Chọn tạo và sử dụng các dòng bất dục đực gen nhân mẫn cảm môi trường trong tạo giống lúa lai hai dòng ở Việt Nam
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TR ƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
TR ẦN VĂN QUANG
CH ỌN TẠO VÀ SỬ DỤNG CÁC DÒNG BẤT DỤC ĐỰC GEN NHÂN M ẪN CẢM MÔI TRỜNG TRONG TẠO
GI ỐNG LÚA LAI HAI DÒNG Ở VIỆT NAM
CHUYÊN NGÀNH: DI TRUY ỀN VÀ CHỌN GIỐNG CÂY TRỒNG
MÃ SỐ : 62.62.05.01
LU ẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1 PGS.TS BÙI BÁ B ỔNG
2 PGS.TS NGUY ỄN THỊ TRÂM
HÀ N ỘI, 2008
Trang 2L ỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận án này, tôi đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của các
Đào tạo, PGS.TS Nguyễn Văn Hoan-Chủ nhiệm đề tài “Kết hợp kỹ thuật chọn
ưu thế lai, Viện Sinh học Nông nghiệp, các sinh viên thực tập tốt nghiệp từ khóa
Tác gi ả
Tr ần Văn Quang
Trang 3L ỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi, các số liệu, kết
qu ả nêu trong luận án là trung thực và đã được công bố một phần trong luận
v ăn Thạc sĩ của tôi, các thông tin trích dẫn sử dụng trong luận án đều được ghi rõ ngu ồn gốc
Trang 4M ỘT SỐ CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN
A : Dòng bất dục đực tế bào chất
AFLP : Đa hình chiều dài đoạn phân cắt được nhân bội
(Amplified fragment leghth polymophisms)
B : Dòng duy trì tính bất dục đực tế bào chất
BSA : Phân tích thể phân ly theo nhóm (Bulked segregant analysis) CMS : Dòng bất dực đực tế bào chất (Cytoplasmic Male Sterility)
EGMS : Bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với môi trường
(Environment- sensitive Genic Male Sterility)
GA3 : Gibberellic acid
MAS : Chọn giống nhờ trợ giúp của chỉ thị phân tử
(Marker Asisted Selection)
PGMS : Bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với chu kỳ chiếu sáng
(Photoperiodic-sensitive Genic Male Sterility)
P(T)GMS : Bất dục đực mẫn cảm với chu kỳ chiếu sáng và nhiệt độ
(Photoperiodic and Thermo-sensitive Genic Male Sterility)
Phytotron : Buồng khí hậu nhân tạo
R : Dòng phục hồi tính hữu dục (Restorer)
RAPD : ADN khác biệt được nhân bội ngẫu nhiên
(Randomly Amplified Polymorphic DNA)
RFLPs : Đa hình chiều dài đoạn phân cắt giới hạn
(Restriction Fragment Length Polymorphisms)
TGMS : Bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt độ
(Thermo-sensitive Genic Male Sterility)
T(P)GMS : Bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm nhiệt độ và chu kỳ chiếu sáng (Thermo and Photoperiodic-sensitive Genic Male Sterility)
WA : Bất dục đực hoang dại (Wild Abortive)
WCG : Gen tương hợp rộng (Wide Compatibility Gene)
Trang 5M ỤC LỤC
Trang
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC
C ỦA ĐỀ TÀI
6
2.1 L ịch sử nghiên cứu phát triển lúa lai trên thế giới 6
Trang 62.3.5 Dòng ph ục hồi và gen tương hợp rộng 31
CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
44
48
49
TH5-1
51
3.1 KẾT QUẢ PHÂN LẬP VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC DÒNG EGMS 55
Trang 73.1.2 K ết quả phân lập các dòng EGMS mới 55
3.1.4 Quá trình chuy ển đổi tính dục của dòng P5S và T4S ở điều
ki ện tự nhiên trong vụ mùa
66
3.1.5 Quá trình chuy ển đổi tính dục của dòng P5S và T4S ở điều
ki ện tự nhiên trong vụ xuân
69
3.1.8 K ết quả xác định thời kỳ mẫn cảm của các dòng EGMS 80
3.1.9 Đặc điểm của các dòng EGMS sau khi xử lý trong
Phytotron
83
3.1.10 Đặc điểm của dòng P5S và T4S trong điều kiện hữu dục 84
3.1.11 Đặc điểm của dòng P5S và T4S trong điều kiện bất dục 87
3.2 KIỂM SOÁT DI TRUYỀN VÀ KHẢ NĂNG TỔ HỢP CỦA
3.4 NHÂN DÒNG MẸ VÀ SẢN XUẤT HẠT LAI F1 TỔ HỢP
Trang 83.2 Phân loại các cá thể PGMS và TGMS được phân lập 58
3.3 Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của dòng P5S
và T4S qua các thời vụ trong vụ mùa 2002
61
3.4 Một số đặc tính nông sinh học của dòng P5S và T4S
qua các thời vụ trong vụ mùa 2002
62
3.5 Đặc điểm hình thái của dòng P5S và T4S mới phân lập 64
3.6 Quá trình chuyển đổi tính dục của dòng P5S và T4S
trong vụ mùa 2002
66
3.7 Quá trình chuyển đổi tính dục của các dòng EGMS ở
điều kiện tự nhiên trong vụ xuân 2003
70
3.8 Thời gian từ gieo đến trỗ, số lá trên thân chính của các
dòng EGMS qua các thời vụ (Vụ xuân 2005 tại Quảng Nam)
75
3.9 Quá trình chuyển đổi tính dục của các dòng EGMS ở
điều kiện tự nhiên trong vụ xuân 2005 tại Quảng Nam
77
3.10 Kết quả xử lý các dòng EGMS theo công thức I (12 giờ
15 phút + 28,0OC) ở các bước phân hoá đòng khác nhau
3.13 ảnh hưởng của thời vụ đến tỷ lệ đậu hạt và một số đặc
tính nông sinh học của dòng P5S và T4S trong vụ xuân
2003
85
3.14 Một số đặc điểm nông sinh học của hai dòng P5S và
T4S ở điều kiện hữu dục
86
3.15 ảnh hưởng của thời vụ đến tỷ lệ đậu hạt và một số đặc
tính nông sinh học của dòng P5S và T4S trong vụ mùa
88
Trang 92003
3.16 Một số đặc điểm của các dòng EGMS ở điều kiện bất
dục
89
3.17 Tỷ lệ phấn hữu dục của con lai F1 và các dòng bố mẹ 90
3.18 Thống kê tần số phân ly thực nghiệm và lý thuyết về tỷ
lệ hữu dục : bất dục trong quần thể F2 của các tổ hợp lai
3.21 Giá trị khả năng kết hợp riêng giữa các dòng bố mẹ của
tính trạng chiều dài bông
3.25 Giá trị khả năng kết hợp riêng giữa các dòng bố mẹ của
tính trạng Năng suất thực thu
97
3.26 Một số tính trạng số lượng của các tổ hợp lai trong vụ
xuân 2004
98
3.27 Đánh giá mức độ nhiễm sâu bệnh của các tổ hợp lai
trong điều kiện tự nhiên ở vụ xuân 2004
Trang 10tính trạng số lượng
3.32 Giá trị ưu thế lai thực (Hb) và ưu thế lai chuẩn (Hs)
trên các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất
3.37 Mức phản ứng với các chủng vi khuẩn gây bệnh bệnh
bạc lá của các dòng bố mẹ và con lai TH5-1
118
3.38 ảnh hưởng của mật độ cấy, lượng phân bón đến năng
suất thực thu ruộng nhân dòng P5S ở vụ xuân 2007 (tạ/ha)
119
3.39 Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các dòng
bố mẹ trong vụ xuân
122
3.40 Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng bố mẹ 123
3.41 ảnh hưởng của tỷ lệ hàng bố mẹ và lượng GA3 phun
đến năng suất ruộng sản xuất F1 ở vụ xuân 2004
124
3.42 ảnh hưởng của cách phun GA3 đến một số đặc điểm
sinh học của dòng mẹ
125
3.43 ảnh hưởng của cách phun GA3 đến các yếu tố cấu
thành năng suất và năng suất hạt lai F1 ở vụ xuân 2005
126
3.44 Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng bố mẹ và
năng suất ruộng sản xuất hạt lai F1 trong vụ mùa 2005
129
3.45 Kết quả sản xuất thử hạt lai F1 tổ hợp lai TH5-1 130
Trang 11DANH M ỤC CÁC ĐỒ THỊ
3.1 ảnh hưởng của nhiệt độ và độ dài chiếu sỏng ở thời kỳ
mẫn cảm đến tỷ lệ hạt phấn hữu dục của cỏc dũng EGMS trong điều kiện vụ mựa ở Hà Nội
67
3.2 ảnh hưởng của nhiệt độ và độ dài chiếu sỏng ở thời kỳ
mẫn cảm đến tỷ lệ hạt phấn hữu dục của cỏc dũng EGMS
71
3.3 Diễn biến độ dài ngày tại ba vĩ độ khác nhau 79
10 Ruộng nhõn dũng P5S trong vụ xuõn 2007 120
11 Thớ nghiệm mật độ và phõn bún cho ruộng nhõn
dũng P5S
120
12 Ruộng sản xuất thử hạt lai F1 tổ hợp lai TH5-1 131
13 Ruộng sản xuất hạt lai F1 tổ hợp lai TH5-1 sau thu
hoạch dũng bố
131
Trang 12M Ở ĐẦU
1 TÍNH C ẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Nghiên cứu chọn tạo các giống lúa lai của Việt Nam là một đòi hỏi tất
yếu trong những năm gần đây và tương lai vì diện tích trồng lúa lai của nước
ta ngày một tăng Năm 1991 chỉ có 100 ha cấy thử đến năm 2005 diện tích
trồng lúa lai đạt mức 615.000 ha, năng suất lúa lai đạt bình quân 63 tạ/ha Đặc
biệt là lúa lai hai dòng, diện tích trồng tăng khá nhanh, năm 1996 mới đưa vào
trồng thử nghiệm nhưng đến năm 2005 diện tích đã đạt 130.000 ha chiếm gần 1/5 diện tích lúa lai
Phần lớn các tổ hợp lai hai dòng đang trồng phổ biến tại Việt Nam có
năng suất không cao hơn các tổ hợp lúa lai ba dòng Công nghệ nhân dòng bố
mẹ và sản xuất hạt giống lúa lai F1 của các tổ hợp này gặp nhiều khó khăn về
độ thuần, độ ổn định bất dục và khả năng nhận phấn ngoài của các dòng mẹ Đây là những lý do hạn chế việc mở rộng diện tích trồng lúa lai hai dòng ở
Việt Nam
Muốn mở rộng diện tích lúa lai hai dòng ở Việt Nam cần phải chủ động
tạo ra những tổ hợp lai có năng suất cao, chất lượng tốt thích hợp với điều
kiện khí hậu, đất đai và trình độ thâm canh Khi có tổ hợp lai thì tất yếu sẽhoàn toàn chủ động về nguồn giống bố mẹ, qui trình sản xuất hạt lai F1 và sẽ
có cơ hội hạ giá thành cũng như giá bán cho nông dân Để thực hiện được
mục tiêu này cần phải chọn tạo được các dòng mẹ bất dục ổn định, độ thuần đạt tiêu chuẩn nguyên chủng, dễ sản xuất hạt lai và con lai F1 có năng suất
tương đương với các tổ hợp lúa lai đang trồng phổ biến
Dòng mẹ của lúa lai hai dòng là dòng bất dục đực gen nhân (Dòng bất
dục đực di truyền nhân) mẫn cảm với môi trường Hiện nay người ta đã tìm ra hai loại dòng bất dục đó là: (1) - Bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt độ (TGMS) và (2) - Bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với quang chu
kỳ (PGMS) Cả hai loại dòng này đều có thể sử dụng được ở Việt Nam Tuy
Trang 13nhiên khi sử dụng dòng TGMS có một nhược điểm là nhiệt độ thường không
ổn định trong mỗi vụ sản xuất làm cho nó xuất hiện phấn hữu dục trong vụ
sản xuất hạt lai, dẫn đến độ thuần lô hạt F1 giảm kéo theo năng suất lúa
thương phẩm giảm
Sử dụng dòng PGMS có lợi thế đặc biệt là quang chu kỳ luôn ổn định theo vĩ độ địa lý, theo mùa và địa hình của mỗi địa phương, độ ổn định chính xác đến hàng phút cho mỗi ngày Vì vậy nếu tìm được dòng PGMS thích hợp cho một vùng nào đó, người ta hoàn toàn chủ động điều kiển lịch gieo cấy đểcho dòng bất dục hay hữu dục một cách chính xác vào những thời điểm cần thiết để đạt năng suất mong muốn Tuy nhiên các dòng PGMS hiện có của Trung Quốc không phù hợp với điều kiện Việt Nam do có ngưỡng chuyển hoá tính dục cao từ 13 giờ đến 13 giờ 45 phút trong khi đó ngày dài nhất của
Việt Nam là 13 giờ 36 phút (24 vĩ độ Bắc)
Theo số liệu lưu trữ của Tổng cục Khí tượng thủy văn (phụ lục) tại 21
vĩ độ Bắc (Hà Nội) từ ngày 12/12-1/1 có độ dài ngày (pha sáng) ngắn nhất trong năm, thời gian ban ngày dài 10 giờ 52 phút Từ ngày 2/1-22/3 ngày dài
dần ra do trục quay của trái đất nghiêng về Bắc bán cầu một góc 23,50
, ngày 21/3 thì ngày và đêm dài tương đương nhau, sau đó ngày dài dần ra và đạt cực đại là 13 giờ 24 phút, thời gian đạt cực đại kéo dài 15 ngày (ngày 15/6-30/6)
Từ ngày 1/7-22/9 ngày ngắn dần lại vì trục quay của trái đất lúc này lại nghiêng về phía Nam bán cầu Ngày 23/9, đêm và ngày dài tương đương nhau, sau đó ngày ngắn dần đến 12/12
Tại các vĩ độ khác của Việt Nam (từ 8-24 vĩ độ Bắc) quy luật diễn biến
độ dài ngày tương tự như Hà Nội vì cùng nằm ở vùng giữa xích đạo và chí tuyến Bắc, chỉ khác nhau về số giờ sáng - tối trong ngày Nghĩa là tại một vĩ
độ nhất định, quang chu kỳ diễn ra từng ngày của năm sau hoàn toàn không thay đổi so với năm trước (Trần Đức Hạnh, 1997; Đoàn Văn Điếm, 2005) [8], [14] Vấn đề đặt ra là làm thế nào để khai thác lợi thế tự nhiên này? Nếu ta
Trang 14đoạn bất dục trong điều kiện tự nhiên dài hơn 30 ngày (Yuan L.P., 1995) [149] và phù hợp với cơ cấu mùa vụ của Việt Nam thì dòng bất dục đó phải
có “ngưỡng” chuyển đổi tính dục vào khoảng 12 giờ 15 phút đến 12 giờ 30 phút Vì thế việc chọn được dòng PGMS có ngưỡng chuyển đổi tính dục phù
hợp với điều kiện Việt Nam, bên cạnh đó tìm thêm nhiều dòng TGMS mới
khắc phục nhược điểm của các dòng đã có là yêu cầu cấp thiết
Chính vì những lý do nêu trên chúng tôi thực hiện đề tài: “Chọn tạo và
2 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI
2.1 M ục đích
+ Chọn tạo được các dòng EGMS mới có đặc điểm nông sinh học tốt, tính
bất dục ổn định và ngưỡng chuyển đổi tính dục phù hợp với điều kiện Việt Nam
+ Trên cơ sở đánh giá con lai F1 giữa các dòng EGMS mới với các giống lúa thường tuyển chọn được một số tổ hợp lai hai dòng triển vọng có năng
suất cao, chất lượng tốt phục vụ sản xuất
+ Xác định giai đoạn mẫn cảm, thời gian mẫn cảm và sự chuyển hoá tính
dục của các dòng EGMS mới
Trang 15+ Đánh giá được khả năng kết hợp của các dòng EGMS và tìm hiểu gen
kiểm soát tính mẫn cảm quang chu kỳ của dòng PGMS
+ Tuyển chọn được một số tổ hợp lai hai dòng mới có năng suất cao, chất
lượng tốt phù hợp với điều kiện Việt Nam
3.1 Ý ngh ĩa khoa học
+ Đây là công trình nghiên cứu có hệ thống đầu tiên ở Việt Nam về chọn
tạo dòng bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm quang chu kỳ ngắn Kết quả đã
chọn được dòng P5S có phản ứng chính xác với độ dài ngày, ít chịu ảnh
hưởng bởi điều kiện ngoại cảnh khác nên có thể coi đây là một tiến bộ mới trong việc tạo vật liệu bất dục cho phát triển lúa lai hai dòng ở Việt Nam + Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ bổ sung thêm cơ sở lý luận và
phương pháp chọn tạo các dòng bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm môi
trường ở điều kiện Việt Nam
+ Việt Nam với vị trí địa lý kéo dài trên 17 vĩ độ (từ 8 đến 24 vĩ độ Bắc) đều có những thời gian mà độ dài ngày ngắn hơn và dài hơn ngưỡng 12 giờ
16 phút Vì vậy xét về nguyên lý, việc tìm ra dòng P5S với ngưỡng chuyển đổi tính dục như trên có thể bố trí nhân (cho tự thụ) ở điều kiện ngày ngắn và
tổ chức sản xuất hạt lai F1 ở điều kiện ngày dài từ Bắc vào Nam trong 2 vụlúa chính
3.2 Ý ngh ĩa thực tiễn
+ Chọn tạo được 1 dòng bất dục đực nhân mẫn cảm quang chu kỳ ngắn P5S và 1 dòng bất dục đực nhân mẫn cảm nhiệt độ T4S làm phong phú thêm nguồn vật liệu cho chọn tạo giống lúa lai hai dòng ở Việt Nam
+ Xây dựng được qui trình kỹ thuật nhân dòng P5S, qui trình sản xuất
Trang 16+ Từ kết quả nghiên cứu của đề tài, đã chọn thành công giống lúa lai hai dòng mới TH5-1, giống đã được khảo nghiệm, trình diễn, mở rộng sản xuất
và được Bộ Nông nghiệp và PTNT công nhận là giống cho sản xuất thử theo quyết định 3642/QĐ-BNN-TT ngày 30 tháng 11 năm 2006
+ Đề tài đã sử dụng các dòng bất dục đực TGMS, PTGMS, dòng cho
phấn để lai tạo chọn lọc ra các dòng TGMS, PGMS mới Đồng thời lai thử, đánh giá tổ hợp lai giữa các dòng TGMS, PGMS mới với các dòng giống trong tập đoàn công tác của Viện Sinh học Nông nghiệp để tìm ra tổ hợp lai
mới
+ Toàn bộ quá trình lai tạo, chọn lọc và đánh giá các dòng TGMS, PGMS mới được thực hiện tại Viện Sinh học Nông nghiệp - Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Sản xuất thử, trình diễn và mở rộng tổ hợp lai mới được
thực hiện ở 6 địa phương: Thái nguyên, Nam Định, Hưng Yên, Phú Thọ, Thái Bình, Hà Nội
Trang 17CH ƯƠNG 1
2.1 L ịch sử nghiên cứu phát triển lúa lai trên thế giới
Ưu thế lai là một thuật ngữ để chỉ tính hơn hẳn của con lai F1 so với bố
mẹ chúng về các tính trạng hình thái, khả năng sinh trưởng, sức sinh sản, khả
năng chống chịu và thích nghi, năng suất, chất lượng hạt và các đặc tính 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 (Yuan L.P., 1995) [145]
Hiện tượng ưu thế lai được các nhà khoa học phát hiện khá sớm trên các giống cây trồng và vật nuôi Người ta đã khai thác hiệu ứng ưu thế lai, tạo
ra các giống cây trồng cao sản như Ngô, bắp cải, hành tây, cà chua các
giống vật nuôi lớn nhanh như lợn lai kinh tế, vịt lai, gà công nghiệp (Nguyễn Công Tạn và cộng sự, 2002) [45]
J.W Jone (1926) lần đầu tiên báo cáo về sự xuất hiện ưu thế lai ở lúa trên những tính trạng số lượng và năng suất Tiếp sau đó, 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, 1977; Li, 1977; Lin và Yuan, 1980); về tích luỹ chất khô (Rao, 1965; Jenning, 1967; Kim, 1985); về sự phát triển của bộ rễ(Anonymous, 1974); về cường độ quang hợp, cường độ hô hấp, diện tích lá (Lin và Yuan, 1980; Deng, 1980, MC Donal và cộng sự, 1971; Wu và cộng
sự, 1980) [17], [90] 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 ởkhâu sản xuất hạt lai F1 Đã có nhiều nghiên cứu tìm phương pháp sản xuất
hạt lai F1 được thực hiện khá sớm, từ năm 1937, Kadam đã bắt đầu đến Richharia (1962), Stansel và Craigmiles (1966), Shinjyo và Omura (1966), Amand và Murty (1968), Sawaminathan và cộng sự (1972), Carnahan và
Trang 18cộng sự (1972); Athwal và Virmani (1972), song tất cả họ không thành công [85], [118]
Năm 1964, Yuan Long Ping cùng các đồng nghiệp đã phát hiện được cây lúa bất dục trong loài lúa dại Oryza fatua spontanea tại đảo Hải Nam
Sau đó họ đã thành công trong việc chuyển gen bất dục đực tế bào chất vào lúa trồng, tạo ra các dòng lúa bất dục (CMS) mở đường cho công tác khai thác ưu thế lai thương phẩm Sau 9 năm nghiên cứu các nhà khoa học Trung
Quốc đã chọn tạo thành công nhiều dòng CMS, dòng B, dòng R, hoàn thiện công nghệ nhân dòng bất dục đực, sản xuất hạt giống lúa lai F1 và đưa ra sản
xuất nhiều tổ hợp lai có năng suất cao đánh dấu sự ra đời của hệ thống lúa lai
“Ba dòng”, mở ra bước ngoặt trong lịch sử sản xuất và thâm canh cây lúa (Yuan L.P.,1992) [143]
Năm 1976, Trung Quốc đã gieo cấy 140.000 ha lúa lai, diện tích trồng liên tục tăng năm sau so với năm trước và năng suất lúa cũng tăng theo Năm
1990, Trung Quốc đã trồng được 15 triệu ha lúa lai chiếm 49% tổng diện tích lúa, năng suất vượt 20% so với lúa thường tốt nhất Qui trình nhân dòng bố
mẹ và sản xuất hạt lai F1 ngày càng hoàn thiện và đạt năng suất cao Với
những thành công này của Trung Quốc đã mở ra triển vọng to lớn về phát triển lúa lai trên thế giới (Nguyễn Thị Trâm, 2002; Yuan L.P., 1993) [53], [144]
Đồng thời với việc phát triển lúa lai ba dòng, một số kết quả trong nghiên cứu lúa lai hai dòng đã được công bố Năm 1973, Shiming Song đã phát hiện được dòng bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với quang chu kỳ(HPGMS) từ quần thể Nông Ken 58S Năm 1991, Maruyama và cộng sự(Nhật Bản) đã tạo ra được dòng bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt
độ Norin PL12 bằng phương pháp gây đột biến nhân tạo (Yin Hua Qi, 1993; Zhou CS, 2000) [138], [156]
Trang 19Giống lúa lai hai dòng được đưa ra trồng đại trà đầu tiên của Trung
Quốc là Pei ai 64S/Teqing Năm 1992, diện tích gieo trồng lúa lai hai dòng ởTrung Quốc là 15.000 ha với năng suất 9-10 tấn/ha, năng suất cao nhất đạt 17
tấn/ha Đến năm 1997 đã có 640.000 ha năng suất trung bình cao hơn lúa lai
ba dòng từ 5-15 % Hầu hết các tổ hợp lai hai dòng đều cho năng suất cao và
phẩm chất tốt hơn so với các tổ hợp lai ba dòng (Ngô Thế Dân, 1994; Yuan L.P., 1997) [7], [146]
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) [2]
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 S.S., 1995) [120] Tại Hội nghị lúa lai Quốc tế lần thứ tư tổ chức tại Việt Nam đã tổng kết, từ năm 1996 đến năm 2002, diện tích trồng lúa lai ở các nước ngoài Trung Quốc như Việt Nam, Ấn Độ, Philippines, Bangladesh, Myanmar…đã tăng từ 200.000 ha lên 700.000 ha Một số nước như Inđônêxia, Mỹ đã ứng dụng công nghiệp hoá trong vấn đề sản xuất hạt giống lúa lai Theo các nhà khoa học Trung Quốc đến năm 2002, diện tích lúa lai chiếm 60% diện tích trồng lúa và diện tích lúa lai hai dòng đạt 2,67 triệu ha [75]
2.2 S ự 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
Trang 20ở các cơ quan sinh trưởng sinh dưỡng và sinh trưởng sinh thực (Nguyễn Văn
Hiển, 2000) [17]
- 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 mẹchúng Chất lượng rễ được 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, 1996) [1], [61]
- Ưu thế lai về khả năng đẻ nhánh: Con lai F1 đẻ nhánh sớm, sức đẻ
nhánh khoẻ, tập trung và có tỷ lệ nhánh hữu hiệu cao (Chang W.L., 1971; Lin S.C, 1980) [66], [90]
- 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 đổtrên đồng ruộng nên khi chọn bố mẹ phải chú ý chọn các dạng nửa lùn để con lai có dạng cây nửa lùn (Chang W.L., 1967) [65]
- Ưu thế lai về thời gian sinh trưởng: Lin và 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 và 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, 1984) Theo Nguyễn Thị Trâm và cộng sự (1994) thì thời gian sinh trưởng của con
Trang 21lai F1 hệ ba dòng dài hơn cả dòng mẹ và dòng phục hồi ở cả 2 vụ trong năm [50], [105]
- 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 K.,2007) [43], [82]
- 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 (Sirajul Islam, 2007) [109] 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 R.N., 1985; Senadhira, 1987) [83], [106] Ở Việt Nam, một số tác giả đã công bốcác 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, 1999) [46]
- 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 từ21%-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 S.S., 1981) [117] Ở Việt Nam, qua tổng kết của Bộ Nông nghiệp và PTNT
Trang 22cho 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
2.3 Nghiên c ứu phát triển lúa lai hai dòng
Khai thác ưu thế lai ở lúa nhờ vào dòng bất dục đực tế bào chất (CMS dòng A), dòng duy trì (B) và dòng phục hồi (R) của hệ thống “Ba dòng”; dòng bất dục đực nhân mẫn cảm môi trường (EGMS) và dòng phục hồi (R)
-của hệ thống “Hai dòng”; sử dụng thể vô phối (Apomixis) của lúa lai “Một dòng” đã đem lại lợi ích to lớn cho nhân loại, xóa đói giảm nghèo, nâng cao
hiệu quả cho người trồng lúa và an ninh lương thực Tuy nhiên mỗi phương pháp khai thác, bên cạnh những ưu điểm vẫn tồn tại một số hạn chế Lúa lai
“Ba dòng” có ưu điểm có năng suất cao, chống chịu sâu bệnh tốt nhưng lại
có hạn chế dòng CMS có phổ phục hồi hẹp, qui trình nhân dòng mẹ phức
tạp Đối với lúa lai “Hai dòng” dòng mẹ có phổ phục hồi rộng, nhân dòng
mẹ đơn giản hơn nhưng hạn chế bởi chi phối của điều kiện thời tiết nên độthuần hạt lai không cao, làm giảm ưu thế lai của tổ hợp Lúa lai “Một dòng”
về nguyên lý là duy trì ưu thế lai nhờ thể vô phối nhưng đến nay những nghiên cứu và sử dụng thể vô phối chưa thành công
Đề tài nghiên cứu thuộc hệ thống lúa lai “Hai dòng” nên tác giả tập trung tổng kết những kết quả đạt được cũng như tồn tại trong nghiên cứu và phát triển lúa lai hai dòng trên thế giới và Việt Nam Từ những hạn chế trong nghiên cứu lúa lai hai dòng ở Việt Nam, đề tài nghiên cứu sẽ giải quyết được
vấn đề nào trong những tồn tại đó?
2.3.1.1 Nghiên c ứu và sử dụng dòng PGMS
Bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với chu kỳ chiếu sáng ở lúa được ứng dụng để sản xuất hạt lai khá muộn Năm 1973, Shi Ming Song tìm ra dòng bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với chu kỳ quang (HPGMS) từ
quần thể giống Nong ken 58S tại Trung tâm nghiên cứu lúa lai Hồ Bắc Dòng
Trang 23>14.0 giờ và phục hồi hữu dục trong điều kiện ngày ngắn <13.75 giờ Do vậy chúng có thể duy trì bằng cách cho tự thụ trong điều kiện ngày ngắn Trong điều kiện ngày dài dòng này bất dục nên có thể dùng làm dòng mẹ để sản xuất
hạt lai Thời gian mẫn cảm của dòng PGMS được tính khi ánh sáng có cường
độ lớn hơn 50 lux Khi lai dòng PGMS trên với các giống lúa thường, F1 hữu
dục bình thường, F2 phân ly theo tỷ lệ 3 hữu dục : 1 bất dục trong điều kiện ngày dài, từ đó có thể kết luận tính trạng bất dục đực do một cặp gen lặn qui định (Shi M.S.,1985, 1986; Zhang Z.G., 1987) [107], [108], [150]
Lu X (1994) lai Nongken 58S với các giống indica và japonica rồi
cho phân ly ở F2, thu được một số dòng PGMS và TGMS Điều đó chứng tỏNongken 58S có chứa gen bất dục đực di truyền nhân [96] Thực tế có hàng
loạt các dòng EGMS được tạo ra có nguồn gốc từ Nongken 58S như N5047S, 311S, WD-1S, 7001S, Peiai 64S (Liao, 1997; Maruyama K.,1991; Bai D.L., 2002) [89], [100], [62] Dòng NK58S(R) được chọn lọc nhờ việc gây đột biến dòng Nongken 58S, hoặc dòng 1149S được chọn lọc từ việc lai dòng Nongken 58S với giống lúa Japonica Nonghu26 Nhiều nghiên cứu cho rằng dòng Nongken 58S là dòng PTGMS mang cả gen tms và pms, nhưng 2 gen này nằm ở 2 vị trí khác nhau trên nhiễm sắc thể (Mei G., 1990; Mei M.H., 1999) [101], [102] Gen phục hồi hữu dục đối với dòng NK58S(R) và 1149S không đồng alen với gen phục hồi của dòng Nongken 58S (Virmani, 1997; Zhang Z., 2004) [123], [153]
Theo Yang và cộng sự (1992) gen Ps của dòng PGMS được coi là gen đóng vai trò thứ yếu (gen lặn) trong việc gây ra tính bất dục vì ở quần thể F2
mới thấy xuất hiện một vài cá thể bất dục 100% [134]
Tìm hiểu ảnh hưởng của ánh sáng, nhiệt độ lên Nongken 58S và các dòng EGMS có cùng nguồn gen pms của Nongken 58S thấy có sự ảnh hưởng khác nhau của nhiệt độ lên tính hữu dục và bất dục của các dòng này Đối với
Trang 24các dòng khác thì ngược lại điều này chứng tỏ có 2 cặp gen trong nhân điều khiển tính mẫn cảm (Zhang Z.G., 1992; Zhang Z., 1998, Zhuping, 1997) [151], [152], [157]
Một số kết quả nghiên cứu ở Trung Quốc cho rằng gen mẫn cảm quang chu kỳ có bản chất di truyền giống như gen mẫn cảm với nhiệt độ Gen pms
cũng hoạt động hai chức năng: gây bất dục trong điều kiện ngày dài và có khả
năng hình thành hạt phấn hữu dục trong điều kiện ánh sáng ngày ngắn Tuy nhiên tính mẫn cảm quang chu kỳ của các dòng PGMS còn phụ thuộc khá nhiều vào nhiệt độ Trong một giới hạn nhiệt độ nhất định thì độ dài ngày không có hiệu quả đối với quá trình chuyển đổi tính dục Nhiệt độ cao ảnh
hưởng tới độ an toàn của quá trình nhân dòng bất dục trong điều kiện ngày
ngắn, còn nhiệt độ thấp lại ảnh hưởng đến quá trình sản xuất hạt lai trong điều
kiện ngày dài Do vậy để chọn một dòng PGMS dễ dàng sử dụng thì giới hạn nhiệt độ dưới gây bất dục đực trong điều kiện ngày dài cần phải thấp và khoảng nhiệt độ mẵn cảm ánh sáng cần phải rộng (Xue G.X.,1997; Zhang N.Y., 1996) [130], [149]
Zhang và cộng sự (1994) bằng phương pháp đánh dấu tính đa hình độdài đoạn ADN bị phân cắt (RFLP) đã tìm ra được 2 gen điều khiển tính bất
dục đực mẫn cảm với ánh sáng ngày ngắn là pms1 và pms2 nằm trên nhiễm
sắc thể số 7 và số 3 Năm 1995, Wang đã xác định lại rằng có 1 gen pms nằm trên nhiễm sắc thể số 7 (Wang F.P., 1997; Zhang Q., 1994) [127], [154] Lu X.G và cộng sự (2002) cho biết các nhà khoa học Trung Quốc, Nhật Bản,
Việt Nam và Ấn Độ đã xác định có 3 gen pms1, pms2 và pms3 nằm trên nhiễm sắc thể số 7, 3 và số 12 [97] Các nhà khoa học cho rằng gen qui định tính bất dục đực ở các dòng PTGMS có ở 6 trong số 12 nhiễm thể của lúa đó
là nhiễm sắc thể số 3, 5, 6, 7, 11 và 12 (Jiang S et al, 2000; Mei et al, 1999; Yang Z.P, 1997) [79], [102], [137]
Trang 25Theo Zhu Y (1997) dòng PGMS 8902S được chọn từ tổ hợp lai giữa Zhenshan 97 và Shuang 8-14S sau đó lai trở lại với Zhenshan 97 Từ dòng 8902S lai với các giống lúa thường hoặc dòng PGMS khác và chọn được các dòng PGMS mới Ví dụ: dòng W9451S được tạo ra do lai 8902S với Yuhong No.1; Dòng Luguang 2S được tạo ra do lai giữa 8902S với 8906S [103], [159], [160]
Các nhà nghiên cứu cho rằng có khoảng 25% số dòng PGMS của Trung Quốc được tạo ra bằng nuôi cây bao phấn Hai dòng PGMS 93920S và 93926S cũng được tạo ra nhờ phương pháp này, chúng có tính bất dục ổn định hơn và độ thuần cao hơn ( Niu J., 1997, Sun Z.X., 2000) [99], [114]
Li C.Q (1997) đã chọn được dòng PGMS 7001S bằng việc lai dòng Nongken 58S với giống lúa thường Japonica 917 từ năm 1985 Dòng 7001S
bất dục khi ở giai đoạn mẫn cảm có độ dài chiếu sáng trong ngày dài hơn 14
giờ và hữu dục khi độ dài ngày nhỏ hơn 13 giờ 45 phút Dòng 7001S có ưu
thế lai cao, tổ hợp 70 You 9 đã được trồng ở tỉnh An Huy với diện tích trên 94.000 ha trong 5 năm (1991-1996) [92], [93]
2.3.1.2 Nghiên c ứu và sử dụng các dòng TGMS
Dòng TGMS biểu hiện bất dục khi gặp nhiệt độ trung bình ngày cao và
hữu dục khi gặp nhiệt độ trung bình ngày thấp vào thời kỳ lúa phân hoá đòng
từ cuối bước 3 đến bước 6 Thời kỳ này được gọi là thời kỳ mẫn cảm Gen
kiểm soát tính mẫn cảm là một cặp gen lặn ký hiệu là tms Gen này hoạt động hai chức năng: điều khiển sự hình thành hạt phấn hữu dục khi gặp nhiệt độ
thấp và hình thành hạt phấn bất dục khi gặp nhiệt độ cao (Nguyễn Công Tạn
và cộng sự, 2002) [45]
Biểu hiện bất dục Hữu dục Bán bất dục Bất dục Bất dục sinh lý sinh lý ( Ảnh hưởng của BLT FT ST BUT
Trang 26Ghi chú: BLT: Biological Lower Temperature: Nhi ệt độ giới hạn sinh học
d ưới
FT: Fertile Temperature: Nhi ệt độ gây hữu dục
ST: Sterile Temperature: Nhi ệt độ gây bất dục
BUT: Biological Upper Temperature: Nhi ệt độ giới hạn sinh học trên
Khi nhiệt độ trung bình ngày xuống thấp hơn hoặc bằng nhiệt độ giới
hạn sinh học dưới, cây bất dục sinh lý Khi nhiệt độ diễn biến trong khoảng nhiệt độ giới hạn dưới đến nhiệt độ tới hạn gây hữu dục thì dòng TGMS sẽ
hữu dục Khi nhiệt độ trung bình ngày diễn biến trong khoảng từ điểm nhiệt
độ tới hạn gây hữu dục đến điểm nhiệt độ tới hạn gây bất dục trong thời kỳ
mẫn cảm thì dòng TGMS trở nên bán bất dục Nhiệt độ môi trường cao hơn nhiệt độ tới hạn gây bất dục thì dòng TGMS sẽ bất dục hoàn toàn, rất nhiều dòng bao phấn rỗng không hình thành được hạt phấn (Liu Y.,1997) [94] Theo tổng kết của Nguyễn Thị Trâm (2000), thời kỳ mẫn cảm của các dòng TGMS bắt đầu từ ngày thứ 15 đến ngày thứ 6 trước khi trỗ bông tương ứng với thời kỳ phân hoá đòng đầu bước 4 đến hết bước 5 [53] Theo Hoàng Tuyết Minh và Nghiêm Thị Nhạn (2002) thì giai đoạn mẫn cảm từ 20 ngày đến 10 ngày trước khi lúa trỗ [76] Theo Borkakali và Virmani (1997) giai đoạn mẫn cảm của dòng TGMS Norin PL12 vào thời điểm 6 đến 15 ngày
trước khi trỗ, còn của dòng IR32364S vào 6-10 ngày trước khi trỗ [64]
Wang F và cộng sự (1997) khi nghiên cứu ảnh hưởng của 3 ngày nhiệt
thấp vào giai đoạn chuyển đổi tính dục từ bước 4 đến bước 6 phân hoá đòng
của 4 dòng P/TGMS Pei ai 64S, Anxiang S, Sui 35S và GD-2S cho thấy có ảnh hưởng lớn nhất ở giai đoạn bước 5 [125] Theo Lê Hữu Khang (1999), trong giai đoạn phân hoá đòng bước 4 đến bước 5 chỉ cần 2 ngày nhiệt độ
thấp thì một số dòng TGMS đã hình thành hạt phấn hữu dục, nếu 4 ngày liên
tiếp có nhiệt độ thấp ≤ 240
C thì tất cả các dòng TGMS tham gia nghiên cứu (T1S-96, T29S, Hương 125S, Pei ai 64S đều có phấn hữu dục và một số dòng đậu hạt [33]
Trang 27Dựa vào đặc điểm bất dục của hạt phấn, người ta đã chia dòng TGMS thành 2 kiểu bất dục: Kiểu thứ nhất: Bất dục điển hình, hạt phấn có hình thoi, tam giác, vỏ nhăn nheo giống như dòng CMS; Kiểu thứ hai: Bất dục không
hạt phấn, bao phấn rỗng không có hạt phấn, khi lúa trỗ thấy bao phấn có màu
trắng Dòng TGMS có một số đặc điểm quí như: vòi nhuỵ dài, đầu nhuỵ to phân ra rất nhiều nhánh và còn khả năng nhận phấn đến ngày thứ 6 sau khi nởhoa Tỷ lệ vòi nhuỵ vươn ra ngoài vỏ trấu của dòng TGMS thường cao hơn các dòng CMS (Virmani S.S., 1996) [121]
Sun, Yang và cộng sự (1989) phát hiện ra dòng bất dục đực mẫn cảm nhiệt độ đầu tiên mang tên 5460S, thu được từ quần thể đột biến của giống lúa IR54 [112], [131] Năm 1990, Yang và cộng sự chọn tạo được dòng bất dục đực mẫn cảm nhiệt độ R59TS và H89-1 Sau đó Maruyama và các cộng sự(1991) thông báo về việc chọn tạo dòng bất dục đực mẫn cảm nhiệt độ Norin PL-12 bằng phương pháp đột biến [100], [132] Những tác giả trên đều đưa ra
kết luận rằng tính bất dục đực mẫn cảm với nhiệt độ đều do cặp gen lặn trong nhân điều khiển Kinoshita (1992) đặt tên cho gen TGMS của 5460S và Norin PL-12 là tms-1 và tms-2 [86] Năm 1991, Virmani S.S và cộng sự đã chọn được dòng TGMS mới IR32364S từ IR32364 bằng đột biến phóng xạ và xác định tính bất dục đực do một gen lặn qui định [119] Theo Ali J (1996), tính
bất dục đực của dòng TGMS SA2 do 1 gen lặn qui định [58] Theo Latha R (2004) chọn được dòng TS6 có ngưỡng chuyển đổi tính dục 25,5 đến 26,70
C
và do 1 gen lặn điều khiển tính bất dục mẫn cảm nhiệt độ [88] Ngoài ra còn
rất nhiều dòng TGMS tạo ra bằng các phương pháp khác nhau của các tác giả
ở các nước khác nhau như: Dòng TGMS 822 thu được từ đột biến tự nhiên
giống lúa địa phương hay dòng TGMS-SA-2 tạo ra bằng phương pháp gây
đột biến hoá chất của Ấn Độ, dòng Annong S-1 do lai giữa indica và indica,
Trang 28Viện Di truyền Nông nghiệp tạo ra bằng phương pháp gây đột biến giống địa
phương Chiêm Bầu (Borkakati R.P., 1993; Phạm Ngọc Lương, 2000) [63], [36] Các nhà khoa học đã xác định được 5 gen qui định tính bất dục đực mẫn
cảm với nhiệt độ đó là tms1, tms2, tms3, tms4 và tms5 nằm trên nhiễm sắc
thể số 8, 7, 6, 9 và 2 (Lu X.G et al, 2002; Dong S.L., 2005) [97], [70]
Theo Wang C.H (2004) dòng TGMS 0A15-1 được chọn tạo bằng
phương pháp gây đột biến có gen qui định tính bất dục mẫn cảm nhiệt độ năm trên nhiễm sắc thể số 6 [126]
Theo Nguyễn Văn Đồng (1999), bằng phương pháp phân tích BSA kết
hợp với kỹ thuật AFLP, kỹ thuật RFLP và kỹ thuật vi vệ tinh đã phát hiện và
định vị chính xác 1 gen tms mới thứ 3 của lúa Gen này được ký hiệu là 4(t), nó nằm cạnh tâm động, trên vai ngắn của nhiễm sắc thể số 2 của lúa và không alen với gen tms-1 và tms-3(t) [9]
tms-Khi nghiên cứu đặc điểm di truyền của gen qui định tính bất dục đực,
Hà Văn Nhân (2001) thấy rằng 6 dòng TGMS: SE21, T25S, Hương 125S, TGMS4, TGMS5 và TGMS6 đều do 1 gen lặn nằm trong nhân điều khiển [41]
Trang 29Kiểu bất dục LDHT SDHT LDLT SDLT Nhiệt độ cao gõy bất dục Bất dục Bất dục Hữu dục Hữu dục
Nhiệt độ thấp gõy bất dục Hữu dục Hữu dục Bất dục Bất dục
Ánh sáng dài gây bất dục Bất dục Hữu dục Bất dục Hữu dục
Ánh sáng ngắn gây bất dục Hữu dục Bất dục Hữu dục Bất dục
Ghi chú: LDHT: long day high temperature: Ngày dài nhiệt độ cao
SDHT: short day high temperature: Ngày ngắn nhiệt độ cao
LDLT: long day low temperature: Ngày dài nhiệt độ thấp
SDLT: short day low temperature: Ngày ngắn nhiệt độ thấp
Cheng S.H (2000), cho biết có khoảng 1/2 số dòng EGMS đ được xác
định thuộc nhóm này, hầu hết chúng có nguồn gốc gần với PGMS [67] Yang
R.C (1990), Sun Z.X và Mou T.M (2000) cho rằng sự thay đổi tính dục của
loại dòng này có quan hệ chặt với sự tương tác của độ dài ngày và nhiệt độ
Chúng có thể chỉ hữu dục khi xuất hiện tương tác của ngày dài cùng với nhiệt
độ cao, ngày dài cùng với nhiệt độ thấp Trong trường hợp ngày ngắn và nhiệt
độ cao thì chúng cũng bất dục hoàn toàn Ở vựng nhiệt đới, kiểu dũng
PTGMS bất dục hoàn toàn ở phần lớn cỏc vựng Trung Quốc sử dụng cỏc
dũng này để sản xuất hạt lai F1 nhưng khú đạt năng suất cao khi nhõn dũng
mẹ [104], [113], [133]
2.4.1.4 M ột số đặc điểm của cỏc dũng khỏng PGMS và TGMS
Cỏc dũng khỏng PGMS và TGMS cú sự thay đổi tớnh dục gõy nờn bởi
điều kiện mụi trường trỏi ngược với cỏc dũng PGMS hoặc TGMS Dũng
khỏng PGMS sẽ hữu dục bỡnh thường trong điều kiện ỏnh sỏng ngày dài và
Trang 30nhiệt độ cao và bất dục khi nhiệt độ thấp Các dòng này cũng có thể sử dụng làm nguồn vật liệu để phát triển lúa lai hai dòng trong những điều kiện khí
hậu nhất định ở một số địa phương (Nguyễn Thị Trâm, 2002; Haohua He, 2006) [53], [74]
Gao Y.Z (1991) đã lai giữa giống Japonica “Honggeng” với giống indica “B3” thu được dòng EDS1 bất dục trong điều kiện ngày ngắn Dòng
bất dục đực mẫn cảm với ánh sáng ngắn này có thời gian bất dục dài 6 tháng trong năm [71]
Dòng kháng TGMS Diannong- 1 được tạo ra bằng phương pháp lai xa
giữa tổ hợp Zimi/Dianyn-1 với Liming hữu dục bình thường ở điều kiện nhiệt
độ trên 24O
C và bất dục khi nhiệt độ dưới 24O
C
Để chọn tạo được một dòng EGMS phù hợp cần nghiên cứu qui luật
diễn biến nhiệt độ, độ dài ngày của vùng cần sử dụng các dòng EGMS đó đểđưa ra hướng chọn tạo và sử dụng Các nhà nghiên cứu Trung Quốc cho rằng dòng PGMS có giá trị sử dụng nhiều hơn cho vùng Ôn đới, dòng TGMS thích
hợp cho vùng nhiệt đới Các tỉnh phía Nam Trung Quốc và phía Bắc Việt Nam có sự thay đổi lớn về nhiệt độ giữa các vùng núi cao và đồng bằng, giữa các mùa trong năm nên thích hợp cho việc sử dụng các dòng TGMS (Hoàng Tuyết Minh, 1996; Nguyễn Thị Trâm, 1996; Mou T.M., 2000) [39], [51], [104]
Tuy nhiên trong điều kiện Việt Nam, một dòng PGMS có thể sử dụng được nếu nó bất dục đực hoàn toàn khi thời gian chiếu sáng trong ngày dài
hơn 12 giờ 30 phút và nhiệt độ cao, có phấn hữu dục và đậu hạt khi độ dài chiều sáng trong ngày giảm xuống dưới ngưỡng đó Như vậy có thể nhân dòng PGMS và sản xuất hạt lai F1 ở cả miền Bắc và miền Nam Chọn tạo được những dòng PGMS có giới hạn chuyển hoá như trên sẽ giúp cho công
Trang 31tác sản xuất hạt lai thuận lợi hơn, có thể giảm giá thành hạt giống (Nguyễn
Thị Trâm, 2002) [53]
Theo Yuan L.P có một số phương pháp chọn tạo dòng EGMS sau:
2.3.2.1 Phân l ập các dòng EGMS có trong tự nhiên
Trong tập đoàn vật liệu chọn giống lúa có thể tồn tại các cá thể bất dục
do đột biến tự nhiên gây nên Quan sát ruộng lúa ở giai đoạn trỗ bông đến chín có thể phát hiện cây bất dục Thu nhận, duy trì và theo dõi sự chuyển đổi tính dục của chúng bằng lúa chét Khi gặp điều kiện ngoại cảnh thuận lợi nhưnhiệt độ hạ thấp hoặc thời gian chiếu sáng ngắn dần lúa chét sẽ phục hồi hữu
dục Từ kết quả cụ thể theo dõi được có thể kết luận là dòng TGMS hoặc PGMS đồng thời xác định ngưỡng chuyển đổi tính dục, thời kỳ mẫn cảm và giá trị sử dụng của từng dòng trong phát triển tổ hợp lai Có thể xác định nhanh đặc điểm mẫn cảm của các cá thể được chọn bằng Phytotron (Yin Hua
Qi, 1993) [138]
2.3.2.2 T ạo dòng TGMS bằng phương pháp lai
Để đa dạng các dòng EGMS trong vườn vật liệu chọn giống có thể sử
dụng phương pháp lai chuyển gen để chuyển các gen EGMS vào các giống thích hợp ở địa phương hoặc cải tiến các dòng EGMS sẵn có với mục đích tập
hợp nhiều tính trạng quý khác nhau vào một giống để tăng hiệu quả sử dụng (Yuan L.P., 1995) [145]
* Lai đơn và chọn lọc cá thể
Sử dụng nguồn gen tms (hoặc pms) sẵn có làm mẹ để lai với các dòng
giống lúa thường khác nhau, thu hạt lai, gieo và đánh giá con lai F1 Hạt F1 tự
thụ tiếp tục gieo để có quần thể F2 Khi gieo cần tính toán sao cho quần thểnày ở thời kỳ phân hoá đòng bước 3 đến bước 6 có nhiệt độ cao (hoặc pha
Trang 32có kiểu hình mong muốn, cắt chét và chăm sóc cẩn thận Sau khi cắt chét được 7-10 ngày, chồi ra được 1-3 lá đưa xử lý nhiệt độ thấp dưới 240
C (hoặc ánh sáng ngắn) từ 10-12 ngày rồi trồng trong nhà lưới để theo dõi Khi lúa trỗ
tiến hành kiểm tra hạt phấn Nếu hạt phấn của cá thể nào đó hữu dục chứng tỏ
cá thể đó là EGMS Xử lý nhiệt độ thấp hoặc ánh sáng ngắn có thể đưa lên vùng núi có độ cao trên 900 m so với mức nước biển hoặc Phytotron Nếu không có điều kiện thực hiện hai cách trên có thể nhân các chồi theo hệ vô tính liên tục chờ đến mùa đông, nhiệt độ xuống thấp dưới 240
C hoặc ánh sáng ngày ngắn, hệ vô tính này hữu dục, thu được hạt tự thụ, dòng đó là EGMS (Nguyễn Thị Trâm, 2002) [53]
* Lai tr ở lại để tạo dòng EGMS mới
Sử dụng phương pháp này để lai tích luỹ các đặc tính mong muốn vào dòng EGMS mới Vì tính bất dục của dòng EGMS đều được kiểm soát bởi gen lặn nên bắt đầu lai lại ngay từ F1, tính bất dục giữ được đến các thế hệsau Có thể chuyển gen MS giữa các giống không cùng loài phụ hoặc giữa các
bố mẹ không tương hợp di truyền nhờ phương pháp này
Qui trình chọn tạo EGMS bằng phương pháp lai của Yin Hua Qi (1993) [138]
1- Lai dòng EGMS ổn định đã được xác định rõ ràng ngưỡng chuyển hoá với các dòng giống địa phương có các đặc tính mà dòng EGMS cần bổsung
2- Trồng F1 ở điều kiện bình thường để thu hạt
3- Chọn cây bất dục ở thế hệ F2 trong điều kiện nhiệt độ cao và ngày dài
Trang 334- Thế hệ F3 trồng theo dòng ở điều kiện thích hợp Đến giai đoạn mẫn
cảm thì chuyển vào nhà sinh trưởng để xử lý với chế độ T hoặc P theo mục đích chọn EGMS
5- Thế hệ F4-F6 trồng trong điều kiện hữu dục bình thường để chọn
một số đặc tính khác như: chiều cao cây, thời gian sinh trưởng, chống chịu sâu bệnh, tỷ lệ thò vòi nhuỵ, chất lượng hạt
6- Thế hệ F7 trồng trong nhà sinh trưởng nhân tạo với ngưỡng chuyển hoá bất dục T và P được thiết lập theo mục đích chọn EGMS Chọn những cây bất dục hoàn toàn sau đó duy trì bằng chét để lấy hạt Hạt này dùng cho nghiên cứu tiếp theo trên đồng ruộng và trong nhà sinh trưởng
Qui trình chọn dòng EGMS của Mou T.M (2000) [104] cũng tương tựqui trình của Yin Hua Qi nhưng có điểm khác là ở thế hệ F2 cần được trồng trên núi cao khoảng 800m so với mức nước biển, có nhiệt độ 240
C để chọn cây bất dục Sau đó các cá thể bất dục được duy trì bằng chét ở điều kiện nhiệt độ thấp dưới 240
C và ngày ngắn để thu hạt
Qui trình chọn dòng EGMS của Viraktamath B.C.(2000) áp dụng ở
những nơi điều kiện môi trường không thuận lợi cho sự hữu dục hạt phấn nhưsau:
1- Chọn các dòng cho gen EGMS đã ổn định và được xác định ngưỡng chuyển hoá tính dục để lai với các dòng giống ở địa phương có các đặc tính
mà dòng EGMS cần bổ sung
2- Trồng cây F1 ở điều kiện bình thường để thu hạt F2
3- Trồng quần thể F2 trong điều kiện ngày dài và nhiệt độ cao, chọn cây hữu dục mang nhiều đặc tính mong muốn của bố và mẹ
4- Từ đời F3 đến F5 trồng theo dòng trong điều kiện ngày dài, nhiệt độcao Chọn ở mỗi dòng 8 đến 10 cá thể hữu dục mang nhiều đặc tính mong
Trang 345- Trồng F6 cũng trong điều kiện ngày dài, nhiệt độ cao Chọn những cây bất dục sau đó trồng chét ở điều kiện hữu dục để thu hạt tự thụ
Theo Viraktamath B.C chọn dòng EGMS theo qui trình này nhằm thu được nhiều nhất dạng dị hợp tử có các tính trạng mong muốn, sau đó mới
chọn cá thể bất dục đã kết hợp được nhiều tính trạng quí từ bố và mẹ [116]
Gần đây phương pháp lai tạo dòng EGMS mới đã đạt được thành công
đó là việc chuyển gen tương hợp rộng (WC-Wide Compatibility) vào các dòng EGMS hiện có làm tiền đề cho việc khai thác ưu thế lai giữa các loài
phụ Dòng EGMS mang gen tương hợp rộng có kiểu cây lý tưởng được công
nhận đầu tiên ở Trung Quốc là Pei ai 64S Dòng này có nhiều đặc tính ưu việt
nổi bật, cho ưu thế lai về năng suất cao ở nhiều tổ hợp lai (Gu M.H., 2000; Yang Z., et al, 1997) [73], [136]
2.3.2.3 T ạo dòng EGMS bằng phương pháp gây đột biến nhân tạo
Dùng các tác nhân vật lý hay hoá học tác động lên hạt giống khô hoặc
hạt giống đang nảy mầm để gây đột biến Đột biến có thể tạo ra hàng loạt các
dạng bất dục đực khác nhau (CMS, PGMS, TGMS, OGMS) Tuỳ theo mục đích sử dụng mà ta chọn các dạng bất dục cho phù hợp (Nguyễn Thị Gấm, 2003) [13]
Chọn vật liệu có nhiều đặc tính tốt để xử lý và trồng M1 Trồng M2 trong điều kiện nhiệt độ cao hoặc ánh sáng dài để chọn cây bất dục Dựa vào
phản ứng đặc trưng của chúng với nhiệt độ hoặc quang chu kỳ có thể lựa chọn được các cá thể TGMS hoặc PGMS Các khâu tiếp theo được thực hiện giống
như phương pháp lai để chọn EGMS
Bằng phương pháp đột biến nhân tạo các nhà chọn giống đã chọn được nhiều dòng EGMS mới Ở Mỹ, người ta xử lý đột biến giống M201 đã chọn được dòng PGMS- M201S Ở Việt Nam, khi xử lý đột biến giống Chiêm bầu
bằng tia gamma đã chọn được dòng TGMS - VN01 có nhiều đặc tính quí, tính
bất dục ổn định (Phạm Ngọc Lương, 2001) [36]
Trang 35Wu Dianxing và cộng sự (2003) gây đột biến dòng Pei ai 64S bằng tia gamma đã tạo dòng Pei ai 64S - a18 có đặc tính là trong giai đoạn 1-3 lá có màu bạch tạng, sau đó lại trở lại màu xanh bình thường Điều này đã giúp cho
việc khử lẫn ngay trong giai đoạn mạ để nâng cao độ thuần của dòng mẹ,
nhưng có nhược điểm là sinh trưởng của mạ trong giai đoạn này kém [128]
2.3.2.4 T ạo dòng EGMS với sự trợ giúp của công nghệ sinh học
Áp dụng phương pháp nuôi cấy bao phấn của cây lai F1 đã giảm bớt
thời gian tạo mới các dòng EGMS và làm tăng sự ổn định về độ thuần của chúng Bằng phương pháp này người ta có thể cùng một lúc chọn được nhiều tính trạng khác nhau như chịu mặn, chịu hạn, chịu rét Dòng EGMS lưỡng bội
có thể khác nhau về mặt di truyền với giống thường nên dễ cho con lai có ưu
thế lai cao và đặc biệt ổn định về di truyền (Sun Z.X.,2000; Kalaiyarasi R., 2003) [113], [81]
Theo Zhu X.D (2000) bằng nuôi cấy mô đã thu được 91 thể lưỡng bội
từ Pei ai 64S Theo dõi sự phân ly ở các thế hệ sau cho thấy: ở thế hệ thứ 2 đã
xuất hiện 3 dạng khác nhau; dạng 1 - Peiai 64HS bất dục trên 99,8% và ổn định; dạng 2 - Peiai 64HF tỷ lệ hạt phấn hữu dục cao, bất dục không ổn định;
dạng 3 - Peiai64HM bán bất dục và bất dục không ổn định, khoảng thời gian
bất dục ngắn Thế hệ thứ 3 vẫn xuất hiện các dạng như thế hệ 2 nhưng dạng Peiai 64HS có tỷ lệ bất dục cao hơn [155]
Hiện nay sử dụng công nghệ sinh học đã tạo được các dòng EGMS có
chỉ thị hình thái để sử dụng vào việc chống lẫn hạt giống dòng mẹ tự thụ trong
sản xuất hạt lai như dòng M2S có lá và thân màu xanh sáng, dòng DHMPS3
có lá màu xanh tím (Zhu X.D., 2000) [155]
Trang 36Yang R.C (2002) chuyển gen eui (elongated uppermost internode) vào các dòng CMS, EGMS và dòng R đã chọn được các dòng bố mẹ thoát cổbông cao làm giảm lượng GA3 khi sản xuất hạt lai F1 [135]
2.3.2.5 Nh ập nội
Nhập nội các dòng sẵn có từ các Trung tâm nghiên cứu quốc tế hoặc các quốc gia khác nhằm đón đầu những thành tựu khoa học mới của thế giới Tuy nhiên do mỗi dòng có khả năng thích ứng với điều kiện của từng vùng
nhất định nên sau khi nhập cần gieo trồng thử để tìm hiểu đầy đủ các đặc điểm sinh trưởng phát triển, đặc điểm bất dục, khả năng chống chịu Đặc biệt xác định ngưỡng chuyển đổi và thời điểm chuyển đổi tính dục Trên cơ sở đó đánh giá tuyển chọn những dòng ưu tú phù hợp với điều kiện sinh thái (Nguyễn Công Tạn và cộng sự, 2002) [45]
2.3.3.1 Tiêu chu ẩn đánh giá
Để đánh giá một dòng EGMS tốt cần căn cứ vào tiêu chuẩn đánh giá
của Viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI): Các dòng mẹ được xếp loại tốt khi đạt điểm 1- 3 (thang điểm đánh giá 1 - 9), có tỷ lệ hạt phấn bất dục và tỷ lệ hạt không đậu đạt 99,0% và 99,9%; độ thoát cổ bông đạt trên 90%, tỷ lệ nhận
phấn ngoài đạt trên 20%; tỷ lệ thò với nhuỵ trên 41%; tỷ lệ hạt phấn hữu dục
ở F1 đạt trên 90%
Theo Yuan L.P (1995) có thể dùng các tiêu chuẩn đánh giá dòng CMS
để đánh giá dòng EGMS Ngoài ra cần có một số tiêu chuẩn đặc thù để đánh giá như sau: [145]
- Có một quần thể đủ lớn với trên 1000 cá thể đồng nhất về các tính
trạng nông sinh học như: Chiều cao cây, thời gian sinh trưởng, số lá trên thân chính, đặc điểm hình thái, chống chịu sâu bệnh
Trang 37- Tỷ lệ cây bất dục đạt 100% và ổn định qua các lần gieo, tỷ lệ hạt phấn
bất dục cao hơn 99,5% và tỷ lệ hạt đậu trong bao cách ly phải rất thấp (0,5 - 0%)
- Giai đoạn bất dục trong điều kiện tự nhiên cần dài hơn 30 ngày Trong giai đoạn phục hồi hữu dục, tỷ lệ hạt phấn hữu dục cần đạt cao trên 30% Trong ruộng sản xuất hạt lai, tỷ lệ nhận phấn ngoài không được thấp hơn dòng CMS tốt
- Sự chuyển hoá hữu dục phải được kiểm tra cẩn thận để xác định rõ
phản ứng của dòng với quang chu kỳ và với nhiệt độ
- Ký hiệu của dòng EGMS được qui định thống nhất là “S” để phân
biệt với chữ “A” là ký hiệu cho dòng CMS
Theo Nguyễn Công Tạn và cộng sự (2002), đối với điều kiện Việt Nam tiêu chuẩn của một dòng EGMS cần bổ sung thêm: [45]
- Đối với dòng TGMS phải có điểm nhiệt độ tới hạn gây bất dục hoàn toàn > 260C, điểm nhiệt độ tới hạn gây hữu dục <240
C, giới hạn chuyển hoá
bất dục sang hữu dục càng ngắn càng tốt
- Đối với dòng PGMS thì ngưỡng chuyển đổi tính dục 12 giờ 30 phút
là thích hợp cho điều kiện Việt Nam
2.3.3.2 Ph ương pháp đánh giá tính ổn định của dòng EGMS
Đánh giá tính ổn định của các dòng EGMS cần phải thực hiện ở cảtrong điều kiện tự nhiên và điều kiện nhân tạo qua các bước sau: (Deng X.L.,1993; Sun Z.X., 2000) [68], [113]
1- Đánh giá ở nhiều thời vụ khác nhau tại địa điểm chọn tạo
2- Đánh giá trong nhà sinh trưởng nhân tạo (Phytotron)
Trang 384- Đưa sử dụng để tạo giống
* Ph ương pháp đánh giá trong điều kiện tự nhiên
Để đánh giá tính ổn định của các dòng EGMS người ta lợi dụng sự thay đổi nhiệt độ và độ dài ngày ở các mùa vụ gieo trồng khác nhau và các vùng khác nhau trong năm
- Đánh giá ở các mùa vụ gieo trồng khác nhau: Gieo dòng EGMS thành nhiều thời vụ, thời vụ sau cách thời vụ trước từ 10 - 15 ngày, mỗi thời vụ gieo
50 hạt/dòng, cấy 1 dảnh/khóm, 2 hàng/dòng có 3 đối chứng kèm theo đó là: 1
giống lúa lai tốt nhất, 1 dòng CMS và 1 dòng EGMS đang được sử dụng trong
sản xuất Khi lúa trỗ tiến hành kiểm tra hạt phấn (3 ngày một lần) ở tất cả các
thời vụ Căn cứ vào số liệu khí tượng để phân tích mối quan hệ giữa yếu tốkhí tượng và sự chuyển đổi tính dục của các dòng EGMS Tiến hành so sánh
số liệu với các đối chứng để đánh giá dòng EGMS mới chọn tạo
- Đánh giá ở các vùng sinh thái khác nhau: Để kiểm tra tính ổn định về
phản ứng với nhiệt độ và quang chu kỳ của các dòng EGMS, xác định vùng sinh thái thích hợp để sử dụng chúng Quá trình đánh giá này được thực hiện sau khi các dòng EGMS đã đánh giá trong nhà sinh trưởng nhân tạo, thời gian
thực hiện là 2 năm Cần chú ý, nơi làm thí nghiệm phải đại diện cho vùng sinh thái (Sun Z.X., 2000) [113]
Ưu điểm của phương pháp đánh giá trong điều kiện tự nhiên là không
hạn chế số cây và số dòng làm thí nghiệm, ít tốn kém nhưng có một số hạn
chế: (1)- do sự thay đổi về nhiệt độ và các yếu tố khí hậu khác diễn ra không đều giữa các năm nên việc đánh giá bị động; (2)- ảnh hưởng của độ dài ngày
và nhiệt độ chồng chéo lên nhau nên không phân biệt tác động riêng của từng
yếu tố
Trang 39* Ph ương pháp đánh giá trong điều kiện nhân tạo
- Xác định thông số P và T để đánh giá: P được thiết lập sao cho có một thông số cho kết quả hữu dục và một thông số cho kết quả bất dục Thông số
T bao gồm nhiệt độ trung bình ngày, nhiệt độ tối thấp và tối cao T cũng được thiết lập như P sao cho ở nhiệt độ trung bình ngày cao thì bất dục và ngược
lại Nguyên tắc thiết lập các thông số nhiệt độ cần phải phù hợp với số liệu khí tượng trong vùng và đặc điểm sinh trưởng phát triển của cây lúa
- Quản lý thí nghiệm và lấy mẫu: Gieo hạt bình thường, khi mạ được 5
lá đem trồng vào bầu nilon, cấy 1cây/bầu, xếp các bầu vào 1 thùng chăm sóc bình thường Có thể cấy mạ ở ruộng bình thường nhưng thưa, chăm sóc tốt, khi xử lý mới đánh cây trồng vào thùng Thời gian xử lý có thể kéo dài từ 8-
10 ngày, sau xử lý đưa cây ra trồng ngoài nhà lưới Khi lúa trỗ tiến hành lấy
mẫu để kiểm tra hạt phấn
- Kết quả đánh giá: Nếu là dòng PGMS thì nó bất dục hoàn toàn trong điều kiện ánh sáng dài và hữu dục trong điều kiện ánh sáng ngắn và nhiệt độtrung bình Nếu là TGMS chỉ bất dục khi điều kiện nhiệt độ cao và hữu dục ởđiều kiện nhiệt độ thấp
Phương pháp đánh giá trong điều kiện nhân tạo có ưu điểm là phân biệt ảnh hưởng của P và T một cách riêng rẽ, độ chính xác cao Tuy nhiên phương pháp này chi phí cao, điều kiện trong nhà sinh trưởng có thể sai khác so với điều kiện tự nhiên Do vậy để đánh giá dòng EGMS cần kết hợp cả 2 phương pháp tự nhiên và nhân tạo Qua đó có thể chọn được các dòng EGMS tốt thích ứng với điều kiện khí hậu của vùng dự định sản xuất lúa lai (Nguyễn Công
Tạn và cộng sự, 2002) [45]
Trang 40Dòng TGMS có giai đoạn mẫn cảm từ bước 4-6, dòng PGMS có giai đoạn mẫn cảm từ bước 3-5 của phân hoá đòng non (các bước phân hóa xác định theo Đinh Dĩnh) Do vậy chọn thuần dòng EGMS không những phải chú
ý tới đặc điểm nông sinh học, đặc điểm hình thái, khả năng chống chịu sâu
bệnh mà còn phải chú ý đến đặc điểm bất dục: ngưỡng chuyển đổi, thời điểm chuyển đổi tính dục, đặc điểm hạt phấn (Sun Z.X., 2000) [115]
Kết quả nghiên cứu về di truyền tính ổn định ngưỡng chuyển đổi tính
dục của các dòng EGMS cho thấy: ngưỡng này sẽ bị “trôi dạt” di truyền (genetic drift) theo hướng nâng cao lên sau mỗi thế hệ nhân Zeng và Zhang (2002) cho biết dòng Pei ai 64S ở thế hệ thứ 10 được sàng lọc bằng Phytotron
đã phân lập được 4 dòng đẳng gen P2364S, P2464S, P2664S, P2864S có hầu
hết các đặc tính giống nhau trừ ngưỡng nhiệt độ chuyển hoá khác nhau tuần
tự là 230
C, 240C, 260C, 28OC Do vậy việc duy trì dòng EGMS vừa chú ý đến các đặc điểm hình thái, vừa phải duy trì ngưỡng chuyển đổi tính dục Đã có nhiều công trình nghiên cứu nhằm khắc phục hiện tượng “trôi dạt” ngưỡng chuyển đổi tính dục của các dòng EGMS bằng phương pháp sàng lọc trong
buồng khí hậu nhân tạo Người ta xử lý các dòng EGMS ở ngưỡng chuyển đổi
thấp hơn từ đó chọn những cá thể bất dục Các cá thể bất dục này được cắt chét và duy trì để lấy hạt tự thụ (Zeng H.L et al, 2002; Zhou C.S., 2000) [148], [156]
Sau đây là một vài mô hình chọn thuần dòng TGMS :
* Mô hình của Deng Q., Fu X., Yuan L.P (1997) [69]