Đánh giá trỗ bông,nở hoa trùng khớp của một số dòng bố,mẹ lúa lai hai dòng và tìm hiểu khả năng thích ứng của con lai f1 trong vụ xuân tại một số điểm thử nghiệm

luận văn, thạc sĩ, tiến sĩ, cao học, khóa luận, đề tài

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-


   -

NGUYỄN VĂN PHAN

ðÁNH GIÁ TRỖ BÔNG, NỞ HOA TRÙNG KHỚP CỦA MỘT SỐ DÒNG BỐ, MẸ LÚA LAI HAI DÒNG

VÀ TÌM HIỂU KHẢ NĂNG THÍCH ỨNG CỦA CON LAI F1 TRONG VỤ XUÂN TẠI MỘT SỐ ðIỂM THỬ NGHIỆM

LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành: TRỒNG TRỌT

Mã số : 60.62.01

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN THỊ TRÂM

HÀ NỘI - 2010

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan: Số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa từng ñược công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác, các thông tin trích dẫn trong luận án ñều ñược ghi rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày 20 tháng 11 năm 2010

Tác giả

Nguyễn Văn Phan

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Thị Trâm ñã tận tình hướng dẫn và tạo ñiều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập

và nghiên cứu, ñể tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp này

Tôi xin cảm ơn ban lãnh ñạo Viện Sinh học Nông nghiệp, tập thể cán bộ Phòng Nghiên cứu ứng dụng ưu thế lai, ñã tạo nhiều ñiều kiện thuận lợi giúp

ñỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn này

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa Sau ñại học, Khoa Nông học, bộ môn Di truyền và chọn giống cây trồng- Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã quan tâm giúp ñỡ, ñóng góp nhiều ý kiến trong suốt quá trình học tập và thực hiện ñề tài

Tôi xin cảm ơn ban giám ñốc và cán bộ kỹ thuật Công ty Cổ phần giống cây trồng Bắc Ninh và Bắc Giang ñã tạo ñiều kiện về ñịa ñiểm và các ñiều kiện cần thiết ñể tôi tổ chức và hoàn thành thí nghiệm so sánh giống

Luận văn này hoàn thành còn có sự giúp ñỡ của nhiều ñồng nghiệp, bạn

bè, cùng với sự ñộng viên khuyến khích của gia ñình trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu

Hà Nội, ngày 12 tháng 11 năm 2010

Tác giả

Nguyễn Văn Phan

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ðề tài: 3

2.2 Ưu thế lai ở cây lúa và ứng dụng hiện tượng bất dục ñực tế bào

chất trong việc khai thác ưu thế lai ở cây lúa 8 2.3 Tình hình sản xuất lúa lai trên thế giới và trong nước 35

4.1.1 ðặc ñiểm sinh trưởng của các dòng bố, mẹ 49 4.1.2 ðộng thái tăng trưởng chiều cao cây của các dòng bố, mẹ khi

4.1.3 động thái ra lá và số lá trên thân chắnh của các dòng bố, mẹ 56 4.1.4 Sự xuất hiện sâu bệnh trên ựồng ruộng ựối với các dòng bố, mẹ 57 4.1.5 Kết quả theo dõi ựộng thái phân hóa ựòng của các dòng bố mẹ 59 4.1.6 đặc ựiểm hạt phấn của bố, mẹ và tỷ lệ thoát vòi nhuỵ của mẹ 63 4.1.7 đánh giá mức ựộ trùng khớp trỗ bông, nở hoa của các cặp bố, mẹ

4.1.8 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất và năng suất hạt F1

4.1.9 đề xuất ựiều chỉnh lịch gieo bố, mẹ ựể ựạt ựược sự trỗ bông

4.2 Kết quả ựánh giá khả năng thắch ứng của con lai F1 trong vụ

4.2.1 đánh giá ựặc ựiểm sinh học của các tổ hợp lai hai dòng mới 73 4.2.2 đánh giá các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các

4.2.4 Giá trị ưu thế lai chuẩn trên một số tắnh trạng của các tổ hợp 79 4.2.5 đánh giá tình hình nhiễm sâu bệnh trên ựồng ruộng của các tổ

4.2.6 Chất lượng gạo của các tổ hợp lai thu trong vụ xuân 2010 84 4.2.7 Năng suất và các yếu tố năng suất của các tổ hợp lai hai dòng

BTST Bồi tạp Sơn thanh

TGST Thời gian sinh trưởng

DANH MỤC BẢNG

3.1 Danh sách các dòng bố, mẹ và tổ hợp lai tương ứng 433.2 Bố trí thời vụ gieo bố, mẹ ở vụ mùa 2009 444.1 Thời gian các giai ñoạn sinh trưởng của các dòng bố mẹ 504.2 Một số ñặc ñiểm nông sinh học của các dòng bố, mẹ 524.3 ðộng thái tăng trưởng chiều cao của các dòng bố mẹ sau phun GA3 554.4 ðộng thái ra lá của các dòng bố mẹ ở vụ mùa 2009 574.5 Mức ñộ nhiễm sâu bệnh trên ñồng ruộng của các dòng bố, mẹ ở

4.6a Thời gian các bước phân hóa ñòng của các dòng 604.6b Thời gian bắt ñầu các bước phân hóa ñòng của các dòng 624.7 Tỷ lệ vươn vòi nhuỵ khỏi vỏ trấu của các dòng mẹ 63

4.11a ðề xuất lịch gieo bố, mẹ của các tổ hợp lai ñể ñạt sự trỗ bông

trùng khớp khi sản xuất hạt lai F1 ở vụ mùa tại Hà Nội 714.11b ðề xuất lịch gieo các dòng bố, mẹ ñể ñạt sự trỗ bông trùng khớp 724.12 ðặc ñiểm nông học của các tổ hợp lai mới ở vụ xuân 2010 (ñiểm

4.13 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lai (vụ

4.14 Giá trị ưu thế lai chuẩn trên một số tắnh trạng của các tổ hợp lai mới 794.15 Mức ựộ nhiễm sâu bệnh hại chắnh trên ựồng ruộng ở các ựiểm

suất các tổ hợp lai tại các ựiểm thử nghiệm ở vụ xuân 2010 904.19b Năng suất của các tổ hợp lai tại 3 ựiểm thử nghiệm 924.20 đánh giá ựộ ổn ựịnh về một số chỉ tiêu của các tổ hợp tại 3 ựịa

4.21 Một số ựặc ựiểm của các tổ hợp lai ựược chọn lọc 94

DANH MỤC HÌNH

4.2 Biểu thị sự trùng khớp của các cặp bố, mẹ 68

1 MỞ ðẦU

1.1 ðặt vấn ñề

Việt Nam là một nước nông nghiệp, cây lúa là cây lương thực chính Trong những năm gần ñây, nước ta ñã bảo ñảm cung cấp ñủ lương thực cho nhu cầu tiêu dùng trong nước và còn dư ñể xuất khẩu Tuy nhiên, trong ñiều kiện một nước ñang phát triển, dân số ñông Áp lực tăng dân số và áp lực thu hẹp ñất nông nghiệp cho các mục ñích phi nông nghiệp vẫn tiếp tục làm tăng nguy cơ thiếu lương thực

ðể bảo ñảm an ninh lương thực quốc gia, Việt Nam ñã nỗ lực ứng dụng thành tựu về lúa lai vào sản xuất, sau gần 20 năm phát triển, mặc dù thực tế ñã chứng minh lúa lai rất phù hợp gieo trồng trong ñiều kiện Việt Nam, năng suất lúa lai cao hơn lúa thuần từ 15-20%, nhưng việc mở rộng diện tích trồng lúa lai ở nước ta ñang gặp rất nhiều khó khăn ðến năm 2009, nước ta mới ñạt trên 700 ngàn ha (Báo cáo của Cục Trồng trọt- Bộ Nông nghiệp & PTNT, 2010) Trong khi ñó, ở Trung Quốc, diện tích lúa lai ñã ñạt khoảng 15,8 triệu

ha, chiếm 53,4% tổng diện tích lúa của nước này; Ấn ðộ cũng ñạt khoảng 1,1 triệu ha Nguyên nhân chính là do ta chưa chủ ñộng ñược nguồn hạt giống F1 Theo Cục Trồng trọt, thì 80% hạt giống lúa lai ñược gieo trồng ở Việt Nam là giống nhập nội từ Trung Quốc Số tổ hợp lúa lai của Việt Nam rất ít, ñến nay, mới có 10 giống ñược công nhận chính thức là: HYT83, HYT100, Bacưu903 KBL, Nam ưu 1 (lai ba dòng); TH3-3, TH3-4, TH3-5, VL20, VL24, HC1 (lai hai dòng) và 12 giống ñược công nhận sản xuất thử là: HYT92, LC25 (lai ba dòng); TH7-2, TH5-1, HYT102, HYT103, HYT108, LHD6, LC212, LC270, Thanh ưu 3 Tuy nhiên, năng suất hạt lai F1 của nước ta còn thấp, mới ñạt 1,5-2,5 tấn/ha; số lượng hạt giống lai F1 sản xuất ra mới ñáp ứng ñược khoảng 20-25% nhu cầu giống cho sản xuất Hiện nay, Trung Quốc là nước ñi

ựầu trong sản xuất hạt lai với khoảng 600 tổ hợp, năng suất hạt lai F1 ựạt 2,75 tấn/ha (cao nhất thế giới); tiếp sau là Ấn độ 33 tổ hợp lai, năng suất 2 tấn/ha Năng suất hạt lai F1 luôn là yếu tố quan trọng hàng ựầu quyết ựịnh sự thành bại của việc phát triển lúa lai, nó phụ thuộc chủ yếu vào kỹ thuật sản xuất hạt lai; trong ựó, kỹ thuật dự báo và ựiều chỉnh bố mẹ trỗ bông trùng khớp ựóng vai trò quan trọng nhất để góp phần chủ ựộng nguồn giống lúa lai F1 trong nước, việc nghiên cứu, thiết lập quy trình sản xuất một số tổ hợp lai hai dòng mới và thử nghiệm khả năng thắch ứng của các tổ hợp lai trong sản xuất ựại trà là rất cần thiết, nhằm tạo ra những tổ hợp lai mới, có triển vọng, ựẩy nhanh việc mở rộng diện tắch lúa lai trong nước Dưới sự hướng dẫn của

PGS.TS Nguyễn Thị Trâm, chúng tôi thực hiện đề tài: Ộđánh giá trỗ bông,

nở hoa trùng khớp của một số dòng bố, mẹ lúa lai hai dòng và tìm hiểu khả năng thắch ứng của con lai F1 trong vụ xuân tại một số ựiểm thử nghiệmỢ

1.2 Mục tiêu ựề tài:

- đánh giá trỗ bông, nở hoa của một số dòng bố, mẹ lúa lai hai dòng mới nhằm ựiều chỉnh thời vụ gieo bố, mẹ ựể ựạt ựược sự trỗ bông, nở hoa trùng khớp

- đánh giá ựặc ựiểm sinh trưởng, phát triển, khả năng chống chịu sâu bệnh, năng suất, chất lượng của các tổ hợp lai mới trong ựiều kiện vụ xuân muộn ựể tuyển chọn tổ hợp lai thắch hợp nhất

1.3 Nội dung nghiên cứu

1- Nghiên cứu ựặc ựiểm sinh trưởng, phát triển, tắnh dục, ựộ thuần của các dòng bố, mẹ; trên cơ sở ựó, xác ựịnh khoảng cách gieo bố, mẹ ở vụ mùa

ựể ựạt ựược sự trỗ bông và nở hoa trùng khớp ựể thu hạt lai

2- Khảo sát ựặc ựiểm sinh trưởng, phát triển, khả năng chống chịu sâu bệnh, năng suất, chất lượng của các tổ hợp lai (F1) trong vụ xuân muộn tại Hà Nội, Bắc Giang, Bắc Ninh ựể tìm ra tổ hợp lai thắch hợp nhất cho vụ xuân muộn

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:

- đánh giá ựược ựặc ựiểm sinh trưởng, phát triển; ựặc ựiểm bất dục, ựộ nhạy cảm GA3 và phản ứng với sâu bệnh của các dòng bố, mẹ lúa lai hai dòng mới trong ựiều kiện vụ mùa, làm cơ sở cho việc xác ựịnh thời vụ gieo

bố, mẹ ựể thiết lập quy trình sản xuất hạt lai F1, phục vụ cho phát triển lúa lai hai dòng trong nước

- đánh giá và tuyển chọn tổ hợp lai mới phù hợp, có TGST ngắn, năng suất cao, chất lượng tốt, chống chịu sâu bệnh khá bổ sung vào tập ựoàn lúa lai Việt Nam, ựáp ứng nhu cầu ựa dạng về giống lúa lai cho các vùng sản xuất

2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Hiện tượng ưu thế lai

2.1.1 Khái niệm

Hiện tượng ưu thế lai ñược ñề cập lần ñầu tiên vào khoảng thế kỷ thứ

18 (Koelreuter 1760) Tuy nhiên, phải ñến hơn một thế kỷ sau, năm 1876, trong tác phẩm “Tác ñộng của giao phối và tự phối trong thế giới ñộng thực vật”, Charles Darwin mới chính thức ñưa ra lý thuyết về ưu thế lai Theo ông, kết quả của sự giao phối giữa các cá thể của nhiều loài khác nhau ñã ñưa ñến cây giao phối hơn hẳn cây tự phối ở nhiều tính trạng như chiều cao cây, số quả, số hạt, năng suất, sức sống, sức chống chịu…

Năm 1914 nhà chọn giống ngô G.H.Shull (Mỹ) chính thức ñưa ra thuật ngữ Ưu thế lai (heterossis) ñể chỉ sự biểu hiện vượt trội của con lai ở thế hệ thứ nhất (F1) so với các dạng bố mẹ của chúng khi lai giữa các cặp bố mẹ khác nhau về mặt di truyền

Sự biểu hiện ưu thế lai ở con lai F1 có thể ở toàn bộ cơ thể cây lai, hoặc từng cơ quan bộ phận của cây lai sinh trưởng, phát triển nhanh, mạnh hơn, có tính chống chịu cao hơn, phẩm chất tốt hơn bố mẹ ðây là cơ sở ñể sử dụng

và khai thác ưu thế lai vào công tác chọn tạo giống ñể tạo ra những giống cây trồng, vật nuôi có năng suất, chất lượng cao hơn các giống bình thường Căn

cứ vào sự biểu hiện tính ưu thế lai và theo quan ñiểm sử dụng, người ta chia

ưu thế lai thành các dạng: Ưu thế lai sinh sản, ưu thế lai sinh dưỡng, ưu thế lai thích ứng, ưu thế lai tích luỹ [18]

2.1.2 Lịch sử nghiên cứu và phát triển lúa ưu thế lai

Ưu thế lai ở lúa ñã ñược J.W Jones (nhà di truyền học người Mỹ) thông báo vào năm 1926 [50] những cây lai F1 có khả năng ñẻ nhánh và năng suất hạt cao hơn so bố mẹ Tuy nhiên trong một thời gian dài ưu thế lai ở lúa

vẫn chưa ñược sử dụng rộng rãi như ở những cây trồng khác bởi vì lúa lai là cây tự thụ phấn rất nghiêm ngặt, việc sản xuất hạt lai rất khó thực hiện ðến năm 1958, các nhà khoa học Nhật Bản mới tạo ra ñược dòng lúa bất dục ñực

di truyền tế bào chất [79], nhưng dòng này ñến nay vẫn chưa dùng ñể sản xuất hạt lai F1 Sau ñó các nhà khoa học Mỹ năm 1969 và IRRI năm 1972 công bố

về việc tạo ra các dòng CMS nhưng việc ứng dụng ưu thế lai ở lúa vào sản xuất chưa có kết quả Vấn ñề này chỉ giải quyết khi các nhà khoa học Trung Quốc tìm ñược cây lúa dại bất dục ñực ở ñảo Hải Nam năm 1964, họ ñã lai với lúa trồng ñể tạo ra các dòng lúa bất dục ñực di truyền tế bào chất (CMS), dòng duy trì bất dục (B) và dòng phục hồi hữu dục (R), ñây là những công cụ

di truyền hữu ích cho việc khai thác ưu thế lai ở lúa [59]

Năm 1973 Trung Quốc là nước ñầu tiên trên thế giới thành công trong

sử dụng lúa lai F1 vào sản xuất ñại trà, với hệ thống lúa lai 3 dòng bao gồm:

- Dòng bất dục ñực tế bào chất (dòng CMS - dòng A) là dòng mẹ

- Dòng duy trì tính bất dục (dòng B) ñể cho phấn khi nhân dòng A

- Dòng phục hồi hữu dục (dòng R) ñể cho phấn khi sản xuất hạt lai F1 Năm 1976, diện tích lúa lai ba dòng của Trung Quốc ñạt 140.000 ha, ñến năm 1994 mở rộng tới 18.000.000 ha, năng suất bình quân là 6,9 tấn/ha,

so với lúa thuần năng suất bình quân chỉ ñạt 5,4 tấn/ha, tăng hơn 1,5 tấn/ha trên toàn bộ diện tích Diện tích sản xuất hạt lai F1 là 140.000 ha, năng suất giống lai F1 bình quân ñạt 2,5 tấn/ha (Yuan Long Ping, 1997) [96] Những năm gần ñây càng có nhiều dòng bố mẹ ñược chọn tạo ở nhiều cơ quan nghiên cứu nông nghiệp như: Mian 2A, D702A, D62A, Phục Khôi 838, Thục khôi 527, Miên khôi 725, …

Năm 1973, Shiming Song phát hiện ñược dòng bất dục mẫn cảm quang chu kì (HPGMS) từ giống Nông ken 58S [19], [89], [103]) Sự ra ñời của lúa lai hai dòng ñã mở ra một hướng ñi mới trong lai tạo ñó là lai xa giữa các loài

phụ ñể tạo ra các giống siêu lúa lai

Năm 1991, các nhà khoa học Nhật Bản (Maruyama, K., Araki, H., 1991) [62] ñã áp dụng phương pháp gây ñột biến nhân tạo ñể tạo ra ñược dòng bất dục ñực mẫn cảm nhiệt ñộ (TGMS), Norin PL12

Bằng phương pháp lai chuyển gen, các nhà chọn giống lúa lai Trung Quốc ñã tạo ñược các dòng EGMS mới từ nguồn Nongken 58S Những dòng mới này (N504S, 31111S, WD1S, 7001S, Peiai 64S…) là dạng PTGMS, chúng có những ñặc tính nông sinh học mới mà Nong ken 58S không có Ngoài các dòng EGMS phát triển từ nguồn Nông ken 58S, còn có dòng

5460S, AnnongS-1, Xinguang ñược chọn tạo do lai giữa Indica và Indica; dòng HennongS-1 do lai xa giữa Indica và lúa dại Zeng và Zhang, khi xử lý

dòng Peiai 64S ở các mức nhiệt ñộ khác nhau và chọn lọc qua 10 thế hệ, ñã chọn ñược các dòng ñồng nguồn từ Peiai 64S, nhưng khác nhau về ngưỡng nhiệt ñộ chuyển ñổi tính dục: P2364S, P2464S, P2664S, P2864S (Trích theo ðặng Văn Hùng, 2007) [10]

Chương trình tạo giống “siêu lúa lai” gồm hai giai ñoạn, có sự tham gia của 20 cơ quan nghiên cứu nông nghiệp từ 1996, giai ñoạn 1 ñã tạo siêu lúa lai ñạt năng suất 12 tấn/ha vào 2005, ở diện tích thí nghiệm, các giống siêu lúa lai ñạt tới 19,5 tấn/ha (Kim 23A/Q661) (Yuan L.P, 2002) [97]

Vào năm 2000, Trung Quốc trồng 240.000 ha siêu lúa lai và năng suất bình quân là 9,6 tấn/ha (Trần văn ðạt, 2005) [5] Hiện nay, Trung Quốc ñã có hàng chục giống lúa lai ñạt năng suất cao và siêu cao trồng trên diện tích rộng, năng suất tăng 10% so với giống lúa lai hiện có Khi ñạt ñược năng suất

12 tấn/ha ở giai ñoạn 2, siêu lúa lai sẽ có năng suất trung bình cao hơn năng suất của lúa thuần là 2,2 tấn/ha Nếu siêu lúa lai ñược gieo trồng trên 13 triệu

ha thì sản lượng sẽ tăng thêm 30 triệu tấn/năm so với trồng lúa thuần

Chương trình lai xa giữa các loài phụ Indica/Japonica bắt ñầu từ năm

1987 nhờ sự phát hiện và sử dụng gen tương hợp rộng mở ra tiềm năng năng suất cao cho các giống lúa lai hai dòng, năng suất của các tổ hợp lai xa lên tới hơn 10 tấn/ha trên diện tích ñại trà, cao nhất có thể ñạt 14,8 - 17,1 tấn/ha ở các

tổ hợp Peiai 64S/E32, Peiai 64S/9311 [22] Năm 1992, diện tích gieo trồng lúa lai hai dòng ở Trung Quốc là 15.000 ha với năng suất 9 -10 tấn/ha, năng suất cao nhất có thể ñạt 17 tấn/ha ðến năm 1997 ñã có 640.000 ha năng suất trung bình cao hơn lúa lai ba dòng 5 - 15% (Yang Z và cs, 1997) [100]

Hướng nghiên cứu lúa lai “một dòng” là mục tiêu cuối cùng, rất quan trọng trong công tác chọn giống lúa lai ở Trung Quốc, với ý tưởng sử dụng thể vô phối (Apromixis) và cố ñịnh ưu thế lai ñể sản xuất “hạt lai thuần” (True – bred hybrid rice) (Yuan L.P., 1997) [96] Con ñường tốt nhất ñể phát triển giống lai xa thuần chính là sử dụng thể vô phối của lúa ña phôi Các nhà khoa học Trung Quốc ñã ñưa ra biện pháp sử dụng lúa chét ñể cố ñịnh ưu thế lai (Yuan L.P và Xi QF, 1995) [95]

Lúa lai “một dòng” còn ñược Trung Quốc và một số nước như Mỹ, Nhật Bản nghiên cứu theo hướng chuyển các gen Apromixis từ cỏ dại sang cây lúa, tạo ra giống ña phôi kết hợp với chọn giống truyền thống là giải pháp hiệu quả ñể tạo ra giống lúa lai “một dòng” (Nguyễn Công Tạn và cộng sự, 2002) [22]

Trung Quốc là nước mở ñường và ñạt ñược nhiều thành tựu to lớn trong quá trình nghiên cứu và phát triển lúa lai Ngoài Trung Quốc có 17 nước nghiên cứu và sản xuất lúa lai như: Ấn ðộ, Việt Nam, Philippin, Indonesia, Malaisia, Mỹ, Hàn Quốc, Triều Tiên,…Tuy nhiên, phát triển mạnh nhất vẫn

là Trung Quốc, sau ñó ñến Việt Nam và Ấn ðộ Tổng diện tích lúa lai toàn thế giới chiếm khoảng 10% tổng diện tích trồng lúa và chiếm khoảng 20% tổng sản lượng lúa Lúa lai ñã mở ra hướng phát triển mới ñể nâng cao năng

suất và sản lượng, góp phần giữ vững an ninh lương thực trên phạm vi toàn thế giới [22]

2.2 Ưu thế lai ở cây lúa và ứng dụng hiện tượng bất dục ñực tế bào chất trong việc khai thác ưu thế lai ở cây lúa

2.2.1 Biểu hiện ưu thế lai ở cây lúa

2.2.1.1 Ưu thế lai về tính trạng chiều cao cây:

Tính trạng chiều cao cây của cây lúa là do một số gen trội ñược ký hiệu

là Ph1, Ph2, Ph3, Ph8, Ph9 ñiều khiển, trong ñó gen Ph2 và gen Ph3 nằm trên NST số 2 và NST số 3, ñó là những gen chính, quyết ñịnh 21- 25% tính trạng chiều cao cây Sự có mặt của các gen khác Ph1, Ph8, Ph9 làm chiều cao cây tăng thêm khoảng 7 cm Cây cao thường dẫn ñến khả năng chịu thâm canh kém, cây dễ ñổ và làm giảm năng suất ðể cải tiến các giống lúa, bằng nhiều phương pháp khác nhau người ta ñã chọn ra những giống lúa lùn và nửa lùn

do những cặp gen lặn trong nhân chi phối [65], [107]

Thời gian gần ñây các nhà khoa học ñã tìm ñược 16 gen lặn ñiều khiển tính trạng lùn và nửa lùn của cây lúa: sd1, sd2, sd3, sd4, sd5, sd6, sd9, sd10 sd11, sd12, sd18, sd27, sd30, sd31, sd32 và sd33 Các gen này phân bố trên các NST 1, 2, 3, 4, 5, 6, 11, 12; trong ñó tập trung nhiều nhất ở NST số 1, 2,

3, 4, 12 [56], [61], [106] Gen lùn ñóng vai trò quan trọng trong quá trình tạo

ra kiểu cây lúa lý tưởng Theo ñánh giá của nhiều nhà khoa học thì chiều cao cây của cây lúa lý tưởng nhất là 90- 100 cm, do ñó con lai F1 cũng nên chọn trong phạm vi này vì bông lúa lai to và nặng, dễ bị ñổ Muốn hạ thấp chiều cao con lai phải cải tạo cả hai dòng bố, mẹ Tuy nhiên, do sức mạnh của ưu thế lai, chiều cao con lai vẫn có xu thế cao hơn bố mẹ [43], [67], [68]

2.2.1.2 Ưu thế lai ở tính trạng thời gian sinh trưởng

Thời gian sinh trưởng của cây lúa biến ñộng trong phạm vi rộng, chịu tác ñộng mạnh mẽ của các yếu tố môi trường: ñất, nước, phân bón, các yếu tố

khí hậu thời tiết khác… Một số tác giả cho rằng, vào một thời kỳ sinh trưởng nhất ñịnh, nếu thoả mãn ñược ñiều kiện môi trường thì lá sẽ hình thành một một chất kích hoạt cho ARN polimeraza tổng hợp protein hình thành hoa [58], [65]

Thời gian sinh trưởng của cây lúa là tính trạng số lượng do nhiều gen cùng kiểm soát [22] Li và CS [58] ñã tìm ra 3 gen trội kiểm tra tính trạng thời gian sinh trưởng của cây lúa là Hd3, Hd8 và Hd9 nằm trên các NST số 3, số 8

và số 9; 3 gen này liên kết chặt với 3 gen quy ñịnh về chiều cao cây của chúng

và có hiệu ứng về thời gian sinh trưởng là 8,7 và 3,5 ngày Tuy nhiên, ở con lai F1 của ña số tổ hợp, ưu thế lai về thời gian sinh trưởng thường biểu hiện

ưu thế lai dương và hiệu ứng ưu thế lai cộng tính Một số tác giả Việt Nam cũng công bố những kết quả tương tự [16]

Xu J F Wang L.Y, 1980 [86], cho rằng thời gian sinh trưởng của con lai phụ thuộc vào dòng bố Theo Ponuthurai và cs, 1984 [65], thời gian sinh trưởng của con lai tương ñương hoặc ngắn hơn dòng bố

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

Lúa lai có ưu thế về năng suất cao hơn bố mẹ và lúa thuần từ 15 - 20% khi gieo cấy trên diện rộng Các yếu tố cấu thành năng suất biểu hiện ưu thế lai cao rõ rệt, chủ yếu ở chỉ tiêu số bông/khóm và số hạt/bông Hầu hết các tác giả ñều phát hiện ưu thế lai về các ñặc tính của bông lúa di truyền theo hiệu ứng cộng [107] Tính trạng chiều dài bông do hai gen trội là Pl2, Pl6 ñiều khiển nằm trên NST số 2, số 6, chúng thường liên kết với tính trạng chiều dài lá [92] Tính trạng khối lượng 1000 hạt do 5 gen lặn tgwt1, tgwt2, tgwt4, tgwt5, tgwt10 nằm trên các NST khác nhau quyết ñịnh; số hạt chắc trên bông cũng là tính trạng cần ñược quan tâm; tính trạng này ñược xác ñịnh bởi 2 cặp gen lặn ng1, ng2 nằm trên NST số 1 và số 2 Như vậy, hầu hết các tính trạng

có liên quan tới tiềm năng và năng suất ñều do một số gen lặn trong nhân ñiều

khiển [49] Ảnh hưởng trực tiếp lên cấu trúc bông còn có số gié cấp 1, tính trạng này do gen lặn nfb8 nằm trên NST số 8 kiểm soát Tỉ lệ hạt hữu thụ trên bông do 2 gen lặn sf1, sf1a ñiều khiển, vì vậy ở con lai F1 thường biểu hiện

ưu thế lai cộng và có tỉ lệ hạt hữu thụ cao [107]

Kim (1985) [51], tìm ra mối tương quan thuận giữa năng suất và số hạt/bông (r=0,78); giữa năng suất và khối lượng 1000 hạt (r=0,57), giữa năng suất và số bông/khóm (r=0,34) Như vậy, hai chỉ tiêu số hạt/bông và khối lượng 1000 hạt có tương quan chặt chẽ hơn với năng suất Do ñó khi chọn cặp

bố mẹ ñể tạo tổ hợp lai F1 cần phải chú ý ñặc biệt ñến mối tương quan số hạt/bông và khối lượng 1000 hạt với năng suất của chúng

2.2.1.4 Ưu thế lai ở hệ rễ

Hiệu ứng ưu thế lai ñối với chỉ tiêu số lượng rễ biểu hiện ngay từ khi cây lúa chưa ñẻ nhánh, cao nhất là khi cây lúa ñẻ ñược 3 nhánh; ở các thời kỳ sinh trưởng khác, chỉ tiêu này ñều cao hơn lúa thường, chính vì vậy mà lúa lai

có tính thích ứng rộng với ñiều kiện bất lợi như: hạn hán, ngập úng, phèn mặn… [25]

Kết quả nghiên cứu của Lin S.P và Yuan L.P., (1980) [59] cho rằng hệ thống rễ của lúa lai hoạt ñộng mạnh hơn và khỏe hơn các giống lúa thường Chính vì ưu thế phát triển của hệ rễ mà lúa lai có khả năng thích ứng rộng với ñiều kiện bất thuận như: ngập úng, hạn,… Các nhà khoa học cho rằng khả năng ñâm xuyên của rễ là do 6 gen số lượng ñiều khiển, trong ñó có 3 gen chịu trách nhiệm chính nằm trên NST số 1, 2 và số 6 Vì vậy, ở con lai F1 ưu thế lai về hệ rễ thường xuất hiện dương [90]

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

Các nhà khoa học Trung Quốc khi nghiên cứu cường ñộ hô hấp, cường

ñộ quang hợp ở lúa lai ñã phát hiện lúa lai có diện tích lá lớn, hàm lượng diệp lục tố cao hơn, nên hiệu suất quang hợp, cường ñộ quang hợp cao hơn lúa

thuần khoảng 30- 40% [19], [21], [36], [90] Ngược lại, cường ñộ hô hấp của lúa lai thấp hơn lúa thuần từ 5- 27%, vì vậy khả năng tích luỹ chất khô của lúa lai cao hơn lúa thuần Hiệu suất tích luỹ chất khô của lúa lai hơn lúa thường,

vì vậy mà tổng lượng chất khô trong cây tăng, trong ñó lượng vật chất tích luỹ vào bông hạt tăng mạnh và tích luỹ vào thân lá lai giảm ñi [96]

2.2.1.6 Ưu thế lai về dạng hạt và chất lượng gạo

Qua nghiên cứu người ta thấy rằng: tính trạng hạt bầu là do gen trội ñiều khiển Chiều dài của hạt thường tương quan nghịch với ñộ rộng của hạt [67] Theo Kiều Thị Ngọc và Bùi Chí Bửu (2001), có ít nhất một nhóm gene ñiều khiển tính trạng chiều dài hạt và ảnh hưởng di truyền tế báo chất ñóng góp khá quan trọng trong ñiều khiển tính trạng chiều dài hạt [17]

ðộ mềm của cơm là do hàm lượng Amyloza trong gạo quyết ñịnh Nếu hàm lượng Amyloza > 25% cơm cứng, ngược lại nếu thấp hơn 20% thì cơm dính ướt Tốt nhất là hàm lượng Amyloaza từ 22-24% Ở con lai F1 ñộ dẻo thường biểu hiện trung gian giữa bố và mẹ, muốn con lai có chất lượng gạo tốt, ñộ mềm vừa phải cần chọn bố mẹ có hàm lượng Amyloaza trung bình, hoặc trung bình cộng ñể chúng ñạt ñược mức từ 22-24% [28]

2.2.1.7 Ưu thế lai về ñặc tính sinh hoá

Kết quả nghiên cứu của Chao (1972) [39], công bố rằng: hàm lượng protein biểu hiện ưu thế lai dương ở con lai F1 thuộc nhóm Japonica chín sớm, nhưng không thấy xuất hiện ở nhóm Indica và Japonica chín muộn Hàm lượng ñường trong phiến lá và bẹ lá của lúa lai ñều thấp hơn lúa thuần ở tất cả các giai ñoạn sinh trưởng và phát triển (Xiao G, 1997) [85], ở lúa lai nhờ có

sự vận chuyển các chất về hạt nhiều hơn, hoạt ñộng tổng hợp tinh bột từ ngày thứ 6 ñến ngày thứ 20 sau trỗ bông của lúa lai cao hơn nhiều so với lúa thuần (Deng H.D, 1988) [41]

2.2.1.8 Ưu thế lai về khả năng ñẻ nhánh

Lúa lai ñẻ nhánh sớm, sức ñẻ nhánh mạnh, tỷ lệ nhánh hữu hiệu cao Thí nghiệm cấy 1 dảnh tại Hồ Nam cho thấy, sau cấy 23 ngày, giống Nam ưu

2 (lúa lai) ñẻ 15,75 dảnh, giống Quảng xuân (lúa thuần) ñẻ 10,12 dảnh [21]

Hiện nay, ñã tìm ñược khoảng 10 gen nằm trên 7 NST khác nhau kiểm tra sự ñẻ nhánh của cây lúa, chúng nằm trên NST số 1, 4, 8, 11, 12 và liên kết chặt chẽ với gen ñiều khiển tính trạng phát triển bộ rễ Do có hiện tượng

ña gen, nên con lai F1 thường xuất hiện hiệu ứng cộng, siêu trội và tính trội [70], [107]

2.2.1.9 Ưu thế lai về khả năng chống chịu

Lúa lai có khả năng chống chịu với ñiều kiện ngoại cảnh bất thuận ñặc biệt là tính chịu hạn, chịu úng, chịu lạnh và chống ñổ; vì vậy, lúa lai có thể gieo cấy ở nhiều vùng sinh thái khác nhau Các nhà khoa học cho rằng: tính trạng này do 2 gen lặn ñiều khiển nằm trên NST số 4 và số 7 [52] Khả năng chịu lạnh ñược thể hiện ở các giai ñoạn sinh trưởng khác nhau, thời kỳ cây

mạ và thời kỳ sinh trưởng sinh thực của cây lúa Ở Việt Nam trong vụ ñông xuân, cuối tháng 01 ñầu tháng 02, có những ñợt rét ñậm kéo dài, làm cho cây mạ sinh trưởng phát triển kém, thậm chí bị chết hàng loạt Các nghiên cứu gần ñây cho thấy các giống lúa lai có khả năng chịu rét tốt hơn các giống thuần [23]

Tính trạng chịu hạn của cây lúa là do 6 gen ñiều khiển nằm trên các NST số 2, 4, 5, 6 và số 11; trong ñó, gen nền nằm trên NST số 4 và số 11 ñiều khiển [70] Ở lúa lai, ưu thế lai về bộ rễ thường biểu hiện hiệu ứng cộng, vì vậy việc tạo ra các tổ hợp có khả năng chịu hạn là một hướng nghiên cứu có nhiều triển vọng và có ý nghĩa ñối với nhiều nước có nghề trồng lúa trên thế giới

Nghiên cứu tính chống chịu bệnh ñạo ôn của cây lúa các nhà khoa học

cho rằng: tính chống bệnh ñạo ôn của cây lúa là do 12 gen trội khác nhau là Pi-1; Pi-2, Pi-3… ñiều khiển [45]

Các nhà khoa học cho rằng, gen chống bệnh bạc lá lúa bao gồm cả gen trội và gen lặn [71], vi khuẩn gây bệnh bạc lá có nhiều nòi ký sinh khác nhau Việc tạo ra các tổ hợp lúa lai có khả năng kháng bệnh bạc lá cũng là vấn ñề cần ñược tập trung giải quyết Hiện nay trên thế giới người ta ñã tìm ñược 19 gen kháng bạc lá khác nhau [32] và các gen này ñều nằm trên hầu hết các NST của cây lúa: Xa1; Xa2, Xa3, Xa4, Xa5, Xa21, Xa13… [101]

Về khả năng kháng rầy của lúa lai, các nhà khoa học cho rằng, do một trong 3 gen trội và một gen lặn ñiều khiển Các gen này ñều nằm trên các cặp NST cùng nguồn khác nhau và có khả năng kháng ñược nhiều biotype Do ñó, việc tạo ra con lai F1 có khả năng chống rầy nâu cũng khá thuận lợi [48], [74] Nếu chọn cặp bố mẹ kháng ñược rầy nâu thì con lai F1 cũng có khả năng kháng rầy Ở một số nước tiên tiến người ta ñã thành công trong việc chuyển gen Bt vào cây lúa Ở Việt Nam nhiều tổ hợp lúa lai ở ñều có khả năng kháng rầy nâu

2.2.2 Hiện tượng bất dục ñực di truyền ở cây lúa và ứng dụng trong công tác chọn tạo giống lúa lai

Mặc dù ưu thế lai ở cây lúa ñược phát hiện và nghiên cứu từ rất sớm, nhưng việc ứng dụng ưu thế lai ở lúa vẫn chưa ñược sử dụng rộng rãi như ở những cây trồng khác, bởi vì lúa lai là cây tự thụ phấn rất nghiêm ngặt, việc sản xuất hạt lai rất khó thực hiện do khó tạo ra cơ thể bố và mẹ riêng rẽ Tuy nhiên, việc tìm ra hiện tượng và bản chất của hiện tượng bất dục ñực ở thực vật ñã mở

ra một trang mới trong công tác tạo giống lúa ưu thế lai và ñược ngành công nghiệp giống lai khai thác triệt ñể, do giảm công khử ñực ở cây mẹ

Ở cây lúa, các nhà khoa học ñã tìm ra hai dạng bất dục ñực di truyền,

ñó là dạng bất dục ñực di truyền tế bào chất và dạng bất dục ñực di truyền

nhân hai chức năng mẫn cảm với môi trường (TGMS và PGMS) ðây ñược coi là cơ sở quan trọng ñể lợi dụng và khai thác ưu thế lai ở cây lúa [22]

2.2.2.1 Dòng lúa bất dục ñực tế bào chất (CMS) và ứng dụng trong việc sản xuất hạt giống lúa lai hệ 3 dòng

Sản xuất hạt lúa lai F1 hệ “ba dòng” ñã ñược Trung Quốc phát triển vào năm 1973 Lúa lai ba dòng là hệ lúa lai khi sản xuất hạt lai F1 phải sử dụng ba loại dòng lúa có bản chất di truyền khác nhau: bất dục ñực di truyền tế bào chất (CMS) còn ñược giọi là dòng A làm dòng mẹ, dòng duy trì bất dục ñực (Maintainer line) ñược ký hiệu là dòng B ñể duy trì và nhân dòng A; dòng phục hồi hữu dục (Restorer line), ñược ký hiệu là dòng R làm dòng bố, cho phấn ñể tạo ra hạt lai F1 hữu dục và có ưu thế lai ðây là những công cụ di truyền hữu ích cho việc khai thác ưu thế lai ở lúa [48] Tuy nhiên, ñể chọn tạo

và cung cấp ñầy ñủ các dòng A, B, R cũng là công việc khó khăn và phức tạp

2.2.2.1.1 Chọn tạo và nhân dòng A, B, R

- Dòng bất dục ñực tế bào chất và phương pháp chọn tạo:

Dòng CMS, hay dòng A là dòng có nhụy phát triển bình thường nhưng hạt phấn bị thui chột hoàn toàn, bao phấn không mở; nó không tự thụ phấn như lúa thường, nếu cách ly dòng CMS khi trỗ bông thì hạt bị lép hoàn toàn, nhưng nếu có phấn của dòng bố khác thì nó lại kết hạt Thời gian nhận phấn của nhuỵ có thể kéo dài ñến ngày thứ 4 và thứ 5 sau khi nở hoa Khi trỗ bông, dòng CMS thường bị nghẹt ñòng (1/3 bông nằm trong bẹ lá ñòng), nên người

ta thường phải phun GA3 giúp cho bông trỗ thoát Hiện tượng này do có sự liên kết giữa gen kiểm soát tính bất dục và gen quy ñịnh làm ngắn chiều dài lóng giáp cổ bông nhưng không làm ảnh hưởng ñến sự vươn dài của bẹ lá ñòng [22]

Hiện tượng bất dục ñực tế bào chất ở cây lúa ñược Sampath và Mohamty công bố năm 1952, sau ñó là Katsuo và Mizushima, 1958 Dòng bất

dục ñực tế bào chất ở lúa ñược tạo ra do Katsuo và Sasushara, 1965; Shinjio

và Omura, 1966; Erickson, 1969; Watanabe, 1971; Carnahan và cộng sự, 1972; Athwal và Virmani, 1972; Yabuno, 1977 Tuy nhiên, trong thời gian

ñó không một tác giả nào sử dụng ñược các dòng CMS ứng dụng vào quá trình sản xuất hạt lai (trích theo Phạm Thị Ngọc Yến) [34]

Vấn ñề này chỉ giải quyết khi các nhà khoa học Trung Quốc phát hiện một dạng lúa bất dục ñực hoang dại thuộc loại Oryza Fatur F.spontanea ở ñảo Hải Nam năm 1964, ký hiệu là WA (Wild aborted) Từ dạng bất dục kiểu hoang dại này, bằng con ñường lai tạo, người ta chuyển gen ñó vào lúa trồng

và tạo ra dòng bất dục ñực tế bào chất (Cytoplasmic Male Sterility- ký hiệu là CMS) Ngoài dạng bất dục kiểu “WA”, ñến nay nhiều tác giả trên thế giới (Li.Z và Zhu.Y, 1988) [57], ñã phát hiện và tạo ra dạng bất dục khác: CMS-

Di, DA, Ip, Bo, HL, GA Tuy nhiên, theo Zhou, 1994, hiện nay có 87,9% các dòng CMS kiểu “WA” ñược dùng ñể sản xuất hạt lúa lai vì kiểu CMS-WA cho các dòng ổn ñịnh với tần số các dòng phục hồi cao [103]

ðể tạo dòng CMS mới, cần nhiều thời gian, công sức và kinh phí Theo Tổng kết của Trung Quốc, người ta dùng phương pháp sau ñây ñể tạo dòng CMS mới và dòng phục hồi tương ứng [22]:

- Lai xa giữa các loài phụ hoặc lai lúa dại với lúa trồng: ðể chọn ra các

dòng CMS, người ta thường chọn các dạng Indica nguyên thuỷ 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 ñực

- Phương pháp gây ñột biến: Thường dùng nhân vật lý, tác nhân hoá học

- Kỹ thuật cấy chuyển nhân theo công nghệ tế bào hoặc bằng phương pháp lai trở lại liên tục và chọn lọc cá thể có những tính trạng mong muốn

- Sử dụng kỹ thuật MAS

- Nhập nội: Nhập nội giống là một phương pháp mất ít thời gian và có

hiệu quả cao ñặc biệt ñối với các nước nghèo và chậm phát triển Ở Việt Nam trong những năm vừa qua chúng ta ñã nhập nội ñược 16 dòng CMS từ Trung Quốc và một số nước có nghề trồng lúa trên thế giới

- Chọn tạo dòng CMS ñồng tế bào chất: Phương pháp này ñược thực hiện khi ñã có sẵn các dòng CMS nhập nội hoặc tự tạo từ trước

Tính ñến năm 1995, Trung Quốc ñã có khoảng hơn 100 dòng CMS ñược tìm ra; trong ñó, các dòng ñược chọn tạo và sử dụng ñể sản xuất hạt lai F1 là: Trân sán 97A, BoA, V20A, Kim 23A, V41A, II32A, I-32A, U1A [88] Theo Yuan L.P và Xi Q.F, (1995) [95] muốn dòng CMS sử dụng ñược trong sản xuất hạt lai F1, bản thân nó phải ñạt ñược: Tính bất dục ñực di truyền ổn ñịnh do gen bất dục ñực tế bào chất kiểm soát; có tính bất dục ñực hoàn toàn ổn ñịnh di truyền ñược qua các thế hệ, không chịu sự chi phối của các ñiều kiện môi trường, ñặc biệt là nhiệt ñộ; dễ dàng phục hồi lại tính hữu dục; có cấu trúc hoa và tập tính nở hoa tốt, phù hợp với quá trình thụ phấn chéo

Tuy nhiên, ñể sử dụng hiện tượng bất dục ñực di truyền tế bào chất ở cây lúa ñể chọn tạo lúa lai, trước hết cần phải sản xuất ñược dòng CMS, nhưng do dòng CMS không có phấn hữu dục ñể tạo ra hạt giống cho ñời sau, các nhà khoa học Trung quốc ñã chọn tạo ra dòng lúa có khả năng cho phấn dòng CMS ñể nhận ñược hạt CMS thế hệ tiếp theo, dòng ñó còn gọi là ñòng duy trì bất dục ñực tế bào chất (Maintainer line) ðây là một công cụ di truyền ñặc biệt trong sản xuất hạt lúa lai F1, dùng ñể giữ và nhân dòng CMS [29]

- Dòng duy trì bất dục ñực tế bào chất và phương pháp chọn tạo:

Dòng duy trì bất dục ñực tế bào chất còn gọi là dòng B, là dòng khi

dùng phấn của nó thụ phấn cho dòng A thì hạt của dòng A thu ñược sẽ bất dục y hệt ñặc tính dòng mẹ của nó Theo Yuan L.P và Xi.Q.F, (1995) [95] dòng B là dòng mà tế bào chất không có nhân tố di truyền gây bất dục, nhưng

có gen lặn kiểm soát tính bất dục ở nhân tế bào Bản chất di truyền của dòng

A và dòng B là kiểu gen nhân giống nhau, nên chúng giống nhau về mọi tính trạng hình thái, nhưng khác nhau về tính dục, cấu tạo hoa, bao phấn, hạt phấn,

ñộ trỗ thoát cổ bông và phương thức nhân giống và biểu hiện về hình thái của dòng A nhận ñược sau khi thụ phấn của dòng B sẽ giống hệt dòng A ban ñầu,

có nghĩa là khi lai A/B sẽ cho A, hay S(rr) x N(rr) - S(rr) [25]

ðể chọn tạo dòng duy trì tính ñực bất dục, theo một số nhà chọn giống lúa lai, nhất thiết phải có dòng A (dòng CMS) ñể lai thử Người ta dùng dòng bất dục làm mẹ lai với nhiều dòng có ñặc tính mong muốn, hạt lai thu ñược gieo thành từng hàng và khi cây lúa trỗ bông tiến hành kiểm tra hạt phấn ở tất

- Dòng phục hồi (Rostorer Line - Dòng R) và phương pháp chọn tạo

Dòng phục hồi (dòng R): là dòng dùng ñể thụ phấn cho phấn dòng A tạo ra hạt lai F1, cây lúa mọc từ hạt lai F1 có phấn hữu dục, ñồng nhất về các tính trạng nông sinh học và có ưu thế lai Mức ñộ ưu thế lai của con lai F1 phụ thuộc rất lớn vào khả năng phục hồi phấn của dòng R, khả năng kết hợp

giữa dòng A và dòng R Do vậy cần phải chọn lọc dòng R tốt cho mỗi dòng

A Theo các nhà chọn giống lúa lai Việt Nam [22], có 3 phương pháp chọn tạo dòng phục hồi:

+ Phân lập dòng phục hồi trong quần thể tự nhiên bằng cách lai thử (phương pháp lai thử- Testcrossing): lai dòng CMS với các giống lúa thuần có những ñặc trưng, ñặc tính mong muốn và quan sát ñể chọn các dòng bố có khả năng phục hồi hữu dục cao ở ñời F1

+ Tạo dòng phục hồi bằng ñột biến (mutation): Dùng các tác nhân gây ñột biến như: tác nhân vật lý (tia gama Coban 60); tác nhân hoá học với liều lượng và nồng ñộ thích hợp tác ñộng lên các giống lúa thuần, có thể chọn ñược dòng ñột biến có khả năng phục hồi mạnh với các ñặc tính nông học mong muốn

+ Tạo dòng phục hồi bằng phương pháp lai hữu tính (Cross breeding) Theo Yin.H.Q, (1992) [88], Yuan L.P (1995) [95], dòng R ưu tú cần có các ñặc ñiểm sau: Có các ñặc trưng, ñặc tính nông học tốt, có khả năng phối hợp và cho ưu thế lai cao; Chiều cao cây cao hơn dòng A ñể thuận lợi cho quá trình thụ phấn chéo, thời gian sinh trưởng tương ñương hoặc dài hơn dòng A; Các bao phấn phát triển tốt, lượng phấn nhiều, thời gian sống hạt phấn dài, lượng phấn tồn dư lại trong bao phấn qua mỗi lần tung phấn lớn; Có khả năng tương hợp di truyền rộng (wide compatibility) ñể có thể phục hồi tính hữu dục cho nhiều dòng bất dục khác nhau tạo ra những tổ hợp lai xa ñịa lý hoặc lai xa huyết thống nhằm tạo ra các tổ hợp có ưu thế lai cao

2.2.2.1.2 Công nghệ sản xuất hạt lúa lai F1 hệ “ba dòng”

Công nghệ sản xuất hạt lúa lai ba dòng gồm ba bước sau:

- Chọn lọc duy trì dòng bố mẹ là A, B và R

- Nhân dòng A thực hiện bằng cách lai A với B và nhân R

- Sản xuất hạt lai F1 bằng cách lai A với R

để duy trì ựộ thuần của ba dòng bố mẹ A, B và R, các nhà chọn giống Trung Quốc ựã sử dụng phương pháp Ộba vườnỢ, Ộbốn bướcỢ, phương pháp này hiện nay sử dụng có hiệu quả ở nước ta Nguyễn Thị Trâm [31] ựã cụ thể hoá trình tự duy trì các dòng A, B, R như sau:

* Vụ thứ nhất:

- Bước 1: Chọn cá thể ựiển hình của 3 quần thể dòng A, B và R

- Bước 2: Lai các cá thể ựúng nguyên bản (A/B và A/R) theo cặp, bao cách ly cẩn thận Khi lúa chắn thu theo cặp ựể gieo ở vụ sau

*Vụ thứ 2 (Bước 3): đánh giá ựộ bất dục của dòng A, các cặp A/B ựể chọn cặp tốt và dòng B tốt đánh giá ưu thế lai của các cặp A/R ựể chọn A và

R cho ưu thế lai cao

* Vụ thứ 3 (Bước 4): Nhân dòng A ựược chọn dòng B, dòng R tốt nhất

2.2.2.1.3 Hạn chế của công nghệ sản xuất lúa lai Ộ3 dòngỢ [22]:

- Số lượng dòng CMS tìm ra cho ựến nay tương ựối nhiều (Trung quốc

có hơn 600 dòng), nhưng sử dụng còn ắt, có tới > 90% số dòng CMS ựang dùng là các dòng ựồng tế bảo chất thuộc kiểu ỘWAỢ dễ có nguy cơ bị sâu bệnh phát sinh, phát triển và gây hại hàng loạt và rất khó khắc phục

- Việc duy trì dòng CMS và sản xuất hạt lai F1 rất khắt khe, cồng kềnh, chi phắ cao, vì phải có ựồng thời cả 3 dòng A, B, R tham gia Các công ựoạn này phức tạp và gặp nhiều rủi ro do ựiều kiện khắ hậu thời tiết bất thuận gây

ra, giá thành hạt lai cao, khó chủ ựộng trong kế hoạch sản xuất và cung ứng hạt giống

- Phạm vi lai của lúa lai hệ Ộba dòngỢ còn rất hẹp, mới thực hiện lai giữa các giống trong cùng loài phụ, chưa tìm ựược tổ hợp lai xa Các tắnh trạng ưu thế lai về kinh tế thường bị chi phối bởi các gen lặn, nên ở con lai F1 không biểu hiện hết ựược tiềm năng năng suất

2.2.2.2 Dòng bất dục ñực di truyền nhân mẫn cảm với môi trường và công

nghệ sản xuất lúa lai hai dòng

2.2.2.2.1 Cơ sở khoa học của công nghệ sản xuất lúa lai hai dòng:

Công nghệ sản xuất lúa lai “hai dòng” là phương pháp sản xuất hạt lai chỉ sử dụng hai dòng vật liệu làm bố và mẹ Do phát hiện ñược hiện tượng bất dục di truyền nhân ở cây lúa mẫn cảm với môi trường, nên phương pháp sử dụng hiện tượng bất dục di truyền mẫn cảm với môi trường ở cây lúa ñể sản xuất hạt lai “hai dòng” ñã ñược thực hiện ở nhiều nước [22]

Hiện tượng bất dục di truyền mẫn cảm với môi trường ở cây lúa là những dòng lúa có biểu hiện bất dục hạt phấn khi sinh trưởng, phát triển ở một ñiều kiện môi trường nhất ñịnh và hữu dục hạt phấn (có thể tự thụ) ở ñiều kiện khác Hai yếu tố môi trường có ảnh hưởng trực tiếp ñến khả năng bất dục

và hữu dục hạt phấn, ñó là thời gian chiếu sáng trong ngày và nhiệt ñộ trong giai ñoạn phân hoá ñòng Dựa trên phản ứng với hai ñiều kiện trên, người ta phân thành dòng bất dục ñực cảm ứng quang chu kỳ (PGMS- Photoperiodic sensitive Genetic Male Sterile) và dòng bất duc ñực nhạy cảm với nhiệt ñộ (TGMS- Thermo senitive Genetic Male Steril)- Yuan.L.P, Xi.Q.F, 1995 [95] Bản chất di truyền của hiện tượng này là do một cặp gen lặn trong nhân ñiều khiển, không liên quan ñến gen trong tế bào chất Do ñó, sự phân ly ở ñời sau của các tổ hợp tuân theo qui luật di truyền của Menden (Borkakati R.P

và Virmani S.S, 1996) [37]

ðặc ñiểm của giống có gen bất dục nhân mẫn cảm với môi trường là [72]:

- Nếu gieo cấy cho lúa phân hóa ñòng bước 5 và bước 6 (12 - 18 ngày trước trỗ) ở ñiều kiện nhiệt ñộ cao, ánh sáng ngày dài thì khi trỗ cây lúa sẽ bất dục phấn Nghĩa là hạt phấn của nó sẽ bị thui chột hoàn toàn như dòng A của lúa lai "3 dòng", thời gian này dùng ñể sản suất hạt lai F1

- Nếu gieo cấy cho lúa phân hóa ñòng bước 5 và bước 6 (12 - 18 ngày

trước trỗ) ở ñiều kiện nhiệt ñộ thấp, ánh sáng ngày ngắn thì khi cây lúa trỗ hạt phấn trở lại bình thường, cây lúa tự thụ kết hạt, thời gian này dùng ñể sản xuất hạt dòng mẹ cho ñời sau

Như vậy, một dòng này thay thế cho cả dòng A và B trong lúa lai hệ "3 dòng", nghĩa là nó vừa làm chức năng ñể sản xuất hạt lai F1 vừa làm chức năng duy trì hạt cho ñời sau

Ở cây lúa, việc phát hiện và sử dụng hiện tượng bất dục ñực mẫn cảm với ñiều kiện môi trường khá muộn Vào năm 1973, khi theo dõi quần thể lúa Nongken 58, Shi M.S, [72], ñã phát hiện ra một số cá thể bất dục khi trỗ bông trong mùa hè có thời gian chiếu sáng dài trên 14 giờ/ngày, nhưng lại trỗ bông, kết hạt vào mùa thu, khi thời gian chiếu sáng dưới 13 giờ 45 phút ðem lai nó với giống khác, thế hệ F1 hữu dục bình thường, nhưng ñến thế hệ F2, chúng phân ly tính trạng là 3:1 hữu dục và bất dục trong ñiều kiện ánh sáng ngày dài Nghiên cứu về tính bất dục ñực của dòng Nong Ken 58s, Yuan L.P và

cs, 1994 [94] cho biết, dòng này cảm ứng mạnh với ánh sáng và cảm ứng yếu với nhiệt ñộ Chúng mẫn cảm mạnh với ánh sáng từ giai ñoạn phân hoá gié cấp 2 ñến hình thành tế bào mẹ hạt phấn

Trong ñiều kiện ngày dài và nhiệt ñộ thấp hoặc nhiệt ñộ cao và ngày ngắn có thể xảy ra hiện tượng hữu dục từng phần Giai ñoạn mẫn cảm của PGMS xảy ra vào bước phát triển thứ 3 ñến thứ 5 của dòng, tức là khoảng 15

- 25 ngày trước trỗ Theo Nguyễn Thị Trâm, 2000 [25], giai ñoạn mẫn cảm quang chu kỳ chỉ xảy ra khi dòng bất dục phân chia giảm nhiễm tế bào mẹ hạt phấn tương ứng với bước 4 ñến bước 6 của phân hóa ñòng, còn các giai ñoạn khác thì sự thay ñổi quang chu kỳ không gây ảnh hưởng ñến gen kiểm soát tính bất dục ñực

Hiện nay, Trung Quốc ñã tìm ra ñược nhiều dòng PGMS: W165S, 2877S, 9802S, 7001S, W9451S (Deng Xiaofian, 1997) [42] Tuy nhiên, các

dòng này chưa ñược sử dụng rộng rãi vì tiềm năng ưu thế lai chưa vượt các

giống lúa Japonica và ngưỡng chuyển ñổi tính dục 13 giờ 45 phút là tương

ñối cao, khó sử dụng ở các vùng có vĩ ñộ thấp hơn (trích theo Phạm Thị Ngọc Yến) [34]

Năm 1988, Maruyama.K và cộng sự [62] ñã nghiên cứu và phát hiện ra giống Anongs thông qua quá trình ñột biến tự nhiên xuất hiện dòng bất dục ñực Dòng này sẽ bất dục nếu ở thời kỳ phân chia tế bào mẹ hạt phấn khi gặp nhiệt ñộ trên 270C và hữu dục nếu nhiệt ñộ dưới 240C, ñây chính là dòng bất dục ñực nhân mẫn cảm với nhiệt ñộ (TGMS) Dòng Anongs là dòng TGMS ñược phát hiện ñầu tiên Những dòng bất dục này thuộc loại hình Indica, chúng có khả năng bất dục trong ñiều kiện nhiệt ñộ cao, giới hạn ñể chuyển hoá bất dục- hữu dục dao ñộng từ 23- 240C (Yuan.L.P, 1994) [93]

Năm 1989, Sun.Z.X và cs [76], [77] ñã tạo ñược dòng TGMS có tên là 5460s từ quần thể ñột biến của giống lúa IR54 Sau ñó năm 1991 Maruyama

K và cs, (1991) [62] cũng ñã tìm ñược dòng TGMS từ quần thể ñột biến Norin PC- 12 Các tác giả trên ñều cho rằng, tính trạng bất dục ñực dạng TGMS ñều do những gen lặn trong nhân ñiều khiển (Yuan L.P.,1990) [91] Kinoshita.T., (1992) [53], ñặt tên cho gen TGMS của dòng 5460S và Norin PC-12 là tms-1 và tms-2 Các dòng TGMS có thể tạo ra bằng phương pháp ñột biến nhân tạo, Varmani.S.S và cs (1991) [80], ñã thông báo là tạo ñược dòng TGMS mới bằng ñột biến phóng xạ từ giống IR3236 ñặt tên là IR3236S

Wang và cs, 1996 [106] ñã ñịnh vị ñược gen tms nằm trên NST số 8 Subudhi.P.K và cs (1995) [75], ñã xác ñịnh gen tms-3 nằm trên NST số 6 Viện Di truyền nông nghiệp Việt Nam ñã xác ñịnh ñược gen tms-4 nằm trên NST số 2, không cùng alelle với các gen tms có nguồn gốc từ Trung Quốc [13]

Hiện nay, các dòng TGMS ñược chọn tạo và sử dụng trong nghiên cứu

phát triển lúa lai thường có ngưỡng chuyển ñổi tính dục từ 23,5 - 26,50C Các dòng ñược chọn ở nước ta có giới giới hạn chuyển ñổi tính dục an toàn là

240C, có nghĩa là trong ñiều kiện nhiệt ñộ từ 19 - 240C dòng TGMS sẽ hữu dục, nếu nhiệt ñộ lớn hơn 240C thì dòng TGMS sẽ bất dục hoàn toàn Các dòng TGMS thuộc nhóm này là dòng T1S - 96, 103S, T25S, T29S và VN01 [14],[27]

Theo Nguyễn Văn Hoan, (2003) [11], ñiều kiện khí hậu ở Miền Bắc nước ta có có thể bố trí ñược thời vụ ñể nhân dòng mẹ ở vụ xuân bố trí thời

vụ ñể sản xuất hạt lai F1 vào vụ mùa ðiều quan trọng là phải tính toán thời gian gieo cấy sao cho thời kỳ mẫn cảm của cây lúa nằm trong giới hạn nhiệt

ñộ phù hợp Ở vụ xuân thời kỳ mẫn cảm xảy ra từ 10/3- 30/3, ở vụ mùa từ 15/10- 20/11

Nguyễn Thị Trâm [25], trong ñiều kiện miền Bắc Việt Nam, vụ mùa luôn có nhiệt cao, ổn ñịnh, do vậy chỉ nên sử dụng các dòng TGMS ñể sản xuất hạt lai F1, vì rất dễ bố trí, chỉ cần bố trí thời vụ sao cho lúa trỗ từ 28/8 ñến 10/9

là phù hợp Nếu ñể lúa trỗ muộn hơn 10/9 có thể gặp một số ngày lạnh sẽ làm cho dòng mẹ tự thụ Mặt khác, ở vụ mùa lại hay gặp mưa bão cũng dễ dẫn ñến thất thu Nếu trong thời kì mẫn cảm của các dòng TGMS mà nhiệt ñộ thấp xuống dưới ngưỡng tới hạn gây bất dục từ 2 ñến 4 ngày liên tục thì sẽ tạo ra phấn hữu dục với một tỷ lệ nhất ñịnh, ñủ ñể sinh ra tự thụ phấn [22]

Ngoài ra, các nhà khoa học còn phát hiện các dòng lúa bất dục ñực di truyền nhân vừa do cảm ứng với nhiệt ñộ, vừa do cảm ứng với chu kỳ quang T(P)GMS, các dòng PGMS ngược, TGMS ngược Các nguồn EGMS mới này

có thể sử dụng làm vật liệu di truyền sản xuất hạt lai F1 hai dòng ở những vùng có ñiều kiện khí hậu ñặc thù ở một số ñịa phương [22]

2.2.2.2.2 Chọn tạo giống lúa lai hai dòng

a Các phương pháp chọn tạo dòng EGMS

Có nhiều phương pháp khác nhau ñể chọn tạo các dòng EGMS, tuy nhiên theo Yuan L.P và X.Q Fu 1995 [95] có một số phương pháp chính sau ñây:

- Phát hiện và phân lập các dòng EGMS ở các giống lúa hiện có trong

tự nhiên Theo Yin H.Q., 1993 [89] có thể chọn ngay trong quần thể phân ly F2 của các tổ hợp lai 2 dòng ñể tìm những cá thể EGMS mới

- Tạo dòng EGMS mới bằng phương pháp lai chuyển gen: Người ta có thể sử dụng phương pháp lai ñơn rồi phân ly và chọn theo phương pháp phả

hệ từ F2 hoặc nhân hỗn dòng rồi chọn ở thế hệ F5-F6 [16] Có thể sử dụng phép lai tích luỹ ñể chuyển gen EGMS vào một giống khác có sẵn những ñặc tính như mong muốn nhưng thiếu gen bất dục, kết quả thu ñược dòng EGMS mới có những ñặc trưng ñặc tính mong muốn [105] Hiện nay hầu hết các dòng EGMS có triển vọng nhất ñều ñược tạo ra bằng phương pháp này [55]

- Chọn tạo các dòng EGMS bằng phương pháp gây ñột biến: Dòng EGMS ñầu tiên ñược tìm thấy do Shi Mingsong [72], [73], là dòng ñột biến tự nhiên từ quần thể Nôngken 58 và ñược ñặt tên là Nongken 58S Từ ñó ñến nay có nhiều dòng EGMS khác cũng ñược tìm ra từ các quần thể khác nhau ðây là những nguồn gen quý giúp cho các nhà chọn giống sử dụng ñể phát triển lúa lai hệ “hai dòng” ðến nay có nhiều dòng EGMS khác nhau ñược tìm

ra ở nhiều quốc gia trên thế giới như: Trung Quốc, Nhật Bản, IRRI, Ấn ðộ…[76], [77]

- Chọn tạo dòng EGMS bằng phương pháp nhập nội: ðây không phải

là phương pháp tạo dòng mới, nhưng ñược các nhà khoa học chọn giống ở nhiều nước quan tâm Tuy nhiên, các dòng nhập nội có thể chưa thích ứng ngay với ñiều kiện mới, nên sau khi nhập nội cần ñược ñánh giá lại và tìm

hiểu ñầy ñủ các ñặc tính sinh trưởng, phát triển, khả năng chống chịu và ñặc biệt là xác ñịnh ngưỡng nhiệt ñộ hay ñộ dài ngày tới hạn tối ưu và những ñiều kiện khác ñảm bảo cho dòng ñó chuyển hoá tính dục ở hạt phấn [22]

- Chọn tạo dòng EGMS bằng phương pháp công nghệ sinh học: Việc

áp dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực chọn tạo giống lúa lai ñã ñược nhiều người quan tâm nghiên cứu và thu ñược nhiều kết quả khả quan

Zhu và cs, 2000 [103] ñã thông báo, bằng phương pháp nuôi cấy bao phấn, ñã nhận ñược 91 thể lưỡng bội hoá từ dòng EGMS Peiải 64S ở thế hệ M2 và có thể chia làm 3 dạng: dạng (1) Peiai 64HS; bất dục hạt phấn >99,8%

và rất ổn ñịnh Dạng (2) Peiai 64 HF về cơ bản bất dục hạt phấn cao nhưng không ổn ñịnh trong suốt thời vụ gieo trồng Dạng (3) là dòng Peiải 64HM bán bất dục, bất dục không ổn ñịnh và thời gian bất dục ngắn Tiếp tục thực hiện quá trình nuôi cấy bao phấn ở ñời M3 tính bất dục vẫn diễn ra như ñời M2 Hiện nay các nhà khoa học ñã tạo ñược một số dòng EGMS nhờ nuôi cấy bao phấn như: HS1; HS2; 110S; H1286S; 1647S; ZND13S và P- MS- 1

Hướng nghiên cứu chọn dòng phục hồi cho các tổ hợp lúa lai hệ “hai dòng” tập trung chủ yếu nghiên cứu các dòng bố có gen tương hợp rộng ñể sử dụng trong sản xuất lúa lai hai dòng

Gần ñây người ta ñã tìm ñược cầu nối giữa Inadica và Japonica, ñể giúp cho việc sử dụng con lai giữa các loài phụ, ñó chính là nhờ có gen tương hợp rộng WCG (Wind Compaitibitity Gene) [47]

Yang L.P et al, 1992 [92] ñã ñưa ra lý thuyết về WCG và cách giải quyết vấn ñề bất dục khi lai giữa các giống thuộc các loài phụ khác nhau Gần ñây các nhà khoa học Trung Quốc ñã thành công trong việc lai chuyển gen WCG vào các dòng EGMS và các dòng phục hồi [44] Peiai 64S là dòng EGMS ñầu tiên có gen WCG, sau ñó là AnxiangS và một số dòng khác [55] Hiện nay có nhiều tổ hợp lai F1 giữa các loài phụ ra ñời và ñã ñưa vào sản xuất như: Peiải 64S/Teqing; Peiai 64S/C418; AnxiangS/R318 Các tổ hợp này

có năng suất ñạt 1.352 kg/ha, hơn các tổ hợp lai ba dòng 44,9% [36]

c Các bước trong quá trình sản xuất hạt lai

Cũng tương tự như hệ thống lúa lai ba dòng, quá trình sản xuất hạt F1 lúa lai hai dòng phải trải qua 3 bước: Chọn lọc duy trì giống gốc các dòng bố

mẹ (chọn siêu nguyên chủng); Nhân dòng bố mẹ (siêu nguyên chủng thành nguyên chủng); Sản xuất hạt lai F1 Các nhà khoa học Trung Quốc ñã giới thiệu một số phương pháp duy trì giống gốc (siêu nguyên chủng) các dòng

bố mẹ như sau:

- Phương pháp 1: Theo Deng Xiao Fian, Li Renuan, Zhou Kaida, Yang Ren Cui (1997) [42] ðể chọn lọc thuần kiểu hình và duy trì ổn ñịnh ngưỡng chuyển ñổi tính dục của các dòng TGMS cần thực hiện 3 vụ liên tiếp:

+ Vụ thứ nhất: chọn cá thể ñiển hình; xử lý nhiệt ñộ thấp bằng ngưỡng nhiệt ñộ gây bất dục ñể chọn cá thể bất dục hoàn toàn; nhân gốc chét các cá thể bất dục ñã chọn và ñánh giá ngưỡng theo hệ vô tính ñể thu hạt trên cây chét

+ Vụ thứ 2: nhân hạt thu ñược từ các cá thể lúa chét ñã ñược kiểm tra ngưỡng nhiệt ñộ thành hạt giống tác giả

+ Vụ thứ 3: sản xuất hạt nguyên chủng, ñồng thời kiểm tra lại ngưỡng nhiệt ñộ; chuyển sang sản xuất hạt lai F1

- Phương pháp 2: Theo Zhou C.S (2000) [103] trình tự chọn siêu nguyên chủng dòng TGMS ñược thực hiện trong 5 vụ: Vụ 1: Chọn cá thể ñiển hình, bất dục 100% trên ñồng ruộng Vụ 2: Thu hạt, gieo các cá thể ñược chọn

và xử lý nhiệt ñộ ở thời kỳ mẫn cảm trong ñiều kiện nhân tạo bằng 230C, chọn

cá thể có tỷ lệ hạt phấn bất dục cao hơn 99,5% Vụ 3: Thu hạt, gieo các cá thể ñược chọn, tiếp tục xử lý nhân tạo ở nhiệt ñộ 220C, chọn các cá thể có tỷ lệ hạt phấn bất dục lớn hơn 99,5% Vụ 4: Nhân gốc các cá thể ñược chọn theo

hệ vô tính Vụ 5: Nhân tiếp ra hạt nguyên chủng và sản xuất hạt lai F1

- Phương pháp 3: Theo Yin H Q., (1993) [89], thực hiện 3 vụ: Vụ 1: Chọn các thể ñiển hình, sau khi xử lý, các cá thể ñược chọn trong ñiều kiện nhân tạo, ở nhiệt ñộ 240C, chọn các cá thể bất dục hoàn toàn và nhân vô tính gốc chét lấy hạt giống gốc Vụ 2: Nhân hạt giống gốc thành hạt tác giả Vụ 3: Nhân tiếp hạt tác giả thành nguyên chủng, chuyển sang sản xuất hạt F1

ðể xác ñịnh ngưỡng nhiệt ñộ chuyển hóa cần tiến hành các thí nghiệm trong ñiều kiện chủ ñộng, khống chế chính xác các thông số nhiệt ñộ, ánh sáng Các chế ñộ xử lý phải thực hiện chính xác về ñộ dài thời gian của từng chu kì [7] Trong trường hợp không có ñủ trang thiết bị cần thiết, có thể xác ñịnh ngưỡng nhiệt ñộ chuyển hóa và ñộ dài giai ñoạn chuyển hóa của từng dòng thông qua việc quan sát và xác ñịnh hệ số tương quan giữa tỷ lệ hạt phấn bất dục với nhiệt ñộ trung bình ngày của thời kỳ phân hóa hình thành bông non [22]

- Ba phương pháp của các nhà khoa học Trung Quốc và phương pháp của Nguyễn Trí Hoàn (Việt Nam) có thể giải quyết vấn ñề chọn lọc dòng TGMS về kiểu hình và ngưỡng chuyển ñổi tính dục Tuy nhiên, các tác giả trên chưa ñề cập ñến việc duy trì ổn ñịnh ưu thế lai Trong sản xuất, việc chọn

lọc dòng thuần TGMS phải gắn liền với chọn lọc các dòng bố cho ưu thế lai cao, ñúng nguyên bản Nguyễn Thị Trâm và cs [31] ñã ñề xuất phương pháp 4

vụ, 5 bước ñể thực hiện một chu kỳ chọn lọc siêu nguyên chủng ñồng thời cả dòng mẹ và dòng bố lúa lai hai dòng; trong ñó, bước 1 thực hiện lai thử ở vụ mùa; bước 2 ñánh giá ưu thế lai ở vụ xuân ñể chọn bố; bước 3, ñánh giá ngưỡng nhiệt ñộ ñể chọn mẹ; bước 4: nhân bố mẹ nguyên chủng; bước 5: sản xuất hạt lai F1 ở vụ mùa

d Các khâu kỹ thuật trong sản xuất hạt lai F1

* Chọn khu cách ly:

- Cách ly không gian: Lúa là cây tự thụ rất nghiêm ngặt nên trong quá trình sản xuất giống lúa nói chung không phải cách ly Nhưng trong sản xuất hạt lai F1, dòng mẹ hoàn toàn bất dục, chỉ ñậu hạt khi nhận ñược phấn của giống khác nên bắt buộc phải cách ly Các nhà khoa học Trung Quốc ñã thử nghiệm ñể cây lúa bất dục trỗ bông, nở hoa cách ruộng lúa thường ñang trỗ bông, nở hoa 300m thì cây lúa bất dục vẫn cho tỷ lệ ñậu hạt là 0,5-0,7%, nếu ñể cách ly 100m thì tỷ lệ ñậu hạt ñạt 2-5 % Vì vậy, không gian cách ly phải ñủ rộng ñể cây bất dục không có cơ hội nhận phấn của những giống khác [12]

- Cách ly thời gian: Là phải bố trí cho ruộng sản xuất hạt lai F1 trỗ bông trước hoặc sau các ruộng lúa xung quanh trong vòng 300m, ở các hướng ± 20 ngày [23] Trong ruộng cách ly cần chú ý loại bỏ cây trỗ sớm hơn (hoặc muộn hơn) so với 20 ngày dự ñịnh [11]

- Cách ly bằng vật cản: Sử dụng các ñịa hình rừng núi, sông hồ lớn, ñường giao thông; trồng các loại cây cao hơn hẳn lúa (như ngô, ñiền thanh, mía…) trên một dải rộng 30m làm vật cản hoặc cấy dòng bố của chính tổ hợp lai xung quanh khu sản xuất (Nguyễn Công Tạn, 1992) [23]

* Xác ñịnh thời vụ sản xuất và thời gian gieo cấy bố mẹ ñể ñạt ñược trỗ

bông trùng khớp, nở hoa tung phấn an toàn:

Thời kỳ trỗ bông của dòng bố mẹ phải cùng nhau thì mới thu ñược hạt lai Dòng bố, mẹ trỗ cùng ngày hoặc lệch nhau từ 1 - 2 ngày ñược coi là trùng khớp [2], [26] Do vậy, xác ñịnh thời vụ gieo ñể bố mẹ ñạt ñược trỗ bông trùng khớp, nở hoa tung phấn an toàn trong sản xuất hạt lai F1 là biện pháp rất quan trọng

Trong ñiều kiện miền Bắc Việt Nam, sử dụng các dòng TGMS ñể sản xuất hạt lai phải bố trí vào mùa hè do vụ mùa có nhiệt ñộ khá ổn ñịnh nên dễ ñạt ñược sự trùng khớp của bố mẹ, nhưng thường hay gặp mưa bão Các tác giả Việt nam ñã xác ñịnh thời kỳ mẫn cảm của dòng TGMS trong nửa cuối tháng 8 ñể trỗ từ 28/8 ñến 10/9 là thuận lợi Nếu ñể trỗ muộn hơn 10/9 có thể gặp một số ngày lạnh sẽ làm dòng mẹ tự thụ, ảnh hưởng ñến chất lượng hạt lai (Nguyễn Thị Trâm, 2000) [25]

ðể sản xuất thành công hạt lai F1 hệ 2 dòng, có hai giai ñoạn cần xác ñịnh ñó là: Thời kỳ mẫn cảm với nhiệt ñộ (từ hình thành tế bào bào mẹ hạt phấn ñến phân chia tế bào giảm nhiễm) và thời kỳ trỗ bông ðiều kiện thuận lợi ñể cho bố mẹ trổ bông là: Nhiệt ñộ trung bình từ 24-300C, chênh lệch nhiệt

ñộ ngày ñêm từ 8 -100C, ñộ ẩm không khí 70-80%, có ñầy ñủ ánh sáng mặt trời, có gió nhẹ, trời không mưa liên tục trong 3-5 ngày (Kumar R.V, 1996) [54] Sau ñó, xác ñịnh lịch gieo bố và mẹ sao cho khớp với 2 giai ñoạn an toàn trên [12] [28],[29] Một số dòng TGMS ñược chọn tạo ở Việt Nam có nhiệt ñộ gây bất dục > 240C nên có thể bố trí thời vụ sản xuất hạt lai tháng 5 cho ñến tháng 9 (Nguyễn Thị Trâm và Nguyễn Văn Hoan, 1996) [26]

* Xây dựng quy trình kỹ thuật gieo cấy cho từng tổ hợp cụ thể:

- Kỹ thuật gieo mạ: ðể có ruộng sản xuất hạt lai tốt thì phải có mạ tốt,

vì vậy cần gieo mạ thưa và ñều Lượng giống bố mẹ gieo khoảng 150 kg/ha (Yuan.L.P và Xi Q.F, 1995) [95] Ở Ấn ðộ lượng giống ñược khuyên cáo là

25- 30 g/m2 ñất mạ (Ramesha M.S và Viraktamath B.C, 1996) [69]

Lượng giống gieo trên một ñơn vị diện tích còn phụ thuộc vào tuổi mạ,

mạ ñể 20 ngày tuổi gieo 150 kg/ha, 25 ngày tuổi gieo 112,5 kg/ha (Nguyễn Công Tạn, 1992) [22] ðối với sản xuất lúa lai hệ 2 dòng, mỗi ha mạ dòng bố gieo 150 kg, dòng mẹ 112 kg Tỷ lệ giữa ruộng mạ và ruộng cấy là 1: 5 Lượng phân bón ruộng mạ phải ñầy ñủ phân hữu cơ và 150 kg urê, 150 kg KCl và 300 kg supe lân/ha, chia làm 3 ñợt bón: Bón lót, bón thúc ñợt 1 khi

mạ 2,5- 3 lá và thúc ñợt 2 trước cấy 4- 5 ngày Khi mạ ñược 1,5 lá phun MET (Munti Effiets Triazole) nồng ñộ 300 ppm ñể kích thích ñẻ nhánh (Doãn Hoa

Kỳ, 1996) [12]

- Tỷ lệ hàng bố mẹ: Kết quả thí nghiệm tại Trung Quốc ñã ñúc kết, ảnh hưởng của các biện pháp kỹ thuật ñến năng suất hạt lai F1 nhiều nhất là số dảnh/khóm rồi ñến mật ñộ, cuối cùng là tỷ lệ hàng bố mẹ (Nguyễn Công Tạn, 1992) [23] Theo Hoàng Bồi Kính (1994) [14]: ñể ñạt năng suất hạt F1 siêu cao thì tỷ lệ hàng bố, mẹ như sau: Tổ hợp chín sớm và chín trung bình: 2 hàng

bố, 16-18 hàng mẹ; tổ hợp chín muộn: 2 hàng bố, 18-20 hàng mẹ Với tổ hợp lúa lai 2 dòng, theo Doãn Hoa Kỳ (1996) [12], tỷ lệ hàng bố mẹ là 2 : 11 Ở Việt Nam tỷ lệ hàng bố mẹ thường bố trí là 2: 14 - 16

- Mật ñộ và số dảnh cấy trên khóm: Theo Huang và cs, (1987) dòng bố cấy 2- 3 cây mạ/khóm với khoảng cách là 17cm x 33,3cm Còn dòng mẹ cấy

2 nhánh trên khóm, khoảng cách là 12cm x 33,3 cm Ở Ấn ðộ dòng bố cấy khoảng cách 30cm x 15 cm, dòng mẹ là 15cm x 15 cm (Kumar, 1996) [54]

- Kỹ thuật cấy: Cấy ñúng tuổi mạ, mạ không ñể qua ñêm, không ñập mạ

ñể tránh dập nát, ruộng cấy phải bằng phẳng, làm ñất kỹ và bón lót ñầy ñủ [3]

- Phân bón cho ruộng cấy: Theo Doãn Hoa Kỳ (1996) [12], ruộng lúa lai cần bón phân lót ñầy ñủ, mỗi ha bón 150 kg urê, 350 kg NH3CO2, 75 kg KCl, 375 kg supe lân Sau cấy 6 ngày, bón thúc 150 kg NPK/ha Thời kỳ ñẻ

nhánh, bĩn thúc 1 lần với lượng 45 kg urê + 30 kg KCl Thời kỳ cuối cùng, dùng 4,5 kg KH2PO4 hồ với 450 lít nước phun cho một ha để tăng độ mẩy của hạt

- Tưới nước và phịng trừ sâu bệnh: Cần chú ý kiểm tra phát hiện sâu bệnh kịp thời để cĩ biện pháp phịng trừ sâu bệnh như: đạo ơn, khơ vằn, bạc

lá, đốm sọc vi khuẩn, dịi đục lá, bọ trĩ, sâu cuốn lá, đục thân… [3],[28]

* Theo dõi quần thể bố mẹ để dự đốn ngày trỗ:

Mặc dù dịng bố, mẹ được gieo theo khung thời vụ đã được xác định, song vẫn cĩ thể trỗ bơng lệch nhau do biến động về thời tiết, khí hậu, kỹ thuật canh tác,… Vì vậy, cần dự báo ngày trỗ để điều chỉnh kịp thời, đảm bảo sự trỗ bơng trùng khớp Hiện nay, người ta sử dụng biện pháp bĩc địng để dự đốn thời gian trỗ bơng của các dịng bố, mẹ Căn cứ vào hình thái và kích thước của địng, ðinh Dĩnh (Trung Quốc) phân chia quá trình phân hĩa địng thành

8 bước Nhìn chung, thời gian bắt đầu phân hĩa địng đến trỗ kéo dài 27 - 32 ngày tùy thuộc vào thời gian sinh trưởng của giống Dựa vào các bước phân hĩa địng cĩ thể dự đốn mức độ trỗ bơng trùng khớp của các dịng bố mẹ Khi cây lúa cĩ dấu hiệu hình thái lá thắt eo là bắt đầu phân hĩa địng, cứ 3 ngày lấy mẫu một lần lấy các dảnh chính sau đĩ bĩc để theo dõi xác định các bước phân hĩa địng của dịng bố mẹ và dự đốn trùng khớp Ngồi ra người

ta cịn căn cứ vào số lá cịn lại để dự đốn bước phân hố địng của các dịng

bố mẹ [29]

* Các biện pháp điều chỉnh khi bố mẹ trỗ bơng, nở hoa khơng khớp: Theo Yuan L.P và Xi Q.F (1995) [95], nếu phát hiện thấy sự chênh lệch của bố mẹ sớm trong 3 bước đầu của quá trình phân hĩa thì bĩn đạm quá liều cho dịng phát triển nhanh và phun dung dịch KH2PO4 1% cho dịng phát triển chậm cĩ thể điều chỉnh được 3-4 ngày Phun MET ở bước 3 với nồng độ 150-

200 ppm làm chậm được 3-4 ngày nhưng khơng nên phun quá nồng độ 300