Đánh giá đặc điểm sinh trưởng, phát triển và khả năng kết hợp của một số dòng bố mẹ lúa lai ba dòng

Phân tích khả năng kết hợp của dòng bố mẹ ở một số tính trạng số lượng và năng suất.. Để chọn tạo thành công các giống lúa lai cần có các dòng bố mẹ có đặc điểmnông sinh học tốt, khả năn

BỘ GIÁO DỤC VÀ DÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trungthực và chưa từng được sử dụng để bảo vệ một học vị nào

Tôi xin cam đoan mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã đượccảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này đã được chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả luận văn

Lê Văn Thành

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Thị

Trâm, TS Nguyễn Thanh Tuấn đã nhiệt tình hướng dẫn và tạo điều kiện thuận lợi

để tôi hoàn thành đề tài và bản luận văn Thạc sĩ nông nghiệp này

Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của ban lãnh đạo cùng toàn thể cán bộViện nghiên cứu và Phát triển cây trồng-Học viện Nông nghiệp Việt Nam Đặc biệtcác anh chị em Phòng Công nghệ lúa lai đã tạo điều kiện về thời gian và vật chất đểtôi thực hiện và hoàn thành đề tài này

Tôi xin chân thành cảm ơn, tập thể các thầy cô Bộ môn Di truyền và Chọngiống cây trồng trong Khoa Nông học, Ban quản lý đào tạo-Học viện Nông nghiệpViệt Nam đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập vàthực hiện đề tài này

Để hoàn thành được khoá học này, tôi còn nhận được sự động viên, hỗ trợ rấtlớn về vật chất, về tinh thần của gia đình, bạn bè

Tôi xin trân trọng biết ơn những tình cảm cao quý đó!

Hà Nội, ngày 24 tháng 3 năm 2015

Tác giả luận văn

Lê Văn Thành

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC BẢNG vi

PHẦN I MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích yêu cầu của đề tài 2

1.2.1 Mục đích 2

1.2.2 Yêu cầu của đề tài 2

PHẦN II TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1

Tình 3

2.1

.1 Tình 3

2.1

.2 Tình 5

2.2

Cơsở 7

2.2

.1 Cơsở 7

2.2

.2 Một 8

2.3

Các 14

2.3

.1 Đặc 15

2.4

Phươ 17

2.4

.1 Chọn 17

2.4

.2 Chọn 18

2.4

.3 Chọn 19

2.5

Kỹth 19

2.6

Các 22

2.6

.1 Cách 22

2.6

.2 Khử 22

2.6

.3 Thu 23

2.6

.4 Bảo 23

4.2.5 Một số chỉ tiêu chất lượng gạo của các tổ hợp lai và dòng bố trong vụ

Mùa 2014 524.3 Đánh giá giá trị ưu thế lai thực và ưu thế lai chuẩn của các tổ hợp lai

trong điều kiện vụ Mùa 2014 554.3.1 Giá trị ưu thế lai thực, ưu thế lai chuẩn trên một số tính trạng số lượng 554.3.2 Giá trị ưu thế lai thực, ưu thế lai chuẩn trên các tính trạng năng suất 594.3.3 Giá trị ưu thế lai thực và ưu thế lai chuẩn trên một số tính trạng chất lượng 62

4.4 Phân tích khả năng kết hợp của dòng bố mẹ ở một số tính trạng số

lượng và năng suất 664.4.1 Kết quả phân tích phương sai một số tính trạng số lượng và năng suất 664.4.2 Đánh giá khả năng kết hợp chung và khả năng kết hợp riêng của các

DANH MỤC BẢNG

STT Tên bảng Trang

3.1 Các dòng vật liệu nghiên cứu 284.1 Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các dòng A và R trongđ

PHẦN I MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề

Trong một thời gian dài, ưu thế lai ở cây lúa vẫn chưa được sử dụng rộngrãi như các cây trồng khác, vì lúa là cây tự thụ phấn nghiêm ngặt Nhờ phát hiện ranhững hiện tượng bất dục đực ở lúa của các nhà khoa học Trung Quốc vào nhưngnăm cuối thế kỷ 20, việc nghiên cứu ứng dụng ưu thế lai ở lúa đã đạt được nhiềuthành tựu lớn, tạo ra một cuộc cách mạng đột phá về năng suất, góp phần đảm bảo anninh lương thực thế giới và tăng thu nhập cho người dân

Việc khai thác và sử dụng ưu thế lai ở lúa được xem là giải pháp tốt để thúcđẩy việc tăng sản lượng lúa Sử dụng rộng rãi các giống lúa lai F1 vào sản xuất đãlàm tăng thu nhập và hiệu của kinh tế của sản xuất nông nghiệp (YuanL.P.etall,1995)

Để chọn tạo thành công các giống lúa lai cần có các dòng bố mẹ có đặc điểmnông sinh học tốt, khả năng kết hợp cao, nhân dòng và sản suất hạt lai F1 với năngsuất cao Đặc biệt trong điều kiện Việt Nam, hạt giống lúa lai F1 sản xuất trongnước mới chỉ đáp ứng được 20-25% nhu cầu nên việc chủ động tạo được các dòng

bố mẹ và con lai F1 nhằm hạn chế việc nhập khẩu là cần thiết

Do công nghệ sản xuất cồng kềnh, tốn nhiều thời gian và kinh phí nên việcnghiên cứu và chọn tạo giống lúa lai ba dòng ở nước ta chưa đạt được thành côngnhư lúa lai hệ hai dòng Các vật liệu chọn giống lúa lai ba dòng đang được sửdụng ở Việt Nam phần lớn có nguồn gốc nhập nội từ IRRI và Trung Quốc Một sốdòng mẹ mới đã được chọn tạo song số lượng còn rất hạn chế Vì vậy, để tạonhiều tổ hợp lai tốt, khai thác một cách tối đa ưu thế lai ở lúa nhằm nâng cao năngsuất, chất lượng và khả năng chống chịu của các tổ hợp này chúng ta cần phải cónhiều dòng bố, mẹ tốt, khả năng kết hợp và cho ưu thế lai cao Từ những yêu cầuthực tế và định hướng phát triển lâu dài trong chương trình phát triển giống lúa lai

bền vững tại Việt Nam chúng tôi thực hiện đề tài: “Đánh giá đặc điểm sinh trưởng, phát triển và khả năng kết hợp của một số dòng bố mẹ lúa lai ba dòng”.

1.2 Mục đích yêu cầu của đề tài

1.2.2 Yêu cầu của đề tài

- Đánh giá đặc điểm sinh trưởng, phát triển, năng suất, chất lượng và khả

năng chống chịu sâu bệnh tự nhiên của các dòng A, R trong điều kiện vụ Xuân 2014

- Lai thử một số dòng R trong tập đoàn của Phòng Công nghệ lúa lai với cácdòng A nghiên cứu để đánh giá khả năng nhận phấn trong vụ Xuân

- Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng A và R trong điều kiện miền BắcViệt Nam từ đó chọn ra các dòng bố mẹ và tổ hợp lai ưu tú

PHẦN II TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Tình hình nghiên cứu và phát triển lúa lai trong nước và thế giới.

2.1.1 Tình hình nghiên cứu và phát triển lúa lai trên thế giới.

Yuan Long Ping được xem như là “Cha đẻ của lúa lai” Trong những năm

1960 và 1970 công trình của ông đã thúc đẩy sự phát triển của cây lúa với tính năngbất dục đực di truyền Điều này có nghĩa rằng sự tự thụ phấn không xảy ra, chophép nó được thụ phấn chéo bởi một cây lúa khác, tạo điều kiện cho thụ phấn chéoxảy ra Kỹ thuật này hiện được sử dụng rộng rãi bởi các nhà nhân giống lúa trên thếgiới để phát triển lúa lai

Năm 1964, Tại đảo Hải Nam Yuan Long Ping và cộng sự đã phát hiện đượccây lúa dại bất dục trong loài lúa dại Oryzae fatuaspontanea, sau đó họ đã chuyểnđược tính bất dục đực hoang dại này vào lúa trồng và tạo ra những vật liệu di truyềnhoàn toàn mới giúp cho việc khai thác ưu thế lai thương phẩm Năm 1973 lô hạtgiống F1 ba dòng đầu tiên được sản xuất Năm 1974 Trung Quốc đưa ra một số tổhợp lai cho ưu thế cao đồng thời quy trình sản xuất hạt lai "ba dòng" cũng đượchoàn thiện vào năm 1975 Năm 1976, Trung Quốc đã có khoảng 140.000 ha gieocấy lúa lai thương phẩm (Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn, 2002) Nhữngnăm 1970, Yuan L.P và cộng sự tạo ra các tổ hợp năng suất cao, dạng hình lýtưởng, dễ dàng sử dụng như: Nam ưu số 2, Uỷ ưu số 7 (Nguyễn Trí Hoàn, 2002).Bên cạnh đó Trung Quốc cũng bắt đầu nghiên cứu sử dụng gen tương hợprộng (WCG) Đồng thời phát hiện gen p(t)ms tạo nên điểm đột phá dẫn đến mộtcuộc cách mạng mới trong công nghệ sản xuất lúa lai: Phương pháp sản xuất lúa lai

"2 dòng" Bước đi đầu tiên thử nghiệm lúa lai hai dòng là sử dụng hoá chất diệt hạtphấn nhưng độ thuần F1 thấp, giá thành đắt, ảnh hưởng môi trường Những nghiêncứu sử dụng các dòng bất dục đực di truyền nhân cảm ứng môi trường (EGMS) tỏ

ra khả quan (Nguyễn Thị Gấm, 2003)

Năm 1973, Shi Mingsong phát hiện một số cây bất dục trong quần thể củagiống Nongken 58, ở độ dài ngày trên 14h chúng thể hiện tính bất dục, ở độ dài

ngày dưới 13h45' chúng lại biểu hiện hữu dục Qua nghiên cứu ông thấy tính trạngnày do một cặp gen lặn trong nhân điều khiển Theo Yuan L.P., dòng Nongken 58đặc trưng cho dạng bất dục PGMS cảm ứng mạnh với ánh sáng và cảm ứng yếu vớinhiệt độ, giới hạn chuyển hoá là 13h45' (điều kiện 23-260C) Theo Shi Mingsong,thời kỳ mẫn cảm là phân hoá gié cấp 1 đến hình thành tế bào mẹ hạt phấn (10-12ngày trước trỗ) (Trích theo Quách Ngọc Ân, 2002).

Năm 1988, Murayama và cộng sự phát hiện dòng TGMS trên giống Annongs

từ dạng đột biến tự nhiên, quan sát thấy trong điều kiện nhiệt độ trên 270C dòng nàythể hiện bất dục, điều kiện dưới 240C chúng thể hiện tính hữu dục Tính trạng này

do gen lặn trong nhân quy định Theo Yuan L.P., ông cho rằng Annongs là dòngđặc trưng cho bất dục dạng TGMS thuộc loài phụ Indica, bất dục trong điều kiệnnhiệt độ cao, nhiệt độ chuyển hoá 23-240C Giai đoạn mẫn cảm là giai đoạn hìnhthành hạt phấn hoặc phân bào giảm nhiễm (Trích theo Quách Ngọc Ân, 2002).Công nghệ sản xuất lúa lai của Trung Quốc đã được ứng dụng rộng rãi ởnhiều nước trên thế giới Đã có 17 quốc gia, nghiên cứu và phát triển lúa lai, diệntích lúa lai chiếm khoảng 10% và chiếm khoảng 20% tổng sản lượng lúa toàn ThếGiới Lúa lai đã mở ra hướng phát triển mới để nâng cao năng suất, chất lượng lúagạo và góp phần đảm bảo an ninh lương thực trên phạm vi toàn cầu (Virmani S.S.,1995) Tại hội nghị lúa lai quốc tế lần thứ năm được tổ chức tại Hồ Nam, TrungQuốc năm 2008 đã tổng kết trồng lúa lai ở các nước ngoài Trung Quốc tới năm

2007 là 2.521.000 ha, trong đó Ấn Độ (1.100.000 ha), Việt Nam (650.00 ha),Philippines (341.000 ha), Bangladesh (300.000 ha), Indonesia (130.000 ha)(Fangming Xie, 2008) Diện tích này còn tiếp tục tăng những năm sau Một số nướcnhư Indonesia và Mỹ đã tiến hành sản xuất lúa lai trên quy mô công nghiệp

Siêu lúa lai được Yuan L.P nghiên cứu từ năm 1997 đến 2000, đã trồng240.000 ha, năng suất bình quân đạt 9,6 tấn/ha Năm 2002, trồng 1,4 triệu ha, năngsuất 9,1 tấn/ha (Trần Văn Đạt, 2005), và hiện nay đã có hàng chục giống lúa đạtnăng suất cao và siêu cao, được trồng trên diện tích rộng, năng suất tăng 10% so vớigiống lúa lai hiện có, đạt năng suất 10,5 tấn/ha (năm 2000) và giai đoạn 2 năng suất

đạt 12 tấn/ha (năm 2005), ở diện tớch thớ nghiệm nhỏ “siờu lỳa lai” đạt tới 19,5tấn/ha (tổ hợp Kim 23A/Q661).

Qua 30 năm nghiờn cứu, dựng phương phỏp lai xa huyết thống, lai xa địa lýsinh thỏi, Trung Quốc đó tạo được hơn 600 dũng vật liệu bất dục di truyền tế bàochất (A) và dũng duy trỡ (B) tương ứng, hơn 3000 dũng phục hồi (R) để tạo ra nhiều

tổ hợp lai trong đú cú hơn 200 tổ hợp được gieo trồng phổ biến trong sản xuất.Thành tựu về lỳa lai cú thể xem là cuộc cỏch mạng xanh lần thứ hai trongnụng nghiệp, gúp phần đảm bảo an ninh lương thực thế giới và tăng thu nhập củangười nụng dõn trong cỏc biện phỏp kỹ thuật hiện nay (Leocadios, SebastianFlordeliza H., Boedey, 2005)

IRRI đó tham gia vào nghiờn cứu lỳa lai từ năm 1979 Nghiờn cứu của họvào lỳa lai hiện nay tập trung vào sản xuất lỳa lai cú năng suất cao nhất, chất lượnghạt tốt, khả năng chịu ỏp lực mụi trường khắc nhiệt, khỏng sõu bệnh cụn trựng vàcỏc bệnh và năng suất sản xuất hạt giống cao

Trong năm 1992, IRRI thành lập văn phũng đại diện tại Hà Nội nhằm hỗtrợ hợp tỏc tốt hơn với Việt Nam.(Hồ Đỡnh Hải, 2013)

2.1.2 Tỡnh hỡnh nghiờn cứu và phỏt triển lỳa lai ở Việt Nam.

Việt Nam đ tiếp thu những thành tựu về nghiên cứu vàphát triển lúa lai của Trung Quốc Năm 1991, đ trồng thử hơn

100 ha lúa lai cho kết quả rất khả quan Năm 1992, Việt Nam bắt

đầu nghiên cứu lúa lai Chương trình nghiên cứu lúa lai được sựtham gia của các cơ quan nghiên cứu khác nhau như: Viện Ditruyền Nông nghiệp, Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội, ViệnCây Lương thực và cây thực phẩm, Viện Bảo vệ thực vật, ViệnNghiên cứu lúa Đồng bằng sông Cửu long, Viện Nông hoá thổnhưỡng và Trung tâm khảo kiểm nghiệm giống cây trồng Trung

ương Được sự hỗ trợ của các dự án, các tổ chức nước ngoài, đặcbiệt là của các chuyên gia lúa lai Trung Quốc chúng ta đ đàotạo được cán bộ, thu thập được vật liệu phục vụ cho nghiên cứu vàsản xuất thử nghiệm hạt giống lúa lai (Nguyễn Trí Hoàn, 2002)

Hiện nay, diện tích canh tác lúa ngày càng giảm nhưng năng suất và sảnlượng lúa vẫn tăng do: Bố trí cơ cấu mùa vụ được điều chỉnh hợp lý, kỹ thuật canh

tác được cải tiến, các giống lúa năng suất cao được đưa vào đồng ruộng ngày càngnhiều, trong đó các tỉnh phía Bắc đã trồng lúa lai năm sau cao hơn năm trước, gópphần làm tăng tổng sản lượng lúa (Nguyễn thị Trâm, 2012) Diện tích lúa lai trong

cơ cấu giống tăng từ 1% năm 1995, lên 9,54% năm 2009 Theo Bộ nông nghiệp vàphát triển nông thôn (2010), năng suất lúa lai trong các năm đều cao hơn năng suấtlúa trung bình toàn quốc từ 24,28-66,39% Sự tham gia của các giống lúa lai vào cơcấu giống lúa đã góp phần làm tăng năng suất và sản lượng lúa ở các tỉnh phía Bắc

và đóng góp tích cực vào công cuộc xóa đói giảm nghèo (Nguyễn thị Trâm, 2012)

Diện tích trồng lúa lai thương phẩm ở Việt Nam tăng rất nhanh Sau khi cấythử lúa lai trong vụ mùa năm 1991 trên diện tích 100 ha, từng bước được mở rộng

ra 36 tỉnh đại diện cho các vùng sinh thái khác nhau, bao gồm cả miền núi, đồngbằng, trung du Bắc bộ, duyên hải miền Trung, Tây Nguyên và đồng bằng Sông CửuLong Đến nay, diện tích trồng lúa lai ở Việt Nam được phát triển với tốc độ khánhanh, từ 11.094 ha (1992) tăng lên 435.508 ha năm 2000 và 613.117 ha năm 2012(bảng 1) và Việt Nam trở thành quốc gia có diện trồng lúa lai lớn thứ ba trên thếgiới sau Trung Quốc và Ấn Độ Tổng kết nhiều năm cho thấy năng suất lúa lai caohơn lúa thuần từ 10-20% trong cùng điều kiện canh tác Năng suất trung bình đạt6,5 tấn/ha (lúa thuần là 5,27 tấn/ha) Nhiều diện tích lúa lai đạt 9-10 tấn/ha, nơi caonhất đã đạt 11-14 tấn/ha (Cục trồng trọt - Bộ NN&PTNT, 2012)

Đối với lúa lai ba dòng, các nhà nghiên cứu đã thu thập và đánh giá sự thíchứng của 77 dòng mẹ bất dục đực CMS, 77 dòng duy trì tương ứng và rất nhiều dòngphục 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 CMSđang được sử dụng ở Việt Nam là BoA, II32A, IR50825A, IR68897A và các dòngduy trì tương ứng đồng thời đã chọn được hàng 100 dòng bố phục hồi phấn phục vụcho chương trình lai tạo Viện Cây lương thực và cây thực phẩm đã lai tạo và chọnlọc được 3 dòng CMS đó là AMS71S, AMS72S, AMS73S và 22 dòng B có khảnăng duy trì tốt Hàng năm lai tạo khoảng 2000 tổ hợp lai, kết quả là đã chọn tạođược một số tổ hợp lai cho năng suất cao, chất lượng tốt như HYT56, HYT57,HYT92, HYT100 (công nhận tạm thời), giống HYT83 (Công nhận quốc gia) và một

số tổ hợp có triển vọng HYT84, HYT101, HYT102, HYT103, HYT95… Hoànthiện qui trình nhân dòng và sản xuất hạt lai F1 của các tổ hợp lai ba dòng: Bắc ưu

903, Bắc ưu 64, Bắc ưu 253, Nhị ưu 838, Nhị ưu 63, D ưu 525…( Nguyễn TríHoàn, 2007)

2.2 Cơ sở khoa học của đề tài.

Việc sử dụng rộng rãi các giống lai F1 vào sản xuất đã làm tăng thu nhập vàhiệu quả kinh tế của sản xuất nông nghiệp (Yuan L.P và cs, 1995)

Trong một thời gian dài, ƯTL ở cây lúa vẫn chưa được sử dụng rộng rãi như

ở các cây trồng khác, vì lúa là một cây tự thụ nghiêm ngặt (Nguyễn Văn Hoan và

Vũ Hồng Quảng, 2006) Sau đó nhờ những phát hiện ra những hiện tượng bất dụcđực ở lúa, vấn đề ƯTL ở lúa đã đạt được nhiều thành tựu lớn, tạo ra một cuộc cáchmạng đột phá năng suất, góp phần đảm bảo an ninh lương thực thế giới và tăng thunhập cho người nông dân

Theo Hoàng Bồi Kính (1993), Trung Quốc là nước đầu tiên ứng dụng thànhcông ƯTL và đã đưa lúa lai vào sản xuất thành công trên hàng chục triệu ha trong 2thập kỷ qua Sau đó, chương trình nghiên cứu và phát triển lúa lai đã được ứng dụngtrên 20 nước khác nhau trên phạm vi toàn cầu

2.2.1 Cơ sở di truyền của hiện tượng ưu thế lai.

2.2.1.1 Thuyết siêu trội

Thuyết này do Shull và East công bố năm 1908 (Nguyễn Hồng Minh, 1999).Các tác giả cho rằng ưu thế lai gây nên do kết quả của tác động qua lại giữa các alenkhác nhau cùng vị trí Ở trạng thái dị hợp tử theo các alen, mỗi gen trội và lặn đềugiữ một chức năng khác nhau do sự phân hoá khác nguồn của các alen Do tác độngtương hỗ giữa các alen trong cùng một locus sẽ tạo ra những ảnh hưởng làm chocon lai dị hợp tử có sức sống vượt xa bất kỳ dạng đồng hợp thể nào: a1a1<a1a2> a2a2hoặc AA < Aa > aa Với giả thiết này thì con lai càng có độ dị hợp cao thì ưu thế laicàng lớn, giảm độ dị hợp tử thì cũng giảm ưu thế lai

Thuyết siêu trội được nhiều công trình chứng minh, tuy nhiên vẫn có nhữngthực nghiệm đối lập thuyết này Ở cây tự thụ phấn, các con lai giữa các dòng, giống

khác nhau về mặt di truyền không phải luôn luôn cho ƯTL cao hơn bố mẹ đồnghợp tử (Nguyễ Hồng Minh, 2006).

2.2.1.2 Thuyết tính trội

Thuyết tính trội do Davenport đề xuất năm 1908, sau đó Bruce Keeble vàPellew bổ sung vào năm 1910 (Nguyễn Hồng Minh, 1999 Nguyễn Công Tạn và cs,2002) Theo thuyết này các alen trội là những alen có lợi còn các alen lặn đồng vịcủa chúng có hại, làm giảm sức sống Ưu thế lai là kết quả của sự tác động tương hỗgiữa các gen trội có lợi được hình thành trong quá trình tiến hoá của sinh vật, cũngtheo thuyết này thì con lai càng có nhiều alen trội thì ưu thế lai càng cao

♀ Aabb x ♂ aaBB

F1: AaBb

A > aGen trội ức chế gen lặn

B > b

2.2.2 Một số nghiên cứu về biểu hiện ưu thế lai và sử dụng ƯTL ở lúa.

ƯTL xuất hiện ngay từ khi hạt nảy mầm cho đến khi hoàn thành quá trìnhsinh trưởng và phát triển của cây Sự biểu hiện ƯTL ở các cơ quan sinh trưởng sinhdưỡng, sinh trưởng sinh thực và có thể quan sát được ở các tính trạng hình thái, đặctính sinh lý, hóa sinh, năng suất, chất lượng, khả năng thích ứng chống chịu (Nguyễn Văn Hiển và cs, 2000)

Cây lúa có kiểu hình khoẻ đẹp là cơ sở cho năng suất cao và là mục tiêu củacác nhà chọn giống nhằm tạo ra được các giống có kiểu cây lý tưởng Năm 1980,các nhà chọn giống lúa Nhật Bản đã đề xuất kiểu hình cho giống lúa siêu cao sảnvới năng suất vượt lên 25% sau 15 năm cải tiến giống Donald (1986), người khởixướng đầu tiên về kiểu cây lý tưởng, Huang cho rằng sinh trưởng nhanh mạnh, đẻnhiều cho ưu thế lai vượt trội về năng suất, Zhou cho rằng kiểu cây lý tưởng phải cóbông to Yuan L.P (1997) đặc biệt nhấn mạnh đến việc tạo ra kiểu hình đạt đến sự

hài hoà giữa “nguồn” và “sức chứa”, ông tạo ra tổ hợp lai Peiai64S/E32 với kiểucây lý tưởng, năng suất đạt 13,9 tấn/ha (Ngô Thế Dân, 2002).

2.2.2.1 ƯTL về số lá trên cây

Tổng số lá trên cây có liên quan đến thời gian sinh trưởng và diện tích quanghợp của quần thể Theo Nguyễn Văn Hiển (2000), nhóm giống lúa ngắn ngàythường có khoảng 12-15 lá, có thời gian sinh trưởng từ 90-120 ngày, trong đó cónhiều giống cực ngắn khoảng 12-13 lá, nhóm trung bình có 16-18 lá, có thời giansinh trưởng 140-160 ngày và nhóm dài ngày có khoảng 20-21 lá và thời gian sinhtrưởng là 170-200 ngày

Yuan Long Ping (1995) và các nhà chọn giống lúa Trung Quốc cho rằng: láđòng dài, rộng vừa phải, bản lá lòng mo, dày, đứng và xanh đậm là lý tưởng

Kết quả nghiên cứu của Jenning (1981) cho rằng lá đòng dài và di truyền độclập không liên quan với gen lặn điều khiển độ dài thân, đặc điểm này rất quan trọngbởi vì có thể chuyển gen lùn sang những giống có tính trạng mong muốn mà vẫngiữ được tính lùn (Ngô Thế Dân, 2002)

Lá đứng được kiểm tra bởi 1 gen lặn có hệ số di truyền cao, cặp gen này cótác dụng đa hiệu vừa gây nên thân ngắn, vừa làm cho bộ lá đứng thẳng, cứng vàngắn, độ dài lá có quan hệ đa hiệu với gen xác định chiều cao cây, nhưng còn bị chiphối của điều kiện môi trường, độ dày lá có quan hệ chặt với tiềm năng năng suấtlúa (Nguyễn Thị Gấm, 2003)

2.2.2.2 ƯTL về số nhánh và khả năng đẻ nhánh

Số nhánh lúa và động thái đẻ nhánh là một trong những mục tiêu mà nhàchọn giống đưa ra để chọn tạo giống mới Số nhánh hữu hiệu cao quyết định sốbông/khóm là một yếu tố cấu thành năng suất Trong điều kiện cấy 1-2 dảnh và cấythưa cây lúa có thể đẻ được 20-30 nhánh

Đối với lúa thì số nhánh đẻ của một cá thể là di truyền số lượng với hệ số ditruyền thấp đến trung bình Nếu một trong hai bố mẹ có khả năng đẻ nhánh khoẻ thìcon lai đẻ khoẻ và ở các thế hệ phân ly sẽ xuất hiện những cá thể đẻ khoẻ với tần sốcao (Ngô Thế Dân, 2002)

Nghiên cứu các tổ hợp lai, Nguyễn Thị Gấm (2003) nhận xét rằng kiểu đẻnhánh chụm và đứng thẳng là do gen lặn quy định còn kiểu đẻ nhánh xoè là trội.Theo đề xuất của Yuan Long Ping (1990), cây lúa đạt năng suất cao phải có khảnăng đẻ nhánh trung bình, khi chín đầu bông uốn cong cách mặt ruộng 60cm, láđòng luôn che khuất bông.

2.2.2.3 ƯTL về chiều cao cây

Gen lùn đóng vai trò quan trọng trong quá trình tạo ra kiểu cây lý tưởng, ởlúa có 2 kiểu gen lùn chính trong tự nhiên, ngoài ra còn có một số kiểu gen lùn dođột biến tự nhiên hay nhân tạo Các cặp gen lặn sẽ làm cho các lóng bị rút ngắnnhưng không rút ngắn chiều dài bông Gen lùn có hệ số di truyền cao nhưng khôngliên kết với gen làm nhỏ hạt vì vậy được sử dụng khá rộng rãi trong các chươngtrình cải tiến vật liệu bố mẹ lúa lai (Ngô Thế Dân, 2002)

Chiều cao của lúa lai cao hay thấp phụ thuộc vào đặc điểm của bố mẹ, tùytừng trường hợp, chiều cao của F1 có lúc biểu hiện ưu thế lai dương, có lúc nằmtrung gian giữa bố và mẹ có lúc lại xuất hiện ưu thế lai âm

2.2.2.4 ƯTL về thời gian sinh trưởng

Thời gian sinh trưởng của cây lúa tính từ khi hạt thóc nảy mầm cho đến khichín, thay đổi từ 90-180 ngày tuỳ theo giống và điều kiện ngoại cảnh Nắm đượcquy luật thay đổi thời gian sinh trưởng của cây lúa là cơ sở chủ yếu để xác định thời

vụ gieo cấy, cơ cấu giống, luân canh tăng vụ ở các vùng khác nhau (Nguyễn MinhCông và Nguyễn Tiến Thăng, 2007)

Thời gian sinh trưởng được chia làm hai giai đoạn là giai đoạn sinh trưởngsinh dưỡng và giai đoạn sinh trưởng sinh thực (sinh sản) Giai đoạn sinh sản thườngkéo dài 27-35 ngày, trung bình 30 ngày Hầu hết các giống lúa ở vùng nhiệt đới cógiai đoạn chín khoảng 30 ngày

Thời gian sinh trưởng của lúa bị ảnh hưởng môi trường như ngày dài, nhiệt

độ và điều kiện đất, đã có 15 QTL được xác định trên quần thể lai giữa Nipponbare

và Kasalath; trong đó 9 QTL: Hd1(Se1), Hd2, Hd3a, Hd3b, Hd4, Hd5, Hd6, Hd8,Hd9 di truyền theo Mendel Roonsattham et al 2006; Uga et al., 2007), nghiên cứu

giống lúa thơm Khao Dawk Mali 105 cho biết có 3 gen Hd1, Hd3a, Hd6 điều khiểnphản ứng quang chu kỳ của giống này.

Dựa trên phân tích di truyền số lượng, Kiều Thị Ngọc (2002) cho rằng gencộng tính và siêu trội điều khiển tính trạng thời gian sinh trưởng Đồng thời, Uga(2007) cũng cho rằng các locus liên quan đến phản ứng quang chu kỳ có tác độngcộng tính

Yuan Long Ping (1980) cho rằng đa số con lai F1 có thời gian sinh trưởngkhá dài và thường dài hơn bố mẹ sinh trưởng dài nhất Xu và Wang (1980) nhận xétrằng thời gian sinh trưởng của con lai phụ thuộc vào thời gian sinh trưởng của dòngphục hồi (dòng R) (Nguyễn Thị Trâm, 1995; Vũ Hồng Quảng, 2003)

Lúa lai có thời gian sinh trưởng ngắn hơn các giống lúa thường vì hầu hếtcác dòng mẹ đang sử dụng hiện nay có thời gian sinh trưởng cực ngắn đến ngắn khilai dòng R sinh trưởng trung bình, con lai có thời gian sinh trưởng trung gian giữa

bố và mẹ Thời gian sinh trưởng của cây lúa biến động trong phạm vi rộng, là tínhtrạng số lượng do nhiều gen cùng kiểm soát Khi lai hai giống lúa có thời gian sinhtrưởng khác nhau, con lai F1 của đa số tổ hợp lai biểu hiện hiệu ứng cộng tính (NgôThế Dân, 2002; Nguyễn Thị Gấm, 2003)

2.2.2.5 ƯTL về khả năng chống chịu

Đặc tính chống sâu bệnh ở lúa lai đa số do gen trội hoặc trội không hoàn toànkiểm tra Nếu một trong hai bố mẹ mang gen chống chịu sâu bệnh thì sau đó đượctruyền cho con lai F1 và mất đi nhanh chóng ở các thế hệ tiếp theo (Nguyễn TríHoàn, 2002)

Nếu bố mẹ có những đặc điểm tốt được lai với nhau có thể giữ lại tính trạng

đó ở đời sau làm cho con lai F1 hoàn thiện hơn, ví dụ dòng mẹ Shan ưu 6 có đặcđiểm nổi bật như kháng đạo ôn, thời gian sinh trưởng ngắn, đẻ nhánh yếu, khốilượng 1000 hạt cao Dòng bố IR26 chống bạc lá, thời gian sinh trưởng dài, đẻ nhánhkhoẻ, khối lượng 1000 hạt nhẹ, khi lai hai dòng trên với nhau cho con lai F1 có cáctính trạng được bổ sung khá hoàn thiện là: vừa kháng đạo ôn, vừa kháng bạc lá, cóthời gian sinh trưởng trung bình, đẻ nhánh khoẻ, khối lượng 1000 hạt nặng (Lê DuyThành, 2001)

Một số nghiên cứu khác cho thấy rằng con lai F1 có khả năng chống chịu vớinhững điều kiện bất thuận: lạnh, hạn, ngập, mặn, chua (Virmani S.S, 1996) Lúalai có khả năng tái sinh chồi và chịu nước sâu cao (Sirajul Islam, 2007) Ở ViệtNam, các nhà chọn giống đã tạo được giống lúa lai kháng bạc lá như Việt Lai 24(Nguyễn Văn Hoan và cs, 2007), chịu nóng, chịu chua mặn, chịu đất xấu khá hoặcmột số giống lúa lai mới có tính thích ứng rộng như TH3-3, TH3-4 (Nguyễn ThịTrâm, 2005).

2.2.2.6 ƯTL về các tính trạng sinh lý

Nhiều nghiên cứu phát hiện thấy lúa lai có diện tích lá lớn, hàm lượng diệplục trên một diện tích lá cao, do đó có hiệu suất quang hợp cao Trái lại cường độ hôhấp của lúa lai thấp hơn lúa thường Hiệu suất tích lũy chất khô của lúa lai có ưu thếhơn hẳn lúa thường nhờ vậy tổng hợp chất khô trong một cây tăng, trong khi đólượng vật chất tích lũy vào bông hạt tăng mạnh còn tích lũy vào các cơ quan sinhdưỡng như thân lá giảm mạnh Theo Ponnuthurai và cộng sự (1984) đã xác định conlai có ưu thế lai thực và ưu thế lai giả định cao hơn ở mức tin cậy ở chỉ tiêu tích luỹchất khô và chỉ số thu hoạch Lin và Yuan Long Ping (1980) cho rằng sức sinhtrưởng của con lai mạnh hơn hẳn bố mẹ ở thời kỳ đầu của quá trình sinh trưởng

2.2.2.7 ƯTL về các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất

Khi gieo cấy trên diện rộng người ta thấy rằng con lai F1 có năng suất cao hơn

bố mẹ từ 20-70% và ưu việt hơn hẳn lúa nửa lùn cải tiến tốt nhất từ 20-30% Con lai

F1 thể hiện ưu thế lai cao hơn bố mẹ về số bông/khóm, khối lượng trung bình bôngcủa con lai cao hơn lúa thường do có khối lượng hạt nặng và tỷ lệ hạt chắc cao

Theo Yuan Long Ping, cho rằng kiểu cây lý tưởng phải có kích thước bông

và số lượng bông trung bình lớn Bông trung bình có khoảng 180 hạt chắc, khốilượng 1000 hạt từ 25-30g, hạt/bông xếp sít, có nhiều gié cấp 1 trên trục bông chính(Nguyễn Công Tạn và cs, 2002)

* Số bông/khóm

Ở lúa lai, các nhánh đẻ ra từ đốt thứ nhất có tỷ lệ thành bông 100%, ở đốt thứ

2 là 93%, ở đốt thứ 3, thứ 4 tương ứng là 86,6 và 77,7%, còn ở đốt thứ 5 thì chỉ có20% số nhánh thành bông và bông lúa rất bé

Các giống lúa lai hiện nay có khả năng đẻ nhánh khỏe, số nhánh hữu hiệucao từ 14-15 nhánh cho bông hữu hiệu, còn lại là nhánh vô hiệu Cây lúa chỉ cần có

số bông vừa phải, tăng số hạt chắc trên bông thì tốt hơn là tăng số bông trên đơn vịdiện tích (Bùi Chí Bửu và cs., 1998) Vấn đề thâm canh ở lúa lai để tăng số bônghữu hiệu là quan trọng, muốn vậy cần bón phân đầy đủ, cân đối và bón sớm

* Số hạt trên bông

Số hạt trên bông do tổng số hoa phân hoá và số hoa thoái hoá quyết định Sốhoa phân hoá càng nhiều, số hoa thoái hoá càng ít thì số hạt trên bông nhiều Tỷ lệhoa phân hoá có liên quan chặt chẽ với chế độ chăm sóc Số gié cấp 1 đặc biệt là sốgié cấp 2 nhiều thì số hoa trên bông cũng nhiều Số hoa trên bông nhiều là điều kiệncần thiết để đảm bảo cho số hạt trên bông lớn Ở lúa lai, số gié cấp 1 có thể là 14,gié cấp 2 là 30, trong khi đó, lúa thường chỉ có từ 6 - 7 gié cấp 1 và 12 - 17 gié cấp 2,các đốt bông đều có gié, đặc biệt đốt sát cổ bông thường có 2-3 gié (Nguyễn VănHoan, 2006)

Ahamadi et al.(2008) cho biết có đến 19 QTL nằm trên các NST số 1, 2, 3, 4, 5

,6, 9, 11 và 12 kiểm soát số hạt trên bông Trong đó, SPP1 nằm trên NST số 1, SPP3a, SPP3b nằm trên NST số 3, SPP7 trên NST số 7 và SPP8 trên NST số 8 (Liu et al., 2010)

* Tỷ lệ hạt chắc

Tỷ lệ hạt chắc có ảnh hưởng đến năng suất lúa rõ rệt, tỷ lệ hạt chắc phụ thuộcvào lượng tinh bột được tích luỹ trên cây Trước khi trổ bông nếu cây lúa sinhtrưởng tốt, quang hợp thuận lợi thì hàm lượng tinh bột được tích luỹ sẽ vận chuyểnvào hạt nhiều thì tỷ lệ hạt chắc cao Sau khi trổ bông, quang hợp ảnh hưởng trựctiếp đến quá trình tích luỹ tinh bột trong nội nhũ, ở giai đoạn này nếu điều kiện khíhậu không thuận lợi cho quá trình quang hợp thì tỷ lệ hạt chắc giảm rõ rệt (NguyễnVăn Hoan, 2006)

* Khối lượng hạt

Khối lượng hạt là một đặc tính quan trọng góp phần nâng cao năng suất lúa.Theo Gonzales et al (1998) cho rằng khối lượng 1000 hạt chịu tác động rất ít bởi

các yếu tố môi trường Để tăng khối lượng hạt trước lúc trổ bông, cần bón nuôiđòng để làm tăng kích thước vỏ trấu Sau khi trổ bông, cần tạo điều kiện cho cây

sinh trưởng tốt làm cho hoạt động quang hợp sẽ mạnh nên tích luỹ được nhiều tinhbột, khối lượng hạt cao.

2.3 Các hệ thống bất dục đực ở lúa và khả năng ứng dụng.

Bất dục đực ở thực vật nói chung và ở lúa nói riêng là hiện tượng hạt phấn bịthui chột nên không có sức sống và mất khả năng thụ tinh, nhưng bộ phận sinh sảncái của hoa (noãn) vẫn có khả năng thụ phấn và thụ tinh bình thường Hiện tượngbất dục đực được tạo ra là kết quả của đột biến tự nhiên, đột biến nhân tạo hoặc lai

xa Bất dục đực ở lúa được chia làm hai nhóm trên cơ sở sự sai khác về bản chất ditruyền: i) Bất dục đực tế bào chất (Cytoplasmic Male Sterile - CMS); ii) Bất dục đựcchức năng di truyền nhân mẫn cảm với điều kiện môi trường (Environmental GenicMale Sterile - EGMS)

*Hệ thống lúa lai “ba dòng”: có ba dòng tham gia vào một tổ hợp lai là sửdụng dòng bất dục đực di truyền tế bào chất (CMS) làm dòng mẹ, dòng duy trì bấtdục (B) và dòng cho phấn (R) Dòng mẹ bất dục là do tác động qua lại giữa gennhân và gen ở tế bào chất gây nên

Phân loại kiểu bất dục này dựa theo đặc điểm di truyền có kiểu bất dục bào

tử thể và kiểu bất dục giao tử thể, dựa vào quan hệ giữa dòng phục hồi và dòng duytrì có bất dục đực dạng hoang dại “WA”, bất dục đực kiểu “Hồng liên” và bất dụcđực kiểu “BT”, dựa theo kiểu hình hạt phấn có bất dục điển hình, bất dục phấn hìnhcầu và bất dục phấn nhuộm mầu.(Nguyễn Thị Trâm, 2006)

*Hệ thống lúa lai “hai dòng”: có hai dòng tham gia vào một tổ hợp lai là sửdụng dòng mẹ bất dục đực chức năng di truyền nhân cảm ứng với điều kiện môitrường (Enviromental genetic male sterile - EGMS) và dòng bố cho phấn (R) để tạo

ra hạt lai F1

Dòng bất dục đực chức năng di truyền nhân cảm ứng với điều kiện môitrường bao gồm hai kiểu bất dục chính là bất dục đực chức năng di truyền nhân cảmứng với điều kiện ánh sáng (PGMS) và bất dục đực chức năng di truyền nhân cảmứng với điều kiện nhiệt độ (TGMS).(Nguyễn Thị Trâm, 2006)

Trong hệ thống lúa lai “hai dòng”, dòng mẹ cảm ứng với các điều kiện môitrường nên không ổn định, dễ gặp rủi ro khi điều kiện môi trường thay đổi Trong

hệ thống lúa lai “ba dòng”, tính dục của dòng mẹ không phụ thuộc vào điều kiệnmôi trường nên hệ thống này an toàn hơn.

2.3.1 Đặc điểm của các dòng vật liệu bố mẹ hệ “ba dòng”

a) Dòng A (dòng bất dục đực di truyền tế bào chất - CMS)

Là dòng có noãn và nhụy phát triển bình thường nhưng hạt phấn bị thui chộthoàn toàn, nên không tự thụ phấn như lúa thường mà phải nhận phấn từ các giốnglúa khác Nếu nhuộm hạt phấn bằng dung dịch I2-KI 1% và soi trên kính hiển vi thìhạt phấn không chuyển màu xanh đen vì không tích lũy được tinh bột, có hình dạngbất thường: hình tam giác, hình thoi, méo mó,… bao phấn có màu trắng sữa hayvàng ngà, rung cây lúc nở hoa không có phấn tung ra, cách ly dòng A khi trỗ bôngthì hạt bị lép hoàn toàn, nếu dùng phấn của cây lúa khác giũ vào nhụy của dòng Athì dòng A kết hạt được.(Nguyễn Thị Trâm, 2002)

Cơ quan sinh sản cái của dòng A hoàn toàn khỏe mạnh, có những bộ phận tỏ

ra có sức sống cao hơn giống bình thường như: nhụy to hơn, cuống nhụy dài hơn,đầu vòi nhụy phân làm nhiều nhánh và vươn dài hơn Thời gian nhận phấn kéo dài,

có thể kéo dài đến ngày thứ 4 và thứ 5 sau khi nở hoa Khi trỗ bông dòng A thường

bị nghẹn đòng (1/3 bông nằm trong bẹ lá đòng) Hiện tượng này được các nhà khoahọc giải thích do có sự liên kết giữa gen kiểm soát tính bất dục với gen quy địnhtính trạng rút ngắn chiều dài lóng giáp cổ bông Hoạt động liên kết giữa 2 gen nàykhông làm ảnh hưởng đến sự vươn dài của bẹ lá đòng (Nguyễn Thị Trâm, 2002).Các cơ quan sinh trưởng sinh dưỡng như rễ, thân, lá, phát triển bình thường, phầnlớn dòng A có thời gian sinh trưởng ngắn, đẻ nhánh sớm Các dòng A được chọntạo và sử dụng trong sản xuất hạt lai F1 khá nhiều: Zhenshan 97A, BoA, V20A,Kim 23A, V41A, II32A, U1A,… khoảng hơn 200 dòng A được chọn tạo và sử dụng

để sản xuất hạt lai F1, trong đó đa số dòng thuộc kiểu bất dục đực “WA” và “DI”,các kiểu bất dục khác đang được khai thác tích cực

Một dòng A muốn sử dụng được trong sản xuất hạt lai F1 cần đạt những yêucầu sau:

- Hạt phấn bất dục hoàn toàn và ổn định qua các vụ, nghĩa là tỷ lệ hạt phấnthoái hoá đạt 100% và không bị thay đổi khi gieo trồng trong điều kiền thời tiết khíhậu có biến động.

- Phải tương đối dễ phục hồi, biểu hiện cụ thể là:

+ Phổ phục hồi rộng nghĩa là nhiều giống lúa thường khi lai với dòng A chocon lai F1 hữu dục cao > 80%, trên cơ sở đó có thể chọn ra được tổ hợp lai tốt, có

ưu thế lai cao hơn về năng xuất và chất lượng

+ Khả năng đậu hạt khi lai với dòng phục hồi phải cao và ổn định trong cácđiều kiện ngoại cảnh khác nhau

- Có cấu trúc hoa và tập tính nở hoa tốt, cụ thể là thời gian nở hoa sớm tương

tự như lúa thuần, góc mở của hoa rộng, thời gian mở vỏ trấu lâu, vòi nhụy dài, vươn

ra ngoài vỏ trấu bông trỗ thoát khỏi bẹ lá đòng.(Nguyễn Thị Trâm, 2002)

b) Dòng B (dòng duy trì bất dục - Maintaimer)

Là dòng tự thụ phấn, khi dùng phấn của dòng B thụ phấn cho dòng A thìdòng A sẽ bất dục Mỗi dòng A chỉ có một dòng B duy trì tính bất dục nên có thểcoi dòng A và B là một cặp song sinh, giống nhau về mọi tính trạng hình thái,nhưng khác nhau về tính dục, cấu tạo hoa, bao phấn, hạt phấn, độ thoát cổ bông vàphương thức nhân giống (Nguyễn Thị Trâm, 2002) Dòng B có thời gian từ gieođến trỗ luôn ngắn hơn dòng A từ 2-5 ngày, thời gian nở hoa tập trung hơn, vì vậykhi nhân dòng A cần phải điều khiển dòng B kéo dài thời gian nở hoa tung phấnnhằm cung cấp đủ phấn cho dòng A để đạt được năng suất cao Theo Yin H.Q(1993), một dòng B tốt phải có độ thuần cao, dạng hình phù hợp và có khả năng cungcấp nhiều hạt phấn và dòng B được nhân như lúa thuần Các dòng B đã được chọntạo và sử dụng hiện nay là: Zhenshan 97B, BoB, V20B, Kim 23B, V41B, II-32B,U1B…

c) Dòng R (dòng phục hồi tính hữu dục - fertility restoration)

Là dòng cho phấn dòng A để tạo ra hạt lai F1, cây lúa mọc từ hạt lai F1 cóphấn hữu dục, đồng nhất về các tính trạng nông sinh học và có ưu thế lai cao Cácdòng phục hồi đang được sử dụng trong sản xuất đại trà như: Minh khôi 63, Quế 99,

PK 838…

Đặc điểm phục hồi tính hữu dục được kiểm soát bởi 1 hoặc 2 cặp gen trộinằm trong nhân tế bào Gen trội này tác động lên tế bào chất của chính nó làm lấn át

hoàn toàn tính bất dục do tế bào chất gây nên, vì vậy khi chuyển cặp gen trội RRvào bất kỳ giống nào dù trong tế bào chất có nhân tố gây bất dục hay không thìdòng đó vẫn trở nên hữu dục.

Dòng phục hồi tốt cần phải có các đặc điểm sau:

- Có khả năng phục hồi mạnh, tỉ lệ đậu hạt của con lai cao ngang với lúathuần hoặc cao hơn 80%

- Có đặc tính nông sinh học tốt, khả năng phối hợp cao, cho ưu thế lai caođáng tin cậy

- Cây cao, khỏe hơn dòng A, thời gian sinh trưởng tương đương hoặc dài hơndòng A

- Bao phấn mẩy, chứa nhiều hạt phấn, tập tính nở hoa tốt, bao phấn mở, tungphấn tập trung Những dòng R tốt trong một bao phấn có chứa tới 3000 hạt phấn,trong khi các giống lúa thuần chỉ chứa khoảng 600-1000 hạt phấn (Nguyễn ThịTrâm, 2002)

2.4 Phương pháp chọn tạo các dòng bố mẹ hệ “ba dòng”

- Chọn tạo dòng CMS đồng tế bào chất: Phương pháp này được thực hiện khi

có sẵn các dòng CMS nhập nội hoặc tự tạo từ trước Để đa dạng hóa các dòng CMScần lai với nhiều dòng giống lúa có đặc tính nông học tốt với tiềm năng năng suấtcao, chất lượng tốt và chống chịu với sâu bệnh hại (Nguyễn Thị Trâm, 2002)

- Chọn tạo dòng CMS mới và dòng duy trì tương ứng

+ Bằng phương pháp lai xa giữa lúa dại với lúa trồng hoặc lai giữa các loài

phụ lúa trồng (Indica, Japonica, Javanica) Trong các tổ hợp lai xa huyết thống hoặc

lai xa địa lý, thường quan sát thấy con lai bất dục ngay từ thế hệ F1 hoặc có thể xuấthiện một

số cá thể bất dục trong quần thể phân ly F2 Mỗi loại bất dục này đều do nhữngnguyên nhân khác nhau gây nên Theo kết quả nghiên cứu của các nhà chọn giống lúa

lai Trung Quốc, cần chọn dạng Indica nguyên thủy làm mẹ lai với một số dạng cải tiến trong nhóm Indica chín sớm, chín trung bình và các giống Japonica cải tiến sẽ xuất

hiện nhiều cá thể bất dục Chọn những cá thể bất dục có nhiều tính trạng tốt lai thửvới dòng bố khởi đầu Nếu con lai bất dục thì tiến hành lai trở lại sau đó đánh giá độthuần, cuối cùng sẽ thu được dòng CMS mới và dòng duy trì tương ứng Các kiểu bấtdục hiện nay đang được sử dụng như: “WA” lai giữa lúa dại và lúa trồng, kiểu “BT”

lai giữa Indica với Japonica Từ một số tổ hợp lai giữa các giống trong cùng loài phụ

có nguồn gốc địa lý xa nhau cũng có thể chọn được các dòng bất dục mới (NguyễnCông Tạn và cs, 2002)

+ Bằng phương pháp gây đột biến:

Dùng phương pháp xử lý đột biến bằng các tác nhân gây đột biến có thể tạo

ra các dòng bất dục khác nhau trong quần thể phân ly Muốn tạo được các dòngCMS trong các dòng bất dục cần tiến hành lai thử với dòng vật liệu khởi đầu (dòngvật liệu chưa xử lý đột biến), hoặc các giống lúa thường khác có những tính trạng

mà các nhà chọn giống mong muốn Sau khi tiến hành đánh giá con lai F1 và lựachọn các tổ hợp lai F1 bất dục đực Các tổ hợp được chọn đem lai lại với dòng bố,tiếp tục như vậy 5-6 lần sau đó đánh giá độ thuần kiểu hình và độ thuần tính bấtdục Cặp nào có độ ổn định tính bất dục cao chính là cặp A/B mới có nguồn gốc tếbào chất và nhân hoàn toàn khác biệt (Nguyễn Thị Trâm, 2002)

+ Bằng phương pháp lai lại:

Bằng phương pháp lai lại nhiều lần để chuyển gen gây bất dục tế bào chất từdòng ban đầu vào các giống lúa thuần với những đặc tính nông sinh học mongmuốn Có thể tạo ra các dòng CMS cùng nguồn tế bào chất ban đầu, nhưng phongphú về các đặc trưng đặc tính nông sinh học (Nguyễn Thị Trâm, 2002)

2.4.2 Chọn tạo dòng B

Muốn chọn được dòng duy trì nhất thiết phải có dòng bất dục (dòng CMS).Một dòng duy trì chỉ có khả năng duy trì một hay một số dòng bất dục đực cùngkiểu Người ta tiến hành chọn dòng duy trì bằng cách dùng dòng bất dục làm mẹ lai

với nhiều dòng có các đặc tính mong muốn, hạt lai thu được gieo thành hàng và khicây

lúa trỗ bông tiến hành kiểm tra hạt phấn Tổ hợp nào có tỷ lệ hạt phấn bất dục trên90% được chọn để lai lại với dòng bố nhiều lần Khi nào con lai đạt tỷ lệ bất dục100%, thì đó chính là dòng duy trì cần chọn (Nguyễn Thị Trâm, 2002)

2.4.3 Chọn tạo dòng R

Dòng phục hồi đóng vai trò quan trọng trong sản xuất lúa lai 3 dòng, chọntạo dòng phục hồi tốt sẽ góp phần nâng cao ưu thế lai Có 3 phương pháp để chọntạo các dòng phục hồi bao gồm:

- Phương pháp lai thử (Testcrossing): Lai dòng CMS với các giống lúa thuần

có những đặc trưng, đặc tính mong muốn, thu hạt lai, đánh giá F1, tổ hợp nào có tỷ lệhạt mẩy cao >80% thì dòng bố sẽ là dòng có khả năng phục hồi hữu dục

- Phương pháp lai và chọn dòng (Cross breeding): Có thể thực hiện cácphương thức lai sau đây để tạo dòng phục hồi có những tính trạng nông sinh họcmong muốn:

- Lai các dòng phục hồi với nhau: R/R có thể là:

+ Dòng phục hồi mạnh/ Dòng phục hồi mạnh

+ Dòng phục hồi mạnh/ Dòng phục hồi yếu hoặc ngược lại

+ Dòng phục hồi yếu/ Dòng phục hồi yếu

Lai dòng phục hồi với dòng duy trì: R/B hoặc B/R

Lai dòng R với nhiều dòng giống khác để cải tạo tính trạng nông sinh họcmong muốn của R

Sau khi lai, chọn bằng phương pháp phả hệ rồi thử khả năng phục hồi sớm.Sau 6 - 8 thế hệ sẽ thu được dòng thuần vừa có tính trạng nông sinh học tốt lại vừa

có khả năng phục hồi tính hữu dục

Tạo dòng phục hồi bằng phương pháp đột biến: Dùng các tác nhân gây độtbiến như: tác nhân vật lý (tia γ); tác nhân hoá học với liều lượng và nồng độ thích hợp

để tác động lên các giống lúa thuần có thể chọn được các dòng đột biến có khả năngphục hồi mạnh với các đặc tính nông học mong muốn (Nguyễn Thị Trâm, 2002)

2.5 Kỹ thuật nhân dòng bất dục đực (CMS)

- Đảm bảo cho lúa trỗ và phơi màu vào thời kỳ an toàn

- Gieo đúng thời vụ để đảm bảo trỗ và thụ phấn an toàn

- Thường duy trì dòng A tốt nhất vào vụ Xuân hoặc vụ Đông Xuân vì: dòngbất dục đực và dòng duy trì của lúa lai “ba dòng” hiện nay đều thuộc loại lúa tiên(Indica) ngắn ngày, có tính cảm ôn, thời kỳ sinh trưởng sinh dưỡng ngắn, thời gian

từ gieo đến trỗ 10% ở vụ xuân ngắn Cuối vụ Xuân nhiệt độ tăng dần, thời gianchiếu sáng trong ngày dài dần, thời kỳ mạ nhiệt độ thấp hơn có tác dụng “huấnluyện” nên mạ đẻ nhánh khỏe, cây phát triển mạnh (Trần Ngọc Trang, 2002)

- Mặt khác, lúa vụ Xuân trỗ và phơi màu ở điều kiện khá thuận lợi, độ ẩm vừaphải, tỷ lệ trỗ thoát của dòng A cao, nở hoa thụ phấn tốt, tỷ lệ hạt dị giao cao Theoquan sát của Viện Khoa học kỹ thuật nông nghiệp Hồ Nam, thời gian mở vỏ trấu khihoa nở và góc mở ở vụ Xuân tốt hơn tạo điều kiện thuận lợi cho thụ phấn kết hạt.Thời vụ gieo dòng A và B dựa vào thời gian sinh trưởng, thời kỳ trỗ phát triểnthuận lợi, vào độ ẩm không khí, lượng mưa, số ngày mưa lúc trỗ, phơi màu và thờigian chín, thu hoạch… vụ Xuân nên gieo cấy vào 25/2-20/3 cho đồng bằng SôngHồng và Thanh Hóa, từ 15/3-5/4 cho các tỉnh miền Trung và đồng bằng song CửuLong Vụ mùa gieo cấy vào đầu tháng 8 đến 20/8 là thích hợp (Trần Ngọc Trang,2002)

- Bố trí gieo lệch thời gian giữa dòng A và B

Thời gian từ gieo đến trỗ 10% của dòng A dài hơn dòng B tương ứng khoảng3-4 ngày, từ trỗ 10% đến trỗ xong dài khoảng 6-8 ngày, do vậy, cần gieo cấy dòng

B thành 2-3 đợt tạo điều kiện cho A và B nở hoa trùng khớp Khi dòng A đạt 0,5 lágieo dòng B lần thứ nhất, dòng A đạt 1,2 lá thì gieo dòng B lần hai

- Bố trí tỷ lệ hàng A:B và mật độ cấy hợp lý

Bố trí cấy dòng A, B theo tỷ lệ B:A là 2:6 hoặc 2:8, mật độ cấy dòng A: 13 x

10 hoặc 15 x 10 cm, mỗi khóm cấy 1 cây mạ Hàng B cách hàng A khoảng 15 - 20

cm, hàng của dòng B thứ hai cách dòng B thứ nhất 20 cm, trên dòng B thì cây cáchcây khoảng 15 -20 cm, cấy 2-3 cây mạ/khóm

- Sử dụng GA3 và một số hoá chất

GA3 có tác dụng làm cho dòng mẹ trỗ thoát, kéo dài vòi nhụy tạo điều kiệncho đầu nhụy thò ra ngoài vỏ trấu, tăng thời gian nở hoa, tăng độ mở của góc láđòng, điều chỉnh chiều cao của dòng bố mẹ

Tác dụng tổng hợp của GA3 đã làm tăng tỷ lệ giao phấn và kết quả là năngsuất hạt lai F1 tăng lên (Yuan L.P và Xi Q.F, 1995)

Tại Ấn Độ, lượng GA3 được dùng thấp hơn so với Trung Quốc từ 45 – 60gam/ha (Kumar.R.V, 1996)

Liều lượng GA3 dùng trong các tổ hợp có dòng mẹ là Peiải 64s đã được một

số tác giả đề cập trong những năm gần đây Ở Việt Nam, Cục Khuyến nông &Khuyến lâm (2000), đề xuất biện pháp sử dụng GA3 như sau: tùy theo tổ hợp màliều lượng GA3 dao động từ 180 - 200g/ha, chia làm 3 lần phun liên tục trong 3 ngày

- Lần 1: pha 40g + (300 - 400) lít nước phun khi lúa trỗ 10 - 15%

- Lần 2: pha 60 - 70g + (600 - 700) lít nước

- Lần 3: pha 80 - 90g + (600 - 800) lít nước

Khi phun GA3 người ta có thể bổ sung thêm một số chất làm tăng độ bámdính như: xà phòng trung tính, đường, glucose… nhằm tăng độ bám dính của GA3trên lá Đồng thời có thể phun kết hợp với một số hoá chất khác như axít boric,urê… Kết quả nghiên cứu ở Trung Quốc cho thấy: thời gian phun GA3 tốt nhất làbuổi sáng kết thúc 9 giờ 30 phút (trước khi lúa nở hoa)

Kích thước hạt của dung dịch GA3 khác nhau thì hiệu quả sử dụng dung dịchnày cũng khác nhau Phun 15g GA3 bằng bình phun cực nhỏ kết quả là chiều caocây, tỉ lệ đậu hạt và năng suất hạt lai đều tương đương với phun 45g GA3 bằng bìnhbơm tay.

- Thụ phấn bổ sung

Dòng A có đặc điểm trỗ bông không thoát hết, có lúc trỗ không trùng nhau làmảnh hưởng đến số hạt chắc/bông Thời kỳ đầu sản xuất giống ở Trung Quốc áp dụngnhiều biện pháp giúp cho đòng trỗ thoát, hoa được nhận phấn kết hạt như cắt lá, bóc bẹ

lá đòng… nhưng tốn nhiều công, giá thành hạt giống cao mà còn làm cho lúa quanghợp kém, gây thương tích cho lá, bệnh dễ xâm nhập, hạt bị lép lửng nhiều, năng suấtgiảm Muốn tăng năng suất trên ruộng duy trì cần thụ phấn bổ sung dùng sào để gạthoặc dùng dây để kéo, tiến hành thụ phấn bổ sung 5-7 ngày liên tục, mỗi ngày rung 2-

+ Cách ly thời gian: Khoảng thời gian cách ly là 20 ngày, nghĩa là trước vàsau khi dòng mẹ trỗ 20 ngày không có giống khác xung quanh trỗ bông (Yuan L.P

và Xi Q.F, 1995)

+ Cách ly bằng vật cản: Các điều kiện địa hình rừng núi đảm bảo cách ly lýtưởng Nếu không có các điều kiện trên có thể trồng các loại cây có chiều cao vừaphải như ngô, mía… trên một dải rộng 30m làm vật cản phấn ngoại lai

2.6.2 Khử lẫn

Sự biểu hiện ưu thế lai của con lai F1 phụ thuộc vào độ thuần của hạt giống.Theo tiêu chuẩn hạt giống của Trung Quốc thì hạt lai F1 đạt cấp xác nhận phải có

độ thuần 98% Để đạt được yêu cầu trên, ngoài vấn đề cách ly phải được chú ý loại

bỏ cây khác dạng, cây của dòng B và cây bán bất dục ở dòng mẹ

Cây dòng B thường trỗ trước dòng mẹ 3 - 4 ngày, có bao phấn mẩy, căng, hạtphấn vàng, tung phấn khi nở hoa và cổ bông thoát khỏi bẹ lá đòng khi trỗ.

Cây khác dạng dễ dàng được loại bỏ do ngoại hình khác hẳn với dòng bố mẹ Cây bán bất dục thường có bao phấn mầu vàng nhạt, lượng phấn ít, chỉ nhịdài hơn dòng A, loại này khó phát hiện cần quan sát kĩ để loại bỏ triệt để

Khử lẫn phải được tiến hành từ giai đoạn mạ tới khi thu hoạch, tốt nhất hoànthành trước khi dòng mẹ trỗ bông và nở hoa (Yuan L.P và Xi Q.F, 1995)

2.6.3 Thu hoạch và làm sạch

Thu hoạch ruộng sản xuất giống lúa lai khác với thu hoạch lúa thương phẩmhay lúa thường vì nó bao gồm cả dòng bố và dòng mẹ (mang hạt lai) Để tránh lẫntạp dòng bố trong lô hạt giống thì cần thu hoạch dòng bố trước, sau đó mới thuhoạch hạt lai Điều cần lưu ý là hạt lai thường có vỏ trấu hở nên rất dễ bị nảy mầmtrên cây, sâu bệnh gây hại nên khi lúa chín cần thu hoạch kịp thời để đảm bảo năngsuất và phẩm chất hạt giống Thời điểm thích hợp khi thu hoạch là có 90% số hạt

mà vỏ trấu chuyển mầu vàng, độ ẩm hạt 20% hoặc thấp hơn Hạt giống sau khi thuhoạch cần phải phơi, sấy để hạ độ ẩm ≤13% Làm sạch hết tạp chất, hạt lép, lửng,gẫy, đảm bảo lô giống có phẩm chất tốt (Virmani S.S.,1993)

2.6.4 Bảo quản

Hạt giống cần được bảo quản sau khi phơi khô và làm sạch để giữ được độnảy mầm và sức sinh trưởng tới vụ gieo trồng sau Nhìn chung bảo quản trong điềukiện lạnh là tốt nhất Giảm độ ẩm hạt xuống 1% thì thời gian bảo quản tănglên gấpđôi Cứ mỗi nấc giảm 5,50C thì thời gian bảo quản cũng tăng gấp đôi

Nghiên cứu phương pháp bảo quản hạt giống bằng cách bảo quản khô chephủ (vôi bột và túi nilon) cho hiệu quả cao

Sau một vụ bảo quản, tỉ lệ nảy mầm vẫn đạt 88 92%, sau hai vụ vẫn đạt 83 87% (Virmani S.S., 1993)

-2.7 Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng bố mẹ

2.7.1 Khái niệm khả năng kết hợp

Khả năng kết hợp là một đặc tính di truyền đ−ợc duy trìqua các thế hệ tự phối Thông qua đánh giá khả năng kết hợp củacác dòng vật liệu làm bố mẹ, các

nhà chọn giống có thể loại bỏ những dòng có khả năng kết hợp thấp,lựa chọn được các dòng có khả năng kết hợp cao sử dụng trong laitạo giống Như vậy việc xác

định khả năng kết hợp của các vật liệu chọn giống ban đầu có ýnghĩa hết sức quan trọng làm tăng hiệu quả và rút ngắn thời gianchọn tạo ra một giống mới Theo tổng kết của các nhà khoa học chọntạo giống chỉ có khoảng 0,01% đến 0,1% các dòng thuần có khảnăng cho con lai có ưu thế lai cao, tức là có khả năng kết hợp cao

Các nhà di truyền học và chọn giống cây trồng chia khả năng

kết hợp thànhhai kiểu: Khả năng kết hợp chung (GCA) và khả năng kết hợp riêng(SCA) (Nguyễn

1999)

+ Khả năng kết hợp chung (General Combining Ability) là sự biểu hiện giỏ

trị trung bỡnh của bố mẹ trong một loạt cỏc dạng lai Hay KNKHC được xỏc địnhbằng giỏ trị trung bỡnh ưu thế lai của tất cả cỏc tổ hợp lai cú mẫu tham gia vào laithử (Trần Duy Quý, 2000)

+ Khả năng kết hợp riờng (Specific Combining Ability) là sự lệch trong

biểu hiện của dạng lai trong sự biểu hiện được bỏo trước trờn cơ sở khả năng kếthợp chung của bố mẹ chỳng Hay KNKHR là độ lệch của một tổ hợp lai cụ thể nào

đú với ưu thế lai trung bỡnh của nú (Trần Duy Quý, 2000)

Các nhà khoa học cho rằng, bản chất di truyền của khả năng kếthợp chung được kiểm soát bởi hoạt động cộng tính của các gen trội còn đối với khả năng kết hợp riêng

được xác định bởi hoạt động tính trội, át chế hay siêu trội của cácgen Chính vì lý do

đó nên khả năng kết hợp chung khá ổn định dưới tác động của cácyếu tố môi trường Ngược lại, khả năng kết hợp riêng chịu tác động rõrệt của điều kiện ngoại cảnh nên muốn thử khả năng kết hợp riêngchính xác phải tiến hành thí nghiệm qua nhiều thời vụ và ở nhiều