ĐỀ CƯƠNG ôn tập học PHẦN công nghệ sản xuất giống cây trồng

Nguyên nhân phân ly tính trạng và sự tích lũy bệnh lý thực vật gây nên hiện tượng thoái hóa của giống cây trồng - Sự phân li tính trạng làm xuất hiện các tính trạng lạ không mong muốn và

ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP HỌC PHẦN Công nghệ sản xuất giống cây trồng

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Duy trì và phục tráng giống trong công nghệ sản xuất giống cây trồng

- Duy trì giống là giữ nguyên kiểu gen của giống trong suốt quá trình giống tham gia vào sản xuất và lưu giữ bảo tồn giống

- Để duy trì được giống, cần phải có một hệ thống chọn lọc phù hợp với từngnhóm cây trồng trên cơ sở tiêu chuẩn của từng giống đã được xây dựng và cất trữ

- Áp dụng chọn lọc duy trì đảm bảo giữ nguyên cấu trúc quần thể, loại bỏmọi biến dị lệch ra ngoài cấu trúc của quần thể chuẩn

- Phục tráng giống là đưa các giống đã bị thoái hóa trở về nguyên bản ban đầu của giống.

- Phục tráng giống được áp dụng để phục hồi lại các giống truyền thống quýhiếm Kết quả phục tráng giống là tạo ra hạt giống siêu nguyên chủng hoặc vật liệutương đương

CHƯƠNG 1 NGUYÊN NHÂN GÂY NÊN HIỆN TƯỢNG THOÁI HÓA CỦA GIỐNG

CÂY TRỒNG VÀ BIỆN PHÁP PHÒNG NGỪA

1 Nguyên nhân lẫn tạp cơ giới, lẫn tạp sinh học và đột biến tự nhiên gây nên hiện tượng thoái hóa của giống cây trồng.

- Lẫn giống cơ giới là do con người gây ra trong quá trình sản xuất Lẫn giống cơ

giới nguy hiểm đối với cây nhân giống bằng hạt vì đi kèm lẫn giống hệ thống

- Sự lẫn giống sinh học là do giống thụ phấn, thụ tinh bằng hạt phấn của cácgiống khác Điều này xẩy ra khá nghiêm trọng đặc biệt với cây giao phấn

- Trong quá trình tồn tại, cây trồng chịu nhiều sự tác động mạnh mẽ của cáctác nhân gây đột biến làm xuất hiện các đột biến tự nhiên

- Các đột biến tự nhiên tiến triển theo hướng có lợi cho sự tồn tại của thựcvật song ngược với sự mong muốn của con người Các đột biến tiếp tục phân li và

2 Nguyên nhân phân ly tính trạng và sự tích lũy bệnh lý thực vật gây nên hiện tượng thoái hóa của giống cây trồng

- Sự phân li tính trạng làm xuất hiện các tính trạng lạ không mong muốn và

- Nguyên nhân do thụ phấn chéo giữa các cá thể khác giống thậm chí khácloài đã tạo ra các con lai, sau khi tự thụ sẽ phân li mạnh mẽ và do hiện tượng tàn

dư dị hợp tử

- Các loài bệnh do virus, vi khuẩn, nấm khi tồn tại và gây hại qua hạt và vậtliệu trồng trọt Quá trình lây bệnh được tích lũy dần làm cho thế hệ sau bị nhiễmbệnh nặng hơn thế hệ trước và có thể lây lan thành dịch

- Ở những khu nhân giống thì bệnh tật không chỉ tích lũy qua hạt hoặc vậtliệu trồng trọt mà còn tích lũy trong đất, trong các cây ký chủ xung quanh và chỉđợi gặp điều kiện thuận lợi là bột phát và gây hại

3 Nguyên nhân không đảm bảo điều kiện gieo trồng gây nên hiện tượng thoái hóa của giống cây trồng

- Một giống cây trồng là một kiểu gen đặc thù vì nó cần có một môi trường tươngứng để có kiểu hình phù hợp Kiểu hình của giống cây trồng là các tính trạng đặc trưngchỉ có ở giống này mà không có ở giống khác Như vậy một giống muốn phát huy đầy

đủ những tính chất quý báu của nó cần đảm bảo điều kiện gieo trồng

- Điều kiện gieo trồng không phù hợp gây ra sự thoái hóa giống theo các hướng:+ Làm giảm giá trị gieo trồng của giống: Hạt giống bé sinh ra cây còi cọc,hạt bị bệnh sinh ra cây yếu ớt, cây giống nhỏ bé hạn chế sự sinh trưởng Nhữngảnh hưởng này nhiều khi rất lớn, làm giống tốt trở thành giống xấu ở thế hệ tiếptheo có sự thoái hóa

+ Làm tăng sự xuất hiện của các tính trạng lạ: Điều kiện gieo trồng khôngphù hợp đóng vai trò là yếu tố chọn lọc, nó giữ lại các biến dị lạ và tạo điều kiện đểcác biến dị này nhân lên nhanh chóng làm giống bị biến dạng

- Do chế độ sản xuất giống không tốt:

+ Chế độ sản xuất giống không tốt đã làm cho giống bị lẫn cơ giới: trongquá trình bảo quản, thu hoạch, phơi sấy, có thể giống xấu lẫn sang giống tốt dấnđến năng suất, phẩm chất giảm

+ Do lẫn sinh học: khi sản xuất giống, không chú ý đúng mức khâu cách ly,làm cho giống tốt, giống xấu lai tự nhiên với nhau, làm giảm đặc tính tốt củagiống Do kỹ thuật trồng trọt không tốt, các khâu kỹ thuật trong sản xuất giốngkhông được chú trọng đúng mức như ruộng không được tốt, cày bừa không kỹ, bónphân không cân đối, làm cho giống bị thoái hóa

4 Phòng ngừa hiện tượng thoái hóa của giống cây trồng thông qua biện pháp tuyển lựa và bồi dưỡng giống

- Hiện tượng biến dị của giống là hiện tượng tất yếu, thường xuyên xẩy ra do sự tácđộng của các nhân tố vật lý và hóa học trong thiên nhiên Quá trình biến dị và hiện tượnglẫn tạp khó ngăn ngừa trong quá trình sản xuất đã làm cho giống không chỉ sút kém về sứcsống mà độ đồng nhất về di truyền, sinh học, hình thái và kinh tế

- Tuyển lựa và bồi dưỡng thường xuyên là một biện pháp có hiệu quả đểngăn ngừa giống thoái hóa và nâng cao sức sống của giống

- Nhờ công tác tuyển lựa mà người ta loại bỏ được những biến dị xấu, những

cá thể lẫn giống, bị sâu bệnh, và giữ được tính điển hình của giống

- Tuyển lựa còn củng cố được các biến dị tốt, làm tăng sức sống của giống,tăng tính thích nghi, Trong quá trình tuyển lựa, nếu càng loại bỏ nghiêm khắcnhững biến dị xấu, chú ý chọn những biến dị tốt thì việc nâng cao sức sống củagiống càng nhanh chóng có kết quả

5 Phòng ngừa hiện tượng thoái hóa của giống cây trồng thông qua biện pháp thay đổi điều kiện sống của giống

Thay đổi điều kiện sống bằng các cách sau đây:

- Sản xuất hạt giống ở nhiều nơi khác nhau: Cùng một giống nhưng sản

xuất ở các nơi có điều kiện sinh thái khác nhau sau đó trao đổi hạt giống cho nhauhoặc đem lai trong cùng giống có thể nâng cao được sức sống và phạm vi thíchứng của giống

- Thay đổi thời kỳ gieo giống: Thay đổi thời kỳ gieo giống tức là chuyển

giống từ vụ sớm sang vụ muộn và ngược lại; hoặc chuyển vụ cũng là một biệnpháp thay đổi điều kiện sống của giống làm cho giống xuất hiện những biến dị cólợi tăng khả năng thích ứng của giống

- Cải thiện kỹ thuật trồng trọt: Trong quá trình sản xuất, nếu áp dụng các

biện pháp kỹ thuật không tốt trong một thời gian dài sẽ dẫn đến hiện tượng thoáihóa; các cá thể trong quần thể sẽ thấp bé đi, hạt nhỏ lại, tính chống chịu sâu bệnh

và các điều kiện ngoại cảnh sẽ giảm, làm cho năng suất giảm

- Cùng một giống nhưng gieo trồng trong điều kiện lạc hậu, giống thoái hóa nhanh;nhưng nếu trồng trong điều kiện canh tác tiến bộ, hiện tượng thoái hóa diễn ra chậm; giống

có thể được sử dụng hàng chục năm mà chưa bị loại bỏ Ngày nay, trong điều kiện thâmcanh cao; một số giống đã phát huy tác dụng lâu dài trong sản xuất

CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CÁC CẤP HẠT GIỐNG

1 Khái niệm về các cấp hạt giống theo viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI)

- Theo Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI), hạt giống được phân làm 4 cấp:+ Giống tác giả: Được sản xuất dưới sự giám sát trực tiếp của tác giả giống

và đảm bảo tính xác thực của giống;

+ Giống nguyên chủng: Là thế hệ nhân đầu tiên từ hạt giống tác giả Nó

được sản xuất tại các cơ quan hay cá nhân sản xuất giống nguyên chủng dưới sự

giám sát của cơ quan có chức năng sản xuất giống nguyên chủng;

+ Giống đăng ký: Là hạt giống được nhân từ giống nguyên chủng nhằm tănglượng hạt giống trước khi sản xuất giống xác nhận Giống này chưa có mục đích

4 Bán co nông dân sản xuất thương phẩm

2 Phương thức sinh sản và đặc điểm di truyền của quần thể cây tự thụ phấn

- Phương thức sinh sản: Cấu tạo hoa lưỡng tính, nhị đực và cái nhụy cái trên cùngmột hoa Hoa nhỏ, không màu sắc; nếu có màu sắc (ít sặc sỡ), không mùi, vị, thời gian

nở của một hoa ngắn Khi phát dục, nhị đực và nhụy cái chín cùng lúc, hoặc nhụy cáithành thục sớm hơn để sẵn sàng tiếp nhận hạt phấn Thụ phấn trước khi hoa nở; và thụphấn bằng phấn bằng chính phấn hoa của cùng hoa hoặc cùng cây

- Đặc điểm di truyền:

+ Quần thể tương đối đồng nhất, các đời sau tương đối ổn định, các cá thểtrong quần thể thường có kiểu gen giống nhau và chúng ở trạng thái đồng hợp thể

Khả năng giao phấn rất thấp, thông thường chỉ có 2 - 18 % có thể giao phấn;nhưng do giao phấn của các cá thể trong cùng giống nên kiểu gen ít thay đổi

+ Nếu có sự giao phấn do lai hoặc do đột biến xuất hiện kiểu gen dị hợp thể,chỉ sau một vài thế hệ tự thụ phấn, kiểu gen dị hợp sẽ giảm và quần thể lại ở trạng tháiđồng hợp thể Do đó, đối với nhóm cây tự thụ phấn khoảng cách cách ly không quá lớn

+ Hoa của chúng thường có hoa lớn, màu sắc sặc sỡ; vị ngọt, hương thơm đểquyến rũ côn trùng Thời gian nở hoa lâu, nhị đực có số lượng hạt phấn nhiều, hạtphấn có thể phát tán nhờ gió và côn trùng, Hoa cái: vòi nhụy cái thường vươndài, có chất keo dễ bắt hạt phấn Sức sống của hoa cái dài, chúng thường mọc rakhỏi hoa mới thụ phấn

- Đặc điểm di truyền:

+ Quần thể cây giao phấn ổn định di truyền từ thế hệ này qua thế hệ khác là do

giao phấn và trạng thái cân bằng di truyền theo định luật Hardy Weinberg "Gen và tần suất kiểu gen trong một quần thể mendel là một hằng số từ thế hệ này sang thế hệ khác, nếu không có chọn lọc, đột biến, lẫn tạp hay thay đổi ngẫu nhiên"

+ Mỗi cây có cơ hội cho phấn và nhận phấn như nhau do vậy ổn định di truyềnkhi giao phối với quần thể lớn và khi tần xuất kiểu gen không thay đổi từ thế hệ nàyqua thể hệ khác quần thể đó gọi là quần thể ở trạng thái cân bằng

+ Phương trình: p2 + 2p (1 - p) + (1 - p)2

P là tần xuất của 1 allen và 1 - p là tần xuất của 1 allen khác Tổng tần xuất của

2 allen = 1, nếu gọi kiểu gen khác là q ta có phương trình P2 + 2pq + q2

+ Quần thể cây giao phẩn ổn định di truyền qua các thế hệ nhân nếu hoàn

+ Bản chất của quá trình chọn lọc duy trì là thực hiện chọn lọc hỗn hợp cảilương (vụ đầu chọn lọc cây ưu tú, vụ sau chọn lọc hỗn hợp) trong đó so sánh dòngmột vụ để tạo ra lô hạt siêu nguyên chủng hỗn dòng

5 Trình tự tiến hành sản xuất hạt giống siêu nguyên chủng ở cây tự thụ phấn bằng hệ thống duy trì

- Vụ thứ nhất (Go):

+ Sử dụng lô hạt có chất lượng siêu nguyên chủng hoặc hạt tác giả để gieotrồng trên khu chọn lọc Cần tính toán lượng hạt giống sao cho có ít nhất 3.000 cáthể sinh trưởng phát triển tốt Ở ruộng Go căn cứ vào hệ thống tính trạng chuẩn đãđược mô tả tiến hành chọn lọc các cá thể ưu tú

- Các cá thể ưu tú cần đạt tiêu chuẩn sau đây:

+ Có kiểu cây điển hình của giống; thời gian sinh trưởng và các giai đoạnsinh trưởng chỉ chênh lệch 1 -2 ngày so với bảng chuẩn Các tính trạng chất lượngnhư màu sắc lá, màu sắc thân, màu hoa, màu nhụy cái, màu quả, màu hạt, hình

dạng hạt và các tính trạng đặc biệt phải hoàn toàn như giống gốc đã được miêu tảtrong bảng chuẩn

+ Các yếu tố cấu thành năng suất, năng suất cá thể, chiều cao cây và các tínhtrạng số lượng khác (cành, nhánh, chiều dài, chiều rộng lá ) nằm trong khoảng

lý

- Hạt của các cá thể được bảo quản riêng trong bao con có ghi số thứ tự bênngoài và bỏ thẻ đánh dấu bên trong Cần chọn được ít nhất là 100 cá thể để đo đếmcác chỉ tiêu trong phòng (nếu nhiều hơn 100 càng tốt) Cần chọn lọc nghiêm khắc

để có ít nhất 50 cá thể đạt yêu cầu; 50 cá thể được chọn giữ nguyên ký hiệu cũ vàlập thành 50 dòng để gieo trồng sang G1

- Vụ thứ 2 (G1):

+ Mật độ gieo và kỹ thuật canh tác áp dụng như G0 Mỗi cá thể đem gieothành 1 dòng Các dòng được cắm thẻ đánh dấu ghi ký hiệu dòng ở đầu hàng, tiếptục quan sát thời gian các giai đoạn sinh trưởng, cấu trúc kiểu cây, các tính trạngchất lượng và các tính trạng đặc trưng của giống Chọn lọc trên đồng ruộng lầncuối thực hiện vào thời điểm 1 ngày trước khi thu hoạch

+ Tính hệ số biến động CV% trên các tính trạng điển hình như chiều caocây, tỉ lệ dài/rộng của hạt Các dòng có năng suất cá thể cao nhất và đều nhau, có

hệ số biến động CV% <5 thì được chọn, các dòng khác loại thải Hạt giống của cácdòng được chọn đem làm sạch, hỗn chung ta được lô hạt duy trì đạt tiêu chuẩnsiêu nguyên chủng

- Vụ thứ 3 (G2): Hỗn hợp các dòng đủ tiêu chuẩn thành dòng SNC hỗndòng Hạt giống SNC duy trì được đem nhân giống theo quy trình để có hạtnguyên chủng

6 Sơ đồ sản xuất hạt giống siêu nguyên chủng ở cây tự thụ phấn bằng hệ thống phục tráng

- Điều kiện áp dụng: Các giống được phổ biến trong sản xuất song không cóhạt tác giả hoặc lần đầu đưa vào sản xuất hạt siêu nguyên chủng như các giống địaphương, các giống nhập nội

+ Công việc này cần được tiến hành trước khi đưa một giống bất kỳ nào đóvào chọn lọc phục tráng Căn cứ vào số liệu lưu trữ của cơ quan khảo nghiệmgiống (nếu là giống nhập nội), hoặc số liệu thu thập được trong sản xuất để lấy ra 1

kg hạt giống được coi là đúng nhất

+ Trồng 1 kg hạt giống trên trong điều kiện canh tác tốt theo quy trình tiêntiến tại vùng mà giống phân bố rộng rãi nhất Tiến hành thu thập số liệu liên quan

về đặc điểm nông sinh học, các yếu tố cấu thành năng suất, tính chống chịu sâubệnh và các tính trạng đặc biệt Tham khảo ý kiến của người sản xuất và các cơquan chỉ đạo sản xuất để chọn những cá thể đúng giống

- Các số liệu thu thập:

+ Nhóm 1: Gồm các tính trạng chất lượng như màu sắc các bộ phận lá, thân,

hoa, quả, hạt: là màu sắc đặc trưng của giống

+ Nhóm 2: Gồm các tính trạng số lượng: được lấy trị số X = x S x

Trong đó, X: số đo dùng làm số liệu chuẩn để chọn lọc phục tráng; x: trị số trung bìnhcủa 100 cá thể chuẩn; S x : Độ lệch chuẩn trung bình của quần thể khảo sát

+ Nhóm 3: Tính chống chịu, bao gồm tính chống chịu sâu, bệnh và điều kiện

ngoại cảnh bất thuận (chua, hạn, rét, mặn, phèn ) Khi mức chống chịu vốn có quyước về thang điểm Quốc gia hoặc Quốc tế

+ Nhóm 4: Các tính trạng đặc biệt như mùi thơm, hàm lượng protein cao

đây là các tính trạng chỉ có ở giống này mà không có ở giống khác Khi chọn lọcphục tráng các tính trạng này được chú ý đầu tiên

8 Trình tự tiến hành sản xuất hạt giống siêu nguyên chủng ở cây tự thụ phấn bằng phương pháp phục tráng

- Vụ thứ nhất: Go Chọn cây ưu tú: sử dụng lô hạt đúng giống để gieo được ít

nhất 3.000 cá thể Căn cứ vào tiêu chuẩn phục tráng đã được xây dựng, tiến hànhcác quan sát để chọn ra 250 cá thể mang về đo đếm các chỉ tiêu trong phòng, chọn

ra 50 dòng, đạt tiêu chuẩn của phục tráng Hạt của mỗi dòng được ký hiệu lại theothứ tự và gieo để theo dõi ở G1

- Vụ thứ 2: (G1) So sánh dòng lần thứ nhất: 50 dòng được theo dõi quá trình sinh trưởngphát triển, so sánh với tiêu chuẩn phục tráng để chọn ra 5 - 6 dòng tốt nhất

+ Ở thí nghiệm so sánh giống bố trí theo dõi các chỉ tiêu như G1 Tại mỗi lầnnhắc lại cắm cọc đánh dấu theo dõi 10 cá thể ở hàng thứ 2 bỏ 3 cây đầu hàng Sốliệu theo dõi trên 30 cá thể ở 3 lần nhắc lại dùng làm số liệu cơ bản để so sánh vớibảng chuẩn Dòng đứng đầu cần đạt các chỉ tiêu: Năng suất hơn hẳn đối chứng;không có tính trạng lạ xuất hiện trong thí nghiệm; đạt chỉ tiêu trên các tính trạng cơbản được mô tả trong tiêu chuẩn phục tráng

- Vụ 4 (G3): Lô hạt phục tráng (kể cả đơn dòng và hỗn dòng) được đemnhân giống theo quy trình nguyên chủng để có hạt giống nguyên chủng cung cấpcho đại trà

9 Quy trình sản xuất hạt giống nguyên chủng đối với giống lúa CR203

- Khu sản xuất: Sản xuất hạt giống nguyên chủng cần chọn nơi đất tốt, điển

hình, là cơ sở chuyên nhân giống, có khoảng cách ly với các giống khác ít nhất là3m Trường hợp bố trí cách ly thời gian thì khu nhân giống nguyên chủng cần nởhoa chênh với các giống khác 10 ngày Áp dụng kỹ thuật canh tác cao để giốngsinh trưởng phát triển tốt

- Chọn lọc: Sản xuất hạt nguyên chủng cần đạt tiêu chuẩn quy định, vì vậy

công tác chọn lọc và tránh lẫn cơ giới là khâu quan trọng bắt buộc

- Tiến hành chọn lọc triệt để ở 3 thời kỳ:

+ Thời kỳ cây con (ở lúa là thời kỳ mạ): nhổ bỏ các cây còi cọc, các cây cómàu sắc khác biệt, các cây sinh trưởng đặc biệt nhanh

+ Ở thời kỳ ra hoa: nhổ bỏ các cá thể ra hoa sớm hoặc quá muộn, các cây cóhình thái lạ, các cây còi cọc sâu bệnh

+ Thời kỳ chín: nhổ bỏ các cây chín quá sớm, quá muộn, các cây quá cao,quá thấp, các cây có tính trạng lạ, cỏ dại, các cây bị sâu, bị bệnh

- Kiểm tra: Ruộng giống phải được kiểm tra nếu đạt yêu cầu mới thu hoạch làm

giống Thực hiện tốt công tác kiểm định đồng ruộng; sau khi thu hoạch, phơi khô làmsạch hạt giống cần được kiểm tra lần cuối, nếu kiểm tra đều đạt tiêu chuẩn chất lượngđem đóng bao để sử dụng hoặc tiếp tục bảo quản cho vụ sau

- Thu hoạch: Khi lô giống chín sinh lý thì thu hoạch ngay tránh để lâu sẽ làm

giảm tỷ lệ nảy mầm của hạt giống Thu hoạch trong những ngày nắng ráo, thuhoạch đến đâu tách hạt và phơi ngay đến đấy, không để qua đêm Phơi cho khô từ

từ đến độ ẩm 12 - 13%

- Các quy trình kỹ thuật áp dụng cho sản xuất các cấp hạt giống trên phải đạt ởmức độ tiên tiến, đặc biệt là khâu chăm sóc, phòng trừ sâu bệnh và áp dụng tất cả cácbiện pháp cần thiết để loại trừ khả năng lẫn giống cơ giới và sinh học

10 Giống tổng hợp, giống hỗn hợp, các bước cơ bản của quá trình chọn giống ngô tổng hợp và giống ngô hỗn hợp

- Giống tổng hợp:

+ Khái niệm: Giống tổng hợp là thế hệ tiến triển của giống lai nhiều dòng

bằng thụ phấn tự do

+ Các bước tạo giống ngô tổng hợp:

* Tạo các dòng thuần, xác định KNKH chung và riêng

* Tái hợp 5-8 dòng thuần tốt, có KNKH chung cao bằng cách cho thụ phấn

tự do với nhau

+ Giống tổng hợp có năng suất cao hơn các giống địa phương, ổn định qua2-3 vụ nên người dân có thể tự giữ giống khoảng 2-3 vụ mới cần thay thế, khả

năng thích ứng rộng với nhiều vùng sinh thái

+ Vai trò của nhóm giống này hiện nay chỉ còn là nguồn vật liệu cho côngtác rút dòng trong chương trình ngô lai hoặc trong chương trình cải tạo quần thể

Việt Nam đã sử dụng giống TH2A, TH2B trong nhiều năm

- Giống hỗn hợp:

+ Khái niệm: Là thế hệ tiến triển của tổ hợp các nguồn vật liệu ưu tú có nền di

truyền khác nhau bao gồm giống địa phương, các quần thể, các giống lai

+ Được chọn theo một số chỉ tiêu nh năng suất, thời gian sinh trởng, tính

chống chịu, đặc điểm hạt

+ Các bước tạo giống ngô hỗn hợp:

* Xác định thành phần bố mẹ, lai thử, đánh giá tổ hợp lai, chọn các cặp lai

cho năng suất cao ở F1 và ít giảm năng suất ở F2

* Tạo lập hỗn hợp các cặp lai bằng thụ phấn dây truyền hoặc luân giao

- Giống hỗn hợp có năng suất cao hơn các giống địa phơng, khả năng thíchứng rộng Trong vài năm vừa qua những giống này đóng vai trò đáng kể trong

nghề trồng ngô ở các nước nhiệt đới đang phát triển

11 Giống lai không quy ước và giống lai quy ước, các bước cơ bản của quá trình chọn giống ngô lai quy ước

- Giống lai không qui ước:

+ Khái niệm: Giống ngô được tạo ra từ các tổ hợp lai mà ít nhất một bên bố

hoặc mẹ không phải là dòng thuần

+ Nhóm giống này có nền di truyền tương đối rộng nên khả năng thích ứngcao, chống chịu tốt Việc xác định một bố hoặc mẹ không thuần sản xuất hạt giống

sẽ có giá thành hạ, giảm được nhiều bước, phù hợp với điều kiện còn khó khăn của

phần lớn các nước đang phát triển

+ Loại giống lai không qui ước chia thành:

* Giống lai giữa giống; giống lai đỉnh;

* Giống lai giữa các gia đình; lai đỉnh kép;

- Giống lai qui ước:

+ Khái niệm: Là các giống lai giữa các dòng thuần, hiện nay các giống lai

qui ước được áp dụng rất phổ biến ở các nước phát triển và mở rộng

+ Quá trình chọn tạo giống ngô lai qui ớc gồm các bớc cơ bản sau:

* Tạo dòng thuần, thử KNKH của các dòng thuần

* Kết hợp các dòng thuần trong con lai cho UTL cao

Dựa vào số dòng thuần tham gia, giống lai qui ước phân thành:

* Lai đơn (A xB); lai ba (A xB) xC; lai kép (A xB) x (CxD)

* Lai đơn cải tiến (A xA') x B; lai ba cải tiến (A xB) x(C xC'); lai đơn cải

+ Ở khu so sánh dòng tiến hành đánh giá và giữ các dòng giống nguyên bản Sau

đó đối chiếu với phần dự trữ để giữ các dòng giống nguyên bản Sau đó lấy số lượng cânbằng nhau của các dòng hỗn hợp lại gieo sang vụ thứ 3 ở tái tổ tổ hợp dòng (THD) Các

cây tốt được thu gom và làm giống ta thu được hạt duy trì hay hạt SNC

+ Đem lô hạt SNC nhân lên theo quy trình đã được cơ quan nhà nước ban

hành ở khu cách ly ta thu được lô hạt NC

+ Đem hạt NC nhân lên một lần nữa ta thu được hạt giống xác nhận cung

cấp cấp cho sản xuất đại trà

13 Phương pháp sản xuất hạt giống siêu nguyên chủng, nguyên chủng

và xác nhận đối với quần thể cây giao phấn

- Sản xuất hạt giống siêu nguyên chủng bằng hệ thống duy trì

+ Phương pháp thụ phấn hỗn hợp (Half- Sib):

* Gieo vườn vật liệu khởi đầu 8.000 để chọn ra 3.000 cây tốt đúng mô tả của

giống Thu hỗn hợp phấn của 3.000 cây thụ phấn cho chính chúng và những cây

khác trong quần thể

* Những cây xấu rút cờ; khi chín chọn lấy 500 cây tốt đúng mô tả của giống nhất, lấy

số hạt trên mỗi bắp như nhau để gieo trong vờn tái hợp dòng tạo ra lô hạt SNC

+ Phương pháp chọn lọc có cách ly

* Vườn vật khởi đầu được gieo trong khu cách ly với số lượng 8.000 câychia thành các ô nhỏ diện tích ngang bằng nhau Khi trỗ rút bỏ cờ rút bỏ những cây

xấu cây không đúng giống, cây bị bệnh rồi để chúng tự do thụ phấn

* Chọn những cá thể tốt với số lượng bằng nhau ở mỗi ô nhỏ Kiểm tra hạt ởcác bắp và thu lấy 500 bắp, sau khi phơi khô lấy số hạt bằng nhau trên mỗi bắp hỗn

hạt để tái hợp dòng tạo lô hạt SNC

+ Phương pháp tái tạo Half- sib bắp trên hàng cải tiến

* Các bắp half- sib thu riêng từ vườn vật liệu khởi đầu 250 - 500 bắp Lấytrên mỗi bắp 30- 50 hạt gieo thành hàng để làm mẹ Trộn số hạt bằng nhau của tất

cả các bắp để làm bố

* Tỷ lệ hàng bố và hàng mẹ 1:2 hoặc 1:3 Khi trỗ rút cờ hàng mẹ và 20-40%

cờ cây hàng bố xấu, sau để tự do thụ phấn Chon 50% số hàng mẹ tốt nhất và trên

mỗi hàng thu 2-4 bắp tốt nhất trộn hạt để tái hợp dòng tạo lô hạt SNC

- Sản xuất hạt giống NC và giống xác nhận quần thể giao phấn

+ Các bước sản suất hạt nguyên chủng và xác nhận được tiến hành từ chọn

đất, gieo trồng, chăm sóc tối ưu để giống sinh trưởng phát triển tốt

+ Tiến hành chọn lọc loại bỏ cây xấu, cây sâu bệnh rồi để tự do thụ phấn thu

được lô hạt nguyên chủng

+ Những kỹ thuật quan trọng nhất là phải có cách ly nghiêm ngặt, quần thểsản xuất giống phải đủ lớn để tránh cận phối thoái hoá giống Nhân giống đượcthực hiện ở khu cách ly, đất đai tốt

CHƯƠNG 3 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT HẠT GIỐNG LAI F 1

1 Ưu thế lai, các loại ưu thế lai và ý nghĩa của ưu thế lai trong công nghệ sản xuất giống cây trồng

- Khái niệm ưu thế lai

+ Khi nghiên cứu và so sánh cây lai so với bố mẹ có thể xảy ra 3 trườnghợp: (1) cây lai không khác gì bố mẹ; (2) cây lai kém hơn bố mẹ; (3) cây lai tốthơn bố mẹ Trong thực tế trường hợp thứ ba có ý nghĩa kinh tế đối với sản xuất,

đó là hiện tượng ưu thế lai

+ Khái niệm: Ưu thế lai là hiện tượng cây lai có sức sống khỏe hơn, tính chốngchịu cao hơn, năng suất cao hơn, phẩm chất tốt hơn so với bố mẹ của chúng và so với

đối chứng

+ Hiện tượng cây lai tốt hơn bố mẹ được nhiều tác giả ghi nhận và gọi bằngtên "Heterosis - ưu thế lai" (Shull, 1910) Hiện tượng ưu thế lai không nhất thiết

phải biểu hiện ra đồng thời ở tất cả các tính trạng của cây lai

- Các loại ưu thế lai

+ Ưu thế lai sinh sản: Là ưu thế lai quan trọng nhất và có ý nghĩa đối với câylấy hạt Các cơ quan sinh sản như hoa, quả, hạt phát triển mạnh (số hoa, số quả

phát triển nhiều, độ hữu dục cao) dẫn đến năng suất cao hơn

+ Ưu thế lai sinh dưỡng: Các cơ quan sinh dưỡng như thân, lá, cành, rễ…sinh trưởng mạnh làm cho cây lai có nhiều cành, thân cao to, lá lớn, nhiều rễ, nhiềucủ… đây là các tính trạng có lợi cho quá trình chọn giống Đăc biệt có ý nghĩa ở

những cây trồng sử dụng các bộ phận sinh dưỡng

+ Ưu thế lai thích ứng: Là do sự tăng sức sống, tăng tính chống chịu với sâu bệnh

hại và các điều kiện ngoại cảnh bất thuận: như lạnh, nóng , hạn, úng…

+ Ưu thế lai tích luỹ: Biểu hiện sự tăng cường tích luỹ các chất vào bộ phậncủa cây như: hàm lượng tinh bột cao ở cây lấy củ, hàm lượng protein, hàm lượng

dầu cao ở cây lấy hạt…

+ Ưu thế lai thể hiện trong sự tăng chiều cao, sản lượng chất xanh, cường độtrao đổi chất, tính chín sớm, khả năng chống chịu, hàm lượng các chất dinh dưỡng

v.v Nhưng chủ yếu là ở sự tăng năng suất

- Ý nghĩ của ưu thế lai

+ Ưu thế lai thể hiện rất rõ khi lai giữa các giống và khi lai giữa các dòng tựphối, dòng thuần Kết quả nghiên cứu ở nhiều nước cho thấy trong điều kiện tương

tự, ngô lai, lúa lai dòng tự phối, dòng thuần tăng 20-30% so với giống đối chứng

tốt nhất

+ Lợi dụng ưu thế lai là phương pháp chủ yếu trong tạo giống mới Việc sửdụng các giống có ưu thế lai cao làm cho cây trồng có bước nhảy vọt về năng suất,

người ta gọi là cuộc “cách mạng xanh” trong sản xuất nông nghiệp

+ Ngày nay ưu thế lai đã được ứng dụng không chỉ ở cây giao phấn mà còn

ở cây tự thụ phấn Các giống ngô lai, lúa lai có ưu thế lai rất cao đã được đưa vào

sản xuất ở nhiều nước trên thế giới

2 Nội dung học thuyết tính trội và học thuyết siêu trội để giải thích hiện tượng ưu thế lai

- Học thuyết tính trội

+ Cơ sở di truyền của giả thuyết này là dựa trên nguyên lý tương tác của cácgen trội lặn trong mỗi locus; tác dụng tích luỹ các gen trội và tương tác giữa các

gen trội không cùng alen với nhau

+ Ưu thế lai có được là do con lai tổ hợp nhiều gen trội khi thực hiện phép

lai, đồng thời ưu thế lai có được do hiệu quả tương tác bổ sung giữa các gen trội.

* Con lai F1 có kiểu gen AaBbCc hoặc AbC/aBc, biểu hiện ưu thế lai do số

lượng gen trội được tăng lên

+ Thí dụ: Khi lai 2 loại đậu thấp cây với nhau nhưng lại nhận được con lai F1

là cao cây Giải thích rằng: gen A quyết định độ dài lóng, gen B quyết định số lóngnhiều, ở thế hệ F1 có mặt cả 2 loại gen trội A và B nên chiều cao cây của cây đậu

so với hiệu ứng cộng gộp đơn thuần Đối với các tính trạng số lượng do nhiều genkiểm soát, độ lớn của các tính trạng tăng lên khi số lượng gen trội tăng và mức độ

di hợp tử tăng

+ Hạn chế: hạn chế cơ bản nhất của giả thuyết này là không giải thích được

hiện tượng khi dòng thuần đạt được mức độ đồng hợp tử cao và có mặt nhiều gen

trội nhưng lại không có hiện tượng ưu thế lai

- Học thuyết siêu trội

+ Học thuyết này cho rằng ưu thế lai có được là do kết quả tác động qua lạigiữa các alen khác nhau cùng vị trí và ảnh hưởng của nó sinh ra vượt xa bất kỳdạng đồng hợp tử nào Tính trạng có lợi cho sinh trưởng do gen trội kiểm soát, còncác gen lặn tương ứng có tác dụng ngược lại Tính di hợp tử của một alen ở một vịtrí nhất định sẽ sinh ra các vật chất có ảnh hưởng đến sức sống vượt xa các loại

mang alen đồng hợp tử

+ AA < Aa > aa hay a1a1 <a1a2 > a2a2 Các alen A và a hoặc a1 và a2 là cácalen cùng vị trí Như vậy, giả thuyết siêu trội cho rằng ưu thế lai có được là do tính

dị hợp tử gây nên, giả thuyết này còn gọi là giả thuyết về tính dị hợp tử Con lai F1

có độ dị hợp tử cao thì ưu thế lai càng lớn Nếu giảm độ dị hợp tử thì cũng giảm ưuthế lai

+ Hiện tượng siêu trội là hiện tượng xuất hiện khi có sự tương tác giữa cácalen cùng một locus; ở trạng thái dị hợp tử thì 2 alen hoàn thành một số chức năngkhác nhau và bổ sung cho nhau Khi có hiện tượng đa alen thì tính siêu trội chỉxuất hiện ở những cặp alen khác nhau Tuy nhiên, một locus không phải chỉ có 2trạng thái trội và lặn mà có thể có nhiều trạng thái khác nhau về cấu trúc, chứcnăng sinh lý

+ Ví dụ: một dạng có kiểu gen là a1a1 và dòng khác có kiểu gen là a2a2; khi laichúng với nhau sẽ được cơ thể có kiểu gen di hợp tử a1a2 Do a1 và a2 tác động qua lạivới nhau và sản sinh ra các sản phẩm có hiệu quả và chất lượng cao hơn sản phẩm cácđồng hợp tử a1a1 và a2a2 Trong trường hợp này giữa a1 và a2 không có quan hệ trội lặn

mà chúng có quan hệ bổ sung lẫn nhau thể hiện hiệu ứng siêu trội

+ Hạn chế: Các cây lai giữa các dòng, các giống khác nhau về mặt di truyềnkhông phải lúc nào cũng cho ưu thế lai cao hơn bố mẹ ở trạng thái đồng hợp tử Vìvậy, nếu chỉ dựa vào tính dị hợp tử thì khó có thể phân biệt được ảnh hưởng của

tính siêu trội với hiệu quả tương tác giữa các gen không alen

3 Nội dung học thuyết cân bằng di truyền và vai trò của gen tế bào chất trong sự biểu hiện ưu thế lai

- Nội dung học thuyết cân bằng di truyền

+ Mỗi cơ thể sinh vật tồn tại được trong tự nhiên là do bản thân cơ thể ấyhình thành một kiểu hình phù hợp với điều kiện sống hay hình thành một cân bằng

di truyền

+ Khi tiến hành lai các cá thể có kiểu cân bằng di truyền khác nhau sẽ tạo ra

cơ thể mới với cân bằng di truyền mới khác với kiểu cân bằng di truyền của bố mẹ.Nếu cân bằng mới này thích ứng cao hơn cân bằng di truyền của từng dòng bố mẹ

riêng biệt có kiểu hình mới tốt hơn thì xuất hiện ưu thế lai

- Gen tế bào chất và vai trò của nó trong ưu thế lai

+ Tế bào thực vật chứa đựng các thông tin di truyền từ các nội bào quan Gentrong tế bào chất chuyển tải năng lượng, chứa đựng những thành phần cần thiết tham giavào quá trình quang hợp cũng như sự biểu hiện các thông tin di truyền trong tế bào chất.Các thành tựu nghiên cứu gần đây trong lĩnh vực sinh học phân tử cũng đã thiết lập được

nhiều gen cho quang hợp với sự biểu hiện của các gen lạp thể (ct DNA)

+ Đối với cây lúa cũng đã có những nghiên cứu đã nghiên cứu ảnh hưởngdương tính và âm tính của tế bào chất CMS- WA và CMS- Gam phụ thuộc vào bản

chất di truyền nhân của dòng bố mẹ

+ Nghiên cứu ảnh hưởng của tế bào chất đến tính trạng bất dục đực và đã sử dụngcác dòng CMS và các dòng duy trì tương ứng tạo ra con lai F1 có ưu thế lai cao

+ Các nhà khoa học đã khẳng định ảnh hưởng của tế bào chất đến ưu thế lai về

năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất và một số tính trạng nông học khác là

phản ứng qua lại giữa tế bào chất và nhân tế bào

(0,50 điểm)

(0,50 điểm)

(0,50 điểm)

Tóm tắt cơ sở di truyền của hiện tượng ưu thế lai

(Theo sơ đồ của CIMMYT- năm 2005)

Các yếu tố

bổ sung

Các yếu tố trội liên kết trội Các yếu tố

Tính dị hợp tử

Thuyết tính trội

Thuyết siêu trội

Ưu thế lai

Gen tế bào chất Tương tác giữa

các alen cùng locus

(0,50 điểm)

4 Mức độ biểu hiện của ưu thể lai, cho ví dụ về năng suất để tính ưu thế

lai giả định, ưu thế lai thực và ưu thế lai chuẩn

- Mức độ biểu hiện ưu thế lai

+ Ưu thế lai giả định còn gọi là ưu thế lai trung bình

Ưu thế lai giả định được sử dụng trong giai đoạn lai thử Cây lai lai biểu hiện

sự hơn hẳn trên tính trạng nghiên cứu so với số đo trung bình của bố mẹ trên cùng một

- P1: Giá trị trung bình của tínhtrạng của bố

- P2: Giá trị trung bình của mẹ

+ Ưu thế lai thực

Ưu thế lai thực được sử dụng trong giai đoạn lai lại và đánh giá cây lai Cây lai

biểu hiện sự hơn hẳn trên tính trạng nghiên cứu so với bố mẹ có số đo lớn nhất

+ Ưu thế lai chuẩn được sử dụng để đánh giá các tổ hợp lai tốt Cây lai biểu hiện

sự hơn hẳn trên các tính trạng nghiên cứu (đặc biệt là năng suất) so với một giống đang trồng phổ biển trong sản xuất (giống chuẩn) mà giống lai định thay thế

F1- S

Hs% = x 100

S

Trong đó :

- Hs%: Ưu thế lai chuẩn

- F1: Giá trị trung bình của con lai F1S: Giá trị giống chuẩn phổ biến trong sản xuất

Năng suấtcủa dòng bố

mẹ tốt nhất

Năng suất củacác giống chuẩn(giống Đ/C)

- Ưu thế lai giả định:

Dựa vào công thức tính như trên:

79,88 -

2

1(50,45 + 45,50)Hm% = - x 100 = 66,50%

- Bất dục đực xảy ra do tác động ảnh hưởng của điều kiện môi trường

Dưới tác động của yếu tố môi trường như nhiệt độ cao, các tia vật lý hoặccác tác nhân hoá học cũng có thể gây nên hiện tượng đực bất dục cho cây Thườngnhững dạng bất dục này không di truyền cho các thế hệ sau Hiện nay trong kỹthuật sản xuất hạt lúa lai hiện tượng đực bất dục kiểu này đang được áp dụng trong

công thức lúa lai 2 dòng

- Bất dục đực xảy ra do tác động của các gen bất dục ở trong nhân tế bàogọi là bất dục di truyền nhân

Trường hợp này không có giá trị ứng dụng trong sản xuất hạt lai F1