BÁo cáo kết quả ĐỀ TÀi nghiên cứU oOo nghiên cứu chọn giống lúa phẩm chất cao thông qua công nghệ di truyền phục vụ TỈnh hậu giang danh sách những người thực hiện đề tài

Rầy nâu và bệnh Vàng lùn, Lùn xoắn lá lúa liên tục xuất hiện và gây hại các vụ lúa trong năm, từ Đông Xuân 2006 cho đến Đông Xuân 2007 - 2008 có phần giảm. Từ đó nông dân thường chọn các giống lúa kháng rầy và có phẩm chất gạo trung bình để sản xuất. Điển hình, tỉ lệ giống IR 50404 tăng dần qua các vụ: Đông Xuân 2006 -2007: 13,11%; Hè Thu 2007: 19,85%; Thu Đông 2007: 27,86%.

- Tỉ lệ còn rất khiêm tốn: 1.050 ha / 82.000 ha.

- Chưa có chính sách, cơ chế phù hợp.

4. 
   Cơ sở hạ tầng còn nhiều yếu kém
   

3. 
   Triển vọng sản xuất lúa phục vụ cho xuất khẩu của tỉnh Hậu Giang
   

1. 
   Trung Tâm giống Nông nghiệp Hậu Giang: có khả năng cung ứng khoảng 400 tấn giống cấp nguyên chủng và xác nhận trong năm.
   
2. 
   Câu lạc bộ sản xuất lúa giống xã Vị Đông, huyện Vị Thủy: 100 ha, có khả năng sản xuất 500 tấn.
   
3. 
   Ngoài ra, còn các Câu lạc bộ, các Hợp tác xã sản xuất giống lúa của các Huyện, Thị đã đi vào hoạt động có hiệu quả, sản xuất giống lúa có chất lượng được nông dân chấp nhận.
   
4. 
   Khả năng cung ứng giống lúa xác nhận trong năm 2007 là khoảng 40% cho toàn Tỉnh, mục tiêu phấn đấu đạt trong năm 2008 là cung ứng từ 42% trở lên.
   

2. 
   Cải tiến giống lúa
   

Chiến lược chọn giống lúa năng suất cao và khai thác được tiềm năng cây lúa tập trung vào hai giai đoạn: (1) chọn vật liệu ban đầu: bao gồm các gen kháng đổ ngã, kháng sâu bệnh hại, phẩm chất gạo tốt, thích nghi tốt với môi trường, (2) cải tiến dạng hình cây lúa trên cơ sở mô phỏng các tính trạng tối ưu về sinh lý thực vật, để đạt năng suất cao hơn ngưỡng năng suất hiện nay 12 - 15 tấn/ ha /1 vụ.

Tiềm năng năng suất dựa vào trọng lượng khô và chỉ số sau thu hoạch (HI). Đối với lúa mùa HI thường ở khoảng 0,3 và trọng lượng khô khoảng 8 tấn/ ha. Như vậy năng suất đạt khoảng 4 tấn/ ha. Sinh khối không thể gia tăng nhờ phân bón. Để cải tiến tiềm năng năng suất, người ta phải gia tăng chỉ số thu hoạch, gia tăng sự hấp thu phân bón và kháng đổ ngã. Việc cải tiến chiều cao thông qua nghiên cứu gen lùn sd-1 đã được ứng dụng rất thành công trong thập niên 1960.

Đối với dạng hình cây lúa “super”, năm năm gần đây IRRI đã sử dụng nguồn giống japonica nhiệt đới như là vật liệu chủ yếu để tạo ra các tính trạng mong muốn (Khush, 1994). Những giống lúa này có khả năng hấp thụ một cách hiệu quả ánh sáng tán xạ, đáp ứng phân đạm cao hơn và khả năng đồng hoá carbon mạnh hơn tại rễ và chồi, chống chịu rất tốt với đổ ngã (Kroff và ctv., 1994; Setter và ctv., 1994). Kiểu cây đẻ chồi khoẻ không thích hợp cho việc sạ, do đó cây lúa chỉ cần 4 - 5 chồi mạnh, bông to, đầy hạt (250 hạt/bông), lá xanh đậm, dày, thẳng, hệ thống rễ phát triển mạnh, chỉ số thu hoạch 0,6 và chiều cao 80 - 90 cm. Dạng cây có chiều cao của tán bông bằng phân nửa chiều cao của cây là tốt nhất (Setter và ctv., 1994). Để có năng suất 15 tấn / ha, sự đồng hoá carbon phải ở mức 300 g/ngày trong thời kỳ tạo hạt chắc. Đây là một thử thách rất lớn cho công tác chọn tạo giống hiện nay. Có một sự suy giảm đáng kể lượng carbon đồng hoá đối với cây lúa cao sản dạng hình cũ, từ 280 - 350 kg/ha/ngày (vào lúc lúa đẻ nhánh tối đa) đến 120 - 280 kg/ha/ngày (vào lúc lúa trổ). Sự suy giảm này chưa được giải thích thỏa đáng, nhưng gần như nó có liên quan đến sự mất đạm trên lá trong suốt thời gian đó (khoảng 1,5 – 0,4%) (Kroff và ctv., 1993). Cây lúa có dạng hình mới phải khắc phục được nhược điểm này, thông qua việc cải tiến thời gian vào chắc của hạt được kéo dài nhiều hơn nữa. Tóm lại, những thử thách mà chúng ta cần tiếp tục hoàn thiện là:

a. Tăng sức chứa (số hạt/m²)

2. 
   Kéo dài thời gian hạt vào chắc
   
3. 
   Duy trì diện tích lá còn xanh và duy trì quang hợp quần thể phù hợp với việc kéo dài thời gian hạt vào chắc
   

Hội nghị quốc tế về di truyền cây lúa (2000) đã ghi nhận một sự kiện lịch sử mới: chuyển gen điều khiển chu trình C4 vào giống lúa (chu trình C3). Đây là lĩnh vực đang thu hút sự chú ý của nhiều nhà học trên nhiều lĩnh vực khác nhau.

Bắt đầu từ 1990 với hai công trình sử dụng thành công promoter actin 1 của cây lúa và CaMV 35S nhằm thể hiện tốt gen được chuyển nạp. Giữa 1988 và 1993, nhiều dấu chuẩn chọn lọc (selectable markers) được khai thác rất thành công, bao gồm nptII, hyg, bar. Những công trình khai thác gen có ích được bắt đầu từ 1993, nhưng mãi đến năm từ 1996 đến 2000 mới đạt đến kết quả mong muốn. Có trên 20 gen đã được nghiên cứu chuyển nạp vào trong cây lúa trong vòng 5 đến 10 năm, bao gồm gen Bt, gen ức chế men protease để kiểm soát côn trùng gây hại lúa, gen “chitinase và beta - glucanase” để kiểm soát bệnh do nấm khuẩn gây hại lúa, gen “coat protein” để kiểm soát bệnh do virus, gen “Xa-21” để kiểm soát bệnh do vi khuẩn.

1. 
   Cải tiến phẩm chất hạt
   

Các đặc tính phẩm chất hạt do yếu tố di truyền và môi trường quyết định, tuỳ theo tính trạng, sự thể hiện có thể do yếu tố di truyền, yếu tố kỹ thuật trước và sau thu hoạch hay do tương tác kiểu gen và môi trường quyết định. Điều khó khăn cho phân tích là phần lớn những tính trạng phẩm chất hạt có tương tác kiểu gen và môi trường không tuyến tính, khó giải thích trong những phân tích đơn giản (Bửu và ctv., 1996). Chiều dài hạt gạo là tính trạng ổn định nhất, ít bị ảnh hưởng bởi môi trường, được điều khiển bởi đa gen (Somrith, 1974). Thứ tự mức độ tính trội được ghi nhận như sau: hạt dài> hạt trung bình> hạt ngắn> hạt rất ngắn. Thị hiếu người tiêu dùng về dạng hạt rất thay đổi, có nơi thích dạng hạt tròn, có nơi thích dạng hạt gạo dài trung bình, nhưng dạng hạt gạo thon dài là đựơc tiêu thụ nhiều nhất trên thị trường quốc tế (Khush và ctv., 1979).

2. 
   Phẩm chất xay chà
   

Tỉ lệ vỏ trấu trung bình từ 20 - 22%, có thể thay đổi từ 18 - 26%. Cám và phôi hạt chiếm 8 - 10%, do đó tỉ lệ gạo trắng thường ở vào khoảng 70% (Khush và ctv., 1979).

Tỉ lệ gạo trắng và tỉ lệ gạo lức ít biến động và nó cũng phụ thuộc vào môi trường (Bùi Chí Bửu và ctv., 1997). Tỉ lệ gạo nguyên biến động rất lớn và chịu ảnh hưởng rất mạnh mẽ của môi trường, đặc biệt là nhiệt độ và ẩm độ trong suốt thời gian chín, kéo dài đến lúc sau thu hoạch, đặc biệt là điều kiện phơi sấy, bảo quản. Sự rạn nứt hạt thường do nắng, sự thay đổi nhanh của ẩm độ không khí, những điều kiện không thuận lợi của môi trường trong suốt quá trình chín của hạt, thu hoạch chậm trong mùa khô cũng làm hạt có độ ẩm thấp. Những nghiên cứu của GS.TS. Bùi Chí Bửu và ctv. (1996, 1999) cho thấy tỉ lệ gạo nguyên cao nhất khi thu hoạch vào lúc lúa chín 28 - 30 ngày và thu sớm sau khi lúa trổ 20 ngày, còn thu muộn sau 35 ngày thì tỉ lệ gạo nguyên thấp. Ngoài ra, khi gặt xong không tuốt hạt ngay hoặc để hạt ở nhiệt độ cao, do hô hấp của vi sinh vật sẽ làm tăng tỉ lệ hạt ẩm vàng, giảm tỉ lệ gạo nguyên; tỉ lệ gạo nguyên được ghi nhận thường rất thấp trong vụ Đông Xuân so với vụ Hè Thu, có lẽ do tập quán phơi mớ của nông dân (Bùi Chí Bửu và ctv., 1996; Juliano, 1990). Dạng hạt ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng xay chà, hạt mảnh, dài và độ bạc bụng càng cao thì tỉ lệ gạo nguyên càng thấp. Những hạt đã khô nếu bị hút ẩm đột ngột cũng có thể tạo ra các vết rạn trong hạt và gây ra các mảnh vỡ nhỏ khi xay.

Kích thước hạt do gen đa gen tương tác cộng tính điều khiển (Takeda và ctv., 1980). Chiều dài và hình dạng hạt di truyền theo số lượng. Hạt F1 thường có kích thước trung gian giữa bố và mẹ. F2 cũng thường có sự phân ly vượt trội cho cả hạt dài và hạt tròn, dù di truyền độ dài hạt khá phức tạp nhưng thường ổn định rất sớm trong các thế hệ phân ly. Nếu kiểu hạt mong muốn không xuất hiện ở F2 thì khó có thể tìm thấy dạng hạt tốt hơn ở F3, nhưng nếu nó đã có ở F2 rồi thì thường ít khi phân ly ở thế hệ kế tiếp. Chiều dài và hình tính hạt di truyền độc lập nhau và có thể kết hợp được với các tính trạng phẩm chất như hàm lượng amylose, hay với kiểu cây, thời gian sinh trưởng… (Jenning và ctv., 1979).

3. 
   Dạng hạt
   

4. 
   Tỉ lệ bạc bụng
   

5. 
   Phẩm chất cơm
   

6. 
   Hàm lượng amylose
   

Dựa vào hàm lượng amylose trong hạt gạo, các giống lúa được phân ra làm hai nhóm waxy (1 - 2%) và nonwaxy > 2%. Đối với nonwaxy chia ra làm ba nhóm: hàm lượng amylose thấp (AC = 10 - 20%), hàm lượng amylose trung bình (AC = 20 đến 25%), hàm lượng amylose cao thường cứng cơm (AC > 25%). Tất cả giống Basmati của Ấn Độ và Pakistan, giống Sadri được xếp chung vào nhóm hàm lượng amylose trung bình. Hàm lượng amylose chịu ảnh hưởng trong thời kỳ chín hạt.

Để cải tiến nhanh chất lượng hàm lượng amylose promoter CaMV 35s được đưa vào cây chuyển gen (Shimada và ctv., 1993). Tuy nhiên cải tiến giống lúa với sự giảm hàm lượng amylose rất chậm. Yao và ctv. (1996) báo cáo rằng promoter Wx từ lúa indica cho kết quả thể hiện gen rất mạnh, đặc biệt là trong phôi. Tiếp theo Tereda và ctv. (2000) cũng chứng minh hàm lượng amylose trên giống Japonica giảm hàm lượng amylose nhờ antisense của gen Wx mang promoter Wx. Tuy nhiên vẫn cao ở giống Indica. Liu và ctv. (2003) tiếp tục cải thiện hàm lượng amylose và đưa gen antisense Wx được thiết kế và chuyển vào cả japonica và indica để giảm hàm lượng amylose trên phôi lúa bằng antisence RNA. Cấu trúc này chứa 756 bp gen waxy và gus A được đưa vào cây lúa thông qua bằng Agrobactium. Hơn 200 cây chuyển gen được kiểm chứng bằng Southern blot và Northern blot. Khi phân tích Northern blot với cả phôi mRNA và mRNA lúc chín. Nhưng chỉ ghi nhận với mRNA giai đoạn chín làm giảm tổng hợp amylose và ghi nhận 96% cây lúa được thay đổi và giảm hàm lượng amylose. Liu và ctv. (2003) cho thấy rằng hàm lượng amylose ổn định 9 thế hệ trong cây chuyển gen. Microsatellite đã tách ba gen, wx gene granule - bound starch synthase I, gen SSE mã hóa tinh bột hòa tan synthase I (SSE gene encoding soluble starch synthase I) đã nghiên cứu trên 56 giống lúa (Bao và ctv., 2002).

Xu và ctv. (1995) cho rằng, hàm lượng amylose có thể liên quan ảnh hưởng chính bởi thể tam bội (triploid) trong phôi nhũ. Quần thể F2 được thiết lập bản đồ và QTL kiểm soát chất lượng (He và ctv., 1997) và He và ctv. (1999) tìm thấy AC có kiểm soát bởi gen chính ở nhiễm sắc thể số 5 và 6 với wx và các alen chính giải thích biến động 91,1%. Với hai marker RG573 - C624 trên nhiễm sắc thể số 5 và Wx trên nhiễm sắc thể số 6.

Mới đây, T.Yanagisawa và ctv. (2003) đã dùng kỹ thuật SNP (single nucleotide polymorphism) và dCAPS (derived cleaved amplified polymorphic sequence marker) trên gen Wx - D1 tìm thấy waxy trong lúa mì và lúa mì thể hiện wx - D1 protein bởi phân tích immunoblot. Điều này giúp cho chọn lựa marker để tìm các alen đột biến trong các dòng chọn giống. Hơn nữa điểm đột biến trong gen có thể gây thay đổi hình dạng và SNP giúp cho sinh học phân tử và chọn giống nghiên cứu nhanh các alens.

1. 
   Nghiên cứu di truyền của amylose
   

Tế bào chất (cytoplasmic effect) cũng ảnh hưởng nhỏ đến hàm lượng amylose. Tính chất trội (d) và Dm ảnh hưởng tương tác môi trường có ý nghĩa. Do đó có thể cải tiến hàm lượng amylose trong thế hệ đầu tiên trong chọn giống (Shi và ctv., 1997).

Pooni và ctv. (1993) báo cáo rằng vai trò quan trọng ảnh hưởng tính cộng và trội quyết định biến động di truyền trên hàm lượng amylose tốt và ảnh hưởng tương tác át gen (epistasis).

Di truyền tính trạng hàm lượng amylose rất phức tạp vì mô hình 3 alen (3n trong nội nhũ) của nó (Pooni và ctv., 1992). Hàm lượng amylose cao được kiểm soát bởi hai cặp gen bổ sung (Stansel., 1966). Một vài nghiên cứu cho rằng hàm lượng amylose là đa gen (Puri, 1980). Trong phân tích hệ di truyền, hàm lượng amylose do ảnh hưởng của cả hai nhóm alen cộng tính (additive) và alen không cộng tính (dominant). Somith và ctv. (1979) kết luận rằng hàm lượng amylose chịu ảnh hưởng của tương tác tính cộng x tính cộng, tương tác át gen và tương tác trội x trội.

Qua phân tích nhiều điểm cho thấy hàm lượng amylose giữa hai vụ Hè Thu và Đông Xuân có chỉ số ổn định được ghi nhận và sự biến động rất thấp.

Nghiên cứu di truyền phân tử, gen điều khiển hàm lượng amylose của lúa mạch nằm trên đoạn ngắn của nhiễm sắc thể số 1 (Kleinhofs, 1997). Trên cây lúa Oryza sativa, vị trí gen amylopectin nằm trên nhiễm sắc thể số 6.

2. 
   Độ bền gel (Gel consistency)
   

Độ bền gel được thử nghiệm nhằm cung cấp thông tin tốt nhất trong chỉ số nấu nướng. Xay chà bột gạo và đun sôi bột gạo với dung dịch alkali, người ta giữ mẫu nguội trong điều kiện nhiệt độ trong phòng. Một phương pháp khác, người ta dùng 100 mg bột trong 2 ml của 0,2 N KOH. Hàm lượng được đo bằng chiều dài 13 x 100 mm trên ống nghiệm để nhiệt độ lạnh trong 30 - 60 phút. Độ bền thể gel có thể được chia ra các nhóm: Cứng 36 - 40 mm, Trung bình 41 – 60 mm, thấp 60 - 100 mm. Mặc dầu hàm lượng amylose là yếu tố quyết định đến chất lượng nấu nướng, nhưng sự khác nhau của độ bền thể gel cũng góp phần tham gia đến phẩm chất cơm.

1. 
   Phân tích di truyền
   

2. 
   Các yếu tố ảnh hưởng đến giá trị GC
   

3. 
   Kéo dài của hạt gạo
   

3. 
   Độ trở hồ
   

Cấu trúc hạt tinh bột do sự sắp xếp không gian của các sợi amylose và amylopectin hình thành. Khi có tác động của nhiệt độ hoặc hoá chất thì cấu trúc này bị phá vỡ và làm biến dạng hạt tinh bột, quá trình này được gọi là sự hoá hồ - gelatinization, nhiệt cần thiết cho quá trình này diễn ra gọi là nhiệt độ trở hồ (Gelatinization temperature – GT). Theo Jennings và ctv. (1979) thì: Nhiệt độ trở hồ là nhiệt độ nấu mà khi lên đến đó nước được hấp thụ và hạt tinh bột phồng lên không hoàn nguyên, đồng thời dạng tinh thể biến mất. Nhiệt trở hồ thường từ 55 đến 79⁰C được chia thành 3 nhóm chính:

Thấp: dưới 70⁰C

Trung bình: từ 70⁰C đến 74⁰C

Cao: hơn 74⁰C

Đặc tính vật lý của cơm liên quan nhiều tới nhiệt độ trở hồ hơn là hàm lượng amylose của tinh bột. Gạo có nhiệt độ trở hồ cao ít nở, cần nhiều nước và thời gian nấu chín nhiều hơn do vậy nó làm cho hạt cơm đổ lông khi nấu đồng thời nó còn phản ánh độ cứng của hạt tinh bột và phôi nhũ cho nên có thể ít bị thiệt hại do côn trùng và vi khuẩn tấn công.

Nhiệt độ trở hồ liên hệ một phần với lượng amylose của tinh bột, là yếu tố chính quyết định phẩm chất gạo khi nấu. Trong một số trường hợp, các nhà chọn tạo giống có thể dựa vào cách thử nhiệt độ trở hồ đơn giản để ước lượng hàm lượng amylose. Việc chọn giống căn cứ trên tiêu chuẩn hàm lượng amylose là chính, thị hiếu của người tiêu dùng có thể quyết định tiêu chuẩn chọn tạo giống có hàm lượng amylose cao hay thấp. Hàm lượng amylose ảnh hưởng đến độ mềm, màu sắc và độ bóng của cơm. Hàm lượng amylose trong gạo xếp thành 4 nhóm (Tiêu chuẩn IRRI, 1996):

0% - 2%: Nếp

2% - 20%: Thấp (Gạo dẻo)

20% - 25%: Trung bình (mềm cơm)

> 25%: Cao (cứng cơm)

Gạo có hàm lượng amylose thấp thường ít hút nước, ít nở trong lúc nấu và cơm có độ bóng cao. Sau đây là một số kiểu tổ hợp giữa nhiệt độ đông hồ và hàm lượng amylose đã quan sát được.

Việc xác định hàm lượng amylose đòi hỏi thiết bị phức tạp và khó thực hiện, trong khi xác định nhiệt độ đông hồ thì đơn giản và nhanh chóng nên ta có thể áp dụng tiêu chuẩn này để ước lượng nhanh về hàm lượng amylose của giống lúa. Tuy nhiên sự ước lượng này chỉ có thể sử dụng cho giống lúa có hàm lượng amylose thấp vì nó liên hệ rõ rệt với nhiệt độ trở hồ cao, còn việc chọn giống có hàm lượng amylose trung bình và cao thì đòi hỏi nhà chọn giống phải phân tích đặc tính hàm lượng amylose.

Nhiệt độ trở hồ được đánh giá qua mức độ lan rộng và trong suốt của hạt gạo khi xử lý với dung dịch KOH 1,7% ở 30⁰C sau 24 giờ. Gạo có nhiệt độ trở hồ thấp sẽ hoà tan hoàn toàn và trong suốt; loại có nhiệt độ trở hồ trung bình sẽ rã một phần; còn loại có nhiệt độ trở hồ cao hầu như không phản ứng với kiềm. Độ trở hồ của gạo biến thiên từ cấp 1 đến cấp 7 (tiêu chuẩn hệ thống đánh giá của IRRI, 1996). Theo Lang và ctv. (2004) tiêu chuẩn đánh giá của Viện lúa ĐBSCL, độ trở hồ từ cấp 1 đến cấp 9 như sau:

Cấp 1: hạt gạo còn nguyên

Cấp 2: hạt gạo phồng lên

Cấp 3: hạt gạo phồng lên, viền còn nguyên, nở ít

Cấp 4: hạt phồng lên, viền còn nguyên, nở rộng

Cấp 5: hạt nứt hoặc rã, viền hoàn toàn nở rộng

Cấp 6: hạt tan ra hoà với viền, tâm đục

Cấp 7: hạt tan hoàn toàn và hoà lẫn với viền trong suốt, tâm đục mờ

Cấp 8: hạt tan hoàn toàn, tâm mờ, viền trong suốt nở rộng

Cấp 9: hạt tan hoàn toàn, trong suốt, không phân biệt được viền

Bảng 3: Phân cấp đánh giá độ trở hồ

Hệ số di truyền thấp trên tính trạng độ bền gel, độ trở hồ, tỉ lệ xay chà biểu hiện sự đóng góp quan trọng của tương tác kiểu gen x mùa vụ và kiểu gen x môi trường. Điều này cho thấy môi trường rất quan trọng khi chọn giống (Lang và ctv., 2003). He và ctv. (1999) thiết lập quần thể tế bào đơn bội kép (double haploid) để nghiên cứu hệ di truyền của độ trở hồ và tìm thấy ở độ trở hồ cả gen chính và gen phụ đều nằm trên nhiễm sắc thể số 6, marker CT 201 – RZ 450 trên gen qASS - 6 và gen alk marker CT506 - C235.

7. 
   Phẩm chất dinh dưỡng
   

• 
  Gạo chà: 4,5- 14,3%
  
• 
  Gạo chà trắng: 10,8- 19,0%
  
• 
  Phôi nhũ: 16,8- 24,1%
  
• 
  Cám: 5,1- 15,4%
  

Hạt của thực vật bậc cao chứa một lượng protein dự trữ rất lớn. Những protein này được phân chia ra thành nhiều nhóm dựa cơ bản trong các giống khác nhau. Albumin (hoà tan trong nước) và globulin (hòa tan trong muối) và là phần chính của protein dự trữ được tìm trong cây hai lá mầm, ở đây prolamin (hoà tan trong rượu) và gluteline (hòa tan trong acid)

Lúa cung cấp hàm lượng protein trung bình khoảng 7% ở gạo đã chà trắng và 8% ở gạo lức (Jennings và ctv., 1979), hàm lượng này biến động từ 6% đến 12%. Tỉ lệ này cao hay thấp do yếu tố giống quyết định 40% và khoảng 40% do ảnh hưởng của môi trường và thời gian bảo quản hạt (Lang và ctv., 2001).

Tuy hàm lượng protein bị ảnh hưởng khá nhiều của giống và môi trường nhưng lượng acid amin của lúa rất cân đối. Ví dụ lượng lysin chiếm trung bình từ 3,5 - 4% trong protein (Juliano, 1985). Phẩm chất của protein trong gạo tuỳ thuộc vào lượng protein trong hạt. Khi lượng protein tăng, do di truyền hoặc do canh tác, thì lượng protein bị mất trong lúc xay chà cũng giảm, chứng tỏ phần lớn protein tăng lên không phải ở trong cám. Hơn nữa, thành phần của acid amin vẫn tương đối ổn định, một số thí nghiệm đã cho thấy các sinh vật được nuôi bằng gạo chà có lượng protein cao có sự cân bằng protein tốt hơn. Việc gia tăng hàm lượng protein và thành phần acid amin cân đối trong hạt gạo sẽ có vai trò rất quan trọng về mặt dinh dưỡng cho người dân ở khu vực châu Á, vì ở đây gạo cung cấp đến 80% lượng calori trong khẩu phần dinh dưỡng.

Theo Osborn thì protein trong hạt lúa chia ra làm bốn nhóm:

• 
  Albumin hoà tan trong nước
  
• 
  Globulin hoà tan trong dung dịch muối
  
• 
  Glutelin hoà tan trong dung dịch acid hay dung dịch alkali
  
• 
  Prolamin hoà tan trong cồn (70⁰-90⁰)
  

• 
  Albumin chiếm 5%
  
• 
  Globulin chiếm 10%
  
• 
  Glutelin chiếm trên 80%
  
• 
  Prolamin chiếm dưới 5%
  

Các nghiên cứu về protein trong nội nhũ của cây lúa cho thấy có 7 nhóm khác nhau với hai kiểu xây dựng cơ thể quan trọng:

Prolamin (kích thước phân tử <16 kDa)

Glutelin (kích thước phân tử <39 kDa) là chất dự trữ chính, chính chất này sẽ giúp phân biệt protein cây lúa khác với các loài khác (Lang và ctv., 2002).

Thực hiện điện di SDS - PAGE protein dự trữ trong hạt gạo đã phát hiện có trên 11 thành phần chia thành 7 nhóm polypeptide khác biệt về trọng lượng phân tử là 57, 37 - 39, 26, 22 - 23, 16, 13 và 10 kDa. Tanaka và ctv. (1980) phân lập được 2 kiểu thể protein (protein bodies - PB) là PB - I và PB - II, với đặc tính mỗi thể protein sự khác biệt về kích thước phân tử, mật độ và thành phần chuỗi polipeptide. PB - I dạng cầu, đường kính 1 - 2 m với một cấu trúc phiến mỏng (lamellar) và mang các polypeptide 10, 13, 16 kDa hoà tan trong cồn (prolamin); PB - II có đường kính 23 m, ăn màu đồng nhất khi nhuộm Osmium tetroxide, không có cấu trúc phiến mỏng và mang các polypeptide 22 - 23, 37 - 39 kDa tan trong acid (glutelin) và cả polypeptide 26 kDa (globulin). Ngoài ra còn polypeptide 57 kDa được coi như là tiền chất của glutelin (proglutelin) nhưng chưa rõ vị trí tích luỹ (Yamagata và ctv., 1982, 1986).

Sự di truyền của tính trạng hàm lượng protein trong hạt rất phức tạp và bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi môi trường, giống có hàm lượng protein cao thường liên kết với đặc tính thời gian sinh trưởng ngắn và trọng lượng hạt nhẹ (Hille Ris Lamber và ctv., 1973). Theo phân tích của Kumamaru (1986, 1987), Satoh (1994) thì proglutelin 57 kDa do một gen kiểm soát (alen trội điều khiển đặc tính hàm lượng proglutelin thấp, alen lặn xác định hàm lượng proglutelin trung bình). Hàm lượng protein tổng số bị ảnh hưởng của sự tăng, giảm lượng protein thành phần (bao gồm cả glutelin, prolamin, globulin và proglutelin). Có một sự khác biệt rất cơ bản giữa giống lúa có hàm lượng protein tổng số cao và trung bình là khả năng chuyển vị đạm từ lá vào hạt nhiều hơn, đồng thời theo ghi nhận của IRRI thì lúa thu hoạch từ các lô ruộng thí nghiệm thường có hàm lượng protein cao hơn lúa thu từ các ruộng của nông dân (Jennings và ctv., 1979). Di truyền tính trạng hàm lượng protein do đa gen điều khiển có hệ số di truyền khá thấp, bị ảnh hưởng mạnh mẽ tương tác giữa kiểu gen và môi trường (Chang và Somrith, 1979).

Viện Cây Lương Thực và Cây Thực Phẩm của Việt Nam đã nghiên cứu thành công giống lúa P4 và P6 có hàm lượng protein trên 10% (Vũ Tuyên Hoàng và ctv, 2000).

Theo Lang và ctv. (2004), tính trạng hàm lượng protein được phân cấp thành 7 nhóm như sau:

• 
  Nhóm 1: hàm lượng protein trên 10%
  
• 
  Nhóm 2: hàm lượng protein trên 9%
  
• 
  Nhóm 3: hàm lượng protein trên 8%
  
• 
  Nhóm 4: hàm lượng protein trên 7%
  
• 
  Nhóm 5: hàm lượng protein trên 6%
  
• 
  Nhóm 6: hàm lượng protein trên 5%
  
• 
  Nhóm 7: hàm lượng protein trên 4%
  

• 
  Prolamin (phân tử <16 kDa)
  
• 
  Glutelin (Phân tử < 39 kDa) là chất dự trữ chính trong gạo bao gồm bảy nguyên tố khác nhau và chính chất này sẽ giúp phân biệt được protein trong lúa khác với các loài khác.
  

Hiện nay, người ta dùng công nghệ gen để cải tiến chất lượng protein bằng nhiều hướng nhằm gia tăng tỉ lệ của amino acid trong phạm vi protein. Phương pháp này cần phải phân lập và tạo dòng vô tính của gen với một protein đặc biệt, sau đó cải tiến cấu trúc sơ cấp bằng thay đổi codon giúp hạn chế amino acid. Cải tiến gen với một loạt mã di truyền và rồi đưa chúng vào một ký chủ. Một số cây có protein dự trữ đã được nhân bản và được chuyển nạp vào cây trồng. Thí dụ như glycinin và conglycinin trong đậu nành.

Có ba phương pháp dựa vào sinh học phân tử để thay đổi vị trí amino acid trong hạt:

• 
  Chứng minh sự thay đổi tự nhiện của protein dự trữ trong hạt với nồng độ amino acid cao
  
• 
  Tái tổ hợp DNA
  
• 
  Cải tiến vị trí tổng hợp amino acid cho hạt dự trữ bởi cơ chế thay đổi
  

8. 
   Hương vị của gạo
   
   1. 
      Nghiên cứu gen mùi thơm (fragrance gene)
      

Người ta đã chứng minh chất 2 - acetyl - 1 - pyrroline có trong giống Basmati 370 và Jasmine quyết định sự thể hiện mùi thơm. Emmanual (1993) đã báo cáo thông qua đánh giá HPLC thông qua cách đánh giá của gạo IR 64, Azucena và Basmati, chứng minh pentanol, hexanol, benzaldehyde và 2 – acetyl - 1 pyrroline, trong đó 2 – acetyl - 1 pyrroline là thành phần chính trong mùi thơm của gạo.

2. 
   Các phương pháp đánh giá mùi thơm
   

• 
  
  Каталог: bitstream -> 11744.38
  bitstream -> ĐÁnh giá chất lưỢng của máY ĐẾm tế BÀo t cd4 – pima lê Chí Thanh, Vũ Xuân Thịnh, Khưu Văn Nghĩa Trần Tôn, Trương Thị Xuân Liên
  bitstream -> Acknowledgements
  11744.38 -> Báo cáo tổng kết đề tài Hậu Giang
  11744.38 -> 20 mật pháp quảng bá trang web của bạn
  11744.38 -> Ủy ban nhân dân tỉnh hậu giang sở khoa học và CÔng nghệ BÁo cáo kết quả nghiên cứU khoa họC
  11744.38 -> Bài giảng: Autocad nâng cao và lập trình trong autocard
  
  
  
  tải về 3.9 Mb.
  
  Chia sẻ với bạn bè của bạn: