Nguyễn Quang Ngọc, Nguyễn Trần Quyện, Võ Chí Cường, Nguyễn Tố Cát Triệu
Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Cây Hồ tiêu
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Cây lúa là cây nông nghiệp có vai trò quan trọng trong nền kinh tế ở Việt Nam. Bên cạnh cây lúa nước thì cây lúa cạn cũng chiếm một vị trí quan trọng trong đời sống của người dân đặc biệt là các hộ dân miền núi. Ở Việt Nam thì cây lúa cạn phân bố chủ yếu ở vùng Tây Bắc, Đông Bắc Bộ và Tây Nguyên.
Tại Gia Lai diện tích cây lúa cạn khoảng 14.098 ha chiếm 16 % tổng diện tích lúa (Niên giám Thống kê Gia Lai, 2014). Mặc dù diện tích lúa cạn tương đối ít, nhưng lại có tầm quan trọng đặc biệt đối với các hộ đồng bào dân tộc thiểu số, đó là nguồn cung cấp lương thực hàng ngày và gắn liền với đời sống văn hóa tinh thần của họ. Bên cạnh đó, trong những năm gần đây các sản phẩm gạo chất lượng cao, đặc sản, đặc thù của các vùng miền núi ngày càng tăng lên. Điều này đã mở ra một hướng nghiên cứu mới trong việc tạo ra các giống lúa địa phương có thể phát triển thành những sản phẩm hàng hoá đặc sản của địa phương.
Đề tài: “Thu thập, tuyển chọn những giống lúa cạn bản địa để phát triển thành những giống lúa đặc sản của Gia Lai” đã thu thập được tập đoàn giống lúa cạn khoảng 200 mẫu giống (năm 2014). Qua kết quả đánh giá các chỉ tiêu sinh trưởng, năng suất và chất lượng gạo của tập đoàn 42 mẫu giống đã chọn được 10 giống lúa cạn triển vọng nhất.
Để phát triển các giống lúa cạn bản địa tại Gia Lai theo hướng đặc sản và đặc trưng cho vùng thì việc đánh giá các chỉ tiêu chất lượng gạo là rất quan trọng và chọn được các giống lúa có hàm lượng amylose thấp, cơm mềm, dẻo và có mùi thơm phù hợp với nhu cầu thị hiếu của người tiêu dùng. Đồng thời để phục vụ cho công tác bảo tồn và chọn tạo giống thì cần thiết phải phân tích đa dạng di truyền.
Xuất phát từ đó chúng tôi đã tiến hành đánh giá một số chỉ tiêu chất lượng và đa dạng di truyền của 10 mẫu giống lúa cạn bản địa có triển vọng thu thập tại Gia Lai.
2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Vật liệu nghiên cứu
– Vật liệu đánh giá các chỉ tiêu chất lượng gạo: 10 giống lúa cạn bản địa
– Vật liệu đánh giá đa dạng di truyền: 10 giống lúa cạn bản địa và 02 giống đối chứng.
2.2. Nội dung nghiên cứu
+ Đánh giá các chỉ tiêu chất lượng gạo như độ bạc bụng, nhiệt độ hóa hồ, độ bền gel, hàm lượng amylose.
+ Đánh giá đa dạng di truyền các giống lúa cạn bằng chỉ thị SSR.
2.3. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp đánh giá các chỉ tiêu chất lượng gạo:
+ Phân tích và đánh giá độ bạc bụng theo phương pháp IRRI (1996): Mỗi giống lấy 100 hạt gạo nguyên, 3 lần lặp lại và tách riêng các hạt có độ bạc bụng cấp 1, cấp 5, cấp 9 và tính tỷ lệ (%) hạt bị bạc bụng theo từng cấp.
+ Phân tích và đánh giá nhiệt độ hóa hồ theo phương pháp IRRI (1996): Ngâm 6 hạt gạo trong dung dịch KOH 0,7 % với thời gian 23 giờ ở nhiệt độ phòng.
+ Phương pháp đánh giá độ bền Gel: Lấy 100 mg bột gạo cho vào ống nghiệm, cho vào 0,2 ml Ethanol 95 % có chứa 0,025 % thymol blue; 2 ml KOH 0,2N và lắc đều. Đậy ống nghiệm và đem chưng cách thủy trong 8 phút rồi lấy ra, để yên 5 phút, sau đó làm lạnh bằng nước đá trong 20 phút. Để ống nghiệm nằm ngang cho gel chảy ra từ từ và để 1 giờ đến khi gel đặc lại, đo chiều dài gel (theo phương pháp của Dela Cruz và Khush). Phân cấp độ bền gel theo thang điểm của IRRI (1996).
+ Phân tích hàm lượng Amylose: Phân tích trên máy quang phổ theo phương pháp Cagampang Rodriguez (1980) và phân loại theo IRRI(1996).
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Đánh giá các chỉ tiêu chất lượng 10 giống lúa cạn bản địa có triển vọng
3.1.1. Trọng lượng hạt và năng suất các giống lúa cạn
Trọng lượng hạt gạo do hai yếu tố cấu thành khối lượng của vỏ trấu chiếm 20 % và khối lượng hạt gạo chiếm 80 %. Cần chọn các giống có khối lượng hạt gạo lớn để gia tăng năng suất, tuy nhiên không chọn hạt quá to vì hạt to thường có độ bạc bụng cao, giá trị xuất khẩu sẽ thấp (Nguyễn Đình Giao và cộng sự,1997).
Các yếu tố cấu thành năng suất có mối quan hệ chặt chẽ với nhau và là một trong những yếu tố góp phần quyết định năng suất lúa.Năng suất của một dòng, giống do nhiều yếu tố cấu thành như số bông trên khóm, mật độ, số hạt trên bông, tỷ lệ hạt chắc và khối lượng 1.000 hạt. Các yếu tố này hình thành trong thời gian khác nhau và chịu tác động của các điều kiện khác nhau.
Kết quả số liệu bảng 1 cho thấy khối lượng 1.000 hạt ở các giống lúa biến thiên từ 22,53 – 26,80 g, khối lượng trung bình của 10 giống trung bình đạt 24,81 g.
Năng suất trung bình các giống lúa cạn triển vọng đạt 3,40 tấn/ha. Giống có năng suất cao nhất là giống Ba Xrôi(4,36 tấn/ha) và thấp nhất là giống Bngăn (2,69 tấn/ha). Nhìn chung năng suất lúa cạn trung bình tại Gia Lai cao hơn so với năng suất lúa cạn địa phương được khảo nghiệm tại Tây Nguyên đạt 2,68 – 3,15 tấn/ha (Đỗ Việt Anh và cộng sự, 2012).
3.1.2. Độ bạc bụng, độ bền gel, độ bạc bụng và hàm lượng amylose
Nhiệt độ hóa hồ là khoảng thời gian cần thiết để nấu chín cơm. Do vậy, nếu nhiệt độ hóa hồ càng cao thì thời gian nấu chín cơm càng lâu và ngược lại.Theo phương pháp của Little và cộng sự (1958) những giống có nhiệt độ hóa hồ cao thì gạo sẽ không bị phân hủy trong dung dịch KOH, những giống có nhiệt độ hóa hồ trung bình sẽ bị phân hủy một phần và giống có nhiệt độ hóa hồ thấp sẽ bị phân hủy mạnh trong dung dịch KOH. Do đó, những giống có nhiệt độ hóa hồ thấp thì cơm mềm và nấu cơm nhanh chín.
Độ bền gel là một chỉ tiêu quyết định độ mềm dẻo của cơm khi để nguội. Giống có độ bền gel càng dài thì cơm thường mềm, dẻo khi để nguội và giống có độ bền gel ngắn thì cơm thường cứng khi để nguội. Độ bền gel tương quan với độ cứng của thạch amylose hoặc sự gia tăng tính nhầy nhớt của hồ gạo khi làm mát từ 90 oC xuống 50 oC (Cagampang và cộng sự, 1973). Các giống có cùng hàm lượng amylose và có độ bền gel cao hơn thì được ưa chuộng hơn, từ đó ảnh hưởng đến chất lượng thương phẩm của lúa, gạo. Độ bền gel là đặc tính góp phần xác định nên kết cấu hạt cơm.
Kết quả đánh giá nhiệt độ hóa hồ trên 10 giống lúa cạn bản địa có nhiệt độ hóa hồ cao chiếm 100 %.
Kết quả phân tích cho thấy các giống có độ bền gel thể hiện qua chỉ tiêu chiều dai gel biến thiên từ (24,0 – 96,5 mm). Trong đó nhóm cứng cơm có 3 giống chiếm 30,0 %. Nhóm trung bình có 2 giống chiếm 30,0 và 40,0 % nhóm giống mềm cơm (giống Ba Đương, Ba Chăm Hle, Ba Ruê, Rơyh). Hiện nay các giống có độ bền gel từ mềm đến rất mềm được ưa chuộng hơn.
Độ bạc bụng của hạt gạo rất quan trọng với người tiêu dùng nên cũng rất quan trọng đối với người sản xuất. Người tiêu dùng thích loại gạo có độ bạc bụng thấp và trắng trong, do đó đây cũng là một trong các mục tiêu quan trọng để chọn giống. Kết quả đánh giá 10 giống lúa cạn cho thấy các giống đều không có độ bạc bụng hoặc bạc bụng nhỏ.
Amylose là thành phấn cấu trúc cơ bản của tinh bột lúa, hàm lượng amylose có ảnh hưởng tới một số đặc tính hóa lý tinh bột, từ đó ảnh hưởng tới chất lượng thương phẩm của lúa gạo. Theo Larkin và cộng sự (2003), các giống có hàm lượng amylose nhỏ hơn 20,0 % cho cơm mềm, dẻo, ngon để qua đêm không bị cứng.
Hàm lượng amylose của các giống biến thiên từ (9,03 – 23,29 %). Có 7 giống có hàm lượng amylose thấp, đây là các giống mang đặc tính mềm cơm. Còn lại các giống có hàm lượng amylose trung bình.
Nguyễn Hữu Nghĩa và cộng sự (2006) đã tiến hành phân tích nguồn gen lúa đặc sản bằng phương pháp SSR (Simple Sequense Repeat) với một số marker khác nhau và kết quả một lần nữa khẳng định sự đa dạng về mặt di truyền của nguồn gen lúa đặc sản: các giống lúa nương thường có amylose thấp (15%), phần lớn các giống lúa tẻ địa phương có nhiệt độ hóa hồ thấp và trung bình.
3.2. Đánh giá đa dạng di truyền 10 giống lúa cạn bản địa có triển vọng tại Gia Lai bằng chỉ thị SSR
Các cặp giống có khác biệt di truyền xa nhất đạt 0,78: MG40 x MG14 và cặp giống MG27 x MG22, trong khi đó cặp giống có độ tương đồng lớn nhất có khác biệt nhỏ nhất là MG40 x MG28 (0,28).
Hình 1. Sơ đồ hình cây biểu diễn mối quan hệ di truyền của các giống lúa nghiên cứu theo tương đồng di truyền (đánh giá theo Nei và cộng sự, 1972) dựa trên các chỉ thị SSR
Sơ đồ hình cây biểu hiện mối tương quan di truyền giữa các giống nghiên cứu (Hình 1) cho thấy 12 giống lúa thu thập được tại Gia Lai được phân thành 3 nhóm rõ rệt:
– Nhóm 1: chỉ có 1 giống KAS, có nguồn gốc Ấn Độ được tách riêng với các mẫu giống lúa của vùng. Mẫu giống Indica -Aus này có mức khác biệt di truyền với các giống khác khoảng từ 0,39 đến 0,72.
– Nhóm 2 gồm: gồm 4 giống MG4(Ba Gră), MG22(Ba Xrôi), MG28 (Đinh Nhớc), MG40 (Kong Jrai), thu thập tại huyện Kong Chro, Mang Yang, Đăk Pơ, Đăk Đoa. Tuy không nằm cùng phân nhóm với giống Indica Kasalath, nhưng các giống này có khả năng thuộc phân nhóm lúa Indica hoặc gần với Indica hơn là Japonica.
– Nhóm 3: gồm giống Japponica Nipponbare có nguồn gốc Nhật Bản được phân nhóm cùng với 6 giống còn lại MG41 (B Ngăn), MG21 (Ba Ruê), MG5 (Ba Jú), MG27 (Rơyh), MG14 (Ba Chăm Hle), MG1 (Ba Đương) thu thập tại các huyện Kbang, Mang Yang, Kong Chro, Đăk Đoa. Các giống này thuộc phân nhóm lúa Japonica.
Những phân tích về đa dạng di truyền trên cho thấy trong tập đoàn nghiên cứu không có cặp giống nào được thu trùng lặp và kết quả này có thể sử dụng để chọn lọc các cặp lai cùng với các tính trạng mà nhà chọn giống quan tâm.
Lê Thu Trang và cộng sự (2015) đã đánh giá đa dạng di truyền bằng chỉ thị SSR của 55 giống lúa địa phương Việt Nam có hệ số tương đồng di truyền giữa các giống dao động từ 0,45 – 0,94.
4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
4.1. Kết luận
Năng suất trung bình 10 giống lúa cạn triển vọng đạt 3,40 tấn/ha và khối lượng 1.000 hạt dao động từ 22,53 – 26,80 g. Tất cả các giống đều có hàm lượng amylose nhỏ hơn 20 % cho cơm mềm và dẻo.
Phân tích tương quan di truyền theo Neughbour-joining đã phân nhóm 10 mẫu giống trong tập đoàn nghiên cứu làm 2 nhóm chính là:
Nhóm Indica: giống MG4 (Ba Gră), MG22 (Ba Xrôi), MG28 (Đinh Nhớc), MG40 (Kong Jrai)
Nhóm Japonica: MG41 (BNgăn), MG21 (Ba Ruê), MG5 (Ba Jú), MG27 (Rơyh), MG14 (Ba Chăm Hle), MG1 (Ba Đương)
4.2. Kiến nghị
Phát triển 10 giống lúa triển vọng theo hướng hàng hóa và đặc sản cho vùng đồng thời lưu giữ và bảo tồn các giống triển vọng để làm cơ sở cho công tác chọn tạo giống lúa.
Sử dụng các cặp giống có khác biệt di truyền xa nhất đạt 0,78: MG40 x MG14 và cặp giống MG27 x MG22 để phục vụ cho công tác chọn tạo giống.