BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI





NGÔ THỊ HỒNG GIANG




KHẢO SÁT, ðÁNH GIÁ NGUỒN GEN MỘT SỐ GIỐNG
LÚA N
ẾP NĂNG SUẤT, CHẤT LƯỢNG, KHÁNG BỆNH
B
ẠC LÁ VÀ ðẠO ÔN BẰNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ DNA






LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI - 2013
BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI



NGÔ THỊ HỒNG GIANG



KHẢO SÁT, ðÁNH GIÁ NGUỒN GEN MỘT SỐ GIỐNG
LÚA N
ẾP NĂNG SUẤT, CHẤT LƯỢNG, KHÁNG BỆNH
B
ẠC LÁ VÀ ðẠO ÔN BẰNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ DNA




CHUYÊN NGÀNH : CÔNG NGHỆ SINH HỌC
MÃ SỐ: 60.42.02.01



NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. PHAN HỮU TÔN








HÀ NỘI - 2013
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

ii

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là
trung thực và chưa hề ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào.
Tôi xin cam ñoan mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã
ñược cảm ơn và thông tin trích dẫn ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc.

Tác giả luận văn



Ngô Thị Hồng Giang
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


iii

LỜI CẢM ƠN

ðể hoàn thành tốt ñề tài thực tập tốt nghiệp này ngoài sự nỗ lực, phấn ñấu

của bản thân, tôi còn nhận ñược rất nhiều sự giúp ñỡ của thầy, cô giáo, gia ñình, bạn
bè và người thân.
Tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS. TS. Phan
Hữu Tôn, người ñã chu ñáo, tận tình trực tiếp hướng dẫn, giúp ñỡ chúng tôi trong
suốt thời gian thực tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp này.
ðồng thời cũng xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo, cán bộ trong
Bộ môn Công nghệ sinh học ứng dụng, Khoa Công nghệ sinh học- ðH Nông
Nghiệp Hà Nội ñã tạo ñiều kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian thực tập tốt nghiệp.
Qua ñây, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn ñến gia ñình, bạn bè và những người
luôn bên cạnh ñộng viên, quan tâm giúp ñỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thực
hiện ñề tài này.
Tôi xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, ngày 02 tháng 08 năm 2013
Tác giả luận văn

Ngô Thị Hồng Giang



Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


iv

MỤC LỤC

Lời cam ñoan ii
Lời cảm ơn iii
Mục lục iv

Danh mục các chữ viết tắt và kí hiệu vii
Danh mục bảng viii
Danh mục hình ix
Tóm tắt x
MỞ ðẦU 1
1 ðặt vấn ñề 1
2 Mục ñích và yêu cầu 2
Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3
1.1 Nguồn gốc và phân loại lúa 3
1.1.1 Nguồn gốc
3
1.1.2 Phân loại 3
1.2 Khai thác nguồn gen lúa ñịa phương 4
1.2.1 Hiện trạng nguồn gen lúa ñịa phương 4
1.2.2 Các hướng sử dụng nguồn gen ñịa phương 5
1.2.3 Nguyên nhân mất mát nguồn gen 6
1.3 Chọn giống lúa chất lượng cao 7
1.3.1 Nghiên cứu về chất lượng gạo 7
1.3.2 Hướng chọn tạo và tình hình chọn tạo giống lúa chất lượng cao ở
nước ta 14
1.4 Chọn giống lúa kháng bệnh bạc lá 16
1.4.1 Tác hại của bệnh 16
1.4.2 Triệu chứng bệnh 17
1.4.3 Nguyên nhân gây bệnh 17
1.4.4 ðặc ñiểm phát sinh, phát triển và các yếu tố ảnh hưởng ñến sự phát
sinh, phát triển của bệnh
18
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………



v

1.4.5 Cơ sở khoa học của chọn giống lúa kháng bạc lá 19
1.5 Chọn giống lúa kháng bệnh ñạo ôn 25
1.5.1 Tác hại của bệnh 25
1.5.2 Cơ sở của tính kháng bệnh ñạo ôn. 26
1.5.3 Ứng dụng chỉ thị phân tử trong nghiên cứu và chọn tạo giống kháng
bệnh ñạo ôn
27
Chương 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28
2.1 Vật liệu 28
2.2 Thời gian nghiên cứu 28
2.3 ðịa ñiểm nghiên cứu 28
2.4 Nội dung nghiên cứu 28
2.5 Phương pháp 28
2.5.1 Thí nghiệm ngoài ñồng ruộng 28
2.5.2 Thí nghiệm ñánh giá chất lượng 30
2.5.3 Kiểm tra khả năng mang gen kháng bệnh bạc lá bằng phương pháp lây
nhiễm nhân tạo
33
2.5.4 Kiểm tra khả năng mang gen kháng bệnh ñạo ôn bằng phương pháp
lây nhiễm nhân tạo
34
2.5.5 Ứng dụng chỉ thị DNA xác ñịnh khả năng chứa các gen 35
2.6 Phương pháp xử lý số liệu 38
Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40
3.1 Kết quả ñánh giá tính trạng nông sinh học 40
3.1.1 Thời gian sinh trưởng 40
3.1.2 Chiều cao cây, chiều dài bông và một số ñặc ñiểm về lá ñòng 42
3.1.3 Số nhánh tối ña, số nhánh hữu hiệu, kiểu ñẻ nhánh 47

3.1.4 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất 50
3.2 Một số chỉ tiêu xác ñịnh chất lượng gạo 53
3.2.1 Các chỉ tiêu liên quan tới chất lượng thương trường của gạo 53
3.2.2 ðánh giá chất lượng xay xát 58
3.2.3 Các chỉ tiêu liên quan tới chất lượng nấu nướng của gạo 60
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


vi

3.3 Kết quả ñánh giá khả năng kháng bệnh bạc lá 65
3.3.1 Kết quả lây nhiễm nhân tạo 65
3.3.2 Kết quả PCR kiểm tra gen kháng bạc lá 67
3.3.3 So sánh kết quả PCR với kết quả lây nhiễm nhân tạo 69
3.4 Kết quả ñánh giá khả năng kháng bệnh ñạo ôn. 72
3.4.1 Kết quả lây nhiễm nhân tạo 72
3.4.2 Kết quả PCR kiểm tra gen kháng ñạo ôn 72
3.4.3 So sánh kết quả lây nhiễm nhân tạo với kết quả PCR 73
3.5 Giới thiệu một số mẫu giống lúa có triển vọng 74
KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 76
1 Kết luận 76
2 ðề nghị 76
TÀI LIỆU THAM KHẢO 78
PHỤ LỤC 81


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


vii



DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU

Ký hiệu tắt Nội dung
CNSH Công nghệ sinh học
NST Nhiễm sắc thể
NSTN Năng suất tiềm năng
IRG International Rice Genbank - ngân hàng gen cây lúa Quốc tế
IRRI Internationnal Rice Research Institute – Viện nghiên cứu lúa quốc tế
AFLP Amplified Fragment Length Polymorphic ADN
BAC Bacterial Artificial Chromosome - nhiễm sắc thể nhân tạo của vi khuẩn
BAD2 Enzyme betaine aldehyde dehydrogenase 2
EDTA Ethylendiamine tetra acetic acid
EAP External antisense primer – mồi ngoại biên của cặp mồi phát hiện gen fgr
ESP External sense primer – mồi ngoại biên của cặp mồi phát hiện gen fgr
IFAP
Internal fragrant antisense primer – mồi nội biên của cặp mồi phát
hiện gen fgr
INSP
Internal non-fragrant sense primer – mồi nội biên của cặp mồi phát
hiện gen fgr
PCR
Polymerase chain reaction – phản ứng chuỗi trùng hợp, kỹ thuật chỉ
thị phân tử nhằm nhân một ñoạn DNA ñã biết trước.
RFLP
Restriction fragment length polymorphism – sự ña hình về chiều dài
của những ñoạn cắt giới hạn.
RADP
Randomly amplified polymorphism – ña hình các ñoạn DNA ñược

nhân ngẫu nhiên
SDS Sodium dodecyl sulphate
SNPs

Single nucleotide polymorphisms – hiện tượng ña hình ñơn nucleotide
SSRs
Simple sequence repeats – kỹ thuật chỉ thị phân tử nhằm nhân hoặc
lai các ñoạn lặp DNA nguyên bản
Tris-HCl (Tris hydroxylmethyl) amino methane
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


viii

DANH MỤC BẢNG

STT Tên bảng Trang

1.1 Thiệt hại năng suất do bệnh ñạo ôn. 26
3.1 Thời gian sinh trưởng của các mẫu giống lúa (ngày) 41
3.2 Chiều cao cây tối ña, chiều dài bông, chiều dài, chiều rộng lá ñòng 43
3.3 Số nhánh tối ña, số nhánh hữu hiệu và kiểu ñẻ nhánh 48
3.4 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất 51
3.5a Chiều dài và dạng hình gạo xay 54
3.6b Dạng nội nhũ, ñộ bạc bụng của nội nhũ, màu sắc hạt gạo 57
3.7 Tỷ lệ gạo lật, gạo trắng 59
3.8 Mùi thơm, nhiệt ñộ hóa hồ và hàm lượng amylose 63
3.9 Phản ứng của các dòng ñẳng gen với các chủng vi khuẩn 65
3.10 So sánh kết quả xác ñịnh gen kháng bằng PCR và lây nhiễm nhân tạo 70
3.11 So sánh kết quả xác ñịnh gen kháng bằng PCR và lây nhiễm nhân tạo 73

3.12 Các mẫu giống lúa có triển vọng 75


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


ix

DANH MỤC HÌNH

STT Tên hình Trang

1.1 Hoạt ñộng của hệ 4 mồi ñược mô tả trong nghiên cứu của Bradbury
và cộng sự (2005).
11
3.1a Thí nghiệm xác ñịnh nhiệt ñộ hóa hồ, ñộ phân hủy kiềm 60
3.2b Thí nghiệm xác ñịnh hàm lượng amylose 61
3.3c ðiện di sản phẩm PCR gen thơm 62
3.3 Hình ảnh lây nhiễm nhân tạo của các dòng ñẳng gen 66
3.4a ðiện di sản phẩm PCR gen Xa4, sử dụng cặp mồi MP2 67
3.4b ðiện di sản phẩm PCR gen Xa7, sử dụng cặp mồi P3 68
3.4c ðiện di sản phẩm PCR gen xa5, sử dụng cặp mồi RG556 trước khi ủ
enzyme
68
3.4d ðiện di sản phẩm PCR gen xa5, sử dụng cặp mồi RG556 sau khi ủ
enzyme DraI
68
3.5 ðiện di sản phẩm PCR xác ñịnh mẫu giống mang gen Pi-ta 72









Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


x

TÓM TẮT

Một trong những mục tiêu chọn tạo giống lúa hiện nay là tạo ra các giống lúa
vừa có năng suất cao, chất lượng tốt và có khả năng kháng bệnh bạc lá, ñạo ôn.
Theo phương pháp truyền thống, ñể ñánh giá chất lượng gạo người ta ñã tiến hành
xác ñịnh các chỉ tiêu liên quan tới chất lượng xay xát, chất lượng nấu nướng và chất
lượng thương trường của gạo như ño hàm lượng amylose, kiểm tra nhiệt ñộ hóa
hồ Còn ñể xác ñịnh khả năng kháng bệnh bạc lá và ñạo ôn, các nhà khoa học ñã
ñưa ra phương pháp lây nhiễm nhân tạo. Tuy nhiên, hiệu quả của các phương pháp
này còn rất hạn chế. Với sự phát triển của CNSH, ñặc biệt là việc ứng dụng marker
phân tử trong chọn tạo giống lúa ñã cho phép chúng ta nghĩ tới khả năng tạo ñược
những giống lúa mới có dạng hình mới, có khả năng chống chịu tốt với bệnh bạc lá,
ñạo ôn và có phẩm chất gạo tốt. ðể tạo giống thành công thì việc sở hữu và ñánh
giá nguồn gen ñóng vai trò quan trọng. Do ñó, chúng tôi ñã sử dụng các chỉ thị phân
tử ñể ñánh giá 64 mẫu giống lúa nếp mới thu thập và bảo quản tại bộ môn Công
nghệ sinh học, trường ðại học Nông nghiệp-Hà Nội tìm ra các mẫu giống có chứa
gen thơm, gen kháng bệnh bạc lá Xa4, xa5, Xa7 và gen kháng bệnh ñạo ôn Pi-ta.
Kết quả ñã tuyển chọn ra ñược 10 mẫu giống lúa có triển vọng có tiềm năng cho
năng suất cao, chất lượng tốt và có chứa các gen kháng bệnh bạc lá, ñạo ôn hữu

hiệu.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


1

MỞ ðẦU

1. ðặt vấn ñề
Gạo nếp ñược sử dụng rất rộng rãi ở nước ta và nó là nguyên liệu không thể
thiếu trong các ngày lễ hội, các ngày tết, ma chay, chiếm 10% diện tích trồng lúa,
ñặc biệt là ở nhiều vùng dân tộc thiếu số gạo nếp ñược sử dụng là lương thực chính
thay gạo tẻ. Hơn nữa giá thành lúa nếp lại cao.
Việt Nam ñược coi là một trong những nơi xuất sứ của cây lúa, do ñó tập ñoàn các
mẫu giống lúa của nước ta, ñặc biệt là các mẫu giống lúa nếp rất ña dạng và phong
phú.Với các ñặc tính ưu việt như khả năng thích ứng rộng, khả năng chống chịu cao
với các ñiều kiện bất thuận và sâu, bệnh; ñặc biệt có chất lượng gạo ngon nên các
giống lúa nếp phù hợp với ñiều kiện khí hậu của từng vùng vẫn ñược nông dân bảo lưu
và phát triển ñến ngày nay. Tuy nhiên, do sức lan tỏa của sản xuất nông nghiệp ñộc
canh, cùng với những ưu ñiểm hơn hẳn lúa ñịa phương nên các giống lúa lai ñược chấp
nhận rộng rãi còn các loại giống bản ñịa ngày càng bị thui chột. Vì vậy, cần phải bảo
tồn và khôi phục các giống lúa nếp làm vật liệu cho chọn tạo giống.
Trong những năm gần ñây tình hình dịch bệnh trên cây lúa ngày càng và có
nhiều biến ñổi phức tạp ñã ảnh hưởng không nhỏ tới năng suất, sản lượng lúa gạo.
Trong ñó, bệnh bạc lá lúa do vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. Oryzae (Xoo) gây ra
và bệnh ñạo ôn do nấm Pyricularia oryzae Cav là một trong hai bệnh gây hại
nghiêm trọng ñối với các vùng trồng lúa, có thể làm giảm trên 50% năng suất, thậm
chí bị nặng có thể mất trắng. Do ñó, ñể góp phần nâng cao năng suất, chất lượng các
nhà chọn giống phải chọn lọc ra các gen kháng sâu, bệnh hiệu quả và bền vững ñể
chuyển vào cây lúa.

Với những tiến bộ của việc ứng dụng marker phân tử trong chọn tạo giống
lúa cho phép chúng ta nghĩ tới giống lúa có dạng hình mới, ñột phá ngưỡng năng
suất hiện nay, có khả năng chống chịu tốt với bệnh bạc lá, ñạo ôn và có phẩm chất
gạo tốt. Do ñó, ứng dụng công nghệ sinh học là một chiến lược quan trọng ñể bảo
tồn nguồn gen cây lúa và tạo ra các giống lúa an toàn, có giá trị dinh dưỡng cao.
Từ những cơ sở trên, ñược sự ñồng ý của bộ môn Sinh học phân tử và ứng
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


2

dụng, chúng tôi thực hiện ñề tài:
“ Khảo sát, ñánh giá nguồn gen một số giống lúa nếp năng suất, chất
lượng, kháng bệnh bạc lá và ñạo ôn bằng chỉ thỉ phân tử DNA”.
2 Mục ñích và yêu cầu
2.1 Mục ñích
Dùng chỉ thị phân tử DNA ñể xác ñịnh và ñánh giá các mẫu giống lúa nếp
mới thu thập có khả năng cho năng suất cao, chất lượng tốt và mang gen kháng
bệnh bạc lá Xa4, xa5, Xa7 và gen kháng bệnh ñạo ôn Pi-ta.
2.2 Yêu cầu
+ ðánh giá một số ñặc ñiểm nông sinh học, năng suất các mẫu giống.
+ ðánh giá một số chỉ tiêu chất lượng gạo của các mẫu nghiên cứu: chất
lượng xay xát, chất lượng thương phẩm, chất lượng nấu nướng.
+ Tiến hành lây nhiễm nhân tạo và ñánh giá khả năng kháng nhiễm bệnh bạc
lá và ñạo ôn của các mẫu giống.
+Sử dụng chỉ thị phân tử DNA ñể xác ñịnh mẫu giống có chứa gen kháng
bệnh bạc lá hữu hiệu Xa4, xa5, Xa7, gen kháng bệnh ñạo ôn Pi-ta và gen quy ñịnh
mùi thơm.












Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


3

Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Nguồn gốc và phân loại lúa
1.1.1 Nguồn gốc
Lúa là cây trồng có lịch sử lâu ñời. Từ các tài liệu tham khảo của Trung
Quốc, Ấn ðộ, Việt Nam… cho biết cây lúa ñã có mặt cách ñây 3000-4000 năm
trước công nguyên. Tại Triết Giang (Trung Quốc) ñã xuất hiện cây lúa khoảng 5000
năm, ở hạ lưu sông Dương Tử khoảng 4000 năm. Ở Việt Nam cây lúa ñược coi như
là cây trồng bản ñịa.
Lúa trồng ở Châu Á xuất hiện cách ñây 8000 năm (Lubr và cộng sự,1996).
Tổ tiên trực tiếp của lúa trồng Châu Á vẫn chưa ñược kết luận chắc chắn. Một số tác
giả như: Sampth và Rao (1951), Sumpth và Govidaswami, Oka (1974) cho rằng
Oryza sativa có nguồn gốc từ lúa dại lâu năm O.rufipogon, còn Chatteriee (1951) và
Chang (1976) lại cho rằng Oryza sativa ñược tiến hóa từ lúa hàng năm O.nivara.
Kiểu trung gian giữa O.rufipogon và O.nivara giống với tổ tiên lúa trồng hiện nay
hơn cả (Sato và cộng sự, 1958).

Theo nghiên cứu của Ting (1933), Sampth và Rao (1951) về xuất xứ của lúa
trồng Châu Á cho rằng Oryza sativa có nguồn gốc từ Trung Quốc và Ấn ðộ. Theo
kết luận của Chang (1976) thì Oryza sativa xuất hiện ñầu tiên tại Hymalaya, Miến
ðiện, Lào, Việt Nam và Trung Quốc.
Tại Việt Nam qua k Lúa thuộc họ hòa thảo Poaceae (Gramineae), họ phụ
Boideae, tộc Oryza, loài Oryza sativa. Ngày nay lúa ñược phân làm 2 loại: lúa dại
và lúa trồng.
1.1.2 Phân loại
1.1.2.1 Phân loại lúa dại
Tập ñoàn lúa dại rất phong phú, chúng sống trong những ñiều kiện sinh thái
rất khác nhau. Theo Rhosevits R.V gọi chung các loài lúa dại của Oryza sativa là
L.F spontaneae, về mặt ñặc trưng hình thái và ñặc tính sinh học chúng gần với lúa
trồng Oryza sativa, nhất là lúa tiên Oryza sativa indica như: thân lá nhỏ, ñẻ nhánh
mạnh, bông xòe, hạt nhỏ, dễ rụng. Các loài lúa dại ñược phân bố rộng rãi ở Ấn ðộ,
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


4

ðông Nam Á, Trung Quốc. Ở nước ta cũng thấy một số loài lúa dại ở ñồng bằng
Nam Bộ, Tây Bắc. Theo Shama (1973) lúa dại trên thế giới gồm 28 loài phụ chủ
yếu phân bố ở vùng xích ñạo.
1.1.2.2 Phân loại lúa trồng
C.Linne (1753) là người ñầu tiên cho việc phân loại Oryza. Cho ñến nay việc
phân loại Oryza có nhiều ý kiến khác nhau: Roshevitss (1931) chia Oryza làm 19
loài, Chaherjee (1948) chia làm 3 loài, Richaria (1960) chia làm 18 loài, Viện lúa
Quốc tế IRRI (1963) phân chia Oryza làm 19 loài
.

Dựa theo ñiều kiện sinh thái và vĩ ñộ ñịa lý các nhà khoa học của viện lúa

quốc tế IRRI ñã thống nhất chia lúa trồng Châu Á thành 3 loài phụ là: Japonica,
Indica và Javanica
+ Kiểu Indica: phân bố rộng ở những vùng vĩ ñộ thấp như Ấn ðộ, Malayxia,
Inñônêxia, Nam Trung Quốc và Việt Nam. ðặc ñiểm: cao cây, bông xòe, hạt dài, vỏ
trấu mỏng, hạt dễ rụng và có ñặc tính ngủ nghỉ, có hàm lượng amylase cao nên cơm
thường khô.
+ Kiểu Japonica: phân bố ở những vùng có vĩ ñộ cao, có nguồn gốc từ
ðông Nam Châu Á ñến hạ lưu sông Dương Tử - Trung Quốc, từ ñó lan truyền
xuống bán ñảo Triều Tiên, Nhật Bản. ðặc ñiểm: thấp cây, thân rạ thon cứng, lá to,
xanh ñậm, bông chụm, hạt ngắn, vỏ trấu dài, ít rụng hạt, có hàm lượng amylase thấp
(10 – 24.5) nên thường dính dẻo, khả năng thích nghi tốt và cho năng suất cao.
ðược trồng nhiều ở Châu Á, Châu Âu, Califonia và các vùng lúa ở vĩ ñộ cao vì có
khả năng chống lạnh rất tốt
+ Kiểu Javanica: là kiểu trung gian giữa Indica và Japonica có nguồn gốc từ
Indonexia, sau ñó lan rộng sang ðài Loan, Nhật Bản, Philippin. Nhìn chung kiểu
này có thân cao và dày, ñẻ nhánh ít, hạt ít, khó rụng và có râu dài, bộ lá cứng, rộng,
màu xanh nhạt, ít phản ứng với quang chu kỳ.
1.2 Khai thác nguồn gen lúa ñịa phương
1.2.1 Hiện trạng nguồn gen lúa ñịa phương
Thế giới ñã quan tâm ñến việc bảo tồn quỹ gen cây trồng nói chung và cây
lúa nói riêng từ nhiều thập kỷ trước. Ngay từ năm 1924, Viện nghiên cứu cây trồng
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


5

Liên xô cũ (Vir) ñược thành lập mà nhiệm vụ chính của nó là thu thập, ñánh giá và
bảo quản nguồn gen cây trồng. Theo số liệu ñã công bố thì ngân hàng gen của viện
bảo tồn tới 150000 mẫu giống cây trồng và cây dại thân thuộc ñược thu thập và
cung cấp miễn phí cho các chương trình hợp tác (Nguyễn Văn Hoan, 2000).

Viện nghiên cứu lúa Quốc tế IRRI ñược thành lập năm 1962 ñã tiến hành thu
thập nguồn gen cây lúa phục vụ cho công tác cải tiến giống lúa và ñến năm 1977
chính thức khai trương ngân hàng gen cây lúa Quốc tế IRG (International Rice
Genbank). Tại ñây một tập ñoàn lúa từ 110 quốc gia trên Thế giới ñược thu thập,
ñánh giá mô tả, bảo tồn. Trong bộ sưu tập ñó có tới hơn 80000 mẫu, trong ñó các
giống lúa trồng Châu Á O. sativa chiếm tới 95%, Oryzae glaberrima 1.4%, có 21
loài hoang dại chiếm 2.9%. Hiện nay còn 2194 mẫu ñang ở thời kỳ nhân hạt chuẩn
bị ñăng ký vào ngân hàng gen cây lúa (Nguyễn Văn Hoan, 2000).
IRRI ñã hợp tác chính thức với Việt Nam từ năm 1975 trong chương trình
thử nghiệm giống lúa Quốc tế (IRRI) trước ñây và nay là chương trình ñánh giá
nguồn gen cây lúa (INGER) trong quá trình hợp tác, Việt Nam ñã ghi nhận ñược
297 tập ñoàn giống lúa gồm hàng ngàn mẫu giống mang nhiều ñặc ñiểm nông sinh
học tốt, năng suất cao, chất lượng tốt, chống chịu sâu bệnh và ñiều kiện ngoại cảnh
bất thuận như hạn, úng, chua, mặn, phèn (Nguyễn Văn Hoan, 2000).
Tại ngân hàng gen Quốc gia ñã thu thập bảo quản 1300 mẫu giống lúa. ðây là
nguồn vật liệu khởi ñầu quan trọng ñể các nhà chọn giống tiến hành lai tạo giống mới.
Năm 1988, Viện cây lương thực và cây thực phẩm ñã thu thập tới 3691 giống lúa,
trong ñó 3186 mẫu thu từ 30 nước khác nhau trên thế giới, 500 mẫu giống ñịa phương.
Tại khu vực ðồng bằng sông Cửu Long, ñợt khảo sát năm 1992 ñã thu về 1447 mẫu
giống lúa ñịa phương, trong ñó 1335 giống mùa trung và muộn, 112 giống mùa sớm,
50 giống lúa nổi và 4 loài lúa hoang dại (Bùi Chính Bửu và cộng sự, 1992).
1.2.2 Các hướng sử dụng nguồn gen ñịa phương
+ Dùng trong các tổ hợp lai: các giống lúa ñịa phương có phẩm chất tốt,
chống chịu cao, thích ứng khá, mang gen mùi thơm lai với các giống khác có tính
trạng bổ sung như: thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao nhằm tạo giống mới
có tính trạng tốt.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


6


VD: NN8×813 tạo ra giống NN75-1: cơm trắng, ngon (Nguyễn Thị Thanh, 2007).
+ Dùng cho chọn lọc trực tiếp: từ các giống ñịa phương chọn ra các dạng
biến dị tốt nhất với kiểu sinh thái ñịa lý và gây thành giống mới.
VD: Mộc tuyền ñược chọn ra từ giống Mộc khâm (Nguyễn Thị Thanh, 2007).
+ Dùng làm vật liệu gây ñột biến: các giống lúa ñịa phương mang tính trạng
quý ñược sử dụng làm vật liệu gây ñột biến nhằm cải tiến tính trạng mong muốn.
VD: ðột biến tạo dòng nếp cái hoa vàng vừa mang gen mùi thơm vừa cấy ñược cả 2
vụ khắc phục ñược nhược ñiểm phản ứng với ánh sáng ngày ngắn, dễ ñổ, năng suất
khá (Nguyễn Thị Thanh, 2007).
1.2.3 Nguyên nhân mất mát nguồn gen
Theo Hargrove và cộng sự (1979), sự mất mát nguồn gen do những nguyên
nhân sau:
+ Sự phát triển của ngành sản xuất, khai hoang mở rộng diện tích ñất trồng
trọt, lấn chiếm ñất tự nhiên và quá trình khai thác các tài nguyên ñã làm mất mảnh
ñất sinh tồn của nhiều giống cây trồng, vật nuôi làm nghèo nàn và thu hẹp phổ gen.
+ Trong quá trình chọn tạo giống mới, chọn lọc nghiêm khắc một số kiểu
gen ưu tú trong quần thể phân ly, dẫn ñến thu hẹp sự ña dạng kiểu gen thích ứng,
chống chịu với ñiều kiện môi trường cũng là nguyên nhân gây cạn kiệt nguồn gen.
+ Áp lực về dân số ñã hướng các quốc gia tập trung vào một số cây trồng cho
năng suất cao, do ñó tiêu diệt các nguồn gen ñịa phương.
+ Quá trình sản xuất của con người và thiên tai ñã thải ra các chất ñộc hại
làm huỷ hoại môi trường sống của hệ ñộng thực vật, ñe doạ ñến sự tồn vong của các
loài, làm giảm sự ña dạng hoá sinh học.
Các thảm hoạ ñã từng xảy ra năm 1840 làm hơn nửa triệu người Ailen chết
ñói, hoặc thảm hoạ về các bệnh ñốm lá ở các giống ngô lai sử dụng nguồn bất dục
ñực “Texas” ở Mỹ xảy ra trong 2 năm 1970 -1971 là hồi chuông cảnh tỉnh loài
người ñối với việc xói mòn di truyền và thu hẹp nguồn gen thực vật.
Việc bảo tồn nguồn gen, ñặc biệt là nguồn gen kháng sâu bệnh là yêu cầu
chiến lược ñể không chỉ cho ngày nay mà còn phục vụ cho cả tương lai ñảm bảo

cho sự an toàn cho cả nhân loại.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


7

1.3 Chọn giống lúa chất lượng cao
1.3.1 Nghiên cứu về chất lượng gạo
Nhờ sự phát triển của nền kinh tế mà ñời sống của nhân dân không ngừng
ñược cải thiện và nâng cao nên từ nhu cầu ñủ no ñã và ñang tiến tới nhu cầu ăn
ngon. Do ñó, chọn tạo giống lúa chất lượng cao ñã trở thành mục tiêu quan trọng
hàng ñầu của các nhà chọn giống.
1.3.1.1 Mùi thơm
 Bản chất hóa học của mùi thơm
Mùi thơm ñược tỏa ra từ các loài lúa thơm tại các cánh ñồng, nơi thu hoạch,
kho bảo quản và trong suốt quá trình xay xát, nấu nướng, ăn uống ( Gibson, 1976;
Efferson, 1985). Mùi thơm ñược hình thành do sự kết hợp bởi các yếu tố di truyền
và môi trường (mùi thơm cao nhất khi các giống lúa thơm ñược trồng tại các vùng
có nhiệt ñộ lạnh hơn trong suốt quá trình chín). Thành phần hóa học cơ bản tạo nên
mùi thơm là hợp chất 2-acetyl-1-proline (Buttery và cộng sự, 1983). Ngoài ra, còn
có khoảng 100 hợp chất dễ bay hơi khác như: 13 hydrocarbon, 16 aldehydes, 14
ketons, 14 acids, 8 esters, 5 phenols, 13 alcohols… (Lorrieux và cộng sự, 1996). Có
nhiều phương pháp xác ñịnh ñược mùi thơm của lúa gạo bao gồm cả ñịnh tính và
ñịnh lượng. Các phương pháp ñịnh tính như nếm hạt giúp người nếm cảm nhận
ñược mùi thơm của hạt gạo khi nhai (Dhulappanavar, 1976; Dhulappanavar và cộng
sự, 1975), nấu chín (Chowdhury và cộng sự, 1997; Ghose và Mand Butany, 1952;
Kadam và Patankar, 1938) hoặc phương pháp ngửi mùi của mẫu lá hoặc hạt gạo
ngâm trong dung dịch KOH 1.7% hoặc I
2
-KI (Sood và cộng sự , 1978).

2AP có cấu tạo gồm vòng pyroline và nhóm methyl-keton. Trên cây lúa, 2AP
ñược tạo thành trong ñiều kiện nhiệt ñộ bình thường và ñược tạo ra ở tất cả các bộ
phận phía trên mặt ñất. L-proline là acidamin khởi ñầu cho sự tổng hợp ra 2AP.
Ngoài ra cũng Yoshihashi và cộng sự (2004) thì 2AP ñược dự trữ trong phần kị nước
của các hạt tinh bột.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


8






Cấu tạo 2-acetyl-1-pyroline
ðã có rất nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng sự tổng hợp của 2AP có liên quan ñến
Betaine Aldehyde Dehydrogenase (BAD2). Bradbury và cộng sự (2005) có hai giả
thuyết về vai trò của enzyme BAD2 này, thứ nhất: nó có thể ñóng vai trò là một
enzyme phân giải 2AP nên sự có mặt của enzyme này khiến cho 2AP bị phân giải sau
khi ñược tạo thành, giả thuyết thứ hai là enzyme này hoạt ñộng theo ñường hướng
tổng hợp ra betaine sử dụng cơ chất là các chất tham gia vào sự tổng hợp ra 2AP
(cạnh tranh cơ chất). Năm 2006, trong một bài báo của S.M Kuo và cộng sự, ñã chỉ
ra con ñường tổng hợp chất 2AP trong mối liên quan với BAD2 cho thấy sự tổng
hợp là rất phức tạp và giả thuyết thứ hai của Bradbury (2005) là chính xác. ðiều này
có nghĩa là khi enzyme Betaine Aldehyde Dehydrogenase hoạt ñộng sẽ cạnh tranh
cơ chất với enzyme tổng hợp ra 2AP làm giảm hoặc mất sự tổng hợp 2AP.
 Di truyền tính trạng mùi thơm
Cho ñến nay, có rất nhiều quan ñiểm khác nhau về di truyền tính trạng mùi thơm
ñã ñược ñưa ra là:

- Một gen lặn (Ghose và Butany, 1952; Sood và Siddiq, 1978; Berner và
Hoft,1986)
- Một gen trội (Kadam và Patankar, 1938)
- Hai gen lặn , hoạt ñộng bổ sung ( tỉ lệ 7:9 ở F2) (Tripathi và Rao,1979)
- Hai gen lặn, một gen hoạt lặp ñoạn ( tỉ lệ 1:15 ở F2) (Dhulappanavar &
Mensinkai, 1969)
- Hai gen lặn, một gen hoạt ñộng như một yếu tố ức chế (tỉ lệ 3:13 ở F2)
(Charkravarty, 1948; Tsuzuki và Shimokawa, 1990)
- Ba gen lặn ( tỉ lệ 27:37 ở F2) ( Kadam và Pantankar, 1938; Nagajiu và cộng sự,
1975; Reddy và Sathyanaraynaiah, 1980)
CH
3

N

O
Methy ketone group (reactive group)
Pyrroline ring (nonreactive group)
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


9

- Bốn gen lặn (tỉ lệ 81:175 ở F2) (Dhulappanavar, 1976)
- ða gen (Richharia và cộng sự, 1965)
Tuy nhiên, phần lớn các nghiên cứu ñều kết luận rằng tính trạng mùi thơm
của lúa do 1 gen quy ñịnh (Sood và Siddiq, 1980; Shekhar và Reddy, 1981; Berner
và Hoff,1986; Bollich và cộng sự , 1992; Ali và cộng sự ,1993; Li và Gu, 1997;
Sadhukhan và cộng sự, 1997).
Năm 2005, L. Bradbury và cộng sự ñã công bố một nghiên cứu về vị trí, cấu

trúc và cơ chế của gen frg quy ñịnh tính trạng mùi thơm của lúa. Trong nghiên cứu
này, Bradbury và cộng sự ñã phát hiện ra ở các giống lúa thơm dạng Basmati và
Jasmine (Oryza sativa) có gen mã hóa cho Betaine aldehyde dehydrogenase 2
(BAD2) nằm trên NST số 8. Gen này bị ñột biến mất 8bp và có sự ña hình
nucleotide ñơn tại 3 vị trí (3 SNPs) trên Exon 7, dẫn ñến dịch chuyển khung ñọc mở
và làm thay ñổi chức năng của BAD2. Theo ñó các giống lúa thơm có BAD2 không
hoạt ñộng và các giống lúa không thơm BAD2 hoạt ñộng bình thường. ðiều này có
thể ñược giải thích dựa trên mối quan hệ của BAD2 với sự tổng hợp 2AP ñã ñược
ñề cập ở trên. Ngoài ra, các tác giả ñã sử dụng các Bacterial Artificial Chromosome
( NST nhân tạo của vi khuẩn) ñể kiểm tra vị trí của gen frg và ñã phát hiện ñược vị
trí chính xác của gen này trên NST 8.
Kết quả nghiên cứu này ñã ñược công nhận rộng rãi và ñược sử dụng trong
rất nhiều nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật phân tử trong chọn tạo các giống lúa thơm.
 Ứng dụng công nghệ sinh học trong nghiên cứu mùi thơm của gạo
ðến nay, nhiều chỉ thị phân tử như: SNPs ( single nucleotide polymorphisms)
hay SSRs (simple sequence repeats) có liên kết với tính thơm ñã ñược áp dụng
trong chọn lọc giống lúa thơm (Cordeiro, 2002).
Năm 1992, Ahn và cộng sự ñưa ra một chỉ thị phân tử kí hiệu là RG28 nằm
trên NST số 8 có liên kết gần với gen thơm fgr. Họ cũng gợi ý rằng chỉ thị phân tử
này có thể áp dụng ñể dự ñoán sớm sự có mặt của mùi thơm trên một giống lúa,
ñồng thời có thể phân biệt ñược tình trạng ñồng hợp hay dị hợp thể của gen thơm và
chỉ thị này rất hữu dụng trong việc phát hiện nhanh tính trạng thơm trong các dòng
lai (Ahn và cộng sự, 1993). Sau ñó, ñã có rất nhiều nghiên cứu khác nhau với mục
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


10

ñích nghiên cứu sâu hơn về hoặc ứng dụng của chỉ thị này trong công tác chọn tạo
giống lúa thơm. Nghiên cứu của Li và cộng sự (1996) với kết luận tính trạng mùi

thơm do một gen lặn nằm trên NST số 8 ñã củng cố thêm quan ñiểm RG28 là một
chỉ thị ñặc hiệu cho gen thơm. Panday và cộng sự (1994, 1995) nghiên cứu về liên
kết giữa RG28 và thơm bằng cách nghiên cứu tổ hợp lai chéo giữa Pusa 751 (có
mùi thơm) x IR72 (không thơm) ñã ñưa ra kết luận RG28 có khoảng cách là 10 cM
với gen thơm thay vì 4.5 cM như kết luận của Ahn.
Các cặp mồi thiết kế từ RG28 ñã ñược ứng dụng rộng rãi trong việc phát
hiện nhanh lúa thơm (Lang và Buu, 2002; Cordeido và cộng sự, 2002; Jin và cộng
sự, 2003).
Tuy nhiên nhược ñiểm lớn nhất của các mồi này là chúng chỉ liên kết với gen
thơm ở một mức ñộ nào ñó nên không thể chính xác ñến 100% (Garland và cộng
sự, 2000; Hien và cộng sự, 2005).
Năm 2005, nghiên cứu của L. Bradbury và cộng sự về cấu trúc và cơ chế hình
thành của gen thơm chính là cơ sở ñể thiết kế một loại mồi thật sự hoàn hảo cho việc
xác ñịnh mùi thơm trên lúa. Dựa trên cấu trúc phân tử của gen quy ñịnh tính trạng mùi
thơm, một bộ mồi ñã ñược thiết kế, gồm hai cặp mồi cùng nhân lên trên một vùng của
DNA mục tiêu, trong ñó một cặp mồi này lại nhân một ñoạn nằm trong ñoạn nhân của
cặp mồi kia.
Bộ 4 mồi này gồm có: 1 cặp mồi nhân không ñặc hiệu nhân lên ñoạn nằm
ngoài khu vực xuất hiện ñột biến trong cả trường hợp thơm và không thơm và 1 cặp
mồi còn lại phân biệt 2 allen của gen thơm.
Hai mồi ngoại biên ñóng vai trò như một nhân tố kiểm soát dương tính, nhân
lên một ñoạn khoảng 580bp nằm trên cả kiểu gen thơm (577bp) và kiểu gen không
thơm (585bp). Từng chiếc riêng lẻ của cặp mồi nội biên (kí hiệu ESP và EAP) bắt
cặp với các mồi ngoại biên (kí hiệu IFAP và INSP) ñể tạo ra các sản phẩm ñặc
trưng cho kiểu gen.
Với mồi này, phản ứng PCR sẽ tạo ñược 4 ñoạn nhân như sau: 1 ñoạn 580bp
sẽ xuất hiện ở cả hai trường hợp thơm và không thơm, 1 ñoạn 355bp xuất hiện ở
trường hợp ñồng hợp thể trội Fgr/Fgr (không thơm), 1 ñoạn 257bp xuất hiện ở
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………



11

trường hợp ñồng hợp thể lặn fgr/fgr (thơm) và ñối với trường hợp dị hợp thể Fgr/fgr
(không thơm) sẽ xuất hiện ñồng thời cả 2 ñoạn 355bp và 257bp.
Bộ 4 mồi này có tính chính xác tới 100% do chúng ñược thiết kế từ trình tự
của chính gen mã hóa tổng hợp BAD2 (Robert Henry và Daniel Waters, 2006;
Wakil Ahmad Sarhadi, 2008).
Hoạt ñộng của 4 mồi ñược minh họa ở hình dưới:

Hình 1.1: Hoạt ñộng của hệ 4 mồi ñược mô tả trong nghiên cứu
của Bradbury và cộng sự (2005).
1.3.1.2 Chiều dài, chiều rộng và tỉ lệ dài/rộng của hạt gạo
Chiều dài, chiều rộng và tỉ lệ dài/rộng của hạt gạo là những ñặc tính quan
trọng nhất ñối với các giống lúa chất lượng. Gạo ñược phân loại theo mục ñích
thương mại thành dạng hạt ngắn, hạt vừa, hạt dài và hạt thon. Tuy nhiên, trên thị
trường dạng gạo thon dài ñược ưa chuộng nhất.
Phần lớn các nghiên cứu ñều kết luận rằng chiều dài, chiều rộng của hạt chịu
tác ñộng tổng hợp của nhiều gen. Năm 1986, Hsieh và Wang kết luận chiều dài của
hạt di truyền ña gen, ñược ñiều khiển bởi gen ña allen kí hiệu là GI và mức ñộ trội
của các allen theo thứ tự GI1>GI2>gl, dạng hạt tròn trội so với dạng hạt dài và hình
dạng hạt cũng do gen 3 allen GI quy ñịnh. Rao và Sang (1989) ñưa ra kết luận chiều
dài và chiều rộng của hạt gạo di truyền hoàn toàn ñộc lập, chịu sự ñiều khiển của
các gen khác nhau.
Năm 1984, Takeda nghiên cứu di truyền kích thước hạt trên giống lúa
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


12


Fusayoshi của Nhật Bản và cho rằng tính trạng này do ña gen quy ñịnh và có một
gen trội không hoàn toàn kí hiệu là Lk-f là gen chính.
Sau ñó, trong nghiên cứu bằng phương pháp phân tích quần thể phân li vào
năm 1994, Takeda và Saito ñã phát hiện ra chiều dài hạt ñược ñiều khiển bởi một
gen lặn kí hiệu lk-I.
1.3.1.3 ðộ bạc của hạt
Tỷ lệ bạc bụng là một chỉ tiêu quan trọng ñể ñánh giá chất lượng gạo, nó ảnh
hưởng ñến thị hiếu người tiêu dùng và phẩm chất gạo lật. Hạt gạo có vết bạc ñục
lớn thường ít ñược chấp nhận vì nó có xu hướng gãy tại ñiểm có vết ñục, làm giảm
tỷ lệ gạo nguyên.
Hiện tượng xuất hiện vết bạc là do cấu trúc của tinh bột, ở gạo tẻ là do hạt
tinh bột không liên kết chặt với protein, còn ở gạo nếp là do cấu trúc tinh bột bột
không ñồng nhất do không có thành phần amylose. Vết bạc có thể xuất hiện ở phần
bụng, phần lưng hay phần trung tâm của hạt.
Trong những nghiên cứu về di truyền ñộ bạc bụng của gạo Ấn ðộ và Mỹ
người ta nhận thấy ñộ bạc trắng ở trung tâm hạt do gen lặn wc ñiều khiển và ñộ bạc
trắng ở bụng hạt do gen lặn wb ñiều khiển. ðây là một tính trạng bị ảnh hưởng bởi
tương tác giữa gen và môi trường (Sectharaman, 1959). ðộ bạc bụng của hạt gạo
ñược ñiều khiển bởi ña gen và ña gen này có ảnh hưởng tương hỗ và phụ thuộc vào
ñiều kiện ngoại cảnh (Lê Doãn Diên, 2003).
Theo Bùi Chí Bửu và cộng sự (1996), ñộ bạc bụng có tần suất liên kết với
tính trạng hạt tròn lớn hơn dạng hạt thon dài. Tính trạng bạc bụng do di truyền
quyết ñịnh nhưng mức ñộ ổn ñịnh qua các thế hệ có chịu sự chi phối của ñiều kiện
ngoại cảnh, ñặc biệt là nhiệt ñộ sau khi trỗ. Nếu sau trỗ mà gặp nhiệt ñộ cao sẽ làm
tăng tỷ lệ bạc bụng, ngược lại nhiệt ñộ thấp làm giảm ñộ bạc bụng.
Theo Ngô Quốc Trung (2007), ñộ trong suốt của gạo Việt Nam dải rộng từ
gần trong suốt ñến bạc bụng. Các giống lúa ở Miền Nam có tỷ lệ gạo trong suốt cao
và tương ñối ñồng ñều. Các giống lúa ở Miền Bắc chủ yếu có ñộ trong suốt trung
bình ñến bạc bụng. Các giống lúa trồng vụ hè thường có ñộ trong suốt thấp hơn các
giống lúa trồng trong vụ thu, ñông xuân.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


13

1.3.1.4 Nhiệt ñộ hóa hồ và ñộ phá hủy kiềm
Nhiệt ñộ hóa hồ (rice starch geltinization temperature) là một tính trạng biểu
thị nhiệt ñộ cần thiết ñể gạo hóa thành cơm và không hoàn nguyên (Bùi Chí Bửu và
Nguyễn Thị Lang, 2002). Nhiệt ñộ trở hồ có liên quan một phần với hàm lượng
amylose cao, thấp hay trung bình. Gạo có nhiệt ñộ trở hồ cao thì có phẩm chất nấu
kém (Jenning và cộng sự, 1979). Trong nhóm các giống lúa có cùng hàm lượng
amylose, cùng kích thước và hình dạng hạt thì giống có nhiệt ñộ hóa hồ trung bình
ñược ưa thích hơn (Khush và cộng sự, 1979). Heu và Park (1976), cho rằng nhiệt ñộ
trở hồ cao trội không hoàn toàn với nhiệt ñộ trở hồ thấp…Những nghiên cứu về bản
chất phân tử của gen ñã xác ñịnh rằng gen chính quy ñịnh ñộ bền gel và ñộ phá hủy
kiềm ñều nằm gần locus Wx ( gen kiểm soát hàm lượng amylose) trên NST 6
(Umemotoet và cộng sự, 2002; Giao và cộng sự, 2003). Gen quy ñịnh ñộ phá hủy
kiềm ñược chứng minh là mã hóa enzyme phân hủy tinh bột SSIIa (starch-soluble
synthaseisoform).
Dựa trên cơ sở nhiệt ñộ hóa hồ, người ta có thể chia gạo của các giống lúa
khác nhau thành các loại sau ñây: giống lúa có nhiệt ñộ hóa hồ thấp (< 69
0
C), nhiệt
ñộ hóa hồ trung bình (70-74
0
C), nhiệt ñộ hóa hồ cao (74
0
C). Tinh bột của ña số các
giống Japonica có nhiệt ñộ hóa hồ từ thấp ñến trung bình. Còn các giống lúa Indica,
con lai giữa Indica và Japonica thường có nhiệt ñộ hóa hồ cao.

1.3.1.5 Hàm lượng amylose
Hàm lượng amylose ñược coi là quan trọng bậc nhất ñể xác ñịnh chất lượng
nấu nướng và ăn uống của gạo, ñược kiểm soát chủ yếu bởi gen waxy. Dựa vào hàm
lượng amylose trong nội nhũ, các giống lúa ñược phân thành 2 nhóm: waxy (gạo
nếp) (1-2%) và nonwaxy (gạo tẻ) (>20%). Các giống có hàm lượng amylose thấp
cho cơm dẻo, các giống có hàm lượng amylose trung bình cho cơm mềm và các
giống có hàm lượng amylose cao thì cho cơm cứng hoặc rất cứng.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


14

1.3.2 Hướng chọn tạo và tình hình chọn tạo giống lúa chất lượng cao ở nước ta
1.3.1.1 Hướng chọn tạo giống lúa chất lượng cao
Ban ñầu, công tác chọn tạo lúa chất lượng cao chủ yếu là cải tiến giống. ðến
nay, theo Singh và cộng sự (2000), có 3 phương pháp ñể chọn tạo lúa thuần chất
lượng cao ñó là:
+ Phục tráng các giống lúa cũ
+ Chọn giống bằng phương pháp lai
+ Chọn giống ñột biến
Các nhà chọn giống ñã sử dụng ngay các giống lúa ñịa phương chất lượng
cao ñược người nông dân trồng rải rác ở nhiều vùng với nhiều tên gọi khác nhau ñể
phục tráng và ñưa vào sản xuất. Hai trong những ví dụ nổi tiếng nhất của giống lúa
thơm ñược chọn lọc theo phương pháp này là giống Basmati 370 ñược Late Sarder
Mohammad Khan (Pakistan) chọn vào năm 1933 và giống Khao Dawk Mali của
Thái Lan ñược chọn bởi những người nông dân bản ñịa vào năm 1950.
Hướng chọn giống lúa bằng phương pháp lai ñược tiến hành từ ñầu những
năm 1960. Các nhà chọn giống ở nhiều nước ñã sử dụng dạng bán lùn làm nền ñể
chọn tạo ra các giống lúa vừa có chất lượng tốt ñồng thời vừa cho năng suất cao.
Phương pháp pedigree, lai backcross và lai nhiều bậc là những phương pháp ñược

áp dụng phổ biến nhất. Giống lúa Pusa Basmati-1 là giống lúa ñược chọn tạo theo
phương pháp này. Pusa Basmati-1 ñược thừa hưởng chất lượng gạo tốt và mùi
hương từ giống Basmati 370 và giống lúa ñịa phương Karnal (Ấn ðộ); ñồng thời có
ñược năng suất cao và khả năng kháng bệnh tốt từ TKM6, IR8, Ratna và IR72
(Siddiq, 1990).
Hướng chọn giống bằng phương pháp gây ñột biến cũng ñược ứng dụng chủ
yếu nhằm thay ñổi một vài tính trạng nhất ñịnh như là tạo dạng bán lùn hay là tạo
khả năng kháng bệnh cho các giống lúa chất lượng tốt. Giống lúa RD15 của Thái
Lan là một trong những giống lúa ñược chọn tạo theo hướng này.
Ngoài ra, còn có 2 hướng mới trong chọn tạo giống lúa chất lượng cao là
chọn giống lúa lai và chọn tạo ứng dụng CNSH. Tuy nhiên trở ngại lớn nhất ñối với
hướng chọn tạo lúa lai chất lượng cao là người trồng lúa buộc phải sử dụng hạt F1