Đánh giá đặc điểm sinh trưởng phát triển của các dòng TGMS phục vụ cho chọn tạo giống lúa lai hai dòng chất lượng cao ở vụ Xuân 2011

Nghiên cứu chọn tạo ra các giống lúa, đặc biệt là lúa lai hai dòng có phẩm chất gạo tốt không chỉ phục vụ xuất khẩu mà còn đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng trong nước là một vấn đề vô cùng

Bên cạnh những đóng góp to lớn đó, không thể không kể đến vai trò của cây lúa lai Lúa lai với những ưu thế vượt trội về năng suất, chất lượng, khả năng thích ứng, đã tạo ra cuôc cách mạng xanh lần thứ hai trong lĩnh vực nông nghiệp, góp phần đảm bảo an ninh lương thực cho nhiều quốc gia, đặc biệt là các nước đang phát triển ở Châu Á trong đó có Việt Nam.

Diện tích canh tác lúa lai ở Việt Nam ngày một mở rộng Năm 1991 chỉ có hơn 100 ha cấy thử đến năm 2005 diện tích lúa lai đạt mức 615.000 ha, năng suất lúa lai trung bình đạt 63 tạ/ha Năm 2009, diện tích lúa lai đạt 710.000

ha, đã khẳng định vị trí quan trọng của lúa lai trong cơ cấu cây trồng, tăng thu nhập cho người dân, đảm bảo xuất khẩu và an ninh lương thực cho cả nước Hiện tại có khoảng 94% diện tích lúa lai được gieo cấy ở các tỉnh phía Bắc, trong đó vùng đồng bằng sồng Hồng chiếm 40,7%, Trung du miền núi phía Bắc 25,6%, Bắc trung bộ 27,2%, duyên hải Nam Trung bộ 4,9% và Tây Nguyên 1,6% (Phạm Đồng Quảng, 2006) [2] Năng suất lúa lai thương phẩm

đạt bình quân 63,0 đến 65,0 tạ/ha/vụ Trong cùng điều kiện canh tác, năng suất lúa lai cao hơn lúa thuần khoảng 10 tạ/ha có nơi cao hơn đến 15-20 tạ/ha Nhiều tỉnh có diện tích lúa lai cao đều là những tỉnh có năng suất lúa tăng Đặc biệt 2 tỉnh Nghệ An và Thanh Hoá nhờ đẩy mạnh lúa lai, năng suất năm

2004 so 1992 tăng gấp 2 lần, góp phần đưa bình quân lương thực/đầu người của Thanh Hoá đạt 420 kg/người và Nghệ An: 360 kg/người Một số tỉnh có diện tích trồng lúa lai lớn là: Nam Định, Thanh Hoá, Nghệ An, Ninh Bình, Hà Nam, Phú Thọ, Yên Bái, Lào Cai, Hoà Bình Địa bàn gieo cấy lúa lai đã mở rộng ra các tỉnh miền Trung và Tây Nguyên như Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định, Kon Tum, Đắc Lắc [4]

Nghiên cứu chọn tạo ra các giống lúa, đặc biệt là lúa lai hai dòng có phẩm chất gạo tốt không chỉ phục vụ xuất khẩu mà còn đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng trong nước là một vấn đề vô cùng cấp bách đối với công tác cải tiến giống lúa Để góp phần vào mục tiêu trên chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài:

“Đánh giá đặc điểm sinh trưởng phát triển của các dòng TGMS phục vụ cho chọn tạo giống lúa lai hai dòng chất lượng cao ở vụ Xuân 2011”

2 Mục đích và yêu cầu của đề tài

PHẦN II TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Ưu thế lai và cơ sở di truyền ưu thế lai

2.1.1 Ưu thế lai

a Khái niêm ưu thế lai

Ưu thế lai (heterosis) là thuật ngữ để chỉ tính vượt trội hơn hẳn của con lai F1 so với bố mẹ chúng về các tính trạng hình thái, khả năng sinh trưởng, sức sống, sức sinh sản, tính chống chịu và thích nghi, năng suất, chất lượng và các đặc tính khác Việc sử dụng rộng rãi giống lai F1 vào sản xuất đã góp phần tăng năng suất chất lượng cây trồng vật nuôi đặc biệt là các loại cây lương thực, cây thưc phẩm, rau hoa, cây ăn quả… tăng thu nhập cho người nông dân và năng cao hiệu quả của sản xuất nông nghiệp (Virmani S.S.,1994) [58]

Năm 1760, Kolreuter nhà khoa học người Nga gốc Đức đã phát hiện được hiện tượng ưu thế lai trên cây thuốc lá khi tiến hành lai 2 loài thuốc lá

Nicotianatabacum và Nicotiana Rustica có sức sinh trưởng mạnh hơn so với

bố mẹ Năm 1867-1876, Charle Darwin tiến hành nghiên cứu tính biến dị của thực vật tự thụ phấn và giao phấn đã chỉ ra rằng ở các giống cây trồng giao phấn có sức sinh trưởng mạnh mẽ và cho năng suất cao hơn cây tự thụ Shull ( 1904) tiến hành thụ phấn cưỡng bức các giống thụ phấn tự do thu được các dòng tự phối, đến năm 1908 ông tiến hành lai các dòng tự phối thuần với nhau

và thu được con lai F1 có năng suất cao hơn hẳn nên đã đề xuất dùng thuật ngữ “heterosis” (ưu thế lai) để chỉ hiện tượng trên vào năm 1914 Kế tiếp những thành công của Shull các nhà chọn giống của nhiều nước đã chon tạo

ra các giống ngô lai đơn, lai ba, lai kép có năng suất cao gấp 2-3 lần giống cũ (các giống ngô lai đạt năng suất kỷ lục 23,9 tấn/ha)( Wittwer,1975; Virmani S.S.và cs, 2003) [61]

b Phân loại ưu thế lai

Ưu thế lai ở cây trồng nói chung và cây lúa nói riêng được biểu hiện trên các đặc tính sinh lý, hóa sinh, các tính trạng năng suất, chất lượng, khả năng thích nghi và thời gian sinh trưởng v.v… Để thuận tiện cho việc đánh giá ƯTL ở cây trồng người ta chia thành các loại như sau:

- Ưu thế lai sinh sản: là sự vượt trội về khả năng sinh sản của con lai F1

so với bố mẹ của chúng, cụ thể là cây lai ra nhiều hoa, hạt nhiều, hạt to mẩy,

có khối lượng riêng cao, độ hữu dục cao, dẫn tới năng suất cao ƯTL sinh sản

là loại ƯTL quan trong hang đầu trong chọn tạo giống ƯTL vì hiện nay ứng dụng ƯTL chủ yếu trong sản xuất nông nghiệp là ứng dụng đối với cây lương thực lấy hạt (lúa, ngô) và một số loại cây thực phẩm

- Ưu thế lai sinh dưỡng: là sự biểu hiện vượt trội của con lai so với bố

mẹ về số đo của các cơ quan sinh dưỡng ( rễ, thân, lá,nhánh…) Con lại có nhiều nhánh, thân lá lớn hơn, tích lũy nhiều sản phẩm quang hợp hơn, thu được tổng lượng chất khô cao hơn Đặc biệt đối với các cây sử dụng bộ phận sinh dưỡng thân, lá, củ như cây mía, đay, các loại rau ăn lá, bắp cải, hành tây, khoai tây…

- Ưu thế lai thích ứng: được biểu hiện thông qua sự tăng sức sống của

cây mầm và sự sinh trưởng phát triển trong suốt chu kì sống, tăng khả năng chống chịu với các loại sâu bệnh gây hại và sinh trưởng tốt ở điều kiện môi trường, khí hậu đất đai khác nhau, đặc biệt là các điều kiện ngoại cảnh bất thuận: rét, nóng, hạn, úng, chua, mặn, phèn, nghèo dinh dưỡng…

Sự biểu hiện ưu thế lai không nhất thiết phải quan sát được ở tất cả các tính trạng của con lai Tùy từng tổ hợp lai, UTL có thể biểu hiện rõ tính trạng này nhưng chưa rõ ở tính trạng khác Có những tính trạng con người quan tâm chọn lọc khi giá trị phải vượt hơn bố mẹ như năng suất phải cao hơn, số hạt nhiều hơn, khối lượng hạt lớn hơn, chống bệnh khỏe hơn Trái lại có những tính trạng nhà chọn giống quan tâm chọn khi có biểu hiện suy giảm ví dụ

chiều cao cây giảm hơn để tăng khả năng chống đổ, thời gian sinh trưởng ngắn đi để dễ bố trí vào cơ cấu cây trồng, hàm lượng amylozo ở gạo thấp hơn

để cơm mềm hơn, hàm lượng nicotin ở thuốc lá thấp hơn để hạn chế độc tính khi chế biến v.v…

c Xác định mức biểu hiện ƯTL

Trong quá trình chọn tạo giống cần phải xác định mức độ biểu hiện ƯTL

để giúp nhà chọn giống đánh giá tiềm năng của các vật liệu trong vườn tập đoàn công tác Người ta quy định một số thông số giúp cho việc đánh giá giá trị UTL Các thông số sau đây được sử dụng để tính toán ƯTL: (Virmani S.S.,1995) [58], [60]

 ƯTL giả định (Heterosis) hay còn gọi là ƯTL trung bình, được sử dụng

trong phép lai thử Con lai biểu hiện sự hơn hẳn trên tính trạng nghiên cứu so với số đo trung bình của bố mẹ trên cùng một tính trạng

 Ưu thế lai thực (Heterobeltiosis): được sử dụng trong giai đoạn lai lại

và đánh giá con lai Đánh giá mức độ vượt trội của con lai so với bố mẹ tốt nhất trên tính trạng cần quan tâm nghiên cứu (năng suất, TGST, chiều cao cây, chất lượng nông sản…)

F1- FBHb% = x 100 PB

F1- ½ (P1+ P2)

Hm% = x 100

½ (P1+P2)

 Ưu thế lai chuẩn (Standard heterosis) được sử dụng để đánh giá trong

thí nghiệm khảo sát các tổ hợp lai thử, lai thử lại và trong thí nghiệm so sánh giống lai hoặc các thí nghiệm khảo nghiệm Quốc gia nhằm tìm ra các tổ hợp mới hơn hẳn các giống đang sử dụng trong sản xuất về năng suất, các yếu tố cấu thành năng suất, TGST, chiều cao, chất lượng nông sản, khả năng chống chịu sâu bệnh, điều kiện ngoại cảnh bất thuận…

Trong đó:

P1: Giá trị trung bình của tính trạng ở bố

P2: Giá trị trung bình của tính trạng ở mẹ

F1: Giá trị trung bình của con lai F1

PB: Giá trị tính trạng của bố hoặc của mẹ tốt nhất

S: Giá trị của giống chuẩn đang trồng phổ biến trong sản xuất

2.1.2 Cơ sở di truyền học của ưu thế lai

Ưu thế lai đã được phát hiện và sử dụng rộng rãi trong cải tiến giống cây trồng vật nuôi Tuy nhiên các nhà khoa học vẫn chưa thống nhất trong các quan điểm giải thích đầy đủ chính xác hiện tượng này Một số thuyết được đưa ra để giải thích hiên tượng ưu thế lai

a Thuyết tính trội

Thuyết tính trội được Daveport đề xuất năm 1908 Sau đó, năm 1910 các nhà nghiên cứu Bruce, Keeble, Pellew cũng nêu ra lý thuyết tương tự Năm 1921, Cellins đưa ra một số quan điểm bổ sung cho thuyết này Thuyết tính trội dựa trên tương tác trội lặn của các gen trên cùng một locus, các gen trội có lợi sẽ át chế các gen lặn gây hại làm giảm sức sống Ưu thế lai sinh ra

do tương tác của các gen trội khác nhau từ hai bố mẹ, con lai mang càng

F1- SHs% = x 100 S

nhiều gen trội thì ưu thế lai càng cao [60], [61], [15].

Thuyết tính trội còn hạn chế là không giải thích được khi dòng thuần đạt mức đồng hợp tử cao và có mặt nhiều gen trội có lợi nhưng lại không có

ưu thế lai (Nguyễn Văn Hiển, 2000) [8]

b Thuyết siêu trội

Thuyết siêu trội còn được gọi là thuyết về sự tương tác giữa các alen khác nhau cùng vị trí được Shull nêu ra vào năm 1908 Theo thuyết này thì bản thân tính dị hợp tử là nguyên nhân quan trọng của hiện tượng ưu thế lai vì trên cùng một locus chứa đồng thời alen trội và alen lặn thì sẽ sản sinh ra các vật chất- emzym (Brown et al 1976) có tác dụng kích hoạt mạnh thêm là cho sức sống, sức sinh sản…vượt xa so với loại mang alen đồng hợp tử AA và aa ( Lê Duy Thành, 2001) [28] Có thể biểu diễn như sau:

AA < Aa>aa hoặc a1a1 < a1a2> a2 a2

Mặc dù thuyết siêu trội giải thích được nhiều trường hợp của ưu thế lai một cách rõ ràng, song vẫn còn nhiều dẫn liệu thực nghiệm đối lập với thuyết này Chẳng hạn như ở cây tự thụ phấn, các con lai của các dòng giống khác nhau về mặt di truyền không phải luôn luôn cho ưu thế lai cao hơn bố mẹ đồng hợp tử

c Thuyết cân bằng di truyền

Thuyết cân bằng di truyền được Turbin đưa ra năm 1971 Thuyết cân bằng di truyền cho rằng mỗi cơ thể sinh vật tồn tại được trong tự nhiên là do bản thân nó hình thành một kiểu hình phù hợp với điều kiện sống Cân bằng này tồn tại trong cấu trúc gen của mỗi tế bào Khi lai các cá thể có kiểu cân

F1AaBbCcDd

bằng khác nhau, sẽ tạo ra cơ thể mới với cân bằng di truyền khác hẳn bố mẹ Nếu cân bằng mới này thích ứng cao hơn cân bằng của từng bố mẹ riêng biệt thì con lai sẽ cho ưu thế lai cao Trái lại, nếu cân bằng mới không phù hợp thì con lai sẽ biểu hiện suy giảm ở một số tính trạng nào đó hoặc suy giảm toàn diện ( Hoàng Tuyết Minh, 2002) [10].

d Hiệu ứng tương tác

Những nghiên cứu mới chỉ ra rằng tác động tương hỗ giữa các locut không alen cũng gây nên hiệu ứng UTL : Điều đó có nghĩa là UTL là hiệu ứng tổng hợp bởi nhiều yếu tố chứ không phải do những yếu tố đơn lẻ nào Ví dụ khi lai AABB với aaBB và aabb, có thể chỉ AaBB có hiệu ứng UTL trên nhiều tính trạng ở nhiều giống cây trồng chỉ ra rằng hiệu ứng UTL là kết quả biểu hiện từng phần của hiệu ứng trội, siêu trội, tương tác và cũng có thể là tổng hợp của tất cả các hiệu ứng kể trên.(Yuan L.P, 2003, tr 131)

2.2 Nghiên cứu và phát triển lúa ưu thế lai

2.2.1 Khái niệm lúa ưu thế lai, lịch sử nghiên cứu phát triển

Lúa ưu thế lai có thể gọi tắt là lúa lai ( hybrid rice) là giống lúa chỉ sử dụng hạt lai tạo ra do tế bào trứng của một giống lúa được thụ tinh bởi hạt phấn của cây lúa khác giống (hạt F1) dùng để gieo cấy một lần nhằm khai thác tiềm năng cao nhất (tiềm năng ƯTL) về năng suất, chất lượng và khả năng thích ứng, chống chịu Khi sử dụng các giống lúa lai nông dân nhất thiết không được dùng hạt trên ruộng lúa lai để làm giống cho vụ tiếp theo vì đây không phải là hạt lai (do không tiến hành lai); cũng không phải lúa thường (do không thuần) mà là lô hạt thứ hai sau lai (hạt F2), lô hạt này khi gieo sẽ cho cây phân ly rất đa dạng về một số tính trạng như TGST, chiều cao cây, khả năng đẻ nhánh, sức chống chịu với sâu bệnh và điều kiện môi trường (Nguyễn Thị Trâm, 2003) [31]

Ưu thế lai trên lúa được phát hiện đầu tiên bởi J.W.Jones năm 1926 trên một số tính trạng số lượng và năng suất Tiếp sau đó, có nhiều công trình nghiên cứu xác nhận sự xuất hiện ưu thế lai về năng suất, các yếu tố cấu thành năng suất (Anonymous,1977; Li,1977; Lin và Yuan, 1980); về sư tích lũy

chất khô (Rao,1965; Jenning,1967; Kim,1985); về sự phát triển của bộ rễ (Anonymous, 1974); về cường độ quang hợp, cường độ hô hấp, diện tích lá (Lin và Yuan, 1980; Deng, 1980, MC Donal và cộng sự, 1971; Wu và cộng

sự, 1980) Tuy nhiên, lúa là cây thụ phấn điển hình có khả năng nhận phấn ngoài thấp, do đó khai thác ưu thế lai ở lúa đặc biệt khó khăn ở khâu sản xuất hạt lai F1 Đã có nhiều nghiên cứu tìm phương pháp sản xuất hạt lai F1 được thực hiện khá sớm từ năm 1935 như: Ramiah 1935; Idsumi 1936; Kadam et al.1937; Capinpin and Singh 1938; Ramiah and Ramaswamy 1941; Brown 1953; Oka 1957; Sen and Mitra 1958; Richharia 1962; Stansel and Craigmiles 1966; Shinjyo and Omura 1966; Athwal và Virmani 1972 Song họ chưa tìm được giải pháp hợp lý (Nguyễn Công Tạn và cs., 2002) [26]

Năm 1964, Yuan Long Ping cùng nhóm nghiên cứu của ông đã phát

hiện được cây lúa bất dục thuộc loài lúa dại Oryza fatua spontanea tại đảo

Hải Nam-Trung Quốc Sau đó họ đã thành công khi chuyển gen bất dục tế bào chất vào loài lúa trồng đã mở ra thời kỳ khai thác lúa ưu thế lai thương phẩm Sau 9 năm nghiên cứu, Trung Quốc đã tạo được nhiều dòng CMS (A) và các dòng phục hồi (B), dòng duy trì (R), hoàn thiện quy trình nhân dòng bất dục đực, sản xuất hạt lai F1 và đưa nhiều tổ hợp năng suất vào sản xuất đánh dấu

sự ra đời của công nghệ lúa lai “Ba dòng”, mở ra bước ngoặt trong lịch sử sản xuất và thâm canh lúa

Năm 1976, Trung Quốc đã gieo cấy 140.000 ha lúa lai và tăng nhanh trong nhiều năm sau đó, cụ thể năm 1990 diện tích lúa lai đạt 15,64 triệu ha Từ năm 1976 tới 1995 lúa lai đã góp phần vào tăng suất lúa từ 129 tới 200 triệu tấn, năng suất lúa lai hàng năm đạt 6,6 tấn/ha Năm 1994, diện tích lúa lai của Trung Quốc đạt 15,7 triệu ha chiếm 50% diện tích và 57% sản lượng lúa của cả nước Với các nỗ lực của các nhà chọn giống, nhiều tổ hợp lúa lai có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao, chất lượng khá, chống chịu với sâu bệnh và điều kiện thời tiết bất thuận được đưa vào sản xuất như : Wei you 35, Shan you 36 và Shan you 64 Với những thành công này của Trung Quốc đã tạo cơ sở cho việc

mở rộng và phát triển lúa lai trên thế giới (Yuan L.P., 2004) [68]

Đồng thời với việc nghiên cứu phát triển lúa lai ba dòng, một số kết quả nghiên cứu lúa lai hai dòng được công bố Năm 1973, Shiming Song đã phát hiện được dòng bất dục di truyền nhân mẫn cảm với quang chu kỳ (HPGMS) từ quần thể Nongken 58 tại Hồ Bắc Năm 1991, Maruyama và cộng sự (Nhật Bản) đã tạo được dòng bất dục di truyền mẫn cảm với nhiệt độ Norin PL12 bằng phương pháp gây đột biến nhân tạo (Yin Hua Qi, 1993; Zhou CS, 2000) [71], [66] Giống lúa lai hai dòng được đưa ra trồng đại trà đầu tiên ở Trung Quốc là Peiai 64S/Teqing Năm 1992, diện tích lúa lai hai dòng ở Trung Quốc là 15.000 ha với năng suất 9-10 tấn/ha, năng suất cao nhất

là 17 tấn/ha Đến năm 2001 đã có 2,5 triệu ha năng suất trung bình cao hơn các giống lúa lai ba dòng từ 7-8 % Hầu hết các tổ hợp lúa lai hai dòng đều có năng suất chất lượng cao hơn các tổ hợp lúa lai ba dòng (Yuan L.P,2002) [67]

Hạt giống lúa lai của Trung Quốc đã được đưa sang trồng thử tại IRRI năm

1979, Indonesia, Ấn Độ năm 1980, Mỹ năm 1983 đề cho năng suất cao hơn các giống địa phương một cách tin cậy (Quách Ngọc Ân, 1998) [1]

Công nghệ sản xuất lúa lai của Trung Quốc đã được ứng dung rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới Đã có 17 quốc gia ngoài Trung Quốc nghiên cứu và phát triển lúa lai, diện tích lúa lai chiếm khoảng 10 % và chiếm khoảng 20% tổng sản lượng lúa toàn thế giới Lúa lai đã mở ra hướng phát triển mới để nâng cao năng suất, chất lượng lúa gạo và góp phần đảm bảo an ninh lương thực trên phạm vi toàn cầu (Virmani S.S., 1995) [ 59] Tại hội nghị lúa lai Quốc tế lần thứ năm được

tổ chức tại Hồ Nam, Trung Quốc năm 2008 đã tổng kết diện tích trồng lúa lai ở các nước ngoài Trung Quốc tới năm 2007 là 2.521.000 ha, trong đó Ấn Độ (1.100.000 ha), Việt Nam (650.000 ha), Philippines (341.000 ha), Bangladesh (300.000 ha), Indonesia (130.000 ha) ( Fangming Xie 2008 ) [40] Diện tích này

sẽ còn tiếp tục tăng trong một vài năm tới Một số nước như Indonesia và Mỹ đã tiến hành sản xuất lúa lai trên quy mô công nghiệp

2.2.2 Nghiên cứu phát triển lúa lai hai dòng sử dụng bất dục đực di truyền

nhân mẫn cảm với điều kiện môi trường EGMS

Hệ thống lai “ba dòng” đem lại rất nhiều lợi ích kinh tế cho ngành nông

nghiệp của nhiều quốc gia trên thế giới, tạo ra những tiến bộ mang tính chất cách mạng trong trồng trọt Lần đầu tiên con người đã khai thác và sử dụng có hiệu quả tính bất dục đực di truyền tế bào chất ở lúa cũng như nhiều loại cây trồng khác Bằng lai lại liên tục đã cải tiến nhanh chóng lúa dại, lúa nửa dại thành lúa trồng Đã sử dụng có hiệu quả đa dạng di truyền cây lúa tạo ra nhiều

tổ hợp lai có năng suất cao, cải tiến chất lượng dinh dưỡng, chất lượng thương trường và nấu nướng Lúa lai góp phần mở rộng phạm vi thích ứng của cây lúa năng suất cao đến nhiều vùng canh tác khó khăn: khô hạn, thiếu dinh dưỡng, lạnh, nóng.v.v

Bên cạnh những thành công to lớn đó, lúa lai “ba dòng” còn tồn tại một

số nhược điểm rất khó khắc phục là: Số dòng CMS tìm được hiện nay khá nhiều (Trung Quốc có hơn 600 dòng), nhưng dòng sử dụng được không đa dạng, có tới hơn 70% đang sử dụng là các dòng đồng tế bào chất với kiểu

“WA” điều này có thể dẫn đến nguy cơ bùng nổ dịch sâu bệnh gây hại rất khó khắc phục Mặt khác công nghệ sản xuất hạt giống lúa lai hệ ba dòng khá phức tạp cồng kềnh, đòi hỏi một sự tuân thủ hết sức chặt chẽ, mà sản xuất nông nghiệp lại phụ thuộc khá khắt khe vào điều kiện thiên nhiên khiến cho người điều hành sản xuất vô cùng bị động Sản xuất hạt lai cần nhiều lao động thủ công, không phù hợp với xu thế phát triển của xã hội Về năng suất các tổ hơp lai ba dòng mới gây tạo không vượt qua được các tổ hợp lai trước đây, có thể đã “kịch trần” Để khắc phục các thách thức nêu trên, nhiều nhà chọn giống đã nghĩ tới vấn đề đơn giản hoá quá trình sản xuất hạt giống lai, giảm mức độ cồng kềnh trong hệ thống lai ba dòng, giảm những hạn chế khó khắc phục khi sử dụng dòng CMS bằng công nghệ lúa lai “hai dòng” (Nguyễn Thị Trâm, 2003)[11]

2.2.2.1 Nghiên cứu và sử dụng dòng bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với

nhiệt độ (Thermo-sensitive Genic Male Sterility: TGMS )

Sun, Yang và cộng sự (1989) đã phát hiện dòng bất dục đực mẫn cảm với nhiệt độ mang tên 5460S thu trên quần thể đột biến của giống lúa IR54 Năm 1990, Yang và cộng sự chọn được dòng bất dục mẫn cảm với nhiệt độ

R59TS và H89-1 Sau đó Maruyama và các cộng sự (1991) thông báo về việc chọn tạo dòng bất dục đưc mẫn cảm với nhiệt độ Norin PL-12 bằng phương pháp đột biến [46], [64] Cũng năm 1991, Virmani S.S và cộng sự đã chọn tạo được dòng TGMS mới IR32364S từ IR32364 bằng phương pháp đột biến phóng xạ Ngoài ra còn nhiều dòng TGMS được tạo ra bằng các phương pháp khác nhau của các tác giả ở các nước khác nhau như: Dòng TGMS 822 thu được từ đột biến tự nhiên trên giống lúa địa phương hay dòng TGMS SA-2 bằng phương pháp đột biến hóa chất của Ấn Độ, dòng Annong S-1 do lai giữa

dòng indica và indica, dòng Hennong S-1 do lai xa giữa indica và lúa dại,

dòng TGMS VN-01 của Viện Di truyền Nông nghiệp tạo ra bằng phương pháp gây đột biến giống địa phương Chiêm Bầu…( Borkakati R.P.,1993; Phạm Ngọc Lương, 2000) [35],[20] Các nhà nghiên cứu cũng kết luận rằng tính bất dục đực mẫn cảm với nhiệt độ do một gen lặn trong nhân điều khiển Kinoshita (1992) đặt tên cho gen TGMS của 5460S và Norin PL12 là tms-1

và tms-2 [43] Hiện nay, các nhà nghiên cứu đã xác định được vị trí của 5 gen điều khiển tính bất dục đực mẫn cảm với nhiệt độ; tms1, tms2, tms3, tms4 và tms5 nằm trên các NST số 8, 7, 6, 9 và 2 (Lu X.G et al, 2002; Dong S.L., 2005) [45],[72] Dòng TGMS OA15-1 chọn bằng phương pháp đột biến có gen điều khiển tính bất dục mẫn cảm với nhiệt độ nằm trên NST số 6 (Wang C.H et al,2004) [62] Nguyễn Văn Đồng (1999) [7], bằng phương pháp phân tích BSA kết hợp với kỹ thuật AFLP, RFLP đã phát hiện và xác định gen tms mới thứ 3 của dòng TGMS-VN1 chọn tạo tại Việt Nam, gen này ký hiệu là tms4 nằm cạnh tâm động trên vai ngắn của NST số 2 và không cùng alen với gen tms1 và tms3

Dòng TGMS biểu hiện bất dục khi gặp nhiệt độ trung bình ngày cao và hữu dục khi gặp nhiệt độ trung bình ngày thấp vào thời kỳ lúa phân hoá đòng

từ cuối bước 4 đến bước 6 Gen tms hoạt động hai chức năng: điều khiển sự hình thành hạt phấn hữu dục khi gặp nhiệt độ thấp và hình thành hạt phấn bất dục khi gặp nhiệt độ cao (Nguyễn Công Tạn và cộng sự, 2002) [26] Cặp gen lặn tms trong nhân tế bào hoạt động có điều kiện và biểu hiện tính trạng khi điều kiện thích hợp xuất hiện đúng vào thời kỳ mẫn cảm Quá trình chuyển đổi tính bất dục – hữu dục được giải thích theo hình 2.2 ( Lui Yi Bai et al, 1997)

Hình 2.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự chuyển hóa tính dục của dòng

ST: Sterile Temperature: Nhiệt độ gây bất dục

BUT: Biological Upper Temperature: Nhiệt độ giới hạn sinh học trên

Khi nhiệt độ trung bình ngày xuống thấp hơn hoặc bằng nhiệt độ giới hạn sinh học dưới, cây bất dục sinh lý Khi nhiệt độ diễn biến trong khoảng nhiệt độ giới hạn dưới đến nhiệt độ tới hạn gây hữu dục thì dòng TGMS sẽ hữu dục Khi nhiệt độ trung bình ngày diễn biến trong khoảng từ điểm nhiệt

độ tới hạn gây hữu dục đến điểm nhiệt độ tới hạn gây bất dục trong thời kỳ mẫn cảm thì dòng TGMS trở nên bán bất dục Nhiệt độ môi trường cao hơn nhiệt độ tới hạn gây bất dục thì dòng TGMS sẽ bất dục hoàn toàn, rất nhiều dòng bao phấn rỗng không hình thành được hạt phấn (Liu Y.,1997) [44]

Theo tổng kết của Nguyễn Thị Trâm (2000), thời kỳ mẫn cảm của các dòng TGMS bắt đầu từ ngày thứ 15 đến ngày thứ 6 trước khi trỗ bông tương ứng với thời kỳ phân hoá đòng đầu bước 4 đến hết bước 5 [30] Theo Hoàng Tuyết Minh và Nghiêm Thị Nhạn (2002) thì giai đoạn mẫn cảm từ 20 ngày đến 10 ngày trước khi lúa trỗ Theo Borkakali và Virmani (1997) giai đoạn mẫn cảm của dòng TGMS Norin PL12 vào thời điểm 6 đến 15 ngày trước khi trỗ, còn của dòng IR32364S vào 6-10 ngày trước khi trỗ [36]

Wang F và cộng sự (1997) khi nghiên cứu ảnh hưởng của 3 ngày nhiệt thấp vào giai đoạn chuyển đổi tính dục từ bước 4 đến bước 6 phân hoá đòng của 4 dòng P/TGMS Pei ai 64S, Anxiang S, Sui 35S và GD-2S cho thấy có ảnh hưởng lớn nhất ở giai đoạn bước 5 [72] Theo Lê Hữu Khang (1999), trong giai đoạn phân hoá đòng bước 4 đến bước 5 chỉ cần 2 ngày nhiệt độ thấp thì một số dòng TGMS đã hình thành hạt phấn hữu dục, nếu 4 ngày liên

tiếp có nhiệt độ thấp ≤ 240C thì tất cả các dòng TGMS tham gia nghiên cứu (T1S-96, T29S, Hương 125S, Pei ai 64S) đều có phấn hữu dục và một số dòng đậu hạt [16]

Dựa vào đặc điểm bất dục của hạt phấn, người ta đã chia dòng TGMS thành 2 kiểu bất dục: Kiểu thứ nhất: Bất dục điển hình, hạt phấn có hình thoi, tam giác, vỏ nhăn nheo giống như dòng CMS; Kiểu thứ hai: Bất dục không hạt phấn, bao phấn rỗng không có hạt phấn, khi lúa trỗ thấy bao phấn có màu trắng Dòng TGMS có một số đặc điểm quí như: vòi nhuỵ dài, đầu nhuỵ to phân ra rất nhiều nhánh và còn khả năng nhận phấn đến ngày thứ 6 sau khi nở hoa Tỷ lệ vòi nhuỵ vươn ra ngoài vỏ trấu của dòng TGMS thường cao hơn các dòng CMS (Virmani S.S., 1996) [60]

2.2.2.2 Nghiên cứu và sử dụng dòng bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với

quang chu kỳ (Photoperiodic-sensitive Genic Male Sterility: PGMS)

Bất dục đực mẫn cảm với quang chu kỳ chiếu sáng ở lúa được ứng dụng để sản xuất hạt lai khá muộn Năm 1973, Shi Ming Song tìm ra dòng bất dục di truyền nhân mẫn cảm với quang chu kỳ (HPGMS Hubei-photoperiod-sensitive genetic male-sterile) trên quần thể giống Nong ken 58S trại Trung tâm nghiên cứu lúa lai Hồ Bắc Dòng HPGMS có đặc điểm bất dục hoàn toàn trong điều kiện thời gian chiếu sáng dài ngày > 14.0 giờ và phục hồi hữu dục trong điều kiện ngày ngắn < 13.45 giờ, độ dài ngày tới hạn gây chuyển đổi tính dục là từ 13 giờ 45 phút đến 14 giờ Cường độ ánh sáng tới hạn gây bất dục lớn 50 lux Do vậy chúng ta có thể duy trì bằng cách cho tự thụ trong điều kiện ngày ngắn Trong điều kiện ngày dài dòng này bất dục nên được dùng làm dòng mẹ trong sản xuất hạt lai.Khi lai dòng PGMS trên với các giống lúa thường, F1 hữu dục bình thường, tại thế hệ F2 phân ly theo tỷ lệ 3 hữu dục: 1 bất dục trong điều kiện ngày dài, từ đó có thể kết luận tính trạng bất dục do một gen lặn quy định được ký hiệu pms (Shi M.S., 1985, 1986; Zhang Z.G., 1997) [55], [56], [69]

Lu X (1994) lai Nong ken 58S với các giống Indica và Japonica thấy

thế hệ F2 phân ly thu được một số dòng PGMS và TGMS Đã có nhiều dòng EGMS được tạo ra từ dòng Nong ken 58S như N5047S, 311S, WD-1S,

7001S, Pei ai 64S…(Liao, 1997; Maruyama K., 1991; Bai D.L., 2002) [60] Nhiều nghiên cứu khác nhau cho rằng Nong ken 58S mang cả gen tms và pms, nhưng hai gen này nằm ở 2 vị trí khác nhau trên NST (Mei G., 1990; Mei M.H., 1999) [47], [48]

Lu X.G và cộng sự ( 2002) cho biết các nhà khoa học Trung Quốc, Ấn

Độ, Nhật Bản và Việt Nam đã xác định được 3 gen pms1; pms2; pms3 nằm trên NST số 7, 3 và số 12 [45] Các nhà khoa học cho rằng gen quy định tính bất dục ở các dòng PTGMS có ở 6 trong 12 NST của lúa đó là các NST số 3,

5, 6, 7, 11 và 12 ( Jiang S et al, 2000; Mei M.H., Xu C.G., Zhang Q., 1999; Yang Z.P.,1997) [42], [49], [65]

Một số nghiên cứu tại Trung Quốc cho rằng gen cảm ứng quang chu kỳ (pms) có bản chất di truyền giống như gen cảm ứng với nhiệt độ (có thể đồng alen với gen tms) Gen pms hoạt động hai chức năng : gây bất dục trong điều kiện ánh sáng ngày dài và có khả năng hình thành hạt phấn hữu dục trong điều kiện ánh sáng ngày ngắn xảy ra vào đúng thời kỳ cảm ứng (12-18 ngày trước trỗ) Tuy nhiên tính mẫn cảm quang chu kỳ của các dòng PGMS còn phụ thuộc khá nhiều vào nhiệt độ Trong một giới hạn nhiệt độ nhất định thì ngày dài không có hiệu quả đối với quá trình chuyển đổi tính dục

Hình 2.1 minh họa mối quan hệ giữa nhiệt độ và độ dài ngày ảnh hưởng tới quá trình phát triển của dòng PGMS Giới hạn nhiệt độ cao ảnh hưởng tới độ an toàn của quá trình nhân dòng bất dục trong điều kiện ngày ngắn còn nhiệt độ thấp lại ảnh hưởng đến quá trình sản xuất hạt lai trong điều kiện ngày dài Do vậy để chọn một dòng PGMS dễ dàng sử dụng thì giới hạn nhiệt độ dưới gây bất dục đực trong điều kiện ngày dài cần phải thấp và khoảng nhiệt độ mẫn cảm ánh sáng cần phải rộng (Xue G.X., 1997; Zhang N.Y., 1996) [63],[70]

Tại Việt Nam, các nhà khoa học đã chọn tạo được một số dòng PGMS, trong đó P5S có ngưỡng chuyển hóa tính dục 12 giờ 16 phút phù hợp với điều kiện sản xuất trong nước (Nguyễn Thị Trâm, Trần Văn Quang, Đỗ Mai Chi, 2003; Trần Văn Quang, 2008) [32], [24]

Hình 2.2 Mối quan hệ giữa nhiệt độ và độ dài ngày đối với dòng PGMS

Bảng 2.1 Các dòng T(P)GMS mới và điều kiện biểu hiện tính dục

Nhiệt độ cao gây bất dục Bất dục Bất dục Hữu dục Hữu dụcNhiệt độ thấp gây bất dục Hữu dục Hữu dục Bất dục Bất dụcÁnh sáng dài gây bất dục Bất dục Hữu dục Bất dục Hữu dụcÁnh sáng ngắn gây bất dục Hữu dục Bất dục Hữu dục Bất dục

Bất dục ở bất kỳ

độ dài ngày nào

Khoảng nhiệt độ gây

Mẫn cảm ánh sáng

(trong khoảng nhiệt độ

này ngày dài hơn gây

bất dục đực, ngày

ngắn hơn gây hữu dục)

Hữu dục ở bất kỳ

Độ dài ngày nào

Giới hạn nhiệt độ sinh học trên(khoảng 35OC)

Nhiệt độ gây bất dục đực(giới hạn cao)

Nhiệt độ gây bất dục đực(giới hạn thấp)

Giới hạn nhiệt độ sinh họcDưới(khoảng 20OC)

Ghi chú: LDHT: long day high temperature: Ngày dài nhiệt độ cao

SDHT: short day high temperature: Ngày ngắn nhiệt độ cao

LDLT: long day low temperature: Ngày dài nhiệt độ thấp

SDLT: short day low temperature: Ngày ngắn nhiệt độ thấp

Yang R.C (1990) cho rằng sự thay đổi tính dục của loại dòng này có quan hệ chặt với sự tương tác của độ dài ngày và nhiệt độ Chúng có thể chỉ hữu dục khi xuất hiện tương tác của ngày dài cùng với nhiệt độ cao, ngày dài cùng với nhiệt độ thấp.Trong trường hợp ngày ngắn và nhiệt độ cao thì chúng cũng bất dục hoàn toàn Tùy vào điều kiện thời tiết khí hậu, nhà chọn giống

có thể chọn các dòng phù hợp để tổ chức sản xuất đạt hiệu quả cao nhất Ở vùng nhiệt đới, kiểu dòng PTGMS bất dục hoàn toàn nên được sử dụng để sản xuất hạt lai F1 nhưng khó đạt năng suất cao khi nhân dòng mẹ

2.3 Nghiên cứu và phát triển lúa lai tại Việt Nam

Việt Nam đã tiếp thu thành tựu nghiên cứu và phát triển lúa lai của Trung Quốc Năm 1991, Việt Nam đã trồng thử hơn 100 ha lúa lai và cho kết quả rất khả quan Năm 1992, Việt Nam bắt đầu nghiên cứu lúa lai Chương trình nghiên cứu lúa lai có sự tham gia của các cơ quan nghiên cứu khác nhau như: Viện Di truyền Nông nghiệp, Viện cây lương thực và cây thực phẩm, Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội, Viện nghiên cứu lúa Đồng bằng sông Cửu Long, Viện Nông hóa Thổ Nhưỡng Nguồn vật liệu phục vụ nghiên cứu được nhập từ Viện nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI) và Trung Quốc và một số nước khác Đồng thời, được sự hỗ trợ của các dự án của tổ chức nước ngoài, đặc biệt là các chuyên gia Trung Quốc trong đào tạo cán bộ phục vụ nghiên cứu và sản xuất thử nghiệm hạt giống lúa lai (Quách Ngọc Ân, 1994; Nguyễn Công Tạn, 1999; Nguyễn Trí Hoàn, 2002)[2], [3], [13], [27] Qua đó, chúng

ta đã phần nào làm chủ công nghệ làm thuần dòng bố mẹ, sản xuất hạt lai F1

và đã chọn tạo được một số tổ hợp lai có năng suất cao, chất lượng khá Những kết quả này cho phép chúng ta chủ động được nguồn giống có chất lượng, giá thành hạ để nhanh chóng phát triển lúa lai một cách bền vững

2.3.1 Những thành tựu nghiên cứu và phát triển lúa lai tại Việt Nam

* Nhập nội, làm thuần và chọn tạo dòng bố mẹ mới

Đối với lúa lai ba dòng, các nhà nghiên cứu đã thu thập và đánh giá sự thích ứng của 77 dòng mẹ bất dục CMS, 77 dòng duy trì tương ứng và nhiều dòng phục hồi từ Viện nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI), Trung Quốc, Ấn Độ Hiện nay, các dòng CMS đang được sử dụng tại Việt Nam là BoA, II32A, IR50825, IR68897 và các dòng duy trì, phục hồi tương ứng phục vụ cho chương trình lai tạo Viện Cây lương thực và cây thực phẩm đã tạo và chọn lọc được 3 dòng CMS đó là AMS71A, AMS72A, AMS73S và 22 dòng B có khả năng duy trì tốt Một số dòng CMS, dòng duy trì và dòng phục hồi: BoA, BoB, Trắc 64, Quế 99, IR50825A, IR50825B đã được chọn và nhân thuần với khối lượng lớn phục vụ sản xuất hạt lai F1

Đối với lúa lai hai dòng Việt Nam đã thu thập làm thuần các dòng TGMS nhập nội và chọn tạo được dòng TGMS mới làm cơ sở cho việc phát triển lúa lai hai dòng Các nhà khoa học đã chọn tạo được 20 dòng bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt độ TGMS như: VN-TGMS1, VN-TGMS2, VN-TGMS3, VN-TGMS12, AMS31S, AMS32S, AMS33S của Viện cây lương thực và cây thực phẩm; T1S-96, T24S, T25S, T26S, T27S, T29S (Nguyễn Thị Trâm, Trần Văn Quang, Đỗ Mai Chi, 2003; Trần Văn Quang, 2008) [32],[24] của Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội; TGMS-VN01, D101S, D102S, D103S, TGMS18-2 của Viện Di truyền Nông nghiệp; TG1, TG2, TG4, TG22 của Trung tâm Khảo kiểm nghiệm giống sản phẩm cây trồng và Phân bón Quốc gia Thông qua nuôi cấy bao phấn đã tạo ra một

số dòng TGMS như: CNSH1, CNSH2, TGMS H20,TGMS H7 (Viện cây lương thực và cây thực phẩm), TGMS CN1, TGMS CN2 (Viện Di truyền Nông nghiệp) Từ nguồn vật liệu phân ly nhập nội đã phân lập được các dòng TGMS: CL64S, T47S, 7S, AMS27S, 11S, 534S, 827S để đưa vào lai tạo giống lúa lai hai dòng

Từ dòng Pei ai 64S các nhà khoa học đã tiến hành chuyển gen tương hợp rộng (WC) vào các dòng TGMS hoặc các giống lúa thường khác, chọn ra các dòng TGMS có gen tương hợp rộng phục vụ chọn tạo giống lúa lai siêu cao sản Cũng từ phép lai này các nhà khoa học cũng đã chọn ra dòng P5S là dòng bất dục đực mẫn cảm với quang chu kỳ đầu tiên tại Việt Nam có ngưỡng chuyển hóa 12 giờ 16 phút mở ra hướng mới ổn định trong chọn tạo và sản xuất lúa lai hai dòng [32] Đồng thời với việc chọn tạo các dòng mẹ bất dục đực mẫn cảm với điều kiện môi trường (EGMS) các cơ quan nghiên cứu cũng

đã chọn tạo được hơn 200 dòng phục hồi (R) mới trong đó có 22 dòng kháng được rầy nâu, bạc lá và đạo ôn Nhiều nghiên cứu ở mức độ phân tử đối với các dòng TGMS đã xác định được gen tms4 trên NST số 2 và tms6 trên NST

số 4 của lúa nhằm định hướng cho việc khai thác các gen này trong chọn tạo giống lúa lai hai dòng

* Tuyển chọn và tạo các tổ hợp lai mới

Nhập nội và tuyển chọn các giống lúa lai thích hợp với điều kiện Việt Nam được tiến hành từ những năm 1990 trở lại đây Chúng ta đã tuyển chọn được bộ giống lúa lai khá đa dạng cho các vụ lúa ở Miền Bắc Vụ mùa có: Bồi tạp sơn thanh, Bồi tạp 49, Bắc ưu 903, Bắc ưu 64, Bắc ưu 253; Vụ xuân

có Dưu 527, Nhị ưu 63, Nhị ưu 838, Khải phong 1, Vân Quang 14, Nghi Hương 2308 và nhiều tổ hợp lúa lai mới đang được khảo nghiệm

Ngoài ra chúng ta cũng chủ động chọn tạo các tổ hợp lai mới theo hướng năng suất, chất lượng cao, chống chịu sâu bệnh và thích ứng cao với điều kiện bất thuận để thay thế dần các tổ hợp lai nhập nội từ Trung Quốc Mỗi năm các

cơ quan nghiên cứu đã tiến hành lai thử hàng nghìn tổ hợp và tuyển chọn được một số tổ hợp triển vọng đang được khảo nghiệm, trình diễn và mở rộng sản xuất như: Việt Lai 20, Việt Lai 24, TH3-3, HC1, TH3-4, TH3-5, HYT83, HYT100 (công nhận giống quốc gia); TM4, VN01/D212, TH5-1, HYT 102, HYT103 (công nhận sản xuất thử) và hàng loạt các giống triển vọng như Việt

lai 45, Việt lai 50, VL1 (Nguyễn Trí Hoàn, 1997; Nguyễn Văn Hoan, 2003; Nguyễn Thị Trâm, 1998, 2003, 2005; Nguyễn Văn Luật, 2002; Nguyễn Như Hải, 2006, 2007; Phạm Ngọc Lương, 2005) [11], [9], [10], [19], [18], [31]

* Xây dựng quy trình và sản xuất hạt lai F1

Quy trình nhân dòng bố mẹ và sản xuất hạt lai F1 của một số tổ hợp lai

đã được hoàn thiện và nâng năng suất hạt lai lên một cách rõ rệt Nhiều tổ hợp lúa lai nhập nội từ Trung Quốc đã được sản xuất hạt lai tại Việt Nam như Bắc

ưu 903, Bắc ưu 64, Bắc ưu 235, Nhị ưu 838, D ưu 527 [12], [13], [14], [33] Quy trình sản xuất trên được Bộ NN& PTNN cho phép áp dụng rộng rãi trong cả nước Các giống lúa lai hai dòng chọn tạo tại Việt Nam TH3-3, TH3-

4, HC1, HYT102, HYT103, VL20, VL24 được hoàn thiện quy trình nhân dòng bố mẹ và sản xuất hạt lai

Công tác sản xuất hạt lai trong nước được chủ động và quan tâm đúng mức Theo báo cáo tại hội nghị lúa lai quốc tế lần thứ 5 tại Hồ Nam, Trung Quốc năm 2008, diện tích sản xuất hạt lai F1 của Việt Nam là 1900 ha (Nguyễn Trí Hoàn, 2008) Các giống lúa lai chủ lực được sản xuất trong nước

là TH3-3, VL20, HYT83, HYT100, hầu hết các tổ hợp có bố mẹ trỗ bông trùng khớp nên cho năng suất khá cao, bình quân đạt 2-2,3 tấn/ha

2.3.2 Những tồn tại trong nghiên cứu và phát triển lúa lai Việt Nam

Mặc dù công tác nghiên cứu phát triển lúa lai tại Việt Nam đã đạt được những thành công nhất định về chọn tạo giống, hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất hạt giống và mở rộng sản xuất các giống lúa lai Tuy nhiên, nghiên cứu phát triển lúa lai vẫn còn tồn tại một số hạn chế sau:

- Nguồn vật liệu để tạo dòng bố mẹ ít, bởi vậy còn thiếu hạt giống bố mẹ

để sản xuất hạt F1của một số tổ hợp tốt Mối liên kết giữa sản xuất bố mẹ và sản xuất F1 chưa chặt chẽ

- Kỹ thuật làm thuần và nhân dòng bố mẹ còn gặp nhiều hạn chế nên năng suất và chất lượng hạt giống chưa cao và không ổn định

- Đội ngũ cán bộ nghiên cứu và cán bộ kĩ thuật còn thiếu, đặc biệt các chuyên gia giỏi còn quá ít.

- Nguồn lực đầu tư còn ít và thiếu tập trung nên hiệu quả sử dụng còn thấp

- Chính sách hỗ trợ sản xuất và tiêu thụ hạt giống lúa lai trong nước còn thiếu thống nhất (Cục nông nghiệp,2005) [ 4]

2.3.3 Định hướng nghiên cứu lúa lai.

- Về nghiên cứu: Thu thập, sử dụng nhiều nguồn vật liệu khởi đầu phục

vụ chọn tạo các tổ hợp lai phù hợp với điều kiện nhiệt đới Nghiên cứu cân đối giữa lúa lai ba dòng, hai dòng và siêu lúa lai Nghiên cứu năng cao năng suất, chất lượng hạt lai, về vùng nhân dòng bố mẹ và sản xuất F1

- Về phát triển sản xuất lúa lai: Xác định vùng sản xuất lúa lai thương phẩm có hiệu quả, từ đó chọn bộ giống thích hợp cho từng vùng, vụ sản xuất Phát triển các giống lúa lai có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao, kháng được bệnh đạo ôn trong vụ xuân và bệnh bạc lá trong vu mùa

- Xây dựng chính sách để phát triển lúa lai : Đẩy mạnh chương trình khuyến nông đối với sản xuất hạt lai F1; hỗ trợ cho sản xuất dòng bố mẹ và F1 khi gặp thiên tai; tiếp tục hỗ trợ giá giống cho các vùng sâu, vùng xa, vùng mới sản xuất thử; có chính sách khuyến khích các thành phần kinh tế đầu tư vào chế biến, bảo quản hạt giống và xây dựng quỹ hỗ trợ đầu thu phát triển lúa lai (Trần Văn Quang,2008) [24]

2.4 Thành phần tính thơm của lúa và các yếu tố ảnh hưởng

2.4.1 Thành phần của mùi thơm

Thành phần của mùi thơm được ghi nhận bằng chỉ thị mùi Mùi thơm được bốc hơi khi nấu là do hợp phần các chất như: formaldehyde, ammonia

và hydrogensulfide tạo nên Ngoài ra, người ta đã tìm thấy gốc hoá học acetyl-1-pyrroline có trong giống lúa Basmati 370 và Jasmine quyết định sự thể hiện mùi thơm của gạo Hàm lượng 2-acetyl-1-pyrroline thay đổi theo điều kiện canh tác và đất Hàm lượng 2-acetyl-1-pyrroline tăng cao nhất trong

2-khoảng 4 đến 5 tuần sau trỗ và giảm dần cả ở các giống lúa ngắn ngày, dài ngày Đồng thời, ở giai đoạn lúa chín có nhiệt độ thấp (250C ngày và 200C đêm) thì hàm lượng 2-acetyl-1-pyrroline cao hơn lúa chín ở nhiệt độ cao (350C ngày và 300C đêm) Sau khi dự trữ lúa ba tháng, hàm lượng 2-acetyl-1-pyrroline giảm đến 66,0% Hàm lượng 2-acetyl-1-pyrroline còn bị ảnh hưởng bởi điều kiện khô hạn, khô hạn giai đoạn chín sữa sẽ làm tăng hàn lượng 2-acetyl-1-pyrroline nhưng khô hạn ở giai đoạn chín vàng thì hàm lượng này không đổi (Itani và cs., 2004) [41].

Nghiên cứu di truyền của mùi thơm trên lúa cho thấy gen điều khiển tính trạng mùi thơm là một gen lặn Ahn và cộng sự (1992) đã áp dụng chỉ thị RFLP để nghiên cứu gen điều khiển tính trạng mùi thơm của cây lúa và cho rằng có một gen lặn, ký hiệu là fgr, định vị trên nhiễm sắc thể số 8, liên kết với marker RG28 Phân tích tỷ lệ phân ly ở F2 của tổ hợp lai giữa giống lúa thơm và giống lúa không thơm, Tsuzuki và Shimokawa (1990) kết luận có 2 gen lặn quy định tính trạng mùi thơm, trong đó có một gen hoạt động như yếu

tố ức chế liên quan đến tính thơm của lúa Dhulappanavar và Mensikai (1969, 1976) cho rằng có 4 gen lặn liên quan đến tính thơm của lúa Các nhà khoa học Ấn Độ (Kadam và Patankar, 1938) đã nghiên cứu quần thể con lai giữa giống lúa Kolamba (lúa thường) và giống lúa Sukhadasi (lúa thơm), sử dụng phương pháp đun nóng hạt gạo lứt trong ống nghiệm với nước lọc Kết quả cho thấy các cá thể F1 đều thơm và tỷ lệ phân ly ở F2 là 27 thơm/27 không thơm Từ kết quả này họ suy đoán là có 3 gen trội bổ trợ (Oa, Ob và Oc) kiểm soát tính thơm Tripathi và Rao (1979) đã sử dụng tổ hợp lai Pankaj (lúa thường)/Kalabhat (lúa thơm), kết quả cho tỷ số phân ly là 9 thơm : 7 không thơm ở thế hệ F2 Từ đó họ giả thiết là có 2 gen Sk1 và Sk2 hoạt động (Trích theo Nguyễn Hữu Nghĩa, 2007) [23]

2.2.2 Ảnh hưởng của những yếu tố canh tác và môi trường đến mùi thơm

Chất lượng của giống lúa đặc sản phụ thuộc rất lớn vào điều kiện ngoại cảnh Somrith (1996)[57] cho rằng mùi thơm của giống Khao Dawk Mali 105 phụ thuộc vào mùa vụ gieo trồng, loại đất, địa điểm và độ phì của đất Tương

tự, Dinesh Chandra và cs (1997) [38] và Rao và cs (1996) [52] cho rằng mùi thơm chịu ảnh hưởng bởi mùa vụ trồng: lúa cấy ở vụ muộn thơm hơn lúa ở vụ sớm trong mùa mưa Ấn Độ

Các nhà khoa học thống nhất với nhận xét là sự hình thành và duy trì mùi thơm được gia tăng nếu trong giai đoạn hạt vào chắc nhiệt độ xuống thấp Juliano, (1972); Mann, (1987) cho rằng giống Basmati yêu cầu biên độ nhiệt ngày/đêm trong quá trình chín là 25oC/21oC phù hợp với kết quả công bố của Singh (2000) Meng và Zhou (1997) quan sát thấy nhiệt độ trung bình ngày là 18oC thì chất lượng gạo là tốt nhất Ở giai đoạn chín nếu có nhiệt độ thấp ( ngày 25oC/đêm 20oC ) thì hàm lượng 2-AP cao hơn lúa chín ở nhiệt độ cao ( ngày 35oC/đêm 30oC) Khi dự trữ lúa sau 3 tháng, hàm lượng 2-AP giảm đến 66% (Wilkie, 2004).[73]

Itani và cs ( 2004) đã đánh giá hàm lượng 2-acetyl-1-pyroline của 24 mẫu lúa thơm Hieri, Miyakaori của 17-24 nông dân trong 3 năm ở cùng một vùng đã cho thấy 27-31% mẫu có hàm lượng 2 nh-acetyl-1-pyroline như nhau, có những mẫu có hàm lượng tăng đến 200% hoặc hàm lượng thấp 60%

so số trung bình ( số trung bình từng năm là 100%) chứng tỏ hàm lượng 2-AP thay đổi theo canh tác và đất Hàm lượng 2-AP tăng cao nhất trong khoảng 4-

5 tuần sau trỗ, sau đó giảm dần ở cả giống lúa ngắn ngày và dài ngày Thời gian thu hoạch thích hợp để đảm bảo năng suất và chất lượng của lúa Tám là vào 30-31 ngày sau trỗ ( lúa chín gần 90%) ( Lê Quang Khôi, Lưu Ngọc Trình, 2006)[17] Theo Yoshihashi và cs (2002) thì hàm lượng 2-AP còn bị ảnh hưởng bởi sự khô hạn, nếu khô hạn ở giai đoạn chín sữa sẽ làm tăng hàm lượng 2-AP nhưng khô hạn ở giai đoạn chín vàng thì không làm tăng hàm lượng 2-AP Asaoka và cs (1985) nhận xét nhiệt độ môi trường trong quá trình chín còn ảnh hưởng đến cấu trúc của amylopectin và amylose trong tinh

bột Năm 1989, Dela Cruz và cs công bố hàm lượng amylose giảm khi nhiệt

độ tăng, trong khi đó độ bền thể gel và nhiệt trở hồ không chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ tăng hay giảm Rohilla và cs ( 2000) quan sát thấy nếu trồng lúa Basmati trên đất có dinh dưỡng kém và kiềm hoặc chế độ tưới tiêu kém trong quá trình hạt vào chắc tỉ lệ bạc bụng cao, tuy nhiên nếu tháo cạn nước trong giai đoạn này lại thuận lợi cho việc hình thành mùi thơm Basmati được trồng chủ yếu ở Punjab, phía Tây Uttar Pradesh, Haryana, Jammu, Rajasthan và Himachal Pradesh ( Sing, 2000) Tùy theo vùng đất mà độ thơm của gạo cũng khác nhau, một thí nghiệm của Yoshihasha (2004) về hàm lượng 2-AP tại Thái Lan cho thấy hàm lượng 2-AP thay đổi theo vùng sản xuất lúa và trong cùng một vùng hàm lượng 2-AP trong gạo cũng có sự khác biệt giảm dần từ vùng đất pha cát và lúa khô ở giai đoạn chín đến vùng đất sét sau cùng là vùng đất ngập nước ở giai đoạn chín Không có sự khác biệt về hàm lượng 2-

AP giữa phương thức cấy và sạ

Phân bón và việc bón phân cho lúa là cần thiết để tăng năng suất và sản lượng Tuy nhiên nếu bón phân đạm cho lúa thơm thì lại ảnh hưởng đến chất lượng và hương vị của cơm nấu Suwanarit và cs (1996) đã cho biết rằng mùi thơm, độ mềm cơm , màu sáng trắng, độ dính của gạo KDML 105 bị ảnh hưởng bởi tỷ lệ phân đạm Theo Moorthy (1993) bón phân đạm cao làm giảm mùi thơm Phân Kali ảnh hưởng tốt đến chất lượng và hương vị của cơm Nếu bón nhiều Kali hơn lượng dùng để tăng năng suất tối đa của giống KDML

105 thì sẽ làm tăng mùi thơm và góp phần làm cho hạt gạo sáng hơn nhưng

độ mềm cơm giảm (Suwanarit và cs, 1997) Bón phân hữu cơ 5-10 tấn/ha làm tăng mùi thơm ( Pandey và cs., 1999) Ở đất thiếu lưu huỳnh, nếu được bón với tỉ lệ cân đối sẽ làm tăng mùi thơm, độ mềm cơm, độ trắng, độ dính và sáng hạt của giống KDML 105 ( Suwanarit và cs., 1997) Bón cân đối giữa đạm và lưu huỳnh sẽ làm tăng mùi thơm của lá ( Srivastava và cs, 2007) Mahatheeranont và cs (2001) cũng cho rằng gạo mới thu hoạch có nồng độ 2-acetyl-1-pyrroline cao nhất và giảm theo thời gian tồn trữ

2.5 Chọn tạo giống lúa chất lượng cao

Việc chọn tạo giống lúa ở Việt Nam được khởi xướng từ những năm 60

của thế kỷ XX và được tập trung chủ yếu vào lúa tẻ (Indica) Các phương

pháp chọn tạo lúa chất lượng cao bao gồm nhập nội, lai tạo, đột biến gen, khai thác tế bào sôma, đã được thực hiện tại Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam, Viện Lúa đồng bằng sông Cửu Long, Viện Di truyền Nông nghiệp, Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm, các Trường Đại học Nông nghiệp, các Trung tâm Giống cây trồng trong cả nước

Phương pháp nhập nội bao gồm nhập nội cây trồng mới, nhập nội giống mới và nhập nội nguồn gen-vật liệu khởi đầu mới Ở nước ta, công tác nhập nội chủ yếu là nhập nội giống cây trồng mới và nhập nội vật liệu khởi đầu mới Theo Trần Văn Đạt (2002) [6] sự trao đổi giống lúa trên thế giới đã

có cách đây hàng nghìn năm Giống lúa nhập nội đầu tiên của Việt Nam có lẽ

là giống lúa chiêm có nguồn gốc xuất xứ từ Chiêm Thành, cách đây khoảng

1010 năm sau CN Nửa cuối thế kỷ 20, công tác chọn tạo giống cây trồng mới phát triển mạnh ở nước ta, đồng thời các con đường nhập nội giống được khai thông Chúng ta đã tiếp cận được với ngân hàng gen cây trồng của thế giới: Ngân hàng gen lúa (IRRI) tại Philippin; Ngân hàng gen cây trồng cạn ICRICAT (Ấn Độ); Ngô CYMIT (Mehico), khoai tây, rau hoa quả… Đối với lúa đã có nhiều giống nhập nội được đưa vào sản xuất như Trân châu lùn, Trà trung tử, Mộc tuyền, NN8, CR203, nếp ZRI352… Trong giai đoạn 1994-

1998, qua mạng lưới INGER, Việt Nam đã nhập 122 bộ giống lúa thí nghiệm với hơn 1500 mẫu giống có nguồn gốc từ 41 nước và 5 Trung tâm nghiên cứu nông nghiệp Quốc tế Các giống lúa lai, lúa thơm, lúa hạt dài cũng được đưa vào đánh giá (Nguyễn Hữu Nghĩa, 2002) [22]

Các phương pháp cải tiến nguồn gen cây lúa gặp nhiều khó khăn và phức tạp Các phương pháp cải tiến nguồn gen cây lúa nói chung và nguồn gen cây lúa đặc sản nói riêng đều như nhau và được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học Tuy nhiên, cải tiến nguồn gen lúa đặc sản có những tính trạng đặc thù như mùi thơm, hàm lượng amylose thấp, độ bền thể gen dài hơn… đã tạo nên những khó

khăn riêng.

Phương pháp chọn lọc dòng thuần là một trong những phương pháp chọn giống cải tiến và đem lại nhiều thành công trong việc tạo ra những giống lúa chất lượng cao và độ thuần di truyền ổn định Bằng phương pháp này, Late Sardar Mohammad Khan (Ấn Độ) đã chọn được dòng Basmati 370 và được gieo cấy rộng rãi ở Pakistan và Ấn Độ ( Trích theo Đỗ Khắc Thịnh, 2004) [29]

Ở Trung Quốc, công tác cải tiến giống lúa đã tập trung vào phương pháp chọn lọc dòng thuần, kết quả là trong số 96 giống được đưa vào sản xuất Giai đoạn 1950-1960 có 40 giống (chiếm 42%) được cải tiến bằng phương pháp chọn thuần (Shen Jin Hua, 1980) [54]

Ngày nay, với một số ứng dụng đột biến gen trên giống Nàng thơm Chợ Đào, Tám thơm hoặc sử dụng chúng làm bố mẹ trong lai tạo nhưng con lai phân ly mạnh và rất khó làm thuần Giống OM1262 được chọn từ tổ hợp lai MTL61/Basmati 370; giống ONM1277 được chọn từ OM86-9/Basmati 370…, con lai được chọn đến thế hệ F10, F11 vẫn chưa cho quần thể ổn định Khi hồi giao những con lai được chọn lọc với dòng tái tục, các tính trạng thơm, mềm cơm… đều bị biến mất

Khai thác ưu thế thông qua chọn lọc, bình tuyển các giống lúa đặc sản (Tám thơm, Nàng hương, Nàng thơm Chợ Đào) vẫn là phương pháp chính trong sản xuất lúa thơm đặc sản ở Việt Nam Tuy không cải thiện nhiều về năng suất, nhưng vẫn đảm bảo chất lượng và độ ổn định của giống

Ngày nay, với tiến bộ của di truyền học phân tử và công nghệ sinh học, người ta dùng gen chỉ thị để xác định và chọn lọc gen thơm trong công tác cải tiến giống lúa Tuy nhiên, thành phần chất thơm rất phức tạp, nó phụ thuộc mức độ thơm của giống và vào quan hệ tương tác giữa kiểu gen của giống với môi trường Do vậy, để nghiên cứu tính thơm cần phải tiến hành trên nhiều giống, nhiều nơi để tìm ra những vùng thích hợp cho từng giống

PHẦN III VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1.Vật liệu, địa điểm và thời gian nghiên cứu

3.1.1 Vật liệu nghiên cứu

Vật liệu nghiên cứu bao gồm 99 dòng TGMS và 2 dòng đối chứng là T1S-96 và Hương 125S

3.1.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu

- Địa điểm: các nghiên cứu được tiến hành tại khu nghiên cứu lúa của Viện Sinh học nông nghiệp – Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội

- Thời gian nghiên cứu: Vụ xuân năm 2011

3.2 Nội dung nghiên cứu

- Đánh giá thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các dòng TGMS

- Đánh giá đặc điểm hình thái, khả năng chống chịu với sâu bệnh hại tự nhiên và điều kiện ngoại cảnh bất thuận của các dòng TGMS

- Đánh giá đặc điểm tính dục của các dòng TGMS

- Đánh giá mức độ biểu hiện tính thơm trên lá và nội nhũ của các dòng TGMS

- Đánh giá đặc điểm nông sinh học của các dòng TGMS

- Đánh giá tính thơm của các dòng TGMS

- Đánh giá các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng TGMS trong điều kiện nhân dòng

3.3 Phương pháp nghiên cứu:

3.3.2 Các chỉ tiêu theo dõi và phương pháp theo dõi từng chỉ tiêu.

Mỗi dòng đánh dấu 20 cây, chọn cấy 10 cây để theo dõi

- Theo dõi khả năng đẻ nhánh, màu sắc lá mạ ở mỗi dòng

- Theo dõi tình hình nhiễm sâu bệnh trên ruộng mạ

3.3.2.2 Thời kì lúa

* Theo dõi 10 khóm mỗi dòng

- Ngày bén rễ hồi xanh, ngày bắt đầu trỗ, trỗ 10%, trỗ 50%, trỗ 80%, kết thúc trỗ

- Số lá/ thân chính : Hàng tuần đánh dấu các lá theo số lẻ mới xuất hiện, khi ra lá đòng thì ghi số liệu của cả 10 cây, cộng và chia trung bình

- Quan sát các đặc điểm hình thái và mô tả trong sổ theo dõi đồng ruộng hàng tuần

- Theo dõi tình hình sâu bệnh trong điều kiện tự nhiên, ghi lại tên loại sâu hoặc bệnh, đánh giá mức độ nhiễm sâu bệnh để có biện pháp phòng trừ kịp thời

- Đánh giá mùi thơm trên lá: Ở thời kì lúa đứng cái và trước trỗ khoảng

1 tuần tiến hành thử mùi thơm lá, cho điểm theo thang điểm của hệ thống tiêu chuẩn đánh giá nguồn gen lúa (IRRI, 1996)

- Theo dõi hạt phấn Khi lúa trỗ tiến hành kiểm tra hạt phấn bằng kính hiển vi quang học Hạt phấn được nhuộm màu trong dung dịch KI-I 1% Đánh giá đặc điểm hạt phấn bất dục, hữu dục Vào thời kì cảm ứng của các dòng tiến hành soi hạt phấn để xác định thời gian chuyển đổi tính dục

- Đếm tỉ lệ thò vòi nhụy 1 phía, 2 phía, không thò, tính tổng số hoa/bông

- 28-30 ngày sau thời điểm trỗ 50% tiến hành lấy mẫu ở các dòng được chọn Mỗi dòng lấy 10 cây ở 5 điểm theo phương pháp đường chéo.

- Đo đếm các chỉ tiêu :

+ Chiều cao cây : Đo từ mặt đất đến hạt đỉnh bông cao nhất, không kể râu.+ Chiều dài cổ bông : Đo từ cổ lá đòng đến đốt cổ bông

+ Chiều dài lá đòng : Đo từ gối lá đến mút đầu lá

+ Chiều rộng lá đòng : Đo từ mép lá bên này đến mép lá bên kia chỗ rộng nhất.+ Số bông hữu hiệu : Đếm tất cả các bông có hạt chắc và lép

+ Số bông bất dục : Đếm các bông không có hạt chắc

+ Số hạt /bông trung bình : Tuốt hạt cả khóm, đếm tổng số hạt ( chắc

và lép), tính tỷ lệ lép, chia tổng số hạt cho số bông

+ Tỷ lệ hạt lép (%)

+ Tính khối lượng 1000 hạt : Phơi khô đến độ ẩm 12% , cân 3 lần, mỗi lần 100 hạt Nếu độ sai số giữa các lần cân không quá 0.5% thì cộng 3 lần cân rồi chia cho 3 tính được khối lượng trung bình 100 hạt Đem kết quả nhân với 10 để tính khối lượng 1000 hạt Nếu độ sai số giữa các lần cân vượt quá 0.5% thì tiến hành đếm và cân lại

- Mô tả mầu hạt : màu sắc vỏ trấu, mỏ hạt, râu

- Tính tỉ lệ bạc phấn : Trong 100 hạt đếm số hạt bị bạc lưng, bạc bụng, bạc lõi đem chia cho 100

- Tính diện tích bạc phấn

- Đo chiều dài, chiều rộng hạt gạo lật

- Đánh giá mùi thơm nội nhũ : Mỗi dòng lấy 10 hạt gạo lật, dùng dung dịch KOH 1,7 % để thử mùi thơm nội nhũ, cho điểm theo thang điểm của hệ thống tiêu chuẩn đánh giá nguồn gen lúa (IRRI, 1996)

- Tính năng suất cá thể (g/khóm)

NSCT = năng suất trung bình của 10 khóm

- Tính năng suất lý thuyết (tạ/ha)

NSLT = NSCT x mật độ x10-5.

Mật độ: 550000 khóm/ha

- Tính năng suất thực thu

Khối lượng thực thu (kg) x 100

X

TB

+ + +

= 1 2

( )

1

2 2

PHẦN IV KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

4.1 Đánh giá chung các dòng TGMS

Trong vụ xuân 2011, chúng tôi theo dõi 101 dòng TGMS Các dòng được gieo ngày 27/12/2011 theo phương thức mạ dược, có che nilong chống rét Từ khi gieo đến ngày 30/1 nhiệt độ trung bình ngày đa số < 14oC nên mạ mọc rất chậm, nhiều dòng TGMS khả năng chịu rét kém không nảy mầm được hoặc chết rét ngay sau khi nảy mầm Đến ngày 2/2/2011 nhiệt độ mới bắt đầu tăng dần lên 15.40C Khi nhiệt độ tăng mạ được mở nilon để huấn luyện cho quen với điều kiện tự nhiên Sau đó, các dòng được cấy vào ngày 19/2/2011, lúc đó nhiệt độ trung bình ngày trên 180C Theo dõi mức độ chống rét của các dòng thông qua sinh trưởng và màu xanh lá mạ khi mở nilong để huấn luyện mạ thấy rằng: 40 dòng chống rét tốt có lá mạ vẫn giữ màu xanh,

19 dòng chống rét trung bình có lá mạ chuyển sang màu vàng, 41 dòng chống rét kém có mạ bị chết rét và 1 dòng không mọc do không nảy mầm Sau cấy khoảng 8 ngày các dòng bắt đầu bén rễ hồi xanh

Vào thời kì mẫn cảm của đa số dòng (từ ngày 23/4 đến ngày 5/5), nhiệt

độ trung bình ngày >240C nên từ 8/5 đến 20/5 và các ngày sau đó kiểm tra hạt phấn thấy nhiều dòng xuất hiện hạt phấn bất dục với tỉ lệ cao hầu hết là 100% Đây là nguyên nhân chính dẫn đến năng suất hạt của các dòng TGMS trong vụ xuân năm nay thấp

Từ số liệu ở bảng 4.1 cho thấy: có 25 tổ hợp có thời gian sinh trưởng từ 81-90 ngày; 43 dòng có chiều cao cây nhỏ hơn 90cm; có 59 dòng chịu rét ở thời kì mạ khá đến tốt; không có dòng nào bị nhiễm đạo ôn; mùi thơm lá ở mức thơm nhẹ có 25 dòng, ở mức thơm đậm rõ có 14 dòng Các dòng có kiểu hình cây chấp nhận là 22 dòng Tổng số dòng TGMS được chọn dựa vào các tiêu chí trên là 17 dòng Kết quả nghiên cứu được trình bày ở các bảng tiếp theo với 17 dòng TGMS được chọn và đối chứng T1s- 96

Bảng 4.1: Kết quả đánh giá và phân loại các dòng TGMS trong điều kiện

vụ Xuân 2011

Số lượng (dòng)

Tỷ lệ (%)

Thời gian từ gieo đến

4.2 Đặc điểm của các dòng TGMS được chọn

4.2.1 Đặc điểm thời kỳ mạ của các dòng TGMS được chọn

Giai đoạn mạ là giai đoạn đầu tiên và rất quan trọng trong quá trình phát triển của cây lúa Giai đoạn mạ phát triển tốt sẽ tạo tiền đề cho sự phát triển tốt ở giai đoạn lúa

Các dòng TGMS được gieo trong cùng một ngày, có cùng điều kiện ngoại cảnh nhưng các dòng khác nhau có sức sống khác nhau Kết quả theo dõi sức sống của mạ được ghi nhận trong bảng 4.2 cho thấy: Dòng MF 9, MF

18, MF 27, MF 43, MF 53, MF 72, MF 81 có sức sinh trưởng rất mạnh (điểm 1), trong quần thể, khi 7 lá, đa số các cây đã có trên 2 dảnh, mạ mọc dày, lá có màu xanh đậm Dòng MF 7 có sức sinh trưởng bình thường (điểm 5), lá màu xanh có biểu hiện bệnh khô đầu lá Các dòng còn lại có sức sinh trưởng mạnh (điểm 3), số cây có 1-2 dảnh chiếm đa số trong quần thể Sau khi gieo 55 ngày, các dòng có số lá biến động từ 4,9 đến 5,9 lá Dòng ra lá nhanh nhất là

dòng MF 87 (5,9 lá), dòng ra lá chậm nhất là dòng MF 62 (4,9 lá).

Ở giai đoạn mạ, do thời tiết rét đậm kéo dài, mạ được che chống rét cẩn thận nên không bị nhiễm các loại sâu bệnh Tuy nhiên khi mở nilon để huấn luyện mạ trong điều kiện tự nhiên nhận thấy có nhiều dòng bị khô táp đầu lá,

lá chuyển vàng, một số dòng lá nhỏ, quăn

Bảng 4.2: Đặc điểm các dòng TGMS được tuyển chọn ở thời kì mạ.

Qua việc quan sát màu sắc lá mạ có thể biết được khả năng chống chịu lạnh của các dòng Đánh giá khả năng chịu lạnh của các dòng theo thang điểm của IRRI cho thấy: Dòng MF 18, MF 27, MF 53, MF 72, MF 81, MF 84 chống chịu lạnh ở điểm 1; dòng MF 9, MF 28, MF 39, MF 43, MF 54, MF 55,

Chiều cao cây mạ

Sức sống của mạ(điểm)

Màu sắc lá mạ

Khả năng chịu lạnh (điểm)

100 chống chịu lạnh ở điểm 5.

Tỉ lệ mạ chết rét rất thấp, chỉ có dòng MF 7, MF 62, MF 87 và MF 100

có mạ chết rét, các dòng còn lại không có mạ bị chết rét

4.2.2 Đặc điểm sinh trưởng ở thời kì lúa của các dòng TGMS

4.2.2.1 Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các dòng TGMS.

Thời gian sinh trưởng được tính từ khi gieo đến khi lúa chín Các dòng khác nhau có TGST khác nhau Đây là một đặc tính quan trọng ảnh hưởng đến quá trình sản xuất hạt lai Thời gian sinh trưởng là một chỉ tiêu quan trọng cần nắm vững để điều khiển lịch gieo cấy các dòng bố mẹ sao cho chúng trỗ bông trùng khớp

Kết quả về thời gian sinh trưởng của các dòng được tổng kết ở bảng 3 Qua bảng số liệu có thể thấy:

Các dòng đều có cùng tuổi mạ là 55 ngày do được gieo, cấy trong cùng một ngày Vì điều kiện thời tiết không thuận lợi, đợt rét đậm, rét hại kéo dài nên không thể cấy đúng thời vụ Tuổi mạ vụ xuân năm nay dài hơn so với tuổi

mạ của các dòng TGMS vụ xuân 2010 Ngoài đặc tính di tryền của từng giống, thời gian sinh trưởng còn chịu ảnh hưởng rất nhiều của điều kiện ngoại cảnh nhất là nhiệt độ Do điều kiện thời tiết vụ Xuân năm 2011 lạnh nên thời gian sinh trưởng của các dòng kéo dài hơn so với các vụ trước Các dòng TGMS khác nhau khá rõ: 3 dòng có thời gian sinh trưởng ngắn (169 ngày) là

số 8, 10 và 15 ngắn hơn đối chứng T1s-96 là 8 ngày, 4 dòng có thời gian sinh trưởng rất dài: 181-183 ngày là số 1-2-9-17 dài hơn đ/c T1s-96: 4-6 ngày Vì thời gian sinh trưởng kéo dài nên thời kỳ mẫn cảm bị lùi sang cuối tháng 4 đầu tháng 5 là lúc nhiệt độ trung bình ngày > 24oC không thuận lợi cho quá trình chuyển đổi tính dục

Sau khi cấy các dòng có thời gian bén rễ hồi xanh dài Thời gian bén rễ hồi xanh dao động từ 9-15 ngày Khả năng bén rễ hồi xanh phụ thuộc vào sức sinh trưởng của mạ Mạ có sức sinh trưởng càng mạnh thì bén rễ hồi xanh sớm, mạ yếu thì bén rễ hồi xanh muộn hơn Trong số các dòng theo dõi có dòng MF100 là bén rễ hồi xanh chậm nhất, kéo dài 15 ngày Các dòng MF39, MF53, MF55, MF81, MF84, MF87, MF89 có thời gian bén rễ hồi xanh ngắn hơn kéo dài từ 7-9 ngày Các dòng còn lại có thời gian bén rễ hồi xanh từ 10-

14 ngày So với năm trước thì thời gian gieo đến trỗ của các dòng TGMS trong năm nay dài hơn khoảng 5 ngày do tuổi mạ và thời gian bén rễ hồi xanh dài hơn Dòng có thời gian từ gieo đến trỗ ngắn nhất là dòng MF87, MF55, MF53, dòng có thời gian từ gieo đến trỗ dài nhất là dòng MF100

Thời gian trỗ của các dòng dao động từ 3 ngày đến 9 ngày Dòng có thời gian trỗ ngắn nhất là dòng T1s-96 (3 ngày), dòng có thời gian trỗ dài nhất là dòng MF62, MF72 (8 hoặc 9 ngày), các dòng còn lại có thời gian trỗ từ 4 đến 7ngày

Bảng 4.3: Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng

vụ xuân

Tuổi mạ (ngày)

Thời gian từ Thời gian từ cấy đến trỗ