PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GIỐNG LÚA VIỆT LAI 50 doc

như ổn định về chất lượng hạt giống, tình trạng một số giống lúa lai không hạtluôn là bài học đắt giá… Vì vậy, chủ động được giống lúa lai vẫn đang là bàitoán đặt ra với ngành nông nghiệ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

TRẦN ĐỨC TOẢN

NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GIỐNG

TỔ HỢP LÚA LAI HAI DÒNG MỚI VIỆT LAI 50

LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng

Mã số : 60.62.05

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Văn Hoan

Hà Nội - 2009

LỜI CAM ĐOAN

*****

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi Các số liệu kếtquả nghiên cứu được nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng đượccông bố trong bất kỳ một công trình khoa học nào khác Các thông tin tríchdẫn sử dụng trong luận văn đều được ghi rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày 18 tháng 9 năm 2009

Nhân dịp này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô Viện Sauđại học, khoa Nông học, bộ môn Di truyền giống cùng toàn thể cán bộ, côngnhân viên Viện nghiên cứu lúa - Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội đã giúp

đỡ và tạo điều kiện để tôi hoàn thành luận văn

Luận văn này được hoàn thành còn có sự giúp đỡ tận tình của bạn bè,cùng với sự động viên khích lệ của gia đình trong suốt thời gian học tập vànghiên cứu

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 18 tháng 9 năm 2009

Tác giả

Trần Đức Toản

DANH MỤC CÁC BẢNG

STT TÊN BẢNG TRANG

MỤC LỤC

Anh (Enviroment – sensitive Genic Male Sterility)P(T)GMS

Bất dục đực mẫn cảm với quang chu kỳ chiếu sáng và nhiệt độ

ký hiệu tiếng Anh (Photoperiodic and Thermo – sensitive GenicMale Sterility)

TGMS Bất dục đực mẫn cảm với nhiệt độ ký hiệu theo tiếng anh

(Themo-sensitive Genic Male Sterility)T(P)GMS

Bất dục đực mẫn cảm với nhiệt độ và chu kỳ chiếu sáng ký hiệutheo tiếng Anh ( Thermo and photoperiodic – sensitve Genic Male Sterility)

GA3 Giberennic axit

WA bất dục đực dạng hoang dại – Wild Abortion

NSTT Năng suất thực thu

1 MỞ ĐẦU

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Cây lúa (Oryza sativa L.) là cây trồng có lịch sử trồng trọt lâu đời nhất,được gieo trồng ở tất cả các châu lục nhưng tập trung chủ yếu ở Châu Á -chiếm gần 90% diện tích và hơn 91% sản lượng.

Trong lúa gạo có mặt đầy đủ các chất dinh dưỡng như tinh bột, protein,lipit, vitamin…Vì vậy, khoảng 40% dân số thế giới coi lúa gạo là nguồn

lương thực chính Tổ chức dinh dưỡng Quốc tế đã gọi “Hạt gạo là hạt của sự sống” Tại kỳ họp thứ 57 hàng niên của Hội đồng Liên hiệp Quốc đã chọn năm 2004 là năm lúa gạo Quốc tế với khẩu hiệu “cây Lúa là cuộc sống” [48].

Việt Nam là một nước nông nghiệp với cây lúa là cây trồng chính, làcây cung cấp nguồn lương thực và xuất khẩu hàng năm Thế nhưng, quá trìnhcông nghiệp hoá - hiện đại hoá, đô thị hoá diễn ra rất mạnh mẽ ở tất cả cáctỉnh trên toàn quốc, điều này đã dẫn đến diện tích trồng trọt giảm đáng kểtrong đó chủ yếu là diện tích trồng lúa Vì vậy, vấn đề an ninh lương thựcngày càng trở nên cấp bách hơn bao giờ hết

Để có thể bù đắp lại sản lượng lương thực hàng năm, nước ta đã chủtrương đẩy mạnh nghiên cứu và ứng dụng các tiến bộ kỹ thuật vào sản xuất.Lúa lai là một trong những tiến bộ kỹ thuật đã được nghiên cứu và ứng dụngrất mạnh Lúa lai được gieo trồng ở Việt Nam từ năm 1991 Hiện nay, diệntích lúa lai là hơn 600.000 ha với năng suất trung bình từ 6,0 – 6,3 tấn/ha, caohơn lúa thuần từ 15 – 20% Việc sử dụng lúa lai đã góp phần nâng cao năngsuất, sản lượng lúa và tạo thêm việc làm, tăng thu nhập cho nông dân thông

qua một nghề mới “nghề sản xuất hạt giống” Lúa lai ngày nay đã và đang

được nhiều nước quan tâm coi là chìa khoá của chương trình an ninh lươngthực quốc gia [5]

Mặc dù, hiệu quả kinh tế của cây lúa lai đã rõ ràng, nhưng hàng nămnước ta phải nhập trên 80% lúa giống F1 từ Trung Quốc về sản xuất tại ViệtNam Điều này cho thấy sự mất tự chủ của chúng ta trong khâu giống và đãkhiến cho nhiều địa phương không thể chủ động được kế hoạch sản xuất cũng

như ổn định về chất lượng hạt giống, tình trạng một số giống lúa lai không hạtluôn là bài học đắt giá… Vì vậy, chủ động được giống lúa lai vẫn đang là bàitoán đặt ra với ngành nông nghiệp.

Trước thực tế trên, nhiều giống lúa lai và tổ hợp lúa lai có khả năngchống chịu tốt và có tiềm năng năng suất cao đã được các nhà khoa học ViệtNam chọn tạo thành công và đưa vào sản xuất Giống Việt lai 20 đã đượccông nhận là giống lúa lai quốc gia đầu tiên của Việt Nam Từ đó đến nay, cónhiều giống lúa lai khác được ra đời như TH3-3, TH3-4, Việt lai 24…nhữnggiống này cũng đã được công nhận là giống Quốc gia và đang được sản xuấttrên diện tích hàng chục nghìn hécta [47]

Tổ hợp Việt Lai 50 là tổ hợp lúa lai hai dòng mới được Viện nghiêncứu lúa chọn tạo, đây là tổ hợp lúa lai có tiềm năng năng suất rất cao, có thờigian sinh trưởng ngắn, có khả năng thích ứng và chống chịu tốt

Nhằm góp phần hoàn thiện, phát triển công nghệ sản xuất hạt lai F1 tổ

hợp Việt Lai 50, chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu phát triển công nghệ sản xuất giống tổ hợp lúa lai hai dòng mới Việt Lai 50”.

1.2 Mục đích của đề tài

Nghiên cứu các thông số kỹ thuật để xây dựng công nghệ duy trì và sảnxuất hạt giống của tổ hợp Việt Lai 50 ở vùng Đồng bằng Sông Hồng

1.3 Yêu cầu của đề tài

- Đánh giá đặc điểm nông sinh học của dòng bố R50, dòng mẹ 135S

- Bố trí, theo dõi và đánh giá các thí nghiệm trong sản xuất hạt lai F1:

Tỷ lệ hàng bố mẹ; thời điểm và liều lượng phun GA3; phương pháp và sốdảnh cấy dòng bố R50

- Bố trí, theo dõi đánh giá thí nghiệm thời vụ nhân dòng mẹ 135S, thínghiệm ảnh hưởng của phân bón và mật độ cấy nhân dòng mẹ 135S

- Tiến hành lai cặp dòng bố R50 với dòng mẹ 135S và đánh giá các tổ hợplai cặp

1.4 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Kết quả của luận văn sẽ góp phần bổ sung lý thuyết trong kỹ thuật sảnxuất hạt lai F1 như tỷ lệ hàng bố mẹ; tác động của GA3 trong sản xuất hạt lai;phương pháp cấy và số dảnh cấy dòng bố trong sản xuất hạt lai; thời vụ, mật

độ và phân bón trong nhân dòng mẹ TGMS

Đây là công trình nghiên cứu có tính ứng dụng cao Nghiên cứu hoànthiện và phát triển công nghệ sản xuất giống tổ hợp Việt Lai 50 tại vùng Đồngbằng Sông Hồng, góp phần cung cấp đầy đủ, kịp thời và đảm bảo chất lượnghạt lai F1 Việt Lai 50 phục vụ nhu cầu sản xuất ngày càng cao…

2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Ưu thế lai và biểu hiện ưu thế lai ở lúa

2.1.1 Khái niệm ưu thế lai

Ưu thế lai (viết tắt là ƯTL) là một thuật ngữ để chỉ tính hơn hẳn củacon lai F1 so với bố mẹ chúng về các tính trạng hình thái, khả năng sinhtrưởng, sức sống, sức sinh sản, chất lượng hạt và các đặc tính khác ƯTLđược biểu hiện cao nhất ở thế hệ F1, giảm đi nhanh chóng ở thế hệ F2 và cácthế hệ sau [14].

Ưu thế lai là hiện tượng sinh học tổng hợp thể hiện các ưu việt theonhiều tính trạng ở con lai F1 khi lai các dạng bố mẹ được phân biệt theo nguồngốc, độ xa cách di truyền, sinh thái…tạo giống ưu thế lai là con đường nhanh

và hiệu quả nhằm phối hợp được nhiều đặc điểm giá trị của các giống bố mẹvào con lai F1, tạo ra giống cây trồng có năng suất cao, chất lượng tốt [17]

Các giống lúa ứng dụng hiệu ứng ƯTL đời F1 được gọi là lúa ưu thế lai(gọi tắt là lúa lai)

Vậy sự biểu hiện ưu thế lai ở lúa như thế nào?

2.1.2 Biểu hiện ưu thế lai ở lúa

ƯTL thể hiện ngay từ khi hạt mới nẩy mầm cho đến khi hoàn thành quátrình sinh trưởng phát triển của cây

2.1.2.1 Hệ rễ

- Ở con lai số rễ ra sớm, ra nhiều và nhanh hơn bố mẹ chúng [23]

- Rễ lúa lai phát triển sớm và mạnh [4]

- Khả năng hấp thu, vận chuyển dinh dưỡng gấp 2-3 lần lúa thường[22]

- Số lượng và chất lượng rễ của lúa lai cao hơn hẳn so với các giống lúatruyền thống, lúa lai có khả năng phát triển rễ mạnh, bộ rễ dày, vùng rễ rấtrộng và ăn sâu [20]

2.1.2.2 Sự đẻ nhánh

- Con lai F1 đẻ nhánh sớm, sức đẻ nhánh mạnh [23]

- Lúa lai mọc nhanh, đẻ sớm và đẻ khoẻ, tỷ lệ nhánh thành bông của lúalai cao hơn hẳn lúa thường [4]

2.1.2.3 Thời gian sinh trưởng

Đa số con lai F1 có thời gian sinh trưởng khá dài và thường dài hơn bố

mẹ sinh trưởng dài nhất (Deng, 1980; Lin và Yuan, 1980) Xu và Wang(1980) cho rằng, thời gian sinh trưởng của con lai phụ thuộc vào thời giansinh trưởng của các dòng phục hồi (dòng R) Ponnuthurai (1984) xác định,thời gian sinh trưởng của con lai gần giống thời gian sinh trưởng của dòng bốhoặc mẹ chín muộn Kết quả nghiên cứu của Trường Đại học Nông nghiệp Icho thấy, thời gian sinh trưởng của F1 dài hơn dòng mẹ và dòng phục hồi ở cảhai vụ: vụ Xuân và vụ Mùa [23]

2.1.2.4 Chiều cao cây

Chiều cao cây của lúa lai cao hay thấp hoàn toàn phụ thuộc và đặc điểmcủa bố mẹ Tuỳ từng tổ hợp, chiều cao của F1 có lúc biểu hiện ƯTL dương(Pillai, 1961; Singh, 1978), có lúc nằm trung gian giữa bố mẹ, có lúc xuấthiện ƯTL âm [23]

2.1.2.5 Trên cơ quan sinh sản

- Con lai có năng suất cao hơn bố mẹ từ 20-70%, lúa lai ưu việt hơnhẳn lúa lùn cải tiến tốt nhất từ 20-30% [23]

- Lúa lai có số bông/khóm, số hạt/bông nhiều và tỷ lệ lép thấp [4]

- Lúa lai có khoảng 14 gié cấp 1, lúa thường chỉ có 6-9 gié cấp 1 [22]

- Bông lớn hơn và nặng hơn [20]

2.1.2.6 ƯTL biểu hiện ở các đặc tính sinh lý, sinh hoá

- Theo nghiên cứu của Donuld và cộng sự (1971), lúa lai có diện tíchquang hợp rất lớn, hàm lượng diệp lục trên một đơn vị diện tích lá cao hơn lúathường rất nhiều dẫn đến hiệu suất quang hợp của lúa lai cao hơn lúa thường,song cường độ hô hấp lại thấp hơn lúa thường

- Hiệu suất tích luỹ chất khô của lúa lai có ưu thế hơn hẳn lúa thườngnhờ vậy mà tổng lượng chất khô trong một cây tăng, trong đó lượng vật chất

tích luỹ vào bông hạt tăng mạnh còn lượng tích luỹ ở các cơ quan sinh dưỡngnhư thân lá giảm mạnh [16].

- Lin (1984) xác định, khả năng tổng hợp axit amin ở lúa lai cao hơn sovới lúa thường

Xuất phát từ những ưu điểm trên, các nhà khoa học nông nghiệp đã tậptrung nghiên cứu, khai thác ứng dụng hiệu ứng ưu thế lai ở lúa và đã xâydựng thành công công nghệ sản xuất hạt giống lúa lai

2.2 Phương pháp chọn giống lúa lai

Lúa là cây tự thụ phấn điển hình, hoa lúa rất bé, khả năng nhận phấn bênngoài rất thấp nên ứng dụng ƯTL ở lúa chủ yếu gặp khó khăn ở khâu sản xuấthạt lai Chính vì vậy, trong một thời gian dài, ưu thế lai ở cây lúa vẫn chưađược sử dụng rộng rãi như ở các cây trồng khác [7] Sau đó nhờ tìm ra nhữnghiện tượng bất dục đực ở lúa, vấn đề khai thác ưu thế lai ở lúa đã đạt đượcnhiều thành tựu lớn, tạo ra một cuộc cách mạng đột phá năng suất, góp phầnđảm bảo an ninh lương thực thế giới và tăng thu nhập cho người nông dân [35]

Và từ đó đã tạo cơ sở cho các phương pháp chọn giống lúa lai ra đời

Hiện nay, có hai hệ thống sản xuất hạt giống lúa lai là: hệ thống lúa lai

ba dòng và hệ thống lúa lai hai dòng

2.2.1 Hệ thống lúa lai “ba dòng”

ƯTL hệ “ba dòng” được phát hiện và sử dụng sớm nhất trong lịch sử

nghiên cứu và phát triển lúa lai, là phương pháp mở đầu giúp cho các nhàChọn giống khai thác tiềm năng ƯTL ở lúa và sử dụng rộng rãi lúa lai trongsản xuất, góp phần nâng cao năng suất, tổng sản lượng lúa, giải quyết thiếuđói ở những vùng trồng lúa đất chật người đông

Để khai thác ƯTL hệ “ba dòng”, người ta phải sử dụng dòng bất dục

đực tế bào chất (dòng CMS hoặc dòng A) làm dòng mẹ, để duy trì và sản xuấtdòng A bất dục có một dòng duy trì bất dục (dòng B) tương ứng, sử dụng mộtdòng phục hồi (dòng R) phục hồi phấn cho dòng A và cho con lai có ƯTL

cao Vậy, để có hạt lai F1 ở hệ thống “ba dòng” cùng một lúc phải duy trì 3

loại dòng A, B, R và phải tiến hành thụ phấn chéo 2 lần (sản xuất hạt dòng

CMS và sản xuất hạt lai F1) Sơ đồ hệ thống lúa lai “ba dòng” như hình minh

hoạ:

Dòng A bất dục

(Srr)

Dòng B hữudục(Nrr)

Dòng R hữu dục(NRR)

Sơ đồ hệ thống lúa lai “ba dòng”

Bất dục đực tế bào chất là kết quả tương tác giữa yếu tố gây bất dụcđực ở tế bào chất (S) với gen phục hồi lặn trong nhân (r), tế bào chất bìnhthường (N) và R là gen phục hồi trong nhân Alen R trội lấn át alen lặn r và Scủa tế bào chất Vì vậy, tuỳ thuộc vào sự có mặt của yếu tố S, N, gen R hoặc r

mà có thể xảy ra bất dục hay hữu dục [8]

Những dòng bất dục đực có kiểu gen là S(rr) Kiểu gen dòng duy trì bấtdục và dòng phục hồi lần lượt là N(rr) và N(RR) hay S(RR) Con lai F1 giữadòng bất dục đực tế bào chất và dòng phục hồi sẽ có kiểu gen là: S(Rr), trong

đó alen trội R lấn át alen lặn r và tương tác với yếu tố gây bất dục đực ở tếbào chất (S) mà F1 sẽ hữu dục [38][33]

- Một số ưu thế của lúa lai “ba dòng”

+ Lúa lai “ba dòng” do hệ bất dục di truyền tế bào chất quyết

định nên tính bất dục của dòng mẹ ít chịu sự chi phối của môi trường đặc biệt

là nhiệt độ và ánh sáng Đặc điểm này giúp cho độ thuần của hạt lai “ba dòng” rất cao, khai thác triệt để hiệu ứng ưu thế lai của tổ hợp.

+ Lúa lai “ba dòng” ngày nay không chỉ có năng suất cao mà còn

có phẩm chất tốt, chống chịu sâu bệnh khá và đặc biệt có thời gian sinhtrưởng ngắn

+ Lúa lai “ba dòng” có tính thích ứng rộng đạt năng suất cao

không chỉ ở vùng thuận lợi mà cả ở vùng khó khăn (hạn, lạnh, nghèo dinhdưỡng) do hiệu ứng ưu thế lai thích ứng

- Một số hạn chế của hệ thống lúa lai “ba dòng”:

+ Số lượng các dòng CMS tìm thấy khá nhiều song số dòng sửdụng được rất ít, có tới trên 95% số dòng CMS đang dùng thuộc kiểu “WA”,

vì thế có nguy cơ cao dẫn đến đồng tế bào chất

+ Các tổ hợp lúa lai “ba dòng” mới chọn tạo trong thời gian gần

đây tuy có các ưu điểm như chất lượng gạo tốt, chống chịu sâu bệnh và điềukiện ngoại cảnh tốt hơn, thích ứng rộng hơn song năng suất tăng không đáng

kể so với các tổ hợp đã chọn tạo ra trước đây

+ Quy trình duy trì dòng CMS rất khắt khe, cồng kềnh và tốn kém

Để khắc phục các hạn chế như đã nêu, các nhà khoa học chọn tạo giốnglúa đã sáng tạo được phương pháp chọn tạo giống lúa lai mới, đó là lúa lai hệ

“hai dòng”.

2.2.2 Hệ thống lúa lai “ hai dòng”

Lúa lai “hai dòng” là bước tiến mới của loài người trong công cuộc ứng

dụng ưu thế lai ở cây lúa Hai công cụ di truyền cơ bản để phát triển lúa lai

“hai dòng” là dòng bất dục đực chức năng di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt

độ -TGMS (Thermosensitive genic male sterile) và bất dục đực chức năng ditruyền nhân mẫn cảm với chu kỳ chiếu sáng - PGMS (Photoperiod sensitivegenic male sterile) Tính chuyển hoá từ bất dục sang hữu dục và ngược lại ở

dòng TGMS và PGMS gây ra do điều kiện môi trường - EGMS (Environmentsensitive genic male Sterile) [4][5].

Năm 1973, lần đầu tiên dòng PGMS - Nong Ken 58S đã được các tácgiả Trung Quốc phát hiện

Năm 1988, dòng lúa đột biến tự nhiên TGMS - An NongS cũng đượccác tác giả Trung Quốc phát hiện Từ 2 nguồn vật liệu di truyền ban đầu nóitrên, các nhà khoa học chọn giống đã tiến hành lai tạo để nhận được các dòngP(T)GMS mới có cơ sở di truyền khác nhau Trên cơ sở đó, phương pháp sản

xuất lúa lai “hai dòng” đã ra đời Đây được xem là một đột phá điểm trong công nghệ sản xuất lúa lai Lúa lai “hai dòng” cho năng suất cao, chất lượng tốt, khả năng chống chịu cao [21] Lúa lai “hai dòng” cho năng suất cao hơn

20 - 30% so với lúa thường và 5 - 10% so với lúa lai “ba dòng” [28], [46] Sơ

đồ sản xuất hạt lai F1 lúa lai hệ “hai dòng” như hình minh hoạ:

Sơ đồ hệ thống lúa lai hai dòng

* Các ưu thế của lúa lai “hai dòng”

- Quá trình sản xuất hạt lai được đơn giản hoá

- Do tính bất dục được kiểm soát bởi các gen lặn nên hầu hết các giốnglúa thường đều phục hồi được cho các dòng PGMS và TGMS Như vậy, việcchọn được dòng phục hồi sẽ dễ dàng hơn, phổ cập hơn, có thể mở rộng rangoài phạm vi của một loài phụ và khả năng tạo ra các tổ hợp năng suất caohơn được tăng lên đáng kể

- Kiểu gen TGMS và PGMS dễ dàng được chuyển sang giống khác đểtạo ra các dòng bất dục mới với nguồn di truyền khác nhau, tránh được nguy

cơ đồng tế bào chất và thu hẹp phổ di truyền

- Tính bất dục của các dòng TGMS và PGMS không liên quan đến tế

bào chất vì thế các ảnh hưởng của kiểu bất dục dạng dại “WA” đã được khắc

phục, khả năng kết hợp giữa năng suất cao và chất lượng tốt được mở rộng vàhiện thực hơn [15], [5]

2.3 Một số nghiên cứu về kỹ thuật sản xuất hạt giống lúa lai F1

2.3.1 Những lựa chọn chiến lược trong sản xuất hạt lai F1

Để thực hiện việc sản xuất hạt lai F1 thành công trong một quốc giahay trong một địa phương, thì việc xác định phương hướng sản xuất là rất cầnthiết Từ những kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học IRRI, Trung Quốc,

Ấn Độ, Việt Nam… người ta xác định các khâu trong chiến lược sản xuất hạtlai F1 đạt năng suất cao như sau [15]:

- Chọn các dòng bố và mẹ có thời gian nở hoa trùng khớp

- Chọn dòng mẹ có vòi nhuỵ dài và tỷ lệ vươn ra ngoài vỏ trấu cao, thờigian nở hoa kéo dài và độ mở vỏ trấu lớn

- Chọn các dòng cho phấn có số lượng hạt phấn trong một bao phấnnhiều để đạt yêu cầu trên thì mật độ hoa lúa/m2 là 2.000 – 3.000

- Điều khiển thời gian gieo sao cho dòng mẹ và dòng bố trỗ, nở hoatrùng khớp

- Trồng hàng bố và hàng mẹ có tỷ lệ hợp lý sao cho tỷ lệ hoa mẹ và hoa

bố trên đơn vị diện tích là 3,5 : 1

- Dùng các dòng mẹ và dòng cho phấn có lá đòng ngắn hoặc nằmngang, nếu không có thể dùng biện pháp cắt bớt lá đòng để tăng khả năng thụphấn chéo

- Sử dụng GA3 với liều lượng hợp lý để kéo dài thời gian nở hoa vàkéo dài cổ bông để trỗ thoát

- Trồng hàng bố, mẹ vuông góc với hướng gió để tăng khả năng thụphấn chéo Tiến hành thụ phấn bổ khuyết bằng kéo dây hoặc rung bằng gậykhi tốc độ gió nhỏ hơn 2,5 m/giây.

- Chọn thời điểm nở hoa tốt nhất cho ruộng sản xuất hạt lai

Một số nghiên cứu về kỹ thuật sản xuất hạt lai F1

2.3.2 Nghiên cứu cơ chế giao phấn ở lúa

Sự thành công trong sản xuất hạt giống lúa lai phụ thuộc rất nhiều vào

số lượng hạt phấn rơi vào núm vòi nhuỵ của hoa dòng mẹ và sức sống của vòinhuỵ cái Số lượng hạt phấn rơi trên vòi nhuỵ chịu ảnh hưởng sự phân bố củahạt phấn trong không khí Chính vì vậy, trước tiên cần phải có những nghiêncứu về cơ chế giao phấn ở cây lúa

Theo nghiên cứu trước đây thì lúa trồng có khả năng giao phấn tự nhiênrất hạn chế Tuy nhiên, giao phấn tự nhiên biến động từ 0 - 44% ở những câybất dục (Stansel và Craiymiles, 1996) [38] Trong những lô ruộng sản xuất hạtgiống, tỷ lệ giao phấn có thể đạt tới 74% trung bình từ 25 - 35% Theo Xu và

Li, (1988) [43] công bố miền biến động về tỷ lệ giao phấn là 14,6 - 51,1%trong các thí nghiệm khác nhau ở Changsha Hu nan Trung Quốc Khả nănggiao phấn chéo được quyết định bởi đặc tính nở hoa của dòng mẹ và dòng bốcùng với các yếu tố môi trường

2.3.2.1 Đặc tính dòng bố mẹ liên quan tới thụ phấn chéo

Độ trổ thoát cổ bông sẽ làm tăng số hoa có khả năng nhận phấn củadòng mẹ và cũng làm tăng lượng phấn tung vào không khí của dòng bố, đóđược xem là 2 yếu tố nhằm đạt tỷ lệ đậu hạt cao

Các nhà khoa học đã đề xuất rằng lá đòng nhỏ nằm ngang có lợi hơncho việc tăng khả năng giao phấn chéo so với lá đòng dài và thẳng đứng

Chiều cao cây của dòng bố phải cao hơn dòng mẹ ít nhất là 20 - 25 cmcho tư thế truyền hạt phấn tốt nhất

2.3.2.2 Tập tính nở hoa và sự giao phấn

Thông thường những giống có thời gian sinh trưởng ngắn thì nở hoatập trung hơn những giống dài ngày Các giống lúa chỉ nở hoa duy nhất mộtlần trong ngày bất kể điều kiện thời tiết Parmar và cộng sự (1979) [32] tìmthấy 2 giống IAR 16193-B và IAR 17216 có 2 cao điểm nở hoa trong ngày:Cao điểm thứ nhất vào khoảng 10 giờ đến 10 giờ 30 phút, cao điểm thứ 2 vào

17 giờ 30 phút đến 18 giờ

Thời gian nở hoa phụ thuộc vào tiến trình tạo phấn Các dòng bất dục

có thời gian nở hoa kéo dài hơn những dòng hữu dục Bên cạnh độ bất dục thìcòn có một vài yếu tố khác có thể kéo dài giai đoạn mở vỏ trấu Ví dụ sự saikhác về hình thái hay góc của vỏ trấu (Gill và cộng sự, 1969) [30]

2.3.2.3 Đặc tính của hoa ảnh hưởng đến sự giao phấn ở lúa

Đặc tính quan trọng nhất liên quan đến sự giao phấn là tính bất dục đực.Các đặc tính khác của hoa như kích thước vòi nhuỵ và độ thoát của vòi nhuỵ,góc và thời gian mở của hoa cũng ảnh hưởng đáng kể tới sự giao phấn Đối vớidòng bố thì các đặc tính hoa như kích thước cỡ bao phấn, số hạt phấn/bao phấn,chiều dài chỉ nhị, thời gian nở hoa cũng ảnh hưởng tới sự giao phấn

Trong các loài phụ thì lúa dại có kích cỡ vòi nhuỵ lớn hơn lúa trồng nêntrong chọn giống người ta thường lai lúa trồng với lúa dại để cải thiện đặctính của vòi nhuỵ có lợi cho việc giao phấn

2.3.2.4 Ảnh hưởng của môi trường tới cơ chế giao phấn ở lúa

Các yếu tố môi trường cũng ảnh hưởng tới sự giao phấn Nghiên cứutiến hành tại IRRI cho thấy khi dòng lúa bố và dòng mẹ nở hoa độ ẩm tươngđối phù hợp là 50 - 60% và tốc độ gió là 2,5m/s Theo Xu và Li, (1988) [43]thì điều kiện sản xuất hạt giống lúa lai F1 tốt nhất khi nhiệt độ 25 -300C, độ

ẩm tương đối là 70 - 80%, chênh lệch nhiệt độ trong ngày 8 – 100C, có nắnggió nhẹ

2.3.3 Đảm bảo sự trổ bông và nở hoa trùng khớp giữa dòng bố và dòng mẹ

Bố trí gieo cấy để dòng bố và dòng mẹ trổ bông trùng khớp là yêu cầuđầu tiên có tính chất quyết định đến sự thành công hay thất bại của công tácsản xuất hạt giống lúa lai Khái niệm trổ bông trùng khớp được hiểu là dòng

bố và dòng mẹ bắt đầu trổ bông cùng một ngày hay lệch nhau 1 - 2 ngày(Nguyễn Công Tạn) [21] Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu đã kết luận: Để đạtđược năng suất hạt giống F1 cao nhất thì dòng A phải trổ trước dòng R 1 - 2ngày (Hoàng Bồi Kính, 1993) [13]

Để cho dòng bố và mẹ trổ bông trùng khớp cần tiến hành 2 biện pháp sau:+ Xác định độ lệch thời gian gieo cấy dòng bố mẹ

+ Hiệu chỉnh thời gian trổ của dòng bố mẹ

2.3.3.1 Xác định độ lệch thời gian gieo cấy dòng mẹ

Hầu hết các tổ hợp lúa lai trong sản xuất hiện nay đều có sự khác nhau

về thời gian sinh trưởng giữa bố và mẹ Muốn cho chúng trổ bông trùng khớpcần dựa vào các phương pháp sau:

- Phương pháp dựa vào thời gian sinh trưởng

Theo Viraktamath và Ramesha, (1996) [44] phương pháp này đơn giản,

dễ tính toán Tuy nhiên thời gian sinh trưởng dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ vàcác điều kiện môi trường, nhất là các tổ hợp bố mẹ là giống cảm ôn thìphương pháp này tỏ ra thiếu độ tin cậy Ở Việt Nam, áp dụng phương phápnày cho các tổ hợp thì sự chênh lệch thời gian gieo cấy giữa bố và mẹ cho tổhợp Tạp Giao 1 là 19 - 20 ngày, Tạp Giao 5 là 14 - 15 ngày (TTNC Lúa lai,1997) [5]

- Phương pháp dựa vào số lá dòng bố mẹ

Theo Viraktamath và Ramesha, (1996) [36] thì tổng số lá trên thânchính của mỗi giống lúa tương đối ổn định qua các vụ, các năm Do đó có thể

sử dụng để tính độ lệch thời vụ gieo bố mẹ một cách chính xác hơn

Dùng phương pháp 3 phần (0,2; 0,5; 0,8) theo dõi thường xuyên để xácđịnh ngày ngâm giống dòng A cho phù hợp

Ở Việt Nam, kết quả nghiên cứu cho thấy dòng ZenShan 97A nên gieokhi dòng bố Quế 99 có 5 - 5,5 lá, Minh Khôi 63 có 6,4 lá thì bố mẹ sẽ trổbông trùng khớp Thực tế sản xuất giống Tạp Giao 5 tại An Khánh - HoàiĐức - Hà Tây thì ZenShan97A gieo khi dòng bố Quế 99 đạt 5,5 lá Kết quảdòng Z97A trổ 16/9, dòng Quế 99 gieo lần 1 trổ 18/9, sau mẹ 2 ngày, năngsuất hạt lai đạt 15,03 tạ/ha (Nguyễn Trí Hoàn và cộng sự, 1995) [8].

- Phương pháp dựa vào tích ôn hữu hiệu

Tổng tích ôn hữu hiệu từ gieo hạt đến trổ bông của một giống tương đối

ổn định Theo Yuan và Fu, (1995) [44] tích ôn hữu hiệu được tính như sau:

A = ∑ (T – H – L)Trong đó:

A: Là tích ôn hữu hiệu của một giai đoạn sinh trưởng

T: Là nhiệt độ trung bình ngày trong giai đoạn sinh trưởng đó (0C) H: Số nhiệt độ cao hơn nhiệt độ giới hạnsinh học trên (0C)

L: Nhiệtđộ giới hạnsinh học dưới (0C)

Ở Trung Quốc nhiệt độ giới hạn sinh học trên là 270C, giới hạn sinhhọc dưới là 120C

Ở Ấn Độ chỉ số giới hạn trên và dưới là 300C và 120C, (Viraktamath vàRamesha, 1996) [44]

Khi biết được tích ôn hữu hiệu (EAT) của dòng bố, mẹ thì ngày gieodòng có (EAT) thấp hơn được xác định bằng hiệu số hai giá trị (EAT) của 2dòng đó

Cũng theo các tác giả trên thì 3 phương pháp trên có thể bổ sung chonhau để tính độ lệch gieo cấy của dòng A và dòng R Phương pháp dựa vào số

lá coi như là phương pháp chính, hai phương pháp kia dùng để tham khảo

Ngoài ra, người ta còn sử dụng phương pháp hồi quy để xác định độlệch thời vụ gieo cấy của dòng bố, mẹ

2.3.3.2 Ảnh hưởng của thời gian bảo quản hạt giống, chất lượng mạ và tuổi

mạ đến thời gian sinh trưởng của dòng bố mẹ

Nói chung thời gian sinh trưởng của dòng bố mẹ được gieo bằng hạtgiống cùng năm thường dài hơn 4 - 5 ngày so với nguồn giống đã để qua mộtnăm Khi cấy mạ cằn cỗi thì thời gian sinh trưởng cũng dài hơn khoảng 4ngày so với cấy mạ khoẻ chất lượng tốt [9]

Số lá trên thân chính cũng thay đổi theo thời gian sinh trưởng Dùng hạtgiống mới thời gian sinh trưởng dài hơn 4 ngày thì có thể tăng thêm 1 lá

Theo công bố của Trung tâm nghiên cứu lúa lai vụ mùa (1995), mạ Quế

99 cấy 18 ngày tuổi sẽ trổ sớm hơn cấy 24 ngày tuổi là 2 ngày [2]

2.3.3.3 Các phương pháp dự báo thời gian trổ bông

Mặc dù dòng bố, mẹ được gieo theo khung thời vụ đã được xác địnhxong vẫn có thể trổ bông lệch nhau do biến động về thời tiết khí hậu, kỹ thuậtcanh tác…vv Vì vậy, cần dự báo ngày trổ để điều chỉnh kịp thời đảm bảo sựtrổ bông trùng khớp

* Các phương pháp dự báo được sử dụng như sau:

- Phương pháp bóc đòng

Căn cứ vào hình thái và kích thước của đòng mà các nhà khoa họcTrung Quốc chia ra quá trình phân hoá đòng thành 8 bước, ở IRRI và Ấn Độngười ta chia ra thành 10 bước (Virmani và Sharma, 1993) [42]

Nội dung của phương pháp như sau: Trong khoảng 30 ngày trước trổ

cứ 3 ngày 1 lần lấy mẫu đòng non từ các dảnh chính của dòng bố mẹ bócđòng theo dõi tiến độ phân hoá quan sát bằng mắt hay kính lúp [9] Sự trùngkhớp lý tưởng là:

+ Nếu dòng A có thời gian sinh trưởng ngắn hơn dòng R thì trong 3bước đầu dòng R phải sớm hơn dòng A 1 bước, trong các bước IV, V và VIthì 2 dòng phải trùng nhau Trong các bước còn lại dòng A sẽ sớm hơn để trổtrước dòng R 1 - 2 ngày

+ Nếu dòng A và dòng R có thời gian sinh trưởng bằng nhau thì trongsuốt quá trình phân hoá đòng dòng A phải sớm hơn dòng R 1-2 ngày.

+ Nếu dòng A có thời gian sinh trưởng dài hơn dòng R thì trong 3 bướcđầu dòng A phải sớm hơn dòng R 1 bước

- Phương pháp số lá còn lại

Vào thời kỳ 3 lá cuối cùng, ở vụ Xuân hay vụ Mùa, nhiệt độ tương đối

ổn định do tốc độ ra lá của 3 lá cuối cùng biến động rất ít Theo kết quảnghiên cứu của các nhà khoa học Trung Quốc, quan hệ giữa số lá còn lại vàcác bước phân hoá đòng như sau:

Tuy nhiên, khi áp dụng phương pháp này cần xử lý sự biến động về số

lá trên thân chính của các dòng A, R

2.3.3.4 Các phương pháp điều tiết về thời gian trổ

Khi phát hiện các dòng bố mẹ sẽ trổ lệch nhau thì phải dùng các biệnpháp điều chỉnh càng sớm càng tốt

- Xử lý trong 3 bước đầu của quá trình phân hoá đòng

Bón đạm dễ tiêu cho dòng phát triển nhanh với lượng 140 – 150 kg/ha(nếu dòng S nhanh) hoặc 40 kg/ha (nếu dòng R nhanh) [26]

Bón Kali cho dòng phát triển chậm với lượng 100 kg/ha (nếu dòng Schậm) hoặc 30 kg/ha (nếu dòng R chậm) [26]

Theo Yuan và Fu, (1995) [40], bón đạm quá liều cho dòng phát triểnnhanh và phun dung dịch KH2PO4 1% cho dòng phát triển chậm có thể điềuchỉnh được khoảng 3 - 4 ngày

Dương Tự Bảo, (1996) [38] cho biết phun Met ở bước III với nồng độ

150 – 200 ppm làm chậm được 3 – 4 ngày nhưng không nên phun quá nồng

độ 300 ppm vì sẽ gây ra tác dụng phụ

Nếu dòng R chậm hơn dòng A từ 5 - 6 ngày thì phun cho dòng A dungdịch Urê 2% và kích dòng R bằng dung dịch KH2PO4 1% (Viraktamath vàRamesha, 1996) [44]

- Xử lý trong các bước sau của quá trình phân hoá đòng

+ Biện pháp dùng nước: nếu dòng R nhanh hơn thì tháo nước và ngượclại nếu dòng R chậm thì cho nước ngập sâu để thúc đòng phát triển nhanh,dòng R luôn mẫn cảm với nước hơn dòng S [26]

A, R, biện pháp này có thể điều chỉnh được 2 - 3 ngày [9]

Theo Yuan và Fu, (1995) [44] nếu phát hiện thấy bố mẹ trổ lệch nhau

10 ngày thì phải ngắt bỏ những bông hoặc dảnh sắp trổ của dòng phát triểnnhanh Sau đó bón đạm cho các nhánh phát triển sau hoặc các nhánh vô hiệutrở thành bông hữu hiệu

Theo Huang và cộng sự, (1987)[33] cho biết:

Phun dung dịch Ure 2% hay 2,4 D 25ppm vào lúc bắt đầu phân hoáđòng làm thời gian trổ chậm 2-3 ngày

Phun KNO3 200ppm hoặc KH2PO4 1% làm cho lúa trổ sớm hơn 2 ngày.Theo Nguyễn Thị Trâm (2008) [26], phun GA3 + KH2PO4 cho dòngphát triển chậm vào thời điểm cuối bước VII (4 – 5 ngày trước trỗ) Nếu dòng

S chậm phun 7 – 8 g GA3 + 1,5 kg KH2PO4 + 400 lít nước/ha Nếu dòng Rchậm thì dùng 1/3 lượng trên.

Ngoài ra các chất như axit boric, TIBA, CCC, IAA, Ethrel cũng có tácdụng làm cho lúa trổ sớm

+ Biện pháp cơ giới:

Dòng nào nhanh hơn 5 – 7 ngày thì phải dùng biện pháp đạp rễ, cắt rễ

để kìm hãm Nếu dòng R nhanh có thể nhổ lên cấy lại [26]

Tuỳ mức độ chênh lệch mà sử dụng từng biện pháp hay kết hợp cácbiện pháp trên cho phù hợp, hiệu quả

2.3.4 Xây dựng mô hình kết cấu quần thể dòng bố mẹ năng suất cao

2.3.4.1 Các chỉ số kết cấu quần thể năng suất cao

Đối với ruộng sản xuất giống lúa lai do phải trồng xen giữa hàng bố vàhàng mẹ tạo điều kiện cho quá trình giao phấn nên ngoài các yếu tố cấu thànhnăng suất như số bông/m2, số hạt/bông và khối lượng 1000 hạt còn phải xácđịnh tỷ lệ về số bông và số hoa của dòng bố mẹ hợp lý, nghĩa là dòng mẹ có

đủ số hoa, số bông/đơn vị diện tích đồng thời dòng bố cũng phải có đủ lượngphấn hoa cần thiết cho dòng mẹ thụ phấn hiệu quả

Tại công ty Hồ Nam (Trung Quốc) đã xác định kết cấu bông của ruộngsản xuất hạt giống F1 tổ hợp Bắc ưu 64 cho kết quả như sau: Tỷ lệ bông R/A

là 1/2,2 đạt năng suất cao nhất (18,2 - 22,2 tạ/ha), cao hơn hẳn tỷ lệ 1/1,7 và1/1,3 (Nguyễn Công Tạn, 1992) [9]

Theo Yuan và Fu, (1995) [44] kết luận để đạt được năng suất hạt giốngF1 cao, dòng R phải có 1,2 triệu bông hữu hiệu/ha và dòng A phải đạt từ 3,5triệu bông hữu hiệu/ha trở lên, tỷ lệ R/A là 1:2,0 - 2,5 khi số hoa dòng A là

300 triệu hoa

Theo Yuan và Fu, (1995) [44] để đạt năng suất hạt giống F1 siêu cao

(5-7 tấn/ha) dòng mẹ cần 380 - 400 triệu hoa/ha và tỷ lệ R/A phải là 1:3,0 - 3,5

2.3.4.2 Các biện pháp tạo quần thể dòng bố mẹ năng suất cao

Kết cấu quần thể dòng bố mẹ hợp lý phụ thuộc vào 3 yếu tố là: Tỷ lệhàng bố mẹ, mật độ cấy và số dảnh cấy cơ bản Kết quả thí nghiệm tại TrungQuốc cho thấy hiệu ứng trội của các yếu tố trên đối với năng suất là sốdảnh/khóm > mật độ > tỷ lệ hàng bố mẹ (Nguyễn Công Tạn, 1992) [9]

có thể tăng số hàng mẹ và ngược lại Nếu dòng mẹ có tập tính nở hoa tốt thìcũng có thể tăng số hàng mẹ

Theo Hoàng Bồi Kính, (1993) [13] để đạt năng suất hạt giống F1 siêucao thì tỷ lệ hàng bố trí như sau:

Tỷ lệ hàng 2R/16 - 18A với tổ hợp chín sớm và trung bình

Tỷ lệ hàng 2R/18 - 20A với các tổ hợp chín muộn

Ở Việt Nam, tỷ lệ hàng được xác định như sau:

2R/14A với tổ hợp Shan Ưu Quế 99

2R/16A với tổ hợp Bo you 64

Khi sử dụng phương thức gieo cấy một lần gieo bố thì tỷ lệ hàng thíchhợp là 1R/8A hoặc 1R/10A (Nguyễn Trí Hoàn và cộng sự, 1995) [8]

B, Mật độ cấy

Mật độ cấy phù hợp quyết định đến số bông và số hoa của dòng bố mẹ.Mật độ cấy còn liên quan đến dinh dưỡng của đất, khả năng thâm canh và đặctính sinh học của dòng bố mẹ

Ở Ấn Độ dòng R có mật độ cấy là 30 x 15cm, dòng A là 15 x 15cm(Kuma,1996) [34].

Ở Việt Nam, dòng R có mật độ 15-17 x 30 cm, dòng A cấy mật độ 13 x10cm;13 x 13 cm (Trần Văn Chiến, 1997) [3], (Nguyễn Trí Hoàn, 1995) [8]

C, Số dảnh cấy/khóm

Tuỳ thuộc vào khả năng sinh trưởng của giống mà số dảnh cấy/khómkhác nhau Ở Trung Quốc chủ yếu dùng dòng A có thời gian sinh trưởng ngắnnên số bông dòng A dựa vào số dảnh cấy cơ bản là chính, còn ở IRRI sử dụngdòng A IR58025A tương đối dài ngày thì khuyến cáo dòng A gieo 20m2/kggiống và cấy 2 dảnh mạ/khóm

Theo Yuan và Fu, (1995) [44] năng suất F1 đạt cao nhất 3,38 tấn/ha vớimật độ cấy 3 triệu dảnh cơ bản dòng A/ha Với dòng R, số dảnh cấy phụthuộc vào dạng hình và khả năng đẻ nhánh của lúa

Chỉ tiêu quan trọng có ý nghĩa quyết định đến kết cấu quần thể dòng bố

mẹ là tổng số hoa và tỷ lệ giữa số hoa dòng bố và dòng mẹ

Theo Hoàng Bồi Kính, (1993) [13] cho biết để đạt năng suất hạt giốngF1 siêu cao thì tỷ lệ giữa hoa bố và hoa mẹ là 1:3,5 - 4,0 khi đó dòng A đạt

364 - 420 triệu hoa

Ở Việt Nam, năng suất hạt lai tổ hợp Tạp Giao 5 sẽ giảm khi dòng mẹđược cấy 1 dảnh mạ/khóm so với khi cấy 2 dảnh/khóm (Nguyễn Trí Hoàn,1995) [8]

Các dòng mẹ ngắn ngày như BoA, Z97A, được cấy 2 - 3 dảnh/khóm có

6 - 7 dảnh cơ bản/khóm, dòng bố cấy 2 - 3 dảnh/khóm có 9 - 10 dảnh cơ bản/khóm [5]

2.3.4.3 Nâng cao tỷ lệ đậu hạt

A, Xác định thời kỳ trỗ bông và nở hoa thích hợp

Thời tiết khí hậu ảnh hưởng rất lớn đến năng suất và chất lượng hạt lai.Điều kiện tối ưu cho lúa trổ bông và nở hoa là:

Nhiệt độ bình quân ngày là 250C đến 280C,

Chênh lệch nhiệt độ ngày đêm từ 8 – 100C,

Độ ẩm tương đối không khí là 70 - 80%,

Ánh sáng mặt trời đầy đủ, nắng gió nhẹ,

Không mưa liên tục 3 ngày

Theo Xu và Li, (1988) [43]; Ramesha và Viktamath, (1996) [44];Kumar, (1996) [34] khi nhiệt độ quá cao và ẩm độ thấp hay nhiệt độ thấp ẩm

độ quá cao thì một số hoa sẽ không mở, sức sống hạt phấn dòng bố, tỷ lệ thoátvòi nhụy của dòng mẹ giảm, khả năng tiếp nhận phấn kém từ đó năng suất hạtgiống F1cũng giảm (Yuan và Fu, 1995) [44]

Trong điều kiện khí hậu ở vùng Đồng bằng và Trung du Bắc Bộ nước

ta, thời kỳ trổ an toàn trong vụ xuân được xác định từ 5 - 15/5 và vụ mùa làsau 10/9 (Cục khuyến Nông và Khuyến Lâm, 1996) [27]

B, Sử dụng GA3 và một số hoá chất

GA3 (Giberennic axit) là hoóc môn sinh trưởng thực vật được sử dụng

và mang lại hiệu quả kinh tế to lớn cho việc sản xuất giống lúa lai đó là GA3

+ Tác dụng chủ yếu đó là:

- Làm cho bông dòng mẹ trổ thoát hoặc thoát hoàn toàn

- Tăng tỷ lệ thòi vòi nhụy vươn ra ngoài vỏ trấu

- Tăng thời gian mở hoa và góc mở của hoa

- Tăng góc lá đòng

- Điều chỉnh chiều cao cây của dòng bố mẹ

- Làm cho các dảnh phụ phát triển nhanh hơn và trở thành bông hữu hiệu

- Tác dụng tổng hợp của GA3 đã làm tăng tỷ lệ giao phấn và kết quả lànăng suất hạt lai F1 tăng lên (Yuan và Fu, 1995) [44]; (Kumar, 1996) [34]

+ Liều lượng và cách phun GA3:

Ở Việt Nam, lượng GA3 được sử dụng trong sản xuất giống lúa lai F1

từ 180 – 200 gram/ha và được chia làm 3 lần:

Lần 1: Phun 40 gram khi lúa trổ 5 - 10%

Lần 2: Phun 60 - 79 gram khi lúa trổ 30 - 40%

Lần 3: Phun 80 - 90 gram khi lúa trổ 60 - 70%

(Cục khuyến Nông va khuyến Lâm, 1996)[27].

Theo Hoàng Bồi Kính, (1993) [13] muốn đạt năng suất F1 siêu cao, lượngGA3 cần sử dụng là 240 - 270 gram/ha tuỳ theo tổ hợp chia làm 2 lần phun:

Lần 1: Phun 90 - 120 gram khi lúa trổ 15 - 20%

Lần 2: Phun 150 - 180 gram khi lúa trổ 60 - 70%

C, Biện pháp canh tác

Kỹ thuật canh tác có tác dụng cải thiện được một số đặc tính của dòng

bố mẹ liên quan đến giao phấn chéo Các biện pháp đó là:

+ Phân bón

Lượng phân bón khác nhau và thời điểm bón khác nhau thì độ dài láđòng cũng khác nhau Bón phân và tưới nước ít hơn ở giai đoạn sau của quátrình sinh trưởng sẽ làm cho lá đòng ngắn và nhỏ hơn giúp sự phân bố hạtphấn trong quần thể dòng mẹ thuận lợi hơn

Thí nghiệm ở Trung Quốc bón đạm Ure ở 4 mức: 127,5; 165; 202,5 và

240 kg/ha thì độ dài lá đòng tương ứng là: 23,1; 25,2; 26,2 và 27,1cm(Nguyễn Công Tạn, 1992) [9]

+ Phương thức cấy

Ngoài biện pháp hiệu chỉnh bằng phân bón nhằm cải thiện điều kiệngiao phấn thì biện pháp sử dụng các phương thức cấy khác nhau cũng gópphần tích cực để nâng cao năng suất hạt lai Thông thường các dòng CMS sửdụng trong sản xuất hạt lai hiện nay đều có thời gian trổ bông và nở hoa kéodài Như thế nếu muốn dòng R trổ bông và nở hoa trùng khớp hoàn toàn vớidòng A có thể bố trí gieo cấy dòng R từ 2 - 3 đợt, lượng giống và số khómcấy theo tỷ lệ 1R1: 1R2 hoặc 1R1: 2R2:1R3 Kiểu cấy này tương đối an toàn

về khả năng trổ bông trùng khớp nhưng nhược điểm là không tạo được sựtung phấn cao điểm khi dòng mẹ nở hoa rộ (Nguyễn Công Tạn, 1992) [9].

Khi đã xác định và chủ động bố trí để bố, mẹ trổ bông trùng khớpngười ta chỉ cần gieo cấy dòng R làm 2 lần thậm trí chỉ cần 1 lần

Gieo cấy dòng R làm 2 đợt là phương thức gieo cấy phổ biến hiện nay

ở nước ta Ở phương thức này, dòng R được gieo với lượng giống bằng nhau

ở 2 đợt cách nhau 3 - 4 ngày trong vụ Mùa hay từ 0,8 lá đến 1,0 lá trong vụXuân, có thể cấy mỗi đợt 1 hàng hoặc cấy đan xen giữa 2 hàng

Khi trình độ thâm canh và khả năng điều khiển ngày trổ đạt ở mức cao thìchỉ cần gieo cấy 1 dòng bố R, phương pháp này áp dụng kỹ thuật làm mạ 2 bước

+ Biện pháp thụ phấn bổ sung

Quá trình giao phấn ở lúa được thể hiện nhờ gió và côn trùng Song đểnâng cao hiệu quả thụ phấn chéo cần tiến hành thụ phấn bổ sung Cách thaotác làm cho phấn tung lên cao và phân bố đều khắp trên vùng bông của dòng

mẹ Để thực hiện công việc này người ta dùng dây, sào nứa, động cơ quạtgió… Theo Hu, (1996) [31] thụ phấn bằng động cơ quạt gió cho mật độ hạtphấn rơi vào bông dòng mẹ cao nhất từ đó cho kết quả đậu hạt cao nhất(68,48%) cao hơn so với gạt phấn bằng sào nứa (53,13%) và kéo dây(44,12%)

Gạt phấn cần được tiến hành từ 3 - 4 lần trong ngày, kéo dài 7 - 10 ngàyliên tục (Kumar, 1996) [34]

Theo Hoàng Bồi Kính, (1993) [13] để tránh lãng phí phấn cần tập trunggạt phấn 2 - 3 lần liên tục vào thời kỳ tung phấn cao điểm đó là thời kỳ cây bốtung phấn nhiều nhất, thường kéo dài 30 phút và lúc này dòng mẹ cũng nởhoa thò vòi nhụy nhiều giúp cho quá trình giao phấn đạt kết quả cao

2.3.5 Các biện pháp nâng cao chất lượng hạt giống

Chất lượng hạt giống là rất quan trọng, khi độ thuần của lô hạt giốnggiảm 1% thì năng suất hạt lai giảm 100 kg/ha Độ sạch hạt giống được đảmbảo nếu thực hiện tốt các khâu sau:

2.3.5.1 Cách ly nghiêm ngặt

Cách ly nhằm đảm bảo cho dòng mẹ không bị thụ phấn chéo dẫn tới sựlẫn tạp bởi hạt phấn của các giống khác xung quanh, cần thực hiện:

- Cách ly không gian

Theo kết quả nghiên cứu của Trung Quốc, ruộng sản xuất F1 phải cách

ly với ruộng lúa sản xuất khác ít nhất 100 m Ruộng nhân dòng bất dục cầnkhoảng cách ly tối thiểu 500 - 700m Khoảng cách ly có thể được giảm xuốngnếu cấy ít nhất 10 hàng biên bằng giống bố cùng tổ hợp (Virmani và Sharma,1993) [45]

- Cách ly thời gian

Khoảng cách đảm bảo ít nhất là 20 ngày trước và sau trổ khi dòng mẹtrổ, 20 ngày không có các giống khác xung quanh trổ bông (Yuan và Fu,1995) [44]

- Cách ly bằng vật cản

Các điều kiện địa hình rừng núi đảm bảo cách ly lý tưởng Nếu không

có điều kiện trên có thể trồng các loại cây có chiều cao vừa phải như ngô,điền thanh, mía… trên một dải rộng 30m làm vật cản phấn ngoại lai

Khi cần một lượng hạt giống nhỏ có thể quây xung quanh ô ruộng sảnxuất bằng bạt, vải hoặc nilon nhưng ít nhất cao 2,5m, (Yuan và Fu, 1995)[44]; Kumar, 1996) [34]

2.3.5.2 Khử lẫn

Sự biểu hiện ưu thế lai của con lai F1 cũng phụ thuộc vào độ thuần củahạt giống Ở Trung Quốc, giống cấp xác nhận con lai F1 phải đạt 98% về độthuần (Yuan, 1995) [44] Để đạt được yêu cầu trên, ngoài vấn đề cách ly còn

phải chú ý loại bỏ những cây khác dạng, cây của dòng B và cây bán bất dục ởtrong dòng bố mẹ.

Cây dòng B thường trổ trước dòng mẹ 3 - 4 ngày, có bao phấn tròn căng,phấn màu vàng, tung phấn khi nở hoa và cổ bông trổ thoát khỏi bẹ lá đòng

Cây bán bất dục thường có bao phấn màu vàng nhạt, lượng phấn ít chỉ nhịdài hơn dòng A, loại này khó phát hiện cần quan sát kỹ để loại bỏ triệt để ngay

Công việc khử lẫn phải được tiến hành thường xuyên trong suốt quátrình sinh trưởng phát triển của cây lúa nhưng chú ý nhất vào 3 thời kỳ sau:

Thời kỳ lúa con gái (giai đoạn đẻ nhánh);

Cũng theo Virmani, hạt giống sau khi thu hoạch cần phơi hoặc sấy để

hạ độ ẩm xuống dưới hoặc bằng 13% Làm sạch hết tạp chất, các hạt lép lửng,gãy, bảo đảm lô hạt giống có phẩm chất tốt

2.3.5.4 Bảo quản hạt giống

Hạt giống cần được bảo quản sau khi đã phơi khô và làm sạch để giữđược độ nẩy mầm và sức sinh trưởng cho tới vụ sau gieo trồng, nhìn chungbảo quản trong điều kiện lạnh là tốt nhất Theo Viramani, (1994) [45]:

Giảm độ ẩm hạt xuống 1% thì thời gian bảo quản được tăng gấp đôi

Cứ mỗi nấc giảm 5,50C thì thời gian bảo quản cũng tăng gấp đôi.

Bảo quản hạt giống tốt nhất khi độ ẩm tương đối của môi trường bảoquản và nhiệt độ bảo quản tính bằng độ cộng vào dưới trị số 100

Nhiệt độ dưới 200C được xem là không xúc tiến cho hoạt động của côntrùng trong phạm vi bảo quản

Nghiên cứu phương pháp bảo quản hạt giống bằng cách bảo quản khô

có che phủ (vôi bột + túi nilon) cho hiệu quả cao Sau một vụ bảo quản tỷ lệnẩy mầm vẫn đạt 88 - 92%, sau 2 vụ đạt 83 - 87%

2.4 Công nghệ duy trì, làm thuần bòng bố mẹ

Có nhiều phương pháp khác nhau được áp dụng để làm thuần dòng bố

mẹ Chọn một phương pháp nào đó để thực hiện tại cơ sở phụ thuộc vào cơ sởvật chất, đội ngũ cán bộ và số lượng đầu ra của hạt A cũng như hạt lai F1 Ở

Trung Quốc và ở nước ta phương pháp “ba ruộng bốn bước” được áp dụng

rộng rãi vì tương đối dễ làm, hiệu quả cao [5]

- “Ba ruộng” gồm có:

+ Ruộng lai thử: nơi tiến hành phép lai thử

+ Ruộng đánh giá: nơi đánh giá con lai và bố mẹ

+ Ruộng nhân dòng: nơi nhân các dòng được chọn ra

2.5 Tình hình nghiên cứu và sản xuất lúa lai ở Việt Nam

2.5.1 Công tác nghiên cứu và chọn tạo giống lúa lai

Việt Nam bắt đầu nghiên cứu lúa lai từ năm 1985, nhưng thực sự đượcxúc tiến mạnh từ những năm 1990 Một số dòng bất dục đực tế bào chất, dòng

phục hồi và tổ hợp lúa lai “ba dòng” được nhập nội từ Trung Quốc và IRRI

đã được đánh giá Những kết quả bước đầu đã xác định được một số dòng bố,

mẹ và giống lúa lai thích ứng với điều kiện sinh thái và sản xuất của ViệtNam, đem lại năng suất và hiệu quả kinh tế cao [1]

Công tác nghiên cứu và chọn tạo các giống lúa lai ở Việt Nam đượcthúc đẩy mạnh mẽ Các đơn vị nghiên cứu đã tập trung vào việc thu thập,đánh giá các dòng bất dục đực nhập nội, sử dụng các phương pháp chọn giốngtruyền thống như lai hữu tính, đột biến để tạo ra các dòng bất dục đực và dòngphục hồi mới phục vụ cho công tác chọn giống lúa lai Sau một thời gian tìmtòi nghiên cứu, các nhà khoa học Việt Nam đã xác định được một số dòngTGMS thuần có thể sản xuất hạt lai F1 để tạo ra các tổ hợp lai phù hợp chocác vùng sinh thái trong nước như: TGMS-VN10, 11S, TGMS-VN1, 7S,T29S, T1S-96, 130S, 135S, TG1, Bo A-B, IR58025A-B, VN-01… Các dòng

bố R3, R20, R24, RTQ5… [11] [15] [25]

Theo tổng kết của Hoàng Tuyết Minh (2002), Việt Nam đã chọn được

20 dòng TGMS, trong đó một số dòng như 103S, T1S-96 đang được sử dụngrộng rãi trong việc chọn tạo các tổ hợp lúa lai 2 dòng mới Các dòng này chocon lai ngắn ngày, chất lượng gạo khá tốt, đặc biệt dễ sản xuất hạt lai nênnăng suất hạt lai cao, giá thành hạ [15]

Từ năm 1997 đến năm 2005 có 53 giống lúa lai trong nước được khảonghiệm, trong đó có một số giống được công nhận chính thức: Việt Lai 20 [6];HYT83 [13]; TH3-3 [14]…, một số giống được công nhận tạm thời HYT57,TM4, HYT100, HYT92, TH3-4, HC1 và một số giống triển vọng khác

Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng: Việt Nam là một trong những nước thuộcvùng khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới, do đó việc sử dụng các dòng TGMS

trong công nghệ sản xuất hạt lai “hai dòng” là rất thuận lợi Trong một năm

có những thang nhiệt độ thích hợp để duy trì dòng bất dục và để sản xuất hạtlai F1 Để công tác chọn tạo giống lúa lai hai dòng đạt hiệu quả tốt, cần phải

có được các vật liệu bố mẹ mới phù hợp với điều kiện trong nước, có đặc tínhnông sinh học tốt, khả năng kết hợp cao, ổn định và dễ sản xuất hạt lai Trên

cơ sở đó chọn tạo và đưa vào sử dụng các tổ hợp lai mới có thương hiệuriêng, cho năng suất cao và ổn định, chất lượng gạo tốt, thích ứng với điềukiện sinh thái nước ta [10]

2.5.2 Những nghiên cứu về kỹ thuật sản xuất hạt giống

Những nghiên cứu tại Trung tâm lúa lai và một số địa phương đã xácđịnh được một số thông số kỹ thuật cơ bản để bố trí cho dòng bố mẹ của một

số tổ hợp lúa lai phổ biến trổ bông trùng khớp như Shan ưu 63, Shan ưu Quế

99, Bo you 64… (Nguyễn Trí Hoàn và cộng sự, 1997) [8]

Kết quả nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu lúa lai đã xác định được

tỷ lệ hàng là 1:8; 2:12; 2:14 và mật độ dòng A là 15 x 10cm và 13 x 10cm làphù hợp nhất cho ruộng sản xuất hạt giống tổ hợp Shan ưu Quế 99

Nghiên cứu các biện pháp điều chỉnh thời gian trổ bông, Nguyễn TríHoàn và cộng sự, (1997) [35] cho biết: Bón đạm Urê, phun Met, đạp rễ có thểkìm hãm sự phát triển của dòng bố mẹ, bón Kaliclorua, phun KH2PO4, GA3

có thể thúc đẩy tiến trình phát triển của dòng lúa phối hợp với các biện pháptrên có thể điều chỉnh được từ 2 - 6 ngày

Kết quả nghiên cứu triển khai sản xuất F1 cho các tổ hợp Bắc ưu 64,

903, 253 của Trung tâm nghiên cứu lúa lai đã thành công lớn ở nhiều địaphương như Thái Bình, Hải phòng, Hải Dương, Tiền Giang, Cần Thơ, môhình kết cấu quần thể đều được bố trí về tỷ lệ hàng 2R/15 - 16A, mật độ dòng

A là 12 x 13cm, chênh lệch số lá gieo cấy dòng BoA và Trắc 64 là 2,8 - 3,2

lá, BoA và Quế 99 là 4,6 - 4,8 lá Năng suất hạt lai đạt từ 2.300 – 3.040kg/ha

Ngoài nội dung nghiên cứu hoàn thiện quy trình kỹ thuật sản xuấtgiống lúa lai, công tác chọn thuần và nhân các dòng bố mẹ cũng được triển

khai Đến nay chúng ta có thể hoàn toàn chủ động trong công nghệ chọnthuần dòng bố, mẹ Kết quả của dự án chọn tạo và nhân dòng thuần bố mẹ lúalai đã cung cấp cho 9 tỉnh và 5 đơn vị các giống bố mẹ với chất lượng tốt nhưZ97A, BoA, IR580025A, Quế 99, Trắc 64.v.v Đặc biệt đã cung cấp đủ lượnggiống bố mẹ của các tổ hợp lúa lai vụ mùa như: Bắc ưu 64, Bắc ưu 903, 253.

2.6 Một số khó khăn trong nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Việt Nam

Quá trình nghiên cứu và mở rộng lúa lai ở nước ta, bên cạnh nhiềuthành công trong việc nghiên cứu chọn tạo giống lúa lai, mở rộng diện tíchlúa lai trong sản xuất đại trà cũng còn nhiều khó khăn trở ngại như:

- Chưa có những thông tin đầy đủ về các biện pháp thâm canh lúa laicho từng vùng sinh thái cụ thể tới người trực tiếp sản xuất lúa lai

- Chưa thật chủ động được công tác giống về các phương diện: chủngloại, chất lượng, số lượng và giá thành hạt giống,

- Chưa được đầu tư thoả đáng cho những nghiên cứu cơ bản và ứngdụng ưu thế lai ở lúa để tạo ra được những tổ hợp lúa lai của Việt Nam [20]

2.7 Một số giải pháp phát triển bền vững lúa lai ở Việt Nam

Tại hội thảo Quốc tế về thực trạng và giải pháp phát triển bền vững lúalai và hệ sinh thái nông nghiệp diễn ra tại Hà nội, đã đưa ra một số giải phápphát triển bền vững lúa lai ở Việt Nam Đó là nâng cao năng lực nghiên cứu,năng lực sản xuất hạt giống lúa lai và quản lý chất lượng hạt giống lúa laitrong nước Chọn giống lúa lai là một phương pháp tạo giống rất hiệu quả ởnước ta đối phó với sự đa dạng cả về địa lý, khí hậu và xã hội Phương phápnày làm giảm thời gian chọn giống và mở ra khả năng ứng dụng rộng rãi cácnguồn di truyền của cây lúa [47]

Nghiên cứu và sử dụng ưu thế lai trong sản xuất lúa tại Việt Nam làmột mốc quan trọng, đánh dấu cuộc cách mạng mới trong nghề trồng lúa.Chương trình phát triển lúa lai đã mang lại kết quả và triển vọng to lớn, gópphần đảm bảo an ninh lương thực trong hệ sinh thái bền vững [20]

3 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Vật liệu

- Gồm dòng bố R50, dòng mẹ 135S và tổ hợp lai cặp Việt lai 50

- Hoá chất GA3

3.2 Nội dung nghiên cứu

- Đánh giá đặc điểm nông sinh học của dòng bố R50 và dòng mẹ 135S

- Đánh giá đặc điểm nông sinh học và năng suất của các tổ hợp lai cặp

- Đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ hàng bố mẹ, phương pháp và số dảnhcấy dòng bố R50 trong sản xuất hạt lai F1

- Đánh giá ảnh hưởng của liều lượng và thời điểm phun GA3 đến dòng

bố R50 và dòng mẹ 135S trong sản xuất hạt lai F1

- Đánh giá ảnh hưởng của thời vụ, mật độ và phân bón đến nhân dòng

mẹ 135S

3.3 Phương pháp nghiên cứu

3.3.1 Địa điểm nghiên cứu

Viện Nghiên cứu lúa - Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội

3.3.2 Thời gian nghiên cứu

Từ tháng 6/2008 đến tháng 10/2009

3.3.3 Bố trí thí nghiệm

a, Thí nghiệm 1 Nghiên cứu đặc điểm của dòng bố R50 và dòng mẹ 135S

Tiến hành trong vụ Mùa 2008

Dòng bố R50 cấy 30 m2 Mật độ cấy là 25 khóm/m2, cấy 1 dảnh/khóm.Dòng mẹ 135S cấy 30 m2 Mật độ cấy là 56 khóm/m2, cấy 1dảnh/khóm

Quy trình chăm sóc, bón phân theo quy trình của Viện Nghiên cứu Lúa

b, Thí nghiệm 2 Thí nghiệm tỷ lệ hàng bố mẹ trong sản xuất hạt lai

- Thí nghiệm tiến hành trong vụ mùa 2008, gồm 5 công thức, bố trítheo kiểu khối ngẫu nhiên đầy đủ RCB, 3 lần nhắc lại, chiều dài mỗi côngthức 5 m

- Thí nghiệm bố trí trong vụ mùa 2008, gồm 9 công thức (3 phương

pháp cấy, 3 số dảnh cấy), bố trí theo kiểu Split – Plot design (ô lớn – ô nhỏ), 3

lần nhắc lại, diện tích mỗi công thức 40 m2

Chia ba (P3)

Số dảnh cấy (S) Ký hiệu các công thức

Cấy vào ngày 18/7/2008

* Mô hình cấy sản xuất hạt lai F1 tổ hợp Việt Lai 50

* * * * * * * * * * * * * * * * *

20 cm 25 cm Cấy mẹ: hàng cách hàng 18 cm, cây cách cây 10 cm

Cấy bố: cây cách cây 30 cm, cấy hàng bố 1 và bố 2 theo kiểu nanh sấu

e, Thí nghiệm 5 Thí nghiệm thời vụ nhân dòng mẹ 135S