Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng bố mẹ lúa lai ba dòng và ảnh hưởng của thời vụ đến sinh trưởng phát triển của dòng bố mẹ tổ hợp lúa lai ba dòng 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM --- NGUYỄN THỊ HỒNG THƯ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KẾT HỢP CỦA CÁC DÒNG BỐ MẸ LÚA LAI BA DÒNG VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI V

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

-

NGUYỄN THỊ HỒNG THƯ

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KẾT HỢP CỦA CÁC DÒNG BỐ MẸ LÚA LAI BA DÒNG VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI VỤ ĐẾN SINH TRƯỞNG PHÁT TRIỂN CỦA DÒNG BỐ MẸ TỔ HỢP LÚA LAI BA DÒNG 13A/R17 TẠI GIA LÂM- HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI - 2015

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

-

NGUYỄN THỊ HỒNG THƯ

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KẾT HỢP CỦA CÁC DÒNG BỐ MẸ LÚA LAI BA DÒNG VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI VỤ ĐẾN SINH TRƯỞNG PHÁT TRIỂN CỦA DÒNG BỐ MẸ TỔ HỢP LÚA LAI BA DÒNG 13A/R17 TẠI GIA LÂM- HÀ NỘI

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS NGUYỄN THANH TUẤN

HÀ NỘI - 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào

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

Hà Nội, ngày tháng năm 2015

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Hồng Thư

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập và thực hiện nghiên cứu đề tài, ngoài sự cố gắng nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình và những lời chỉ bảo chân tình từ rất nhiều đơn vị và cá nhân Tôi xin ghi nhận và bày tỏ lòng biết ơn tới những tập thể, cá nhân đã dành cho tôi sự giúp đỡ quý báu đó

Trước tiên, tôi xin chân thành cảm ơn TS Trần Văn Quang và TS Nguyễn Thanh Tuấn, bộ môn Di truyền và chọn giống cây trồng, khoa Nông học, Học viện nông nghiệp Việt Nam, thầy đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn và chỉ bảo tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này

Tôi xin cảm ơn các thầy, cô giáo bộ môn Di truyền và chọn giống cây trồng, Khoa Nông học luôn giúp đỡ và có những góp ý sâu sắc trong thời gian tôi học tập

và thực hiện đề tài

Tôi cũng xin cảm ơn sự giúp đỡ của cán bộ công nhân viên Viện nghiên cứu

và phát triển cây trồng đã tạo điều kiện giúp tôi thực hiện đề tài này

Luận văn này hoàn thành còn có sự giúp đỡ của nhiều đồng nghiệp, bạn bè, cùng với sự động viên khuyến khích của gia đình trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu

Hà Nội, ngày tháng năm 2015

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Hồng Thư

MỤC LỤC

Lời cam đoan ii

Lời cảm ơn iii

Mục lục iv

Danh mục các từ viết tắt vii

Danh mục bảng viii

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục đích, yêu cầu của đề tài 2

2.1 Mục đích 2

2.2 Yêu cầu 2

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 Tình hình nghiên cứu và phát triển lúa lai trong và ngoài nước 4

1.1.1 Nghiên cứu và phát triển lúa lai trên thế giới 4

1.1.2 Nghiên cứu và phát triển lúa lai trong nước 6

1.2 Cơ sở khoa học của hiện tượng ưu thế lai 11

1.2.1 Hiện tượng ưu thế lai (ƯTL) 11

1.3 Lúa lai ba dòng 15

1.3.1 Đặc điểm của các dòng vật liệu bố mẹ hệ “ ba dòng” 15

1.3.2 Phương pháp chọn tạo các dòng bố mẹ hệ “ba dòng” 17

1.3.3 Tính trạng phục hồi hữu dục và gen phục hồi hữu dục 20

1.4 Nghiên cứu về khả năng kết hợp trong chọn giống lúa lai 22

1.4.1 Khái niệm về khả năng kết hợp 22

1.4.2 Đánh giá khả năng kết hợp 23

Chương 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26

2.1 Vật liệu nghiên cứu 26

2.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 26

2.3 Nội dung nghiên cứu 27

2.4 Phương pháp nghiên cứu 27

2.4.1 Thí nghiệm 1: Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng bố mẹ lúa

lai ba dòng 27

2.4.2 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của thời vụ gieo đến sinh trưởng phát triển của các dòng bố mẹ của tổ hợp lai 13A/R17 31

2.4.3 Phương pháp đánh giá các chỉ tiêu 32

2.4.4 Phương pháp xử lý số liệu 32

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 33

3.1 Kết quả đánh giá con lai F1 trong điều kiện vụ Xuân 2015 33

3.1.1 Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các tổ hợp lúa lai ba dòng mới trong vụ Xuân 2015 33

3.1.2 Đánh giá động thái sinh trưởng của các tổ hợp lai 35

3.1.3 Một số đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lúa lai 39

3.1.4 Mức độ nhiễm sâu bệnh hại của các tổ hợp lúa lai 42

3.1.5 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lai 44

3.1.6 Một số chỉ tiêu chất lượng gạo của các tổ hợp lúa lai 47

3.1.7 Tổng hợp phiếu đánh giá cảm quan cơm bằng phương pháp cho điểm 49 3.2 Kết quả đánh giá khả năng kết hợp của các dòng bố mẹ và tuyển chọn tổ hợp lúa lai ba dòng mới có triển vọng 51

3.2.1 Đánh giá khả năng kết hợp chung 51

3.2.2 Đánh giá khả năng kết hợp riêng 52

3.3 Đánh giá biểu hiện ưu thế lai (HB), (HS) của các tổ hợp lai nghiên cứu 54

3.4 Ảnh hưởng của thời vụ gieo đến sinh trưởng phát triển của các dòng bố mẹ của tổ hợp lai 13A/R17 55

3.4.1 Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các dòng bố mẹ 55

3.4.2 Động thái tăng trưởng số lá của các dòng bố mẹ vụ Xuân 2015 56

3.4.3 Động thái đẻ nhánh của các dòng bố mẹ tổ hợp lai 13A/R17 ở các thời vụ khác nhau trong Xuân 2015 58

3.4.4 Đặc điểm nông sinh học của các dòng bố mẹ tổ hợp lai 13A/R17 ở các thời vụ khác nhau trong Xuân 2015 59

3.4.5 Mức độ nhiễm sâu bệnh hại chính của các dòng bố mẹ tổ hợp lai

13A/R17 ở các thời vụ khác nhau trong Xuân 2015 61

3.4.6 Ảnh hưởng của thời vụ gieo tới các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng bố mẹ tổ hợp lai 13A/R17 ở các thời vụ khác nhau trong Xuân 2015 63

3.4.7 Ảnh hưởng của thời vụ gieo tới tỷ lệ hạt phấn hữu dục và hạt phấn bất dục của các dòng bố mẹ tổ hợp lai 13A/R17 ở các thời vụ khác nhau trong Xuân 2015 64

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 65

1 Kết luận 65

2 Đề nghị 65

PHỤ LỤC 69

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Lương thực và Nông nghiệp Liên hợp quốc)

DANH MỤC BẢNG

2.1 Danh sách các tổ hợp lai khảo sát trong vụ Xuân 2015 26

3.2 Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các tổ hợp lai trong vụ Xuân 2015 36

3.3 Động thái tăng trưởng số nhánh của các tổ hợp lai trong vụ Xuân 2015 38

3.4 Một số đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lai trong vụ Xuân 2015 41

3.5 Mức độ nhiễm sâu, bệnh hại của các tổ hợp lai trong vụ Xuân 2015 43

3.6 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lai trong

vụ Xuân 2015 45

3.7 Một số chỉ tiêu chất lượng gạo của các tổ hợp lai trong vụ Xuân 2015 47

3.8 Một số chỉ tiêu chất lượng cơm của các tổ hợp lai trong vụ Xuân 2015 50

3.9 Khả năng kết hợp chung của các dòng bố mẹ trên một số tính trạng

trong vụ Xuân 2015 51

3.10 So sánh khả năng kết hợp riêng của các dòng bố mẹ tổ hợp lúa lai ba

dòng khảo sát trong vụ Xuân 2015 53

3.11 So sánh biểu hiện ưu thế lai thực và ưu thế lai chuẩn của các tổ hợp lai nghiên cứu 54

3.12 Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các dòng bố mẹ của tổ hợp lúa lai ba dòng 13A/R17 trong vụ Xuân năm 2015 56

3.13 Động thái tăng trưởng số lá của các dòng bố mẹ của tổ hợp lúa lai ba

dòng 13A/R17 trong vụ Xuân năm 2015 57

3.14 Động thái đẻ nhánh nhánh của các dòng bố mẹ tổ hợp lai 13A/R17 ở từng thời vụ trong vụ Xuân 2015 59

3.15 Đánh giá một số đặc điểm nông học của các dòng bố mẹ tổ hợp lai

13A/R17 ở từng thời vụ trong vụ Xuân 2015 60

3.16 Ảnh hưởng của thời vụ gieo tới mức độ nhiễm sâu bệnh hại chính của

các dòng bố mẹ tổ hợp lai 13A/R17 ở từng thời vụ trong vụ Xuân 2015 62 3.17 Năng suất và các yêu tố cấu thành năng suất của dòng bố mẹ tổ hợp

lai 13A/R17 trong vụ Xuân năm 2015 63

3.18 Ảnh hưởng của thời vụ gieo tới tỷ lệ hạt phấn hữu dục của dòng bố và

tỷ lệ hạt phấn bất dục của các dòng bố mẹ tổ hợp lai 13A/R17 64

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Lúa (Oryza sativa L.) là cây lương thực chính của hơn một nửa dân số thế

giới, tập trung tại các nước châu Á, châu Phi và châu Mỹ La tinh Lúa gạo có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an ninh lương thực và ổn định xã hội Theo dự báo của FAO - Food and Agricuture Organization, thế giới đang nguy cơ thiếu hụt lương thực do dân số tăng nhanh (khoảng chín tỷ người năm 2010), sức mua lương thực, thực phẩm tại nhiều nước tăng, biến đổi khí hậu toàn cầu gây hiểm họa khô hạn, bão lụt, quá trình đô thị hoá làm giảm đất lúa, nhiều nước phải dành đất, nước

để trồng cây nhiên liệu sinh học vì sự khan hiếm nguồn nhiên liệu rất cần thiết cho nhu cầu đời sống và công nghiệp phát triển Chính vì vậy, an ninh lương thực là vấn

đề cấp thiết hàng đầu của thế giới ở hiện tại và trong tương lai

Năm 1991, Việt Nam bắt đầu sản xuất lúa lai Đến năm 2009, diện tích gieo cấy lúa lai thương phẩm đã đạt trên 710 nghìn ha, năng suất trung bình cao hơn lúa thuần từ 20 đến 30%, đưa Việt Nam trở thành quốc gia có diện tích lúa lai lớn thứ 3 thế giới, chỉ sau Trung Quốc và Ấn Độ Tuy nhiên, điều khiến các nhà khoa học, các cơ quan quản lý Nhà nước và nhiều địa phương lo ngại chính là việc trong suốt hơn 10 năm qua Việt Nam vẫn chưa chủ động được nguồn giống, hơn 70% giống lúa lai vẫn phải nhập khẩu từ Trung Quốc Một trong những nguyên nhân dẫn đến

sự bất hợp lý đó là do công nghệ sản xuất hạt giống lúa lai còn phức tạp, dễ gặp rủi

ro của thời tiết nên sản lượng trong nước còn thấp Mặt khác, chúng ta chưa có nhiều tổ hợp lai để đáp ứng nhu cầu của người dân ở nhiều vùng khác nhau như: năng suất cao ổn định, chất lượng tốt theo mục đích sử dụng, có khả năng chống chịu sâu bệnh, thích ứng rộng với điều kiện sinh thái thổ nhưỡng và điều quan trọng

là phải có hiệu quả kinh tế trong sản xuất để tăng thu nhập cho người dân

Theo kế hoạch của Bộ Nông Nghiệp và PTNT, từ năm 2013 - 2020, diện tích lúa lai thương phẩm hàng năm sẽ đạt khoảng 700-800 nghìn ha Sản xuất hạt lai F1 trong nước sẽ cung cấp 50-60% nhu cầu hạt giống cho sản xuất lúa lai đại trà; năng suất hạt lai F1 đạt trên 3 tấn/ha Chính vì vậy, việc chọn tạo các dòng bố mẹ, tổ hợp lai để chủ động trong nhân dòng bố mẹ và sản xuất hạt lai F1 là cần thiết

Lúa lai “ba dòng” do hệ bất dục đực di truyền tễ bào chất quyết định nên tính bất dục của dòng mẹ ít chịu sự chi phối của môi trường Đặc điểm này giúp cho độ thuần của hạt lai “ba dòng” cao, khai thác triệt để hiệu ứng ưu thế lai của tổ hợp như: Năng suất cao, chất lượng tốt, chống chịu sâu bệnh khá, khả năng thích ứng tốt

và thời gian sinh trưởng ngắn rất thuận lợi cho việc bố trí thời vụ gieo trồng, tăng vòng quay của đất

Nhằm đóng góp một phần vào công việc đánh giá bố mẹ và tuyển chọn tổ

hợp lúa lai ba dòng, chúng tôi thực hiện đề tài: “Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng bố mẹ lúa lai ba dòng và ảnh hưởng của thời vụ đến sinh trưởng phát triển của dòng bố mẹ tổ hợp lúa lai ba dòng 13A/R17 tại Gia Lâm- Hà Nội”

2 Mục đích, yêu cầu của đề tài

2.1 Mục đích

- Đánh giá được khả năng kết hợp của một số dòng bố mẹ lúa lai ba dòng từ

đó chọn được tổ hợp lai có năng suất cao, chất lượng khá, nhiễm nhẹ sâu bệnh

- Đánh giá ảnh hưởng của thời vụ gieo đến đặc điểm sinh trưởng, năng suất của các dòng bố mẹ tổ hợp lai có triển vọng 13A/R17 nhằm góp phần hoàn thiện qui trình sản xuất F1

2.2 Yêu cầu

- Đánh giá được các đặc điểm nông sinh học, đặc điểm hình thái, sinh trưởng, phát triển, mức độ nhiễm sâu bệnh, năng suất và chất lượng của các tổ hợp lúa lai ba dòng trong vụ Xuân năm 2015

- Tuyển chọn được tổ hợp lúa lai có năng suất cao, chất lượng khá và có các đặc điểm nông sinh học mong muốn

- Đánh giá được đặc điểm sinh trưởng của các dòng bố, mẹ và đặc điểm bất dục của dòng mẹ tổ hợp lúa lai ba dòng 13A/R17

3 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

3.1 Ý nghĩa khoa học

- Đây là công trình nghiên cứu có tính ứng dụng cao về chọn tạo dòng bố mẹ

tổ lợp lúa lai ba dòng mới Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ bổ sung thêm cơ sở lý luận và phương pháp chọn tạo các dòng bố mẹ lúa lai ba dòng ở Việt Nam

- Kết quả của luận văn sẽ góp phần bổ sung lý thuyết trong kỹ thuật sản xuất hạt lai F1, định hướng cho các nhà chọn giống tiến hành nghiên cứu, sản xuất hạt giống lúa lai ba dòng ở Việt Nam

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Tình hình nghiên cứu và phát triển lúa lai trong và ngoài nước

1.1.1 Nghiên cứu và phát triển lúa lai trên thế giới

Lúa lai là một tiến bộ kỹ thuật về di truyền học của thế kỷ XX đã và đang ứng dụng trên thế giới Ưu thế lai (ƯTL - Heterosis) là thuật ngữ để chỉ sự vượt trội của con lai F1 so với bố mẹ của chúng về các đặc tính hình thái, khả năng sinh trưởng, sức sống, sức sinh sản, khả năng chống chịu và thích nghi, năng suất, chất lượng hạt và các đặc tính năng suất khác.Việc sử dụng rộng rãi các giống lai F1 vào sản xuất đã làm tăng thu nhập và hiệu quả kinh tế của sản xuất nông nghiệp Có nhiều công trình nghiên cứu xác nhận sự xuất hiện ưu thế lai về năng suất, các yếu

tố cấu thành năng suất (Anonymous, 1997; Lin and Yuan, 1980); về tích luỹ chất khô (Kim, 1988); về sự phát triển của bộ rễ (Anonymous, 1997); về cường độ quang hợp, cường độ hô hấp, diện tích lá (Lin and Yuan, 1980) Tuy nhiên, lúa là cây tự thụ phấn điển hình khả năng nhận phấn ngoài rất thấp, do đó khai thác ưu thế lai ở lúa đặc biệt khó khăn ở khâu sản xuất hạt lai F1

Trung Quốc là nước nghiên cứu về ƯTL chậm hơn nhiều nước nhưng lại là nước đầu tiên trên thế giới sử dụng thành công ƯTL vào sản xuất Năm 1964 Yuan Long Ping cùng với một số thành viên nghiên cứu của ông đã phát hiện được dạng lúa dại bất dục đực di truyền tế bào chất ở đảo Hải Nam và đây chính là công cụ di truyền quan trọng để nghiên cứu và phát triển lúa dại Năm 1973, lô hạt giống lúa lai F1 được sản xuất ra đầu tiên với sự tham gia của ba dòng bố mẹ là: Dòng bất dục đực di truyền tế bào chất (Cytoplastmic Male Sterile - CMS), dòng duy trì bất dục (Maintainer) và dòng phục hồi (Restorer) vào năm 1974 và được giới thiệu cho sản xuất tổ hợp lúa lai cho ƯTL cao, đồng thời quy trình sản xuất hạt lai ba dòng cũng được đưa vào năm 1975

Năm 1976 diện tích lúa lai thương phẩm ở Trung Quốc là 140.000 ha và tăng lên rất nhanh Năm 2002 diện tích gieo cấy lúa lai ở Trung Quốc đã đạt trên 18,5 triệu

ha Đến năm 2004 diện tích đã tăng lên 29,42 triệu ha, năng suất trung bình đạt 63,47

tạ/ha và sản lượng đạt 187 triệu 730 ngàn tấn Kỹ thuật sản xuất hạt lai thương phẩm ở Trung Quốc đã phát triển đến mức độ cao Sau gần 40 năm nghiên cứu, các nhà khoa học Trung Quốc đã tạo ra được hơn 600 dòng bất dục đực di truyền tế bào chất (A) và các dòng duy trì (B) tương ứng, hơn 200 dòng phục hồi được chọn lọc để tạo

ra các tổ hợp lai có năng suất cao, chất lượng tốt và đưa vào sản xuất đại trà tại nhiều vùng sinh thái khác nhau, trong đó có nhiều tổ hợp lai nổi bật thuộc hệ Bác

ưu, Kim ưu, Sán ưu, Thanh ưu, Quảng ưu…(Ngô Thế Dân, 2002)

Năm 1991, các nhà khoa học Nhật Bản đã áp dụng phương pháp gây đột biến nhân tạo để tạo ra dòng bất dục đực mẫn cảm với nhiệt độ (Yuan, 1992) Chương

trình phát triển lúa lai giữa các loài phụ (indica/japonica) được bắt đầu từ năm 1987

nhờ sự phát hiện và sử dụng gen tương hợp rộng, mở ra tiềm năng về năng suất cao cho các giống lúa lai hai dòng (Lu Xing Gui, 1994)

Tại Ấn Độ, trong những năm 1970- 1980 đã nghiên cứu về lúa lai và được tiến hành ở các trường đại học, các viện nghiên cứu Đến năm 1989, chương trình nghiên cứu lúa lai mới được phát triển Năm 1990 - 1997, Ấn Độ đã công nhận 16 giống lúa quốc gia và đưa vào sản xuất đại trà như các giống APHR1, MGR-1 và KRH-1

Ở Malaysia, nghiên cứu về lúa lai bắt đầu từ năm 1984 và đã thu được năng suất cao hơn giống truyền thống như IR5852025A/IR54791-19-2-3R đạt năng suất 4,86 tạ/ha so với giống lúa MR84 là cao hơn 58,6%; IR62829A/IR46R có năng suất cao hơn MR84 26,1%, đã chọn tạo được một số dòng CMS địa phương như MH805A, MH1813A, MH1821A Đến năm 1999, Malaysia đã xác định được 131 dòng phục hồi để sản xuất hạt lai

Theo Suprihatno (1994) nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Indonesia được bắt đầu từ năm 1983 và đánh giá sử dụng nhiều dòng CMS vào chương trình chọn tạo lúa lai Cũng theo Suprihatno (1994) ở vụ Xuân năm 1994, ba tổ hợp lai 3 dòng là IR5988025A/BR827, IR58025A/ IR53942 và IR5802A/IR54852 đã được thử nghiệm

ở Kunigon đã cho năng suất trên 7 tấn/ha, cao hơn IR64 từ 20- 40%

Năm 1979, IRRI đã tiến hành nghiên cứu lúa lai một cách hệ thống, từ năm 1980- 1985 đã có 17 quốc gia nghiên cứu và sản xuất lúa lai Diện tích gieo trồng

lúa lai đạt tới 10% tổng diện tích lúa toàn thế giới chiếm khoảng 20% tổng sản lượng Hạt giống lúa lai của Trung Quốc đã được đưa sang trồng thử tại IRRI năm

1979, Indonesia, Ấn Độ năm 1980, Mỹ năm 1983 đều cho năng suất cao hơn các giống địa phương một cách tin cậy (Quách Ngọc Ân, 1998)

Công nghệ sản xuất lúa lai của Trung Quốc đã được ứng dụng rộng rãi

ở nhiều nước trên thế giới Đã có 17 nước ngoài Trung Quốc nghiên cứu và sản xuất lúa lai, diện tích trồng lúa lai chiếm khoảng 10% tổng diện tích lúa và chiếm khoảng 20% tổng sản lượng lúa toàn thế giới Lúa lai đã mở ra hướng phát triển mới để nâng cao năng suất và sản lượng, góp phần giữ vững an ninh lương thực trên phạm

vi toàn cầu (Virmani , 1995)

1.1.2 Nghiên cứu và phát triển lúa lai trong nước

1.1.2.1 Thành tựu nghiên cứu

Việt Nam bắt đầu nghiên cứu lúa ƯTL vào năm 1983 tại Viện khoa học kỹ thuật Nông nghiệp, Viện di truyền Nông nghiệp, Viện lúa Đồng bằng song Cửu Long, với sự hỗ trợ của IRRI, FAO và các đề tài nghiên cứu cấp quốc gia Các chương trình này bắt đầu thực hiện đầu tiên tại Viện lúa ĐBSCL (Nguyễn Thị Trâm, 2002; Dương Văn Chín, 2007)

Năm 2004, giống Việt Lai 20 do trường Đại học Nông nghiệp 1 Hà Nội lai tạo đã được công nhận là giống quốc gia đầu tiên của Việt Nam Từ đó đến nay, có nhiều giống lúa lai khác được ra đời như TH 3-3, TH 5-1, TH 3-4 và Việt Lai

24, những giống này cũng đã được công nhận là giống quốc gia và đang được sản xuất trên diện tích hàng chục nghìn ha (Trần Đức Viên, 2007)

Lúa lai thương phẩm được gieo trồng tại Việt Nam từ những năm 1991 Lúa lai đã thể hiện được ưu thế về: tiềm năng năng suất, chịu thâm canh và khả năng chống chịu sâu bệnh Diện tích lúa lai tăng lên nhanh chóng từ 59 ha năm 1991 lên 584.000 ha năm 2006 Kỷ lục diện tích lúa lai đạt được 600.000 ha và năm 2003 (Tống Khiêm, 2007) Trong những năm gần đây diện tích gieo cấy lúa lai của Việt Nam ngày càng tăng

Theo báo cáo sơ kết của Cục Trồng trọt, diện tích lúa lai thương phẩm vụ đông xuân 2009 đạt 378.509 ha, chiếm 32,6% so với tổng diện tích lúa của miền

Bắc Vùng đồng bằng sông Hồng đạt 142.246 ha, chiếm 25% diện tích, một số tỉnh có diện tích tăng mạnh là Hải Dương tăng 4.564 ha, Bắc Ninh tăng 6.395 ha, Nam Định tăng 6.390 ha… Đến nay, lúa lai đã được trồng ở 40/64 tỉnh của cả nước, tổng diện tích trồng lúa lai năm 2009 là 700.000 ha

Đối với lúa lai ha dòng, Viện Cây lương thực và cây thực phẩm đã chọn tạo được khoảng 20 dòng bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt độ (TGMS) như: VN-TGMS 1, VN-TGMS 2, VN-TGMS 3, VN-TGMS 12, AMS31S, AMS32S, AMS33S; Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội gồm các dòng T1S-96, T24S, T25S, T26S, T27S, T29S, 103S; Viện Di truyền nông nghiệp chọn tạo được các dòng TGMS-VN01, TGMS- VN1, D101S, D102S, D103S, TGMS18-2 và Trung tâm Khảo kiểm nghiệm giống cây trồng Trung ương đã chọn tạo được TG1, TG2, TG4, TG22 Thông qua nuôi cây bao phấn, Viện cây lương thực và cây thực phẩm đã chọn được 4 dòng TGMS: CNSH1, CNSH2, TGMS H20, TGMS H7, Viện Di truyền nông nghiệp chọn được 2 dòng TGMS: TGMS CN1 và TGMS CN2 Từ vật liệu phân ly nhập nội đã phân lập được các dòng TGMS như CL64S, T47S, 7S, AMS27S, 11S, 534S, 827S để đưa vào lai tạo giống lúa lai hai dòng Hàng nghìn tổ hợp lai được lai tạo và đánh giá, một số tổ hợp lai có triển vọng đang được khảo nghiệm, trình diễn và mở rộng sản xuất như: VL20, VL24, TH3-3, TH3-4, HC1 (công nhận giống quốc gia); TM4, VN01/D212, HC1, TH5-1, TH3-5, TH7-2 (công nhận cho sản xuất thử) và hàng loạt các giống có triển vọng như Việt lai 45, Việt lai 50, VL1, LHD4 (Nguyễn Như Hải, 2006; Nguyễn Văn Hoan, 2003; Nguyễn Văn Luật, 2002; Cục Trồng trọt, 2009)

Đối với lúa lai ba dòng, các nhà nghiên cứu đã thu thập và đánh giá sự thích ứng của 77 dòng mẹ bất dục đực CMS, 77 dòng duy trì tương ứng và rất nhiều dòng phục hồi từ Viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI), Trung Quốc, Ấn Độ Các Viện, Trường đã nghiên cứu và duy trì được các nguồn này Hiện nay các dòng CMS đang được sử dụng ở Việt Nam là BoA, II32A, IR50825A, IR68897A và các dòng duy trì tương ứng đồng thời đã chọn được hàng 100 dòng bố phục hồi phấn phục

vụ cho chương trình lai tạo Viện Cây lương thực và cây thực phẩm đã lai tạo và chọn lọc được 3 dòng CMS đó là AMS 71S, AMS72S, AMS73S và 22 dòng B có

khả năng duy trì tốt Hàng năm lai tạo khoảng 2000 tổ hợp lai, kết quả là đã chọn tạo được một số tổ hợp lai cho năng suất cao, chất lượng tốt như HYT56, HYT57, HYT92, HYT100 (công nhận tạm thời), giống HYT83 (Công nhận quốc gia) và một

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

903, Bắc ưu 64, Bắc ưu 253, Nhịưu 838, Nhị ưu 63, D ưu 525…(Nguyễn Trí Hoàn,

2001, 2002, 2003, 2007; Nguyễn Văn Thư và Nguyễn Trí Hoàn 2005)

1.1.2.1 Phát triển lúa lai thương phẩm

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

ra 36 tỉnh đại diện cho các vùng sinh thái khác nhau, bao gồm cả miền núi, đồng bằng, trung du Bắc bộ duyên hải miền Trung, Tây nguyên và đồng bằng sông Cửu Long Đến nay, diện tích trồng lúa lai ở Việt Nam được phát triển với tốc độ khá nhanh, từ 11.094 ha (1992) tăng lên 435.508 ha năm 2000 và 613.117 ha năm 2012 (bảng 1) và Việt Nam trở thành quốc gia có diện trồng lúa lai lớn thứ ba trên thé giới sau Trung Quốc và Ấn Độ Tổng kết nhiều năm cho thấy năng suất lúa lai cao hơn lúa thuần từ 10-20% trong cùng điều kiện canh tác Năng suất trung bình đạt 6,5 tấn/ha (lúa thuần là 5,27 tấn/ha) Nhiều diện tích lúa lai đạt 9 10 tấn/ha, nơi cao nhất đã đạt 11-14 tấn/ha (Cục trồng trọt, 2012)

Bảng 1.1 Diện tích sản xuất lúa lai qua các năm (từ 2001 - 2012)

(DT: ha, NS: tạ/ha)

(Nguồn: Cục trồng trọt-Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn, 2012)

Hiện nay giống lúa lai ba dòng được trồng phổ biến là Bắc ưu 64, Bắc ưu

903, Bắc ưu 253, Nhị ưu 838, Nhị ưu 63, D ưu 525 Diện tích lúa lai trong vụ Xuân chủ yếu là các tổ hợp lai hệ Nhị ưu Một số tổ hợp lai ba dòng chọn tạo và sản xuất trong nước như HYT57, HYT83, HYT92, HYT 100 ngày càng được mở rộng diện tích Các giống lúa lai hai dòng chọn tạo trong nước như Việt Lai 20, TH3-3, TH3-4,…được nhanh chóng mở rộng sản xuất vì có các ưu thế như thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất khá, cơm ngon, đặc biệt là năng suất sản xuất hạt giống F1 cao góp phần hạ giá thành sản phẩm để cạnh tranh với các giống lúa lai ba dòng nhập nội

1.1.2.3 Những tồn tại trong nghiên cứu và phát triển lúa lai

Gần 15 năm nghiên cứu phát triển lúa lai, Việt Nam đã đạt được những thành công nhất định về chọn tạo giống, hoàn thiện qui trình công nghệ sản xuất giống và

mở rộng sản xuất các giống lúa lai Tuy nhiên, nghiên cứu phát triển lúa lai vẫn còn một số tồn tại sau (Cục Nông nghiệp, 2005)

+ Chưa có nhiều nguồn vật liệu khởi đầu để chọn tạo bố mẹ, lai tạo chọn lọc các tổ hợp lai có năng suất cao, siêu cao, chống chịu sâu bệnh, phù hợp với điều kiện nhiệt đới nóng ẩm mưa nhiều để có thể gieo cấy từ Bắc vào Nam

+ Chưa xác định được vùng nhân dòng bố mẹ, vùng sản xuất hạt giống lai F1 tối ưu và vùng sản xuất lúa lai thương phẩm có hiệu quả Năng suất, chất lượng hạt giống sản xuất trong nước chưa cao

+ Vốn đầu tư cho nghiên cứu và phát triển lúa lai vừa ít, vừa không tập trung, hoạt động nghiên cứu về lúa lai còn phân tán, nhiều tỉnh chưa có sự hỗ trợ thích đáng Chính sách đầu tư và hỗ trợ nhiều điểm chưa hợp lý, khi cần bổ sung sửa đổi hết sức khó khăn

+ Đội ngũ cán bộ còn quá thiếu nhất là các cán bộ đầu đàn về tạo giống, duy trì và nhân dòng bố mẹ Việc phối hợp giữa các đơn vị, các cán bộ nghiên cứu không chặt chẽ nên khó có thể đảm nhiệm được công việc mà sản xuất yêu cầu

+ Hệ thống sản xuất hạt giống chưa được tổ chức chặt chẽ Sản xuất hạt giống không gắn với thị trường nên tiêu thụ giống nội rất khó khăn Chưa có chính sách khuyến khích các doanh nghiệp đầu tư sản xuất giống

1.1.2.4 Định hướng phát triển lúa lai trong thời gian tới

Để đạt được mục tiêu đến năm 2010, Việt Nam có thể tự túc được 70% hạt giống lúa lai sản xuất trong nước Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đã đề ra một số định hướng cụ thể sau:

+ Về nghiên cứu: Thu thập, sử dụng nhiều nguồn vật liệu khởi đầu phục vụ việc chọn tạo các tổ hợp lúa lai phù hợp với điều kiện nhiệt đới Nghiên cứu cân đối giữa lúa lai ba dòng, hai dòng và siêu lúa lai Nghiên cứu về chênh lệch năng suất lý thuyết

và thực tế, về chất lượng hạt giống lúa lai, về vùng sản xuất bố mẹ và F1

+ Về phát triển sản xuất lúa lai: Nâng diện tích sản xuất hạt giống mẹ lên 160

ha, dòng bố lên 24 ha; nâng diện tích sản xuất hạt lai F1 lên 6000 ha, năng suất đạt 2,5 đến 3,0 tấn/ha; xác định vùng sản xuất lúa lai thương phẩm có hiệu quả, từđó chọn bộ giống lúa lai thích hợp cho từng vùng, vụ sản xuất; tập trung phát triển

giống lúa lai kháng đạo ôn trong vụ xuân, chống bệnh bạc lá trong vụ mùa, hè thu; chọn giống có thời gian sinh trưởng ngắn, chất lượng cao cho miền Nam Đồng thời xây dựng hệ thống kiểm tra quản lý chất lượng giống và hoá chất phục vụ sản xuất

+ Xây dựng một số chính sách đột phá để phát triển lúa lai như: Tiếp tục chương trình khuyến nông đối với sản xuất hạt lai F1; hỗ trợ cho sản xuất hạt lai F1 khi gặp thiên tai bất khả kháng; có chính sách thưởng cho tác giả chọn tạo được một giống mới; tiếp tục hỗ trợ giá giống cho các vùng sâu, vùng xa, vùng mới tiếp thu sản xuất lúa lai; có chính sách khuyến khích phát triển các mô hình Hợp tác xã, trang trại, làng nghề sản xuất giống lúa lai; khuyến khích các thành phần kinh tếđầu

tư vào chế biến, bảo quản hạt giống và xây dựng quỹ hỗ trợ đầu tư phát triển lúa lai

1.2 Cơ sở khoa học của hiện tượng ưu thế lai

1.2.1 Hiện tượng ưu thế lai (ƯTL)

1.2.1.1 Giả thuyết về hiện tượng ưu thế lai

Ưu thế lai là hiện tượng con lai có sức sống, năng suất, phẩm chất và các đặc tính khác cao hơn hẳn so với bố mẹ Hiện tượng ưu thế lai sớm được biết đến và sử dụng trong công tác chọn tạo giống thông thường Mặc dù được áp dụng rất rộng rãi, nhưng vẫn chưa có một thuyết nào giải thích được chính xác về hiện tượng ưu thế lai Hiện nay có 3 giả thuyết về ưu thế lai được cho là chính xác hơn cả đang được nghiên cứu tiếp

* Thuyết tính trội: Thuyết này giải thích ưu thế lai dựa trên nguyên lý tương tác trội lặn trong mỗi locus, tác dụng tích luỹ giữa các gene trội và tương tác giữa các gen trội không alen với nhau Ưu thế lai sẽ phụ thuộc vào kiểu gen của hai bố

mẹ, mức độ đồng hợp tử trội và lặn của bố và mẹ càng giống nhau thì ưu thế lai càng thấp và ngược lại khi tỷ lệ giống nhau về gen đồng hợp trội và lặn của bố mẹ càng thấp thì con lai cho ưu thế càng cao hơn Tuy nhiên thuyết tính trội lại không thể giải thích được tại sao dòng thuần đạt tý lệ cao về đồng hợp trội lại cho sức sống, năng suất,… không cao hay không có ưu thế lai

* Thuyết siêu trội: Ưu thế lai gây nên do kết quả của các tác dụng qua lại giữa các alen khác nhau cùng vị trí Ở trạng thái dị hợp tử theo các alen, mỗi gen trội và lặn đều giữ một chức năng khác nhau do sự phân hoá khác nguồn của các

alen Do tác động tương hỗ giữa các alen trong cùng một locus sẽ tạo ra những ảnh hưởng làm cho con lai dị hợp tử có sức sống vượt xa bất kỳ dạng đồng hợp thể nào:

a1a1 <a1a2 > a2a2 hoặc AA < Aa > aa Với giả thiết này thì con lai càng có độ dị hợp cao thì ưu thế lai càng lớn, giảm độ dị hợp tử thì cũng giảm ưu thế lai

* Thuyết cân bằng di truyền: Ưu thế lai không chỉ bị chi phối bởi các gen nhân mà còn liên quan tới các gen tế bào chất Theo nghiên cứu của một số nhà khoa học, ở một vài tổ hợp biểu hiện ưu thế lai của con lai F1 khi lai thuận và lai nghịch là không giống nhau Lúa lai được tạo nhờ kết hợp nền gen nhân với tế bào chất khác nhau cũng bộc lộ các ưu thế lai khác nhau Tác động của các gen nhân mạnh hơn

so với các gen tế bào chất và tương tác giữa các allen trong nhân là nhân tố chính tạo

ưu thế lai Theo Yuan Long Ping và nhiều tác giả khác đã rút ra nhận xét có tính quy luật về năng suất của các con lai giữa các loài phụ như sau: Indica/Japonica > Indica/Javanica > Japonica/Javanica > Idica/Indica > Japonica/Javanica Điều đó có nghĩa là bố mẹ càng xa nhau về mặt di truyền thì ưu thế lai biểu hiện càng cao nhưng dễ dẫn đến hiện tượng bất dục và bán bất dục do tương tác gen nhân và tế bào chất

1.2.1.2 Đánh giá sự biểu hiện ưu thế lai ở lúa

Theo Nguyễn Thị Trâm (2002), để đánh giá tính ưu việt của con lai so với bố

mẹ và các giống đang trồng phổ biến trong sản xuất phải dựa vào các chỉ tiêu sau:

Ưu thế lai giả định (ưu thế lai trung bình)

Là sự hơn hẳn của con lai so với giá trị trung bình của bố mẹ Công thức tính như sau:

Hm =

) (

2 1

) (

2 1

2 1

2 1 1

P P

P P F

+

+

−

× 100%

F1: Giá trị trung bình tính trạng ở con lai F1

P1: Giá trị trung bình tính trạng của bố P2: Giá trị trung bình tính trạng của mẹ

F −1

x 100%

F1: Giá trị trung bình của con lai F1

PB: Giá trị tính trạng của bố hoặc của mẹ tốt nhất

Ưu thế lai chuẩn

Biểu thị tính ưu việt của con lai về một hay một số tính trạng nào đó so với giống lúa thường dùng tốt nhất ở một vùng nhất định

Hs =

S

S

F1: Giá trị trung bình của con lai F1 S: Giá trị của giống chuẩn đang trồng phổ biến trong sản xuất

1.2.1.3 Sự biểu hiện ưu thế lai ở lúa

Ưu thế lai xuất hiện ngay từ khi hạt mới nảy mầm cho đến khi hoàn thành quá trình sinh trưởng và phát triển của cây Sự biểu hiện của ưu thế lai ở các cơ quan sinh trưởng sinh dưỡng và sinh trưởng sinh thực (Nguyễn Văn Hiển và cộng

sự, 2000)

- Ưu thế lai ở hệ rễ: Theo kết quả nghiên cứu của Lin và Yuan (1980) đã xác nhận con lai F1 có số lượng rễ ra sớm, ra nhiều và nhanh hơn bố mẹ chúng Chất lượng rễđược đánh giá bằng độ dày, trọng lượng khô, số lượng rễ phụ, số lượng lông hút và hoạt động hút chất dinh dưỡng của bộ rễ từ rễ lên cây, hệ rễ của lúa lai hoạt động mạnh nhất khi lúa bắt đầu đẻ nhánh Chính vì thế mà lúa lai có tính thích ứng rộng với những điều kiện bất thuận như ngập úng, hạn, phèn mặn (Quách Ngọc

Ân, 1994; Anonymous, 1997)

- Ưu thế lai về khả năng đẻ nhánh: Con lai F1 đẻ nhánh sớm, sức đẻnhánh khoẻ, tập trung và có tỷ lệ nhánh hữu hiệu cao (Chang, 1967; Lin và Yuan, 1980)

- Ưu thế lai về chiều cao cây: Chiều cao cây của lúa lai cao hay thấp hoàn toàn phụ thuộc vào đặc điểm của bố mẹ Tuỳ từng tổ hợp, chiều cao cây của F1 có lúc biểu hiện ưu thế lai dương, có lúc nằm trung gian giữa bố mẹ, có lúc xuất hiện

ưu thế lai âm Vì chiều cao cây có liên quan tới tính chống đổ trên đồng ruộng nên khi chọn bố mẹ phải chú ý chọn các dạng nửa lùn để con lai có dạng cây nửa lùn (Chang, 1967)

- Ưu thế lai về thời gian sinh trưởng: Lin and Yuan (1980) cho rằng đa số con lai F1 có thời gian sinh trưởng khá dài và thường dài hơn bố mẹ sinh trưởng dài nhất Xu and Wang (1980) đã xác nhận thời gian sinh trưởng của con lai phụ thuộc vào thời gian sinh trưởng của dòng bố Một số kết quảnghiên cứu khác xác định thời gian sinh trưởng của con lai gần giống thời gian sinh trưởng của dòng bố hoặc dòng mẹ chín muộn (Ponnuthurai, và cs 1984)

Theo Nguyễn Thị Trâm và cs (1994) thì thời gian sinh trưởng của con lai F1 hệ

ba dòng dài hơn cả dòng mẹ và dòng phục hồi ở cả 2 vụ trong năm

- Ưu thế lai về một số đặc tính sinh lý: Nhiều nghiên cứu phát hiện thấy lúa lai có diện tích lá lớn, hàm lượng diệp lục trên một đơn vị diện tích lá cao do đó hiệu suất quang hợp cao Trái lại cường độ hô hấp của lúa lai thấp hơn lúa thường Con lai F1 có cường độ quang hợp cao hơn dòng bố khoảng 35%, cường độ hô hấp thấp hơn lúa thường từ 5-27% Hiệu suất tích luỹ chất khô của lúa lai hơn hẳn lúa thường nhờ vậy mà tổng lượng chất khô trong cây tăng, trong đó lượng vật chất tích luỹ vào bông hạt tăng mạnh còn tích luỹ vào các cơ quan như thân lá lại giảm mạnh (Trần Duy Quý, 1994; Kasura và cs, 2007)

- Ưu thế lai về khả năng chống chịu: Con lai F1 có khả năng chống chịu với những điều kiện bất thuận: lạnh, hạn, ngập, mặn, chua Sức chịu lạnh của lúa lai cao ở thời kỳ mạ nhưng lại chịu lạnh kém ở thời kỳ chín sáp Lúa lai có khả năng tái sinh chồi và khả năng chịu nước sâu cao (Islam, 2007) Lúa lai có khả năng chống chịu với một số loại sâu bệnh như rầy nâu, đạo ôn, bạc lá và thích ứng nhiều vùng sinh thái (Kaw, 1985; Senadhira và Virmani, 1987) Ở Việt Nam, một số tác giả đã công bố các giống lúa lai có ưu thế về tính chống đổ, chịu rét, kháng đạo ôn, khô vằn và khả năng thích ứng rộng (Nguyễn Công Tạn và cs, 2002a)

- Ưu thế lai về các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất: Kết quả nghiên cứu của một số tác giả cho thấy con lai có năng suất cao hơn bố mẹ từ 21%-70% khi gieo cấy trên diện rộng và hơn hẳn các giống lúa lùn cải tiến tốt nhất từ 20%-30%

Đa số các tổ hợp lai có ưu thế lai cao về số bông/khóm, khối lượng trung bình bông, tỷ lệ hạt chắc và khối lượng 1000 hạt (Virmani và cs, 1981) Ở Việt Nam, qua tổng kết của Bộ Nông nghiệp và PTNT cho thấy năng suất bình quân của lúa lai

ở các tỉnh phía Bắc đạt mức 7-8 tấn/ha, tăng hơn lúa thường cùng thời gian sinh trưởng từ 2-3tấn/ha/vụ

1.3 Lúa lai ba dòng

Lúa trồng (Oryza sativa L.) là cây lưỡng bội với n=12 nhiễm sắc thể, chiều

dài trung bình của một nhiễm sắc thể là từ 2 -6 micromet, có hệ gen nhỏ nhất trong các loài cây một là mầm đã được biết (430 Mb), trong đó có 15 – 30% vùng mã hóa, với 20.000 – 40.000 gen khác nhau, khoảng 600 gen hình thái được biết đến Lúa có nguồn gen rất đa dạng – khoảng 120.000 thứ Những thông tin về cấu trúc

hệ gen cây lúa có thể sử dụng để tăng cường tiềm năng của cây lúa, cây lương thực quan trọng bậc nhất thế giới

Lúa lai ba dòng là tổ hợp lúa lai được phát triển, nghiên cứu và ứng dụng sớm nhất trong lịch sử phát triển lúa lai Lúa lai ba dòng là hệ lúa lai khi sản xuất hạt F1 cần đến ba dòng có bản chất di truyền khác nhau là: (1) dòng bất dục tế bào chất CMS hay còn gọi là dòng A, (2) dòng duy trì bất dục đực hay gọi là dòng B và (3) dòng phục hồi hữu dục đực gọi là dòng R

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

1.3.1.1 Dòng bất dục đực di truyền tế bào chất (dòng A)

Trong hệ thống lai này, người ta sử dụng dòng bất dục đực tế bào chất làm

mẹ Dòng bất dục đực tế bào chất lần đầu tiên được tạo ra từ một cá thể trong quần

thể lúa dại (Oryza f.spontanea)

- Một dòng bất dục đực tế bào chất cần phải di truyền được tính trạng này cho thế hệ sau một cách ổn định mà vẫn giữ được tính bất dục không thay đổi

- Mặt khác dòng bất dục này lại phải được phục hồi một cách dễ dàng nghĩa

là nó phải được phục hồi bằng nhiều giống khác nhau để tăng khả năng chọn lọc các

tổ hợp có ưu thế lai cao hơn Đồng thời độ kết hạt của con lai được phục hồi phải cao và ổn định, ít bị chi phối bởi điều kiện ngoại cảnh

Tất cả các dòng di truyền bất dục đực hiện nay đều là bất dục đực di truyền

tế bào chất Dạng bất dục này là kết quả của tương tác giữa gene bất thụ trong tế bào chất và các gene bất thụ lặn trong nhân

Kiểu gene của dòng bất dục đực tế bào chất là S(rr) còn kiểu gene của dòng duy trì và dòng phục hồi lần lượt là Nrr và NRR hay SRR, còn kiểu gene của hạt phấn lai là SRr

Giao tử đực

r

Dòng A*

(mẹ) Srr

Giao tử cái

Sr

Dòng R (bố) SRR

Hình 1.1 : Cơ chế di truyền của tính trạng bất dục đực tế bào chất

Chú thích: S – gene bất thụ tế bào chất ; N – gene hữu thụ tế bào chất

R – gene trội ở nhân ; r – gene lặn ở nhân 1.3.1.2 Dòng duy trì bất dục đực (Dòng B)

Là dòng dùng để thụ phấn cho dòng bất dục đực sinh ra con cái mà vẫn giữ được tính bất dục đực Dòng duy trì quyết định các tính trạng chính của một dòng bất dục đực

- Dòng duy trì là dòng thuần với quần thể thống nhất

- Có nhiều hạt phấn để phục vụ cho công tác nhân dòng bất dục đực tế

bào chất

1.3.1.3 Dòng phục hồi hữu dục (dòng R)

Là dòng thụ phấn dùng để thụ phấn cho dòng bất dục đực sinh ra thế hệ con lai F1 hữu dục đực và tự kết hạt được Phục hồi hữu dục là khả năng của một dòng khi lai với một dòng bất dục đực nào đó có khả năng cho con lai hữu dục bình thường Dòng phục hồi hữu dục đóng vai trò vô cùng quan trọng trong chương trình chọn giống nhằm khai thác tính bất dục đực đặc thù của dòng bất dục đực tế bào chất Đặc điểm phục hồi tính hữu dục được kiểm soát bởi 1 hoặc 2 gene trong nhân

tế bào Gene trội này lấn át hoàn toàn tính bất dục của gene bất dục đực tế bào chất,

vì vậy khi chuyển cặp gen trội RR vào bất kì giống nào dù trong tế bào chất có nhân

tố gây bất dục hay không thì dòng đó vẫn trở nên hữu dục

Ở Việt Nam, trên 50 dòng bất dục đực tế bào chất (dòng A) nhập nội từ IRRI, Trung Quốc, Ấn Độ và Thái Lan đã được khảo sát Kết quả chọn được 9 dòng từ IRRI

và một dòng từ Ấn Độ Hầu hết các dòng này đều đạt độ bất thụ hoàn toàn, có đặc tính nông học tốt và thích nghi với điều kiện ở Việt Nam và đều mang nguồn bất dục đực tế

bào chất từ lúa hoang Oryza spontanea Bốn dòng A triển vọng nhất là IR58025A,

IR62829A, IR64608A và PMS 10A Nhiều giống lúa cao sản đã được sử dụng để lai thử nghiệm với 4 dòng trên nhằm xác định những dòng phục hồi và dòng duy trì phù hợp tương ứng Các dòng phục hồi (dòng R) của IR58025A là OM 269, IR64, IR62032, OM997 Các dòng duy trì (dòng B) tương ứng là IR50404, IR44595 Tương

tự như vậy 3 dòng A còn lại là IR62829A, IR64608A và PSM10A cũng có các giống khác là dòng phục hồi và dòng duy trì tương ứng

- Ưu điểm lớn nhất của lúa lai hệ ba dòng là tạo ra số lượng con lai F1 lớn, năng suất so với lúa thuần cao hơn từ 20 – 30%, tính thích ứng rộng, khả năng chống chịu tốt Tuy nhiên, lúa lai ba dòng cũng có nhiều nhược điểm và hiện nay đang dần dần ít được nghiên cứu hơn Đây là phương pháp phổ biến được ứng dụng rộng rãi nhất trong việc phát triển và thương mại hóa các giống lúa lai

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

1.3.2.1 Chọn tạo dòng A

Trong quá trình nghiên cứu và phát triển lúa lai, các nhà chọn giống đã đề

xuất một số phương pháp chọn dòng bất dục đực di truyền tế bào chất như sau:

- Nhập nội: Nhập nội giống là một phương pháp mất ít thờigian và có hiệu quả đặc biệt đối với các nước nghèo và chậm phát triển Ở Việt Nam trong những năm vừa qua chúng ta đã nhập nội được 16 dòng CMS từ Trung Quốc và một số nước trồng lúa trên thế giới (Nguyễn Công Tạn và cs., 2002a)

- Chọn tạo dòng CMS đồng tế bào chất: Phương pháp này được thực hiện khi có sẵn các dòng CMS nhập nội hoặc tự tạo từ trước Để đa dạng hóa các dòng CMS cần lai với nhiều dòng giống lúa có đặc tính nông học tốt với tiềm năng năng suất cao, chất lượng tốt và chống chịu với sâu bệnh hại

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

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

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

lai xa địa lý, thường quan sát thấy con lai bất dục ngay từ thế hệ F1 hoặc có thể xuất hiện một số cá thể bất dục trong quần thể phân ly F2 Mỗi loại bất dục này đều do những nguyên nhân khác nhau gây nên Theo kết quả nghiên cứu của các nhà chọn

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

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

dại và lúa trồng, kiểu “BT” lai giữa Indica với Japonica Từ một số tổ hợp lai giữa

các giống trong cùng loài phụ có nguồn gốc địa lý xa nhau cũng có thể chọn được các dòng bất dục mới

+ Bằng phương pháp gây đột biến:

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

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

mà các nhà chọn giống mong muốn Sau khi tiến hành đánh giá con lai F1 và lựa

chọn các tổ hợp lai F1 bất dục đực Các tổ hợp được chọn đem lai lại với dòng bố, tiếp tục như vậy 5-6 lần sau đó đánh giá độ thuần kiểu hình và độ thuần tính bất dục Cặp nào có độ ổn định tính bất dục cao chính là cặp A/B mới có nguồn gốc tế bào chất

và nhân hoàn toàn khác biệt

+ Bằng phương pháp lai lại:

Bằng phương pháp lai lại nhiều lần để chuyển gen gây bất dục tế bào chất từ dòng ban đầu vào các giống lúa thuần với những đặc tính nông sinh học mong muốn Có thể tạo ra các dòng CMS cùng nguồn tế bào chất ban đầu, nhưng phong phú về các đặc trưng đặc tính nông sinh học

1.3.2.2 Chọn tạo dòng B

Muốn chọn được dòng duy trì nhất thiết phải có dòng bất dục (dòng CMS) Một dòng duy trì chỉ có khả năng duy trì một hay một số dòng bất dục đực cùng kiểu Người ta tiến hành chọn dòng duy trì bằng cách dùng dòng bất dục làm mẹ lai với nhiều dòng có các đặc tính mong muốn, hạt lai thu được gieo thành hàng và khi cây lúa trỗ bông tiến hành kiểm tra hạt phấn Tổ hợp nào có tỷ lệ hạt phấn bất dục trên 90% được chọn để lai lại với dòng bố nhiều lần Khi nào con lai đạt tỷ lệ bất dục 100%, thì

đó chính là dòng duy trì cần chọn

1.3.2.3 Chọn tạo dòng R

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

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

có những đặc trưng, đặc tính mong muốn, thu hạt lai, đánh giá F1, tổ hợp nào có tỷ

lệ hạt mẩy cao >80% thì dòng bố sẽ là dòng có khả năng phục hồi hữu dục

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

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

+ Dòng phục hồi mạnh/ Dòng phục hồi mạnh

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

+ Dòng phục hồi yếu/ Dòng phục hồi yếu

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

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

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

có khả năng phục hồi tính hữu dục

Tạo dòng phục hồi bằng phương pháp đột biến: Dùng các tác nhân gây đột biến như: tác nhân vật lý (tia γ); tác nhân hoá học với liều lượng và nồng độ thích hợp để tác động lên các giống lúa thuần có thể chọn được các dòng đột biến có khả năng phục hồi mạnh với các đặc tính nông học mong muốn

1.3.3 Tính trạng phục hồi hữu dục và gen phục hồi hữu dục

1.3.3.1 Cơ chế kiểm soát tính trạng bất dục đực tế bào chất

Nghiên cứu về tái tổ hợp gene và tương tác giữa gene nhân của các dòng cho phấn với gene tế bào chất của các dòng bất dục đực tế bào chất , cho thấy có ba kiểu phản ứng khác nhau:

- Duy trì tính bất dục đực tế bào chất tạo ra con lai giữa dòng bất dục đực tế bào chất với dòng cho phấn biểu hiện bất dục đực

- Phục hồi tính hữu dục đực: Con lai giữa dòng bất dục đực tế bào chất với dòng cho phấn biểu hiện hữu dục đực

- Phục hồi hoặc duy trì tính bất dục đực không hoàn toàn: Con lai giữa dòng bất dục đực tế bào chất với dòng cho phấn biểu hiện bất dục đực hoặc hữu dục không hoàn toàn

1.3.3.2 Cơ chế di truyền của hiện tượng phục hồi hữu dục

- Giả thuyết đơn gene: cho rằng tính bất dục đực là kết quả của mối tương tác giữa gene lặn trong nhân và kiểu tế bào chất đã có thay đổi về cấu trúc Gene này tuân thủ theo quy luật của Mendel Khi kiểu gene nhân là RR hoặc Rr thì kết quả là

sẽ cho con lai hữu dục hoàn toàn hoặc hữu dục một phần Nếu gen nhân là rr thì con lai sẽ bất dục hoàn toàn Đó là do 2 cơ chế: (1) Gene trội trong nhân có khả năng điều hòa tương tác nhân và tế bào chất bình thường nên tạo cơ hội cho sự phát triển hạt phấn bình thường (2) Các alen trội có thể kìm chế ảnh hưởng bất dục hóa do đó

giao tử đực phát triển bình thường

- Giả thuyết hai gene: Sự phục hồi hữu dục hạt phấn của tế bào chất kiểu T được đảm nhận bởi nhiều gene trội và kiểu gene của dòng mẹ cũng ảnh hưởng đến

sự xuất hiện bất dục đực Một số tác giả cho rằng để phục hồi hoàn toàn tính bất dục đực kiểu T cần phải có ít nhất hai gene và một gene gây ảnh hưởng chính

- Giả thuyết đa gene: Sự phục hồi hữu dục ở dạng tế bào chất bất dục là do nhiều gene trội tham gia và việc chuyển từ một trong các gene trội đó thành gene lặn là nguyên nhân gây ra bất dục đực

1.3.3.3 Giải thích cơ chế của hiện tượng phục hồi

Chúng ta đã biết hoạt động của các gen nhân và ty thể có liên quan đến nhau Nhiều loại enzyme có mặt ở ty thể nhưng lại chịu sự chi phối của cả gen trong nhân Với bất dục đực tế bào chất có thể là đơn gen hoặc đa gen kiểm soát Do vậy, nếu là hồi phục đơn gen thì hoạt động của chúng có tác dụng chấn chỉnh hình dạng và bổ khuyết những khiếm khuyết trong chuỗi hô hấp để đưa tới sự phục hồi chức năng năng lượng của ty thể đảm bảo cho hạt phấn phát triển bình thường Nhiều nhà nghiên cứu cho rằng khi cây trồng biểu hiện bất dục đực có nghĩa là ty thể không được nạp đủ các enzyme hay các cấu phần của enzyme do các gen ở nhân điều khiển mà các enzyme này tham gia vào quá trình hô hấp cung cấp năng lượng cho

tế bào Khả năng phục hồi có thể xảy ra theo các khuynh hướng sau:

+ Làm thay đổi cấu trúc không gian hoặc sự thiếu hụt liều lượng các enzyme Trong trường hợp này các gen phục hồi có tác dụng chấn chỉnh lại cấu trúc và bổ khuyết những thiếu hụt của enzyme Kết quả là ty thể được nạp đủ enzyme và hoạt động trở nên bình thường

+ Các gen phục hồi khắc phục những biến cố ở màng ty thể hoặc chức năng hoạt động của vận chuyển peptit

Nếu hệ thống phục hồi do đa gen kiểm soát có khả năng sẽ liên quan tới những thay đổi số lượng và mức cung cấp năng lượng biểu hiện ở sự sai khác về độ lớn của hạt phấn, độ bắt màu, hình dạng hạt phấn và mức độ phục hồi cũng khác nhau

+ Các alen trội của các gen phục hồi có khả năng điều hòa mối tương tác nhân - tế bào chất để đảm bảo cho hạt phấn hữu thụ phát triển và loại trừ sự phát triển của hạt phấn bất dục

+ Các alen trội có khả năng kiềm chế các tác động bất dục đực hóa do vậy hạt phấn hình thành và phát triển bình thường

1.3.3.4 Tiêu chuẩn của một dòng phục hồi

- Dòng phục hồi tốt phải có các tiêu chuẩn sau

+ Chiều cao cây đạt từ 95 – 110 cm, cây cứng, đẻ nhánh khỏe và kéo dài

+ Thời gian sinh trưởng dài hơn dòng bất dục đực (dòng A)

+ Có nhiều tính trạng quý có thể di truyền cho con lai F1, đồng thời lấn át các tính trạng xấu của dòng A như: Sức sinh trưởng mạnh, chống chịu sâu bệnh tốt, chống đổ, chống úng, chịu rét thời kỳ mạ, chịu hạn,

+ Bao phấn to mẩy, chứa nhiều hạt phấn, khi nở hoa bao phấn mở và tung phấn mạnh, tập trung, khả năng bám dính của hạt phấn tốt, nảy mầm nhanh và thụ tinh mạnh

+ Có khả năng phục hồi mạnh, con lai F1 đậu hạt cao trên 80%

+ Có khả năng tương hợp di truyền rộng để có thể phục hồi hữu dục cho nhiều dòng bất dục đực khác nhau tạo ra những tổ hợp lai xa địa lý sinh thái hoặc xa huyết thống nhằm khai thác tiềm năng ưu thế lai cao

- Dòng phục hồi phải có khả năng phục hồi mạnh nghĩa là độ kết hạt của con lai của nó phải tương đương với độ kết hạt của một giống bình thường

- Có các tính trạng nông học tốt hơn khả năng kết hợp tốt hơn và có ưu thế lai đáng kể ở các con lai

- Cây của dòng phục hồi phải cao hơn dòng bất dục đực, thời gian sinh trưởng phải tương đương hoặc xấp xỉ so với dòng bất dục đực

- Bao phấn phải lớn với nhiều hạt phấn, ra hoa tốt và nứt bình thường

1.4 Nghiên cứu về khả năng kết hợp trong chọn giống lúa lai

1.4.1 Khái niệm về khả năng kết hợp

Vấn đề cơ bản trong chọn giống ưu thế lai là phải xác định được khả năng kết

hợp của các dạng bố mẹ để tìm ra tổ hợp lai tốt nhất để nâng cao hiệu quả của quá trình chọn giống mới Vì vậy việc nghiên cứu khả năng kết hợp của nguồn vật liệu ban đầu

là mục tiêu hết sức quan trọng trong quá trình tạo giống lúa lai

Khả năng kết hợp được biểu hiện bằng giá trị trung bình của ưu thế lai, quan sát

ở tất cả các cặp lai, và độ chênh lệch so với giá trị trung bình của cặp lai cụ thể nào đó

Giá trị trung bình biểu thị bằng khả năng kết hợp chung (General combining ability - GCA), còn độ chênh lệch biểu thị khả năng kết hợp riêng (Specific combining ability - SCA) (Ngô Hữu Tình và Nguyễn Đình Hiền, 1996)

Sprague và Tatum (1942) chia tác động gen liên quan tới KNKH thành hai loại: khả năng kết hợp chung được xác định bởi yếu tố di truyền cộng, còn khả năng kết hợp riêng được xác định bởi yếu tố ức chế, tính trội, siêu trội và điều kiện môi trường

Khả năng kết hợp chung là đại lượng trung bình về ưu thế lai của tất cả các

tổ hợp lai mà dòng đó tham gia, thể hiện khả năng cho ưu thế lai của dòng đó với các dòng khác Khả năng kết hợp chung (GCA) đặc trưng cho hiệu quả cộng tính, biểu hiện về số lượng, trạng thái và hoạt tính của gen làm xuất hiện tác động cộng tính, là hợp phần di truyền cố định mà giống đó có khả năng truyền lại cho thế hệ sau Kết quả đánh giá khả năng kết hợp của các dòng bố mẹ thông qua các tính trạng trên tổ hợp lai của chúng, giúp chúng ta có thể xác định về việc giữ lại dòng

có KNKH cao, loại đi những dòng kém có KNKH thấp

Việc đánh giá khả năng kết hợp chung, khả năng kết hợp riêng của các giống, dòng là rất quan trọng và cần thiết trong việc tạo giống ưu thế lai Để đánh giá khả năng kết hợp, thường áp dụng các phương thức lai như: lai dialen, lai đỉnh với việc sử dụng bộ giống thử tốt Từ đó thiết lập các chương trình để thu các F1 từ các tổ hợp lai (tập đoàn giống lai F1) đánh giá, chọn lọc các tổ hợp lai triển vọng và chúng được đưa vào thử nghiệm khác nhau, chọn ra giống lai phục vụ cho sản xuất theo các mục tiêu đề ra

1.4.2 Đánh giá khả năng kết hợp

Các nhà khoa học cho rằng đánh giá khả năng kết hợp thực chất là xác định tác động của gen và chia tác động của gen liên quan đến khả năng kết hợp thành hai loại: khả năng kết hợp chung được kiểm soát bởi yếu tố di truyền cộng của các gen trội, đặc trưng cho hiệu quả cộng tính, khả năng kết hợp riêng được xác định bởi yếu tố ức chế,

tính trội, siêu trội của các gen và điều kiện môi trường (Lê Duy Thành, 2001)

Để đánh giá khả năng kết hợp của các vật liệu tạo giống cần phải tiến hành lai thử và so sánh các con lai Đưa ra các sơ đồ lai và các phương pháp đánh giá khả năng kết hợp khác nhau

Đánh giá KNKH bằng phương pháp lai đỉnh

Lai đỉnh (Topcross) là một trong những phương pháp lai thử chủ yếu để xác định khả năng kết hợp chung (GCA), các dòng, giống cần xác định khả năng kết hợp được lai với cùng một dạng chung gọi là cây thử (Tester) Phương pháp này thường được sử dụng ở giai đoạn đầu của quá trình chọn lọc, khi khối lượng dòng quá lớn (Lê Duy Thành, 2001)

Phương pháp lai trắc nghiệm (Line x Tester) được phát triển từ phương pháp lai đỉnh trên cơ sơ sử dụng một số cây thử khác nhau để làm tăng độ chính xác thí nghiệm Từ những kết quả của lai đỉnh và lai trắc nghiệm có thể xác định được các dòng có khả năng kết hợp tốt, cho con lai có ưu thế lai cao (Lê Duy Thành, 2001)

* Phương pháp “Line x Tester” theo mô hình Kempthorne (1957)

- Phân tích phương sai Line x Tester: Trên cơ sở kết quả thu được từ thí nghiệm bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên của các cặp lai, dòng và cây thử, tiến hành phân tích phương sai thí nghiệm một nhân tố là các kiểu gen tham gia thí nghiệm Nếu sự sai khác là có ý nghĩa theo phép nghiệm F thì tiếp tục bước 2 là phân tích phương sai do các hợp phần Line, Tester và Line x Tester được tạo nên trong thí nghiệm để đánh giá vai trò của các thành phần di truyền trong các tổ hợp lai

- Phân tích sự kết hợp các thành phần di truyền

Dựa vào kết quả phân tích về di truyền số lượng, người ta có thể ước đoán khả năng di truyền, hiểu được mức độ di truyền do gen điều khiển thông qua biến động kiểu hình và mức độ có thể cải thiện các đặc tính nào đó bằng việc chọn lọc trực tiếp do hoạt động của gen cộng tính, ước lượng được giá trị các kiểu gen có thể lai tạo được, dự đoán được kết quả của một chương trình lai tạo giống Mô hình Kempthorne (1957) đánh giá các thông số di truyền tính trạng dựa trên cơ sở phân tích phương sai khả năng kết hợp chung và phương sai khả năng kết hợp riêng của các dòng vật liệu lai tạo và các tổ hợp lai, qua đó để phân tích phương sai cộng tính (δ2A) và phương sai tính trội (δ2D) để dự đoán vai trò chủ đạo của các hợp phần gen

trong việc điều khiển tính trạng

Phương sai được chia thành phương sai do dòng (Line) và phương sai do các vật liệu thử (Tester) để đánh giá vai trò của gen cộng tính trong việc điều khiển tính trạng phương sai do con lai (Line x Tester) để đánh giá hiệu quả của gen không cộng tính trong việc điều khiển tính trạng

Trong thí nghiệm, nếu thu được kết quả phân tích thống kê trên các tính trạng nghiên cứu có δ2D lớn hơn δ2A thì tính trạng đó là hữu ích trong nghiên cứu ưu thế lai

* Phân tích khả năng kết hợp chung và khả năng kết hợp riêng

Nhiều nghiên cứu về mối tương quan giữa khả năng kết hợp, ưu thế lai và năng suất cho thấy trừ một số trường hợp ngoại lệ, còn hầu hết các nghiên cứu đều kết luận khả năng kết hợp chung (GCA) và khả năng kết hợp riêng (SCA) quyết định đến tính trạng năng suất và do tác động cộng tính và không cộng tính của gen ngoài ra các nghiên cứu cũng tập trung vào khả năng kết hợp của các yếu tố cấu thành năng suất và các tính trạng nông sinh học khác Các tính trạng này được biểu hiện tác động cộng tính và không cộng tính của gen Để dự đoán các yếu tố cấu thành năng suất, thường khả năng kết hợp chung (GCA) ảnh hưởng lớn hơn khả năng kết hợp riêng (SCA)

Đánh giá KNKH bằng phương pháp luân giao (Dialen Cross)

Phương pháp đánh giá KNKH bằng luân giao được Sprague và Tatum đề xuất vào năm 1942 (Ngô Hữu Tình, Nguyễn Đình Hiền, 1996) đến năm 1947 thì East đã sử dụng hệ thống lai luân giao để xác định KNKH của các kiểu gen trong thí nghiệm chọn giống ngô

Luân giao là hệ thống lai thử, các dòng được lai với nhau theo tất cả các tổ hợp có thể Qua phân tích lai luân giao thu được:

- Bản chất và ước lượng các chỉ số di truyền

- KNKH chung và KNKH riêng của bố mẹ và con lai

Phân tích các tổ hợp lai luân giao cho chúng ta biết được bản chất và giá trị thực của các tham số di truyền, KNKHC và KNKHR của bố mẹ biểu hiện ở con lai

Chương 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Vật liệu nghiên cứu

- Gồm 28 tổ hợp lúa lai ba dòng, là con lai F1 của 7 dòng mẹ và 4 dòng

- Giống đối chứng là Nhị ưu 838

- Các dòng bố mẹ của tổ hợp lai được tuyển chọn là có triển vọng trong năm

2014 Danh sách các tổ hợp lai, cụ thể:

Bảng 2.1 Danh sách các tổ hợp lai khảo sát trong vụ Xuân 2015

2.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu

- Địa điểm: Khu thí nghiệm của Viện nghiên cứu và phát triển cây trồng – Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam

- Thời gian: Vụ Xuân năm 2015 (Từ tháng 01/2015 đến tháng 08/2015)

2.3 Nội dung nghiên cứu

- Đánh giá KNKH của các dòng bố mẹ lúa lai ba dòng mới và đánh giá đặc điểm sinh trưởng, đặc điểm nông sinh học, đặc điểm hình thái của các tổ hợp lúa lai

ba dòng mới Đánh giá được mức độ nhiễm sâu bệnh, năng suất và chất lượng của các tổ hợp lai

- Đánh giá ảnh hưởng của thời vụ đến đặc điểm sinh trưởng, đặc điểm nông sinh học, đặc điểm hình thái, đặc điểm tính dục, mức độ nhiễm sâu bệnh của các dòng bố mẹ tổ hợp lai 13A/R17

2.4 Phương pháp nghiên cứu

2.4.1 Thí nghiệm 1: Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng bố mẹ lúa lai ba dòng

a Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí theo kiểu tuần tự không nhắc

lại, đối chứng nhắc lại ba lần

- Thời vụ: Xuân 2015

- Mật độ cấy 30 khóm/m2, diện tích ô là 9m2/tổ hợp, cấy 1 dảnh/ khóm

- Kỹ thuật canh tác: Theo quy trình của Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng – Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam

b Chỉ tiêu theo dõi

* Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng

- Ngày gieo mạ, phương pháp gieo mạ (dược)

- Ngày cấy

- Từ gieo đến bắt đầu đẻ nhánh (ngày)

- Thời gian đẻ nhánh (ngày)

- Thời gian từ gieo đến bắt đầu trỗ 50% (ngày)

- Thời gian trỗ (ngày): Số ngày từ bắt đầu trỗ (xác định từ khi có 10% số cây

có bông thoát khỏi bẹ lá dòng khoảng 5cm) đến kết thúc trỗ (khi có 80% số cây trỗ)

- Thời gian sinh trưởng (ngày): Tính số ngày từ khi gieo đến khi 85% số hạt trên bông chín

* Đặc điểm nông sinh học

* Động thái sinh trưởng: Sau cấy, cắm que định điểm theo dõi, mỗi ô theo

dõi 10 cây, 7 ngày theo dõi một lần:

- Động thái tăng chiều cao cây: Đo từ mặt đất đến mút lá,7 ngày theo dõi một lần

- Động thái ra lá: 7 ngày 1 lần trên các cá thể, đếm số lá trên thân chính (bắt đầu khi mạ có 3 lá đánh một chấm sơn, lá thứ 5 đánh 2 chấm sơn, lá thứ 7 đánh 3 chấm sơn, lá thứ 9, 11, 13 quay lại theo ban đầu: lá thứ 9 đánh 1 chấm đến số lá cuối cùng)

- Động thái đẻ nhánh: Đếm số nhánh trên khóm 7 ngày một lần

- Đo chiều dài bông, dài cổ bông (cm)

+ Điểm 1: Diện tích vết bệnh trên lá từ 1 - 5%

+ Cấp 1: vết bệnh thấp hơn 20% chiều cao cây

+ Cấp 3: vết bệnh từ 20 - 30% chiều cao cây

+ Cấp 5: vết bệnh từ 31 - 45% chiều cao cây

+ Cấp 7: vết bệnh từ 46 - 65% chiều cao cây

+ Cấp 9: vết bệnh > 65% chiều cao cây

- Rầy nâu: Quan sát lá, cây bị hại gây héo và chết từ giai đoạn lúa đẻ nhánh đến giai đoạn lúa chín và cho điểm theo thang điểm 0, 1, 3, 5, 7, 9:

+ Điểm 0: Cây không bị hại

+ Điểm 1: Hơi biến vàng trên một số cây

+ Điểm 3: Lá biến vàng bộ phận, chưa bị “cháy rầy”

+ Điểm 5: Lá bị vàng rõ, cây lùn và héo, ít hơn một nửa số cây bị cháy rầy, cây còn lại lùn nặng

+ Điểm 7: Hơn một nửa số cây bị héo hoặc cháy rầy, số cây còn lại lùn nặng

- Sâu đục thân: Tính tỷ lệ dảnh bị chết và bông bạc do sâu hại và phân theo cấp:

* Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất

- Số bông hữu hiệu/khóm: Đếm số bông có ít nhất 10 hạt chắc của một cây Số cây mẫu: 5

- Số hạt/bông: Đếm tổng số hạt có trên bông Số cây mẫu: 5

- Tỷ lệ lép: Tính tỷ lệ (%) hạt lép trên bông Số cây mẫu: 5

- Khối lượng 1000 hạt (gam): Cân 2 lần mỗi lần 500 hạt ở độ ẩm 13%, sai số giữa hai lần cân không vượt quá 2%

- Năng suất lý thuyết (NSLT) (tạ/ha) = Số bông/m2 x Tổng số hạt /bông x Tỷ

F

F −1

x 100%

F1: Giá trị trung bình của con lai F1