Luận văn nghiên cứu đặc điểm nông sinh học và khả năng tổ hợp của các dòng EGMS với các dòng r mới chọn tạo tại việt nam

Luận văn nghiên cứu đặc điểm nông sinh học và khả năng tổ hợp của các dòng EGMS với các dòng r mới chọn tạo tại việt nam

1 Mở đầu

1.1 Đặt vấn đề

Lúa là cây lương thực quan trọng đối với hàng tỷ người Châu á Trong

điều kiện nhiệt đới có tưới, lúa có thể trồng 2 – 3 vụ/ năm với năng suất tương

đối cao và ổn định Trong những năm gần đây, nhiều tiến bộ kỹ thuật về giống cây trồng được đưa ra áp dụng đã mang lại hiệu quả hết sức to lớn cho sản xuất nông nghiệp Châu á là vùng đất chật người đông, đa số các nước Châu á đều sống nhờ lúa gạo Hội nghị tư vấn về “ Phát triển công nghệ và tác động sản xuất lúa bền vững ở Châu á Thái Bình Dương” họp tại Băng Cốc tháng 10/1995

đã cảnh báo rằng, trong khi Trung Quốc, Nhật Bản, bắc Triều Tiên năng suất lúa tăng hơn khoảng 40 – 60 % so với năng suất lúa Châu á thì sản xuất lúa ở một số nước lại bị coi nhẹ Hội nghị tư vấn “cầu nối khoảng cách năng suất lúa

ở vùng Châu á và Thái Bình Dương” cho rằng giữa năng suất tiềm năng và năng suất thực tế chênh lệch nhau từ 10% - 60%(RAP,1999)[30]

Công nghệ lúa lai ra đời và phát triển đã được 4 thập kỷ, Trung Quốc đã phát triển lên trên 15 triệu ha/năm, chiếm 50% diện tích lúa cả nước ở một số nước khác diện tích lúa lai hàng năm lên tới 700.000ha, ở Việt Nam năm 2003

đã gieo trồng 600.000ha lúa lai với năng suất bình quân trên 60 tạ/ha

Sản xuất lúa lai đã thúc đẩy việc tăng năng suất, tăng thu nhập cho hộ nông dân Chính vì vậy, nó đã góp phần vào việc đảm bảo an ninh lương thực

và ổn định xã hội Việc nghiên cứu chọn tạo giống lúa lai ở Việt Nam là một

đòi hỏi tất yếu trong những năm gần đây và tương lai Diện tích lúa lai của nước ta ngày

một tăng, đặc biệt là lúa lai 2 dòng, năm 1998 mới chỉ đưa vào thử nghiệm nhưng đến năm 2001 diện tích đã đạt 100.000ha, chiếm 1/5 diện tích lúa lai Những giống lúa lai đang được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam hiện nay đều được

nhập từ Trung Quốc, nên giá hạt giống F1 cao và không chủ động Ngoài ra, có một số tổ hợp dễ nhiễm sâu bệnh đặc biệt là bệnh bạc lá và bệnh khô vằn, chất lượng gạo chưa phù hợp với thị hiếu của người Việt Nam Nhằm khắc phục những nhược điểm trên, các cơ quan nghiên cứu trong nước đã và đang tiến hành chọn tạo ra các dòng bố mẹ và tổ hợp lai phù hợp với điều kiện Việt Nam Thành công trong việc gây tạo các dòng EGMS trong nước đã đặt cơ sở vững chắc cho việc tạo ra các tổ hợp lúa lai hai dòng cho các mùa vụ, vùng đất khác nhau ở Việt Nam

Để đánh giá một cách hệ thống các dòng EGMS có triển vọng và các dòng cho phấn, chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học và khả năng tổ hợp của các dòng EGMS với các dòng R mới chọn tạo tại Việt Nam”

1.2 Mục đích

Đánh giá đặc điểm nông sinh học và khả năng tổ hợp của các dòng EGMS với các dòng R trên các tính trạng số lượng, đặc tính nông sinh học và năng suất nhằm phân lập những dòng có khả năng tổ hợp cao về những đặc

điểm này, trên cơ sở đó tìm ra một vài tổ hợp có khả năng tổ hợp riêng cao để

mở rộng sản xuất

1.3 ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

* Đề tài góp phần làm phong phú thêm cơ sở lý luận và phương pháp đánh giá khả năng tổ hợp của các dòng EGMS với các dòng cho phấn

* Xác định một số dòng EGMS, dòng R tạo trong nước và nhập nội triển vọng

* Xác định một số tổ hợp triển vọng nhằm giới thiệu và phát triển sản xuất

* Xác định các yếu tố ngoại cảnh ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển của các dòng bố mẹ và con lai trong điều kiện vụ xuân muộn tại Tam Đảo Vĩnh Phúc Trên cơ sở đó giới thiệu một vài tổ hợp lai mới thích hợp với vùng này

2 Tổng quan tài liệu, cơ sở khoa học của đề tài 2.1 Cơ sở khoa học

2.1.1 Biểu hiện ưu thế lai (UTL) ở lúa

Nhiều công trình nghiên cứu đã xác nhận sự xuất hiện ưu thế lai ngay từ khi hạt mới nẩy mần cho tới khi hoàn thành quá trình sinh trưởng phát triển của

Ưu thế lai có thể biểu hiện trên toàn bộ cơ thể cây, cũng có thể trên từng cơ quan sinh trưởng sinh dưỡng và sinh trưởng sinh thực Những biểu hiện ấy có thể được quan sát ở các tính trạng hình thái, sinh lý, sinh hoá, khả năng chống chịu và thích ứng…

- ưu thế lai ở hệ rễ

Theo kết quả nghiên cứu của Lin và Yuan năm 1980 và nhiều tác giả khác đã xác nhận con lai F1 ra rễ sớm, số lượng nhiều, rễ ăn sâu và lan rộng

Ưu thế lai biểu hiện ở độ dày của rễ, trọng lượng chất khô và số lượng rễ phụ,

số lượng lông hút và hoạt động của bộ rễ khi hút chất dinh dưỡng từ đất vào cây Hệ rễ của lúa lai hoạt động mạnh nhất vào thời kỳ bắt đầu đẻ nhánh Chính vì vậy, mà lúa lai có khả năng thích ứng rộng với điều kiện bất thuận như ngập, úng, hạn, phèn mặn [1], [32], [43], [48]

- Ưu thế lai về khả năng đẻ nhánh

Con lai F1 đẻ sớm, đẻ tập trung, đẻ nhánh khoẻ, có tỷ lệ nhánh hữu hiệu cao [46], [60]

- Ưu thế lai về chiều cao cây

Chiều cao cây của lúa lai cao hay thấp là phụ thuộc vào đặc điểm của bố

mẹ Tuỳ từng tổ hợp chiều cao cây của F1 có lúc biểu hiện ưu thế lai dương, có lúc biểu hiện ưu thế lai âm có lúc lại là trung gian giữa bố và mẹ Vì chiều cao cây có liên quan đến tính chống đổ nên ưu thế lai dương về chiều cao cây không thích hợp với lượng phân bón cao

Cho nên khi chọn giống bố mẹ cần chọn những dạng nửa lùn để có con lai dạng nửa lùn [32]

- Ưu thế lai về thời gian sinh trưởng

Lin và Yuan(1980) cho rằng đa số con lai F1 có thời gian sinh trưởng khá dài và thường dài hơn bố mẹ sinh trưởng dài nhất Xu và Wang(1980) đã xác nhận thời gian sinh trưởng của con lai phụ thuộc vào thời gian sinh trưởng của dòng bố Kết quả nghiên cứu ở Việt Nam trong năm 1992 –1993 cho thấy thời gian sinh trưởng của con lai F1 dài hơn cả dòng mẹ và dòng phục hồi ở cả vụ xuân và vụ mùa (Nguyễn Thị Trâm và cộng sự, 1994) [31]

- Ưu thế lai về một số đặc tính sinh lý

Nhiều nghiên cứu phát hiện thấy lúa lai có diện tích lá lớn, hàm lượng diệp lục cao nên hiệu suất quang hợp cao Trái lại cường độ hô hấp của lá lúa lai thấp hơn lúa thuờng Con lai F1 có cường độ quang hợp cao hơn dòng bố khoảng 35%, cường độ hô hấp thấp hơn lúa thường từ 5 – 27% Hiệu suất tích luỹ chất khô của lúa lai hơn hẳn lúa thường nhờ vậy mà tổng lượng chất khô trong cây tăng, trong đó lượng vật chất tích luỹ vào bông hạt tăng còn tích luỹ vào các cơ quan thân lá lại giảm mạnh.[23], [32],[47], [74]

- Ưu thế lai về khả năng chống chịu

Con lai F1 có khả năng chống chịu với điều kiện bất thuận như lạnh, hạn, ngập, mặn, chua…sức chịu lạnh của lúa lai cao ở thời kỳ mạ nhưng lại chịu lạnh kém ở thời kỳ trỗ bông đến chín sáp Lúa lai có khả năng tái sinh chồi và khả năng chịu nước sâu cao Không những thế lúa lai còn có khả năng chống chịu với một số loại sâu bệnh như Rầy nâu, Đạo ôn, Bạc lá.[28], [32]

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

Kết qủa nghiên cứu của một số tác giả cho thấy con lai có năng suất cao hơn bố

mẹ từ 20 – 70% khi gieo cấy trên diện rộng và hơn hẳn các giống lúa lùn cải tiến tốt nhất từ 20 – 30%

Đa số các tổ hợp lai có ưu thế lai cao về số bông/khóm, khối lượng trung bình của bông, tỷ lệ hạt chắc, khối lượng 1000 hạt Bộ Nông nghiệp và PTNT

đã tổng kết kết quả gieo cấy lúa lai trên nhiều vùng cho năng suất bình quân ở các tỉnh phía Bắc đạt 7-8 tấn/ha, tăng hơn lúa thường cùng thời gian sinh trưởng

từ 2 – 3 tấn/ha/vụ [23], [27]

2.1.2 Bản chất di truyền

Ưu thế lai của con lai F1 là do tương tác gen giữa bố và mẹ khác nhau tạo ra Bố mẹ càng khác xa nhau về mặt di truyền thì ưu thế lai thể hiện càng rõ nhưng dễ dẫn đến hiện tượng bất dục và bán bất dục do tương tác giữa gen nhân

và tế bào chất[29], [85]

2.1.3 Chiến lược khai thác UTL

Tại hội nghị lúa lai quốc tế lần thứ nhất (1986), Yuan L.P là người khởi xướng phát triển lúa lai ở Trung Quốc đã đề ra chiến lược phát triển lúa lai theo

ba bước:

Bước 1: phát triển lúa lai “ba dòng” với công cụ di truyền chủ yếu là các dòng bất dục đực di truyền tế bào chất (CMS), dòng duy trì bất dục (B) và dòng phục hồi hữu dục (R) Đến nay, đã tìm được hàng trăm dòng CMS và dòng B tương ứng, hàng nghìn dòng phục hồi (R) và nhiều tổ hợp lai cho ưu thế lai cao

ở nhiều vùng sinh thái khác nhau Qui trình sản xuất hạt giống lai 2 dòng đã hoàn thiện Giá thành hạt giống đã từng bước giảm dần, tỷ lệ các ruộng sản xuất

đã thay đổi

Bước 2: lúa lai “hai dòng” đang mở ra một triển vọng lớn trong tương lai gần vì đã đơn giản bớt các khâu trong công nghệ sản xuất, hạ giá thành hạt giống lai Công cụ di truyền chủ yếu là các dòng bất dục đực chức năng di truyền nhân phản ứng với chu kỳ chiếu sáng (PGMS) và phản ứng với nhiệt độ (TGMS) Giá trị các dòng này là những điều kiện nhiệt độ hoặc độ dài ngày

nhất định có thể sản xuất hạt lúa tự thụ bình thường và trong những điều kiện ngược lại thì chúng bất dục đực để có thể sản xuất hạt lai Nghiên cứu sản xuất lúa lai hai dòng không những làm giảm giá thành hạt lai mà còn mở rộng phạm

vi lai, nâng cao giá trị ưu thế lai, cải tạo chất lượng hạt và tính chống chịu sâu bệnh

Bước 3: lúa lai “một dòng” đang được nghiên cứu và trong tương lai khi thành công sẽ có thể sản xuất được “hạt lai thuần” nhờ sử dụng công cụ di truyền mới là dòng vô phối[32]

2.2 Tóm tắt quá trình nghiên cứu phát triển và sử dụng lúa UTL

Hiện tượng ưu thế lai được các nhà khoa học phát hiện khá sớm trên các giống cây trồng và vật nuôi Họ đã khai thác hiệu ứng ưu thế lai tạo ra các giống cây trồng cao sản như Ngô lai, cà chua lai, bắp cải lai…các giống vật nuôi lớn nhanh như lợn lai kinh tế, bò lai sind, gà lai công nghiệp [21]

Hiện tượng ưu thế lai ở lúa được nghiên cứu từ nửa đầu thế kỷ 20 Jones J.W (1926), là người đầu tiên đã công bố về ưu thế lai ở lúa trên các tính trạng năng suất và một số tính trạng số lượng Sau đó nhiều nhà khoa học khác đã nghiên cứu ưu thế lai ở lúa Các công trình nghiên cứu tập trung vào các vấn đề như: Bản chất di truyền của sự biểu hiện ưu thế lai và các phương pháp khai thác ưu thế lai(Anandacumar C.R và Sreerangasamy C.R., 1985; Anonymous, 1977; Capinpin J.N.; Singh P., 1938; Kim C.H., Rutger J.N., 1988; Munoz D., Lasso L., 1991; Virmani S.S., Edwards I B., 1983) [40], [41], [44], [54]

Những người đề xuất mở rộng lúa lai thương phẩm là nhóm các nhà khoa học ấn Độ (Carnahan và cộng sự, 1972[45]; Kadam và cộng sự, 1937 [50]; Richharia R.H., 1962) [59], nhưng hầu hết các công trình nghiên cứu vẫn chưa thành công vì chưa tìm ra phương pháp sản xuất hạt lai phù hợp

Năm 1964, các nhà khoa học Trung Quốc đã tìm ra một dạng lúa dại bất dục, sau khi nghiên cứu xác định đây là dòng bất dục đực di truyền tế bào chất,

họ đã lai tạo, chọn lọc và chuyển được gen bất dục đực tế bào chất vào lúa trồng, tạo ra các dòng lúa bất dục đực tế bào chất (CMS) mở đường cho công tác khai thác ưu thế lai thương phẩm sau này (Yuan L.P., 1966, 1977, 1992, 1993) [74], [77], [78], [79]

Năm 1973 Trung Quốc đã sản xuất được hạt lai F1 hệ “ba dòng” nhờ sử dụng 3 loại dòng bố mẹ là: Dòng bất dục đực tế bào chất, dòng duy trì bất dục

và dòng phục hồi hữu dục(Yuan L.P, 1993) [74], đánh dấu sự ra đời của hệ lúa lai ‘Ba dòng” mở ra một bước ngoặt cho lịch sử sản xuất và thâm canh lúa

Năm 1976, Trung Quốc đã sản xuất được hạt lai F1 và gieo cấy khoảng 140.000ha lúa lai Diện tích trồng lúa lai liên tục tăng năm sau cao hơn năm trước, song song với nó thì năng suất lúa cũng tăng đáng kể Năm 1990 Trung Quốc đã trồng được 15 triệu ha lúa lai chiếm 49% tổng diện tích lúa Năng suất vượt 20 - 30% so với lúa thường tốt nhất Quy trình nhân dòng bố mẹ và sản xuất hạt lai F1 ngày càng hoàn thiện và đạt năng suất cao Với những thành công này của Trung Quốc mở ra triển vọng lớn về phát triển lúa lai trên thế giới[74], [75]

Cùng với việc phát triển lúa lai ba dòng, một số kết quả nghiên cứu lúa lai hai dòng đã được công bố Năm 1973, Shi Minh Shong phát hiện được dòng bất dục đực di truyền nhân cảm ứng với quang chu kỳ (HPGMS) từ giống Nông Ken 58S Năm 1991, Maruyama và cộng sự (Nhật Bản) đã tạo ra được dòng bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt độ Norin PL12 bằng phương pháp gây đột biến nhân tạo[80], [81]

Giống lúa lai hai dòng được đưa ra trồng đại trà đầu tiên của Trung Quốc

là Pei ải64S/Teqing Năm 1992, diện tích gieo trồng lúa lai hai dòng ở Trung Quốc là 15.000ha với năng suất 9 – 10 tấn/ha, năng suất cao nhất đạt 17 tấn/ha

trên diện tích nhỏ vào năm 1997 Cũng năm đó đã có 640.000ha lúa lai hai dòng, năng suất cao hơn lúa lai ba dòng từ 5 – 15 % Các tổ hợp lai hai dòng

đều cho năng suất cao và phẩm chất tốt hơn các tổ hợp lai ba dòng (Yuan L.P, 1997)[75] Thành công của công nghệ sản xuất lúa lai ở Trung Quốc đã được ứng dụng rộng rãi tại nhiều nước trên thế giới Hiện nay đã có 17 nước nghiên cứu và sản xuất lúa lai ngoài Trung Quốc Lúa lai đã mở ra hướng phát triển mới để nâng cao năng suất và sản lượng, góp phần giữ vững an ninh lương thực trên phạm vi toàn cầu [30], [67] Theo đánh giá của FAO thì Việt Nam và ấn

Độ là hai nước tiếp thu công nghệ lúa lai khá nhanh (Virmani S.S, 1995)[68] Lúa lai thực sự đã mở ra một hướng đi mới cho công tác cải tiến giống lúa

2.3 Các hệ thống lúa lai

2.3.1 Hệ thống lúa lai ba dòng

2.3.1.1 Khái niệm và đặc điểm

Di truyền tế bào chất là sự truyền đạt tính trạng của thực vật thông qua bộ gen trong tế bào chất Vật liệu di truyền tế bào chất không trải qua quá trình phân chia giảm nhiễm, vì vậy những tính trạng được kiểm tra bởi các gen trong

tế bào chất không phân ly theo quy luật di truyền của Menden mà di truyền qua

tế bào sinh sản cái Các tính trạng của dòng mẹ được di truyền ổn định từ thế hệ này sang thế hệ khác Hiện tượng bất dục đực ở lúa là một ví dụ điển hình về di truyền tế bào chất đã được khai thác hợp lý và mở rộng trong sản xuất

Lúa lai hệ ba dòng sử dụng ba dòng vật liệu có bản chất di truyền khác biệt nhau làm bố mẹ để lai: dòng bất dục đực di truyền tế bào chất (Cytoplasmic Male Sterile – CMS) gọi là dòng A dùng làm mẹ để lai; dòng duy trì bất dục (Maintainer) gọi là dòng B dùng làm bố để giữ cho dòng A bảo toàn

được tính bất dục; dòng phục hồi tính hữu dục (Restorer) gọi là dòng R, dùng làm bố để sản xuất hạt lai F1

a Dòng CMS (A)

Là dòng có bao phấn lép , thon dài, đầu nhọn không mở, vỏ bao phấn vàng ngà hay trắng sữa khi hoa lúa mới nở sau đó bao phấn chuyển sang màu vàng ướt, rung bông lúa không có hạt phấn rơi ra Khi nhuộm màu hạt phấn bằng dung dịch Iốt trong Iốt đua Kali (I-KI 1%) và quan sát dưới kính hiển vi thấy hạt phấn có hình dạng bất thường: hình thoi, tam giác, bán cầu, vỏ nhăn nheo màu vàng nâu đôi khi có hạt phấn tròn nhỏ nhưng không chuyển màu xanh đen chứng tỏ hạt phấn chưa tích luỹ được tinh bột Hiện tượng trỗ nghẹn

đòng của dòng CMS có thể giải thích do có sự liên kết giữa gen kiểm soát tính bất dục và gen làm ngắn chiều dài lóng giáp cổ bông Hoạt động liên kết của 2 gen này chỉ tác động làm ngắn lóng giáp cổ bông nhưng không làm ảnh hưởng

đến sự vươn dài của bẹ lá đòng Dòng CMS có các cơ quan sinh trưởng sinh dưỡng như rễ, thân, lá khoẻ mạnh bình thường, đa số dòng có thời gian sinh trưởng ngắn đẻ nhánh sớm Một số bộ phận của cơ quan sinh sản cái phát triển tốt hơn như: nhuỵ to, cuống nhuỵ dài, đầu nhuỵ phân nhánh nhiều, các lông tơ trên núm nhuỵ dầy to, thời gian nhận phấn của nhuỵ kéo dài hơn hẳn lúa thường Khi nở hoa 2 vòi nhuỵ vươn dài và cong vì vậy khi vỏ trấu khép lại vòi nhuỵ nằm bên ngoài và vẫn còn khả năng hứng phấn để thụ tinh Tiêu chuẩn để

có một dòng CMS tốt cần: 1-Tính bất dục đực di truyền ổn định do gen bất dục trong tế bào chất kiểm soát, hạt phấn bất dục hoàn toàn và ổn định qua các vụ; 2- phải tương đối dễ phục hồi, phổ phục hồi rộng, đặc điểm nở hoa giống lúa thường, độ thoát cổ bông cao và nhạy với GA3, tỷ lệ đậu hạt cao khi lai với dòng R[30], [32], [61]

b Dòng duy trì (B)

Dòng duy trì bất dục đực là dòng cho phấn dòng A để tạo hạt A Khi gieo hạt được tạo ra do lai A với B sẽ thu được cây có hạt phấn bất dục vì vậy dòng B

được gọi là dòng duy trì tính bất dục đực Về bản chất di truyền dòng B có gen lặn kiểm soát tính bất dục đực ở nhân tế bào Tế bào chất của dòng B không có nhân tố gây bất dục cho nên dòng B có phấn hữu dục như lúa thường, được nhân bằng phương thức tự thụ phấn, khi lai dòng A với dòng B sẽ thu được hạt lai A/B, gieo hạt lai này sẽ cho cây lai có hạt phấn bất dục Dòng A và B là hai dòng “chị em” giống nhau về mọi tính trạng hình thái, khác nhau về tính dục, cấu tạo hoa và đặc điểm nở hoa, độ thoát cổ bông khi lúa trỗ và phương thức nhân giống[30], [32].

đặc tính nông sinh học tốt, có khả năng phối hợp cao, cho ưu thế lai cao đáng tin cậy; cây cao khoẻ hơn dòng A, thời gian sinh trưởng xấp xỉ hoặc dài hơn dòng A; Bao phấn mẩy chứa nhiều hạt phấn, tập tính nở hoa tốt, bao phấn mở lượng phấn tung tập trung [80], [17]

2.3.1.2 Những thành công và hạn chế của phương pháp ba dòng

* Thành công cơ bản của phương pháp ba dòng là đã khai thác và sử dụng có hiệu quả tính bất dục di truyền tế bào chất ở lúa Bằng lai lại liên tục

đã cải tiến nhanh chóng các dạng lúa dại, lúa nửa dại thành lúa trồng Sử dụng tính đa dạng di truyền trong các tổ hợp lai nên đã tạo ra nhiều tổ hợp có năng suất siêu cao trên 100kg hạt/ha/ngày như tổ hợp 10120A/HOi 73-28 (Janponica) đạt năng suất 15,65 tấn/ha/vụ ở tỉnh Kiên Giang và phẩm chất khá tốt Lúa lai có khả năng thích ứng rộng và chịu thâm canh, chống chịu sâu bệnh khá, đặc biệt có thời gian sinh trưởng ngắn rất phù hợp với điều kiện tăng vụ

trong cơ cấu gieo trồng Cho đến nay lúa lai ba dòng đã được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới (theo Nguyễn Văn Hoan, 1999 và Hà Văn Nhân, 2000) [8], [21]

* Hạn chế phương pháp ba dòng

Việc tạo dòng CMS mới gặp nhiều khó khăn vì chỉ có khoảng 0,1% các giống lúa thường có khả năng duy trì tốt đối với kiểu bất dục WA Các dòng CMS tạo ra từ các nguồn tế bào chất khác kiểu WA thường không ổn định nên khó sử dụng

Hiện nay có tới 95% số dòng CMS đang sử dụng thuộc kiểu WA Yuan L.P,1995) [81] Hiện tượng tương đồng tế bào chất như vậy sẽ dẫn đến nguy cơ

bị hại nghiêm trọng nếu như xuất hiện một loại bệnh hại đặc thù nào đó

Phổ phục hồi của những dòng CMS kiểu WA hẹp Có rất ít dòng bố lai thử có khả năng phục hồi tốt đối với những dòng CMS kiểu WA Do vậy khả năng tìm thấy các dòng phục hồi tốt cho lúa lai ba dòng cũng bị giới hạn

Công nghệ sản xuất hạt lai phức tạp do phải thực hiện 2 lần lai (duy trì dòng mẹ và sản xuất hạt lai F1) phụ thuộc rất nhiều vào thời tiết lúc trỗ Nên dễ gặp rủi ro do thời tiết và chi phí nhiều công lao động, hoá chất điều hoà tốn kém làm cho giá thành hạt giống cao

2.3.2 Hệ thống lúa lai hai dòng

Có rất nhiều dạng bất dục đực ở lúa do gen nhân gây nên, nhưng đến nay người ta mới sử dụng các dạng bất dục đực do gen lặn hoạt động hai chức năng kiểm soát đó là gen pms và gen tms

2.3.2.1 Bất dục đực di truyền nhân cảm ứng quang chu kỳ (PGMS)

Là dòng bất dục đực di truyền nhân cảm quang chu kỳ Mùa hè 1973 tại

Hồ Bắc Trung Quốc (vĩ độ 30027’N) Shi Ming Song phát hiện được cây lúa bất

dục hạt phấn trong quần thể giống Nongken58S khi trỗ bông trước 1/9 Khi các chồi mọc từ gốc rạ của các thể này trỗ bông sau 5/9 lại cho hạt tự thụ Sau đó người ta tiến hành làm thí nghiệm thời vụ trong 3 năm liền(1982 – 1985) đều cho kết quả thống nhất là: những thời vụ trỗ trước 1/9 hàng năm đều bất dục

đực từ 99,5 – 100%, trỗ đúng ngày 2/9 tỷ lệ bất dục bắt đầu giảm còn 98,3%, ngày 5/9 còn 74,5% và đến ngày 6/9 chỉ còn 20% hạt phấn bất dục và tỷ lệ đậu hạt cao bình thường như lúa trỗ vào những ngày sau đó[32]

Tỉnh Hồ Bắc nằm ở vĩ độ cao nên thời gian chiếu sáng trong mùa hè dài

16 – 14h/ ngày vì thế dòng PGMS bất dục Khi gieo muộn lại lúa trỗ bông gặp chu kỳ sáng ngắn hơn nên hữu dục

Để đánh giá chính xác thời kỳ cảm ứng và độ dài pha sáng đã tiến hành

xử lý chiếu sáng nhân tạo Kết quả xử lý cho thấy dòng PGMS Nongken58S bất dục khi pha sáng kéo dài 14h và hữu dục khi pha sáng là 13h45’ Như vậy dòng này chắc chắn có mang gen di truyền cảm ứng với quang chu kỳ

Tiến hành lai dòng PGMS với các giống lúa thường thuộc loài phụ Janponica Hạt lai thu được đem gieo trong một số thời vụ khác nhau sao cho có thời vụ trỗ vào thời kỳ bất dục của dòng mẹ (quang chu kỳ dài) và có thời vụ trỗ vào thời kỳ hữu dục của dòng mẹ (quang chu kỳ ngắn) Kết quả thí nghiệm cho thấy con lai F1 gieo các thời vụ khác nhau đều hữu dục bình thường nghĩa là quang chu kỳ dài hay ngắn đều không gây ảnh hưởng đến tỷ lệ hưu dục của F1 Như vậy tính bất dục được kiểm soát bởi gen lặn trong nhân mà không có quan

hệ với tế bào chất

Quần thể phân ly F2 được bố trí trỗ đúng vào thời kỳ bất dục của dòng

mẹ, thu được tỷ lệ phân ly 3 hữu dục : 1 bất dục phù hợp với qui luật phân ly

đơn gen của Menden Tiến hành lai trở lại với con lai F1 và thống kê tỷ lệ phân

ly ở quần thể F1 lai lại thu được 1 hữu dục : 1 bất dục Như vậy có thể kết luận chắc chắn rằng gen kiểm soát tính cảm ứng quang chu kỳ là một cặp gen lặn

trong nhân tế bào Tiếp tục gieo các thế hệ F3, F4…và thu cây bất dục người ta

đã tạo được các dòng bất dục đực cảm quang mới Các dòng bất dục đực cảm quang có thể nhân giống như lúa thường trong điều kiện có quang chu kỳ ngắn,

đồng thời có thể dùng làm dòng mẹ bất dục để sản xuất hạt lai trong điều kiện ngày dài Thời gian dài hay ngắn của pha sáng là yếu tố chính gây nên sự biến

đổi hoạt động của gen PGMS theo hướng bất dục hay hữu dục Pha sáng chỉ

được tính khi cường độ ánh sáng phải đạt ít nhất là 50lux[32], [62]

2.3.2.2 Bất dục đực di truyền nhân cảm ứng với nhiệt độ (TGMS)

Dòng TGMS là dòng bất dục đực cảm ứng với nhiệt độ Gen kiểm tra tính dục nằm trong nhân tế bào là một cặp gen lặn Cặp gen lặn này có hai chức năng: gây bất dục phấn khi nhiệt độ cao và tạo ra hạt phấn hữu dục khi nhiệt độ giảm thấp <240c Các kết quả nghiên cứu cho thấy: giới hạn để gây chuyển hoá hữu dục an toàn ở nước ta là 240c, tức là trong điều kiện nhiệt độ 19 – 240c dòng TGMS sẽ hữu dục, trong điều kiện nhiệt độ trên 260c dòng TGMS sẽ bất dục hoàn toàn Những dòng TGMS của Trường Đại học Nông nghiệp I như T25s, T27s, T29s, T1s-96 được chọn tạo thuộc nhóm này (Nguyễn Văn Hoan, 1999)[10]

Khi nhiệt độ cao, gen tms biểu hiện chức năng gây bất dục, hoạt động này liên kết với gen kiểm soát chiều dài lóng giáp cổ bông, vì vậy trong điều kiện bất dục dòng TGMS trỗ nghẹn đòng, nhưng trong điều kiện hữu dục cũng dòng TGMS đó lại trỗ thoát Thời kỳ cảm ứng nhiệt độ của dòng TGMS tương

đối ngắn và muộn vào thời điểm từ bước 4 đến bước 6 của phân hoá đòng non Nhiệt độ tới hạn gây bất dục và hữu dục của các dòng rất khác nhau[32]

Borkakati (1994) cho rằng thời kỳ cảm ứng bắt đầu từ ngày thứ 15 đến ngày thứ 6 trước khi lúa trỗ bông, Wu XJ (1997) cho rằng thời kỳ cảm ứng mạnh xẩy ra trước khi lúa trỗ 15 –11 ngày Trong thời kỳ cảm ứng có những dòng chỉ cần xử lý nhiệt độ 1 giờ đã bị thay đổi (Borkakati , 1994) có những

dòng phải xử lý 3 ngày mới có biến đổi Đa số dòng phải xử lý 4 – 6 ngày mới

có kết quả Nguyễn Thị Trâm và cộng sự (1999), đã tiến hành xử lý 8 dòng TGMS ( 2 dòng Trung Quốc và 6 dòng do Việt Nam mới tạo) cho nhận xét: Dòng Hương 125s (Hồ Nam – Trung Quốc) có thời gian cảm ứng dài 8 ngày (19 – 12 ngày trước trỗ) tương ứng với thời kỳ phân hoá đòng bước 4 đến hết bước 5 Dòng SE21 nhập từ Phúc Kiến cảm ứng nhiệt độ từ 21 – 16 ngày trước trỗ Các dòng chọn tạo tại Việt Nam (bằng phương pháp lai với các dòng TGMS của Trung Quốc) cảm ứng với nhiệt độ ngắn hơn: Dòng T24S có thời gian cảm ứng 7 ngày (18 – 12 ngày trước trỗ), T26s có thời gian cảm ứng nhiệt độ từ 17 –

12 ngày trước trỗ…[26], [32]

Dựa vào đặc điểm bất dục của hạt phấn, đã chia dòng TGMS thành 2 kiểu bất dục: Kiểu thứ nhất: bất dục điển hình, hạt phấn có hình thoi, tam giác, vỏ nhăn nheo… giống như dòng CMS; kiểu thứ hai: Bất dục không hạt phấn bao phấn rỗng không có hạt phấn, khi lúa trỗ thấy bao phấn có màu trắng (theo Hà Văn Nhân, 2000)[21]

Yang và cộng sự (1989) phát hiện ra dòng bất dục đực cảm ứng nhiệt độ

đầu tiên mang tên 5460S, thu được từ quần thể đột biến của giống lúa IR54 [76] Năm 1990, Yang và cộng sự chọn tạo được dòng bất dục đực cảm ứng với nhiệt độ R59TS và H89-1 Sau đó Maruyama và cộng sự (1991) thông báo về việc chọn tạo dòng bất dục đực cảm ứng với nhiệt độ Norin PL-12 bằng phương pháp đột biến [56], [73] Những tác giả trên đều đưa ra kết luận rằng tính trạng bất dục đực cảm ứng với nhiệt độ đều do một cặp gen lặn trong nhân điều khiển

2.3.2.3 Phương pháp chọn tạo các dòng EGMS

Để chọn được một dòng EGMS phù hợp cần nghiên cứu qui luật diễn biến nhiệt độ, độ dài ngày của vùng cần sử dụng các dòng EGMS đó để đưa ra hướng chọn tạo và sử dụng Các nhà nghiên cứu cho rằng dòng PGMS có ý

nghĩa sử dụng nhiều hơn cho vùng Ôn đới, dòng TGMS thích hợp cho vùng nhiệt đới Vùng phía Nam Trung Quốc và niềm Bắc Việt Nam có sự thay đổi lớn về nhiệt độ giữa các vùng cao và thấp, giữa các mùa trong năm nên thích hợp cho việc sử dụng các dòng TGMS [18], [20], [34], [57]

Có nhiều phương pháp khác nhau để chọn tạo dòng EGMS Theo Yuan L.P và các nhà nghiên cứu lúa lai Trung Quốc thì có một số phương pháp chính sau đây:

a Phân lập các dòng EGMS có trong tự nhiên

Quan sát trên ruộng lúa ở giai đoạn trỗ bông đến chín có thể tìm thấy cây bất dục Sau đó duy trì chúng bằng lúa chét để theo dõi sự chuyển hoá tính dục của chúng Những cây phục hồi hữu dục trong điều kiện nhiệt độ thấp hoặc trong điều kiện ngày ngắn đó là EGMS (Mou T.M., 2000; Yin Hua Qi, 1993 [55], [80] Có thể chọn ngay trong quần thể phân ly F2 của các tổ hợp lúa lai hai dòng để tìm ra những cây EGMS mới Bằng phương pháp này người ta trồng vật liệu và điều khiển cho phân hoá đòng vào thời kỳ có nhiệt độ cao và ngày dài để chọn cây bất dục Sau đó duy trì cây bất dục đã chọn được bằng nhân vô tính các mầm bật lên từ gốc rạ và điều khiển cho phân hoá đòng ở điều kiện nhiệt độ thấp, ngày ngắn Nếu thu được các cá thể hữu dục thì chúng là EGMS mới Sau đó đánh giá trong nhà sinh trưởng nhân tạo với các chế độ nhiệt độ và chu kỳ chiếu sáng khác nhau để xác định chính xác ngưỡng nhiệt độ, ngưỡng

ánh sáng gây chuyển hoá hạt phấn của các dòng Đồng thời tiếp tục đánh giá các đặc điểm nông sinh học khác để chọn các dòng EGMS ưu tú [80]

b Tạo dòng EGMS mới bằng phương pháp lai chuyển gen

Đây là phương pháp thường được sử dụng khi muốn truyền đặc tính EGMS từ dòng cho gen vào các dòng giống thích ứng ở địa phương hoặc cải tiến dòng EGMS làm đa dạng các kiểu hình EGMS trong tự nhiên [74], [76]

điều kiện độ dài ngày và nhiệt độ khác nhau để thu hạt tự thụ trên cây F2 bất dục được chọn lọc đó Tiến hành gieo hạt tự thụ riêng từng cá thể trong điều kiện quang chu kỳ dài hoặc nhiệt độ cao để chọn cây bất dục ở F3 Cây được chọn lại được làm tiếp tục như đối với cây F2 Cần thực hiện như vậy trong 4 –

5 vụ nữa sẽ thu được dòng thuần về kiểu hình và ổn định về đặc tính phản ứng với điều kiện môi trường[61], [10] Bằng phương pháp này, các tác giả Việt Nam đã tạo ra được một số dòng TGMS tương đối thuần về kiểu hình và ổn

định về đặc tính phản ứng với điều kiện môi trường như : T103S, T1S-96…để phục vụ cho công tác sản xuất hạt lúa lai F1[9], [33]

* Lai trở lại để tạo dòng EGMS

Phương pháp lai lại được tiến hành khi chỉ cần chuyển gen EGMS, còn các tính trạng khác của giống cần được bảo toàn Vì tính bất dục đực của dòng TGMS và PGMS do gen lặn quy định, nên công việc lai lại phải tiến hành cách một thế hệ Sau khi lai giữa một giống tốt với dòng EGMS cho gen bất dục thì cần để cho F1 tự thụ để thu được F2 ở F2 chỉ chọn các cây bất dục hoàn toàn

và có kiểu hình giống với dòng bố để tiến hành lai lại Công việc được tiếp tục lặp lại cho đến khi thu được dòng EGMS mới có tính trạng giống như bố nhưng bất dục[10], [61]

c Tạo dòng EGMS bằng phương pháp gây đột biến

Là phương pháp rất có hiệu quả gây nên những biến động di truyền Ta dùng các tác nhân vật lý, hoá học tác động lên hạt giống để gây đột biến Đột biến có thể tạo ra hàng loạt các dạng bất dục đực khác nhau (CMS, TGMS, PGMS…) tuỳ theo mục đích của người chọn giống Đột biến vừa có thể cải tiến một số tính trạng không hoàn hảo của các dòng EGMS sẵn có vừa có thể tạo ra các dòng EGMS mới Rất nhiều dòng EGMS được xác nhận của Trung Quốc, Nhật, Mỹ, ấn Độ được tạo ra nhờ đột biến tự nhiên hay nhân tạo Xử lý đột biến

có thể rút ngắn thời gian tạo dòng EGMS: Dòng Norin PL12 của Nhật Bản được xác nhận ở thế hệ M7[32]

Wu Dianxing và cộng sự (2003) gây đột biến dòng Pei ải64S bằng tia gamma đã tạo dòng Pei ải64S – a18 có đặc tính là trong giai đoạn 1 – 3 lá có màu bạch tạng, các lá sau trở lại màu xanh bình thường Điều này đã giúp cho việc khử lẫn ngay trong giai đoạn mạ để nâng cao độ thuần dòng mẹ, nhưng mạ trong giai đoạn này sinh trưởng kém.[70]

d Tạo dòng EGMS mới bằng công nghệ sinh học

Việc áp dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực chọn tạo giống lúa lai đã thu được nhiều kết quả khả quan Trong hệ thống chọn lọc lúa lai 3 dòng, người

ta đã sử dụng kỹ thuật nuôi cấy bao phấn làm xúc tiến nhanh quá trình chọn tạo các dòng CMS và các dòng phục hồi mới, rút ngắn quá trình làm thuần các dòng bố mẹ Đối với hệ thống lúa lai 2 dòng, vấn đề lớn nhất làm hạn chế phát triển mạnh sản xuất hạt lai F1 đó là sự bất ổn định về ngưỡng nhiệt độ gây bất dục hạt phấn, làm giảm độ thuần của dòng mẹ Có thể giải quyết vấn đề này bằng cách nuôi cấy bao phấn để làm tăng nhanh quá trình chọn tạo dòng mẹ và làm tăng sự ổn định độ thuần của dòng EGMS[63] Zhu X.D và cộng sự đã thông báo: nuôi cấy bao phấn đã nhận được 91 thể lưỡng bội hoá từ Pei ải64S Theo dõi sự phân ly ở các thế hệ sau cho thấy: ở thế hệ thứ 2 đã xuất hiện 3

dạng khác nhau; dạng 1 – Pei ải64HS bất dục trên 99,8% và ổn định; dạng 2 – Pei ải64HF tỷ lệ hạt phấn hữu dục cao, bất dục không ổn định; dạng 3 – Pei

ải64HM bán bất dục và bất dục không ổn định, khoảng thời gian bất dục ngắn Thế hệ thứ 3 vẫn xuất hiện các dạng như thế hệ 2 nhưng dạng Pei ải64HS có tỷ

lệ bất dục cao hơn (Trích theo Nguyễn Thị Gấm)[6]

Công nghệ sinh học đã bước đầu thành công trong việc tạo dòng EGMS

có chỉ thị hình thái để sử dụng vào việc chống lẫn hạt dòng mẹ tự thụ trong sản xuất lúa lai Một số dòng EGMS mang gen chỉ thị hình thái đầu tiên được sử dụng trong hệ thống lúa lai hai dòng ở Trung Quốc ví dụ M2S có lá và thân màu xanh sáng Dòng DHMP3S mới được tạo ra gần đây lá có màu xanh tím[82]

e Phương pháp nhập nội

Nhập nội các dòng EGMS sẵn có từ các trung tâm nghiên cứu Quốc Tế hay các quốc gia, vùng lân cận để hình thành một tập đoàn vật liệu khởi đầu

Các dòng nhập nội được gieo trồng cẩn thận trong nhà lưới, theo dõi đặc

điểm sinh trưởng phát triển, khả năng chống chịu sâu bệnh và khả năng thích ứng Bố trí các thí nghiệm thời vụ để xác định thời kỳ bất dục đực, thời kỳ hữu dục, ngưỡng nhiệt độ chuyển hoá, ngưỡng cảm ứng quang chu kỳ…Khi tìm

được các dòng có triển vọng tiến hành lai thử với các giống lúa thường trong tập

đoàn công tác để tạo ra các tổ hợp lai 2 dòng mới[32]

2.3.2.4 Phương pháp đánh giá các dòng EGMS

a Các tiêu chuẩn đánh giá

Để tuyển chọn một dòng EGMS nào đó thì cần dựa trên tiêu chuẩn của dòng EGMS triển vọng đã được Yuan Long Ping đề xuất năm 1995 Theo ông thì một dòng EGMS tốt cần phải có những đặc tính tương tự CMS Ngoài ra còn phải có thêm một số tiêu chuẩn sau đây:

* Quần thể dòng EGMS phải lớn hơn 1000 cây đồng nhất về các đặc tính nông sinh học, các tính trạng hình thái, khả năng chống chịu sâu bệnh…

* Tỷ lệ cây bất dục là 100% và ổn định qua các lần gieo, mức độ bất dục hạt phấn phải cao hơn 99,5%

* Thời gian bất dục đực kéo dài liên tục ít nhất là trên 30 ngày trong điều kiện tự nhiên Trong giai đoạn phục hồi hữu dục, tỷ lệ hạt phấn hữu dục cần đạt cao trên 30% Trong ruộng sản xuất hạt lai, tỷ lệ nhận phấn ngoài không được thấp hơn dòng CMS đang được sử dụng phổ biến

* Sự chuyển hoá “Hữu dục – bất dục” phải được kiểm tra cẩn thận để xác

định phản ứng của dòng với quang chu kỳ, với nhiệt độ trong điều kiện nhân tạo

* Ký hiệu của dòng EGMS được qui định thống nhất là “S” để phân biệt

với chữ “A” là ký hiệu của dòng CMS [30]

b Đánh giá độ bất dục và tính trạng hình thái của các dòng EGMS

Theo Yin Hua Qi thì ngoài những tính trạng hình thái như các giống lúa thường, các dòng bất dục đực cần thiết được đánh giá những tính trạng đặc thù riêng (Yin Hua Qi, 1993) [80] Độ bất dục hạt phấn và các đặc điểm dạng hình

đặc thù riêng của các dòng bất dục đực đánh giá theo thang điểm 1 đến 9 Các dòng mẹ được xếp loại tốt và khá khi đánh giá đạt điểm 1 đến 3 tương ứng có

độ bất dục hạt phấn đạt 99% đến 99,9%; tỷ lệ thụ phấn ngoài đạt trên 20%; độ thoát cổ bông trên 90%; tỷ lệ thò vòi nhuỵ trên 41%; khả năng phục hồi hạt phấn ở F1 trên 90% (trích theo Nguyễn Thị Gấm) [6]

c Đánh giá tính ổn định của dòng EGMS trong điều kiện tự nhiên

- Trong điều kiện thay đổi nhiệt độ và độ dài ngày ở các vùng và các mùa

vụ khác nhau trong năm, có thể đánh giá tính ổn định của các dòng EGMS trong điều kiện tự nhiên

- Đánh giá các dòng EGMS mới chọn tại ở các mùa vụ gieo trồng khác nhau, thời vụ sau cách vụ trước 10 – 15 ngày Mỗi thời vụ gieo 50 hạt/dòng, cấy 1dảnh/khóm, 2 hàng/dòng với khoảng cách rộng, 3 đối chứng kèm theo là một giống lúa lai tốt nhất, một dòng CMS và 1 dòng EGMS đã sử dụng trong sản xuất Sau đó lấy mẫu đem đo đếm tất cả các chỉ tiêu, trước khi lúa trỗ cần quan sát kỹ để loại bỏ những cây lẫn Khi lúa bắt đầu trỗ lấy 5 hoa chưa nở ở đầu bông, giữa bông và cuối bông chính để kiểm tra hạt phấn, sau đó tiến hành bao cách ly những bông vừa lấy mẫu, khoảng 10 – 15 ngày sau thì kiểm tra tỷ lệ

đậu hạt[64] Thông qua số liệu khí tượng của vùng đặt thí nghiệm để phân tích quan hệ giữa nhiệt độ, thời gian chiếu sáng và sự chuyển hoá hạt phấn của dòng EGMS

- Đánh giá ở các vùng sinh thái khác nhau để kiểm tra khả năng ổn định

về phản ứng với nhiệt độ và chu kỳ chiếu sáng của các dòng EGMS, xác định vùng sinh thái thích ứng của chúng Quá trình này được thực hiện sau khi các dòng EGMS đã qua nhà sinh trưởng nhân tạo, mỗi dòng cần làm 2 năm, nơi làm thí nghiệm phải đại diện cho vùng sinh thái

Nơi được chọn bố trí thí nghiệm phải tiêu biểu cho sinh thái của vùng Các vị trí bố trí thí nghiệm là đại điện cho các vùng sinh thái khác nhau Từ đó chọn vùng sinh thái thích hợp của các dòng EGMS [64]

d Đánh giá EGMS trong điều kiện nhân tạo

* Xác định chu kỳ chiếu sáng (P) và nhiệt độ (T) để đánh giá: theo kết quả nghiên cứu của Nguyễn Thị Gấm (2003) [6] và Trần Văn Quang (2003) [26], P được thiết lập sao cho có một thông số cho kết quả hữu dục và một thông số cho kết qủa bất dục Thông số T bao gồm nhiệt độ trung bình ngày, nhiệt độ tối thấp và tối cao Nhiệt độ trung bình ngày thiết lập có cả mức nhiệt

độ cao để bất dục và mức nhiệt độ thấp cho hữu dục Việc thiết lập nhiệt độ trung bình cao phải đảm bảo cho tất cả các dòng EGMS bất dục và nhiệt độ

trung bình thấp phải đảm bảo nhiệt độ trỗ an toàn của cây lúa (với Indica

>220c) Vậy nhiệt độ thấp trung bình là 230c để dòng EGMS trỗ an toàn và hữu dục Nguyên tắc thiết lập thông số nhiệt độ tối thấp và nhiệt độ tối cao trong ngày phải mô phỏng theo số liệu khí tượng của vùng nghiên cứu nhằm mục

đích sau khi sàng lọc được dòng EGMS trong điều kiện nhân tạo có thể sử dụng

được trong điều kiện tự nhiên ở vùng đó

* Phương pháp quản lý thí nghiệm và lấy mẫu

Tiến hành gieo mạ trên đồng ruộng đến 4-5 lá thì cấy vào trong bầu nilon

đựng đất, cấy 1 cây/ 1 khóm và 1 – 2 dảnh trong bầu, xếp các bầu chứa cây vào trong thùng hộp lớn chăm sóc bình thường Có thể cấy mạ ở ruộng bình thường nhưng thưa, chăm sóc tốt, khi xử lý mới đánh cây trồng vào thùng Thời gian xử

lý có thể kéo dài từ 8 – 10 ngày, sau xử lý đưa cây ra trồng ngoài nhà lưới Khi lúa trỗ tiến hành lấy mẫu để kiểm tra hạt phấn[6], [26]

* Kết quả đánh giá

Nếu là dòng PGMS thì nó bất dục hoàn toàn trong điều kiện ánh sáng dài, hữu dục trong điều kiện ánh sáng ngắn và nhiệt độ trung bình Nếu là dòng TGMS bất dục khi điều kiện nhiệt độ cao, hữu dục trong điều kiện nhiệt độ thấp

2.3.2.5 Chọn bố mẹ để tạo các tổ hợp lai và đánh giá khả năng kết hợp của dòng EGMS

a Nguyên tắc chọn bố mẹ để phát triển các tổ hợp lai tốt

Việc chọn bố mẹ để có các tổ hợp lai cho ưu thế lai cao là một trong những vấn đề quan trọng, tạo tiền đề cho quá trình khai thác ưu thế lai ở lúa Theo Yin Hua Qi (1993)[80] để có được tổ hợp lai tốt thì việc tuyển chọn bố

mẹ cần dựa trên các nhân tố sau:

* Đảm bảo tính đa dạng di truyền: khi sự đa dạng di truyền của các bố

mẹ tham gia lai càng lớn thì sự biểu hiện UTL càng mạnh Vì vậy trong quá trình chọn lọc bố mẹ cần phải nắm rất vững nguồn gốc của chúng Nến chọn bố

mẹ thuộc các loài phụ khác nhau hoặc xa nhau về nguồn gốc phát sinh Tuy nhiên đó chỉ là những điều kiện mang tính lý thuyết Chọn giống thực nghiệm, nhiều khi chọn được bố mẹ xa nhau về di truyền vẫn không cho UTL cao

* Chọn bố mẹ có tính trạng bổ sung: mỗi tính trạng biểu hiện ra kiểu hình đều do một hoặc một số gen qui định Con người đến nay vẫn chưa biết hết

được số lượng cũng như vị trí của các gen trong cây lúa Tuy nhiên trong một phạm vi nhất định một số tính trạng tồn tại độc lập ở các giống khác nhau có thể bổ sung cho nhau khi lai hai cá thể với nhau

* Chọn bố mẹ có khả năng kết tổ hợp tốt: khả năng tổ hợp chung về các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các bố mẹ có ảnh hưởng quyết định

đến năng suất của con lai F1 Vì vậy cần chọn các bố mẹ có giá trị khả năng tổ hợp cao về các tính trạng như sức đẻ nhánh, số nhánh hữu hiện, số hạt/bông, khối lượng 1000 hạt và có khả năng kết hợp chung thấp về các tính trạng chiều cao cây, thời gian sinh trưởng, tỷ lệ lép…Ngoài ra chúng ta cũng cần chọn nhưng bố mẹ có khả năng tổ hợp riêng cao

* Chọn bố mẹ có hệ số di truyền cao: sử dụng UTL chính là việc khai thác thương mại tiềm năng của sức mạnh do lai ở thế hệ thứ nhất, vì thế khi chọn bố mẹ để lai phải dựa vào tham số di truyền tổng quát của vật liệu Có những tính trạng có hệ số di truyền cao, có tính trạng có hệ số di truyền thấp, có tính trạng di truyền trội, có tính trạng di truyền lặn

* Chọn bố mẹ có tiềm năng cho năng suất cao: các tổ hợp lai ưu tú nhất hiện nay trong sản xuất đều được tạo nên nhờ sử dụng các dòng CMS, TGMS và các dòng R có tính đa dạng di truyền lớn, có các tính trạng nông sinh học bổ sung cho nhau, các tính trạng có khả năng tổ hợp cao và khả năng di truyền lớn

b Đánh giá khả năng tổ hợp

Theo các nhà di truyền học và chọn giống cây trồng thì có khoảng 0,01

đến 0,1% các dòng thuần có khả năng cho con lai có ưu thế lai cao, đó chính là các dòng có khả năng tổ hợp cao Khả năng tổ hợp là một đặc tính di truyền nên

nó được duy trì qua các thế hệ tự phối (Lê Duy Thành, 2001) [38] Qua đánh

giá khả năng tổ hợp của các dòng vật liệu bố mẹ, các nhà chọn tạo giống có thể loại bỏ những dòng có khả năng tổ hợp thấp, chọn được những dòng có khả năng tổ hợp vừa và cao để sử dụng lai tạo giống Như vậy việc xác định khả năng tổ hợp của nguồn vật liệu ban đầu có ý nghĩa rất quan trọng để làm tăng hiệu quả của quá trình tạo giống mới

Các kết quả nghiên cứu lý thuyết về khả năng tổ hợp được công bố nhiều trên các dòng tự phối và cũng được áp dụng đối với cây tự thụ phấn điển hình là cây lúa Người ta chia khả năng tổ hợp ra thành hai loại là: Khả năng tổ hợp chung (General Combining Ability – GCA) và khả năng tổ hợp riêng (Special Combining Ability – SCA) [17], [24], [37], [65]

Khả năng tổ hợp chung biểu thị khả năng di truyền tính trạng của giống trong các tổ hợp lai, được xác định bằng độ lệnh trung bình của giống đó ở trong tất cả các tổ hợp lai so với trung bình chung của toàn bố mẹ, đặc trưng cho hiệu quả cộng tính của các gen

Khả năng tổ hợp riêng là khoảng chênh lệnh giữa giá trị tính trạng của từng tổ hợp lai cụ thể, với giá trị khả năng tổ hợp chung của hai bố mẹ Khả năng tổ hợp riêng đặc trưng cho hiệu quả tính trội của các gen và các dạng tương tác Về bản chất di truyền các nhà khoa học cho rằng khả năng tổ hợp chung được kiểm soát bởi kiểu hoạt động di truyền cộng tính của các gen trội khả năng tổ hợp riêng được xác định bởi hoạt tính trội, át chế hay siêu trội của các gen Cho nên khả năng tổ hợp chung khá ổn định dưới tác động của các yếu

tố môi trường Ngược lại khả năng tổ hợp riêng chiụ tác động rõ rệt của điều kiện ngoại cảnh Vậy để thử khả năng tổ hợp đạt được độ chính xác cao phải tiến hành qua một số thời vụ và những vùng sinh thái khác nhau (Lê Duy Thành, 2000) [38]

Đánh giá khả năng tổ hợp thường dùng hai hệ thống lai thử là lai đỉnh

và luân giao(lai dialen)

* Phương pháp lai đỉnh

Đánh giá khả năng tổ hợp chung và thường sử dụng trong giai đoạn đầu của quá trình đánh giá các dòng bố mẹ khi số lượng dòng tham gia tương đối lớn (Ngô Hữu Tình, 1995; Lê Duy Thành, 2001; Singh R.R và Chauhary B.D, 1985) [37], [38], [65]

Từ kết quả của lai đỉnh và lai trắc nghiệm (Line x Testers) người ta có cơ

sở để loại bỏ những dòng không phù hợp yêu cầu và chỉ giữ lại những dòng có khả năng tổ hợp chung vừa và cao tức là có khả năng cho giá trị UTL của con lai cao để đưa vào hệ thống luân giao (Lê Duy Thành, 2001) [38]

* Đánh giá khả năng tổ hợp bằng phương pháp luân giao do Sprague và Tatum khởi xướng (Sprague và Tatum, 1942) [66] Sau này được Griffing đề xuất sử dụng 4 mô hình toán học thống kê để phân tích khả năng tổ hợp của các dòng tự phối (Ngô Hữu Tình, 1995) [37] Phương pháp này được sử dụng rộng rãi, thường để đánh giá khả năng tổ hợp riêng đối với các dòng có khả năng tổ hợp chung cao Bốn mô hình được giới thiệu như sau:

Mô hình 1 Tất cả các dòng định thử được lai luân phiên với nhau theo mọi tổ

hợp lai có thể, theo cả hai hướng thuận và nghịch, số tổ hợp là p2

Mô hình 2 Tất cả các dòng định thử được lai luân phiên với nhau theo mọi tổ

hợp lai có thể, chỉ theo hướng thuận, số tổ hợp là P(P+1)/2

Mô hình 3 Chỉ các dòng khác nhau lai luân phiên với nhau theo cả hướng

ở cây lúa việc nghiên cứu khả năng tổ hợp có những khác biệt nhất định

so với cây ngô Nếu tiến hành lai theo phương pháp khử đực bằng ta, cũng có thể tiến hành đáng giá khả năng tổ hợp tương tự như cây ngô ở nước ta có một

số tác giả đã nghiên cứu vấn đề này như Lê Thị Dự, Trần Thị Lợi Bằng việc

đưa hệ thống lai Diallel đầy đủ theo mô hình 3 vào để đánh giá khả năng tổ hợp Trần Thị Lợi (2002), tìm ra các giống có khả năng tổ hợp cao trên các tính trạng : Năng suất, bông trên khóm, hạt chắc trên bông, chiều cao cây, chiều dài bông như OM576, ĐS20, TH85, IR13240, ĐS20, IR62032… Và một số tổ hợp

có khả năng tổ hơp riêng và ưu thế cao ở các tính trạng cấu thành năng suất: Jasmine85/TH85, OMCS96/ĐS20, OM576/Jasmine85[19] Khi sử dụng dòng bất dục đực để lai thì việc thử khả năng tổ hợp không giống như tiến hành lai thủ công nữa Nghiên cứu về vấn đề này, Nguyễn Thị Gấm (2003) đã sử dụng phương pháp lai “Line x Testers” theo mô hình Kempthorme (1957) để đánh giá khả năng tổ hợp và tìm ra các giống có khả năng tổ hợp cao trên các tính trạng năng suất như: 7S, CL64S…và một số tổ hợp có khả năng tổ hợp riêng cao, có triển vọng trong sản xuất: CL64S/RST, 7S/R8, 7S/R130[6]

c. Phương pháp lai “Line x Testers” theo mô hình Kempthorme (1957)

* Phân tích phương sai Line x Testers

Dựa trên cơ sở thí nghiệm bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên hay khối ngẫu nhiên để thu thập số liệu Sau đó tiến hành phân tích phương sai thí nghiệm một nhân tố là các kiểu gen tham gia trong thí nghiệm Nếu sự khác nhau có ý nghĩa theo phép nghiệm F thì tiếp tục bước 2 là phân tích phương sai do các hợp phần Lines, Testers và “Line x Testers” được tạo nên trong thí nghiệm Số liệu thu

được rất quan trọng cho việc đánh giá vai trò của các thành phần di truyền trong các tổ hợp lai (Singh R.R và Chauhary B.D., 1985) [65]

* Phân tích sự tổ hợp các thành phần di truyền

Di truyền số lượng là sự phát triển của di truyền Mendel, tuân thủ nguyên tắc của di truyền Mendel Thông qua kết quả phân tích về di truyền số lượng có thể ước đoán khả năng di truyền các tính trạng Trong mô hình Kempthorme (1957) chỉ ra rằng việc đánh giá các thông số di truyền tính trạng dựa trên cơ sở phân tích phương sai khả năng tổ hợp chung của các dòng vật liệu đưa vào lai tạo và khả năng tổ hợp riêng của từng tổ hợp lai được thể hiện theo công thức sau:

- Phương sai khả năng tổ hợp riêng

δ2

SCA = (MsLT – MsE)/R Phương sai được chia thành phương sai do các dòng mẹ (Lines) và phương sai do các dòng bố (Testers) để đánh giá vai trò của các gen cộng tính

trong việc điều khiển tính trạng Phương sai do con lai (Line x Testers) để đánh giá hiệu quả của gen không cộng trong việc điều khiển tính trạng Bằng phân tích phương sai khả năng tổ hợp chung và phương sai khả năng tổ hợp riêng của các con lai (Line x Testers) để phân tích phương sai tính cộng và phương sai tính trội nhằm dự đoán vai trò chủ đạo của các hợp phần gen trong việc điều khiển các tính trạng

x Testers, MsE là phương sai do sai số, R số lần nhắc lại

* Phân tích khả năng tổ hợp chung và khả năng tổ hợp riêng

Theo Trần Đình Long và lê Duy Thành, tiêu chuẩn đáng tin cậy trong việc chọn cặp bố mẹ để đưa vào lai tạo giống là khả năng tổ hợp chung Khả năng tổ hợp chung có thể là bằng chứng về số lượng, trạng thái và hoạt tính kiểu gen làm xuất hiện tác động cộng tính Khả năng tổ hợp riêng là đặc điểm của giống chỉ có trong một số tổ hợp nhất định Cho nên đánh giá khả năng tổ hợp chung của các dạng bố mẹ là quan trọng nhất Khả năng tổ hợp chung xem như

là chỉ tiêu tương đối ổn định của giống, còn khả năng tổ hợp riêng phụ thuộc nhiều vào mức độ phản ứng của kiểu gen tham gia trong tổ hợp lai do vậy biến

động nhiều hơn Trong công tác cải tạo giống khi xác định được những giống

có khả năng tổ hợp chung cao mang lại hiệu quả cao hơn trong công tác lai tạo Con lai triển vọng nhất có thể sẽ được tạo thành từ các tổ hợp lai có bố hoặc mẹ

có khả năng tổ hợp chung cao nhất (Trần Đình Long, 1997; Lê Duy Thành, 2001) [17], [38]

* Các bước đánh giá khả năng tổ hợp

- Số liệu thu được trong thí nghiệm đánh giá khả năng tổ hợp cần thiết phải xử lý thống kê Nếu phương sai do các dòng (giống) tham gia thí nghiệm khác nhau có ý nghĩa theo phép nghiệm F thì chứng tỏ có các kiểu gen khác nhau tham gia trong thí nghiệm Lúc đó tiếp tục bước thứ 2 là phân tích các thành phần tạo nên sự sai khác gồm có sự sai khác do con lai F1 và do bố mẹ

- Sự sai khác ở con lai F1 do vật liệu thử (T); dòng thử (L) và tương tác giữa “L x T” tạo nên Các tác động này đều được kiểm tra bởi giá trị có ý nghĩa trong phép thử F

- Những dòng bố mẹ được xác định là có khả năng tổ hợp chung (GCA) cao khi GCA có giá trị dương lớn hơn giới hạn sai khác (LSD) ở độ tin cậy 95%

và 99%

- Những dòng bố mẹ được xác định là có khả năng tổ hợp riêng (SCA) cao khi SCA có giá trị dương lớn hơn giá trị sai khác (LSD) ở độ tin cậy 95% và 99%

- Các dòng bố mẹ có khả năng tổ hợp chung tốt được chọn dùng cho công tác lai thử Tổ hợp có khả năng tổ hợp riêng cao được chọn đưa vào thí nghiệm so sánh sơ bộ [17], [37], [69]

2.3.3 Phương pháp nhân dòng EGMS thuần và sản xuất hạt lai F1

2.3.3.1 Nhân dòng EGMS

Việc nhân dòng EGMS tương đối dễ dàng so với nhân dòng CMS Bởi vì nhân dòng CMS phải kẹp đôi để nhân theo cặp A/B được coi như một lần sản xuất Nhân dòng EGMS được tiến hành như nhân giống bình thường, nhưng chúng ta cần lưu ý một số yêu cầu sau:

* Điều khiển thời vụ gieo cấy hợp lý để thời kỳ cảm ứng với điều kiện ngoại cảnh của dòng EGMS trùng khớp với thời gian có nhiệt độ hoặc độ dài ngày thuận lợi nhất cho phấn hữu dục để đảm bảo năng suất cao Theo Nguyễn

Thị Trâm và cộng sự (2003), dòng T1S – 96 được gieo nhiều thời vụ khác nhau nhằm tìm hiểu sự chuyển đổi tính dục trong điều kiện tự nhiên và một số đặc

điểm khác, đồng thời tìm hiểu thời vụ nhân dòng Kết quả cho thấy: thời vụ nhân dòng thích hợp nhất cho T1S – 96 là 15/12[33]

* Các dòng EGMS có vòi nhuỵ dài, đầu nhuỵ phát triển thò ra ngoài vỏ trấu và sống khá lâu, do đó khi nhân dòng vẫn phải cách ly tốt để tránh lẫn phấn

đảm bảo độ thuần của mỗi dòng Ngoài biện pháp thời vụ người ta còn sử dụng biện pháp tưới nước lạnh vào thời kỳ cảm ứng của dòng TGMS để nâng cao năng suất Nguồn nước lạnh có thể lấy từ vùng núi cao khoảng 1000m so với mặt biển hoặc khoan giếng ngầm sâu hút nước lên để tưới vào thời kỳ cảm ứng Mức độ tưới phải sâu ngập đòng non đang phân hoá trong thân, đồng thời phải chảy liên tục để tránh nhiệt độ tăng cao Nhiệt độ nước tưới cần giữa ở mức 19 – 210c Trong điều kiện như vậy thì nhiệt độ không khí có thể cao từ 24,5 – 350c dòng TGMS vẫn cho hạt hữu dục[58], [32]

2.3.3.2 Sản xuất hạt lai F1

Trong điều kiện Miền Bắc Việt Nam chỉ nên sử dụng các dòng TGMS để sản xuất hạt lai vào mùa hè, đây là một khó khăn vì mùa hè thường có mưa bão nếu gieo để đảm bảo cho dòng TGMS bất dục thì phải điều khiển trỗ từ sau ngày 15/5(vụ xuân) và 25/8 đến 10/9 (vụ mùa), thời kỳ này thường có mưa bão lụt Nếu điều khiển trỗ sớm hơn 15/5 hoặc muộn hơn 10/9 có thể gặp một số ngày lạnh làm cho hạt phấn hữu dục hình thành, như vậy hạt lai sẽ bị lẫn hạt tự thụ[32] Kết quả sản xuất hạt giống F1 tổ hợp Việt Lai 20 của Nguyễn Văn Hoan và cộng sự (2002), cho thấy: trong 4 thời vụ sản xuất thử thì vấn đề trùng khớp đều đã đạt được Tuy nhiên nếu bố trí gieo mạ vào ngày 15 – 17/6 để lúa trỗ xung quanh 2 – 5/9 thì cả 2 năm đều bị gặp mưa trong giai đoạn lúa trỗ

Điều này đã làm ảnh hưởng lớn đến năng suất hạt lai F1 Trong 2 vụ 2000 và

2001 đã điều

chỉnh ngày gieo lên 20/6 lúa trỗ xung quanh 9 – 10/9 thì vừa đạt được độ trùng

khớp, thời tiết nắng ráo khi trỗ và độ bất dục đạt như yêu cầu[9] Ngoài ra các

yêu cầu kỹ thuật khác như điều kiện cách ly, kỹ thuật để đạt được nở hoa trùng

khớp, mật độ quần thể bố mẹ và các biện pháp thân canh khác đều phải được

nghiên cứu và thử nghiệm

Theo Nguyễn Thị Gấm (2003), đối với sản xuất hạt lai F1 hệ lúa lai hai

dòng nên bố trí phân hoá đòng vào tháng 8, trỗ đầu tháng 9 là thời vụ tốt nhất

Vì dòng mẹ phân hoá đòng vào tháng 8, suốt cả quá trình phân hoá đòng sẽ gặp

nhiệt độ cao hơn ngưỡng nhiệt độ chuyển hoá hạt phấn của các dòng TGMS Do

đó các dòng mẹ bất dục tuyệt đối và thời tiết lúc trỗ thuận lợi nên có cơ hội tốt

cho sản xuất hạt giống F1 đảm bảo độ thuần và cho năng suất hạt lai cao[6]

2.3.4 Những thành công và hạn chế của lúa lai hai dòng

* Hệ thống lai hai dòng sử dụng dòng EGMS mang gen lặn điều khiển

tính cảm ứng với điều kiện môi trường cho nên có thể duy trì dòng bằng tự thụ

phấn

* Khoảng 95% giống lúa thường có khả năng phục hồi phấn cho dòng

EGMS nên phạm vi chọn dòng bố để tạo các tổ hợp lai rộng hơn so với chọn

dòng phục hồi trong hệ thống lai ba dòng

* Tính bất dục đực cảm ứng với điều kiện môi trường do 1 hoặc 2 gen lặn

điều khiển nên có thể lai chuyển gen này sang các giống có những tính trạng

mong muốn khác làm đa dạng nền di truyền của các dòng EGMS Chính vì vậy

tránh được những tổn hại di truyền tiềm ẩn do hiện tượng đồng tế bào chất gây

nên

* Sản xuất hạt lai khi dùng dòng EGMS làm mẹ sẽ giảm được một lần lai

trong chu kỳ sản xuất hạt giống nên có thể hạ giá thành hạt F1

* Phạm vi chọn bố mẹ rộng nên việc cải tiến chất lượng hạt thương phẩm, cải tiến khả năng chống chịu và thích ứng thuận lợi hơn so với hệ ba dòng

* Có thể dễ dàng chuyển gen tương hợp rộng vào các dòng EGMS để khắc phục hiện tượng lép lửng do không tương hợp di truyền khi lai xa

Phương pháp chọn giống lúa lai hai dòng còn một số hạn chế như sau:

* Quá trình sản xuất tiêu tốn nhiều lao động thủ công nặng nhọc và thường xuyên chịu rủi ro vì điều kiện thời tiết thay đổi ngoài dự tính

* Dòng EGMS rất mẫn cảm với điều kiện ngoại cảnh mà điều kiện ngoại cảnh lại biến đổi thất thường, đặc biệt là điều kiện nhiệt độ, cho nên năng suất hạt lai có thể thấp, độ thuần kém và gây thiệt hại cho sản xuất đại trà

2.4 Nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Việt Nam

2.4.1 Những nghiên cứu và phát triển lúa lai

Việt Nam bắt đầu nghiên cứu lúa lai vào năm 1986 tại Viện Khoa học kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam, Viện Lúa Đồng bằng sông Cửu Long và Viện Di truyền Nông nghiệp Nguồn vật liệu chủ yếu được nhập từ Viện Nghiên cứu Lúa quốc tế song những nghiên cứu này mới ở giai đoạn tìm hiểu Năm 1989 hạt giống lúa lai F1 được nhập qua biên giới Việt Trung, gieo trồng ở một số

địa phương vùng núi các tỉnh phía Bắc như Lạng Sơn, Cao Bằng, Hà Giang đã cho năng suất rất hấp dẫn Năm 1990 Bộ Nông nghiệp và Công nghiệp Thực phẩm nay là Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đã nhập một số tổ hợp lai của Trung Quốc gieo trồng thử trong vụ xuân ở Đồng bằng Bắc Bộ, các tổ hợp

đều cho năng suất cao hơn hẳn lúa thường vì thế diện tích lúa lai tăng lên nhanh chóng ở Đồng bằng, Trung du và Miền núi phía Bắc Năm 1990 mới gieo cấy

được 10 ha, năm 1992 đã đạt 5000ha và năm 1998 đạt 200.000ha [8] Bên cạch

đó Việt Nam đã thu thập và đánh giá khả năng thích ứng của 70 dòng mẹ bất dục đực CMS 70 dòng duy trì tương ứng và rất nhiều dòng phục hồi từ Viện

Nghiên cứu lúa quốc tế(IRRI), Trung Quốc ấn Độ, Các Viện, Trường đã nghiên cứu và duy trì được các nguồn này Hiện nay các dòng CMS đang được sử dụng

ở Việt Nam là BoA, II32A, Zhenshan 97A…và các dòng duy trì tương ứng

Đồng thời đã chọn hàng 100 dòng bố phục hồi phấn phục vụ cho chương trình lai tạo Hàng năm lai tạo khoảng 2000 tổ hợp lai, kết qủa là đã chọn tạo được một số tổ hợp lai cho năng suất cao, chất lượng tốt như HYT56, HYT57…[13], [14] Ngoài ra các cơ quan nghiên cứu cũng đã đạt được một số kết quả bước

đầu về nghiên cưu lúa lai hai dòng Chọn tạo được khoảng 20 dòng bất dục đực

di truyền nhân cảm ứng với nhiệt độ(TGMS) và hàng nghìn tổ hợp lai được lai tạo và đánh giá, một số tổ hợp có triển vọng đã được công nhận trong sản xuất: VL20, TM4, TH3-3, VN01/D212, HYT83…[33], [7] Kết quả nghiên cứu của Nguyễn Thị Gấm (2003) tìm ra 2 tổ hợp lai mới 25A/RQ5 và CL64S/RST có các bố mẹ đã được xác định có dạng kết hợp chung cao Đó là RQ5, CL64S, RST Tổ hợp 25A/RQ5 có năng suất đạt 72,72tấn/ha, tổ hợp CL64S/RST có năng suất 72,4 tạ/ha Hai tổ hợp này có thời gian sinh trưởng thuộc nhóm ngắn ngày 130 – 133 ngày(vụ xuân), số bông/m2 từ 251 – 293 bông, tỷ lệ hạt chắc là

2.7.2 Phát triển lúa lai thương phẩm

Sản suất lúa lai thương phẩm tại Việt Nam đã tăng nhanh chóng về diện tích và năng suất Năm 1991 cấy thử 100ha, vụ xuân năm 1992 diện tích tăng lên 1.300ha Diện tích lúa lai đạt 500.000ha ở năm 2002, một số tỉnh có diện tích trồng lúa lai lớn: Nam Định, Thanh Hoá, Nghệ An, Ninh Bình, Hà

Nam…Năng suất lúa lai thương phẩm trong 10 năm qua tương đối ổn định đạt

55 – 65tạ/ha Năm 1997 – 1998 chúng ta đã nhập nội và thử nghiệm một số tổ hợp lúa lai 2 dòng từ Trung Quốc đó là Bồi Tạp Sơn Thanh, Bồi Tạp 77, Bồi Tạp 49… tại Hưng Yên, Thanh Hoá và một số tỉnh khác trên miền Bắc và Miền Trung Các giống này có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao trung bình

đạt 7.5 – 8 tấn/ha, chất lượng gạo khá, chống chịu điều kiện bất lợi khá (Trần Duy Quý và cộng sự, 1994; Nguyễn Công Tạn, 1995; Nguyễn Thị Trâm và Nguyễn Văn Hoan, 1996; Viện Di truyền Nông nghiệp, 1995) [25], [29], [34],

[39] Hiện nay nhiều tổ hợp lai mới được đưa ra sản xuất: VL20, Bồi Phong

25, HYT83, HYT 84, cho năng suất cao 6,5 - 8,0tấn/ha, chất lượng gạo ngon,

có nhiều đặc tính tốt như: thời gian sinh trưởng ngắn phù hợp với hệ thống canh tác 3 vụ/năm, chịu rét, chịu sâu bệnh khá[10], [2]

Theo tác giả Nguyễn Thị Trâm năm 2003 đã tổ chức trình diễn khoảng

60 ha TH3-3 tại các địa phương khác nhau[33] Trong vụ xuân, kết quả trình diễn cho thấy, TH3-3 là giống lai dễ tính cho năng suất cao ở các chân đất thâm canh cũng như đất có khó khăn(hạn, chua ) Trên đất bạc màu huyện Đông Anh năng suất đạt 75 tạ/ha, tại xã Đồng Tuyển (thị xã Lào Cai) vùng đất xấu chua trũng TH3-3 cho năng suất 62tạ /ha, trên đất tốt đạt 80tạ/ha và chất lượng gạo ngon

2.7.3 Sản xuất hạt giống lúa lai F1

Chương trình lúa lai dưới sự chỉ đạo của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn với sự trợ giúp của FAO đã hình thành hệ thống nghiên cứu, phát triển lúa lai trong cả nước Việc hoàn thiện quy trình sản xuất hạt lai F1 và làm thuần các dòng bố mẹ bước đầu được quan tâm và đạt kết quả đáng khích lệ từ chỗ ruộng sản xuất F1 chỉ đạt 5 – 6 tạ/ha vào năm 1995 đến năm 1997 đã có một số cơ sở đạt năng suất 35 – 36tạ/ha [8] Theo kết quả nghiên cứu tổ hợp lai Việt Lai 20 của Nguyễn Văn Hoan (2002), vụ mùa năm 1998 bắt đầu sản

xuất thử 500m2, năng suất đạt 1603kg/ha Năm 1999 trên diện tích 5000m2 đã nâng được năng suất lên 2360kg/ha trong đó có 1000 m2 đạt 2770kg/ha Năm

2000 đã tổ chức sản xuất chính thức 1,5ha năng suất đạt 2493kg/ha Song quan sát thấy các dòng bố mẹ còn yếu, chưa đủ số bông và chưa đủ phấn Vụ mùa

2001 đã tổ chức sản xuất thử trên 4 điểm trong đó có 3 điểm tập trung là Hải Phòng, Hà Tây và Hà Nội Đã điều chỉnh số dảnh cấy trên khóm bố lên 14 dảnh cơ bản/ khóm, phun GA3 với lượng 60 – 70g/ha, quan sát thấy các hàng bố tạm

đủ cung cấp phấn cho hàng mẹ, năng suất trung bình đã đạt 4432kg/ha, một năng suất hạt lai rất hấp dẫn ở vụ mùa [9]

Công ty Trách nhiệm hữu hạn Trang Nông là đơn vị đầu tiên ký hợp đồng sản xuất lúa lai với nông dân ở thôn ấp Cầu, xã Khánh Hậu, Thị xã Tân An, tỉnh Long An với 2 tổ hợp là Trang Nông 15 và Trang Nông 16 Từ đó, diện tích sản xuất hàng năm của địa phương ổn định khoảng 50ha, năng suất bình quân 2,2-3,3 tấn/ha Sau kết quả này, đến năm 2000 Công ty Giống cây trồng Miền Nam với sự giúp đỡ của Trung tâm Nghiên cứu lúa lai đã sản xuất tổ hợp Bắc ưu 64 ở Trại giống lúa Cờ Đỏ (Cần Thơ) đạt năng suất 3 tấn/ha Tại các tỉnh huyên hải Nam Trung bộ, vụ xuân 2002 diện tích sản xuất hạt giống lai F1

đã được mở rộng khoảng 300 ha với các tổ hợp lai như: Bắc ưu 64, Bắc ưu 903, Nhị ưu 63, Nhị ưu 838 Tại đồng bằng Sông Cửu Long, vụ xuân 2002 diện tích sản xuất hạt giống lai cũng lên tới hơn 200ha Nông dân Nam bộ sử dụng kỹ thuật gieo xạ theo hàng dòng mẹ bằng máy gieo do Viện Lúa đồng bằng Sông Cửu Long cải tiến, dòng bố gieo mạ thâm canh Phương thức sản xuất này đã thu được năng suất hạt lai cao trên 3 tấn/ha, cá biệt có gia đình đạt trên 5 tấn/ha[30]

3 Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu

2 T29S T25S/R1(F15) Bất dục không hạt phấn, vòi nhuỵ tím,

ngưỡng chuyển đổi tính dục 23,50C

3 T1S-96 T24S/ Japonica 5 Bất dục không hạt phấn, vòi nhuỵ

trắng, ngưỡng chuyển đổi tính dục 240C

4 T15S T1S/Peiải64S(F7) Bất dục điển hình, vòi nhuỵ tím,

ngưỡng chuyển đổi tính dục 240c

5 T4S T1S/ Peiải64S Bất dục điển hình, vòi nhuỵ tím,

ngưỡng chuyển đổi tính dục 240c

6 P5S T1S/ Peiải64S Cảm ứng quang chu kỳ, ngưỡng

chuyển đổi tính dục 12h16’, bất dục điển hình, vòi nhuỵ tím

7 R1 Nhập nội (9311) Lá đòng to, hạt to dài có râu dài, bao

phấn to, nhiều hạt phấn

của Trung Quốc

Lá đòng to, dày, lòng mo, hạt to dài

3.2 Nội dung nghiên cứu

* Khảo sát các dòng bố mẹ trong điều kiện vụ mùa để lai thử và bố trí khảo sát trong vụ xuân cùng với các tổ hợp lai để đánh giá UTL

* Đánh giá đặc điểm sinh trưởng phát triển, đặc điểm hình thái nông sinh học, khả năng chống chịu, các yếu tố cấu thành năng suất, năng suất, chất lượng xay xát của bố mẹ

* Đánh giá đặc điểm sinh trưởng phát triển, đặc điểm hình thái nông sinh học, khả năng chống chịu, các yếu tố cấu thành năng suất, năng suất, chất lượng xay xát của con lai F1

* Đánh giá khả năng tổ hợp chung và riêng của 6 dòng EGMS với 3 dòng

R thông qua các tính trạng của con lai F1

3.3 Địa điểm và thời gian nghiên cứu

3.3.1 Địa điểm

* Viện Sinh học Nông nghiệp - Trường Đại học Nông nghiệp I

* Xã Minh Quang - huyện Tam Đảo - tỉnh Vĩnh Phúc

3.3.2 Thời gian : tháng 6/2003 đến tháng 6/2004

3.4 Phương pháp nghiên cứu

3.4.1 Bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm 1 Khảo sát các dòng bố mẹ trong điều kiện vụ mùa và bố trí lai

theo sơ đồ “Lines x Testers” tại Viện Sinh học Nông nghiệp

* Mục đích Nắm được một số đặc điểm của bố mẹ trong điều kiện vụ mùa và thu hạt lai F1 để bố trí thí nghiệm vụ sau

Các dòng bố gieo mạ 2 lần, mỗi lần cách nhau 5 ngày Các dòng mẹ gieo cách dòng bố dựa vào thời gian từ gieo đến trỗ của vụ trước để gieo sao cho đạt

được sự trùng khớp tương đối nhằm thu được hạt lai F1 của cả 18 tổ hợp lai

* Các chỉ tiêu theo dõi

- Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng: thời gian từ gieo đến trỗ; thời gian trỗ, bông nở hoa và đánh giá sơ bộ sự trùng khớp của bố mẹ

Thí nghiệm 2 Khảo sát các dòng bố mẹ trong điều kiện vụ xuân 2004 tại xã

Minh Quang huyện Bình Xuyên tỉnh Vĩnh Phúc

* Mục đích Nhận biết được các đặc điểm sinh trưởng phát triển, đặc

điểm nông sinh học, khả năng chống chịu, năng suất, chất lượng của các dòng

bố mẹ

* Bố trí thí nghiệm nghiên cứu theo phương pháp quan sát tập đoàn, diện tích 5m2 không nhắc lại, mật độ 45 khóm/m2 các dòng cách nhau 30 cm Phân bón và chăm sóc theo quy trình kỹ thuật của viện Sinh học Nông nghiệp

* Các chỉ tiêu theo dõi

- Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng: thời gian từ gieo đến trỗ, thời gian trỗ và thời gian sinh trưởng

- Đặc điểm nông sinh học: số lá trên thân chính, chiều cao cây, số nhánh hữu hiệu, chiều dài bông, chiều dài lá đòng, chiều rộng lá đòng, dài cổ bông

- Đặc điểm hình thái: màu sắc thân, lá, kiểu đẻ nhánh, hình dạng bông, góc lá đòng, màu sắc hạt, mỏ hạt

- Mức độ nhiễm sâu bệnh: loại sâu bệnh, mức độ nhiễm

- Các yếu tố cấu thành năng suất, năng suất các dòng bố mẹ

- Chất lượng xay xát của các dòng bố mẹ

Thí nghiệm 3 So sánh năng suất các tổ hợp lai, đánh giá khả năng tổ hợp

chung và khả năng phối hợp riêng trên một số tính trạng số lượng và năng suất

* Các chỉ tiêu theo dõi

- Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng: thời gian từ gieo đến trỗ, thời gian trỗ và thời gian sinh trưởng

- Đặc điểm nông sinh học: số lá trên thân chính, chiều cao cây, số nhánh hữu hiệu; chiều dài bông, chiều dài lá đòng, chiều rộng lá đòng, dài cổ bông

- Đặc điểm hình thái: màu sắc thân, lá, kiểu đẻ nhánh; hình dạng bông; góc lá đòng; màu sắc hạt; mỏ hạt

- Mức độ nhiễm sâu bệnh: loại sâu bệnh, mức độ nhiễm

- Các yếu tố cấu thành năng suất, năng suất con lai F1

- Chất lượng xay xát của con lai F1

3.4.2 Phương pháp theo dõi và xử lý số liệu

* Đánh giá đặc điểm các dòng EGMS theo phương pháp của trung tâm nghiêm cứu lúa lai Hồ Nam – Trung Quốc (Yuan L.P, 1995) [76]

* Đánh giá đặc điểm nông sinh học, đặc điểm hình thái và mức độ nhiễm sâu bệnh của các tổ hợp lai theo phương pháp của IRRI [15]

* Phương pháp phân tích các thông số di truyền sử dụng theo kiểu lai kiểm định “ Line x Testers” theo mô hình Kempthorme (1957) và chương trình phân tích phương sai của Nguyễn Đình Hiền (1995) [37], để đánh giá khả năng

Trong đó: n là số mẫu quan sát

X là giá trị trung bình của tính trạng quan sát

Trong đó: F1: chỉ giá trị tính trạng cần quan tâm của con lai F1

Pb : chỉ giá trị tính trạng tương ứng của bố mẹ tốt nhất

S : chỉ giá trị tính trạng của giống chuẩn tốt nhất của vùng