Chọn giống lúa ưu thế lai

Chän Gièng Lóa ¦u ThÕ Lai Lịch sử nghiên cứu phát triển lúa lai * J.W Jone (1926) lần báo cáo xuất ưu lai lúa tính trạng số lượng suất • Rao (1965) xác nhận có ưu lai tích luỹ chất khơ • MC Donal cộng (1971) xác nhận có ưu lai cường độ quang hợp, cường độ hô hấp, diện tích • Anonymous (1974) cho thấy có ưu lai về phát triển rễ • Anonymous (1977) xác nhận xuất ưu lai suất, yếu tố cấu thành suất  Tuy nhiên, lúa tự thụ phấn điển hình khả nhận phấn ngồi thấp, khai thác ưu lai lúa đặc biệt khó khăn khâu sản xuất hạt lai F1  Đã có nhiều nghiên cứu tìm phương pháp sản xuất hạt lai F1 thực sớm, từ năm 1937, Kadam bắt đầu đến 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 cơng • Năm 1964, Yuan Long Ping phát lúa bất dục loài lúa dại Oryza fatua spontanea đảo Hải Nam • Sau họ thành công việc chuyển gen bất dục đực tế bào chất vào lúa trồng, tạo dòng lúa bất dục (CMS) mở đường cho cơng tác khai thác ưu lai thương phẩm • Sau năm nghiên cứu nhà khoa học Trung Quốc chọn tạo thành cơng nhiều dòng CMS, dòng B, dòng R, hồn thiện cơng nghệ nhân dòng bất dục đực, sản xuất hạt giống lúa lai F1 đưa sản xuất nhiều tổ hợp lai có suất cao đánh dấu đời hệ thống lúa lai “Ba dòng”, mở bước ngoặt lịch sử sản xuất thâm canh lúa From 1964, Prof LP Yuan and his group started indica hybrid rice research “WA” type CMS plants were found in 1970 in Hainan Island of China Vai trò lúa lai  Lúa lai góp phần đảm bảo an ninh lương thực cho quốc gia có tỷ dân chiếm 22% dân số giới  Tiến kỹ thuật lúa lai coi mở đầu “cách mạng xanh lần thứ hai” nông nghiệp  Đã đưa suất lúa tăng bình quân 20-30% so với sử dụng giống lúa nửa lùn cải tiến  Lúa lai không mở tiềm phá “kịch trần” suất lúa mở rộng diện tích nhanh chóng Trung Quốc Khái niệm giống lúa ưu lai * Lúa ưu lai, gọi tắt lúa lai (Hybrid Rice) giống lúa sử dụng hạt lai tạo tế bào trứng giống thụ tinh hạt phấn lúa khác giống (hạt F1) để gieo cấy lần nhằm khai thác tiềm cao (tiềm ƯTL) suất, chất lượng khả thích ứng, chống chịu * Lúa thường (Conventional Rice), lúa truyền thống (Traiditional Rice), lúa (Pure line Rice) lúa tự phối (Inbred Rice) tên gọi giống lúa mà từ xưa đến người nông dân dùng để gieo trồng Hạt giống tạo tế bào trứng thụ tinh hạt phấn hoa từ hoa từ khác giống Cấu tạo hoa lúa: Các phận hạt trình thụ phấn, thụ tinh 6.2.3 Cỏc dũng TPGMS PTGMS  Các nhà chọn giống lúa lai Trung Quốc tìm số dòng bất dục đực sử dụng làm dòng mẹ để phát triển lúa lai hai dòng  Bốn loại dòng sau Yuan L.P giới thiệu năm 1997  Các dòng chứa gen kiểm soát hoạt động hai chức gây bất dục hữu dục  Tuỳ vùng có điều kiện thời tiết khí hậu khác nhau, nhà chọn giống chọn dòng phù hợp để tổ chức sản xuất địa phương thích hợp, cho hiệu cao Các dòng T(P)GMS điều kiện biểu tính dục Kiểu bất dục Nhiệt độ cao gây bÊt LDHT SDHT LDLT SDLT BÊt dơc BÊt dơc H÷u dơc H÷u dơc H÷u dơc H÷u dơc BÊt dơc BÊt dơc BÊt dơc H÷u dơc BÊt dơc H÷u dơc H÷u dục Bất dục Hữu dục Bất dục dục Nhiệt độ thấp gây bất dục ánh sáng dài gây bất dục ¸nh s¸ng ng¾n bÊt dơc Ghi chó: 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 6.2.4 Các dòng PGMS TGMS ngược  Gần nhà khoa học phát hai loại dòng EGMS lúa có phản ứng đặc thù với điều kiện ngoại cảnh  Sự thay đổi tính dục gây nên điều kiện môi trường trái ngược với phản ứng dòng mơ tả trên, dòng gọi dòng kháng PGMS kháng TGMS  Dòng kháng PGMS hữu dục bình thường điều kiện ngày dài, trở nên bất dục điều kiện ngày ngắn  Dòng kháng TGMS có phấn hữu dục nhiệt độ cao trở nên bất dục đực nhiệt độ thấp  Nguồn EGMS sử dụng làm công cụ di truyền để phát triển lúa lai hai dòng điều kiện khí hậu định số địa phương 6.3 Chọn tạo dòng EGMS • Nhập nội  Nhập dòng sẵn có từ trung tâm nghiên cứu quốc tế từ quốc gia khác nhằm đón đầu thành tựu khoa học giới  Tuy nhiên dòng nhập nội chưa thích ứng với điều kiện nên sau nhập cần đánh giá lại tìm biện pháp khai thác thích hợp  Gieo mẫu giống khoảng 100-200 hạt (hoăc gieo 1/2 số lượng hạt nhập giữ lại 1/2 để nghiên cứu tiếp)  Quan sát tiêu sinh trưởng, phát triển, tình hình nhiễm sâu bệnh, số thân chính, thời gian từ gieo đến bắt đầu trỗ bơng, đặc điểm hình thái  Nếu dòng TGMS: Khi lúa vào thời kỳ phân hố đòng cuối bước đưa số vào buồng khí hậu nhân tạo (nếu có) điều khiển nhiệt độ tăng lên cao 270C để kiểm tra phấn bất dục, đồng thời đưa số khác vào điều kiện nhiệt độ thấp < 240C để kiểm tra hạt phấn hữu dục  Nếu dòng PGMS: Tiến hành xử lý ánh sáng Phytotron để phát dòng cần tìm (cách làm tương tự xử lí nhiệt độ) • Sàng lọc vật liệu EGMS tự nhiên Trong tập đoàn vật liệu chọn giống lúa tồn dòng bất dục đực đột biến tự nhiên gây nên Muốn chọn cần gieo trồng cẩn thận, quan sát vào thời kỳ lúa trỗ để phát bất dục Khi chọn cá thể bất dục, nhổ gốc đem trồng chậu ô xây mọc chồi chét Chờ đến gặp điều kiện ngoại cảnh thuận lợi lúa chét phục hồi hữu dục Lúc xác định xem tính hữu dục chịu ảnh hưởng yếu tố nào: nhiệt độ hay quang chu kỳ khơng phải dòng bất dục EGMS mà đơn giản bất dục đực OGMS • Tạo dòng EGMS phương pháp lai chọn lọc cá thể Nếu vườn vật liệu có sẵn nguồn gen tms (hoặc pms), nhà chọn giống sử dụng nguồn gen làm mẹ để lai với dòng, giống lúa thường khác nhau, thu hạt lai, gieo đánh giá lai F1 Hạt F1 tự thụ tiếp tục gieo để có quần thể F2 (khi gieo F2 phải tính tốn cho quần thể phân hố đòng cuối bước 3-6 vào thời kỳ có nhiệt độ trung bình ngày cao > 270C pha sáng dài 12 20 phút) Khi lúa bắt đầu trỗ, quan sát phát cá thể bất dục, chọn cá thể bất dục có kiểu hình đẹp, bứng gốc, trồng nhà lưới, cắt bỏ bất dục, chăm sóc cho chồi mọc từ mắt ngủ Sau cắt thân 7-10 ngày chồi mọc nhiều, chồi 1-3 lá, chuyển vào xử lí nhiệt độ thấp 900 m so với mặt biển, trồng mùa hè, tưới nước lạnh núi, chồi mọc lên trỗ bông, dòng trỗ có hạt phấn hữu dục đậu hạt tự thụ dòng TGMS Nếu khơng có điều kiện thực hai cách nêu trên, nhân chồi mọc từ gốc rạ theo hệ vơ tính liên tục chờ đến mùa đơng, nhiệt độ tự nhiên giảm thấp xuống 240C , hệ vơ tính phục hồi hữu dục, thu hạt tự thụ, dòng TGMS Ngày/Tháng 27/12 12/12 27/11 12/11 28/10 13/10 28/9 13/9 29/8 14/8 30/7 15/7 30/6 15/6 31/5 16/5 1/5 16/4 1/4 17/3 2/3 15/2 31/1 16/1 1/1 Nhiệt độ trung bì nh ngày(oC) Đ t hị1: Diễn biến nhiệt độ t r ung bình ngày vù ng Hà Néi 40.00 35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 NhiƯt ®é 5.00 - Tháng Vật liệu khởi đầu Gây tạo biến dị, lai, đột biến Gieo hạt, chọn cá thể bất dục Tháng 911 Nhân gốc bất dục liên tục Tháng 11-12 Chọn cá thể hữu dục Tháng 12-5 Th¸ng 6-9 Th¸ng 9-11 Lai thư víi c¸c gièng lúa thờng Gieo hạt, đánh giá, chọn dòng có đặc điểm mong muốn điều kiện hữu dục Gieo hạt, đánh giá dòng điều kiện bất dục, chọn dòng bất dục cao, ổn định Nhân vô tính gốc dòng bất dục đợc chọn Đánh giá dòng TGMS Đánh giá F1 Lai thử lại lai thử bổ sung Xác định tổ hợp Chọn tạo dòng TGMS điều kiện tự nhiên vùng Hà Néi • Tạo dòng EGMS phương pháp đột biến Dùng tác nhân gây đột biến vật lý hay hố học tác động lên hạt giống khơ hạt giống nẩy mầm để gây đột biến Trình tự tiến hành sau: + Gieo M1 vào thời kỳ có nhiệt độ tăng dần phân hố đòng cuối bước 3- có nhiệt độ trung bình ngày cao 270C, pha sáng dài thích hợp Dưới điều kiện nhiệt độ (ánh sáng) vậy, quần thể xuất bất dục + Bứng cá thể bất dục trồng nhà lưới, tiếp tục nghiên cứu cá thể bất dục mô tả phần chọn lọc lai, cuối phát EGMS quần thể đột biến •Tạo dòng EGMS phương pháp lai trở lại Phương pháp lai trở lại dùng có sẵn dòng có nhiều đặc điểm nơng sinh học tốt đồng thời có gen EGMS cần thiết từ dòng cho (donor) Vì tính bất dục dòng TGMS PGMS kiểm tra gen lặn nên bắt đầu lai lại từ F1 giữ tính bất dục đến hệ sau Phương pháp lai lại chuyển gen MS giống khơng lồi phụ bố mẹ không tương hợp di truyền 6.4 Tiêu chuẩn dòng EGMS tốt Yuan L.P đề nghị dùng tiêu chuẩn đánh giá dòng CMS để đánh giá dòng EGMS Ngồi có số tiêu chuẩn riêng để đánh giá dòng EGMS tốt sau:  Có quần thể đủ lớn với 1.000 cá thể đồng tính trạng nông sinh học như: chiều cao cây, thời gian sinh trưởng, số thân chính, đặc điểm hình thái, chống chịu sâu bệnh v.v  Tỷ lệ bất dục đạt 100% ổn định qua lần gieo, tỷ lệ hạt phấn bất dục cao 99,5% tỷ lệ hạt đậu bao cách ly phải thấp (