nghiên cứu ứng dụng bất dục đực để sản xuất hạt giống bông lai

Mục tiêu của đề tài Xây dựng được quy trình công nghệ sản xuất hạt giống bông lai ứng dụng tính bất dục đực cho năng suất hạt lai cao, chất lượng đảm bảo, giá thành hạ và hiệu quả kinh

BỘ CÔNG THƯƠNG TẬP ĐOÀN DỆT MAY VIỆT NAM

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BẤT DỤC ĐỰC ĐỂ SẢN XUẤT

HẠT GIỐNG BÔNG LAI

Chủ nhiệm đề tài: TS Lê Quang Quyến

9045

Ninh Thuận, tháng 01/2012

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết

Cây bông (Gossypium malvacearum L.) là cây công nghiệp quan trọng, có

giá trị kinh tế cao và sản phẩm đa dạng Hiện tại, toàn thế giới có hơn 50 quốc gia trồng bông với diện tích 30-34 triệu ha/năm, tổng giá trị hàng hóa 20 tỷ USD; được trồng nhiều nhất ở Ấn Độ, Mỹ, Trung Quốc, Pakistan, Uzbekistan, Brazil, Thổ Nhĩ Kỳ (ICAC, 2011) [21]

Trước năm 1960, giống thuần là loại hình giống duy nhất sử dụng trong sản xuất bông ở các nước Từ 1960 trở đi, hướng nghiên cứu sử dụng ưu thế lai dần được đẩy mạnh, tập trung nhiều nhất ở Ấn Độ, Mỹ, Ai Cập, Israel, Trung Quốc, Pakistan, Brazil, Liên Xô cũ (Hsu và Gale, 2001) [19] Israel hiện là nước có tỷ

lệ diện tích sản xuất trồng bằng giống lai cao nhất (hơn 80%) Ấn Độ là nước đầu tiên sử dụng giống bông ưu thế lai H4 với mục đích thương mại từ năm 1970; đến nay, hơn 40% diện tích sản xuất bông của nước này được trồng bằng các giống lai Đặc biệt, Trung Quốc, hiện đứng đầu thế giới về sản xuất và tiêu thụ bông vải, có tới gần 50% diện tích với đa phần diện tích sản xuất sử dụng giống lai (ICAC, 2007) [ ]

Tại Việt Nam, nghiên cứu sử dụng ưu thế lai trên cây bông bắt đầu từ những năm 1980 và phóng thích giống lai đầu tiên L18 năm 1995 Từ đó đến nay, 3 thế

hệ giống lai đã được đưa vào sản xuất; lần lượt từ thế hệ 1 gồm L18, VN20 và VN35 (có ưu thế lai cao về sinh trưởng và năng suất, phẩm chất xơ đạt yêu cầu); đến thế hệ 2 gồm VN15 và VN01-2 (cải tiến tính kháng sâu xanh, rầy xanh và phẩm chất xơ); và sang thế hệ 3 gồm VN04-3, VN04-4 và VN04-5 (cải tiến tỷ lệ

xơ và phẩm chất xơ) Các giống lai này đã góp phần tăng năng suất lên 1,5 đến 2 lần (0,6-0,7 tấn/ha lên 1,0-1,2 tấn/ha) [ 7 ]

Nhìn chung, ở các nước cùng như Việt Nam, giống lai tuy ưu thế hơn giống thuần về nhiều mặt, nhưng hạn chế là giá hạt giống còn cao vì sản xuất bằng phương pháp thủ công, chi phí khử đực và thụ phấn quá cao; đồng thời khó đảm bảo độ thuần Theo Uỷ ban tư vấn bông thế giới (ICAC, 2007) [ ], hiện tại, chi phí hạt giống cao nhất là Colombia (khoảng 102 USD/ha – do nhập nội); Mỹ, Ấn Độ, Pakistan (70 - 80USD/ha); Trung Quốc (50-60 USD/ha) (Hezhong Dong và cộng

sự, 2005) Ở Việt Nam, giá thành hạt giống lai tuy có thấp hơn Trung Quốc (8,0 – 8,5USD/kg so với 10 – 12USD/kg), chi phí hạt giống tuy có thấp hơn các nước, nhưng vẫn còn cao đối với nông dân (40 – 45USD/ha) [21 ]

Trước thực tế đó, giảm giá thành hạt giống là mục tiêu chung của các nước

sử dụng giống lai; trong đó, định hướng chính là giảm chi phí khử đực và thụ phấn bằng con đường sử dụng mẹ bất dục đực, thụ phấn nhờ ong và côn trùng tự nhiên (Bhale, 1990; Shroff Dean, 1990) [12 ] [ ]

Trên cây bông, hiện tượng bất dục do gen nhân kiểm soát lần đầu tiên được phát hiện ở Mỹ (Justus, 1960) Hiện tại, có tất cả 14 loci quy định tính bất dục đã

được tìm thấy; gồm 4 đơn gen trội Ms 4 , Ms 7 , Ms 10, Ms11 , Ms 12 và Ms 13; 4 đơn gen

lặn ms 1 , ms 2 , ms 3 và ms 14 ; còn lại là 2 trường hợp gen lặn kép ms 5 ms 6 và ms 8 ms 9

(Turcotte và Feaster, 1985) [54 ] Trong các trường hợp trên, kiểu hình bất dục ổn định, được nghiên cứu và sử dụng nhiều nhất là dạng quy định bởi gen lặn kép

ms 5 ms 6 [54 ] Một số nước đã thành công khi sử dụng dạng mẹ bất dục này trong tạo giống lai thương mại như Ấn Độ với các giống lai GMS-1-D8-5, GMS-7, GMS-19; Pakistan với CIMH-1; Trung Quốc với CCRI 38 Đối với Việt Nam, từ năm 1997 đến nay, tập đoàn quỹ gen bông tại Viện nghiên cứu bông và phát triển nông nghiệp Nha Hố đã thu thập 25 mẫu giống mang gen quy định tính bất dục

ms 5 ms 6 Từ đó, nhiều tổ hợp lai đã được lai tạo, so sánh, khảo nghiệm; trong đó, một số tổ hợp tỏ ra có triển vọng có thể đưa ra sản xuất [2 ]

Tuy nhiên, đối với loại hình giống lai này, do trong sản xuất, dòng mẹ là dòng lưỡng dục, phân ly thành 2 dạng bất dục và hữu dục theo tỷ lệ 1:1 Việc nhổ

bỏ dạng hữu dục trước khi thụ phấn làm giảm 50% mật độ gieo ban đầu; và do đó, làm giảm năng suất Mặt khác, đây là phương pháp mới, một số yếu tố kỹ thuật như tỷ lệ gieo bố/mẹ, cũng như vấn đề sử dụng dạng mẹ kháng sâu bệnh như thế nào để hạn chế phun thuốc hóa học để không làm ảnh hưởng đến quần thể côn trùng thụ phấn chưa được nghiên cứu Xuất phát từ đó, chúng tôi tiến hành thực

hiện đề tài “Nghiên cứu ứng dụng tính bất dục đực để sản xuất hạt giống bông lai”

2 Mục tiêu của đề tài

Xây dựng được quy trình công nghệ sản xuất hạt giống bông lai ứng dụng tính bất dục đực cho năng suất hạt lai cao, chất lượng đảm bảo, giá thành hạ và hiệu quả kinh tế cao

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tình hình sản xuất bông trong những năm gần đây

1.1.1 Tình hình sản xuất bông trên thế giới

Hiện nay, trên thế giới có khoảng hơn 80 quốc gia sản xuất bông vải với diện tích hằng năm khoảng 30-35 triệu ha, tập trung chủ yếu ở các nước có điều kiện khí hậu nhiệt đới và á nhiệt đới Trong gần 10 năm trở lại đây, diện tích trồng bông toàn cầu biến động trong khoảng 30-35 triệu ha với sản lượng bông xơ khoảng 20-25 triệu tấn/năm Tổng giá trị sản xuất bông đạt 21 tỷ USD/năm, trong đó các nước đang phát triển chiếm khoảng 70% giá trị Sản xuất bông ở khu vực Châu Á chiếm khoảng 65% sản lượng toàn cầu, Châu Mỹ Latinh khoảng khoảng 19%, Châu Phi chiếm <5% (ICAC, 2011) [21]

Hiện tại, diện tích trồng bông trên thế giới có xu hướng chững lại, ổn định trong khoảng 33 triệu ha Tuy nhiên, năng suất bông xơ có xu hướng tăng từ 6,4 tạ/ha vào năm 2001 lên 7,26 tạ/ha vào năm 2010; theo đó, sản lượng bông xơ không giảm mà có xu hướng tăng lên Theo tính toán của ICAC (2011) [21], tuy sản lượng bông ước tính trong niên vụ 2010/2011 đạt 25,1 triệu tấn nhưng vẫn còn thấp hơn so với nhu cầu của thế giới (ước tính 27,4 triệu tấn) - còn thiếu hụt khoảng 5% Chính vì vậy, giá bông tăng liên tục từ 2004 đến nay, hiện đạt mức 1,68 USD/kg bông xơ

Tính đến niên vụ 2009/2010, Trung Quốc là nước đứng đầu thế giới về sản lượng bông xơ (6,85 triệu tấn), đứng thứ hai là Ấn Độ (trên 5 triệu tấn), Mỹ (2,6 triệu tấn), Pakistan (trên 2 triệu tấn), Brazil (khoảng 1,2 triệu tấn), (ICAC, 2011) [21] Theo thống kê của Bộ nông nghiệp Mỹ, trong số các nước sản xuất bông đứng đầu thế giới thì Braxin và Trung Quốc là các nước có năng suất bông đạt mức khá cao Năng suất bông hạt bình quân chung của các quốc gia này đạt mức

từ 22 - 23 tạ/ha Các nước khác như Uzbekistan và Thổ Nhĩ Kỳ có năng suất bông cũng ở mức cao

1.1.2 Tình hình sản xuất bông trong nước

Về năng suất, do phụ thuộc quá lớn về thời tiết nên năng suất bông trồng nhờ nước trời không ổn định Có thể nói trong 7 năm, qua năng suất bông không tăng, dao động khoảng 10-11 tạ/ha Riêng ở vụ 2004 và 2005, năng suất có giảm (8,3-8,8 tạ/ha) do thời tiết quá khắc nghiệt Trong khi đó, năng suất ngô (cây trồng cạnh tranh chính với bông) tăng đều đặn mỗi năm 140kg/ha Để cạnh tranh được, với ngô (giá ngô và bông trên thị trường tương ứng là 4.700 đồng/kg và 11.000 đồng/kg), năng suất là 4 tấn/ha thì năng suất bông bình quân phải đạt trên 2 tấn/ha, con số này khó đạt được cho bông vụ mưa Riêng đối với bông có tưới, năng suất trong 7 năm qua tăng liên tục, từ 9,9 tạ niên vụ 2001-2002 lên 15,01 tạ/ha niên vụ 2003-2004 và hiện nay đạt bình quân 20 tạ/ha, nhiều hộ đạt 30 - 35 tạ/ha [1]

Về diện tích, từ năm 1995, nhờ có các tiến bộ kỹ thuật và đổi mới về phương thức quản lý sản xuất nên sản xuất bông tăng mạnh, cao nhất là niên vụ 2002-2003 đạt 32.267 ha, vụ 2003-2004, diện tích bắt đầu giảm sút Đến vụ 2006-

2007, diện tích giảm mạnh còn 17.300 ha (chỉ bằng >50% diện tích năm 2003) và hiện nay vụ 2009/2011 chỉ còn 8000 ha Theo Công ty Bông Việt Nam [1], thực trạng trên là do nhiều nguyên nhân, chủ yếu là: i)- Năng suất thấp nhưng giá mua bông hạt lại thấp; ii)- Khí hậu, thời tiết thay đổi thất thường đối với vụ bông trồng nhờ nước trời (khoảng 90% diện tích); iii)- Những hạn chế về kỹ thuật

2002-và lao động; iv)- Một số hạn chế trong thực hiện các dự án quy hoạch phát triển bông và v)- Chính sách chưa khuyến khích sản xuất bông phát triển

1.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng giống bông lai

Ưu thế lai là hiện tượng phổ biến ở nhiều loại cây trồng Trên cây bông, ưu thế lai về sinh trưởng và năng suất lần đầu tiên được công bố bởi Mell (1894, dẫn theo McGregor, 1959) [31]; sau đó, Shull (1908, dẫn theo Basu và Paroda, 1994) [10] là người đặt nền tảng cho khái niệm hiện đại về ưu thế lai Theo Moffett (1983) [36], Cook (1909) xác nhận có thể khai thác ưu thế lai về mặt thương mại đối với các con lai khác loài bông luồi x bông hải đảo

Trên thế giới, Ấn Độ là quốc gia đi tiên phong khai thác và sử dụng các giống bông ưu thế lai với mục đích thương mại Ngay từ năm 1970, giống bông lai H4 đã được đưa vào sản xuất tại Ấn Độ; kể từ đó, nhiều giống bông lai mới lần lượt ra đời và việc sử dụng các giống bông lai trong sản xuất gia tăng rất nhanh chóng Nghiên cứu khai thác ưu thế lai trên cây bông rất thành công ở Ấn Độ, nhiều giống bông lai cùng loài hoặc khác loài đã chứng tỏ ưu thế lai về khả năng cho năng suất, tính thích nghi, đặc biệt là ưu thế lai về chất lượng xơ bông Hiện tại, Ấn Độ là một trong những nước đứng đầu thế giới về sản xuất bông vải, hơn 40% diện tích sản xuất bông của Ấn Độ được trồng bằng các giống lai kinh tế Diện tích sản xuất hằng năm chiếm khoảng 21% diện tích sản xuất của thế giới, sản lượng chiếm khoảng 12% Mặc dù giá thành hạt giống bông lai còn cao hơn hạt giống bông thuần, nhưng các giống bông lai cho năng suất cao hơn (năng suất bông xơ bình quân khoảng 0,8 tấn/ha) nên vẫn được sử dụng rộng rãi trong sản xuất (Bhagirath Choudhary và Gaurav Laroia, 2001) [11]

Theo Hsu và Gale (2001) [19], ICAC (2011) [21], Trung Quốc cũng là một trong các quốc gia đứng đầu thế giới về sản xuất và tiêu thụ bông vải với đa phần

diện tích sản xuất sử dụng chủ yếu là các giống bông lai (khoảng 50% diện tích)

Việc sản xuất hạt giống bông lai ở Trung Quốc được tiến hành chủ yếu bằng phương pháp lai thủ công với chi phí sản xuất và chế biến cho 1 ha giống lai F1

khoảng từ 11.000 - 12.000 USD (tương đương 180-200 triệu VND); với giá bán 1

kg hạt giống bông lai thương mại trong nước của Trung Quốc khoảng 9,8 USD

(tương đương 155.575VND), (Hezhong Dong và cộng sự, 2005) [17]

Giá thành hạt giống trên đơn vị diện tích sản xuất là một trong những chi phí đáng quan tâm của các nhà sản xuất bông hàng hóa Theo Uỷ ban tư vấn bông thế giới (ICAC, 2011) [21], Colombia là nước có chi phí hạt giống cao nhất (khoảng

102 USD/ha) vì hầu hết sản xuất bông của nước này đều phải nhập hạt giống từ nước ngoài; chi phí hạt giống/ha sản xuất của Trung Quốc dao động từ 50-60 USD/ha (Hezhong Dong và cộng sự, 2005) [17]; Các nước có chi phí hạt giống bông cho sản xuất còn khá cao như Mỹ, Ấn Độ, Pakistan

Trong khi đó, việc sản xuất hạt giống bông lai ở nước ta cũng tương tự như Trung Quốc nhưng giá thành thấp hơn Giá 1 kg hạt giống bông lai thương mại trong nước hiện nay khoảng 8,2 USD, rẻ hơn Trung Quốc 1,6 USD/kg Mặt khác, chi phí hạt giống cho sản xuất bông ở Việt Nam hiện nay khoảng 40,9 USD/ha

(thấp hơn Trung Quốc từ 10-20 USD/ha) Bên cạnh đó, việc sử dụng các giống

bông lai trong sản xuất ở Việt Nam trong những năm qua đã chứng tỏ những đặc

điểm ưu việt của nó so với các giống bông thuần (ưu thế lai về năng suất cao hơn

từ 20-30%; khả năng kháng sâu bệnh được cải thiện đáng kể, qua đó giảm chi phí phòng trừ sâu bệnh khoảng 1/3 lần; các đặc tính về chất lượng xơ được cải tiến rất nhiều đáp ứng yêu cầu về phẩm chất xơ sợi cho công nghiệp Dệt trong nước),

do đó việc chọn tạo, sản xuất và sử dụng giống bông lai trong nước là giải pháp kỹ thuật cấp thiết, hợp lý và có cơ sở để duy trì, phục hồi và phát triển sản xuất bông trong nước [1]

1.3 Tình hình nghiên cứu khai thác ưu thế lai sử dụng tính bất dục đực nhân trên cây bông trên thế giới

1.3.1 Nguồn gen bất dục đực trên cây bông

Trong 4 loài bông trồng trọt thuộc chi bông (Gossypium), tổng cộng có 19

locut trong nhân tế bào kiểm tra tính bất dục đực (GMS - genetic male sterility) đã được tìm thấy ở 2 loài bông có giá trị và trồng phổ biến nhất trên thế giới, gồm

bông luồi (Gossypium hirsutum L.) và bông hải đảo (Gossypium barbadense L.)

(Ma và Xing, 2006) [30]

Tính bất dục đực gen do đơn gen lặn kiểm soát gồm 7 locut Trong nhóm này,

6 locut thuộc loài bông luồi, gồm ms 1 (Justus và Leinweber, 1960) [24], ms 2

(Richmon và Kohel, 1961) [76], ms 3 (Justus, Meyer và Roux, 1963) [25], ms 14 , ms 15

và ms 16 (Allison và Fisher, 1964) [9]; còn lại, ms 13 thuộc loài bông hải đảo (Percy và Turcotte, 1991) [66] Tính bất dục đực do đơn gen trội kiểm soát gồm 8 locut Trong

đó, 6 locut thuộc loài bông luồi, gồm Ms 4 (Allison và Fisher, 1964) [9], Ms 7 (Weaver

và Ashley, 1971) [58], Ms 10 (Bowman và Weaver, 1979) [13], Ms 17 , Ms 18 và Ms 19

(Xing, và cộng sự, 2002) [62]; còn lại, 2 locut thuộc loài bông hải đảo, gồm Ms 11 và

Ms 12 (Turcotte và Feaster, 1985) [54] Ngoài ra, có 2 trường hợp tính bất dục đực do 2

gen lặn điều khiển tìm thấy ở loài bông luồi, gồm ms 5 ms 6 (Weaver, 1968) [60] và

ms 8 ms 9 (Rhyne, 1991) [41]

Trong các dạng bất dục đực trên, biểu hiện kiểu hình bất dục của chúng rất

khác nhau Đối với các dạng do gen lặn kiểm soát, 3 dạng do ms 1 , ms 3 và ms 16 có biểu hiện bất dục từng phần; trong khi đó, hầu hết các dạng do gen trội điều khiển đều có kiểu hình bất dục hoàn toàn (Zhang, Feng và Pan, 1992, dẫn theo Ma và Xing, 2006) [30] Mặt khác, mức độ ổn định của biểu hiện bất dục cũng không giống nhau Chẳng hạn, trong nhóm do gen lặn kiểm soát, biểu hiện ổn định nhất

chỉ có ở ms 5 ms 6 (Percy và Turcotte, 1991) [38] và ms 14 (Zhang, Feng và Pan,

1992, dẫn theo Ma và Xing, 2006) [30]; còn trong nhóm do gen trội, hầu hết đều không ổn định theo giai đoạn phát triển của cây và nhiệt độ môi trường (Percy và Turcotte, 1991; Zhang, Feng và Pan, 1992, dẫn theo Ma và Xing, 2006) [38], [30]

1.3.2 Nghiên cứu sử dụng tính bất dục đực gen trong chọn tạo giống bông lai trên thế giới

Qua kinh nghiệm sản xuất hạt giống bông lai ở một số nước, đặc biệt là ở

Ấn Độ, Trung Quốc, Israel v.v…, phương pháp sản xuất thủ công truyền thống (khử đực và thụ phấn bằng tay) bộc lộ nhiều nhược điểm như cần lượng lao động lớn trong thời gian ngắn do đó rất tốn kém về chi phí nhân công, cùng với chi phí khác (túi đựng hoa, chụp lai, dây - biển đánh dấu), từ đó, chi phí sản xuất cao, giá thành hạt giống đắt (McGregor, 1976; Bhale và Bhat, 1990) [32], [12] Chính từ thực tế trên, hướng nghiên cứu tạo giống lai sử dụng dòng mẹ bất dục đực được chú trọng từ rất sớm và đạt nhiều thành tựu quan trọng về khoa học và ứng dụng thực tiễn

Trong tất cả 14 locut kiểm soát tính trạng bất dục đực đã được tìm thấy,

kiểu bất dục do 2 gen lặn ms 5 ms 5 ms 6 ms 6 được cho là ổn định, chưa thấy tồn tại liên kết gen với các tính trạng không mong muốn, dễ sử dụng và được khai thác phổ biến nhất (Weaver, 1968; McGregor, 1976; Bhale và Bhat, 1990; Xing, 2002) [60], [32], [12], [62] Trong đó, quy mô nghiên cứu và sử dụng nhiều nhất chủ yếu ở 2 quốc gia trồng nhiều giống lai nhất là Ấn Độ và Trung Quốc

Tại Ấn Độ, dòng bất dục đực “Gregg” do 2 gen lặn ms 5 ms 5 ms 6 ms 6 của

Weaver (1968) [60] là dòng được sử dụng nhiều nhất (Srinivasan & Gururajan, 1978) [50] Từ dòng này, hàng loạt dòng hồi giao chuyển gen mới đã được chọn tạo như MCU4, MCU5, K34007 và Laxima (Basu và cs, 1994) [10] Trong các con lai phát triển từ dòng mẹ Gregg, giống lai đầu tiên “Suguna” đã được Trung tâm Coimbatore phóng thích thành công vào năm 1978 (Srinivasan & Gururajan, 1983) [51]; tuy nhiên mức độ phổ biến và tính cạnh tranh chưa cao lúc bấy giờ do hạn chế về tính chống chịu sâu bệnh và những thay đổi bất thường của ngoại cảnh, đồng thời tính thích ứng hẹp Sau đó, nhiều giống lai mới sử dụng dòng này và một số dòng cải tiến làm mẹ đã khắc phục phần nào nhược điểm trên và được phổ biến trong sản xuất (Basu và cs, 1994) [10]

Trung Quốc với hơn 40% diện tích bông thương mại trồng bằng giống lai là nước đi sâu nghiên cứu tạo giống lai sử dụng tính bất dục đực gen trên quy mô lớn (Ma và Xing, 2006) [30] Năm 1972, các nhà khoa học tại Trạm sản xuất hạt giống

tỉnh Tứ xuyên đã phát hiện từ giống Dongtin I một dạng đột biến ký hiệu Dong A

bất dục do 2 gen lặn ms 5 ms 5 ms 6 ms 6 Sau đó, từ dòng này và một số dòng chuyển đổi của nó, 10 giống lai được chọn tạo với ưu thế lai chuẩn hơn 10% so với giống lai phổ biến tại Tứ Xuyên (Xing, 2002; Ma và Xing, 2006) [30] Trong các giống

lai này, Chuanzha 4 là giống lai đầu tiên kháng được bệnh héo “Wilt” do nấm Fusarium (Huang và Shi, 1988, dẫn theo Ma và Xing, 2006) [30]

Cũng từ nguồn gen “Dong A” và “Gregg” nhập từ Mỹ, bằng phương pháp hồi giao, các nhà khoa học Trung Quốc đã chuyển đổi thành công nhiều dòng bất dục mới như Mian A1, Zhongkang A, 81A, Yiyou 1, Xiang D-3, GK39, v.v Từ

đó, một số tổ hợp lai đã được phát triển thành công và thương mại hóa như CCRI

38, Nannong 6 vào năm 2000 Đặc biệt, với CCRI 38, chi phí sản xuất đã giảm được 50% do tiết kiệm công khử đực so với sản xuất hạt cho các giống lai truyền thống bấy giờ(Ma và Xing, 2006) [30]

Tại Mỹ, nguồn bất dục “Gregg” cũng là vật liệu khởi đầu chính và từ đó, nhiều dòng chuyển đổi đã được chọn tạo Tuy nhiên, chúng hầu như chỉ được dùng trong các nghiên cứu về ưu thế lai, sản xuất hạt bông lai thụ phấn nhờ côn trùng, nghiên cứu mức độ thụ phấn chéo trên cây bông bởi do, thực tế sản xuất bông của

Mỹ chủ yếu trồng bằng các giống bông thuần (Ma và Xing, 2006) [30]

1.4 Tình hình nghiên cứu về sản xuất hạt giống bông lai sử dụng dòng mẹ bất dục đực, thụ phấn nhờ côn trùng trên thế giới

1.4.1 Đặc điểm hình thái và sinh trưởng của cây bông có liên quan đến hoạt động thụ phấn của côn trùng

1.4.1.1 Đặc điểm cấu trúc cây và kiểu ra hoa đậu quả của cây bông

Cây bông, mặc dù được con người canh tác như cây hàng năm, nhưng thực chất là cây thân bụi lâu năm Đối với các loài bông trồng trọt chính, cây cao 1 - 3m, gồm một thân chính và 1 - 5 cành sinh dưỡng (còn gọi là cành đực) mọc ra từ đốt thứ 3 - 7 trên thân chính Từ các đốt trên thân chính và cành đực, các cành sinh sản (hay còn gọi là cành quả) mọc ra Các nụ hoa bông hình thành từ các đốt trên cành quả Kiểu sinh trưởng của cây bông là vô hạn, có nghĩa là tại cùng một thời điểm, có thể tồn tại các hình thức sinh trưởng thân, lá, ra nụ, nở hoa, đậu quả, nở quả và hình thành hạt (Ritchie và cộng sự, 2007) [45]

Mặt khác, trình tự ra hoa và đậu quả của một cây bông theo đường xoắn ốc bắt đầu từ nụ dưới cùng tại vị trí nốt đầu tiên của cành quả thứ nhất hướng lên đỉnh sinh trưởng của cây Nụ hoa đầu tiên xuất hiện khoảng 28 đến 30 ngày sau gieo Hoa đầu tiên nở khoảng 45 đến 65 ngày sau gieo Sự ra nụ, nở hoa và đậu quả này thường có thể tiếp tục đến 60 ngày và khi đó, quả đầu tiên nở; tiếp đó, kiểu sinh trưởng vô hạn vẫn tiếp tục (McGregor, 1976) [32]

Hoa bông có kích thước lớn với cánh hoa màu trắng sữa, vàng nhạt hoặc vàng khi bắt đầu nở vào buổi sáng, chuyển sang màu hồng vào buổi chiều, khép lại

và không bao giờ nở ra trở lại Từ ngày thứ hai sau nở, màu đỏ của cánh hoa

chuyển sang đậm dần, héo tàn và rụng đi Bao và hạt phấn hoa thường có màu trắng sữa, đôi khi vàng nhạt hoặc vàng ở loài bông luồi; chủ yếu màu vàng ở loài hải đảo (McGregor, 1959) [31]

Chính kiểu sinh trưởng phát triển trên đã tạo nên một tiểu khí hậu mát mẻ trong ruộng bông với tiểu cảnh đầy màu sắc xanh của lá, trắng, hồng, đỏ tím của hoa nở, đồng thời hoa kích thước lớn, dễ phát hiện có tác động thu hút, hấp dẫn côn trùng thụ phấn (Oosterhuis & Jernstedt 1999; Ritchie & cộng sự, 2007) [37], [45]

1.4.1.2 Tuyến mật và hoạt động tiết mật trên cây bông

Mặc dù rằng cho đến nay, cơ chế và nguyên nhân tiết mật trên cây bông vẫn chưa được biết tường tận, tuy nhiên, cơ quan nào, lượng mật tiết ra bao nhiêu, các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tiết mật và mối liên quan giữa mật hoa bông và thụ phấn chéo do côn trùng đã được nhiều tác giả nghiên cứu (Vaissière và Vinson, 1994) [56] Tùy theo vị trí phân bố, tuyến mật trên cây bông thường được phân thành 3 nhóm chính: nội hoa, ngoại hoa và lá (McGregor, 1976) [32]

Tuyến mật nội hoa nằm ở vành đai khối tế bào hình nhú tại phần gốc bên trong đài hoa Hoạt động tiết mật bắt đầu từ vài giờ hoặc vài ngày trước khi hoa

nở Lượng mật tiết tối đa vào khoảng giữa buổi chiều ngày hoa nở và hầu như dừng lại khi cánh hoa bắt đầu chuyển màu (trắng sữa sang hồng), một dấu hiệu mà theo Kaziev (1964) và Mel’nichenko (1963, dẫn theo McGregor, 1976) [58] báo hiệu quá trình thụ phấn đã xảy ra

Các tuyến mật ngoại hoa nằm ở 6 vị trí, trong đó, 3 tuyến mật nằm bên dưới đài hoa, tại điểm nối của 3 lá bắc và 3 tuyến khác nằm ngay dưới gốc lá bắc (Trelease, 1879) [53] Các tuyến này bắt đầu hoạt động từ vài ngày trước khi hoa nở

và lượng mật nhiều nhất vào ngày trước khi hoa nở, tiếp tục trong thời gian từ vài ngày đến 2 - 3 tuần sau đó Nhiều nghiên cứu đã xác nhận các tuyến mật ngoại hoa

có tác động hấp dẫn côn trùng nhiều hơn và cường độ viếng thăm của chúng cao hơn (Kaziev, 1964; dẫn theo McGregor, 1976) [32]

Ngoài các bộ phận thuộc hoa, trên lá bông, còn có tuyến mật nằm ở mặt dưới lá, trên gân chính, tại vị trí gần chỗ tiếp giáp giữa phiến lá và cuống lá, đôi khi có đến 2 tuyến mật, một trên gân chính và 1 trên gân phụ nằm một bên gân chính Tuyến mật lá bắt đầu hoạt động trước khi lá đạt kích thước đầy đủ và kéo dài trong khoảng 2 - 3 tuần Trên cây, tuyến mật lá bắt đầu tiết mật khi cây có nụ

và có thể tiếp tục cho đến khi cây ra lá mới Tuyến mật lá cũng có tác dụng thu hút côn trùng đến lấy mật nhưng có lẽ ít liên quan đến thụ phấn (Kaziev, 1964; dẫn theo McGregor, 1976) [32]

Khả năng tiết mật của bông rất lớn và đặc trưng riêng Tại nhiều vùng trồng bông, bông được xem là cây lấy mật chính của ong và côn trùng (Moffett và Stith, 1976) [60] Mặc dù cây bông không sản xuất nhiều mật bằng một số cây trồng khác như cỏ linh lăng, cỏ ba lá … (Moffett và Stith, 1976) [60], nhưng do nó có

một giai đoạn ra hoa kéo dài nên lượng mật tích lũy theo thời gian lớn Paroiskaya (1950) [22] cho biết trong 1 vụ, lượng mật sản sinh có thể đạt đến 300kg/ha ở loài bông luồi và 75 đến 90kg/ ha đối với loài bông hải đảo và thông thường, ong mật đến viếng thăm hoa không ồ ạt, mà đều đặn, tích lũy dần

Ivanova-Sản phẩm mật tiết ra từ tuyến mật trên cây bông là hỗn hợp dung dịch có hàm lượng các loại đường cao, trong đó, gồm cả đường đa và đường đơn như sucrose, glucose, maltose, và fructose Hàm lượng đường tổng số có thể đạt tới 21,0 - 46,9%, hoặc 69% ở loài bông luồi và 34% ở loài bông hải đảo (Buchmann

và Nabhan, 1996) [14] Nghiên cứu của Ivanova-Paroiskaya (1956) [23] đã xác định được hàm lượng fructose - glucose - sucrose trên tuyến mật nội hoa của giống '35-1' thuộc loài bông hải đảo lần lượt là 39,78; 37,50 và 1,63%, và ở giống bông luồi '36 - 7 M' là 37,85; 35,65 và 6,89%

Theo Trelease (1879) [53], dịch mật là thức ăn ưa thích của các loại kiến, ong mật, ong bắp cày v.v… và do đó, có liên quan đến sự thụ phấn; ngoài ra, nhóm các tuyến mật ngoại hoa lại có tác dụng thu hút côn trùng có hại ra khỏi các bộ phận hấp dẫn chúng trên hoa

Wykes (1952) [61] cho biết thứ tự ưa thích các loại đường đơn của côn trùng là sucrose, glucose, maltose và fructose và hỗn hợp cân bằng các loại đường này hấp dẫn các loại côn trùng nhất Dịch mật cũng chứa nhiều đường saccarose là thức ăn ưa thích của các loại rệp, rệp sáp và bọ trĩ, các loại côn trùng chích hút có hại trên cây bông (Buchmann và Nabhan, 1996) [14] Nếu lượng dịch mật tiết ra nhiều, nó sẽ kích thích sự phát triển của các loại nấm muội đen, phủ lên lá làm ảnh hưởng đến quang hợp, hoặc dính vào xơ làm giảm phẩm chất xơ bông Khi có nhiều ong trên đồng, chúng sẽ hút dịch mật, góp phần làm giảm ảnh hưởng có hại trên (Hadwich 1961) [16] Nhìn chung, mật và phấn hoa là các yếu tố hấp dẫn các loại ong và côn trùng đến và gây ra giao phấn tự nhiên trên cây bông (McGregor, 1976) [32] Các loại ong mật bị hấp dẫn bởi các tuyến mật ngoại hoa hơn là tuyến mật nội hoa Ivanova-Paroiskaya (1956) [23] quan sát thấy tỷ lệ số ong viếng thăm các loại tuyến mật nội hoa, ngoại hoa và lá tương ứng là 32: 799 : 389

1.4.2 Thành phần và hoạt động thụ phấn của côn trùng trên cây bông

Thụ phấn đóng vai trò quan trọng trong hệ thống sinh sản của các loại thực vật có hoa (Corbet và cộng sự, 1991; Buchmann và Nabhan, 1996) [15], [14] với ước tính khoảng 90 % loài thực vật có hoa thụ phấn (và sau đó, thụ tinh, đậu quả

và kết hạt) nhờ các loại côn trùng như ong (Richards, 1986; Buchmann and Nabhan, 1996) [42], [14] Các loại cây trồng nông nghiệp thường phụ thuộc, ít nhất là một phần, vào các tác nhân thụ phấn không kiểm soát để hình thành sản lượng của chúng (Kremen và cộng sư, 2002, 2004; Ricketts và cộng sự, 2004) [28], [27], [44]

Các loại côn trùng thụ phấn ước tính đóng góp khoảng 15 -30% sản lượng lương thực toàn cầu (Roubik, 1995) [47] Giá trị đóng góp hàng năm nhờ thụ phấn

bởi ong mật (loài Apis mellifera) vào tổng sản lượng cây trồng của Mỹ lên đến 9,3

tỷ USD Ở các nước châu Âu, hiệu quả thụ phấn của các loại ong mật trị giá 4,25

tỷ USD và của các tác nhân thụ phấn khác xấp xỉ 0,75 tỷ USD (Robinson và cộng

sự, 1989) [46]

Đối với cây bông, hạt phấn bông dạng hình cầu thuộc loại có kích thước lớn, biến động từ 81 - 143 µm, được bao bao bởi màng chất nhớt làm cho chúng dính lại với nhau (Kaziev, 1964; dẫn theo McGregor, 1976) [58] Bởi vậy, chúng không thể không thể phát tán nhờ gió mà chỉ có thể nhờ tác nhân truyền phấn tự nhiên là côn trùng (Moffett và Stith, 1978) [35]

Bằng chứng xác nhận tin cậy nhất cho hoạt động thụ phấn của côn trùng là những kết quả nghiên cứu đã công bố về tỷ lệ giao phấn tự nhiên trên cây bông Theo đó, tỷ lệ này biến động lớn, phụ thuộc nhiều vào mức độ phổ biến của các loài côn trùng véc tơ (Llewellyn và cộng sự, 2007) [29]; đồng thời tùy điều kiện sinh thái từng vùng và mùa vụ (Moffett và cộng sự, 1976) [60] Tuy nhiên, tỷ lệ viếng thăm hoa của côn trùng có thể cao hơn tỷ lệ thụ phấn chéo bởi vì nhiều loại côn trùng véc tơ thích lấy mật hoa hơn là lấy hạt phấn (Moffett và cộng sự, 1983; Rao và cộng sự, 1996) [36], [40]

Kết quả nghiên cứu của nhiều tác giả cho thấy tỷ lệ giao phấn trên bông khoảng 10% hoặc ít hơn (Meredith & Bridge 1973; Umbeck et al 1991; Llewellyn

và Fitt, 2007) [33], [55], [29] Ngược lại, một số nghiên cứu khác ghi nhận tỷ lệ cao hơn Humbert và Mogford (1927) [36] cho biết tỷ lệ giao phấn biến động từ 2 - 20% trong điều kiện bình thường Theo Sappenfield (1963) [48], tỷ lệ này khoảng

1 - 32,2% ở Missouri Ở Úc, tỷ lệ giao phấn biến động lớn giữa các vùng, có thể 1

- 2% ở Ord Valley thuộc miền tây Úc; hoặc rất cao, lên đến 3,3 - 90% ở Cotton Belt (Simpson, 1954) [49]

1.4.2.1 Loại và phân bố của côn trùng thụ phấn trên cây bông

Tsyganov (1953, dẫn theo McGregor, 1976) [32] cho biết các tác nhân

truyền phấn đáng quan tâm nhất là các loại ong nghệ (Bombus spp.), ong mật (Apis dorsata Fabricius, Apis florea Fabricius, Apis indica Fabricius và Apis mellifera L.) và loài ong đất Melissodes spp

Tại Tứ Xuyên, Trung Quốc, khoảng 92 loài đã được tìm thấy trên đồng bông tại giai đoạn ra hoa (Xing và cộng sự, 2002) [104] Trong đó, 27 loài có liên

quan đến quá trình thụ phấn, gồm 22 loài thuộc bộ Hymenoptera và 5 loài thuộc bộ Diptera Trong các loài thuộc bộ Hymenoptera, ong mật, ong nghệ (Bumbus spp)

và ong xén lá (Megachile conjunctifomis) là các tác nhân thụ phấn chính (Xing và

cộng sự, 2002) [62]

Đối với các loại ong mật, hoạt động viếng thăm hoa bông của chúng khác nhau tùy thuộc vào mùa vụ, theo ngày, vùng và năm Dù rằng, số lương ong viếng thăm cần thiết đủ cho sự kết hạt chính xác là bao nhiêu chưa được biết rõ, tuy nhiên, tối thiểu cần khoảng 600 đến 1000 hạt phấn rơi trên đầu nhụy là đủ cho tất

cả các noãn được thụ tinh (Ter Avanesyan, 1952; Xing và cộng sự, 2002) [52], [62]; trong khi đó, số lượng hạt phấn trên một hoa bông rất lớn, khoảng từ 20.000 đến 45.000 hạt (McGregor, 1976) [32] McGregor (1959) [31] cho biết tỷ lệ 10 ong/ 100 hoa là đủ để phủ hạt phấn lên đầu nhụy hoa bông và sau đó, tỷ lệ này thường được sử dụng để điều khiển thụ phấn trên ruộng sản xuất hạt lai

Ong mật bị hấp dẫn bởi các tuyến mật ngoại hoa nhiều hơn Chúng viếng thăm hoa bông chủ yếu là để lấy mật, không thu thập hạt phấn ngay cả trong trường hợp lượng hạt phấn dự trữ thấp (Moffett, 1976) [34] Tuy nhiên, đôi khi ong mật cũng lấy nhiều phấn (Waller và cộng sự, 1985) [58] Sự không giống nhau

về tập tính này, có thể là do các nhân tố môi trường, kiểu gen, hoặc do cơ chế không ưa thích với hàm lượng độc tố gossypol trong cây Ở Arizona - Mỹ, McGregor (1976) [32] quan sát thấy nhiều ong mật khi vào ra khỏi hoa thân mình nhuộm vàng hạt phấn, và như thế, đủ để thụ phấn có hiệu quả cho các dòng bất dục (Moffett, 1983) [36]

Hoạt động viếng thăm hoa bông của ong mật biến đổi theo thời gian trong mùa vụ gieo trồng với mức độ vừa phải trong cả tháng 7 và giảm xuống dưới 10% vào giữa tháng 8, sau đó tăng lên vào tháng 9 (Moffett và cộng sự, 1976) [60] Moffett và cs (1978) [35] cũng cho biết khoảng 80% số quả đậu trong 4 tuần đầu tiên sau khi hoa nở rộ, vì vậy, hoạt động viếng thăm hoa trên ruộng sản xuất hạt lai quan trọng nhất là trong tháng 7 và 2 tuần nửa đầu tháng 8 (Moffett và cs, 1976) [34]

Nhiều nghiên cứu sớm trước đây cho biết ong mật (Apis mellifera) là tác

nhân truyền phấn chính (McGregor, 1959, 1976) [31], [32], nhưng nếu chỉ riêng ong mật không thể đáp ứng đủ nhu cầu thụ phấn cho bông trong sản xuất hạt lai Các loại ong hoang dại có thể lợi dụng được trong sản xuất hạt giống bông lai nếu tính bất thường và không nhất quán trong hoạt động viếng thăm hoa của chúng có

thể hạn chế được Moffett và cộng sự (1976) [34] cho biết loài ong Agapostemon

spp., loại ong phổ biến ở Lamesa, Texas, Mỹ được xếp thứ 3 trong các loại ong dại viếng thăm hoa bông Tác giả này cũng xác nhận vai trò thụ phấn của một số chi

ong khác thường lưu trú trên cây bông như Bombus và Mellisodes

Trong một nghiên cứu so sánh giữa 2 loài Mellisode thelypodii và Apis mellifera trong lồng lưới, Vaisiere và cs (1984) [57] xác nhận rằng Mellisode thelypodii là tác nhân thụ phấn có hiệu quả trong sản xuất hạt giống bông lai, và

trong điều kiện lồng lưới, 20 cá thể loài này có thể cho số quả đậu tương đương với một đàn ong mật cho ăn phấn bổ sung có hạn chế

Theo Moffett và cộng sự (1976) [34], để tăng hiệu quả thụ phấn của các loài ong hoang dại, cần có một số giải pháp sau: i)- thay đổi điều kiện môi trường bản địa theo hướng có lợi cho chúng, ii)- tạo tập tính qua đông, iii)- sinh sản nhân tạo cho ong dại, iv)- sản xuất hạt giống ở vùng cách ly (như hoang mạc) tránh cạnh tranh của cây trồng khác hoặc vùng thường có quần thể ong dại phong phú hơn, và v)- sản xuất trên quy mô nhỏ ở những vùng có quần thể ong dại đông quân

1.4.2.2 Hoạt động thụ phấn của ong

Ma và Xing (2006) [30] cho biết trong một ngày, ong viếng thăm nhiều nhất vào 2 thời điểm 11h sáng và 15h chiều trên các cánh đồng bông tại vùng quê Zu, thuộc tỉnh Hà bắc, Trung Quốc Vào sáng sớm, khi sương còn đọng trên cây bông

và hoa chưa nở hoàn chỉnh, chỉ quan sát thấy một vài con ong hoạt động Khi nhiệt

độ không khí tăng dần, mức độ viếng thăm của ong cũng dần đạt đến đỉnh cao, giảm dần đến giữa trưa, khi nhiệt độ cao và sau đó, tăng lên đạt đến đỉnh cao lần thứ 2 lúc 15h Hoạt động của côn trùng thụ phấn chịu ảnh hưởng rất lớn bởi các điều kiện ngoại cảnh; trong đó, phun thuốc hóa học trừ sâu lúc giai đoạn cây bông

nở hoa ảnh hưởng mạnh nhất, giảm hẳn mật độ và hoạt động côn trùng sau phun; ngoài ra, các hiện tượng thời tiết khác như sấm sét, mưa giông… cũng có ảnh hưởng đáng kể

1.4.3 Nghiên cứu sản xuất hạt giống lai thụ phấn nhờ ong mật

Kohel và Lewis (26) là những người đầu tiên cho biết có hoạt động thụ phấn của côn trùng trong sản xuất hạt giống lai dùng mẹ bất dục đực gen Ngay tại những vùng có sự lai tự nhiên với mức độ cao 48%, năng suất thu được trên các dòng bất dục đực thấp hơn 27% trên các dòng hữu dục; trong khi đó, tại những vùng mà tỷ lệ lai tự nhiên thấp hơn, khoảng 7 và 5%, năng suất dòng bất dục giảm

rõ rệt, khoảng 83 và 77% tương ứng so với dòng hữu dục (Srinivasan và Gururajan, 1983) [51]

Trong một thử nghiệm sản xuất hạt giống lai tại địa hạt Zu, Hà Bắc, Trung Quốc, nơi không trồng bông và nông dân có nghề nuôi ong, Feng (1990, dẫn theo

Ma và Xing, 2006) [30] đã sử dụng dòng mẹ bất dục đực gen 81A, dòng có tính trạng chỉ thị hình thái trở xanh; tỷ lệ gieo bố : mẹ là 1:3 Kết quả cho thấy trong suốt thời kỳ ra hoa hữu hiệu, số ong viếng thăm cao từ 5-15 con/100 hoa năm 1986 và từ 3-12 con/100 hoa năm 1987 Điều này chứng tỏ số lượt ong viếng thăm từ 0,5 đến 1/100 hoa là đảm bảo cho sự phát tát hạt phấn hoa (Waller và cs., 1985) [100] Chính vì thế, yêu cầu về nguồn ong cho sản xuất hạt lai về cơ bản có thể đáp ứng được Trong các vùng sản xuất hạt lai, tỷ lệ đậu quả đạt khá cao, khoảng 47,3%, gần như tương đương với tỷ lệ đậu 48,2% trên dòng phục hồi San 5254 Do đó, sử dụng dòng mẹ bất dục đực, thụ phấn nhờ ong trong sản xuất hạt giống lai là biện pháp khả thi

Moffett và Stith (1978) [35] đã công bố các thử nghiệm sử dụng ong mật thụ phấn cho bông trên ruộng sản xuất hạt giống lai tại Arizona, Mỹ Ảnh hưởng kiểu gen bông đến hoạt động viếng thăm hoa cũng được công bố sau đó bởi nhóm các tác giả này (Moffett và Stith, 1983) [36]

Các tác giả trên cũng đã thực hiện một thí nghiệm nghiên cứu sản xuất hạt giống bông lai trên quy mô lớn với các phương thức giao trồng khác nhau (Moffett

và Stith, 1976) [34]; bao gồm i)- 2 hàng dòng B và 14 hàng dòng A, ii)- 2 hàng

dòng B và 6 hàng dòng A Ở kiểu gieo 1, số hạt/quả ở 2 hàng 1 và 2 dòng A kề dòng B 42 và 49% cao hơn so với các hàng còn lại; Tỷ lệ khối lượng hạt/khối lượng quả ở mỗi hàng dòng A cao hơn hẳn so với trên mỗi hàng dòng B Ở kiểu gieo thứ 2, năng suất cũng như số hạt/quả trên mỗi hàng dòng A không sai khác so với dòng B

Từ kết quả trên, các tác giả cho rằng khi số ong viếng thăm từ 0,5 - hơn 1 con/100 hoa và khoảng cách từ hàng bố cho phấn đến hàng mẹ bất dục không quá

3 hàng là có thể sản xuất hạt giống lai có hiệu quả Tuy nhiên, trong một thí nghiệm với tỷ lệ gieo 4A:2B (1:4) (với diện tích 22,6ha và 17,7 đàn ong/ha), năng suất hạt lai chỉ bằng 64% so với dòng B (Moffett và Stith, 1978) [35]

Như vậy, do kiểu hoạt động viếng thăm hoa của ong mật, kiểu trồng xen kẻ hỗn hợp các cây tốt hơn là trồng riêng thành hàng dòng A và B Năm 1980, Vaissiere và Moffett (1984) [57] triển khai thí nghiệm với 5 ruộng tại vùng Texas highland Plains để đánh giá khả năng thụ phấn cho dòng A từ dòng B Trên 2 ruộng

bố trí các đàn ong ít nhất ở cả 3 phía, năng suất dòng A tương đương dòng B, như vậy trong điều kiện tương tự và hạt phấn lan truyền đủ, năng suất hạt lai dòng A không kém dòng hữu dục B và phấn hoa phát tán đồng đều Tuy nhiên, trên ruộng thứ 3, khi chỉ bố trí đàn ong 1 phía, năng suất dòng A kém dòng B 30% và sự truyền phấn không đồng đều Trên 2 ruộng còn lại không bố trí đàn ong nào, năng suất dòng A thấp hơn dòng B 99% trong lồng lưới và 91% ở ngoài lồng Kết quả này cho thấy hiệu quả thụ phấn cho dòng bất dục phụ thuộc vào số lượng và kiểu bố trí đàn ong Nếu hạt phấn truyền đủ, năng suất dòng A không kém dòng B trong sản xuất hạt giống bông lai

1.5 Tình hình nghiên cứu về sản xuất hạt giống bông lai sử dụng dòng mẹ bất dục đực, thụ phấn nhờ côn trùng trong nước

1.5.1 Tình hình thu thập, bảo tồn, khai thác sử dụng nguồn gen bất dục đực gen trong tạo giống bông lai ở Việt Nam

Ở Việt Nam, nghiên cứu sử dụng bất dục đực trong khai thác ưu thế lai được triển khai trên cả 2 vật liệu bất dục đực gen - tế bào chất (CMS) - bắt đầu từ năm 1994

và bất dục đực gen nhân (GMS) - bắt đầu từ năm 1997 (Nguyễn Hữu Bình, 2001) [2] Đối với hệ thống CMS, từ năm 1994, các nghiên cứu bắt đầu bằng việc nhập thẳng nguồn giống bố mẹ từ Israel với một số dòng A (A.43, A.83 ) thuộc loài bông

luồi (G hirsutum L.) và 2 dòng phục hồi R120 và R208 thuộc loài bông hải đảo (G barbadense L.) Từ nguồn vật liệu này, một số dòng bất dục mới được chuyển đổi

như A.D16-2, A.K11, A.C92-41, A.478 Tuy nhiên, con lai giữa chúng là dạng lai khác loài, tuy có ưu thế lai cao về năng suất, chất lượng xơ nhưng quả nhỏ, khó thu hái, đặc biệt, sinh trưởng thân lá rậm rạp, không phù hợp với điều kiện nhiệt đới ẩm của Việt Nam (Vũ Xuân Long, 1999) [3] Tiếp nữa, sau khi dòng phục hồi thuộc loài bông luồi R.DemeterIII được nhập từ Ấn Độ, nhiều dòng phục hồi mới từ nguồn cho

này đã được chọn tạo (R223, R4-13-1-1, R4-11-3-2-4, R5-11-2-5 ) Tuy vậy, thử nghiệm thực tế cho thấy các dòng trên đều biểu hiện sinh trưởng kém, con lai giữa chúng không cạnh tranh được với các giống lai truyền thống Hơn nữa, nguồn vật liệu quá hạn hẹp, việc nghiên cứu sử dụng tốn thời gian và chi phí [4]

Chính những hạn chế trên đây đã thúc đẩy việc chuyển hướng nghiên cứu sang sử dụng tính bất dục đực gen nhân trong ngành Bông Vào năm 1997, 2 dòng

bất dục đực do cặp gen lặn ms 5 ms 5 ms 6 ms 6 kiểm soát, gồm K34007 và MCU5 được nhập nội từ Ấn Độ Từ nguồn vật liệu này, hơn 25 dòng chuyển đổi có triển vọng

đã được chọn tạo, trong đó, một số dòng có nhiều đặc tính nông học và kinh tế phù hợp như K.TM1, K.LRA 5166 và K.VN36P [5], [6]

Sử dụng nguồn vật liệu trên, 182 tổ hợp lai F1 đã được lai tạo và thử nghiệm; trong đó, 3 tổ hợp có triển vọng GL.01 (K34007/SSR60F), GL.02 (K34007/LRA5166) và GL.03 (K34007/D97-5) đã được công nhận tạm thời và đưa ra sản xuất thử trên những vùng trồng bông trọng điểm [6] Tuy nhiên, do tính kháng kém đối với 2 loại sâu hại chính là sâu xanh đục quả và rầy xanh chích hút, đồng thời do tỷ lệ xơ thấp, chất lượng xơ không ổn định, các tổ hợp này không đứng vững được trong sản xuất Hơn nữa, 25 dòng chuyển đối từ 2 nguồn vật liệu này cũng mang nhược điểm nhiễm sâu xanh đục quả của dòng gốc cho gen bất dục, bởi vậy, khả năng khai thác và phát triển chúng không có hiệu quả cao [6] và [7]

Trước tình hình thực tế trên, trong giai đoạn 1999 - 2001, 24 dòng bất dục (ký hiệu từ BD1 đến BD24) đã được nhập nội từ Trung Quốc Đây là nguồn bất dục có nguồn gốc từ đột biến Dong A và dòng Gregg với tính bất dục được kiểm soát bởi

cặp gen nhân ms 5 ms 5 ms 6 ms 6 Kết quả bình tuyển trực tiếp đã xác định được một số dòng có triển vọng như BD1, BD21, BD22, BD24 và BD25 Ưu điểm nổi bật của nguồn gen này là dạng cây gọn, chín sớm và tập trung, tỷ lệ xơ cao (>40%) và chất lượng xơ tốt Đặc biệt, tất cả chúng đều có khả năng kháng sâu xanh đục quả cao, hơn hẳn so với nguồn gen nhập từ Ấn Độ Tuy vậy, nguồn gen này vẫn còn một số nhược điểm như khả năng sinh trưởng kém và nhiễm rầy xanh chích hút [5], [6]

Để khắc phục hạn chế trên, công tác chuyển gen bằng hồi giao sang các dòng/giống nhận tốt của Việt Nam để chọn dòng đẳng gen và dòng cải tiến được thực hiện trên quy mô lớn Kết quả đã tạo được một nguồn vật liệu mới với hơn 20 dòng, trong đó, các dòng có triển vọng như G.VN36P, G.557, G1247 v.v đều được phát triển theo hướng sinh trưởng khỏe, kết hợp được cả 2 tính kháng sâu xanh đục quả của nguồn cho và khả năng kháng rầy cao của các dòng giống nhận có nguồn gốc trong nước [7]

Hiện tại, một số tổ hợp lai có triển vọng đang thử nghiệm trên diện hẹp như BD1/D20-9, G.1247.4-2/D20-9 và G.1247.11-6/D20-9

2004 Đến năm 2009, kết quả thu được đã khẳng định có thể sử dụng dòng mẹ lưỡng dục để chọn tạo và sản xuất hạt giống lai; đồng thời, một số giải pháp cơ bản của quy trình đã được xác lập trên nền tảng của quy trình kỹ thuật sản xuất hạt giống lai truyền thống, bao gồm:

• Thời vụ: Tại Ninh Thuận, thời vụ tốt nhất là vụ Đông Xuân (gieo từ tháng 10

đến tháng 11), trùng với thời vụ sản xuất hạt giống bông lai bằng phương pháp truyền thống;

• Phương thức và tỷ lệ gieo bố/mẹ: Thích hợp nhất là gieo theo hàng với tỷ lệ

1 hàng bố/4 hàng mẹ;

• Phương pháp thụ phấn: Có thể sử dụng 1 trong 3 phương pháp, trong đó,

hiệu quả kinh tế theo thứ tự từ cao đến thấp là thụ phấn nhờ ong mật thả bổ sung và côn trùng tự nhiên > thụ phấn hoàn toàn nhờ côn trùng tự nhiên > thụ phấn thủ công

Mặc dù vậy, kết quả nghiên cứu còn cho thấy một số vấn đề cần giải quyết, bao gồm:

• Dòng bố mẹ: Hạn chế của các kiểu gen hiện có là chưa kết hợp được tính kháng đồng thời 2 loại sâu hại chính trên ruộng bông trong vụ Đông Xuân tại Ninh Thuận; chẳng hạn, kháng rầy nhưng không kháng sâu (đối với dòng nhập nội K34007 và các dòng phát triển từ nó) hoặc kháng sâu nhưng nhiễm rầy (đối với các dòng BD nhập từ Trung Quốc, điển hình như BD1)

• Mật độ và khoảng cách gieo dòng lưỡng dục: chưa khắc phục được giảm mật

độ do khử bỏ 50% dạng hữu dục khi nhân giống cho mẹ hoặc sản xuất hạt cho giống lai có mẹ là dòng lượng dục;

• Phòng trừ dịch hại: Cần lựa chọn thời điểm phòng trừ bằng thuốc hóa học hoặc sử dụng loại thuốc nguồn gốc hữu cơ để không ảnh hưởng đến quần thể ong và côn trùng tham gia hoạt động thụ phấn

Chương 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Vật liệu

Vật liệu nghiên cứu sử dụng trong đề tài bao gồm các dòng bố mẹ và con lai

của chúng thuộc loài bông luồi (Gossypium hirsutum L.); bao gồm:

• Dòng mẹ lưỡng dục: Có kiểu gen bất dục dị hợp tử về một trong hai cặp gen

lặn (Ms 5 ms 5 ms 6 ms 6 hoặc ms 5 ms 5 Ms 6 ms 6), gồm dòng nhập nội BD1 và 64 dòng chuyển gen bất dục từ BD1 cho 3 giống nhận 557, 1247 và C92-52;

• Dòng bố hữu dục: Gồm các dòng bố nguồn gốc nhập nội và trong nước để tạo các giống lai và sử dụng trong sản xuất hạt lai;

• Tổ hợp lai F1: Gồm 56 tổ hợp lai giữa mẹ là các dòng lưỡng dục và các dòng

bố trên;

• Ong mật dùng cho thụ phấn

2.2 Nội dung của đề tài

2.2.1 Nội dung tổng quát

1) Đánh giá khả năng khai thác sử dụng nguồn gen bông bất dục đực trong chọn tạo giống bông lai

2) Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ sản xuất hạt giống bông lai sử dụng vật liệu bất dục đực

3) Thực nghiệm mô hình ứng dụng bất dục đực trong sản xuất hạt giống bông

lai

2.2.2 Nội dung thực hiện trong năm 2010

1) Đánh giá tổng quan về hiện trạng nguồn vật liệu khởi đầu mang gen bất dục đực, giống lai và sản xuất hạt lai cho giống lai có mẹ bất dục đực 2) Đánh giá, lựa chọn bố mẹ và tổ hợp lai có mẹ bất dục đực phù hợp cho nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ sản xuất hạt lai

3) Nghiên cứu xác định các biện pháp kỹ thuật phù hợp phục vụ cho xây dựng quy trình công nghệ chọn tạo giống bông lai từ nguồn vật liệu bất dục đực

2.2.3 Nội dung thực hiện năm 2011

1) Nghiên cứu hoàn thiện quy trình công nghệ chọn tạo giống bông lai sử dụng vật liệu bất dục đực

2) Nghiên cứu xác định phương pháp thụ phấn thích hợp trong sản xuất hạt giống lai sử dụng dòng mẹ bất dục đực

3) Thực nghiệm các mô hình ứng dụng bất dục đực trong sản xuất hạt giống bông lai có năng suất hạt cao, chất lượng hạt đảm bảo và có hiệu quả kinh

tế

2.2.4 Nội dung thực hiện năm 2012

1) Nghiên cứu hoàn thiện quy trình công nghệ chọn tạo giống bông lai sử dụng vật liệu bất dục đực

2) Nghiên cứu xác định phương pháp thụ phấn thích hợp trong sản xuất hạt giống lai sử dụng dòng mẹ bất dục đực

3) Áp dụng thử quy trình công nghệ ứng dụng bất dục đực trong sản xuất hạt giống bông lai cho 1 - 2 tổ hợp lai

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Thời gian và địa điểm

• Thời gian: Các thí nghiệm được triển khai trong cả 2 vụ: (i) - vụ khô, trồng bông có tưới bổ sung và (ii) - vụ mưa trồng nhờ nước trời trong 2 năm 2010

và 2011

• Địa điểm: các thí nghiệm được triển khai trên đất thí nghiệm của Viện tại Nha Hố, riêng thử nghiệm mô hình sản xuất hạt giống lai với các dạng mẹ bất dục được triển khai tại Đồng Mé, Ninh Sơn, Ninh Thuận

• Khối đầy đủ ngẫu nhiên: Thí nghiệm so sánh các tổ hợp lai có mẹ là dòng lưỡng dục;

• Tuần tự ô lớn kèm đối chứng: Các thí nghiệm và mô hình sản xuất thử hạt giống lai hai dòng, sử dụng mẹ bất dục đực với các phương pháp thụ phấn khác nhau

2.3.3 Chỉ tiêu theo dõi và phương pháp xử lý thống kê

Tất cả các chỉ tiêu theo dõi được chọn lọc phù hợp tuỳ theo tính chất từng thí nghiệm, tính chất nghiên cứu sử dụng cho cây bông, bao gồm:

- Các chỉ tiêu sinh trưởng, năng suất và khả năng chống chịu sâu bệnh của các dòng/giống được thu thập, quan trắc theo các phương pháp thông dụng, hiện đại và theo quy trình, quy phạm của ngành bông Việt Nam

- Các chỉ tiêu phẩm chất xơ bông được xác định theo hệ thống máy chuyên dụng của Phòng Phân tích chất lượng xơ bông và kiểm nghiệm hạt giống của Viện

NC Bông & PT Nông nghiệp Nha Hố

- Số liệu thu thập được xử lý, phân tích trên máy vi tính, sử dụng các phần mềm thống kê thích hợp như MSTATC, EXEL

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Đánh giá khả năng khai thác sử dụng nguồn gen bông bất dục đực trong chọn tạo giống bông lai

3.1.1 Đánh giá, chọn lọc dòng mẹ bất dục đực phù hợp cho nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ sản xuất hạt lai

Tính đến năm 1996, chưa có nguồn gen mang tính bất dục đực nào được tìm thấy trong hơn 1500 mẫu giống thuộc tập đoàn quỹ gen bông Việt Nam lưu giữ tại Viện Nghiên cứu Bông và Phát triển nông nghiệp Nha Hố - Ninh Thuận Nguồn gen bất dục đang bảo tồn, khai thác sử dụng hiện nay chủ yếu nhập nội, gồm 26 mẫu (02 mẫu từ Ấn Độ - nhập năm 1997 và 24 mẫu từ Trung Quốc – nhập nội từ

1999 - 2011) Ưu điểm của nguồn gen này là tính bất dục đực ổn định, kiểm soát bởi một cặp gen lặn, có tỷ lệ xơ khá, chất lượng xơ tốt; tuy nhiên, nhược điểm đáng

kể của chúng là nhiễm rầy xanh nặng, không chống chịu được sâu xanh đục quả, không thích ứng với điều kiện Việt Nam Để khắc phục, bằng phương pháp lai và chọn lọc từ quần thể phân ly F2 giữa 3 giống nhận 557, 1247 và C92-52 và dòng cho gen bất dục BD1, hơn 200 dòng lưỡng dục có các đặc tính phù hợp đã được chọn tạo từ năm 2002 đến 2009

Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, chúng tôi đã chọn 64 dòng lưỡng dục kết hợp được tính kháng sâu và kháng rầy cao để đánh giá trong vụ Đông Xuân

2009 - 2010 tại Nha Hố - Ninh Sơn – Ninh Thuận, nhằm xác định dòng lưỡng dục phù hợp cung cấp cho nghiên cứu chọn tạo giống lai và sản xuất hạt lai ứng dụng tính bất dục đực

Trong tổng số 64 dòng đánh giá, 18 dòng có triển vọng nhất được chọn lọc

để tạo các tổ hợp lai cung cấp cho thí nghiệm so sánh nhằm chọn lọc tổ hợp lai thích hợp cho các nghiên cứu tiếp của đề tài; bao gồm:

• 7 dòng có nguồn gốc từ giống nhận 1247: G.1247.S1.12, G.1247.S1.15, G.1247.S1.21, G.1247.S1.22, G.1247.S1.26, G.1247.S1.29 và G.1247.S1.35;

• 9 dòng có nguồn gốc từ giống nhận 557: G.557-S2.1, G.557-S2.4, G.557-S2.5, G.557-S2.6, G.557-S2.8, G.557-S2.13, G.557-S2.14, G.557-S2.16 và G.557-S2.17;

• 2 dòng có nguồn gốc từ giống nhận C92-52: G.C92-52.S1.5 và G.C92-52.S1.8 Kết quả quan trắc về hình thái cho thấy các dòng có biểu hiện khá đa dạng (bảng 2) Về sinh trưởng, nhìn chung, tất cả đều có dạng cây hình tháp lý tưởng; trong đó, 7 dòng có nguồn gốc từ giống nhận 1247 (G.1247.S1.12, G.1247.S1.15, G.1247.S1.21, G.1247.S1.22, G.1247.S1.26, G.1247.S1.29 và G.1247.S1.35) được chọn lọc theo hướng có dạng cây cây gọn, thấp (dạng hình của dòng cho BD1) có thể sử dụng để tạo giống lai thấp cây, chín tập trung và sớm Ngược lại, 11 dòng còn lại được phát triển theo hướng có khả năng sinh trưởng thân lá mạnh (dạng hình của giống nhận 557 và C92-52) nhằm tạo giống ưu thế lai theo hướng này (bảng 1)

Bảng 1 Một số đặc điểm hình thái chính của các dòng bất dục có triển vọng trong

vụ Đông Xuân 2009 - 2010 tại Nha Hố - Ninh Sơn – Ninh Thuận

TT Dòng Dạng cây Độ lông/ thân lá Màu lá

Màu cánh hoa

Màu hạt phấn

Dạng quả

Đốm cánh hoa

1 G.1247.S1.12 Hình tháp, gọn, thấp Nhiều Xanh Trắng Trắng Bầu nhọn Không

2 G.1247.S1.15 Hình tháp, gọn, thấp Nhiều Xanh Trắng Trắng Bầu nhọn Không

3 G.1247.S1.21 Hình tháp, gọn, thấp Nhiều Xanh Trắng Trắng Bầu nhọn Có

4 G.1247.S1.22 Hình tháp, gọn, thấp Nhiều Xanh Trắng Trắng Bầu nhọn Có

5 G.1247.S1.26 Hình tháp, gọn, thấp Nhiều Xanh Trắng Trắng Bầu nhọn Có

6 G.1247.S1.29 Hình tháp, gọn, thấp Nhiều Xanh Trắng Trắng Bầu nhọn Có

7 G.1247.S1.35 Hình tháp, gọn, thấp Nhiều Xanh Trắng Trắng Bầu nhọn Có

8 G.557-S2.1

Hình tháp, thân lá phát triển mạnh Trung bình Xanh đậm Trắng Vàng Bầu Không

9 G.557-S2.4

Hình tháp, thân lá phát triển mạnh Trung bình Xanh đậm Trắng Vàng Bầu Không

10 G.557-S2.5

Hình tháp, thân lá phát triển mạnh Trung bình Xanh đậm Trắng Vàng Bầu Không

11 G.557-S2.6

Hình tháp, thân lá phát triển mạnh Trung bình Xanh đậm Trắng Vàng Bầu Không

12 G.557-S2.8 Hình tháp, thân lá phát triển mạnh Trung bình Xanh đậm Trắng Vàng Bầu Không

13 G.557-S2.13

Hình tháp, thân lá phát triển mạnh Trung bình Xanh đậm Trắng Vàng Bầu Không

14 G.557-S2.14

Hình tháp, thân lá phát triển mạnh Trung bình Xanh đậm Trắng Vàng Bầu Không

15 G.557-S2.16

Hình tháp, thân lá phát triển mạnh Trung bình Xanh đậm Trắng Vàng Bầu Không

16 G.557-S2.17

Hình tháp, thân lá phát triển mạnh Trung bình Xanh đậm Trắng Vàng Bầu Không

17 G.C92-52.S1.5 Hình tháp, thân lá phát triển rất mạnh Khá Xanh nhạt Trắng Trắng Bầu nhọn Không

18 G.C92-52.S1.8

Hình tháp, thân lá phát triển rất mạnh Khá

Xanh nhạt Trắng Trắng Bầu nhọn Không

19 BD1 Hình tháp, gọn, thấp Rất ít Xanh nhạt Trắng Trắng Bầu nhọn Không

20 1247 Hình tháp, thân lá phát triển mạnh Nhiều Xanh Trắng Trắng Bầu Không

21 557 Hình tháp, thân lá phát triển mạnh Trung bình Xanh đậm Trắng Vàng Bầu Không

22 C92-52 Hình tháp, thân lá phát triển rất mạnh Khá Xanh nhạt Trắng Trắng Bầu nhọn KhôngĐối với các tính trạng khác, có sự khác biệt giữa các dòng với màu lá từ xanh nhạt đến xanh đậm; độ lông/thân lá từ rất ít đến nhiều liên quan đến khả năng kháng rầy từ trung bình đến cao, màu cánh hoa đều trắng; màu hạt phấn trắng hoặc vàng; quả bầu,dài hoặc nhọn (bảng 1) Đặc biệt, các dòng G.1247.S1.21, G.1247.S1.22, G.1247.S1.26, G.1247.S1.29 và G.1247.S1.35 có tính trạng chỉ thị đốm antoxian ở gốc cánh hoa 9 dòng có nguồn gốc từ giống nhận 557 có màu sắc phấn vàng, đây là các chỉ thị liên quan đến sức hấp dẫn côn trùng nhiều hơn, dễ sử dụng trong sản xuất hạt lai thụ phấn nhờ các loại côn trùng Mặt khác, đế khắc phục

nhược điểm độ lông trên thân lá ít có liên quan đến khả năng kháng rầy xanh chích

hút (Amrasca devastans) kém của các dòng Trung Quốc, các dòng chọn tạo trong

nước đều được chọn lọc theo hướng có độ lông/ thân lá từ trung bình đến nhiều (bảng1)

Về biểu hiện tính bất dục đực, tất cả các dòng chọn đều có tỷ lệ phân ly 2 dạng hữu dục : bất dục biến động trong khoảng 1,0 – 1,1 : 1, phù hợp với tỷ lệ lý thuyết 1 : 1 (χ 2 tn (0.05,1) = 0,00 – 0,28 ≤ χ 2 lt (0.05,1) = 3,84) (bảng 2) Mặt khác, tỷ lệ

cây có hoa bất dục đực đều khá cao trên các dòng này, biến động trong khoảng 46,9 – 50,0%, tương đương với dòng cho BD1 (bảng 2)

Bảng 2 Tình trạng phân ly về tính trạng bất dục đực của các dòng lưỡng dục có triển vọng trong vụ Đông Xuân 2009 - 2010 tại Nha Hố - Ninh Sơn – Ninh Thuận

Số cây theo dõi Tỷ lệ hữu dục : bất dục

Bảng 3 Thời gian sinh trưởng của các dòng lưỡng dục có triển vọng trong vụ Đông

Xuân 2009 - 2010 tại Nha Hố - Ninh Sơn – Ninh Thuận

Thời gian từ gieo đến… (ngày) Số ngày từ

TT Dòng Cây đầu

tiên có hoa nở (1)

50% số cây

có hoa đầu tiên nở (2)

100% số cây

có hoa đầu tiên nở (3)

(1) đến (2)

(1) đến (3)

Thời gian từ gieo đến 50% cây có quả đầu tiên nở

Bảng 5 Một số chỉ tiêu về xơ bông của các dòng lưỡng dục có triển vọng trong vụ

khô 2010 tại Nha Hố - Ninh Sơn – Ninh Thuận

TT Dòng dài xơ Chiều

(mm)

Độ đều

xơ (%)

Chỉ số

xơ ngắn (%)

Độ bền

xơ (g/tex)

Độ giãn

xơ (%)

Độ mịn

xơ (M)

Chỉ số

độ chín

i) – Đối với nguồn gen nhập từ Ấn Độ: Chủ yếu sử dụng dòng mẹ lưỡng dục K34007 để tạo giống lai; công nhận tạm thời 3 tổ hợp có triển vọng GL.01 (K.34007/SSR60F), GL.02 (K34007/LRA5166) và GL.03 (K34007/D97-5);

ii) – Đối với nguồn gen nhập nội từ Trung Quốc: Chủ yếu sử dụng trực tiếp dòng mẹ lưỡng dục BD1 và các dòng chọn tạo trong nước mang gen bất dục từ nguồn cho BD1; hiện tại, chưa có tổ hợp nào có triển vọng được phóng thích

Kết quả khảo nghiệm, trồng thử qua các năm cho thấy các giống lai GL.01,

GL.02 và GL.03 do tính kháng kém đối với 2 loại sâu hại chính là sâu xanh đục

quả và rầy xanh chích hút, đồng thời do tỷ lệ xơ thấp, chất lượng xơ không ổn

định, các tổ hợp này không đứng vững được trong sản xuất Trong khi đó, nguồn

gen nhập từ Trung Quốc tuy có ưu điểm nổi bật là dạng cây gọn, chín sớm và tập

trung, tỷ lệ xơ cao và chất lượng xơ tốt; có khả năng kháng sâu xanh đục quả cao,

hơn hẳn so với nguồn gen nhập từ Ấn Độ Tuy vậy, nguồn gen này vẫn còn một số

nhược điểm như khả năng sinh trưởng kém và nhiễm rầy xanh chích hút

Trước thực tế trên, song song với đánh giá, chọn lọc các dòng mẹ lương dục,

trong vụ mưa năm 2010, đề tài cũng đã tiến hành tạo hạt lai, đánh giá và chọn lọc

các tổ hợp lai phù hợp cho chọn tạo giống lai cung cấp cho nghiên cứu xây dựng

quy trình công nghệ sản xuất hạt lai Trong đó, tăng cường phát triển các giống lai

có mẹ là dòng lưỡng dục chọn tạo trong nước kết hợp tính thích ứng sinh thái,

kháng rầy xanh và chống chịu sâu đục quả cao

Tổng cộng 54 tổ hợp lai F1 đã được khảo sát (bảng 6 - 8 và phụ lục); trong

đó, 9 tổ hợp có triển vọng với nhiều đặc tính tốt phù hợp cho tạo giống và nghiên

cứu xây dựng qui trình sản xuất hạt giống sử dụng tính bất dục đực, bao gồm

S2.1/KS02-63, S2.5/KS02-63, S2.8/5-3-1,

G.557-S2.16/KS02-63, G.1247.S1.12/BO3-5-4, G.1247.S1.12/G2.G-TQ, G.1247.S1.21/G2.G-TQ, G.1247.S1.22/G2.G-TQ và G.1247.S1.29/BO3-5-4 (bảng

6 – 8)

Nhìn chung, trong điều kiện vụ mưa 2010 tại Ninh Thuận, các tổ hợp chọn

lọc đều thuộc nhóm chín sớm (thời gian nở hoa 48-50 ngày và thời gian nở quả

86-93 ngày); khả năng sinh trưởng trung bình với chiều cao 86,5-108,9 cm, có khoảng

1-3 cành đực/cây và 13-15 cành quả/cây (bảng 6)

Trong điều kiện phòng trừ sâu bệnh hại hạn chế, bệnh xanh lùn hầu như

không xuất hiện, ngược lại, bệnh phấn trắng xuất hiện phổ biến vào cuối vụ với tỷ

lệ bệnh 100% và chỉ số bệnh cao, biến động trong khoảng 79,0-95,3% (bảng 7)

Mặt khác, các tổ hợp đều có khả năng kháng rầy khá với cấp hại 2-3 đến 70 ngày

sau gieo trong điều kiện không phòng trừ, tương đương đối chứng VN04-4 và kém

hơn đối chứng VN01-2 Đối với sâu xanh, mặt dù áp lực gây hại thấp (mật độ

trứng 1,0-7,7 trứng/100 cây), tuy nhiên các tổ hợp phần nào cũng biểu hiện khả

năng chống chịu với mật độ sâu các tuổi hầu như không có (bảng 7)

Bảng 6 Một số chỉ tiêu về đặc điểm thực vật học và thời gian sinh trưởng của các

tổ hợp lai có triển vọng trong vụ mưa 2010 tại Nha Hố - Ninh Thuận

TT Tổ hợp lai

Thời gian

nở hoa (ngày)

Thời gian

nở quả (ngày)

Chiều cao cây (cm)

Số cành đực/

cây

Số cành quả/

cây

Chiều cao cây (cm)

Số cành đực/

cây

Số cành quả/

Bảng 7 Tình hình sâu bệnh gây hại của các tổ hợp lai có triển vọng trong vụ mưa

năm 2010 tại Nha Hố - Ninh Thuận

Mật độ sâu xanh/100 cây

Cấp rầy hại giai đoạn … (ngày)

Bệnh phấn trắng (%)

TT Tổ hợp lai

Trứng Sâunhỏ Sâulớn NSG 70 NSG 90

Bệnh xanh lùn (%) Tỷ lệ

Với tiêu chí lựa chọn tổ hợp lai có tiềm năng năng suất cao và chất lượng xơ

tốt, một mặt cung cấp cho các bước đánh giá tiếp, một mặt có bố mẹ phù hợp cho

nghiên cứu sản xuất hạt giống lai sử dung tính bất dục đực, các tổ hợp được chọn

đều có xơ dài trên 29 mm, tỷ lệ xơ từ khá đến cao (39,7-46,7%), khối lượng quả

lớn (5,5-6,1g); cho năng suất bông hạt cao (19,1-22,2 tạ/ha), cao hơn hẳn đối

chứng VN04-4 (12,7 tạ/ha) và tương đương đối chứng VN01-2 (19,7 tạ/ha) (bảng

8) Trong các tổ hợp có triển vọng này, đáng lưu ý là các tổ hợp có dòng bố

KS02-63 đều có bố mẹ kết hợp khả năng kháng rầy từ khá đến cao và chống chịu sâu

xanh cao, có thể thích hợp cho nghiên cứu sản xuất hạt lai hai dòng, sử dụng mẹ

bất dục đực, thụ phấn nhờ ong và côn trùng tự nhiên

Về các dòng bố mẹ, kết quả ghi nhận xác suất bắt gặp khá cao cho tổ hợp có

năng suất cao thuộc về dòng bố KS02-63 và 2 dòng mẹ G.1247.S1.12 và

G.1247.S1.22; trong đó, cả 3 dòng đều có nhiều ưu điểm như quả to, tỷ lệ xơ khá,

chất lượng xơ tốt, kết hợp được khả năng kháng sâu - kháng rầy cao; mặt khác, 2

dòng mẹ lưỡng dục G.1247.S1.12 và G.1247.S1.22 còn có tỷ lệ bất dục cao, ổn

định; đặc biệt, hoa của dòng G.1247.S1.22 có đồm antoxian ở gốc cánh hoa

Những ưu điểm trên cho thấy đây là vật liệu tốt để nghiên cứu chọn tạo và sản xuất

hạt giống lai ứng dụng tính bất dục đực, thụ phấn nhờ ong và côn trùng tự nhiên

Bảng 8 Một số chỉ tiêu về năng suất và xơ bông của các tổ hợp lai có triển vọng

trong vụ mưa 2010 tại Nha Hố - Ninh Thuận

TT Tổ hợp lai quả/ Số

m2

Khối lượng quả (g)

Năng suất bông hạt (tạ/ha)

Tỷ

lệ xơ (%)

Năng suất bông xơ (tạ/ha)

Chiều dài xơ (mm)

Trên cơ sở nguồn vật liệu bất dục quy định do một cặp gen lặn và các giống

lai chọn tạo đươc, hướng nghiên cứu xác định các giải pháp kỹ thuật phục vụ cho

xây dựng quy trình công nghệ sản xuất hạt giống bông lai được bắt đầu từ năm

2004 Đến năm 2009, kết quả thu được đã khẳng định có thể sử dụng dòng mẹ

lưỡng dục để chọn tạo và sản xuất hạt giống lai; đồng thời, một số giải pháp cơ bản

của quy trình đã được xác lập trên nền tảng của quy trình kỹ thuật sản xuất hạt

giống lai truyền thống, bao gồm:

• Thời vụ: Tại Ninh Thuận, thời vụ tốt nhất là vụ Đông Xuân (gieo từ tháng 10

đến tháng 11), trùng với thời vụ sản xuất hạt giống bông lai bằng phương pháp truyền thống;

• Phương thức và tỷ lệ gieo bố/mẹ: Thích hợp nhất là gieo theo hàng với tỷ lệ

1 hàng bố/4 hàng mẹ;

• Phương pháp thụ phấn: Có thể sử dụng 1 trong 3 phương pháp, trong đó,

hiệu quả kinh tế theo thứ tự từ cao đến thấp là thụ phấn nhờ ong mật thả bổ sung và côn trùng tự nhiên > thụ phấn hoàn toàn nhờ côn trùng tự nhiên > thụ phấn thủ công

Mặc dù vậy, kết quả nghiên cứu còn cho thấy một số vấn đề cần giải quyết, bao gồm:

• Dòng bố mẹ: Hạn chế của các kiểu gen hiện có là chưa kết hợp được tính kháng đồng thời 2 loại sâu hại chính trên ruộng bông trong vụ Đông Xuân tại Ninh Thuận; chẳng hạn, kháng rầy nhưng không kháng sâu (đối với dòng nhập nội K34007 và các dòng phát triển từ nó) hoặc kháng sâu nhưng nhiễm rầy (đối với các dòng BD nhập từ Trung Quốc, điển hình như BD1)

• Mật độ và khoảng cách gieo dòng lưỡng dục: chưa khắc phục được giảm mật

độ do khử bỏ 50% dạng hữu dục khi nhân giống cho mẹ hoặc sản xuất hạt cho giống lai có mẹ là dòng lượng dục;

• Phòng trừ dịch hại: Cần lựa chọn thời điểm phòng trừ bằng thuốc hóa học hoặc sử dụng loại thuốc nguồn gốc hữu cơ để không ảnh hưởng đến quần thể ong và côn trùng tham gia hoạt động thụ phấn

3.2.1 Nghiên cứu xác định mật độ gieo thích hợp cho dòng mẹ lưỡng dục

Hiện tại, trên cây bông, dạng bất dục đực gen sử dụng phổ biến nhất trên thế

giới và Việt Nam là dạng mang một cặp gen đồng hợp tử lặn ms 5 ms 5 ms 6 ms 6 Dòng

mẹ sử dụng là dòng lưỡng dục dị hợp tử về một trong 02 gen lặn trên (Ms 5 ms 5 ms 6

ms 6 hoặc ms 5 ms 5 Ms 6 ms 6) Trên đồng ruộng, khi gieo để nhân giống hoặc sản xuất hạt lai, dòng này sẽ phân ly hai dạng bất dục và hữu dục với tỷ lệ lý thuyết là 1:1; trong đó, ở giai đoạn trước thụ phấn, dạng hữu dục sẽ được khử bỏ 100% (đối với ruộng sản xuất hạt lai) và khử một phần, để lại với tỉ lệ 1 hữu dục : 4 bất dục để nhân duy trì dòng mẹ Đặc điểm này hiện tại là yếu tố chính làm giảm năng suất và

hệ số nhân giống dòng mẹ cũng như giảm năng suất hạt lai Để khắc phục, trong vụ Đông xuân 2010 - 2011, 7 khoảng cách gieo đã được thử nghiệm nhằm tăng mật độ, góp phần tăng năng suất hạt nhân cho dòng lưỡng dục G.1247.S1.22 đã được chọn lọc trên đây (bảng)

Kết quả thu được cho thấy trong điều kiện thử nghiệm này, dòng lưỡng dục G.1247.S1.22 có biểu hiện phân ly 2 dạng hữu dục : bất dục biến động trong khoảng 1,12 – 1,18 : 1, phù hợp với tỷ lệ lý thuyết 1:1 (χ 2 tn (0.05,1) = 0,78 – 1,76 ≤

χ 2 lt (0.05,1) = 3,84) Việc trồng dày với các khoảng cách gieo khác nhau đều góp phần

tăng số cây bất dục Tất các các kiểu gieo đều đạt mật độ cao (2,6 – 7,2 cây/m2),

tăng 26,2 – 253,0% và tăng năng suất bông hạt nhân 7,7 - 67,2% so với đối chứng (bảng 9 và 10)

Bảng 9 Mật độ và tỷ lệ cây bất dục trên các công thức nhân dòng lưỡng dục trong

vụ Đông xuân 2010 - 2011tại Nha Hố - Ninh Thuận

Số cây hữu dục

Số cây bất dục Thực tế

χ 2

tn (1:1)

Tỷlệ bất dục (%)

Trong các công thức, xét về năng suất, có thể sử dụng cả 3 khoảng cách gieo

ở 3 công thức, gồm công thức 1 (hàng kép, (1m+0.3m) x 0,1m x 1 hạt/hốc), công thức 2 (hàng đơn, gieo 1 hạt/hốc với khoảng cách 0,9m x 0,1m) và công thức 5 (Hàng đơn, 0,9m x 0,25m x 3 hạt/hốc) với mức tăng mật độ và cho năng suất hạt cao nhất, hơn hẳn các công thức khác Tuy nhiên, công thức 2 với mức tăng mật độ kém hơn công thức 1 (Hàng kép, (1m+0.3m) x 0,1m x 1 hạt/hốc) và công thức 5 (Hàng đơn, 0,9m x 0,25m x 3 hạt/hốc), nhưng mật độ đảm bảo bình thường như nhân giống hữu dục, không gian cây hợp lý, không chèn ép gây yếu cây và rụng nụ hoa quả non; mặt khác, ruộng thông thoáng hơn, dễ thao tác nên cho năng suất cao nhất (19,6 tạ/ha), vượt đối chứng 67,4%; các công thức còn lại hoặc mức tăng mật

độ chưa đủ bù, hoặc không gian chưa hợp lý, sinh trưởng cây kém, ít quả, quả nhỏ, khó khăn trong thao tác thụ phấn và đều cho năng suất tuy vượt đối chứng nhưng kém công thức 1, 2 và 3 (bảng 9 và 10)

Bảng 10 Một số chỉ tiêu về năng suất trên các công thức nhân dòng lưỡng dục

trong vụ Đông xuân 2010 - 2011tại Nha Hố - Ninh Thuận

Năng suất hạt (tạ/ha)

TT Công thức gieo Mật độ(cây/

m2)

Khối lượng quả (g)

Số quả/

cây Trung bình % vượt Đ/C

Nhìn chung, về biểu hiện tính bất dục, kết quả đánh giá tương tự như số liệu thu được trong vụ Đông Xuân ở các năm trước trên dòng BD1 (bảng 11 và 12) Tỷ

lệ phân ly cây bất dục của các dòng G.1247.S1.12, G.557.S2.5 và G.C92-52.S1.5vẫn cao, đạt yêu cầu (trung bình 45,8 – 48,1%) và ổn định qua các thời điểm gieo với mức chênh lệch không quá 4% (biến động trong khoảng 47,2 - 47,9%) (bảng 12) Đây cũng chính là ưu điểm của nguồn gen bất dục đực do một cặp gen lặn

kiểm soát (ms 5 ms 5 ms 6 ms 6 ) với kiểu gen dị hợp tử về 1 trong 2 gen lặn này (Ms 5

ms 5 ms 6 ms 6 hoặc ms 5 ms 5 Ms 6 ms 6) của dòng lưỡng dục như BD1 và các dòng tương tự

Bảng 11 Tình trạng phân ly tỷ lệ bất dục đực trên các dòng lưỡng dục trong vụ

Đông Xuân 2010 -2011 tại Nha Hố, Ninh Sơn, Ninh Thuận

Số cây theo dõi Tỷ lệ hữu dục : bất dục Thời vụ Dòng

Bảng 12 Tỷ lệ bất dục đực (%) trên các dòng lưỡng dục qua các thời vụ gieo trong

vụ Đông Xuân 2010 -2011 tại Nha Hố, Ninh Sơn, Ninh Thuận

Thời vụ gieo

TT Dòng

1 2 3 4 5 6

Thấp nhất

Cao nhất

Chênh lệch

Trung bình

Ghi chú: Các thời vụ cách nhau 20 ngày; vụ 1 gieo ngày 1/10/2010; ns - non significant

3.2.3 Nghiên cứu xác định tỷ lệ bố mẹ thích hợp trên rộng sản xuất hạt giống bông lai

Như đã biết, hạt phấn bông không thể lan truyền từ hoa sang hoa và cây sang cây nhờ gió Giao phấn tự nhiên chỉ xảy ra khi có tác nhân truyền phấn là các loại côn trùng khi chúng hoạt động lấy mật trên hoa và lá bông Hoạt động này mang tính ngẫu nhiên, đồng thời phụ thuộc vào tập quán bay, lấy thức ăn của chúng, và bởi vậy, khoảng cách từ nguồn cho phấn đến nguồn nhận có ảnh hưởng rất lớn đến tỷ lệ thụ phấn Từ đó, để sản xuất hạt giống lai dùng mẹ bất dục đực và thụ phấn nhờ côn trùng có hiệu quả, chúng tôi tiến hành xác định tỷ lệ gieo hàng

bố : mẹ (tức khoảng cách từ hàng bố đến hàng mẹ) Tổ hợp lai sử dụng là G.1247.S1-21/KS02-63

Kết quả thu được cho thấy dòng mẹ bất dục G.1247.S1-21có tỷ lệ phân ly cây bất dục trung bình trong khoảng 47,2-47,7%, thấp hơn không đáng kể so với tỷ

lệ lý thuyết (50%), đạt yêu cầu thí nghiệm đề ra Từ đó, với mật độ gieo lý thuyết 11,1 cây/m2, mật độ thực tế đạt khá cao (4,5 4,7 cây/m2), không có sự chênh lệch đáng kể giữa các công thức; đồng thời chỉ giảm khoảng 6 - 7 % so với mật độ mong muốn là 5 vạn cây/m2 (tương ứng với mật độ phổ biến trong lai thủ công dùng mẹ hữu dục) (bảng 13)

Điều đáng quan tâm là sự khác biệt về tỷ lệ đậu quả Các tỷ lệ gieo dòng lưỡng dục thụ phấn nhờ côn trùng có tỷ lệ đậu quả trung bình 38,5 – 56,1%, thấp hơn hẳn so với dòng hữu dục bình thường (70,7%) Khi tăng số hàng mẹ, tức tăng khoảng cách từ nguồn cho đến nguồn nhận phấn, tỷ lệ đậu quả có xu hướng giảm

rõ rệt; trong đó, CT6 và CT5 và có tỷ lệ đậu quả thấp nhất (38,5 và 40,0%), kế đến

là CT4 và CT3 (45,0 và 51,4%) Hai công thức có số hàng mẹ ít hơn (CT1 và CT 2) có tỷ lệ đậu quả tương đương và cao nhất (56,1 và 55,4%), hơn tất cả công thức còn lại, tuy nhiên, diện tích bố chiếm nhiều hơn, có thể làm giảm sản lượng hạt lai (bảng 13)

Chính do giảm tỷ lệ đậu quả khi tăng số hàng mẹ, đồng thời, do hiệu quả thụ phấn không đồng đều của côn trùng, trên 4 tỷ lệ gieo, dòng lưỡng dục G.1247.S1-

21 đều có số quả/cây và năng suất thấp hơn hẳn dòng bố hữu dục thụ phấn bình thường; mức giảm rõ rệt trong khoảng 35,7-56,1% về năng suất kiểm kê và 33,6-53,4% về năng suất bông hạt thực thu (bảng 13)

Tuy nhiên, xét về năng suất, so sánh giữa 6 công thức gieo cho thấy trong phạm vi tỷ lệ gieo từ 1/3 đến 1/6, 4 công thức đều cho năng suất cao nhất và không

có sự khác biệt rõ rệt Trong đó, công thức gieo hợp lý nhất và cho năng suất cao nhất là CT2 (1 hàng bố : 4 hàng mẹ) Với công thức gieo này, tuy tỷ lệ đậu quả và

số quả/cây không hơn CT1(1/3), nhưng nhờ tăng hơn một hàng mẹ- tức tăng diện tích khoảng 6,1% đã góp phần tăng năng suất 9,3% so với CT1 và giảm không đáng kể so với dòng bố hữu dục (bảng13)

Bảng 13 Một số chỉ tiêu chính trên các công thức tỷ lệ bố mẹ trong vụ Hè Thu

2010 tại Đồng Mé, Mỹ Sơn, Ninh Sơn, Ninh Thuận

Năng suất kiểm kê Năng suất thực thu

Tỷ lệ bố/mẹ

Tỷ lệ cây bất dục (%)

Mật

độ (cây/

m2)

Tỷ lệ đậu quả (%)

Số quả/

cây

Khối lượng quả (g) (tạ/ ha)

so Đ/C CT1 - 1/3 47,3 4,7 56,1 b 18,9 b 3,7 d 29,2 b -42,7 20,3 -41,7 CT2 - 1/4 47,6 4,7 55,4b 18,3b 3,8cd 32,8b -35,7 23,1 -33,6 CT3 - 1/5 47,4 4,6 51,4c 17,8b 3,9bcd 32,1b -37,1 22,6 -35,1 CT4 - 1/6 47,2 4,7 45,0d 15,3c 4,0bc 29,1b -43,0 20,4 -41,4 CT5 - 1/7 47,4 4,6 40,0e 12,5d 4,0bc 23,4c -54,1 17,1 -50,9 CT6 - 1/8 47,7 4,7 38,5e 11,5d 4,1b 22,4c -56,1 16,2 -53,4

Bố (Đ/C) 0,0 4,5 70,7 a 22,7 a 5,0 a 51,0 a - 34,8 -

CV% - 8,83 2,74 7,53 4,01 8,69 - - - LSD.05 - ns 2,45 2,21 0,29 4,87 - - -

Như vậy, đối với sản xuất hạt lai cho dòng mẹ lưỡng dục G.1247.S1-21 khi

tỷ lệ gieo hàng bố:hàng mẹ giảm, tức khoảng cách từ nguồn cho phấn đến nguồn nhận tăng (số hàng mẹ tăng), hiệu quả thụ phấn nhờ côn trùng giảm, kéo theo giảm tỷ lệ đậu quả, số quả/cây và năng suất bông hạt lai Tuy nhiên, nếu tỷ lệ bố

mẹ cao hiệu quả thụ phấn cao nhưng diện tích mẹ ít nên năng suất không cao Tỷ

lệ thích hợp nhất là 1 hàng bố:4 hàng mẹ với tỷ lệ đậu quả, số quả đậu cao, diện tích mẹ vừa đủ để năng suất bông hạt lai cao nhất

3.2.4 Nghiên cứu xác định hiệu quả của các phương pháp thụ phấn trong sản xuất hạt lai sử dụng dòng mẹ bất dục đực

Để đánh giá hiệu quả của phương pháp sản xuất hạt lai sử dụng dòng mẹ bất dục đực gen thụ phấn nhờ ong mật và côn trùng tự nhiên so với thụ phấn thủ công trong vụ mưa năm 2011, chúng tôi tiến hành thí nghiệm sản xuất hạt lai sử dụng dòng mẹ lưỡng dục Thí nghiệm sử dụng dòng bố chung KS02-63 và 4 công thức mẹ: i)- CT1: Khử đực, thụ phấn thủ công truyền thống (tổ hợp 1247/KS02-63); ii)- CT2: Khử đực cây hữu dục, thụ phấn thủ công cả cây bất dục và hữu dục; iii)- CT3: Nhổ cây hữu dục, thụ phấn thủ công cây bất dục; iv)- CT4: Nhổ cây hữu dục, thụ phấn nhờ ong và côn trùng tự nhiên Dòng mẹ sử dụng là dòng lưỡng dục G.1247.S1-21 cho CT2, CT3 và CT4

Trong điều kiện thí nghiệm ở vụ này gặp mưa lúc ra hoa rộ, ảnh hưởng đến hoạt động của côn trùng thụ phấn, đồng thời mưa cuối vụ nên quả thối, nên năng suất bông hạt ở các công thức thu được không cao, nhất là công thức 4 – thụ phấn nhờ ong và côn trùng Nhìn chung, các công thức dùng dòng mẹ lưỡng dục có số quả thấp và cho năng suất thấp hơn hẳn so với công thức sản xuất thủ công truyền

thống với tỷ lệ giảm 16,9; 27,3 và 43,2% đối với các công thức 2, 3 và 4 tương ứng (bảng 14)

Bảng 14 Một số chỉ tiêu về năng suất bông hạt lai của các công thức trong vụ Hè

Thu 2011 tại Nha Hố, Ninh Sơn, Ninh Thuận

Năng suất bông hạt (kg/ha)

TT Công thức Số quả/m 2 Khối lượng quả (g)

Bảng 15 Hiệu quả kinh tế của các công thức thụ phấn trong vụ Hè Thu 2011 tại

Nha Hố, Ninh Sơn, Ninh Thuận

Tổng chi (triệu đồng) (triệu đồng) Lợi nhuận Giá thành (đồng/kg) Công thức

Năng suất (kg/ha)

Tổng Thu (triệu đồng) Trung bình

Giảm

so Đ/C

Trung bình

Vượt

so Đ/C

Trung bình

Giảm

so Đ/C (%)

Trong sản xuất hạt giống lai sử dụng dòng mẹ lưỡng dục, phương pháp thụ

phấn nhờ ong và côn trùng là phương pháp được xác định cho năng suất và hiệu quả kinh tế cao nhất Tuy nhiên, trở ngại thường gặp phải khi áp dụng là việc xử lý các loại thuốc hóa học trừ sâu, rầy độ độc cao vào giai đoạn nở hoa làm giảm mật

độ các loại côn trùng có hoạt động thụ phấn, dẫn đến giảm tỷ lệ đậu quả và năng suất hạt lai thấp Để khắc phục, trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, ngoài việc

chọn lọc các dòng lưỡng dục cũng như dòng bố kháng, chúng tôi cũng tiến hành

triển khai biện pháp quản lý rầy xanh bằng cách dùng các loại thuốc sinh học và

hóa học có độ dộc thấp, phân giải nhanh kết hợp phun sớm trước khi ra hoa

Kết quả khảo sát 9 loại thuốc cho thấy mật độ rầy xanh trên các công thức

trước phun tương đối cao, mật độ dao động từ 2,3 – 4,3 con/lá Sau phun 1 và 3

ngày, mật độ rầy xanh trên tất cả các công thức có xử lý thuốc đều giảm, trừ 2

công thức Biobauve 5DP và Vineem 1500EC mật độ rầy giảm không đáng kể Đặc

biệt công thức Oshin 10WP, liều lượng 0,2 kg/ha, Elsin và Elsin + chất bám dính,

có mật độ rầy xanh giảm mạnh, chỉ còn < 1con/lá Sau khi xử lý thuốc 7 ngày, mật

độ rầy xanh ở các công thức có xu hướng tăng lên, đến 15 ngày sau khi xử lý thuốc

mật độ rầy đạt tương đương mức ban đầu (bảng 16)

Sau xử lý thuốc 1 và 3 ngày, tất cả các loại thuốc tham gia thí nghiệm đều

có hiệu lực trừ rầy xanh, trong đó Oshin 10WP, liều lượng 0,2 kg/ha, có hiệu lực

cao nhất (87,8%), tiếp đến Elsin, liều lượng 0,50 lít/ha + chất bám dính, hiệu lực

83,3% và công thức xử lý Elsin không có chất bám dính, liều lượng 0,50 lít/ha cũng

có hiệu lực tương đối cao (82,3) Sau xử lý thuốc 7 ngày, hiệu lực trừ rầy xanh của

hầu hết các loại thuốc đều giảm nhưng thuốc Oshin 10WP, liều lượng 0,2 kg/ha

hiệu lực vẫn còn khá cao (76,3%) và công thức Elsin liều lượng 0,50 lít/ha

(69,7%) Sau khi xử lý thuốc 10 ngày, hiệu lực của hầu hết các loại thuốc đều giảm

mạnh Đến giai đoạn 15 ngày sau khi xử lý thuốc, tất cả các loại thuốc đều không

còn hiệu lực (bảng 17)

Như vậy qua quá trình thử nghiệm chúng tôi nhận thấy rằng: Oshin 10WP,

liều lượng 0,2 kg/ha có hiệu lực cao và kéo dài đến 7 ngày sau xử lý thuốc

(76,3%) Tiếp đến là Elsin, liều lượng 0,50 lít/ha, 7 ngày sau xử lý thuốc vẫn còn

hiệu lực gần 70%

Bảng 16 Mật độ rầy xanh trên các công thức thí nghiệm (vụ mưa 2010, Nha Hố)

Mật độ rầy xanh (con/lá)

TT Công thức Liều lượng (lít, kg/ha)

Bảng 17 Hiệu lực (%) của các loại thuốc tham gia thí nghiệm (vụ mưa 2010, Nha Hố)

Hiệu lực của các loại thuốc (%)

TT Công thức Liều lượng (L, Kg)/ha

1 ngày 3 ngày 7 ngày 10

ngày

15 ngày

3.3.1 Thử nghiệm mô hình sản xuất hạt giống lai dùng các dạng mẹ bất dục

đực, thụ phấn nhờ ong và côn trùng tự nhiên

Nghiên cứu được tiến hành tại thôn Đồng Mé, xã Mỹ Sơn, huyện Ninh Sơn,

tỉnh Ninh Thuận Các công thức lai sử dụng chung tỷ lệ bố mẹ 1 : 4 (1 hàng bố, 4

hàng mẹ) Các tổ hợp lai sử dụng chung dòng kháng sâu – kháng rầy – không đốm

Kết quả quan trắc cho thấy các dòng mẹ lưỡng dục có tỷ lệ phân ly hữu dục

: bất dục thực tế biến động trong khoảng 1,01 - 1,23 : 1; xấp xỉ tỷ lệ lý thuyết 1 : 1

(giá trị χ 2 tn(1:1) = 0,00-3,76 < χ 2 lt(0,05,1) = 3,84) Trên hầu hết các dòng, tỷ lệ bất dục

cao, biến động từ 45,9 đến 49,9%, đạt yêu cầu dùng làm mẹ trong sản xuất hạt lai

hai dòng (bảng 18)

Bảng 18 Tỷ lệ phân ly bất dục/hữu dục trên các dòng mẹ trong vụ Đông Xuân

2010 - 2011 tại Nha Hố, Ninh Sơn, Ninh Thuận

Số cây theo dõi dục : bất dục Tỷ lệ hữu

Tổng Hữudục Bấtdục

Tỷ lệ bất dục (%) Thực tế χ2tn(1:1)

K.TM1.1 1251 658 593 47.4 1.11 : 1 1,78 K.LRA.5166 1635 863 772 47.2 1.12 : 1 2,68

Kháng rầy xanh – Không kháng

sâu - không đốm cánh hoa K.VN36P 1542 886 719 46.6 1.23 : 1 3,76

G.1247.S1-10 1734 936 812 46.8 1.15 : 1 3,73 G.1247.S1-12 528 267 261 49.4 1.02 : 1 0,03

Kháng rầy xanh – kháng sâu

xanh - không đốm cánh hoa

G.1247.S1-15 1130 592 538 47.6 1.10 : 1 1,36 G.1247.S1-21 963 531 442 45.9 1.20 : 1 3,53 G.1247.S1-22 714 358 356 49.9 1.01 : 1 0,00

Kháng rầy xanh – kháng sâu

xanh - có đốm cánh hoa G.1247.S1-29 1860 993 887 47.7 1.12 : 1 2,08

Ghi chú: χ 2 lt (0.05,1) = 3,84

Về tình hình sâu bệnh hại, kết quả điều tra cho thấy trên ruộng sản xuất chỉ

xuất hiện 2 loại dịch hại chính gồm rầy xanh chích hút (Amrasca devastans) và sâu

xanh đục quả (Helicoverpa armigera)

Bảng 19 Tình hình sâu bệnh hại chính trên các dòng mẹ lưỡng dục trong vụ Đông

Xuân 2010 - 2011 tại Nha Hố, Ninh Sơn, Ninh Thuận

Mật độ sâu xanh (…/100 cây)

Cấp rầy hại giai đoạn 70 ngày Trứng Sâu nhỏ

Sâu lớn

Tỷ lệ cây

bị hại do sâu xanh (%)(*)

K.LRA.5166 3 75,3 31,7 13,3 25,7

1 Kháng rầy xanh – Không kháng

sâu - không đốm cánh hoa

G.1247.S1-10 2 72,3 0,7 0,0 0,0 G.1247.S1-12 1 53,0 3,7 3,3 6,7

2 Kháng rầy xanh – kháng sâu

xanh - không đốm cánh hoa

G.1247.S1-15 2 62,7 1,3 0,0 0,0 G.1247.S1-21 1 43,3 6,7 3,3 3,3 G.1247.S1-22 2 53,7 3,3 0,0 0,0

3 Kháng rầy xanh – kháng sâu

xanh - có đốm cánh hoa

G.1247.S1-29 2 44,3 3,3 0,0 0,0

Ghi chú: (*) – Cây có nụ xòe, hoa và quả bị đục do sâu xanh

Nhìn chung, hầu hết các dòng lưỡng dục đều có khả năng kháng rầy xanh

cao (cấp hại 1 – 2), ngoại trừ 2 dòng K.TM.1 và K.LRA5166 (cấp 3) Đối với sâu

xanh, khả năng chống chịu có sự khác biệt khá rõ giữa 3 nhóm dòng mẹ lưỡng dục

Thực tế, mặc dù mật độ trứng sâu xanh khá cao trên tất cả các dòng (trung bình

38,7 – 78,3 trứng/100 cây), nhưng trên 6 dòng thuộc hai nhóm mẹ kháng sâu 2 và 3,

mật độ cả sâu tuổi nhỏ và lớn đều thấp (0,7-6,7 và 0,0-0,3 con/100 cây tương ứng);

đồng thời, tỷ lệ cây bị sâu hại cũng thấp (0,0-6,7%), biểu thị khả năng chống chịu

cao Ngược lại, trên 3 dòng mẹ thuộc nhóm không kháng, mật độ khá cao đối với cả