Tuyển chọn và thiết lập quy trình sản xuất hạt lai f1 của một số tổ hợp lúa lai hai dòng có năng suất, chất lượng cao

Tuyển chọn và thiết lập quy trình sản xuất hạt lai f1 của một số tổ hợp lúa lai hai dòng có năng suất, chất lượng cao

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-

PHẠM THỊ NGỌC YẾN

TUYỂN CHỌN VÀ THIẾT LẬP QUY TRÌNH SẢN XUẤT HẠT LAI F1 CỦA MỘT SỐ TỔ HỢP LÚA LAI HAI DÒNG

CÓ NĂNG SUẤT VÀ CHẤT LƯỢNG CAO

LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng

Mã số: 60.62.05 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN THỊ TRÂM

HÀ NỘI - 2008

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan: Số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa từng ñược công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác, các thông tin trích dẫn trong luận án ñều ñược ghi rõ nguồn gốc

Hà Nội 18 tháng 9 năm 2008

Tác giả

Phạm Thị Ngọc Yến

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Thị Trâm ñã tận tình hướng dẫn và tạo ñiều kiện thuận lợi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu ñể tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp này

Tôi xin cảm ơn ban lãnh ñạo Viện Sinh học Nông nghiệp, tập thể cán bộp phòng nghiên cứu ứng dụng ưu thế lai ñã tạo ñiều kiện về thời gian, giúp

ñỡ và ñộng viên tinh thần ñể tôi hoàn thành luận văn này

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa Sau ñại học, Khoa Nông học, bộ môn Di truyền và chọn giống cây trồng - Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã quan tâm giúp ñỡ, ñóng góp nhiều ý kiến quý báu trong suốt quá trình học tập và thực hiện ñề tài

Luận văn này hoàn thành còn có sự giúp ñỡ của nhiều ñồng nghiệp, bạn

bè, cùng với sự ñộng viên khuyến khích của gia ñình trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu

Hà Nội, ngày 18 tháng 9 năm 2008

Tác giả

Phạn Thị Ngọc Yến

1.4 Tắnh mới và ý nghĩa của ựề tài 2

2.1 Chất lượng lúa gạo và vấn ựề chọn giống lúa chất lượng cao 42.2 Lịch sử nghiên cứu và phát triển lúa ưu thế lai 82.3 Sự biểu hiện của ưu thế lai ở lúa 122.4 Các phương pháp chọn giống lúa lai 152.5 Tình hình nghiên cứu và sản xuất lúa lai ở Việt Nam 34

4.1 đánh giá các tổ hợp lúa lai hai dòng mới 44

4.1.1 đánh giá các tổ hợp lai trong vụ xuân 2007 44

4.1.2 đánh giá các giống lai trong vụ xuân 2008 56

4.2 Khảo sát ñặc ñiểm của các dòng bố mẹ 664.2.1 Ảnh hưởng của thời vụ gieo ñến thời gian từ gieo ñến trỗ, số lá/thân chính

4.2.2 Phản ứng của các dòng bố mẹ với các chủng vi khuẩn gây bạc lá lúa 69

4.3 Nghiên cứu kỹ thuật nhân dòng T63S và T70S 71

4.3.1 Ảnh hưởng của thời vụ ñến năng suất nhân dòng 71

4.3.2 Tìm hiểu ảnh hưởng của mật ñộ và phân bón ñến năng suất nhân dòng 73

4.4 Nghiên cứu kỹ thuật sản xuất hạt lai F1 tổ hợp TH6-2 và TH7-2 79

4.4.1 ðặc ñiểm của bố mẹ trong ñiều kiện sản xuất hạt lai F1 79

4.3.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ hàng bố mẹ ñến các yếu tố cấu thành năng suất và

năng suất thực thu hạt lai F1 của tổ hợp TH6-2 và TH7-2 81

4.3.3 Ảnh hưởng của liều lượng GA3 ñến các yếu tố cấu thành năng suất và năng

suất hạt lai của tổ hợp TH6-2 và TH7-2 84

4.7 Mức ựộ nhiễm sâu bệnh tự nhiên của các giống lai vụ xuân 2008

4.8 Phản ứng của các tổ hợp lai với các chủng vi khuẩn

4.9 Các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lai vụ xuân 2008 614.10a đánh giá một số chỉ tiêu chất lượng của các tổ hợp lai 624.10b Chất lượng cơm của các tổ hợp lai (ựánh giá cảm quan) (ựiểm) 634.11 So sánh ựặc ựiểm của các giống lai trong 2 vụ xuân 2007-2008 644.12 Ảnh hưởng của thời vụ gieo ựến thời gian từ gieo ựến trỗ và số lá

4.15 Ảnh hưởng của thời vụ gieo ñến năng suất cá thể và năng suất

thực thu của các dòng TGMS (vụ xuân 2008) 724.16a Ảnh hưởng của mật ñộ và phân bón ñến các yếu tố cấu thành năng

suất nhân dòng T63S (vụ xuân 2008) 744.16b Ảnh hưởng của mật ñộ và phân bón ñến năng suất thực thu dòng

4.18a Ảnh hưởng của tỷ lệ hàng bố mẹ ñến các yếu tố cấu thành năng

suất hạt lai của giống TH6-2 (vụ mùa 2007) 824.18b Ảnh hưởng của tỷ lệ hàng bố mẹ ñến năng suất hạt lai của giống

4.18c Ảnh hưởng của tỷ lệ hàng bố mẹ ñến các yếu tố cấu thành năng

suất hạt lai giống TH7-2 (vụ mùa 2007) 834.18d Ảnh hưởng của tỷ lệ hàng bố mẹ ñến năng suất hạt lai của

4.19a Ảnh hưởng của liều lượng GA3 ñến các yếu tố cấu thành năng

suất và năng suất hạt lai của giống TH6-2 (vụ mùa 2007) 854.19b Ảnh hưởng của liều lượng GA3 ñến cácyếu tố cấu thành năng

suất và năng suất hạt lai của giống TH7-2 (vụ mùa 2007) 86

DANH MỤC HÌNH

4.1 So sánh năng suất thực thu của các tổ hợp lai mới tuyển chọn qua

4.2 Ảnh hưởng của liều lượng GA3 ñến năng suất thực thu khi sản

xuất hạt lai của tổ hợp TH6-2 và TH7-2 (vụ mùa 2007) 87

1 MỞ ðẦU

1.1 Tính cấp thiết của ñề tài

Lúa gạo là một trong ba cây lương thực chủ yếu của loài người, các nước châu Á, trong ñó có Việt Nam lúa gạo là cây lương thực chính ðể ñảm bảo an ninh lương thực trong hoàn cảnh dân số tăng mà diện tích ñất nông nghiệp ngày càng bị thu hẹp do phải mở rộng ñất ở, ñất cho các khu công nghiệp ñường giao thông, ñô thị, thì việc nâng cao năng suất lúa là con ñường tất yếu Khai thác ưu thế lai thương phẩm ở lúa là một trong những phương pháp chọn tạo giống có hiệu quả, là một tiến bộ kỹ thuật rất quan trọng trong nông nghiệp của những năm cuối thế kỷ XX

Sử dụng giống ñịa phương trong sản xuất cho năng suất khá ổn ñịnh nhưng không tạo ra ñủ sản phẩm cho nhu cầu của xã hội hiện nay Trong quá trình ñổi mới, Việt Nam ñã ứng dụng thành công nhiều thành tựu nông nghiệp tiến bộ của thế giới, trong ñó có việc ứng dụng công nghệ lúa lai vào sản xuất ñại trà Lúa lai ñã mang lại năng suất cao, chất lượng tốt, hiệu quả kinh tế cao cho các vùng: Trung du, miền núi phía Bắc, ven biển miền Trung, Tây nguyên và ðồng bằng sông Hồng Từ năm 2000 ñến nay diện tích trồng lúa lai dao ñộng từ 550- 650 nghìn ha, ñã khẳng ñịnh vị trí của lúa lai trong

cơ cấu giống cây trồng, góp phần làm tăng thu nhập và giải quyết an ninh lương thực cho các tỉnh phía Bắc

Các giống lúa lai ñang trồng ở Việt Nam phần lớn là nhập hạt lai F1của Trung Quốc, giá giống cao, chất lượng và chủng loại có khi không ñảm bảo, dẫn ñến giống bị nhiễm sâu bệnh, năng suất thấp, chất lượng chưa phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng ðể khắc phục những nhược ñiểm trên, các cơ quan nghiên cứu chọn tạo giống trong nước ñã tạo ñược một số dòng bố mẹ

và con lai phù hợp với ñiều kiện ở Việt Nam Gần ñây một số tổ hợp lúa lai

hai dòng ựược tạo ra từ các dòng mẹ bất dục ựực di truyền nhân mẫn cảm nhiệt ựộ (TGMS), ựã mở ra nhiều triển vọng mới trong việc phát triển lúa lai

ở trong nước thay thế dần các giống lúa lai nhập nội

để giải quyết vấn ựề trên cần ựẩy mạnh sản xuất hạt giống F1 trong nước, tiến tới tự túc hạt giống Các cơ quan nghiên cứu cần tìm ra nhiều dòng

bố mẹ mới, nhiều tổ hợp mới phù hợp với ựiều kiện Việt Nam Khi có tổ hợp mới cần nghiên cứu ựặc ựiểm nông sinh học của các dòng bố, mẹ ựể thiết lập quy trình sản xuất hạt lai F1 ựạt năng suất cao, chất lượng tốt, góp phần giải quyết vấn ựề trên, chúng tôi thực hiện ựề tài:

ỘTuy ển chọn và thiết lập quy trình sản xuất hạt lai F1 của một số tổ

h ợp lúa lai hai dòng có năng suất và chất lượng caoỢ

1.2 Mục ựắch của ựề tài

Tuyển chọn một số tổ hợp lúa lai hai dòng mới có năng suất cao, chất lượng tốt, ựánh giá ựặc ựiểm của các dòng bố mẹ và thiết lập quy trình sản xuất hạt lai F1 cho các tổ hợp ựược tuyển chọn

1.3 Nội dung nghiên cứu

1 Tuyển chọn tổ hợp lai có năng suất cao, chất lượng cao, thời gian sinh trưởng phù hợp cho các vụ lúa của Miền bắc Việt Nam

2 Tìm hiểu ựặc ựiểm cơ bản của các dòng bố mẹ của những tổ hợp lai mới ựược tuyển chọn ựể xác ựịnh thời vụ và một số biện pháp kỹ thuật phù hợp nhằm thiết lập quy trình nhân dòng mẹ và quy trình sản xuất hạt lai F1 ựạt năng suất chấp nhận

1.4 Tắnh mới và ý nghĩa của ựề tài

- đã tuyển chọn ựược 3 tổ hợp lai mới vừa có năng suất cao vừa có chất lượng tốt, thời gian sinh trưởng phù hợp với vụ xuân muộn ở các tỉnh Miền bắc Việt Nam

- Chọn thuần được hai dịng TGMS mới T63S và T70S và dịng bố R2 gĩp phần làm phong phú thêm nguồn vật liệu bố mẹ trong tập đồn cơng tác, làm cơ sở cho phát triển lúa lai hai dịng ở Việt Nam

- Xác định được một số thơng số kỹ thuật để thiết lập quy trình nhân các dịng TGMS mới chọn tạo và quy trình sản xuất hạt lai F1 của hai tổ hợp lai mới là TH6-2 và TH7-2

2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Chất lượng lúa gạo và vấn ñề chọn giống lúa chất lượng cao

Theo thống kê của tổ chức Nông Lương Thế giới (FAO) thì lúa gạo ñược sử dụng 85% làm thức ăn cho người; phương pháp sử dụng các sản phẩm lương thực của mỗi vùng lãnh thổ, mỗi nhóm dân cư có những khác biệt ñáng kể Các vùng châu Á, châu Phi, châu Mĩ la tinh, lấy lúa gạo làm nguồn lương thực chính Có nhiều tiêu chí khác nhau ñể ñánh giá chất lượng gạo, Việt Nam là một trong những nước xuất khẩu gạo lớn trên thế giới, cho nên vấn ñề chất lượng gạo ñược ñặt ra phải phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng ở các nước nhập khẩu Thái Lan là nước xuất khẩu gạo lớn nhất và chất lượng gạo cũng cao nhất hiện nay nên họ ñã có quy ñịnh khá chặt chẽ các tiêu chuẩn ñánh giá chất lượng Công tác chọn tạo giống lúa phục vụ cho xuất khẩu của Việt Nam cũng dựa trên tiêu chuẩn của Thái Lan và IRRI Theo ñó thì giống có phẩm chất gạo cao là những giống lúa có chiều dài hạt từ (6,61 - 7,5 mm) ñến rất dài (>7,5mm), tỷ lệ dài trên rộng hạt gạo ≥ 3 tỷ lệ gạo nguyên > 50%, gạo trong ít bạc bụng nhiệt ñộ hóa hồ trung bình, ñộ bền thể gen mềm, hàm lượng amilose trung bình (Trần Văn ðạt, 2005)[6] Chọn tạo giống lúa có phẩm chất gạo cao bằng những con ñường như: chọn từ các giống nhập nội, lai tạo chọn lọc bằng phương pháp truyền thống, gây ñột biến, ứng dụng công nghệ sinh học…

Loại gạo ñặc biệt không thuộc nhóm gạo thông thường, không những

có hình dạng, kích thước, hàm lượng amilose khác nhau mà còn có màu sắc nội nhũ khác nhau, mùi thơm ñặc biệt Gạo ñược xếp vào 5 loại dựa vào hàm lượng amilose (Juliano and Villareal, 1993) [43] như sau:

và chọn tạo những giống lúa có phẩm chất gạo cao nói riêng muốn thành công nhất thiết cần có một chương trình lai giống với khối lượng lớn và có

nhiều gen (Trần đình Long, 1997, Khush, 1979) [20][47]

Nếu một trong số các giống bố hoặc mẹ trong một tổ hợp lai ựơn có ựặc tắnh xấu, hay tổ hợp thiếu một vài ựặc tắnh quan trọng thì sử dụng cách lai ba, lai lại hay lai kép (Jennings và CS 1979)[66] Lai hữu tắnh có thể kết hợp ựược những tắnh trạng tốt của bố mẹ có bản chất di truyền khác nhau ựể tạo ra những biến dị mới có các tắnh trạng mong muốn theo mục ựắch của người lai tạo thông qua tái tổ hợp trong quá trình phân ly ựời con cháu (Trần đình Long, 1997) [20]

Theo Juliano (1985)[42] phẩm chất gạo ựược chia thành 5 nhóm

- Phẩm chất gạo xay xát: Tỷ lệ gạo lức, tỷ lệ gạo trắng, tỷ lệ gạo nguyên

- đặc tắnh vật lý: Dạng hạt gạo, sự thể hiện màu sắc, ựộ trong, ựộ bóng

- Phẩm chất cơm: độ hoá hồ, ựộ bền gen, hàm lượng Amylose

- Phẩm chất dinh dưỡng: Hàm lượng Protein, Vitamin A, hàm lượng sắt

- Mùi thơm của gạo và cơm

Theo Khush và cs (1979) [47], tỷ lệ vỏ trấu trung bình 20 - 22% có thể

thay ñổi 18 - 26%, cám và phôi hạt chiếm 8 - 10% Do ñó, tỷ lệ gạo trắng thường ở khoảng giá trị 70%

- Tỷ lệ gạo nguyên biến ñộng rất lớn, ñây là tính trạng di truyền và chịu ảnh hưởng rất mạnh mẽ do môi trường, ñặc biệt là nhiệt ñộ và ẩm ñộ trong thời kỳ hạt chín kéo dài ñến sau lúc thu hoạch

- Tỷ lệ gạo lức và tỷ lệ gạo xát trắng ít biến ñộng và nó phụ thuộc vào môi trường( Bùi Chí Bửu, 1997)[3]

- Dạng hạt cũng ảnh hưởng ñến chất lượng xay xát, hạt càng mảnh dài

và ñộ bạc bụng càng cao thì tỷ lệ gạo nguyên càng thấp (Lê Doãn Diên, 1990, Bhattaccharya,1980)[33]

- Nhiệt ñộ hoá hồ là tính trạng biểu thị nhiệt ñộ cần thiết ñể tinh bột hoá

hồ và không hoàn nguyên trở lại Nhiệt ñộ hoá hồ biến thiên từ 55 - 790C, nhiệt ñộ hoá hồ thấp 55 - 690C, trung bình 70 - 740C và cao 75 – 790C (IRRI, 1996)[40]

- ðộ bền thể gel trong cùng một nhóm có hàm lượng amilose giống nhau, giống lúa nào có ñộ bền thể gel mềm hơn thì giống ñó ñược ưa chuộng hơn (Khush, 1979)[47]

- Hàm lượng protein: là một thông số quan trọng quyết ñịnh giá trị dinh dưỡng hạt gạo Protein trong gạo có giá trị cao hơn so với hạt ngũ cốc khác bởi vì hàm lượng lyzin của nó khá cao 3,4 - 4% (Juliano 1985) [42], do ñó hàm lượng protein của lúa gạo tuy thấp khoảng 7% nhưng nó vẫn ñược xem như là một protein có phẩm chất cao nhất Các nhà chọn giống ñã cố gắng nâng cao hàm lượng protein trong các giống lúa mới nhưng ít thành công, bởi

vì di truyền tính trạng protein trong hạt rất phức tạp và bị ảnh hưởng của ñiều kiện môi trường khá mạnh mẽ (Juliano, 1993) [44]

Khi nghiên cứu hàm lượng protein của gạo thu từ các vụ khác nhau, Vũ Tuyên Hoàng (1995) [14] ñã có kết luận gạo vụ mùa hàm lượng protein cao hơn gạo vụ xuân Vũ Tuyên Hoàng và các nhà chọn giống Viện cây lương thực

và cây thực phẩm ñã chọn tạo ñược một số giống lúa có hàm lượng Protein cao như P4, P6, P1, P290 bằng phương pháp lai tạo và chọn lọc phả hệ

- Theo nghiên cứu của các chuyên gia về di truyền ứng dụng thì mùi thơm của gạo do 1 hoặc nhiều gen lặn kiểm soát mà không có ảnh hưởng của

tế bào chất vì vậy khi lai dòng A thơm với dòng R không thơm thì hạt lai không thơm nhưng nếu trồng cây lai và thu hạt thương phẩm F2 (ñể ăn) thì thu ñược tỷ lệ 15:1 không thơm Tổng kết chung cho thấy:

+ Nếu A thơm lai với R thơm với cùng alen thơm, hạt lai F1, F2 thơm + Nếu A thơm lai với R không thơm thì F1 không thơm, 25% F2 thơm + Nếu tính thơm do 1 gen kiểm soát có 25% hạt F2 thơm (Trần Văn ðạt, 2005)[6]

- Nghiên cứu của các tác giả Ghosh và Goyindaswamy (1972); Heu và Park (1976); Kahlon (1956) cho thấy tính trạng hàm lượng amilose cao trội hoàn toàn so với hàm lượng amilose thấp, nó do 1 gen chính ñiều khiển và nhiều gen phụ có tính chất cải tiến (modifiers) ðộ ñục của gạo nếp do 1 cặp gen trội (Waxy) ñiều khiển ký hiệu là WxWx Hoạt ñộng của alen Wx không

bị ảnh hưởng do thay ñổi hàm lượng amilose của cây bố, nhưng bị ảnh hưởng bởi số lượng alen Wx số 1 quá thừa thãi so với liều lượng gen Wx số 2 và số

3 (Heu và Park, 1976)(Trích theo Vũ Bình Hải, 2002)[7]

Theo tổng kết của Nguyễn Thị Trâm (2000)[27], gạo lúa lai sử dụng làm lương thực là lô hạt F2 ñang phân ly nên hình dạng và cấu trúc nội nhũ khác nhau nhiều Hàm lượng dinh dưỡng, tinh bột, protein, các axit amin cũng khác nhau Nếu khi chọn bố mẹ lai mà một dòng có amilose thấp (ví dụ 12%) Dòng kia có amilose cao (28%), hạt lai F1 ñồng nhất có thể có hàm lượng amilose trung bình (20 - 22%), khi phân tích hỗn hợp hạt F2 cũng có thể cho hàm lượng amilose trung bình tương tự (20 - 22%), nhưng nếu phân

tích từng cá thể F2 có thể ñược một dãy phân ly liên tục từ cây có amilose rất thấp ≤ 12% ñến rất cao ≥ 28% Các hạt gạo mềm ñến trung bình-cứng-rất cứng này hỗn hợp lại ñể nấu sẽ có chất lượng cơm rất kém (ăn cảm thấy sậm sựt) Vì vậy, ñể tránh hiện tượng này người ta cần cải tạo các dòng bố mẹ sao cho giá trị hàm lượng amilose tương ñương nhau

ðối với tính trạng khác như chiều dài, chiều rộng hạt, màu sắc nội nhũ,

ñộ bạc bụng của hạt cũng cần cải tạo bố mẹ theo phương hướng nêu trên, Vũ Bình Hải (2002) lai các dòng bố mẹ có chiều dài hạt khác nhau ñã phát hiện ñược một số dòng bố như R101, Jasmin cho con lai có hiệu ứng di truyền cộng về chiều dài hạt trên 7mm, ñồng thời nhận xét rằng các dòng mẹ T29S

và T1S-96 có hàm lượng amilose trung bình khi lai với các dòng bố có hàm lượng amilose cao, trung bình, thấp ñều cho con lai có hàm lượng amilose trung bình biểu hiện hiệu ứng di truyền cộng

Theo Kumar và Khush (1986) nội nhũ của hạt gạo có 3n trong ñó 2n từ

mẹ và 1n từ bố Vì có sự khác nhau như vậy, nên xảy ra hiệu ứng tích luỹ về lượng của amilose Hàm lượng amilose của con lai F1 gia tăng theo sự gia tăng

số gen của bố (mẹ) có hàm lượng amilose cao hơn, mặc dù sự gia tăng này không phải lúc nào cũng tuyến tính Phân tích từng hạt riêng biệt ở F2 người ta thấy rằng hàm lượng amilose tuỳ thuộc vào sự tích luỹ của gen ñiều khiển hàm lượng amilose trung bình và cao, các tác giả này kết luận: sự xuất hiện của một vài cá thể có hàm lượng amilose cao hơn hoặc thấp hơn bố mẹ có amilose rất cao hoặc rất thấp, cho thấy vai trò quan trọng của các ña gen phụ bổ sung (Trích theo

Vũ Bình Hải, 2002)[7]

2.2 Lịch sử nghiên cứu và phát triển lúa ưu thế lai

Ưu thế lai ở lúa ñã ñược J.W (nhà di truyền học người Mỹ) thông báo vào năm 1926 [41] những cây lai F1 có khả năng ñẻ nhánh và năng suất hạt cao hơn so bố mẹ Tuy nhiên trong một thời gian dài ưu thế lai ở lúa vẫn chưa

ñược sử dụng rộng rãi như ở những cây trồng khác bởi vì lúa lai là cây tự thụ phấn rất nghiêm ngặt, việc sản xuất hạt lai rất khó thực hiện

Sau Jones, là các công trình nghiên cứu của Chang và cộng sự, 1971[36]; Brown, 1953; Oka, 1957… ñã cung cấp thêm bằng chứng về sự xuất hiện ưu thế lai ở lúa trên nhiều tính trạng hình thái , sinh lý, sinh hóa (trích theo K Ramiah, 1995)[45] và (Lin và Yuan 1980) [49]

Tuy nhiên mãi ñến năm 1958, các nhà khoa học Nhật Bản mới tạo ra ñược dòng lúa bất dục ñực di truyền tế bào chất [56], nhưng dòng này ñến nay vẫn chưa dùng ñể sản xuất hạt lai F1 Sau ñó các nhà khoa học Mỹ năm 1969

và IRRI năm 1972 công bố về việc tạo ra các dòng CMS nhưng việc ứng dụng ưu thế lai ở lúa vào sản xuất chưa có kết quả Vấn ñề này chỉ giải quyết khi các nhà khoa học Trung Quốc tìm ñược cây lúa dại bất dục ñực ở ñảo Hải Nam năm 1964, họ ñã lai với lúa trồng ñể tạo ra các dòng lúa bất dục ñực di truyền tế bào chất (CMS), dòng duy trì bất dục (B) và dòng phục hồi hữu dục(R), ñây là những công cụ di truyền hữu ích cho việc khai thác ưu thế lai ở lúa [49]

Năm 1973 Trung Quốc là nước ñầu tiên trên thế giới thành công trong

sử dụng lúa lai F1 vào sản xuất ñại trà, với hệ thống lúa lai 3 dòng bao gồm:

- Dòng bất dục ñực tế bào chất (dòng CMS - dòng A) là dòng mẹ

- Dòng duy trì tính bất dục (dòng B) ñể cho phấn khi nhân dòng A

- Dòng phục hồi hữu dục (dòng R) ñể cho phấn khi sản xuất hạt lai F1 Năm 1976, diện tích lúa lai ba dòng của Trung Quốc ñạt 140.000 ha, ñến năm 1994 mở rộng tới 18.000.000 ha, năng suất bình quân là 6,9 tấn/ha,

so với lúa thuần năng suất bình quân chỉ ñạt 5,4 tấn/ha, tăng hơn 1,5 tấn/ha trên toàn bộ diện tích Diện tích sản xuất hạt lai F1 là 140.000 ha, năng suất giống lai F1 bình quân ñạt 2,5 tấn/ha (Yuan Long Ping, 1997) [63] Những năm gần ñây càng có nhiều dòng bố mẹ ñược chọn tạo ở nhiều cơ quan

nghiên cứu nông nghiệp như: Mian 2A, D702A, D62A, Phục Khôi 838, Thục khôi 527, Miên khôi 725, …

Theo Ma QH và Yuan LP, 2003: 50% diện tích trồng lúa lai ñã góp 60% sản lượng lúa của Trung Quốc, trong khi 50% diện tích lúa thuần chỉ ñóng góp 40% sản lượng Trồng lúa lai làm tăng sản lượng mỗi năm là 22,5 triệu tấn, tạo ñiều kiện ñể Trung Quốc giảm 6 triệu ha trồng lúa mỗi năm, hiện nay chỉ còn 27 ha lúa (Virmani, 2004) [58]

Năm 1973, Shiming Song ở trung tâm lúa lai Hồ Bắc phát hiện ñược dòng bất dục mẫn cảm quang chu kì (HPGMS) từ giống Nông ken 58s (Trần Duy Quý, 1994[23]; Yin Hua Qui, 1993[86] Zhoucs, 2000) [67] Sự ra ñời của lúa lai hai dòng ñã mở ra một hướng ñi mới trong lai tạo ñó là lai xa giữa các loài phụ ñể tạo ra các giống siêu lúa lai

Năm 1991, các nhà khoa học Nhật Bản (Marnyagmark và cộng sự, 1991)[50] ñã áp dụng phương pháp gây ñột biến nhân tạo ñể tạo ra ñược dòng bất dục ñực mẫn cảm nhiệt ñộ (TGMS), Norin PL12

Bằng phương pháp lai chuyển gen các nhà chọn giống lúa lai Trung Quốc ñã tạo ñược các dòng EGMS mới từ nguồn Nông ken 58S Những dòng PTGMS mới này (N504S, 31111S, WD1S, 7001S, Peiai 64S…) có những ñặc tính nông sinh học mới mà Nong ken 58S không có Ngoài các dòng EGMS phát triển từ nguồn Nông ken 58S còn có các dòng 5460S, AnnongS-1 ñược

chọn tạo do lai giữa Indica và Indica; dòng HennongS-1 do lai xa giữa Indica

và lúa dại; dòng Xinguang do lai giữa Indica và Japonica Các tác giả Zeng

và Zhang khi xử lý dòng Peiai 64S ở các mức nhiệt ñộ khác nhau và chọn lọc qua 10 thế hệ ñã chọn ñược các dòng ñồng nguồn từ Peiai 64S, nhưng khác nhau về ngưỡng nhiệt ñộ chuyển ñổi tính dục: P2364S, P2464S, P2664S, P2864S (Trích theo ðặng Văn Hùng, 2007)[15]

Chương trình tạo giống “siêu lúa lai” gồm hai giai ñoạn, có sự tham gia của 20 cơ quan nghiên cứu nông nghiệp từ 1996, giai ñoạn 1 ñã tạo siêu

lúa lai ñạt năng suất 12 tấn/ha vào 2005, ở diện tích thí nghiệm các giống siêu lúa lai ñạt tới 19,5 tấn/ha (Kim 23A/Q661) (Yuan LP, 2002) [64]

Vào năm 2000, Trung Quốc trồng 240.000 ha siêu lúa lai và năng suất bình quân là 9,6 tấn/ha (Trần văn ðạt, 2005) [6] Hiện nay, Trung Quốc ñã có hàng chục giống lúa lai ñạt năng suất cao và siêu cao trồng trên diện tích rộng, năng suất tăng 10% so với giống lúa lai hiện có Khi ñạt ñược năng suất

12 tấn/ha ở giai ñoạn 2, siêu lúa lai sẽ có năng suất trung bình cao hơn năng suất của lúa thuần là 2,2 tấn/ha Nếu siêu lúa lai ñược gieo trồng trên 13 triệu

ha thì sản lượng sẽ tăng thêm 30 triệu tấn/năm so với trồng lúa thuần

Chương trình lai xa giữa các loài phụ Indica/Japonica bắt ñầu từ năm

1987 nhờ sự phát hiện và sử dụng gen tương hợp rộng mở ra tiềm năng năng suất cao cho các giống lúa lai hai dòng, năng suất của các tổ hợp lai xa lên tới hơn 10 tấn/ha trên diện tích ñại trà, cao nhất có thể ñạt 14,8 - 17,1 tấn/ha ở các

tổ hợp Peiai 64S/E32, Peiai 64S/9311 [25] Năm 1992, diện tích gieo trồng lúa lai hai dòng ở Trung Quốc là 15.000 ha với năng suất 9 - 10 tấn/ha, năng suất cao nhất có thể ñạt 17 tấn/ha ðến năm 1997 ñã có 640.000 ha năng suất trung bình cao hơn lúa lai ba dòng 5 - 15% (Yang Z và cộng sự, 1997) [66] Hầu hết các tổ hợp lai hai dòng ñều có năng suất cao và phẩm chất tốt hơn so với các tổ hợp lai ba dòng

Hướng nghiên cứu lúa lai “một dòng” là mục tiêu cuối cùng rất quan trọng trong công tác chọn giống lúa lai ở Trung Quốc với ý tưởng sử dụng thể

vô phối (Apromixis) và cố ñịnh ưu thế lai ñể sản xuất “hạt lai thuần” (True - bred hybrid rice) (Yuan LP, 1997) [63]Con ñường tốt nhất ñể phát triển giống lai xa thuần chính là sử dụng thể vô phối của lúa ña phôi Các nhà khoa học Trung Quốc ñã ñưa ra biện pháp sử dụng lúa chét ñể cố ñịnh ưu thế lai (Yuap

LP và Xi QF, 1995) [61]

Lúa lai “một dòng” còn ñược Trung Quốc và một số nước như Mỹ,

Nhật Bản… nghiên cứu theo hướng chuyển các gen Apromixis từ cỏ dại sang cây lúa, tạo ra giống ña phôi kết hợp với chọn giống truyền thống là giải pháp hiệu quả ñể tạo ra giống lúa lai “một dòng” (Nguyễn Công Tạn và cộng sự, 2002) [25]

Vấn ñề này chưa có kết quả ứng dụng cụ thể, tuy nhiên có nhiều ñề tài nghiên cứu quan trọng ñang ñược tiến hành như: gây tạo các dòng bất dục ñực

ña phôi với tỷ lệ phôi vô phối cao ñể sản xuất hạt vô phối, xác ñịnh các gen kiểm soát tính trạng vô phối, phương pháp phân lập vô phối… ñây là chiến lược phát triển bền vững có cơ sở khoa học và giá trị thực tiễn cao

Trung Quốc là nước mở ñường và ñạt ñược nhiều thành tựu to lớn trong quá trình nghiên cứu và phát triển lúa lai Ngoài Trung Quốc có 17 nước nghiên cứu và sản xuất lúa lai như: Ấn ðộ, Việt Nam, Philippin, Indonesia, Malaisia, Mỹ, Hàn Quốc, Triều Tiên…Tuy nhiên, phát triển mạnh nhất vẫn là Trung Quốc, sau ñó ñến Việt Nam và Ấn ðộ Tổng diện tích lúa lai toàn thế giới chiếm khoảng 10% tổng diện tích trồng lúa và chiếm khoảng 20% tổng sản lượng lúa Lúa lai ñã mở ra hướng phát triển mới ñể nâng cao năng suất

và sản lượng, góp phần giữ vững an ninh lương thực trên phạm vi toàn thế giới [25] Ngày nay, lúa lai là một giải pháp kỹ thuật ñẩy mạnh tăng năng suất, tăng thu nhập cho nông dân (IRRI, 2003)

2.3 Sự biểu hiện của ưu thế lai ở lúa

Có nhiều công trình nghiên cứu xác nhận sự xuất hiện ưu thế lai trên các

cơ quan sinh trưởng sinh dưỡng và sinh trưởng sinh thực, sự biểu hiện ấy có thể ñược quan sát ở các ñặc tính hình thái, ñặc tính sinh lý, hóa sinh, năng suất, chất lượng, khả năng thích ứng, chống chịu… Ưu thế lai biểu hiện ngay từ khi hạt lúa bắt ñầu nảy mầm ñến khi hoàn thành quá trình sinh trưởng và phát triển của cây

2.3.1 Ưu thế lai về năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất

Kết quả nghiên cứu của một số nhà khoa học Trung Quốc cho thấy con lai có năng suất cao hơn bố mẹ từ 21 - 70% khi gieo cấy trên diện tích rộng và hơn hẳn các giống lúa lùn cải tiến tốt nhất từ 20 - 30% (Trần Duy Quý, 1994) [22] Ưu thế lai giả ñịnh (Hm) về năng suất là 73%, ưu thế lai thực (Hb) là 57% và ưu thế lai chuẩn (Hs) là 34% Ở mùa mưa, ưu thế lai chuẩn là 22%, thấp hơn mùa khô (Virmanis và cộng sự 1981, 1982) [84][82] Thông báo của Yuan LP (1985) [62]cho biết khảo sát trên 29 tổ hợp lai thấy có 28 tổ hợp có

ưu thế lai thực với giá trị dương ở tính trạng năng suất (chiếm 96,5%), trong

ñó có 18 tổ hợp có năng suất vượt trội ñáng tin cậy Yuan LP cũng chỉ ra một

số tổ hợp lai giữa các giống trong cùng loài phụ Japonica ñạt 15,7 tấn/ ha/vụ

(Yuan LP, 1985) [62] Các yếu tố cấu thành năng suất biểu hiện ưu thế lai cao

rõ rệt, trong ñó nhiều tổ hợp có ưu thế lai cao ở chỉ tiêu số bông/khóm Ưu thế lai về số hạt trung bình của bông cao hơn các giống lúa thường, có khối lượng hạt nặng và tỷ lệ chắc cao (Carnahan HL và cộng sự, 1972, Chang và cộng sự,

1971, Virmani SS và cộng sự 1981, 1982) [41][43][84][82] Sự biểu hiện ưu thế lai cao về năng suất là do một hoặc nhiều yếu tố cấu thành năng suất có giá trị ưu thế lai cao tạo nên (Chang WL và cộng sự 1971, Virmani và cộng

sự 1982) [44][82] Ở Việt Nam, Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn cho rằng năng suất bình quân của lúa lai ở các tỉnh Miền Bắc phổ biến ở mức 7 - 8 tấn/ha/vụ, năng suất cao nhất ñạt 12 - 14 tấn/ha ở ðiện Biên, Lai Châu Vì vậy cần ñưa nhanh tiến bộ kỹ thuật lúa lai vào sản xuất rộng và tiếp tục khẳng ñịnh các vùng sinh thái phù hợp nhất (Nguyễn Công Tạn, 2002) [25]

Namboodiri và cs (1963) [51] cho rằng ưu thế lai về thời gian sinh trưởng thường có giá trị âm, trái lại Xu và Wang (1980) [59] lại cho rằng ưu thế lai về thời gian sinh trưởng dài hơn những giống R sinh trưởng dài nhất

Ponnuthurai và cộng sự (1984) [52] ghi nhận rằng thời gian sinh trưởng của con lai tương ñương hoặc ngắn hơn dòng bố phục hồi hữu dục (R)

Kết quả nghiên cứu của Lin S.P và Yuan LP (1980) [49] cho rằng hệ thống rễ của lúa lai hoạt ñộng mạnh hơn và khỏe hơn các giống lúa thường Một số tác giả khác nghiên cứu và chứng minh có sự tồn tại ưu thế lai về số

rễ, ñộ mập của rễ, trọng lượng khô, ñộ dài của rễ, số mạch dẫn, số lượng lông hút và hoạt ñộng của bộ rễ khi hút dinh dưỡng từ ñất vào cây (Burton GW và cộng sự, 1983) [34], (Chauhan JS và cs, 1983) [37] Hệ rễ lúa lai hoạt ñộng mạnh ngay từ khi cây lúa bắt ñầu nảy mầm, ñẻ nhánh ñến khi lúa chín, vì vậy người ta ñã nghiên cứu lợi thế này ñể làm lúa chét trên ruộng trồng lúa lai thương phẩm (Yuan LP, 1985) [62] Nhiều nghiên cứu khác cũng ñã ñề cập ñến sự phát triển và hoạt ñộng mạnh của hệ rễ lúa lai (Akitas, 1998; Anandakumas CR và Srurangasumy SR, 1984; Ekanayake IJ và cộng sự, 1986) [37][ 37][ 49] Chính vì ưu thế phát triển của hệ rễ như trên mà lúa lai

có khả năng thích ứng rộng với ñiều kiện bất thuận như: ngập úng, hạn,… (Deng Y, 1980; Ekanayake IJ và cộng sự, 1986; Senadhira D và Virmani SS, 1987) [48][50][78]

Chiều cao cây là một tính trạng số lượng do ña gen kiểm soát vì vậy trong con lai chiều cao cây thường biểu hiện hiệu ứng cộng Nhiều công trình nghiên cứu công bố rằng ưu thế lai chiều cao cây ở lúa thường biểu hiện hiệu ứng dương với giá trị thấp hoặc hiệu ứng trung gian (hiệu ứng cộng) Tùy từng tổ hợp mà chiều cao cây của con lai F1 có lúc biểu hiện ưu thế lai âm, có lúc biểu hiện ưu thế lai dương, có lúc lại nằm trung gian giữa bố và mẹ (Singh

SP và Singh HG, 1978) [54] Vì chiều cao cây có tương quan nghịch với tính chống ñổ (Chang TT, 1967) [35] nên ưu thế lai dương về chiều cao cây không

thích hợp với kỹ thuật thâm canh cao Trong chọn giống cần tạo ra giống lúa lai dạng bán lùn chống ñổ tốt, nên phải chọn các dòng bố mẹ bán lùn

Con lai F1 có ưu thế lai cao về sức chịu lạnh ở thời kỳ mạ (Kaw RN và Khush GS, 1985) [46] Ưu thế lai về sức chịu lạnh của con lai F1 có giá trị dương ở giai ñoạn mạ nhưng có giá trị âm ở giai ñoạn chín sáp (Deng Y,

1980, Ekanayake IJ và cộng sự, 1986) [47][49] Nếu so với lúa thuần thì con lai F1 mẫn cảm hơn với ñiều kiện bất thuận ở giai ñoạn trỗ, ñặc biệt là nhiệt

ñộ thấp Một số công trình nghiên cứu cho biết: lúa lai có xu thế vượt trội về tính chịu mặn, chịu chua và chịu hạn (Akbar M và Yabuno TT, 1975, Chauhan JC và cộng sự, 1978) [35][44] Lúa lai có xu thế vượt trội về khả năng tái sinh chồi và khả năng chịu nước sâu (Singh US, 1983) [55] Lúa lai

có khả năng chống chịu một số loại sâu bệnh như: rầy nâu, bạc lá và thích ứng

ở nhiều vùng sinh thái khác nhau (Lin SC và Yuan LP 1980) [49] Ở Việt Nam, một số tác giả ñã công bố các giống lúa lai có ưu thế về tính chống ñổ, chống rét ở giai ñoạn mạ tốt, kháng ñược bệnh ñạo ôn, khô vằn ở mức trung bình, khả năng thích ứng rộng (Nguyễn Công Tạn và cộng sự, 2002) [25] ðồng thời các nhà chọn giống còn tạo ñược giống kháng bạc lá cao như Việt Lai 24[12], chịu nóng, chịu chua mặn, chịu ñất xấu khá hoặc một số giống lúa lai hai dòng mới có tính thích ứng rộng như TH3-3, TH3-4 (Nguyễn Thị Trâm, 2005)[29]

2.4 Các phương pháp chọn giống lúa lai

Khai thác ưu thế lai ở lúa ñã ñem lại lợi ích to lớn ñối với người trồng lúa trên thế giới Lúa lai góp phần xóa ñói giảm nghèo ở những nơi dân số ñông, ñất ñai hạn chế, dẫn ñến thiếu lương thực Tại hội nghị lúa quốc tế lần thứ nhất 1986, Yuan LP, người ñi tiên phong trong việc phát hiện và sử dụng

ưu thế lai ở lúa ñã ñề ra chiến lược phát triển của lúa lai theo ba bước:

- Bước 1: Phát triển lúa lai “ba dòng” với công cụ chủ yếu là các dòng

bất dục ñực di truyền TBC (dòng A), dòng duy trì bất dục (dòng B) và dòng phục hồi hữu dục (dòng R) Hệ thống lai ba dòng ñã thành công ở Trung Quốc vào nửa cuối thế kỷ XX và ñược mở rộng ra nhiều quốc gia trồng lúa ở Châu Á và thế giới Hệ thống lúa lai ba dòng phát triển rất mạnh với các tổ

hợp lai giữa các giống trong loài phụ Indica có năng suất cao tới 15,7 tấn/ha,

hiện nay vẫn chưa thể thay thế trên diện tích rộng

- Bước 2: Phát triển lúa lai “hai dòng” với công cụ di truyền là các dòng

bất dục ñực di truyền nhân mẫn cảm với ñiều kiện ngoại cảnh Hiện nay, hai loại dòng ñược khai thác có hiệu quả là dòng bất dục ñực mẫn cảm với nhiệt

ñộ (TGMS) và dòng bất dục mẫn cảm quang chu kỳ (PGMS) Lúa lai hai

dòng ñã mở rộng phạm vi lai giữa loài phụ Indica/Japonica,Indica/Javanica

với lúa lai ba dòng, giảm giá thành sản xuất, nâng cao chất lượng

- Bước 3: Phát triển lúa lai “một dòng”, là phương pháp sản xuất hạt lai

thuần (True-breed Hybrid rice) với công cụ di truyền là thể vô phối (apromixis) Tuy nhiên lúa lai một dòng vẫn ở giai ñoạn nghiên cứu, chưa ra sản xuất

Khai thác ưu thế lai hệ “ba dòng” là phương pháp sử dụng ba dòng bố

Công nghệ sản xuất hạt lúa lai ba dòng gồm ba bước sau:

- Chọn lọc duy trì dòng bố mẹ là A, B và R

- Nhân dòng A thực hiện bằng cách lai A với B và nhân R

- Sản xuất hạt lai F1 bằng cách lai A với R

để duy trì ựộ thuần của ba dòng bố mẹ A, B và R, các nhà chọn giống Trung Quốc ựã sử dụng phương pháp Ộba vườnỢ, Ộbốn bướcỢ, phương pháp này hiện nay sử dụng có hiệu quả ở nước ta Nguyễn Thị Trâm ựã cụ thể hoá trình tự duy trì các dòng A, B, R như sau:

* Vụ thứ nhất

- Bước 1: Chọn cá thể ựiển hình cấy 3 quần thể dòng bố mẹ A, B và R trên 3 ô riêng biệt cấy 1 cây mạ/khóm, cấy với khoảng cách cấy 20 cm x 25cm ựể cây lúa ựẻ nhánh tối ựa

+ Trên ruộng A: chọn 300 - 400 cá thể có kiểu hình ựúng nguyên bản, cắm que ựánh dấu khi lúa ựẻ 5 nhánh Các lần sau rút bỏ que ở những cá thể xấu Khi lúa trỗ ựánh giá cẩn thận, loại bỏ cá thể quá sớm, quá muộn, chọn cá thể có số lá ựúng nguyên bản, trỗ thoát tốt hơn, phấn bất dục 100%, thời gian trỗ tập trung, nở hoa tập trung vào buổi sáng

+ Trên ruộng B: chọn cá thể ựẻ khoẻ, ựều, ựúng nguyên bản, số lá trên thân chắnh của tất cả các cá thể bằng nhau Khi trỗ bông quan sát chọn cây có bao phấn: nhiều hạt phấn, hạt phấn mẩy, tung phấn mạnh

+ Trên ruộng R: Chọn cá thể ựiển hình của dòng R, màu sắc thân lá, hạt, mỏ hạt ựúng nguyên bản, ựẻ nhánh khoẻ, nhiều bông hữu hiệu

- Bước 2: Lai các cá thể ựúng nguyên bản (A/B và A/R) theo cặp, bao cách ly cẩn thận Khi lúa chắn thu theo cặp ựể gieo ở vụ sau

*Vụ thứ 2 (Bước 3):

- đánh giá ựộ bất dục của dòng A, các cặp A/B ựể chọn cặp tốt và dòng B tốt

- đánh giá ưu thế lai của các cặp A/R ựể chọn A và R cho ưu thế lai cao

* Vụ thứ 3 (Bước 4)

- Nhân các dòng A ựược chọn (A/B), nhân dòng B và dòng R tốt nhất + Ruộng nhân cặp lai A/B phải cách ly nghiêm ngặt, ựất tốt chủ ựộng tưới tiêu Hạt A (hỗn từ các cặp ựược ựánh giá tốt ở vụ 2, bất dục 100%, có số

lá bằng nhau, thời gian từ gieo ựến trỗ bằng nhau, kiểu hình giống nhau) gieo trong thời vụ an toàn nhất, chăm sóc mạ tốt Hạt B lấy từ các dòng B tốt nhất trộn cân bằng gieo thành 2 ựợt ựể thời gian trỗ khớp với dòng A ựể nhân dòng ựạt năng suất cao

+ Ruộng nhân dòng B và R nguyên chủng: Hạt siêu nguyên chủng của các dòng B và R thu ở vụ trước ựược nhân trong khu cách ly ựể sản xuất hạt nguyên chủng (Nguyễn Thị Trâm và cs, 2003)[32] Thực hiện phương pháp này, trung tâm nghiên cứu lúa lai, Công ty giống cây trồng miền Nam ựã duy trì ựược các dòng A, B, R của các tổ hợp như: IR58025A, IR58025B, R827

và các tổ hợp hệ Bác ưu (Bo A, Bo B, Quế 99, R253) và Nhị ưu (II32A, II32B, Phúc Khôi 838, Minh Khôi 63) (Nguyễn Trắ Hoàn, 2002)[9]

Trung Quốc ựã tổng kết năng suất nhân dòng bất dục và sản xuất hạt lai F1 ựể ựánh giá mức tiến bộ qua các giai ựoạn:

Giai ựoạn ựầu từ 1964 - 1976: tỷ lệ ruộng A/B, A/R, F1 thương phẩm là 1: 30: 1500 ựến 2000 Giai ựoạn 1976 - 1990 tỷ lệ này là 1: 50:5000 Từ sau

1990 ựến nay tỷ lệ này là1:50:6000 (Yuan LP, 2002) [64] Mặc dù tỷ lệ các ruộng tăng dần nhưng giá lao ựộng nông nghiệp tăng nhanh, làm cho giá hạt lai F1 vẫn cao hơn lúa thường gấp 4 - 5 lần (Virmani, 2004) [58]

Một số ựơn vị sản xuất hạt lai F1 tại Việt Nam cũng ựạt năng suất 2,5 Ờ 3,5 tấn/ha ở tổ hợp Bác ưu 903, Nhị ưu 838, Bác ưu 64, Th3-3, TH3-4, Việt Lai 20, Việt Lai 24 Tuy nhiên chưa có những ựiển hình về năng suất cao do chưa ựầu tư kỹ thuật một cách nghiêm chỉnh [5][12][31]

2.4.3 H ệ thống lúa lai hai dòng

male sterility - TGMS)

- Gen kiểm soát tính bất dục nằm trong nhân tế bào là cặp gen lặn, kí hiệu là tms Gen tms hoạt ñộng với hai chức năng là ñiều khiển sự hình thành hạt phấn hữu dục, tự kết hạt khi gặp nhiệt ñộ thấp dưới ngưỡng chuyển ñổi tính dục và hình thành hạt phấn bất dục khi gặp nhiệt ñộ cao trên ngưỡng chuyển ñổi tính dục [29,30]

- Thời kì mẫn cảm diễn ra 18 - 10 ngày trước khi lúa trỗ tương ứng với giai ñoạn phân hóa ñòng từ bước 5 ñến cuối bước 6 là thời kì tế bào mẹ hạt phấn hình thành ñến khi kết thúc phân chia giảm nhiễm [27] Trong thời kì mẫn cảm của các dòng TGMS mà nhiệt ñộ ñang cao lại thấp xuống dưới ngưỡng tới hạn gây bất dục từ 2 ñến 4 ngày liên tục thì sẽ tạo ra phấn hữu dục với một tỷ lệ nhất ñịnh, ñủ ñể sinh ra tự thụ phấn [25]

- Dòng TGMS có kiểu hình giống như lúa thường, khi lúa trổ ở ñiều kiện bất dục thì nghẹn ñòng từ 1/4 - 1/2 chiều dài bông, vòi nhụy dài, ñầu nhụy to phân ra nhiều nhánh, tỷ lệ núm nhụy vươn ra ngoài vỏ trấu cao hơn các dòng CMS, khi trỗ ở ñiều kiện hữu dục thì cổ bông thoát khỏi bẹ lá ñòng, vòi nhuỵ ngắn lại nên tỷ lệ thò vòi nhuỵ bên ngoài vỏ trấu ngắn hơn, ñây là những tính trạng tốt cần nghiên cứu ñể sử dụng trong sản xuất hạt lai F1[30][31]

Các dòng TGMS ñược chọn tạo và sử dụng trong nghiên cứu phát triển lúa lai thường có ngưỡng chuyển ñổi tính dục từ 23,5 - 26,50C Các dòng có ngưỡng chuyển ñổi tính dục cao sẽ rất khó sử dụng ở nước ta do khi sản xuất hạt lai có nhiều ngày có thể nhiệt ñộ sẽ hạ thấp xuống dưới ngưỡng làm xuất hiện hạt hữu dục dẫn ñến tự thụ Vì vậy, ñiều quan trọng nhất ñể một dòng TGMS sử dụng có hiệu quả là nhiệt ñộ gây bất dục phải khá thấp và sự

chuyển hóa từ bất dục sang hữu dục và ngược lại phải triệt ñể Các dòng ñược chọn ở nước ta có giới giới hạn chuyển ñổi tính dục an toàn là 240C, có nghĩa

là trong ñiều kiện nhiệt ñộ từ 19 - 240C dòng TGMS sẽ hữu dục, nếu nhiệt ñộ lớn hơn 240C thì dòng TGMS sẽ bất dục hoàn toàn Các dòng TGMS thuộc nhóm này là dòng T1S - 96, 103S, T25S, T29S và VN01[17][29]

Theo Nguyễn Văn Hoan (2003)[13], Miền bắc nước ta có 2 mùa lúa trong ñó có thời vụ có thể bố trí nhân dòng và có thời vụ ñể bố trí hạt lai F1 Khi bố trí gieo cấy phải tính toán sao cho ở vụ xuân thời kỳ mẫn cảm xảy ra

từ 10/3- 30/3, ở vụ mùa từ 15/10 - 20/11 Trong giai ñoạn này, dòng TGMS phân hóa thì sẽ trỗ bông vào thời kì tương ñối thuận lợi, trong ñó giai ñoạn từ ngày 10/3 ñến 30/3 là thuận lợi và chắc chắn hơn

Nguyễn Thị Trâm [27] cho rằng, trong ñiều kiện Miền bắc Việt Nam chỉ nên sử dụng các dòng TGMS ñể sản xuất hạt lai ở vụ mùa vì vụ mùa luôn

có nhiệt cao, ổn ñịnh nên rất dễ bố trí tuy nhiên vụ mùa lại hay gặp mưa bão Sản xuất trong vụ mùa phải bố trí thời vụ sao cho lúa trỗ từ 28/8 ñến 10/9 là phù hợp Nếu ñiều khiển trỗ muộn hơn 10/9 có thể gặp một số ngày lạnh sẽ làm cho dòng mẹ tự thụ, ảnh hưởng ñến chất lượng của lô hạt giống

- Tính bất dục của dòng PGMS ñược kiểm soát bởi cặp gen lặn nằm trong nhân tế bào (pms) Gen này hoạt ñộng với hai chức năng: gây bất dục khi pha sáng trong ngày dài và có khả năng hình thành hạt phấn hữu dục khi pha sáng ngắn Giai ñoạn mẫn cảm quang chu kỳ chỉ xảy ra khi dòng bất dục phân chia giảm nhiễm tế bào mẹ hạt phấn tương ứng với bước 4 ñến bước 6 của phân hóa ñòng, còn các giai ñoạn khác thì sự thay ñổi quang chu kỳ không gây ảnh hưởng ñến gen kiểm soát tính bất dục ñực (Nguyễn Thị Trâm, 2000)[27]

- Thời gian pha sáng dài hay ngắn là yếu tố chính gây nên sự bất dục

hay hữu dục của hạt phấn, pha sáng chỉ ñược tính khi cường ñộ ánh sáng ñạt

ít nhất 50lux, giới hạn nhiệt ñộ cảm quang của các dòng khác nhau Nhiệt ñộ ñóng vai trò rất quan trọng trong thời kỳ mẫn cảm của dòng PGMS, trong một giới hạn nhiệt ñộ nhất ñịnh thì ñộ dài ngày có thể không hiệu quả ñối với quá trình chuyển hóa tính dục của dòng PGMS

Một số kết quả nghiên cứu ở Trung Quốc cho rằng gen mẫn cảm quang chu kì có bản chất di truyền giống như gen mẫn cảm nhiệt ñộ (Trích theo Nguyễn Công Tạn và cộng sự, 2002)[25]

Mou T.M, 2000 và một số tác giả khác công bố: dòng PGMS bất dục hoàn toàn trong ñiều kiện tổ hợp ngày dài cùng với nhiệt ñộ cao và có phấn hữu dục trong ñiều kiện ngày ngắn cùng với nhiệt ñộ thấp Sự thay ñổi tính dục ở dòng PGMS ñược mô tả bằng giá trị của hiệu lực ảnh hưởng P (Photopriod sensitive) và ảnh hưởng tương tác P x T ở mức ñộ tin cậy 95% Hiệu lực ảnh hưởng của T (Thermo sensitive) thì không có ý nghĩa ở cả ñộ tin 95% và 99% Do những ñặc ñiểm như vậy mà PGMS thường bất dục hoàn toàn ở mùa hè có ngày dài và nhiệt ñộ cao, hữu dục ở mùa thu có ngày ngắn

và nhiệt ñộ thấp Tuy nhiên, trong ñiều kiện ngày dài và nhiệt ñộ thấp hoặc nhiệt ñộ cao và ngày ngắn có thể xảy ra hiện tượng hữu dục từng phần Các dòng PGMS phù hợp với sản xuất lúa lai ở các tỉnh vùng núi phía Bắc và Trung của Trung Quốc Giai ñoạn mẫn cảm của PGMS xảy ra vào bước phát triển thứ 3 ñến thứ 5 của dòng, tức là khoảng 15 - 25 ngày trước trỗ (Cheng

SH, 2000; Mou T.M, 2000; Yuan LP, 1993) [46][69][89]

Các nhà chọn giống Trung Quốc ñã tìm ra ñược nhiều dòng PGMS: W1654S, 2877S, 9802S, 7001S, W9451S (Mout, et al, 1997; Deng XJ, 1997) Tuy nhiên, các dòng này chưa ñược sử dụng rộng rãi vì tiềm năng ưu thế lai

chưa vượt trội so với các giống lúa Japonica và ngưỡng chuyển ñổi tính dục

13 giờ 45 phút là tương ñối cao, khó sử dụng ở các vùng có vĩ ñộ thấp hơn

2.4.3.3 Ưu nhược ñiểm của hệ thống lúa lai hai dòng

Theo Nguyễn Thị Trâm, 2000 [27], Nguyễn Văn Hoan, 2003 [13] hệ thống lúa lai hai dòng có những ưu nhược ñiểm sau:

* Ưu ñiểm:

- Sản xuất lúa lai hai dòng ñơn giản hơn lúa lai ba dòng do khi nhân dòng mẹ không cần dòng duy trì bất dục (dòng B), chỉ cần tìm vùng sản xuất có ñiều kiện nhiệt ñộ (hoặc quang chu kỳ) thích hợp ñể nhân, ñồng thời xác ñinh vùng và vụ có ñiều kiện thích hợp và an toàn cho sản xuất hạt lai Có nghĩa là trong trình tự sản xuất hạt giống ñã giảm ñược một lần lai

so với hệ thống ba dòng

- Phổ phục hồi của hệ thống hai dòng rộng hơn hệ thống ba dòng do tính bất dục ñực ñược kiểm soát bởi một cặp gen lặn trong nhân tế bào nên hầu hết các giống thuần ñều có khả năng phục hồi cho các dòng EGMS

- Gen kiểm soát tính bất dục ñực mẫn cảm với ñiều kiện ngoại cảnh có thể lai chuyển sang các giống lúa khác làm cho nền di truyền của các dòng EGMS ña dạng hơn sẽ khắc phục ñược hiện tượng ñồng tế bào chất của hệ

ba dòng

- Chất lượng lúa gạo của hệ hai dòng dễ cải tiến hơn lúa lai ba dòng

* Nh ược ñiểm:

Bên cạnh những ưu ñiểm thì lúa lai hai dòng cũng có một số hạn chế như:

- Sản xuất hạt lai F1 hệ hai dòng vẫn phải tiến hành hàng vụ, phải ñảm bảo quy trình nghiêm ngặt như sản xuất hạt lai ba dòng Quá trình sản xuất vẫn gặp nhiều rủi ro khi ñiều kiện thời tiết khí hậu thay ñổi ngoài ý muốn

- Các dòng TGMS rất mẫn cảm với nhiệt ñộ mà nhiệt ñộ lại biến ñổi thất thường dẫn ñến hạt lai năng suất thấp, ñộ thuần kém, không ñạt tiêu chuẩn chất lượng, ưu thế lai bị suy giảm gây thiệt hại cho sản xuất ñại trà

- Các gen kiểm soát các tính trạng kinh tế chủ yếu là gen lặn nên ít thể hiện tác dụng ngay ở thế hệ F1

2.4.3.4 Các b ước trong quá trình sản xuất hạt lai

Cũng tương tự như hệ thống lúa lai ba dòng, quá trình sản xuất hạt F1 lúa lai hai dòng phải trải qua 3 bước:

- Chọn lọc duy trì giống gốc các dòng bố mẹ (chọn siêu nguyên chủng)

- Nhân dòng bố mẹ (siêu nguyên chủng thành nguyên chủng)

+ Vụ 1: chọn cá thể ñiển hình
xử lý nhiệt ñộ thấp bằng ngưỡng nhiệt

ñộ gây bất dục ñể chọn cá thể bất dục hoàn toàn
nhân gốc chét các cá thể bất dục ñã chọn và ñánh giá ngưỡng theo hệ vô tính ñể thu hạt trên cây chét

+Vụ 2: nhân hạt thu ñược từ các cá thể lúa chét ñã ñược kiểm tra ngưỡng nhiệt ñộ thành hạt giống tác giả

+ Vụ 3: sản xuất hạt nguyên chủng ñồng thời kiểm tra lại ngưỡng nhiệt

ñộ
chuyển sang sản xuất hạt lai F1

- Phương pháp 2: Theo Zhou C.S (2000) [67] trình tự chọn siêu nguyên chủng dòng TGMS ñược thực hiện trong 5 vụ:

+ Vụ 1: Chọn cá thể ñiển hình trên ñồng ruộng, ñiều kiện nhiệt ñộ ở thời kì mẫn cảm là 240C, chọn cá thể bất dục 100%

+ Vụ 2: Thu hạt, gieo các cá thể ñược chọn và xử lý nhiệt ñộ ở thời kỳ mẫn cảm trong ñiều kiện nhân tạo bằng 230C, chọn cá thể có tỷ lệ hạt phấn bất dục cao hơn 99,5%

+ Vụ 3: Thu hạt, gieo các cá thể ñược chọn, tiếp tục xử lý nhân tạo ở

- Phương pháp 3: Theo Yin hua Qi (1993) [60], thực hiện 3 vụ

+ Vụ 1: Chọn các thể ñiển hình, xử lý các cá thể ñược chọn trong ñiều kiện nhân tạo, nhiệt ñộ bằng 240C ở hai giai ñoạn:

Giai ñoạn 1: bước 3 phân hóa ñòng, xử lý 4 ngày

Giai ñoạn 2: bước 5 phân hóa ñòng, xử lý 4 ngày

Chọn các cá thể bất dục hoàn toàn, nhân vô tính gốc chét các cá thể bất dục ñược chọn, thu hạt giống gốc

+ Vụ 2: Nhân hạt giống gốc thành hạt tác giả

+Vụ 3: Nhân tiếp hạt tác giả thành nguyên chủng, chuyển sang sản xuất hạt F1

Theo Nguyễn Trí Hoàn (2002): ñể xác ñịnh ngưỡng nhiệt ñộ chuyển hóa cần tiến hành các thí nghiệm trong ñiều kiện chủ ñộng, khống chế chính xác các thông số nhiệt ñộ, ánh sáng Các chế ñộ xử lý phải thực hiện chính xác về ñộ dài thời gian của từng chu kì Trong trường hợp không có ñủ trang thiết bị cần thiết, có thể xác ñịnh ngưỡng nhiệt ñộ chuyển hóa và ñộ dài giai ñoạn chuyển hóa của từng dòng thông qua việc quan sát và xác ñịnh hệ số tương quan giữa tỷ lệ hạt phấn bất dục với nhiệt ñộ trung bình ngày của thời

kỳ phân hóa hình thành bông non (Nguyễn Công Tạn, 2002) [25]

- Ba phương pháp của các nhà khoa học Trung Quốc nêu trên và phương pháp của Nguyễn Trí Hoàn (Việt Nam) có thể giải quyết vấn ñề chọn lọc dòng TGMS về kiểu hình và ngưỡng chuyển ñổi tính dục Tuy nhiên các tác giả trên chưa ñề cập ñến vấn ñề duy trì ổn ñịnh ưu thế lai Trong thực tế sản xuất, việc chọn lọc dòng thuần TGMS phải gắn liền với chọn lọc các dòng

bố cho ưu thế lai cao, ñúng nguyên bản Nguyễn Thị Trâm và cs Viện Sinh học Nông nghiệp ñã ñề xuất phương pháp chọn lọc siêu nguyên chủng ñồng thời cả dòng mẹ và dòng bố như sau:

* Bước 1: Vụ mùa gieo riêng dòng TGMS và dòng bố, cấy thưa, khi lúa

ñẻ nhánh, chọn cây ñúng nguyên bản cắm que như chọn siêu nguyên chủng lúa thường Khi lúa trỗ kiểm tra hạt phấn của từng cây S ñã cắm que, chọn cây bất dục phấn 100% Bứng cây R ñã chọn trồng cạnh cây S, bao cách ly ñể lấy hạt F1 Khi lúa chín thu hạt F1 trên cây S và thu hạt R sau ñó nhổ bỏ gốc cây R, cắt chét cây mẹ, chăm bón và thu hoạch hạt TGMS

* Bước 2: Vụ xuân: Hạt thu ñược trên lúa chét gieo riêng từng cá thể ở khu cách ly, loại bỏ dòng có cây phân ly, thu dòng thuần

- Chọn ruộng khác gieo cấy F1 và ñánh giá R Cấy các cặp F1 tuần tự ở một phía, phía ñối diện cấy các R tương ứng, ñánh giá các dòng R thuần ñể thu F1 tương ứng, cân hạt ñể ñánh giá sơ bộ ưu thế lai, chọn cặp có ưu thế lai cao tương ứng, ñối chiếu ñể loại cặp có dòng mẹ chưa thuần

* Bước 3: Vụ mùa: Gieo các dòng TGMS thuần và có ưu thế lai cao, ñánh giá ngưỡng chuyển ñổi tính dục trong Phytotron, chọn dòng mẹ chuyển ñổi ñúng ngưỡng, hỗn hợp hạt ñể tạo lô siêu nguyên chủng dòng mẹ

* Bước 4: Vụ xuân, chọn hai khu cách ly:

- Khu 1: nhân TGMS siêu nguyên chủng hỗn hợp ở vụ thứ 3 thành hạt nguyên chủng

- Khu 2: nhân các dòng R hỗn hợp siêu nguyên chủng thành nguyên chủng

* Bước 5: Vụ mùa, sản xuất hạt lai F1

Sản xuất hạt lai F1, ở lúa cần chú ý 9 khâu kỹ thuật sau ñây

1 Chọn khu cách ly:

- Cách ly không gian: Lúa là cây tự thụ rất nghiêm ngặt nên trong quá

trình sản xuất giống nói chung từ xưa ñến nay người ta không phải cách ly Trong quy trình sản xuất hạt giống lúa thuần SNC của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ban hành năm 2006 có yêu cầu cách ly không gian 3m nhưng thực tế rất ít cơ sở thực hiện ñúng yêu cầu này Sản xuất lúa lai F1 vì dòng mẹ hoàn toàn bất dục nên chỉ ñậu hạt khi nhận ñược phấn của giống khác từ bên ngoài nên bắt buộc phải cách ly Một số nhà khoa học Trung Quốc ñã thử nghiệm ñể cây lúa bất dục trỗ bông nở hoa cách ruộng lúa thường ñang trỗ bông nở hoa 300m thì cây lúa bất dục vẫn nhận phấn và tỷ

lệ ñậu hạt là 0,5 - 0,7%, nếu ñể cách ly 100m thì tỷ lệ ñậu hạt ñạt 2 - 5 %

Vì vậy, không gian cách ly phải ñủ rộng ñể cây bất dục không có cơ hội nhận phấn của những giống khác [16]

- Cách ly thời gian: Là phải bố trí cho ruộng sản xuất hạt lai F1 trỗ bông trước hoặc sau các ruộng lúa xung quanh trong vòng 300m, ở tất cả các hướng

± 20 ngày [24] Trong ruộng cách ly cần chú ý loại bỏ cây trỗ sớm hơn (hoặc muộn hơn) so với 20 ngày dự ñịnh [13]

- Cách ly bằng vật cản: Các ñiều kiện ñịa hình rừng núi, sông hồ lớn, ñường giao thông ñảm bảo cách ly lý tưởng Nếu không có ñiều kiện trên có thể trồng các loại cây cao hơn hẳn lúa (như ngô, ñiền thanh, mía…) trên một dải rộng 30m làm vật cản phấn, hoặc cấy dòng bố của chính tổ hợp lai ñang sản xuất xung quanh khu sản xuất (Nguyễn Công Tạn, 1992) [24]

2 Xác ñịnh thời vụ sản xuất và thời gian gieo cấy bố mẹ ñể ñạt ñược trỗ bông trùng khớp, nở hoa tung phấn an toàn: Thời kỳ trỗ bông của dòng bố

mẹ phải cùng nhau thì mới thu ñược hạt lai Dòng bố và dòng mẹ trỗ bông cùng ngày hoặc lệch nhau từ 1 - 2 ngày ñược coi là trùng khớp [2][28] Do vậy, ñể bố mẹ ñạt ñược trỗ bông trùng khớp, nở hoa tung phấn an toàn trong sản xuất hạt lai F1 cần chú ý một số vấn ñề sau ñây:

Xác ñịnh thời vụ sản xuất hạt lai F1: Trong ñiều kiện miền Bắc Việt Nam sử dụng các dòng TGMS ñể sản xuất hạt lai phải bố trí vào mùa hè Vụ

mùa có nhiệt ñộ khá ổn ñịnh nên dễ ñạt ñược sự trùng khớp của bố mẹ nhưng lại gặp khó khăn thường hay mưa bão Các tác giả Việt nam ñã xác ñịnh thời

kỳ mẫn cảm của dòng TGMS trong nửa cuối tháng 8 ñể trỗ từ 28/8 ñến 10/9

là thuận lợi Nếu ñiều khiển cho trỗ muộn hơn 10/9 có thể gặp một số ngày lạnh sẽ làm dòng mẹ tự thụ, ảnh hưởng ñến chất lượng hạt lai (Nguyễn Thị Trâm, 2000) [27] ðể sản xuất thành công hạt lai F1 hệ 2 dòng, có hai giai ñoạn cần xác ñịnh ñó là: Thời kỳ mẫn cảm với nhiệt ñộ (từ hình thành tế bào bào mẹ hạt phấn ñến phân chia tế bào giảm nhiễm) và thời kỳ trỗ bông ðiều kiện thuận lợi ñể cho bố mẹ trổ bông là: Nhiệt ñộ trung bình từ 24 - 300C, chênh lệch nhiệt ñộ ngày ñêm từ 8 -100C, ñộ ẩm không khí 70 - 80%, có ñầy

ñủ ánh sáng mặt trời, có gió nhẹ, trời không mưa liên tục trong 3 - 5 ngày (Kumar R.V, 1996) [48] Sau khi xác ñịnh ñược thời gian an toàn cho cả 2 thời kỳ thì xác ñịnh lịch gieo bố và mẹ sao cho khớp với 2 giai ñoạn an toàn trên [16] [31] [32] Một số dòng TGMS ñược chọn tạo ở Việt Nam có nhiệt

ñộ gây bất dục > 240C nên có thể bố trí thời vụ sản xuất hạt lai tháng 5 cho ñến tháng 9 (Nguyễn Thị Trâm và Nguyễn Văn Hoan, 1996) [28]

3 Xây dựng quy trình kỹ thuật gieo cấy cho từng tổ hợp cụ thể

- Kỹ thuật gieo mạ: ðể có ruộng sản xuất hạt lai tốt thì phải có mạ tốt

vì vậy cần gieo mạ thưa và ñều Lượng giống bố mẹ gieo khoảng 150 kg/ha (Yuan.L.P và Xi Q.F, 1995) [86] Ở Ấn ðộ lượng giống ñược khuyên cáo là

25 – 30 g/m2 ñất mạ (Ramesha M.S và Viraktamath B.C, 1996) [53]

Lượng giống gieo trên một ñơn vị diện tích còn phụ thuộc vào tuổi mạ,

mạ ñể 20 ngày tuổi gieo 150 kg/ha, 25 ngày tuổi gieo 112,5 kg/ha (Nguyễn Công Tạn, 1992) [24] ðối với sản xuất lúa lai hệ 2 dòng, mỗi ha mạ dòng bố gieo 150 kg, dòng mẹ 112 kg Tỷ lệ giữa ruộng mạ và ruộng cấy là 1: 5, ruộng

mạ phải bón phân ñầy ñủ, ngoài phân hữu cơ cần bón thêm 150 kg urê, 150

kg KCl và 300 kg supelân/ha Lượng phân bón ñược chia làm 3 ñợt bón: Bón

lót, bón thúc ñợt 1 khi mạ 2,5 - 3 lá và thúc ñợt 2 trước cấy 4 - 5 ngày Khi mạ ñược 1,5 lá phun Met (Munti Effiets Triazole) nồng ñộ 300 ppm ñể kích thích

Yuan và Cộng sự, (1989) cho rằng nếu tăng số hàng mẹ có thể nâng cao năng suất hạt F1 Có thể căn cứ vào ñặc tính của dòng bố như chiều cao cây, thời gian sinh trưởng, sức sinh trưởng và số lượng hạt phấn ñể xác ñịnh tỷ lệ hàng bố mẹ phù hợp (Yuan và FU, 1995)

Theo Hoàng Bồi Kính (1994) [17] ñể ñạt năng suất hạt giống F1 siêu cao thì tỷ lệ hàng bố trí như sau: ðối với những tổ hợp chín sớm và chín trung bình bố trí 2 hàng bố, 16 - 18 hàng mẹ Tổ hợp chín muộn 2 hàng bố, 18 - 20 hàng mẹ Với tổ hợp lúa lai 2 dòng, theo Doãn Hoa Kỳ (1996) [16] Tỷ lệ hàng bố mẹ là 2 : 11 Ở Việt Nam tỷ lệ hàng bố mẹ thường bố trí là 2: 14 - 16 tùy thuộc từng tổ hợp Tổ hợp TH3-3 bố trí 2 hàng bố 16 hàng mẹ cho năng suất cao nhất

+ Mật ñộ và số dảnh cấy trên khóm

Mật ñộ cấy phù hợp quyết ñịnh ñến số bông và số hoa của dòng bố mẹ, mật ñộ cấy còn liên quan ñến dinh dưỡng của ñất, khả năng thâm canh và ñặc tính sinh học của dòng bố mẹ

Theo Huang và Cộng sự (1987) dòng bố cấy 2 - 3 cây mạ/ khóm với khoảng cách là 17cm x 33,3cm Còn dòng mẹ cấy 2 nhánh trên khóm, khoảng cách là 12cm x 33,3 cm Ở Ấn ðộ dòng bố cấy khoảng cách 30cm x

15 cm, dịng mẹ là 15cm x 15 cm (Kumar, 1996) [48]

Chỉ tiêu quan trọng cĩ ý nghĩa quyết định đến kết cấu quần thể dịng bố

mẹ là tổng số hoa và tỷ lệ giữa số hoa dịng bố và dịng mẹ

+ K ỹ thuật cấy: Cấy đúng tuổi mạ, mạ khơng để qua đêm, cấy đến đâu

nhổ đến đĩ, khơng đập mạ để tránh dập nát, ruộng cấy phải bằng phẳng, làm đất kỹ và bĩn lĩt đầy đủ[4]

Lượng phân bĩn khác nhau, thời điểm bĩn khác nhau thì độ dài lá địng cũng khác nhau Do vậy, bĩn phân là biện pháp quan trọng trong sản xuất hạt lúa lai F1 Theo Dỗn Hoa Kỳ (1996) [16] các tổ hợp lúa lai 2 dịng cần bĩn phân lĩt đầy đủ, mỗi ha bĩn 150 kg urê, 350 kg NH3CO2, 75 kg KCl, 375 kg supe lân Sau cấy 6 ngày bĩn thúc 150 kg phân tổng hợp NPK/ha Vào thời

kỳ đẻ nhánh bĩn thúc 1 lần với lượng 45 kg urê + 30 kg KCl Thời kỳ cuối cùng phun dung dịch để cho hạt mẩy, dùng 4,5 kg KH2PO4 hồ với 450 lít nước phun cho một ha

+ T ưới nước và phịng trừ sâu bệnh:

Cần chú ý kiểm tra phát hiện sâu bệnh kịp thời để cĩ biện pháp phịng trừ sâu bệnh như: đạo ơn, khơ vằn, bạc lá, đốm sọc vi khuẩn, dịi đục lá, bọ trĩ, sâu cuốn lá, đục thân, …[4][31]

4 Theo dõi quần thể bố mẹ để dự đốn ngày trỗ

- Ph ương pháp dự báo thời gian trỗ bơng:

Mặc dù dịng bố mẹ được gieo theo khung thời vụ đã được xác định, song vẫn cĩ thể trỗ bơng lệch nhau do biến động về thời tiết, khí hậu, kỹ thuật canh tác,… Vì vậy cần dự báo ngày trỗ để điều chỉnh kịp thời đảm bảo sự trỗ bơng trùng khớp Hiện nay trong sản xuất hạt lai người ta sử dụng các biện pháp dự đốn thời gian trỗ bơng của các dịng bố mẹ như sau:

- Ph ương pháp bĩc địng: Căn cứ vào hình thái và kích thước của địng

ðinh Dĩnh (Trung Quốc) phân chia quá trình phân hĩa địng thành 8 bước

Bước 1: Bắt đầu phân hố trục bơng, thời gian qua bước 1 là 2 ngày Quan sát thấy đỉnh sinh trưởng chuyển biến từ nhọn sang trịn như giọt nước nhỏ

Bước 2: Phân hố nhánh gié nguyên thuỷ, cĩ ít lơng, chiều dài < 1mm (3-4 ngày)

Bước 3: Phân hố gié cấp 2 địng non dài 1mm, nhìn rõ các lơng trắng (3-5 ngày)

Bước 4: Xuất hiện vỏ trấu, phân hố nhị và nhuỵ, bơng non dài 0,5- 1cm (5-7 ngày)

Bước 5: Hình thành tế bào mẹ hạt phấn, hoa lúa dài 1-3mm, bơng non dài5-10 cm (3 ngày)

Bước 6: Tiền kỳ 1 của giảm nhiễm đến hình thành hạt phấn, hoa lúa dài 3-5mm, bơng non dài 5-10 cm (2 ngày)

Bước 7: Tích luỹ vật chất vào hạt phấn, hoa lúa và bơng non dài hết kích thước và chuyển dần từ trắng sang xanh nhạt( 6-9 ngày)

Bước 8: Hạt phấn chín, lĩng giáp bơng đẩy bơng nhú ra khỏi cổ lá địng (2 ngày) Trích theo Yuan LP và Xi QF (1995)[61]

Nhìn chung thời gian bắt đầu phân hĩa địng đến trỗ kéo dài 27 - 32 ngày tùy thuộc vào thời gian sinh trưởng của giống Dựa vào các bước phân hĩa địng cĩ thể dự đốn mức độ trỗ bơng trùng khớp của các dịng bố mẹ Khi cây lúa cĩ dấu hiệu hình thái lá thắt eo là bắt đầu phân hĩa địng, cứ 3 ngày lấy mẫu một lần lấy các dảnh chính sau đĩ bĩc để theo dõi xác định các bước phân hĩa địng của dịng bố mẹ và dự đốn trùng khớp[24]

Ngồi ra người ta cịn căn cứ vào số lá cịn lại để dự đốn bước phân hố địng của các dịng bố mẹ

5 ðiều chỉnh khi khơng trùng khớp

Khi phát hiện các dịng bố mẹ trỗ lệch nhau thì phải dùng các biện pháp điều chỉnh càng sớm càng tốt Theo Yuan LP và Xi QF (1995) [61] nếu phát

hiện thấy sự chênh lệch của bố mẹ sớm trong 3 bước ñầu của quá trình phân hóa thì bón ñạm quá liều cho dòng phát triển nhanh và phun dung dịch

KH2PO4 1% cho dòng phát triển chậm có thể ñiều chỉnh ñược 3 - 4 ngày

+ Phun MET ở bước 3 với nồng ñộ 150 - 200 ppm làm chậm ñược 3 - 4 ngày nhưng không nên phun quá nồng ñộ 300 ppm vì sẽ gây ra tác dụng phụ (Dương Tụ Bảo, 1996) [2]

Nếu dòng bố chậm hơn dòng mẹ từ 5 - 6 ngày thì phun cho dòng mẹ dung dịch urê 2% và kích dòng bố bằng dung dịch KH2PO4 1 % (Ramesha và Viraktamatch , 1996) [53]

+ Xử lý trong các bước sau của quá trình phân hóa ñòng: Nếu từ bước

4 trở ñi mới phát hiện sự chêch lệch giữa dòng bố mẹ thì dùng các biện pháp sau: Trước khi trỗ 4 - 5 ngày phun lên lá hỗn hợp gồm 0,5 gam GA3 + 100 gam KH2PO4 + 69 lít nước Lượng dung dịch này phun cho dòng bố trên diện tích 2000m2 và cho dòng mẹ 6000m2 có thể phun 2 - 3 lần, mỗi lần cách nhau 3 ngày, biện pháp này có thể ñiều chỉnh ñược 2 - 3 ngày (Nguyễn Công Tạn, 1992) [24] Nếu phát hiện thấy bố mẹ trỗ lệch nhau 10 ngày thì ngắt bỏ bông sắp trỗ của dòng phát triển nhanh Sau ñó bón ñạm cho các nhánh phát triển sau làm cho nhánh vô hiệu trở thành bông hữu hiệu Có thể phun dung dịch urê 2% hay 2,4D 25 ppm vào lúc phân hóa ñòng làm thời gian trỗ chậm 2 - 3 ngày và phun KNO3 200 ppm hoặc KH2PO4 1% làm lúa trỗ sớm hơn 2 ngày [61]

Ngoài ra có thể sử dụng nước ñể ñiều tiết cho bố và mẹ trỗ trùng khớp dựa trên cơ sở dòng mẹ ít nhạy cảm với mức nước mặt ruộng, dòng bố có phản ứng với nước rõ hơn Vì vậy, nếu dòng bố phát triển sớm thì rút nước phơi ruộng, ngược lại dòng mẹ phát triển nhanh thì có thể giữ nước sâu ñể thúc ñẩy phát triển của dòng bố (Trích theo Quách Ngọc Ân)[1] và (Trần Duy Quý) [23]