giai đoạn cấy (>2,01%), nhƣng giai đoạn sau kali tổng số giai xuống thuộc nhóm trung bình (0,81-1,50%) (Đỗ Thị Thanh Ren, 1999) Bảng 4.7: Kết phân tích hàm lƣợng dinh dƣỡng đất CEC EC bão pH Địa Nts Pts Kts Cl- SO42Giai đoạn (meq/ hòa bão điểm (%) (%) (%) (%) (%) 100g) (dSm-1) hòa Cấy 0,16 0,04 2,15 0,67 0,310 18,96 4,80 6,99 (18 NSKG) Trổ Cần 0,18 0,05 1,33 0,05 0,027 19,76 5,92 6,35 Đƣớc (75 NSKG) Thu hoạch 0,19 0,05 1,47 0,14 0,009 22,56 5,78 6,91 (94 NSKG) Cấy 0,19 0,04 1,70 0,19 0,02 22,47 9,17 6,68 (18 NSKG) Trổ Phú 0,21 0,04 1,66 0,27 0,08 23,96 8,99 7,17 (75 NSKG) Tân Thu hoạch 0,17 0,04 1,66 0,14 0,01 23,56 6,12 7,34 (94 NSKG) Nts: đạm tổng số, Pts: lân tổng số, Kts: kali tổng số, NSKG: ngày sau gieo, CEC: dung tích hấp phụ cation Vùng đất thí nghiệm có số CEC đƣợc phân vào nhóm có CEC cao, nằm khoảng 15,1-30,0 meq/100g đất (Lê Văn Căn, 1978) Hàm lƣợng Cl- đất cao 0,26%, nhiễm mặn từ nƣớc biển Trong SO42- nhỏ 0,2%, đƣợc đánh giá phèn Kết phân tích cho thấy đất thí nghiệm đất mặn có giá trị EC bão hòa lớn dSm1 pH bão hòa nhỏ 8,2 (FAO, 1985) Tƣơng tự nhƣ EC đo đƣợc từ nƣớc ruộng thí nghiệm Ece huyện Phú Tân cao nhiều so với huyện Cần Đƣớc Đây lý trồng giống IR28 huyện Phú Tân 4.3.2 Đặc tính nơng học thành phần suất Một số đặc tính nơng học Các giống/dịng lúa thí nghiệm có sức sống mạ thuộc cấp Cây mạ sinh trƣởng tốt, đa số có tép Cây mạ khỏe giúp nhanh bén rễ hồi xanh, tạo điều kiện thuận lợi cho giai đoạn sinh trƣởng phát triển sau (Wen, 1990) Độ dài giai đoạn trổ từ đến ngày, đƣợc đánh giá cấp Thời gian trổ kéo dài ảnh hƣởng đến chất lƣợng gạo, nhƣ gây bất lợi giai đoạn thu hoạch hay gây thất thoát thu hoạch Ngun nhân q trình cấy, số bị chết cần phải cấy dặm, cần có thời gian phục hồi nên trổ chậm Thời gian trổ thông thƣờng 4-5 ngày, phụ thuộc vào giống, điều kiện mơi trƣờng độ giống (Yano Sasaki, 1997) Bảng 4.8: Một số đặc tính giống/dịng lúa thí nghiệm Sức Độ dài Độ Độ Độ sống giai Địa cứng Giống/dịng đoạn đồng cổ điểm mạ trổ ruộng (cấp) (cấp) (cấp) (cấp) (cấp) NQB ĐB 1CĐ 1 2-1-1 NQB ĐB 2CĐ 1 1-6-2 CTUS4 CĐ 5 IR28 CĐ 5 OM4900 CĐ 5 NQB ĐB 1PT 1 2-1-1 NQB ĐB 2PT 1 1-6-2 CTUS4 PT 3 IR28 PT OM4900 PT Thời gian sinh trƣởng (ngày) 95 95 95 90 95 93 93 93 93 CĐ: ruộng thí nghiệm Cần Đước, PT: ruộng thí nghiệm Phú Tân Tƣơng tự nhƣ hai tiêu độ đồng ruộng khơng có khác biệt giống/dịng lúa thí nghiệm, đƣợc đánh giá cấp 1, khác dạng nhỏ 0,3% Bên cạnh đó, độ cổ bơng hai dịng lúa đột biến đƣợc đánh giá cấp 1, độ cổ bơng hồn tồn Trong ba giống lúa cịn lại cấp (thốt vừa cổ bơng) huyện Cần Đƣớc cấp huyện Phú Tân Kiểu hình có độ cổ bơng trung bình đƣợc xem lý tƣởng việc bảo vệ suất Giống có độ cổ bơng nhiều dễ bị gãy có gió, giống trổ khơng gặp ẩm độ cao tạo điều kiện cho nấm bệnh phát triển, nhƣ làm tăng tỷ lệ hạt lép Đánh giá độ cứng thông qua đổ ngã vào giai đoạn thu hoạch Có thể khác đặc điểm tự nhiên cách thức canh tác nên ruộng thí nghiệm huyện Phú Tân đƣợc đánh giá chung cứng huyện Cần Đƣớc Hầu hết giống lúa đƣợc đánh giá cấp 1, không bị đỗ ngã; hai dòng đột biến đƣợc phân vào cấp đến cấp Độ cứng đƣợc tạo nên nhiều yếu tố nhƣ chiều cao (chiều cao từ thấp đến trung bình), thân rạ cứng, kỹ thuật canh tác thích hợp Cây đỗ ngã gây khó khăn thu hoạch, nhƣ thất suất Thiệt hại đỗ ngã phụ thuộc vào mức độ đổ ngã thời điểm đổ ngã (Setter, 1994) Một số đặc tính nơng học đƣợc ghi nhận Bảng 4.8, cho thấy giống/dịng lúa thí nghiệm có thời gian sinh trƣởng biến thiên từ 90 đến 95 ngày đƣợc phân vào nhóm ngắn ngày A1 (90-105 ngày) (Bộ Nông nghiệp Phát triển nơng thơn, 2011) Trong mơ hình lúa-tơm, thời gian sinh trƣởng ngắn giúp tránh đƣợc thiệt hại mặn gây ra, nhƣ thuận lợi việc điều chỉnh lịch thời vụ Thành phần suất suất Chiều cao giống/dịng lúa thí nghiệm có khác biệt mức ý nghĩa thống kê 5% Các giống/dịng lúa có chiều cao trung bình biến thiên từ 89 đến 151 cm huyện Cần Đƣớc 91 đến 133 cm huyện Phú Tân Nhìn chung, dòng NQBĐB 2-1-6-2 thấp NQBĐB 1-2-1-1 Theo Võ Tòng Xuân (1986) yêu cầu để lúa cho suất tốt chiều cao trung bình nằm khoảng 80 đến 110 cm Cây cao dễ dẫn đến đỗ ngã, làm giảm suất, nhƣ phẩm chất hạt gạo Bảng 4.9: Thành phần suất nghiệm huyện Cần Đƣớc Chiều Số Stt Giống/dòng cao bông/ (cm) m2 a NQBĐB 1-2-1-1 151 203b b NQBĐB 2-1-6-2 107 196c b CTUS4 106 182d IR28 (CN) 88d 226a c OM4900 (ĐC) 98 223a F * * CV (%) 5,97 5,06 giống/dịng lúa khảo Hạt chắc/ bơng 92ab 87b 95a 64c 89b * 9,43 Tỷ lệ hạt Trọng (%) lƣợng 1000 hạt (g) 78,5b 25,03a d 66,6 23,53b a 80,7 25,43a 74,3c 21,60c ab 79,6 23.17b * * 4,27 3,95 Ghi chú: *: khác biệt ý nghĩa mức 5%, cột, chữ theo sau số có mẫu tự giống khác biệt khơng ý nghĩa theo phép thử Duncan ĐC: giống đối chứng CN: giống chuẩn nhiễm Tại huyện Cần Đƣớc, số bông/m2 biến thiên khoảng 202 đến 283 bơng có khác biệt ý nghĩa thống kê giống/dòng Trong đó, giống IR28 có số bơng/m2 cao nhất, nhƣng lại có số hạt bơng thấp giống/dịng Bên cạnh đó, trọng lƣợng 1.000 hạt tiêu cấu thành nên suất lúa Trọng lƣợng 1.000 hạt giúp đánh giá sơ đƣợc kích cỡ hạt lúa Tại huyện Phú Tân hầu nhƣ tiêu sinh trƣởng giảm đáng kể, lý chủ yếu chịu ảnh hƣởng nồng độ mặn cao đất nƣớc Bảng 4.10: Thành phần suất huyện Phú Tân Chiều Số Stt Giống/dịng cao bơng (cm) /m2 a NQBĐB 1-2-1-1 134 159b NQBĐB 2-1-6-2 94b 91c b CTUS4 93 169a IR28 (CN) OM4900 (ĐC) 89c 83d F * * CV (%) 3,47 3,76 giống/dịng lúa khảo nghiệm Hạt chắc/ bơng 52b 55a 47c 43d * 8,85 Tỷ lệ hạt Trọng (%) lƣợng 1000 hạt (g) a 68,3 24,1b 55,4b 22,9c d 50,3 25,3a 52,8c 22,8c * * 4,60 1,92 Ghi chú: *: khác biệt ý nghĩa mức 5%, cột, chữ theo sau số có mẫu tự giống khác biệt khơng ý nghĩa theo phép thử Duncan ĐC: giống đối chứng CN: giống chuẩn nhiễm Sau thu hoạch huyện Cần Đƣớc suất dịng NQBĐB 1-2-1-1 có suất thực tế cao giống/dòng lúa khảo nghiệm đạt 4,25 tấn/ha Trong dòng NQBĐB 2-1-6-2 đạt 3,21 tấn/ha, thấp giống CTUS4 OM4900 (Bảng 4.28) So với điểm thí nghiệm huyện Cần Đƣớc huyện Phú Tân chịu ảnh hƣởng nồng độ mặn cao xảy theo vụ nên làm giảm sinh trƣởng cây, kéo theo giảm suất giống/dòng Tƣơng tự nhƣ huyện Cần Đƣớc, dòng NQBĐB 1-2-1-1 cho suất cao điểm thí nghiệm huyện Phú Tân (Bảng 4.12) Ngoài ra, suất giống/dịng lúa thí nghiệm huyện cịn cho thấy có tƣơng tác giống/dịng với điểm khảo nghiệm (Bảng 4.12) Dịng NQBĐB 2-1-6-2 có suất thấp giống CTUS4 OM4900 trồng huyện Cần Đƣớc (có mức độ nhiễm mặn thấp) Tuy nhiên, trồng khảo nghiệm huyện Phú Tân (có mức độ nhiễm mặn cao) dịng NQBĐB 2-1-6-2 lại cho suất khác biệt khơng có ý nghĩa thống kê so với giống CTUS4 OM4900 Điều cho thấy mức độ chống chịu mặn dòng NQBĐB 2-1-6-2 tốt giống CTUS4 OM4900 Katerji ctv (2003) cho thấy giống có khả chống chịu mặn tốt mức độ giảm suất thấp giống chịu mặn tăng nồng độ mặn lên Bảng 4.11: Năng suất lý thuyết giống/dòng lúa khảo nghiệm Giống/dòng lúa (tấn/ha) Trung Địa điểm NQBĐB NQBĐB bình CTUS4 IR28 OM4900 1-2-1-1 2-1-6-2 Cần Đƣớc 4,70a 4,04c 4,39b 3,12d 4,60a 4,17a e f e h g Phú Tân 1,99 1,14 2,03 0,00 0,82 1,20b a b a c b Trung bình 3,35 2,59 3,21 1,56 2,71 F giống/dòng lúa (A) * F địa điểm (B) * F (A x B) * CV (%) 27,8 Ghi chú: Các số trung bình cột thể suất trung bình giống điểm khảo nghiệm; số trung bình hàng thể suất trung bình giống trồng điểm khảo nghiệm; số lại thể ảnh hưởng tương tác; số có chữ theo sau giống khác biệ`t khơng có ý nghĩa thống kê qua phép thử Duncan mức ý nghĩa 5% (*) Bảng 4.12: Năng suất thực tế giống/dòng lúa khảo nghiệm Giống/dòng lúa (tấn/ha) Trung Địa điểm NQBĐB NQBĐB bình CTUS4 IR28 OM4900 1-2-1-1 2-1-6-2 Cần Đƣớc 4,25a 3,21b 3,76a 2,41c 3,74a 3,74a d e e f e Phú Tân 1,58 0,70 0,80 0,00 0,81 0,78b a c b d b Trung bình 2,92 1,96 2,28 1,21 2,28 F giống/dòng lúa (A) * F địa điểm (B) * F (A x B) CV (%) * 23,9 Ghi chú: Các số trung bình cột thể suất trung bình giống điểm khảo nghiệm; số trung bình hàng thể suất trung bình giống trồng điểm khảo nghiệm; số lại thể ảnh hưởng tương tác; số có chữ theo sau giống khác biệt khơng có ý nghĩa thống kê qua phép thử Duncan mức ý nghĩa 5% (*) 4.3.3 Một số tiêu phẩm chất hạt gạo giống/dịng lúa thí nghiệm Tại huyện Cần Đƣớc, kết phân tích cho thấy hàm lƣợng amylose giống/dịng thuộc nhóm gạo mềm cơm (