A R F1 ( Sản xuất hạt lai )
2.2.2.Phương pháp tạo giống lúa lai hệ hai dòng
Hai công cụ cơ bản ñể phát triển lúa lai hai dòng là dòng bất dục ñực chức năng di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt ñộ TGMS (Thermosensitive Genic Male Sterile) và bất dục ñực chức năng di truyền nhân mẫn cảm với chu kỳ chiếu sáng PGMS (Photoperoid sensitive Genic Male Sterile). Tính chuyển hoá từ bất dục sang hữu dục và ngược lại ở TGMS và PGMS gây ra do ñiều kiện môi trường. Vì thế bất dục ñực kiểu này gọi là bất dục ñực chức năng di truyền nhân cảm ứng với ñiều kiện môi truờng EGMS (Enviromental sensitive Genic Male Sterile). Quá trình sản xuất hạt lúa lai F1 của hệ lúa lai hai dòng ñược ñơn giản hoá, không tổ chức lai ñể duy trì dòng bất dục. Dòng TGMS trong ñiều kiện nhiệt ñộ cao từ 26-300C sẽ bất dục tuyệt ñối, ñược dùng làm mẹ ñể sản xuất hạt lai F1, từ 19-240C sẽ hữu dục. Dòng PGMS trong ñiều kiện ngày dài cần thiết sẽ bất dục ñể dùng làm mẹ và ngày ngắn cần thiết sẽ hữu dục ñể duy trì dòng mẹ. Tuy nhiên, sự hữu dục hay bất dục của dòng PGMS cũng còn tương tác với nhiệt ñộ môi trường. ðể phát triển lúa lai hai dòng quan trọng nhất là phát triển các dòng TGMS và PGMS gọi chung là các
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……… 33
dòng EGMS.
Ưu ñiểm của lúa lai hệ hai dòng theo Nguyễn Văn Hoan (2000), việc ứng dụng các dòng EGMS ñể phát triển lúa lai so với ứng dụng dòng CMS kinh ñiển có các ưu thế hơn hẳn sau: Quá trình phát triển hạt lai ñược ñơn giản hoá, không phải tổ chức một lần lai ñể duy trì dòng bất dục như hệ “ba dòng” vì không cần dòng B.
- Do tính bất dục ñực ñược kiểm soát bởi các gen lặn nên hầu hết các giống lúa thường ñều phục hồi phấn ñược cho các dòng EGMS. Vì vậy, việc chọn dòng phục hồi sẽ dễ dàng hơn, phổ cập hơn, có thể mở rộng ra ngoài phạm vi của một loài phụ và khả năng tạo ra các tổ hợp lúa lai năng suất cao hơn ñược tăng lên ñáng kể.
- Kiểu gen của EGMS dễ dàng ñược chuyển sang giống khác, ñể tạo ra các dòng bất dục mới với nguồn di truyền khác nhau, tránh nguy cơ ñồng tế bào chất và thu hẹp phổ di truyền.
- Tính bất dục của dòng EGMS không liên quan ñến tế bào chất vì thế các ảnh huởng của kiểu bất dục dạng dại “WA” (Wild Abortion) ñã ñược khắc phục, khả năng kết hợp giữa năng suất cao và chất lượng tốt ñược mở rộng và hiện thực hơn.
Ngoài hai hệ lúa lai nêu trên, các nhà khoa học ñang từng bước nghiên cứu ñể phát triển hệ lúa lai một dòng. Lúa lai một dòng thực chất là vấn ñề duy trì ƯTL của một tổ hợp lúa lai nào ñó ñược xác ñịnh là có ƯTL cao về mọi tính trạng mong muốn, cơ sở ñể sản xuất hạt lai một dòng là sản xuất hạt lai thuần (Truebred – Hybrid – Rice) nhờ sử dụng thể vô phối (Apomixis). ðây sẽ là một thành tựu mới có ý nghĩa lớn lao trong công nghệ sản xuất lúa lai trong tương lai.
* Những ưu ñiểm và hạn chế của lúa lai hai dòng
- Các dòng EGMS là những dòng bất dục ñực chức năng di truyền nhân, mang gen lặn ñiều khiển tính cảm ứng với ñiều kiện môi trường. Vì vậy, trong việc nhân dòng bất dục không cần có sự tham gia của dòng duy trì (dòng B). Chỉ cần ñiều chỉnh thời vụ gieo các dòng bất dục sao cho thời kỳ cảm ứng (18-12 ngày trước trỗ bông) trùng vào ngưỡng nhiệt ñộ hoặc thời
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……… 34
gian chiếu sáng phù hợp cho mỗi dòng là có thể thu ñược hạt tự thụ.
- Do tính bất dục ñực ñược kiểm soát bởi các gen lặn, nên hầu hết các giống lúa thường ñều phục hồi phấn cho các dòng EGMS. Như vậy, việc chọn dòng phục hồi sẽ dễ dàng, phổ cập hơn, có thể mở rộng ra ngoài phạm vi của một loài phụ, khả năng tạo ra các tổ hợp có ƯTL cao nhiều hơn so với hệ ba dòng.
- Kiểu gen của các dòng EGMS dễ dàng ñược chuyển sang các giống khác tạo ra các dòng bất dục mới, với nguồn di truyền khác nhau tránh nguy cơ ñồng tế bào chất và thu hẹp phổ di truyền.
- Tính bất dục của các dòng EGMS không có liên quan ñến tế bào chất. Vì vậy, các ảnh hưởng của kiểu bất dục hoang dại “WA” ñược khắc phục, khả năng kết hợp giữa năng suất cao và chất lượng tốt ñược thực hiện.
- Sử dụng dòng EGMS ñể sản xuất hạt lai F1, sẽ giảm ñược một lần lai trong chu kỳ sản xuất hạt giống nên có thể hạ giá thành.
- Do phạm vi chọn dòng bố mẹ rộng, nên cải tiến ñược chất lượng hạt thương phẩm, khả năng chống chịu và khả năng thích ứng. Mặt khác, dễ dàng chuyển gen tương hợp rộng vào các dòng EGMS ñể khắc phục một số khó khăn khi lai xa, nhờ vậy tạo ra giống lai siêu cao sản với năng suất trung bình từ 9-15 tấn/ha/vụ.
- Sản suất hạt lúa lai F1 hệ “hai dòng” có nhiều ưu ñiểm nổi bật cho nên diện tích gieo cấy không ngừng ñược nâng lên qua các năm. Ở Trung Quốc từ 75.330 ha năm 1995 ñã tăng lên 600.000 ha năm 1997 (Nguyễn Thạch Cương, 2000). Tuy nhiên, lúa lai hai dòng còn bộc lộ những hạn chế nhất ñịnh, theo Nguyễn Thị Trâm (2000) [22] thì:
+ Sản xuất hạt lai F1, hệ “hai dòng” vẫn phải tiến hành hàng vụ và ñảm bảo quy trình nghiêm ngặt như sản xuất hạt lúa lai hệ “ba dòng”. Quá trình sản xuất tốn nhiều lao ñộng thủ công nặng nhọc và chịu rủi ro, khi ñiều kiện khí hậu thời tiết thay ñổi ngoài dự ñịnh.
+ Các dòng EGMS rất mẫn cảm với ñiều kiện nhiệt ñộ, mà ñiều kiện 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 suy giảm gây thiệt hại cho
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……… 35
sản xuất ñại trà.