Luận văn thạc sĩ TUYỂN CHỌN VÀ THĂM DÒ KHẢ NĂNG SẢN XUẤT HẠT LAI F1 CỦA MỘT SỐ TỔ HỢP LÚA LAI HAI DÒNG MỚI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI TRẦN THỊ THUẬN TUYỂN CHỌN VÀ THĂM DÒ KHẢ NĂNG SẢN XUẤT HẠT LAI F1 CỦA MỘT SỐ TỔ HỢP LÚA LAI HAI DÒNG MỚI LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

TRẦN THỊ THUẬN

TUYỂN CHỌN VÀ THĂM DÒ KHẢ NĂNG SẢN XUẤT HẠT LAI F1

CỦA MỘT SỐ TỔ HỢP LÚA LAI HAI DÒNG MỚI

LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành: Trồng trọt

Mã số: 60 62 01

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN THỊ TRÂM

HÀ NỘI- 2011

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan: Số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này

là trung thực và chưa từng ñược công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác

Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này

ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn sử dụng trong luận văn này ñều ñược ghi rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày tháng năm 2011

Tác giả

Trần Thị Thuận

LỜI CẢM ƠN

ðể hoàn thành luận văn tốt nghiệp tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới PGS TS Nguyễn Thị Trâm ñã tận tình hướng dẫn và tạo ñiều kiện thuận lợi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Nhân dịp này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo trong khoa Sau ñại học, Khoa Nông học, Bộ môn Di truyền- chọn giống ñã tận tình giảng dạy, ñóng góp ý kiến xây dựng ñề cương nghiên cứu ñể tôi hoàn thiện kiến thức lý luận và thực hành nghiên cứu khoa học

Tôi xin chân thành cảm ơn các anh chị cán bộ, công nhân viên của Phòng công nghệ lúa lai- Viện nghiên cứu lúa ñã tạo mọi ñiều kiện thuận lợi trong suốt thời gian thực tập ñể tôi hoàn thành tốt ñề tài nghiên cứu

Luận văn này hoàn thành còn sự giúp ñỡ, ñộng viên, khuyến khích của gia ñình, ñồng nghiệp, bạn bè trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2011

Tác giả

Trần Thị Thuận

2.2 Lịch sử nghiên cứu và ứng dụng ưu thế lai ở lúa 52.3 Kết quả nghiên cứu và phát triển ưu thế lai ở lúa 112.4 Nghiên cứu và phát triển lúa lai trên thế giới 252.5 Quá trình phát triển và nghiên cứu lúa lai ở Việt Nam 34

3 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 413.1 Vật liệu, ựịa ựiểm, thời gian nghiên cứu 41

4.1 đánh giá và tuyển chọn các tổ hợp lúa lai hai dòng vụ Xuân 2010 464.1.1 Thời gian từ gieo ựến trỗ và ựặc ựiểm của các tổ hợp lai 46

4.1.2 Một số ựặc ựiểm nông sinh học của các tổ hợp lai 474.1.3 Một số ựặc ựiểm hình thái của các tổ hợp 494.1.4 đánh giá mức ựộ nhiễm sâu bệnh của các tổ hợp lai 524.1.5 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lai 534.1.6 đánh giá ưu thế lai chuẩn trên một số tắnh trạng của các tổ hợp

4.1.7 đánh giá một số chỉ tiêu chất lượng gạo của các tổ hợp lai 604.1.8 Tuyển chọn một số tổ hợp lai bằng chỉ số chọn lọc 644.1.9 Một số ựặc ựiểm của các tổ hợp lai ựược chọn lọc 674.2 Nghiên cứu khả năng sản xuất hạt lai F1 của tổ hợp ựược chọn 684.2.1 đặc ựiểm các dòng bố mẹ trong ựiều kiện vụ Mùa 2010 684.2.2 Ảnh hưởng của thời vụ gieo ựến tỷ lệ phấn hữu dục của dòng mẹ 694.2.3 Ảnh hưởng của thời vụ gieo ựến thời gian từ gieo ựến trỗ, số lá/

4.1 Thời gian từ gieo ñến trỗ của các tổ hợp lai (vụ Xuân 2010) 47

4.2 Một số tính trạng số lượng của các tổ hợp lai (vụ Xuân 2010) 48

4.3 Một số ñặc ñiểm hình thái của các tổ hợp lúa hai dòng trong thí

4.8b Một số tổ hợp lai ñược tuyển chọn nhờ phần mềm Selection

4.9 Một số ñặc ñiểm của các tổ hợp lai triển vọng (vụ Xuân 2010) 67

4.10 ðặc ñiểm của các dòng bố mẹ trong ñiều kiện sản xuất hạt lai F1

4.11 Ảnh hưởng của thời vụ gieo ñến tỷ lệ phấn hữu dục của các dòng

TGMS trong sản xuất hạt lai F1 ( vụ Mùa 2010) 70

4.12 Ảnh hưởng của thời vụ gieo ñến thời gian từ gieo ñến trỗ và số lá

4.17 Ảnh hưởng của liều lượng GA3 ñến các yếu tố cấu thành năng

suất và năng suất hạt lai F1 của giống TH 3-8 (vụ Mùa 2010) 78

4.18 Ảnh hưởng của liều lượng GA3 ñến các yếu tố cấu thành năng

suất và năng suất hạt lai F1 của giống TH 7-8 (vụ Mùa 2010) 80

DANH MỤC HÌNH

4.1 So sánh năng suất thực thu của các tổ hợp lai mới tuyển chọn vụ

4.2 So sánh năng suất hạt lai của cá thể và năng suất thực thu của hạt

lai ở các thời vụ khác nhau của tổ hợp TH3-8 754.3 So sánh năng suất hạt lai của cá thể và năng suất thực thu của hạt

lai ở các thời vụ khác nhau của tổ hợp TH7-8 77

1 MỞ ðẦU

1.1 Tính cấp thiết ñề tài

Cây lúa (Oryza sativa) là một trong ba cây lương thực quan trọng nhất của

nhân loại, cung cấp nguồn thức ăn chính cho cuộc sống của con người, ñặc biệt ở các nước Châu Á, với 40% dân số thế giới sử dụng lúa gạo làm thức ăn chính và có ảnh hưởng ñến ñời sống của ít nhất 65% dân số thế giới

ðối với Việt Nam, cây lúa có một giá trị ñặc biệt quan trọng trong việc giải quyết nhu cầu lương thực cho nhân dân ðể ñảm bảo an ninh lương thực trong hoàn cảnh dân số tăng, diện tích ñất nông nghiệp ngày càng thu hẹp do mở rộng diện tích ñất ở, xây dựng khu công nghiệp, ñường giao thông thì việc sử dụng các giống có năng suất cao là tất yếu Trong khi ñó năng suất các giống lúa thuần gần như “kịch trần” thì việc sử dụng các giống lúa lai là cần thiết Lúa lai có tiềm năng năng suất cao, khả năng thích ứng rộng nên ñóng góp vai trò quan trọng trong việc tăng năng suất và sản lượng lúa

Ở Việt Nam, việc áp dụng thành tựu về lúa lai ñã có kết quả to lớn Năng suất lúa lai so với lúa thường tăng từ 15- 20% trở lên và diện tích lúa lai ngày càng tăng Năm 2007 diện tích trồng lúa lai ñạt trên 600000 ha, năng suất bình quân 65 tạ/ ha

Nghiên cứu, tuyển chọn các giống lúa lai mới là một ñòi hỏi tất yếu trong những năm gần ñây và trong tương lai Do phần lớn các giống lúa lai ñang trồng ở Việt Nam là nhập khẩu hạt lai F1 của Trung Quốc, giá thành cao, chất lượng và chủng loại có khi không ñảm bảo dẫn ñến giống bị nhiễm sâu bệnh, năng suất thấp…ðể khắc phục những vấn ñề trên các cơ quan nghiên cứu chọn tạo giống trong nước ñã tạo ñược một số dòng bố mẹ

và con lai phù hợp với ñiều kiện Việt Nam như TH3-3, TH3-4, TH3-5, Việt Lai 20, Việt Lai 24…

Các giống, các tổ hợp lúa lai cho năng suất và chất lượng khác nhau, vì vậy việc ựánh giá, so sánh những tổ hợp lúa lai mới ựể lựa chọn những tổ hợp lai tốt nhất cung cấp cho nhu cầu sản xuất là một việc làm không thể thiếu trong ựiều kiện hiện nay

Chắnh vì những lý do ựó, chúng tôi thực hiện ựề tài: ỘTuyển chọn và thăm

dò khả năng sản xuất hạt lai F1 một số tổ hợp lúa lai hai dòng mớiỢ

1.3 Yêu cầu của ựề tài

- đánh giá các ựặc ựiểm nông sinh học của các tổ hợp thắ nghiệm

- đánh giá các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lai trong thắ nghiệm

- đánh giá mức ựộ nhiễm sâu bệnh hại chắnh và một số ựiều kiện tự nhiên bất thuận của các tổ hợp lai trong thắ nghiệm

- đánh giá chất lượng gạo xay xát, chất lượng dinh dưỡng và chất lượng nấu nướng của các tổ hợp thắ nghiệm

- Xác ựịnh thời vụ sản xuất và liều lượng phun GA3 cho ruộng sản xuất hạt lai cho một số tổ hợp lai ựược tuyển chọn

1.4 Ý nghĩa của ựề tài

Kết quả nghiên cứu của ựề tài là ựã tuyển chọn ựược một số tổ hợp lai

có năng suất cao, chất lượng tốt, thời gian sinh trưởng phù hợp với vụ Xuân muộn ở các tỉnh miền Bắc Việt Nam và ựánh giá khả năng sản xuất hạt lai F1 của hai tổ hợp lai mới tuyển chọn

2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU

2.1 Lúa lai với vấn ñề an ninh lương thực

Năm 2004, tổ chức Nông nghiệp và Lương thực thế giới (FAO) ñánh giá thực trạng về an ninh lương thực toàn cầu cho rằng: “Mặc dù các cố gắng giảm nghèo ở những nước ñang phát triển chưa ñáp ứng mục tiêu của Hội nghị thượng ñỉnh thế giới về lương thực tổ chức tại Rôma, Italia tháng 11 năm

1996 và mục tiêu phát triển thiên nhiên kỷ (MDGS) là giảm một nửa số người nghèo ñói trên thế giới vào năm 2015, nhưng khả năng ñạt ñược mục tiêu vẫn còn nhiều triển vọng Bời vì ñã có hơn 30 quốc gia, chiếm gần một nửa dân số thuộc các nước ñang phát triển trên thế giới, có thể chứng minh về khả năng ñẩy nhanh tiến ñộ giảm nghèo và những bài học quý báu ñược rút ra từ ñây là làm thế nào ñể ñạt ñược mục tiêu ñề ra” [24]

Hiện nay dân số thế giới gần 7 tỷ người, dự tính ñến năm 2030 dân số thế giới tăng 8 tỷ người trong ñó diện tích ñất nông nghiệp mất 15-35 triệu ha

vì vậy ñể nâng cao sản lượng lúa gạo thì nâng cao năng suất trên ñơn vị diện tích ñất là con ñường ngắn nhất giải quyết nhu cầu lương thực trong khi ñó năng suất lúa thuần gần như ñã kịch trần, như vậy sử dụng lúa lai là con ñường tốt nhất ñảm bảo an ninh lương thực

Gạo là thức ăn của hơn một nửa dân số thế giới Trong những năm gần ñây các nước ñang phát triển trong ñó có Việt Nam ñã ñạt ñược những thành tích ñáng ghi nhận về sản xuất lương thực trong ñiều kiện khí hậu thời tiết khắc nghiệt Việt Nam ñã ñạt 39,9 triệu tấn (2010), trong ñó lúa lai là 3,5 triệu tấn, lúa thuần là 36,4 triệu tấn Không những ñảm bảo nhu cầu lương thực trong nước, dự trữ Quốc gia mà còn ñóng góp cho nhu cầu quốc tế hơn 6,88 triệu tấn gạo (2010) và là nước về xuất khẩu gạo lớn thứ hai trên thế giới sau Thái Lan Sản xuất lúa ở Việt Nam ñã chuyển theo hướng giảm dần diện tích,

tăng năng suất và chất lượng gạo ñể phù hợp với thị trường trong nước và xuất khẩu Diện tích gieo cấy lúa lai năm 2010 là 605.642 ha tăng 170.134 ha

so với năm 2000 Năng suất bình quân trong cả nước ñạt 65.0 ñến 68.0 tạ/ha/vụ Mặc dù diệt tích trồng lúa giảm, nhưng mục tiêu an ninh lương thực vẫn ñược ñảm bảo, một trong những giải pháp mà chính phủ Việt Nam lựa chọn là phát triển và mở rộng diện tích gieo trồng lúa lai Diện tích lúa lai ñược phát triển khá nhanh, tăng từ 11.094 nghìn ha năm 1992 lên 605.642 ha năm 2010 ðặc biệt trong chiến lược tạo giống lúa lai có thời gian sinh trưởng ngắn (90- 100 ngày) không những giúp cho việc tăng vụ mà còn ñảm bảo cho việc trồng lúa trước và sau mưa lũ ở ñồng bằng Sông Cửu Long là một thành công ñược nhiều nước trong khu vực quan tâm và ñánh giá cao Từ chỗ phải nhập khẩu, ñến nay Việt Nam ñã tự sản xuất ñược một phần giống lúa lai và trong những năm gần ñây Việt Nam tự sản xuất khoảng 18% nhu cầu trong năm 2009 và những năm tiếp theo phấn ñấu sản xuất hạt lai nhiều hơn phục

vụ sản xuất

Thực tiễn ñã chứng tỏ rằng: lúa lai cho năng suất tăng hơn lúa thuần từ 20- 30% và ñã ñược Trung Quốc, nước ñầu tiên trên thế giới ñưa vào sản xuất ñại trà Nhờ mở rộng diện tích gieo cấy lúa lai nhanh chóng, nên mặc dù diện tích trồng lúa của Trung Quốc ñã giảm từ 36,5 triệu ha (năm 1975) xuống còn 30,5 triệu (năm 2000) nhưng sản lượng lúa ñã tăng lên ñánh kể: 128,726 triệu tấn (năm 1975) lên 190,111 triệu tấn (năm 2000), trong ñó ñóng góp của lúa lai ñã làm tăng thêm 300 triệu tấn thóc [43] Nhờ vậy Trung Quốc có thể nuôi hơn một tỷ người (chiếm trên 22% dân số thế giới) và ñạt ñược an ninh lương thực quốc gia trong tình trạng diện tích ñất trồng trọt ngày càng giảm (chiếm khoảng 7% diện tích ñất trồng trọt thế giới) Diện tich lúa lai của Trung Quốc 16,7 triệu ha năm 2010 (57% tổng diện tích trồng lúa), năng suất ñạt 7,2 tấn /ha, làm thức ăn cho hơn 70 triệu người hàng năm (Yuan L P) [75]

Sản xuất lúa lai yêu cầu lao ñộng lớn cho quá trình thâm canh và thực

hiện các biện pháp kỹ thuật nhân dòng bố mẹ và sản xuất hạt lai F1 Vì vậy,

ñã tạo thêm việc làm và tăng thu nhập cho nông dân Sản xuất hạt lai F1 tạo ra lợi nhuận lớn nếu người sản xuất có hiểu biết và nhiều kinh nghiệm trong quá trình tổ chức thực hiện [40] [43] Lúa lai không những cho năng suất cao và

ổn ñịnh ở các vùng sinh thái thuận lợi, mà ở những vùng có ñiều kiện bất thuận (hạn, úng, ñất ñai không tốt ) vẫn thể hiện ñược tiềm năng năng suất một cách ñáng kể Thực tế ở một số nước cho thấy gieo trồng lúa lai trong ñiều kiện tưới tiêu không chủ ñộng cho lợi nhuận cao hơn gieo trồng trong ñiều kiện có tưới Ở các nước ñông dân, diện tích ñất trồng trọt ít, lao ñộng nhiều thì con ñường phát triển lúa lai là tất yếu ñể ñảm bảo an ninh lương thực quốc gia [43]

2.2 Lịch sử nghiên cứu và ứng dụng ưu thế lai ở lúa

2.2.1 Sự phát hiện ưu thế lai ở lúa

Ưu thế lai là hiện tượng con lai ñời F1 có biểu hiện vượt trội về năng suất, chất lượng, khả năng chống chịu với sâu bệnh và thích ứng với ñiều kiện khí hậu so với bố mẹ chúng

Ưu thế lai là hiện tượng sinh học tổng hợp thể hiện các ưu việt theo nhiều tính trạng ở con lai F1 khi lai các dạng bố mẹ ñược phân biệt theo nguồn gốc, sinh thái, ñộ xa cách di truyền…tạo giống ưu thế lai là con ñường nhanh và hiệu quả nhằm phối hợp ñược nhiều ñặc ñiểm có giá trị của bố mẹ vào con lai F1, tạo ra giống cây trồng năng suất cao, chất lượng tốt [20]

Ở cây lúa, J W Jone (1926) là người ñầu tiên báo cáo về sự xuất hiện UTL trên các tính trạng số lượng và năng suất [48] Sau Jone có rất nhiều công trình nghiên cứu xác nhận sự xuất hiện UTL về năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất (Anomymous- 1977, Li- 1977) về tích lũy chất khô (Rao-

1965, Jenning- 1967…) về các tính trạng sinh lý (cường ñộ quang hợp, diện tích lá…) và về các ñặc tính chống chịu (chịu rét, chịu hạn, chống bệnh, chịu sâu…) Các công trình nghiên cứu này khẳng ñịnh việc khai thác UTL ở lúa

là hướng rất triển vọng [7] [ 9] [27]

Sau Jones, là các công trình nghiên cứu của Chang và cộng sự, 1971[45]; Brown,1953; Oka,1957…ñã cung cấp thêm bằng chứng về sự xuất hiện UTL ở lúa trên nhiều tính trạng hình thái, sinh lý, sinh hóa (K.Ramiah,1995) [50] và (Lin và Yuan, 1980) [54]

Tuy nhiên mãi ñến năm 1958, các nhà khoa học Nhật Bản mới tạo ra ñược dòng bất dục ñực di truyền tế bào chất [65], nhưng dòng này vẫn chưa dùng ñược trong sản xuất hạt lai Sau ñó các nhà khoa học Mỹ năm 1969 và IRRI 1972 công bố về việc tạo ra dòng CMS nhưng việc ứng dụng vào sản xuất chưa có kết quả Năm 1964, Trung Quốc tìm ñược cây lúa dại bất dục ñực ở ñảo Hải Nam, họ ñã lai với lúa trồng ñể tạo ra các dòng lúa bất dục ñực

di truyền tế bào chất (CMS), dòng duy trì (B), dòng phục hồi hữu dục (R), ñây là công cụ hữu ích cho việc khai thác ưu thế lai ở lúa [53] Lúa là cây tự thụ phấn ñiển hình, khả năng nhận phấn ngoài rất thấp, bởi vậy ứng dụng UTL ở lúa chủ yếu gặp khó khăn ở khâu sản xuất hạt lai (Nguyễn Văn Hoan, 2006) [9]

Năm 1973 lô hạt giống F1 ñầu tiên ñược sản xuất ra với sự tham gia của 3 dòng bố mẹ là: Dòng bất dục ñực di truyền tế bào chất (Cytoplasmic Male Sterile- CMS), dòng duy trì bất dục (Maintainer) và dòng phục hồi hữu dục (Restorer) Năm 1974 ñã giới thiệu cho sản xuất tổ hợp lai cho UTL cao ñồng thời quy trình sản xuất hạt lai “ba dòng” cũng ñược ñưa ra vào năm

1975 Với quy trình công nghệ duy trì dòng CMS và sản xuất hạt lai F1, vào năm 1976, Trung Quốc ñã sản xuất ñược hạt lai F1 thương phẩm ñể gieo cấy trên diện tích 140,000 ha, năng suất giống lai trung bình ñạt 2,5 tấn/ha (Yuan

LP, 1997) [73] Từ thời gian ñó nhiều tổ hợp lai mới ưu việt hơn ñược tạo ra ở hầu khắp các vùng sinh thái của Trung Quốc, ñồng thời quy trình công nghệ nhân dòng bố mẹ và sản xuất hạt lai F1 ngày càng hoàn thiện, năng suất ruộng duy trì bố mẹ và ruộng sản xuất hạt lai F1 tăng lên vững chắc [9]

Năm 1970, Shao Kaoxiang và Hu Dawen ñề xuất phương pháp sản xuất hạt lai F1 không sử dụng dòng mẹ bất dục ñực di truyền tế bào chất Các tác giả này cho rằng cần tiến hành lai nhiều ñể tìm ra tổ hợp lai có UTL, sử dụng dòng mẹ của các tổ hợp này gieo trồng rồi khử ñực dòng mẹ bằng hóa chất, ñây chính là phương pháp sản xuất hạt lúa lai hai dòng [9] [30]

Năm 1989, Yuan và cộng sự ñã tạo ra dòng PGMS 5460Ps từ giống lúa IR54 (dòng bất dục ñực di truyền nhân cảm ứng với thời gian chiếu sáng: Photoperiodic Sensitive Genetic Male Sterility- PGMS), Zhon và cộng sự,

1988, 1991; Virmani và Voc 1991; Wu và cộng sự, 1991 ñã phát hiện các dòng bất dục ñực di truyền nhân cảm ứng với nhiệt ñộ (Thermo Sensitive Genetic Male Sterility- TGMS) Từ ñó chương trình chọn tạo giống lúa lai hai dòng ngày càng phát triển do nó có thể khắc phục ñược một số nhược ñiểm của lúa lai ba dòng [27]

Hướng nghiên cứu lúa lai “ một dòng” là mục tiêu cuối cùng trong chọn tạo lúa lai ở Trung Quốc với ý tưởng sử dụng thể vô phối(Apromixis)

và cố ñịnh UTL ñể sản xuất “ hạt lai thuần”( True- bred hybrid rice) (Yuan LP,1997) [73] Các nhà khoa học Trung Quốc ñã ñưa ra biện pháp sử dụng lúa chét ñể cố ñịnh ưu thế lai (Yuan LP và Xi QF,1995) [74]

Lúa lai “ một dòng” còn ñược Trung Quốc và một số nước như Mỹ, Nhật Bản nghiên cứu theo hướng chuyển gen Apromixis từ cỏ dại sang cây lúa, tạo giống ña phôi kết hợp với chọn giống truyền thống là giải pháp hiệu quả ñể tạo

ra giống lúa lai “ một dòng” (Nguyễn Công Tạn và cộng sự, 2002) [27]

Trung Quốc là nước mở ñường và ñạt ñược nhiều thành tựu to lớn trong quá trình nghiên cứu và phát triển lúa lai Tổng diện tích lúa lai toàn thế giới khoảng 10% tổng diện tích lúa và chiếm 20% tổng sản lượng Lúa lai ñã

mở ra hướng phát triển ñể nâng cao năng suất và sản lượng, góp phẫn giữ vững an ninh lương thực trên toàn thế giới [27]

2.2.2 Sự biểu hiện ưu thế lai ở lúa

- Ưu thế lai về năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất

Lúa lai có ưu thế lai về năng suất cao hơn bố mẹ 20-70% khi gieo cấy trên diện rộng và hơn hẳn lúa lùn cải tiến tốt nhất từ 20-30% (Trần Duy Quý,1994) [25]

Sự biểu hiện UTL về năng suất là do một hoặc nhiều yếu tố cấu thành năng suất có giá trị cao tạo nên (Chang WL và cộng sự 1971, Virmani và cộng sự, 1982) [49]

Tính trạng khối lượng do các gen lặn tgwt1, tgw2, tgwt4, tgw5, tgw10 nằm trên các nhiễm sắc thể khác nhau quyết ñịnh (Ray, L.Yu và cộng sự, 1996) [61]

Các yếu tố cấu thành năng suất biểu hiện UTL rõ rệt, trong ñó nhiều tổ hợp có UTL cao ở chỉ tiêu số bông/ khóm Theo Carnahan H.L,1972 [44], năng suất lúa lai tăng là sự thể hiện UTL về số bông/ khóm và số hạt/bông Như vậy, hai chỉ tiêu số hạt/ bông và khối lượng 1000 hạt có tương quan chặt chẽ với năng suất Hầu hết các tác giả phát hiện ñược rằng ưu thế lai về các ñặc tính của bông lúa di truyền theo hiệu ứng cộng, các tác giả còn cho biết tính trạng chiều dài bông do hai gen P12 và P16 ñiều khiển nằm trên NST số

2 và số 6 quy ñịnh và chúng liên kết với tính trạng chiều dài lá ñòng

- Ưu thế lai về thời gian sinh trưởng

Theo Namboodiri và cộng sự (1963) [55] cho rằng UTL về thời gian sinh trưởng thường có giá trị âm, trái lại Xu và Wang (1980) [68] lại cho rằng UTL về thời gian sinh trưởng dài hơn những giống R sinh trưởng dài nhất

Ponnuthurai và cộng sự (1984) [59] ghi nhận rằng thời gian sinh trưởng của con lai tương ñương hoặc ngắn hơn dòng phục hồi hữu dục (R)

Thời gian sinh trưởng của cây lúa chịu ảnh hưởng trực tiếp của môi trường như ñộ dài ngày, nhiệt ñộ, ñiều kiện ñất ñai, ñã có 15 QTL ñược xác ñịnh trên quần thể lai giữa Nipponbare và Kasalath [56]

Dựa trên phân tích theo di truyền số lượng, Kiều Thị Ngọc (2002) [21] cho rằng gen cộng tính trội và siêu trội ñiều khiển tính trạng sinh trưởng

Khi ñánh giá các tổ hợp lai và bố mẹ tương ứng của chúng, Trần Văn Quang (2008) thấy rằng ña số con lai F1 có thời gian sinh trưởng khá dài và thường dài hơn bố mẹ sinh trưởng dài [23]

- Ưu thế lai về chiều cao cây

Chiều cao cây là một tính trạng số lượng do ña gen kiểm soát vì vậy trong con lai chiều cao cây thường biểu hiện hiệu ứng cộng Nhiều công trình nghiên cứu công bố rằng UTL chiều cao ở lúa thường biểu hiện hiệu ứng dương với giá trị thấp hoặc hiệu ứng trung gian (hiệu ứng cộng) Tùy từng tổ hợp mà chiều cao cây của con lai F1 có lúc biểu hiện ưu thế âm, có lúc biểu hiện ưu thế dương, có lúc lại nằm trung gian giữa bố và mẹ (Singh SP và Singh HG, 1978) [62]

Theo Guliere P.(1975) xác ñịnh có 4 gen kiểm soát tính trạng chiều cao cây Khi nghiên cứu các dạng lùn tự nhiên và ñột biến ông nhận thấy có trường hợp kiểm soát bởi 1 cặp gen, có trường hợp kiểm soát bởi 2 cặp gen và ña số trường hợp do 8 cặp gen kiểm soát là d1, d2, d3, d4, d5, d6, d7, d8 [7]

Vì chiều cao cây có tương quan nghịch với tính chống ñổ (Chang TT,1967) [45] nên UTL dương về chiều cao cây không thích hợp với kỹ thuật thâm canh cao

Hiện nay tìm ñược 10 gen nằm trên 7 nhiễm sắc thể khác nhau kiểm tra

sự ñẻ nhánh của cây lúa, chúng nằm trên NST số 1, 4, 8, 11, 12 và liên kết trực tiếp với gen ñiều khiển tính trạng phát triển bộ rễ Xác ñịnh ñược 2 gen

quy ñịnh tính trạng này nằm trên NST số 4 và số 12, liên kết với gen quy ñịnh tính trạng số bông/khóm

- Ưu thế lai về bộ rễ

Các kết quả nghiên cứu cho rằng ở con lai có số lượng rễ ra sớm, ra nhiều và nhanh hơn bố mẹ của chúng UTL về số lượng rễ, ñộ dày, trọng lượng khô, số lượng rễ bất ñịnh, số lượng rễ tơ và hoạt ñộng của rễ cũng cao hơn (Yuan L.P, 2003) [71]

Hệ rễ lúa lai hoạt ñộng mạnh ngay từ khi cây lúa bắt ñầu nảy mầm, ñẻ nhánh ñến khi lúa chín vì vậy người ta nghiên cứu lợi thế này ñể làm lúa chét trên ruộng trồng lúa lai thương phẩm (Yuan LP, 1985) [72]

Rễ lúa lai có khả năng hấp thu, vận chuyển dinh dưỡng gấp 2 -3 lần rễ lúa thường Khác với lúa thường, tuy bộ rễ lúa lai phát triển mạnh song dễ mục sau khi thu hoạch nên dễ làm ñất, ñất xốp, ñể lại nhiều chất hữu cơ cho ñất lúa [46]

- Ưu thế lai về tính chống chịu

Theo Kaw RN và Khush GS (1985) [51] con lai F1 có ưu thế cao về sức chịu lạnh ở thời kỳ mạ

Theo Deng Y (1980), Ekanayake IJ và cộng sự (1986) [52] [54] con lai F1 có giá trị dương nhưng có giá trị âm ở giai ñoạn chín sáp

Nghiên cứu về tính chịu lạnh của cây lúa, các nhà khoa học cho rằng tính trạng này do 2 gen lặn ñiều khiển nằm trên nhiễm sắc thể số 4 và số 7 Sức chịu lạnh của lúa lai cao thời kỳ mạ, nhưng lại chịu lạnh kém thời kỳ chín sữa (Sirajul Islam M và cộng sự, 2007) [63]

Khả năng chống chịu sâu bệnh hại ñược nhiều nhà khoa học quan tâm, việc tạo giống chống chịu sâu bệnh có ý nghĩa quan trọng, ñặc biệt là

ổn ñịnh năng suất, giảm chi phí, bảo vệ môi trường…Theo Khush Etal (1991) ở Nhật Bản phát hiện ñược 19 chủng, Ấn ðộ tồn tại 9 chủng, ở

Philippin 6 chủng Xanthomonas oryzae Ở Việt Nam rất ña dạng các

chủng gây hại trên lúa và sự biến ñổi của nó rất phức tạp Ở Miền bắc tồn

tại 10 chủng Xanthomonas oryzae khác nhau (Phan Hữu Tôn, 2002)

Việt Nam với ñiều kiện khí hậu nóng ẩm là ñiều kiện thuận lợi cho sâu bệnh phát triển Nghiên cứu về gen kháng bệnh bạc lá các nhà khoa học cho rằng gen kháng bệnh bạc lá có cả gen trội và gen lặn, vi khuẩn gây bệnh bạc

lá có nhiều nòi ký sinh khác nhau Vì vậy việc tạo ra các tổ hợp lai có khả năng kháng bệnh bạc lá là vấn ñề cần giải quyết Hiện nay trên thế giới ñã tìm ñược 19 gen kháng bệnh bạc lá và các gen này ñều nằm trên các NST của cây lúa: Xa1, Xa2, Xa3, Xa4, Xa5, Xa7, Xa13, Xa21…

Phan Hữu Tôn ñề xuất chiến lược chọn tạo giống lúa chống bệnh bạc lá

ở Miền Bắc của Trường ðại học nông nghiệp Hà Nội là dùng phương pháp thu thập mẫu bệnh, ứng dụng công nghệ sinh học phân lập, nuôi cấy và phân

biệt gen kháng bệnh bằng PCR ñã xác ñịnh 16 chủng vi khuẩn Xanthomonas oryzea gây bệnh khác nhau Các dòng chỉ thị IRBB5 (có gen Xa5), IRBB7

(Xa7), IRBB21 (Xa2) có tính kháng ña số các chủng vi khuẩn gây bệnh [29]

Rầy nâu phát sinh phát triển và có năm bùng phát thành dịch gây hại nghiêm trọng cũng là một vấn ñề ñáng quan tâm Hiện nay người ta ñã tìm ñược khả năng kháng rầy là do một trong 3 gen trội và một gen lặn ñiều khiển Các gen này ñều nằm trên các cặp NST cùng nguồn gốc khác nhau và

có khả năng kháng ñược nhiều chủng Ở một số nước tiên tiến người ta ñã thành công trong việc chuyển gen Bt vào cây lúa

2.3 Kết quả nghiên cứu và phát triển ưu thế lai ở lúa

2.3.1 Hệ thống lúa lai “ba dòng”

Hệ thống lai ba dòng phải có ba dòng bố mẹ tham gia vào tổ hợp lai, ñó là: Dòng mẹ bất dục ñực, dòng bố duy trì tính bất dục và dòng bố phục hồi tính hữu dục

2.3.1.1 Dòng bất dục ñực di truyền tế bào chất (Cytoplasmic Male Sterility: CMS)

Dòng bất dục ñực di truyền tế bào chất (Yuan Long Ping, ký hiệu là A)

có tính bất dục ñực Dòng A tốt ñể sản xuất hạt lai F1 cần ñạt các tiêu chuẩn sau ñây:

- Tính bất dục ñực di truyền ổn ñịnh do gen bất dục trong tế bào chất kiểm soát; Hạt phấn bất dục hoàn toàn và ổn ñịnh qua các vụ, nghĩa là tỷ lệ hạt phấn thoái hóa ñạt 100% và không bị thay ñổi khi gieo trồng trong ñiều kiện thời tiết khí hậu có biến ñộng

- Phải tương ñối dễ phục hồi, cụ thể là:

+ Phổ phục hồi rộng

+ Có ñặc ñiểm nở hoa càng giống lúa thường càng tốt, cụ thể là hoa nở sớm, tập trung vào khoảng 9h30- 12h, có cấu tạo hoa phù hợp với ñặc ñiểm nhận phấn ngoài: Góc mở vỏ trấu rộng, thời gian mở dài, sau khi hoa khép lại

số lượng vòi nhụy thò ra hai bên vỏ trấu nhiều…

+ ðộ trỗ thoát cổ bông càng nhiều càng tốt và nhạy cảm với GA3,

+ Khi lai với dòng R tỷ lệ ñậu hạt phải cao trong mọi ñiều kiện thời tiết thay ñổi [18]

2.3.1.2 Dòng duy trì bất dục (Maitainer line, dòng B)

Dòng duy trì tính bất dục ñực là dòng cho phấn dòng A ñể tạo ra hạt A Khi gieo hạt ñược tạo ra do lai A với B sẽ thu ñược cây có hạt phấn bất dục vì vậy dòng B ñược gọi là dòng duy trì tính bất dục ñực Về bản chất di truyền, dòng B có gen lặn kiểm soát tính bất dục ñực ở nhân tế bào Tế bào chất của dòng B không có nhân tố gây bất dục, vì vậy dòng B có phấn hữu dục như lúa thường, ñược nhân bằng phương thức tự thụ phấn, khi lai dòng A với dòng B

sẽ thu ñược hạt lai A/ B, gieo hạt lai này sẽ cho cây lai có phấn bất dục Dòng

A và B là hai dòng “chị em” giống nhau về mọi tính trạng hình thái, khác nhau về tính dục, về cấu tạo hoa và ñặc ñiểm nở hoa, ñộ thoát cổ bông khi lúa

trỗ và về phương thức nhân giống Dòng B có thời gian từ gieo ñến trỗ luôn luôn ngắn hơn dòng A từ 3- 5 ngày, thời gian trỗ bông nở hoa tập trung hơn, bởi vậy khi nhân dòng A cần phải cấy kèm dòng B ñược ñiều khiển sao cho B kéo dài thời gian nở hoa tung phấn nhằm cung cấp ñủ phấn cho dòng A mới

hy vọng ñạt năng suất cao Mỗi dòng B chỉ duy trì tính bất dục tốt cho một dòng A tương ứng [30]

2.3.1.3 Dòng phục hồi tính hữu dục (Restorer line, dòng R):

* ðặc ñiểm:

Phục hồi hữu dục là khả năng của một dòng khi lai với một dòng bất dục ñực nào ñó cho con lai hữu dục bình thường Dòng phục hồi tính hữu dục

là dòng cho phấn dòng A ñể sản xuất hạt lai F1

* Tiêu chuẩn dòng phục hồi tốt:

Dòng R tốt phải ñạt ñược một số tiêu chuẩn sau ñây:

- Chiều cao cây cao 95- 110 cm, cây cứng, ñẻ nhánh khỏe và kéo dài

- Thời gian sinh trưởng dài hơn dòng A

- Có nhiều tính trạng quý có thể di truyền cho con lai F1, ñồng thời lấn

át các tính trạng xấu của dòng A như: sức sinh trưởng mạnh, chống chịu sâu bệnh tốt, chống ñổ, chống úng, chống hạn…

- Bao phấn to, mẩy, chứa nhiều hạt phấn, khi nở hoa bao phấn mở, tung phấn mạnh, tập trung, khả năng bám dính của hạt phấn tốt, nảy mầm nhanh và khả năng thụ tinh mạnh Kết quả ñếm số lượng hạt phấn trong một bao phấn của dòng R tốt có tới 3000 hạt phấn/1bao

- Có khả năng phục hồi mạnh, cho con lai F1 ñậu hạt cao >80%,

- Có khả năng tương hợp di truyền rộng (Wide compatibility) ñể có thể phục hồi tính hữu dục cho nhiều dòng bất dục ñực khác nhau tạo ra những tổ hợp lai xa ñịa lý sinh thái hoặc xa huyết thống nhằm khai thác tiềm năng cho UTL cao [30]

2.3.1.4 Các bước sản xuất hạt lúa lai ba dòng: gồm ba bước

- Chọn lọc duy trì dòng bố mẹ là A, B, R

- Nhân dòng A thực hiện bằng cách lai A với B và nhân R

- Sản xuất hạt lai F1 bằng cách lai A với R

ðể duy trì ñộ thuần của các dòng bố mẹ, các nhà khoa học Trung Quốc

ñã sử dụng phương pháp “ba vườn’’, “bốn bước’’, phương pháp này hiện nay

sử dụng có hiệu quả ở nước ta Nguyễn Thị Trâm, 2003 [31] ñã cụ thể hóa trình tự duy trì các dòng như sau:

có số lá ñúng nguyên bản, trỗ thoát tốt hơn, phấn bất dục 100%, thời gian trỗ tập trung , nở hoa tập trung vào buổi sáng

+ Trên ruộng B: Chọn cá thể ñẻ khỏe, ñều, ñúng nguyên bản, số lá trên thân chính của tất cả các cá thể bằng nhau Khi trỗ bông quan sát chọn cây có bao phấn: nhiều hạt phấn, hạt phấn mẩy, tung phấn mạnh

+ Trên ruộng R: Chọn cá thể ñiển hình của dòng R, màu sắc thân lá, hạt,

mỏ hạt ñúng nguyên bản, ñẻ nhánh khỏe, nhiều bông hữu hiệu

- Bước 2: Lai các cá thể ñúng nguyên bản (A/B và A/R) theo cặp, bao cách ly cẩn thận Khi lúa chín thu theo cặp ñể gieo ở vụ sau

• Vụ thứ 3 (Bước 4): Nhân các dòng A ñược chọn (A/B), nhân dòng B

- Ruộng nhân dòng B và R nguyên chủng: Hạt siêu nguyên chủng của các dòng B và R thu ñược ở vụ trước ñược nhân trong khu cách ly ñể sản xuất hạt nguyên chủng ( Nguyễn Thị Trâm và Cộng sự, 2003) [31]

2.3.2 Lúa lai hệ hai dòng

Lúa lai hệ “hai dòng” là bước tiến mới của loài người trong công cuộc ứng dụng UTL ở cây lúa Hai công cụ di truyền cơ bản ñể phát triển lúa lai

“hai dòng” là dòng bất dục ñực chức năng di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt ñộ- TGMS (Thermo-sensitive genetic Male Sterility) và bất dục ñực chức năng di truyền nhân mẫn cảm với quang chu kỳ- PGMS (Photoperiod sensitive genetic Male Sterility) Tính chuyển hóa từ bất dục sang hữu dục và ngược lại ở dòng TGMS và PGMS gọi là bất dục ñực di truyền nhân mẫn cảm với môi trường EGMS (Environment sensitive genetic Male Sterility)

2.3.2.1 Ưu ñiểm của lúa lai “hai dòng”

Việc ứng dụng các dòng EGMS ñể phát triển lúa lai so với ứng dụng dòng CMS kinh ñiển có các ưu thế hơn hẳn sau:

- Quá trình sản xuất hạt lai ñược ñơn giản hóa, không phải tổ chức một lần lai ñể duy trì dòng bất dục như ở hệ “ba dòng” vì không cần dòng B Dòng TGMS trong ñiều kiện nhiệt ñộ cao cần thiết và dòng PGMS trong ñiều kiện ngày dài cần thiết sẽ bất dục tuyệt ñối, ở thời kỳ này chúng ñược sử dụng làm

mẹ ñể sản xuất hạt lai F1 Trong ñiều kiện nhiệt ñộ ôn hòa hoặc ngày ngắn cần thiết các dòng TGMS và PGMS sẽ hữu dục bình thường, chúng ñược nhân

giống ñể duy trì hạt dòng mẹ bằng tự thụ phấn

- Do tính bất dục ñược kiểm soát bởi các alen lặn nên hầu hết các giống lúa thường ñều phục hồi phấn ñược cho các dòng PGMS và TGMS Như vậy việc chọn ñược dòng phục hồi sẽ dễ dàng hơn, phổ cập hơn, có thể mở rộng ra ngoài phạm vi của một loài phụ và khả năng tạo ra các tổ hợp năng suất cao hơn ñược tăng lên ñáng kể

- Kiểu gen của TGMS và PGMS dễ dàng ñược chuyển sang giống khác

ñể tạo ra các dòng bất dục mới với nguồn di truyền khác nhau, tránh ñược nguy cơ ñồng tế bào chất và thu hẹp phổ di truyền

- Tính bất dục của các dòng TGMS và PGMS không liên quan ñến tế bào chất vì thế các ảnh hưởng của kiểu bất dục dạng dại “WA” ñã ñược khắc phục, khả năng kết hợp giữa năng suất cao và chất lượng tốt ñược mở rộng và hiện thực hơn [9]

2.3.2.2 ðặc ñiểm của các dòng bất dục ñực chức năng di truyền nhân mẫn cảm với ñiều kiện môi trường

* Dòng TGMS:

Sự chuyển hóa hữu dục của dòng TGMS chủ yếu quyết ñịnh bởi nhiệt

ñộ Một dòng TGMS bất kỳ ñều bất dục ở ñiều kiện nhiệt ñộ cao và hữu dục ở ñiều kiện nhiệt ñộ thấp hơn, lấy nhiệt ñộ chuyển hóa làm mốc ðộ dài ngày rất ít ảnh hưởng ñến tính hữu thụ của kiểu bất dục này

Những ñặc ñiểm cơ bản của dòng TGMS như sau:

- Thời kỳ chuyển hóa hữu dục là giai ñoạn từ khi phân hóa tế bào mẹ hạt phấn ñến khi bắt ñầu phân chia giảm nhiễm tức là khoảng 12- 18 ngày trước khi lúa trỗ

- Giới hạn gây bất dục hạt phấn nằm trong khoảng 230C- 300C tùy theo dòng ðiều quan trọng nhất ở ñây là ñể một dòng TGMS có thể ứng dụng ñược một cách có hiệu quả thì nhiệt ñộ gây bất dục của nó phải khá thấp và sự chuyển hóa từ bất dục sang hữu dục hoặc từ hữu dục sang bất

dục phải triệt ñể

Dòng làm mẹ ñược ký hiệu là S, có tính 2 mặt: Trong ñiều kiện nhiệt

ñộ cao từ 26- 330C xảy ra ở giai ñoạn từ bước IV- VI của phân hóa ñòng thì hạt phấn bất dục, lúc này sử dụng dòng S làm mẹ ñể sản xuất hạt lai Trong ñiều kiện phân hóa như trên mà gặp nhiệt ñộ ôn hòa từ 20- 240C dòng S có hạt phấn hữu dục, lúc này bố trí nhân cách ly ñể duy trì dòng mẹ Dòng bố R

là dòng phục hồi phấn cho dòng mẹ S và cho UTL cao [9]

ðồng thời với việc phát hiện ra các dòng PGMS và TGMS người ta còn phát hiện ra các dòng P(T)GMS hoặc T(P)GMS là các dòng bất dục ñực di truyền nhân vừa mẫn cảm với quang chu kỳ vừa mẫn cảm với nhiệt ñộ Tất cả các dòng lúa mang gen mẫn cảm với nhiệt ñộ, với quang chu kỳ ñược gọi chung là dòng bất dục ñực mẫn cảm ñiều kiện ngoại cảnh (EGMS) Gen kiểm soát tính dục trong các dòng EGMS hoạt ñộng hai chức năng, biểu hiện bất dục trong ñiều kiện nhiệt ñộ cao hoặc thời gian chiếu sáng ngày dài và tự hình thành hạt phấn hữu dục trong ñiều kiện nhiệt ñộ thấp hoặc thời gian chiếu sáng ngày ngắn ðây là nguồn vật liệu quý cho các nhà chọn giống duy trì và bố trí sản xuất hạt lai một cách thuận lợi [7] [30]

Các nhà khoa học Trung Quốc, Nhật Bản, Viện lúa Quốc tế (IRRI) và

Ấn ðộ ñã xác ñịnh ñược 3 gen kiểm soát tính trạng bất dục ñực mẫn cảm với thời gian chiếu sáng- PGMS (pms1, pms2, pms3) và 5 gen kiểm soát tính bất dục ñực mẫn cảm với nhiệt ñộ- TGMS (tms1, tms2, tms3, tms4, tms5) Các gen pms nằm trên NST tương ứng số 7, 3 và 12, các gen tms ñịnh vị trên 5 NST tương ứng số 8, 7, 6, 4 và 2 [17]

2.3.2.3 Các bước trong quá trình sản xuất hạt lai

Quá trình sản xuất hạt lai F1 lúa lai hai dòng trải qua 3 bước:

- Chọn lọc duy trì giống gốc các dòng bố mẹ (chọn siêu nguyên chủng)

- Nhân dòng bố mẹ ( siêu nguyên chủng thành nguyên chủng)

- Sản xuất hạt lai

Bước 1: Chọn lọc duy trì giống gốc các dòng bố mẹ (chọn siêu nguyên chủng)

- Phương pháp 1: Theo Deng Xiao Fian, Li Renuan, Zhou Kaida, yang

Ren Cui (1997) [47] ðể chọn lọc thuần kiểu hình và duy trì ổn ñịnh ngưỡng chuyển ñổi tính dục của các dòng TGMS cần thực hiện 3 vụ liên tiếp như sau:

+ Vụ 1: Chọn cá thể ñiển hình sau ñó xử lý nhiệt ñộ thấp bằng ngưỡng nhiệt

ñộ gây bất dục ñể chọn cá thể bất dục hoàn toàn rồi nhân gốc chét các cá thể bất dục ñã chọn và ñánh giá ngưỡng theo hệ vô tính ñể thu hạt trên cây chét

+ Vụ 2: Nhân hạt thu ñược từ các cá thể lúa chét ñã ñược kiểm tra ngưỡng nhiệt ñộ thành hạt giống tác giả

+ Vụ 3: Sản xuất hạt nguyên chủng ñồng thời kiểm tra ngưỡng nhiệt ñộ sau chuyển sang sản xuất hạt lai F1

- Phương pháp 2: Theo Zhou C.S (2000) [77] trình tự chọn siêu nguyên chủng dòng TGMS thực hiện trong 5 vụ:

+ Vụ 1: Chọn cá thể ñiển hình trên ñồng ruộng, ñiều kiện nhiệt ñộ ở thời

kỳ mẫn cảm là 24oC, chọn cá thể bất dục 100%

+ Vụ 2: Thu hạt, gieo các cá thể ñược chọn và xử lý nhiệt ñộ ở thời kỳ mẫn cảm trong ñiều kiện nhân tạo bằng 23oC, chọn cá thể có tỷ lệ hạt phấn bất dục cao hơn 99,5%

+ Vụ 3: Thu hạt, gieo các cá thể ñược chọn, tiếp tục xử lý nhân tạo ở nhiệt

ñộ 22oC, chọn cá thể có tỷ lệ hạt phấn bất dục cao hơn 99,5%

+ Vụ 4: Nhân gốc cá thể ñược chọn theo hệ vô tính Thời kỳ mẫn cảm ñiều khiển nhiệt ñộ thấp hơn 22oC ñể thu hạt tác giả

+ Vụ 5: Nhân tiếp hạt nguyên chủng chuyển sang sản xuất hạt lai F1

- Phương pháp 3: Theo Yin hua Qi (1993) [70], thực hiện 3 vụ:

+ Vụ 1: Chọn cá thể ñiển hình, xử lý các cá thể ñược chọn trong ñiều kiện nhân tạo, nhiệt ñộ bằng 24oC

Giai ñoạn 1: bước 3 phân hóa ñòng, xử lý 4 ngày

Giai ñoạn 2: bước 5 phân hóa ñòng, xử lý 4 ngày

Chọn các cá thể bất dục hoàn toàn, nhân vô tính gốc chét các cá thể bất dục ñược chọn, thu hạt giống gốc

+ Vụ 2: Nhân hạt giống gốc thành hạt tác giả

+ Vụ 3: Nhân tiếp hạt giống tác giả thành nguyên chủng, chuyển sang sản xuất hạt lai F1

Ba phương pháp của các nhà khoa học Trung Quốc nêu trên và phương pháp của Nguyễn Trí Hoàn (Việt Nam) có thể giải quyết vấn ñề chọn lọc dòng TGMS về kiểu hình và ngưỡng chuyển ñổi tính dục Tuy nhiên các tác giả chưa ñề cập ñến vấn ñề duy trì ổn ñịnh ưu thế lai Trong thực tế, việc chọn lọc dòng thuần TGMS phải gắn liền với chọn lọc các dòng bố cho ưu thế lai cao, ñúng nguyên bản Theo Nguyễn Thị Trâm và cộng sự ñã ñề xuất phương pháp chọn lọc siêu nguyên chủng ñồng thời cả dòng mẹ và dòng bố như sau:

Bước 1: Vụ Mùa gieo riêng dòng TGMS và dòng bố, cấy thưa, khi lúa

ñẻ nhánh, chọn cây ñúng nguyên bản cắm que như chọn siêu nguyên chủng lúa thường Khi lúa trỗ kiểm tra hạt phấn của từng cây S ñã cắm que, chọn cây bất dục 100% Bứng cây R ñã chọn trồng cạnh cây S, bao cách ly ñể lấy hạt F1 Khi lúa chín thu hạt F1 trên cây S và thu hạt R sau ñó nhổ bỏ gốc cây

R, cắt chét cây mẹ, chăm bón và thu hoạch hạt TGMS

Bước 2: Vụ Xuân: Hạt thu ñược trên lúa chét gieo riêng từng cá thể khu cách ly, loại bỏ dòng có cây phân ly, thu dòng thuần

Chọn ruộng khác ñể gieo cấy F1 và ñánh giá R Cấy các cặp F1 tuần tự

ở một phía, phía ñối diện cấy các R tương ứng, ñánh giá dòng R thuần ñể thu

F1 tương ứng, cân hạt ñể ñánh giá sơ bộ ưu thế lai cao, chọn cặp có ưu thế lai cao tương ứng, ñối chiếu ñể loại cặp có dòng mẹ chưa thuần

Bước 3: Vụ Mùa: Gieo các dòng TGMS thuần và có ưu thế lai cao, ñánh giá ngưỡng chuyển ñổi tính dục trong Phytotron, chọn dòng mẹ chuyển ñổi ñúng ngưỡng, hỗn hợp hạt ñể tạo lô siêu nguyên chủng dòng mẹ

Bước 4: Vụ Xuân: chọn hai khu cách ly:

Khu 1: Nhân TGMS siêu nguyên chủng hỗn hợp ở vụ thứ 3 thành hạt nguyên chủng

Khu 2: Nhân các dòng R hỗn hợp siêu nguyên chủng thành hạt nguyên chủng

Bước 5: Vụ Mùa: sản xuất hạt lai F1 cần chú ý 9 khâu kỹ thuật sau:

1 Chọn khu cách ly:

- Cách ly không gian: Trong sản xuất hạt lai F1, yêu cầu cách ly không gian tối thiểu là 100m cách các ruộng lúa khác giống kể từ các bờ của ruộng sản xuất hạt lai

- Cách ly thời gian: phải bố trí ñể ruộng sản xuất hạt lai trỗ bông trước hoặc sau các ruộng lúa xung quanh trong phạm vi 100m ít nhất là 20 ngày (Nguyễn Văn Hoan, 2000) [8]

- Cách ly bằng vật cản: Các ñiều kiện ñồi núi, sông lớn… ñảm bảo cách ly lý tưởng Nếu một phía nào ñó không có vật cản có thể trồng các cây khác như ngô, mía, vừng…với một băng rộng chừng 30m hoặc có thể cấy một băng lúa bố rộng 50-100m Sản xuất diện tích nhỏ có thể dùng vải bạt, tấm chắn bằng sợi dứa, sợi polyetylen ( Nguyễn Công Tạn, 1992) [26]

2 Xác ñịnh thời vụ sản xuất và thời gian gieo cấy bố mẹ ñể ñạt ñược trỗ bông trùng khớp, nở hoa tung phấn an toàn: Dòng bố và mẹ trỗ bông cùng ngày hoặc lệch 1-2 ngày ñược coi là trùng khớp [33]

Xác ñịnh thời vụ sản xuất hạt lai F1: Trong ñiều kiện miền Bắc sử dụng các dòng TGMS ñể sản xuất hạt lai phải bố trí vào mùa hè Vụ Mùa có nhiệt

ñộ khá ổn ñịnh nên dễ ñạt ñược sự trùng khớp của bố mẹ nhưng lại gặp khó

khăn thường hay mưa bão Nếu ñiều kiện cho trỗ muộn hơn 10/9 có thể gặp một số ngày lạnh sẽ làm dòng mẹ tự thụ, ảnh hưởng ñến chất lượng hạt lai ( Nguyễn Thị Trâm, 2002) [30] ðể sản xuất hạt lai an toàn có hai giai ñoạn cần xác ñịnh là thời kỳ mẫn cảm nhiệt ñộ và thời kỳ trỗ bông Nhiệt ñộ thuận lợi

ñể bố mẹ trỗ bông 24-300C, chênh lệch nhiệt ñộ ngày ñêm từ 8-100C, ñộ ẩm 70-80%, ñủ ánh sang, gió nhẹ, trời không mưa liên tục trong 3-5 ngày (Kumar R.V, 1996) [53] Một số dòng TGMS ñược chọn ở Việt Nam có nhiệt ñộ gây bất dục >24oC nên có thể bố trí thời vụ sản xuất hạt lai tháng 5 ñến tháng 9 (Nguyễn Thị Trâm và Nguyễn Văn Hoan, 1996) [33]

3 Xây dựng quy trình kỹ thuật gieo cấy

- Kỹ thuật gieo mạ: gieo mạ thưa và ñều Ở Ấn ðộ lượng giống ñược khuyến cáo là 25-30g/m2ñất mạ (Ramesha M.S và Viraktamath B.C, 1996) [60] Lượng giống bố mẹ gieo khoảng 150kg/ha (Yuan L.P và Xi Q.F, 1995) [74]

Lượng giống gieo trên một ñơn vị diện tích còn phụ thuộc vào tuổi mạ,

mạ ñể 20 ngày tuổi gieo 150kg/ha, 25 ngày tuổi gieo 112,5 kg/ha (Nguyễn Công Tạn, 1992) [26] ðối với lúa lai hệ hai dòng, mỗi ha mạ dòng bố gieo

150 kg, dòng mẹ 112 kg

- Mật ñộ cấy và số dảnh/ khóm:

Theo Huang và cộng sự (1987) dòng bố cấy 2-3 cây mạ/ khóm, khoảng cách 17cm x 33,3cm Còn dòng mẹ cấy 2 dảnh/ khóm, khoảng cách 12cm x 33,3cm Ở Ấn ðộ dòng bố cấy khoảng cách 30cm x 15cm, dòng mẹ khoảng cách 15cm x 15cm (Kumar, 1996) [53]

- Tỷ lệ hàng bố mẹ:

Theo Hoàng Bồi Kính (1994) [14] ñể ñạt năng suất hạt giống F1 siêu cao thì tỷ lệ hàng bố mẹ bố trí như sau: ðối với trường hợp chín sớm và chín trung bình bố trí 2 hàng bố, 16-18 hàng mẹ Tổ hợp chín muộn 2 hàng bố, 18-

20 hàng mẹ Với tổ hợp lúa lai hai dòng, theo Doãn Hoa Kỳ (1996) [15] Tỷ lệ hàng bố mẹ 2:11 Ở Việt Nam tỷ lệ hàng bố mẹ 2:14-16 tùy thuộc từng tổ

hợp Tổ hợp TH3-3 bố trí tỷ lệ hàng bố mẹ 2:16 cho năng suất cao nhất

- Kỹ thuật cấy: Cấy đúng tuổi, mạ khơng để qua đêm, cấy đến đâu nhổ đến đĩ, khơng đập mạ để tránh dập nát, ruộng cấy phải bằng phẳng, làm đất

kỹ và bĩn lĩt đầy đủ [4]

- Phân bĩn cho ruộng cấy: Lượng phân bĩn khác nhau, thời điểm bĩn khác nhau thì độ dài lá địng cũng khác nhau Theo Dỗn Hoa Kỳ (1996) [15] các tổ hợp lúa lai hai dịng cần bĩn phân lĩt đầy đủ, mỗi ha bĩn 150kg ure, 75kg KCL, 375kg supe lân Sau cấy 6 ngày bĩn thúc 150kg phân tổng hợp NPK/ha Thời kỳ đẻ nhánh bĩn thúc một lần 45 kg ure + 30 kg KCL Thời kỳ cuối cùng phun dung dịch để cho hạt mẩy dùng 4,5kg KH2PO4 hịa với 450 lít nước phun cho 1ha

- Tưới nước và phịng trừ sâu bệnh:

Cần chú ý kiểm tra phát hiện sâu bệnh kịp thời để cĩ biện pháp phịng trừ sâu bệnh như: đạo ơn, khơ vằn, bạc lá…[4] [32]

4 Theo dõi quần thể bố mẹ dự đốn ngày trỗ

- Phương pháp dự báo thời gian trỗ bơng:

Mặc dù bố mẹ được gieo theo khung thời vụ đã được xác định song vẫn cĩ thể trỗ lệch do biến động thời tiết, kỹ thuật canh tác…Vì vậy cần dự báo ngày trỗ để điều chỉnh kịp thời đảm bảo trỗ bơng trùng khớp

Hiện nay trong sản xuất người ta sử dụng các biện pháp dự đốn thời gian trỗ bơng của các dịng bố mẹ như sau:

- Phương pháp bĩc địng: Căn cứ vào hình thái và độ dài của địng, quá trình phân hĩa địng được chia thành 8 bước (theo ðinh Dĩnh, Trung Quốc)

Khi quan sát thấy lá thắt eo đầu tiên xuất hiện là lúc cần kiểm tra sự phân hĩa địng Trước khi lúa trỗ 30 ngày, cứ 3 ngày lấy mẫu một lần, lấy dảnh chính của dịng A và R bĩc địng để xác định bước phân hĩa địng và dự đốn trùng khớp [26]

Ngồi ra, cĩ thể dung phương pháp “Số lá cịn lại’’ hay thời kỳ “Song linh diệp’’ hoặc “Tam linh diệp’’ để dự đốn tiến độ phân hĩa địng

5 ðiều chỉnh khi khơng trùng khớp

• Theo Nguyễn Thị Trâm, điều khiển trong 3 bước đầu của quá trình phân hĩa địng như sau [31]:

- Biện pháp dung hĩa chất:

+ Phun KH2PO4 cho dịng phát triển chậm: nếu dịng A chậm, phun 1.5-2kg KH2PO4 + 400 lít nước/ ha/ lần phun, nếu dịng R chậm, phun 0.5-0.7kg KH2PO4 + 100 lít nước/ ha/ lần phun, phun 2-3 lần trong 2-3 ngày liên tiếp hoặc cách nhau 1 ngày)

+ Phun MET nồng độ 150-200ppm cho dịng phát triển nhanh, khơng nên sử dụng MET để điều chỉnh trong thời kỳ phân hĩa địng trước bước 7

• ðiều khiển trong các bước sau:

- Biện pháp dùng nước: Nếu dịng R nhanh hơn thì tháo cạn nước và ngược lại

- Biện pháp dùng hĩa chất:

+ Phun GA3 + KH2PO4 cho dịng phát triển chậm vào thời điểm cuối bước VII (4-5 ngày trước trỗ) Nếu dịng A chậm phun 7-8g GA3 + 1,5kg KH2PO4+ 400 lít nước/ ha Nếu dịng R chậm dùng 1/3 lượng trên

+ Phun MET nồng độ 150-200ppm cho dịng phát triển nhanh, khơng nên sử dụng MET để điều chỉnh trong thời kỳ phân hĩa địng trước bước 7

- Biện pháp cơ giới: Dịng nào nhanh hơn 5-7 ngày thì dùng biện pháp đạp rễ, cắt rễ để kìm hãm Nếu dịng R nhanh hơn cĩ thể nhổ cấy lại Tùy mức

ñộ chênh lệch mà sử dụng biện pháp này hay kết hợp các biện pháp trên cho phù hợp, hiệu quả

6 Xử lý GA3 ñể nâng cao năng suất hạt lai F1

Trong sản xuất lúa lai GA3 có nhiều tác dụng: hỗ trợ dòng A trỗ thoát, tăng tỷ lệ thò vòi nhụy vươn ra ngoài vỏ trấu, tăng góc mở của hoa…Lượng

GA3 sử dụng nhiều hay ít phụ thuộc vào ñộ nhạy cảm của các dòng bố mẹ: các tổ hợp hệ Bắc ưu 200-250g/ ha, nhị ưu 250-350g/ ha Phương pháp phun

áp dụng phổ biến là chia GA3 làm 2-3 lần phun trong 2-3 ngày liên tiếp bắt ñầu từ khi lúa trỗ 15-20%

8 Thụ phấn bổ sung

Thụ phấn bổ sung nhằm tạo ñiều kiện cho hạt phấn dòng bố tung khoảng rộng và rơi vào núm nhụy dòng mẹ Thụ phấn bổ sung 10h-13h, vào ngày trời lặng gió, gió nhẹ Có thể dùng dây hoặc sào ñể kéo phấn Khoảng 30 phút gạt phấn một lần, một ngày gạt 3-4 lần Công việc này ñược thực hiện ñến khi dòng bố hết phấn khoảng 7-10 ngày (Kumar KV, 1996) [53]

9 Thu hoạch, chế biến, bảo quản

- Thu hoạch: ðể tránh lẫn tạp trong lô hạt giống cần thu hoạch dòng bố trước ít nhất 2-3 ngày Sau ñó ñi khử lẫn lần cuối rồi mới thu hoạch hạt lai

- Chế biến: Hạt giống sau khi thu hoạch phơi và sấy ñể hạ ñộ ẩm xuống dưới 13% Làm sạch hết tạp chất, ñể ñảm bảo lô hạt giống có phẩm chất tốt (Virmani, 1994) [64]

- Bảo quản: hạt giống sau khi phơi khô, làm sạch cần ñược bảo quản

trong ựiều kiện lạnh là tốt nhất Khi giảm ựộ ẩm hạt xuống 1% thì thời gian bảo quản ựược tăng gấp ựôi (Virmani, 1994) [64]

2.4 Nghiên cứu và phát triển lúa lai trên thế giới

2.4.1 Nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Trung Quốc

- Lịch sử nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Trung Quốc:

Năm 1964 Yuan L.P là người ựầu tiên nghiên cứu lúa lai ở Trung Quốc đến năm 1973 chọn tạo các giống lúa lai ba dòng phát triển và năm

1976, Trung Quốc là nước ựầu tiên trên thế giới nghiên cứu, sử dụng lúa lai trong sản xuất ựại trà Năm 1976 diện tắch gieo cấy lúa lai của Trung Quốc ựạt 139.000ha Những tỉnh có diện tắch gieo cấy lúa lai khoảng 1,2 triệu ha là

Tứ Xuyên, Hồ Nam, Quảng đông Một số tỉnh khác như Giang Tô, Giang Tây, Phúc Kiến cũng có diện tắch gieo cấy lúa lai ựạt từ 600- 800 nghìn ha [39] Cho ựến tận năm 1995 lúa lai hai dòng phát triển mạnh

Theo báo cáo của GS Yuan L.P tại Hội nghị lúa lai do FAO tổ chức tại Hà Nội (tháng 5 năm 2001), tổng diện tắch trồng lúa của Trung Quốc là 31 triệu ha, năng suất bình quân ựạt ựược 6,3 tấn/ha; trong ựó diện tắch gieo cấy lúa lai chiếm 50% và năng suất bình quân ựạt 6,9 tấn/ha Diện tắch sản xuất hạt lai F1 của Trung Quốc khoảng 0,14 triệu ha với năng suất hạt lai F1 bình quân là 2,5 tấn/ha [36] [39] Những năm gần ựây diện tắch lúa lai hầu như phổ biến rộng rãi trong cả nước khoảng16,6 triệu ha (57% tổng diện tắch trồng lúa), năng suất trung bình ựạt 7,2 tấn/ha [75]

- Trong 4 thập kỷ qua, nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Trung Quốc ựược chia thành 4 giai ựoạn:

+ Giai ựoạn nghiên cứu chọn tạo lúa lai hệ Ộba dòngỢ

+ Mở rộng sản xuất ựối với các tổ hợp lúa lai hệ Ộba dòngỢ

+ Nghiên cứu và chọn tạo các lúa lai hệ Ộhai dòngỢ

+ Nghiên cứu và trình diễn các tổ hợp siêu lúa lai

Ớ Chọn tạo lúa lai 3 dòng dạng Indica (1964- 1976)

Từ những nhận thức về ưu thế lai ở cây trồng tự nhiên, Yuan L.P bắt đầu ý tưởng ứng dụng ưu thế lai ở lúa vào đầu những năm 60

Yuan L.P và cộng tác viên đã tìm được cây bất dục đực dạng hoang dại (WA) vào năm 1964 và định hướng sử dụng ưu thế lai bằng việc lai tạo chọn lọc dịng bất dục đực (A), dịng duy trì bất dục (B) và dịng phục hồi hữu dục (R) Từ đây tập đồn dịng bố mẹ được hình thành và ngày càng phát triển Năm 1973 Zang Xian Chen trường ðại học Nơng nghiệp Quảng Tây đã thanh lọc được tập đồn dịng bất dục đầu tiên Vào thời điểm đĩ, các tổ hợp cĩ ưu thế lai cao như Nan you 2, Nan you 6 được phĩng thích, năng suất vượt 20%

so với lúa thuần Kỹ thuật sản xuất hạt giống thành cơng vào năm 1975 và kết quả này đánh dấu sự thanh cơng của chọn tạo lúa lai dạng Indica và lúa lai được mở rộng vào năm 1976 [39]

• Giai đoạn mở rộng nhanh lúa lai 3 dịng (1976-1985)

Nhĩm giống lúa lai đầu tiên thể hiện các đặc tính tốt như: bộ rễ khoẻ,

đẻ nhánh sớm và nhiều, bơng to nhiều hạt, cho năng suất vượt 20-30% so với lúa thường (tăng 750-1500 kg/ha)

Cùng thời điểm đĩ, các chuyên giai nhận ra rằng các dịng phục hồi đều

cĩ chung một nguồn gốc Do đĩ cần thiết phải chọn tạo những dịng bất dục mới

để tăng năng suất và tránh nguy cơ xảy ra sâu bệnh gây hại thành dịch

Những tổ hợp lúa lai mới cĩ thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao, chống chịu tốt với sâu bệnh hại và điều kiện ngoại cảnh bất thuận đã đưa vào sản xuất như: Wei you 35, Shan you 36 và Wei you 64 Kỹ thuật sản xuất hạt giống cũng cĩ những đột phá lớn, năng suất hạt lai tằng từ 750 kg/ha lên 2.250 kg/ha, đã là cơ sở cho việc mở rộng và phát triển nhanh diện tích lúa lai thương phẩm Diện tích lúa lai năm 1990 đạt đươc 15,9 triệu ha chiếm 49,8% diện tích trồng lúa của Trung Quốc; 17,6 triệu ha (năm 1991) chiếm 55% diện tích trồng lúa cả năm

• Sự phát triển lúa lai hệ “hai dịng”

Ngoài nghiên cứu và phát triển lúa lai hệ 3 dòng, Trung Quốc ñã thành công ñưa vào sản xuất lúa lai hệ 2 dòng Năm 1973, Shi Ming Song ở trung tâm nghiên cứu lúa lai tỉnh Hồ Bắc- Trung Quốc ñã phát hiện ở giống lúa Nông khẩn 58S có gen bất dục ñực nhân mẫn cảm với môi trường, ñặc ñiểm PGMS ñược mô tả như sau:

- Nếu gieo cấy cho lúa phân hóa ñòng bước 5 và bước 6 (12 - 18 ngày trước trỗ) ở ñiều kiện ánh sáng ngày dài thì khi trỗ cây lúa sẽ bất dục phấn, hạt phấn bị thui chột hoàn toàn như dòng A của lúa lai "3 dòng", thời gian này dùng ñể sản suất hạt lai F1

- Nếu gieo cấy cho lúa phân hóa ñòng bước 5 và bước 6 (12 - 18 ngày trớc trỗ) ở ñiều kiện ánh sáng ngày ngắn thì khi cây lúa trỗ hạt phấn trở lại bình thường, cây lúa kết hạt tự thụ, thời gian này dùng ñể sản xuất hạt dòng

mẹ cho ñời sau Như vậy, sử dụng dòng này có thể thay thế cho cả dòng A và

B trong lúa lai hệ "3 dòng", vì nó vừa làm dòng mẹ ñể sản xuất hạt lai F1 vừa

tự nhân duy trì hạt cho ñời sau

Sau công trình của Shi Ming Song người ta ñã tìm ra dòng bất dục mẫn cảm nhiệt ñộ có biểu hiện là khi thời kỳ mẫn cảm gặp ñiều kiện nhiệt ñộ cao thì bất dục, nếu gặp ñiều kiện nhiệt ñộ thấp thì có phấn hữu dục Hiện tượng này gọi chung là bất dục ñực nhân mẫn cảm với môi trường (EMGS), người

ta chia ra hai loại dòng bất dục ñực nhân mẫn cảm với môi trường là:

+ Các dòng bất dục ñực nhân mẫn cảm với nhiệt ñộ (TGMS - Thermo senitive Genetic Male Steril)

+ Các dòng bất dục ñực nhân mẫn cảm với ánh sáng (PGMS - Photoperiodic sensitive Genetic Male Sterile)

Dòng mẹ trong lúa lai "hai dòng" ñược ký hiệu bằng chữ S như : Bồi

ải 64S, 7001S, An xianS và dòng phục hồi vẫn ñược goi là dòng R Năm

1995 Trung Quốc ñã nghiên cứu thành công lúa lai "hai dòng" Kết qủa nghiên cứu ñã tạo ra các tổ hợp lai "hai dòng" cho năng suất cao hơn các tổ

hợp lai "ba dòng" và có chất lượng gạo tốt Lúa lai "hai dòng" có một số ưu ñiểm nổi bật:

+ Dễ tìm ñược dòng phục hồi tạo ra ưu thế lai cao trong sản xuất hạt lai F1 + Năng suất của các tổ hợp lúa lai "hai dòng" cao hơn các tổ hợp lai "ba dòng" từ 5 - 10%

+ Dễ tạo ra các tổ hợp có phẩm chất tốt, khả năng chống chịu khá với sâu bệnh hại

+ Không có hiện tượng ñồng tế bào chất dạng hoang dại "WA" nên hạn chế ñược sâu bệnh phá hại

+ Dễ sản xuất hạt lai F1 nên giá thành sản xuất hạt lai giảm [29]

Nhiều dòng bất dục ñực ñược chọn tạo thành công, ñiển hình là dòng Peiai 64S ðồng thời nhiều tổ hợp ñược tạo ra như: Peiliang you 288, Lưỡng

ưu bồi cửu sản xuất trên diện tích rộng Một số tổ hợp lúa lai hai dòng có nhiều ưu việt như: Hương 125S/dòng 68 có chất lượng gạo tốt, thích hợp gieo trồng trong vụ Xuân ở vùng thâm canh ñất 2 vụ lúa, mới ñưa vào sản xuất năm 2000 ñã ñạt diện tích tới 60 nghìn ha với năng suất bình quân 7,5 tấn/ha

và cao hơn khoảng 10% so với lúa lai 3 dòng Năm 2003 Trung Quốc ñã nghiên cứu chọn tạo ñược trên 80 dòng EGMS và cho ra ñời hơn 100 tổ hợp lúa lai hệ “hai dòng”

(4) Nghiên cứu và trình diễn các tổ hợp siêu lúa lai

Năm 1997, Yuan L.P ñã ñề xuất chương trình nghiên cứu mới là nghiên cứu chọn tạo siêu lúa lai Ông ñã ñặt mục tiêu năng suất cho siêu lúa lai là

100 kg/ha/ngày; hướng nghiên cứu chính là “Kết hợp cải tiến ñặc ñiểm hình thái và nâng cao giá trị ưu thế lai nhờ kiểu cây thâm canh” Những tiến bộ này

ñã nhanh chóng ñược thực hiện có kết quả, năm 2002 tại tỉnh Hồ Nam lần ñầu tiên năng suất lúa lai ñạt ñược 12,26 tấn/ha; năm 2004 năng suất kỷ lục ñã ñạt ñược 13,94 tấn/ha trên diện tích 6,7 ha tại tỉnh Phúc Kiến [42] Theo Nhân dân nhật báo (ngày 12/9/2005), các nhà nông học Trung Quốc ñã gieo trồng

giống lúa lai mới "Siêu lúa lai II YOU28" ñạt năng suất bình quân kỷ lục 18,49 tấn /ha Giống siêu lúa lai II YOU 28 sẽ ñóng vai trò ñáng kể trong việc nâng cao sản lượng lúa gạo ở Trung Quốc và các nước có nghề trồng lúa khác trên thế giới [17]

ðể có những ñột phá về năng suất, Yuan L.P ñã ñề xuất chiến lược siêu lúa lai và tạo nên mô hình siêu lúa lai với các chỉ tiêu chọn lọc như sau: Ba lá trên cùng cứng, thẳng, dài và có dạng lòng máng; bông lúa chỉ ở khoảng 2/3 tổng chiều cao cây lúa (ño từ mặt ñất ñến lá dài nhất); bông to, khoảng 300 hạt/bông với KL1000 hạt 30 g, ñạt khoảng 300 bông /m2 và năng suất ñạt ñược 12-15 tấn/ha

Các tổ hợp Peiai 64S/E32 và Peiai 64S/9311 có năng suất siêu cao 14,8- 17,1 tấn/ha trên diện hẹp và 10-12 tấn/ha trên diện rộng ñã mở ra thời

kỳ siêu lúa lai ở Trung Quốc [39] [41]

Thành tựu to lớn về nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Trung Quốc ñược ñúc kết ở 4 ñiểm ñó là:

- Xây dựng cơ sở khoa học cho lúa lai: Thành công có ý nghĩa quan trọng ñó là việc phát triển các lý thuyết về di truyền, chọn giống và kỹ thuật của công nghệ sản xuất hạt giống lúa lai Lý thuyết về chọn tạo giống siêu lúa

và vai trò của nó ñối với an ninh lương thực toàn cầu Hình thành một ngành khoa học mới ñó là “Công nghệ sản xuất lúa lai” ðây cũng là tiền ñề quan trọng cho các nhà khoa học trên thế giới và nhiều Quốc gia quan tâm cùng nghiên cứu

- Thành công trong việc chọn tạo giống lúa lai hệ “ba dòng”: Qua nhiều năm nghiên cứu và phát triển lúa lai với các phương pháp lai xa huyết thống, lai xa ñịa lý, Trung Quốc ñã tạo ñược hơn 1.000 dòng vật liệu bất dục ñực di truyền tế bào chất (dòng A) và dòng duy trì bất dục (dòng B) tương ứng; hơn 5.000 dòng phục hồi (dòng R) và ñã tạo ñược nhiều tổ hợp lai trong ñó có 300

tổ hợp lai ñược gieo trồng phổ biến trong sản xuất

- ðột phá trong kỹ thuật sản xuất hạt giống lai F1: Hiện nay Trung

Quốc ựã hình thành một hệ thống sản xuất lúa lai F1 khá chặt chẽ, từ Trung ương ựến ựịa phương và phân công trách nhiệm rõ ràng Các công ty giống cây trồng của tỉnh chịu trách nhiệm làm thuần các dòng bố mẹ; công ty giống cây trồng các huyện nhân dòng A, dòng S; công ty giống xã hoặc làng tổ chức sản xuất hạt lai F1 Ở Trung ương thành lập các Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển lúa lai Quốc gia và có nhiệm vụ chọn tạo các dòng bố mẹ và các tổ hợp lai mới chuyển giao ựến các vùng ựể trình diễn và tổ chức sản xuất [36] Năng suất hạt lai F1 của Trung Quốc từ 90- 1650 kg/ha năm 1985 ựược nâng lên 2.515 kg/ha năm 1991; trong những năm vừa qua nhiều công ty giống ựã ựạt kỷ lục về năng suất 4.500 kg/ha trên diện tắch rộng và có thể ựạt năng suất 6.000 kg/ha trên diện tắch hẹp Những thành công này không chỉ giúp cho việc mở rộng diện tắch lúa lai mà còn giảm diện tắch sản xuất giống và mang lai lợi nhuận kinh tế cao

- Thành công trong việc phát triển các biện pháp kỹ thuật canh tác: Các biện pháp kỹ thuật thâm canh lúa lai thương phẩm ựược phát triển hoàn chỉnh Nhiều kỹ thuật ựược áp dụng ựã thể hiện khả năng khai thác tối

ựa tiềm năng năng suất và ưu thế lai của các tổ hợp ựược chọn tạo như: kỹ thuật ựiều khiển ựẻ nhánh của cây lúa, kỹ thuật bón phân; kỹ thuật tăng số bông; kỹ thuật làm mạ Ầ

2.4.2 Nghiên cứu và phát triển lúa lai ở các nước khác

- Nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Ấn độ: Bắt ựầu nghiên cứu lúa

ưu thế lai từ 1970, nhưng ựến 1989 mới ựược hệ thống hóa và tăng cường thực sự Năm 2001 Ấn độ ựã ựưa vào sản xuất 19 giống lúa lai, trong ựó có 6 giống chủ lực có năng suất cao và chất lượng tốt là KRH- 2; PHB- 71; Sahyadri; PA6201; NSD- 2 và giống DRRH- 1 đến năm 2008 Ấn độ ựã ựưa vào sản xuất 33 giống và chọn ựược 4 dòng CMS mới là: DRR 5A, DRR 67A, DRR 7A, DRR 8A Năm 2005, công tác nghiên cứu lúa lai ở Ấn độ ựã ựược thực hiện khá sớm, các nhà chọn giống rất chú trọng ựến việc cải tiến dòng bố mẹ bằng cách sử dụng nguồn gen giữa các loài phụ đã tạo ựược

nhiều tổ hợp lai tốt trên cơ sở lai giữa Indica với Japonica nhiệt ựới, những tổ hợp này cho năng suất cao hơn từ 5- 10% so với con lai giữa Indica và Japonica Sản xuất hạt lai F1 cũng ựược chú trọng, năng suất từ 1.784 kg/ha (năm 2001) tăng lên 1.997 kg/ha (năm 2004)

Diện tắch gieo cấy lúa lai ở Ấn độ ựược tăng thêm 200.000 ha mỗi năm Theo Viraktamath B.C (2008) báo cáo diện tắch lúa lai ngày càng phát triển: Năm 1995 là 0,1 triệu ha, năm 2007 diện tắch lúa lai ở Ấn độ là 1,1 triệu ha [66] Năm 2010, diện tắch lúa lai 1,8 triệu ha Mục tiêu ựến năm 2011-2012 diện tắch lúa lai tăng lên khoảng 3 triệu ha [75]

Theo Nirmala B., (2008) năm 1995 sản lượng F1 là 200 tấn nhưng ựến năm 2007 là 19.000 tấn Mục tiêu ựến năm 2020 sản lượng hạt lai F1 ựạt 100.000 tấn [67]

- Nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Philippin:

Nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Philippin ựược bắt ựầu từ năm 1989, nhưng ựến năm 1998 chương trình lúa lai mới chắnh thức ựược triển khai ựồng bộ Năng suất lúa lai ở Philippin cao hơn lúa thuần từ 13- 15% Công tác nghiên cứu và phát triển lúa lai ựược tập trung vào việc giải quyết các mục tiêu ựó là:

Phát triển lúa lai F1 có năng suất cao hơn lúa thường tối thiểu là 15% Phát triển những tiến bộ kỹ thuật về sản xuất hạt giống và sản xuất lúa lai thương phẩm ựạt hiệu quả kinh tế cao

Qua quá trình phát triển công tác nghiên cứu lúa lai ở Philippin ựã thu ựược kết quả là:

+ Nghiên cứu và phát triển các dòng CMS: đã xác ựịnh ựược 2 dòng CMS tốt nhất là IR58025A và IR62829A có ựộ bất dục ổn ựịnh và khả năng thắch ứng cao với các ựiều kiện sinh thái Philippin cũng ựã cho nhập nội các dòng CMS kiểu D (Disi D52/37), BT (Chishurat Boro II/ Taichung 65) cho lai thử chúng với các giống lúa ựịa phương có năng suất cao nhằm tìm ra các dòng duy trì bất dục mới phù hợp với ựiều kiện của Philippin đồng thời