Tài liệu đánh giá một số dòng khang dân 18 cải tiến có tiềm năng năng suất cao tại ý yên – nam định

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ĐỖ THANH HUYỀN ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ DÒNG KHANG DÂN 18 CẢI TIẾN CÓ TIỀM NĂNG NĂNG SUẤT CAO TẠI Ý YÊN – NAM ĐỊNH Chuyên ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 60.62.01.10 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Phạm Văn Cường NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc. Nếu có gì sai sót tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm. Hà Nội, ngày tháng Tác giả luận văn Đỗ Thanh Huyền i năm 2016 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi luôn nhận được sự giúp đỡ về nhiều mặt của các cấp lãnh đạo, các tập thể và cá nhân trong và ngoài ngành nông nghiệp. Tôi xin ghi nhận và bày tỏ lòng biết ơn tới những tập thể, cá nhân đã dành cho tôi sự giúp đỡ quý báu đó. Trước tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và kính trọng sự giúp đỡ nhiệt tình của Thầy giáo – PGS. TS. Phạm Văn Cường là người trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ tôi về mọi mặt để tôi có thể hoàn thành đề tài này. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô trong khoa Nông học, các thầy cô trong Viện đào tạo Sau đại học – Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã nhiệt tình giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu. Tôi xin cảm ơn sự giúp đỡ của Ủy ban nhân dân xã Yên Lợi, huyện Ý Yên, tỉnh Nam Định đã tạo điều kiện giúp tôi thực hiện đề tài này. Cảm ơn sự cổ vũ, động viên và giúp đỡ của gia đình, người thân, bạn bè trong quá trình học tập và thực hiện luận văn này. Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận văn Đỗ Thanh Huyền ii MỤC LỤC Lời cam đoan.................................................................................................................. i Lời cảm ơn .................................................................................................................... ii Mục lục ........................................................................................................................ iii Danh mục viết tắt .......................................................................................................... v Danh mục các bảng ...................................................................................................... vi Danh mục các hình và đồ thị....................................................................................... viii Trích yếu luận văn ........................................................................................................ ix Thesis abstract ............................................................................................................... x Phần 1. Mở đầu ........................................................................................................... 1 1.1. Đặt vấn đề ......................................................................................................... 1 1.2. Mục đích và yêu cầu của đề tài .......................................................................... 2 1.2.1. Mục đích ........................................................................................................... 2 1.2.2. Yêu cầu ............................................................................................................. 3 Phần 2. Tổng quan tài liệu .......................................................................................... 4 2.1. Tình hình nghiên cứu chọn tạo và sản xuất lúa trên thế giới .............................. 4 2.1.1. Tình hình nghiên cứu chọn tạo lúa trên thế giới ................................................. 4 2.1.2. Tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới ............................................................. 7 2.2. Một số nghiên cứu chọn tạo và sản xuất lúa gạo ở việt nam............................. 11 2.2.1. Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống lúa ở Việt Nam ...................................... 11 2.2.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ lúa gạo ở Việt Nam .......................................... 15 2.2.3. Tình hình sản xuất lúa gạo ở Nam Định .......................................................... 17 2.2.4. Điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội của huyện Ý Yên tỉnh Nam Định .......... 19 2.3. Những tính trạng liên quan đến năng suất cây lúa ............................................ 21 2.4. Nghiên cứu mối quan hệ giữa năng suất và các yếu tố liên quan ...................... 24 2.4.1. Chất khô tích lũy và năng suất lúa ................................................................... 24 2.4.2. Nghiên cứu về cấu trúc dạng cây và mô hình cây lúa năng suất cao................. 25 2.4.3. Một số nghiên cứu liên quan đến tính trạng chuyển gen làm tăng số hạt/ bông (Gn1) và gen làm tăng thêm số gié/bông (WFP1) ................................... 26 Phần 3. Nội dung, vật liệu và phương pháp nghiên cứu .......................................... 30 3.1. Nội dung, vật liệu nghiên cứu ......................................................................... 30 3.1.1. Địa điểm và thời gian nghiên cứu: ................................................................... 30 3.1.2. Vật liệu nghiên cứu: ........................................................................................ 30 iii 3.1.3. Nội dung nghiên cứu ....................................................................................... 30 3.2. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 31 3.2.1. Điều kiện thí nghiệm: ...................................................................................... 31 3.2.2. Bố trí thí nghiệm: ............................................................................................ 31 3.2.3. Quy trình thí nghiệm ....................................................................................... 32 3.2.4. Các chỉ tiêu và phương pháp theo dõi: ............................................................. 33 3.2.5. Phân tích và xử lý số liệu ................................................................................ 36 Phần 4. Kết quả nghiên cứu và thảo luận ................................................................. 37 4.1. Tình hình sinh trưởng, phát triển của các dòng, giống thí nghiệm .................... 37 4.1.1. Một số đặc điểm sinh trưởng trong giai đoạn mạ của các dòng, giống tham gia thí nghiệm năm 2015 tại Ý Yên, Nam Định ............................................... 37 4.1.2. Thời gian sinh trưởng của các dòng, giống thí nghiệm năm 2015 tại Ý Yên, Nam Định ............................................................................................... 40 4.1.3. Động thái ra lá của các dòng, giống lúa thí nghiệm năm 2015 ......................... 44 4.1.4. Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các dòng, giống lúa thí nghiệm ............... 46 4.1.5. Động thái đẻ nhánh của các dòng, giống lúa thí nghiệm .................................. 51 4.1.6. Chỉ số diện tích lá các dòng lúa thí nghiệm qua các thời kỳ sinh trưởng .......... 54 4.1.7. Khả năng tích lũy chất khô của các giống tham gia thí nghiệm ........................ 56 4.1.8. Hiệu suất quang hợp thuần của các dòng, giống lúa thí nghiệm ....................... 59 4.1.10. Lá đòng và hàm lượng đạm của lá đòng .......................................................... 61 4.2. Tình hình sâu bệnh hại của các dòng, giống thí nghiệm ................................... 63 4.3. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng, giống luá thí nghiệm ..... 65 4.3.1. Một số đặc điểm về cấu trúc bông ................................................................... 65 4.3.2. Một số yếu tố cấu thành năng suất và năng suất............................................... 67 4.3.3. Mối tương quan giữa năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất................... 72 4.4. Một số chỉ tiêu chất lượng của các dòng, giống thí nghiệm.............................. 77 4.4.1. Chất lượng gạo của các dòng, giống lúa thí nghiệm ......................................... 77 4.4.2. Chất lượng cơm của các dòng, giống tham thí nghiệm..................................... 80 Phần 5. Kết luận và đề nghị ...................................................................................... 81 5. 1. Kết luận .......................................................................................................... 81 5.2. Đề nghị ........................................................................................................... 82 Tài liệu tham khảo ....................................................................................................... 83 iv DANH MỤC VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt BNN và PTNT Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn BVTV Bảo vệ thực vật D/R Dài/rộng ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long Đ/C Đối chứng FAO GCT Food and Agriculture Organization (Tổ chức Nông nghiệp và lương thực Liên hợp quốc) Giống cây trồng KD 18 Khang dân 18 KHKT; KT Khoa học kỹ thuật; Kỹ thuật KL1.000 hạt Khối lượng 1.000 hạt LAI Chỉ số diện tích lá VX, VM Vụ Xuân, Vụ Mùa NAR Hiệu suất quang hợp thuần N/P/K Đạm/Lân/Kali NLN Nông Lâm nghiệp NSLT Năng suất lý thuyết NSTT Năng suất thực thu NSC Ngày sau cấy QCVN Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia TB Trung Bình TCN Tiêu chuẩn ngành TCVN Tiêu chuẩn quốc gia TSC Tuần sau cấy TGST Thời gian sinh trưởng TLGN Tỷ lệ gạo nguyên TLGX Tỷ lệ gạo xay v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Tình hình sản xuất lúa gạo trên trên thế giới giai đoạn 2005-2014.................. 9 Bảng 2.2. Tình hình sản xuất lúa gạo của 5 n ước sản xuất lúa gạo lớn nhất trên thế giới 2014 ................................................................................................... 10 Bảng 2.3. Tình hình sản xuất lúa ở Việt Nam .............................................................. 16 Bảng 2.4. Tình hình sản xuất lúa tại tỉnh Nam Định ..................................................... 18 Bảng 2.5. Hệ số tương quan của số hạt trên mỗi bông với những đặc điểm liên quan ở 161 RILs từ Pusa 1266 / Pusa Basmati 1 trong 3 năm 20052006 .......................................................................................................... 27 Bảng 3.1. Nguồn gốc của các dòng, giống tham gia thí nghiệm năm 2015 tại Ý Yên, Nam Định ......................................................................................... 30 Bảng 4.1. Một số đặc điểm giai đoạn mạ của các dòng, giống tham gia thí nghiệm năm 2015, tại Ý Yên, Nam Định ............................................................... 39 Bảng 4.2. Thời gian sinh trưởng, phát triển của các dòng, giống lúa thí nghiệm năm 2015, tại Ý Yên, Nam Định ............................................................... 41 Bảng 4.3. Động thái ra lá của các dòng, giống lúa thí nghiệm năm 2015 tại huyện Ý Yên, tỉnh Nam Định .............................................................................. 45 Bảng 4.4. Động thái tăng trưởng chiều cao của các dòng, giống lúa thí nghiệm vụ xuân năm 2015, tại huyện Ý Yên, tỉnh Nam Định...................................... 48 Bảng 4.5. Động thái đẻ nhánh của các dòng, giống lúa thí nghiệm năm 2015 tại Ý Yên, Nam Định ......................................................................................... 52 Bảng 4.6. Chỉ số diện tích lá (LAI) các dòng lúa thí nghiệm qua các giai đoạn sinh trưởng ở vụ Xuân 2015 ............................................................................. 54 Bảng 4.7. Chất khô tích lũy ở các dòng, giống thí nghiệm qua các giai đoạn sinh trưởng năm 2015, tại Ý Yên, Nam Định .................................................... 57 Bảng 4.8. Hiệu suất quang hợp thuần của các dòng, giống thí nghiệm năm 2015 tại Ý Yên, Nam Định ..................................................................................... 59 Bảng 4.9. Tốc độ tích lũy chất khô ở các dòng, giống thí nghiệm qua các giai đoạn sinh trưởng năm 2015, tại Ý Yên, Nam Định ............................................. 60 Bảng 4.10. Một số đặc điểm về lá đòng của các dòng, giống lúa thí nghiệm vụ Xuân 2015 tại Ý Yên, Nam Định............................................................... 62 vi Bảng 4.11. Tình hình sâu bệnh hại của các dòng, giống lúa tham gia thí nghiệm năm 2015. ................................................................................................. 64 Bảng 4.12. Một số đặc điểm về cấu trúc bông của các dòng giống thí nghiệm năm 2015 tại Ý Yên, Nam Định ........................................................................ 67 Bảng 4.13. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống lúa thí nghiệm năm 2015 ...................................................................................... 68 Bảng 4.14. Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng gạo của các dòng, giống lúa tham gia thí nghiệm 2015 ................................................................................... 81 Bảng 4.15. Chất lượng cơm của các giống lúa thí nghiệm vụ Xuân 2015 tại huyện Ý Yên, Nam Định ..................................................................................... 80 vii DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ Hình 2.1. Sản lượng và diện tích thu hoạch lúa gạo toàn cầu 2006-2015 ..................... 8 Đồ thị 4.1. Tốc độ ra lá của các dòng, giống lúa thí nghiệm năm 2015, tại huyện Ý Yên, tỉnh Nam Định .................................................................................. 46 Đồ thị 4.2. Động thái tăng trưởng chiều cao của các dòng, giống lúa thí nghiệm năm 2015, tại huyện Ý Yên, tỉnh Nam Định...................................................... 49 Đồ thị 4.3. Tốc độ đẻ nhánh của các dòng, giống lúa thí nghiệm năm 2015 tại Ý Yên, Nam Định ......................................................................................... 53 Đồ thị 4.4. Tương quan giữa chỉ số diện tích lá ở các giai đoạn với năng suất của các dòng, giống lúa thí nghiệm vụ xuân và vụ mùa 2015 tại huyện Ý Yên, tỉnh Nam Định .................................................................................. 73 Đồ thị 4.5. Tương quan giữa khối lượng chất khô tích lũy ở các giai đoạn với năng suất của các dòng, giống lúa thí nghiệm vụ xuân và vụ mùa 2015 tại huyện Ý Yên, tỉnh Nam Định .................................................................... 74 Đồ thị 4.6. Tương quan giữa yếu tố cấu thành năng suất với năng suất thực thu của các dòng, giống lúa thí nghiệm vụ xuân và vụ mùa năm 2015 tại Ý Yên, Nam Định ................................................................................................. 76 viii TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên Tác giả: Đỗ Thanh Huyền Tên Luận văn: “Đánh giá một số dòng Khang dân 18 cải tiến có tiềm năng năng suất cao tại Ý Yên – Nam Định”. Ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 60.62.01.10 Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam Mục đích nghiên cứu Đề tài “Đánh giá một số dòng Khang dân 18 cải tiến có tiềm năng năng suất cao tại Ý Yên – Nam Định”. Nhằm đánh giá sơ bộ biểu hiện của các dòng mang gen Gn1 (Tăng số hạt/ bông) và gen WFP1 (tăng số gié cấp 1/bông) trên lúa qua đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển liên quan đến năng suất của các dòng lúa Khang dân 18 cải tiến. Phương pháp nghiên cứu Vật liệu thí nghiệm gồm hai dòng lúa cải tiến cùng nền di truyền là giống Khang Dân 18 (KD18) nhưng mang gen Gn1 (grain number 1) (dòng D31, D32, D33) và gen WFP1 (wealthy farmer’s panicle 1) (dòng D34, D35, D36). Các dòng này được dự án JICA-DCG, Học viện Nông nghiệp Việt Nam tạo ra bằng phương pháp lai lại giữa KD18 và ST-12 và chọn lọc bằng chỉ thị phân tử, thế hệ BC3F8. Giống đối chứng sử dụng là giống KD18. Tiến hành trong 2 vụ năm 2015. Kết quả chính và kết luận Kết quả thí nghiệm cho thấy: Các dòng tham gia thí nghiệm sinh trưởng phát triển tốt, khả năng chống chịu sâu bệnh, năng suất cao. Các dòng lúa KD 18 cải tiến có ngày ngắn hơn so với giống đối chứng ở thời điểm 3-5 ngày sau trỗ. Các dòng lúa cải tiến có thời gian sinh trưởng ngắn khả năng tích lũy cao hơn so với giống đối chứng. Gen Gn1 và WFP1 đã biểu hiện làm tăng số hạt trên bông của dòng D31 (245,4 hạt/bông) và D36 (253,6 hạt/bông) (ở vụ Xuân) và ở vụ mùa là D31 (243,8 hạt/bông) và D36 (246,1 hạt/bông), trong khi giống đối chứng KD18 có 243,1 hạt/bông (vụ xuân) và 228,7 hạt/bông (vụ mùa). Qua đánh giá với các dòng mang gen cải tiến Gn1 và WFP1 thì dòng D36 là dòng có năng suất đạt cao nhất trong cả hai vụ (65,3 tạ/ha (vụ xuân) và 57,5 tạ/ha (vụ mùa). Điều này liên quan đến năng suất thực thu của các giống lúa KD 18 cải tiến giúp cho việc cải thiện năng suất của giống, cũng như rút ngắn được quá trình chọn tạo. ix THESIS ABSTRACT Master candidate: Do Thanh Huyen Thesis title: “Evaluation of some high yielding lines based on Khang Dan 18 in Y Yen - Nam Dinh”. Major: Crop Science Code: 60.62.01.10 Educational organization: Vietnam National University of Agriculture(VNUA) Research Objectives: The research named "Evaluation of some high yielding lines based on Khang Dan 18 in Y Yen - Nam Dinh". Base on determining growth, development and yiel. Owr research focuses on evaluating briefly. Line with Gn1 gene (increasing the number of grain/panicle) and gene WFP1 (increasing primany branch) of the rice line of Khang Dan 18 improvements. Materials and Methods: Material testing two rice lines improved the genetic background is similar Khang Dan 18 (KD18) but carry the gene GN1 (grain number 1) (line D31, D32, D33) and gene WFP1 (Wealthy farmer's panicle 1) (line D34, D35, D36). The lines are JICADCG, Vietnam National University of Agriculture produce from genetic background of KD18 by backcrossing method and ST-12 and MAS (Marker Assisted Selection), BC3F8 generation. Reference variety used is the same KD18. Was conducted in 2 crop season of 2015. Main findings and conclusions: The obtained results indicated that the improved lines test has good growth and development, pest resistance, high grain yield. The result showed that the growth duration of all imporved lines were shorter 3-5 days than that of KD after flowering. The accumulative grain yield of these imporved lines was higher than that of KD18. Gn1 and WFP1 played a role in increasing of spikelets per panicle in D31 (245.4 spikelets/panicle) and D36 (253.6 spikelets/panicle) (in spring) and at autumn season, the D31 (243.8 spikelets/panicle) and D36 (246.1 spikelets/panicle), whereas KD18 has 243.1 spikelets/panicle (in spring) and 228.7 spikelets/panicle (in autumn season). Through evaluation, gene improved lines Gn1 and WFP1, the D36 line is the yield was the highest in both cases 65.3 kg/ha (in spring season) and 57.5 kg/ha (in autumn season) .This relates to the net yield of KD 18 improved rice varieties help to improve the productivity of the same, as well as shorten the breeding scheme. x PHẦN 1. MỞ ĐẦU 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Lúa (Oryza sativa L.) là một trong những cây trồng cung cấp nguồn lương thực quan trọng nhất của loài người, với 40% dân số thế giới sử dụng lúa gạo làm thức ăn chính và có ảnh hưởng đến đời sống của ít nhất 65% dân số thế giới. Theo dự báo của FAO (Food and Agriculture and Organization), thế giới đang có nguy cơ thiếu hụt lương thực do dân số tăng nhanh (khoảng hơn 9 tỷ người năm 2050), sức mua lương thực, thực phẩm tại nhiều nước tăng, biến đổi khí hậu toàn cầu khắc nghiệt diễn ra khô hạn, bão lụt và quá trình đô thị hóa làm giảm đất lúa, nhiều nước phải dành quỹ đất để trồng lúa nước, lúa chịu hạn và chịu ngập úng. Chính vì vậy, an ninh lương thực là vấn đề cấp thiết hàng đầu của thế giới ở hiện tại và trong tương lai. Việt Nam là một nước nông nghiệp, sản xuất lúa gạo luôn là vấn đề quan trọng, liên quan trực tiếp đến an ninh lương thực và chiến lược phát triển kinh tế - xã hội của đất nước. Việt Nam có trên 70% dân số sống ở nông thôn, gắn liền với truyền thống và tập quán sản xuất lương thực, trong đó lúa gạo là chủ yếu, chiếm gần 90% tổng sản lượng lương thực. Trong những năm gần đây, khi lương thực đã được đảm bảo thì câu hỏi lớn đặt ra đối với các cấp chính quyền và hộ nông dân là làm thế nào để sản xuất lúa gạo thành hàng hoá, tăng hệ số sử dụng đất, tăng hệ số kinh tế, thu nhập cho người sản xuất lúa. Trong những năm gần đây hàng loạt những giống lúa mới ra đời từ nhiều nguồn khác nhau có năng suất cao. Trong đó, Khang dân 18 là giống lúa được trồng phổ biến ở nước ta từ lâu. Giống này có khả năng thích ứng rộng với nhiều vùng miền và mùa vụ ở Việt Nam nói chung và Nam Định nói riêng. Khang dân 18 là giống lúa được trồng phổ biến ở nước ta từ lâu nhưng năng suất chưa cao. Từ năm 2011, các nhà nghiên cứu Học viện Nông nghiệp Việt Nam và Dự án JICA –VNUA đã tiến hành nghiên cứu áp dụng những công nghệ tiên tiến sẵn có trên thế giới để cải thiện các dòng, giống lúa có năng suất như làm tăng số hạt/bông (Gn1), làm thay đổi cấu trúc bông cho thêm số gié cấp I (WFP1), tính chống chịu, và chất lượng cao. Kiểu gen là yếu tố cấu thành năng suất cho mỗi giống lúa. Trong những năm qua, dự án đã chọn tạo được một số dòng Khang dân cải tiến mang gen Gn1 và gen WFP1. Giống Khang dân 18 khi được lai chuyển gen 1 Gn1 làm tăng số hạt/bông và cũng như khi lai với gen WFP1 làm thay đổi cấu trúc bông cho thêm số gié cấp I, đã làm năng suất của giống Khang dân tăng lên đáng kể. Các dòng Khang dân cải tiến này được coi là giống có tiềm năng năng suất cao, thời gian sinh trưởng ngắn, chống chịu trong điều kiện biến đổi khí hậu, phù hợp trên chân đất có độ phì, độ dinh dưỡng trung bình. Được coi là dòng ưu thế hơn so với các giống thuần hiện nay. Nam Định là vùng đất có nhiều điều kiện tự nhiên thuận lợi cho việc khai thác, sử dụng để phát triển kinh tế, đặc biệt là trong ngành nông nghiệp. Trong những năm qua, chính quyền tỉnh Nam Định và huyện Ý Yên cũng đã có nhiều chính sách đổi mới phát triển kinh tế nhằm khai thác một cách hiệu quả nhất nguồn vốn tài nguyên sẵn có của tỉnh, của huyện. Tuy nhiên năng suất lúa vẫn còn thấp chưa xứng với tiềm năng. Nguyên nhân chính là do huyện chưa chọn được bộ giống thực sự phù hợp với điều kiện đất đai và khí hậu. Thực hiện đề tài nhằm xác định được những giống lúa mới có năng suất cao, chất lượng tốt đưa vào sản xuất đại trà, góp phần làm tăng năng suất và sản lượng, đặc biệt là mở rộng diện tích lúa của huyện là hết sức cần thiết. Để góp phần nâng cao sản lượng lúa rất cần những dòng, giống lúa mới có tiềm năng năng suất cao, tính thích ứng rộng, khả năng chống chịu điều kiện bất thuận cao năng suất cao, phù hợp với điều kiện sinh thái để đưa vào cơ cấu giống lúa của các địa phương. Việc đánh giá và khảo nghiệm các tính trạng từ các dòng Khang Dân 18 cải tiến để có được các giống lúa ngắn ngày, năng suất cao là thực sự cần thiết và đáp ứng nhu cầu sản xuất nông nghiệp của địa phương. Đồng thời góp phần cùng với các nhà khoa học tiếp tục chọn lọc, vùng sinh thái các dòng lúa triển vọng, chúng tôi đã tiến hành đề tài: “Đánh giá một số dòng Khang dân 18 cải tiến có tiềm năng năng suất cao tại Ý Yên – Nam Định”. 1.2. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI 1.2.1. Mục đích Đánh giá cấu trúc bông để từ đó đánh giá sơ bộ biểu hiện của các dòng mang gen Gn1 (Tăng số hạt/ bông) và gen WFP1 (tăng số gié cấp 1/bông) trên lúa. Đánh giá được khả năng sinh trưởng, phát triển, năng suất và khả năng chống chịu của các dòng Khang dân 18 cải tiến và tuyển chọn một số dòng lúa Khang dân 18 cải tiến cho năng suất cao. 2 1.2.2. Yêu cầu - Đánh giá khả năng sinh trưởng phát triển, năng suất, chất lượng và khả năng chống chịu sâu bệnh, điều kiện ngoại cảnh bất thuận của các dòng lúa tham gia thí nghiệm trong vụ Xuân 2015 và vụ Mùa 2015. - Đánh giá tiềm năng năng suất của các dòng lúa tham gia thí nghiệm. - Tuyển chọn ra các dòng lúa có triển vọng, năng suất cao, phẩm chất tốt và phù hợp bổ sung vào cơ cấu giống lúa của địa phương. 1.3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 1.3.1. Ý nghĩa khoa học Chọn một số giống lúa năng suất cao, chống chịu với sâu bệnh và điều kiện ngoại cảnh bất thuận, phù hợp với điều kiện sinh thái và trình độ canh tác của người nông dân địa phương. 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn Tuyển chọn một số giống lúa Khang dân 18 cải tiến có tiềm năng năng suất cao đưa vào cơ cấu của địa phương. 3 PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO VÀ SẢN XUẤT LÚA TRÊN THẾ GIỚI 2.1.1. Tình hình nghiên cứu chọn tạo lúa trên thế giới Trong sản xuất nông nghiệp, giống đóng vai trò quan trọng trong việc tăng sản lượng và chất lượng cây trồng, nâng cao hiệu quả kinh tế, giảm chi phí sản xuất. Đặc tính của giống (kiểu gen), yếu tố môi trường và kỹ thuật canh tác quyết định năng suất của giống. Những sự thay đối về khí hậu, đất, nước ảnh hưởng rất lớn đến năng suất. Có sự tương tác giữa kiểu gen và môi trường, kiểu gen tốt chỉ được biểu hiện trong một phạm vi nhất định của môi trường. Vì vậy đánh giá tính ổn định của và thích nghi của của giống với môi trường thường được sử dụng để đánh giá giống. Hầu hết các nước trồng lúa trên thế giới đều quan tâm nghiên cứu về giống. Viện nghiên cứu lúa quốc tế International Rice Research Institute (IRRI) đã có chương trình nghiên cứu lâu dài về chọn giống, tạo giống nhằm đưa ra những giống có đặc trưng chính như: thời gian sinh trưởng, tính chống bệnh, sâu hại, năng suất, chất lượng gạo tốt… Giống lúa mới được coi là giống lúa tốt thì phải có độ thuần cao, thể hiện đầy đủ các yếu tố di truyền của giống đó, khả năng chống chịu tốt các điều kiện ngoại cảnh bất lợi của từng vùng khí hậu, đồng thời chịu thâm canh, kháng sâu bệnh hại, năng suất cao, phẩm chất tốt và ổn định qua nhiều thế hệ. Hiện nay với kỹ thuật sinh học phát triển con người ngày càng can thiệp sâu hơn, thúc đẩy nhanh quá trình chọn tạo giống mới có lợi cho con người bằng phương pháp tạo giống như: lai hữu tính, xử lý đột biến đặc biệt là kỹ thuật di truyền đang đóng góp có hiệu quả vào việc cải tiến giống lúa. Việc sử dụng các giống lúa ngắn ngày, đã cho phép làm nhiều vụ trong năm và cũng cho phép bố trí thời vụ gieo cấy trong vụ Đông Xuân muộn hơn nhằm né tránh lũ muộn và rét ở đầu vụ, đồng thời cũng là hướng tận dụng tốt nhất nguồn bức xạ mặt trời, nguồn nước.., để tăng khả năng quang hợp thuần của ruộng lúa, tạo năng suất cao. Trong những năm qua phương hướng chọn tạo giống lúa cạn thay đổi tuỳ theo vùng sinh thái nhưng phương hướng chung có thể thay đổi như sau: - Năng suất cao, ổn định. - Có nhiều dạng hình phong phú, thích nghi với từng điều kiện sinh thái cụ thể của vùng. 4 - Chiều cao cây trung bình (110-130 cm), khả năng đẻ nhánh khá từ 3-4 dảnh/khóm lên dần tới 20 dảnh/khóm. - Thân cứng, chống đổ tốt . - Có đặc điểm về chất lượng hạt phong phú. - Chuyển từ dạng bông to sang dạng nhiều bông trong điều kiện sinh thái thuận lợi. - Mạ khoẻ, bộ rễ khoẻ, ăn sâu. - Tỷ lệ hạt lép thấp, hạt mẩy, đều, chín tập trung. - Phản ứng với quang chu kỳ ở các mức độ khác nhau. - Chịu hạn tốt, khả năng cạnh tranh được với cỏ dại. - Chống chịu được với bệnh đạo ôn, khô vằn, đốm nâu, bệnh biến màu hạt, chống sâu đục thân, rầy nâu. - Chịu được đất nhiều dinh dưỡng, thiếu lân, thừa nhôm hoặc đất chua. (Gupta và Otoole, 1976). Mục tiêu chung của các nhà chọn tạo giống lúa cạn ở vùng Đông Nam Á và IRRI như sau: - Nâng cao năng suất bằng cách phát triển kiểu hình có chiều cao cây trung bình, đẻ nhánh khá để thay thế các giống lúa cổ truyền cao cây thân yếu. - Giữ được cơ chế chống hoặc chịu có liên quan đến ổn định năng suất, tính chống chịu hoặc chịu được với bệnh đạo ôn, chịu hạn, khả năng phục hồi đẻ nhánh sau mỗi đợt hạn. - Tạo ra được những giống có thời gian sinh trưởng khác nhau để thích hợp với các vùng sinh thái khác nhau. - Đặc tính nhạy cảm với quang chu kỳ có thể là một yêu cầu cho một số vùng như ở Đông Bắc Thái Lan. - Giữ được đặc tính nông học tốt: Bông dài, dinh dưỡng bông cao, hạt không hở vỏ, hàm lượng amylose thấp đến trung bình. - Giữ được hoặc nâng cao tính chống chịu với các yếu tố bất lợi của đất: thiếu lân, độc tố nhôm, mangan trong đất chua, mặn và thiếu kẽm, sắt trong đất kiềm. - Nâng cao tính chống chịu sâu bệnh. Dựa vào quan hệ giữa kiểu cây và năng suất, Jennings 1979 đã nhấn mạnh rằng, biện pháp chọn giống có thể tiến đến một kiểu cây cải tiến (nửa lùn) cho vùng nhiệt đới đó là những giống chín sớm, chống được bệnh bạc lá và đạo ôn, 5 thấp cây, chống đổ, ngoài những giống nhiệt đới tương tự hiện có. Mặt khác ông cũng cho rằng nhờ biện pháp chọn giống có thể tạo được những giống nhiệt đới có năng suất cao, có phản ứng với đạm và có cả những đặc trưng đặc biệt mà không thường thấy ở những giống thương mại trồng ở vùng nhiệt đới là: - Thời gian sinh trưởng ngắn, khoảng 100-125 ngày (từ khi gieo mạ đến chín) và không mẫm cảm với quang chu kỳ chiếu sáng. - Những đặc trưng dinh dưỡng kể cả mọc khoẻ vừa phải và có số nhánh vừa phải, kết hợp với lá tương đối nhỏ, màu lục sẫm, mọc thẳng đứng. - Thân rạ thấp và cứng, chống đổ tốt. - Chống được những nòi nấm bệnh đạo ôn đã được phát hiện. Kết quả nghiên cứu của Viện lúa Quốc tế cho thấy hiện tượng lốp đổ có ảnh hưởng rất lớn đên năng suất, có thể làm giảm đến 75% nếu lúa đổ trước chín 30 ngày hoặc sớm hơn. Phần lớn năng suất bị giảm khi đổ sớm là do tỷ lệ hạt thui tăng lên. Nên cần chọn tạo giống thích hợp, thấp cây, thân cứng, chống đổ là mục tiêu hàng đầu trong chiến lược cải tạo giống của Viên nghiên cứu lúa Quốc tế. Mục đích của những nhà chọn tạo giống là tạo ra các giống lúa vừa có năng suất cao, vừa chống chịu được với sâu bệnh để đảm bảo hiệu quả kinh tế lớn (Nguyễn Xuân Hiển và cs., 1976). Painter (1951) đã nghiên cứu trong việc chọn giống chống sâu, ông cho rằng tính chống chịu sâu hại của cây thường có cơ chế phức tạp nhưng có thể chia thành 3 dạng như sau: - Không ưa thích: cây có những yếu tố làm sâu hại không thích đẻ trứng, ăn hoặc đến trú ẩn. - Không duy trì sự sống: cây chịu ảnh hưởng xấu đến sự sống, sinh trưởng và sinh sản của sâu hại. - Chịu đựng: khả năng cây chủ bị thiệt hại ít khi có một quần thể sâu đông đủ để gây ra thiệt hại nặng cho những cây chủ mẫn cảm (Nguyễn Văn Hiển và cs., 2000). Trước năm 1960, ở Ấn Độ người ta đã có nhiều công trình nghiên cứu chọn tạo giống lúa. Kết quả của những công trình đó đã đi tới những hướng chọn giống sau: - Chọn giống có năng suất cao. - Chọn giống theo khả năng phản ứng mạnh với việc bón nhiều phân. - Chọn giống theo tính chín sớm. 6 - Chọn giống chịu nước và chịu úng. - Chọn giống theo tính chống mặn và chống kiềm của đất. - Chọn giống theo tính chống hạn, chống đổ ngã. - Chọn giống lúa không rụng hạt. - Chọn giống lúa để chống lúa dại. - Chọn giống lúa theo tính chống bệnh (Nguyễn Xuân Hiển và cs., 1976). 2.1.2. Tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới Lúa là một trong ba cây lương thực chủ yếu của nhiều quốc gia trên thế giới: lúa mì, lúa nước và ngô. Nó đã đóng góp vai trò quan trọng trong nền sản xuất nông nghiệp. Theo thống kê thì hiện nay trên thế giới có khoảng trên 100 quốc gia trồng và sản xuất lúa gạo trong đó tập trung nhiều ở các nước Châu Á, 85% sản lượng lúa trên thế giới phụ thuộc vào 8 nước ở Châu Á là Thái Lan, Việt Nam, Trung Quốc, Ấn Độ, Idonexia, Banglades, Myamar, Nhật Bản. Mặc dù năng suất lúa của ở các nước châu Á còn thấp nhưng do diện tích sản xuất lớn nên châu Á vẫn là nguồn đóng góp rất quan trọng cho sản lượng lúa trên thế giới. Như vậy có thể nói châu Á là vựa lúa quan trọng nhất thế giới (Bùi Chí Bửu, 2009). Trong vài thập kỉ gần đây, tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới đã có sự chuyển biến rõ rệt. So với những năm 70 diện tích trồng lúa là 134,390 triệu ha, sản lượng đạt 308,767 triệu tấn thì đến năm 1992 diện tích trồng lúa trên 148 triệu ha chiếm hơn 10% diện tích canh tác toàn thế giới, cho sản lượng 520 triệu tấn. Từ năm 2000 trở đi diện tích trồng lúa trên thế giới có nhiều biến động và có xu hướng giảm dần, đến năm 2005 còn ở mức 153,51 triệu ha, và năm 2010 là 151,10 triệu ha (FAO, 2010). Năm 2013 năng suất lúa cao nhất đạt (44,8 tạ/ha), diện tích lúa tăng dần từ 2000-2007, năm 2000 diện tích là 154,1 triệu ha, năm 2007 diện tích là 155,8 triệu ha tăng 1,69 triệu ha so với năm 2000. Năng suất và sản lượng lúa ngày một cao, năm 2000 năng suất là (38,9 tạ/ha), năm 2013 năng suất đạt (44,8 tạ/ha) tăng 5,9 tạ/ha so với năm 2000. Theo Tổ chức Lương nông Quốc tế FAO sản lượng lúa thế giới trong giai đoạn từ năm 2005-2013, sản lượng lúa thế giới có xu hướng tăng dần nhưng chậm. Không những chỉ tăng về diện tích (năm 2005 khoảng 155 triệu ha, năm 2013 khoảng 166 triệu ha) mà còn tăng về năng suất năm 2005 là 40,8 tạ/ha thì đến năm 2013 là 44,8 tạ./ha. Từ đó dẫn đến tổng sản lượng tăng lên năm 2005 là xấp xỉ 633 triệu tấn, đến năm 2013 tổng sản lượng đã tăng lên đến 745 triệu tấn. 7 Xét về tiêu dùng thì lúa được tiêu thụ nhiều nhất, chiếm 85% tổng sản lượng sản xuất ra, sau đó là lúa mỳ chiếm 60% và ngô chiếm 25%. Nhu cầu gạo nhập khẩu của thị trường trên thế giới cũng tương đối khác nhau, Châu Âu, Châu Mỹ thường có nhu cầu nhập khẩu gạo chất lượng cao, trong khi đó Châu Phi lại có nhu cầu nhập khẩu gạo chất lượng trung bình hoặc thấp, đây được coi là thị trường nhập khẩu dễ tính nhất. Trong những năm qua Indonexia là nước luôn có nhu cầu nhập khẩu gạo lớn nhất thế giới. Năm 1998 do ảnh hưởng của cuộc khủng hoảng kinh tế , lượng gạo nhập khẩu của Indonexia lên tới 5,7 triệu tấn, Philippin, Malaysia, Nhật cũng là những quốc gia có nhu cầu nhập khẩu khá lớn. Hiện nay lượng gạo trao đổi trên trên thị trường thế giới chiếm tỷ trọng thấp trong tổng cung (dưới 4%) và giá gạo chịu ảnh hưởng rất lớn lượng mua vào của một số nước nhập khẩu chính như Inđonexia, Philippin,… Hình 2.1. Sản lượng và diện tích thu hoạch lúa gạo toàn cầu 2006-2015 Năm 2011, lượng gạo giao dịch thương mại trên thế giới lên 8% đạt con số kỷ lục 34,5 triệu so với 31,5 triệu tấn năm 2010. Tất cả các nơi ngoại trừ Nam Mỹ đều có nhu cầu mua gạo tăng như ở châu Á (Bangladesh, Trung Quốc và Indonesia) và châu Phi (Ai Cập, Ghana, Nigeria, Senegal). Những nuớc xuất khẩu tăng bao gồm Ấn Ðộ, Thái Lan; đạt kỷ lục có Argentina, Brazil và Việt Nam. Trái lại xuất khẩu gạo của Trung Quốc, Ai Cập, Pakistan và Mỹ giảm, do giá gạo trong nuớc tăng cao hay do sản lượng thấp. Sang năm 2012, giao dịch thương mại chỉ còn 34,3 triệu tấn, giảm 2,6%, do nhu cầu nhập khẩu gạo ở các nước châu Á giảm. Mặt khác, các nuớc xuất khẩu dư thừa gạo cung ứng ra thế giới. Những nước nhu cầu nhập gạo giảm là Bangladesh, Indonesia, Nepal, 8 Nigeria và Philippines. Giá gạo cao trong nuớc đã hạn chế khả năng xuất khẩu của Thái Lan, nhưng nguồn cung thấp cũng gây trở ngại cho Argentina, Brazil, Miến Ðiện, Mỹ và Uruguay. Đến cuối năm 2011, dự trữ gạo đạt 140,8 triệu tấn so với 138 triệu tấn năm 2010, bằng 30% tổng sản lượng gạo thế giới. Dự kiến sang năm 2012, dự trữ gạo sẽ tăng thêm 8,4%, đạt 152,8 triệu tấn. Những nước nhập khẩu gạo như Indonesia và Philippines, dự trữ gạo là 4,8 và 3,0 triệu tấn. Trong năm 2012, Châu Á đạt được năng suất và sản lượng cao trong sản xuất lúa gạo tại các nước như Bangladesh, Trung Quốc, Ấn Ðộ, Myanmar, Pakistan, Philippines, Thái Lan và Việt Nam và cũng khả quan ở Indonesia, Malaysia và Sri Lanka. Sản xuất lúa gạo cũng đang hồi phục ở một số nước của Châu Phi như Mali, Senegal và Nigeria. Năm 2012, các nước Châu Mỹ La-tinh và Caribbean sản lượng lúa gạo giảm 7% so với năm 2011 do hạn hán, giá lúa thấp, chi phí đầu vào tăng, đặc biệt là Argentina, Brazil và Uruguay. Trong những năm tới, sản lượng lúa tiếp tục giảm ở châu Âu và Mỹ do chuyển sang trồng các loại cây trồng khác. Qua số liệu trên ta thấy tình hình sản xuất lúa trên thế giới ngày càng phát triển cả về diện tích, năng suất và sản lượng Bảng 2.1 Tình hình sản xuất lúa gạo trên trên thế giới giai đoạn 2005-2014 Năm Diện tích (triệu ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lượng (triệu tấn) 2005 2006 2007 154,8 155,8 155,8 40,8 41,2 42,3 632,3 641,6 659,6 2008 2009 2010 154,8 155,8 155,6 42,4 42,1 43,3 659,7 662,2 660,3 2011 163,1 44,3 722,5 2012 2013 2014 163,4 166,1 163,0 43,9 44,8 44,7 718,3 745,2 744,7 Nguồn: FAOSTAT (2015) Trong số các nước sản xuất lúa gạo lớn trên thế giới thì hiện nay Ấn Độ đang là nước dẫn đầu về diện tích trồng lúa với 43,4 triệu ha trồng lúa chiếm 26,2% tổng diện tích trồng lúa trên thế giới, Trung Quốc với diện tích là 30,6 9