NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG LÚA LAI HAI DÒNG TẠI VIỆT NAM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH  CHUYÊN ĐỀ CÂY TRỒNG “NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG LÚA LAI HAI DÒNG TẠI VIỆT NAM” Học viên thực hiện: NGUYỄN ĐỨC NHƯ Khóa: 2010 – 2014 Chuyên ngành: TRỒNG TRỌT Thành phố Hồ Chí Minh – Tháng 03/2011 MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Lúa (Oryza sativa L.) loại lương thực có vai trò quan trọng lớn an ninh lương thực giới Sản xuất lúa gạo cung cấp khoảng 20% nhu cầu lượng thực phẩm toàn cầu 60 – 70% cho người châu Á (Trần Văn Đạt, 2005) Theo dự đoán FAO, năm 2030 dân số đạt xấp xỉ tỉ người cần 800 triệu lúa, tức cần tăng thêm 38% sản lượng trung bình so với năm 1997/1999 đáp ứng đủ nhu cầu tiêu thụ Quĩ đất ngày thu hẹp, mức gia tăng suất hàng năm có xu hướng giảm dần, từ 2,5% thập niên 80 xuống 1,1% vào năm 1990 (Trần Văn Đạt, 2005), đặt nhiều thách thức việc gia tăng sản lượng lương thực, đáp ứng nhu cầu tiêu thụ lúa gạo ngày tăng giới tương lai Nỗ lực gia tăng sản lượng lương thực nhà khoa giới giải nhiều biện pháp khác nhau, việc tìm khai thác giống lúa sử dụng ưu lai xem thành tựu khoa học nông nghiệp bật kỷ XX Lúa lai tạo cách mạng xanh lần thứ hai giới việc gia tăng sản lượng lương thực góp phần đảm bảo an ninh lương thực nhiều quốc gia đông dân giới Trung Quốc, Ấn Độ,…Năm 1964 Trung Quốc bắt đầu nghiên cứu lúa lai (Yuan, 1994) Năm 1974 giống lúa lai dòng thương mại hóa Trung Quốc Năm 1994 giống lúa lai dòng phổ biến sản xuất đạt trà Kể từ đến nhiều tổ hợp có suất cao, thích nghi tốt với điều kiện sinh thái bất thuận (phèn, mặn, hạn…) gieo trồng 200 triệu Năng suất lúa lai cao lúa khoảng 2,02 tấn/ha Theo Yuan (2010) 50% diện tích lúa toàn cầu trồng lúa lai sản lượng tăng 150 triệu nuôi sống 400 triệu người giới Nghiên cứu phát triển lúa lai thực thành công Trung Quốc mà mở rộng 20 nước trồng lúa giới như: Ấn Độ, Philippine, Indonesia, Malaysia, Mỹ, Nga, Hàn Quốc, Nhật Bản, Ai Cập, Cộng hoà Dân chủ Nhân dân Triều tiên (Hoàng Tuyết Minh, 2002) Sau Trung Quốc, Việt Nam đánh giá nước thành công nghiên cứu phát triển lúa lai Mặc dù sau Trung Quốc, tận dụng thành đạt nước khác giới, đặc biệt từ Trung Quốc nên Việt Nam đạt nhiều thành tựu việc phát triển lúa lai Đến diện tích lúa lai Việt Nam đạt khoảng 706 nghìn ha, chiếm gần 10% tổng diện tích lúa gieo trồng nước (bộ Nông nghiệp PTNT, 2009) Với suất trung bình 6,3 tấn/ha cao lúa 1,81 tấn/ha, lúa lai góp phần đảm bảo an ninh lương thực chuyển đổi cấu trồng theo hướng sản xuất hàng hoá góp phần không nhỏ vào vị nước xuất gạo lớn thứ giới Việt Nam Lúa lai hai dòng, công nghệ lựa chọn cho việc phát triển lúa lai kỷ XXI Trung Quốc mà nước phát triển Mỹ, Nhật, Hàn Quốc, Ấn Độ (Hoàng Tuyết Minh, 2002) Việc lựa chọn công nghệ lúa lai hai dòng làm hướng cho nghiên cứu phát triển lúa lai Việt Nam khẳng định tham gia mạnh mẽ hàng loạt Trường, Viện Trường Đại Học Nông Nghiệp I Hà Nội, Trung Tâm Nghiên cứu Lúa lai, Viện Di truyền Nông Nghiệp …trên nước Chuyên đề nhằm tổng kết trình nghiên cứu ứng dụng công nghệ lúa lai hai dòng Việt Nam, thách thức hội việc ứng dụng công nghệ lúa lai hai dòng Việt Nam tương lai Chương TỔNG QUAN Sự phát ứng dụng ưu lai lúa Ưu lai thuật ngữ để tính hẳn lai F1 so với bố mẹ chúng tính trạng hình thái, khả sinh trưởng, sức sống, sức sinh sản, khả chống chịu thích nghi, suất, chất lượng hạt đặc tính khác Việc sử dụng rộng rãi giống lai F1 vào sản xuất góp phần làm tăng suất nhiều loại trồng, đặc biệt lương thực, thực phẩm, làm tăng thu nhập cho người nông dân, tăng hiệu sản xuất nông nghiệp ngành vốn có hiệu kinh thấp Ưu lai tượng phổ biến trồng trọt chăn nuôi phát hiện, khai thác từ sớm (khoảng 584 trước CN) nhiều loại trồng,vật nuôi khác Tuy nhiên đến năm 1926 Jones (nhà thực vật học người Mỹ) có báo cáo xuất UTL tính trạng số lượng suất lúa Tiếp sau đó, nhiều công trình nghiên cứu xác nhận xuất UTL yếu tố cấu thành suất suất (Anonymous, 1977; Li, 1977; Li va Yuan, 1980); tích lũy chất khô (Rao, 1965; Jenning 1967; Kim, 1985); phát triển rễ (Anonymous, 1974); cường độ quang hợp, diện tích (Lin Yuan, 1980; Deng, 1980, MC Donal cộng sự, 1971; Wu cộng sự, 1980) Tuy nhiên lúa tự thụ nên khả nhận phấn thấp, gây khó khăn cho trình sản xuất hạt lai F1 để khai thác UTL thương mại Nhiều nhà khoa học nghiên cứu qui trình sản xuất hạt lai F1 song họ chưa tìm phương pháp thích hợp nên chưa thành công Vào năm đầu thập kỷ 60, Yuan L.P (Trung Quốc) đồng nghiệp phát lúa dại bất dục loài lúa dại Oryza fatua spontanea đảo Hải Nam Họ nghiên cứu chuyển thành công tính trạng bật dục vào loài lúa trồng, tạo vật liệu di truyền mới, mở đầu cho thời kỳ khai thác lúa lai thương phẩm Các vật liệu bao gồm dòng bất dục đực di truyền tế bào chất (CMS, gọi dòng A), dòng trì tính bất dục (dòng B) dòng phục hồi tính hữu dục (dòng R) Sau năm nghiên cứu, nhà khoa học Trung Quốc hoàn thiện công nghệ nhân dòng bất dục qui trình sản xuất hạt lai F1, đồng thời đưa nhiều tổ hợp có suất cao Nam ưu số 2, San ưu số 2, Ủy ưu số Năm 1973 công bố nhiều dòng CMS, dòng B tương ứng với dòng IR24, IR26, IR661 v.v đánh dấu đời hệ thống lúa lai “ba dòng” mở bước ngoặt lịch sử sản xuất thâm canh lúa với giống lúa lai công nghệ sản xuất hạt giống lúa lai Các hệ thống lúa lai 2.1 Hệ thống lúa lai dòng Lúa lai ba dòng hệ thống lúa lai sản suất hạt lai F1 phải sử dụng ba loại dòng có chất di truyền khác nhau: dòng CMS gọi dòng A, dòng trì, gọi dòng B dòng phục hồi hữu dục gọi dòng R Qui trình sản xuất hệ thống lúa ba dòng tóm lược sau Sơ đồ Hệ thống sản xuất lúa lai ba dòng (Faming Xie, 2005) Sau gần 40 năm nghiên cứu phát triển lúa lai, Trung Quốc tạo 600 dòng CMS với di truyền vô đa dạng phong phú (Nguyễn Công Tạn cộng sự, 2002) Các dòng CMS gây tạo nhiều phương pháp khác nhau, có đặc điểm nông sinh học, hình thái tiềm năng suất khác Các dòng vật liệu công cụ vô quí giá để khai thác tiềm UTL Hàng trăm dòng CMS phát triển IRRI viện nghiên cứu khác giới Trung Quốc nước khác tạo hàng ngàn dòng R có đặc điểm di truyền khác nhau, sở tạo nhiều tổ hợp lai thích ứng cho nhiều vùng sinh thái, nhiều mùa vụ nhiều loại đất khác Lúa lai ba dòng chiếm đa số diện tích trồng lúa lai Trung Quốc nhiều nước khác thời gian qua, chắn sử dụng thời gian tới - Ưu điểm hệ lúa lai “ba dòng” • Do sử dụng hệ bất dục đực di truyền tế bào chất nên tính bất dục dòng mẹ chịu ảnh hưởng môi trường, đặc biệt nhiệt độ ánh sáng Đặc điểm giúp cho độ hạt lai hệ dòng cao Khai thác triệt để hiệu ứng UTL tổ hợp Thí dụ tổ hợp lai Zhenshan 97A/Minhui 63 đạt suất cao kỷ lục 15,3 tấn/ha tỉnh Vân Nam (Nguyễn Văn Hoan, 2000) • Lúa lai dòng có tính thích ứng rộng đạt suất cao không vùng thuận lợi vùng khó khăn (hạn, lạnh, nghèo dinh dưỡng) hiệu ứng ưu lai thích ứng Vì lý mà nhiều tổ hợp lúa lai Trung Quốc (Nhị Ưu 383, Đ Ưu 527) gieo cấy thành công nước ta không Đồng Bằng Bắc mà tỉnh Miền núi phía Bắc Bắc trung • Các giống lúa lai dòng cải thiện nhiều chất lượng gạo, chống chịu sâu bệnh khá, có thời gian sinh trưởng phù hợp với vùng sinh thái khác nhau, thuận lợi cho việc bố trí thời vụ gieo trồng, tăng vòng quay đất - Hạn chế lúa lai “ba dòng” • Số lượng dòng CMS tìm nhiều song số dòng sử dụng Hiện có tới 95% số dòng CMS dùng thuộc kiểu “WA”- kiểu bất dục đực dạng dại (Nguyễn Văn Hoan, 2000) Nguy đồng tế bào chất cao tiềm ẩn dịch bệnh phát sinh gây hại hàng loạt điều kiện môi trường định Bài học cho tượng tượng đồng tế bào chất giống ngô vành đai bắc Mỹ năm 1876 gây bệnh cháy lớn hàng loạt • Các dòng phóng thích gần có chất lượng gạo cải thiện, chống chịu sâu bệnh điều kiện bất thuận tốt hơn, suất tăng không đáng kể • Các tổ hợp lai ba dòng loài phụ Japonica ít, suất diện rộng lúa -10% nên hiệu gieo cấy lúa lai chưa cao • Qui trình nhân dòng CMS khắt khe, cồng kềnh tốn kém, phải trải qua lần lai có hạt lai F1 Để có hạt duytrì phải tiến hành phép lai dòng A dòng B Đặc điểm dẫn đến phụ thuộc lớn vào môi trường lúa trỗ làm cho suất hạt trì không ổn định, nhà điều hành bị động, giá thành hạt giống cao, khó người nông dân chấp nhận Để khắc phục hạn chế nêu trên, nhà khoa học sáng tạo phương pháp chọn giống lúa lai mới: hệ thống lúa lai hệ “hai dòng” 2.2 Hệ thống lúa lai hai dòng Shi (1981, 1985; Shi Deng, 1986) thông báo tượng bất dục khác thường giống lúa Nongken 58 Dòng khôi phục hữu dục hạt phấn điều kiện thời gian chiếu sáng định dòng bất dục đực di truyền nhân nhạy cảm với thời gian chiếu sáng (PGMS) Năm 1989 Yang cộng tạo dòng PGMS 5460PS từ giống lúa Ỉ54 Zhou cộng sự, 1988, 1991; Virmani Voc, 1991; Wu cộng sự, 1991 phát dòng bất dục di truyền nhân nhạy cảm nhiệt độ (TGMS) Các dòng hữu dục phần hay toàn phần nhiệt độ đạt ngưỡng Các dòng có tên gọi chung bất dục chức di truyền gen nhân cảm ứng với điều kiện môi trường (EGMS) Trên sở Yuan (1987) đề chương trình tạo giống lúa lai không cần sử dụng dòng trì bất dục gọi hệ thống lúa lai “hai dòng” Trong hệ thống này, cần sử dụng dòng bất dục đực dòng cho phấn để sản xuất hạt lai F1, nhân dòng bất dục đực không cần dòng B mà phải điều chỉnh thời vụ gieo cấy cho tự thụ phấn kết hạt điều kiện nhiệt độ thời gian chiếu sáng định - Ưu điểm lúa lai hệ “hai dòng” Việc ứng dụng dòng EGMS để phát triển lúa lai so với dòng kinh điển CMS có ưu vượt trội sau: • Do tính bất dục kiểm soát cặp gen lặn nên hầu hết giống lúa thường phục hồi phấn cho dòng EGMS Khả tìm tổ hợp có ưu lai mong muốn đặc tính nông học, suất cao lớn, chất lượng lúa lai cải thiện hội lựa chọn dòng bố lớn • Kiểu gen EGMS dễ dàng chuyển sang giống khác để tạo dòng với nguồn gốc di truyền khác nhau, tạo nguồn vật liệu phong phú lai tạo khai thác UTL • Tránh nguy tiềm ẩn nhiễm sâu bệnh hàng loạt hiệu ứng đồng tế bào chất hệ ba dòng • Quá trình sản xuất hạt lai đơn giản hóa, tổ chức thêm lần lai để trì dòng bất dục Khi cần nhân dòng bất dục cần bố trí thời vụ cho thời kỳ mẫn cảm có nhiệt độ hay độ dài ngày định hạt tự thụ, hạ giá thành sản xuất hạt giống hiệu kinh tế lúa lai thương mại cao Sơ đồ Hệ thống lúa lai hai (Faming Xie, 2005) - Nhược điểm cuả lúa lai hai dòng Mặc dù có ưu điểm bật song hệ thống lúa lai hai dòng tính bất dục phụ thuộc vào điều kiện môi trường nên sản xuất hạt lai F1 gặp điều kiện nhiệt độ môi trường biến động số hạt tự thụ, gây ảnh hưởng đến độ hạt giống, làm giảm mức độ thể UTL tổ hợp Để khắc phục tượng này, cần phải có nghiên cứu công phu ngưỡng chuyển hóa bất dục, xác định vùng, vụ thích hợp cho tổ hợp cụ thể để đảm bảo tuyệt đối an toàn sản xuất hạt lai 3 Kết chọn tạo phát triển lúa lai hai dòng Việt Nam 3.1 Thành tựu lúa lai hai dòng giới Tính đến năm 2001, diện tích lúa lai hai dòng Trung Quốc đạt 2,6 triệu (Nguyễn Công Tạn, 2001) suất lúa cao hệ ba dòng -10% (Hoàng Tuyết Minh, 2001) Việc chọn tạo giống lúa lai chín sớm, có tiềm năng suất cao chất lượng hạt gạo tốt thành công Một số tổ hợp lai hai dòng ưu việt Hương ưu/dòng 68 có chất lượng gạo tốt, thích hợp gieo trồng vụ Xuân đất vụ lúa, đưa vào sản xuất năm 1999 đạt tới diện tích 60 ngàn năm 2000, suất bình quân 7,5 tấn/ha cao lúa lai dòng 10% lúa tốt 20% (Nguyễn Thị Trâm, 2001) Trung Quốc đạt thành tựu việc tạo giống siêu lúa lai nhờ vào hệ thống dòng Có hai tổ hợp siêu lúa lai tạo Peiai 64S/E32 Peiai 64S/9311 Hai giống lúa cho suất cao đạt 14,8 -17,1 tấn/ha Năng suất trung bình diện rộng hai giống 9,6 – 9,8 tấn/ha Do suất cao chất lượng gạo tốt, năm 2001 diện tích hai giống đạt 1,7 triệu Năm 2003 Trung Quốc nghiên cứu chọn tạo 80 dòng EGMS cho đời 100 tổ hợp lúa lai hệ “hai dòng” Tại IRRI, chương trình nghiên cứu tập trung vào phát triển lúa lai cho vùng nhiệt đới, gen tms2 từ giống Norin PL 12 tms3 từ dòng đột biến IR32364S sử dụng để tạo dòng TGMS Như dòng ID24 đưa vào Ấn Độ để chọn tạo sản xuất lúa hai dòng Cũng IRRI, năm cuối kỷ 20, nghiên cứu tập trung vào mức UTL từ 15-20% lên 40% Các nghiên cứu họ xác lập cần tập trung vào hướng UTL hai dòng TGMS (indica)/các dòng thu từ phép lai indica/japonica nhiệt đới (Javanica) Các tổ hợp thích ứng với điều kiện khí hậu nhiệt đới cho suất cao Ngoài tổ hợp có kiểu hạt dài indica chất lượng gạo tốt (Virk, Khush Virmani, 2002) Viện nghiên cứu lúa Hyderabad Ấn Độ tạo dòng TGMS DRIRTG-1, DRIRTG-2, DRIRTG-3 MTL-4 sử dụng để lai tạo 289 tổ hợp lai hai dòng nghiên cứu tìm tổ hợp lai cao Đã xác định tổ hợp có suất vượt xa đối chứng DRIRTG-2/IR64, DRIRTG-3/Krishna Hamsa, DRIRTG-4/INJAV-99, DRIRTG-4/SC5-2-2-21 MTLTG-4/PLYT-317 Tổng số có 10 tổ hợp lai hai dòng mở rộng sản xuất (Ahmed, 2002) Đồ thị Diện tích suất lúa lai Trung Quốc từ 1991 – 2003 (Xie, 2005) 3.2 Thành tựu chọn tạo lúa lai hai dòng Việt Nam Việt Nam bắt đầu thử nghiệm lúa lai vào năm 1992 việc gieo cấy thử số tổ hợp lai nhập nội từ Trung Quốc Cũng năm 1992, đề tài độc lập cấp nhà nước nghiên cứu lúa lai thực sau vấn đề nghiên cứu lúa lai triển khai khuôn khổ chương trình KN-01 KHCN-08 Với tham gia nhiền đơn vị nghiên cứu lúa lai Trung Tâm Nghiên cứu Lúa Lai, Viện KHKT Nông nghiệp Việt Nam Viện Di truyền Nông nghiệp, Viện Cây Lương thực Thực phẩm, Viện Lúa ĐBSCL trường Đại học Nông nghiệp I Các đơn vị tập trung vào việc thu thập, nhập nội dòng bất dục đực để đánh giá, khai thác lưu giữ vật liệu cho nghiên cứu chọn tạo giống lúa lai Sử dụng phương pháp chọn tạo giống truyền thống đột biến, lai hữu tính để tạo dòng bất dục đực Sử dụng kỹ thuật công nghệ sinh học để làm nhân nhanh nguồn vật liệu chon tạo Các thành tựu liệt kê đây: - Kết chọn tạo dòng bất dục đực TGMS Đến hầu hết vật liệu chọn giống lúa lai hai dòng Việt Nam có nguồn gốc nhập nội Các dòng chọn tạo mang gen tms nhập nội chuyển vào giống địa phương vật liệu chọn tạo nước (bảng 1) Các dòng sử dụng nghiên cứu để xác định ngưỡng chuyển hóa hữu dục Từ dòng này, số tổ hợp lai dòng có suất cao, phẩm chất tốt phóng thích sản xuất, góp phần vào chương trình phát triển lúa lai Việt Nam Bảng1 Các dòng TGMS chọn tạo Việt Nam STT Tên dòng VN-01 TGMSVN1 Cơ quan chọn tạo Viện DTNN STT Tên dòng Cơ quan chọn tạo 11 T25S “ 12 T26S “ 6S “ 13 T27S “ 7S “ 14 VNTGMS3 8S “ 15 VNTGMS6 “ 11S “ 16 VNTGMS7 “ T29S 17 VNTGMS8 “ 103S “ 18 VNTGMS9 “ T1S “ 19 VNTGMS10 “ 10 T24S “ 20 VNTGMS11 “ ĐHNN1 ĐHNN1 Viện KHKTVN Nguồn: Hoàng Tuyết Minh, 2002 - Nghiên cứu xác định ngưỡng nhiệt độ chuyển hóa dòng TGMS Xác định ngưỡng nhiệt độ chuyển hóa hữu dục dòng yêu cầu tối cần thiết việc bố trí thời vụ nhân dòng sản xuất hạt lai F1 Sơ đồ chuyển hóa bất dục đực thể sau: Sơ đồ Mô hình chuyển hóa hữu dục dòng TGMS Bảng Nhiệt độ chuyển hóa hữu dục số dòng TGMS chọn tạo Việt Nam STT Tên dòng VN-01 Ngưỡng TOC Ngưỡng TOC STT Tên dòng 24,0 T24S 23,5 6S 24,5 T25S 23,5 7S 23,5 T27S 23,5 8S 23,5 T1S 23,5 11S 24.5 10 T29S 23,0 Nguồn: Hoàng Tuyết Minh & Nguyễn Thị Trâm, 2002 Như kết nghiên cứu xác định ngưỡng chuyển hóa hữuu dục Trên sở số liệu thời tiết khí hậu vùng, vụ tìm thời vụ thích hợp cho việc sản xuất hạt lai F1 tổ hợp lúa lai hai dòng nhân dòng dòng TGMS Việt Nam - Xây dựng qui trình nhân dòng TGMS Việt Nam Qui trình nhân dòng TGMS nghiên cứu xây dựng hoàn thiện đến dòng, bao gồm xác định vùng, vụ, biện pháp kỹ thuật canh tác nhằm nâng cao tỷ lệ kết hạt, nâng cao suất sản xuất hạt bố mẹ Mao Virmani (2002) nghiên cứu sản xuất hạt lai nhân dòng bố mẹ đưa nhận xét: để nâng cao suất độ hạt lai F1 dòng bất dục cần phải đặc biệt quan tâm đến vấn đề • Phải xây dựng qui trình sản xuất phù hợp với điều kiện vùng, nước • Phải tìm vùng sản xuất phù hợp để sản xuất dòng F1 nhân dòng bất dục đực diện rộng • Phải đào tạo nân cao kỹ xảo cho người sản xuất hạt giống kỹ thuật viên • Phải lựa chọn kỹ thuật sản xuất hạt sở điều kiện môi trường nước hay vùng • Phải cải tiến phương pháp quản lý chăm sóc ruộng sản xuất hạt giống bao gồm việc quản lý sâu bệnh hại • Phải chọn tạo dòng bất dục đực bao gồm CMS TGMS có tỷ lệ thụ phấn chép cao khả chống chịu sâu bệnh • Phải ý chọn dòng mẹ dòng cho phấn • Phải xây dựng tiêu chuẩn quốc gia độ giống Tiếp thu thành tựu giới, đặc biệt Trung Quốc, Việt nam xây dựng thành công qui trình nhân dòng TGMS cho tỉnh khu vực phía Bắc Lào Cai, Sơn La, Hà Nội, Phú Thọ, Hưng Yên,Thanh Hóa v.v với suất dòng mẹ đạt cao khoảng 2,5 – 3,0 tấn/ha 3-4 tấn/ha dòng bố Bảng Diện tích, sản lượng hạt số dòng TGMS sản xuất nước, 2009 Tên dòng DT (ha) 103S STT Năng suất 13,7 Sản lượng (tấn) 22,8 T1S96 10,8 24,2 2.2 T7S 0,5 0,2 0.4 Tổng 25,0 47,2 1,9 1.7 Nguồn: Bộ Nông nghiệp PTNT, 2009 Chương trình nghiên cứu phát triển lúa lai hai dòng nói riêng hỗ trợ tích cực nhà nước thông qua dự án lúa lai hai dòng thời kỳ 2006 -2010 Trường Đại Học Nông Nghiệp làm chủ dự án Đến dự án đạt mục tiêu ban đầu đề với lượng bố mẹ đủ để sản xuất khoảng 3000 F1, sản lượng ước đạt 7000 hạt lai, đáp ứng cho gần 200.000 sản xuất lúa lai thương phẩm Mặc dù cấu suất dòng bố mẹ cải thiện hơn, chưa xây dựng vùng chuyên nhân dòng cho tổ hợp Thời tiết có diễn biến bất thường nên suất chất lượng dòng bố mẹ chưa ổn định, ảnh hưởng lớn đến suất, chất lượng hạt lai F1 - Nhập nội, chọn tạo tổ hợp lai hai dòng Việt Nam Theo kết tổng kết NôngNghiệp PTNT, năm 2010 diện tích lúa lai đạt 706.000 ha, số lượng tổ hợp lúa lai hai dòng sản xuất nước khiêm tốn so với nhập nội từ Trung Quốc Tuy nhiên năm 2010 số tổ hợp lai hai dòng có ưu lai cao suất, thời gian sinh trưởng ngắn, chất lượng gạo TH3-3, VL20, VL24, TH3-4 (giống quốc gia) giống có triển vọng khác HYT103, TH5-1, TH3-5, TH7-2 bước mở rộng sản xuất chứng tỏ ưu giống lúa lai hai dòng, đặc biệt điều kiện vụ Mùa phía Bắc Các giống lúa lai hai dòng nhập nội từ Trung Quốc mang lại hiệu kinh tế rõ ràng cho sản xuất Bảng Diện tích số giống lúa lai hai dòng Việt Nam, giai đoạn 2003 -2004 STT Giống Diện tích (ha) 2004 2003 - 2004 1668 5284 6952 22344 17272 39616 2003 Việt Lai 20 BTST nhập nội) BT49 1261 4494 5755 Tổng 25273 27050 52323 Nguồn: kết điều tra giống trồng giai đoạn 2003 -2004, NN & PTNT Triển vọng thách thức phát triển lúa lai 4.1 Triển vọng phát triển lúa lai hai dòng - Triển vọng suất Kết thực tiễn chứng minh lúa lai đường tăng suất đắn, phá kịch trần giống nửa lùn suất cao từ cách mạng xanh lần thứ Đặc biệt với việc phát triển lúa lai hai dòng, mức UTL lúa lai dòng vượt bình quân -10% lúa ba dòng điều kiện chăm sóc Trong khai thác UTL hệ hai dòng, tổ hợp lai khác loài phụ lại cho suất cao hăn tổ hợp lai dòng giống loài phụ Sự chênh lệch đạt tới 40-60% - Triển vọng chất lượng Do quan tâm đến gen kiểm soát tính trạng phục hồi phấn lúa lai ba dòng mà phải quan tân đến khả phối hợp chung, riêng dòng bố mẹ./ Do lúa lai hai dòng giúp nhà chọn tạo giống dễ dàng tìm kiếm kết hợp đặc tính mong muốn vào tổ hợp lai Nhờ có thuận lợi mà chất lượng tổ hợp lai hai dòng dễ cải tạo lúa ba dòng Nói cách khác, đa dạng nguồn gen dòng cho phấn, có hội tạo tổ hợp lai có chất lượng gạo ngon - Tính chống chịu tổ hợp lai Trong nghiên cứu thực tiễn chọn tạo sản xuất lúa lai hai dòng, người ta phát đánh giá hàng loạt nguồn gen kiểm tra tính bất dục đực nhạy cảm môi trường Dường 12 nhiễm sắc thể lúa chưa gen tms pms nhiễm sắc gen mà có số gen Nhờ phong phú mà lúa lai hai dòng tránh phổ di truyền hẹp bị nhiễm sâu bệnh hàng loạt lúa lai ba dòng - Công nghệ sản xuất dòng bất dục hạt lai F1 Rõ ràng công nghệ sản xuất hạt lai F1 lúa lai hệ hai dòng đơn giản thuận tiện nhiều so với hệ ba dòng Trong qui trình sản xuất hạt lai F1 nhân dòng bất dục đực yếu tố sai khác thời vụ Vì điều kiện tiên để đảm bảo thành công sản xuất lúa lai hai dòng tuân thủ nghiêm ngặt thời vụ đề ra, dựa kết nghiên cứu cụ thể tổ hợp yếu tố thời tiết khí hậu vùng vụ khác Trong điều kiện cụ thể Việt Nam thấy, việc sản xuất hạt lai F1 lúa lai hai dòng TGMS thực quanh năm tỉnh phía Nam điều kiện nhiệt độ trung bình cao 240C đảm bảo an toàn tuyệt đối cho sản xuất hạt lai F1 Nhưng phía Bắc sản xuất vụ (mùa) Một số vùng có điều kiện lý tưởng cho việc nhân dòng bất dục đực Lâm Đồng, Đà Lạt hay Đắc Lắk, nhiên phía Bắc việc nhân dòng thực vào vụ Xuân vụ Thu Đông nhiệt độ xuống ngưỡng chuyển hóa bất dục Từ ưu nói trên, Việt Nam xác định lúa lai hai dòng công nghệ chủ đạo nghiên cứu phát triển lúa lai, góp phần gia tăng sản lượng lương thực đảm bảo an ninh lương thực quốc gia 4.2 Những thách thức phát triển lúa lai - Thách thức công nghệ Mặc dù khẳng định tính ưu công nghệ, nhiên việc chọn tạo nhân dòng TGMS không đơn giản, đòi hỏi đầu tư công sức nghiên cứu bổ sung Do đặc điểm địa lý, sử dụng dòng có kiểu bất dục TGMS mà không sử dụng dòng PGMS hệ lúa lai hai dòng Hiện tượng trượt di truyền biến động thời tiết làm thất bại không ruộng nhân dòng vá sản xuất hạtt lai F1 Hiện Việt Nam nghiên cứu khai thác UTL loài loài phụ Nhưng để đạt UTL cao nhất, tạo giống lúa lai siêu cao phải sâu nghiên cứu tổ hợp lai khác loài phụ Indica/javanica, indica/japonica japonica/javanica Theo công bố gần đây, tổ hợp lai indica/javanica ưu điểm cho suất cao có chất lượng hạt cao (hạt gạo dài, trong, ngon cơm…) người tiêu dùng chấp nhận Tuy chưa có kết nghiên cứu hai loài phụ phục vụ cho việc chọn tạo phát triển giống lúa lai nói chung giống lúa lai hai dòng nói riêng - Về suất chất lượng hạt Mặc dù suất lúa lai hai dòng cao ba dòng 5-10% khẳng định nhiều công trình nghiên cứu Tuy nhiên cần phải có nghiên cứu sở khoa học hàng loạt biện pháp kỹ thuật nhằm đảm bảo phát huy tối đa tiềm năng suất giống Thực tiễn cho thấy việc bón phân không hợp lý N-P-K làm cho tỷ lệ lép cao số tổ hợp lai Peiai64s suất thực thu thấp lúa điều kiện canh tác Chất lượng gạo lúa lai vấn đề phát triển ứng dụng giống lúa lai Bảng So sánh chất lượng gạo giống lúa lai lúa Tính trạng Lúa Lúa lai Tỷ lệ xay chà (%) 69.1 68.2 Tỷ lệ gạo xát (%) 48.7 45.4 Bạc bụng (%) 13.5 20.6 Amylose (% 19.8 20.6 Chiều dài 6.9 7.1 Tỷ lệ dài/rộng 3.2 3.3 Dữ liệu từ National Cooperative Testing (NCT), Philippines, 2004-2005 Kết phân tích chất lượng gạo giống lúa lai hai dòng có triển vọng Trung Tâm Khảo kiểm nghiệm giống, sản phẩm trồng phân bón quốc gia cho thấy, tỷ lệ gạo nguyên thấp (45,87%, TH7-5), hay tỷ lệ gạo trắng thấp (3,38 – 31,94%) Bảng Chất lượng gạo số tổ hợp lai hai dòng khảo nghiệm vụ mùa 2010 Tên giống Tỉ lệ Tỉ lệ Tỷ lệ gạo gạo gạo xát lật nguyên (%) (%) (%) Tỷ lệ Dài Tỷ lệ dài trắng hạt gạo /rộng (mm) hạt gạo (%) Hàm Hàm Nhiệt lượng lượng trở hồ amyloza Protein (%) (%) Bồi tạp ST 81,20 71,00 73,95 8,98 5,69 2,51 Cao - 9,36 TH 3-3 81,60 70,00 68,49 31,94 6,81 3,29 TB 24,19 9,99 TH 7-5 81,40 66,40 45,87 6,30 6,92 3,09 TB 27,66 9,01 Việt lai 20 80,60 66,80 61,45 3,38 6,81 2,90 Thấp 24,45 8,72 Nguồn: TrungTâm KKN giống Cây trồng trung ương, 2010 Định hướng phát triển lúa lai hai dòng Việt Nam Do lợi điều kiện tự nhiên, có truyền thống trồng lúa nước lâu đời, với diện tích lúa lớn, với yếu tố động người nông dân Việt Nam trở thành nước xuất gạo lớn thứ giới Trong tương lai, sản xuất lúa gạo ngành sản xuất nông nghiệp quan trọng Việt Nam Để đảm bảo phát triển theo hướng sản xuất hàng hóa lớn, chất lượng cao có sức cạnh tranh thị trường cần phải • Nghiên cứu chọn tạo giống lúa lai hai dòng có suất cao, chất lượng đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng nước xuất khẩu, nâng cao sức cạnh tranh, tăng giá trị xuất • Nâng cao giá trị sản xuất hàng hóa đất lúa, tăng thu nhập cho người nông dân Trong tương lai gần định hướng sau • Tiếp tục mở rộng diện tích lúa lai phía Bắc, ven biển miềnTrung Tây Nguyên Đây vùng sinh thái thích nghi với tổ hợp lúa lai sản xuất nay, đảm bảo sản xuất có hiệu cao Chú ý vùng miền núi, nơi có diện tích lúa nhằm đảm bảo an ninh lương thực chỗ, góp phần xóa đói giảm nghèo • Mở rộng tối đa diện tích giống có suất cao, phẩm chất gạo tốt vụ Xuân • Mở rộng diện tích lúa lai tỉnh Đồng Bằng Sông cửu Long, nơi có diện tích lúa lớn nước • Mở rộng diện tích lúa lai hai dòng vụ Mùa phía Bắc, đưa giống kháng bạc vào vùng ven biển • Tập trung nghiên cứu (kể nhập nội) tổ hợp lúa lai có suất cao mà phải có chất lượng gạo tốt Có nhiều tổ hợp lai thích ứng rộng với mùa vụ, vùng sinh thái nước • Xây dựng sở nghiên cứu khoa học lúa lai Việt Nam Đào tạo đội ngũ cán bộ, nhà nghiên cứu khoa học nghiên nghiên cứu khoa học công nghệ lúa lai có trình độ cao, với việc nâng cấp sở vật chất kỹ thuật Viện Trường để nhà khoa học có đủ khả giải vấn đề lúa lai Việt nam [...]... triển lúa lai 4.1 Triển vọng phát triển lúa lai hai dòng - Triển vọng về năng suất Kết quả thực tiễn đã chứng minh lúa lai là con đường tăng năng suất đúng đắn, phá thế kịch trần của các giống nửa lùn năng suất cao từ cuộc cách mạng xanh lần thứ nhất Đặc biệt với việc phát triển lúa lai hai dòng, mức UTL của lúa lai 2 dòng đã vượt bình quân 5 -10% lúa ba dòng trong cùng điều kiện chăm sóc Trong khai... trong sản xuất và chứng tỏ được ưu thế của các giống lúa lai hai dòng, đặc biệt trong điều kiện vụ Mùa ở phía Bắc Các giống lúa lai hai dòng nhập nội từ Trung Quốc cũng mang lại hiệu quả kinh tế rõ ràng cho sản xuất Bảng 4 Diện tích một số giống lúa lai hai dòng tại Việt Nam, giai đoạn 2003 -2004 STT Giống Diện tích (ha) 2004 2003 - 2004 1668 5284 6952 22344 17272 39616 2003 1 Việt Lai 20 2 BTST nhập... lượng dòng bố mẹ chưa ổn định, ảnh hưởng lớn đến năng suất, chất lượng hạt lai F1 - Nhập nội, chọn tạo các tổ hợp lai hai dòng tại Việt Nam Theo kết quả tổng kết của bộ NôngNghiệp và PTNT, năm 2010 diện tích lúa lai đạt 706.000 ha, mặc dù số lượng các tổ hợp lúa lai hai dòng sản xuất trong nước còn khiêm tốn so với nhập nội từ Trung Quốc Tuy nhiên cho đến năm 2010 một số tổ hợp lai hai dòng có ưu thế lai. .. sử dụng được các dòng có kiểu bất dục TGMS mà không sử dụng được các dòng PGMS trong hệ lúa lai hai dòng Hiện tượng trượt di truyền do sự biến động thời tiết cũng làm thất bại không ít các ruộng nhân dòng vá sản xuất hạtt lai F1 Hiện Việt Nam cũng mới chỉ nghiên cứu và khai thác UTL trong cùng loài hoặc giữa các loài phụ Nhưng để đạt được UTL cao nhất, tạo ra giống lúa lai siêu cao thì phải đi sâu nghiên. .. thể của lúa đều chưa các gen tms hoặc pms và trên từng nhiễm sắc thế thì không chỉ có một gen mà có một số gen Nhờ sự phong phú đó mà lúa lai hai dòng tránh được phổ di truyền hẹp có thể bị nhiễm sâu bệnh hàng loạt như đối với lúa lai ba dòng - Công nghệ sản xuất dòng bất dục và hạt lai F1 Rõ ràng công nghệ sản xuất hạt lai F1 ở lúa lai hệ hai dòng đơn giản và thuận tiện hơn nhiều so với hệ ba dòng Trong... Trâm, 2002 Như vậy kết quả nghiên cứu đã xác định ngưỡng chuyển hóa hữuu dục Trên cơ sở số liệu thời tiết khí hậu các vùng, vụ có thể tìm ra được thời vụ thích hợp cho việc sản xuất hạt lai F1 các tổ hợp lúa lai hai dòng và nhân dòng các dòng TGMS ở Việt Nam - Xây dựng qui trình nhân dòng TGMS ở Việt Nam Qui trình nhân dòng TGMS đã được nghiên cứu xây dựng và hoàn thiện đến từng dòng, bao gồm xác định... quả chọn tạo các dòng bất dục đực TGMS Đến nay hầu hết các vật liệu chọn giống lúa lai hai dòng ở Việt Nam đều có nguồn gốc nhập nội Các dòng mới chọn tạo cũng mang gen tms nhập nội và được chuyển vào các giống địa phương hoặc các vật liệu mới chọn tạo trong nước (bảng 1) Các dòng đã được sử dụng trong nghiên cứu để xác định ngưỡng chuyển hóa hữu dục Từ các dòng này, một số tổ hợp lai 2 dòng có năng suất... xuất hạt lai F1 và nhân dòng bất dục đực thì yếu tố sai khác duy nhất là thời vụ Vì vậy điều kiện tiên quyết để đảm bảo sự thành công của sản xuất lúa lai hai dòng là tuân thủ nghiêm ngặt thời vụ đề ra, dựa trên kết quả nghiên cứu cụ thể từng tổ hợp và các yếu tố thời tiết khí hậu của từng vùng từng vụ khác nhau Trong điều kiện cụ thể ở Việt Nam có thể thấy, việc sản xuất hạt lai F1 lúa lai hai dòng TGMS... tính mong muốn vào trong tổ hợp lai Nhờ có những thuận lợi trên mà chất lượng của các tổ hợp lai hai dòng cũng dễ được cải tạo hơn lúa ba dòng Nói cách khác, càng đa dạng nguồn gen các dòng cho phấn, càng có cơ hội tạo các tổ hợp lai có chất lượng gạo ngon - Tính chống chịu của các tổ hợp lai Trong nghiên cứu cũng như trong thực tiễn chọn tạo và sản xuất lúa lai hai dòng, người ta đã phát hiện và đánh... không hợp lý N-P-K có thể làm cho tỷ lệ lép rất cao của một số tổ hợp lai Peiai64s và năng suất thực thu thấp hơn cả lúa thuần trong cùng điều kiện canh tác Chất lượng gạo của lúa lai cũng là vấn đề khi phát triển và ứng dụng các giống lúa lai Bảng 5 So sánh chất lượng gạo của các giống lúa lai và lúa thuần Tính trạng Lúa thuần Lúa lai Tỷ lệ xay chà (%) 69.1 68.2 Tỷ lệ gạo xát (%) 48.7 45.4 Bạc bụng ... trình nghiên cứu ứng dụng công nghệ lúa lai hai dòng Việt Nam, thách thức hội việc ứng dụng công nghệ lúa lai hai dòng Việt Nam tương lai Chương TỔNG QUAN Sự phát ứng dụng ưu lai lúa Ưu lai thuật... lúa lai “ba dòng mở bước ngoặt lịch sử sản xuất thâm canh lúa với giống lúa lai công nghệ sản xuất hạt giống lúa lai Các hệ thống lúa lai 2.1 Hệ thống lúa lai dòng Lúa lai ba dòng hệ thống lúa. .. tuyệt đối an toàn sản xuất hạt lai 3 Kết chọn tạo phát triển lúa lai hai dòng Việt Nam 3.1 Thành tựu lúa lai hai dòng giới Tính đến năm 2001, diện tích lúa lai hai dòng Trung Quốc đạt 2,6 triệu