Luận văn Khảo sát ảnh hưởng của vi khuẩn methylobacterium sp. lên sự phát sinh cơ quan ở cây lúa (ozyra sativa l) nuôi cấy in vitro

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC ***000*** CHU LÝ HẢI ANH KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA VI KHUẨN METHYLOBACTERIUM SP. LÊN SỰ PHÁT SINH CƠ QUAN Ở CÂY LÚA (Ozyra sativa L) NUÔI CẤY IN VITRO Luận văn kỹ sƣ Chuyên Ngành: Công nghệ sinh học Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 9/2006 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA VI KHUẨN METHYLOBACTERIUM SP. LÊN SỰ PHÁT SINH CƠ QUAN Ở CÂY LÚA (Ozyra sativa L) NUÔI CẤY IN VITRO Luận văn kỹ sƣ Chuyên ngành:Công nghệ sinh học Giáo viên hƣớng dẫn: Sinh viên thực hiện: PGS. TS. BÙI VĂN LỆ CHU LÝ HẢI ANH ThS. KIỀU PHƢƠNG NAM Khóa: 2002-2006 Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 9/2006 MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING NONG LAM UNIVERSITY, HCMC DEPARTMENT OF BIOTECHNOLOGY STUDYING EFFECT OF METHYLOBACTERIUM SP. ON MORPHOGENESIS OF IN VITRO RICE (Ozyra sativa L) Engineer Thesis Major: Biotechnology Research adviser Researcher BÙI VĂN LỆ, PROF, PhD CHU LÝ HẢI ANH KIỀU PHƢƠNG NAM, MSc Term: 2002 - 2006 HCMC, 09/2006 iv MỤC LỤC Trang CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU …………………………………………………………………….. 1 TỔNG QUAN………………………………………………………………... 3 2.1 Giới thiệu về cây lúa…………………………………………………….. 3 2.1.1 Vị trí phân loại……………………………………………………. 3 2.1.2 Nguồn gốc và phân bố…………………………………………….. 4 2.1.3 Đặc điểm hình thái………………………………………………… 5 2.1.4 Đặc điểm hạt lúa…………………………………………………... 6 2.2 Ứng dụng phƣơng pháp nuôi cấy mô trong cải tiến giống lúa………... 7 2.3 Phƣơng pháp nuôi cấy mô, tế bào in vitro………………………………10 2.3.1 Sự tái sinh mẫu cấy (sự tạo cơ quan)……………………………..10 2.3.2 Sự tạo mô sẹo từ cơ quan………………………………………….11 2.3.3 Ảnh hƣởng của một số môi trƣờng và điều kiện nuôi cấy trên sự nuôi cấy tế bào…………………………………………………………….13 2.3.3.1 Môi trƣờng nuôi cấy………………………………………13 2.3.3.2 Các nhân tố vật lý…………………………………………13 2.3.3.3 Ảnh hƣởng của chất điều hòa tăng trƣởng thực vật……14 2.4 Ảnh hƣởng của vi sinh vật lên sự phát triển thực vật………………….14 2.5 Đặc điểm của chi Methylobacterium……………………………………..15 2.5.1 Lịch sử phát hiện và phân loại…………………………………….15 2.5.2 Đặc điểm sinh thái………………………………………………….17 2.5.3 Đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hóa……………………………...18 v 2.5.4 Các ứng dụng của vi khuẩn Methylobacterium sp………………..19 2.5.4.1 Tƣơng tác với thực vật……………………………………..19 2.5.4.2 Sinh tổng hợp auxin và cytokinin………………………….23 VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP……………………………………………24 3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu……………………………………….24 3.2 Vật liệu nghiên cứu……………………………………………………….24 3.2.1 Đối tƣợng nghiên cứu………………………………………………24 3.2.2 Thiết bị và dụng cụ dùng trong nghiên cứu………………………27 3.2.3 Mẫu cấy và điều kiện nuôi cấy………………………………….....27 3.3.4 Nhân sinh khối và giữ giống vi khuẩn………………………….....27 3.3.5 Môi trƣờng nuôi cấy………………………………………………..28 3.3 Phƣơng pháp nghiên cứu…………………………………………………28 3.3.1 Tạo vật liệu khởi đầu (mô sẹo)……………………………………...28 3.3.2 Nhân sinh khối vi khuẩn…………………………………………….30 3.3.3 Nội dung thí nghiệm…………………………………………………30 3.3.3.1 Thí nghiệm 1: Ảnh hƣởng của nồng độ 2,4-D lên khả năng nhân sẹo của giống lúa VĐ20………………………………………...30 3.3.3.2 Thí nghiệm 2: Ảnh hƣởng của nồng độ BAP và NAA lên khả năng tái sinh chồi từ mô sẹo của giống lúa VĐ20…………………...31 3.3.3.3 Thí nghiệm 3: Ảnh hƣởng của nồng độ NAA lên khả năng tái sinh rễ từ mô sẹo của giống lúa VĐ20………………………………..31 3.3.3.4 Thí nghiệm 4: Ảnh hƣởng của chủng 1019 lên khả năng tạo mô sẹo của giống lúa VĐ20……………………………………………32 3.3.3.5 Thí nghiệm 5: Ảnh hƣởng của chủng 1019 lên khả năng nhân sẹo của giống lúa VĐ20………………………………………………...33 3.3.3.6 Thí nghiệm 6: Ảnh hƣởng của chủng 1019 lên khả năng tái sinh chồi từ mô sẹo của giống lúa VĐ20………………………………33 3.3.3.7 Thí nghiệm 7: Ảnh hƣởng của chủng 1019 lên khả năng tái sinh rễ từ mô sẹo của giống lúa VĐ20………………………………...34 vi 3.3.3.8 Thí nghiệm 8: Ảnh hƣởng của chủng 1019 lên khả năng tăng sinh mô sẹo của giống lúa VĐ20……………………………………..34 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN…………………………………………………36 4.1 Thí nghiệm 1: Ảnh hƣởng của nồng độ 2,4-D lên khả năng nhân sẹo của giống lúa VĐ20…………………………………………………………………36 4.2 Thí nghiệm 2: Ảnh hƣởng của nồng độ BAP và NAA lên khả năng tái sinh chồi từ mô sẹo của giống lúa VĐ20……………………………………………38 4.3 Thí nghiệm 3: Ảnh hƣởng của nồng độ NAA lên khả năng tái sinh rễ từ mô sẹo của giống lúa VĐ20…………………………………………………….43 4.4 Thí nghiệm 4: Ảnh hƣởng của chủng 1019 lên khả năng tạo mô sẹo của giống lúa VĐ20………………………………………………………………….45 4.5 Thí nghiệm 5: Ảnh hƣởng của chủng 1019 lên khả năng nhân sẹo của giống lúa VĐ20………………………………………………………………….47 4.6 Thí nghiệm 6: Ảnh hƣởng của chủng 1019 lên khả năng tái sinh chồi từ mô sẹo của giống lúa VĐ20…………………………………………………….50 4.7 Thí nghiệm 7: Ảnh hƣởng của chủng 1019 lên khả năng tái sinh rễ từ mô sẹo của giống lúa VĐ20…………………………………………………………53 4.8 Thí nghiệm 8: Ảnh hƣởng của chủng 1019 lên khả năng tăng sinh mô sẹo của giống lúa VĐ20……………………………………………………………..55 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ……………………………………………………..58 5.1 Kết luận……………………………………………………………………...58 5.2 Đề nghị……………………………………………………………………….59 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC vii CÁC CHỮ VIẾT TẮT 2,4-D : Dichlorophenoxy-acetic acid Aux : Auxin BAP : 6-Benzylamino-purin Cs : Cộng sự Cyt : Cytokinin MS : Murashige-Skoog MMS : Methanol mineral salts NAA : α-naphthalene acetic acid viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 4.1: Ảnh hƣởng của nồng độ 2,4-D đến kích thƣớc mô sẹo (cm) sau 4 tuần nuôi cấy………………………………………………………………………......36 Bảng 4.2: Ảnh hƣởng của nồng độ BAP và NAA đến tỷ lệ tái sinh chồi từ mô sẹo……………………………………………………………………………….38 Bảng 4.3: Ảnh hƣởng của nồng độ BAP và NAA đến số chồi hình thành từ mô sẹo……………………………………………………………………………….40 Bảng 4.4: Ảnh hƣởng của nồng độ NAA đến tỷ lệ tái sinh và số rễ hình thành…43 Bảng 4.5: Ảnh hƣởng của chủng 1019 đến tỷ lệ tạo sẹo của hạt lúa…………….45 Bảng 4.6: Ảnh hƣởng của chủng 1019 đến đƣờng kính mô sẹo…………………47 Bảng 4.7: Ảnh hƣởng của chủng 1019 đến tỷ lế tái sinh chồi và số chồi hình thành từ mô sẹo…………………………………………………………………………50 Bảng 4.8: Ảnh hƣởng của chủng 1019 đến tỷ lế tái sinh rễ và số rễ trên mẫu…...53 Bảng 4.9: Ảnh hƣởng của chủng 1019 lên sự tăng sinh mô sẹo sau 4 tuần nuôi cấy………………………………………………………………………………..55 ix DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1: Vi khuẩn có sắc tố hồng ngoại nhiễm vào môi trƣờng nuôi cây: A: Saintpaulia ionantha; B: Paulonia fortunei; C: Pacciflora sp. [8]………………………………….2 Hình 2.1: Oryza sativa L………………………………………………………....6 Hình 2.2: Cấu trúc hạt lúa……………………………………………………….7 Hình 2.3: Methylobacterium sp. trên cây rêu (A), hình dạng tế bào vi khuẩn chụp qua kính hiển vi điện tử (B)…………………………………………………….17 Hình 2.4: Methylobacterium sp. chủng BJ001 nuôi cấy trên môi trƣờng thạch LB (A) vào môi trƣờng dịch thể LB (B) chụp qua kính hiển vi điện tử quét [36]...18 Hình 2.5: Sự tái sinh chồi của loài cây thuốc lá chuyển gen ipt trên môi trƣờng MS không bổ sung hormone sau một tháng nuôi cấy. (a): không bổ sung vi khuẩn Methylovorus mays. (b): có bổ sung vi khuẩn Methylovorus mays[21]……….20 Hình 3.1: Giống lúa VĐ20: (a) hạt chƣa bóc vỏ trấu, (b) hạt bóc vỏ trấu……..24 Hình 3.2: Hạt lúa đã khử trùng trên môi trƣờng tạo sẹo……………………….29 Hình 4.1: Mô sẹo trên môi trƣờng MS bổ sung 0,5mg/l BAP và 1mg/l NAA sau 5 tuần nuôi cấy (1.1)……………………………………………………………..37 Hình 4.2: Các mô sẹo ở thí nghiệm 1 sau 5 tuần nuôi cấy…………………….38 Hình 4.3: Mô sẹo tái sinh chồi trên môi trƣờng MS bổ sung 2mg/l BAP và 1mg/l NAA sau 5 tuần nuôi cấy………………………………………………………42 Hình 4.4: Các mẫu mô tái sinh chồi ở thí nghiệm 2 sau 5 tuần nuôi cấy………42 Hình 4.5: Mô sẹo tái sinh rễ trên môi trƣờng MS bổ sung 1,5mg/l NAA sau 5 tuần nuôi cấy…………………………………………………………………………44 Hình 4.6: Các mẫu mô tái sinh rễ ở thí nghiệm 3 sau 5 tuần nuôi cấy…………45 Hình 4.7: Sự tạo mô sẹo trên môi trƣờng MS bổ sung 2mg/l 2,4-D: (a) có bổ sung 1ml dung dịch khuẩn, (b) không có bổ sung khuẩn sau 2 tuần nuôi cấy……….47 Hình 4.8: Sự tăng sinh mô sẹo trên môi trƣờng MS bổ sung 1mg/l BAP và 0,5mg/l NAA: (a) bổ sung 0,5ml dung dịch vi khuẩn, (b) không bổ sung khuẩn sau 4 tuần nuôi cấy…………………………………………………………………………49 x Hình 4.9: Sự tăng sinh mô sẹo trên môi trƣờng MS bổ sung 1mg/l BAP, 0,5mg/l NAA và 1,5ml dung dịch vi khuẩn sau 4 tuần nuôi cấy (5.4)…………………49 Hình 4.10: Sự tái sinh chồi trên môi trƣờng MS bổ sung 2mg/l BAP, 1mg/l NAA và 1,5ml dung dịch vi khuẩn sau 4 tuần nuôi cấy (6.2)………………………..52 Hình 4.11: Sự tái sinh chồi trên môi trƣờng MS bổ sung 2mg/l BAP, 1mg/l NAA và 1,5ml dung dịch vi khuẩn sau 4 tuần nuôi cấy (6.4)………………………..52 Hình 4.12: Sự tái sinh rễ trên môi trƣờng MS bổ sung 1,5mg/l NAA và 0,5ml dung dịch vi khuẩn sau 4 tuần nuôi cấy (7.2)………………………………………..54 Hình 4.13: Sự tái sinh rễ trên môi trƣờng MS bổ sung 1,5mg/l NAA và 1,5ml dung dịch vi khuẩn sau 4 tuần nuôi cấy (7.4)………………………………………..55 Hình 4.14: Sự tăng sinh mô sẹo ở thí nghiệm 8 trên môi trƣờng MS không bổ sung hormone: (a) không có bổ sung khuẩn, (b) bổ sung 0,5ml dung dịch vi khuẩn, (c) bổ sung 1ml dung dịch vi khuẩn, (d) bổ sung 1,5ml dung dịch vi khuẩn sau 4 tuần nuôi cấy………………………………………………………………………..57 xi DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ Đồ thị 3: Đƣờng cong tăng trƣởng của chủng 1019……………………………...26 Đồ thị 4.1: Kích thƣớc mô sẹo sau 4 tuần nuôi cấy ở các nghiệm thức khác nhau36 Đồ thị 4.2: Tỷ lệ tái sinh chồi ở các nghiệm thức khác nhau theo thời gian……..39 Đồ thị 4.3: Số chồi hình thành trên mẫu ở các nghiệm thức khác nhau theo thời gian……………………………………………………………………………….40 Đồ thị 4.4: Tỷ lệ rễ tái sinh và số rễ hình thành ở các nghiệm thức khác nhau sau 2 tuần……………………………………………………………………………….43 Đồ thị 4.5: Tỷ lệ tạo mô sẹo ở các nghiệm thức khác nhau sau 2 tuần…………..46 Đồ thị 4.6: Kích thƣớc mô sẹo ở các nghiệm thức khác nhau theo thời gian…….48 Đồ thị 4.7: Tỷ lệ tái sinh chồi ở các nghiệm thức khác nhau theo thời gian……..50 Đồ thị 4.8: Số chồi hình thành trên mẫu ở các nghiệm thức khác nhau theo thời gian………………………………………………………………………………..51 Đồ thị 4.9: Tỷ lệ rễ tái sinh và số rễ hình thành trên mẫu ở các nghiệm thức khác nhau sau 2 tuần…………………………………………………………………...53 Đồ thị 4.10: Số chồi, số rễ hình thành trên mẫu, kích thƣớc mô sẹo ở các nghiệm thức khác nhau sau 4 tuần………………………………………………………...56 xii TÓM TẮT CHU LÝ HẢI ANH, Đại học Nông Lâm TPHCM. Tháng 8/2006. “ KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA VI KHUẨN METHYLOBACTERIUM SP. LÊN SỰ PHÁT SINH CƠ QUAN CÂY LÚA (Oryza sativa L.) NUÔI CẤY IN VITRO”. Giáo viên hƣớng dẫn: PGS. TS. Bùi Văn Lệ ThS. Kiều Phƣơng Nam Đề tài đƣợc thực hiện tại trại thực nghiệm – khoa Sinh học - trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên trên đối tƣợng là giống lúa VĐ20 và chủng vi khuẩn Methylobacterium sp. 1019. Tiến hành nhân sẹo, tạo chồi, tạo rễ từ mô sẹo của giống lúa VĐ20 bằng phƣơng pháp nuôi cấy in vitro, sau đó khảo sát ảnh hƣởng của chủng 1019 lên khả năng phát sinh cơ quan của mô sẹo bằng cách bổ sung những nồng độ khuẩn khác nhau vào môi trƣờng nuôi cấy với 34 nghiệm thức, mỗi nghiệm thức 3 lần lặp lại với các chỉ tiêu nhƣ tỷ lệ tái sinh, số chồi trên mẫu, số rễ trên mẫu, đƣờng kính mô sẹo. Những kết quả thu đƣợc: - Chủng 1019 có tác dụng kích thích sự phát triển rễ, ức chế khả năng tái sinh chồi và thay đổi trạng thái, cấu trúc của mô sẹo. Chứng tỏ chủng khuẩn có tác động đến quá trình trao đổi chất, sinh lý, sinh hóa của tế bào mô sẹo, ảnh hƣởng đến sự phát sinh hình thái của sẹo. - Chủng 1019 có ảnh hƣởng đến quá trình phát sinh hình thái của giống lúa VĐ20, chiều hƣớng phát sinh cơ quan tuỳ thuộc vào bản chất của mô cấy và loài thực vật. - Nồng độ khuẩn cao sẽ ức chế hoàn toàn mô sẹo, không thấy đƣợc sự phát sinh cơ quan từ mô sẹo. xiii Em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Phó Giáo sư- Tiến sĩ Bùi Văn Lệ. Ngƣời đã gợi ý đề tài, luôn giúp đỡ và tận tình hƣớng dẫn em trong suốt thời gian làm khoá luận. Thạc sĩ Kiều Phương Nam, đồng hƣớng dẫn, thầy đã tận tình hƣờng dẫn và tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành khoá luận này. Tiến sĩ Trần Thị Dung, cô đã giảng dạy và truyền đạt cho em nhiều kinh nghiệm quý giá trong suốt thời gian theo học ở trƣờng. Tiến sĩ Từ Bích Thủy, cô đã truyền đạt cho em nhiều kinh nghiệm làm việc, trình bày khóa luận và đóng góp những ý kiến quý báu cho khóa luận này. xiv Em xin chaân thaønh caûm ôn Toàn thể quí thầy cô trong bộ môn Công nghệ sinh học. Trường Đại học Nông Lâm TPHCM. Những người đã giảng dạy và truyền đạt cho em những kiến thức quý giá trong thời gian học tập tại trường. Toàn thể quí thầy cô trong bộ môn Sinh học. Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia TPHCM. Những người đã tạo điều kiện thuận lợi và đóng góp nhiều ý kiến trong suốt quá trình thực hiện khóa luận này. Tập thể các bạn sinh viên khóa DH02SH, Trường Đại học Nông Lâm TPHCM, và các bạn thân đã giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình học tập cũng như thực hiện khoá luận này. Các anh, chị và các bạn sinh viên khoa Công nghệ sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia TPHCM, đã giúp đỡ và động viên em trong thời gian thực hiện khóa luận. Con xin tỏ lòng thành kính và biết ơn Ba, Mẹ. Người đã sinh thành và dưỡng dục con. Con xin tỏ lòng thành kính và biết ơn Bà ngoại, Bà nội. Người đã hết lòng thương yêu, dạy dỗ để con có được ngày hôm nay. Con xin tỏ lòng biết ơn Cô, Dì, Dượng đã thương yêu và động viên con. 1 GIỚI THIỆU Lúa là cây lƣơng thực quan trọng, là nhu cầu không thể thiếu đối với con ngƣời, đặc biệt ở các nƣớc Châu Á. Do đó, việc nghiên cứu, cải tiến và tạo ra các giống lúa có phẩm chất tốt, khả năng chống chịu cao là vấn đề quan tâm của nhiều nhà khoa học. Công nghệ nuôi cấy mô thực vật hiện nay đang phát triển rất mạnh mẽ và ngày càng mang lại hiệu quả kinh tế cao. Công nghệ này giúp tạo ra một số lƣợng lớn cây trồng đồng nhất, duy trì các tính trạng tốt, tạo cây sạch bệnh… Việc nâng cao năng suất lúa bằng cách phối hợp giữa phƣơng pháp thông thƣờng và công nghệ sinh học là chiến lƣợc đƣợc nhiều quốc gia quan tâm. Tuy nhiên, một trở ngại cần quan tâm trong nuôi cấy mô thực vật là hiện tƣợng nhiễm nấm, khuẩn sẽ ảnh hƣởng không tốt đến sự sinh trƣởng và phát triển của các mô thực vật. Nhƣng điều đó không có nghĩa là tất cả các loài nấm, khuẩn nhiễm trong môi trƣờng nuôi cấy đều có hại. Ngoài ra chính điều kiện vô trùng trong quá trình nuôi cấy đã loại bỏ các mối tƣơng tác có ích giữa thực vật và vi sinh vật. Theo một số nghiên cứu, sự hiện diện của một số loài nhƣ Bacillus spp. [5], Methylobacterium sp. [46], [47] .. trong môi trƣờng nuôi cấy không những không làm chết mô thực vật mà ngƣợc lại dƣờng nhƣ còn kích thích sự sinh trƣởng của cây. 2 A B C Hình 1: Vi khuẩn có sắc tố hồng ngoại nhiễm vào môi trƣờng nuôi cây: A: Saintpaulia ionantha; B: Paulonia fortunei; C: Pacciflora sp. [9] Đã có nhiều nghiên cứu đƣợc tiến hành trên cây lúa (Oryza sativa L) và kết quả cho thấy vi khuẩn Methylobacterium sp. có khả năng làm gia tăng tỷ lệ nảy mầm của hạt, tăng trọng lƣợng tƣơi, chiều cao của cây mạ trong điều kiện in vitro …Vì vậy chúng tôi thực hiện đề tài: “KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA VI KHUẨN METHYLOBACTERIUM SP. LÊN SỰ PHÁT SINH CƠ QUAN Ở CÂY LÚA (Oryza sativa L) NUÔI CẤY IN VITRO”. Mục đích Tìm hiểu ảnh hƣởng của vi khuẩn Methylobacterium sp. lên sự phát sinh cơ quan cây lúa: mô sẹo, chồi, rễ. Yêu cầu Xác định nồng độ kích thích tố thích hợp đến khả năng tạo mô sẹo, nhân sẹo, tạo chồi, nhân chồi, tạo rễ ở cây lúa bằng phƣơng pháp nuôi cấy in vitro. Khảo sát ảnh hƣởng của vi khuẩn Methylobacterium sp. lên khả năng tạo mô sẹo, tạo chồi, tạo rễ ở cây lúa. So sánh ảnh hƣởng của vi khuẩn Methylobacterium sp. với ảnh hƣởng của các kích thích tố lên sự phát sinh cơ quan. 3 TỔNG QUAN 2.1. Giới thiệu về cây lúa Lúa là cây lƣơng thực chính cho nhiều ngƣời và đồng thời lúa gạo cũng tham gia vào các hoạt động kinh tế quan trọng nhất trên thế giới. Châu Á là nơi sản xuất 90% tổng sản lƣợng và cũng là nơi tiêu thụ lúa gạo nhiều nhất. Khoảng 85% sản lƣợng gạo, 72% lúa mì và 19% ngô đƣợc con ngƣời tiêu thụ trực tiếp [38]. Lúa gạo cung cấp 21% năng lƣợng và 15% protein cho loài ngƣời [30]. Từ 1989 trở lại đây, Việt Nam trở thành một trong những nƣớc xuất khẩu gạo hàng đầu trên thế giới. Năm 2001 các nƣớc xuất khẩu gạo chính (tính theo triệu tấn) bao gồm: Thái Lan (6,4), Việt Nam (4,0), Trung Quốc (3,0), Mỹ (2,8) (USDA, 2001). 14 năm qua, cây lúa đặc biệt là ở ĐBSCL đã đóng góp cho đất nƣớc gần 8 tỷ USD trị giá xuất khẩu và đã góp phần to lớn cho công cuộc đổi mới ở Việt Nam có kết quả. Tuy sản xuất với số lƣợng nhiều, nhƣng chất lƣợng và giá gạo xuất khẩu của Việt Nam thƣờng thấp hơn so với một số nƣớc nhƣ Thái Lan, Mỹ, Úc, đặc biệt có sự chênh lệch lớn ở loại gạo đặc sản và gạo cao cấp [8]. 2.1.1 Vị trí phân loại Lớp: Monocotyledonae Họ: Poaceae Giống: Oryza Loài: Oryza sativa L. 4 Lúa O. sativa có 2n = 24 nhiễm sắc thể, thƣờng đƣợc phân biệt làm 3 nhóm: Lúa Indica: thƣờng trồng ở khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới, có thân cao, dễ đổ ngã, nhiều chồi, lá ít xanh và cong và kháng đƣợc nhiều sâu bệnh nhiệt đới. Hạt gạo dài hoặc trung bình, có nhiều tinh bột. Năng suất kém hơn lúa Japonica. Lúa Japonica: thƣờng đƣợc trồng ở những vùng ôn đới hoặc những nơi có độ cao trên 1000 m (trên mặt biển), có thân ngắn, chống đổ ngã, lá xanh đậm, thẳng đứng, ít chồi, hạt gạo thƣờng tròn, ngắn hoặc trung bình, dẻo khi nấu vì ít chất tinh bột. Lúa Japonica có năng suất cao. Lúa Javanica (bulu) hay lúa Japonica nhiệt đới đƣợc trồng ở Indonexia, có đặc tính ở giữa hai loại lúa Japonica và Indica. Hình thức gần giống nhƣ lúa Japonica, có lá rộng với nhiều lông và ít chồi. Thân cứng, chắc và ít cảm quang. Hạt lúa thƣờng có đuôi [7]. 2.1.2 Nguồn gốc và phân bố Cây lúa đƣợc canh tác từ vĩ tuyến 400 phía nam bán cầu đến vĩ tuyến 530 của bắc bán cầu, và đƣợc trồng từ mặt đất thấp hơn mặt nƣớc biển cho đến độ cao 2000m trên mặt biển. Trên thế giới có 20 loài lúa hoang và 2 loài canh tác. Cây lúa hiện đƣợc canh tác đại trà để cung cấp lƣơng thực cho con ngƣời trên thế giới là Oryza sativa L. ở châu Á, có năng suất cao và đƣợc ƣa chuộng. Loài lúa Oryza glaberrima Steud. đƣợc canh tác ít hơn ở Tây châu Phi, có năng suất và chỉ số thu hoạch thấp hơn O.sativa. Các cuộc nghiên cứu trên đất gạch bằng trấu trong các thành phố danh tiếng đổ nát ở Ấn Độ và trong vùng sông Cửu Long nhƣ Myanma, Thái Lan, Lào, Campuchia và Việt Nam phát hiện rằng cây lúa trồng ở Đông Dƣơng do phát triển theo 2 ngả: từ Lào theo sông Cửu Long đi xuống phƣơng nam có đặc tính cây lúa Japonica nhiệt đới, một ngả khác từ Ấn Độ qua vịnh Bengal đến bờ biển Đông Dƣơng, với đặc tính của cây lúa Indica. Vì vậy, Việt Nam với khí hậu nhiệt đới nằm trong vùng đa dạng sinh thái của thảo mộc gồm cả cây lúa Indica và Japonica nhiệt đới [7]. 5 2.1.3 Đặc điểm hình thái O. sativa là cây thân thảo, hệ thống rễ chùm, sống hằng năm, có thời gian sinh trƣởng thay đổi tùy theo giống lúa, vụ trồng, nơi trồng vá các điều kiện sinh thái và kéo dài trong khoảng từ 75-250 ngày. Cây mọc thẳng đứng hay mọc nghiêng rồi bò dài (lúa nổi), lúa sống ở cạn, đất cao hay nƣớc ngập chân hoặc một phần thân hay trong nƣớc sâu 2-4m. Thân cao từ 70-150cm, một số giống lúa nổi có thân cao 2-3m, hay 5-6m (lúa nổi ở Bangladesh). Đốt thân nhẵn và cách nhau bởi những dóng dài, ngắn khác nhau. Phiến lá thẳng hình đều, đầu lá nhọn, bề mặt phiến lá và mép lá đều ráp. Bẹ lá có thìa lìa, lá dìa hình mũi mác hay chẻ đôi, các đầu chẻ đều nhọn.