[Luận văn]tuyển chọn một số tổ hợp lúa lai hai dòng mới của việt nam cho vùng thanh hoá

Luận văn, thạc sỹ, tiến sĩ, cao học, kinh tế, nông nghiệp

phần 1 Mở đầu 1.1- Đặt vấn đề : Lúa gạo là lơng thực chính của ngời Việt Nam và của nhiều nớc trên thế giới. Nhiều thập kỷ gần đây, với thành tựu tạo giống lúa thấp cây, có tiềm năng thâm canh cao làm cho năng suất lúa của nhiều nớc nhiều nớc đã đạ t tới đỉnh cao, bằng các biện pháp thâm canh tối u không thể vợt qu a "ngỡng" giới hạn để tiếp tục tạo ra năng suất cao hơn, trớc tình hình đó các nhà khoa học nhiều nớc đã tập trung nghiên cứu, cải tiến giống lúa theo 2 hớng : - Một là lai xa giữa loài phụ Indica và Japonica nhiệt đới tạo ra kiểu cây lúa mới có năng suất siêu cao hay còn gọi là siêu lúa (Super Rice). - Hai là chọn tạo các tổ hợp lai có UTL cao để khai thác UTL thơng phẩm. Bốn thập kỷ qua Trung Quốc đã thành công lớn trong việc ứmg dụmg u thế lai và hoàn thiện công nghệ sản xuất hạt lúa lai F1 của nhiều tổ hợp có UTL cao, nhờ vậy đã đảm bảo an ninh lơng thực cho 1,3 tỷ ngời chiếm 22% nhân loại. Nớc ta áp dụng thành tựu khoa học về lúa lai đã đạt đợc kết quả bớc đầu. Năng suất lúa lai so với lúa thuần cùng mức đầu t cao hơn từ 15-20%, diện tích trồng lúa lai đã gia tăng nhanh chóng từ 11.137ha trong năm 1992 lên 500.000 ha năm 2002 và 600.000 ha năm 2003, năng suất lúa lai của Việ t Nam đạt bình quân 6,3 tấn/ha cao hơn lúa thờng từ 1-2 tấn/ha [10][45]. Dự kiến đến năm 2010 diện tích lúa lai sẽ mở rộng khoảng 1 triệu ha với năng suất bình quân từ 65-70tạ/ha. Nh vậy vấn đề chọn tạo, nhập nội các giống lú a lai mới vào Việt Nam nói chung và vào các địa phơng nói riêng là hết sức 1 "ngỡng" giới hạn để tiếp tục tạo ra năng suất cao hơn, trớc tình hình đó các nhà khoa học nhiều nớc đã tập trung nghiên cứu, cải tiến giống lúa theo 2 hớng : - Một là lai xa giữa loài phụ Indica và Japonica nhiệt đới tạo ra kiểu cây lúa mới có năng suất siêu cao hay còn gọi là siêu lúa (Super Rice). - Hai là chọn tạo các tổ hợp lai có UTL cao để khai thác UTL thơng phẩm. Bốn thập kỷ qua Trung Quốc đã thành công lớn trong việc ứmg dụmg u thế lai và hoàn thiện công nghệ sản xuất hạt lúa lai F1 của nhiều tổ hợp có UTL cao, nhờ vậy đã đảm bảo an ninh lơng thực cho 1,3 tỷ ngời chiếm 22% nhân loại. Nớc ta áp dụng thành tựu khoa học về lúa lai đã đạt đợc kết quả bớc đầu. Năng suất lúa lai so với lúa thuần cùng mức đầu t cao hơn từ 15-20%, diện tích trồng lúa lai đã gia tăng nhanh chóng từ 11.137ha trong năm 1992 lên 500.000 ha năm 2002 và 600.000 ha năm 2003, năng suất lúa lai của Việt Nam đạt bình quân 6,3 tấn/ha cao hơn lúa thờng từ 1-2 tấn/ha [10][45]. Dự kiến đến năm 2010 diện tích lúa lai sẽ mở rộng khoảng 1 triệu ha với năng suất bình quân từ 65-70tạ/ha. Nh vậy vấn đề chọn tạo, nhập nội các giống lúa lai mới vào Việt Nam nói chung và vào các địa phơng nói riêng là hết sức cấp bách. Từ năm 1992 đến nay, Việt Nam đã công nhận tạm thời và chính thức đợc 6 giống lúa lai do các cơ quan nghiên cứu trong nớc chọn tạo đó là HYT57, HYT83 (hệ ba dòng), VN01/212, TM4, VL20, TH3-3 (hệ 2 dòng) [33][50]. Đặc điểm nổi bật của các tổ hợp lúa lai nội địa là có thời gian sinh trởng ngắn, năng suất cao, chất lợng tốt, chống chịu tốt hơn với sâu bệnh và điều kiện ngoại cảnh bất thuận ở Việt nam [18][50]. Giống cây trồng chỉ phát huy đầy đủ tiềm năng vốn có của nó một khi đợc gieo trồng trong điều kiện sinh thái và chăm bón hợp lý, 2 Nhằm góp phần đa dạng hoá bộ giống lúa lai tự tạo trong nớc, phát huy tốt nhất hiệu quả và góp phần mở rộng diện tích trồng lúa lai một cách vững chắc, đáp ứng một phần nhu cầu thực tế sản xuất của tỉnh, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: Tuyển chọn một số tổ hợp lúa lai "hai dòng" mới của Việt Nam cho vùng Thanh Hoá. 1.2- Mục đích : - Chọn ra đợc một vài tổ hợp lai mới của Việt Nam có năng suất cao, chất lợng tốt, chống chịu sâu bệnh khá, thích ứng với điều kiện khí hậu, đất đai vùng Thanh Hoá, để đa vào cơ cấu giống lúa góp phần chuyển dịch cơ cấu cây trồng có hiệu quả. - Xác định liều lợng bón phân NPK cho các tổ hợp lúa lai mới đợc chọn cho vùng Thanh hoá. 1.3- Yêu cầu: - Tiến hành thí nghiệm so sánh 12 tổ hợp lai mới của viện SHNN trong vụ xuân muộn 2003, rút ra một số tổ hợp có triển vọng nhất để bố trí so sánh trong vụ xuân 2004, nhằm tìm ra một vài tổ hợp có thời gian sinh trởng phù hợp, có năng suất cao, chất lợng tốt, đợc nông dân chấp nhận trong sản xuất. - Tìm hiểu ảnh hởng của lợng phân bón đến 2 tổ hợp có triển vọng rút ra từ thí nghiệm so sánh giống trong vụ xuân 2003, để xác định lọng phân bón hợp lý khi đa các tổ hợp này vào sản xuất tại Thanh hoá. 1.4- ý nghĩa thực tiễn của đề tài: - Bổ sung thêm một vài giống lúa lai hai dòng mới có năng suất, chất lợng cao vào trà lúa xuân muộn của huyện Triệu sơn-Thanh hoá. 3 - Xây dựng đợc công thức bón phân hợp lý, đóng góp vào việc hoàn thiện qui trình kỹ thuật thâm canh cho các giống lúa lai mới đa vào sản xuất trong tỉnh. 1.5- ý nghĩa khoa học của đề tài: - Các tổ hợp lai mới có bố mẹ đợc gây tạo trong nớc nếu sử dụng đợc tại Thanh hoá sẽ mở ra một khả năng tự tổ chức sản xuất hạt lai F1 và nhân các dòng bố mẹ ở địa phơng, tạo thêm công ăn việc làm cho nông dân, góp phần giảm giá thành lai F1 và nhanh chóng7 mở rộng diện tích lúa lai. - Kết quả nghiên cứu đã khẳng định đợc tổ hợp lai hai dòng mới TH3- 3 có năng suất khá ổn định trong 2 vụ ở điều kiện thí nghiệm cũng nh điều kiện sản xuất rộng trên 3 vùng sinh thái khác nhau của huyện Triệu sơn, đồng thời cũng cho thấy có một số tổ hợp lai năng suất không ổn định qua các vụ do nhiều nguyên nhân khác nhau, trên cơ sở đó cho nhận xét rằng muốn đa một giống mới vào sản xuất cần đánh giá thận trọng để không gây hại cho sản xuất. - Mỗi giống có những nhu cầu khác nhau về dinh dỡng vì vậy song song với việc so sánh giống cần tìm hiểu ảnh hởng của các biện pháp kỹ thuật tác động lên nó, làm đợc điều này thì công tác chuyển giao tiến bộ kỹ thuật sẽ có hiệu quả cao và bền vững. Phần 2 Tổng quan tài liệu và cơ sở khoa học của đề tài 2. Cơ sở khoa học của đề tài: 2.1. u thế lai ở lúa: 4 2.1.1. Khái niệm: u thế lai (Heterosis) là một thật ngữ để chỉ tính hơn hẳn của con lai F1 so với bố mẹ chúng về các tính trạng hình thái, khả năng sinh trởng, sức sống, sức sinh sản, khả năng chống chịu và thích nghi, năng suất, chất lợng hạt và các đặc tính khác. Việc sử dụng rộng rãi các giống lai F1 vào sản xuất đã góp phần làm tăng năng suất nhiều loại cây trồng, đặc biệt là các cây lơng thực, cây thực phẩm, tăng hiệu quả của sản xuất nông nghiệp. Lúa lai là thành tựu nổi bật của Trung Quốc và của loài ngời trong hơn ba thập niên cuối thế kỷ 20. Lúa lai đã đợc ứng dụng thành công ở Trung Quốc đã giúp hơn một tỷ ngời thoát khỏi nạn đói và ngày nay lúa lai đợc coi là chìa khoá của của chơng trình an ninh lơng thực quốc gia[37]. 2.1.2. Cơ sở di truyền của hiện tợng u thế lai ở lúa: Nhiều tác giả coi u thế lai đợc tạo ra do hoạt động của các hiệu ứng khác nhau [38][40][42][51]. (a) Tơng tác giữa các alen trong nhân: *Hiệu ứng trội: Các tính trạng có lợi cho sinh trởng do gen trội kiểm soát, còn các tính trạng không có lợi do các gen lặn qui định, ở con lai F1 các gen trội có lợi ở một trong hai bố mẹ lấn át toàn bộ các gen lặn có hại ở bố mẹ kia, và toàn bộ số gen trội có lợi tập trung ở con lai F1 nhiều hơn so với bố hoặc mẹ, do vậy tác dụng lấn át của tính trội và sự tích luỹ các gen trội dẫn tới biểu hiện của u thế lai [29]. Con lai F1 có độ đồng đều về kiểu hình, do các cá thể đều có kiểu gen giống nhau. Ví dụ: (Mẹ) AbCDe AbCDe x aBCd E aBCdE (Bố) -> (F1) AbCDe aBCdE . * Hiệu ứng siêu trội: 5 ở con lai F1 có hiệu quả tác động của tơng tác giữa các alen trên cùng một lô cút. Ngời ta giả thuyết rằng, ở trạng thái dị hợp tử thì hai alen trội-lặn hoàn thành một số chức năng khác nhau và bổ sung cho nhau. (sơ đồ): aa < Aa >AA hay a 1 a 1 < a 1 a 2 > a 2 a 2 . Kết quả nghiên cứu về đột biến thực nghiệm ở nhiều loài cây tự thụ phấn đã chứng minh cho sự đúng đắn của thuyết này. Vì vậy khi có hiện tợng đa alen thì tính siêu trội chỉ xuất hiện ở những cặp alen rất khác nhau. Tuy nhiên một lô cút không phải chỉ có 2 trạng thái trội và lặn mà có thể còn các trạng thái trung gian và khác nhau về cấu trúc, chức năng sinh lý. Ví dụ một dòng có kiểu gen là c1c1 và dòng khác có kiểu gen là c2c2, Khi lai giữa hai dòng này với nhau sẽ có kiểu gen dị hợp tử c1c2, trong trờng hợp này giữa c1 và c2 không có quan hệ trội lặn mà chúng có quan hệ bổ sung lẫn nhau thể hiện hiệu ứng siêu trội và vợt qua hiệu ứng của tính trội. Lai kép và UTL của lai kép là một minh chứng đúng đắn cho giả thuyết siêu trội đợc Shull và East nêu ra vào những năm đầu của thế kỷ 20. Thành phần của lai kép gồm 4 dòng tự phối khác nhau, khi ta gieo trồng con lai kép thì sức sống của con lai kép cao hơn bố mẹ chúng, ví dụ: Khi lai giữa hai lai đơn (A 1 ìA 2 ) ì (A 3 ìA 4 ) và thu đợc 4 kiểu gen A 1 A 3 , A 1 A 4 , A 2 A 3 , A 2 A 4 , mỗi kiểu gen này là những dạng di hợp tử nh các con lai ban đầu. Jinks, 1983 đã công bố bằng chứng đích thực của siêu trội đối với các tính trạng số lợng thì không đợc tìm thấy, dù rằng có thể thấy hiện tợng siêu trội là do hiệu ứng không alen và liên kết không cân bằng là hiện tợng phổ biến tạo nên u thế lai. Vì u thế lai chủ yếu là biểu hện sự quyết định của gen đến mức độ và cờng độ của các quá trình sinh lý. Những giải thích về UTL chỉ đợc chấp nhận nếu dựa trên cơ sở di truyền số lợng. Tuy nhiên ở cây tự thụ phấn, các con lai giữa các dòng, giống khác nhau về mặt di truyền không phải luôn luôn cho u thế lai cao hơn bố mẹ đồng hợp tử. Vì vậy đối với cây tự thụ nh lúa, lúa mì nếu 6 chỉ dựa vào tính dị hợp tử thì khó có thể phân biệt đợc ảnh hởng của siêu trội với hiệu quả tơng tác giữa các gen không alen. Glilais, 1988 cho rằng, u thế lai là kết quả của tác động giữa kiểu gen và môi trờng, ông còn công bố thêm ở thực vật tự giao hoặc dị giao, khó có thể tách bạch vai trò của siêu trội đã ảnh hởng đến sản lợng của giống lai, một cách giải thích đơn giản chỉ trên cơ sở của dị hợp tử về các gen nhân thì không đủ tin cậy (Srivastava), (Trích Nguyễn Công Tạn và cs)[37]. * Thuyết cân bằng di truyền: Theo thuyết này thì cơ chế điều hoà sự phát dục của các tính trạng, mức độ biểu hiện của mỗi tính trạng đợc xác định bằng ảnh hởng của nhiều nhân tố di truyền khác nhau về mặt đặc trng tác dụng, trong chúng có một số gây tác dụng tăng cờng tính trạng, một số khác có tác dụng ngợc lại. Sự biểu hiện của mỗi tính trạng là kết quả của sự cân bằng tác dụng giữa các xu hớng đối lập đợc gọi là cân bằng di truyền. Mỗi cơ thể có một trạng thái cân bằng di truyền nhất định đảm bảo cho sự hình thành một kiểu hình nhất định, thích ứng với điều kiện sống. Khi đem lai hai cơ thể có hai kiểu cân bằng di truyền khác nhau trong loài, trạng thái cân bằng mới đợc thiết lập, có thể là cân bằng di truyền mới tốt hơn thì sẽ xuất hiện những tính trạng mới tốt hơn bố mẹ (trờng hợp ngợc lại thì con lai có u thế lai thấp hơn ở bố mẹ) [37][40][45]. (b) Tơng tác giữa gen nhân và tế bào chất: u thế lai không chỉ bị chi phối bởi các gen nhân mà còn liên quan tới các gen tế bào chất, và đặc biệt là tơng tác giữa các gen nhân và gen tế bào chất. Theo nghiên cứu của một số nhà khoa học, ở một vài tổ hợp, biểu hiện của u thế lai ở con lai F1 lai thuận nghịch là không giống nhau. Lúa lai đợc gây tạo nhờ kết hợp kiểu gen nhân với nền tế bào chất khác nhau cũng bộc lộ các mức độ u thế lai khác nhau, tác động của các gen nhân mạnh hơn so với 7 các gen tế bào chất và tơng tác giữa các alen trong nhân là nhân tố chính tạo ra u thế lai. Tơng tác giữa các dạng không alen cũng liên quan chặt chẽ với khả năng tổ hợp riêng và hiệu ứng trội có nhiều ảnh hởng hơn tới khả năng tổ hợp chung [28]. Yuan L.P (1997) sau khi tổng kết kết quả đánh giá rất nhiều tổ hợp lai trong nhiều năm đẫ rút ra nhận xét có tính qui luật về năng suất của các loại con lai nh sau: Indica/Japonica >Indica/Javanica> Indica/Indica>Japonica/Japonica> Javanica/Javanica, điều đó có nghĩa là bố mẹ càng khác xa nhau về mặt di truyền thì u thế lai thể hiện càng cao nhng dễ dẫn đến hiện tợng bất dục và bán bất dục do tơng tác giữa gen nhân và tế bào chất [36][86]. 2.1.3. Sự biểu hiện u thế lai ở lúa: - Ưu thế lai ở hệ rễ: Con lai F1 có số lợng rễ ra sớm, ra nhiều, rễ ăn sâu, rộng. Chất lợng rễ đợc đánh giá bằng độ dày, khối lợng khô, số lợng rễ phụ, số lợng lông hút và hoạt động hút chất dinh dỡng của bộ rễ ( Lin S,C và Yuan ,P,1980; Tian và cộng sự 1980) [64]. Hiêu ứng u thế lai đối với chỉ tiêu số lợng rễ biểu hiện ngay từ khi lúa cha đẻ, cao nhất khi lúa đẻ 3 nhánh và các thời kỳ khác cũng đều cao hơn lúa thờng (Nguyễn Thị Trâm)[45], chính vì thế mà lúa lai có tính thích ứng rộng với những điều kiện bất thuận nh ngập úng, hạn, phèn mặn [1]. - Ưu thế lai về khả năng đẻ nhánh: Con lai F1 đẻ nhánh sớm, sức đẻ nhánh mạnh, tập trung và có tỷ lệ nhánh hữu hiệu cao [55][58]. -Ưu thế lai về chiều cao cây: Chiều cao cây của lúa lai hoàn toàn phụ thuộc vào đặc điểm của bố mẹ, tuỳ từng tổ hợp, chiều cao cây của F1 có lúc biểu hiện u thế lai dơng, có lúc nằm trung gian giữa bố mẹ, có lúc xuất hiện u thế lai âm. Vì chiều cao cây có liên quan đến tính chống đổ trên đồng ruộng nên khi chọn bố mẹ phải chú 8 ý đúng mức để con lai F1 cao tơng đơng với giống nửa lùn cải tiến là thích hợp [45][54]. - Ưu thế lai về thời gian sinh trởng: Đa số con lai F1 có thời gian sinh trởng khá dài và thờng dài hơn bố mẹ sinh trởng dài nhất (Lin và Yuan 1980; Deng 1980, Xu và Wang 1980 ), TGST của con lai phụ thuộc vào TGST của dòng bố phục hồi (dòng R)[64][77]. Một số kết quả nghiên cứu khác xác định TGST của con lai gần giống TGST của dòng bố hoặc dòng mẹ chín muộn (Ponthunurai, 1984), Kết quả nghiên cứu ở Việt nam trong năm 1992-1993 cho thấy TGST của con lai F1 dài hơn cả dòng mẹ và dòng phục hồi ở cả vụ xuân và vụ mùa (Nguyễn Thị Trâm và cộng sự,1994) [43]. * Ưu thế lai về quang hợp, hô hấp và tích luỹ chất khô: Lúa lai có diện tích lá lớn, hàm lợng diệp lục trên một đơn vị diện tích lá cao do đó hiệu suất quang hợp cao. Trái lại cờng độ hô hấp của lúa lai thấp hơn lúa thờng ( Akita S, và cộng sự, 1986; Wu và cộng sự, 1992)[52][74]. Con lai F1 có cờng độ quang hợp cao hơn dòng bố khoảng 35%, cờng độ hô hấp thấp hơn lúa thờng từ 5,6 - 27,1%, con lai có u thế lai trung bình và u thế lai thực cao hơn đáng tin cậy ở chỉ tiêu tích luỹ chất khô và chỉ số thu hoạch (Kim C.H. 1985; Virmani S.S. và cộng sự. 1981.1982) [71]. Hiệu suất tích luỹ chất khô của lúa lai hơn hẳn lúa thờng nhờ vậy mà tổng lợng chất khô trong 1 cây tăng, trong đó lợng vật chất tích luỹ vào bông hạt tăng mạnh còn tích luỹ vào các cơ quan nh thân lá lại giảm mạnh [81]. - Ưu thế lai về khả năng chống chịu: Con lai F1 có khả năng chống chịu tốt với những điều kiện bất thuận nh lạnh, hạn, ngập, mặn, chua , u thế lai về sức chịu lạnh của con lai F1 có giá trị dơng ở giai đoạn mạ nhng có giá trị âm ở giai đoạn chín sáp (Deng,1988)[59], so với lúa thuần thì con lai F1 mẫn cảm với nhiệt độ bất thuận ở giai đoạn trỗ đặc biệt là nhiệt độ thấp (Tian và cộng sự,1980). Lúa lai 9 có khả năng tái sinh chồi và khả năng chịu nớc sâu cao, lúa lai có khả năng chống chịu với một số loại sâu bệnh nh rầy nâu, đạo ôn, bạc lá,,, và thích ứng ở nhiều vùng sinh thái khác nhau. ở Việt Nam, một số tác giả đã công bố các giống lúa lai có u thế về tính chống đổ, chịu rét ở giai đoạn mạ, kháng đạo ôn, khô vằn ở mức trung bình và khả năng thích ứng rộng [16][47]. -u thế lai về đặc tính sinh hóa: Kết quả nghiên cứu của Chao (1972) công bố rằng có u thế lai dơng về hàm lợng protein ở con lai F1 thuộc nhóm japonica chín sớm nhng không thấy xuất hiện ở lúa indica hay japonica chín muộn[56]. Hàm lợng đờng trong phiến lá và bẹ lá của lúa lai đều thấp hơn so với lúa thuần ở các giai đoạn sinh trởng[75], ở lúa lai có sự vận chuyển các chất về hạt nhiều hơn, hoạt động tổng hợp tinh bột từ ngày thứ sáu sau khi trỗ tới ngày thứ 20 sau trỗ của lúa lai cao hơn nhiều so với lúa thuần, còn hoạt tính men ở lúa thuần bắt đầu giảm từ ngày thứ 11 sau trỗ (Deng H,D,1988)[59]. - Ưu thế lai về các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất: Bông lúa lai có khoảng 150 hạt (tối đa là trên 200hạt/ bông) một quần thể có 2,7-3 triệu bông trên một ha, khối lợng 1000 hạt vào khoảng 28g, vì vậy con lai có năng suất cao hơn bố mẹ từ 21% - 70 % khi gieo cấy trên diện rộng và hơn hẳn các giống lúa lùn cải tiến tốt nhất từ 20% 30% [30], u thế lai thực về năng suất là 57% và u thế lai chuẩn là 34%. Đa số các tổ hợp lai có u thế lai cao về số bông/khóm, khối lợng trung bình bông, tỷ lệ hạt chắc, khối lợng 1000 hạt [55][71]. 2.2. Các Phơng pháp khai thác UTL ở lúa : 2.2.1. Phơng pháp "ba dòng": 2.2.1.1. Khái niệm và đặc điểm các dòng: 10 . sản xuất của tỉnh, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: Tuyển chọn một số tổ hợp lúa lai " ;hai dòng& quot; mới của Việt Nam cho vùng Thanh Hoá. 1.2-. đợc chọn cho vùng Thanh hoá. 1.3- Yêu cầu: - Tiến hành thí nghiệm so sánh 12 tổ hợp lai mới của viện SHNN trong vụ xuân muộn 2003, rút ra một số tổ hợp