nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật sản xuất hạt lai f1 và nhân dòng bố, mẹ tổ hợp vl50

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nụng nghiệp --- Danh mục chữ viết tắt TT Chữ viết tắt Nghĩa của chữ viết tắt B Dòng duy trì tính bất dục Maintainer Line 1

Bộ giáo dục và đào tạo trường đại học nông nghiệp i

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nụng nghiệp -

Lời cam đoan

- Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và ch−a từng đ−ợc sử dụng để bảo vệ một học vị nào

- Tôi xin cam đoan mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đ2

đ−ợc cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này đ2 đ−ợc chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả luận văn

Đỗ Văn Lân

CP giống cây trồng Thái Bình đ2 giành cho tôi trong suốt thời gian qua

Tôi cũng xin gửi lời cám ơn bạn bè, đồng nghiệp, gia đình đ2 động viên, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành luận văn này

Tác giả luận văn

Đỗ Văn Lân

2.1.1 Quá trình nghiên cứu, ứng dụng và phát triển 13

2.1.4 Kỹ thuật nhân dòng bất dục và sản xuất hạt lai F1 24

2.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng lúa lai ở Việt Nam 342.2.1 Thu nhập nguồn vật liệu và đánh giá các dòng CMS 342.2.2 Phương hướng nghiên cứu và phát triển lúa lai trong những năm sắp tới 442.2.3 Những khó khăn trong sản xuất lúa lai ở Việt Nam 46

2.2.5 Chủ trương phát triển lúa lai của Việt Nam 47

3 Vật liệu, địa điểm, nội dung và phương pháp nghiên cứu 49

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nụng nghiệp -

4.1 Kết quả nghiên cứu sản xuất hạt lai F1 tổ hợp VL50 vụ mùa 2006 524.1.1 Diễn biến khí hậu thời tiết vụ mùa năm 2006 tại Thái Bình 524.1.2 Nghiên cứu thời điểm gieo mạ dòng bố R50 và dòng mẹ 135S

4.1.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của số dảnh cấy dòng R/khóm đến số hoa

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nụng nghiệp -

Danh mục chữ viết tắt

TT Chữ viết tắt Nghĩa của chữ viết tắt

B Dòng duy trì tính bất dục (Maintainer Line)

1 EGMS Dòng bất dục đực di truyền chức năng nhân mẫn

cảm với điều kiện môi trường (Environment Sensitive Genic Male Sterile)

2 CMS (dòng A) Dòng bất dục đực di truyền tế bào chất (Cytoplasmic

Male Sterile Line)

4 P(T) GMS Dòng bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với chu

kỳ chiếu sáng - nhiệt độ (Photo – Thermos – sensitive Genic Male Sterile)

5 R Dòng phục hồi hữu dục (Restorer Line)

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nụng nghiệp -

Danh mục bảng

2.1 Năng suất của thí nghiệm so sánh lúa lai Quốc gia trên các

2.2 Những tổ hợp lúa lai được công nhận cho sản xuất lúa lai

4.5 ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh tới tỷ lệ hữu dục và bất

4.6 Nghiên cứu ảnh hưởng của số dảnh cấy dòng R/khóm đến số

hoa và tỷ lệ hoa dòng 135S/R50 (vụ mùa 2006) 584.7 ảnh hưởng của GA3 đến chiều cao cây dòng R50 và 135S

4.10 ảnh hưởng của GA3 tới các yếu tố cấu thành năng suất và

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nụng nghiệp -

4.11 Số liệu khí tượng vụ xuân năm 2007 tại Hà Nội 654.12 Một số đăc điểm nông sinh của dòng R50 vụ xuân 2007 664.13 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất dòng R50

4.14 ảnh hưởng của thời vụ đến tốc độ ra lá của dòng 135S

4.15 ảnh hưởng của thời vụ và mật độ đến các giai đoạn sinh

trưởng, phát triển của dòng 135S vụ xuân 2007 ii4.16 ảnh hưởng của thời vụ và mật độ đến động thái tăng trưởng

4.17 ảnh hưởng của thời vụ và mật độ đến khả năng đẻ nhánh và

số nhánh hữu hiệu của dòng 135 (vụ xuân 2007) xi4.18 ảnh hưởng của thời vụ và mật độ đến động thái ra lá dòng

4.19 ảnh hưởng của thời vụ, mật độ đến tỷ lệ hữu dục, bất dục

4.20 ảnh hưởng của thời vụ và mật độ đến một số đặc điểm nông

4.21 ảnh hưởng của thời vụ và mật độ đến các yếu tố tạo thành

năng suất và năng suất dòng 135S vụ xuân 2007 xix

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nụng nghiệp -

Danh mục đồ thị

4.1 ảnh hưởng của GA3 đến chiều cao cây dòng R50 và 135S 604.2 ảnh hưởng của GA3 tới chiều dài cổ bông R50 và dòng 135S

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nông nghiệp -

Danh môc ¶nh

4.1 Ruéng nh©n dßng 135S vô Xu©n 2007 59 4.2 §Æc ®iÓm dßng 135S giai ®o¹n træ vô Xu©n 2007 62 4.3 §Æc ®iÓm dßng 135S thêi vô 1 (gieo ngµy 12/12/2006) 65 4.4 §Æc ®iÓm dßng 135S thêi vô 2 (gieo ngµy 22/12/2006) 66 4.5 §Æc ®iÓm dßng 135S thêi vô 3

và đang là một lĩnh vực quan trọng nhất trong nông nghiệp và PTNT ở Việt Nam bởi lúa gạo đ2 cung cấp 80% nhu cầu cácbonhyđrat và 40% prôtein cho người dân

Diện tích gieo trồng lúa ở Việt Nam là 7,5 triệu ha chiếm 90,3 % tổng diện tích đất trồng cây lương thực có hạt và được tập trung chủ yếu ở Đồng bằng Sông Hồng và Đồng bằng Sông Cửu Long (Niên giám thống kê 2003)

Từ khi có chính sách đổi mới của Đảng, nông nghiệp nước ta đ2 có những bước tiến vượt bậc, sản lượng lúa tăng từ 14,4 triệu tấn năm 1980 lên 19,9 triệu năm 1990 và 34,5 triệu tấn năm 2003 (Niên giám thống kê 2003) Nhờ đó đưa Việt Nam từ một nước phải nhập khẩu lương thực hàng năm thì nay đ2 trở thành nước xuất khẩu gạo đứng thứ hai trên thế giới sau Thái Lan (DANIDA, 1999)

Để giữ vững vị trí thứ hai về xuất khẩu gạo và đảm bảo an ninh lương thực trong nước trong khi diện tích trồng lúa ngày càng giảm, năng suất lúa thuần đ2 kịch trần cộng với sự ra tăng dân số liên tục, thì việc nghiên cứu, khai thác và sử dụng ưu thế lai được coi là một thành tựu khoa học nông nghiệp lớn nhất thế kỷ 20; được xem như là giải pháp tốt nhất để thúc đẩy việc

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nụng nghiệp -

tăng sản lượng lúa trong những năm sắp tới Tiến bộ kỹ thuật này góp phần nuôi sống hơn một tỷ dân Trung Quốc và đang ngày càng được mở rông ở nhiều quốc gia trồng lúa Năng suất lúa lai cao hơn lúa thường 20 -30% một cách ổn định không chỉ ở Trung quốc mà ở nhiều nước trên thế giới Chính vì vậy, sử dụng ưu thế lai ở lúa là một chiến lược quan trọng nhằm đảm bảo an ninh lương thực ở mỗi quốc gia

Tuy nhiên, đến nay ưu thế lai ba dòng đ2 và đang không đáp ứng được nhu cầu thực tế, năng suất đ2 đội trần, khả năng chống chịu kém…Đứng trước thách thức này các nhà khoa học Trung Quốc lại một lần nữa đi đầu nghiên cứu, ứng dụng lúa lai hai dòng nhằm tiếp tục phá thế đội trần về năng suất và nâng cao chất lượng gạo Song để khai thác một cách hiệu quả ưu thế lai của lúa lai hai dòng đòi hỏi phải có phương pháp chọn tạo, duy trì, đồng thời phải nghiên cứu hoàn thiện những quy trình nhân dòng bố mẹ, sản xuất hạt lai vừa

đảm bảo cho năng suất cao, chất lượng tốt lại vừa hạ giá thành Hiện nay, nhân duy trì dòng bất dục và sản xuất hạt lai còn gặp nhiều khó khăn Các dòng EGMS chịu sự chi phối chặt chẽ bởi điều kiện môi trường, vì vậy việc nhân duy trì các dòng bất dục đực và sản xuất hạt lai F1 của một giống mới nào đó cần phải tập trung nghiên cứu đầy đủ và có chiều sâu

Để góp phần vào những thành tựu của lúa lai hai dòng, có được kết luận một cách chắc chắn về quy trình nhân dòng bố mẹ và sản xuất hạt lai F1

tổ hợp VL50 để sớm đưa vào sản xuất đại trà chúng tôi tiến hành nghiên cứu

đề tài:

“Nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật sản xuất hạt lai F1 và nhân dòng bố, mẹ tổ hợp VL50”

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nụng nghiệp -

1.2 Mục đích yêu cầu của đề tài

1.3 ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Đóng góp thêm cơ sở lý luận để hoàn thiện quy trình nhân dòng bất dục đực cảm ứng với nhiệt độ 135S và sản xuất hạt lai F1 hệ “hai dòng” tổ hợp VL50

- Góp phần để Thái Bình chủ động thực hiện thành công chương trình

tự sản xuất hạt lúa lai F1 hai dòng, sớm đưa các tổ hợp lúa lai hai dòng năng suất cao chất lượng tốt vào sản xuất đại trà

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nụng nghiệp -

2 Tổng quan tài liệu

2.1 Nghiên cứu ở nước ngoài

2.1.1 Quá trình nghiên cứu, ứng dụng và phát triển

Ưu thế lai (ƯTL) là thuật ngữ để chỉ tính hơn hẳn của con lai F1 so với

bố và mẹ về sức sinh trưởng, sức sống, khả năng sinh sản, khả năng chống chịu, khả năng thích nghi, năng suất, chất lượng hạt và các đặc tính khác Việc

sử dụng ưu thế lai đời F1 vào sản xuất nhằm tăng thu nhập và hiệu quả kinh tế với mục đích là khai thác ưu thế ở cây trồng

Người đi tiên phong trong lĩnh vực ưu thế ở lúa là J.W Jones (1926) (Nhà di truyền học người Mỹ) lần đầu tiên báo cáo về sự xuất hiện ưu thế lai của lúa ở những tính trạng số lượng và năng suất Sau Jones, đ2 có nhiều công trình nghiên cứu xác nhận ưu thế lai về năng suất, các yếu tố cấu thành năng suất của Anonymous (1977) [24]; Li (1977) [36]; Lin và Yuan (1985) [35]; về

sự tích lũy chất khô của Rao (1965) [45]; Jennings (1967) [29]; Kim (1985) [31]; về sự phát triển bộ rễ của Anonymous (1977) [24]; về cường độ quang hợp, hô hấp, diện tích lá của Lin và Yuan (1985) [35]; Deng (1980) [27]; Wu

và công sự (1980) [61] v.v Tuy nhiên, lúa là cây tự thụ phấn điển hình có hoa đơn nhỏ, có khả năng thụ phấn ngậm, thời gian nở hoa rất ngắn nên khả năng nhận phấn ngoài rất thấp Khi khai thác ưu thế lai ở lúa thì việc sản xuất hạt lai rất khó khăn Đề xuất đầu tiên về vấn đề mở rộng sản xuất lúa lai thương phẩm là nhóm các nhà khoa học ấn độ (Kadam 1937 [30], Amand và Murty BR 1968, Richaria 1962 [46], Swaminathan và cộng sự 1972 [54]), các nhà khoa học Mỹ (Stansel [48] và Craigmiles 1966, Craigmiles và cộng sự

1968, Carnahan và cộng sự 1972 [26); Nhật bản (Shinjyo và Omura 1966 [52]); Viên Nghiên cứu lúa Quốc tế (Athwal và Virmani 1972 [25]) song họ

đ2 không thành công vì chưa tìm ra phương pháp sản xuất hạt lai thuận lợi

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nụng nghiệp -

Trung quốc là nước bắt đầu nghiên cứu lúa lai muộn hơn Năm 1964 Libihu đ2 phát hiện được cây lúa dại bất dục ở đảo Hải nam [67] Từ dạng lúa dại bất dục này, các nhà nghiên cứu đ2 tiến hành lai với lúa trồng và tìm được dòng duy trì bất dục (B) và dòng phục hồi tính hữu dục (R) Sau 9 năm nghiên cứu tạo thêm được một số dòng bất dục đực khác như: Nhị cửu Nam số 1; Nhị cửu Lùn số 2; Zhenshan 97A; V20A; V41; Quảng tuyển số 3 v.v Năm 1973, các nhà khoa học đ2 tìm ra nhiều dòng phục hồi như IR661, IR24 và đ2 có

đủ 3 dòng để tạo ra những giống lúa lai đầu tiên là Nam ưu số 2, Shan ưu số 2,

ủy ưu số 6 v.v Năm 1974, các nhà khoa học Trung quốc đ2 giới thiệu những

tổ hợp lai cho ưu thế lai cao, đồng thời quy trình kỹ thuật sản xuất hạt lai hệ

"ba dòng" được hoàn thiện và giới thiệu ra sản xuất năm 1975, tạo ra bước ngoặt trong lịch sử sản xuất và thâm canh cây lúa với giống lúa lai và công nghệ sản xuất hạt giống lúa lai F1

Năm 1976, Trung quốc đ2 sản xuất được hạt lai F1 để gieo cấy 140.000

ha [14] Kết quả thu được ở các nơi đều cho năng suất cao hơn lúa thường từ 20-30% Từ năm 1976 - 1994 mặc dù diện tích trồng lúa của Trung quốc giảm

2 triệu ha để chuyển sang trồng các loại cây khác có giá trị kinh tế cao hơn nhưng Trung quốc vẫn là quốc gia có nguồn lương thực dồi dào nuôi sống 22% nhân loại trong khi diện tích đất trồng trọt chỉ chiếm 17% tổng diện tích

đất trồng trọt trên thế giới

Đồng thời với việc phát triển lúa lai 3 dòng, năm 1980 Trung Quốc đ2 bắt đầu nghiên cứu lúa lai hai dòng trên cơ sở phát hiện các gen điều khiển tính bất dục chức năng di truyền nhân mẫn cảm với điều kiện môi trường Đây lại là một điểm khởi đầu mới trong sản xuất hạt lai Phương pháp sản xuất lúa lai hai dòng được ra đời

Đầu những năm 1980, lúa lai đ2 thành công và mở rộng ra sản xuất tại Trung quốc, nhưng ngoài Trung quốc chưa một quốc gia nào khác trên thế

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nụng nghiệp -

giới ứng dụng thành công lúa lai vào sản xuất Thực tế đó đ2 thôi thúc Viện nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI) và chương trình nghiên cứu nông nghiệp của một số nước tiến hành nghiên cứu khám phá tiềm năng cũng như những trở ngại của kỹ thuật lúa lai IRRI bắt đầu nghiên cứu trên lĩnh vực này vào năm

1979 để áp dụng cho khu vực nhiệt đới và nhanh chóng rút ra kết luận lúa lai

là một giải pháp quan trọng làm tăng sản lượng lương thực ở khu vực nhiệt

đới Phần lớn các giống lúa lai được chấp nhận cho sản xuất thương mại ở ấn

Độ đều được chọn tạo tại IRRI [19]

Hiện nay, ngoài Trung quốc còn có nhiều nước khác đ2 tiến hành nghiên cứu lúa lai như: ấn Độ trong vòng 7 năm (1990 - 1997) chương trình nghiên cứu và phát triển lúa lai đ2 công nhận được 16 giống lúa lai và ứng dụng cho sản xuất, trong đó có 6 giống của Công ty tư nhân; các nước khác là: Hàn quốc, Nhật bản, Mỹ, Cộng hòa dân chủ nhân dân Triều tiên, Philippine, Indonesia, Thái lan, Colombia, Srilanka, Malaysia, Myanma, và Việt Nam

2.1.2 Nghiên cứu phát triển lúa lai 3 dòng

Hiện tượng di truyền tế bào chất đ2 được Correns và Baur (1909) mô tả khi nghiên cứu ở cây hoa phấn [8] Sự di truyền của các tính trạng liên quan

đến tế bào chất, là quá trình di truyền không tuân theo quy luật Menden, bởi vì cơ sở vật chất quy định tính trạng nằm trong tế bào chất Hiện tượng bất dục

đực di truyền tế bào chất đ2 được phát hiện ở nhiều loài cây trồng khác nhau và

đ2 trở thành cơ sở để khai thác ưu thế lai ở cây lúa hiện tượng bất dục đực tế bào chất đ2 được Sampath.S và Mohathy.H.K nghiên cứu vào năm 1954 [47], nhận được tỷ lệ hạt phấn bất dục khác nhau của phép lai thuận nghịch ở loài phụ Indica và Japonica Ngoài ra còn có nhiều tác giả cũng đề cập đến vấn đề này: Sasahara và Katsuo.K (1965) [49] Tuy nhiên, lúc đó đ2 không có một tác giả nào ứng dụng vào sản xuất hạt lai Sau đó sản xuất hạt lai F1 hệ ba dòng mới được Trung quốc phát triển vào năm 1973, trên cơ sở phát hiện một dòng

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nụng nghiệp -

lúa bất dục đực hoang dại thuộc loại Oryza Futur F.spontanea, ký hiệu là WA (Wild aborted) Từ dạng kiểu bất dục này, bằng con đường lai hữu tính, người

ta chuyển gen bất dục đực vào lúa trồng và tạo ra dòng bất dục đực tế bào chất (CMS) Ngoài dạng bất dục kiểu WA, đến nay đ2 có nhiều dạng bất dục khác:

BT và HL [34] Tuy nhiên hiện nay có 90% các dòng CMS dùng để sản xuất hạt lai là kiểu WA

Để sản xuất hạt lai F1 thì cần phải có đủ 3 dòng

* Dòng CMS (Cytoplasmic Male Sterile Line - Dòng A):

Dòng CMS là dòng có nhuỵ cái phát triển bình thường, bao phấn không

có hạt phấn hoặc có hạt phấn nhưng bị thoái hoá sớm, không có khả năng phát triển Dòng CMS không có khả năng tự thụ phấn để kết hạt được, nó có thể kết hạt khi thụ phấn với các dòng, các giống khác (Yin.H.Q, 1992) [69] Theo Yuan L.P và Xi Q.F, (1995) [64] muốn dòng CMS sản xuất được trong sản xuất hạt lai F1, bản thân nó phải có

- Có tính bất dục đực hoàn toàn ổn định di truyền được qua các thế hệ, không chịu sự chi phối của các điều kiện ngoại cảnh đặc biệt là nhiệt độ

- Dễ đàng phục hồi tính hữu dục

- Có cấu trúc hoa và tập tính nở hoa tốt phù hợp với quá trình thụ phấn chéo

* Dòng duy trì tính bất dục đực (Maintainer Line - Dòng B):

Theo Yuan L.P và Xi Q.F, (1995) [64], dòng phục hồi tính bất dục là dòng mà khi lai với với dòng CMS duy trì được tính bất dục đực, đồng thời nó cũng tự thụ phấn được để có khả năng kết hạt cao Nếu không có dòng B thì dòng

A không được nhân lên từ hạt Dòng A và dòng B là một cặp sinh đôi, giống nhau về tính trạng hình thái, nhưng khác nhau về cấu tạo hoa, bao phấn và hạt phấn (Nguyễn Thị Trâm, 2000) [14] Một dòng B tốt phải có độ thuần cao, dạng hình phù hợp và có khả năng cung cấp nhiều hạt phấn (Yin.H.Q, 1992 ) [69]

* Dòng phục hồi tính hữu dục (Rostorer Line - Dòng R):

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nụng nghiệp -

Theo Nguyễn Thị Trâm, 2000 [14], dòng R là dòng cho phấn dòng A

để sản xuất hạt lai F1, cây lai F1 hoàn toàn hữu dục và đồng nhất về các tính trạng nông học, có ưu thế lai cao

Dòng R tốt cần có đặc điểm sau:

- Có các đặc trưng, đặc tính nông học tốt, có khả năng phối hợp và cho

ưu thế lai cao

- Chiều cao cây cao hơn dòng A tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thụ phấn chéo, có thời gian sinh trưởng tương đương hoặc dài hơn dòng A

- Các bao phấn phát triển tốt, lượng phấn nhiều, thời gian sống của hạt phấn dài, lượng phấn tồn dư qua mỗi lần tung phấn lớn, (Yin.H.Q, 1992 ) [69], (Yuan L.P và Xi Q.F, 1995) [64]

* Những ưu và nhược điểm của lúa lai 3 dòng:

Sự ra đời của lúa lai ba dòng không chỉ làm thay đổi nền nông nghiệp Trung Quốc mà nó còn kéo theo sự phát triển của hàng loạt các nước khác góp phần đảm bảo an ninh lương thực thế giới Thực tế đ2 xác nhận, lúa lai ba dòng cho năng suất cao hơn lúa thuần từ 20-30%, phẩm chất tốt, chống chịu sâu bệnh khá, thời gian sinh trưởng ngắn, rất thuận lợi cho việc bố trí thời vụ gieo trồng, có tính thích ứng rộng và chịu thâm canh (Nguyễn Văn Hoan, 1999) [17] Mặc dù vậy, lúa lai hệ ba dòng vẫn còn một số hạn chế:

- Các dòng CMS hiện có đòi hỏi rất khắt khe trong việc chọn lọc những dòng duy trì và dòng phục hồi

- Khó tìm được dòng R vừa có khả năng phục hồi tốt vừa có khả năng cho ưu thế lai cao vì các giống ở loài phụ này không có khả năng phục hồi tính hữu dục cho các dòng CMS ở loài phụ khác

- 95% số dòng CMS đang sử dụng hiện nay thuộc kiểu "WA" nếu bị

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nụng nghiệp -

dịch bệnh sẽ gây tổn hại nghiêm trọng do hiện tượng đồng tế bào chất

- Lúa lai 3 dòng có quy trình sản xuất cồng kềnh, dễ gặp rủi ro vì điều kiện thời tiết bất thuận nên thiếu chủ động trong việc bố trí sản xuất và cung ứng hạt lai

2.1.3 Nghiên cứu phát triển lúa lai 2 dòng

Các nhà khoa học Trung quốc cho rằng lúa lai hệ "ba dòng" đ2 và đang

được sử dụng rộng r2i ở Trung quốc và các nước khác luôn tỏ rõ ưu thế tuyệt vời của nó Lúa lai 3 dòng đ2 phá vỡ thế "kịch trần" về năng suất của lúa lùn cải tiến, tạo ra một cuộc cách mạng mới trong lĩnh vực trồng lúa đồng thời với việc khai thác tiềm năng ưu thế lai về năng suất lúa lai 3 dòng đ2 khai thác được tiềm năng ưu thế lai thích ứng và đ2 rút ngắn thời gian sinh trưởng của lúa

Song để khắc phục những nhược điểm của lúa lai hệ "3 dòng" năm

1970, nhóm các nhà khoa học Shao Kao Xiang và Hudawen (Trung quốc) [50]

đ2 đề xuất phương pháp sản xuất hạt lai F1 với công nghệ khử đực dòng mẹ bằng hóa chất thay cho việc sử dụng dòng CMS Họ tìm ra 150 loại hóa chất

có thể giết giao tử đực mà không gây hại cơ quan sinh sản cái, trong đó đáng chú ý là 2 loại hóa chất có tên là MG1 và MG2 với công thức hóa học tương ứng là CH3ASO3Zn và CH3ASO3Na2 có hiệu lực hơn cả

2.1.3.1 Nghiên cứu, khai thác và phát triển bất dục đực di truyền nhân

Năm 1973, theo dõi giống Nongken 58 (Japonica chín muộn có nguồn gốc là bất dục đực di truyền tế bào chất), Shi Ming Shong ở Trung tâm nghiên cứu lúa lai tỉnh Hồ Bắc - Trung quốc [51] phát hiện thấy một số cá thể bất dục phấn khi trỗ bông vào thời kỳ có độ dài ngày trên 14 giờ và hữu dục khi trỗ bông vào thời gian có độ dài ngày ngắn dưới 13 giờ 45 phút, giai đoạn mẫn cảm xảy ra khi lúa phân hóa gié đến khi hình thành tế bào mẹ hạt phấn Có thể coi đây là công cụ di truyền đầu tiên để khai thác tạo giống lúa lai "hai dòng"

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nụng nghiệp -

Yuan L.P (1992) trong bài: "Chiến lược chọn tạo dòng PGMS" đ2 đề nghị đặt một tên chung cho các dòng hai chức năng này là EGMS và tùy theo mức độ cảm ứng của các dòng với điều kiện môi trường mà chia thành ba dạng: PGMS, TGMS, và P(T) GMS [66]

Sử dụng phương pháp chọn giống lúa lai "hai dòng" với công cụ di truyền là các dòng bất dục đực chức năng di truyền nhân mẫn cảm với điều kiện môi trường có các ưu điểm sau:

- Dễ dàng tìm được dòng phục hồi phấn (R) để làm bố trong sản xuất hạt lai F1, có tới 95% số giống lúa thường có thể dùng để lai với dòng EGMS cho con lai F1 hữu dục, trong khi lúa lai "ba dòng" chỉ có khoảng 5% các giống lúa thường dùng làm dòng bố (R) có thể cho con lai hữu dục mà thôi

- Năng suất lúa lai "hai dòng" cao hơn các tổ hợp lúa lai "ba dòng" từ 15%, có khi cao hơn nữa vì có thể mở rộng phạm vi lai ra các loài phụ lúa trồng

10 Các tổ hợp lúa lai "hai dòng" dễ cải tạo phẩm chất và khả năng chống chịu sâu bệnh hơn việc cải tạo các tổ hợp lai "ba dòng"

- Dễ sản xuất hạt lai F1 nên giá thành sản xuất hạt lai giảm đáng kể Trung tâm nghiên cứu lúa lai Hồ Nam đ2 thành công trong việc lai giữa dòng TGMS Bồi ải 64S với giống Đặc thanh Năm 1997, tổ hợp này đ2 được trồng 200.000 ha tại Hồ Nam cho năng suất rất cao từ 9,4 - 15,1 tấn/ha/vụ 2.1.3.2 Bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với ánh sáng (Photoperiod -

sensitive Genic Male Sterile PGMS)

Dòng bất dục đực do Shi Ming Shong (1973) phát hiện được công nhận

là dòng PGMS đầu tiên [60] và gọi tên là Nongken 58S Từ nguồn PGMS này, rất nhiều dòng PGMS và TGMS mới được tạo ra bằng việc lai giữa Nongken

58S với các giống Japonica rồi chọn lọc ở thế hệ phân ly Ngoài dòng PGMS

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nụng nghiệp -

Nongken 58S và các dòng PGMS có nguồn gen của Nongken 58S, các nhà khoa học Mỹ còn tìm được hai dòng PGMS khác là dòng M201S thu được từ quần thể đột biến của giống M201 và dòng Calrose 76S thu được từ quần thể nuôi cấy bao phấn của giống Calrose 76 [65] Theo Yuan L.P và Xi Q.F (1995) [64] các dòng bất dục kiểu PGMS mẫn cảm mạnh với ánh sáng ở giai

đoạn từ phân hóa gié cấp 2 đến hình thành tế bào mẹ hạt phấn của đòng non khi đang phân hóa Thời gian chiếu sáng tới hạn gây hữu dục hạt phấn là ≤

13h45' và cường độ ánh sáng phải ≥ 50 lux Ông còn cho biết nhiệt độ trong ngày cũng ảnh hưởng đến quá trình chuyển hóa hữu dục

Việc sử dụng dòng PGMS để sản xuất hạt lai F1 được thực hiện trong

điều kiện ánh sáng ngày dài trên 14 giờ; duy trì dòng PGMS được thực hiện trong điều kiện ánh sáng ngày ngắn dưới 13h45' Trong điều kiện Việt Nam, ngày dài nhất ở Hà nội (21oN) mới chỉ có 13h37' nên không thể sử dụng trực tiếp các dòng PGMS loại này mà phải tìm các dòng có phản ứng ở điều kiện

ánh sáng ngắn hơn Tuy nhiên, đến nay trường Đại học Nông nghiệp I – Hà Nội đ2 phân lập và thu được hai dòng PGMS là: P5S và P28S cả hai dòng này

đều có ngưỡng chuyển đổi tính dục 12 giờ 16 phút Hai dòng PGMS này có phấn hữu dục khi độ dài ngày ngắn hơn hoặc bằng 12 giờ 16 phút, bất dục hoàn toàn khi độ dài ngày dài từ 12 giờ 16 phút trở lên [23]

2.1.3.3 Bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt độ (Thermo-sensitive

Genic Male Sterile - TGMS)

Năm 1988, dòng bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt độ đầu tiên mang tên Annongs-1 thu được từ quần thể đột biến tự nhiên ở thế hệ con cháu của tổ hợp lai Chao 40B/285/6209-3 được phát hiện [65]

Năm 1989 Yang và cộng sự dùng phương pháp đột biến giống IR50 thu

định vị được gen tms của dòng 5460S nằm trên nhiễm sắc thể số 8 Năm 1996, Subudhi P.K và cộng sự lập bản đồ gen giống IR32364S đ2 xác định được gen tms-3 nằm trên nhiễm sắc thể số 6, ngoài ra họ còn tìm ra được mối liên kết giữa gen tms-3 với các gen của ty thể [49] Nghiên cứu di truyền của dòng TGMS-VN1 (có nguồn gốc từ đột biến Chiêm bầu), Viện Di truyền Nông nghiệp Việt Nam đ2 xác định được gen tms-4 nằm trên nhiễm sắc thể số 2 không cùng allen với các gen tms có nguồn gốc từ Trung quốc [1]

Nguyễn Thị Trâm (2000) [14] cho biết kiểu bất dục đực chức năng đặc trưng cho loài phụ Indica là dòng Annong S-1 và giới hạn chuyển hoá từ hữu dục sang bất dục của nó là 23 - 26 0C

Theo Wu Xiao Jin (1997) [60] quá trình chuyển hoá hữu dục của dòng Annong S-1 bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ vào thời kỳ từ 11 - 15 ngày trước trỗ và

bị kiểm soát bởi gen lặn tms từ nguồn gen của Annong S-1, người ta đ2 lai

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nụng nghiệp -

chuyển sang các giống khác và chọn tạo được nhiều dòng TGMS đang sử dụng rộng r2i ở Trung quốc như Anxiangs, 810s, Xiang 125s, Ce 64S, [65]

Kết quả nghiên cứu của Mao C.X (1993) [39] cho thấy: ở thời kỳ phân chia giảm nhiễm tế bào mẹ hạt phấn, nếu nhiệt độ trung bình ngày đêm cao hơn 270 C trong bốn ngày liên tục thì dòng TGMS sẽ bị thoái hóa hạt phấn hoàn toàn

Borkakati (1994) kết luận: Trong điều kiện tại Philiippin, giai đoạn mẫn cảm với nhiệt độ của dòng TGMS từ 6-15 ngày thậm chí chỉ cần 1 giờ xử

lý ở nhiệt độ cao trong giai đoạn mẫn cảm cũng có thể ảnh hưởng đến độ hữu dục hạt phấn (Trích theo Virmani, 1996) [58]

Theo Yuan L.P và Xi Q.F (1995) [64] giai đoạn chuyển hóa hữu dục của các dòng TGMS là từ khi hình thành tế bào mẹ hạt phấn đến phân chia tế bào mẹ hạt phấn Hai ông còn cho rằng quá trình chuyển hóa hữu dục của dòng TGMS hiện có được gây ra bởi nhiệt độ là chính còn độ dài ánh sáng

S.T (Sterile Temperature: Nhiệt độ gây bất dục)

Mối liên quan này được minh họa bằng sơ đồ sau:

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nụng nghiệp -

Sơ đồ minh họa ảnh hưởng của nhiệt độ và ánh sáng đến sự hữu dục của

các dòng TGMS Biểu hiện

hữu dục

Bất dục sinh lý

Hữu dục

Bán bất dục

Bất dục

Bất dục sinh lý

Ngày nay, Trung tâm nghiên cứu lúa lai Hồ Nam mới công bố kỹ thuật mới trong việc nhân dòng TGMS: Dùng nước mát (19 - 210C) tưới liên tục vào

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nụng nghiệp -

thời kỳ mẫn cảm của dòng TGMS rất có hiệu quả, bằng phương pháp này, có thể thu được năng suất hạt tới 1,91 tấn/ha ngay cả khi nhiệt độ không khí cao tới 34-350C [62] Viện Di truyền Nông nghiệp Việt Nam dưới sự hướng dẫn của các chuyên gia đ2 áp dụng thành công việc dùng nước lạnh hút từ giếng khoan tưới liên tục cho dòng TGMS ở thời kỳ mẫn cảm để thu được hạt TGMS với tỷ lệ kết hạt khá cao Từ phương pháp này có thể nhân dòng TGMS ngay ở vùng núi như : Tam Đảo, Sapa hoặc Đà lạt để lợi dụng điều kiện nhiệt độ thuận lợi cho cây lúa kết hạt ở vùng đồng bằng Sông Hồng, nhân dòng TGMS tốt nhất nên điều khiển cho lúa trỗ trước ngày 15/4 hoặc cũng có thể cho dòng TGMS trỗ vào cuối tháng 10 nhưng ở thời vụ này dễ gặp rét đầu mùa sau khi lúa kết hạt làm ảnh hưởng đến quá trình vận chuyển vật chất về hạt nên độ mẩy của hạt không được chắc như các giống lúa thường dẫn đến làm giảm năng suất và chất lượng hạt giống F1 [1]

2.1.4 Kỹ thuật nhân dòng bất dục và sản xuất hạt lai F1

2.1.4.1 Kỹ thuật duy trì dòng bố, mẹ

Trong sản xuất hạt lai thì độ thuần của các dòng bố, mẹ có vai trò quyết định đến chất lượng di truyền của hạt F1 Dù có thực hiện đầy đủ quy trình sản xuất nhưng nếu độ thuần di truyền của dòng bố, mẹ không đạt yêu cầu thì hạt lai F1 cũng bị loại

Đối với việc duy trì dòng bố, mẹ ở hệ thống sản xuất hạt lai sử dụng bất dục đực chức năng di truyền nhân (hệ thống hai dòng) được áp dụng cho từng dòng sơ đồ cụ thể theo nguyên tắc: Tự phối tuyệt đối trong giai đoạn duy trì cho cả dòng bất dục (dòng S) và dòng R, cách ly tuyệt đối để chỉ xảy ra giao phấn nội bộ trong dòng ở giai đoạn nhân giống và dòng bất dục luôn tạo cặp với dòng R để duy trì ưu thế lai ở F1

Trong quá trình duy trì dòng "S" người ta luôn phải chú ý để loại bỏ các biến dị theo xu thế hữu dục ở nhiệt độ cao dần lên sau mỗi vụ nhân hay

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nụng nghiệp -

còn gọi là hiện tượng "trượt di truyền" Các biến dị này sẽ hữu dục dễ dàng khi nhiệt độ hạ xuống đột ngột Tuy nhiên, về kiểu hình thì không thể phân biệt được chúng với các dạng nguyên bản Biến dị hữu dục ở nhiệt cao rất nguy hiểm trong sản xuất hạt lai Chỉ cần nhiệt độ bị ảnh hưởng bởi mưa, b2o, gió mùa xảy ra trong giai đoạn phân hóa tế bào mẹ hạt phấn là các biến dị bất dục ở nhiệt độ cao đ2 hữu dục trở lại gây ra tự thụ làm độ thuần của lô hạt giống F1 bị suy giảm nghiêm trọng

Hạt giống của dòng "S" chuẩn và R tương ứng được sử dụng làm vật liệu duy trì Gieo hạt của dòng S ở vụ xuân với mật độ thưa, chăm sóc chu đáo

để cây sinh trưởng, tốt, to, khỏe, cần tính toán để dòng "S" phân hóa vào thời

kỳ có nhiệt độ thích hợp cho phục hồi hữu dục Chọn các cá thể điển hình, bao cách ly cho chúng tự thụ tuyệt đối Hạt giống tự thụ bảo quản để nhân giống vào vụ xuân năm sau, một phần nhỏ (ít nhất là 50 hạt) đem gieo ở vụ mùa hoặc ở vùng có khí hậu nóng, nhiệt độ cao; ở thời kỳ phân hóa hoa đem xử lý mỗi dòng 20-25 cá thể trong điều kiện nhân tạo ở ngưỡng nhiệt độ chuyển hóa trong 7 ngày, sau đó đem trồng lại trong điều kiện tự nhiên Tất cả các dòng

có hạt phấn hữu dục đều bị loại bỏ Các dòng sau xử lý vẫn bất dục 100% thì

đem lai với R để thu được hạt lai F1 Vụ xuân năm sau mang nhân cách ly các dòng được chọn và trồng thử con lai F1 so sánh với đối chứng Các dòng có con lai F1 bằng đối chứng thì thu hạt ta có dòng "S" được duy trì Mang dóng

"S" duy trì và hạt R tương ứng nhân giống ở vụ xuân trong 2 khu cách ly thì thu được lô hạt nguyên chủng để cung cấp cho sản xuất hạt lai Ngay sau khi

có dòng "S" và dòng R tương ứng thì lấy một số lượng hạt đủ gieo 500 cá thể

để tiếp tục chọn lọc duy trì [7]

2.1.4.2 Kỹ thuật sản xuất hạt giống lúa lai F1

- Gieo cấy lúa lai là sử dụng ưu thế lai đời F1 để đạt năng suất cao, từ thế hệ lai đời F2 sẽ phân ly cho nên người ta không giữ hạt giống đời F2 làm

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nụng nghiệp -

giống vụ sau mà phải tiến hành sản xuất hạt giống hàng vụ, hàng năm để có

đủ giống cho sản xuất đại trà Trong sản xuất hạt lai F1, dòng bất dục đực làm dòng mẹ; dòng phục hồi làm dòng bố được cấy xen các hàng theo tỉ lệ quy

định để dòng bất dục nhận phấn hoa dòng phục hồi và thụ tinh, kết hạt tạo ra hạt giống lúa F1

* Các bước chính trong sản xuất hạt lai F1 cần tiến hành như sau:

- Chọn ruộng đảm bảo cách ly, đất đai màu mỡ, chủ động tưới tiêu

- Điều khiển thời gian gieo hạt của dòng bố mẹ nở hoa đồng bộ, lúc thời tiết phù hợp nhất

- Điều khiển để dòng bố, mẹ trỗ bông trùng khớp

- Bố trí hàng bố mẹ vuông góc hướng gió

- Tỷ lệ hàng bố, hàng mẹ hợp lý dựa trên đánh giá số hoa và trữ lượng phấn của chúng

- Thường xuyên kiểm tra, phòng trừ sâu bệnh, cỏ dại và chăm sóc hợp lý

- Phun GA3 khi dòng mẹ trỗ bông 10 - 15% số bông

- Khử lẫn triệt để, thụ phấn bổ sung

- Thu hoạch dòng bố trước sau đó mới thu dòng mẹ

* Các phương pháp tạo quần thể dòng bố, mẹ cho năng suất cao

Kết cấu quần thể phụ thuộc vào ba yếu tố: tỷ lệ hàng bố me, mật độ cấy,

số dảnh /khóm Để đạt năng suất cao cần phải xác định kết cấu quần thể hợp lý

- Tỷ lệ hàng bố, mẹ

Khi nghiên cứu về tỷ lệ hàng bố, mẹ, Yuan L.P và cộng sự, 1994 [68] cho biết: Trong phạm vi nhất định nếu tăng số hàng bố mẹ có thể nâng cao năng suất láu lai F1 Tuy nhiên phải căn cứ vào đặc trưng đặc tính của dòng R như: chiều cao cây, thời gian sinh trưởng, số lượng hạt phấn để xác định tỷ lệ

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nụng nghiệp -

này hợp lý Nguyên tắc chung là dòng R cao cây, sinh trưởng mạnh, thời gian sinh trưởng dài, nhiều phấn, thì có thể tăng số lượng hàng mẹ và ngược lại

Theo Kumar.R.V, 1996 [33], xác định tỷ lệ hàng bố mẹ còn phải quan tâm đến tập tính nở hoa của của dòng mẹ như thời gian nở hoa, số hoa nở rộ, cấu trúc của hoa, tỷ lệ thò vòi nhuỵ và trình độ thâm canh của cơ sở sản xuất

Hoàng Bồi Kính, 1993 [9], để đạt được năng suất hạt giống F1 siêu cao, bố trí hàng bố mẹ như sau: đối với những tổ hợp lai chín sớm và chín trung bình bố trí hai hàng bố, 16-18 hàng mẹ Tổ hợp chín muộn, 2 hàng bố, 18-20 hàng mẹ

Với tổ hợp lai hai dòng, theo Do2n Hoa kỳ, 1996 [6]: Tỷ lệ hàng bố và hàng mẹ là 2:11 ở Việt Nam tỷ lệ hàng bố mẹ thường bố trí là 2: 14 - 16, tuỳ thuộc từng tổ hợp [4]

Đặc điểm của dòng TGMS có sự khác biệt so với CMS về tỷ lệ thò vòi nhuỵ, tập tính nở hoa nên khi xác định tỷ lệ hàng bố mẹ cần chú ý thêm đặc

điểm này

- Mật độ và số dảnh cấy trên khóm

Mật độ và số dảnh cơ bản trên khóm là yếu tố quan trọng quyết định năng suất hạt lai F1 Mật độ cấy và số dảnh cơ bản phụ thuộc vào đặc điểm của dòng bố mẹ, độ phì nhiêu của đất, trình độ kỹ thuật thâm canh Việc tăng mật độ, đảm bảo số dảnh cơ bản khi cấy được coi là yếu tố quan trọng quyết

định số bông hữu hiệu

Theo Yuan.L.P và Xi.Q.F (1995) [64] để đạt năng suất hạt lai F1 cao nhất cần cấy dòng mẹ đủ 3 triệu dảnh cơ bản/ha, cấy 3 - 4 hạt thóc mạ/khóm; dòng bố cấy 2-3 hạt thóc mạ/khóm Khi đề cập đến lúa lai hai dòng Do2n Hoa

Kỳ, 1996 [6] cho rằng số bông trên đơn vị diện tích là cơ sở của sản xuất giống cao sản, mỗi một ha phải đảm bảo 2,2 - 2,3 triệu bông

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nụng nghiệp -

* Sự trùng khớp trong sản xuất hạt lai F1

- Định nghĩa về trùng khớp

Trùng khớp là vấn đề hàng đầu quyết định đến năng suất hạt lai Khi trùng khớp được đảm bảo thì các biện pháp kỹ thuật đồng bộ tác động vào tổ hợp trong suốt quá trình sản xuất mới đem lại hiệu quả Tuy nhiên cũng có rất nhiều quan điểm khác nhau về sự trùng khớp dựa trên cơ sở thực nghiệm và sự nghiên cứu khác nhau trên nhiều dòng bất dục khác nhau như:

Nguyễn Công Tạn [12], 1992: Sự trùng khớp là sự trỗ bông trùng khớp hoặc hoàn toàn trùng khớp khi dòng A và dòng R trỗ bông trùng ngày hoặc chênh nhau từ 1 đến 2 ngày Sự trùng khớp này còn phụ thuộc vào mức độ nở hoa tập trung của các dòng bố mẹ mà quyết định dòng nào trỗ trước và dòng nào trỗ sau

Tuy nhiên, theo Trần Ngọc Trang [22], 2002 đ2 đưa ra tiêu chuẩn của

sự trùng khớp là: Trong thời kỳ trỗ hoặc phơi màu của các dòng bố mẹ nếu xét tương đối trùng khớp khi hoặc hoàn toàn trùng khớp dòng bố trỗ trước hoặc trỗ sau từ 1 đến 2 ngày thì đều cho là trùng khớp

Theo Nguyễn Thị Trâm, 2000 [14]: "Sự trùng khớp phải đảm bảo sao cho ngày nở hao đầu tiên của dòng bố phải trùng với ngày nở hoa đầu tiên của hoa mẹ"

Từ những quan điểm trên ta thấy khi nghiên cứu về sự trùng khớp ta cần phải dựa trên đặc điểm nở hoa của từng dòng bố mẹ nhất định của từng tổ hợp lai cụ thể để đưa ra các biện pháp áp dụng và điểu khiển sao cho lượng phấn mà dòng mẹ nhận được từ dòng bố là tối đa Do vậy, khi tiến hành xây dựng quy trình sản xuất cho từng tổ hợp lai ta cần phải nghiên cứu kỹ mọi yếu

tố kỹ thuật và điều khiển để trùng khớp tốt nhất

- Các phương pháp dự báo sự trùng khớp

+ Phương pháp bóc đòng

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nụng nghiệp -

Căn cứ vào hình thái và kích thước của đòng mà các nhà khoa học Trung Quốc chia quá trình phân hoá đòng thành 8 bước, ở IRRI, ấn Độ người

ta chia thành 10 bước Virmari& Sharma, (1993) [57]

Nội dung của phương pháp này như sau: Khoảng 30 ngày trước trỗ, cứ 3 ngày 1 lần láy đòng non từ các dảnh chính của dòng bố, mẹ đem bóc theo dõi tiến độ phân hoá đòng bằng mắt hoặc kính lúp (Nguyễn Công Tạn, 1992 ) [12]

Nếu dòng A có thời gian sinh trưởng ngắn hơn dòng R thì trong 3 bước

đầu dòng R phải sớm hơn 1 bước Trong các bước IV, V và VI hai dòng phải trùng nhau Trong các bước tiếp theo dòng A sớm hơn để trỗ trước dòng R 1 -

Vào thời kỳ ba lá cuối cùng, dù vụ xuân hay vụ mùa, nhiệt độ tương

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

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nụng nghiệp -

- Các phương pháp điều chỉnh thời gian trỗ

Khi phát hiện bố, mẹ trỗ lệch nhau thì ta cần phải tiến hành ngay các biện pháp điều chỉnh

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

Theo Yuan L.P và Xi Qin Fu, (1995) [64] bón đạm quá liều cho dòng phat triển nhanh và phun KH2PO4 1% cho dòng phát triển chậm có thể điều chỉnh được 3-4 ngày

Dương Tự Bảo, (1996) [5] cho biết phun MET ở bước 3 với nồng độ

150-200 PPm làm chậm được 3-4 ngày nhưng không nên phun quá 300 PPm vì gây tác dụng phụ

Nếu dòng R chậm hơn dòng A 5-6 ngày thì phun cho dòng A dung dich URÊ 2% và kích dòng R bằng dung dịch KH2PO4 1% (Viraktamath và Ramesha, (1996) [56]

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

Nếu từ bước IV trở đi vẫn còn sự chênh lệch giữa dòng A và dòng R thì phải dùng các biện pháp sau:

Trước khi trỗ 4-5 ngày phun lên lá hỗn hợp 0,5g GA3 + 100 g KH2PO4 + 60lít nước Lượng trên phun cho 2000m2 diện tích dòng A và 600m2 dòng R ruộng sảnt xuất F1 Biện pháp này có thể điều chỉnh được 2-3 ngày (Nguyễn Công Tạn, 1992) [12]

Theo Yuan L.P và Xi Qin Fu, (1995) [64] nếu bố mẹ trỗ lệch nhau 10 ngày thì phải ngắt bỏ những bông hoặc dảnh sắp trỗ của dòng phát triển nhanh và bón đạm cho dòng cho các dảnh phát triển sau hoặc vô hiệu để trở thành hữu hiệu

Theo Huang và cộng sự (1987) [28] phun dung dich urê 2% hay 2,4D

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nụng nghiệp -

25ppm vào lúc bắt đầu phân hoá đòng làm thời gian trỗ chậm 2-3 ngày

Phun dung dịch KNO3 200 ppm hoặc KH2PO4 1% làm lúa trỗ sớm hơn 2 ngày

Ngoài ra các chất như axit boric, IBA, IAA cũng có tác dụng làm cho lúa trỗ sớm

* Xác định thời kỳ trổ an toàn

Lúa lai hai dòng cần có hai giai đoạn an toàn đó là thời kỳ mẫn cảm với nhiệt độ, ánh sáng (từ hình thành nhị đực đến phân bào giảm nhiễm) và thời kỳ trỗ bông Lúa trỗ bông vào thời kỳ bất dục ổn định thì mới đảm bảo

được chất lượng đồng thời phải tránh nhiệt độ cao để đảm bảo năng suất

Để biết được thời kỳ bất dục ổn định của dòng TGMS trước hết phải biết rõ được nhiệt độ khởi điểm bất dục của dòng đó, ví dụ Peiai 64 có nhiệt độ khởi điểm bất dục là 23,30C, T25S là 240C Sau đó căn cứ vào số liệu khí tượng của một số năm để phân tích thời kỳ mẫn cảm ở thời kỳ mẫn cảm nhiệt độ bình quân ngày phải cao hơn nhiệt độ khởi điểm bất dục

Theo Yuan, L.P [67] và một số công trình nghiên cứu khác [33], [39] điều kiện thuận lợi cho dòng bố mẹ trỗ bông và nở hoa là:

- Nhiệt độ trung bình ngày từ 240C - 300C

- Chênh lệch nhiệt độ ngày đêm 80C - 100C

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

- Có đầy đủ ánh sáng mặt trời và có gió nhẹ

- Không có mưa trong 3 ngày liên tục

ở vùng Nachang, Trung Quốc thời kỳ trỗ bông an toàn của lúa lai hai dòng là từ cuối tháng 6 cho đến 20/8 [41]

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nụng nghiệp -

Các dòng TGMS được chọn tạo ở Việt Nam đều có nhiệt độ gây bất dục hoàn toàn từ 250C - 270C và nhiệt độ tới hạn gây bất dục của các dòng này từ 24-24,80C (Phạm Ngọc Lương [18], Nguyễn Thị Trâm, Nguyễn Văn Hoan [15], Trần Duy Quý [20]) Căn cứ vào số liệu khí tượng ở nước

ta có thể bố trí sản xuất hạt giống F1 hệ hai dòng từ tháng 5 đến tháng 9 và duy trì dòng TGMS từ tháng 10 đến tháng 4 [19]

Theo kết quả nghiên cứu của Viện Di truyền nông nghiệp, thời gian trỗ bông an toàn dòng TGMS (VN-01) từ 19/5 đến 19/9 (Hoàng Tuyết Minh, [11])

Nguyễn Thị Trâm, Nguyễn Văn Hoan [15] cho biết các dòng TGMS như T24S, T25S, nên được bố trí trỗ bông từ 5/9 đến 25/9 ở vùng đồng bằng Bắc Bộ và từ 1/9 đến 10/9 ở vùng Trung du miền núi phía Bắc Dòng có nhiệt

độ tới hạn cao như T1S nên bố trí sản xuất hạt lai ở miền Trung

2.1.5 Sử dụng GA3 trong sản xuất hạt lai F1

2.1.5.1 GA3 và thực vật

Giberlin là một lại phytohormon ở thực vật thường nội sinh trong các thực vật nói chung Chúng tham gia vào quá trình phân bào của thực vật và làm kéo dài tế bào thực vật và làm cho thực vật chủ yếu tăng trưởng chiều cao Phần lớn các đột biến lùn được tìm thấy và được chứng minh là do làm lượng Giberlin nội sinh rất thấp Và được giải thích dựa trên cơ sở di truyền do gen quy định sản xuất Giberlin bị đột biến nên không có khả năng tổng hợp GA hoặc khả năng tổng hợp GA bị giảm sút

Giberlin được phát hiện lần đầu tiên trên các cây lúa von 1960 và đến nay đ2 phát hiện được khoảng 160 GA khác nhau ký hiệu từ GA1, GA2, GA3… Trong đó GA3 là hợp chất có tác dụng sinh lý lớn nhất và được ứng dụng rộng r2i nhất trong ngày nông nghiệp

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nụng nghiệp -

2.1.5.2 Sử dụng GA3 trong sản xuất hạt lai F1

* Tác động của GA3 đến việc loại bỏ các trở ngại trong sản xuất hạt lai F1

Việc ứng dụng GA3 vào việc sản xuất hạt lai F1 là một thành tựu lớn

và đ2 nâng cao năng suất hạt lai nên một cách đáng kể Sử dụng GA3 đ2 trở thành một biện pháp kỹ thuật quan trọng không thể thiếu trong sản xuất hạt lai Theo Yuan L.P và Xi Qin Fu [64], Kumar, 1996 [33] GA3 làm cho:

- Tăng tỷ lệ trổ thoát dòng mẹ

- Tăng tỷ lệ thò vòi nhuỵ thò ra ngoài Khả năng tiếp nhận hạt phấn của nuốm nhuỵ dòng mẹ cũng tăng

Kéo dài thời gian nở hoa, tăng góc mở của hoa

- Mở rộng góc lá đòng - Điều chỉnh chiều cao cây của dòng bố, mẹ

- Làm tăng số dảnh hữu hiệu

Theo Luật, N.V và cộng sự (1994) [38], phun GA3 với nồng độ 60ppm lúc lúa trỗ 5% đ2 làm tăng tỷ lệ thụ phấn chéo từ 5-5,9% và tăng năng suất từ 200-600kg/ha

* Liều l−ợng phun và thời điểm phun GA3

- Liều l−ợng phun, thời điểm phun GA3

Liều l−ợng phun cho một tổ hợp lai là rất quan trọng quyết định lớn

đến năng suất hạt lai Liều l−ợng phun cho từng tổ hợp lai phụ thuộc vào đặc

điểm và sự phản ứng khác nhau của các dòng bố và mẹ với GA3

Theo Hoàng Bồi Kính (1996) [10], sử dụng 240 - 270 g/ha và phun làm 2 lần

Lần 1: 90-120 g/ha với nồng độ 240-320ppm khi lúa trỗ 15-20%

Lần 2: L−ợng còn lại với nồng độ 400-480ppm khi lúa trỗ 60-70% Tuy nhiên, ở ấn Độ l−ợng GA3 đ−ợc sử dụng rất thấp từ 45 - 60 gam/ha (Kumar,1996) [33]

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nụng nghiệp -

ở Việt Nam, liều lượng phun cho nhiều tổ hợp lai Trung Quốc từ 120 - 200g/ha được phun làm 3 lần [3]

- Thời gian phun GA3 trong ngày

Thời gian phun GA3 quyết định lớn đến hiệu quả của việc phun GA3 Kết quả nghiên cứu ở Trung Quốc cho thấy, thời gian phun GA3 tốt nhất là khoảng 9 giờ 30 phút, trước khi lúa phơi màu (Nguyễn Công Tạn, [12]

Khi phun GA3, người ta còn bổ sung một số chất khác như xà phòng

để tăng độ bám dính Ngày nay người ta kết hợp với một số hoá chất khác như xít Boric, Urea

2.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng lúa lai ở Việt Nam

2.2.1 Thu nhập nguồn vật liệu và đánh giá các dòng CMS

2.2.1.1 Kết quả xây dựng mạng lưới nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Việt

Nam

Việc nghiên cứu lúa lai được bắt đầu từ những năm 1979 - 1980 ở Viện KHKTNN Việt Nam, sau đó là ở Viện lúa Đồng bằng sông Cửu Long (1983 - 1984) [14], [20]

Năm 1992 đề tài độc lập cấp Nhà nước về lúa lai được hình thành Năm

1994, Trung tâm Nghiên cứu lúa lai trực thuộc Viện KHKTNNVN được thành lập Năm 2003, Trung tâm được đổi tên thành Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển lúa lai, được giao nhiệm vụ nghiên cứu phát triển và điều phối nghiên cứu

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nụng nghiệp -

về lúa lai ở Việt Nam Hiện tại, chương trình nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Việt Nam gồm 3 mảng: nghiên cứu, khuyến nông và hệ thống sản xuất hạt lai 2.2.1.2 Những kết quả nghiên cứu chính về lúa lai giai đoạn 1992 – 2004

* Kết quả nghiên cứu chọn thuần giống bố mẹ và nhân thuần giống bố mẹ

phục vụ cho sản xuất hạt lai ở trong nước

Sử dụng phương pháp lai cặp ba giữa các cây bố, mẹ; đánh giá theo quy trình 3 vườn, 4 bước của giáo sư Vương Long Bình, kết hợp với phương pháp chọn thuần bố mẹ riêng rẽ của IRRI và sự thanh lọc từng dòng được chọn lọc để chọn ra cặp A/B có độ ổn định bất dục cao trong điều kiện sinh thái của Việt Nam

Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển lúa lai đ2 chọn ra dòng BoA 87 cùng các dòng bố tương ứng để sản xuất ra các dòng bố mẹ thuần BoA 87, Trắc 64, Quế 99 của hai tổ hợp lúa lai Bắc ưu 64 và Bắc ưu 903 Dòng BoA 87

B, CP 7A-B, PS10A-B Thu nhập 132 tổ hợp lai xa giữa lúa dại và lúa trồng

Có 8 dòng CMS mới được tạo ra từ lúa dại O Rifipogon và O.Nivara đ2 tạo ra

4 dòng bất dục tế bào chất từ lúa dại Đồng Tháp mười kết hợp với nhân của IR55, IR70, PMS2B, PMS 9B; đ2 phân lập dòng CMS 93A/B từ tập đoàn nhập nội Qua đánh giá của các nhà nghiên cứu lúa lai, các dòng có khả năng sử dụng để sản xuất hạt lai F1: Zhenshan 97A; BoA; Jin 23A; TeA; GDA Những dòng này kết hợp cùng với các dòng phục hồi như: Minh khôi 63, Quế 99,

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nụng nghiệp -

Minh khối 67, Trắc 64 để tạo được các giống lúa lai F1: Shan ưu 63, Shan

ưu quế 99, Bác ưu 64, Bác ưu 903 Hiện đang có mặt phổ biến trong cơ cấu giống của các tỉnh phía Bắc Ngoài ra còn có một số dòng CMS khác cũng có triển vọng làm dòng A trong sản xuất hạt lai F1 là: IR58025A, IR62829A, II-32A, 93A, ULO93A

Tạo ra được một số tổ hợp lai mới của Việt Nam để đưa ra trình diễn thử nghiệm như: BoA/DT12, UTL1, UTL2, HYT39, HYT50, HYT53, HYT55, HYT56, HYT57 Các giống lúa lai này đều cho năng suất cao hơn giống lúa thường đối chứng 20% Tuy nhiên đều đang ở giai đoạn khảo nghiệm và sản xuất thử [19] Sau một số năm chọn lọc và nhân dòng siêu nguyên chủng, Trung tâm nghiên cứu lúa lai đ2 làm thuần dòng Zhenshan 97A-B, BoA-B và các dòng phục hồi Trắc 64, Minh khôi 63

-Trường Đại học Nông nghiệp I Hà Nội đ2 chọn thuần và nhân dòng

mẹ siêu nguyên chủng, nguyên chủng 103S và T1S-96 của tổ hợp lúa lai 2 dòng VL20 và TH3 - 3 diện tích sản xuất hạt lai đạt 200 - 300 ha/năm

- Riêng dòng mẹ II32A không ổn định tính bất dục ở điều kiện của Việt Nam Tuy nhiên khoảng 20 tấn giống nguyên chủng II-32A được nhân bởi TT NC&PT lúa lai con lai F1 được sản xuất từ nguồn mẹ trên đạt độ thuần 98 - 99%

Thông qua Dự án giống giai đoạn 2000 - 2003, 96 tấn giống bố mẹ lúa lai

đ2 được nhân thuần và đưa vào sản xuất Đây là đóng góp quan trọng để Việt Nam tự sản xuất được 3.500 - 4.000 tấn giống/năm trong giai đoạn 2001 - 2003

* Những nghiên cứu về kỹ thuật sản xuất hạt giống

- Nghiên cứu về điều khiển ngày trỗ: sử dụng kinh nghiệm của IRRI và của Trung Quốc về điều khiển ngày trỗ cho các dòng bố mẹ trong điều kiện sinh thái của Việt Nam

- Nghiên cứu về tương tác số lá của dòng bố và dòng mẹ trong sản

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nụng nghiệp -

xuất hạt lai đ2 vẽ được đồ thị tương tác giữa dòng bố và mẹ cho bố mẹ trỗ bông trùng khớp cho 2 tổ hợp lai Bác ưu 64 và Bác ưu 903

- Nghiên cứu tỷ lệ hàng bố mẹ và mật độ dòng mẹ trong sản xuất hạt lai F1:

Tổ hợp Sán ưu quế 99 ở tỷ lệ 1R : 8A với mật độ cấy dòng mẹ13 x 10

cm cho năng suất cao nhất 1.527 kg /ha, tiếp đến tỷ lệ 1R/10A và 2R/ 14A có cùng mật độ mẹ 13 x 10 cm cho năng suất tương đương nhau (1.410 - 1.423 kg/ha) Với tổ hợp Bác ưu 64 tỷ lệ hàng 2R/16A ở mật độ cấy mẹ 13 x 10 cm cho năng suất cao nhất (2.453kg/ha) Riêng tổ hợp Nhị ưu 838 năng suất hạt lai cao nhất đạt được 3.298 kg ở tỷ lệ 2R/12A và mật độ mẹ là 15 x 15 cm hoặc 15 x 17 cm Với tổ hợp HYT83, tỷ lệ hàng bố mẹ hợp lý là 2R/10A và mật độ mẹ là 15 x 17 cm đạt năng suất 2.354 kg tại Thái Bình

- Nghiên cứu sử dụng hoá chất như GA, axít Boric, KH2PO4, phân đạm urê và hỗ hợp điều hoà hoa nở để nâng cao năng suất hạt lai

- Nghiên cứu đơn giản hoá khâu làm mạ để giảm giá thành hạt lai

- Nghiên cứu về lúa lai 2 dòng đ2 xác định được thời vụ nhân dòng TGMS, thời vụ sản xuất hạt lai tổ hợp 2 dòng

Từ những nghiên cứu về kỹ thuật hạt giống đ2 đề xuất những quy trình

được Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn công nhận như là:

- Quy trình sản suất hạt lai F1 tổ hợp Bác ưu 64 (năm 1999)

- Quy trình sản suất hạt lai F1 tố hợp Bác ưu 903 (công nhận tạm thời năm 1999 và công nhận chính thức năm 2002)

- Quy trình chọn tạo dòng TGMS

- Quy trình nhân dòng TGMS

- Quy trình sản suất hạt lai tổ hợp Nhị ưu 838

- Quy trình sản xuất hạt lai tổ hợp Nhị ưu 63

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nụng nghiệp -

- Một số quy trình đang được đề nghị công nhận nhưng đ2 được sử dụng rộng r2i ngoài sản xuất như : quy trình sản xuất F1 tổ hợp TH3-3, tổ hợp VL20 và HYT83

Những quy trình kỹ thuật trên đ2 được phổ biến rộng r2i và đóng góp quan trọng vào sự thành công của hệ thống sản xuất hạt lai ở trong nước.Với thời gian ngắn Việt Nam đ2 làm chủ công nghệ sản xuất hạt lai F1 đạt năng suất bình quân khá cao (2 - 2,3 tấn/ha) trên diện tích 1.500 - 2.000 ha/năm 2.2.1.3 Kết quả nghiên cứu chọn tạo giống lúa lai 2 - 3 dòng

* Kết quả nghiên cứu chọn tạo dòng bố mẹ

- Kết quả thu thập và nghiên cứu tập đoàn CMS nhập nội: 77 dòng CMS đ2 được thu thập từ Trung quốc, IRRI và ấn Độ về trồng thử tại Việt Nam Kết quả cho thấy các dòng CMS có nguồn gốc từ Trung Quốc không phù hợp với các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long Tuy nhiên, các dòng CMS từ IRRI, ấn Độ như là IR58025A, IR62829A, PMS10A có độ ổn định về tính bất dục (Bổng và Luật, 1995) Tại các tỉnh phía Bắc có 14 dòng CMS ổn định tính bất dục, có tập tính nở hoa tốt được lựa chọn cho lai tạo giông lúa lai như BoA, Z97A, Kim 23A, OMS1-2A, IR68897A, BoIIA, IR69625A…

Trong lai xa khác loài, 6 nguồn bất dục đực có nguồn tế bào chất từ lúa hoang O rufipogon và O nivara đ2 được chọn tạo Chúng được chia làm 4 nhóm khác nhau Đây là những nguồn tế bào chất bất dục mới làm đa dạng hoá nguồn bất dục “WA” của Trung Quốc

- Lai tạo CMS mới có tế bào chất bất dục dạng WA của Trung Quốc: qua lai thử hàng nghìn tổ hợp phát hiện ra nhiều tổ hợp con lai F1 bất dục hạt phấn 100% Cây bố tương ứng được sử dụng để lai tạo nên các dòng CMS mới Kết quả đ2 lai tạo được 3 dòng CMS mới đưa vào sử dụng và nhiều dòng

đang ở giai đoạn hoàn thiện

- Trong công tác lai tạo các dòng TGMS mới thông qua các phương

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nụng nghiệp -

pháp lai hữu tính, đột biến, nuôi cấy hạt phấn của cây lai F1 lúa lai 2 dòng đ2 lai tạo được nhiều dòng TGMS mới Nhiều dòng TGMS mới nay đ2 được khai thác trong sản xuất đại trà

* Kết quả lai tạo tổ hợp lai

Các dòng CMS và TGMS có độ bất dục ổn định và các đặc tính nông sinh học tốt, thích ứng với điều kiện sinh thái của Việt Nam được dùng làm

mẹ để lai tạo ra những tổ hợp lai mới Những tổ hợp có năng suất cao tương

đương hoặc cao hơn, chất lượng tốt hơn và khả năng chống chịu sâu bệnh cao hơn lúa lai đối chứng được lựa chọn cho so sánh năng suất

Tiềm năng năng suất của các tổ hợp lúa lai Việt Nam được minh hoạ trong thí nghiệm so sánh lúa lai Quốc gia trong năm 2004

ở vụ Xuân 2003, năng suất của đối chứng Nhị ưu 838 là 6.501 kg/ha Những tổ hợp lai mới ở trong nước cho năng suất tương đương như đối chứng như HYT100 (6.837 kg/ha), HYT83 (6.752 kg/ha) và HYT84 (6.620 kg/ha)

Khẳng định lại ở vụ Xuân 2004, những tổ hợp lai tốt nhất từ bộ so sánh lúa lai Quốc gia là: HYT 83, HYT100 và D.ưu 527, năng suất từ 7.600 - 7.700 kg/ha so với 7.135 kg/ha của Nhị ưu 838

Tổ hợp siêu lúa lai CV1 (Bồi ải 64S/9311) cho năng suất trung bình 7.371 kg/ha

Những tổ hợp lai cho năng suất tương đương như đối chứng Nhị ưu 838

là HYT92, HYT98, HYT93-2, HYT88, HYT84

Cho vụ Mùa, hầu hết các tổ hợp lúa lai Trung Quốc không phù hợp với

điều kiện nhiệt đới của Việt Nam trừ những tổ hợp có mẹ là BoA như là Bác

ưu 903, Bác ưu 64, Bác ưu 253 Những tổ hợp lúa lai mới như là HYT97-25, HYT93-2, HYT83 có năng suất từ 5.600 - 5.700 kg/ha so với đối chứng Bác

ưu 903 là 5.327 kg/ha Tổ hợp 2 dòng TH3-3 và TG3 cho năng suất thấp hơn

đối chứng Bác ưu 903