Nghiên cứu khả năng phát triển lúa lai hai dòng tại một số tỉnh tây nguyên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY NGUYÊN ********************** VŨ HOÀNG PHÚ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG PHÁT TRIỂN LÚA LAI HAI DÒNG TẠI MỘT SỐ TỈNH TÂY NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP BUÔN MA THUỘT – 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY NGUYÊN ********************** VŨ HOÀNG PHÚ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG PHÁT TRIỂN LÚA LAI HAI DÒNG TẠI MỘT SỐ TỈNH TÂY NGUYÊN Chuyên ngành: Trồng trọt Mã số: 60 62 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: TS TRẦN VĂN THUỶ BUÔN MA THUỘT - 2010 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam ñoan ñây công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa ñược công bố công trình khác Người cam ñoan Vũ Hoàng Phú ii LỜI CẢM ƠN Kính thưa: Quý Thầy Cô trường Đại Học Tây Nguyên Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp xin chân thành tri ân bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ñến: - Ban Giám hiệu trường Đại học Tây Nguyên - Ban lãnh ñạo khoa Nông - Lâm nghiệp - Phòng sau Đại học, toàn thể quý thầy, cô giáo Kính thưa Quý Thầy Cô Sau năm học tập ñược quý Thầy Cô hướng dẫn, tận tình giảng dạy truyền ñạt kiến thức quý báu Quý thầy cô ñã hy sinh vất vả ñã quan tâm giúp ñỡ, ñóng góp nhiều ý kiến quý báu ñể giúp nâng cao kiến thức chuyên môn nghiệp vụ - Tôi muốn tỏ lòng biết ơn cách ñặc biệt ñến thầy giáo-TS Trần Văn Thủy ñã tận tình hướng dẫn tạo ñiều kiện thuận lợi suốt trình học tập nghiên cứu ñể hoàn thành luận văn tốt nghiệp - Xin chân thành cảm ơn tất giúp ñỡ nhiều ñồng nghiệp, anh em, với ñộng viên khuyến khích gia ñình suốt thời gian học tập nghiên cứu - Cuối xin thân gửi tới tất bạn ñã nhiệt tình giúp ñỡ, ñộng viên suốt trình học tập trường làm luận văn tốt nghiệp tâm tình biết ơn chân thành Một lần xin chân thành cảm ơn Tác giả Vũ Hoàng Phú iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết ñề tài Mục ñích ñề tài Ý nghĩa ñề tài Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Lịch sử nghiên cứu phát triển lúa lai giới 1.2 Khí hậu, mùa vụ thời vụ trồng lúa Việt Nam 1.3 Sự biểu ưu lai lúa 1.4 Hệ thống lúa lai hai dòng 1.4.1 Bất dục ñực di truyền nhân mẫn cảm quang chu kỳ (Photoperiodicsensitive Genic Male Sterility - PGMS) 1.4.2 Bất dục ñực di truyền nhân mẫn cảm nhiệt ñộ (Thermo-sensitive Genic Male Sterility - TGMS) 10 1.4.3 Phương pháp chọn tạo dòng EGMS (Enviroment sensitive Genic Male Sterile) 11 1.4.4 Phương pháp ñánh giá dòng EGMS 16 1.4.5 Phương pháp chọn nhân dòng EGMS 19 1.4.6 Dòng phục hồi gen tương hợp rộng 20 1.4.7 Kỹ thuật sản xuất hạt lai F1 hệ hai dòng 22 1.4.8 Ưu nhược ñiểm hệ thống lúa lai hai dòng 23 1.5 Nghiên cứu phát triển lúa lai Việt Nam 24 1.5.1 Những thành tựu nghiên cứu 24 1.5.2 Phát triển lúa lai thương phẩm 26 1.5.3 Sản xuất hạt giống lúa lai F1 27 1.5.4 Những tồn nghiên cứu phát triển lúa lai 28 1.5.5 Định hướng phát triển lúa lai thời gian tới 28 1.6 Phát triển lúa lai Tây Nguyên 30 Chương VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 2.1 Vật liệu nghiên cứu 32 iv 2.2 Nội dung nghiên cứu 33 2.3 Phương pháp nghiên cứu 33 2.3.1 Thí nghiệm 33 2.3.2 Thí nghiệm 35 2.3.3 Thí nghiệm 35 2.3.4 Phương pháp ñánh giá tiêu sử lý số liệu 35 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 37 3.1 Kết ñánh giá dòng bố, mẹ qua thời vụ vụ Đông Xuân năm 2008 Cư Jút - Đắk Nông 37 3.1.1 Thời gian từ gieo ñến trỗ dòng bố mẹ 37 3.1.2 Số thân dòng bố, mẹ thí nghiệm 39 3.1.3 Một số yếu tố cấu thành suất dòng bố, mẹ vụ Đông Xuân năm 2008 41 3.1.4 Một số ñặc ñiểm nông học dòng bố, mẹ thí nghiệm 43 3.1.5 Đánh giá mức ñộ nhiễm sâu bệnh tự nhiên dòng bố, mẹ 45 3.1.6 Tỷ lệ vòi nhụy vươn vỏ trấu dòng mẹ thí nghiệm vụ Đông Xuân năm 2008 Cư Jút - Đắk Nông 46 3.1.7 Nhiệt ñộ trung bình ngày tháng số năm gần ñây Cư Jút - Đắk Nông 47 3.1.8 Khoảng cách bố mẹ số tổ hợp rút từ thí nghiệm vụ Đông Xuân năm 2008 Cư Jút - Đắk Nông 49 3.2 Kết ñánh giá dòng bố, mẹ vụ Đông Xuân 2009 50 3.2.1 Thời gian từ gieo ñến trỗ dòng bố, mẹ qua thời vụ vụ Đông Xuân năm 2009 Cư Jút - Đắk Nông 50 3.2.2 Thời gian từ gieo ñến trỗ dòng bố, mẹ qua thời vụ vụ Đông Xuân năm 2009 Ayun Pa - Gia Lai 53 3.2.3 Thời gian từ gieo ñến trỗ dòng bố, mẹ qua thời vụ vụ Đông Xuân năm 2009 Ea Kar - Đắk Lắk 54 3.2.4 Độ ổn ñịnh thời gian từ gieo ñến trỗ dòng bố, mẹ qua ñiểm thí nghiệm vụ Đông Xuân năm 2009 56 v 3.2.5 Số thân dòng bố, mẹ thí nghiệm ñiểm 59 3.2.6 Một số yếu tố cấu thành suất dòng bố, mẹ ñiểm thí nghiệm vụ Đông Xuân năm 2009 60 3.2.7 Một số ñặc ñiểm nông học dòng bố, mẹ vụ Đông Xuân năm 2009 ñiểm thí nghiệm 63 3.2.8 Đánh giá mức ñộ nhiễm sâu bệnh tự nhiên dòng bố, mẹ vụ Đông Xuân năm 2009 ñiểm thí nghiệm 65 3.2.9 Quá trình chuyển ñổi tính dục dòng TGMS ñiều kiện tự nhiên vụ Đông Xuân năm 2010 67 3.2.10 Khoảng cách bố mẹ số tổ hợp rút từ thí nghiệm vụ Đông Xuân năm 2009 ñiểm thí nghiệm 70 3.3 Kết sản xuất thử tổ hợp TH3-3 ñiểm vụ Đông Xuân năm 2009 71 3.3.1 Đặc ñiểm dòng bố mẹ tổ hợp TH3-3 vụ Đông Xuân năm 2009 ñiểm thí nghiệm 71 3.3.2 Đánh giá mức ñộ nhiễm sâu bệnh tự nhiên dòng bố mẹ tổ hợp TH33 ñiểm thí nghiệm 72 3.3.3 Một số yếu tố cấu thành suất suất hạt lai giống TH3-3 ñiểm thí nghiệm 73 3.4 Kết ñánh giá số giống lúa thí nghiệm vụ Hè Thu năm 2009 Cư Jút - Đắk Nông 74 3.4.1 Đặc ñiểm nông học giống lúa thí nghiệm vụ Hè Thu năm 2009 Cư Jút - Đắk Nông 74 3.4.2 Mức ñộ nhiễm sâu bệnh tự nhiên giống lúa thí nghiệm vụ Hè Thu năm 2009 Cư Jút - Đắk Nông 76 3.4.3 Các yếu tố cấu thành suất suất giống lúa thí nghiệm vụ Hè Thu năm 2009 Cư Jút - Đắk Nông 77 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79 Kết luận 79 Kiến nghị 80 vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN A : Dòng bất dục ñực tế bào chất B : Dòng trì tính bất dục ñực tế bào chất CMS : Dòng bất dực ñực tế bào chất (Cytoplasmic Male Sterility) EGMS : Bất dục ñực di truyền nhân mẫn cảm với môi trường (Environment- sensitive Genic Male Sterility) GA3 : Gibberellic acid HSHQ : Hệ số hồi quy NSTT : Năng suất thực thu PGMS : Bất dục ñực di truyền nhân mẫn cảm với chu kỳ chiếu sáng (Photoperiodic-sensitive Genic Male Sterility) Phytotron : Buồng khí hậu nhân tạo R : Dòng phục hồi tính hữu dục (Restorer) TB : Trung bình TGMS : Bất dục ñực di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt ñộ (Thermo-sensitive Genic Male Sterility) UTL : Ưu lai WA : Bất dục ñực hoang dại (Wild Abortive) WC : Gen tương hợp rộng (Wide Compatibility Gene) vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.4 Bảng 3.5 Bảng 3.6 Bảng 3.7 Thời gian từ gieo ñến trỗ dòng bố, mẹ qua thời vụ vụ Đông Xuân năm 2008 Cư Jút – Đắk Nông Số thân dòng bố, mẹ qua thời vụ vụ Đông Xuân năm 2008 Cư Jút-Đắk Nông Một số yếu tố cấu thành suất dòng bố, mẹ vụ Đông Xuân năm 2008 Cư Jút-Đắk Nông Một số ñặc ñiểm nông học dòng bố, mẹ vụ Đông Xuân năm 2008 Cư Jút-Đắk Nông Mức ñộ nhiễm sâu bệnh tự nhiên dòng bố, mẹ vụ Đông Xuân năm 2008 Cư Jút-Đắk Nông Số lượng vòi nhụy vươn vỏ trấu dòng mẹ vụ Đông Xuân năm 2008 Cư Jút-Đắk Nông Nhiệt ñộ trung bình ngày tháng từ năm 2005 ñến 2010 Cư Jút - Đắk Nông Khoảng cách bố, mẹ số tổ hợp rút từ thí nghiệm vụ Đông Xuân năm 2008 Cư Jút-Đắk Nông Thời gian từ gieo ñến trỗ dòng bố, mẹ qua thời vụ Bảng 3.9a vụ Đông Xuân năm 2009 Cư Jút-Đắk Nông Thời gian từ gieo ñến trỗ dòng bố, mẹ qua thời vụ Bảng 3.9b vụ Đông Xuân năm 2009 Ayun Pa - Gia Lai Thời gian từ gieo ñến trỗ dòng bố, mẹ qua thời vụ Bảng 3.9c vụ Đông Xuân năm 2009 Ea Kar - Đắk Lắk Đánh giá ñộ ổn ñịnh thời gian từ gieo ñến trỗ dòng Bảng 3.10a mẹ qua ñiểm thí nghiệm Bảng 3.8 Bảng 3.10b Bảng 3.11 Bảng 3.12a Bảng 3.12b Bảng 3.13a Đánh giá ñộ ổn ñịnh thời gian từ gieo ñến trỗ dòng bố qua ñiểm thí nghiệm Số thân dòng bố, mẹ vụ Đông Xuân năm 2009 ñiểm thí nghiệm Một số yếu tố cấu thành suất dòng mẹ ñịa ñiểm khác Một số yếu tố cấu thành suất dòng bố ñịa ñiểm khác Một số ñặc ñiểm nông sinh học dòng mẹ vụ Đông Xuân năm 2009 ñiểm thí nghiệm 37 39 42 44 46 47 48 50 51 52 55 57 58 60 61 62 63 viii Một số ñặc ñiểm nông học dòng bố vụ Đông Xuân năm 2009 ñiểm thí nghiệm Mức ñộ nhiễm sâu bệnh tự nhiên dòng mẹ vụ Bảng 3.14a Đông Xuân năm 2009 ñiểm thí nghiệm Mức ñộ nhiễm sâu bệnh tự nhiên dòng bố vụ Bảng 3.14b Đông Xuân năm 2009 ñiểm thí nghiệm Bảng 3.13b 64 66 67 Quá trình chuyển ñổi tính dục dòng TGMS ñiều Bảng 3.15a kiện tự nhiên vụ Đông Xuân năm 2010 Đắk Nông 68 Quá trình chuyển ñổi tính dục dòng TGMS ñiều Bảng 3.15b kiện tự nhiên vụ Đông Xuân năm 2010 Đắk Lắk Khoảng cách bố mẹ số tổ hợp rút từ thí nghiệm vụ ñông xuân năm 2009 ñiểm thí nghiệm Đặc ñiểm dòng bố mẹ tổ hợp TH3-3 ñiểm thí Bảng 3.17 nghiệm Mức ñộ nhiễm sâu bệnh tự nhiên dòng bố mẹ tổ hợp Bảng 3.18 TH3-3 ñiểm thí nghiệm Một số yếu tố cấu thành suất suất hạt lai Bảng 3.19 giống TH3-3 ñiểm thí nghiệm Đặc ñiểm nông học giống lúa thí nghiệm vụ Hè Bảng 3.20 Thu năm 2009 Cư Jút - Đắk Nông Bảng 3.16 69 70 72 73 74 75 Mức ñộ nhiễm sâu bệnh tự nhiên giống lúa thí Bảng 3.21 nghiệm Vụ Hè Thu năm 2009 Cư Jút - Đắk Nông 76 Các yếu tố cấu thành suất suất giống lúa Bảng 3.22 thí nghiệm vụ Hè Thu năm 2009 Cư Jút - Đắk Nông 77 ix DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ Thời gian từ gieo ñến trỗ dòng bố, mẹ qua thời vụ Đồ thị vụ Đông Xuân năm 2008 Cư Jút-Đắk Nông 38 Số thân dòng bố, mẹ qua thời vụ Đồ thị vụ Đông Xuân năm 2008 Cư Jút-Đắk Nông 40 Thời gian từ gieo ñến trỗ dòng bố, mẹ qua thời vụ Đồ thị vụ Đông Xuân năm 2009 Cư Jút-Đắk Nông 52 Thời gian từ gieo ñến trỗ dòng bố, mẹ qua thời vụ Đồ thị vụ Đông Xuân năm 2009 Ayun Pa-Gia Lai 54 Thời gian từ gieo ñến trỗ dòng bố, mẹ qua thời vụ Đồ thị vụ Đông Xuân 2009 Ea Kar-Đắk Lắk 56 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết ñề tài Cây lúa (Oryza sativa L) trồng có từ lâu ñời, gắn liền với trình phát triển loài người, lúa ñã trở thành lương thực Châu Á nói chung, người Việt Nam ta nói riêng có vai trò quan trọng nét văn hoá ẩm thực dân tộc ta Trung Quốc nước ñầu tiên giới thành công việc nghiên cứu phát triển lúa lai từ năm 1976 Sau ñó ñược mở rộng nước trồng lúa khác như: Ấn Độ, Việt Nam, Philippin, Indonesia, Malaisia, Thái Lan, Mỹ, Nga, Hàn Quốc, Nhật Bản, Ai Cập, Cộng hoà Dân chủ Nhân dân Triều tiên , Sau Trung Quốc, Ấn Độ, Việt Nam ñược ñánh giá nước ñạt ñược nhiều thành tựu to lớn trình nghiên cứu phát triển lúa lai, ñồng thời nước sản xuất lúa gạo lớn giới Việc sản xuất lúa gạo ñã ñạt kết tốt suất, sản lượng chất lượng, ñồng thời việc xuất lúa gạo năm gần ñây ñã góp phần nâng cao vị Việt Nam trường quốc tế Ở Việt Nam, nghiên cứu phát triển lúa lai bắt ñầu từ năm 90 kỷ 20 Tuy nhiên cho ñến nay, diện tích trồng lúa lai ñạt gần 600.000 trồng chủ yếu tỉnh phía Bắc, Trung số tỉnh Tây Nguyên Đặc biệt lúa lai hai dòng, diện tích trồng chiếm khoảng 100.000 tập trung chủ yếu tỉnh phía Bắc Hiện tương lai nghiên cứu chọn tạo giống lúa lai ñặc biệt lúa lai dòng ñòi hỏi tất yếu hệ thống sản xuất ñơn giản, phổ phục hồi hệ thống lúa lai dòng rộng hệ thống dòng ñồng thời chất lượng lúa gạo hệ thống lúa lai dòng dễ cải tiến lúa lai dòng Nước ta trải dài 15 vĩ ñộ (8030’ Bắc ñến 23022’ Bắc), ñiều kiện khí hậu phân hoá khác vùng phía Nam phía Bắc ngăn cách ñèo Hải Vân: tỉnh phía Nam ñèo Hải Vân có nhiệt ñộ phân bố ñồng ñều tháng Ở phía Bắc phân hoá nhiệt ñộ rõ mùa nóng mùa lạnh nên thuận lợi cho phát triển lúa lai dòng 2 Trong năm gần ñây nước ta ñã chọn tạo thành công số giống lúa lai ñược sản xuất chấp nhận Một số giống lúa lai hai dòng chọn tạo nước ñược nông dân sử dụng vụ Xuân muộn, Mùa sớm Hè Thu Vì nhu cầu hạt giống ngày cao, sản xuất hạt lai vụ mùa miền Bắc ñáp ứng nhu cầu hạt giống cho ba vụ lúa nói trên, ñó cần tìm thêm vùng sản xuất thuận lợi Để góp phần giải vấn ñề tiến hành thực ñề tài“Nghiên cứu khả phát triển lúa lai hai dòng số tỉnh Tây Nguyên” Mục ñích ñề tài - Đánh giá ñặc ñiểm sinh trưởng phát triển, ñặc ñiểm tính dục, tình hình nhiễm sâu bệnh tự nhiên số dòng bố mẹ lúa lai dòng số tổ hợp lai ñã ñang mở rộng sản xuất - Xác ñịnh thời vụ thích hợp ñể sản xuất hạt lai F1 tỉnh Tây Nguyên (Đắk Nông, Gia Lai, Đắk Lắk) - Chọn giống lúa lai hai dòng có suất cao, chất lượng tốt nhằm phục vụ cho sản xuất làm vật liệu nghiên cứu Ý nghĩa ñề tài - Xác ñịnh thời vụ thích hợp số dòng lúa bố mẹ lúa lai dòng phục vụ sản xuất hạt lai F1 Tây Nguyên - Xác ñịnh số thông số kỹ thuật ñể thiết lập quy trình công nghệ sản xuất hạt lai F1 tổ hợp lai TH3-3, TH3-4, TH3-5, TH5-1, TH7-2, TH8-3 phù hợp ñiều kiện sinh thái tỉnh Tây Nguyên - Từ kết nghiên cứu ñề tài chọn số tổ hợp lúa lai hai dòng có xuất cao, chất lượng tốt, thời gian sinh trưởng ngắn phù hợp với ñiều kiện tự nhiên Tây Nguyên 3 Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Lịch sử nghiên cứu phát triển lúa lai giới Ưu lai (UTL) thuật ngữ ñể tính hẳn lai F1 so với bố mẹ chúng tính trạng hình thái, khả sinh trưởng, sức sinh sản, khả chống chịu thích nghi, suất, chất lượng hạt ñặc tính khác Việc sử dụng rộng rãi giống lai F1 vào sản xuất ñã làm tăng thu nhập hiệu kinh tế sản xuất nông nghiệp (Yuan L.P., 1995) [82] Tạo giống UTL ñường nhanh hiệu nhằm phối hợp ñược nhiều ñặc ñiểm có giá trị giống bố mẹ vào lai F1, tạo giống trồng có suất cao, chất lượng tốt (Nguyễn Hồng Minh, 1999) [25] Hiện tượng UTL ñược nhà khoa học phát sớm giống trồng vật nuôi Người ta ñã khai thác hiệu ứng ưu lai, tạo giống trồng cao sản ngô, bắp cải, hành tây, cà chua giống vật nuôi lớn nhanh lợn lai kinh tế, vịt lai, gà công nghiệp (Nguyễn Công Tạn cộng sự, 2002) [28] J.W Jone (1926) lần ñầu tiên báo cáo xuất UTL lúa tính trạng số lượng suất Tiếp sau ñó, có nhiều công trình nghiên cứu xác nhận xuất UTL suất, yếu tố cấu thành suất (Lin Yuan, 1980); tích luỹ chất khô; phát triển rễ; cường ñộ quang hợp, cường ñộ hô hấp, diện tích (Lin Yuan, 1980; Deng, 1980, MC Donal cộng sự, 1971; Wu cộng sự, 1980) [11], [55] Tuy nhiên, lúa tự thụ phấn ñiển hình khả nhận phấn thấp, ñó khai thác ưu lai lúa ñặc biệt khó khăn khâu sản xuất hạt lai F1 Đã có nhiều nghiên cứu tìm phương pháp sản xuất hạt lai F1 ñược thực sớm, từ năm 1937, Kadam ñã bắt ñầu ñến Richharia (1962), Stansel Craigmiles (1966), Shinjyo Omura (1966), Amand Murty (1968), Sawaminathan cộng (1972), Carnahan cộng (1972); Athwal Virmani (1972), song tất họ không thành công [51], [69] 4 Năm 1964, Yuan Long Ping ñồng nghiệp ñã phát ñược lúa bất dục ñực loài lúa dại Oryza fatua spontanea ñảo Hải Nam Sau ñó họ ñã thành công việc chuyển gen bất dục ñực tế bào chất vào lúa trồng, tạo dòng lúa bất dục ñực CMS (Cytoplasmic Male Sterility) Sau năm nghiên cứu nhà khoa học Trung Quốc ñã chọn tạo thành công nhiều dòng CMS, dòng B, dòng R, hoàn thiện công nghệ nhân dòng bất dục ñực, sản xuất hạt giống lúa lai F1 ñưa sản xuất nhiều tổ hợp lai có suất cao ñánh dấu ñời hệ thống lúa lai “Ba dòng” (Yuan L.P.,1992) [80] Năm 1976, Trung Quốc ñã gieo cấy 140.000 lúa lai, diện tích trồng liên tục tăng năm sau so với năm trước suất lúa tăng theo Năm 1990, Trung Quốc ñã trồng ñược 15 triệu lúa lai chiếm 49% tổng diện tích lúa, suất vượt 20% so với lúa thường tốt Qui trình nhân dòng bố mẹ sản xuất hạt lai F1 ngày hoàn thiện ñạt suất cao Với thành công Trung Quốc ñã mở triển vọng to lớn phát triển lúa lai giới (Nguyễn Thị Trâm, 2002; Yuan L.P., 1993) [31], [81] Đồng thời với việc phát triển lúa lai ba dòng, số kết nghiên cứu lúa lai hai dòng ñã ñược công bố Năm 1973, Shiming Song ñã phát ñược dòng bất dục ñực di truyền nhân mẫn cảm với quang chu kỳ (PGMS) từ quần thể Nông Ken 58S Năm 1991, Maruyama cộng ñã tạo ñược dòng bất dục ñực di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt ñộ(TGMS), Norin PL12 phương pháp gây ñột biến nhân tạo (Yin Hua Qi, 1993) [75] Giống lúa lai hai dòng ñược ñưa trồng ñại trà ñầu tiên Trung Quốc Pei 64S/Teqing Năm 1992, diện tích gieo trồng lúa lai hai dòng Trung Quốc 15.000 với suất 9-10 tấn/ha, suất cao ñạt 17 tấn/ha Đến năm 1997 ñã có 640.000 suất trung bình cao lúa lai ba dòng từ 5-15 % Hầu hết tổ hợp lai hai dòng ñều cho suất cao phẩm chất tốt so với tổ hợp lai ba dòng (Yuan L.P, 1997) [83] Hạt giống lúa lai Trung Quốc ñã ñược ñưa sang trồng thử IRRI năm 1979, Indonesia, ấn Độ năm 1980, Mỹ năm 1983 ñều cho suất cao giống ñịa phương cách tin cậy (Quách Ngọc Ân, 1998) [1] Tại Hội nghị lúa lai Quốc tế lần thứ tư tổ chức Việt Nam ñã tổng kết, từ năm 1996 ñến năm 2002, diện tích trồng lúa lai nước Trung Quốc Việt Nam, Ấn Độ, Philippines, Bangladesh, Myanmar…ñã tăng từ 200.000 lên 700.000 [46] Đến hội nghị lúa lai Quốc tế lần thứ năm tổ chức Trung Quốc diện tích lúa lai Trung Quốc năm 2007 19 triệu ha, nước Trung Quốc 2,521 triệu [44] Diện tích lúa lai Việt Nam năm 2007 610.000 suất bình quân 6,72 tấn/ha [61] Hướng nghiên cứu lúa lai “một dòng” mục tiêu cuối quan trọng công tác chọn giống lúa lai, với ý tưởng sử dụng thể vô phối ñể cố ñịnh UTL sản xuất lúa lai Lúa lai “một dòng” ñược Trung Quốc số nước Mỹ, Nhật Bản… nghiên cứu theo hướng chuyển gen Apomixis từ cỏ dại sang lúa, tạo giống ña phôi kết hợp với chọn giống truyền thống giải pháp hiệu ñể tạo giống lúa lai “một dòng” (Nguyễn Công Tạn cộng sự, 2002) [28] Vấn ñề chưa có kết ứng dụng cụ thể, nhiên có nhiều ñề tài nghiên cứu quan trọng ñang ñược tiến hành như: gây tạo dòng bất dục ñực ña phôi với tỷ lệ phôi vô phối cao ñể sản xuất hạt vô phối, xác ñịnh gen kiểm soát tính trạng vô phối, phương pháp phân lập vô phối… ñây chiến lược phát triển bền vững có sở khoa học giá trị thực tiễn cao 1.2 Khí hậu, mùa vụ thời vụ trồng lúa Việt Nam Dựa theo ñiều kiện tự nhiên, khí hậu Việt Nam ñược chia thành vùng khác nhau: Vùng khí hậu Đông Bắc, khí hậu Đồng Trung du Bắc bộ, Vùng khí hậu Tây Bắc, Vùng khí hậu Bắc Trung Bộ, Vùng khí hậu Nam Trung Bộ, Vùng khí hậu Tây Nguyên Vùng khí hậu Nam Bộ Mỗi vùng lại ñược chia tiểu vùng tuỳ theo ñiều kiện ñịa hình (Đoàn Văn Điếm, 2005) [7] Căn vào yếu tố khí hậu, phân hoá theo không gian lãnh thổ dao ñộng theo thời gian năm qua nhiều năm khí hậu Việt Nam ñược chia thành miền: Miền khí hậu phía Bắc miền khí hậu phía Nam Mỗi miền lại phân hoá thành vùng khác (Nguyễn Văn Luật, 2002) [24] Căn vào ñiều kiện tự nhiên, tập quán canh tác, hình thành mùa vụ phương thức gieo trồng, nghề trồng lúa ñược hình thành phân chia thành vùng trồng lúa lớn: Đồng sông Hồng, ñồng ven biển miền Trung ñồng Nam Bộ [36] Vùng ñồng sông Hồng hệ thống sông Hồng hệ thống sông Thái Bình tạo thành Thời tiết khí hậu chia làm mùa (Xuân, Hạ, Thu, Đông), mùa Đông lạnh, mùa Xuân ấm, mùa Thu mát mẻ, mùa Hạ nóng, ñịa hình phẳng Vùng có vụ lúa cổ truyền lúa mùa lúa chiêm, từ năm 1963 ñã ñưa vào cấu giống lúa xuân nên hình thành vụ vụ lúa chiêm xuân vụ lúa mùa (Nguyễn Văn Luật, 2002) [24], [36] Vùng ñồng ven biển miền Trung kéo dài từ Thanh Hóa tới Bình Thuận, cực Nam Trung bộ, ñược chia thành vùng chính: Vùng ñồng ven biển Bắc Trung với ñiều kiện thời tiết khí hậu canh tác giống vùng ñồng sông Hồng Vùng ñồng ven biển Trung Nam Trung với ñồng nhỏ hẹp bị kẹp dãy núi Trường Sơn phía Tây biển phía Đông Vì vậy, sông thường ngắn, ñộ dốc lớn, chế ñộ thuỷ văn phức tạp Mùa khô dễ bị hạn, mùa mưa dễ bị lũ lớn Đất có thành phần giới cát nhẹ, hàm lượng dinh dưỡng thấp, vùng ñất cát ven biển chịu ảnh hưởng mặn Điều kiện thời tiết khí hậu vào phía ấm dần Từ ñèo Hải Vân (Huế) trở có gió mùa Đông Bắc, từ Đà Nẵng trở vào có mùa khô mùa mưa Vùng ñồng ven biển Trung có vụ lúa năm: vụ Đông Xuân, Hè Thu vụ mùa (còn gọi vụ ba, vụ tám vụ mười) Vùng ñồng sông Cửu Long (ñồng Nam bộ), vùng ñược khai thác khoảng 500-600 năm trở lại ñây Nhiệt ñộ bình quân hàng năm cao biến ñộng, mùa ñông giá lạnh ñầy ánh sáng Mùa khô thường khô mưa phùn ẩm ướt vào tháng 2-3 phía Bắc Mùa mưa từ tháng 5-7, lượng mưa hàng năm 1500-2000 mm Độ ẩm không khí bình quân 82% Vùng có ñiều kiện tự nhiên, ñất ñai khí hậu thuận lợi cho sản xuất nông nghiệp, ñặc biệt cho sản xuất lúa gạo Các vụ lúa ñồng sông Cửu Long: Vụ mùa bắt ñầu vào mùa mưa (tháng 5-6) kết thúc vào cuối mùa mưa (tháng 11), gồm giống lúa ñịa phương dài ngày thích nghi với nước sâu Vụ Đông Xuân vụ lúa mới, ngắn ngày, bắt ñầu vào cuối mùa mưa tháng 11-12 thu hoạch ñầu tháng Vụ Hè Thu bắt ñầu từ tháng thu hoạch vào trung tuần tháng Trồng lúa vùng ñồng sông Cửu Long theo phương thức lúa cấy lúa sạ, phần lớn diện tích ñồng sông Cửu Long chủ yếu gieo sạ, cuối vụ số diện tích lúa [24], [36] 1.3 Sự biểu ưu lai lúa Có nhiều công trình nghiên cứu xác nhận xuất ưu lai quan sinh trưởng sinh dưỡng sinh trưởng sinh thực, biểu ñược quan sát ñặc tính hình thái, ñặc tính sinh lý, hóa sinh, suất, chất lượng, khả thích ứng, chống chịu,… Ưu lai biểu từ hạt lúa bắt ñầu nảy mầm ñến hoàn thành trình sinh trưởng phát triển - Ưu lai hệ rễ: Kết nghiên cứu Lin Yuan (1980) cho thấy lai F1 có số lượng rễ sớm, nhiều nhanh bố mẹ chúng Chất lượng rễ ñược ñánh giá ñộ dày, trọng lượng khô, số lượng rễ phụ, số lượng lông hút hoạt ñộng hút chất dinh dưỡng rễ từ rễ lên cây, hệ rễ lúa lai hoạt ñộng mạnh lúa bắt ñầu ñẻ nhánh Chính mà lúa lai có tính thích ứng rộng với ñiều kiện bất thuận ngập úng, hạn, phèn mặn - Ưu lai khả ñẻ nhánh: Con lai F1 ñẻ nhánh sớm, sức ñẻ nhánh khoẻ, tập trung có tỷ lệ nhánh hữu hiệu cao (Lin S.C, 1980) [55] - Ưu lai thời gian sinh trưởng: Lin Yuan (1980) cho ña số lai F1 có thời gian sinh trưởng dài thường dài bố mẹ sinh trưởng dài Xu Wang (1980) ñã xác nhận thời gian sinh trưởng lai phụ thuộc vào thời gian sinh trưởng dòng bố Theo Nguyễn Thị Trâm cộng (1994) thời gian sinh trưởng lai F1 hệ ba dòng dài dòng mẹ dòng phục hồi vụ năm 8 - Ưu lai số ñặc tính sinh lý: Nhiều nghiên cứu phát thấy lúa lai có diện tích lớn, hàm lượng diệp lục ñơn vị diện tích cao ñó hiệu suất quang hợp cao Trái lại cường ñộ hô hấp lúa lai thấp lúa thường Con lai F1 có cường ñộ quang hợp cao dòng bố khoảng 35%, cường ñộ hô hấp thấp lúa thường từ 5-27% Hiệu suất tích luỹ chất khô lúa lai hẳn lúa thường nhờ mà tổng lượng chất khô tăng, ñó lượng vật chất tích luỹ vào hạt tăng mạnh tích luỹ vào quan thân lại giảm mạnh (Kasura K.,2007) [50] - Ưu lai yếu tố cấu thành suất suất: Kết nghiên cứu số nhà khoa học cho thấy lai có suất cao bố mẹ từ 21%-70% gieo cấy diện rộng hẳn giống lúa lùn cải tiến tốt từ 20%-30% Đa số tổ hợp lai có ưu lai cao số bông/khóm, khối lượng trung bình bông, tỷ lệ hạt khối lượng 1000 hạt Ở Việt Nam, Bộ nông nghiệp PTNT ñã tổng kết cho thấy suất bình quân lúa lai tỉnh miền Bắc phổ biến mức 7-8 tấn/ha/vụ, suất cao ñạt 12-14 tấn/ha/vụ Điện Biên, Lai Châu nên cần ñưa nhanh lúa lai vào sản suất tiếp tục khẳng ñịnh vùng sinh thái phù hợp (Nguyễn Công Tạn, 2002) [28] 1.4 Hệ thống lúa lai hai dòng Khai thác ưu lai lúa nhờ vào dòng bất dục ñực tế bào chất (CMS dòng A), dòng trì (B) dòng phục hồi (R) hệ thống “Ba dòng”; dòng bất dục ñực nhân mẫn cảm môi trường (Enviroment sensitive Genic Male Sterile-EGMS) dòng phục hồi (R) hệ thống “Hai dòng”; sử dụng thể vô phối (Apomixis) lúa lai “Một dòng” ñã ñem lại lợi ích to lớn cho nhân loại, xóa ñói giảm nghèo, nâng cao hiệu cho người trồng lúa an ninh lương thực Tuy nhiên phương pháp khai thác, bên cạnh ưu ñiểm tồn số hạn chế Lúa lai “Ba dòng” có ưu ñiểm có suất cao, chống chịu sâu bệnh tốt 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 ñơn giản hạn chế chi phối ñiều kiện thời tiết nên ñộ hạt lai không cao, làm giảm ưu lai tổ hợp Lúa lai “Một dòng” nguyên lý trì ưu lai nhờ thể vô phối ñến nghiên cứu sử dụng thể vô phối chưa thành công 1.4.1 Bất dục ñực di truyền nhân mẫn cảm quang chu kỳ (Photoperiodicsensitive Genic Male Sterility - PGMS) Tính bất dục dòng PGMS ñược kiểm soát cặp gen lặn nằm nhân tế bào (pms) Gen ñược ñược hoạt ñộng với hai chức năng: gây bất dục pha sáng ngày dài có khả hình thành hạt phấn hữu dục pha sáng ngắn Giai ñoạn mẫn cảm quang chu kỳ xảy dòng bất dục ñang phân chia giảm nhiễm tế bào mẹ hạt phấn tương ứng với bước ñến bước phân hóa ñòng, giai ñoạn khác thay ñổi quang chu kỳ không gây ảnh hưởng ñến gen kiểm soát tính bất dục ñực (Nguyễn Thị Trâm, 2000) [31] Thời gian pha sáng dài hay ngắn yếu tố gây nên bất dục hay hữu dục hạt phấn pha sáng ñược tính cường ñộ ánh sáng ñạt 50lux, giới hạn nhiệt ñộ cảm quang dòng PGMS khác Nhiệt ñộ ñóng vai trò quan trọng thời kỳ mẫn cảm dòng PGMS giới hạn nhiệt ñộ ñịnh ñộ dài ngày không hiệu ñối với trình chuyển hóa tính dục dòng PGMS Một số kết nghiên cứu cho thấy gen mẫn cảm quang chu kì có chất di truyền giống gen mẫn cảm nhiệt ñộ (Nguyễn Công Tạn cộng sự, 2002) [28] Các nhà khoa học Trung Quốc, Nhật Bản, Việt Nam Ấn Độ ñã xác ñịnh có gen pms1, pms2 pms3 nằm nhiễm sắc thể số 7, số 12 [59] Các nhà khoa học cho gen qui ñịnh tính bất dục ñực dòng PGMS có số 12 nhiễm thể lúa ñó nhiễm sắc thể số 3, 5, 6, 7, 11 12 (Mei et al, 1999) [63] Các nhà nghiên cứu cho có khoảng 25% số dòng PGMS Trung Quốc ñược tạo nuôi bao phấn Hai dòng PGMS 93920S 93926S ñược tạo nhờ phương pháp này, chúng có tính bất dục ñực ổn ñịnh ñộ cao ( Niu J., 1997) [62]