Luận văn nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật nhằm nâng cao năng suất hạt lai f1 và lúa lai thương phẩm tổ hợp việt lai 50 tại đồng bằng sông hồng

luận văn

Bộ giáo dục và đào tạo trường đại học nông nghiệp hà nội

LỜI CAM ðOAN

- Tôi xin cam ñoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn

là trung thực và chưa từng ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào

- Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này ñã ñược chỉ

rõ nguồn gốc

Tác giả luận văn

Lê Văn Trường

Tr ường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ii

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Văn Hoanñã tận tình hướng dẫn, ñóng góp nhiều ý kiến quí báu và tạo ñiều kiện thuận lợi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu ñể tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp 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 quý báu trong suốt quá trình học tập và thực hiện ñề tài.

Tôi chân thành cảm ơn các cán bộ, công nhân thuộc Viện nghiên cứu lúa Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã giúp ñỡ tôi rất nhiệt tình trong quá trình học tập và nghiên cứu

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 Tôi xin trân trọng biết ơn những tình cảm cao quy ñó!

Hà Nội, ngày 10 tháng 11 năm 2010

Tác giả

Lê Văn Trường

1.4 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của ñề tài 3

2.5 Tình hình nghiên cứu và sản xuất lúa lai ở Việt Nam 25 2.6 Một số thuận lợi trong nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Việt Nam 28 2.7 Một số khó khăn trong nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Việt Nam 32 2.8 Một số giải pháp phát triển bền vững lúa lai ở Việt Nam 33

Tr ường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp iv

4.1 ðặc ñiểm sinh trưởng và phát triển ở giai ñoạn mạ của dòng bố

4.9 Ảnh hưởng của tỷ lệ hàng bố mẹ ñến các yếu tố cấu thành năng

4.10 Ảnh hưởng của phương pháp và số dảnh cấy dòng bố ñến khả

năng ñẻ nhánh của dòng bố R50 trong sản xuất hạt lai F1 55 4.11 Ảnh hưởng của phương pháp và số dảnh cấy dòng bố R50 ñến số

hoa/ha của dòng bố R50 và tỷ lệ hoa bố/hoa mẹ trong sản xuất

4.12 Ảnh hưởng của phương pháp cấy và số dảnh cấy dòng bố R50

ñến tỷ lệ ñậu hạt của dòng mẹ 135S trong sản xuất hạt lai F1 60 4.13 Ảnh hưởng của phương pháp và số dảnh cấy dòng bố R50 ñến

năng suất thực thu hạt lai F1 tổ hợp Việt Lai 50 62 4.14 Ảnh hưởng của GA3 ñến bố R50 và mẹ 135S trong sản xuất hạt

4.16 Ảnh hưởng của số dảnh cấy và phân bón ñến khả năng ñẻ nhánh

4.17 Ảnh hưởng của mật ñộ và phân bón ñến các yếu tố cấu thành

4.18 Ảnh hưởng của mật ñộ và phân bón ñến năng suất thực thu tổ

Tr ường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp vi

EGMS Bất dục ñực mẫn cảm với môi trường ký hiệu theo tiếng

Anh (Enviroment – sensitive Genic Male Sterility) P(T)GMS

Bất dục ñực mẫn cảm với quang chu kỳ chiếu sáng và nhiệt

ñộ ký hiệu tiếng Anh (Photoperiodic and Thermo – sensitive Genic Male Sterility)

TGMS Bất dục ñực mẫn cảm với nhiệt ñộ ký hiệu theo tiếng anh

(Themo-sensitive Genic Male Sterility) T(P)GMS

Bất dục ñực mẫn cảm với nhiệt ñộ và chu kỳ chiếu sáng ký hiệu theo tiếng Anh (Thermo and photoperiodic – sensitve Genic Male Sterility)

WA bất dục ñực dạng hoang dại – Wild Abortion

NSTT Năng suất thực thu

DANH MỤC BẢNG

2.1 Diện tắch sản xuất lúa lai thương phẩm vụ Hè thu, vụ Mùa 2009 28 2.2 Diện tắch, sản lượng hạt bố mẹ sản xuất trong nước vụ xuân 2009 29 2.3 Diện tắch lúa lai thương phẩm vụ đông xuân 2009 -2010 ở các

2.4 Tình hình sản xuất hạt lai F1 vụ đX 2009 Ờ 2010 30 2.5 Tình hình sản xuất hạt lai F1 vụ Mùa năm 2010 31 4.1 Một số ựặc ựiểm ở thời kỳ mạ của dòng bố R50 và dòng mẹ 135S 40 4.2 Một số ựặc ựiểm nông sinh học của dòng R50 và dòng 135S 42 4.3 động thái tăng trưởng chiều cao cây của dòng bố R50 và dòng

4.4 động thái ựẻ nhánh của dòng bố R50 và dòng mẹ 135S 46 4.5 động thái ra lá của dòng bố R50 và dòng mẹ 135S 47 4.6 động thái trỗ bông/ngày của dòng bố R50 và dòng mẹ 135S 49 4.7 động thái nở hoa/khóm của dòng bố R50 và dòng mẹ 135S 51 4.8 Ảnh hưởng của tỷ lệ hàng bố mẹ ựến tỷ lệ hoa dòng bố R50/dòng

4.9 Ảnh hưởng của tỷ lệ hàng bố mẹ ựến các yếu tố cấu thành năng

4.10 Ảnh hưởng của phương pháp cấy và số dảnh cấy dòng bố R50

4.11 Ảnh hưởng của phương pháp cấy và số dảnh cấy dòng bố R50

ựến số hoa/ha của dòng bố R50 và tỷ lệ hoa dòng bố R50/dòng

Tr ường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp viii

4.12 Ảnh hưởng của phương pháp cấy và số dảnh cấy dòng bố R50

ñến tỷ lệ ñậu hạt của dòng mẹ 135S trong sản xuất hạt lai F1 61 4.13 Ảnh hưởng của phương pháp và số dảnh cấy dòng bố R50 ñến

năng suất thực thu hạt lai F1 tổ hợp Việt Lai 50 62

4.16 Ảnh hưởng của số dảnh cấy và phân bón ñến khả năng ñẻ nhánh

4.17 Ảnh hưởng của mật ñộ và phân bón ñến các yếu tố cấu thành

4.18 Ảnh hưởng của mật ñộ và phân bón ñến năng suất thực thu tổ

4.12 Ảnh hưởng của phương pháp cấy và số dảnh cấy dòng bố R50

ñến tỷ lệ ñậu hạt của dòng mẹ 135S trong sản xuất hạt lai F1 93 4.13 Ảnh hưởng của phương pháp và số dảnh cấy dòng bố R50 ñến

năng suất thực thu hạt lai F1 tổ hợp Việt Lai 50 95 4.16 Ảnh hưởng của số dảnh cấy và phân bón ñến khả năng ñẻ nhánh

4.17 Ảnh hưởng của mật ñộ và phân bón ñến các yếu tố cấu thành

DANH MỤC HÌNH

4.1 ðộng thái tăng trưởng chiều cao của dòng bố R50 và dong mẹ 125S 44 4.2 ðộng thái tăng trưởng số nhánh của lá dòng bố R50 và dòng mẹ 135S 46 4.3 ðộng thái ra lá của dòng bố R50 và dòng mẹ 135S 48

4.5 ðộng thái nở hoa/khóm của dòng bố R50 và dòng mẹ 135S 51 4.6 Ảnh hưởng của mật ñộ và phân bón ñến năng suất thực thu tổ

Tr ường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp 1

1 MỞ ðẦU

1.1 Tính cấp thiết của ñề tài

Cây lúa (Oryza sativa L.) là một trong ba loại cây lương thực chính trên

toàn thế giới (lúa mì, lúa nước và ngô), khoảng 40% dân số thế giới coi lúa gạo là nguồn lương thực chính và 25% dân số sử dụng lúa gạo trên 1/2 khẩu phần lương thực hàng ngày

Trong lúa gạo có mặt ñầy ñủ các chất dinh dưỡng như tinh bột, protein, lipit, vitamin… Vì vậy, Tổ chức dinh dưỡng Quốc tế ñã gọi “Hạt gạo là hạt của sự sống” Tại kỳ họp thứ 57 hàng niên của Hội ñồng Liên hiệp Quốc ñã chọn năm 2004 là năm lúa gạo Quốc tế với khẩu hiệu “Cây lúa là cuộc sống”

Việt Nam là một nước nông nghiệp với cây lúa là cây trồng chính, là cây cung cấp nguồn lương thực và xuất khẩu hàng năm Thế nhưng, quá trình công nghiệp hoá - hiện ñại hoá, ñô thị hoá diễn ra rất mạnh mẽ ở tất cả các tỉnh trên toàn quốc, ñiều này ñã dẫn ñến diện tích trồng trọt giảm ñáng kể trong ñó chủ yếu là diện tích trồng lúa Vì vậy, vấn ñề an ninh lương thực ngày càng trở nên cấp bách hơn bao giờ hết

ðể có thể bù ñắp lại sản lượng lương thực hàng năm, nước ta ñã chủ trương ñẩy mạnh nghiên cứu và ứng dụng các tiến bộ kỹ thuật vào sản xuất Lúa lai là một trong những tiến bộ kỹ thuật ñã ñược nghiên cứu và ứng dụng rất mạnh, lúa lai hay còn gọi là lúa ưu thế lai là một khám phá mới ñể nâng cao năng suất, sản lượng và hiệu quả canh tác lúa Lúa lai là một trong những giống lúa cho năng suất cao hơn lúa thuần từ 20% - 30% Lúa lai ñã ñược nghiên cứu và phát triển rất thành công ở nhiều nước như: Ấn ðộ, Myanma, Philippines, Bangladesh ñặc biệt là ở Trung Quốc và hiện diện tích gieo trồng lúa lai của nước này ñã lên ñến 18 triệu ha, chiếm khoảng 66% diện tích trồng lúa của Trung Quốc

Trước thực tế trên, nhiều giống lúa lai và tổ hợp lúa lai có khả năng chống chịu tốt và có tiềm năng năng suất cao ựã ựược các nhà khoa học Việt Nam chọn tạo thành công và ựưa vào sản xuất Giống Việt lai 20 ựã ựược công nhận là giống lúa lai quốc gia ựầu tiên của Việt Nam Từ ựó ựến nay, có nhiều giống lúa lai khác ựược ra ựời như TH3-3, TH3-4, Việt lai 24Ầnhững giống này cũng ựã ựược công nhận là giống Quốc gia và ựang ựược sản xuất trên diện tắch hàng chục nghìn hécta

Tổ hợp lúa lai hai dòng Việt Lai 50 do PGS.TS Nguyễn Văn Hoan và Viện lúa trường đại học Nông nghiệp I - Hà Nội chọn tạo ựã bước ựầu ựáp ứng ựược mục tiêu ựặt ra như có thời gian sinh trưởng ngắn, có khả năng chống chịu khỏe và cho năng suất cao,

Nhằm góp phần nâng cao năng xuất hạt lai F1 và năng suất của tổ hợp Việt Lai 50, chúng tôi tiến hành ựề tài: Ộ Nghiên c ứu một số biện pháp kỹ

thu ật nhằm nâng cao năng suất hạt lai F1 và lúa thương phẩm tổ hợp Việt

Lai 50 t ại đồng bằng Sông Hồng Ợ.

1.3 Yêu cầu của ựề tài

- đánh giá ựặc ựiểm nông sinh học của dòng bố R50, dòng mẹ 135S

- Bố trắ, theo dõi và ựánh giá các thắ nghiệm trong sản xuất hạt lai F1:

Tỷ lệ hàng bố mẹ; thời ựiểm và liều lượng phun GA3; phương pháp và số dảnh cấy dòng bố R50

- Bố trắ, theo dõi ựánh giá thắ nghiệm mật ựộ và lượng phân bón thắch hợp cho tổ hợp lúa Việt Lai 50 trong vụ xuân 2010

Tr ường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp 3

1.4 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của ñề tài

ðây là công trình nghiên cứu có tính ứng dụng cao Nghiên cứu hoàn thiện và phát triển công nghệ sản xuất hạt giống tổ hợp Việt Lai 50 tại vùng ðồng bằng Sông Hồng, góp phần cung cấp ñầy ñủ, kịp thời và ñảm bảo chất lượng hạt lai F1 Việt Lai 50 phục vụ nhu cầu sản xuất ngày càng cao

Kết quả của luận văn sẽ góp phần bổ sung sự hiểu biết trong kỹ thuật sản xuất hạt lai F1 như tỷ lệ hàng bố mẹ; tác ñộng của GA3 trong sản xuất hạt lai; phương pháp cấy và số dảnh cấy dòng bố trong sản xuất hạt lai; mật ñộ và lượng phân bón thích hợp cho tổ hợp lúa Việt Lai 50

2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Ưu thế lai và biểu hiện ưu thế lai ở lúa

2.1.1 Khái ni ệm ưu thế lai

Ưu thế lai là sự tổng hợp nhiều ñặc tính tốt của bố mẹ thể hiện các ưu việt theo nhiều tính trạng ở con lai F1 khi lai các dạng bố mẹ ñược phân biệt theo nguồn gốc, ñộ xa cách di truyền, sinh thái…tạo giống ưu thế lai là con ñường nhanh và hiệu quả nhằm phối hợp ñược nhiều ñặc ñiểm giá trị của các giống bố mẹ vào con lai F1, tạo ra giống cây trồng có năng suất cao, chất lượng tốt [18]

Như vậy ưu thế lai (viết tắt là ƯTL) là một thuật ngữ ñể chỉ tính hơn hẳn của con lai F1 so với bố mẹ chúng về các tính trạng hình thái, khả năng sinh trưởng, sức sống, sức sinh sản, chất lượng hạt và các ñặc tính khác ƯTL ñược biểu hiện cao nhất ở thế hệ F1, giảm ñi nhanh chóng ở thế hệ F2 và các thế hệ sau [9] Do vậy việc sử dụng rộng rãi giống lai F1 vào sản xuất nông nghiệp ñã góp phần làm tăng năng suất nhiều loại cây trồng, ñặc biệt là các loại cây lương thực, cây thực phẩm, làm tăng thu nhập cho người nông dân, tăng hiệu quả sản xuất nông nghiệp (Giáo trình cây lương thực tập 1, 2001)

2.1.2 Bi ểu hiện ưu thế lai ở lúa

Có nhiều công trình nghiên cứu xác nhận sự xuất hiện ưu thế lai trên các

cơ quan sinh trưởng sinh dưỡng và sinh trưởng sinh thực, sự biểu hiện ấy có thể ñược quan sát ở các ñặc tính hình thái, ñặc tính sinh lý, hóa sinh, năng suất, chất lượng, khả năng thích ứng, chống chịu… Ưu thế lai biểu hiện ngay từ khi hạt lúa bắt ñầu nảy mầm ñến khi hoàn thành quá trình sinh trưởng và phát triển của cây

2.1.2.1 Ưu thế lai về bộ rễ

Kết quả nghiên cứu của Lin S.P và Yuan LP (1980) [41] cho rằng hệ thống rễ của lúa lai hoạt ñộng mạnh hơn và khỏe hơn các giống lúa thường

Tr ường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp 5

Một số tác giả khác nghiên cứu và chứng minh có sự tồn tại ưu thế lai về số

rễ, ñộ mập của rễ, trọng lượng khô, ñộ dài của rễ, số mạch dẫn, số lượng lông hút và hoạt ñộng của bộ rễ khi hút dinh dưỡng từ ñất vào cây (Burton GW và

cộng sự, 1983) [42], (Chauhan JS và cs, 1983) [37]

2.1.2.2 Ưu thế lai về tính trạng chiều cao cây

Chiều cao cây của lúa lai cao hay thấp hoàn toàn phụ thuộc và ñặc ñiểm của bố mẹ Tuỳ từng tổ hợp, chiều cao của F1 có lúc biểu hiện ƯTL dương (Pillai, 1961; Singh, 1978), có lúc nằm trung gian giữa bố mẹ, có lúc xuất hiện ƯTL âm [31] Theo ñánh giá của nhiều nhà khoa học thì chiều cao cây của cây lúa lý tưởng nhất là 90 – 100cm, do ñó con lai F1 cũng lên chọn trong phạm vi biến ñộng này

2.1.2.3 Ưu thế lai ở tính trạng thời gian sinh trưởng

Li Z et al (1995) [ 44 ] ñã tìm ra 3 gen trội kiểm soát tính trạng thời gian sinh trưởng của cây lúa là Hd3, Hd8, Hd9 nằm trên nhiễm sắc thể số 3, số

8 và số 9 ða số con lai F1 có thời gian sinh trưởng khá dài và thường dài hơn

bố mẹ sinh trưởng dài nhất (Deng, 1980; Lin và Yuan, 1980) Xu và Wang (1980) cho rằng, thời gian sinh trưởng của con lai phụ thuộc vào thời gian sinh trưởng của các dòng phục hồi (dòng R) Ponnuthurai (1984) xác ñịnh, thời gian sinh trưởng của con lai gần giống thời gian sinh trưởng của dòng bố hoặc mẹ chín muộn Kết quả nghiên cứu ở Việt Nam trong những năm 1992 –

1994 cho thấy con lai F1 có thời gian sinh trưởng dài hơn dòng bố, dòng mẹ ở

cả vụ Xuân và vụ Mùa

2.1.2.4 ƯTL biểu hiện ở các ñặc tính sinh lý, sinh hoá

- Nhiều nghiên cứu gần ñây ñã phát hiện lúa lai có diện tích lá lớn,

nghiên cứu của Donuld và cộng sự (1971), lúa lai có diện tích quang hợp rất lớn, hàm lượng diệp lục trên một ñơn vị diện tích lá cao hơn lúa thường rất nhiều dẫn ñến hiệu suất quang hợp của lúa lai cao hơn lúa thường, song cường ñộ hô hấp lại thấp hơn lúa thường

- Hiệu suất tích luỹ chất khô của lúa lai có ưu thế hơn hẳn lúa thường nhờ vậy mà tổng lượng chất khô trong một cây tăng, trong ñó lượng vật chất tích luỹ vào bông hạt tăng mạnh còn lượng tích luỹ ở các cơ quan sinh dưỡng như thân lá giảm mạnh [17]

- Lin (1984) chứng minh khả năng tổng hợp axit amin ở lúa lai cao hơn

so với lúa thường

Xuất phát từ những ưu ñiểm trên, các nhà khoa học nông nghiệp ñã tập trung nghiên cứu, khai thác ứng dụng hiệu ứng ưu thế lai ở lúa và ñã xây dựng thành công công nghệ sản xuất hạt giống lúa lai

2.1.2.5 ƯTL biểu hiện ở các ñặc tính chống chịu

- Chịu lạnh: Các nhà khoa học ñã chứng minh tính trạng này do 2 gen

lặn ñiều kiển nằm trên NST số 4 và số 7 Sức chịu lạnh của lúa lai cao hơn ở thời kỳ mạ, nhưng lại chụi lạnh kém hơn ở thời kỳ chín sữa (Sira jul Islam M and et al, 2007) [ 45 ]

- Chống ñổ, hạn: Lúa lai cứng cây hơn lúa thuần cho lên lúa lai chống ñổ tốt hơn lúa thuân Việc chọn giống lúa lai có tính chịu hạn là một hướng nghiên cứu ở nhiều nước trồng lúa trên thế giới (Ray, L Yu., et al, 1996) [ 46 ]

- Chịu măn: Lúa lai có khả năng thích ứng cao với vùng nước mặn Ở

Ai Cập năng suất lúa lai ñạt ñược rất cao trên chân ñất nhiễm mặn từ 25 – 35% so với lúa thuần cải tiến (Trần Văn ðạt, 2005) [ 28 ]

- Kháng bệnh:

+ ðạo ôn: Khi chọn giống lúa lai chỉ cần chọn dòng bố mẹ ó gen kháng ñược các nòi nấm gây bệnh ñạo ôn khác nhau thì con lai F1 sẽ kháng ñược nhiều chủng ñạo ôn [ 47 ]

+ Bạc lá: Hiện nay trên thế giới ñã tìm ñược 19 gen kháng bệnh bạc lá (Phan Hưu Tôn, 2005) [ 29 ] và các gen nay là Xa1, Xa2, Xa3, Xa4, Xa5, Xa19,

Xa21, [ 47 ]

Tr ường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp 7

Các tác giả Vũ Thị Thu Hiền, Nguyễn Văn Hoan, Hideshi Yasui và Atsushi Yoshimura, 2007 [ 48 ] cho rằng 2 gen Xa5, Xa21 ñược xác ñịnh là gen có khả năng kháng với chủng bạc lá ở Việt Nam, các tác giả ñã thực hiện lai chuyển các gen này vào dòng bất dục 103S và ñã tạo ra ñược dòng TGMS mới 103SBB và ñây là cơ sở quan trọng ñể tạo ra các tổ hợp lúa lai kháng bệnh bạc lá trong ñiều kiện nhiệt ñới ẩm ở Việt Nam

Ngoài ra lúa lai còn kháng một số loại sâu như: Rầy nâu, sâu cuốn lá nhỏ, sâu ñục thân,

2.1.2.6 ƯTL biểu hiện ở các ñặc tính các yếu tố cấu thành năng suất

- Lúa lai có số bông/khóm, số hạt/bông nhiều và tỷ lệ lép thấp [8]

- Lúa lai có khoảng 14 gié cấp 1, lúa thường chỉ có 6-9 gié cấp 1 [27]

- Bông lớn hơn và nặng hơn [22]

2.2 Các phương pháp chọn giống lúa lai

Lúa là cây tự thụ phấn ñiển hình, hoa lúa rất bé, khả năng nhận phấn bên ngoài rất thấp nên ứng dụng ƯTL ở lúa chủ yếu gặp khó khăn ở khâu sản xuất hạt lai Chính vì vậy, trong một thời gian dài, ưu thế lai ở cây lúa vẫn

chưa ñược sử dụng rộng rãi như ở các cây trồng khác [7]

2.2.1 Chi ến lược sử dụng và khai thác ưu thế lai ở lúa

Khai thác ưu thế lai ở lúa ñã ñem lại lợi ích to lớn ñối với người trồng lúa trên thế giới, khai thác ưu thế lai ở lúa ñã ñạt ñược nhiều thành tựu lớn, tạo

ra một cuộc cách mạng ñột phá năng suất, góp phần ñảm bảo an ninh lương thực thế giới và tăng thu nhập cho người nông dân [39] Và từ ñó ñã tạo cơ sở

cho các phương pháp chọn giống lúa lai ra ñời

Hiện nay, có hai hệ thống sản xuất hạt giống lúa lai là: hệ thống lúa lai

ba dòng và hệ thống lúa lai hai dòng

2.2.2 H ệ thống lúa lai “ba dòng”

Khai thác ưu thế lai hệ “ba dòng” là phương pháp sử dụng ba dòng bố

lai F1 ở hệ thống “ba dòng” cùng một lúc phải duy trì 3 loại dòng A, B, R và

phải tiến hành thụ phấn chéo 2 lần (sản xuất hạt dòng CMS và sản xuất hạt lai

F1) Sơ ñồ hệ thống lúa lai “ba dòng” như hình minh hoạ:

Dòng A bất dục

(Srr)

Dòng B hữu dục (Nrr)

Dòng R hữu dục (NRR) ♀ X ♂

♂

F1 hữu dục

S ơ ñồ hệ thống lúa lai “ba dòng”

- Ưu ñiểm của lúa lai “ba dòng”

+ Lúa lai “ba dòng” do hệ bất dục di truyền tế bào chất quyết ñịnh nên

tính bất dục của dòng mẹ ít chịu sự chi phối của môi trường ñặc biệt là nhiệt

Tr ường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp 9

ñộ và ánh sáng ðặc ñiểm này giúp cho ñộ thuần của hạt lai “ba dòng” rất cao, khai thác triệt ñể hiệu ứng ưu thế lai của tổ hợp

+ Lúa lai “ba dòng” có thời gian sinh trưởng ngắn, phẩm chất tốt, năng

suất cao, chống chịu sâu bệnh khá

+ Lúa lai “ba dòng” có hiệu ứng ưu thế lai thích ứng rộng do ñó lúa lai

“ba dòng “ñạt năng suất cao không chỉ ở vùng thuận lợi mà cả ở vùng khó khăn (hạn, lạnh, nghèo dinh dưỡng)

- Nhược ñiểm của hệ thống lúa lai “ba dòng”:

+ Các tổ hợp lúa lai “ba dòng” mới chọn tạo trong thời gian gần ñây có

năng suất tăng không ñáng kể so với các tổ hợp ñã chọn tạo ra trước ñây

+ Quy trình duy trì dòng CMS rất khắt khe, cồng kềnh và tốn kém

+ Số lượng các dòng CMS tìm thấy khá nhiều song số dòng sử dụng ñược rất ít, có tới trên 95% số dòng CMS ñang dùng thuộc kiểu “WA”, vì thế

có nguy cơ cao dẫn ñến ñồng tế bào chất

ðể khắc phục các hạn chế như ñã nêu, các nhà khoa học chọn tạo giống lúa ñã sáng tạo ñược phương pháp chọn tạo giống lúa lai mới, ñó là lúa lai hệ

“hai dòng”

2.2.3 H ệ thống lúa lai hai dòng

Lúa lai “hai dòng” là bước tiến mới của loài người trong công cuộc ứng

dụng ưu thế lai ở cây lúa Hai công cụ di truyền cơ bản ñể phát triển lúa lai

“hai dòng” là dòng bất dục ñực chức năng di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt

ñộ -TGMS (Thermosensitive genic male sterile) và bất dục ñực chức năng di truyền nhân mẫn cảm với chu kỳ chiếu sáng - PGMS (Photoperiod sensitive

genic male sterile)

2.2.3.1 B ất dục di truyền nhân mẫn cảm nhiệt ñộ (Thermosensitive genic

male sterility - TGMS)

- Gen kiểm soát tính bất dục nằm trong nhân tế bào là cặp gen lặn, kí

hiệu là tms Gen tms hoạt ñộng với hai chức năng là ñiều khiển sự hình thành hạt phấn hữu dục, tự kết hạt khi gặp nhiệt ñộ thấp dưới ngưỡng chuyển ñổi tính dục và hình thành hạt phấn bất dục khi gặp nhiệt ñộ cao trên ngưỡng chuyển ñổi tính dục [31,32]

- Thời kì mẫn cảm diễn ra 18 - 10 ngày trước khi lúa trỗ tương ứng với giai ñoạn phân hóa ñòng từ bước 5 ñến cuối bước 6 Trong thời kì mẫn cảm của các dòng TGMS mà nhiệt ñộ ñang cao lại 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 [25]

- Theo Nguyễn Văn Hoan (2003)[8], Miền bắc nước ta có 2 mùa lúa trong ñó có thời vụ có thể bố trí nhân dòng và có thời vụ ñể bố trí hạt lai F1 Khi bố trí gieo cấy phải tính toán sao cho ở vụ xuân thời kỳ mẫn cảm xảy ra

từ 10/3- 30/3, ở vụ mùa từ 15/10 - 20/11 Trong giai ñoạn này, dòng TGMS phân hóa thì sẽ trỗ bông vào thời kì tương ñối thuận lợi, trong ñó giai ñoạn từ ngày 10/3 ñến 30/3 là thuận lợi và chắc chắn hơn

2.2.3.2 B ất dục ñực di truyền nhân mẫn cảm quang chu kỳ (PGMS)

- Tính bất dục của dòng PGMS ñược kiểm soát bởi cặp gen lặn nằm trong nhân tế bào (pms) Gen này hoạt ñộng với hai chức năng: gây bất dục khi pha sáng trong ngày dài và có khả năng hình thành hạt phấn hữu dục khi pha sáng ngắn 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 (Nguyễn Thị Trâm, 2000)[33]

Tr ường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp 11

Sơ ñồ sản xuất hạt lai F1 lúa lai hệ “hai dòng” như hình minh hoạ:

S ơ ñồ hệ thống lúa lai hai dòng

2.2.3.3 Ưu nhược ñiểm của hệ thống lúa lai hai dòng

Theo Nguyễn Thị Trâm, 2000 [33], Nguyễn Văn Hoan, 2003 [9] hệ thống lúa lai hai dòng có những ưu nhược ñiểm sau:

* Ưu ñiểm:

- Sản xuất lúa lai hai dòng ñơn giản hơn lúa lai ba dòng do khi nhân dòng trong trình tự sản xuất hạt giống ñã giảm ñược một lần lai so với hệ thống ba dòng

- Phổ phục hồi của hệ thống hai dòng rộng hơn hệ thống ba dòng

- Kiểu gen TGMS và PGMS dễ dàng ñược chuyển sang giống khác ñể tạo ra các dòng bất dục mới với nguồn di truyền khác nhau, tránh ñược nguy

cơ ñồng tế bào chất và thu hẹp phổ di truyền

- Chất lượng lúa gạo của hệ hai dòng dễ cải tiến hơn lúa lai ba dòng

2.3 Nghiên cứu về sản xuất hạt giống lúa lai F1

2.3.1 Chi ến lược trong sản xuất hạt giống lúa lai F1

Từ những kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học IRRI, Trung Quốc,

Ấn ðộ, Việt Nam… người ta xác ñịnh ñể sản xuất hạt lai F1 ñạt năng suất cao cần làm theo hướng sau: [16]:

- Chọn thời ñiểm nở hoa tốt nhất cho ruộng sản xuất hạt lai

- Chọn các dòng bố mẹ và ñiều khiển thời gian gieo sao cho dòng mẹ

và dòng bố trỗ có thời gian nở hoa trùng khớp

- Chọn dòng mẹ có thời gian nở hoa kéo dài, tỷ lệ vòi nhụy vươn ra ngoài vỏ trấu cao, và ñộ mở vỏ trấu lớn

- Chọn các dòng cho phấn có số lượng hạt phấn trong một bao phấn cao

- Trồng hàng bố sao cho tỷ lệ hoa mẹ và hoa bố trên ñơn vị diện tích là 3,5: 1

- Dùng các dòng mẹ và dòng cho phấn có lá ñòng ngắn hoặc nằm ngang ñể tăng khả năng thụ phấn chéo

- Sử dụng GA3 với liều lượng hợp lý ñể kéo dài thời gian nở hoa và kéo dài cổ bông ñể tạo ñiều kiện tối ña cho thụ phấn

- Trồng hàng bố, mẹ vuông góc với hướng gió ñể tăng khả năng thụ phấn chéo Tiến hành thụ phấn bổ khuyết bằng kéo dây hoặc rung bằng gậy khi tốc ñộ gió nhỏ hơn 2,5 m/giây

Một số nghiên cứu về kỹ thuật sản xuất hạt lai F1

2.3.2 Nghiên c ứu cơ chế giao phấn ở lúa

Theo nghiên cứu trước ñây thì lúa trồng có khả năng giao phấn tự nhiên rất hạn chế Tuy nhiên, giao phấn tự nhiên biến ñộng từ 0 - 44% ở những cây bất dục (Stansel và Craiymiles, 1996) [38] Trong những lô ruộng sản xuất hạt giống, tỷ lệ giao phấn có thể ñạt tới 74% trung bình từ 25 - 35% Theo Xu và

Li, (1988) [49] công bố miền biến ñộng về tỷ lệ giao phấn là 14,6 - 51,1%

Tr ường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp 13

trong các thí nghiệm khác nhau ở Changsha Hu nan Trung Quốc Khả năng giao phấn chéo ñược quyết ñịnh bởi ñặc tính nở hoa của dòng mẹ và dòng bố cùng với các yếu tố môi trường

Bố trí gieo cấy ñể dòng bố và dòng mẹ trổ bông trùng khớp là yêu cầu ñầu tiên có tính chất quyết ñịnh ñến sự thành công hay thất bại của công tác sản xuất hạt giống lúa lai Khái niệm trổ bông trùng khớp ñược hiểu là dòng

bố và dòng mẹ bắt ñầu trổ bông cùng một ngày hay lệch nhau 1 - 2 ngày (Nguyễn Công Tạn) [23] Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu ñã kết luận: ðể ñạt ñược năng suất hạt giống F1 cao nhất thì dòng A phải trổ trước dòng R 1 - 2 ngày (Hoàng Bồi Kính, 1993) [4]

2.3.2.1 Xác ñịnh ñộ lệch thời gian gieo cấy dòng mẹ

Hầu hết các tổ hợp lúa lai trong sản xuất hiện nay ñều có sự khác nhau

về thời gian sinh trưởng giữa bố và mẹ Muốn cho chúng trổ bông trùng khớp cần dựa vào các phương pháp sau

a - Phương pháp dựa vào thời gian sinh trưởng

Phương pháp này dựa vào số liệu quan trắc nhiều năm về thời gian sinh trưởng của dòng bố (R) và dòng mẹ (A) ñể tính ñộ chinh lệch thời gian từ gieo ñến trổ giữa hai dòng từ ñó chọn ra thời vụ gieo hạt Theo Viraktamath và Ramesha, (1996) [45] phương pháp này ñơn giản, dễ tính toán Tuy nhiên thời gian sinh trưởng dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt ñộ và các ñiều kiện môi trường, nhất là các tổ hợp bố mẹ là giống cảm ôn thì phương pháp này tỏ ra thiếu ñộ tin cậy Vì vậy ñể khắc phục hiện tượng này người ta tiến hành gieo mạ thành nhiều ñợt, mỗi ñợt cách nhau từ 4 - 5 ngày

b – Phương pháp dựa vào số lá dòng bố mẹ

Theo Viraktamath và Ramesha (1996) [ 50 ], thì tổng số lá trên thân chính của mỗi giống lúa tương ñối ổn ñịnh qua các vụ, các năm Do ñó có thể

sử dụng ñể tính ñộ lệch thời vụ gieo bố mẹ một cách chính xác hơn

c – Phương pháp dựa vào tổng tích ôn hữu hiệu

Tổng tích ôn hữu hiệu là lượng nhiệt tích lũy ñược trong quá trình sinh trưởng và phát triển

Tổng tích ôn hữu hiệu tương ñối ổn ñịnh Theo Yuan và Fu (1995), tích

ôn hữu hiệu ñược tính như sau:

A = ∑ (T – H – L)

Trong ñó:

A: Là tích ôn hữu hiệu của một giai ñoạn sinh trưởng

T: Số nhiệt ñộ cao hơn nhiệt ñộ giới hạn sinh học trên (0C)

H: Số nhiệt ñộ cao hơn nhiệt ñộ giới hạn sinh học trên (0C)

L: Nhiệt ñộ giới hạn sinh học dưới (0C)

Khi biết ñược tổng tích ôn hữu hiệu (EAT) của dòng bố, mẹ thì ngày gieo dòng có (EAT) thấp hơn ñược xác ñịnh bằng hiệu số hai giá trị (EAT) của hai dòng ñó

Cũng theo tác giả trên thì ba phương pháp trên có thể bổ sung cho nhau ñể tính ñộ lệch gieo cấy của dòng A và dòng R Phương pháp dựa vào số

lá coi như là phương pháp chính, hai phương pháp trên dùng ñể tham khảo

d - Dùng phương pháp 3 phần (0,2; 0,5; 0,8) theo dõi thường xuyên ñể xác ñịnh ngày ngâm giống dòng A cho phù hợp

e - Ngoài ra, người ta còn sử dụng phương pháp hồi quy ñể xác ñịnh ñộ lệch thời vụ gieo cấy của dòng bố, mẹ

2.3.2.2 Các ph ương pháp dự báo thời gian trổ bông

Trong sản xuất hạt lai F1 thường hay xẩy ra trường hợp trỗ bông lệch nhau do biến ñộng về thời tiết khí hậu, kỹ thuật canh tác…vv Vì vậy, cần dự báo ngày trổ ñể ñiều chỉnh kịp thời ñảm bảo sự trổ bông trùng khớp

a – Phương pháp bóc ñòng

Tr ường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp 15

Căn cứ vào hình thái và kích thước của ñòng mà các nhà Trung Quốc chia ra quá trình phân hóa ñòng thành 8 bước(Yuan và Fu, 1995), ở IRRI và

Ấn ðộ người ta chia ra thành 10 bước

Nội dung của phương pháp như sau: Trong khoảng 30 ngày trước trổ

cứ 3 ngày một lần lấy mẫu ñòng non từ các dảnh chính của dòng bố mẹ bóc ñòng theo dõi tiến ñộ phân hóa quan sát bằng mắt hay kính lúp (Nguyễn Công Cạn, 1992) Sự trùng khớp lý tưởng là:

+ Nếu dòng A có thời gian sinh trưởng dài hơn dòng R thì trong 3 bước ñầu dòng A phải sớm hơn dòng R một bước

+ Nếu dòng A có thời gian sinh trưởng ngắn hơn dòng R thì trong 3 bước ñầu dòng R phải sớm hơn dòng A 1 bước, trong các bước IV, V và VI thì 2 dòng phải trùng nhau Trong các bước còn lại dòng A sẽ sớm hơn ñể trổ trước dòng R 1 - 2 ngày

+ Nếu dòng A và dòng R có thời gian sinh trưởng bằng nhau thì trong suốt quá trình phân hoá ñòng dòng A phải sớm hơn dòng R 1-2 ngày

b – Phương pháp số lá còn lại

Mỗi một dòng bố (R) và dòng mẹ (A) ñều có tổng số lá cuối cùng nhất ñịnh ñặc trưng cho giống Dựa vào ñặc ñiểm này người ta sẽ quan sát ñộng thái ra 3 lá cuối cùng ñể dự báo ngày trổ Theo kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học Trung Quốc, quan hệ giữa số lá còn lại và các bước phân hóa ñòng như sau:

STT Số lá còn lại Bước phân hóa ñòng

Tuy nhiên khi áp dụng phương pháp này cần xử lý sự biến ñộng về số

lá thân chính của các dòng A, R

2.3.2.3 Các phương pháp ñiều tiết về thời gian trổ

Trong quá trình sản xuất hạt lai F1 khi phát hiện các dòng bố mẹ sẽ trổ lệch nhau thì phải dùng các biện pháp ñiều chỉnh càng sớm càng tốt

a - Xử lý trong 3 bước ñầu của quá trình phân hoá ñòng

- Bón ñạm dễ tiêu cho dòng phát triển nhanh với lượng 140 – 150 kg/ha (nếu dòng S nhanh) hoặc 40 kg/ha (nếu dòng R nhanh) [30]

Theo Yuan và Fu, (1995) [40], bón ñạm quá liều cho dòng phát triển nhanh và phun dung dịch KH2PO4 1% cho dòng phát triển chậm có thể ñiều chỉnh ñược khoảng 3 - 4 ngày

Dương Tụ Bảo, (1996) [38] cho biết phun Met ở bước III với nồng ñộ

150 – 200 ppm làm chậm ñược 3 – 4 ngày nhưng không nên phun quá nồng

b - Xử lý trong các bước sau của quá trình phân hoá ñòng

- Biện pháp dùng nước: Dòng A và dòng R thường phản ứng không giống nhau với yếu tố nước Dòng R thường mẫn cảm với nước hơn dòng

A, dựa vào ñặc ñiểm này có thể ñiều chỉnh trổ bông trùng khớp Nếu dòng

R nhanh hơn thì tháo nước và ngược lại nếu dòng R chậm thì cho nước ngập sâu ñể thúc ñòng phát triển nhanh, dòng R luôn mẫn cảm với nước hơn dòng S [30]

Tr ường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp 17

- Biện pháp dùng hoá chất:

+ Dùng GA3 có thể làm lúa trổ sớm 2 - 3 ngày Phun GA3 + KH2PO4

làm cho ñòng phát triển chậm vào thời ñiểm cuối bước 7 tức là 4 - 5 ngày trước trỗ Theo Nguyễn Thị Trâm (2008) [30], phun GA3 + KH2PO4 cho dòng phát triển chậm vào thời ñiểm cuối bước VII (4 – 5 ngày trước trỗ) Nếu dòng S chậm phun 7 – 8 g GA3 + 1,5 kg KH2PO4 + 400 lít nước/ha Nếu dòng R chậm thì dùng 1/3 lượng trên

+ Dùng MET nồng ñộ 150 - 200 ppm cho dòng phát triển nhanh, không nên sử dụng MET ñể ñiều tiết trong thời kỳ phân hóa ñòng (Nguyễn Công Tạn và cộng sự, 2002)

- Biện pháp cơ giới:

Dòng nào nhanh hơn 5 – 7 ngày thì phải dùng biện pháp ñạp rễ, cắt rễ

ñể kìm hãm Nếu dòng R nhanh có thể nhổ lên cấy lại [26]

Tuỳ mức ñộ chênh lệch mà sử dụng từng biện pháp hay kết hợp các biện pháp trên cho phù hợp, hiệu quả

Ngoài ra còn có thể dùng các hóa chất khác ñể ñiều chỉnh sự trùng khớp như phun 2,4D; axit boric; CCC; IAA;…

2.3.4 Xây d ựng kết cấu quần thể dòng bố mẹ năng suất cao

2.3.4.1 Các chỉ số kết cấu ñể quần thể dòng bố mẹ có năng suất cao

Do ñặc ñiểm của sản xuất lúa lai là phải trồng xen giữa hàng bố và hàng mẹ tạo ñiều kiện cho quá trình giao phấn nên ngoài các yếu tố cấu thành năng suất như số bông/m2, số hạt chắc/bông và khối lượng 1000 hạt còn phải xác ñịnh tỷ lệ về số bông và số hoa của dòng bố mẹ hợp lý, nghĩa là dòng mẹ

có ñủ số hoa, số bông/ñơn vị diện tích ñồng thời dòng bố cũng phải có ñủ lượng phấn hoa cần thiết cho dòng mẹ thụ phấn hiệu quả

Theo Yuan và Fu, (1995) [45] ñể ñạt năng suất hạt giống F1 siêu cao

(5-7 tấn/ha) dòng mẹ cần 380 - 400 triệu hoa/ha và tỷ lệ R/A phải là 1:3,0 - 3,5

Theo Yuan và Fu, (1995) [45] kết luận ñể ñạt ñược năng suất hạt giống F1 cao, dòng R phải có 1,2 triệu bông hữu hiệu/ha và dòng A phải ñạt từ 3,5 triệu bông hữu hiệu/ha trở lên, tỷ lệ R/A là 1:2,0 - 2,5 khi số hoa dòng A là

300 triệu hoa

2.3.4.2 Các phương pháp tạo kết cấu quần thể dòng bố mẹ năng suất cao

Kết cấu quần thể dòng bố mẹ hợp lý phụ thuộc vào 3 yếu tố ñó là tỷ lệ hàng bố mẹ, mật ñộ cấy và số dảnh cơ bản 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) [24]

a - Tỷ lệ hàng bố mẹ

Yuan và Cộng sự, (1989) [ 50 ] cho rằng nếu tăng số hàng mẹ có thể nâng cao năng suất hạt F1 Có thể căn cứ vào ñặc tính của dòng bố như chiều cao cây, thời gian sinh trưởng, sức sinh trưởng và số lượng hạt phấn ñể xác ñịnh tỷ lệ hàng bố mẹ phù hợp (Yuan và FU, 1995) Nếu dòng bố sinh trưởng mạnh, thời gian sinh trưởng dài, cao cây và có nhiều hạt phấn thì có thể tăng

số hàng mẹ và ngược lại Nếu dòng mẹ có tập tính nở hoa tốt thì cũng có thể tăng số hàng mẹ

Theo Hoàng Bồi Kính, (1993) [4] ñể ñạt năng suất hạt giống F1 siêu cao thì tỷ lệ hàng bố trí như sau:

Tỷ lệ hàng 2R/16 - 18A với tổ hợp chín sớm và trung bình

Tỷ lệ hàng 2R/18 - 20A với các tổ hợp chín muộn

Ở Việt Nam, tỷ lệ hàng ñược xác ñịnh như sau:

2R/14A với tổ hợp Shan Ưu Quế 99

2R/16A với tổ hợp Bo you 64

Khi sử dụng phương thức gieo cấy một lần gieo bố thì tỷ lệ hàng thích hợp là 1R/8A hoặc 1R/10A (Nguyễn Trí Hoàn và cộng sự, 1995) [11]

Tr ường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp 19

b - Mật ñộ cấy

Mật ñộ cấy phù hợp quyết ñịnhh số bông và số hoa của dòng bố mẹ Mật ñộ cấy còn liên quan ñến dinh dưỡng của ñất, khả năng thâm canh và ñặc tính sinh học của dòng bố mẹ

Theo Huang và cộng sự (1987), mật ñộ dòng R cấy 2 - 3 cây mạ có thể

ñẻ nhánh/khóm là: 17 x 33,3cm, còn dong A nên cấy 2 dảnh/khóm thì mật ñộ:

12 x 13,3cm

Ở Ấn ðộ dòng R, có mật ñộ 30 x 15cm, còn dòng A là 15 x 15cm (Kuma, 1996)

Ở Việt Nam, dòng R có mật ñộ 15-17 x 30 cm, dòng A cấy mật ñộ 13 x10 cm;13 x 13 cm (Trần Văn Chiến, 1997) [5], (Nguyễn Trí Hoàn, 1995) [11]

c – Số dảnh cấy/khóm và phương pháp cấy

Việc xác ñịnh số dảnh cấy/khóm cần ñảm bảo nguyên tắc chung là: Dù mật ñộ nào, tuổi mạ bao nhiêu, sức sinh trưởng mạnh hay yếu thì vẫn phải ñạt ñược số dảnh thành bông theo dự ñịnh, ñộ lớn của bông không giảm, tổng số hạt chắc/m2 cũng ñạt ñược theo số lượng ñã ñịnh

Theo Yuan và Fu (1995), năng suất F1 ñạt cao nhất 3,38 tấn/ha với mật

ñộ cấy 3 triệu dảnh cơ bản dòng A/ha Với dòng R, s3ố dảnh cấy phụ thuộc vào dạng hình và khả năng ñẻ nhánh của lúa

Theo Nguyễn Thị Trâm (2000), cho thấy khi sử dụng mạ non ñể cấy (mạ chưa ñẻ nhánh), sau cấy lúa ñẻ nhánh sớm và nhanh Nếu cần ñạt ñược 9 bông hữu hiệu/khóm với mật ñộ 40 khóm/m2 chỉ cần cấy 3 - 4 dảnh/khóm Khi sử dụng mạ thâm canh, mạ ñẻ từ 2 - 5 nhánh do vậy số dảnh cần cấy phải bằng số bông dự ñịnh ñạt ñược hoặc ít nhất cũng phải ñạt trên 70% số bông

dự ñịnh Sau khi cấy các nhánh lúa ñược ñẻ ra từ cây mẹ sẽ tích lũy dinh dưỡng, ra lá, lớn lên và thành bông Thời gian ñẻ nhánh hữu hiệu chỉ tập trung

vào khoảng 8 - 15 ngày sau cấy Vì vậy cấy mạ thâm canh cần có số dảnh cơ bản cấy/khóm nhiều hơn cấy mạ non

Kết quả nghiên cứu của tác giả Nguyễn Văn Hoan cho rằng mật ñộ cấy dày trên 40 khóm/m2 thì ñể ñạt ñược 7 bông hữu hiệu/khóm cần cấy 3 dảnh (nếu mạ non) Với loại mạ thâm canh số nhánh cần cấy/khóm ñược ñịnh lượng theo số bông cần ñạt ñạt nhân với 0,8 Tức là khi cần ñạt 9 bông/khóm thì số dảnh cấy cơ bản/khóm cần cấy sẽ là 9 x 0,8 = 7 dảnh

Tuy nhiên, ngoài kỹ thuật cấy ñó người ta còn quan tâm ñến các phương pháp cấy khác như cấy chập, cấy chia ñôi hay chia ba số dảnh cấy cơ bản của dòng bố

2.3.4.3 Các bi ện pháp nâng cao tỷ lệ ñậu hạt

a, Xác ñịnh thời kỳ trỗ bông và nở hoa thích hợp

Các yếu tố thời tiết khí hậu có ảnh hưởng rất lớn ñến năng suất và chất lượng hạt lai Theo Xu và Li, (1988) [53]; Ramesha và Viktamath, (1996) [45]; Kumar, (1996) [52] khi nhiệt ñộ quá cao và ẩm ñộ thấp hay nhiệt ñộ thấp ẩm ñộ quá cao thì một số hoa sẽ không mở, sức sống hạt phấn dòng bố,

tỷ lệ thoát vòi nhụy của dòng mẹ giảm, khả năng tiếp nhận phấn kém từ ñó năng suất hạt giống F1cũng giảm (Yuan và Fu, 1995) [45]

ðiều kiện thuận lợi cho lúa trổ bông và nở hoa thụ phấn là:

Nhiệt ñộ trung bình ngày là 250C - 280C,

Chênh lệch nhiệt ñộ ngày ñêm từ 8 – 100C,

ðộ ẩm tương ñối không khí là 70 - 80%,

Ánh sáng mặt trời ñầy ñủ, nắng gió nhẹ,

Không mưa liên tục 3 ngày

Trong ñiều kiện khí hậu ở vùng ðồng bằng và Trung du Bắc Bộ nước

ta, thời kỳ trổ an toàn trong vụ xuân ñược xác ñịnh từ 5 - 15/5 và vụ mùa là sau 10/9 (Cục khuyến Nông và Khuyến Lâm, 1996) [34]

Tr ường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp 21

b, S ử dụng GA3 và một số hoá chất

- Sử dụng GA3 ñể giải quyết một số vấn ñề chính sau:

+ Làm cho bông dòng mẹ trổ thoát hoặc thoát hoàn toàn

+ Tăng tỷ lệ thòi vòi nhụy vươn ra ngoài vỏ trấu

+ Tăng thời gian mở hoa và góc mở của hoa

+ Tăng góc lá ñòng

+ ðiều chỉnh chiều cao cây của dòng bố mẹ

+ Làm cho các dảnh phụ phát triển nhanh hơn và trở thành bông hữu hiệu + Tác dụng tổng hợp của GA3 ñã làm tăng tỷ lệ giao phấn và kết quả là năng suất hạt lai F1 tăng lên (Yuan và Fu, 1995) [45]; (Kumar, 1996) [56]

- Lượng và cách phun GA3:

Ở Việt Nam, lượng GA3 ñược sử dụng trong sản xuất giống lúa lai F1

từ 180 – 200 gram/ha và ñược chia làm 3 lần:

Lần 1: Phun 40 gram khi lúa trổ 5 - 10%

Lần 2: Phun 60 - 79 gram khi lúa trổ 30 - 40%

Lần 3: Phun 80 - 90 gram khi lúa trổ 60 - 70%

( Cục khuyến Nông va khuyến Lâm, 1996)[34]

Theo Hoàng Bồi Kính, (1993) [4] muốn ñạt năng suất F1 siêu cao, lượng GA3 cần sử dụng là 240 - 270 gram/ha tuỳ theo tổ hợp chia làm 2 lần phun: Lần 1: Phun 90 - 120 gram khi lúa trổ 15 - 20%

Lần 2: Phun 150 - 180 gram khi lúa trổ 60 - 70%

c - Bi ện pháp canh tác

Canh tác có tác dụng cải thiện ñược một số ñặc tính của dòng bố mẹ liên quan ñến giao phấn chéo Các biện pháp ñó là:

- Phân bón, tưới nước

Lượng phân bón khác nhau và thời ñiểm bón khác nhau thì ñộ dài lá ñòng cũng khác nhau Bón phân và tưới nước ít hơn ở giai ñoạn sau của quá

trình sinh trưởng sẽ làm cho lá ñòng ngắn và nhỏ hơn giúp sự phân bố hạt phấn trong quần thể dòng mẹ thuận lợi hơn

Thí nghiệm ở Trung Quốc bón ñạm Ure ở 4 mức: 127,5; 165; 202,5 và

240 kg/ha thì ñộ dài lá ñòng tương ứng là: 23,1; 25,2; 26,2 và 27,1cm (Nguyễn Công Tạn, 1992) [24]

- Phương thức cấy

Thông thường các dòng CMS sử dụng trong sản xuất hạt lai hiện nay ñều có thời gian trổ bông và nở hoa kéo dài Như thế nếu muốn dòng R trổ bông và nở hoa trùng khớp hoàn toàn với dòng A có thể bố trí gieo cấy dòng

R từ 2 - 3 ñợt, lượng giống và số khóm cấy theo tỷ lệ 1R1: 1R2 hoặc 1R1: 2R2:1R3 Kiểu cấy này tương ñối an toàn về khả năng trổ bông trùng khớp nhưng nhược ñiểm là không tạo ñược sự tung phấn cao ñiểm khi dòng mẹ nở hoa rộ (Nguyễn Công Tạn, 1992) [24]

Khi trình ñộ thâm canh và khả năng ñiều khiển ngày trổ ñạt ở mức cao thì chỉ cần gieo cấy 1 dòng bố R, phương pháp này áp dụng kỹ thuật làm mạ 2 bước

- Biện pháp thụ phấn bổ sung

ðể thực hiện công việc này người ta dùng dây, sào nứa, ñộng cơ quạt gió… Theo Hu, (1996) [54] thụ phấn bằng ñộng cơ quạt gió cho mật ñộ hạt phấn rơi vào bông dòng mẹ cao nhất từ ñó cho kết quả ñậu hạt cao nhất (68,48%) cao hơn so với gạt phấn bằng sào nứa (53,13%) và kéo dây (44,12%)

Gạt phấn cần ñược tiến hành từ 3 - 4 lần trong ngày, kéo dài 7 - 10 ngày liên tục (Kumar, 1996) [51]

Theo Hoàng Bồi Kính, (1993) [4] ñể tránh lãng phí phấn cần tập trung gạt phấn 2 - 3 lần liên tục vào thời kỳ tung phấn cao ñiểm ñó là thời kỳ cây bố tung phấn nhiều nhất, thường kéo dài 30 phút và lúc này dòng mẹ cũng nở hoa thò vòi nhụy nhiều giúp cho quá trình giao phấn ñạt kết quả cao

Tr ường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp 23

2.3.5 Các biện pháp nâng cao chất lượng hạt giống

Trong sản xuất giống lúa lai thì chất lượng hạt giống ñược ñặt lên hàng ñầu, chất lượng hạt giống là rất quan trọng vì khi ñộ thuần của lô hạt giống giảm 1% thì năng suất hạt lai giảm 100 kg/ha ðể hạt giống lúa lai có chất lượng cao người sản xuất cần thực hiện tốt các khâu sau:

2.3.5.1 Cách ly nghiêm ngặt

Mục ñích của cách ly nghiêm ngặt ñể ñảm bảo cho dòng mẹ không xẩy

ra hiện tượng thụ phấn chéo vì thụ phấn chéo sẽ dẫn tới sự lẫn tạp bởi hạt phấn của các giống khác xung quanh Như vây ñể cách ly nghiêm ngặt ta cần thực hiện các vấn ñề sau:

a - Cách ly thời gian

Khoảng cách ñảm bảo ít nhất là 20 ngày trước và sau trổ khi dòng mẹ trổ, 20 ngày không có các giống khác xung quanh trổ bông (Yuan và Fu, 1995) [45]

b - Cách ly bằng vật cản

Các ñiều kiện ñịa hình rừng núi ñảm bảo cách ly lý tưởng Nếu không

có ñiều kiện trên có thể trồng các loại cây có chiều cao vừa phải như ngô, ñiền thanh, mía… trên một dải rộng 30m làm vật cản phấn ngoại lai

Khi cần một lượng hạt giống nhỏ có thể quây xung quanh ô ruộng sản xuất bằng bạt, vải hoặc nilon nhưng ít nhất cao 2,5m, (Yuan và Fu, 1995) [45]; Kumar, 1996) [51]

c - Cách ly không gian

Theo kết quả nghiên cứu của Trung Quốc, ruộng sản xuất F1 phải cách

ly với ruộng lúa sản xuất khác ít nhất 100 m Ruộng nhân dòng bất dục cần khoảng cách ly tối thiểu 500 - 700m Khoảng cách ly có thể ñược giảm xuống nếu cấy ít nhất 10 hàng biên bằng giống bố cùng tổ hợp (Virmani và Sharma, 1993) [55]

2.3.5.2 Kh ử lẫn

Ở Trung Quốc, giống cấp xác nhận con lai F1 phải ñạt 98% về ñộ thuần (Yuan, 1995) [45] ðể ñạt ñược yêu cầu trên, ngoài vấn ñề cách ly còn phải chú ý loại bỏ những cây khác dạng, cây của dòng B và cây bán bất dục ở trong dòng bố mẹ

Cây dòng B thường trổ trước dòng mẹ 3 - 4 ngày, có bao phấn tròn căng, phấn màu vàng, tung phấn khi nở hoa và cổ bông trổ thoát khỏi bẹ lá ñòng

Cây bán bất dục thường có bao phấn màu vàng nhạt, lượng phấn ít chỉ nhị dài hơn dòng A, loại này khó phát hiện cần quan sát kỹ ñể loại bỏ triệt ñể ngay

Công việc khử lẫn ñặc biệt chú ý nhất vào 02 thời kỳ sau:

Cũng theo Virmani, hạt giống sau khi thu hoạch cần phơi hoặc sấy ñể

hạ ñộ ẩm xuống dưới hoặc bằng 13% Làm sạch hết tạp chất, các hạt lép lửng, gãy, bảo ñảm lô hạt giống có phẩm chất tốt

2.3.5.4 Bảo quản hạt giống

Nghiên cứu phương pháp bảo quản hạt giống bằng cách bảo quản khô

có che phủ (vôi bột + túi nilon) cho hiệu quả cao Sau một vụ bảo quản tỷ lệ nẩy mầm vẫn ñạt 88 - 92%, sau 2 vụ ñạt 83 - 87%

Nhiệt ñộ dưới 200C ñược xem là không xúc tiến cho hoạt ñộng của côn trùng trong phạm vi bảo quản

Giảm ñộ ẩm hạt xuống 1% thì thời gian bảo quản ñược tăng gấp ñôi

Cứ mỗi nấc giảm 5,50C thì thời gian bảo quản cũng tăng gấp ñôi

Bảo quản hạt giống tốt nhất khi ñộ ẩm tương ñối của môi trường bảo quản và nhiệt ñộ bảo quản tính bằng ñộ cộng vào dưới trị số 100

Tr ường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp 25

2.4 Công nghệ duy trì, làm thuần bòng bố mẹ

Ở Trung Quốc và ở nước ta phương pháp “ba ruộng bốn bước” ñược

áp dụng rộng rãi vì tương ñối dễ làm, hiệu quả cao [10]

- “Ba ruộng” gồm có:

+ Ruộng lai thử: nơi tiến hành phép lai thử

+ Ruộng ñánh giá: nơi ñánh giá con lai và bố mẹ

+ Ruộng nhân dòng: nơi nhân các dòng ñược chọn ra

2.5 Tình hình nghiên cứu và sản xuất lúa lai ở Việt Nam

2.5.1 Công tác nghiên c ứu và chọn tạo giống lúa lai

- Việt Nam bắt ñầu nghiên cứu lúa lai vào những năm 1980, tại viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp, Viện lúa ðồng bằng sông Cửu Long và Viện Di truyền Nguồn vật liệu ñể nghiên cứu chủ yếu nhập từ Viện lúa quốc

tế IRRI Nhưng thực sự ñược xúc tiến mạnh từ những năm 1990 Một số dòng

bất dục ñực tế bào chất, dòng phục hồi và tổ hợp lúa lai “ba dòng” ñược nhập

nội từ Trung Quốc và IRRI ñã ñược ñánh giá Những kết quả bước ñầu ñã xác ñịnh ñược một số dòng bố, mẹ và giống lúa lai thích ứng với ñiều kiện sinh thái và sản xuất của Việt Nam, ñem lại năng suất và hiệu quả kinh tế cao [1]

Năm 1994, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn quyết ñịnh thành lập Trung tâm Nghiên cứu lúa lai thuộc Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp

Việt Nam thì công tác nghiên cứu và chọn tạo các giống lúa lai ở Việt Nam ñược thúc ñẩy mạnh mẽ Các ñơn vị nghiên cứu ñã tập trung vào việc thu thập, ñánh giá các dòng bất dục ñực nhập nội, sử dụng các phương pháp chọn giống truyền thống như lai hữu tính, ñột biến ñể tạo ra các dòng bất dục ñực

và dòng phục hồi mới phục vụ cho công tác chọn giống lúa lai Sau một thời gian tìm tòi nghiên cứu, các nhà khoa học Việt Nam ñã xác ñịnh ñược một số dòng TGMS thuần có thể sản xuất hạt lai F1 ñể tạo ra các tổ hợp lai phù hợp cho các vùng sinh thái trong nước như: TGMS-VN10, 11S, TGMS-VN1, 7S, T29S, T1S-96, 130S, 135S, TG1, Bo A-B, IR58025A-B, VN-01… Các dòng

bố R3, R20, R24, RTQ5… [14] [16] [28]

Theo tác giả nguyễn Thị Trâm và Nguyễn Văn Hoan ñã tiến hành những nghiên cứu ñầu tiên từ 1992 - 1998 trên một số dòng TGMS nhập nội kết quả thu ñược là nguồn gen quý cho chọn tạo giống lúa lai (Nguyễn Công Tạn, 2002) Tại hội nghị khoa học của Ban trồng trọt và Bảo vệ thực vật,

Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn năm 1997 ñã báo cáo 6 dòng TGMS ñược chọn tạo, làm thuần trong thời kỳ 1993 - 1997 có thể sử dụng ñể lai tạo giống lúa lai hai dòng: T1S, T24S, T2S, T26S, T27S, T29S Từ các dòng này nhóm tiếp tục nghiên cứu chọn lọc hình thành các dòng mới có giá trị sử dụng cao ñiển hình là dòng 103S (mẹ Việt Lai 20), T1S-96 (mẹ TH3-3), 13S

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội ñã ñóng góp những thành công lớn vào chiến lược lúa lai của Việt Nam từ các dòng bố mẹ trên ñã lai tạo thành công những tổ hợp lai triển vọng, phải kể ñến là các giống và tổ hợp lúa lai:

+ Việt Lai 20 (103S/R20) là giống lúa lai hai dòng ñầu tiên của Việt Nam công nhận giống quốc gia 2004 Hết vụ mùa năm 2006 diện tích trồng lên tới

100 nghìn ha, năng suất bình quân là 9 - 10 tấn/ha (vụ xuân), 7- 8 tấn/ha (vụ mùa) [ 6 ]

Tr ường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp 27

+ TH3-3 là giống lúa lai thời gian sinh trưởng ngắn năng suất 6 - 8 tấn/ha/vụ, chất lượng tốt Diện tích trồng ñã hơn 10 nghìn ha [ 14 ]

+ Việt Lai 24, TH3-4 cũng ñã ñược công nhận giống quốc gia

+ Các giống ñang ñược khảo nghiệm VL4, TH-1, TH3

Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng: Việt Nam là một trong những nước thuộc vùng khí hậu nhiệt ñới và cận nhiệt ñới, do ñó việc sử dụng các dòng TGMS trong

công nghệ sản xuất hạt lai “hai dòng” là rất thuận lợi Trong một năm có những

thang nhiệt ñộ thích hợp ñể duy trì dòng bất dục và ñể sản xuất hạt lai F1 ðể công tác chọn tạo giống lúa lai hai dòng ñạt hiệu quả tốt, cần phải có ñược các vật liệu

bố mẹ mới phù hợp với ñiều kiện trong nước, có ñặc tính nông sinh học tốt, khả năng kết hợp cao, ổn ñịnh và dễ sản xuất hạt lai Trên cơ sở ñó chọn tạo và ñưa vào sử dụng các tổ hợp lai mới có thương hiệu riêng, cho năng suất cao và ổn ñịnh, chất lượng gạo tốt, thích ứng với ñiều kiện sinh thái nước ta [12]

2.5.2 Nh ững nghiên cứu về kỹ thuật sản xuất hạt giống

Những nghiên cứu tại Trung tâm lúa lai và một số ñịa phương ñã xác ñịnh ñược một số thông số kỹ thuật cơ bản ñể bố trí cho dòng bố mẹ của một

số tổ hợp lúa lai phổ biến trổ bông trùng khớp như Shan ưu 63, Shan ưu Quế

99, Bo you 64… (Nguyễn Trí Hoàn và cộng sự, 1997) [11]

Kết quả nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu lúa lai ñã xác ñịnh ñược

tỷ lệ hàng là 1:8; 2:12; 2:14 và mật ñộ dòng A là 15 x 10cm và 13 x 10cm là phù hợp nhất cho ruộng sản xuất hạt giống tổ hợp Shan ưu Quế 99

Nghiên cứu các biện pháp ñiều chỉnh thời gian trổ bông, Nguyễn Trí Hoàn và cộng sự, (1997) [39] cho biết: Bón ñạm Urê, phun Met, ñạp rễ có thể kìm hãm sự phát triển của dòng bố mẹ, bón Kaliclorua, phun KH2PO4, GA3

có thể thúc ñẩy tiến trình phát triển của dòng lúa phối hợp với các biện pháp trên có thể ñiều chỉnh ñược từ 2 - 6 ngày

Kết quả nghiên cứu triển khai sản xuất F1 cho các tổ hợp Bắc ưu 64,

903, 253 của Trung tâm nghiên cứu lúa lai ñã thành công lớn ở nhiều ñịa phương như Thái Bình, Hải phòng, Hải Dương, Tiền Giang, Cần Thơ, mô hình kết cấu quần thể ñều ñược bố trí về tỷ lệ hàng 2R/15 - 16A, mật ñộ dòng

A là 12 x 13cm, chênh lệch số lá gieo cấy dòng BoA và Trắc 64 là 2,8 - 3,2 lá, BoA và Quế 99 là 4,6 - 4,8 lá Năng suất hạt lai ñạt từ 2.300 – 3.040kg/ha

Ngoài nội dung nghiên cứu hoàn thiện quy trình kỹ thuật sản xuất giống lúa lai, công tác chọn thuần và nhân các dòng bố mẹ cũng ñược triển khai ðến nay chúng ta có thể hoàn toàn chủ ñộng trong công nghệ chọn thuần dòng bố, mẹ Kết quả của dự án chọn tạo và nhân dòng thuần bố mẹ lúa lai ñã cung cấp cho 9 tỉnh và 5 ñơn vị các giống bố mẹ với chất lượng tốt như Z97A, BoA, IR580025A, Quế 99, Trắc 64.v.v ðặc biệt ñã cung cấp ñủ lượng giống bố mẹ của các tổ hợp lúa lai vụ mùa như: Bắc ưu 64, Bắc ưu 903, 253

2.6 Một số thuận lợi trong nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Việt Nam

- Cơ cấu giống lúa lai thương phẩm ñã phong phú hơn, nhiều giống có năng suất cao, chất lượng tốt ñược công nhận ñưa vào sản xuất, nông dân có nhiều lựa chọn hơn Tỷ trọng giống lúa lai thương hiệu Việt Nam ñã tăng lên

rõ rệt và bước ñầu khẳng ñịnh khả năng cạnh tranh với các giống ngoại

- ðịa bàn sản xuất ñược mở rộng, một số vùng mới như ðBSCL, DHNTB, Tây Nguyên bước ñầu ñã tiếp cận và gieo cấy lúa lai có hiệu quả

Bảng 2.1: Diện tích sản xuất lúa lai thương phẩm

Tổng DT Lúa lai (%) Tổng DT Lúa lai (%) ðBSH 556.550 84.932 15,2 550.479 69.999 12,7 MNPB 457.918 106.641 23,3 440.556 118.087 26,8 Bắc TB 355.560 68.874 19,4 318.076 43.130 13,5 Tổng 1.370,030 260.450 19,0 1.309,111 231.220 17,6

(Ngu ồn Cục trồng trọt - Bộ Nông nghiệp 2010)

Bảng 2.3 Diện tắch lúa lai thương phẩm vụ đông xuân 2009 -2010

Diện tắch (ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (tấn)

Công ty CP kỹ thuật cao

Cty Cường Tân

Cty CP GCT Miền Nam

(Ngu ồn Cục trồng trọt - Bộ Nông nghiệp 2010