Luận án Chọn dòng lúa nàng tét đột biến chịu mặn phù hợp cho 03 huyện ven biển tỉnh Tiền Giang

BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TRẦN THỊ THANH THÚY CHỌN DÒNG LÚA NÀNG TÉT ĐỘT BIẾN CHỊU MẶN PHÙ HỢP CHO 03 HUYỆN VEN BIỂN TỈNH TIỀN GIANG LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG MÃ SỐ: 62620110 NĂM 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TRẦN THỊ THANH THÚY MÃ SỐ NCS: P0216002 CHỌN DÒNG LÚA NÀNG TÉT ĐỘT BIẾN CHỊU MẶN PHÙ HỢP CHO 03 HUYỆN VEN BIỂN TỈNH TIỀN GIANG LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG MÃ SỐ: 62 62 01 10 NGƯỜI HƯỚNG DẪN PGS. TS. VÕ CÔNG THÀNH PGS.TS. NGUYỄN THÀNH HỐI NĂM 2023 CHẤP THUẬN CỦA HỘI ĐỒNG Luận án này với tựa đề là “CHỌN DÒNG LÚA NÀNG TÉT ĐỘT BIẾN CHỊU MẶN PHÙ HỢP CHO 03 HUYỆN VEN BIỂN TỈNH TIỀN GIANG” do nghiên cứu sinh TRẦN THỊ THANH THÚY thực hiện theo sự hướng dẫn của PGT.TS. Võ Công Thành và PGS.TS. Nguyễn Thành Hối. Luận án đã báo cáo và được Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ thông qua ngày: ..../....../20..... Luận án đã được chỉnh sửa theo góp ý và được hội đồng đánh giá luận án xem lại. Thư ký* Ủy viên (ký tên) (ký tên) Ủy viên Ủy viên (ký tên) (ký tên) Phản biện 1 Phản biện 2 (ký tên) (ký tên) Người hướng dẫn Chủ tịch hội đồng (ký tên) (ký tên) i LỜICẢM ƠN Tác giả luận văn xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: Ban Giám Hiệu Trường Đại học Cần Thơ, Lãnh đạo Trường Nông nghiệp, Lãnh đạo Khoa Sau Đại học, Lãnh đạo Khoa Khoa học cây trồng, Lãnh đạo Khoa Di truyền và chọn giống cây trồng và Lãnh đạo Khoa Khoa học đất đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi có thể hoàn thành quá trình học tập và nghiên cứu trong thời gian qua. Lãnh đạo Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Tiền Giang đã tạo điều kiện cho tôi học tập và nghiên cứu tại Trường trong suốt quá trình đào tạo. PGS. TS. Võ Công Thành, PGS. TS. Nguyễn Thành Hối người đã tận tình hướng dẫn, đóng góp ý kiến quý báu, hết lòng giúp đỡ và tạo điều kiện để tôi hoàn thành tốt luận án tốt nghiệp này. TS. Nguyễn Minh Đông đã tận tình giúp đỡ, hỗ trợ trong quá trình khảo sát thực tế, lấy mẫu đất và chăm sóc lúa thí nghiệm tại nhà lưới Khoa Khoa học đất. Quý Thầy Cô Hội đồng Khoa học đã tận tình hướng dẫn, đóng góp ý kiến và định hướng thêm cho Nghiên cứu sinh để tôi có thể hoàn thiện luận án tốt hơn. Chân thành cảm ơn sâu sắc đến: Toàn thể quý Thầy, Cô Trường Nông nghiệp, Đại học Cần Thơ đã tận tình hướng dẫn, giảng dạy và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Quý Thầy, Cô Phòng Đào tạo Khoa Sau Đại học đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện để tôi hoàn thành quá trình học tập, nghiên cứu thời gian qua. Quý Thầy, Cô, các anh, chị và các em phòng thí nghiệm Khoa Khoa học cây trồng, Khoa Di truyền và Chọn giống cây trồng và Khoa Khoa học đất, Trường Nông nghiệp, Đại học Cần Thơ đã nhiệt tình giúp đỡ, hỗ trợ tôi trong thời gian thực hiện các thí nghiệm tại Trường. Xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến Ba Mẹ đã luôn hy sinh, động viên, hỗ trợ hết mình cho con trong cuộc sống. Đặc biệt, không thể nào quên sự hy sinh và hỗ trợ đắc lực của chồng Lâm Văn Thông, con Lâm Khởi Minh và Lâm Nhật Minh để tôi có thể yên tâm học tập và nghiên cứu. Chân thành cảm ơn tất cả cùng lời chúc sức khỏe và thành công trong cuộc sống. Tác giả Trần Thị Thanh Thúy ii TÓM TẮT Việc chủ động trong chọn tạo giống lúa chịu mặn ngắn ngày, chất lượng cao có khả năng thích ứng tốt với điều kiện nhiễm mặn 3 huyện ven biển tỉnh Tiền Giang nói riêng và vùng Đồng bằng sông Cửu Long nói chung trong tình hình Biến đổi khí hậu hiện nay là rất cần thiết. Nhân trồng, chọn lọc cá thể/dòng lúa NTĐB sau xử lý đột biến bằng phương pháp sốc nhiệt trong nhà lưới Khoa Di truyền và Chọn giống cây trồng, Trường Nông nghiệp, Đại học Cần Thơ qua các vụ trồng thuận, nghịch xen kẽ theo phương pháp phả hệ từ thế hệ M1 – M5. Đánh giá chất lượng mềm cơm của các cá thể/dòng lúa NTĐB qua các thế hệ bằng kỹ thuật điện di Protein SDS-PAGE kết hợp phân tích, đánh giá một số chỉ tiêu về đặc tính nông sinh học, chất lượng gạo, sự phân li về dạng hình, tính ổn định, biểu hiện các tính trạng của các cá thể/dòng qua các thế hệ; thanh lọc mặn giai đoạn mạ trong dung dịch dinh dưỡng Yoshida để đánh giá tính chống chịu mặn của các cá thể/dòng ở các thế hệ với đối chứng gồm giống chuẩn nhiễm IR28, giống chuẩn kháng Pokkali và Nàng tét mùa; kết hợp ứng dụng chỉ thị phân tử SSR (microsatellite) với 4 mồi: RM140, RM10745, RM10764, RM3412 để kiểm tra QTLs/gen chịu mặn của các dòng chọn ở thế hệ M5. Đánh giá sự sinh trưởng, năng suất của các dòng lúa NTĐB chọn ở thế hệ M5 trong điều kiện thí nghiệm chậu nhà lưới trên 02 nhóm đất nhiễm mặn khác nhau đại diện cho 3 huyện ven biển tỉnh Tiền Giang. Kết quả ở thế hệ M1 chọn được 19/37 cá thể đột biến trổ sớm có độ bền thể gel từ mức mềm đến rất mềm (cấp 1 – 3); thế hệ M2 chọn được 7 cá thể ưu tú, trong đó 01 cá thể NTĐB 4-18-2 được tiếp tục nhân trồng và chọn lọc ra 3 dòng ở thế hệ M3; nhân trồng 3 dòng ưu tú ở thế hệ M3 thu được 7 cá thể/dòng ưu tú ở thế hệ M4 và tuyển chọn được 2 dòng ưu tú theo mục tiêu nghiên cứu ở thế hệ M5. Hai dòng lúa ưu tú này (NTĐB 4-18-2-2-6 và NTĐB 4-18-2-2-12) có khả năng chống chịu mặn từ 12 – 14‰, (tương đương 18,8 – 21,9 mS/cm muối NaCl) giai đoạn mạ trong dung dịch dinh dưỡng Yoshida; có mang QTLs/gen saltol trong điều kiện thí nghiệm thanh lọc mặn với dấu chỉ thị phân tử RM 140; có thời gian sinh trưởng ngắn, thuộc nhóm A1 (95 – 100 ngày), cao cây trung bình (120 – 128 cm), tiềm năng năng suất cao (38,6 – 39,1 g/bụi), chất lượng tốt với hàm lượng amylose thấp <20% (16,2 – 18,3%); độ bền thể gel cấp 1; nhiệt trở hồ cấp 3 và hàm lượng protein cao (9,6 – 10,1%), triển vọng phù hợp và thích nghi điều kiện canh tác đất nhiễm mặn đại diện cho 03 huyện ven biển tại Tiền Giang với năng suất khảo sát thực tế điều kiện đất nhiễm mặn trong chậu thí nghiệm 6,6 – 7,2 g/bụi và tỷ lệ Na/K trong thân chồi thấp (<1). Cần tiếp tục nghiên cứu trồng thử nghiệm ngoài đồng để đánh giá tính thích nghi và năng suất của 02 dòng lúa triển vọng trên 03 huyện ven biển nhiễm mặn tại Tiền Giang và các vùng khác ở Đồng bằng sông Cửu Long có đặc tính đất nhiễm mặn ven biển tương tự. Từ khoá: Dòng lúa đột biến chịu mặn, thời gian sinh trưởng ngắn, chất lượng. iii ABSTRACT It is very necessary to be proactive in selecting and breeding short-term, high- quality salt-tolerant rice varieties that can adapt well to saline conditions in three coastal districts of Tien Giang province. A land race type of rice variety named “seasonal Nang Tet” adapted well in coastal area were used to mutate by heat-shock method, then progenies with short maturity were propagated in order to select at early segregating generations (M1 to M5) according to pedigree method. Using SDS-PAGE protein electrophoresis technique to select early soft grain quality of segregating individuals having good shape, stability, as well as good agronomical charateristics beside short maturity; Moreover, Salt screening at seedling stage in Yoshida nutrient solution to evaluate high salt tolerance (12 – 14‰) of segregating individuals/lines by using variety control IR28 as sensitive variety, Pokkali and “seasonal Nang Tet” as resistant one; combined with SSR molecular marker (microsatellite) by using four primers: RM140, RM10745, RM10764, RM3412 to test QTLs/salt tolerant genes of elite lines at generation M5. Evaluation of the growth and yield of the selected NTĐB rice lines in the M5 generation in the experimental conditions of net house pots on 02 different saline soil groups representing 3 coastal districts of Tien Giang province. Result showed that at M1 generation, 19/37 short maturity mutants were selected with gel strength from soft to very soft (grade 1 – 3); M2 generation selected 7 excellent individuals, in which 01 individual of the NTDB 4-18-2 was further propagated then selected 3 lines at M3 generation; from those 7 individuals/elite lines were obtained at M4 generation and 2 elite lines at the M5 generation. These two elite rice lines (NTDB 4-18-2-2-6 and NTDB 4-18-2-2-12) had able to tolerate saline from 12 – 14‰ (equivalent to 18.8 – 21.9 mS.cm-1 NaCl salt); those carried QTLs/saltol gene detected by marker RM 140; has a short maturity period, belongs to group A1 (95 – 100 days), medium height (120 – 128 cm), high yield potential (38.6 – 39.1 g/pot), good quality as amylose content lower <20% (16.2 – 18.3%); gel consistency (grade 1); gelatinization temperature (grade 3) and high protein content (9.6 – 10.1%). Yield ranged 6.6 – 7.2 g/pot and the Na/K ratio in plant stem was lower than 1. It is necessary to continue researching on field trials to evaluate the adaptability and yield of two promising rice lines in three saline coastal districts in Tien Giang and other areas have similar saline soil in the Mekong Delta in the near future. Key words: mutated rice variety; salt tolerant, short-maturity, amylose content. iv LỜI CAM ĐOAN Tôi tên là Trần Thị Thanh Thúy, là nghiên cứu sinh ngành Khoa học Cây trồng, khóa 2016. Tôi xin cam đoan luận án này là công trình nghiên cứu khoa học thực sự của bản thân tôi được sự hướng dẫn của PGS.TS. Võ Công Thành, PGS.TS. Nguyễn Thành Hối. Cảm ơn Thầy hướng dẫn đã cho phép sử sụng sản phẩm sau đột biến 37 cá thể NTĐB thế hệ M1 để NCS tiếp tục thực hiện các thí nghiệm tiếp theo trong nghiên cứu. Các thông tin được sử dụng tham khảo trong đề tài luận án được thu thập từ các nguồn đáng tin cậy, đã được kiểm chứng, được công bố rộng rãi và được tôi trích dẫn nguồn gốc rõ ràng ở phần danh mục tài liệu tham khảo. Các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án này là do chính tôi thực hiện một cách nghiêm túc, trung thực và không trùng lắp với các đề tài khác đã được công bố trước đây. Tôi xin lấy danh dự và uy tín của bản thân để đảm bảo cho lời cam đoan này. Cần Thơ, ngày tháng năm 2023 Người hướng dẫn Tác giả thực hiện (ký tên) (ký tên) PGS.TS Võ Công Thành Trần Thị Thanh Thúy v MỤC LỤC Tóm tắt ....................................................................................................... i Abstract ...................................................................................................... ii Lời cam đoan .............................................................................................. iii Mục lục ....................................................................................................... iv Danh sách bảng ........................................................................................... vi Danh sách hình ........................................................................................... vii Danh mục chữ viết tắt ................................................................................ viii Chương 1: Giới thiệu .............................................................................. 1 Chương 2: Tổng quan tài liệu .................................................................. 4 2.1 Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu .................................................... 4 2.1.1 Khái quát về đất mặn và ảnh hưởng của mặn đối với cây trồng ...... 4 2.1.2. Cơ chế phản ứng của thực vật với điều kiện stress mặn ................. 7 2.1.3. Ảnh hưởng của mặn đến sự sinh trưởng của cây lúa và sự thích nghi của cây lúa đối với điều kiện mặn ..................................................... 8 2.1.4 Một số kết quả nghiên cứu về thanh lọc giống lúa chống chịu mặn giai đoạn mạ .............................................................................................. 13 2.1.5 Một số đặc tính nông sinh học của cây lúa ...................................... 17 2.1.6 Một số đặc tính về chất lượng của hạt gạo ...................................... 18 2.1.7 Ứng dụng đột biến trong chọn tạo giống ......................................... 22 2.1.8 Một số nghiên cứu chọn tạo giống cây trồng đột biến bằng sốc nhiệt .......................................................................................................... 26 2.1.9 Cơ sở lý thuyết chọn lọc đến thế hệ M5/F5 và một số kết quả nghiên cứu xử lý đột biến trên lúa và chọn lọc thế hệ M1 đến M5 thành công ........................................................................................................... 30 2.1.10 Sử dụng dấu phân tử SSR và kỹ thuật điện di SDS –PAGE trong chọn giống lúa chịu mặn và chất lượng .................................................... 31 2.2 Đặc điểm vùng nghiên cứu .................................................................. 35 2.2.1 Đặc điểm tự nhiên của tỉnh Tiền Giang ......................................... 35 2.2.2 Thực trạng diện tích, sản lượng lúa gạo tại Tiền Giang ................. 40 Chương 3: Phương pháp nghiên cứu .................................................. 42 3.1 Vật liệu nghiên cứu ........................................................................... 42 3.1.1 Giống lúa ........................................................................................ 42 3.1.2 Mẫu đất ........................................................................................... 43 3.1.3 Thiết bị, dụng cụ và hóa chất ......................................................... 43 3.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu ..................................................... 43 3.3 Nội dung nghiên cứu ........................................................................... 43 3.4 Phương pháp nghiên cứu .................................................................... 45 vi 3.4.1 Nội dung 1: Chọn cá thể/dòng lúa mới từ vật liệu sau xử lý đột biến bằng phương pháp xử lý nhiệt độ gây sốc nhiệt và chọn dòng phân ly từ thế hệ M1 đến M4 ......................................................................... 45 3.4.2 Nội dung 2: Đánh giá, chọn dòng lúa NTĐB ưu tú ở thế hệ M5 (vụ thuận, tháng 8 – 12/2019) ......................................................................... 50 3.4.3 Nội dung 3: Đánh giá sự sinh trưởng, năng suất của các dòng lúa NTĐB ưu tú thế hệ M5 trong điều kiện thí nghiệm chậu trong nhà lưới trên 2 nhóm đất nhiễm mặn khác nhau của tỉnh Tiền Giang ................ 57 3.5 Phương pháp xử lý số liệu ................................................................... 62 Chương 4: Kết quả và thảo luận ............................................................ 63 4.1 Kết quả chọn cá thể/dòng lúa mới từ thế hệ M1 đến M4 .................... 63 4.1.1 Thế hệ M1 (vụ thuận, tháng 8-12/2017) .......................................... 64 4.1.2 Thế hệ M2 (vụ nghịch, tháng 3-6/2018) .......................................... 68 4.1.3 Thế hệ M3 (vụ thuận, tháng 8-12/2018) .......................................... 75 4.1.4 Thế hệ M4 (vụ nghịch, tháng 3-6/2019) .......................................... 83 4.2 Kết quả đánh giá, chọn dòng triển vọng ở thế hệ M5 .................. 91 4.2.1 Kết quả thanh lọc mặn trong trong dung dịch dinh dưỡng Yoshida của 7 dòng lúa NTĐB thế hệ M5 ............................................................. 91 4.2.2 Kết quả kiểm tra gen chống chịu mặn các dòng lúa NTĐB thế hệ M5 bằng chỉ thị phân tử ............................................................................ 93 4.2.3 Kết quả đánh giá sự sinh trưởng, năng suất và chất lượng của các dòng lúa NTĐB thế hệ M5 (vụ thuận, tháng 8-12/2019) ......................... 94 4.3 Sự sinh trưởng, năng suất của các dòng lúa NTĐB triển vọng thế hệ M5 trên 2 nhóm đất nhiễm mặn khác nhau tại Tiền Giang ....................... 102 4.3.1 Diễn biến độ chua (pH) và độ mặn (EC) dung dịch đất trong quá trình thực hiện thí nghiệm ......................................................................... 102 4.3.2 Tỷ lệ sống sót (%) ............................................................................ 104 4.3.3 Chỉ tiêu nông học ............................................................................. 105 4.3.4 Thành phần năng suất và năng suất ................................................. 106 4.3.5 Na+, K+ hấp thu và tỷ lệ Na/K trong thân lúa ................................. 109 Chương 5: Kết luận và đề xuất .............................................................. 114 5.1 Kết luận ............................................................................................... 114 5.2 Đề xuất ................................................................................................ 114 Tài liệu tham khảo .................................................................................... 115 Phụ lục ...................................................................................................... vii DANH SÁCH BẢNG Bảng Tựa bảng Trang 2.1 Phân loại đất nhiễm mặn theo Horneck et al. (2007) 5 2.2 Ảnh hưởng của mặn đến sự sinh trưởng của cây trồng (Abrol et al., 6 1988) 2.3 Thang đánh giá tương ứng giữa EC 1: 2,5 và ECe đối với sinh 6 trưởng cây trồng trên đất nhiễm mặn ĐBSCL (Ngô Ngọc Hưng, 2009) 2.4 Tiêu chuẩn đánh giá tính chống chịu mặn (SES) ở giai đoạn tăng 11 trưởng và phát triển (IRRI, 2013) 2.5 Phân nhóm thời gian sinh trưởng (Bộ Nông nghiệp & PTNT, 2021) 17 2.6 Phân loại dạng hạt gạo (IRRI, 2013) 19 2.7 Phân loại nhóm gạo theo hàm lượng amylose trong hạt (IRRI, 2013) 20 2.8 Nồng độ các tác nhân hóa học dùng để xử lý hạt (Chahal & Gosal, 24 2002) 2.9 Liều lượng chiếu tia γ và tia X để gây đột biến ở một số loại cây 24 trồng (Kharakwal, 1996) 2.10 Nhiệt độ để gây đột biến ở cây trồng (Randolph, 1932) 24 2.11 Quy trình xử lý và chọn dòng đột biến bằng hạt đối với cây trồng tự 25 thụ phấn (Chahal & Gosal, 2002) 2.12 Các đơn vị hành chính tỉnh Tiền Giang 36 2.13 Tổng số giờ nắng qua các năm tại Tiền Giang 37 2.14 Nhiệt độ không khí bình quân qua các năm tại Tiền Giang 37 2.15 Lượng mưa trung bình qua các năm tại Tiền Giang 38 2.16 Diện tích, năng suất, sản lượng lúa của tỉnh Tiền Giang giai đoạn 40 2015 – 2021 2.17 Diện tích, năng suất, sản lượng lúa qua các vụ tại Tiền Giang giai 41 đoạn 2015 – 2021 3.1 Nguồn gốc, đặc tính của vật liệu giống lúa sử dụng trong nghiên cứu 42 3.2 Trình tự các bước thực hiện trong nghiên cứu, chọn lọc dòng lúa đột 45 biến bằng hạt theo phương pháp phả hệ từ thế hệ M1 – M5 có cải tiến 3.3 Chuẩn bị dung dịch mẹ của môi trường (Yoshida, 1981) 47 3.4 Chuẩn bị môi trường dinh dưỡng Yoshida cho thanh lọc mặn 48 (Yoshida, 1981) 3.5 Tiêu chuẩn đánh giá tính chống chịu mặn (SES) ở giai đoạn tăng 48 trưởng và phát triển (IRRI, 2006) 3.6 Tiêu chuẩn đánh giá cấp điểm chống chịu mặn (Ponnamperuma, 1984) 49 3.7 Công thức pha dung dịch tạo gel polyacrylamide (Laemmli, 1970) 50 3.8 Danh sách một số chỉ thị phân tử được sử dụng trong nghiên cứu 51 viii 3.9 Phân loại chiều dài và hình dạng hạt gạo theo IRRI (Juliano, 1993) 53 3.10 Phân cấp độ bền thể gel (IRRI, 2013) 54 3.11 Phân cấp độ độ trở hồ (Jennings et al., 1979) 54 3.12 Thang đánh giá hàm lượng amylose (IRRI, 2013) 56 3.13 Giá trị pH và EC khảo sát đầu vụ tại ruộng canh tác (tháng 01/2019) 58 3.14 Một số phương pháp phân tích mẫu đất, nước và thực vật trong 59 thí nghiệm 3.15 Đặc tính hóa học đất lúa nhiễm mặn (tầng mặt 0 - 20 cm) của mẫu 60 đất thí nghiệm 2 vụ lúa chọn tại xã Phước Trung, huyện Gò Công Đông, tỉnh Tiền Giang 3.16 Đặc tính hóa học đất lúa nhiễm mặn (tầng mặt 0 - 20 cm) của mẫu 60 đất thí nghiệm lúa – tôm chọn tại xã Phú Tân, huyện Tân Phú Đông, tỉnh Tiền Giang 3.17 Các nghiệm thức thí nghiệm 60 3.18 Lượng phân bón cho mỗi chậu ở các giai đoạn bón lúa thí nghiệm 61 4.1 Một số chỉ tiêu nông học của 37 cá thể NTĐB ở thế hệ M1 (vụ 64 thuận, tháng 8-12/2017) 4.2 Thành phần năng suất và năng suất của 37 cá thể (NTĐB) ở thế hệ 65 M1 (vụ thuận, tháng 8-12/2017) 4.3 Chiều dài thể gel (mm) và độ bền thể gel (cấp) của 24 cá thể NTĐB 66 chọn ở thế hệ M1 (vụ thuận, tháng 8-12/2017) 4.4 Một số chỉ tiêu nông học của 7 cá thể NTĐB trổ sớm chọn ở thế hệ 68 M2 (vụ nghịch, tháng 3-6/2018) 4.5 Một số chỉ tiêu về thành phần năng suất của 7 cá thể NTĐB trổ sớm 70 chọn ở thế hệ M2 (vụ nghịch, tháng 3-6/2018) 4.6 Khả năng chịu mặn ở nồng độ 12‰ và 14‰ của các cá thể/dòng lúa 74 NTĐB ở thế hệ M2 4.7 Một số đặc tính nông học của các cá thể NTĐB ở thế hệ M3 (vụ 75 thuận, tháng 8-12/2018) 4.8 Thành phần năng suất và năng suất của các cá thể NTĐB ở thế hệ 77 M3 (vụ thuận, tháng 8-12/2018) 4.9 Chiều dài hạt, rộng hạt, tỷ lệ dài/rộng và dạng hạt của các cá 78 thể/dòng NTĐB đột biến ở thế hệ M3 (vụ thuận, tháng 8-12/2018) 4.10 Độ bền thể gel và nhiệt trở hồ của các cá thể/dòng NTĐB đột biến ở 80 thế hệ M3 (vụ thuận, tháng 8-12/2018) 4.11 Hàm lượng amylose (%) và protein (%) của 20 cá thể/dòng NTĐB 82 ở thế hệ M3 (vụ thuận, tháng 8-12/2018) 4.12 Một số chỉ tiêu về đặc tính nông học của các cá thể/dòng NTĐB ở 84 thế hệ M4 (vụ nghịch, tháng 3-6/2019) 4.13 Thành phần năng suất và năng suất của các cá thể/dòng NTĐB ở 85 thế hệ M4 (vụ nghịch, tháng 3-6/2019) 4.14 Chiều dài hạt, rộng hạt, tỷ lệ dài/rộng và hình dạng hạt gạo ở thế hệ 87 ix M4 (vụ nghịch, tháng 3-6/2019) 4.15 Độ bền gel và nhiệt trở hồ của các cá thể/dòng ở thế hệ M4 (vụ 88 nghịch, tháng 3-6/2019) 4.16 Khả năng chịu mặn ở 12‰ và 14‰ của các dòng lúa NTĐB thế hệ M5 91 4.17 Một số chỉ tiêu nông học của 7 cá thể/dòng NTĐB trổ sớm chọn lọc 94 ở thế hệ M5 (vụ thuận, tháng 8-12/2019) 4.18 Thành phần năng suất và năng suất của 7 dòng NTĐB trổ sớm chọn 96 lọc ở thế hệ M5 (vụ thuận, tháng 8-12/2019) 4.19 Chiều dài hạt, rộng hạt, tỷ lệ dài/rộng và hình dạng hạt gạo của các 98 dòng NTĐB ở thế hệ M5 (vụ thuận, tháng 8-12/2019) 4.20 Chiều dài thể gel, độ bền gel và nhiệt trở hồ của các dòng NTĐB ở 98 thế hệ M5 (vụ thuận, tháng 8-12/2019) 4.21 Hàm lượng amylose (%) và protein (%) của các dòng NTĐB chọn ở 99 thế hệ M5 (vụ thuận, tháng 8-12/2019) 4.22 Một số đặc tính quan trọng của các dòng lúa chọn lọc ở thế hệ M5 so 101 với giống đối chứng Nàng Tét mùa ban đầu trước khi xử lý đột biến 4.23 Kết quả tổng hợp chọn lọc các cá thể/dòng triển vọng thế hệ M1- M5 101 4.24 Kết quả một số tính trạng đánh giá, chọn lọc cá thể/dòng từ thế hệ 102 M1-M5 4.25 Giá trị pH và EC dung dịch đất (vùng rễ) ở các thời điểm sinh 103 trưởng khác nhau của lúa thí nghiệm trong điều kiện nhà lưới trên 2 nhóm đất nhiễm mặn khác nhau của tỉnh Tiền Giang 4.26 Tỷ lệ cây sống thời điểm 20 NSG và chiều cao cây thời điểm thu 104 hoạch của các dòng/giống lúa thí nghiệm trong điều kiện nhà lưới trên 2 nhóm đất nhiễm mặn khác nhau của tỉnh Tiền Giang (Tháng 8-12/2020) 4.27 Số bông/bụi và số hạt chắc/bông của các dòng lúa NTĐB triển vọng 107 thế hệ M5 trong điều kiện thí nghiệm nhà lưới trên 2 nhóm đất nhiễm mặn khác nhau của tỉnh Tiền Giang (Tháng 8-12/2020) 4.28 Khối lượng 1.000 hạt và năng suất của các dòng lúa NTĐB triển 108 vọng thế hệ M5 trong điều kiện thí nghiệm nhà lưới trên 2 nhóm đất nhiễm mặn khác nhau của tỉnh Tiền Giang (Tháng 8-12/2020) 4.29 Na+, K+ hấp thu và tỷ lệ Na+/K+ trong thân lúa của các dòng lúa 110 NTĐB triển vọng thế hệ M5 trong điều kiện thí nghiệm nhà lưới trên 2 nhóm đất nhiễm mặn khác nhau của tỉnh Tiền Giang (Tháng 8-12/2020) x DANH SÁCH HÌNH Hình Tựa hình Trang 2.1 Biểu đồ minh họa các phản ứng tốc độ tăng trưởng hai giai đoạn mặn cho 8 hai kiểu gen khác nhau về khả năng chịu mặn khác nhau về mức độ muối đạt đến nồng độ độc trong lá (Munns, 1993) 2.2 Mặn ảnh hưởng đến các giống lúa khác nhau ở mức độ khác nhau (IRRI, 9 2006) 2.3 Một số triệu chứng điển hình ở cây lúa bị ảnh hưởng bởi mặn (IRRI, 2006) 10 2.4 Hoạt động của cơ chế chống chịu mặn chiếm ưu thế ở cây lúa (IRRI, 2006) 12 2.5 Tỷ lệ Na/K khác nhau ở các giống lúa khác nhau (IRRI, 2006) 12 2.6 Biến thiên nhiệt độ và hoạt động của enzym (McDonald, 1999) 25 2.7 Bản đồ đất tỉnh Tiền Giang (1: 100.000) (Khoa Khoa học Đất, 2023 – 36 ĐHCT) 3.1 Sơ đồ chọn lọc cá thể/dòng ưu tú qua các thế hệ 44 3.2 Sơ đồ bố trí các nghiệm thức thí nghiệm trên 02 nhóm đất 61 4.1 Độ bền thể gel của một số cá thể ở thế hệ M1 67 4.2 Kết quả chạy SDS-PAGE của các thể NTĐB 4-18-1 ở thế hệ M2 71 4.3 Kết quả chạy SDS-PAGE của các thể NTĐB 4-18-2 ở thế hệ M2 71 4.4 Diễn biến pH và EC sau 12 ngày thử mặn ở nồng độ 12‰ 72 4.5 Diễn biến pH và EC sau 12 ngày thử mặn ở nồng độ 14‰ 72 4.6 Kết quả đánh giá lúa sau 12 ngày thanh lọc mặn ở giai đoạn mạ 74 4.7 Chiều dài và chiều rộng hạt gạo của 4 cá thể NTĐB đại diện ở thế hệ M3 79 4.8 Nhiệt trở hồ của một số cá thể NTĐB ở thế hệ M3 81 4.9 Độ trở hồ của một số cá thể/dòng lúa NTĐB ở thế hệ M4 90 4.10 Kết quả thanh lọc mặn giai đoạn mạ các dòng lúa NTĐB ở thế hệ M5 92 4.11 Sản phẩm PCR kiểm tra gen chịu mặn các dòng lúa NTĐB thế hệ M5 với 93 dấu phân tử RM140 xi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Diễn giải chữ viết tắt CEC Cation Exchange Capacity (khả năng trao đổi cation) DVNN Dịch vụ nông nghiệp ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long ĐC Đối chứng EC Electrical Conductivity (Độ dẫn điện) ECe Electrical Conductivity of the extract (Độ dẫn điện trích bão hòa) ESP Exchangeable Sodium Percentage (Phần trăm Natri trao đổi) IRRI International Rice Research Institute (Viện nghiên cứu lúa gạo quốc tế) LEA Late Embryogenesis Abundant (1 dạng Protein) NTĐB Nàng Tét đột biến PCR Polymerase Chain Reaction (phản ứng chuỗi Polymerase) QTL Quantitative Trait Loci (Các locus tính trạng đo đếm được) SAR Sodium Adsorption Ratio (Tỷ lệ Natri hấp thu) SDS-PAGE Sodium dodecyl sulphate - Polyacrylamide gel electrophoresis SES Standard Evaluation Score (Cấp đánh giá tiêu chuẩn) SSR Simple Sequence Repeats hoặc Microsatellites TGST Thời gian sinh trưởng xii CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU Canh tác lúa 3 huyện ven biển tỉnh Tiền Gang nói riêng và vùng Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) nói chung đã và đang đối mặt với nhiều tác động tiêu cực của biến đổi khí hậu nổi bật là hạn hán, xâm nhập mặn ngày càng nghiêm trọng trên diện rộng. Theo Bộ Nông Nghiệp và Phát triển nông thôn (2020), Tổng cục thống kê (2016, 2021) thì phạm vi ảnh hưởng của xâm nhập mặn đến 4g/l (4‰) mùa khô 2015 – 2016 là 1,54 triệu ha, chiếm 37,9% diện tích tự nhiên toàn vùng. Đến mùa khô 2019 –2020, diện tích lên đến 1,69 triệu ha, chiếm 41,4% diện tích tự nhiên toàn vùng. Năm 2020, có 10/13 tỉnh thuộc Đồng bằng sông Cửu Long trong đó có tỉnh Tiền Giang với tổng diện tích bị ảnh hưởng mặn chiếm tỷ lệ 22,9% so với diện tích tự nhiên toàn vùng. Theo dự báo của Tổng cục Phòng chống thiên tai (2020), xu hướng xâm nhập mặn ở ĐBSCL sẽ còn tiếp tục diễn ra khốc liệt hơn trong các năm tới. Chính vì thế, việc chọn tạo giống lúa có khả năng chịu mặn cao nhằm giúp nông dân chủ động trong canh tác, ứng phó với hiện trạng xâm nhập mặn và góp phần ổn định, tăng hiệu quả sản xuất dưới tác động ảnh hưởng của tình hình biến đổi khí hậu là thật sự cần thiết. Theo Singh et al. (2008) cho rằng nghiên cứu về tính chống chịu mặn trên cây lúa khá phức tạp vì tính trạng này bị kiểm soát bởi đa gen, bị ảnh hưởng của môi trường và hệ số di truyền năng suất thấp. Chọn giống lúa chống chịu mặn bằng phương pháp lai truyền thống sẽ mất nhiều thời gian và khó thành công hơn do những yếu tố phức tạp như Singh et al. (2008) đã nêu. Trong khi việc áp dụng phương pháp xử lý đột biến bằng vật lý hoặc hóa học kết hợp áp dụng chỉ thị phân tử trong chọn lọc lúa chống chịu mặn là một trong những giải pháp được sử dụng hiệu quả nhằm hỗ trợ cho chọn lọc truyền thống đạt kết quả chọn lọc nhanh và chính xác hơn. Chính vì vậy, việc sử dụng giống lúa mùa địa phương chịu mặn cao sẳn có để xử lý đột biến, chọn lọc cá thể/dòng đột biến theo mục tiêu nghiên cứu nhằm chọn ra các dòng/giống lúa cao sản ngắn ngày, có khả năng chịu mặn và chất lượng cao, triển vọng phù hợp và thích nghi canh tác đất nhiễm mặn ven biển tại Tiền Giang nói riêng và ĐBSCL nói chung để hướng tới góp phần ổn định sản lượng lúa và an ninh lương thực quốc gia trong tình hình biến đổi khí hậu như hiện nay. Xuất phát từ những luận cứ nêu trên, một trong những giống lúa mùa địa phương sẳn có như Nàng Tét mùa chịu mặn cao được thu thập, xử lý đột biến và nghiên cứu “Chọn dòng lúa Nàng Tét đột biến chịu mặn phù hợp cho 03 huyện ven biển tỉnh Tiền Giang” được thực hiện. ▪ Mục tiêu nghiên cứu 1 Chọn ra được ít nhất một dòng/giống lúa mới có thời gian sinh trưởng ngắn (< 110 ngày), khả năng chống chịu mặn ≥ 12 mS/cm giai đoạn mạ trong dung dịch dinh dưỡng Yoshida, năng suất cao, phẩm chất tốt (độ bền thể gel cấp 1 – 3; hàm lượng amylose < 20%), triển vọng phù hợp canh tác đất nhiễm mặn ven biển tại Tiền Giang. ▪ Đối tượng nghiên cứu Giống lúa chịu mặn Nàng Tét mùa (Oryza sativa L.) đã qua xử lý đột biến bằng phương pháp sốc nhiệt do Khoa Di Truyền và Chọn Giống Cây Trồng, Trường Nông nghiệp, Đại Học Cần Thơ cung cấp. ▪ Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu đánh giá các dòng lúa chịu mặn đã qua xử lý đột biến chịu mặn trong phòng được thực hiện từ năm 2017 đến 2019 tại Khoa Di Truyền và Chọn Giống Cây Trồng, Trường Nông nghiệp, Đại Học Cần Thơ. Nghiên cứu đánh giá sinh trưởng, năng suất các dòng lúa ưu tú trên 02 nhóm đất nhiễm mặn khác nhau đại diện cho 03 huyện ven biển tỉnh Tiền Giang được thực hiện trong điều kiện nhà lưới có mái che tại Khoa Khoa Khoa học đất, Trường Nông Nghiệp, Đại Học Cần Thơ từ tháng 8 -12 năm 2020. ▪ Nội dung nghiên cứu Nội dung 1: Chọn cá thể/dòng lúa đột biến từ vật liệu kế thừa sau xử lý đột biến bằng phương pháp xử lý sốc nhiệt từ thế hệ M1 đến M4. Nôi dung 2: Đánh giá, chọn dòng lúa NTĐB triển vọng ở thế hệ M5 Nội dung 3: Đánh giá sự sinh trưởng, năng suất của các dòng lúa NTĐB triển vọng thế hệ M5 trên 02 nhóm đất nhiễm mặn khác nhau đại diện cho 03 huyện ven biển tỉnh Tiền Giang. ▪ Ý nghĩa khoa học của luận án Kết quả luận án có ý nghĩa khoa học góp phần phục vụ công tác nghiên cứu, học tập cho sinh viên tại Trường và là nguồn tham khảo phục vụ công tác nghiên cứu tại các cơ quan, đơn vị có chức năng nghiên cứu về giống nông nghiệp. Kết quả nghiên cứu bước đầu tạo ra nguồn vật liệu di truyền quý góp phần phục vụ công tác nghiên cứu khoa học chọn tạo giống lúa chịu mặn phù hợp/thích nghi điều kiện canh tác lúa nhiễm mặn tại Tiền Giang cũng như các vùng khác có điều kiện nhiễm mặn tương tự tại Đồng bằng sông Cửu Long. ▪ Ý nghĩa thực tiễn của luận án Kết quả nghiên cứu bước đầu đáp ứng được nhu cầu thực tiễn về nhu cầu nguồn vật liệu di truyền/dòng/giống lúa chống chịu mặn trong tình hình BĐKH cho vùng canh tác lúa nhiễm mặn tỉnh Tiền Giang cũng như các vùng khác có điều kiện nhiễm mặn tương tự tại Đồng bằng sông Cửu Long. 2 ▪ Điểm mới của luận án - Sản phẩm sau nghiên cứu: kết quả luận án đã chọn ra 02 dòng/giống lúa mới có thời gian sinh trưởng ngắn (< 110 ngày), khả năng chống chịu mặn ≥ 12 mS/cm giai đoạn mạ trong dung dịch dinh dưỡng Yoshida, năng suất cao và phẩm chất tốt (độ bền thể gel cấp 1; hàm lượng amylose < 20%), triển vọng phù hợp đất canh tác nhiễm mặn tại tỉnh Tiền Giang cũng như các vùng khác có điều kiện nhiễm mặn tương tự tại Đồng bằng sông Cửu Long. - Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu có kết hợp giữa phương pháp truyền thống với ứng dụng kỹ thuật điện di Protein SDS –PAGE để loại bỏ ngay từ đầu các cá thể/dòng không mong muốn. Thanh lọc khả năng chịu mặn giai đoạn mạ trong dung dịch dinh dưỡng Yoshida kết hợp ứng dụng chỉ thị phân tử để kiểm tra gen chịu mặn của các dòng lúa bằng kỹ thuật SSR (simple sequence repeats) để giúp rút ngắn thời gian, chi phí và tăng hiệu quả chọn lọc được xem là phương pháp nghiên cứu khoa học hiện đại được áp dụng thành công hiện nay. - Những đóng góp mới về mặt học thuật, lý luận Đề tài có ý nghĩa về mặt học thuật, lý luận góp phần phục vụ công tác nghiên cứu, học tập cho sinh viên tại Trường và là nguồn tham khảo phục vụ công tác nghiên cứu chọn tạo giống mới tại các cơ quan, đơn vị có chức năng nghiên cứu về giống nông nghiệp. Đề tài có thể giúp việc khai thác và sử dụng tập đoàn giống lúa mùa địa phương sẵn có theo hướng (1) chống chịu với điều kiện bất lợi như khả năng chống chịu mặn cao và (2) rút ngắn thời gian và chi phí chọn lọc theo hướng chất lượng. Đề tài đã sử dụng phương pháp sốc nhiệt, chọn lọc cá thể/dòng đột biến bằng hạt đối với cây trồng tự thụ phấn theo phương pháp phả hệ từ thế hệ M1 - M5 (Chahal và Gosal, 2002) có cải tiến kết hợp ứng dụng kỹ thuật điện di Protein SDS – PAGE, thanh lọc khả năng chịu mặn giai đoạn mạ trong dung dịch dinh dưỡng Yoshida; ứng dụng chỉ thị phân tử ADN để kiểm tra gen chịu mặn của các dòng lúa đột biến bằng kỹ thuật SSR (simple sequence repeats) và đánh giá gián tiếp qua mẫu đất thực tế tại địa phương được xem là thành công trong việc tạo ra các dòng/giống lúa mới cao sản ngắn ngày, không ảnh hưởng quang kỳ, có khả năng chịu mặn và chất lượng cao theo mục tiêu nghiên cứu. - Những điểm mới rút ra được từ kết quả nghiên cứu, khảo sát của luận án Kết quả nghiên cứu bước đầu tạo ra nguồn vật liệu di truyền quý, góp phần cho lý luận ứng dụng trong công tác nghiên cứu khoa học chọn giống cây trồng nói chung và cây lúa nói riêng. Kết quả nghiên cứu có tiềm năng đáp ứng được nhu cầu thực tiễn về nguồn vật liệu di truyền, tạo điều kiện nghiên cứu và lý luận cho ngành chọn giống đi lên một tầm cao mới nhất là trong tình hình BĐKH. 3 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu 2.1.1. Khái quát về đất mặn và ảnh hưởng của mặn đối với cây trồng * Định nghĩa về đất mặn Đất mặn được xem là đất có vấn đề rất phổ biến trên thế giới, làm hạn chế năng suất cây trồng. Tính chất vật lý và hóa học của đất mặn rất đa dạng. Biến thiên này tùy thuộc vào nguồn gốc của hiện tượng mặn, pH đất, hàm lượng chất hữu cơ trong đất, chế độ thủy văn và nhiệt độ (Akbar & Ponnamperuma, 1982). Hiện tượng nhiễm mặn là mối đe dọa lớn nhất đến việc gia tăng sản lượng lương thực ở các quốc gia Châu Á (Abrol, 1986). Đất mặn chứa một lượng muối hòa tan trong nước ở vùng rễ cây, làm thiệt hại đến hoạt động sinh trưởng của cây trồng. Mức độ gây hại của đất mặn tùy thuộc vào loài cây trồng, giống cây, thời gian sinh trưởng, các yếu tố môi trường đi kèm theo nó và tính chất của đất. Do đó, người ta rất khó định nghĩa đất mặn một cách chính xác và đầy đủ. Đất mặn có sự vượt quá nồng độ của các muối hòa tan do đó EC của đất thường cao hơn 4 mS/cm (Melinda Leth & David Burrow, 2002). EC đất là độ dẫn điện của dung dịch đất, dung dịch càng có nồng độ muối tan cao sẽ có độ dẫn điện cao. Việc hòa đất với nước cất để đo EC sẽ không biểu hiện được tình trạng độ mặn của đất ở điều kiện đồng ruộng nên EC của đất được định nghĩa theo truyền thống là EC của dung dịch trích bão hòa ECe (Ngô Ngọc Hưng, 2009). * Nguồn gốc của đất mặn Theo Reynolds et al. (2001), đất mặn do một số nguyên nhân, có thể là tự nhiên hoặc do thủy lợi. Sự mặn hóa là một trong những nguyên nhân làm cho đất suy thoái đi ngày càng nhiều trên thế giới. Đất nhiễm mặn là hiện tượng tự nhiên do trong dung dịch đất có chứa nồng độ muối cao. Muối trong đất có thể bắt nguồn tại chỗ từ trầm tích hoặc do sự xâm nhập của nước biển hay được cung cấp vào bởi việc sử dụng nước mặn (Camberato, 2001). Sự tích tụ của muối trong đất bắt đầu xuất hiện khi lượng nước bốc hơi vượt quá lượng nước cung cấp vào đất bởi mưa hoặc sự tưới. Đất nhiễm mặn chứa các thành phần muối chủ yếu gồm Calcium (Ca2+), Magnesium (Mg2+), Natri (Na+), Kali (K+), - - 2- Chloride (Cl ), Bicarbonate (HCO3 ), hoặc sulfate (SO4 ). Sự hiện diện của các muối trong đất được xác định bằng nồng độ Na+ với Ca2+ và Mg2+ và khả năng sodic hóa của đất được xác định thông qua việc tính toán tỷ số hấp phụ Na trên keo sét (SAR) và phần trăm Na trao đổi (ESP) (McCauley & Clain Jones, 2005). 4 Độ mặn và nhiễm mặn là những mô tả riêng biệt và độc đáo của tất cả các tác động của các muối hòa tan trong môi trường đất, nước, trong đó Natri clorua là một. Độ mặn là nồng độ tổng số của tất cả các muối trong nước hoặc đất. Đất nhiễm mặn chiếm ưu thế tương đối của Natri trao đổi so với các cation trao đổi khác như Canxi, Magiê, Kali, Hydro và Nhôm (Graaff & Patterson, 2001). * Phân loại đất mặn Đất mặn được xem là loại đất có vấn đề, làm ảnh hưởng rất lớn đến năng suất cây trồng. Đây là nhóm đất không chỉ rất khó định nghĩa mà còn rất khó để phân loại một cách chính xác và đầy đủ. Chính vì thế có rất nhiều quan điểm khác nhau về đánh giá và phân loại đất mặn. Tuy nhiên, tất cả các quan điểm này đều chủ yếu dựa trên các trị số pH, EC, SAR (tỷ số Na hấp thu) và ESP (phần trăm Na trao đổi) để xác định đặc tính và phân loại đất nhiễm mặn. Theo Horneck et al. (2007) về phân loại đất nhiễm mặn được thể hiện như sau (Bảng 2.1). Bảng 2.1: Phân loại đất nhiễm mặn theo Horneck et al. (2007) Phân loại ECe SAR ESP Cấu trúc đất đất (mS/cm) Không mặn < 4 < 13 < 15 Kết dính Mặn (Saline) > 4 < 13 < 15 Kết dính Sodic 13 > 15 Phân tán Mặn - sodic > 4 > 13 > 15 Kết dính * Ảnh hưởng của mặn đối với cây trồng Trong số các yếu tố hạn chế sinh trưởng và năng suất cây trồng, độ mặn trong đất và nước là một trong những vấn đề môi trường lâu đời nhất và ảnh hưởng nghiêm trọng nhất trên thế giới (Parida & Das, 2005), là một trong những áp lực lớn, đặc biệt là trong khu vực khô hạn và bán khô hạn, có thể hạn chế nghiêm trọng đến sản xuất cây trồng (Ashraf & Harris, 2004). Các loài thực vật khác nhau rất nhiều về khả năng đáp ứng với sự tăng trưởng của độ mặn. Điều này có lợi để nghiên cứu các phản ứng sinh lý của cây như cơ chế của khả năng chống chịu với điều kiện mặn và đặc điểm đáp ứng với độ mặn. Đó là một vấn đề quan trọng cho việc sử dụng bền vững cây trồng chống chịu mặn (Koyro, 2006). Mặn làm chậm sự nảy mầm của hạt và giảm sinh trưởng của cây trồng do quá trình thấm lọc làm hạn chế khả năng hấp thu nước của rễ cây. Mặn ức chế sự phát triển của thực vật bằng cách phá vỡ nội cân bằng trong tình trạng nước và phân phối ion cũng như gây ra stress oxy hoá thực vật (Camberato, 2001). Theo Abrol et al., (1988) ảnh hưởng của mặn đến sự sinh trưởng của cây trồng như sau (Bảng 2.2). Theo Ngô Ngọc Hưng (2009), giữa ECe và EC 1 : 2,5 có mối tương quan chặt ở độ sâu 0 – 20 cm. Theo truyền thống khả năng chịu mặn của cây trồng được diễn tả với phương pháp trích bão hòa là ECe. Việc sử dụng phương trình tương quan có thể giải đoán được giá trị ECe từ kết quả đo EC. Trên cơ sở các khoảng EC có thể thiết lập 5 thang đánh giá tương ứng giữa EC và ECe đối với sinh trưởng cây trồng trên đất nhiễm mặn ở ĐBSCL như sau (Bảng 2.3). Bảng 2.2: Ảnh hưởng của mặn đến sự sinh trưởng của cây trồng (Abrol et al., 1988) Phân loại ECe Ảnh hưởng đến cây trồng độ mặn (mS/cm) Ảnh hưởng không đáng kể đến sự sinh trưởng và Không mặn 0 – 2 phát triển của cây Chỉ một vài loại cây trồng nhạy cảm mới bị ảnh Mặn nhẹ 2 – 4 hưởng bởi năng suất Mặn trung bình 4 – 8 Năng suất của nhiều loại cây trồng bị giới hạn Chỉ có vài loại cây trồng mới cho được năng Mặn nhiều 8 – 16 suất Chỉ có một ít loại cây trồng kháng mặn mới cho Rất mặn > 16 được năng suất Bảng 2.3: Thang đánh giá tương ứng giữa EC 1 : 2,5 và ECe đối với sinh trưởng cây trồng trên đất nhiễm mặn ĐBSCL (Ngô Ngọc Hưng, 2009) EC 1 : 2,5 ECe Ảnh hưởng đến sinh trưởng cây trồng (mS/cm) (mS/cm) <0,4 – 0,7 <1 – 2 Không ảnh hưởng cây trồng 0,8 – 1,7 2 – 4 Một số cây có năng suất suy giảm ở nồng độ này 1,8 – 4 4 – 8 Năng suất phần lớn cây trồng bị hạn chế 4,1 – 7,5 8 – 16 Chỉ có một số loại cây trồng mới chịu được 7,6 – 21 16 – 60 Chỉ một vài loại cây trồng kháng mới phát triển Độ mặn cao gây ra độc tính ion, phá vỡ tính toàn vẹn của màng tế bào, hoạt động của các enzym khác nhau, chức năng của bộ máy quang hợp và nhiều quá trình khác (Roy et al., 2005) dẫn đến giảm lượng nước hữu hiệu cho cây trồng, ức chế tính dẻo và kéo dài của tế bào, làm cho lá bị cháy xém, khô đầu lá và đốm hoại tử đồng thời giảm quang hợp làm cằn cỏi tổng thể cây (Lê Văn Hòa, 2006). Nồng độ muối cao trong dung dịch đất mặn ảnh hưởng rất lớn đến thế thẩm thấu và thế nước của đất nên ảnh hưởng đến sự vận chuyển nước từ đất vào rễ cây. Sự di chuyển của nước từ đất vào rễ cây là một quá trình thẩm thấu trong khi đất mặn thường chứa nhiều muối hòa tan trong nước ở vùng rễ cây. Chính sự tích lũy muối trong đất làm cho áp suất thẩm thấu của dung dịch đất tăng cao nên cây không thể lấy được nước mà ngược lại nước sẽ từ mô thực vật đi ngược ra dung dịch đất làm cây bị mất nước gây ra hiện tượng co rút và khô héo tế bào. Rễ cây muốn lấy nước từ đất phải thắng được các lực cản trở sự xâm nhập của nước vào rễ nghĩa là áp suất thẩm thấu của rễ cây phải cao hơn áp suất thẩm thấu của dung dịch dịch đất. Như vậy trở ngại của đất mặn là do có áp suất thẩm thấu của đất cao. Các tế bào cây lúc này khó có thể lấy nước được từ đất nên bị ảnh hưởng và biểu hiện ra bên ngoài giống như cây bị thiếu nước do hạn. Đất chứa nhiều muối hòa tan, nhất là muối sodium. Đây là nguyên nhân gây ra sự phá vỡ cấu trúc của đất, đất bị nén dẽ, giảm tính thấm và thoát nước, chính vì thế sự phát triển và xuyên thấu của rễ cây bị giảm và thiếu sự thoáng khí cho vùng rễ (Võ Thị Gương & Tất Anh Thư, 2010). 6