Đánh giá các dòng TGMS mới và khả năng sử dụng trong chọn tạo giống lúa lai hai dòng ở phía Bắc Việt Nam (LA tiến sĩ)

Đánh giá các dòng TGMS mới và khả năng sử dụng trong chọn tạo giống lúa lai hai dòng ở phía Bắc Việt Nam (LA tiến sĩ) Đánh giá các dòng TGMS mới và khả năng sử dụng trong chọn tạo giống lúa lai hai dòng ở phía Bắc Việt Nam (LA tiến sĩ) Đánh giá các dòng TGMS mới và khả năng sử dụng trong chọn tạo giống lúa lai hai dòng ở phía Bắc Việt Nam (LA tiến sĩ) Đánh giá các dòng TGMS mới và khả năng sử dụng trong chọn tạo giống lúa lai hai dòng ở phía Bắc Việt Nam (LA tiến sĩ) Đánh giá các dòng TGMS mới và khả năng sử dụng trong chọn tạo giống lúa lai hai dòng ở phía Bắc Việt Nam (LA tiến sĩ) Đánh giá các dòng TGMS mới và khả năng sử dụng trong chọn tạo giống lúa lai hai dòng ở phía Bắc Việt Nam (LA tiến sĩ) Đánh giá các dòng TGMS mới và khả năng sử dụng trong chọn tạo giống lúa lai hai dòng ở phía Bắc Việt Nam (LA tiến sĩ) Đánh giá các dòng TGMS mới và khả năng sử dụng trong chọn tạo giống lúa lai hai dòng ở phía Bắc Việt Nam (LA tiến sĩ) Đánh giá các dòng TGMS mới và khả năng sử dụng trong chọn tạo giống lúa lai hai dòng ở phía Bắc Việt Nam (LA tiến sĩ) Đánh giá các dòng TGMS mới và khả năng sử dụng trong chọn tạo giống lúa lai hai dòng ở phía Bắc Việt Nam (LA tiến sĩ) Đánh giá các dòng TGMS mới và khả năng sử dụng trong chọn tạo giống lúa lai hai dòng ở phía Bắc Việt Nam (LA tiến sĩ) Đánh giá các dòng TGMS mới và khả năng sử dụng trong chọn tạo giống lúa lai hai dòng ở phía Bắc Việt Nam (LA tiến sĩ) Đánh giá các dòng TGMS mới và khả năng sử dụng trong chọn tạo giống lúa lai hai dòng ở phía Bắc Việt Nam (LA tiến sĩ)

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

PHẠM VĂN THUYẾT

ĐÁNH GIÁ CÁC DÒNG TGMS MỚI VÀ KHẢ NĂNG

SỬ DỤNG TRONG CHỌN TẠO GIỐNG LÚA LAI HAI DÒNG

Ở PHÍA BẮC VIỆT NAM

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2017

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiêncứu đƣợc trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chƣa từng sử dụng bảo

vệ để lấy bất kỳ học vị nào

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã đƣợc cám

ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều đƣợc ghi rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày tháng năm 2017

Tác giả luận án

Phạm Văn Thuyết

ii i

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án, tôi đã nhận được

sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè,đồng nghiệp và gia đình

Nhân dịp hoàn thành luận án, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết

ơn sâu sắc PGS.TS Lê Quốc Doanh và PGS.TS Trần Văn Quang đã tận tình hướngdẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập

Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ công chức Cục Trồng trọt vàPhòng Cây lương thực, Cây thực phẩm đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quátrình thực hiện đề tài

Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điềukiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận án./

Hà Nội, ngày tháng năm 2017

Nghiên cứu sinh

Phạm Văn Thuyết

Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 4

2.1

Tình hình nghiên cứu và phát triển lúa lai trong và ngoài nước 52.1.1 Nghiên cứu và phát triển lúa lai trên thế giới 52.1.2 Nghiên cứu và phát triển lúa lai trong nước 92.2

Hệ thống bất dục sử dụng trong chọn giống lúa lai hai dòng 122.2.1 Bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm nhiệt độ (TGMS) trên lúa 132.2.2 Bất dục di truyền nhân mẫn cảm quang chu kỳ (PGMS) ở lúa 142.3

Phương pháp chọn tạo các dòng bố mẹ lúa lai hai dòng 152.3.1 Phương pháp tạo dòng mẹ lúa lai hai dòng 152.3.2 Phương pháp tạo dòng bố lúa lai 182.4

Di truyền tính trạng mùi thơm, kích thước hạt và các yếu tố cấu thành

2.4.2 Di truyền của kích thước hạt 222.4.3 Di truyền một số tính trạng liên quan đến năng suất 23

v

2.5 Nghiên cứu chọn tạo giống lúa lai chất lượng 252.6 Khả năng kết hợp của các dòng bố, mẹ lúa lai 27

2.8 Một số nghiên cứu về biện pháp kỹ thuật sản xuất hạt lúa lai F1 33

2.8.4 Nghiên cứu sử dụng GA3 để nâng cao năng suất hạt lai F1 35

3.3.1 Nội dung 1: Đánh giá đặc điểm nông sinh học của dòng mẹ TGMS mới

và dòng bố, đặc điểm tính dục của dòng mẹ và khả năng chịu nóng của

3.3.2 Nội dung 2: Đánh giá đặc điểm nông sinh học của con lai F1; khả năng

kết hợp của các dòng mẹ TGMS mới và dòng bố 413.3.3 Nội dung 3: Tuyển chọn tổ hợp lúa lai hai dòng có thời gian sinh trưởng

ngắn, năng suất cao, chất lượng tốt và chịu nóng 413.3.4 Nội dung 4: Xây dựng qui trình sản xuất tổ hợp lúa lai hai dòng có triển

3.4.1 Nội dung 1: Đánh giá đặc điểm nông sinh học của dòng mẹ TGMS mới

và dòng bố, đặc điểm tính dục của dòng mẹ và khả năng chịu nóng của

3.4.2 Nội dung 2: Đánh giá đặc điểm nông sinh học của con lai F1; khả năng

kết hợp của các dòng mẹ TGMS mới và dòng bố 46

3.4.3 Nội dung 3: Tuyển chọn tổ hợp lúa lai hai dòng có thời gian sinh trưởng

ngắn, năng suất cao, chất lượng tốt và chịu nóng 48

3.4.4 Nội dung 4: Xây dựng qui trình sản xuất tổ hợp lúa lai hai dòng có triển vọng HQ21 (E15S/R29) 50

3.5 Phương pháp phân tích số liệu 53

PHẦN 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 54

4.1 Đặc điểm nông sinh học của các dòng mẹ TGMS mới và dòng bố, đặc điểm tính dục của dòng mẹ TGMS mới và khả năng chịu nóng của các dòng bố 54

4.1.1 Đánh giá đặc điểm nông sinh học của các dòng mẹ TGMS mới và dòng bố 54

4.1.2 Quá trình chuyển đổi tính dục của các dòng mẹ TGMS mới 64

4.1.3 Đánh giá đặc điểm nông sinh học và xác định gen qui định tính mẫn cảm nhiệt độ của các dòng TGMS mới và các dòng TGMS phổ biến 67

4.1.4 Đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ cao, đến quá trình nở hoa, đặc điểm nông sinh học của các dòng bố trong điều kiện xử lý nhân tạo 77

4.2 Đánh giá một số đặc điểm của con lai F1 và khả năng kết hợp của các dòng mẹ TGMS mới và các dòng bố 79

4.2.1 Đánh giá một số đặc điểm của con lai F1; khả năng kết hợp của các dòng mẹ TGMS mới và dòng bố trong vụ Xuân 2014 79

4.2.2 Đánh giá một số đặc điểm của con lai F1; khả năng kết hợp của các dòng mẹ TGMS mới và dòng bố trong vụ Mùa 2014 88

4.3 Tuyển chọn tổ hợp lúa lai hai dòng có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao, chất lượng tốt và chịu nóng 99

4.3.1 Kết quả khảo sát các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ Mùa 2013 99

4.3.2 Kết quả so sánh các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ Xuân và Mùa 2014 108

4.3.3 Đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ cao đến quá trình nở hoa và hình thành hạt của các tổ hợp lúa lai ha dòng mới trong điều kiện tự nhiên và nhân tạo ở vụ Mùa 2014 116

4.4 Xây dựng quy trình sản xuất tổ hợp lúa lai hai dòng HQ21 (E15S/R29) 118

4.4.1 Kết quả hoàn thiện quy trình sản xuất hạt lai F1 tổ hợp HQ21 118

4.4.2 Kết quả hoàn thiện quy trình canh tác giống lúa lai hai dòng HQ21 126

PHẦN 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 130

5.1 Kết luận 130

5.2 Đề nghị 131

Danh mục các công trình công bố liên quan đến luận án 132

Tài liệu tham khảo 133

Phụ lục 146

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ/nghĩa tiếng Việt

AFLP Amplified Fragment Length Polymorphism

(Đa hình khuyếch đại các đoạn chiều dài)APSA Asia and Pacific Seed Association

(Hiệp hội hạt giống châu Á - Thái Bình Dương)

AT Aromatic TGMS line (Dòng TGMS thơm)

BAC Bacterial Artificial Chromosome

(Nhiễm sắc thể nhân tạo của vi khuẩn)

CMS Cytoplasmic Male Sterile (Bất dục đực tế bào chất)

CSSLs Chromosome segment substitution lines

(Dòng được thay thế một đoạn nhiễm sắc thểĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long

ĐKTN Điều kiện tự nhiên

ĐKNK Điều kiện nhà kính

DNA DeriboNucleic Acid (Axit đêoxiribonuclei)

EGMS Environment sensitive Genic Male Sterile

(Dòng bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với môi trường)FAO Food and Agriculture Oganization

(Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc)GCA General Combining Ability (Khả năng kết hợp chung)

IAARD Indonesian Agency for Agricaltural Research and Development

(Viện Nghiên cứu và Phát triển Nông nghiệp Indonesia)IRRI International Rice Research Institute (Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế )

KNKH Khả năng kết hợp

MAS Marker Assisted Selection (Chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử)

NST Nhiễm sắc thể

PCR Polymerase Chain Reaction (Phản ứng chuỗi trùng lặp)

PGMS Photoperiod sensitive Genic Male Sterile

(Dòng bất dục đực chức năng di truyền nhân mẫn cảm ánh sáng)QTL Quantitative Trait Loci (Locus tính trạng số lượng)

RAPD Random Amplified Polymorphic DNA

(Đa hình các đoạn DNA được khuyếch đại ngẫu nhiên)RFLP Restriction Fragments Length Polymorphism

(Đa hình chiều dài đoạn cắt giới hạn)SCA Specific combining ability (Khả năng kết hơp riêng)

SSR Simple Sequence Repeates (Đa hình các đoạn lặp lại đơn giản)TGMS Thermosensitive Genic Male Sterile

(Dòng bất dục đực chức năng di truyền nhân mẫn cảm nhiêt độ)TGST Thời gian sinh trưởng

DANH MỤC CÁC BẢNG

2.1

Diện tích và năng suất lúa thuần và lúa lai của một số nước trồng lúa ở

Châu Á trong năm 2012 83.1

Tên, trình tự và nhiệt độ gắn của các marker sử dụng trong phản ứng PCR 454.1 Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các dòng mẹ TGMS mới và

dòng bố 554.2 Một số tính trạng số lượng của các dòng mẹ TGMS mới và dòng bố trong

năm 2013 574.3 Một số đặc điểm hình thái của các dòng TGMS mới và dòng bố 604.4 Mức độ nhiễm sâu bệnh tự nhiên của các dòng TGMS mới và dòng bố

trong năm 2013 614.5 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng TGMS mới và

dòng bố trong năm 2013 634.6 Quá trình chuyển đổi tính dục của các dòng TGMS mới trong vụ Xuân 2013 654.7 Quá trình chuyển đổi tính dục của các dòng TGMS mới trong vụ Mùa 2013 664.8 Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các dòng TGMS trong vụ Xuân

2014 674.9 Một số tính trạng số lượng của các dòng TGMS trong vụ Xuân 2014 694.10 Một số đặc điểm hình thái của các dòng TGMS trong vụ Xuân 2014 704.11 Bảng đánh giá điểm mùi thơm trên lá và trên nội nhũ của các dòng

TGMS trong vụ Xuân 2014 714.12 Tỷ lệ vươn vòi nhụy và thời gian nở hoa trên bông của các dòng TGMS

trong vụ Xuân 2014 724.13 Mức độ nhiễm sâu bệnh tự nhiên của các dòng TGMS trong vụ Xuân 2014 734.14 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng TGMS trong

vụ

Xuân 2014 744.15 Kết quả xác định gen tms của các dòng TGMS 764.16 Đặc điểm nở hoa của các dòng bố nghiên cứu trong điều kiện nhà kính

vụ

Xuân 2014 78

xi

4.17 Kết quả đánh giá khả năng chịu nóng của các dòng bố trong điều kiện

nhà kính vụ Xuân 2014 794.18 Một số đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lai trong vụ Xuân 2014 804.19 Đánh giá mức độ nhiễm sâu bệnh trên đồng ruộng của các tổ hợp lai

trong vụ Xuân 2014 824.20 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lai trong vụ Xuân

2014 844.21 Giá trị khả năng kết hợp chung của các dòng bố mẹ ở một số tính trạng

trong vụ Xuân 2014 854.22 Khả năng kết hợp riêng của các dòng bố mẹ trên một số tính trạng trong

vụ

Xuân 2014 874.23 Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các tổ hợp lai trong vụ Mùa 2014 894.24 Một số đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lai trong vụ Mùa 2014 904.25 Đánh giá sâu bệnh hại của các tổ hợp lai trong vụ Mùa 2014 914.26 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lai trong vụ

Mùa 2014 934.27 Một số chỉ tiêu chất lượng gạo các tổ hợp lai trong vụ Mùa 2014 944.28 Tổng hợp kết quả đánh giá cảm quan cơm bằng phương pháp cho điểm

(Tiêu chuẩn 10TCN590-2004) 954.29 Khả năng kết hợp chung của các dòng bố mẹ trên một số tính trạng trong

vụ Mùa 2014 974.30 Khả năng kết hợp riêng của các dòng bố mẹ trên một số tính trạng trong

vụ Mùa 2014 984.31 Một số đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ

Mùa 2013 1004.32 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lúa lai hai

dòng trong vụ Mùa 2013 1024.33 Một số tính trạng liên quan đến chất lượng thương trường của các tổ

hợp lúa lai hai dòng trong vụ mùa 2013 1044.34 Điểm đánh giá các chỉ tiêu chất lượng cơm của các tổ hợp lúa lai hai

dòng trong vụ mùa 2013 1064.35 Tổng hợp kết quả chọn các tổ hợp lúa lai hai dòng bằng chỉ số chọn lọc 107

4.36 Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các tổ hợp lúa lai hai dòng

mới trong vụ Xuân và Mùa 2014 1094.37 Đặc điểm hình thái của các tổ hơp lúa lai hai dòng mới trong vụ Xuân 2014 1104.38 Một số đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lúa lai hai dòng mới trong

vụ Xuân và Mùa 2014 1114.39 Mức độ nhiễm sâu bệnh của các tổ hợp lúa lai hai dòng mới trong vụ Xuân

và

Mùa 2014 1124.40 Các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lúa lai hai dòng mới trong

vụ Xuân và Mùa 2014 1124.41 Năng suất của các tổ hợp lúa lai hai dòng mới trong vụ Xuân và Mùa 2014 1134.42 Một số chỉ tiêu chất lượng gạo của các tổ hợp lúa lai hai dòng mới trong

vụ Xuân và Mùa 2014 1144.43 Hình dạng hạt gạo của các tổ hợp lúa lai hai dòng mới trong vụ Xuân và

Mùa 2014 1154.44 Bảng tổng hợp kết quả đánh giá cảm quan cơm bằng phương pháp cho

điểm trong vụ Xuân và Mùa 2014 (Tiêu chuẩn 10TCN 590-2004) 1164.44 Đặc điểm nở hoa của các tổ hợp lai trong điều kiện xử lý nhiệt độ trong

buồng khí hậu nhân tạo ở vụ Mùa 2014 1174.45 Một số tính trạng biểu hiện khả năng chịu nóng của các tổ hợp lúa lai hai

dòng mới trong điều kiện nhân tạo ở vụ Mùa 2014 1184.47 Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng bố mẹ và con lai F1 của tổ

hợp lai HQ21 trong vụ Mùa 2015 1194.48 Mức độ nhiễm sâu bệnh tự nhiên của các dòng bố - mẹ trên ruộng sản

xuất hạt lai F1 tổ hợp lai HQ21 trong vụ Mùa 2015 1204.49 Ảnh hưởng của tỷ lệ hàng bố mẹ đến các yếu tố cấu thành năng suất và

năng suất hạt lai F1 tổ hợp HQ21 trong vụ Mùa 2015 1214.50 Ảnh hưởng của lượng phân bón đến các yếu tố cấu thành năng suất và

năng suất hạt lai F1 tổ hợp HQ21 trong vụ Mùa 2015 1224.51 Thời gian nở hoa tung phấn của các dòng bố mẹ tổ hợp lai HQ21 trong

vụ Mùa 2015 1234.52 Ảnh hưởng của lượng phun GA3 đến chiều cao cây cuối cùng của dòng

bố mẹ tổ hợp lai HQ21 trong vụ Mùa 2015 123

4.53 Ảnh hưởng của lượng phun GA3 đến chiều dài cổ bông, tỷ lệ trỗ thoát và

tỷ lệ hoa ngậm của dòng mẹ E15S trong vụ Mùa 2015 1244.54 Ảnh hưởng lượng phun GA3 đến sức sống vòi nhụy của dòng mẹ E15S

thông qua tỷ lệ đậu hạt trong vụ Mùa 2015 1254.55 Ảnh hưởng của liều lượng GA3 đến các yếu tố cấu thành năng suất và

năng suất sản xuất hạt lai F1 tổ hợp HQ21 trong vụ Mùa 2015 1264.56 Ảnh hưởng mật độ cấy và lượng phân bón đến thời gian sinh trưởng, các yếu

DANH MỤC CÁC HÌNH

2.1 Quá trình triển khai các nội dung nghiên cứu của đề tài 404.1 Điện di sản phẩm PCR phát hiện gen tms5 bằng chỉ thị C365-1 764.2 Điện di sản phẩm PCR phát hiện gen tms4 bằng chỉ thị RM257 77

TRÍCH YẾU LUẬN ÁN

Tên tác giả: Phạm Văn Thuyết

Tên Luận án: Đánh giá các dòng TGMS mới và khả năng sử dụng trong chọn tạo giống

lúa lai hai dòng ở phía Bắc Việt Nam

Chuyên ngành: Di truyền và Chọn giống cây trồng Mã số: 62.62.01.11

Cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam

Mục đích nghiên cứu

Sàng lọc được các dòng bố mẹ mới có nhiều đặc điểm nông sinh học tốt, đặcđiểm tính dục ổn định, khả năng kết hợp cao, chịu nóng tốt phục vụ cho công tác chọntạo giống lúa lai hai dòng có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao, chất lượng tốt

và chịu nóng ở các tỉnh phía Bắc Việt Nam

Phương pháp nghiên cứu

- Đánh giá đặc điểm nông sinh học, đặc điểm hình thái, sâu bệnh và năng suất theophương pháp của Viện Nghiên cứu lúa quốc tế (2002)

- Đánh giá tính dục: kiểm tra tính dục bằng phương pháp hiển vi quang học (lấy bao phấnnhuộm trong dung dịch I-KI 1%, soi trên kính hiển vi), chọn những cá thể có phấn bấtdục 100% (Yuan and Xi, 1995)

- Tách chiết DNA theo phương pháp CTAB rút gọn (De la Cruz, 1997)

- Quy trình PCR để xác định gen tms: sử dụng các cặp mồi tương ứng với các gen và

IR24 làm đối chứng âm Chu trình nhiệt cho PCR: 94oC trong 2‟ và 30 chu kỳ: 94oCtrong 5‟‟, 33-55oC trong 30‟‟, 72oC trong 30‟‟ và 72oC trong 7‟ Điện di: sản phẩmchạy PCR được điện di trên gel agarose 4%, 100V trong 60‟ và nhuộm với EthiliumBromide 0,5 µg/ml sau đó quan sát bằng máy soi gel UV Sử dụng các chỉ thị bao gồm:

01 chỉ thị RAPD (OPB19), 01 chỉ thị STS (F18F/F18RM) và 04 chỉ thị SSR (RM11,RM257, C365-1 và RM3351)

- Đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ cao đến quá trình nở hoa, đặc điểm nông sinh học của các

dòng cho phấn (dòng bố) và con lai F1 theo phương pháp của Fu et al., (2012)

- Đánh giá mùi thơm trên lá theo phương pháp của Sood and Siddip (1978) và cho điểmtheo thang điểm của IRRI (2002) Đánh giá mùi thơm của nội nhũ và cho điểm theo

phương pháp Kibria et al (2008).

- Đánh giá tỷ lệ gạo xay, tỷ lệ gạo xát, tỷ lệ gạo nguyên, tỷ lệ trắng trong thực hiện theophương pháp của (Govindewami and Ghose, 1969)

- Đánh giá chất lượng cơm bằng cảm quan và cho điểm theo thang điểm của tiêu chuẩn10TCN 590-2004 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

- Phân tích khả năng kết hợp theo Chương trình phân tích phương sai LINE * TESTERVer.2.0 của Nguyễn Đình Hiền (1995)

- Số liệu thí nghiệm được xử lý thống kê bằng chương trình Excel và phân tích

xvi

phương sai (ANOVA) bằng phần mềm IRRISTAT ver 5.0.

Kết quả chính và kết luận

- Các dòng TGMS có thời gian sinh trưởng ngắn, 132-137 ngày trong vụ Xuân, 92-98ngày trong vụ Mùa, ngắn hơn đối chứng từ 3-10 ngày; có 15-16 lá/thân chính, câythuộc dạng bán lùn, trỗ nghẹn đòng, nhiễm nhẹ sâu bệnh, năng suất cá thể thời kỳ hữudục đạt 2,1-16,0 gam/khóm Các dòng TGMS có ngưỡng chuyển đổi tính dục từ 24,2-24,30C và tỷ lệ vòi nhụy vươn ra ngoài vỏ trấu từ 69,1-91,0%, dòng E13S và E15S cómùi thơm ở cả lá và nội nhũ Trong số 16 dòng TGMS đánh giá, tất cả đều mang gen bất

dục mẫn cảm với nhiệt độ là tms5, duy nhất dòng T827S có thêm gen tms4.

- Các dòng bố có thời gian sinh trưởng ngắn, 127-142 ngày trong vụ Xuân, 90-104 ngàytrong vụ Mùa, có 14-16 lá/thân chính, chiều cao cây trung bình, cao hơn các dòng mẹ từ51,1-61,0cm nên thuận lợi cho quá trình thụ phấn trong sản xuất hạt lai F1 Các dòng bố cónăng suất cá thể từ 15,9-19,9 gam/khóm, nhiễm nhẹ sâu bệnh, đặc biệt 08 dòng bố có khảnăng chịu nóng tốt là: R16, R29, 11X37, R92, R94, 11X75, D1, RTQ2

- Những dòng bố mẹ có khả năng kết hợp chung cao về số bông trên khóm là dòng E13S,R11 và R29; về số hạt trên bông là dòng T7S, R2, R29; về số hạt chắc trên bông là dòngE13S, T827S, R2, R29; về khối lượng 1000 hạt là dòng E15S, R2, R92, R527; về năngsuất lý thuyết là dòng E15S, R2, R29, R92, R527; về năng suất thực thu là dòng E13S,E15S, R2, R29 Khả năng kết hợp riêng cao về năng suất thực thu thì dòng mẹ T7S cókhả năng kết hợp với dòng bố R2, R14 và R92; dòng mẹ E15S với dòng bố R14 và R92;dòng mẹ E17S với dòng bố R527; dòng mẹ E30S với dòng bố R2; dòng mẹ T827S vớidòng bố R29 và R527; dòng mẹ TG1 với dòng bố R14 và R527

- Khảo sát 45 tổ hợp lai đã chọn được 13 tổ hợp lai có triển vọng là: E13S/R2, E13S/R29,E13S/R94, E15S/R14, E15S/R16, E15S/R29, E15S/R92, E15S/R94,

E17S/R2, E17S/R14, E17S/R16, E17S/R29, E17S/R94 Thông qua thí nghiệm so sánh

13 tổ hợp lai có triển vọng đã chọn được 02 tổ hợp lai triển vọng nhất là E15S/R29 vàE13S/R2 Hai tổ hợp lai trên có thời gian sinh trưởng ngắn (123-132 ngày trong vụXuân và 98-105 ngày trong vụ Mùa), cây cao trung bình, năng suất thực thu cao hơn đốichứng TH3-3 trong vụ Xuân và tương đương với đối chứng trong vụ Mùa, nhiễm nhẹsâu bệnh, có hạt gạo thon dài, tỷ lệ gạo xát cao, cơm ngon, đặc biệt tổ hợp lai E15S/R29

THESIS ABSTRACT

PhD candidate: Pham Van Thuyet

Thesis title: The evaluation of new TGMS lines and usability in two-line hybrid rice

breeding for Northern provinces of Vietnam

Major: Plant Genetics and Breeding Code: 62.62.01.11

Education organization: Vietnam National University of Agriculture

Research Objectives

To select new parent lines with good agronomical characteristics, stable sexualcharacteristics, high combining ability, good heat tolerance to breed two-line hybrid ricewith short growth duration, high yield, good quality and heat tolerance in the Northernprovinces of Vietnam

Materials and Methods

- The evaluation of agronomical characteristics, morphology, pest and yield according tothe method of the International Rice Research Institute (2002)

- Sexual characteristics were exanimated by optical microscope method (Yuan and Xi,1995)

- DNA extraction by CTAB method (De la Cruz, 1997)

- PCR procedure for determining tms genes: using primer pairs corresponding to genes

with IR24 as negative control Temperature cycles for PCR: 94oC for 2' and 30 cycles:

94oC for 5'', 33-55oC for 30'', 72oC for 30''and 72oC for 7' Electrophoresis: PCR productwas analyzed on 4% agars gel, 100V in 60' and stained with Thulium Bromide 0.5μg/mlthen observed with UV gel detector The molecular markers include: 01 RAPD marker(OPB19), 01 STS marker (F18F/F18RM) and 04 SSR markers (RM11, RM257, C365-1and RM3351)

- The evaluation of the effects of high temperature to flowering, agronomical

characteristics of pollinator lines and F1 combinations according to Fu et al., (2012)

- The evaluation of leaf aroma by Sood and Siddip method (1978) and scoring on IRRI

(2002) Evaluation of fragrance endosperm and scoring according to Kibria et al.

Main findings and Conclusions

- TGMS lines have short growth duration from 132-137 days in the spring season, 92-98days in the summer season, shorter than the check variety from 3-10 days; there are 15-16leaves/main plant, semi dwarf, stunted, light infection of pest, individual yields of 2.1-16gram/hill The TGMS lines have a critical sterile point (CSP) that is 24.2-24.30C and thestigma of outward husk is 69.1-91.0%; E13S and E15S lines have fragrance both in leavesand endosperm All of 16 TGMS lines evaluated which carry thermo-sensitive genic male

sterile gene tms5, only the T827S line added the tms4 gene.

- The pollinator lines have short growth duration, 127-142 days in the spring season,

90-104 days in the summer season, with 14-16 leaves/main plant, medium height, higherthan female line about 51.1-61.0cm that should be outcrossing in F1 seed production.The pollinator lines have an individual yield of 15.9-19.9 grams/hill, light infection ofpest; especially 08 pollinator lines have good heat tolerance: R16, R29, 11X37, R92,R94, 11X75, D1, RTQ2

- The parent lines have a high general combining ability (GCA) for panicle number/hillare E13S, R11 and R29; for number of spikelet/panicle are T7S, R2 and R29; fornumber of fill spikelet/panicle are E13S, T827S, R2 and R29; for 1,000 grain weight areE15S, R2, R92 and R527; for theoretical yields are E15S, R2, R29, R92 and R527; foractual yields are E13S, E15S, R2 and R29 The high special combining ability (SCA) ofactual yields, the T7S female line combine with the pollinator lines: R2, R14 and R92;female line E15S combine with pollinator lines: R14 and R92; female line E17Scombine with the pollinator line R527; female line E30S combine with the pollinatorline R2; female line T827S combine with pollinator lines: R29 and R527; female lineTG1 combine with pollinator lines: R14 and R527

- The thirteen of promising combination were selected through evaluation of 45

hybrid combinations that are: E13S/R2, E13S/R29, E13S/R94, E15S/R14, E15S/R16,E15S/R29, E15S/R92, E15S/R94, E17S/R2, E17S/R14, E17S/R16, E17S/R29 andE17S/R94 Through the comparison of 13 promising hybrid combinations, the two mostpromising hybrid combinations were selected the E15S/R29 and E13S/R2 The twohybrid combinations have short growth duration (123-132 days in spring season and 98-

105 days in summer season), average yield was higher than check variety (TH3-3) inspring season and equivalent in summer season, light infection to pest, long grain, highmilling rate, delicious boil rice, especially combination E15S/R29 has good heattolerance

- Initially set up procedure of F1 seed production combination E15S/R29 (HQ21) in thesummer season in the Red River delta, such as: sowing first time pollinator line after thefemale line is 3 days, sowing second time pollinator line after first time pollinator line is

3 days; the rate of male/female is 2/14; fertilizer dosage is 120 kg N + 60 kg P2O5 + 60

kg K2O/hectare; and sprayed GA3 with 160 gram/hectare

- In the Red River Delta, cultivation of commercial combination HQ21 with high yieldshould be transplanting 35 hills/m2 and fertilizer dosage 120 kg N + 120 kg P2O5 + 120 kg

K2O/hectare in spring season; transplanting 40 hills/m2 and fertilizer dosage 100 kg N +

100 kg P2O5 + 100 kg K2O/hectare in the summer season

PHẦN 1 MỞ ĐẦU1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Ở Việt Nam, sản xuất lúa lai thương phẩm tăng nhanh kể cả về diện tích

và năng suất Năm 2016, diện tích lúa lai đạt 650.000 ha, chiếm 9,0% diện tíchlúa cả nước Trong đó, diện tích lúa lai trong vụ Xuân chiếm 58% và vụ Mùachiếm 42% tổng diện tích lúa lai gieo trồng Hiện tại có khoảng 94% diện tích lúalai được gieo cấy ở các tỉnh phía Bắc, trong đó vùng Đồng bằng sồng Hồngchiếm 40,7%, Trung du miền núi phía Bắc 25,6%, Bắc Trung bộ 27,2%, Duyênhải Nam Trung bộ 4,9% và Tây Nguyên 1,6% Năng suất lúa lai năm 1996 đạt5,57 tấn/ha đến năm 2016 đạt 6,31 tấn/ha (Cục Trồng trọt, 2016)

Từ năm 1989, Việt Nam đã nhập nội một số tổ hợp lúa lai hai dòng, các tổhợp này đều cho năng suất cao, chống chịu khá với sâu bệnh hại Tuy nhiên, diệntích chưa được mở rộng là do giá hạt lai khá cao không phù hợp với điều kiệnngười nông dân; công nghệ nhân dòng bất dục đực và sản xuất hạt lai F1 còn gặpnhiều khó khăn (Cục Trồng trọt, 2015)

Chính vì vậy công tác nghiên cứu, chọn tạo lúa lai hai dòng được triểnkhai, các nghiên cứu tập trung vào chọn tạo các dòng bố mẹ Để công tác chọntạo đạt hiệu quả tốt, cần phải có được các vật liệu bố mẹ mới phù hợp với điềukiện trong nước, có đặc điểm nông sinh học tốt, khả năng kết hợp cao và dễ sảnxuất hạt lai, con lai F1 có năng suất cao và ổn định, chất lượng gạo tốt, nhiễmnhẹ sâu bệnh (Nguyễn Thị Trâm và cs., 2010)

Đến năm 2016, các nhà khoa học Việt Nam đã chọn tạo thành công cácdòng mẹ TGMS như T29S, T47S, TGMS-VN01, TGMS 7, TGMS 11, T1S-96,103S, T7S, 135S, AMS30, 827S, TG1, BoS ; các dòng bố R2, R3, R4, R5, R7,R20, R24, RTQ5 Các dòng bố mẹ trên có đặc điểm nông sinh học tốt, khả năngcho ưu thế lai cao và là bố mẹ của các tổ hợp lai hai dòng: Việt lai 20, Việt lai 24,TH3-3, TH3-4, TH3-5, HYT108, TH3-7, LC212, LC270, Các tổ hợp này cónăng suất cao, chất lượng khá, thời gian sinh trưởng ngắn nên diện tích ngàycàng được mở rộng (Cục Trồng trọt, 2016)

Hiện nay, tình trạng biến đổi khí hậu diễn ra hết sức phức tạp Theo Ủyban liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC), trong 100 năm qua, nhiệt độ trungbình toàn cầu tăng 0,5-0,7°C và sẽ tăng thêm 1,5-4,5°C vào năm 2050 Ngoài làmnước biển dâng (tan băng), nhiệt độ tăng còn ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất

20

cây trồng Khi nhiệt độ tăng thêm 1°C, năng suất lúa sẽ giảm 10%, năng suất ngô giảm 5-20% và sản lượng cây lương thực giảm trung bình 15% (IPCC, 2007).

Tại Việt Nam, Trần Thọ Đạt và Vũ Thị Hoài Thu (2013) cho rằng nhiệt độtăng kết hợp hạn hán sẽ ảnh hưởng đến sự phân bố của cây trồng, đặc biệt làmgiảm năng suất, cụ thể là năng suất lúa của vụ Xuân có xu hướng giảm mạnh hơn

so với năng suất lúa của vụ Mùa Ước tính, năng suất lúa Xuân ở vùng đồngbằng sông Hồng có thể giảm 3,7% vào năm 2020 và giảm tới 16,5% vào năm2070; năng suất lúa Mùa sẽ giảm 1% vào năm 2020 và giảm 5% vào năm 2070nếu không có các biện pháp ứng phó kịp thời và hiệu quả

Số liệu khí tượng của Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn Trung ương,tại khu vực miền Bắc trong vòng 5 năm trở lại đây, nhiệt độ trung bình đầu tháng

5 và tháng 8 luôn ở mức cao dao động từ 27,5-31oC, mức nhiệt cao nhất trongngày vào khoảng từ 10h-16h có thể lên tới 37-40oC Nhiệt độ cao cục bộ và kéodài đã ảnh hưởng lớn đến sự phát triển của cây trồng đặc biệt là cây lúa, vì đây làgiai đoạn trỗ bông, nở hoa

Do nhận thức được vấn đề biến đổi khí hậu ảnh hưởng ngày càng trầmtrọng đối với sản xuất nông nghiệp nên nhiều nước trên thế giới đã đưa rachương trình hành động và biện pháp kỹ thuật để ứng phó với hiện tượng này.Một trong những biện pháp đó là tập trung chọn tạo những giống cây trồng trong

đó có chọn tạo giống lúa thích ứng với biến đổi khí hậu (chịu hạn, chịu mặn, chịu

ngập úng, chịu nóng…) (Bui Chi Bui et al., 2013).

Nghiên cứu về lúa lai chịu nóng tại Trung Quốc, Fu et al (2015) cho rằng

nhiệt độ cao 39-430C vào thời điểm trỗ bông nở hoa ảnh hưởng đến khả năngđậu hạt của lúa lai, đồng thời khuyến cáo để có giống lúa lai chịu nóng tốt cần códòng bố chịu nóng tốt

Để chọn tạo được các giống lúa lai hai dòng có thời gian sinh trưởngngắn, năng suất cao, chất lượng tốt, thích ứng với biến đổi khí hậu (đặc biệt làkhả năng chịu nóng cần có nghiên cứu hệ thống từ việc sàng lọc các dòng bố mẹhiện có, chọn tạo các dòng bố mẹ mới có nhiều đặc điểm nông sinh học tốt, khảnăng kết hợp cao, tính dục ổn định, chất lượng cao và chống chịu điều kiện bấtthuận sinh học và phi sinh học

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

- Sàng lọc được các dòng mẹ TGMS mới và các dòng bố cho phấn có nhiều đặcđiểm nông sinh học tốt, đặc điểm tính dục ổn định, khả năng kết hợp cao, chịunóng tốt phục vụ cho công tác chọn tạo giống lúa lai hai dòng

- Lai tạo và chọn lọc được một số tổ hợp lúa lai hai dòng có thời gian sinh trưởngngắn, năng suất cao, chất lượng tốt và chịu nóng ở các tỉnh phía Bắc Việt Nam.

1.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu

Sử dụng các dòng bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm nhiệt độ (TGMS)

do các cơ quan nghiên cứu trong nước chọn tạo và nhập nội từ Trung Quốc; cácdòng bố có trong tập đoàn công tác của Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng,Học viện Nông nghiệp Việt Nam chọn tạo và nhập nội để phục vụ cho công tácnghiên cứu

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu

- Đề tài chỉ tập trung đánh giá đặc điểm nông sinh học, đặc điểm tính dục của dòng

mẹ, khả năng chịu nóng của dòng bố và khả năng kết hợp của các dòng bố mẹ; từ

đó lai tạo, đánh giá và thiết lập qui trình sản xuất tổ hợp lúa lai hai dòng có thờigian sinh trưởng ngắn, năng suất cao, chất lượng tốt và chịu nóng

- Các thí nghiệm được triển khai tại Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng, Họcviện Nông nghiệp Việt Nam từ năm 2013 đến năm 2015

1.4 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN

- Xác định được gen bất dục dục đực mẫn cảm với nhiệt độ của 16 dòng TGMShiện đang sử dụng phổ biến ở Việt Nam để chọn tạo giống lúa lai hai dòng Tất cả

các dòng TGMS này đều mang gen tms5, riêng dòng T827S có thêm gen tms4.

- Xác định được 02 dòng mẹ (E13S, E15S), 04 dòng bố (R2, R29, R92, R527) cókhả năng kết hợp chung cao về các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất thựcthu và tuyển chọn được 08 dòng bố có khả năng chịu nóng tốt là: R16, R29,11X37, R92, R94, 11X75, D1, RTQ2 phục vụ cho công tác lai tạo giống lúa laihai dòng chịu nóng ở Việt Nam

- Chọn tạo thành công tổ hợp E15S/R29 (HQ21) có thời gian sinh trưởng ngắn(123-130 ngày trong vụ Xuân và 98-105 ngày trong vụ Mùa), năng suất cao (93,0tạ/ha trong vụ Xuân và 71,0 tạ/ha trong vụ Mùa), nhiễm nhẹ sâu bệnh, có hạt gạothon dài 7,1mm, tỷ lệ gạo xát 70,2%, cơm có mùi thơm nhẹ (điểm 2), độ ngon(điểm 3), đặc biệt có khả năng chịu nóng tốt

1.5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.5.1 Ý nghĩa khoa học

- Đây là công trình nghiên cứu có hệ thống từ việc đánh giá dòng bố mẹ, lai tạo vàthiết lập qui trình sản xuất giống lúa lai hai dòng có thời gian sinh trưởng ngắn,năng suất cao và chịu nóng ở Việt Nam

- Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ bổ sung thêm cơ sở lý luận và phương pháp

đánh giá dòng bố mẹ, xác định gen bất dục mẫm cảm nhiệt độ (tms) và chọn tạo

giống lúa lai hai dòng chịu nóng ở điều kiện phía Bắc Việt Nam

1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Cung cấp thêm thông tin về gen bất dục đực (tms) của các dòng TGMS mới và

các dòng mẹ TGMS hiện đang sử dụng phổ biến ở Việt Nam để các nhà chọngiống định hướng trong chọn tạo dòng mẹ TGMS và giống lúa lai hai dòngmới

- Sử dung các dòng bố có khả năng chịu nóng tốt làm nguồn vật liệu cho công tácchọn tạo giống lúa lai chịu nóng ở Việt Nam

- Giống lúa lai hai dòng HQ21 có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao,nhiễm nhẹ sâu bệnh, chịu nóng tốt góp phần đa dạng bộ giống lúa lai hai dòngcho sản xuất ở các tỉnh phía Bắc

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN LÚA LAI TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

2.1.1 Nghiên cứu và phát triển lúa lai trên thế giới

Năm 1964, Yuan Long Ping và cộng sự đánh dấu sự bắt đầu nghiên cứulúa lai ở Trung Quốc Tại đảo Hải Nam họ đã phát hiện được cây lúa dại bất dục

trong loài lúa dại Oryzae fatuaspontanea, sau đó họ đã chuyển được tính bất dục

đực hoang dại này vào lúa trồng và tạo ra những vật liệu di truyền hoàn toàn mớigiúp cho việc khai thác ưu thế lai thương phẩm Quy trình sản xuất lúa lai badòng được bắt đầu thử nghiệm Năm 1973, lô hạt giống F1 đầu tiên được sảnxuất ra với sự tham gia của 3 dòng là: dòng bất dục đực di truyền tế bào chất(Cytoplasmic Male Sterile-CMS), dòng duy trì bất dục (Maintainer-B), dòngphục hồi hữu dục (Restorer-R) (trích theo Hoàng Tuyết Minh, 2002) Bức mànngăn cản con người khai thác ưu thế lai ở lúa trong suốt 50 năm đã được gỡ bỏ

Từ đây khởi đầu cho sự phát triển như vũ bão công nghệ lúa lai của Trung Quốccũng như thế giới Năm 1974, Trung Quốc đưa ra một số tổ hợp lai cho ưu thếcao đồng thời quy trình sản xuất hạt lai "ba dòng" cũng được hoàn thiện vàonăm 1975 Năm 1976, Trung Quốc đã có khoảng 140.000 ha gieo cấy lúa lai

thương phẩm (Ali et al., 2015) Năm 2014, các giống lúa lai hệ ba dòng được

phát triển nhanh, chiếm khoảng 18 triệu ha trồng lúa lai trên toàn thế giới, trong

đó 95% số giống có dòng mẹ là CMS-WA (Khan et al., 2015).

Bên cạnh đó Trung Quốc cũng bắt đầu nghiên cứu sử dụng gen tương hợp

rộng (WCG), đồng thời phát hiện gen p(t)ms tạo nên điểm đột phá dẫn đến một

cuộc cách mạng mới trong công nghệ sản xuất lúa lai: Phương pháp sản xuất lúalai "2 dòng" Bước đi đầu tiên thử nghiệm lúa lai hai dòng là sử dụng hoá chấtdiệt hạt phấn nhưng độ thuần F1 thấp, giá thành đắt, ảnh hưởng môi trường.Những nghiên cứu sử dụng các dòng bất dục đực di truyền nhân mẫm cảm môi

trường (EGMS) tỏ ra khả quan (Dung Nguyen Tien et al., 2013).

Năm 1973, Shi Mingsong phát hiện một số cây bất dục trong quần thể củagiống Nongken 58, ở độ dài ngày trên 14h chúng thể hiện tính bất dục, ở độ dàingày dưới 13h45' chúng lại biểu hiện hữu dục Qua nghiên cứu ông thấy tínhtrạng này do một cặp gen lặn trong nhân điều khiển Dòng Nongken 58 đặctrưng cho dạng bất dục PGMS mẫm cảm mạnh với quang chu kỳ và mẫn cảmyếu với

nhiệt độ, giới hạn chuyển hoá là 13h45' (điều kiện 23-460C) Theo Shi (1973),thời kỳ mẫn cảm là phân hoá gié cấp 1 đến hình thành tế bào mẹ hạt phấn (10-12

ngày trước trỗ) (Jihua et al., 2012).

Năm 1988, Murayama và cộng sự phát hiện dòng TGMS trên giốngAnnongs từ dạng đột biến tự nhiên, quan sát thấy trong điều kiện nhiệt độ trên

270C dòng này thể hiện bất dục, điều kiện dưới 240C chúng thể hiện tính hữudục Tính trạng này do gen lặn trong nhân quy định Theo Yuan (2006), ông cho

rằng Annongs là dòng đặc trưng cho bất dục dạng TGMS thuộc loài phụ Indica.

bất dục trong điều kiện nhiệt độ cao, nhiệt độ chuyển hoá 23-240C Giai đoạnmẫn cảm là giai đoạn hình thành hạt phấn hoặc phân bào giảm nhiễm (trích theoNguyễn Công Tạn, 2002)

Dùng phương pháp lai chuyển gen các nhà khoa học đã tạo ra nhiều dòngEGMS mới mang gen tương hợp rộng (WCG), làm cơ sở tạo các tổ hợp có ưuthế lai cao Chính thành công này đã mở rộng khả năng khai thác ưu thế lai trên

phổ di truyền rộng ở lúa (Qu et al., 2012) Khắc phục những hạn chế của hệ

thống lúa lai "3 dòng": tìm kiếm dòng bất dục mới gặp khó khăn, hiện tượngđồng tế bào chất kiểu WA sẽ gây ra hiểm họa lớn nếu xuất hiện một loại bệnh hạiđặc thù nào đó, phổ phục hồi của những dòng CMS kiểu WA hẹp, công nghệ sảnxuất hạt lai cồng kềnh phức tạp (trích theo Nguyễn Trí Hoàn, 2003)

Dựa trên những thành tựu đã đạt được và tiềm năng năng suất của lúa,Trung Quốc đã xây dựng kế hoạch giai đoạn 4 cho chọn giống lúa lai siêu caosản với năng suất 15,0 tấn/ha/vụ ở qui mô lớn vào năm 2020 Theo Bộ Nôngnghiệp Trung Quốc chương trình này được khởi động từ tháng 4 năm 2013 vàgiống lúa lai đầu tiên được thử nghiệm là Y Liangyou 900, trồng trong vụ mùađạt năng suất 14,8 tấn/ha tại huyện Long Hải, tỉnh Hồ Nam Với kết quả ban đầunhư vậy, Trung Quốc có thể đưa năng suất siêu lúa lên 15,0 tấn/ha/vụ vào năm

2015 (Yuan, 2014)

Từ năm 1996, Trung Quốc đã tạo ra giống lúa lai siêu cao sản bằng việclai khác loài phụ với kiểu cây lý tưởng Đến nay đã có hơn 80 giống lúa lai siêucao sản được trồng ngoài sản xuất, trong số đó có những giống năng suất đạt 12-

21 tấn/ha Lý do chính để các giống lúa lai này đạt năng suất cao là: số hạt/bông

và kích thước bông tăng; chỉ số diện tích lá tăng, thời gian lá xanh dài, khả năngquang hợp cao hơn, chống đổ tốt hơn, tích lũy chất khô ở giai đoạn trước trỗ cao

hơn, vận chuyển carbohydrat từ thân lá vào hạt mạnh hơn, bộ rễ lớn hơn và hoạtđộng hút dinh dưỡng của rễ khỏe hơn Tuy nhiên, có hai vấn đề chính đối với lúalai siêu cao sản là các hoa nở sau không vào chắc được và tỷ lệ đậu hạt thấp vàkhông ổn định (Zhen et al., 2013).

Theo Yuan (2006), ưu thế lai ở lúa theo xu hướng từ cao đến thấp thông

qua lai là: indica/japonica > indica/javanica > japonica/javanica >

indica/indica>japonica/japonica Con lai indica/japonica có sức chứa và nguồn

lớn, năng suất có thể vượt so với con lai giữa loài phụ indica với nhau Như vậy,

để chọn tạo được giống lúa lai siêu năng suất bắt buộc phải lai giữa Indica và

Japonica Tuy nhiên, con lai indica/japonica thường có tỷ lệ đậu hạt thấp và để giải quyết vấn đề này cần chuyển gen tương hợp rộng (WC) Sn5 vào dòng bố

hoặc dòng mẹ Yuan (2014) cho rằng siêu lúa lai thường có cây cao hơn do laikhác loài phụ do vậy để giải quyết vấn đề này thì dòng bố hoặc mẹ phải có genlùn hoặc thân của siêu lúa phải có đường kính thân lớn (>1,1cm), thân đặc vànhiều đốt Tuy nhiên, muốn cải thiện chất lượng gạo của các tổ hợp siêu lúa lai

do lai khác loài phụ trên nên chọn bố mẹ dạng trung gian giữa javanica-japonica.

Theo lý thuyết, cây lúa có thể chuyển đổi 5% bức xạ mặt trời thànhchất hữu cơ nên chỉ cần sử dụng hiệu quả 2,5% thì năng suất lúa có thể đạt 22,5tấn/ha Thực nghiệm cho thấy các giống lúa có chiều cao 1,3m có thể đạt đượcnăng suất 15-16 tấn/ha, với kiểu cây cao khoảng 1,5m có thể đạt năng suất 17-18tấn/ha Do vậy để đạt được năng suất 18-20 tấn/ha thì chiều cao cây của cácgiống siêu lúa lai phải có chiều cao từ 1,8-2,0m Theo Yuan (2014) để đạt đượcđiều đó thì những giống siêu lúa lai có kiểu hình đẹp, đẻ nhánh gọn, khỏe, tậptrung Chính vì thế, cần giải quyết vấn đề đổ ngã của siêu lúa lai bằng việc laikhác loài để có bộ rễ mạnh khỏe và lai với các nguồn gen có cổ bông to, thânđặc, đốt ngắn, các đốt ở dưới to

Năm 1993, Viện Nghiên cứu Lúa Bangladesh bắt đầu nghiên cứu lúa laidưới sự trợ giúp của IRRI Đến năm 2001, các tổ hợp lúa lai mới được mở rộngsản xuất Từ năm 2008-2011 có 3 giống lúa lai được chọn tạo và mở rộng sảnxuất Đến năm 2014, có 109 giống lúa lai được thử nghiệm tại Bangladesh, trong

đó có 89 giống từ Trung Quốc, 15 giống từ Ấn Độ, 01 giống từ Phillipne và 04

giống chọn tạo trong nước (Azim et al., 2014) Đến năm 2014, diện tích lúa lai

của Bangladesh đạt 670 nghìn ha, năng suất trung bình đạt 6,8 tấn/ha.Bangladesh đưa ra chiến lược phát triển lúa lai giai đoạn 2020-2030 là:1- phát

triển các dòng CMS và R có khả năng kết hợp cao và ổn định, nhận phấn ngoàitốt; 2- phát triển các giống lúa lai có hàm lượng amylose >25%, chất lượng cao,hạt thon dài; 3- chọn tạo các giống lúa lai chống chịu sâu bệnh và điều kiện bấtthuận; 4- mở rộng diện tích lúa lai đặc biệt ở các vùng nhờ nước trời.

Bảng 2.1 Diện tích và năng suất lúa thuần và lúa lai của một số

nước trồng lúa ở Châu Á trong năm 2012

Nước Diện tích

(triệu ha)

Năng suất(tấn/ha)

Diện tích(triệu ha)

Năng suất(tấn/ha)Trung Quốc 13,55 6,74 17,00 7,50

nay APSA (2014) cũng dự tính, diện tích lúa lai tăng lên 14% vào năm

2020 và 30% vào năm 2030

Đến năm 2014, Ấn Độ đã đánh giá 3500 tổ hợp lai và đã chọn được 70 tổhợp lai để phát triển sản xuất, trong đó có 31 tổ hợp lai do các đơn vị nhà nướcchọn tạo và 39 tổ hợp lai do các công ty tư nhân chọn tạo Ấn Độ đưa ra chiếnlược nghiên cứu là: 1- phát triển các dòng bố mẹ có ưu thế lai cao; 2- chuyểngen ưu thế lai từ ngô sang lúa; 3- đa dạng nguồn CMS; 4- xác định vùng sản xuấthạt lai tối ưu; 5- phát triển nguồn nhân lực cho chọn tạo và phát triển lúa lai

(Hari- Prasad et al., 2014).

Nghiên cứu lúa lai ở Indonesia được bắt đầu vào năm 1983 Cho đếnnhững năm 1990, nghiên cứu vẫn chưa được thành công như mong đợi, khókhăn trong việc tạo dòng CMS ổn định với tỷ lệ lai xa cao (≥ 25%) và thích nghivới môi trường Indonesia Từ năm 2001, nghiên cứu đã được tăng cường sự hợptác giữa IAARD với IRRI, FAO và những nơi khác ICRR đã đưa ra một số tổhợp

lai, dòng CMS, duy trì và dòng phục hồi mới Từ năm 2004 đến năm 2011, ICRR

đã công nhận rất nhiều giống cho năng suất cao, có khả năng kháng sâu bệnh vàmột trong số đó là thơm như: Hipa3, Hipa4, Hipa5 Ceva, Hipa6 Jete, Hipa7,Hipa8, Hipa9, Hipa10, Hipa11, Hipa12 SBU, Hipa13, Hipa14 SBU, Hipa Jatim1,Hipa Jatim2, Hipa Jatim3 (Satoto and Made, 2014) Indonesia đưa ra chiến lượcphát triển lúa lai giai đoạn 2020-2030 là: 1- xã hội hóa phát triển lúa lai, ưu tiêncác công ty tư nhân tham gia chọn tạo và phát triển lúa lai; 2-chọn tạo các giốnglúa lai kháng rầy nâu, bạc lá; 3-phát triển các dòng bố mẹ mới thông qua hợp tácvới IRRI và các nước khác; 4-chính phủ khuyến khích không chỉ chọn tạo trongnước còn có thể nhập công nghệ lúa lai của nước ngoài

Năm 2013, Phillipine có 53 giống lúa lai được công nhận và mở rộng sảnxuất, trong đó nổi bật là các giống như: Magat, Panay, Mestizo 1 and Mestiso 2

to Mestiso 51, có năng suất trung bình từ 6,5-7,3 tấn/ha (Dindo et al., 2014).

Theo Suniyum et al (2014), năm 2011 Thái Lan đã chọn tạo thành công

giống lúa lai RDH1 và đến năm 2013 chọn tạo được giống lúa lai RDH3 có năngsuất 8,84 tấn/ha Thái Lan tập trung vào nghiên cứu lúa lai hai dòng, khởi đầu lànhập dòng TGMS từ IRRI về lai thử với các giống lúa của Thái Lan và đã tuyểnchọn được 8 tổ hợp lai có năng suất trên 6,5 tấn/ha Thái Lan đưa ra chiến lượcchọn giống lúa lai giai đoạn 2020-2030 là: 1- phát triển các dòng bố mẹ phù hợpvới điều kiện Thái Lan; 2-sản xuất hạt lai với giá thành hạ; 3-sử dụng công nghệsinh học để hỗ trợ cho chọn tạo giống lúa lai

2.1.2 Nghiên cứu và phát triển lúa lai trong nước

Nghiên cứu lúa lai ở Việt Nam được bắt đầu vào năm 1986 tại Viện Khoahọc Kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam, Viện lúa đồng bằng sông Cửu Long vàViện Di truyền Nông nghiệp với nguồn vật liệu chủ yếu được nhập từ Việnnghiên cứu lúa quốc tế Tuy nhiên, những nghiên cứu này mới ở giai đoạn tìmhiểu Năm 1989, hạt giống lúa lai F1 được nhập khẩu qua biên giới Việt Trung

và được gieo trồng ở một số tỉnh vùng núi phía Bắc như Lạng Sơn, Cao Bằng,

Hà Giang, Lào Cai…, kết quả cho năng suất khá cao Năm 1990, Bộ Nôngnghiệp và Công nghiệp thực phẩm (nay là Bộ Nông nghiệp và Phát triển nôngthôn) đã cho phép nhập một số tổ hợp lúa lai của Trung Quốc gieo trồng thửtrong vụ xuân ở đồng bằng Bắc bộ, kết quả cho thấy, các tổ hợp lúa lai đều chonăng suất cao hơn hẳn so với lúa thuần (Nguyễn Trí Hoàn, 2003)

Sau đó, chương trình nghiên cứu lúa lai được sự quan tâm và tham giacủa nhiều cơ quan nghiên cứu khác như: Viện Cây lương thực và cây thựcphẩm, Trường Đại học Nông nghiệp I, Viện Bảo vệ thực vật, Viện Thổ nhưỡngNông hóa và Trung tâm Khảo kiểm nghiệm giống, sản phẩm cây trồng quốc gia.Kết quả là nhiều tổ hợp lúa lai ba dòng có triển vọng đã được chọn tạo và đưavào sản xuất thử như: HR1, H1, H2, UTL1, UTL2, HYT51, HYT53, HYT54,HYT55, HYT56, HYT57, HYT8… (Nguyễn Trí Hoàn, 2003) Bên

cạnh đó, các cơ quan nghiên cứu cũng đạt được một số kết quả bước đầu vềnghiên cứu lúa lai hai dòng Một số tổ hợp lúa lai hai dòng có triển vọng đãđược khu vực hoá như: Việt Lai 20, TM4, VN01/D212, giống khảo nghiệm ngắnngày, năng suất cao, chất lượng tốt TH3-3, TH3-4, TH3-5, TH7-5, TH8- 3…Đồng thời, các nhà nghiên cứu cũng thành công trong việc xây dựng công nghệchọn dòng thuần, nhân dòng và sản xuất hạt lai F1 …(Nguyễn Thị Trâm và cs.,

2011, 2012)

Trong giai đoạn 2001-2012, công tác chọn tạo lúa lai của Việt Nam đãđược thúc đẩy mạnh mẽ và thu được nhiều thành tựu đáng kể; tỷ trọng lúa laithương hiệu Việt Nam đã tăng lên rõ rệt, số giống được công nhận chính thứcchiếm 28% trong tổng số các giống được công nhận Các cơ quan nghiên cứu vàphát triển lúa lai trong nước đã tập trung vào việc chọn tạo các dòng bất dục vàcác tổ hợp lúa lai thích hợp với điều kiện sản xuất tại Việt Nam Đây là mộthướng quan trọng nhằm ổn định khả năng phát triển lúa lai của Việt Nam Kếtquả nghiên cứu chọn tạo giống bố mẹ và tổ hợp lai mới trong thời gian qua cụ thểnhư sau:

+ Đã chọn tạo và tuyển chọn được 26 dòng bất dục (CMS, TGMS), 10dòng duy trì, nhiều dòng phục hồi, đặc biệt các nhà chọn tạo giống lúa lai trongnước đã chọn tạo được một số dòng TGMS thích hợp với điều kiện Việt Nam,

có tính bất dục ổn định, nhận phấn ngoài rất tốt; một số dòng bố có khả năngkháng bệnh bạc lá tốt, khả năng kết hợp và cho ưu thế lai cao

+ Đã lai tạo, đánh giá, đưa vào khảo nghiệm nhiều tổ hợp lai có triển vọng

và phát triển vào sản xuất Với lúa lai ba dòng có 8 giống được công nhận chínhthức: HYT83, HYT100, Nam ưu 603, Nam ưu 604, Bác ưu 903KBL, LC25,CT16, Thanh hương ưu 6 Với lúa lai hai dòng có 14 giống được công nhậnchính thức: VL20, VL24, TH3-3, TH3-4, TH3-5, TH7-2, TH3-7, HC1, Thanh ưu

3, Thanh ưu 4, HR182, LC212, LC270, Phúc ưu 868, HYT108

Nhiều giống lúa lai có thời gian sinh trưởng ngắn, tiềm năng năng suấtcao, chất lượng khá, chống chịu tốt với sâu bệnh và điều kiện ngoại cảnh bấtthuận phù hợp cho cơ cấu 2 lúa 1 màu được phát triển mạnh vào sản xuất nhưHYT100, Việt lai 20, Việt lai 24, TH3-3, TH3-4, TH3-5, TH7-2, CT16, LC25,LC212… (Cục Trồng trọt, 2016).

Một số đơn vị nghiên cứu lúa lai đã tiến hành chọn tạo các tổ hợp lai cókhả năng chống chịu với sâu bệnh đặc biệt với bệnh bạc lá, một bệnh nguy hiểmđối với lúa lai trong vụ Mùa ở Việt Nam Một số tổ hợp lúa lai kháng bạc lá có

chứa các gen Xa21, Xa7, kháng mạnh và ổn định với nhiều chủng vi khuẩn bạc lá

của miền Bắc đang được phát triển mạnh vào sản xuất như Bắc ưu 903 KBL,Việt lai 24 (Nguyễn Thị Trâm và cs., 2010)

Lúa lai có ưu thế về sinh trưởng, phát triển, cứng cây, chống đổ, chịu réttốt, nhiễm bệnh đạo ôn và khô vằn nhẹ, cho năng suất cao nên rất được nông dân

ưa chuộng Chính vì vậy, diện tích trồng lúa lai ở Việt Nam tăng rất nhanh Saukhi cấy thử lúa lai trong vụ Mùa năm 1991 trên diện tích 100 ha, đến vụ ĐôngXuân 1991-1992, lúa lai đã đưa vào sử dụng đại trà và từng bước được mở rộng

ra 36 tỉnh đại diện cho các vùng sinh thái khác nhau, bao gồm cả miền núi, đồngbằng, trung du Bắc bộ, Duyên hải miền Trung, Tây nguyên và đồng bằng sôngCửu Long Đến nay, diện tích trồng lúa lai ở Việt Nam được phát triển với tốc độkhá nhanh, từ 11.094 ha (1992) tăng lên 435.508 ha năm 2000 và 613.117 ha năm

2012 Tổng kết nhiều năm cho thấy năng suất lúa lai cao hơn lúa thuần từ 20% trong cùng điều kiện canh tác Năng suất trung bình đạt 6,5 tấn/ha (lúa thuần

10-là 5,27 tấn/ha) Nhiều diện tích lúa lai đạt 9-10 tấn/ha, nơi cao nhất đã đạt 11-14tấn/ha Các tỉnh có diện tích lúa lai cao đều là những tỉnh có năng suất lúa tăngnhanh Đặc biệt là 2 tỉnh Nghệ An và Thanh Hoá nhờ đưa mạnh lúa lai, năngsuất lúa năm 2004 so với năm 1992 đã tăng gần 2 lần, góp phần đưa bình quânlương thực/đầu người của Thanh Hoá đạt 420 kg/người và Nghệ An 360kg/người, đảm bảo an ninh lương thực của tỉnh Nam Định mặc dù có 4 huyệnđiều kiện sản xuất khó khăn, năng suất luôn luôn thấp nhưng nhờ đẩy mạnh gieocấy lúa lai nên năng suất đã tăng trên 2 tấn/ha, đưa năng suất trung bình gầntương đương với Thái Bình, tỉnh có trình độ thâm canh cao nhất cả nước (CụcTrồng trọt, 2012)

Chọn tạo các giống lúa lai ở Việt Nam cũng được thúc đẩy mạnh mẽ Cácđơn vị nghiên cứu đã tập trung vào việc thu thập, đánh giá các dòng bất dục đựcnhập nội, sử dụng các phương pháp chọn giống truyền thống như lai hữu tính,

đột biến để tạo ra các dòng bất dục đực và dòng phục hồi mới phục vụ cho côngtác chọn giống lúa lai Các kết quả nghiên cứu đã xác định được các vật liệu bố

mẹ tốt, thích ứng với điều kiện sinh thái Miền Bắc và có khả năng cho ưu thếlai cao như các dòng mẹ: Bo A-B, IR58025A-B, VN-01, 11S, TGMS 7, TGMS

11, TGMSVN 1, T1S-96, 103S, TGMS 6; các dòng bố R3, R20, R24, RTQ5…(Cục Trồng trọt, 2012)

Công tác nghiên cứu, chọn tạo lúa lai hai dòng cũng được xúc tiến mạnh

mẽ ở Việt Nam Các nghiên cứu hiện nay tập trung vào một số lĩnh vực như chọntạo, đánh giá các đặc tính của các dòng TGMS Tiến hành lai thử để tìm tổ hợplai cho ưu thế lai cao, ứng dụng kỹ thuật nuôi cấy mô trong chọn giống lúa laihai dòng, xây dựng quy trình nhân dòng bất dục và sản xuất hạt lai F1 Một số tácgiả đã có các nghiên cứu ban đầu về bản chất di truyền và khả năng phối hợp củamột số vật liệu hiện có, tuy nhiên phạm vi nghiên cứu còn hạn chế (Cục Trồngtrọt, 2015)

Để công tác chọn tạo giống lúa lai hai dòng đạt hiệu quả tốt, cần phải cóđược các vật liệu bố mẹ mới phù hợp với điều kiện trong nước, có đặc tính nôngsinh học tốt, khả năng kết hợp cao, ổn đinh và dễ sản xuất hạt lai Trên cơ sở đóchọn tạo và đưa vào sử dụng các tổ hợp lai mới có thương hiệu riêng, cho năngsuất cao và ổn định, chất lượng gạo tốt, thích ứng với điều kiện sinh thái nước ta(Cục Trồng trọt, 2015)

2.2 HỆ THỐNG BẤT DỤC SỬ DỤNG TRONG CHỌN GIỐNG LÚA LAI HAI DÒNG

Bất dục đực là hiện tượng cây không có khả năng sản sinh ra hạt phấn hữudục, hoặc không có khả năng giải phóng hạt phấn, hoặc sản sinh ra các hạt phấnbất dục thường dị dạng, vì vậy không thể thực hiện được quá trình thụ phấn, thụtinh Tính bất dục đực của các dòng mẹ của lúa lai hai dòng được kiểm soát bởi

các gen trong nhân mẫn cảm với môi trường (Virmani et al., 1997).

Bất dục đực di truyền nhân mẫm cảm môi trường (EGMS) phổ biến sửdụng là dạng bất dục di truyền nhân mẫm cảm nhiệt độ (Thermo-sensitiveGenic Male Sterility - TGMS) và bất dục đực di truyền nhân mẫm cảm vớiquang chu kỳ (Photoperiod-sensitive Genic Male Sterility - PGMS) Phát hiệnbất dục đực di truyền nhân mẫm cảm nhiệt độ (TGMS) trên ớt (Martin andGrawford, 1951), ngô (Duvick, 1966) Nguồn bất dục di truyền nhân mẫm cảmmôi trường phát hiện và sử dụng thành công trên lúa tại Trung Quốc những năm

1980 đã mở ra hướng phát triển và sử dụng dạng bất dục này trong chọn tạo

giống lúa ưu thế lai hệ hai dòng Virmani et al., (2003) phân thành 5 dạng bất

dục đực di truyền nhân mẫn cảm nhiệt độ và ánh sáng như sau: 1-Bất dục đực

di truyền nhân mẫm cảm nhiệt độ (TGMS); 2- Bất dục đực TGMS ngược(rTGMS); 3- Bất dục di truyền nhân mẫm cảm quang chu kỳ (PGMS); 4- Bấtdục đực PGMS ngược (rPGMS); 5- Bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm quangchu kỳ và nhiệt độ (PTGMS) Các dạng bất dục trên, hai dạng được sử dụngrộng rãi để chọn tạo giống lúa lai hệ hai dòng là TGMS và PGMS

2.2.1 Bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm nhiệt độ (TGMS) trên lúa

Dạng bất dục TGMS do yếu tố nhiệt độ tác động ở nhiệt độ cao bất dục,

nhưng ở nhiệt độ thấp hữu dục bình thường (Chen et al., 2010; Hai et al., 2012) Di truyền TGMS do cặp gen lặn tms trong nhân kiểm soát (Zhang et

al., 2013; Dung Nguyen Tien et al., 2013).

Các nhà khoa học cũng xác định có các gen ký hiệu là tms1, tms2, tms3,

tms4(t), tms5, tms6, tmsX kiểm soát tính trạng bất dục đực mẫm cảm với nhiệt

độ Gen tms1 phát sinh nhờ đột biến tự nhiên ở giống lúa IR54, nằm trên nhiễm sắc thể thứ 8 Gen tms2 do Maruyama (1994) tạo ra bằng phương pháp gây đột biến phóng xạ giống lúa Reimei, nằm trên nhiễm sắc thể số 7 Gen tms3 do Subudhi et al (1997) tạo ra bằng phương pháp gây đột biến phóng xạ giống lúa

IR32364, nằm trên nhiễm sắc thể số 6 Ở Việt Nam, Nguyễn Văn Đồng đã sửdụng kỹ thuật sinh học phân tử (phương pháp phân tích BSA kết hợp với kỹ

thuật AFLP và RFLP) để định vị gen tms4(t) từ dòng TGMSVN1, gen này nằm

cạnh tâm động trên vai ngắn của nhiễm sắc thể số 4 Wang (1995) sử dụngphương pháp phân ly theo nhóm ở thế hệ F2 của tổ hợp 5460S/Hồng vân 52 để

xác định chỉ thị RAPD liên kết với gen tms1 Yamaguchi (1997) đã phát hiện ra

sự liên kết của chỉ thị phân tử với gen tms2 Các tác giả nghiên cứu locus tms2

bằng phương pháp sử dụng chỉ thị phân tử (RFLP) ở một quần thể F2 của tổ hợp

lai Norin PL12 và giống Dular Kết quả cho thấy gen tms2 ở vị trí giữa chỉ thị

R643 và R1440 trên nhiễm sắc thể thứ 7 Sử dụng kỹ thuật SSR đã xác định chỉ

thị phân tử RM11 liên kết chặt với gen tms2 định vị trên nhiễm sắc thể số 7 Gen

tms2 được IRRI sử dụng tạo nhiều dòng TGMS mới phục vụ phát triển lúa lai

cho vùng nhiệt đới (Xu, 2010)

Dòng Zhu1 là dòng TGMS có ngưỡng chuyển đổi tính dục thấp, khả năngkết hợp cao, xác định gen qui định tính mẫn cảm với nhiệt độ là một gen lặn với

tên gọi là tms9 nằm trên NST số 2 Lập bản đồ gen tms9 cho thấy nó nằm ở đoạn

chèn vào-mất đi (Indel) của 2 chỉ thị Indel 37 và Indel 57, khoảng cách di truyền

từ gen tms9 đến 2 chỉ thị là 0.12 và 0.31cM Khoảng cách vật lý giữa 2 chỉ thị khoảng 107.2 kb (Sheng et al., 2013).

Ứng dụng chỉ thị phân tử ADN để xác định và sàng lọc gen tms trong các

dòng TGMS và trong quần thể phân ly F2, kết quả thu đƣợc dòng 103S, Pei ai

64S và 25S chứa gen tms2 (Nguyễn Văn Giang và cs., 2011).

Ngày nay, hiện tƣợng bất dục đực TGMS đã đƣợc ứng dụng rộng rãi và cóhiệu quả trong công tác tạo giống và sản xuất lúa lai hệ hai dòng ở Trung Quốccũng nhƣ Việt Nam Nhiều tổ hợp lai có giá trị đã đƣợc tạo ra nhờ ứng dụng hiệntƣợng bất dục TGMS nhƣ Bồi tạp sơn thanh, Bồi tạp 49, Việt lai 20, TH3-3, Việt

lai 24 (Nguyễn Thị Trâm và cs., 2010, 2011; Trần Văn Quang và cs., 2013; Vũ

Văn Liết và cs., 2013)

2.2.2 Bất dục di truyền nhân mẫn cảm quang chu kỳ (PGMS) ở lúa

Hiện tƣợng bất dục đực di truyền nhân mẫm cảm quang chu kỳ (PGMS)đƣợc Shi Ming Song phát hiện đầu tiên trên quần thể lúa Nongken 58S ở HồBắc, Trung Quốc, nơi có vĩ độ là 30o27‟N Khi giống lúa Nongken 58S trồngtrong điều kiện có thời gian chiếu sáng trong ngày ngắn hơn 14h thì hạt phấn củachúng hữu dục, tuy nhiên khi trồng trong điều kiện có thời gian chiếu sáng trong

ngày dài hơn 14h (14-16h) hạt phấn của giống lúa này bất dục (Wang et al., 2011; Robin et al., 2010).

Bằng chỉ thị phân tử đã chứng minh gen chính bất dục di truyền nhân mẫmcảm quang chu kỳ ở Nongken 58S (Cặp lai Nongken 59S với dòng PTGMS

indica 3200S phát hiện hai locus gen pms1 và pms2 đƣợc nằm trên NST số 7 và 3.

Hai locus khác ở cặp lai Nongken 58S với bố mẹ PTGMS có pms1 và pms3 nằm

Theo Hai et al (2012), dòng P/TGMS được ứng dụng nhiều trong nghiên

cứu chọn tạo giống lúa lai hai dòng Tuy nhiên cơ chế phân tử về bất dục của cácdòng P/TGMS chưa được giải thích trọn vẹn Trong nghiên cứu của mình, tác

giả đã lập bản đồ locus p/tms12-1 trên NST số 12 của dòng PGMS japonica 58S (NK58S) và dòng TGMS indica Peiai 64S (PA64S được phân lập từ NK58S).

Một đoạn 2,4-kb DNA chứa allele dạng dại P/TMS12-1 có thể phục hồi hạt phấnhữu dục của dòng NK58S và PA64S P/TMS12-1 thuộc đoạn ARN không mã hóa

protein (noncoding RNA) có 21-nucleotide nhỏ được đặt tên là osa- smR5864w.

Có sự thay thế từ C bằng G trong p/tms12-1, cho sự đa hình đối với P/TMS12-1, đoạn có sự đột biến đặt tên là osa-smR5864m Hơn nữa, trình tự với 375-bp của P/TMS12-1 của những cây NK58S và PA64S chuyển gen cũng có osa-

smR5864w và phục hồi hạt phấn hữu dục ARN có kích thước nhỏ và không mã

hóa protein biểu hiện rõ ở các bông non nhưng không ảnh hưởng rõ bởi nhiệt độ

và quang chu kỳ Nghiên cứu chỉ ra rằng có sự đột biến mất chức năng của smR5864m là nguyên nhân chính để các dòng PGMS và TGMS có tính bất dụcđực mẫm cảm với môi trường

osa-Tính bất dục do hiện tượng bất dục đực di truyền nhân mẫm cảm quang chu

kỳ có tính ổn định khá cao do sự ổn định về thời gian chiếu sáng trong ngày ở cácmùa vụ cụ thể hay các địa phương cụ thể Tuy nhiên, độ dài chiếu sáng trong ngàycủa Việt Nam rất khó sử dụng được những dòng bất dục đã có, dòng bất dụcPGMS sử dụng trong điều kiện Việt Nam độ dài ngày chuyển hóa tính bất dụctrong phạm vi 12 giờ 16 phút đến 12 giờ 30 phút là phù hợp (Vũ Văn Liết và cs.,2013)

2.3 PHƯƠNG PHÁP CHỌN TẠO CÁC DÒNG BỐ MẸ LÚA LAI HAI DÒNG 2.3.1 Phương pháp tạo dòng mẹ lúa lai hai dòng

Theo Virmani (2003), có 6 phương pháp sau phương pháp tạo dòngEGMS: Đánh giá tập đoàn các dòng giống hiện có, nhập nội, gây đột biến, lai vàchọn lọc pedigree, nuôi cấy bao phấn và lai trở lại chọn lọc nhờ maker (MAS).Trong đó nhập nội là phương pháp nhanh nhất phù hợp với những nơi chọn tạogiống lúa lai còn gặp nhiều khó khăn về kinh tế và điều kiện nghiên cứu

2.3.1.1 Nhập nội

Nhập nội các dòng EGMS sẵn có từ các đơn vị nghiên cứu như Viện lúaQuốc tế IRRI, các viện nghiên cứu lúa lai và các trường Đại học nghiên cứunông nghiệp Trung Quốc Tuy nhiên mỗi dòng có khả năng thích nghi vớiđiều kiện

sinh thái từng vùng nên sau khi nhập cần phải đánh giá chọn lọc lại Trên cơ sở

đó tuyển chọn những dòng ưu tú phù hợp với điều kiện sinh thái và tìm biệnpháp khai thác thích hợp Thí nghiệm đánh giá bố trí như sau: gieo mỗi mẫugiống khoảng 100-200 hạt (hoặc gieo 1/2 số lượng hạt nhập về giữ lại 1/2 đểnghiên cứu tiếp), sau khi mọc, tiến hành quan sát, ghi chép các chỉ tiêu sinhtrưởng, phát triển ở từng giai đoạn, tình hình nhiễm sâu bệnh, số lá trên thânchính, thời gian từ gieo đến bắt đầu trỗ bông, đặc điểm đẻ nhánh, mô tả đặc điểmhình thái (Nguyễn Thị Trâm, 2000)

Nếu là dòng TGMS: Khi lúa ở vào thời kỳ phân hoá đòng cuối bước 3đưa một số cây vào buồng khí hậu nhân tạo (nếu có) và điều khiển nhiệt độ tănglên cao trên 270C để kiểm tra phấn bất dục, đồng thời đưa một số cây khác vàođiều kiện nhiệt độ thấp < 240C để kiểm tra hạt phấn hữu dục Dựa trên kết quả

kiểm tra sẽ xác định được ngưỡng chuyển hoá và thời điểm chuyển hoá tính dục

của các dòng Từ kết quả đánh giá này có thể tìm biện pháp sử dụng thích hợpnhất cho từng dòng nhập nội Các vật liệu nhập nội thường phân ly do nhiềunguyên nhân khác nhau như: điều kiện ngoại cảnh thay đổi phát sinh biến dị; bảnthân các dòng khi nhập chưa thuần Từ quần thể đa dạng này có thể chọn ranhiều biến dị thích ứng tốt với điều kiện mới để sử dụng vào chương trình pháttriển lúa lai hai dòng Nếu nguồn nhập là các dòng PGMS thì tiến hành xử lý ánh

sáng trong Phytotron để phát hiện dòng cần tìm (cách làm tương tự như xử lí

nhiệt độ) (Nguyễn Công Tạn và cs., 2002)

2.3.1.2 Sàng lọc vật liệu EGMS trong tự nhiên

Trong tập đoàn vật liệu chọn giống lúa có thể tồn tại các dòng bất dục đực

do đột biến tự nhiên gây nên Muốn chọn được cần gieo trồng cẩn thận, quan sátvào thời kỳ lúa trỗ bông để phát hiện cây bất dục Khi chọn được cá thể bất dục,nhổ cả gốc đem trồng trong chậu hoặc trong ô xây để cho cây mọc chồi chét Chờđến khi gặp điều kiện ngoại cảnh thuận lợi lúa chét có thể sẽ phục hồi hữu dục.Lúc đó xác định xem tính hữu dục chịu ảnh hưởng bởi yếu tố nào: nhiệt độ hayquang chu kỳ hoặc không phải là dòng bất dục EGMS mà chỉ đơn giản là bất dụcđực OGMS Trường hợp cơ sở nghiên cứu có buồng khí hậu nhân tạo thì có thểtiến hành xác định nhanh tính mẫn cảm với điều kiện ngoại cảnh của các cá thểbất dục được chọn Cách làm như sau: trồng cây bất dục vào chậu hoặc túi nilon,cắt bỏ các bông bất dục đã trỗ, sau 7-10 ngày các chồi mới mọc lên thành cây,chuyển chậu (hoặc túi) vào buồng xử lí nhiệt độ (hoặc quang chu kì) từ 10-12

ngày, sau đó chuyển ra nhà lưới, khi lúa trỗ tiến hành kiểm tra hạt phấn, trên cơ

sở số liệu thu được xác định dòng đó là EGMS loại nào và tiến hành nhân dòng

để nghiên cứu tiếp (Nguyễn Công Tạn và cs., 2002)

2.3.1.3 Tạo dòng EGMS mới bằng phương pháp lai

Nếu trong vườn vật liệu đã có sẵn nguồn gen tms (hoặc pms), nhà chọn

giống có thể sử dụng ngay nguồn gen này làm dòng mẹ để lai với các dòng,giống lúa thường khác nhau, thu hạt lai, gieo và đánh giá con lai F1 Hạt F1 tựthụ tiếp tục gieo để có quần thể F2 (chú ý khi gieo F2 phải tính toán sao cho quầnthể này phân hoá đòng từ cuối bước 3-6 đúng vào thời kỳ có nhiệt độ trung bìnhngày cao > 270C hoặc pha sáng dài trên giới hạn gây bất dục) Khi lúa bắt đầu trỗbông tiến hành quan sát phát hiện các cá thể bất dục (căn cứ vào đặc điểm trỗnghẹn đòng, bao phấn lép, không mở, hạt phấn khi nhuộm I-KI 1% khôngchuyển màu xanh đen) Chọn cá thể bất dục có kiểu hình đẹp, bứng cả gốc vềtrồng trong nhà lưới, cắt bỏ các bông bất dục, chăm sóc cẩn thận cho các chồimới mọc ra từ các mắt ngủ Sau khi cắt thân chính từ 7-10 ngày các chồi mọc khánhiều, khi chồi ra 1-3 lá, chuyển cây vào xử lí ở nhiệt độ thấp <240C (ánh sángngắn) trong 10-12 ngày liên tiếp sau đó chuyển ra nhà lưới ở điều kiện bìnhthường Khi lúa trỗ, tiến hành kiểm tra hạt phấn bằng phương pháp hiển viquang học Nếu hạt phấn hữu dục chứng tỏ rằng dòng đó đã phục hồi trong điềukiện nhiệt độ thấp (ánh sáng ngắn), đó chính là dòng TGMS hoặc PGMS.Trường hợp không có thiết bị để xử lí nhân tạo, đối với dòng TGMS có thểchuyển gốc rạ tươi của các cá thể bất dục đực lên vùng núi có độ cao >900 m sovới mặt biển, trồng trong mùa hè, tưới nước lạnh trên núi, các chồi mọc lên vàtrỗ bông, dòng nào khi trỗ có hạt phấn hữu dục và đậu hạt tự thụ chính là dòngTGMS Nếu không có điều kiện thực hiện cả hai cách nêu trên, có thể nhân cácchồi mọc từ gốc rạ theo hệ vô tính liên tục chờ đến mùa đông, khi nhiệt độ tựnhiên giảm thấp xuống < 240C, hệ vô tính đó sẽ phục hồi hữu dục, thu được hạt

tự thụ, đó chính là dòng TGMS (Yuan and Xi, 1995)

Theo Fu et al (2010), dòng TGMS Xiangling 628S được chọn lọc từ tổ

hợp lai giữa dòng SV14S (chọn lọc từ dạng đột biến tế bào soma dòng Zhu1S)với giống lúa thuần kháng đạo ôn ZR02 Xiangling 628S có ngưỡng nhiệt độchuyển đổi tính dục dưới 230C, bất dục ổn định, khả năng kết hợp cao, chấtlượng cao, chống đổ tốt, chịu thâm canh

Chuyển gen tms sang các giống lúa của Thái Lan bằng phương pháp lai trở

lại với dòng TGMS là thể cho và các giống lúa Thái Lan như ChaiNat 1,

PathumThani 1, và SuphanBuri 1 là các dòng bố mẹ thể nhận Thế hệ BC2F2 sử

dụng chỉ thị phân tử SSR để chọn lọc các cá thể mang gen tms và kết quả chọn

được các dòng TGMS mới phục vụ cho phát triển lúa lai hai dòng ở Thái Lan

(Sreewongchai et al., 2014).

Những dòng bất dục đực phải bất dục hoàn toàn khi sản xuất hạt lai F1 đểđảm bảo độ thuần cao của hạt lai F1 Như vậy, khi nhiệt độ thay đổi đột ngộttrong thời gian phân hóa đòng có thể gây ra hiện tượng hữu dục một phần của hạtphấn và kết quả là làm giảm độ thuần của hạt lai F1 Những dòng bất dục đựcmẫm cảm với thuốc trừ cỏ sẽ giải quyết được vấn đề trên khi sử dụng thuốc trừ

cỏ phun ở giai đoạn mạ để loại bỏ các hạt do dòng mẹ tự thụ Có 2 dòng bất dụcđực (1 dòng CMS và 1 dòng P/TGMS) mẫm cảm với thuốc trừ cỏ được chọn tạonhờ xử lý đột biến bằng tia gamma Gen liên quan đến đột biến có tên là

CYP81A6 bị cắt 1bp, 2bp và 11bp bởi enzyme CYP81A6 (Wang et al., 2012).

Theo Deng et al., (2014), các dòng PGMS được chuyển gen kháng thuốc

trừ cỏ sẽ giúp cho việc cơ giới hóa trong sản xuất hạt lai F1 và điều khiển cỏ dại

Để chuyển gen kháng thuốc trừ cỏ vào các dòng PGMS, nhóm tác giả đã sử dụng

gen Epsps chuyển vào dòng 7001S (dòng PGMS japonica) bằng vi khuẩn

Agrobacterium.

2.3.2 Phương pháp tạo dòng bố lúa lai

Hầu hết các dòng bố lúa lai đều được tạo bằng phương pháp lai hữu tính

Zhang et al (2013), sử dụng 3 quần thể được lai giữa dòng phục hồi MH86 với

ba giống năng suất cao (thể cho) là ZDZ057, Phúc khôi 838 và Tai chung đã chọnđược 123 cá thể ưu tú ở thế hệ BC2F2:4 Thông qua đánh giá đã chọn được 12dòng có năng suất cao hơn MH86 Trong nghiên cứu đã xác định 55 QTLs cóliên quan đến năng suất trong đó có 50 QTLs được xác định bằng phương pháplai hồi qui từng bước

Zhan et al (2012) đã tiến hành phép lai diallele giữa 5 mẫu giống kháng

đạo ôn với 5 mẫu giống kháng bạc lá Một trong cặp bố mẹ đó là DH146 x

TM487, đều có sự đa hình đối với các chỉ thị để xác định gen kháng đạo ôn Pi25

và 3 gen kháng bạc lá Xa21, xa13 và xa5 Các cá thể F2 của tổ hợp DH146×TM487 được kiểm tra bởi chỉ thị RM3330 cho gen Pi25 Các cá thể F2

có gen kháng đạo ôn Pi25 được lai qui tụ với cá thể có gen Xa21, xa13 và xa5,

sử dụng các chỉ thị pTA248, RM264 và RM153 để kiểm tra ở các thế hệ tiếptheo Cuối cùng, sau khi lựa chọn các tính trạng nông sinh học, khả năng phục

hồi, trong số 12 dòng qui tụ đã chọn đƣợc dòng phục hồi R8012 có cả 4 gen

(Pi25+Xa21+xa13+xa5).

Zhou et al (2011) đã sử dụng gen kháng bệnh bạc lá Xa23 có nguồn gốc từ lúa dại (Oryza rufipogon) để chuyển sang 3 dòng phục hồi Minghui63, YR293

and Y1671 và nhờ sử dụng chỉ thị phân tử chọn lọc ở các thế hệ lai lại đã chọn

đƣợc 3 dòng phục hồi mới có mang gen kháng bạc lá Xa23 là Minghui63-Xa23,

YR293-Xa23 và Y1671-Xa23; tổ hợp lai của chúng với Zhenshan97A(Shanyou63-Xa23), NongfengA (Fengyou293-Xa23) và Zhong9A (Zhongyou1671-Xa23) đƣợc thử nghiệm có tính kháng bạc lá tốt

Jakkrit et al (2014), khi phân tích ở quần thể F2 của tổ hợp IR80151A/CH1

và IR80151A/CH4 cho thấy tỷ lệ cá thể có hạt phấn hữu dục và bất dục là 15:1.Nhƣ vậy, có thể khẳng định gen qui định tính phục hồi hữu dục do 02 cặp gennhân điều khiển

Theo Chen et al (2014), để cải thiện hiệu quả chọn lọc đối với dòng phục

hồi hữu dục cho kiểu bất dục BT của dòng CMS trong lúa japonica bằng việc sửdụng chỉ thị InDel-Rf-1a dựa trên sự khác nhau về trình tự nucleotide của locus

Rf-1a giữa dòng CMS kiểu BT và dòng phục hồi Các giống lúa indica cổ truyền,

dòng phục hồi và dòng duy trì bị mất 574bp ở locus Rf-1a sẽ có khả năng phục

hồi cho dòng CMS kiểu BT Ngƣợc lại phần lớn các giống cổ truyền Japonica với

kiểu gen rf-1arf-1a nếu mấy 574bp sẽ duy trì bất dục cho các dòng CMS kiểu BT Theo Patil et al (2013), cách tốt nhất để kháng bệnh đạo ôn là chọn tạo

giống hoặc dòng bố mẹ (đối với lúa lai) kháng bệnh đạo ôn Giống lúa lai PusaRH10 là giống lúa lai thơm, hạt đẹp đƣợc trồng nhiều ở Ấn Độ Giống lai này códòng mẹ là Pusa 6A và dòng bố là PRR78, nhƣng đều nhiễm bệnh đạo ôn Sử

dụng dòng CO39 đồng hợp tử về 2 gen kháng đạo ôn là Pi-1 và Piz-5 nhƣ một

thể cho để lai trở lại với dòng PRR78 Sử dụng 02 chỉ thị RM5926 và AP5659-5

để kiểm tra sự có mặt của gen Pi-1 và Piz-5 Các dòng đƣợc đánh giá cả về đặc

điểm nông sinh học, khả năng phục hồi, khả năng kháng bệnh đạo ôn, chất lƣợngngoại trừ nhiệt độ hóa hồ Kết quả đã chọn đƣợc dòng PRR78 kháng bệnh đạo

ôn để phát triển giống lúa lai Pusa RH10 kháng bệnh đạo ôn

Các giống lúa cổ truyền và các dòng basmati là những nguồn gen quí đƣợc

sử dụng trong nghiên cứu lúa lai Tác giả đã sử dụng 80 giống cổ truyền, 05 dòngbasmati và 36 giống lúa cải tiến để đánh giá khả năng phục hồi, duy trì đối với

dòng bất dục đực IR58025A Kết quả đánh giá 121 nguồn gen trên cho thấy có

18 mẫu giống có khả năng phục hồi và 16 mẫu giống có khả năng duy trì

(Pawan et al., 2012).

Tomohiko et al (2014) cho rằng việc không kiểm soát được biểu hiện của

gen ti thể thường gây bất dục ở dòng CMS của cây trồng Kiểu bất dục này được

phục hồi bởi gen Rf trong nhân Có khoảng 99% các giống lai F1 hiện đang trồng

phổ biến ở sản xuất có dòng mẹ là dòng bất dục đực dạng dại (WA-CMS) và gen

phục hồi hữu dục là Rf Gần đây, một gen ty thể mới là orf352 gây ra bất dục của dòng WA-CMS Nhóm tác giả đã xác định được gen Rf4 mã hóa hình thành Protein trong ty thể (PPR) ức chế hoạt động của gen orf352 và phục hồi hạt phấn hữu dục Lalitha et al (2010), sử dụng các dòng phục hồi (KMR3 và PRR78) và 2 dòng duy trì (IR50825B và Pusa 6B) được qui tụ gen kháng bạc lá Xa4, xa5,

xa13 và Xa21 thông qua lai trở lại và chọn lọc bằng chỉ thị phân tử đã chọn được

các dòng phục hồi và duy trì kháng bệnh bạc lá

Phân tích di truyền tính trạng lá lòng mo rất quan trọng trong chọn giống

lúa Để xác định loci điều khiển lá lòng mo ở các dòng phục hồi japonica, tác giả

đã sử dụng chỉ thị SSR và đánh giá kiểu hình thông qua chỉ số cuộn lá (LRI) của

giống Xiushui 79 (P1, một giống lúa japonica), C Bao (P2, một dòng phục hồi

japonica) và 254 dòng thuần tái tổ hợp được phân lập từ tổ hợp lai P1 và P2, ở

hai môi trường khác nhau Bản đồ di truyền được thiết lập, QTLs đối với LRIđược xác định và tương tác giữa chúng ở các môi trường khác nhau được phântích Trong tổng số 818 cặp mồi SSR có 90 cặp mồi cho đa hình giữa P1và P2, và

12 chỉ thị có tương quan chặt với LRI ở cả hai môi trường Bản đồ di truyềnchứa 74 loci với tổng chiều dài 744.6cM, trung bình 10.1cM giữa hai loci Ba

QTLs (qRL-1, qRL-7 and qRL-8-1) được xác định có liên quan đến tính trạng lá lòng mo ở lúa (Yuan et al., 2010).

2.4 DI TRUYỀN TÍNH TRẠNG MÙI THƠM, KÍCH THƯỚC HẠT VÀ CÁC YẾU TỐ CẤU THÀNH NĂNG SUẤT Ở LÚA

2.4.1 Di truyền tính thơm

Prathepha (2008), nghiên cứu trên lúa hoang (O rufipogon) đã phát hiện

16 cá thể thu thập ở Lào và một cá thể thu ở Campuchia có sự hiện diện của độtbiến mất đoạn 8bp Quan sát này ủng hộ cho giả thuyết alen thơm đã hiện diệntrong lúa hoang và tính trạng này được nông dân chọn lọc trong suốt lịch sử canhtác

Singh et al (2010) xác định tính thơm do ba gen trội bổ sung Trong

trường hợp đột biến, Nguyễn Minh Công và cs (2007) xác định tính thơm củalúa Tám Xuân Đài được kiểm soát bởi ít nhất 2 gen lặn tác động cộng tính TámThơm Hải Hậu đột biến mất thơm hoặc thơm nhẹ là do đột biến trội phát sinh từ

các locus khác nhau Sarawgi et al (2010) nghiên cứu tổ hợp lai Gopalbhog và

Krishabhog (không thơm) kết luận mùi thơm của Gopalbhog được kiểm soát bởimột gen lặn, ở tổ hợp lai Tarunbhog/Gangabarud cho biết một gen trội quy định

mùi thơm của Tarunbhog Sarhadi et al (2011), cho rằng tỷ lệ không thơm và

457917, Dragon Eyeball 100 và Amber để phân tích gen thơm và nhận xét cácgiống Jasmine 85, A-301, Della-X2, PI 457917 chứa một gen lặn, mỗi giốngchứa một gen kiểm soát tính thơm và chúng là những cặp alen với nhau; DragonEyeball 100 và Amber chứa hai gen lặn và một trong chúng là dạng alen vớiJasmine 85, A-301, Della-X2 và PI 457917

Reddy et al (1987) cũng cho biết mùi thơm được kiểm soát bởi một gen

lặn Hơn nữa, họ còn phát hiện thấy sự vắng mặt của một esterasse isozyme đặcbiệt Rf 0.9 có liên quan đến tính trạng mùi thơm của lúa Những giống bố mẹthơm đều không có enzyme này nhưng lại có mặt trong những dòng F2 khôngthơm, chứng tỏ có một đột biến esterasse isozyme gây ra sự tích lũy một số esterlàm tiền đề tổng hợp chất thơm

Amarawathi et al (2008) báo cáo thêm QTL liên kết với tính thơm trên NST số 3 Kibria et al (2008) đã dùng ba chỉ thị phân tử RM223, RM342A và

RM515 để đánh giá 32 dòng lúa thơm; trong đó RM223 xác định được 9/32dòng thơm, RM342A xác định được 12/32 dòng thơm, RM515 xác định được17/32 dòng thơm

Chen et al (2008) đã xác định vị trí gen thơm nằm giữa chỉ thị phân tử L02 và L06 với khoảng cách 69kb, trong vùng này có ba gen Cah, Mccc2 và

badh 2.1 mã hóa eukaryotic-type carbonic anhydrase, 3-methylcrotonyl-CoA

carboxylase