[Luận văn]tuyển chọn một số tổ hợp lúa lai hai dòng mới của việt nam cho vùng thanh hoá

Luận văn, thạc sỹ, tiến sĩ, cao học, kinh tế, nông nghiệp

"ngưỡng" giới hạn để tiếp tục tạo ra năng suất cao hơn, trước tình hình đó cácnhà khoa học nhiều nước đã tập trung nghiên cứu, cải tiến giống lúa theo 2hướng :

- Một là lai xa giữa loài phụ Indica và Japonica nhiệt đới tạo ra kiểu

cây lúa mới có năng suất siêu cao hay còn gọi là siêu lúa (Super Rice)

- Hai là chọn tạo các tổ hợp lai có UTL cao để khai thác UTL thươngphẩm

Bốn thập kỷ qua Trung Quốc đã thành công lớn trong việc ứmg dụmg

ưu thế lai và hoàn thiện công nghệ sản xuất hạt lúa lai F1 của nhiều tổ hợp cóUTL cao, nhờ vậy đã đảm bảo an ninh lương thực cho 1,3 tỷ người chiếm 22%nhân loại

Nước ta áp dụng thành tựu khoa học về lúa lai đã đạt được kết quả bước

đầu Năng suất lúa lai so với lúa thuần cùng mức đầu tư cao hơn từ 15-20%, diện tích trồng lúa lai đã gia tăng nhanh chóng từ 11.137ha trong năm 1992lên 500.000 ha năm 2002 và 600.000 ha năm 2003, năng suất lúa lai của ViệtNam đạt bình quân 6,3 tấn/ha cao hơn lúa thường từ 1-2 tấn/ha [10][45] Dự kiến đến năm 2010 diện tích lúa lai sẽ mở rộng khoảng 1 triệu ha với năngsuất bình quân từ 65-70tạ/ha Như vậy vấn đề chọn tạo, nhập nội các giống lúalai mới vào Việt Nam nói chung và vào các địa phương nói riêng là hết sức

"ngưỡng" giới hạn để tiếp tục tạo ra năng suất cao hơn, trước tình hình đó các nhà khoa học nhiều nước đã tập trung nghiên cứu, cải tiến giống lúa theo 2 hướng :

- Một là lai xa giữa loài phụ Indica và Japonica nhiệt đới tạo ra kiểu

cây lúa mới có năng suất siêu cao hay còn gọi là siêu lúa (Super Rice)

- Hai là chọn tạo các tổ hợp lai có UTL cao để khai thác UTL thương phẩm

Bốn thập kỷ qua Trung Quốc đã thành công lớn trong việc ứmg dụmg

ưu thế lai và hoàn thiện công nghệ sản xuất hạt lúa lai F1 của nhiều tổ hợp có UTL cao, nhờ vậy đã đảm bảo an ninh lương thực cho 1,3 tỷ người chiếm 22% nhân loại

Nước ta áp dụng thành tựu khoa học về lúa lai đã đạt được kết quả bước

đầu Năng suất lúa lai so với lúa thuần cùng mức đầu tư cao hơn từ 15-20%, diện tích trồng lúa lai đã gia tăng nhanh chóng từ 11.137ha trong năm 1992 lên 500.000 ha năm 2002 và 600.000 ha năm 2003, năng suất lúa lai của Việt Nam đạt bình quân 6,3 tấn/ha cao hơn lúa thường từ 1-2 tấn/ha [10][45] Dự kiến đến năm 2010 diện tích lúa lai sẽ mở rộng khoảng 1 triệu ha với năng suất bình quân từ 65-70tạ/ha Như vậy vấn đề chọn tạo, nhập nội các giống lúa lai mới vào Việt Nam nói chung và vào các địa phương nói riêng là hết sức cấp bách Từ năm 1992 đến nay, Việt Nam đã công nhận tạm thời và chính thức được 6 giống lúa lai do các cơ quan nghiên cứu trong nước chọn tạo đó là HYT57, HYT83 (hệ ba dòng), VN01/212, TM4, VL20, TH3-3 (hệ 2 dòng) [33][50] Đặc điểm nổi bật của các tổ hợp lúa lai nội địa là có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao, chất lượng tốt, chống chịu tốt hơn với sâu bệnh và

điều kiện ngoại cảnh bất thuận ở Việt nam [18][50]

Giống cây trồng chỉ phát huy đầy đủ tiềm năng vốn có của nó một khi

được gieo trồng trong điều kiện sinh thái và chăm bón hợp lý,

Nhằm góp phần đa dạng hoá bộ giống lúa lai tự tạo trong nước, phát huy tốt nhất hiệu quả và góp phần mở rộng diện tích trồng lúa lai một cách vững chắc, đáp ứng một phần nhu cầu thực tế sản xuất của tỉnh, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài:

“ Tuyển chọn một số tổ hợp lúa lai "hai dòng" mới của Việt Nam cho vùng Thanh Hoá”

- Tiến hành thí nghiệm so sánh 12 tổ hợp lai mới của viện SHNN trong

vụ xuân muộn 2003, rút ra một số tổ hợp có triển vọng nhất để bố trí so sánh trong vụ xuân 2004, nhằm tìm ra một vài tổ hợp có thời gian sinh trưởng phù hợp, có năng suất cao, chất lượng tốt, được nông dân chấp nhận trong sản xuất

- Tìm hiểu ảnh hưởng của lượng phân bón đến 2 tổ hợp có triển vọng rút ra từ thí nghiệm so sánh giống trong vụ xuân 2003, để xác định lưọng phân bón hợp lý khi đưa các tổ hợp này vào sản xuất tại Thanh hoá

1.4- ý nghĩa thực tiễn của đề tài:

- Bổ sung thêm một vài giống lúa lai hai dòng mới có năng suất, chất lượng cao vào trà lúa xuân muộn của huyện Triệu sơn-Thanh hoá

- Xây dựng được công thức bón phân hợp lý, đóng góp vào việc hoàn thiện qui trình kỹ thuật thâm canh cho các giống lúa lai mới đưa vào sản xuất trong tỉnh

1.5- ý nghĩa khoa học của đề tài:

- Các tổ hợp lai mới có bố mẹ được gây tạo trong nước nếu sử dụng

được tại Thanh hoá sẽ mở ra một khả năng tự tổ chức sản xuất hạt lai F1 và nhân các dòng bố mẹ ở địa phương, tạo thêm công ăn việc làm cho nông dân, góp phần giảm giá thành lai F1 và nhanh chóng7 mở rộng diện tích lúa lai

- Kết quả nghiên cứu đã khẳng định được tổ hợp lai hai dòng mới

TH3-3 có năng suất khá ổn định trong 2 vụ ở điều kiện thí nghiệm cũng như điều kiện sản xuất rộng trên 3 vùng sinh thái khác nhau của huyện Triệu sơn, đồng thời cũng cho thấy có một số tổ hợp lai năng suất không ổn định qua các vụ

do nhiều nguyên nhân khác nhau, trên cơ sở đó cho nhận xét rằng muốn đưa một giống mới vào sản xuất cần đánh giá thận trọng để không gây hại cho sản xuất

- Mỗi giống có những nhu cầu khác nhau về dinh dưỡng vì vậy song song với việc so sánh giống cần tìm hiểu ảnh hưởng của các biện pháp kỹ thuật tác động lên nó, làm được điều này thì công tác chuyển giao tiến bộ kỹ thuật sẽ có hiệu quả cao và bền vững

Phần 2 Tổng quan tài liệu và cơ sở khoa học của đề tài

2 Cơ sở khoa học của đề tài:

2.1 ưu thế lai ở lúa:

2.1.1 Khái niệm:

ưu thế lai (Heterosis) là một thật ngữ để chỉ tính hơn hẳn của con lai F1

so với bố mẹ chúng về các tính trạng hình thái, khả năng sinh trưởng, sức sống, sức sinh sản, khả năng chống chịu và thích nghi, năng suất, chất lượng hạt và các đặc tính khác Việc sử dụng rộng rãi các giống lai F1 vào sản xuất

đã góp phần làm tăng năng suất nhiều loại cây trồng, đặc biệt là các cây lương thực, cây thực phẩm, tăng hiệu quả của sản xuất nông nghiệp Lúa lai là thành tựu nổi bật của Trung Quốc và của loài người trong hơn ba thập niên cuối thế

kỷ 20 Lúa lai đã được ứng dụng thành công ở Trung Quốc đã giúp hơn một tỷ người thoát khỏi nạn đói và ngày nay lúa lai được coi là chìa khoá của của chương trình an ninh lương thực quốc gia[37]

2.1.2 Cơ sở di truyền của hiện tượng ưu thế lai ở lúa: Nhiều tác giả coi ưu

thế lai được tạo ra do hoạt động của các hiệu ứng khác nhau [38][40][42][51]

(a) Tương tác giữa các alen trong nhân:

*Hiệu ứng trội:

Các tính trạng có lợi cho sinh trưởng do gen trội kiểm soát, còn các tính trạng không có lợi do các gen lặn qui định, ở con lai F1 các gen trội có lợi ở một trong hai bố mẹ lấn át toàn bộ các gen lặn có hại ở bố mẹ kia, và toàn bộ

số gen trội có lợi tập trung ở con lai F1 nhiều hơn so với bố hoặc mẹ, do vậy tác dụng lấn át của tính trội và sự tích luỹ các gen trội dẫn tới biểu hiện của ưu thế lai [29] Con lai F1 có độ đồng đều về kiểu hình, do các cá thể đều có kiểu gen giống nhau

Ví dụ: (Mẹ)

AbCDe

AbCDe x

aBCdE

aBCdE

(Bố) -> (F1)

AbCDe aBCdE

* Hiệu ứng siêu trội:

ở con lai F1 có hiệu quả tác động của tương tác giữa các alen trên cùng một lô cút Người ta giả thuyết rằng, ở trạng thái dị hợp tử thì hai alen trội-lặn hoàn thành một số chức năng khác nhau và bổ sung cho nhau

(sơ đồ): aa < Aa >AA hay a1a1 < a1a2 > a2a2

Kết quả nghiên cứu về đột biến thực nghiệm ở nhiều loài cây tự thụ phấn đã chứng minh cho sự đúng đắn của thuyết này Vì vậy khi có hiện tượng đa alen thì tính siêu trội chỉ xuất hiện ở những cặp alen rất khác nhau Tuy nhiên một lô cút không phải chỉ có 2 trạng thái trội và lặn mà có thể còn các trạng thái trung gian và khác nhau về cấu trúc, chức năng sinh lý Ví dụ một dòng có kiểu gen là c1c1 và dòng khác có kiểu gen là c2c2, Khi lai giữa hai dòng này với nhau sẽ có kiểu gen dị hợp tử c1c2, trong trường hợp này giữa c1 và c2 không có quan hệ trội lặn mà chúng có quan hệ bổ sung lẫn nhau thể hiện hiệu ứng siêu trội và vượt qua hiệu ứng của tính trội Lai kép và UTL của lai kép là một minh chứng đúng đắn cho giả thuyết siêu trội được Shull và East nêu ra vào những năm đầu của thế kỷ 20 Thành phần của lai kép gồm 4 dòng tự phối khác nhau, khi ta gieo trồng con lai kép thì sức sống của con lai kép cao hơn bố mẹ chúng, ví dụ: Khi lai giữa hai lai đơn (A1ìA2) ì (A3ìA4) và thu được 4 kiểu gen A1A3, A1A4, A2A3, A2A4 , mỗi kiểu gen này là những dạng di hợp tử như các con lai ban đầu Jinks, 1983 đã công bố bằng chứng đích thực của siêu trội đối với các tính trạng số lượng thì không được tìm thấy, dù rằng có thể thấy hiện tượng siêu trội là do hiệu ứng không alen

và liên kết không cân bằng là hiện tượng phổ biến tạo nên ưu thế lai Vì ưu thế lai chủ yếu là biểu hện sự quyết định của gen đến mức độ và cường độ của các quá trình sinh lý Những giải thích về UTL chỉ được chấp nhận nếu dựa trên cơ sở di truyền số lượng Tuy nhiên ở cây tự thụ phấn, các con lai giữa các dòng, giống khác nhau về mặt di truyền không phải luôn luôn cho ưu thế lai cao hơn bố mẹ đồng hợp tử Vì vậy đối với cây tự thụ như lúa, lúa mì… nếu

chỉ dựa vào tính dị hợp tử thì khó có thể phân biệt được ảnh hưởng của siêu trội với hiệu quả tương tác giữa các gen không alen Glilais, 1988 cho rằng, ưu thế lai là kết quả của tác động giữa kiểu gen và môi trường, ông còn công bố thêm ở thực vật tự giao hoặc dị giao, khó có thể tách bạch vai trò của siêu trội

đã ảnh hưởng đến sản lượng của giống lai, một cách giải thích đơn giản chỉ trên cơ sở của dị hợp tử về các gen nhân thì không đủ tin cậy (Srivastava), (Trích Nguyễn Công Tạn và cs)[37]

* Thuyết cân bằng di truyền:

Theo thuyết này thì cơ chế điều hoà sự phát dục của các tính trạng, mức độ biểu hiện của mỗi tính trạng được xác định bằng ảnh hưởng của nhiều nhân tố di truyền khác nhau về mặt đặc trưng tác dụng, trong chúng có một số gây tác dụng tăng cường tính trạng, một số khác có tác dụng ngược lại Sự biểu hiện của mỗi tính trạng là kết quả của sự cân bằng tác dụng giữa các xu

hướng đối lập được gọi là cân bằng di truyền Mỗi cơ thể có một trạng thái

cân bằng di truyền nhất định đảm bảo cho sự hình thành một kiểu hình nhất

định, thích ứng với điều kiện sống Khi đem lai hai cơ thể có hai kiểu cân bằng di truyền khác nhau trong loài, trạng thái cân bằng mới được thiết lập, có thể là cân bằng di truyền mới tốt hơn thì sẽ xuất hiện những tính trạng mới tốt hơn bố mẹ (trường hợp ngược lại thì con lai có ưu thế lai thấp hơn ở bố mẹ) [37][40][45]

(b) Tương tác giữa gen nhân và tế bào chất:

ưu thế lai không chỉ bị chi phối bởi các gen nhân mà còn liên quan tới các gen tế bào chất, và đặc biệt là tương tác giữa các gen nhân và gen tế bào chất Theo nghiên cứu của một số nhà khoa học, ở một vài tổ hợp, biểu hiện của ưu thế lai ở con lai F1 lai thuận nghịch là không giống nhau Lúa lai được gây tạo nhờ kết hợp kiểu gen nhân với nền tế bào chất khác nhau cũng bộc lộ các mức độ ưu thế lai khác nhau, tác động của các gen nhân mạnh hơn so với

các gen tế bào chất và tương tác giữa các alen trong nhân là nhân tố chính tạo

ra ưu thế lai Tương tác giữa các dạng không alen cũng liên quan chặt chẽ với khả năng tổ hợp riêng và hiệu ứng trội có nhiều ảnh hưởng hơn tới khả năng

tổ hợp chung [28] Yuan L.P (1997) sau khi tổng kết kết quả đánh giá rất nhiều tổ hợp lai trong nhiều năm đẫ rút ra nhận xét có tính qui luật về năng

suất của các loại con lai như sau: Indica/Japonica >Indica/Javanica> Indica/Indica>Japonica/Japonica> Javanica/Javanica, điều đó có nghĩa là

bố mẹ càng khác xa nhau về mặt di truyền thì ưu thế lai thể hiện càng cao nhưng dễ dẫn đến hiện tượng bất dục và bán bất dục do tương tác giữa gen nhân và tế bào chất [36][86]

2.1.3 Sự biểu hiện ưu thế lai ở lúa:

- Ưu thế lai ở hệ rễ:

Con lai F1 có số lượng rễ ra sớm, ra nhiều, rễ ăn sâu, rộng Chất lượng

rễ được đánh giá bằng độ dày, khối lượng khô, số lượng rễ phụ, số lượng lông hút và hoạt động hút chất dinh dưỡng của bộ rễ ( Lin S,C và Yuan ,P,1980; Tian và cộng sự 1980) [64] Hiêu ứng ưu thế lai đối với chỉ tiêu số lượng rễ biểu hiện ngay từ khi lúa chưa đẻ, cao nhất khi lúa đẻ 3 nhánh và các thời kỳ khác cũng đều cao hơn lúa thường (Nguyễn Thị Trâm)[45], chính vì thế mà lúa lai có tính thích ứng rộng với những điều kiện bất thuận như ngập úng, hạn, phèn mặn [1]

- Ưu thế lai về khả năng đẻ nhánh: Con lai F1 đẻ nhánh sớm, sức đẻ nhánh mạnh, tập trung và có tỷ lệ nhánh hữu hiệu cao [55][58]

-Ưu thế lai về chiều cao cây:

Chiều cao cây của lúa lai hoàn toàn 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 nằm trung gian giữa bố mẹ, có lúc xuất hiện ưu thế lai âm Vì chiều cao cây

có liên quan đến tính chống đổ trên đồng ruộng nên khi chọn bố mẹ phải chú

ý đúng mức để con lai F1 cao tương đương với giống nửa lùn cải tiến là thích hợp [45][54]

- Ưu thế lai về thời gian sinh tr ưởng:

Đa số con lai F1 có thời gian sinh trưởng khá dài và thường dài hơn bố

mẹ sinh trưởng dài nhất (Lin và Yuan 1980; Deng 1980, Xu và Wang 1980 ), TGST của con lai phụ thuộc vào TGST của dòng bố phục hồi (dòng R)[64][77] Một số kết quả nghiên cứu khác xác định TGST của con lai gần giống TGST của dòng bố hoặc dòng mẹ chín muộn (Ponthunurai, 1984), Kết quả nghiên cứu ở Việt nam trong năm 1992-1993 cho thấy TGST 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) [43]

* Ưu thế lai về quang hợp, hô hấp và tích luỹ chất khô:

Lúa lai có diện tích lá lớn, hàm lượng diệp lục trên một đơn vị diện tích lá cao do đó hiệu suất quang hợp cao Trái lại cường độ hô hấp của lúa lai thấp hơn lúa thường ( Akita S, và cộng sự, 1986; Wu và cộng sự, 1992)[52][74] Con lai F1 có cường độ quang hợp cao hơn dòng bố khoảng 35%, cường độ hô hấp thấp hơn lúa thường từ 5,6 - 27,1%, con lai có ưu thế lai trung bình và

ưu thế lai thực cao hơn đáng tin cậy ở chỉ tiêu tích luỹ chất khô và chỉ số thu hoạch (Kim C.H 1985; Virmani S.S và cộng sự 1981.1982) [71] Hiệu suất tích luỹ chất khô của lúa lai hơn hẳn lúa thường nhờ vậy mà tổng lượng chất khô trong 1 cây tăng, trong đó lượng vật chất tích luỹ vào bông hạt tăng mạnh còn tích luỹ vào các cơ quan như thân lá lại giảm mạnh [81]

- Ưu thế lai về khả năng chống chịu:

Con lai F1 có khả năng chống chịu tốt với những điều kiện bất thuận như lạnh, hạn, ngập, mặn, chua… , ưu thế lai về sức chịu lạnh của con lai F1

có giá trị dương ở giai đoạn mạ nhưng có giá trị âm ở giai đoạn chín sáp (Deng,1988)[59], so với lúa thuần thì con lai F1 mẫn cảm với nhiệt độ bất thuận ở giai đoạn trỗ đặc biệt là nhiệt độ thấp (Tian và cộng sự,1980) Lúa lai

có khả năng tái sinh chồi và khả năng chịu nước sâu cao, lúa lai có khả năng chống chịu với một số loại sâu bệnh như rầy nâu, đạo ôn, bạc lá,,, và thích ứng

ở nhiều vùng sinh thái khác nhau ở Việt Nam, một số tác giả đã công bố các giống lúa lai có ưu thế về tính chống đổ, chịu rét ở giai đoạn mạ, kháng đạo

ôn, khô vằn ở mức trung bình và khả năng thích ứng rộng [16][47]

-ưu thế lai về đặc tính sinh hóa:

Kết quả nghiên cứu của Chao (1972) công bố rằng có ưu thế lai dương

về hàm lượng protein ở con lai F1 thuộc nhóm japonica chín sớm nhưng không thấy xuất hiện ở lúa indica hay japonica chín muộn[56] Hàm lượng

đường trong phiến lá và bẹ lá của lúa lai đều thấp hơn so với lúa thuần ở các giai đoạn sinh trưởng[75], ở lúa lai có sự vận chuyển các chất về hạt nhiều hơn, hoạt động tổng hợp tinh bột từ ngày thứ sáu sau khi trỗ tới ngày thứ 20 sau trỗ của lúa lai cao hơn nhiều so với lúa thuần, còn hoạt tính men ở lúa thuần bắt đầu giảm từ ngày thứ 11 sau trỗ (Deng H,D,1988)[59]

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

Bông lúa lai có khoảng 150 hạt (tối đa là trên 200hạt/ bông) một quần thể có 2,7-3 triệu bông trên một ha, khối lượng 1000 hạt vào khoảng 28g, vì vậy con lai có năng suất cao hơn bố mẹ từ 21% - 70 % khi gieo cấy trên diện rộng và hơn hẳn các giống lúa lùn cải tiến tốt nhất từ 20% – 30% [30], ưu thế lai thực về năng suất là 57% và ưu thế lai chuẩn là 34% Đa số các tổ hợp lai

có ưu thế lai cao về số bông/khóm, khối lượng trung bình bông, tỷ lệ hạt chắc, khối lượng 1000 hạt [55][71]

2.2 Các Phương pháp khai thác UTL ở lúa :

2.2.1 Phương pháp "ba dòng":

2.2.1.1 Khái niệm và đặc điểm các dòng:

Lúa lai “ba dòng” là phương pháp sử dụng ba dòng vật liệu có bản chất

di truyền khác nhau làm bố mẹ để tạo hạt lai F1 Các vật liệu đó là: Dòng bất dục đực di truyền tế bào chất (Cytoplasmic Male Sterility- CMS) gọi là dòng

A, được dùng để làm mẹ; Dòng duy trì bất dục (Maintainer) gọi là dòng B; Dòng phục hồi tính hữu dục (Restorer) gọi là dòng R

a/.- Dòng CMS:

Có nhuỵ cái phát triển bình thường nhưng bao phấn không bình thường hạt phấn bất dục, nên dòng CMS không tự kết hạt được, dòng CMS có khả năng nhận phấn của các dòng giống lúa khác để thụ phấn thụ tinh và cho hạt mẩy bình thường, khi trỗ, cổ bông bị bẹ lá đòng bao bọc một đoạn dài từ 5-15cm ( trỗ nghẹn đòng) Cơ quan sinh sản cái của dòng A hoàn toàn khoẻ mạnh, vòi nhuỵ to, dài, sống lâu, dòng A có cơ quan sinh dưỡng như rễ, thân, lá bình thường, có thời gian sinh trưởng ngắn, đẻ nhánh sớm [23] [87][84]

*Đặc điểm di truyền:

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 soát bởi các gen trong tế bào chất không phân ly theo qui luật di truyền Men den mà di truyền qua tế bào sinh sản cái, các tính trạng của dòng mẹ được di tryền ổn

định từ thế hệ này sang thế hệ khác Hiện tượng bất dục đực di truyền tế bào chất được phát hiện trên nhiều loại cây trồng Dòng bất dục tế bào chất được coi là công cụ di truyền quan trọng để khai thác ưu thế lai ở lúa

* Các phương pháp chọn tạo dòng CMS mới:

Theo tác gỉa Nguyễn Thị Trâm (2002) có thể sử dụng tất cả các phương pháp chọn tạo giống lúa thường để chọn tạo dòng A: Nhập nội, lai hữu tính gây đột biến chuyển gen, v,v…[45]

(1) Nhập nội:

Là phương pháp rẻ tiền và tốn ít thời gian khi nhập được một dòng A hoặc một cặp A/B mới cần đưa vào vườn đánh giá sơ bộ để tìm hiểu đặc điểm nông sinh học, đặc điểm bất dục, khả năng nhận phấn ngoài v,v…Sau đó tiến hành lai thử để tìm dòng R mới và xác định tổ hợp lai

(2) Tạo dòng CMS mới đồng tế bào chất:

Người ta lai các dòng CMS với nhiều dòng hoặc giống lúa thường có những tính trạng tốt, chọn những tổ hợp bất dục hoàn toàn, lai trở lại

(Backcross) với chính dòng bố của tổ hợp đó tiếp tục chọn tổ hợp bất dục lai

trở lại với bố tương ứng, làm như vậy 5-6 vụ liền sẽ thu được dòng CMS mới

và dòng B mới tương ứng [37]

(3) Gây tạo dòng CMS mới và dòng duy trì tương ứng

* Lai xa:

Chọn lúa dại, lúa nửa dại hoặc các dạng Indica nguyên thuỷ chín muộn

(Indica điển hình) làm cây mẹ, lai với dạng bố đã được cải tiến nhiều lần, nếu thu được cây bất dục đực thì lai lại liên tục với dòng bố khởi đầu, sẽ thu được dạng bất dục với nguồn tế bào chất mới, cây bố là dòng duy trì mới Lai xa

giữa các loài phụ lúa trồng: Indica/Japonica; Indica/Javanica,

Japonica/Javanica có khả năng chọn được con lai bất dục ở thế hệ phân ly [37][45]

* Gây đột biến:

Dùng các tác nhân vật lý, hoá học có thể tạo ra các dạng đột biến bất

dục khác nhau trong quần thể Muốn tìm dòng CMS cần phải lai thử các cá thể bất dục với dòng vật liệu khởi đầu, hoặc các giống lúa thường khác có những tính trạng mong muốn, chọn các tổ hợp lai bất dục đực, đem lai lại với dòng bố, tiếp tục như vậy 5-6 lần, cặp nào có độ ổn định bất dục cao chính là cặp A/B mới có nguồn tế bào chất, và nguồn nhân hoàn toàn khác biệt với các dòng bất dục có sẵn [37]

* Sử dụng kỹ thuật cấy chuyển nhân:

Lấy nhân tế bào của một giống chuyển vào tế bào chất của giống khác

để tạo dòng CMS mong muốn

* Sử dụng kỹ thuật MAS:

Có thể sử dụng kỹ thuật MAS để chọn tạo các dòng A, B, R phục vụ cho công tác nghiên cứu chọn tạo giống lúa lai [37][45]

b/- Dòng duy trì (dòng B):

Là dòng cho phấn dòng A để tạo ra hạt lai, cây lúa mọc từ các hạt lai này vẫn giữ được tính bất dục đực Dòng B có nhiều đặc điểm nông sinh học tốt, có thời gian sinh trưởng phù hợp với yêu cầu của nhà chọn giống Trừ tính bất dục còn tất cả các tính trạng khác của dòng A được xác định bởi dòng B tương ứng, dòng B có hạt phấn hữu dục Khi lai dòng B với dòng A sẽ có khả năng duy trì tính bất dục đực cho dòng A Dòng A và B là một cặp sinh đôi, giống nhau về các tính trạng hình thái, khác nhau về cấu tạo hoa, tập tính nở hoa, bao phấn và hạt phấn Dòng B cần được chọn lọc cẩn thận, phải là dòng thuần, có nhiều hạt phấn, sức sống của hạt phấn cao[37][45]

* Đặc điểm di truyền:

Gen duy trì bất dục nằm trong nhân tế bào là dạng lặn, ký hiệu là (rr),

tế bào chất không chứa gen bất dục, nên cây duy trì có phấn bình thường Chỉ khi lai với dòng A thì con lai mới biểu hiện bất dục [45]

A ì B S(rr) ì N(rr) ↓ hoặc ↓

A S(rr)

*Phương pháp chọn tạo dòng duy trì:

Theo tác giả Nguyễn Thị Trâm thì muốn tạo được dòng duy trì nhất thiết phải có dòng bất dục để lai, trình tự tiến hành như sau:

Gieo dòng A, khi dòng này trỗ chọn nhiều giống tốt trong tập đoàn, lấy phấn

để lai, Sau đó thu hạt lai để đánh giá, khi lúa (F1) trỗ kiểm tra hạt phấn, tổ hợp nào có số hạt phấn bất dục cao trên 90% chọn để lai lại với cây bố Vụ sau tiếp tục gieo hạt lai, kiểm tra hạt phấn của cây lai, chọn cây có tỷ lệ bất dục cao để tiến hành lai lại đến khi thu được dòng bất dục có tỷ lệ hạt phấn bất dục 100% và quần thể có kiểu hình đồng nhất thì ngừng, dòng bố đó chính là

dòng duy trì bất dục (dòngB) [37][45]

c/.Dòng phục hồi hữu dục (dòng R):

Là dòng dùng để thụ phấn cho dòng A và tạo ra hạt lai trên cây mẹ Cây lai F1 đồng nhất về các tính trạng nông sinh học và có ưu thế lai cao Dòng R phải là dòng thuần có nhiều đặc tính tốt, thời gian sinh trưởng phù hợp [31][45]

điểm sinh dục của nó giống như mọi cây lúa bình thường Tính bất dục tế bào chất chỉ thể hiện trong trường hợp giống nào đó mang gen phục hồi trong nhân dưới dạng đồng hợp thể lặn mà thôi

* phương pháp chọn tạo dòng phục hồi hữu dục:

Theo tác giả Wang S.L và Liao F.M (1993) Để tạo dòng phục hồi mới

có các phương pháp sau:

(1) Phân lập dòng phục hồi trong quần thể tự nhiên bằng lai thử và chọn lọc.

(2) Tạo dòng phục hồi mới băng phương pháp lai hữu tínhvới các kiểu lai:

Rmạnh

x Ryếu ; Rx Các giống lúa thường, Rx B hoặc ngược lại, sau đó chọn lọc cá thể tốt và lai thử với dòng A để đánh giá khả năng phục hồi [73]

(3) Tạo dòng phục hồi bằng phương pháp xử lý đột biến:

Các tác nhân đột biến vật lý (các tia α,β,χ,Co60) và các hoá chất gây đột biến có tác dụng tạo ra các dòng phục hồi tính hữu dục mới, hoặc làm tăng

khả năng phục hồi của các dòng sẵn có [45]

2.2.1.2 Sơ đồ tổng quát của hệ thống lúa lai hệ "3 dòng":

Để có được hạt lai F1 cần phải thực hiện 2 lần lai với sự tham gia của 3 dòng A, B, R theo sơ đồ:

A x B R

(nhân dòng bất dục) A x R

F1 ( Sản xuất hạt lai )

Theo sơ đồ này thì để có được hạt lai F1 cung cấp cho nông dân cần thực hiện 2 lần lai với tỷ lệ diện tích như sau: A/B : A/R: F1 = 1:50:5000

Tỷ lệ này phụ thuộc vào năng suất của ruộng nhân dòng, năng suất của ruộng sản xuất hạt lai và lượng giống F1 yêu cầu cho gieo trồng 1 ha thương phẩm Tại Trung Quốc do năng suất hạt lai tăng, tỷ lệ về diện tích tăng lên nhanh chóng từ 1:30:1000 (năm 1970) đã tăng tới 1:50:3000 trong những năm cuối củ thập kỷ 80, và gần đây là 1:50:5000 hoặc cao hơn [15][76]

2.2.1.3 Thành công và hạn chế của phương pháp ba dòng:

*- Thành công của ph ương pháp ba dòng:

Thành công cơ bản của lúa lai ba dòng là đã khai thác và sử dụng có hiệu quả tính bất dục đực di truyền tế bào chất, của lúa hoang dại Lần đầu tiên các nhà khoa học Trung Quốc đã chuyển được gen bất dục của lúa dại vào

lúa trồng, tạo ra một “công cụ di truyền” mới là các dòng bất dục đực tế bào

chất dùng làm mẹ để sản xuất hạt lai và các dòng B, R Với công cụ mới này con người đã tạo ra các giống lúa lai ngắn ngày, năng suất cao chống chịu tốt, thích ứng rộng v,v … [15][45]

*- Hạn chế của ph ương pháp ba dòng:

Những tính trạng kinh tế do các gen lặn điều khển cho nên ở con lai F1 không thể khai thác được tiềm năng này Số lượng dòng CMS hiện còn rất ít, phạm vi lai của các tổ hợp lai "3 dòng" còn hẹp, ưu thế lai mới chỉ khai thác trong phạm vi cùng loài phụ nên chưa mở rộng được đa dạng di truyềncủa các dòng bố mẹ trong một tổ hợp lai

- Các tổ hợp lai ba dòng thuộc loài phụ japonica có năng suất cao hơn lúa thuần japonica 5-10% nên không hấp dẫn người sản xuất[37]

- Số lượng dòng CMS được tìm ra khoảng 600 dòng nhưng số dòng

được sử dụng còn ít, có tới 95 % số dòng CMS đang dùng thuộc kiểu bất dục

“WA” Hiện tượng đồng tế bào chất như vậy dễ dẫn tới nguy cơ bị hại nghiêm trọng nếu như xuất hiện một loại bệnh có liên kết với gen gây bất dục đực[19]

- Các dòng CMS tạo ra bằng phương pháp đột biến , lai xa hay công nghệ sinh học (khác với kiểu "WA") thường không ổn định nên khó sử dụng trong sản xuất hạt lai Khả năng tìm dòng phục hồi tốt bị hạn chế vì phổ phục hồi của những dòng CMS thường rất hẹp

- Qui trình duy trì dòng CMS và sản xuất hạt lai F1 rất khắt khe, cồng kềnh và tốn kém, phải trải qua 2 lần lai mới có được hạt lai F1mà mỗi lần lai

đều có thể gặp điều kiện thời tiết bất thuận gây tốn kém lao động, vật tư mà năng suất lại thấp, làm cho giá thành hạt giống cao và kế hoạch sản xuất luôn

bị thay đổi [15][85]

2.2.2 Phương pháp “hai dòng”:

2.2.2.1 Bất dục đực di truyền nhân cảm ứng với môi tr ường ( Enviromental sensitive GenicMaleSterile– EGMS)

Bất dục đực di truyền nhân cảm ứng với điều kiện môi trường là một loại

“ công cụ di truyền” mới dùng làm dòng mẹ để sản xuất hạt lai “hai dòng” Có

hai loại dòng EGMS đang được phổ biến đó là

-Dòng bất dục đực di truyền nhân cảm ứng quang chu kỳ sensitive Genic Male Sterile: PGMS)

(Photoperiod Dòng bất dục đực di truyền nhân cảm ứng nhiệt độ (Thermo-sensitive Genic Male Sterrile: TGMS )

Ngoài ra còn có các loại dòng bất dục đực di truyền nhân vừa cảm ứng quang chu kỳ vừa cảm ứng nhiệt độ; PTGMS hoặc TPGMS, hoặc các dòng TGMS

và cộng sự 1993)[73] Năm 1995, Wang và cộng sự dùng phương pháp BSA kết hợp với kỹ thuật RFLP, RAPD đã thành công trong việc lập bản đồ gen tms-1 của dòng TGMS-5460S và xác định vị trí tms-1 nằm trên nhiễm sắc thể

số 8, Năm 1997 các nhà khoa học viện lúa quốc tế xác định gen tms-3 nằm trên nhiễm sắc thể số 6 (trích theo Nguyễn Công Tạn và cộng sự, 2002)[37] Năm 2000 Nguyễn văn Đồng và cộng sự đã xác định gen tms-4 nằm trên nhiễm sắc thể số 2 [13]

Nhiệt độ gây chuyển đổi tính dục của các dòng TGMS rất khác nhau tuỳ thuộc vào bản chất của mỗi dòng (Lu và cs, 1994) [66], Wu và cs đã sử dụng hai dòng TGMS là 90336S và 90338S có cùng nguồn gốc để nghiên cứu bản chất di truyền của sự thay đổi nhiệt độ tới hạn cho bất dục phấn, Với 3 ngưỡng nhiệt độ dưới 23oC và lớn hơn 23oC liên tục 3 ngày, nhỏ hơn 25oC và lớn hơn 25oC liên tục 3 ngày, nhỏ hơn 27oC và lớn hơn 27oC liên tục 3 ngày, Sau khi nghiên cứu tác giả kết luận: Nhiệt độ chuyển đổi bất dục của 90336S thấp hơn 90338S, nghiên cứu tỷ lệ phân ly bất dục : hữu dục trong quần thể F2

đã kết luận rằng ngưỡng chuyển đổi bất dục thấp được kiểm soát bởi hai gen trội L1và L2, Dòng 90336S có kiểu gen là L1L1L2L2 và dòng 90332S có kiểu gen là l1l1l2l2,, hai gen L1 vàL2 có khả năng làm giảm ngưỡng nhiệt độ chuyển

đổi bất dục của dòng TGMS Annông-1 [37][75][13]

Gen tms biểu hiện chức năng gây bất dục đực khi gặp nhiệt độ trung bình ngày cao trên 27oC trong thời kỳ cảm ứng (bước 4–bước 6 phân hóa

đòng) Nếu ở thời kỳ này mà nhiệt độ trung bình ngày thấp < 24oC thì gen tms biểu hiện chức năng gây hữu dục

Theo tổng kết của Nguyễn Thị Trâm (2000) Thời kỳ cảm ứng của các dòng TGMS bắt đầu từ ngày thứ 18 đến ngày thứ 12 trước khi trỗ bông tương ứng với thời kỳ phân hoá đòng đầu bước 4 đến hết bước 5 [45] Theo Hoàng Tuyết Minh và Nghiêm Thị Nhạn (2002) thì giai đoạn cảm ứng từ 20 ngày đến

10 ngày trước khi lúa trỗ [62], trong giai đoạn này chỉ cần 4 ngày nhiệt độ thấp thì đa số dòng TGMS sẽ hình thành hạt phấn hữu dục [21]

Dựa vào đặc điểm bất dục của hạt phấn, người ta đã chia dòng TGMS thành 2 kiểu bất dục: Kiểu thứ nhất: Bất dục điển hình, hạt phấn có hình thoi, tam giác, vỏ nhăn nheo giống như dòng CMS; Kiểu thứ hai: Bất dục không hạt phấn: bao phấn rỗng không có hạt phấn, khi lúa trỗ thấy bao phấn có màu trắng Dòng TGMS có một số đặc điểm quí như: vòi nhuỵ dài, đầu nhuỵ to

phân ra rất nhiều nhánh và còn khả năng nhận phấn đến ngày thứ 6 sau khi nở hoa, tỷ lệ vòi nhuỵ thò của dòng TGMS thường cao hơn các dòng CMS [45], Sun, 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 Năm 1990, Yang và cộng sự chọn tạo được dòng bất dục đực cảm ứng nhiệt

độ R59TS và H89-1, sau đó Maruyama và các cộng sự (1991) thông báo về việc chọn tạo dòng bất dục đực cảm ứng nhiệt độ Norin PL-12 bằng phương pháp đột biến [69] Những tác giả trên đều đưa ra kết luận rằng tính bất dục

đực cảm ứng với nhiệt độ do 1 cặp gen lặn trong nhân điều khiển, Kinoshita (1992) đặt tên cho gen TGMS của 5460S và Norin PL – 12 là tms-1 và tms-2 [66] Năm 1991, Virmani và cộng sự đã chọn được dòng TGMS mới IR32364S từ IR32364 bằng đột biến phóng xạ[74], ngoài ra còn nhiều dòng TGMS tạo ra bằng các phương pháp khác nhau của các tác giả ở các nước khác như: Dòng TGMS 822 thu được từ đột biến tự nhiên giống lúa địa phương hay dòng TGMS – SA – 2 tạo ra bằng phương pháp gây đột biến hoá

chất của ấn độ Dòng An nôngS-1 do lai giữa indica và indica, dòng Hennong S-1 do lai xa giữa indica và lúa dại Dòng TGMS-VN – 01 của Viện Di truyền

Nông nghiệp tạo ra bằng phương pháp gây đột biến giống địa phương Chiêm Bầu [37][57] Các nhà khoa học đã xác định được 4 gen kiểm soát tính bất dục đực cảm ứng với nhiệt độ đó là tms1, tms2, tms3, tms4 nằm trên nhiễm

sắc thể số 8, 7, 6, và 2 ( trích theo Nguyễn Công Tạn và cs 2002)[37]

b/- Bất dục đực di truyền nhân cảm ứng quang chu kỳ:

Dòng PGMS cảm ứng với độ dài thời gian chiếu sáng trong ngày, các

dòng HPGMS chọn từ quần thể giống Nong ken 58S (thuộc loài phụ

Japonica) bất dục vào mùa hè khi ngày dài 16-14h và hữu dục khi độ dài ngày ngắn < 13,75 giờ, cường độ ánh sáng tới hạn gây bất dục là 50 lux, độ dài ngày tới hạn gây chuyển đổi tính dục là 13 giờ 45 phút Để phát hiện bản

chất di truyền của gen cảm ứng quang chu kỳ người ta tiến hành lai dòng PGMS với các giống lúa thường thuộc loại phụ Japonica, kết quả thí nhiệm cho thấy con lai F1 hữu dục bình thường, F2 phân ly theo tỷ lệ 3 hữu dục :1bất dục đúng như định luật Men den, và kết luận rằng tính cảm ứng quang chu kỳ

do một cặp gen lặn (pms) điều khiển Gen cảm ứng quang chu kỳ có bản chất

di truyền giống như gen cảm ứng nhiệt độ (có thể đồng alen với gen tms), gen pms hoạt động 2 chức năng: Gây bất dục khi pha sáng trong ngày dài và có khả năng hình thành hạt phấn hữu dục khi pha sáng ngắn xảy ra vào thời kỳ cảm ứng (12-18 ngày trước khi trỗ bông) Tuy nhiên tính cảm ứng quang chu

kỳ phụ thuộc khá nhiều vào nhiệt độ, giới hạn nhiệt độ cao ảnh hưởng đến độ

an toàn của quá trình duy trì dòng bất dục trong điềi kiện ngày ngắn, còn giới hạn nhiệt độ thấp lại ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình sản xuất hạt lai trong

điều kịên ngày dài Để một dòng PGMS dễ dàng sử dụng thì giới hạn nhiệt độ dưới gây bất dục đực trong điều kiện ngày dài cần phải thấp và khoảng nhiệt

-Dòng 2 gen:(TPGMS và PTGMS):

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

Kiểu bất dục

Điều kiện gây bất dục LDHT SDHT LDLT SDLT Nhiệt độ cao gây bất dục HT Bất dục Bất dục Hữu dục Hữu dục

Nhiệt độ thấp gây bất dục LT Hữu dục Hữu dục Bất dục Bất dục

ánh sáng ngày dài gây bất dục LD Bất dục Hữu dục Bất dục Hữu dục

ánh sáng ngày ngắn gây bất dục SD Hữu dục Bất dục Hữu dục Bất dục

Ghi chú:

HT: high temperature: Nhiệt độ cao; LT: low temperature: Nhiệt độ thấp

LD: long day length: Ngày dài; SD: Short day lenghth: Ngày ngắn, LDHT: long day high temperature: Ngày dài nhiệt độ cao

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

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

SDLT: Short day high temperature: Ngày ngắn nhiệt độ thấp

Một số dòng EGMS mới có thể sử dụng làm dòng mẹ để phát triển lúa lai hai dòng đó là các dòng T(P)GMS và P(T)GMS, Yuan L.P (1997) giới thiệu 4 kiểu dòng EGMS có hai cặp gen kiểm soát hoạt động hai chức năng gây bất dục hoặc hữu dục, ngoài ra còn có một số gen bổ trợ hoặc liên kết [35][37][45] nh− bảng (trang 19)

lúa bất dục đực di truyền nhân cảm ứng môi trường (EGMS) phù hợp với điều

kiện Việt Nam [33][37] và đã thu được một số kết quả ban đầu là:

-Trong quần thể F4 từ dòng số 69 của tổ hợp lai T1S/Pei aỉ 64S đã phân

lập được 7 cá thể bất dục đực di truyền nhân cảm ứng quang chu kỳ ngắn

(PGMS)

- Đã phân lập được một dòng thuần P5S, bất dục di truyền nhân có

ngưỡng chuyển đổi tính dục khi độ dài ngày là 12 giờ 16phút, dòng P5s đang

được làm thuần, lai thử để tìm tổ hợp lai có UTL cao[33]

2.2.2.2 ưu điểm và hạn chế của lúa lai hai dòng:

*- ưu điểm:

- Hệ thống lai hai dòng sử dụng các dòng EGMS mang gen lặn điều

khiển tính cảm ứng với điều kiện môi trường, do đó có thể duy trì dòng mẹ

bằng tự thụ phấn mà không cần dòng duy trì như lúa lai ba dòng

- Có 95 % dòng giống lúa thường có thể phục hồi tính bất dục của dòng

EGMS nên việc chọn dòng phục hồi cho lúa lai hai dòng thuận lợi hơn

- Gen tms và pms đều là gen lặn nên có thể chuyển sang các giống lúa

khác bằng cách lai để tạo ra các dòng bất dục mới với nguồn di truyền khác

nhau tránh nguy cơ đồng tế bào chất và thu hẹp phổ di truyền [37]

- Chọn dòng EGMS và dòng cho phấn có gen tương hợp rộng đã tạo ra

lúa lai siêu cao sản thế hệ mới có năng suất cao hơn 35% so với thế hệ cũ[87]

- Công nghệ sản xuất lúa lai F1 sẽ giảm một lần lai vì vậy có thể hạ giá

thành hạt lai F1[47][45][16]

*- Hạn chế:

- Gen kiểm soát các tính trạng qui định về kinh tế chủ yếu là gen lặn

nên ít thể hiện ở con lai F1

- Độ thuần của hạt lai giảm nếu trong quá trình sản xuất gặp những

biến đổi bất thường của nhiệt độ làm cho dòng mẹ có thể tự thụ dẫn đến lô

hạt lai có lẫn hạt tự thụ, giảm tiềm năng ưu thế lai

- Sản xuất hạt lai vẫn phải tiến hành hàng vụ và phải đảm bảo cách ly nghiêm ngặt, nên tốn nhiều lao động thủ công nặng nhọc và thường xuyên chịu rủi ro vì điều kiện thời tiết thay đổi ngoài dự định

-Hiện nay giá giống lúa lai hai dòng nhập nội luôn cao hơn lúa lai ba dòng làm cho việc mở rộng diện tích bị hạn chế

2.2.3- Hệ thống lúa lai "một dòng":

Lúa lai "một dòng" thực chất là sau khi tìm ra tổ hợp lai tốt, nhà chọn giống cần cố định ưu thế lai của nó ở các thế hệ sau mà không cần sản xuất hạt lai F1 hàng vụ, Yuan L.P (1993) đã nêu ra chiến lược phát triển lúa lai, theo 3 bước:

-Bước1: Lúa lai "ba dòng" với công cụ di truyền là các dòng A, B, R phát triển mạnh mẽ cuối thế kỷ 20

-Bước 2: Lúa lai "hai dòng" với công cụ di truyền là các dòng EGMS và dòng cho phấn sẽ thay thế hệ thống lai "ba dòng" vào đầu thế kỷ 21

-Bước 3: Lúa lai "một dòng" là bước tiến quan trọng của loài người trong việc sử dụng hiện tượng sinh sản vô phối (Apomixis) ở thực vật để cố

định UTL bằng sản xuất hạt lai thuần (True-bred-hybrid Rice)[84] ý tưởng của Yuan L.P đã được nhiều phòng thí nghiệm công nghệ cao ở các nước Nhật bản, Mỹ, úc, Trung Quốc thực hiện Đến nay vẫn còn đang nghiên cứu theo chiến lược đã đề xuất tại hội nghị "lúa vô phối " tổ chức tại Trung Quốc năm

1992

2.3 Lúa lai đối với an ninh lương thực toàn cầu:

Theo dự báo chiến lược của FAO thì vào khoảng năm 2020 dân số thế giới tăng lên 7 tỷ, đô thị phát triển, nguồn tài nguyên nước ngày càng cạn kiệt, thì vấn đề lương thực luôn luôn là mối quan tâm hàng đầu của nhiều quốc gia Các nhà khoa học dự báo rằng, ở Trung quốc, ấn độ, Indonesia, Philippin,

Bangladesh, Srilanka nhu cầu tiêu dùng gạo sẽ tăng nhanh hơn khả năng sản xuất gạo ở các nước này, Những năm gần đây, tốc độ tăng bình quân năng suất lúa ở châu á có xu hướng chậm lại Trong những năm 1962 đến 1970, tốc độ tăng là 2,4%, sang giai đoạn 1971-1980 là 1,76%; 1981-1990 là 2,34%, nhưng đến năm 1991-1998 chỉ còn 0,98% [37][53][60][61]

ở Trung Quốc nhờ mở rộng diện tích gieo cấy lúa lai mà an ninh lương thực được đảm bảo, Năm 1975 diện tích lúa toàn quốc là 36,5 triệu ha với sản lượng là 128 triệu tấn thóc, đến năm 1990 mở rộng diện tích lúa lai lên 15 triệu ha, đã hạ thấp diện tích trồng lúa xuống còn 32,5 triệu ha nhưng sản lượng đạt 188 triệu tấn Đến năm 2000 diện tích lúa chỉ giữ ở mức 30,5 triệu

ha vẫn đạt sản lượng 190 triệu tấn thóc đủ nuôi sống trên 1 tỷ dân (chiếm22% dân số thế giới) Sử dụng giống lúa lai đã đẩy năng suất lúa bình quân từ 3,5 tấn/ha lên 6,2 tấn/ha trong khoảng thời gian 25 năm [37]

An ninh lương thực là lợi ích sống còn của mỗi quốc gia, nên chiến lược phát triển nông nghiệp bền vững phải lấy việc tăng năng suất và sản lượng lương thực là mục tiêu hàng đầu Các nước đông dân, diện tích đất trồng trọt

ít, lao động nhiều và rẻ thì phát triển lúa lai là con đường tất yếu Chương trình lúa lai của ấn Độ đã tập trung đầu tư vào các vùng sinh thái khó khăn: đất mặn, úng trũng, nước trời Các nước khác, phát triển lúa lai đều nhằm mục

đích nâng cao thu nhập, xoá đói giảm nghèo cho nông dân đặc biệt là ở vùng sâu, vùng xa Lúa lai tạo thêm công ăn việc làm cho người lao động ở nông thôn bởi vì sản xuất hạt lai F1 cần chi phí thêm khoảng hơn 30% số công lao

động so với sản xuất lúa thuần, Sản xuất hạt lai tạo ra lợi nhuận lớn nếu người sản xuất có hiểu biết tốt và chịu khó rút kinh nghiệm trong quá trình thực hiện

[84][85][89]

2.4 Một số kết quả nghiên cứu về dinh dưỡng cho lúa lai:

2.4.1 Những kết quả nghiên cứu về dinh dưỡng lúa lai ở Trung Quốc:

ở Trung Quốc năng suất lúa lai cao hơn lúa thường từ 20-30% trong cùng điều kiện canh tác Tuy nhiên lúa lai có nhu cầu dinh dưỡng cao, đặc biệt

là ka li.Với lúa lai trà sớm năng suất 80,3 ta/ha đã hút 181,7 kg N, 62,7 kg

P205 và 217,7 kg K20 Lúa lai trà muộn, năng suất 90,1 tạ/ha lấy đi 198,4 kg

N, 68,7 kg P205 và 263,8 kg K20 với tỷ lệ sử dụng N: P205: K20 là 1: 0,37 : 1,2-1,3 Tuy nhiên, với năng suất đại trà 60-70tạ/ha thì lượng hút dinh dưỡng sẽ thấp hơn tương tự như lúa thường (Trích theo Nguyễn Văn Bộ, Bùi

75 tạ/ha, lứa lai hấp thu đạm thấp hơn lúa thường 4,8%, hấp thu lân thấp hơn 18,2% nhưng hấp thu kali cao hơn 30% Nhưng ở ruộng cao sản lúa lai hấp thu đạm cao hơn lúa thường 10%, hấp thu kali cao hơn 45%, còn hấp thu lân thì bằng lúa thường [trích theo Quách Ngọc Ân)[2][3][4]

Về kỹ thuật bón phân Viện Hàn lâm khoa học Nông nghiệp Hồ Nam cho biết nếu áp dụng bón phân cổ truyền của Trung Quốc là “nặng đầu nhẹ cuối” sẽ khó đạt được năng suất tối đa, Kết luận này rút ra từ kết quả nghiên cứu là giai đoạn đầu của cây lúa chỉ sử dụng 16,8%N, 12,9%P205 và 12%K20 trong khi đó giai đoạn giữa (từ phân hoá đòng đến trỗ) nhu cầu dinh dưỡng lại

tăng lên nhanh: 75,9%N, 81,9 % P2O5 và 78,7% K2O so với tổng lượng hút, trên cơ sở này các nhà khoa học Trung Quốc đã đề xuất phương pháp bón phân mới theo kiểu "nặng giữa nhẹ đầu”, Phương pháp này đã được áp dụng thử trên qui mô 25.000 ha từ 1989-1991 và năng suất lúa tăng thêm 6,7-14,2 (Zheng Shengxian, Xiao qiao quing 1992), (Trích theo Nguyễn Văn Bộ, Bùi

điều kiện canh tác là lúa lai đẻ nhánh khoẻ, tỷ lệ dảnh hữu hiệu cao, bộ rễ phát triển tốt, khả năng chống bệnh khá và trong vụ xuân chịu rét tốt Ngoài ra hàm lương diệp lục của lúa lai cao hơn lúa thường từ 2,9-13,5% nên diện tích lá sớm đạt chỉ số cần thiết, như vậy khả năng huy động và đồng hoá chất dinh dưỡng cũng tốt hơn, khả năng quang hợp cũng cao hơn lúa thường Các công thức cấy chay (không bón bất kỳ loại phân nào), năng suất lúa lai vẫn cao hơn lúa thường Nếu đất có độ phì nhiêu tự nhiên càng cao thì khả năng huy động dinh dưỡng từ đất càng lớn, do vậy năng suất càng cao hơn [4][2][37]

b- Đạm với lúa lai :

Trong các nguyên tố dinh dưỡng, đạm luôn luôn là yếu tố hạn chế năng suất hàng đầu trên tất cả các loại đất Theo kết quả nghiên cứu của Nguyễn Văn Bộ và cộng sự (1995)[4] cho rằng trên đất phù sa sông Hồng bón NP làm tăng năng suất lúa lai 40,1% Trên các loại đất có vấn đề (đất gley, đất bạc màu) khi mà các yếu tố hạn chế khác chưa được khắc phục (độ chua, nghèo lân, kali ) thì vai trò của đạm không phát huy được: bón N hoặc NP năng suất lúa lai chỉ tăng 17,7% trên đất bạc màu và 11,5% trên đất gley, Như vậy, hiệu lực phân đạm phụ thuộc vào việc cung cấp các nguyên tố dinh dưỡng khác, Thông thường các giống có tiềm năng năng suất cao bao giờ cũng cần lượng

đạm cao, Trên đất phù sa sông Hồng lúa lai cho bội thu trên nền bón 180 kgN/ha trong vụ xuân và 150 kgN/ha trong vụ mùa Trên đất bạc màu tuy liều lượng 150 kgN/ha vẫn còn làm tăng năng suất lúa, song mức bón 120kgN/ha cho hiệu quả kinh tế cao nhất, Hiệu suất bón đạm cho lúa lai trung bình đạt 10-14kg thóc/1kgN trong khi đó lúa thường là 7-8kg Thời kỳ bón đạm có ý nghĩa trong việc nâng cao hiệu lực phân đạm và tăng năng suất lúa, với cùng một lượng đạm, bón theo kiểu "nặng đầu nhẹ cuối" của Việt nam cho hiệu quả cao nhất, năng suất tăng thêm 3-3,5tạ/ha Mức bón đạm càng cao, chênh lệch năng suất so với lúa thường càng lớn, khả năng phát huy tiềm năng năng suất của lúa lai càng tốt Theo báo cáo của viện nông hoá thổ nhưỡng thì hiệu quả bón 1 kg đạm làm tăng 9-18 kg thóc (lúa thường tăng từ 2-13kg thóc), có mối quan hệ tương hỗ chặt giữa kali và đạm nhất là trên nền đạm cao[4][22]

c- Kali với lúa lai :

Theo tổng hợp của Nguyễn Văn Bộ và cộng sự 1995, Quách Ngọc Ân 2002)[4][37] : Các nhà khoa học Trung Quốc kết luận là các giống lúa lai có nhu cầu rất cao về kali, thậm chí còn cao hơn đạm, ở Việt nam bội thu cao do bón ka li chỉ xuất hiện trên nền không có phân hữu cơ Trên đất bạc màu thấp

-hơn so với kết quả công bố của Trung Quốc (8-10,8 tạ/ha so với 16-17 tạ/ha), Nhìn chung với cả lúa lai và lúa thường trên đất bạc màu mức bón: 150-210

kg K2O/ha vẫn chưa giảm năng suất lúa Tuy nhiên xét về góc độ kinh tế, với cả lúa lai và lúa thường cũng chỉ nên bón 120kgK20/ha Hiệu quả bón kali cho lúa lai làm tăng 3-6kg thóc/1kg K2O trên nền không bón phân hữu cơ và 0,9-3kg thóc/1kg K2Ô trên nền có bón phân hữu cơ, Hiệu lực kali với lúa lai trong

vụ xuân luôn cao hơn vụ mùa Kết quả nghiên cứu về kali đối với lúa lai cho thấy nếu trong đất đã có 1,5% kali tổng số và bón thêm 10 tấn phân chuồng/ha thì hiệu lực kali không rõ [37]

d/- Mối quan hệ N-K trong dinh dưỡng lúa lai :

Trong dinh dưỡng lúa lai, N và K có quan hệ tương hỗ khá rõ nhất là trên đất nghèo kali Một qui luật chung là mức đạm bón càng cao (trong vụ mùa) thì bội thu do bón ka li càng lớn Trên đất bạc màu do kali là yếu tố hạn chế năng suất nên quan hệ N-K thể hiện rất rõ Không bón kali năng suất tối

đa chỉ đạt 42,1 tạ/ha với hiệu suất 4-8kg thóc/kgN Trong khi có bón kali ( với cùng mức bón N) năng suất đạt 60,3 tạ/ha, chênh lệch năng suất 18,2 tạ/ha, với hiệu suất 7-13 kg thóc/kgN Tuy nhiên cần thấy rằng, bản thân kali không phải là yếu tố quyết định năng suất, Bằng chứng là ngay trên đất nghèo kali, chi bón kali đơn độc, không làm tăng năng suất lúa, bón phối hợp N-K làm cây hút được nhiều đạm hơn từ đất và phân bón, hiệu suất sử dụng đạm tăng

và do vây năng suất tăng lên đáng kể Với mức bón kali thích hợp thì hiệu suất 1kg N có thể tăng lên gấp 2 lần trong khi hiệu quả sử dụng đạm của lúa lai luôn cao hơn lúa thường, nhất là trong vụ xuân [4][37]

e- Lân với lúa lai :

Theo tổng hợp của Nguyễn Văn Bộ và cộng sự (1995), Lê văn Tiêm (2002): Hiệu lực lân với lúa lai không cao hơn so với lúa thường trên đất phù

sa trung tính sông Hồng Tuy nhiên trên đất phù sa chua, gley thì hiệu lực

phân lân với lúa lai rõ hơn Hiệu suất 1kg P205 bón cho lúa lai đạt 7,1 kg thóc, trong khi lúa thường chỉ đạt 4,9 kg Trên đất dốc tụ Bắc Thái các nhà khoa học của trường của Trường Đại học Nông lâm Bắc Thái cũng rút ra kết luận tương

tự [4][12][2]

g- Phân chuồng với lúa lai:

Phân chuồng nói riêng và phân hữu cơ nói chung bản thân nó không thể cho năng suất cao song lại là nền bắt buộc của thâm canh Các kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng: Tỷ lệ dinh dưỡng từ phân hữu cơ khoảng 30-35% trong tổng lượng dinh dưỡng bón cho cây trồng là thích hợp và cho năng suất cao nhất Các kết quả thí nghiệm cho thấy hiệu lực phân chuồng với lúa lai cao hơn lúa thường từ 4-16 kg thóc/1tấn phân chuồng và đạt ở mức 49-54kg thóc/1tấn phân chuồng với lúa lai và 30-38kg thóc/1tấn phân chuồng với lúa thường Tuy nhiên hiệu lực phân chuồng với lúa lai cũng như lúa thường có

xu hướng giảm dần khi lượng đạm bón tăng lên[4] Tuy phân hữu cơ bản thân

nó không thể đảm bảo năng suất, song lại là yếu tố bắt buộc để có thể đạt năng suất tối đa, lượng bón từ 10 tấn phân chuồng trở lên không những đảm bảo nền thâm canh tốt cho lúa lai mà còn tăng hiệu quả sử dụng phân đạm và giảm được lượng kali bón [12][15][22][41]

2.5 Quá trình nghiên cứu và phát triển lúa lai

2.5.1 Tóm tắt quá trình nghiên cứu lúa lai trên thế giới:

Năm 1926 J.W Jone nhà khoa học người Mỹ đã nghiên cứu hiện tượng

ưu thế lai ở lúa trên những tính trạng số lượng và năng suất, ông phát hiện ra rằng lúa là cây tự thụ nhưng có UTL cao[63] Sau đó nhiều nhà khoa học ở các nước khác đã nghiên cứu ưu thế lai ở lúa Các công trình nghiên cứu đầu tiên tập trung vào giải quyết các vấn đề về bản chất di truyền của hiện tượng

ưu thế lai, các phương pháp khai thác ưu thế lai Năm 1937 Kađam nhà khoa học ấn Độ và tiếp nối ông là Amand và Murty (1968), Richharia (1962),

Sawaminathan và cộng sự(1972); Stansel và Craigmiles (1966), Carnahan và công sự (1974); Shinjyo và Omura (1966)[73]; Athwal và Virmani (1973) đã

đề xuất việc khai thác UTL thương phẩm ở lúa nhưng họ chưa thành công vì chưa tìm ra phương pháp thích hợp để sản xuất hạt lai [55][56]

2.5.1.1 Nghiên cứu phát triển lúa lai ở Trung Quốc:

Năm 1964, Yuan L.P và nhóm các nhà khoa học Trung Quốc đã phát

hiện được cây lúa dại bất dục đực trong loài lúa dại: Oryza fatua spontanea tại

đảo Hải Nam, sau khi thu về, nghiên cứu, lai tạo, họ đã chuyển được tính bất

dục đực dạng hoang dại này vào lúa trồng và tạo ra những "công cụ di truyền" mới giúp cho việc khai thác UTL thương phẩm Các "công cụ di truyền" này

bao gồm dòng bất dục đực di truyền tế bào chất (dòng A), dòng duy trì tính bất dục đực (dòngB), dòng phục hồi tính hữu dục (dòng R) Sau 9 năm nghiên cứu, các nhà khoa học Trung Quốc đã hoàn thiện công nghệ nhân dòng bất dục đực, công nghệ sản xuất hạt lai và đưa ra nhiều tổ hợp lai có năng suất cao

đầu tiên như Nam Ưu số 2, San Ưu số 2, Uỷ ưu số 6 [80][82][83] Năm 1973 các nhà khoa học Trung Quốc đã hoàn thiện được qui trình công nghệ từ nhân dòng bất dục đực, sản xuất hạt lai F1 và gieo cấy lúa lai thương phẩm, nhờ vậy mà nhiều tổ hợp lai mới có năng suất cao được nhanh chóng đưa ra sản xuất Sau 30 năm nghiên cứu Trung Quốc đã công bố chọn tạo thành công hơn

600 dòng CMS và dòng B tương ứng, hàng ngàn dòng R, đánh dấu sự ra đời của hệ thống lúa lai “ Ba dòng”, mở ra bước ngoặt trong lịch sử sản xuất và thâm canh cây lúa [76][78][79]

Năm 1973, Shiming Shong nhà chọn giống lúa lai Trung Quốc đã phát hiện và chọn lọc được dòng bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với quang chu kỳ: HPGMS từ giống Nông Ken 58s Tại Hồ Bắc Trung Quốc (trích theo Nguyễn Văn Luật và cộng sự - 2002)[25], Các nhà khoa học Trung Quốc đã

sử dụng nó như một côngcụ di truyền hữu ích trong chọn giống lúa lai "hai

dòng", Sau công trình này người ta bắt đầu tìm ra các dòng vật liệu bất dục

đực di truyền nhân cảm ứng nhiệt độ, các dòng vừa cảm ứng nhiệt độ vừa cảm ứng với quang chu kỳ (PTGMS, TPGMS), các dòng PGMS ngược, TGMS ngược, các dòng bất dục cảm ứng với điều kiện môi trường do gen trội kiểm soát v.v Chúng được gọi bằng một tên chung là dòng bất dục đực di truyền nhân cảm ứng với điều kiện ngoại cảnh, sử dụng các dòng này làm dòng mẹ

để lai đã mở rộng phạm vi lai giữa các loài phụ lúa trồng tạo nhiều thuận lợi cho việc chọn ra các tổ hợp cao sản có chất lương tốt Các tổ hợp lai " hai

dòng " ở Trung Quốc đã cho năng suất cao hơn lúa lai "ba dòng" bình quân từ

5-10%, có chất lượng hạt tốt hơn, thời gian sinh trưởng ngắn, Nhiều tổ hợp lai

"siêu cao sản" đã được phóng thích ra sản xuất như Peiaỉ 64S/E32, Peiaỉ 64S/9311, có tiềm năng năng suất 17,1 tấn/ha trên diện tích rộng (6,7-67ha),, Hiện nay đang phát triển lúa lai siêu cao sản "thế hệ thứ hai" với năng suất cao hơn thế hệ đầu 15% Diện tích lúa lai từ năm 1991 trở lại đây ổn định vào khoảng 50% diện tích lúa cả nước, dự báo đến năm 2005 sẽ tăng 60%, các giống lai siêu cao sản hệ hai dòng sẽ thay thế các giống cũ, Năm 2002 diện tích gieo cấy lúa lai hai dòng của Trung Quốc đạt 2,67 triệu ha và sẽ tăng nhanh vào các năm sau đó [87]

-Lúa lai một dòng thực chất là duy trì ưu thế lai của một tổ hợp nào đó

được xác định có ưu thế lai cao về mọi tính trạng mong muốn Theo Yuan L,P

(1992) phương pháp một dòng là phương pháp sản xuất hạt lai thuần (True

Bred Hybrid Rice)[83] ý tưởng chuyển gen Apomixis từ cỏ dại sang cây lúa, tạo ra lúa đa phôi kết hợp với chọn giống truyền thống, sẽ là giải pháp có hiệu quả để tạo ra giống lúa lai một dòng [88], Ngoài ra còn sử dụng một số phương pháp khác như: Cố định ưu thế lai bằng phương pháp tạo thể song nhị bội (Amphidiploids), cố định ưu thế lai bằng phương pháp nuôi cấy tế bào soma, duy trì ưu thế lai bằng sử dụng hệ thống “cân bằng chết”, sử dụng lúa

vô phối để phát triển “lúa lai thuần”[45]

2.5.1.2 Nghiên cứu và phát triển lúa lai ở một số nước:

- Bangladesh bắt đầu nghiên cứu lúa lai từ năm 1993 tại Viện nghiên cứu lúa (BRRI) Vụ xuân năm 1996-1997, BRRI đã xác định được một số dòng CMS ổn định và thích ứng trong điều kiện Bangladesh như: IR6768A, IR6828A, IR6872A và IR66707A, tỷ lệ nhận phấn ngoài đạt từ 22-43,4%,

đồng thời đã xác định được một số dòng R tốt như: IR29723-143-3-3-1-1R,

IR 44675-101-3-3-2-2R, IR34686-179-1-2-1R Tại Bangladesh đã tổ chức nhân dòng bất dục và sản xuất hạt lai F1, kết quả được ghi nhận là: tỷ lệ dòng

bố mẹ khi nhân là 2B:6A đạt năng suất cao nhất Trong sản xuất hạt lai F1, tỷ

lệ là 2R: 14A Những kết quả bước đầu này đã khẳng định triển vọng phát triển lúa lai ở Bangladesh [37]

- Tại ấn Độ đã công nhận và mở rộng sản xuất đại trà 15 giống lúa lai năng suất cao, chất lượng tốt Diện tích lúa lai thương phẩm đạt 200,000 ha năm 2001 Các tổ hợp lai và hạt giống lúa lai đều do ấn độ tự chọn tạo và sản xuất, ấn Độ đã thu được một số kết quả chính là:

+ Xây dựng được mạng lưới nghiên cứu lúa lai gồm : 1Viện nghiên cứu và 12 Trung tâm, các đơn vị nghiên cứu này đã liên kết với các công ty giống cây trồng cùng tổ chức sản xuất hạt lai F1 Đặc biệt ở ấn Độ, các công ty tư nhân cũng đã đưa ra sản xuất và được công nhận 8 giống lai mới Năng suất hạt giống lai F1 mới chỉ đạt 1,5-2 tấn/ha

+ Đã tạo được một số giống chống chịu sâu bệnh khá và các giống lai có chất lượng gạo thương phẩm cao, hạt gạo dài, trong, có mùi thơm do chuyển được tính thơm Basmati vào dòng CMS [72]

- Các quốc gia khác như Bangladesh, Indonesia, Malaysia, Myanmar… bắt đầu nghiên cứu và phát triển lúa lai từ năm 1990 Song do họ sử dụng các

tổ hợp lai của Trung Quốc không phù hợp với điều kiện tự nhiên của mình, vì vậy phải tự tạo tổ hợp lai riêng [61]

- Sáu quốc gia ở châu á là Malaysia, Myanmar, Philippines, Việt

Nam, Indonesia và Srilanca đã thực hiện chung một dự án quốc tế " đội đặc nhiệm phát triển lúa lai" do FAO tài trợ Sau dự án tiềm lực nghiên cứu của mỗi nước đều được tăng cường trong lĩnh vực chọn tạo giống mới và sản xuất hạt lai F1[70] Đến hội nghị lúa lai quốc tế lần thứ tư tổ chức tại Việt Nam tháng 5/2002, đã có thêm nhiều nước nghiên cứu và ứng dụng lúa lai như: Hàn quốc, Triều tiên, Thái Lan, Nga, Mỹ, Đức, Ai cập, Nhật bản v.v [61]

2.5.2 Nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Việt Nam:

2.5.2.1 Nghiên cứu phát triển lúa lai thương phẩm:

Sản xuất lúa lai thương phẩm tại Việt Nam đã tăng nhanh chóng về diện tích do năng suất lúa lai cao và ổn định Năm 1990 cấy thử 10 ha tại một

số xã giáp biên giới Việt Trung, đến năm 1991 cấy 100ha, vụ xuân năm 1992 diện tích tăng lên 1.300 ha năm 2002đạt 500.000 ha và năm 2003 diện tích

là 600.000ha Năng suất lúa lai cao hơn hẳn lúa thường: 20-30% cá biệt có những vùng tăng đến 68,4% Năng suất lúa lai thương phẩm trong 10 năm qua tương đối ổn định đạt: 55 – 65 tạ/ha, Trong cùng điều kiện canh tác, năng suất lúa lai cao hơn lúa thuần khoảng 10 tạ/ha có nơi cao hơn đến 15-20 tạ/ha, [5][6] Hiện nay giống lúa lai có chất lượng cao như Bắc ưu 64, Bắc ưu 903, Bắc ưu 253…đã được gieo trồng phổ biến trong sản xuất dần dần thay thế tổ hợp Sán ưu 63, Sán ưu quế 99 có chất lượng thấp hơn Một số tổ hợp lai hai dòng có chất lượng cao cũng được mở rộng diện tích như Bồi tạp Sơn thanh, Bồi tạp 49 Nhiều tổ hợp lai mới nhập nội được đưa vào khảo nghiệm như: Bồi phong 25, Nông ưu 28, có năng suất cao hơn đối chứng 5 -10%, chất lượng gạo ngon và có nhiều đặc điểm tốt như: thời gian sinh trưởng ngắn phù hợp với hệ thống canh tác 3 vụ/năm, năng suất trung bình 6,5 – 8,0 tấn/ha,

chịu rét, chịu sâu bệnh khá [6] Tính đến năm 2000 một số tỉnh có diện tích trồng lúa lai lớn là: Nam Định (86,939 ha), Thanh Hoá (44,706 ha), Nghệ An(37,623 ha), Ninh Bình (34,122 ha), Hà Nam (24,828 ha), Phú Thọ (24,217 ha), Địa bàn gieo cấy lúa lai đã mở rộng ra các tỉnh miền Trung và Tây

Nguyên như Quảng Nam (3660 ha), Đăk lăk (822 ha)…[25]

2.5.2.2 Nghiên cứu chọn tạo bố mẹ và tổ hợp lai mới:

a- Làm thuần, nhân bố mẹ và sản xuất hạt lai của các tổ hợp nhập nội:

Vào giữa những năm 1980 Việt Nam bắt đầu nghiên cứu lúa lai bằng việc đánh giá các giống lúa lai nhập nội từ viện nghiên cứu lúa quốc tế trong chương trình thử nghiệm giống quốc tế (RTP) Viện lúa ĐBSCL đã xác định

2 giống UTL1 và UTL2 có năng suất cao hơn đối chứng, tuy nhiên do chưa sản xuất được hạt lai nên kết quả nghiên cứu chỉ dừng lại ở đây Năm 1992 Tổ chức Nông Lương của Liên Hiệp Quốc đã giúp đỡ Việt Nam Dự án TCP/VIE/2251, và TCP/VIE/6614 thông qua 2 dự án này, đã thu thập được 3 loại dòng A, B, R của các tổ hợp lai phổ biến trong sản xuất của Trung Quốc

Sử dụng các dòng vật liệu này, Việt Nam đã tiến hành nghiên cứu tính thích ứng, lai thử, chọn lọc và làm thuần chúng trong điều kiện Việt Nam, từ các dòng thuần đã nhân và sản xuất hạt F1 các tổ hợp Sán ưu 63, Sán ưu quế 99, nhị ưu 63, nhị ưu 838, Bác ưu 64, Bác ưu 903, Bác ưu253 v.v Đến nay Việt Nam đã thu thập và đánh giá 70 dòng mẹ bất dục đực CMS, 70 dòng duy trì tương ứng và nhiều dòng phục hồi từ Trung Quốc, Viện nghiên cứu lúa quốc

tế (IRRI), ấn Độ, Các Viện, Trường đã nghiên cứu và duy trì được các nguồn này Các dòng CMS đang sử dụng ở Việt Nam là BoA, II32A, Zhenshan 97A, Kim23A IR50825A,…và các dòng duy trì tương ứng, đồng thời đã chọn được hàng 100 dòng bố phục hồi phấn phục vụ cho chương trình lai tạo Hàng năm các cơ quan nghiên cứu đã lai thử khoảng 2000 tổ hợp, kết quả đánh giá đã chọn được một số tổ hợp lai cho năng suất cao, chất lượng tốt như HYT56,

HYT57, HYT83 Hoàn thiện qui trình nhân dòng của hai tổ hợp lai ba dòng: Bắc ưu 903, Bắc ưu 64 [5][18], đã phân lập và làm thuần dòng Pei ải 64S phù hợp với điều kiện Việt Nam phục vụ cho sản xuất hạt lai của các tổ hợp Bồi tạp sơn thanh, Bồi tạp 49 [5][39][46]

b- Gây tạo bố mẹ và tổ hợp của Việt Nam:

Việt Nam đã xác định được một số dòng TGMS thuần có thể sản xuất hạt lai F1 để tạo ra các tổ hợp lai phù hợp cho các vùng sinh thái trong nước như: TGMS-VN01, 11S, TGMS-VN1, TGMS-VN3 …( Viện Di truyền nông nghiệp); 7s, CL64S (Viện KHKTNN Việt Nam ), T29S, T1S-96, 103S, PA47S (Trường ĐHNNI) Các dòng TGMS kể trên có điểm nhiệt độ tới hạn gây hữu dục hạt phấn dưới 24oC, nhiệt độ gây bất dục hoàn toàn trên 27OC, vì vậy có thể nhân trong vụ Đông xuân, sản xuất hạt lai trong vụ mùa ở miền Bắc hoặc sản xuất hạt lai trong vụ Đông xuân, Hè thu, vụ Mùa ở Nam Bộ và duyên hải Nam Trung bộ, Một số giống lai hai dòng của Việt Nam đang được khu vục hoá trong sản xuất là TM4, VN01/212, TH3-3, Tổ hợp Việt lai 20 đã

được công nhận giống chính thức năm 2004, có tốc độ mở rộng diện tích nhanh nhất [16][25][47]

2.5.2.3 Sản xuất hạt giống lúa lai F1:

Theo tiến sỹ Nguyễn Trí Hoàn đến năm 2001 qui trình sản xuất hạt lai F1 của một số tổ hợp lúa lai nhập nội dùng cho vụ mùa như Bác ưu 64, Bác

ưu903 được nghiên cứu và hoàn thiện tại Trung tâm nghiên cứu lúa lai, và đã

được bộ NN và PTNT cho phép áp dụng rộng rãi trong cả nước sử dụng qui trình này, năng suất hạt lai trên diện tích rộng từ 5-150ha (trong điều kiện khí hậu thời tiết bình thường) đạt 2-3,5tấn/ha, vụ xuân 2001 diện tích sản xuất là 1.450 ha, đạt năng suất 1750 kg/ha [18] Năm 2002 diện tích sản xuất hạt lai

là 1,600ha, năng suất trung bình đạt 2,5 tấn/ha và sản lượng hạt lai F1 đạt tới 4.000 tấn Trung tâm nghiên cứu lúa lai đang xây dựng qui trình sản xuất hạt

lai F1 của tổ hợp Nhị ưu 838, Nhị ưu63 đã thử nghiệm sản xuất hạt lai F1 tại Hoà Bình và Bavì (Hà tây), năng suất hạt lai đạt 2-3 tấn/ha Với những tổ hợp lai mới, chất lượng cao có dòng IR58025A là mẹ Trung tâm lúa lai đã nghiên cứu sử dụng một số hoá chất để nâng cao tỷ lệ đậu hạt trong sản xuất hạt lai,

Tổ hợp HYT57 khó sản xuất hạt lai, khi áp dụng qui trình mới đã đạt năng suất 1,5-2 tấn/ha, tổ hợp HYT83, HYT82 năng suất đạt1,8-2,3 tấn/ha và các

tổ hợp HYT57, HYT82, HYT83 tại Bình Định và đồng bằng SCL cho năng suất hạt lai đạt tới: 2,2-2,3 tấn/ha [17]

Diện tích sản xuất hạt giống lúa lai F1 các tổ hợp lai hệ ba dòng của cả nước ngày một tăng Năm 1992 mới chỉ có 267ha, năm 2000 là 600 ha, năm

2001 là 1.450ha, gấp hai lần so với năm trước [37], đến năm 2002 đã có 1,600ha Các tỉnh có diện tích sản xuất hạt giống lúa lai F1 lớn là: Quảng Nam, Hải Phòng, Hà nam, Thanh hoá, Nam định, Ninh bình…Các tỉnh mở rộng diện tích sản xuất hạt giống lúa lai nhanh là Quảng nam, Đắc lăc và Hải phòng Quảng Nam và Đắc lắc là hai tỉnh có điều kiện tự nhiên thuận lợi cho sản xuất hạt giống lúa lai vì vậy có thể tổ chức sản xuất trên qui mô lớn Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn đã chủ trương mở rộng vùng sản xuất hạt lai F1 ở miền Trung, Tây nguyên và miền Nam, để cung cấp hạt giống cho các tỉnh phía Bắc, thay thế một phần cho việc nhập nội [6][18]

Tổ hợp lai hai dòng Bồi tạp sơn thanh đã được sản xuất thử ở một số tỉnh với diện tích khoảng100 ha nhưng năng suất thấp đạt từ 800kg đến 1500kg/ha và chi phí sản xuất cao làm cho giá không thấp hơn so với mua của nước ngoài[6] Hiện nay các tổ hợp lai mới của Việt Nam ra đời có ưu thế trong việc nâng cao năng suất hạt lai Tổ hợp Việt Lai 20 trung bình năm 1998: 1603 kg/ha, năm 2001 tăng lên 3015kg/ha trên diện tích 12 ha, có diện tích đạt tới : 4432kg/ha[16] Tổ hợp TM4 (11s/MH86) đạt năng suất 2,2 tấn/ha, do thời gian sinh trưởng của bố và mẹ tương đương nhau nên dễ bố trí sản xuất và giảm mức sử dung chất điều hòa hoa nở [27], tổ hợp lai hai dòng

TH3-3 (T1s96/R3) có năng suất F1 cao: 32,1 tạ/ha, sử dung tiết kiệm GA3 từ 60-80 g/ha nên hạ giá thành hạt giống[47]

2.5.2.3 Nghiên cứu ứng dụng lúa lai ở Thanh hoá:

Thanh hoá có diện tích tự nhiên: 11.168km2 trong đó đất sử dụng vào sản xuất Nông Nghiệp là 239.842,2 ha, bằng 21,5% diện tích tự nhiên, đất thích hợp cho trồng lúa năng suất cao có diện tích trên 100.000ha, Dân số: 3,562 triệu người, mật độ dân số: 317 người/km2, tốc độ tăng dân số bình quân: 1,47% (1989-1999), diện tích trồng lúa bình quân: 534,5m2/ đầu người [7][8] Thanh hoá là một trong những tỉnh đưa lúa lai vào cơ câu giống lúa khá sớm[8][34] Năm 1991 diệ tích là: 30ha, các năm sau diện tích tăng dần, năm 1996-1997 diện tích bình quân chiếm 10%, năm 1998-2000 diện tích tăng lên 20% (khoảng 48.000ha) vả ổn định từ năm 2001 đến nay Năng suất lúa lai ở Thanh hoá đạt bình quân 64 tạ/ha so với lúa thuần 40ta/ha, tăng 24tạ/ha, tương ứng là tăng 60% năng suất Chính vì vậy mà sản xuất lúa lai đã đứng rất vững tại đây, vì nó thực sự đã đem lại ấm no cho vùng đất còn nhiều khó khăn này, Việc sản xuất hạt giống lai F1 được tiến hành từ năm 2000 với diện tích 45ha, năng suất bình quân 19,4tạ/ha, các năm sau diện tích tăng dần, nhưng còn phụ thuộc nhiều yếu tố nên năng suất còn thấp, giá thành hạt giống còn cao Những giống lúa lai được đưa vào Thanh hoá trong vụ mùa là Bắc ưu64, Bắc

ưu 903, Bồi Tạp Sơn Thanh, Bồi Tạp 49, và vụ xuân là Sán ưu63, Nhị ưu63, Nhị ưu 838, đều là các giống nhập từ Trung Quốc với giá hạt giống khá cao từ 15.000 đ/kg đến 25.000 đ/kg Gần đây một vài công ty giống trong nước như công ty giống cây trồng Trung ương, công ty dịch vụ Hải Phòng… đã đưa hạt lai sản xuất trong nước vào thử nghiệm, đã cho kết quả tốt: Giá hạt giống hạ hơn, đặc biệt năm 2003 Thanh hoá đã mở rộng diện tích cấy giống VL20- Giống lúa lai hai dòng của Việt Nam ngắn ngày, năng suất khá 6 tấn/ha đã tạo

ra một khả năng trong việc mở rộng diện tích lúa lai bằng các giống được chọn tạo tại Việt Nam Giống TH3-3 mới công nhận tạm thời năm 2003 đã

được trồng thử tại Thanh hoá trong vụ xuân muộn, mùa sớm 2004 và được

được nông dân chấp nhận Xuất phát từ thực tế đó, cần phải nghiên cứu tổ chức tuyển chọn các giống lúa lai mới do Việt Nam chọn tạo đưa dần vào cơ cấu giống, trên cơ sở đó có thể tổ chức sản xuất hạt lai và nhân dòng bố mẹ tại

địa phương

phần 3 Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu

3.1 Vật liệu:

Gồm12 tổ hợp lai mới của Viện Sinh học nông nghiệp - Trường

ĐHNNI- Hà nội (danh sách ở bảng); 2 giống đối chứng: Nhị Ưu 838, VL20

Tên bố mẹ các tổ hợp Tên

1) So sánh cơ bản 12 tổ hợp lai mới của Việt Nam trong vụ xuân 2003 tại

Triệu sơn Thanh hoá

2) So sánh cơ bản 4 tổ hợp lai có triển vọng rút ra từ vụ xuân 2003 trong vụ xuân 2004 tại Triệu sơn Thanh hoá

3) Tìm hiểu ảnh hưởng của các mức phân bón đến khả năng sinh trưởng, phát triển, khả năng chống chịu sâu bệnh, năng suất và các yếu tố cấu thành năng

suất của 2 tổ hợp lai trong vụ xuân muộn 2004 tại Triệu sơn Thanh hoá:

TH3-3, VL20

4) Đánh giá tình hình sinh trưởng, phát triển, các yếu tố cấu thành năng suất

và năng suất của các tổ hợp lai trình diễn tại 3 vùng đất đại diện của Triệu sơn-Thanh hoá

3.3 Địa điểm, thời gian và điều kiện nghiên cứu :

3.3.2 Thời gian và điều kiện nghiên cứu:

Vụ xuân 2003 đến vụ xuân 2004 Thí nghiệm được bố trí trên đất vàn chủ động nước, có thành phần hoá học như bảng trước thí nghiệm:

Kết quả phân tích đất tại Triệu sơn- Thanh hóa (vụ xuân 2004)

Tổng số (%)

Trao đổi (mg/100g đất)Thời điểm

Mức phân

pHKCl OM P2O5 K2O N P2O5 K2O

Trước khi gieo

cấy