Nghiên cứu tuyển chọn một số giống lúa lai mới chọn tạo tại việt nam thích hợp cho nghệ an

luận văn, tiến sĩ, thạc sĩ, báo cáo, khóa luận, đề tài

Bộ giáo dục và đào tạo Trường đại học nông nghiệp I

-*** -

Phan Thị Kim Hoa

Nghiên cứu tuyển chọn một số giống lúa lai

mới chọn tạo tại Việt Nam thích hợp

Lời cam đoan

- Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong lận văn này là trung thực và ch−a hề sử dụng để bảo vệ một học vị nào

- Tôi xin cam đoan rằng, các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đ4

Tôi xin chân thành cảm ơn các cán bộ phòng ứng dụng ưu thế lai- Viện sinh học nông nghiệp, toàn thể thầy cô giáo, các cán bộ bộ môn Di truyền- Chọn giống cây trồng, Khoa nông học, Khoa sau đại học- Trường ĐHNNI- Hà Nội, đ4 giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình hoàn thành đề tài

Tôi xin chân thành cảm ơn Viện Công nghệ sau thu hoạch, Sở Nông nghiệp và phát triển nông thôn Nghệ An, Ban l4nh đạo và chị em trung tâm giống cây trồng Nghệ An, Trạm khảo nghiệm giống cây trồng Nghệ An, đ4 cộng tác và hỗ trợ tôi hoàn thành đề tài này

Một lần nữa tôi xin cảm ơn tới các cơ quan, tập thể, cá nhân và gia đình

đ4 tạo điều kiện giúp đỡ, động viên tôi hoàn thành khoá học này

Tác giả

Phan Thị Kim Hoa

Mục lục

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Danh mục các chữ viết tắt iii

Mục lục iv

Danh mục bảng vii

1 Mở đầu i

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 9

1.2 Mục đích của đề tài

11 1.3 ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

11 1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

12 2 Tổng quan tài liệu và cơ sở khoa học

13 2.1 Cơ sở khoa học của đề tài

13 2.2 Sơ lược lịch sử phát hiện và quá trình ứng dụng ưu thế lai ở lúa

15 2.3 Biểu hiện ưu thế lai ở lúa 20

2.3.1 Bộ rễ phát triển mạnh, đẻ nhánh sớm, sức sinh trưởng mạnh 20

2.3.2 Ưu thế lai về quang hợp và hô hấp 21

2.3.3 Ưu thế lai về năng suất và yếu tố cấu thành năng suất 21

2.3.4 Ưu thế lai về thời gian sinh trưởng 22

2.3.5.Ưu thế lai về chiều cao 22

2.3.6 Ưu thế lai về tính chống chịu 23

2.4 Một số thành tựu nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Trung Quốc 24

2 4.1 Thành tựu về lúa lai 3 dòng 24

2.4.2 Thành tựu về lúa lai 2 dòng 25

2 5 Thành tựu nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Việt Nam 27

2.5.1 Mở rộng diện tích lúa lai thương phẩm 27

2 5.2 Thành tựu nghiên cứu kỹ thuật thâm canh lúa lai thương phẩm 28

2 5.3.Thành tựu chọn tạo giống lúa lai 30

2.5.4 Thành tựu về nghiên cứu kỹ thuật nhân dòng và sản xuất hạt lai F1 33

2.6 Chất lượng lúa gạo 37

2.6.1 Phân loại chất lượng lúa gạo 37

2.6.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng lúa gạo 38

3 Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu 44

3.1.Vật liệu nghiên cứu 44

3.2 Nội dung nghiên cứu 44

3.3 Phương pháp nghiên cứu 45

3.4 Phân tích số liệu 50

4 Kết quả và thảo luận 51

4.1 Điều kiện tự nhiên và tình hình sản lúa của tỉnh Nghệ An 51

4.1.1 Điều kiện tự nhiên 51

4.1.2 Tình hình sản xuất lúa ở Nghệ An 52

4.2 Kết quả khảo nghiệm các giống lúa lai chọn tạo tại Việt Nam vụ hè thu 2005 57

4.2.1 Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các tổ hợp lai 57

4.2.2 Một số đặc điểm hình thái của các tổ hợp lai 59

4.2.3 Một số tính trạng số lượng của các tổ hợp lai 61

4.2.4 Khả năng chống chịu sâu bệnh và điều kiện ngoại cảnh bất thuận 64

4.2.5 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lai 65

4.2.6 Chất lượng xay xát và chất lượng thương trường của các tổ hợp lai 69

4.3 Kết quả khảo nghiệm các giống lúa lai chọn tạo tại Việt Nam vụ xuân 2006 70

4.3.1 Động thái ra lá của các tổ hợp lai 70

4.3.2 Động thái đẻ nhánh của các tổ hợp lai 72

4.3.3 Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các tổ hợp lai 74

4.3.4.Một số đặc điểm hình thái của các tổ hợp lai 75

4.3.5 Một số tính trạng số lượng của các tổ hợp lai 77

4.3.6 Khả năng chống chịu sâu bệnh và điều kiện ngoại cảnh bất thuận 79

4.3.7 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lai 80

4.3.8 Chất lượng xay xát và chất lượng thương trường của các tổ hợp lai 84

4.3.9 Chất lượng ăn uống và dinh dưỡng của các tổ hợp lai 86

4.3.10 Đánh giá năng suất thực thu của các tổ hợp lai 89

4.4 Kết quả chọn lọc theo chỉ số (Selection Index) 90

4.4.1 Kết quả chọn lọc theo chỉ số ở vụ hè thu 2005 91

4.4.2 Kết quả chọn lọc theo chỉ số ở vụ xuân 2006 95

4.5 Khảo nghiêm sản xuất giống lúa TH3-3 và TH3-4 vụ hè thu 2005 và vụ

xuân 2006

102 4.6 Bước đầu tìm hiểu đặc điểm các dòng bố mẹ

105 5 Kết luận và đề nghị 107

5.1 Kết luận 107

5.2 Đề nghị 108

Tài liệu tham khảo 109

Danh mục các chữ cái viết tắt

BTST Bồi tạp sơn thanh

CMS (dòng A) Hiện tượng bất dục đực di truyền tế bào chất

(Cytoplasmic Male Sterile Line)

ĐPHK Độ phân huỷ kiềm

EGMS Hiện tượng bất dục đực chức năng di truyền nhân mẫn

cảm với điều kiện môi truờng (Environment Sentitive Genic Male Sterile)

GA3 Gibberilin acid

PGMS Dòng bất dục đực chức năng di truyền nhân nhạy cảm

với chu kỳ chiếu sáng (Phytosentitive Genic Male Sterile)

TGST Thời gian sinh trưởng

TGMS Hiện tượng bất dục đực chức năng di truyền nhân mẫn

cảm với nhiệt độ (Thermosentitive Genic Male Sterile)

TLGL Tû lÖ g¹o lËt

TLGX Tû lÖ g¹o x¸t

TLGN Tû lÖ g¹o nguyªn

TLTT Tû lÖ tr¾ng trong

Danh mục bảng Bảng 1.1 Diễn biến diện tích, năng suất, sản lượng lúa ở Trung Quốc trong

giai đoạn 1975- 2000

10 Bảng 4.1 Diễn biến diện tích năng suất, sản lượng lúa của Nghệ An thời kỳ 1992- 2005 53

Bảng 4.2 Cơ cấu lúa lai ở các mùa vụ của tỉnh Nghệ An 56

Bảng 4.3.Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các tổ hợp lai vụ hè thu 2005 58

Bảng 4.4 Một số đặc điểm hình thái của các tổ hợp lai 60

Bảng 4.5 Một số tính trạng số lượng của các tổ hợp lai 62

Bảng 4.6 Khả năng chống chịu sâu bệnh và điều kiện ngoại cảnh bất thuận của các tổ hợp lai (điểm) 65

Bảng 4.7 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất 66

Bảng 4.8.Chất lượng thương trường của các tổ hợp lai vụ hè thu 2005 69

Bảng 4.9 Động thái ra lá của các tổ hợp lai 71

Bảng 4.10 Động thái đẻ nhánh của các tổ hợp lai 73

Bảng 4.11 Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các tổ hợp lai 74

Bảng 4.12 Một số đặc điểm hình thái của các tổ hợp lai 76

Bảng 4.13 Một số tính trạng số lượng của các tổ hợp lai 78

Bảng 4.14 Đánh giá mức độ nhiễm sâu bệnh tự nhiên và chống chịu điều kiện ngoại cảnh bất thuận (điểm) 71

Bảng 4.15 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lai của các tổ hợp lai trong vụ xuân 2006 85

Bảng 4.17 Chất luợng ăn uống và dinh dưỡng của các tổ hợp lai trong vụ xuân 2006 87

Bảng 4.18 đánh giá năng suất thực thu của các tổ hợp lai 89

Bảng 4.19 Tiêu chuẩn lựa chọn không có giá trị −u tiên các tính trạng của các

tổ hợp lai 92

Bảng 4.20 Tiêu chuẩn lựa chọn có giá trị −u tiên các tính trạng của các tổ hợp

lai 85

Bảng 4.21 Kết quả chọn lọc các tổ hợp lai có triển vọng vụ hè thu 2005 93

Bảng 4.22 Những đặc điểm cơ bản của các giống có triển vọng 94

Bảng 4.23 Tiêu chuẩn lựa chọn không có giá trị −u tiên ở các tính trạng 95

Bảng 4.24 Tiêu chuẩn lựa chọn có giá trị −u tiên tính trạng năng suất của các

Bảng 4.28 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống TH3-3 và

TH3-4 trong khảo nghiệm sản xuất

1 Mở đầu

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Lúa nước là một trong ba cây luơng thực chính, hiện tại có 65% dân số thế giới sử dụng lúa gạo làm lương thực, phổ biến nhất là các nước châu á, với mức tiêu thụ hàng năm trên 180-200kg/đầu người Những nước sử dụng lúa gạo làm lương thực thì công tác nghiên cứu cải tiến giống và kỹ thuật thâm canh cây lúa được coi là một chiến lược quan trọng trong sản xuất nông nghiệp Với thành tựu của cuộc cách mạng xanh hàng loạt giống lúa mới có năng suất cao đ4 cải thiện cơ bản về sự thiếu hụt lương thực cho những quốc gia này Tuy nhiên trong những năm cuối thế kỷ 20, các giống lúa thuần đ4 thể hiện thế “kịch trần” về năng suất và khó có thể nâng cao sản lượng trong

điều kiện quỹ đất ngày càng bị thu hẹp Trước những nhu cầu đảm bảo an ninh lương thực toàn cầu, chọn tạo và phát triển các giống lúa mới có năng suất cao, đặc biệt sử dụng ưu thế lai được xem là một thành tựu khoa học nông nghiệp nổi bật trong những năm cuối thế kỷ 20 Năng suất lúa lai cao hơn lúa thuần 20- 30% một cách chắc chắn qua các mùa vụ và được thể hiện ở nhiều nước trên thế giới trong đó có Việt Nam

Trung Quốc là nước nghiên cứu lúa lai muộn hơn Mỹ, ấn Độ, Nhật Bản nhưng lại là nước đầu tiên trên thế giới đưa vào sản xuất đại trà Nhờ mở rộng diện tích gieo cấy lúa lai nhanh chóng nên mặc dù diện tích trồng lúa của Trung Quốc đ4 giảm đi một cách rõ rệt từ 36,5 triệu ha năm 1975 xuống còn 30,5 triệu ha năm 2000 nhưng sản lượng lúa tăng lên đáng kể theo các năm từ 128,726 triệu tấn (1975) lên 190, 111 triệu tấn (2000), trong đó đóng góp của lúa lai (tính đến năm 1990) đ4 làm tăng thêm 300 triệu tấn thóc Nhờ vậy

Trung Quốc vẫn có thể nuôi hơn một tỷ người (chiếm trên 22% dân số thế giới) và giữ vững an ninh lương thực quốc gia trong tình trạng diện tích đất trồng trọt ngày càng giảm Chương trình lúa lai đ4 góp phần đẩy nhanh tốc độ tăng năng suất lúa lai từ 3,5 tấn/ha lên 6,2 tấn/ha trong khoảng thời gian 25 năm

Bảng1.1 Diễn biến diện tích, năng suất, sản lượng lúa ở Trung Quốc

trong giai đoạn 1975- 2000

điều kiện đất đai khó khăn lợi nhuận cao hơn gieo trồng trong điều kiện có tưới Các nước đông dân, diện tích đất trồng trọt ít, giá lao động rẻ thì phát triển lúa lai là con đường tất yếu để đảm bảo an ninh lương thực quốc gia (Ngô Thế Dân, 2002) [41, tr 15]

ở Việt Nam sản xuất lúa nước vẫn là ngành truyền thống quan trọng trong nông nghiệp Từ một nước trước đây chỉ tự cung tự cấp, đến nay chúng

ta đ4 phấn đấu đủ lương thực và vươn lên trở thành một nước xuất khẩu gạo

đứng hàng thứ hai thế giới ở nước ta nghiên cứu và sử dụng lúa lai mới chỉ

được chú trọng từ năm 1991 Nhưng với phương châm “đi tắt đón đầu” những

tiến bộ khoa học kỹ thuật đến nay có 25 tỉnh thành đại diện cho vùng sinh thái khác nhau gieo cấy lúa lai với tỷ lệ hợp lý Có thể nói nước ta phát triển lúa lai tương đối nhanh là do biết khai thác những tiến bộ kỹ thuật của Trung Quốc, IRRI và một số nước khác Các tổ hợp có ưu thế lai cao được đưa vào sản xuất trên diện rộng như: Sán ưu 63, Sán ưu quế 99, Nhị ưu 63, Nhị ưu 838, Bác ưu

64, Bác ưu 903… Gần đây các tổ hợp lúa lai hai dòng: Bồi tạp sơn thanh, Bồi tạp 77, Bồi tạp 49… thời gian sinh trưởng ngắn có khả năng chống chịu tốt với sâu bệnh, năng suất cao và chất lượng gạo được cải tiến Nó có thể thay thế dần cho các giống hiện tại trong trà xuân muộn, mùa sớm, góp phần tích cực trong việc chuyển dịch cơ cấu ở nước ta

Nghệ An là một tỉnh có diện tích trồng lúa tương đối lớn 180.200 ha, trong đó diện tích gieo cấy lúa lai là 80.000 ha (năm 2005) Hiện nay nguồn giống lúa lai đưa vào sản xuất được nhập nội từ Trung Quốc và một số giống lúa lai chọn tạo trong nước Tuy nhiên, việc nhập hạt giống vào sản xuất đại trà thường gặp một số khó khăn như chủng loại giống không phù hợp, chất lượng giống không ổn định nhiều khi dẫn đến thiệt hại to lớn cho mùa màng của nông dân Để hạn chế những thiệt hại này cần tổ chức nghiên cứu đánh giá giống trước khi mở rộng sản xuất Với mong muốn góp phần nhỏ bé vào giải quyết khó khăn trong việc đưa giống lúa lai mới chọn tạo trong nước về Nghệ An chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu tuyển chọn một số giống lúa lai mới chọn tạo tại Việt Nam thích hợp cho Nghệ An”

1.2 Mục đích của đề tài

Tìm ra giống lúa lai mới chọn tạo tại Việt Nam thích hợp cho vụ hè thu và

vụ xuân ở Nghệ An

1.3 ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Việc tuyển chọn giống lúa lai mới thích hợp cho Nghệ An góp phần mở rộng nhanh các giống lúa mới làm tăng năng suất, tăng giá trị kinh tế trên đơn

- Phát huy lợi thế của lúa lai Việt Nam chọn tạo trong nước chủ động

được nguồn giống bố mẹ, chủ động về công nghệ sản xuất hạt lai F1 nên có cơ hội giảm giá thành sản xuất hạt lai F1

- Mở rộng sản xuất hạt lai F1 trong nước sẽ tạo thêm công ăn việc làm cho nông dân, thêm ngành nghề mới ở nông thôn, nâng cao trình độ tiếp thu khoa học kỹ thuật, nâng cao trình độ dân trí

- Đánh giá được tính thích ứng, tính ổn định của lúa lai chọn tạo trong nước ở các vùng sinh thái của Nghệ An

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

Yên Thành đại diện cho vùng đồng bằng

Diễn Châu, Quỳnh Lưu đại diện cho vùng đất cát ven biển

2.Tổng quan tài liệu và cơ sở khoa học

2.1 Cơ sở khoa học của đề tài

ở thực vật bậc cao kiểu hình là kết quả tác động qua lại giữa kiểu gen

và môi trường Các giống mang đi thử nghiệm trên tổng thể là một quần thể với một kiểu gen xác định Đối với các dòng thuần thì các cá thể trong quần thể có cùng một kiểu gen, điều này đuợc Jonhansen chứng minh trong công trình nghiên cứu nổi tiếng của ông về dòng thuần

Kiểu hình của một dòng thuần khi đem thử nghiệm ở những điều kiện môi trường khác nhau có biểu hiện khác nhau là do yếu tố môi trường quyết

định (Mather and Jinks, 1971) [ 74]

Tương tác kiểu gen môi trường biểu thị một thành phần của kiểu hình

có thể làm sai lệch giá trị ước lượng của các thành phần khác Tương tác kiểu gen - môi trường tồn tại khi hai hay nhiều kiểu gen phản ứng khác nhau với sự thay đổi của môi trường (năm, vụ gieo trồng, địa điểm…) Một giống có năng suất cao trong môi trường này so với giống kia nhưng lại thấp hơn trong môi trường khác Như vậy tương tác kiểu gen- môi trường làm thay đổi thứ bậc các kiểu gen hay các giống được đánh giá trong điều kiện khác nhau gây khó khăn cho nhà chọn giống trong việc xác định tính ưu việt của các giống được

đánh giá Vì vậy tính toán mức độ tương quan rất quan trọng để xác định chiến lược chọn giống tối ưu và đưa ra những giống có khả năng thích nghi với môi trường gieo trồng đ4 dự định một cách thoả đáng (Nguyễn Văn Hiển, 2000) [19, tr 28]

Tác động qua lại của kiểu gen môi trường- môi trường là tương tác hết sức phức tạp, kết quả là kiểu gen có kiểu hình phù hợp sẽ tồn tại và phát triển

ở môi trường đó, sau một thời gian rất dài các kiểu gen này lập nên một kiểu hình đặc thù gọi là kiểu hình sinh thái hoặc gắn với một kiểu hình ở một địa phương gọi là kiểu hình sinh thái địa lý

Một giống thuần bất kỳ đem thử nghiệm ở những môi trường khác nhau

sẽ thu được các kết quả khác nhau do kết quả của phản ứng kiểu gen - môi trường ở các tính trạng số lượng thì việc đánh giá các tính trạng có ý nghĩa

đối với chọn giống càng phức tạp, chính vì vậy các nhà khoa học đ4 đi sâu nghiên cứu, tìm hiểu đánh giá xây dựng mô hình nhằm xác định mối quan hệ kiểu gen- môi trường Thực chất của vấn đề này là tìm cơ sở cho thử nghiệm giống Các kết quả của việc khảo nghiệm giống sẽ phục vụ trực tiếp cho sản xuất nông nghiệp ở môi trường thử nghiệm

Để xác định mức độ tương tác kiểu gen- môi trường các kiểu gen (giống, dòng, gia đình …) được đánh giá trong các môi trường khác nhau Môi trường bao gồm mọi yếu tố ảnh hưởng hay liên quan tới sinh trưởng và phát triển của cây Allard và Bradshn (1964) phân loại các yếu tố môi trường thành các yếu tố có thể dự đoán và những yếu tố không thể dự đoán Các yếu

tố có thể dự đoán xảy ra một cách hệ thống và con người có thể kiểm soát

được như: loại đất, thời vụ gieo trồng, mật độ và lượng phân bón Ngược lại, các yếu tố không thể dự đoán biến động không ổn định như lượng mưa, nhiệt

độ, độ ẩm, ánh sáng (trích theo Nguyễn Văn Hiển, 2000) [19, tr 28]

Khi có tương tác kiểu gen- môi trường (GE) thì giá trị kiểu hình bằng tổng của 3 thành phần (Nguyễn Văn Hiển, 2000) [19, tr 29]

P = G + E + GE

P: kiểu hình

E: Môi trường

G: Kiểu gen

GE: Tương tác giữa kiểu gen và môi trường

Việc đánh giá bản chất các tính trạng số lượng trong công tác chọn giống càng phức tạp hơn Đó là lý do mà rất nhiều nhà nghiên cứu sinh học- nông học để tâm tìm hiểu, đánh giá, thiết lập qui luật về mối quan hệ tương tác giữa kiểu gen với môi trường Bản chất của các nghiên cứu ứng dụng này

chính là cơ sở của việc thử nghiệm, khảo nghiệm các giống cây trồng ở vùng sinh thái đặc thù Kết quả của công tác khảo nghiệm giống ở các điểm trong một mạng lưới nhất định ở cùng một thời vụ gieo trồng hoặc ở các mùa vụ khác nhau sẽ được lựa chọn phục vụ trực tiếp cho sản xuất nông nghiệp ở vùng sinh thái thử nghiệm hay cho nhiều vùng sinh thái khác nhau

Đối với các giống lúa mỗi một giống, một tổ hợp đều có sự thích ứng và tương tác với điều kiện môi trường nhất định Vì vậy mỗi nơi, mỗi vùng đều

có sự thích hợp của các giống khác nhau Xuất phát từ đó để tuyển chọn những giống lúa tốt phù hợp với điều kiện sinh thái ở Nghệ An thì việc thí nghiệm nghiên cứu trên đất Nghệ An là hết sức cần thiết

2.2 Sơ lược lịch sử phát hiện và quá trình ứng dụng ưu thế lai ở lúa

2.2.1 Lịch sử phát hiện ưu thế lai ở lúa

Ưu thế lai là một thuật ngữ để chỉ tính hơn hẳn của con lai F1 so với bố

mẹ chúng về các tính trạng hính 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 r4i giống lai F1 vào sản xuất đ4 góp phần làm tăng năng suất nhiều loại cây trồng đặc biệt là cây lương thực, cây thực phẩm làm tăng thu nhập cho người nông dân, tăng hiệu quả sản xuất nông nghiệp (Nguyễn Công Tạn, 2002) [41, tr 11]

Ưu thế lai là hiện tuợng phổ biến trong tự nhiên Năm 1763 Kolreuter (Đức) đ4 phát hiện được ưu thế lai ở cây thuốc lá khi trồng thuốc lá Nga cạnh thuốc lá Peru Dựa trên kết quả này mà Kolreuter đ4 xây dựng phương pháp thu nhận hạt lai có ưu thế lai cao ở thuốc lá và ông cũng đề nghị sử dụng ưu thế lai cho các cây khác [19] Năm 1866- 1867 Darwin sau khi nghiên cứu những biến dị ở thực vật tự thụ phấn và giao phấn đ4 chỉ ra rằng ngô có ưu thế lai Đầu thế kỷ 20 ưu thế lai ở ngô được nghiên cứu và sử dụng rộng r4i trong sản xuất (năm 1940, khoảng 50% diện tích trồng ngô trên thế giới được sử

dụng giống ngô lai) Sau đó người ta khai thác ưu thế lai ở cây bắp cải, hành tây, cà chua, bông, lúa…

Năm 1926, JW Jones (nhà thực vật học người Mỹ) lần đầu tiên báo cáo

về sự xuất hiện ưu thế lai trên những tính trạng số lượng và năng suất lúa [63] Tiếp sau đó có nhiều nghiên cứu xác nhận sự xuất hiện ưu thế lai về năng suất, các yếu tố cấu thành năng suất (Anonymous, 1977; Li,1977; Lin và Yuan, 1980); về sự tích luỹ chất khô (Rao,1965; Jenning,1967; Kim, 1985) [53], [71], [80], [62], [68]; về sự phát triển bộ rễ (Anonymous, 1974) [53]; về cường độ quang hợp, diện tích lá (Lin và Yuan, 1980; Deng, 1980; MC Donal

và cs, 1971) [71], [59], [60]

Hiện tượng bất dục đực tế bào chất ở cây lúa đ4 được Sampath.S và Mohanty.H.K nghiên cứu vào năm 1954 [82], nhận được tỷ lệ khác nhau của phép lai thuận nghịch ở loài phụ Indica và Japonica Nhiều tác giả cũng đ4 đề cập đến hiện tượng này: Sasahara T và Katsuo K(1965) [83] Tuy nhiên lúa là cây tự thụ phấn điển hình, khả năng nhận phấn ngoài rất thấp do đó khai thác

ưu thế lai ở lúa đặc biệt khó khăn ở khâu sản xuất hạt lai F1 Nhiều nhà khoa học đ4 nghiên cứu khá sớm nhằm tìm cách sản xuất hạt lai như các nhà khoa học ấn Độ, Ricsharia (1962) [81], Swaminathan và cộng sự [88], Carnahan và cộng sự (1972) [55], các nhà khoa học Nhật Bản như Shinjyo và Omura (1966) [85] Các nhà khoa học thuộc viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) như Awthwal và Virmani (1972) [54] và nhiều nhà khoa học ở các nước khác nhưng họ đều không thành công vì chưa tìm ra phương pháp thích hợp để sản xuất hạt lai

2.2.2.Quá trình ứng dụng ưu thế lai

Những năm đầu của thập kỷ 60, Yuan Long Ping (Trung Quốc) đ4 cùng

đồng nghiệp 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 đ4 chuyển được tính bất dục dạng hoang dại này vào lúa trồng và tạo ra những

vật liệu di truyền mới giúp cho việc khai thác ưu thế lai thương phẩm Các vật liệu di truyền này bao gồm dòng bất dục đực di truyền tế bào chất (Cytoplasmic Male Sterility: CMS ký hiệu là dòng A), dòng duy trì tính bất dục đực (Maintainer ký hiệu là dòng B), dòng phục hồi tính hữu dục (Restorer

ký hiệu là dòng R) Sau 9 năm nghiên cứu các nhà khoa học Trung Quốc đ4 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, Sán ưu số

2, Uỷ ưu số 6 Năm 1973 đ4 công bố dòng CMS, dòng B tương ứng và các dòng R như IR24, IR26, IR661…đánh dấu sự ra đời của hệ thống lai “ ba dòng” và đ4 mở ra bước ngoặt trong lịch sử sản xuất và thâm canh cây lúa với giống lúa lai và công nghệ sản xuất hạt giống lúa lai (Ngô Thế Dân, 2002) [41, tr 11- 12]

Từ năm 1965, vấn đề ưu thế lai ở lúa được đề cập và sử dụng mạnh mẽ tại một số quốc gia trong đó Trung Quốc là nước đ4 được suy tôn là cường quốc về nghiên cứu và phát triển lúa lai Từ đó đến nay, hàng loạt các nghiên cứu đ4 được tiến hành nhằm xác định cơ sở di truyền để khai thác triệt để ưu thế lai ở lúa (Hoàng Tuyết Minh, 2002) [41]

Mặc dù hệ thống bất dục đực di truyền tế bào chất đ4 được phát hiện và

sử dụng rất hiệu quả trong việc phát triển lúa lai thương phẩm nhưng lại cồng kềnh và việc sử dụng nó chỉ giới hạn với những vật liệu giàu nguồn duy trì và phục hồi Sử dụng bất dục đực di truyền tế bào chất liên tục sẽ gặp phải trở ngại về khả năng chống đỡ với các tác nhân sinh học do sự nghèo nàn về di truyền

Năm 1973, theo dõi quần thể lúa Nong Ken 58, Shi M.S [84] đ4 phát hiện ra một số cá thể bất dục khi trỗ bông trong mùa hè có thời gian chiếu sáng trên 14 giờ/ngày Ông thu chúng về trồng trong nhà lưới và nhận thấy các chồi mọc sau đó trỗ bông vào mùa thu khi thời gian chiếu sáng rút ngắn đến

13 giờ 45 phút thì chúng đậu hạt Đem lai nó với giống khác, thế hệ F1 hữu

dục bình thường, nhưng đến thế hệ F2 chúng phân ly tính trạng là 3 hữu dục :1 bất dục trong điều kiện ánh sáng ngày dài Qua quá trình nghiên cứu các nhà khoa học Trung Quốc đ4 kết luận rằng tính trạng bất dục của lúa nêu trên là

do một cặp gen lặn trong nhân điều khiển và ký hiệu là pms

Dòng Nong ken 58s là đặc trưng cho dòng bất dục đực di truyền nhân nhạy cảm với thời gian chiếu sáng (Phytoperiodic sentitive Genetic Male Sterility- PGMS), các dòng bất dục này thuộc loài phụ Japonica, bất dục trong

điều kiện ngày dài, nhiệt độ cao Được phát hiện đầu tiên tại tỉnh Hồ Bắc Trung Quốc nên còn gọi là dòng HPGMS

Năm 1988, Maruyama K [73] và cộng sự đ4 nghiên cứu và phát hiện ra dòng TGMS có tên là Anongs thông qua quá trình đột biến phóng xạ Dòng TGMS này bất dục nếu thời kỳ phân chia tế bào mẹ hạt phấn gặp nhiệt độ >

27 0C và hữu dục nếu nhiệt độ < 240C Dòng Anongs là dòng TGMS được phát hiện và sử dụng đầu tiên ở Trung Quốc, dòng bất dục này thuộc loại hình Indica

Năm 1989, Sun Z.X [87] và cộng sự đ4 tạo được dòng TGMS có tên là 5460s từ quần thể đột biến của giống lúa IR54 Năm 1991, Maruyama K.H và cộng sự [73] cũng đ4 tìm được dòng TGMS từ quần thể đột biến Norin PC- 12 Các tác giả trên đều cho rằng, tính trạng bất dục đực dạng TGMS đều do những gen lặn trong nhân điều khiển [87] Kinoshita T(1992) [69] đặt tên cho gen TGMS của dòng 5460s và Norin PC-12 là tms-1 và tms-2

Zhou và cộng sự, 1988, Virmani và Voc, 1991 [90], Wu và cộng sự,

1991 [92] đ4 phát hiện các dòng bất dục đực di truyền nhạy cảm với nhiệt độ (Thermo sentitive Genetic Male Sterility- TGMS), các dòng này trở lại hữu dục một phần hoặc toàn phần dưới một dải nhiệt độ nào đó Trên cơ sở này Yuan Long Ping, 1987 đ4 đề ra chương trình tạo giống lúa lai không cần dòng duy trì bất dục đực mà chỉ cần dòng bất dục và dòng cho phấn, được gọi hệ thống lúa lai hai dòng Cũng theo Yuan Long Ping, 1997 [95] hệ thống lai hai

dòng có một số ưu điểm so với lúa lai ba dòng: Một là, không cần dòng duy trì bất dục đực Hai là, khả năng tìm dòng cho phấn tốt là rất lớn Ba là: năng suất hạt của dòng mẹ (dòng bất dục EGMS) luôn cao hơn dòng CMS và bốn là không chịu tác động xấu của hiện tượng nghèo nàn di truyền như các dòng CMS Hơn thế nữa năng suất lúa lai thương phẩm hệ hai dòng tại Trung Quốc

đ4 vượt lúa lai ba dòng bình quân 10%

Tại IRRI, chương trình nghiên cứu tập trung vào phát triển lúa lai cho vùng nhiệt đới, các gen tms2 từ giống Norin PL12 và tms3 từ dòng đột biến IR32364S đ4 được sử dụng để tạo ra các dòng TGMS mới Như dòng ID24

được đưa vào ấn Độ đ4 được sử dụng để chọn tạo và sản xuất lúa lai hai dòng Các dòng TGMS IR73827- 23S và IR73824S được chọn ra từ ID24 đ4 ổn định

về tính trạng bất dục đực [36, tr 73]

Hầu hết các công bố đều khẳng định ưu thế lai ở lúa đ4 vượt lúa thường cùng mức đầu tư từ 20- 30% Ưu thế lai thể hiện ở các tính trạng nông sinh học và kinh tế quan trọng như chiều cao, thời gian từ gieo đến trỗ, năng suất chất khô, chỉ số thu hoạch, tính trạng của rễ, chỉ số diện tích lá, khả năng chịu nhiệt và các tác nhân khác Theo tổng kết của Yuan LP và cộng sự [96] thì mức độ gía trị ưu thế lai càng ngày càng được nâng cao Mức ưu thế lai được thể hiện theo thời gian: Giai đoan từ 1970- 1980, lúa lai vượt lúa thường về năng suất từ 20- 30%; giai đoạn từ 1981- 1990 vượt từ 29- 45% và 1991- 1997 vượt 30- 49% Điều này chứng tỏ rằng công tác nghiên cứu chọn tạo giống lúa lai ở Trung Quốc ngày càng có hiệu quả cao và thiết thực

Tháng 5 năm 2001, hội nghị về hoạch định chính sách cho phát triển lúa lai quốc tế đ4 diễn ra tại Hà Nội Yuan Long Ping đ4 báo cáo về những kết quả nghiên cứu mới nhất là chiến lược phát triển lúa lai trong thế kỷ 21 tại Trung Quốc Ông và cộng sự đ4 tạo ra các tổ hợp lai hai dòng siêu năng suất như Peiai 64S/E32 đạt 15,7 tấn/ha và Peiai 64S/9311 năng suất đạt 17,4 tấn/ha Nhờ nghiên cứu và phát triển lúa lai, Trung Quốc đ4 giảm dần diện

tích trồng lúa để trồng các cây có giá trị cao mà vẫn đảm bảo tổng sản lượng lương thực cho đất nước của họ với dân số 1,3 tỷ người (Hoàng Tuyết Minh, 2002) [41, tr 88] Diện tích trồng lúa ở Trung quốc hiện nay là 30,5 triệu ha, năng suất bình quân đạt 6,3 tấn/ha trong đó diện tích lúa lai chiếm 50% so với tổng diện tích lúa, năng suất bình quân riêng lúa lai là 6,9 tấn/ha/vụ, so với lúa thường năng suất bình quân là 5,4 tấn/ha/vụ tăng hơn 1,5 tấn/ha trên diện rộng

2.3 Biểu hiện ưu thế lai ở lúa

2.3.1 Bộ rễ phát triển mạnh, đẻ nhánh sớm, sức sinh trưởng mạnh

Rễ lúa lai phát triển sớm và mạnh, các rễ có đường kính to hơn dòng bố

mẹ, sự phân nhánh đều hơn, rễ ăn sâu và toả rộng ra xung quanh tạo ra một lớp rễ đan dày ở tầng sát mặt đất Lông hút của rễ lúa lai nhiều và dài (0,1-0,25 mm) hơn hẳn lúa thường (0,01- 0,013 mm) Vì lượng nhiều nên diện tiếp xúc lớn, làm cho khả năng hấp thu tăng cao gấp 2- 3 lần lúa thường Khả năng thích nghi rộng, khả năng chống chịu tốt hơn lúa thường (Nguyễn Thị Trâm, 2002) [41, tr 258]

Quá trình đẻ nhánh của lúa lai tuân theo qui luật đẻ nhánh chung của cây lúa, lúa lai có khả năng đẻ nhánh sớm hơn Thời kỳ đầu nhờ quá trình hấp thu chất dinh dưỡng tốt của bộ rễ làm cho các nhánh đẻ sớm thường to mập,

có số lá nhiều hơn các nhánh đẻ sau nên bông lúa to đều nhau xấp xỉ như bông chính Lúa lai có tỷ lệ nhánh thành bông cao hơn lúa thường Kết quả nghiên cứu của Trung Quốc cho thấy tỷ lệ thành bông của lúa lai đạt khoảng 80- 90% trong khi lúa thường chỉ đạt 60- 70% trong cùng điều kiện thí nghiệm Đường kính lóng của lúa lai to và dày hơn lúa thường, số bó mạch nhiều hơn nên khả năng vận chuyển nước, dinh dưỡng tốt hơn lúa thường, cũng do điều kiện lóng to, đặc biệt là các lóng sát gốc, nên thân lúa lai cứng, khả năng chống đổ tốt hơn lúa thường Lúa lai có khả năng sinh trưởng mạnh sớm biểu hiện cụ thể trong cùng một điều kiện chăm bón như nhau, lá lúa ra

nhanh, nhánh đẻ đều đặn ngay từ đợt đầu tiên và đẻ liên tục (Nguyễn Thị Trâm, 2002) [41]

2.3.2 Ưu thế lai về quang hợp và hô hấp

Lá lúa lai dài và rộng hơn lá lúa thường Một số kết quả nghiên cứu cho rằng phiến lá lòng mo có thể hứng ánh sáng cả hai mặt, như vậy năng lượng mặt trời được hấp thu nhiều hơn, hiệu suất quang hợp cao hơn Ba lá trên cùng

đứng, bản lá chứa nhiều diệp lục nên có mầu xanh đậm hơn, do vậy hoạt động quang hợp diễn ra mạnh hơn Trái lại cường độ hô hấp ánh sáng của lúa lai thấp hơn lúa thường, do đó hiệu suất quang hợp thuần càng cao, khả năng tích luỹ chất khô cao hơn đáng kể (Nguyễn Thị Trâm, 2002) [41, tr 260]

Theo Phạm Văn Cường, 2005 [13] ưu thế lai về cường độ quang hợp không phụ thuộc vào chỉ số độ dày lá, tuy nhiên chỉ tính riêng con lai F1 thì cường độ quang hợp tỷ lệ nghịch với chỉ số độ dày lá Năng suất hạt của con lai F1 và dòng bố có tương quan chặt với cường độ quang hợp ở thời gian đẻ nhánh (r = 0,8) và giai đoạn trỗ (r = 0,5), nhưng tương quan này không có ý nghĩa ở giai đoạn chín sáp

2.3.3 Ưu thế lai về năng suất và yếu tố cấu thành năng suất

Lúa lai có nhiều bông trên khóm, bông to, nhiều hạt và tỷ lệ hạt mẩy cao Do lúa lai đẻ sớm, đẻ khoẻ, các bông to đều, hạt nhiều và nặng, trên bông

có nhiều gié cấp 1 (13- 15 gié) trên gié cấp 1 có 3- 7 gié cấp 2, mỗi gié cấp 2

có từ 3- 7 hạt vì vậy khối lượng bông cao hơn lúa thường 1,5- 2,5 lần (Nguyễn Thị Trâm, 2002) [41, tr 261]

Kết quả nghiên cứu của Viện hàn lâm Khoa học Nông nghiệp Hồ nam- Trung Quốc thu được khi đánh giá 87 con lai ngoài đồng ruộng cho thấy hầu hết những tổ hợp lai triển vọng cho năng suất vượt hơn 20- 30% so với giống lúa thường cùng trồng tại thời điểm đó (Lin và Yuan, 1980) [71]

Theo Namboodiri (1963) [76]; Carnhan và cs (1972) [55] thì năng suất lúa lai là do sự biểu hiện ưu thế lai về số lượng bông và số hạt/bông

Virmani và CS (1983) [91] đ4 tổng kết báo cáo về lúa lai xuất bản năm

1978 về mức độ ưu thế lai ở nhiều đặc tính nông học, có hiện tượng ưu thế lai thực về năng suất: Số hạt/bông, khối lượng nghìn hạt, số bông/khóm

2.3.4 Ưu thế lai về thời gian sinh trưởng

Tính trạng về thời gian sinh trưởng là tính trạng chịu nhiều tác động của yếu tố môi trường như: Đất, nước, phân, nhiệt độ, ánh sáng Một số nghiên cứu gần đây cho thấy cả tính cộng và không cộng đều rất quan trọng trong việc hình thành tính trạng thời gian sinh trưởng của cây lúa (K.R.P.Kausi & K.D.Sharma, 1988) [67]

Thời gian sinh trưởng của cây lúa biến động trong một phạm vi rộng, là tính trạng số lượng do nhiều gen cùng kiểm soát Khi lai hai giống lúa có thời gian sinh trưởng khác nhau, con lai F1 của đa số tổ hợp biểu hiện hiệu ứng cộng tính Quần thể F2 phân ly tăng tiến âm hoặc dương: Chín sớm hơn bố mẹ ngắn nhất hoặc muộn hơn bố mẹ dài nhất Khi sử dụng hai giống có thời gian sinh trưởng ngang nhau thì năng suất lúa lai bao giờ cũng tăng hơn lúa thường (Nguyễn Thị Trâm, 2002) [41, tr 153]

Năm 1980, các nhà khoa học Trung Quốc như Deng (1980) [59]; Lin và Yuan (1980) [71] đ4 công bố rằng lúa lai có thời gian sinh trưởng dài hơn những giống đối chứng tốt nhất, đây là do chọn bố mẹ có thời gian sinh trưởng dài Cũng vào năm 1980 Xu và Wang [93] thấy rằng thời gian sinh trưởng của con lai phụ thuộc vào dòng bố Một nghiên cứu khác của Phonnuthurai và cộng sự (1984) [79] ghi nhận rằng thời gian sinh trưởng của con lai tương

đương hoặc ngắn hơn dòng bố

2.3.5.Ưu thế lai về chiều cao

Virmani (1982) có nhận xét rằng: Các dòng bất dục đực di truyền tế bào chất đa số đều lùn (cao hơn từ 50- 70 cm) có một số ít dòng cao (thường ít

được sử dụng vì khó sản xuất hạt lai) Các dòng R thường cao hơn các dòng bất dục đực, vì vậy chiều cao cây của con lai F1 đa số nghiêng về phía dòng

R, cao từ 100- 120 cm, có một số tổ hợp cao tới 130cm Mặt khác bông lúa lai

to và nặng nên dễ bị đổ khi gặp mưa gió lớn Muốn hạ thấp chiều cao của con lai phải cải tạo đồng thời cả hai dòng bố mẹ Tuy nhiên do sức mạnh của ưu thế lai nên con lai vẫn có xu thế cao hơn mong muốn Đặc biệt với các tổ hợp

có bố mẹ xa huyết thống, hiệu ứng về chiều cao cây mạnh vì vậy trước hết người ta phải tạo dòng bố thấp cây bằng lai hoặc đột biến sau đó mới lai tạo giống ưu thế lai (Nguyễn Thị Trâm, 2002) [41, tr 143]

2.3.6 Ưu thế lai về tính chống chịu

Lúa lai có khả năng chống chịu rộng với nhiều điều kiện đất đai, khí hậu khác nhau Biểu hiện cụ thể là: ở giai đoạn mạ lúa lai chịu lạnh tốt hơn lúa thường, ở thời kỳ lúa con gái lúa lai có khả năng chịu úng ngập ví dụ như các

tổ hợp lai hệ Bác ưu nước ngập 4- 5 ngày nếu gốc chưa thối thì sau khi nước rút vẫn hồi phục nhanh và cho năng suất cao trong khi lúa thuần phải cấy lại, lúa lai có khả năng phục hồi nhanh sau khi nước rút Lúa lai có thể gieo trồng trên nhiều loại đất có lý tính và hoá tính khác nhau, chịu hạn tốt hơn lúa thường Lúa lai có thể chống chịu khá với bệnh đạo ôn (Nguyễn Thị Trâm, 2000) [41, tr 261]

Lúa lai chịu rét rất tốt, ở vụ xuân khi nhiệt độ không khí đạt 16- 200C mạ lúa lai sinh trưởng bình thường trong khi mạ lúa thường bị kìm h4m đáng

kể ở các tổ hợp lai sử dụng dòng mẹ là các TGMS thì khả năng chịu rét còn biểu hiện ở giai đoạn trỗ bông: Trong điều kiện 240C lúa lai kết hạt rất tốt, trong khi các giống lúa thuần có tỷ lệ lép lửng nhiều, hạt vào chắc kém, tỷ lệ gạo thấp (Nguyễn Văn Hoan, 1999) [20]

Cả hai bố mẹ của tổ hợp lai đều là loại hình Indica nhiệt đới thì con lai

có khả năng chịu nóng ẩm rất cao Trong thời kỳ lúa sinh trưởng gặp nhiệt độ 28- 320C lúa lai vẫn sinh trưởng bình thường, còn khi trỗ bông nếu độ ẩm không khí đạt trên 80% thì lúa lai vẫn kết hạt tốt, tỷ lệ chắc vẫn cao ngay cả khi nhiệt độ không khí 350C (Nguyễn Văn Hoan, 1999) [20]

Theo Quách Ngọc Ân, 2002 [41, tr 294] thì khả năng thích ứng của lúa lai rất rộng, có thể trồng từ vùng núi phía bắc đến Tây nguyên, từ chân ruộng trũng (Phú Lập- Phú Xuyên) đến chân đất vàn cao (Cao Xá- Phong Châu), từ vùng thâm canh cao (Hải Dương) đến vùng thâm canh dưới mức trung bình (Hoài An- Cao Bằng) Đối với vùng núi khó khăn về thuỷ lợi (Hà Giang, Lào Cai, Yên Bái, Lai Châu, Sơn La…) nhưng với điều kiện đầu tư như nhau thì lúa lai thường cho năng suất gấp đôi lúa thường (giống cũ)

2.4 Một số thành tựu nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Trung Quốc

2 4.1 Thành tựu về lúa lai 3 dòng

Trung Quốc bắt đầu nghiên cứu lúa lai từ 1964, năm 1973 đ4 công bố dòng CMS tốt đang được phát triển mạnh như: II32A, T98A, BoA, ZhiA, Yuetal A, You IA và các dòng duy trì tương ứng Các dòng phục hồi mới được phát triển như: IR26, IR24, IR661, IR30, IR2061, IR36, Gui630…(Yuan L.P

và cs, 2003) [102, tr 8- 44] Kể từ khi tổ hợp lúa lai đầu tiên là Nan You 2

được tạo ra năm 1974 và đưa vào sản xuất đại trà năm 1976 đến 2002 đ4 có hơn 100 tổ hợp được trồng với diện tích lớn (Trần Duy Quý, 2002) [39]

Mặc dù việc phát triển lúa lai thương phẩm ở Trung Quốc bắt đầu từ

đầu thập kỷ 70, nhưng những giống lúa lai lúc đó còn có nhiều nhược điểm nên khó mở rộng diện tích gieo cấy Đầu thập kỷ 80 giống lúa lai Uỷ ưu 35,

Uỷ ưu 49 phù hợp với sản xuất vụ xuân ra đời thì diện tích gieo cấy lúa lai của Trung Quốc được mở rộng tương đối nhanh Trong những năm 1986- 1988, diện tích lúa lai đạt 670 ngàn ha trong đó tỉnh Giang Tây khoảng 270 ngàn ha,

Hồ Nam 258 ngàn ha, Hồ Bắc 100 ngàn ha, Quảng Tây 77 ngàn ha, Phúc kiến

150 ngàn ha Chủ trương mở rộng diện tích gieo cấy lúa lai vụ xuân là hướng quan trọng góp phần tăng sản lượng lúa của Trung Quốc Trong 12 năm từ 1976- 1987 diện tích lúa lai của Trung Quốc tổng cộng khoảng 66,7 triệu ha

và đ4 đóng góp để tăng thêm sản lượng lúa hơn 50 triệu tấn thóc Năng suất

lúa lai trong vụ xuân đ4 tăng hơn so với lúa thuần từ 11,3- 15 tạ/ha (Ngô Thế Dân, 2002) [41, tr 26- 27]

Trung Quốc là nước đầu tiên trên thế giới sử dụng lúa lai trong đại trà từ năm 1976 Thành tựu nghiên cứu và sản xuất lúa lai của Trung Quốc đ4 nhận

được giải thưởng đặc biệt về phát minh năm 1981 Năm 1976, diện tích gieo cấy lúa lai ở Trung Quốc mới là 133,3 ngàn ha, cho đến nay đ4 chiếm 50% tổng diện tích lúa trong cả nước

Qua hơn 30 năm nghiên cứu, dùng phương pháp lai xa huyết thống, lai

xa địa lý sinh thái, Trung Quốc đ4 tạo được hơn 600 dòng vật liệu bất dục di truyền tế bào chất (A) và dòng duy trì (B) tương ứng, hơn 3000 dòng phục hồi (R) để tạo ra nhiều tổ hợp lai trong đó có hơn 200 tổ hợp được gieo trồng trong sản xuất tại các vùng sinh thái khác nhau, trong đó có nhiều tổ hợp lai nổi bật thuộc hệ Sán ưu, Kim ưu, Bác ưu, Thanh ưu, Quảng ưu… (Ngô Thế Dân, 2002) [41, tr 27]

2.4.2 Thành tựu về lúa lai 2 dòng

Lúa lai hai dòng luôn gắn liền với việc nghiên cứu phát hiện các dòng bất dục đực nhân nhạy cảm với quang chu kỳ (PGMS) và dòng bất dục nhân nhạy cảm với nhiệt độ (TGMS) Từ hai nguồn vật liệu ban đầu là PGMS -Nông ken 58 (tác giả trung Quốc phát hiện năm 1973) và TGMS - Anôngs (1988), các nhà khoa học chọn giống đ4 tiến hành lai tạo để nhận được các dòng P(T)GMS mới có nền di truyền khác nhau Trên cơ sở đó phương pháp sản xuất lúa lai hai dòng ra đời Đây được xem như là một đột phá trong công nghệ sản xuất lúa lai (Trần Duy Quý, 2002) [39] Tổ hợp lúa lai hai dòng đưa

ra sản xuất đầu tiên của Trung Quốc trên cơ sở dòng mẹ Peiai 64s và dòng bố Te- Qing đ4 cho năng suất rất cao (đạt 170 tạ/ha) vào năm 1997 và được gieo cấy trên diện tích 0,13 triệu ha

Các dòng PGMS và TGMS phục vụ cho phát triển lúa lai hai dòng đang

được phát triển mạnh ở Trung Quốc gồm: các dòng PGMS thuộc loài phụ

Japonica (5047s, 5088s ), các dòng TGMS thuộc loài phụ Indica (545s, 5460s, 8902S, Annong S-1, Hengnong S-1, K9S, K14S, N8S, P64S, W6111S, W6154S) (Yuan L.P, 2003) [96]

Viện khoa học đời sống Hồ Nam - Trung Quốc đ4 xử lý đột biến nguồn Gamma Co60 liều l−ợng 350 GY với dòng bất dục đực TGMS Shuangdis có

điểm nhiệt độ tới hạn gây hữu dục (CFP) rất thấp, đ4 thu đ−ợc 7 thể đột biến

có cổ bông dài từ quần thể M2 Sau quá trình gieo trồng và chọn lọc trong điều kiện tự nhiên và nhân tạo tại đảo Hải Nam, các tác giả đ4 thu đ−ợc 3 dòng TGMS mới ổn định là Shuangdipeies-1, Shuangdipeies-7 và Shuangdipeies-8

Sử dụng các dòng TGMS này trong sản xuất hạt lai đ4 không phải phun GA3

và chúng rất ổn định về ng−ỡng trong chuyển hoá hữu dục (Zhou GQ và cộng

2 5 Thành tựu nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Việt Nam

Việt Nam bắt đầu khảo nghiệm các tổ hợp lúa lai từ giữa những năm

1980 Viện lúa Đồng Bằng Sông Cửu Long đ4 so sánh các giống lúa lai của IRRI và chọn ra hai giống có ưu thế lai cao thích hợp với Đồng Bằng Sông Cửu Long và đặt tên là UTL1, UTL2 Các giống này do không sản xuất được hạt lai trong nước nên không mở rộng được diện tích Năm 1990 khi nước ta trở lại quan hệ bình thường với Trung Quốc, nông dân vùng biên giới đ4 mua hạt lai F1 về trồng và thu được năng suất cao gấp 1,5- 2 lần lúa thường nên năm 1991 Bộ NN & CNTP (nay là Bộ NN & PTNT) đ4 cho nhập và trồng thử

100 ha kết quả rất tốt, năng suất đạt 7- 9 tấn đ4 hấp dẫn nhiều người trồng lúa

và việc nhập hạt F1 trở thành nhu cầu của nông dân nhiều vùng Năm 1992, đề tài độc lập cấp nhà nước và nghiên cứu lúa lai được thực hiện và sau đó vấn đề nghiên cứu lúa lai được triển khai trong khuôn khổ của chương trình KN- 01

và KHCN- 08 [36, tr 81]

2.5.1 Mở rộng diện tích lúa lai thương phẩm

Bắt đầu từ những năm 1990 được sự giúp đỡ của FAO,Việt Nam đ4 nhập các giống lúa lai Trung Quốc để trồng thử trên diện tích tương đối rộng trong hầu hết các vùng sinh thái ở Việt Nam (Quách Ngọc Ân, 1994) [1], (Ngô Thế Dân, 1994) [14], (Nguyễn Trí Hoàn, 1996) [23]

Thành tựu nổi bật của chương trình lúa lai giai đoạn 1986- 2005 là phát triển 0,6 triệu ha, năng suất bình quân đạt 6,5 tấn/ha [11] Hiện nay nhiều tỉnh thành như: Nam Định, Hà Nam, Ninh Bình… đ4 xem lúa lai là yếu tố quan trọng để nâng cao sản lượng lượng thực và mở rộng cơ cấu lúa lai lên đến 30-

40 % diện tích

Kết quả này cùng với công tác nhập nội hàng loạt những giống lúa lai của Trung Quốc vào Việt Nam như: Sán ưu 63, Sán ưu quế 99, Đặc ưu 94, Kim ưu quế 99, Nhị ưu 63, Bắc ưu 903, Bắc ưu 501, Chi ưu quế 99, Đặc ưu 63… đ4 làm cho sản lượng và diện tích lúa lai của Việt nam ngày một mở

rộng: diện tích lúa lai năm 1991 chỉ có 100 ha, đến năm 1999 đ4 có 230.000

ha Vụ đông xuân 2000 đạt tới 210.000 ha vượt 80.000 ha so với năm 1999 Trong vụ đông xuân 2000 cả nước tăng thêm 1,2 triệu tấn thóc, riêng lúa lai góp phần 0,33 triệu tấn Nếu tính cả năm 2000 diện tích lúa lai có thể đạt tới 350.000 ha Vì vậy, tổ chức FAO coi Việt Nam là nước áp dụng thành công công nghệ sản xuất lúa lai vào sản xuất đại trà Việt Nam trở thành nước đứng thứ 2 (sau Trung Quốc) sản xuất thành công lúa lai trên diện rộng (Trần Duy Quý, 2002) [39, tr 126- 127]

2 5.2 Thành tựu nghiên cứu kỹ thuật thâm canh lúa lai thương phẩm

- Nghiên cứu phương thức làm mạ: Mạ ném là phương pháp mới đ4

được áp dụng ở nước ta, phương pháp này bộ rễ của cây mạ được bảo toàn, không bị đứt, bị mất, cây mạ được sinh trưởng trong bầu rất khoẻ, không bị chột, đưa ra ruộng bén rễ ngay, cây lúa đẻ sớm và đều Sử dụng phương pháp này làm mạ lúa lai rất có hiệu quả Dùng MET 15% phun cho mạ khi mạ có 1,1 lá để hạn chế phát triển chiều cao, tăng phát triển chiều ngang, kích thích

rễ mạ phát triển và đẻ nhánh sớm (Nguyễn Văn Hoan, 1999) [20]

Kỹ thuật thâm canh mạ dược thời gian lưu mạ lâu, cây lúa đẻ nhánh sớm đ4 giúp chúng ta định lượng được số dảnh cần có, tiết kiệm được công sức chăm sóc Đặc biệt trong các trường hợp cấy ở chân sâu trũng đ4 giúp người nông dân điều khiển cây lúa để đạt được số nhánh theo ý muốn nhờ đó

mà năng suất ở chân ruộng trũng được nâng lên ngang bằng hoặc thậm chí cao hơn so với cấy lúa lai trên chân đất vàn và vàn cao Lần đầu tiên trong lịch sử trồng lúa ở vùng đồng sâu Nam Định năng suất đ4 phá ngưỡng 10 tấn/ha/vụ (Nguyễn Văn Hoan, 1999) [20]

- Kết quả nghiên cứu về nhu cầu dinh dưỡng cho lúa lai ở Việt Nam cho thấy: Để đạt được năng suất 8 tấn/ha ngoài 10 tấn phân chuồng cần bón thêm 140- 150 kg N/ha, 60- 80 kgP2O5/ha, 40- 60 kg K2O/ha trên đất phù sa sông Hồng, trên đất bạc màu bón 150- 180 kg N, 80- 100 kg P2O5, 120- 150 kg

K2O Riêng đối với đạm các kết quả nghiên cứu cho thấy bón theo kiểu nặng

đầu nhẹ cuối sẽ cho hiệu quả cao nhất (Quách Ngọc Ân, 1995; Nguyễn Văn

Bộ và cs, 1996) [2], [6]

Vùng Đồng bằng sông Hồng trên nền bón 120 kg N : 90 kg P2O5 : 90

kg K2O và 8 tấn phân chuồng vụ đông xuân cấy mật độ 55 khóm/m2 và vụ mùa cấy 50 khóm/m2 cho năng suất cao nhất (Nguyễn Thạch Cương, 2001) [3] Để đạt được 7,5 tấn thóc các giống lúa cần được cung cấp 150 kg N :70

kg P và 120 kg K Lúa lai phải được bón đủ lượng, đúng thời gian và thật tập trung vào giai đoạn đầu (bón lót và bón thúc khi lúa bén rễ hồi xanh), bón đủ lượng vào giai đoạn sau (Nguyễn Văn Hoan, 1999) [20]

- Theo Nguyễn văn Hoan, 1999 [22] lúa lai cấy theo kiểu hàng rộng hàng hẹp với mật độ 37 khóm/m2: (15 cm + 30 cm) x 12 cm

với mật độ 33 khóm/m2: (15 cm + 35 cm) x 12 cm

với mật độ 30 khóm/m2: (15 cm + 40 cm) x 12 cm

Cấy lúa lai với mật độ thưa 20 x30 cm và cấy lần 2 bằng cách tách các dảnh mạ có thể giảm lượng hạt giống tới mức rất thấp chỉ cần 2,5 kg/ha trong khi năng suất giảm không đáng kể (Ngô Thế Dân, 2002) [41, tr 40]

Các tỉnh Duyên Hải Nam Trung Bộ và Tây Nguyên cũng như ở Đồng bằng sông Cửu Long thường có tập quán gieo v4i hoặc gieo hàng Kết quả nghiên cứu mật độ gieo sạ hạt giống lúa lai F1 với các lượng giống (kg/ha) là

20, 30, 40, 50 kg, kết quả năng suất biến động từ 5,32- 5,89 tấn/ha và không

có sự khác biệt về năng suất (Nguyễn Ngọc Kính, Nguyễn Trí Hoàn, 1999) [30]

- Sử dụng gen kháng ở lúa lai có hiệu quả đối với bệnh bạc lá,đạo ôn thông qua chọn tạo truyền thống với sự trợ giúp chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử

và kỹ thuật chuyển nạp gen (Ngô Thế Dân, 2002) [41, tr 40]

2 5.3 Thành tựu chọn tạo giống lúa lai

*Thành tựu nghiên cứu chọn tạo giống lúa lai hệ ba dòng

Dự án KP/VIE/2251 và TCP/VIE/6614 do FAO tài trợ là những bước khởi đầu thúc đẩy việc hình thành cơ sở nghiên cứu lúa lai ở nước ta tại Viện Khoa học kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam, Viện Di truyền Nông nghiệp, Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm, Viện nghiên cứu lúa Đồng bằng Sông Cửu long, Viện Nông hoá thổ nhưỡng, Viện bảo vệ thực vật và Trường Đại học Nông nghiệp I Hà Nội Sau một thời gian ngắn thực hiện chương trình nghiên cứu lúa lai Việt Nam đ4 thu được kết quả đáng khích lệ:

- Khoảng hơn 2000 tổ hợp lai đ4 được tiến hành tại trung tâm nghiên cứu lúa lai- Viện Khoa học kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam Qua đánh giá sơ

bộ 138 con lai F1 cho năng suất cao hơn CR203 đối chứng trên 20%, trong đó

13 con lai F1 có năng suất vượt CR203 trên 50% Các cặp lai thử nghiệm trên cùng dòng mẹ là ZS97A, TeA, Kim23A, BoA, IR58025A, IR62829A… (Nguyễn Trí Hoàn, 1997) [24]

- Viện bảo vệ thực vật đ4 lai tạo được 2 tổ hợp mang gen kháng rầy nâu biotype đó là C95-1 (L) có mẹ là Kim23A và C95-2 (L) có mẹ là BoA (Lê Văn Thuyết và CS, 1995) [45]

- Trường ĐHNN1 đ4 tiến hành chọn thuần các dòng bố mẹ, nhân dòng

và sản xuất hạt lai F1 Trong 4 cặp dòng Zen Shan 97A/B, BoA/B, Kim 23A/B, II32A/B thì cặp Kim23A/B duy trì được độ thuần tốt hơn các dòng khác [48] Giống mẹ BoA-84 và các dòng bố Trắc 64-5, Quế 99-46 được công nhận giống quốc gia năm 2004 (Bùi Chí Bửu và cs, 2005) [11]

Theo Nguyễn Trí Hoàn, 2005 [25] tại các tỉnh phía bắc có 14 dòng CMS ổn định tính bất dục, có tập tính nở hoa tốt được lựa chọn cho lai tạo giống lúa lai như: BoA, Z97A, Kim25A, OMS1-2A, IR68897A, IR69625A Trong lai xa khác loài, 6 nguồn bất dục đực có nguồn tế bào chất từ lúa hoang O.rufipogon và O.nivara đ4 được sử dụng và chọn tạo ra các dòng CMS mới

như: OMS1A, OMS2A, OMS3A, OMS4A, RpMS2A, RpMS3A, RpMS4A, RpMS5A Trong lai tạo CMS mới có tế bào chất bất dục dạng WA của Trung Quốc, qua lai thử hàng ngàn tổ hợp đ4 phát hiện được nhiều tổ hợp con lai F1 bất dục phấn 100% Cây bố tương ứng được sử dụng để lai tạo nên các dòng CMS mới Kết quả đ4 lai tạo được 3 dòng CMS mới đưa vào sử dụng (AMS71A, AMS71A, AMS71A) và nhiều dòng đang ở giai đoạn hoàn thiện

*Thành tựu nghiên cứu chọn tạo giống lúa lai hai dòng

Việt Nam là một trong những nước thuộc vùng khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới, do đó việc sử dụng các dòng TGMS trong công nghệ sản xuất lúa lai hai dòng là rất thuận tiện Nếu chỉ xét đơn thuần về nhiệt độ việc duy trì dòng TGMS và sản xuất hạt giống F1 của lúa lai hai dòng ở nước ta thuận lợi hơn Trung Quốc vì sự chênh lệch nhiệt độ ngày đêm không quá lớn (Trần Duy Quý, 2002) [39, tr 128]

Tại Viện di truyền Nông Nghiệp, bằng đột biến thực nghiệm kết hợp với các phương pháp lai tạo, chọn lọc và nuôi cấy mô tế bào đ4 tạo ra một số dòng TGMS mới, trên cơ sở các dòng TGMS này, các tổ hợp lúa lai 2 dòng

đầu tiên của Việt Nam (TGMS - VN1/D21, TGMS - VN1/D24, VN01/D118

và VN01/212) đ4 được tạo ra và được Bộ Nông Nghiệp & PTNT cho phép mở rộng trong sản xuất ở mức độ khu vực hoá, đặc biệt quy trình sản xuất hạt lai F1 của tổ hợp lúa lai 2 dòng (Bồi tạp Sơn thanh) cũng đ4 được Viện Di Truyền nghiên cứu, hoàn thiện và chuyển giao cho Hà Tây, Sơn Tây, trường cao đẳng Nông Nghiệp Hà Nội (Trần Duy Quý 2002) [39 tr 130] Qui trình sản xuất hạt lai F1 tổ hợp TH3-3 đ4 được hoàn thiện và áp dụng thành công ở các tỉnh phía Bắc và Quảng Nam (Nguyễn Thị Trâm và cs, 2005) [50]

Tại trường ĐHNN1 đ4 tiến hành nhập nội và nghiên cứu các dòng TGMS: TG58S, T92S, TG25S, SE21, 36s, Hương 125s và Pei aỉ 64s tạo nguồn gen khởi đầu để gây tạo các dòng vật liệu TGMS của Việt Nam Lai thử, đánh giá và tuyển chọn được 7 dòng phục hồi phấn cho các dòng TGMS gồm các

dòng: Sơn thanh, Đặc thanh, Minh hui 86, R101, R68, R96, R-JM 85 có Khả năng phục hồi tính hữu dục và cho ưu thế lai cao (Nguyễn Thị Trâm, 2001) [48]

Hầu hết các vật liệu chọn giống lúa lai 2 dòng đang được sử dụng tại Việt Nam đều có nguồn gốc nhập nội và các dòng mới chọn tạo ra cũng mang các gen tms từ vật liệu nhập nội Các dòng TGMS được chọn tạo trong nước gồm : VN- 01, TGMS VN1, 6S , 7S, 8S, 11S, T29S, 103S, T1S, T24S, CL64S, 21S, các dòng TGMS đ4 được sử dụng trong nghiên cứu để xác định ngưỡng chuyển hoá hữu dục và bất dục, lai thử để tìm tổ hợp lai cho ưu thế lai cao (Hoàng Tuyết Minh, 2002) [36, tr 82] Đến nay Việt Nam đ4 có 3 giống chọn tạo trong nước được công nhận là giống quốc gia là HYT83 (IR58025A/RTQ5) [26], Việt lai 20 (103S/R20) [22] và TH3-3 (T1s96/R3) [51] 7 giống được công nhận tạm thời là: HYT57, HYT92, HYT100, TH3-4, HC1, TM4, VN01/212 Trong đó các tổ hợp HYT92, HYT100, TH3-4 và HC1

đang mở nhanh trong sản xuất do có thời gian sinh trưởng ngắn , năng suất khá cao, chất lượng tốt

Năm 2003, nhóm nghiên cứu trường ĐHNN1 đ4 chọn tạo được một dòng PGMS là P5S có ngưỡng chuyển đổi tính dục ở 12 giờ 16’[49] Dòng P5S

là dòng bất dục đực di truyền nhân cảm ứng quang chu kỳ ngắn được phân lập tại Việt Nam, tính bất dục đực cảm ứng quang chu kỳ ngắn ở dòng P5S do một gen lặn điều khiển Các tổ hợp lai F1 tạo ra từ dòng P5S biểu hiện tiềm năng ưu thế lai Dòng P5S được đề nghị để sử dụng tạo giống lúa lai 2 dòng mẫn cảm chu kỳ cho Việt Nam [38]

Song song với việc triển khai sản xuất thử nghiệm một số tổ hợp lúa lai

2 dòng dựa trên các dòng TGMS với sự giúp đỡ của các tổ chức Quốc tế, Viện

Di Truyền Nông Nghiệp đ4 và đang triển khai những nghiên cứu cơ bản về bản chất phân tử của hiện tượng TGMS Tác giả của Viện Di truyền Nông nghiệp (Nguyễn Văn Đồng và CS, 1998, 2000) [18] đ4 tiến hành nghiên cứu

phát hiện và lập bản đồ gen tms của dòng lúa TGMS - VN1 (Phạm Ngọc Lương và CS, 1998) [35] đ4 xác định được rằng: Gen tms của dòng lúa TGMS

- VN1 là một gen mới, nó nằm trên vai ngắn và ngay sát tâm động thuộc NST

số 2 của lúa và được đặt tên là tms - 4(t) Như vậy tms - 4 (t) không giống với tms 1 thuộc NST số 8 và tms - 3 thuộc NST số 6 được các tác giả trước đây phát hiện Trình tự Nucleotit của chỉ thị phân tử (E5/M12 - 600) liên kết chặt với tms - 4 (t) đ4 được lưu giữ tại ngân hàng gen của thế giới với m4 số N0 AF

070954 Đây là thành công đầu tiên của Việt Nam trong lĩnh vực nghiên cứu phát hiện và lập bản đồ gen ở lúa, đồng thời cũng là công trình thứ 3 trên thế giới về việc nghiên cứu phát hiện và lập bản đồ gen tms ở lúa

Cho tới nay, Việt Nam đ4 có khoảng 17 dòng TGMS nhập nội, 29 dòng TGMS chọn lọc từ những tổ hợp lai, trong đó có 14 dòng có thể sử dụng cho việc những tổ hợp lúa lai 2 dòng Bên cạnh đó chúng ta cũng tiến hành nhập nội các tổ hợp lúa lai 2 dòng của Trung Quốc: BTST, BT49, BT77 để nghiên cứu và thử nghiệm khả năng thích ứng trên diện tích khoảng hàng chục ngàn

ha thuộc các tỉnh Thái Bình, Nam Định, Ninh Bình, Hà Tây… Kết quả bước

đầu cho thấy, lúa lai 2 dòng thực sự có triển vọng phát triển tốt tại Việt Nam (Trần Duy Quý, 2002) [39, tr 131]

2.5.4 Thành tựu về nghiên cứu kỹ thuật nhân dòng và sản xuất hạt lai F1

* Nghiên cứu kỹ thuật nhân dòng:

Hiện nay đ4 xác định được thời vụ thích hợp cho việc nhân dòng TGMS vùng Đồng bằng Sông Hồng, vùng đồng bằng Thanh Hoá

- Điều khiển thời vụ gieo cấy: Trong điều kiện vụ xuân ở vùng Đồng bằng bắc bộ vào khoảng thời gian từ 20/3 đến 5/4 có nhiệt độ trung bình ngày

từ 18- 240C Vì vậy điều khiển các dòng TGMS nhập nội từ Trung Quốc hoặc các dòng chọn tạo tại Việt Nam sao cho phân hoá đòng bước 3 đến bước 6 trùng vào khoảng thời gian đó thì sẽ có tỷ lệ hạt phấn hữu dục và tỷ lệ đậu hạt cao (Nguyễn Thị Trâm, 2000) [47]

Vùng Đồng bằng Thanh Hoá nhân dòng Pei ải 64s nên bố trí nhân dòng

ở vụ đông xuân, bố trí cho cây lúa trỗ xung quanh 5/4 Nếu nhân dòng ở vụ thu đông thì bố trí để cây lúa trỗ từ 14- 23/8 (Nguyễn Bá Thông, 2001) [42] Tại vùng Gia Lâm Hà Nội nhân dòng Pei ải 64s bố trí gieo mạ vào ngày 10/12

đến 20/12 với lượng phân 120 N : 60 P2O5 : 90 K2O là hợp lý và cho năng suất cao nhất (Phạm Văn Ngọc, 2000) [37]

Hiện nay người ta còn dùng biện pháp tưới nước lạnh vào thời kỳ cảm ứng của dòng TGMS (nguồn nước lạnh có thể lấy từ vùng núi cao khoảng 1000m hoặc từ giếng nước ngầm) Mức nước tưới phải sâu để ngập đòng non

đang phân hoá, đồng thời cho nước chảy liên tục để tránh nhiệt độ tăng cao Nhiệt độ của nước tưới cần giữ ở mức 19- 210C trong điều kiện như vậy nhiệt

độ không khí có thể cao từ 24,5 đến 350C dòng TGMS vẫn cho hạt hữu dục (Nguyễn Thị Trâm, 2000) [47]

- Các phương thức gieo cấy có ảnh hưởng và phát triển của dòng lúa

mẹ Phương thức cấy dòng mẹ có thời gian sinh trưởng từ gieo đến bắt đầu trỗ bông dài hơn phương thức gieo sạ áp dụng phương pháp gieo hàng dòng mẹ trong sản xuất hạt lai F1 ở vùng Nam Trung Bộ đạt năng suất cao nhất (2.677 kg/ha) cao hơn cấy dòng mẹ là 201 kg/ha và cao hơn gieo v4i dòng mẹ là 464 kg/ha (Lại Đình Hoè, Nguyễn Trí Hoàn và cs, 2005) [28]

Duy trì dòng mẹ 103S nên bố trí cấy ở mật độ 87 dảnh/m2 thì năng suất

dễ dàng đạt trên 40 tạ/ha Nếu không cấy đủ mật độ (dưới 65 dảnh/m2) thì năng suất hạt duy trì chỉ đạt 27- 29 tạ/ha (Nguyễn Văn Hoan, 2002) [21]

* Nghiên cứu kỹ thuật sản xuất hạt lai F1:

Sản xuất hạt lai là khâu cuối cùng quyết định sự thành bại của qúa trình nghiên cứu lúa lai Năng suất hạt lai càng cao thì giá thành càng hạ, tạo thuận lợi cho việc mở rộng diện tích trồng lúa lai Sản xuất lúa lai thương phẩm là một trong những khâu then chốt và cũng là khâu khó khăn nhất trong chọn giống lúa lai, vì cây lúa là cây tự thụ và có hoa rất nhỏ Thành công của sản

xuất hạt lai phụ thuộc vào nhiều biện pháp kỹ thuật, song tập trung vào 4 nhóm đó là: Xác định thời vụ để gieo dòng bố mẹ, tạo quần thể dòng bố mẹ năng suất cao, nâng cao tỷ lệ đậu hạt và đảm bảo chất lượng hạt giống

Việt Nam đ4 có nhiều nghiên cứu về kỹ thuật sản xuất hạt lai F1: nghiên cứu về thời vụ sản xuất, mật độ cấy, tỷ lệ hàng bố mẹ, lượng phân bón…Tuy nhiên phải căn cứ vào đặc trưng đặc tính của dòng bố mẹ để xây dựng quy trình kỹ thuật cụ thể cho từng giống

- Nghiên cứu về thời vụ sản xuất hạt lai F1: Đ4 xác định được thời vụ thích hợp cho việc sản xuất hạt lai F1 hệ hai dòng vùng Đồng bằng sông Hồng

Theo Nguyễn Thị Trâm, 2000 [47], trong điều kiện miền Bắc Việt Nam chỉ nên sử dụng các dòng TGMS để sản xuất hạt lúa lai vào mùa hè, đó là một khó khăn lớn, vì mùa hè thường gặp mưa b4o, muốn dòng TGMS bất dục thì phải điều khiển trỗ vào sau ngày 15/5 (vụ xuân), và từ 28/8 đến 10/9 Nếu điều khiển trỗ sớm hơn 15/5 hoặc muộn hơn 10/9, có thể gặp một số ngày lạnh làm cho dòng mẹ tự thụ, ảnh hưởng đến chất lượng hạt lai

Khi nghiên cứu hoàn thiện qui trình sản xuất hạt lai F1 tổ hợp TH3-3, Nguyễn Thị Trâm và CS [50] cho biết: Tại các tính phía Bắc sản xuất hạt lai F1 phải thực hiện trong vụ mùa trung, gieo dòng mẹ vào ngày 15- 25/6, tại Quảng nam có thể bố trí sản xuất F1 vào vụ xuân muộn, sử dụng phương thức gieo thẳng dòng mẹ Tỷ lệ hàng bố mẹ là 2:16 Qui trình đ4 được ứng dụng thành công ở các tỉnh phía Bắc đạt năng suất từ 1,5- 3,4 tấn/ha, tại Quảng Nam đạt 1,8 tấn/ha

- Nghiên cứu tỷ lệ hàng bố mẹ và mật độ dòng mẹ trong sản xuất hạt F1 Tổ hợp TH3-3 ở tỷ lệ 2R :16S và mật độ dòng mẹ 15 cm x (12-14 cm) đ4

áp dụng thành công ở các tỉnh phía bắc đạt năng suất từ 1,5- 3,4 tấn/ha (Nguyễn Thị Trâm, 2005) [50] Tổ hợp Sán ưu Quế 99 tỷ lệ hàng 1R : 8A và mật độ dòng mẹ 13 x 10 cm cho năng suất cao nhất ( 1.527 kg/ha) Tổ hợp

Bác ưu 64 tỷ lệ hàng 2R :16A ở mật độ mẹ 13 x 10 cm cho năng suất hạt lai cao nhất (2.453 kg/ha) Tổ hợp Nhị ưu 838 đạt năng suất cao nhất 3.298 kg/ha

ở tỷ lệ hàng 2R : 12A ở mật độ mẹ 15 x 15 cm hoặc 15 x 17 cm (Nguyễn Trí Hoàn, 2002, 2005) [41], [25]

Theo Hoàng Đăng Dũng và cs [17] khi nghiên cứu các giải pháp công nghệ sản xuất hạt lai F1 tổ hợp lúa lai VL24 cho biết: Khi tăng số dảnh cấy cơ bản thì số hạt trên bông không thay đổi nhiều nhưng tỷ lệ hạt chắc trên bông lại tỷ lệ nghịch với số dảnh cấy cơ bản Số hoa trên bông khi cấy 1 dảnh/khóm trội hơn khi cấy 2 hoặc 3 dảnh Cũng như số hạt chắc/bông, năng suất thực thu

tỷ lệ nghịch với số dảnh cấy cơ bản ban đầu

- Nghiên cứu các biện pháp điều khiển ngày trỗ: ở bước 4 của quá trình phân hoá đòng có sự chênh lệch giữa dòng bố và mẹ thì có thể điều chỉnh cho trỗ sớm từ 2- 3 ngày bằng cách phun lên lá cho dòng trỗ chậm hỗn hợp 0,5g

GA3 và 100g KH2PO4 pha 60 lít nước, lượng dung dịch phun cho 2000m2

dòng bố hoặc phun cho 600m2 dòng mẹ (Nguyễn Công Tạn, 1992) [40]

Nếu phun MET 300ppm và 40 kg N/ha vào bước 4 quá trình phân hoá

đòng thì kéo dài được 4 ngày cho 97A, 5 ngày cho Quế 99, 2- 3 ngày cho Minh khôi 63 Nếu phun KH2PO4 2,5 kg/ha vào bước 3 của quá trình phân hoá

đòng sẽ rút ngắn được 1- 2 ngày cho 97A, 2 ngày cho Quế 99 và Minh khôi

63 (Nguyễn Trí Hoàn, 2005) [25] Trường hợp dòng nào đó trỗ nhanh hơn 5- 7 ngày, thì dùng biện pháp đạp rễ, cắt rễ để kìm h4m Nếu dòng bố nhanh hơn dòng mẹ thì có thể nhổ lên để cấy lại (trung tâm nghiên cứu lúa lai, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam- tài liệu không xuất bản)

- Nghiên cứu biện pháp nâng cao tỷ lệ đậu hạt: Các dòng T25S, T29S có

tỷ lệ thò vòi nhuỵ cao hơn các dòng CMS (đạt được 80-90%) (Nguyễn Thị Trâm, Nguyễn Văn Hoan, 1996) [46] Đây là đặc điểm thuận lợi cho việc nâng cao năng suất hạt lai F1 của các tổ hợp lai hai dòng

Để nâng cao tỷ lệ thò vòi nhuỵ ra ngoài và tăng kích thước vòi nhuỵ cần bón 75 kg urê và 112,5kg KCL cho 1 ha vào giai đoạn bước 5, 6 của quá trình phân hoá đòng, đồng thời dùng 900g axit boric pha với 450 lít nước phun lên lá cho 1 ha, sau khi phun GA lần 1 (Hoàng Bồi Kính, 1993) [29]

Phun GA3 với nồng độ 66 ppm khi lúa trỗ 5% làm tăng tỷ lệ thụ phấn chéo từ 5-5,9% và làm năng suất hạt lai tăng từ 200- 600 kg/ha Liều lượng

GA3 dùng trong sản xuất hạt lai F1 thay đổi tuỳ thuộc vào mức độ mẫn cảm của các dòng bất dục và từng tổ hợp lai (Nguyễn Văn Luật và cs, 1994) [72]

Hiện nay một số qui trình kỹ thuật sản xuất hạt lai F1 đ4 được ứng dụng vào sản xuất đối với các tổ hợp lai: Bác ưu 903, Nhị ưu 63, Nhị ưu 838, Tạp giao 4, TH3-3, Bồi tạp sơn thanh, VL20

Trên cơ sở kết quả nghiên cứu đ4 đạt được, cùng với quá trình học tập tiếp thu kinh nghiệm của Trung Quốc và chuyên gia của FAO, Việt Nam đ4 triển khai được một mạng lưới sản xuất hạt lai F1 tại 18 tỉnh thành trong cả nước Cho đến nay, công tác sản xuất hạt lai F1 trong nước đ4 đạt được khoảng 750 tấn, chiếm 10- 15% nhu cầu hạt giống lúa lai của cả nước ta Vụ xuân 1999- 2000 cả nước có 1000 ha ruộng sản xuất hạt lai F1 với năng suất trung bình là 2,5 tấn/ha đ4 cung cấp gần 25% nhu cầu giống lúa lai trong cả nước [39, tr 126- 127]

2.6 Chất lượng lúa gạo

2.6.1 Phân loại chất lượng lúa gạo

Chất lượng lúa gạo là một trong những mục tiêu mà công tác cải tạo giống đặt ra Chất lượng được đánh giá thông qua nhiều chỉ tiêu khác nhau bao gồm: màu sắc vỏ hạt, kích thước hạt, hình dạng hạt, độ đồng đều của hạt,

tỷ lệ gạo xay, tỷ lệ gạo xát, tỷ lệ gạo nguyên, tỷ lệ bạc bụng, chất lượng nếm thử và đặc điểm trong quá trình chế biến

Theo Juliano, 1985 [64] có thể tổng hợp lại để đánh giá chất lượng gạo theo nhóm chỉ tiêu sau :

- Chất lượng thương trường (thương phẩm) : Là các tiêu chuẩn liên quan đến giá cả mua bán, trao đổi trong nước và quốc tế Các chỉ tiêu chất lượng thương trường gồm có: Chiều dài, chiều rộng hạt gạo xát, màu sắc nội nhũ, độ bạc bụng, độ trong hạt gạo

- Chất lượng xay xát hay chất lượng cơ lý gồm các chỉ tiêu: Tỷ lệ gạo xát, tỷ lệ gạo nguyên, tỷ lệ trắng trong nói chung là hệ số thu hồi sản phẩm sau chế biến

- Chất lượng nấu nướng, ăn uống hay nếm thử đánh giá bằng cảm quan nên phụ thuộc vào tập quán của từng nhóm dân cư: Căn cứ chủ yếu vào hàm lượng amiloza, nhiệt độ hoá hồ, độ bền thể gen, độ nở cơm, sức hút nước và hương thơm…

- Chất lượng dinh dưỡng: Được thể hiện thông qua hàm lượng protein, hàm lượng lysine…

2.6.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng lúa gạo

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng gạo, nhưng nổi bật nhất là:

ảnh hưởng của yếu tố giống, điều kiện môi trường sinh thái, kỹ thuật canh tác

và các công đoạn sau thu hoạch, bảo quản

Trong các yếu tố trên giống lúa là yếu tố tiên quyết Các yếu tố như

điều kiện môi trường gieo trồng, phân bón, công đoạn sau thu hoạch cũng ảnh hưởng khá lớn đến tỷ lệ gạo nguyên, nhiệt độ hoá hồ, tỷ lệ trắng bạc và hàm lượng dinh dưỡng trong hạt (Nguyễn Văn Luật, 1997) [34]

*Hàm lượng amylose

Tinh bột chiếm tỷ lệ trên 90% trong hạt gạo Nó được hình thành do hai

đại phân tử amylose và amylosepectin Hàm lượng amylose có thể được xem

là hợp phần quan trọng nhất, bởi vì nó có tính chất quyết định trong việc làm cho cơm dẻo, mềm hoặc cứng (Bùi Chí Bửu, Nguyễn Thị Lang, 2000) [10]

Môi trường gây nên sự biến động hàm lượng amylose trong hạt gạo của cùng một giống lúa, đặc biệt là nhiệt độ trong thời gian lúa vào chắc (Juliano,

1990) [65] Nhưng sự biến động này không chênh lệch quá 6% Hàm lượng amylose vụ đông xuân và vụ hè thu có sự khác biệt giữa các giống Thường vụ

đông xuân có hàm lượng amylose thấp hơn vụ hè thu (Nguyễn Thị Lang, Bùi Chí Bửu, 2005) [31]

Gạo ở vùng đất phèn có xu hướng amylose cao hơn (Bùi Chí Bửu và cs, 1999) [9] Do điều kiện khí hậu các giống lúa gieo trồng ở vùng đồng bằng sông Cửu Long có hàm lượng amylose trung bình cao hơn các giống được sử dụng ở Đồng bằng sông Hồng (Nguyễn Thanh Thuỷ, Nguyễn Thị Hương Thuỷ, 1999) [44]

*Nhiệt độ hoá hồ

Nhiệt độ hoá hồ là một tính trạng biểu thị nhiệt độ cần thiết để gạo thành cơm và không hoàn nguyên Gạo có nhiệt độ hoá hồ cao khi nấu tốn nhiệt, cơm không ngon, độ trở hồ trung bình 70- 74% là tiêu chuẩn tối ưu cho phẩm chất gạo tốt (Lê Cẩm Loan, Khush, 1998) [33] Tương quan giữa độ trở

hồ và amylose cũng chỉ ghi nhận tương quan âm ở môi trường Điều này cũng khẳng định 2 tính trạng amylose và độ trở hồ có tương quan chặt với kiểu gen, kiểu hình và môi trường (Nguyễn Thị Lang, Bùi Chí Bửu, 2006) [32]

Nghiên cứu của Heu và CTV (1976) [61] cho thấy độ hoá hồ còn là tính trạng rất dễ thay đổi theo sự thay đổi trong giai đoạn hạt vào chắc Nghiên cứu của Lê Do4n Diên (1995) [16] đ4 kết luận: Các giống lúa mùa ở nước ta đặc biệt là lúa Tám đều có độ hoá hồ thấp hoặc trung bình Nhiều giống lúa chiêm và các giống lúa mới có nhiệt độ hoá hồ cao

*Độ bền thể gel

Độ bền thể gen là một trong những chỉ tiêu có tính chất quyết định đến chất lượng cơm, giống có độ bền thể gen mềm cơm ngon Trong cùng một nhóm giống có hàm lượng amylose giống nhau, giống lúa nào có độ bền thể gen mềm hơn giống đó sẽ được ưa chuộng hơn (Juliano.B.O, 1990) [65]