Quan điểm về ph−ơng h−ớng chọn tạo giống lúa

Theo Aso 1931, Noguchi và các tác giả khác cho rằng nhiệt độ tốt

2.3.2. Quan điểm về ph−ơng h−ớng chọn tạo giống lúa

Theo Gupta. P. C và Otoole .J. C (1976) [81] thì ph−ơng h−ớng chọn tạo giống lúa thay đổi tuỳ theo vùng sinh thái khác nhau nh−ng ph−ơng h−ớng chung có thể nh− sau:

- Năng suất cao và ổn định;

- Có nhiều dạng hình phong phú, thích nghi với từng điều kiện sinh thái cụ thể của vùng;

- Chiều cao cây từ trung bình (110 cm) đến cao (130 cm), khả năng đẻ nhánh khá từ 3,4 nhánh/khóm lên tới 20 nhánh/khóm

- Thân cứng, chống đổ tốt

- Có các đặc điểm về chất l−ợng hạt phong phú

- Chuyển từ dạng bông to sang dạng nhiều bông trong điều kiện sinh thái thuận lợi

- Mạ khoẻ, bộ rễ khoẻ, dày đặc, ăn sâu

- Tỷ lệ hạt lép thấp, hạt mẩy đều, chín tập trung - Phản ứng với quang chu kỳ ở các mức độ khác nhau

- Chịu hạn tốt, có khả năng cạnh chanh đ−ợc với cỏ dại

- Chống chịu đ−ợc với bệnh đạo ôn, khô vằn, đốm nâu, bệnh biến màu hạt, chống chịu sâu đục thân, rày nâu...

- Chịu đ−ợc đất nhiều dinh d−ỡng, thiếu lân, thừa nhôm hoặc đất chua. Theo T.T. chang (1964) [72] thì mục tiêu chung của các nhà chọn tạo giống lúa cạn ở vùng Đông nam á và IRRI là:

- Nâng cao tiềm năng năng suất lúa bằng cách phát triển kiểu hình có chiều cao cây trung bình, đẻ nhánh khá để thay thế các giống cổ truyền cao cây, thân mềm yếu.

- Giữ đ−ợc cơ chế chống hoặc chịu có liên quan đến sự ổn định về năng suất nh−: chịu hạn, khả năng phục hồi đẻ nhánh sau mỗi đợt hạn.

- Tạo ra những giống có thời gian sinh tr−ởng khác nhau để có thể gieo cấy thích hợp với nhiều vùng sinh thái khác nhau.

- Đặc tính nhạy cảm với quang chu kỳ có thể là yêu cầu cho một số vùng nh− vùng Đông bắc Thái Lan.

- Giữ đ−ợc những đặc tính nông học tốt nh−: bông dài, dinh d−ỡng bông cao, hạt không hở vỏ, hàm l−ợng amyloza thấp đến trung bình.

- Nâng cao tính chống chịu sâu bệnh nh−: đạo ôn, khô vằn, sâu đục thân, rày l−ng trắng...

- Giữ đ−ợc hoặc nâng cao tính chống chịu với các yếu tố bất lợi của đất nh−: thiếu lân, độc tố nhôm, mangan trong đất chua, mặn và thiếu kẽm, sắt trong đất kiềm.

Kiểu cây đ−ợc đặc tr−ng nhờ cách kết hợp nào đó giữa các tính trạng của lá, thân và bông lúa. Các nhà chọn giống cho rằng có thể chia các giống lúa ra thành “kiểu cây nhiều bông” và “kiểu cây bông to”, “kiểu cây nhiều bông” có bông nhỏ hơn “kiểu cây bông to”.

Tanaka (1965) [21] thì cho biết trong điều kiện thâm canh, hệ số đồng hoá cao ở cây có t−ơng đối ít lá, lá ngắn, đứng thẳng để giảm tình trạng che cớm lẫn nhau đến mức thấp nhất.

Murata (1961) và Tsunoda (1964) cũng đã rút ra những kết luận t−ơng tự. Theo Tanaka, bộ lá có khả năng đồng hoá cao sẽ làm cho cây có phản ứng mạnh với đạm, bộ lá đó là những đặc tr−ng của giống cải tiến, chúng đ−ợc trồng ở những n−ớc vùng ôn đới và á nhiệt đới. Trong khi đó, nhiều giống lúa nhiệt đới có quá nhiều lá và cao cây, không thể cho năng suất cao ngay cả khi trồng trong điều kiện thâm canh.

Dựa vào quan hệ giữa kiểu cây và năng suất, Jennings (1996) [78] đã nhấn mạnh rằng biện pháp chọn giống có thể tiến đến một kiểu cây cải tiến cho vùng nhiệt đới là những giống chín sớm, chống đ−ợc bệnh đạo ôn, thấp cây, chống đổ, ngoài những giống nhiệt đới t−ơng tự hiện có. Mặt khác, ông cũng cho rằng nhờ biện pháp chọn giống, có thể tạo đ−ợc những giống lúa nhiệt đới có năng suất cao, có phản ứng với đạm và có cả những đặc tr−ng khác nữa. Những tính trạng đặc tr−ng đặc biệt kết hợp với năng suất lúa cao và phản ứng mạnh với đạm mà th−ờng không thấy ở những giống th−ơng mại trồng ởvùng nhiệt đới đó là:

- Thời gian sinh tr−ởng ngắn, khoảng từ 100-125 ngày (từ khi gieo mạ đến khi chín) và không mẫn cảm với chu kì sáng.

- Những đặc tr−ng dinh d−ỡng kể cả mọc khoẻ vừa phải, có số nhánh vừa phải, kết hợp với lá t−ơng đối nhỏ, màu lục sẫm, mọc thẳng đứng.

- Thân rạ thấp và cứng để chống đ−ợc đổ.

- Chống đ−ợc những nòi nấm bệnh đạo ôn đã đ−ợc phát hiện ra.

Từ những nghiên cứu của viện lúa quốc tế cho thấy năng suất giảm khoảng 75% khi lúa đổ tr−ớc khi chín 30 ngày hoặc sớm hơn. Phần lớn năng suất bị giảm khi đổ sớm là do tỷ lệ hạt lép tăng lên. Vì vậy, chọn tạo giống thích nghi với điều kiện cuả từng vùng, thấp cây, thân cứng, chống đổ tốt là

mục tiêu hàng đầu trong chiến l−ợc cải tạo giống củaviện nghiên cứu quốc tế (Nguyễn Xuân Hiển và cộng sự, 1976 [21]).

Tr−ớc năm 1960, ở ấn Độ ng−ời ta đã có nhiều công trình nghiên cứu chọn tạo giống lúa [21]. Kết quả của những công trình đó đã đi tới những h−ớng chọn giống sau:

- Chọn giống có năng suất cao

- Chọn giống theo khả năng phản ứng mạnh với việc bón nhiều phân - Chọn giống theo tính chín sớm

- Chọn giống chịu n−ớc sâu và chịu úng

- Chọn giống lúa theo tính chống chịu mặn, chống chịu kiềm của đất - Chọn giống theo tính chống chịu hạn

- Chọn giống theo tính chống đổ - Chọn giống lúa không rụng hạt - Chọn giống lúa để chống lúa dại - Chọn giống lúa theo tính chống bệnh.

Các tiến bộ trong chọn tạo giống ngày nay đang đem lại niềm hi vọng nâng cao phẩm chất dinh d−ỡng của hạt gạo. Trong năm 2000 khoa học cây lúa chứng kiến một thành tựu quan trọng đó là việc tạo ra giống lúa có khả năng sản xuất và tồn trữ chất β-carotene trong hạt gạo. Đứng đầu nhóm nghiên cứu này là giáo s− Ingo Ptrykus thuộc viện nghiên cứu công nghệ liên bang Thuỵ Sĩ và tiến sĩ Peter Beyer thuộc tr−ờng đại học Freibury Đức [69].

ở cây lúa, có chứa chất geranyl diphosphate, một tiền chất quan trọng trong việc tổng hợp β-carotene, nh−ng cây không thực hiện đ−ợc do thiếu các enzym cần thiết. Các nhà khoa học đã chuyển nạp vào lúa 3 gen để tạo ra enzym bị thiếu này. Kết quả là họ thành công trong việc biến đổi giống lúa Taipei 309 thuộc loại hình Japonica trở thành giống lúa đầu tiên tạo đ−ợc chất β-Carotene trong hạt gạo.

Nhóm nghiên cứu của giáo s− Ingo Potrykus và của tiến sĩ F. Goto ở Nhật Bản [69] đang tiến hành một cách độc lập để tạo giống lúa có hàm l−ợng chất sắt trong hạt gạo cao bằng cách chuyển nạp gen tạo ra chất Feritin, là một loại Protein giàu sắt trong cây đậu. Gen điều khiển tổng hợp chất này trong cây đậu đã đ−ợc phân lập và chuyển nạp vào cây lúa, hiệu quả là làm tăng hàm l−ợng sắt trong gạo lên 3 lần, tạo ra triển vọng cho việc lai tạo các giống lúa giàu sắt trong hạt gạo để khắc phục bệnh thiếu máu.

Khi nghiên cứu t−ơng quan giữa chiều cao cây và năng suất, một số nhà chọn giống đã có những nhận xét khác nhau nh− sau:

Theo Thonơ, (1966) thì t−ơng quan giữa chiều cao cây và hệ số kinh tế là t−ơng quan nghịch, những giống cao cây thì có hệ số kinh tế thấp và ng−ợc lại những giống thấp cây và trung bình thì có hệ số kinh tế cao nên năng suất của các giống đó cũng cao hơn. Ng−ợc lại, Tanaka, 1972 [21] lại cho rằng các giống cao cây cũng có thể có hệ số kinh tế cao nếu bông to.

Từ mối t−ơng quan giữa chiều cao cây và hệ số kinh tế (Đinh Văn Lữ, 1978 [33]) đề xuất h−ớng chọn tạo giống lúa để có hệ số kinh tế cao là:

- Cây cao trung bình

- Có bộ lá đứng để giảm bớt che cớm. - Sinh tr−ởng dinh d−ỡng mạnh

- Khả năng quang hợp, vận chuyển và tích luỹ chất khô về bông, về hạt tốt, nh− vậy sẽ làm tăng năng suất một cách đáng kể.

Luyện Hữu Chỉ và Trần Nh− Nguyện (1978) [7] cho rằng để nâng cao tính chống bệnh của giống, ng−ời ta đem lai giữa các giống có năng suất cao với các giống có khả năng chống chịu tốt nh−ng lại có năng suất ở mức trung bình hoặc hơi kém.

Năng suất hạt và các yếu tố cấu thành năng suất có t−ơng quan thuận với nhau. Sự t−ơng quan giữa các yếu tố cấu thành năng suất còn phụ thuộc vào điều kiện ngoại cảnh.

Theo Vũ Tuyên Hoàng và Luyện Hữu Chỉ [27] cho rằng giống lúa bông to, hạt to dễ cho năng suất cao. Vật liệu chọn giống có năng suất cá thể cao th−ờng cho năng suất cao.

Theo Yosida (1979) [71], các giống lúa thấp cây, ngắn ngày là h−ớng chọn tạo các giống lúa mới trên thế giới, do nó có những −u điểm sau:

- Các giống chín sớm có tổng tích ôn nhỏ hơn

- Các giống thấp cây có chiều h−ớng đẻ nhiều nhánh hơn

- Thời gian để phát triển một bông lúa ở giống chín sớm ngắn hơn ngắn hơn các giống chín muộn

- Những giống chín sớm th−ờng có phản ứng với đạm cao, lá đứng thẳng, ngắn, dày, hẹp, xanh đậm

- Những giống lúa chín sớm th−ờng có thân thấp và cứng giúp cây chống đổ tốt

Khi nghiên cứu mối t−ơng quan giữa sức chứa và nguồn ở cây lúa Đào Thế Tuấn [62] đã đ−a ra kết luận rằng những giống lúa có năng suất cao phải có đủ các điều kiện sau:

- Phải có chỉ số diện tích lá cao từ khi trổ để có sức chứa lớn, vì vậy phải có lá đứng thẳng và hẹp

- Phải có hệ số quang hợp sau trổ cao, có thể tạo ra đ−ợc bông to hạt mẩy nghĩa là có sức chứa cao.

Muốn biết giống năng suất cao hay thấp cần xem xét đến đặc tính đẻ nhánh của chúng. Giống nào đẻ sớm, đẻ tập trung sẽ cho bông to, đều bông và năng suất cao. Vì vậy, khi chọn giống nên chọn những cây có cổ bông bằng nhau, đều bông. Những giống đẻ lai rai thì sẽ chín không đều ảnh h−ởng xấu tới năng suất.

Theo GS Khush,(2000) [67], h−ớng tăng năng suất lúa qua con đ−ờng tạo giống “siêu lúa” của IRRI hoặc “siêu lúa lai” của Trung Quốc căn bản dựa vào việc kiến trúc lại dạng hình cây lúa để tối đa hoá hiệu

quả quang hợp. Một h−ớng chọn tạo giống hiện đại hiện nay là dùng công nghệ di truyền để biến đổi cây lúa quang hợp theo con đ−ờng C3 thành cây lúa có khả năng quang hợp theo con đ−ờng C4 (nh− cây ngô).

Theo TS. T. Herie (2000) [69] thì có thể tăng sức chứa của cây lúa thông qua việc cải thiện dạng hình bông (bông to, nhiều hạt) và nâng cao độ chắc mẩy của hạt. Thời điểm cực kỳ quan trọng giúp cho quá trình làm đầy hạt là 10 ngày sau trỗ, đây là thời điểm mà số tế bào phôi nhũ đ−ợc thiết lập. Để hạt đ−ợc chắc mẩy cần l−ợng hydratcacbon nhất định, nh−ng mức cung cấp do quang hợp trong thời kỳ này th−ờng không đủ. Vì vậy, l−ợng hydratcacbon tồn trữ tr−ớc trỗ 15 ngày cũng rất quan trọng. Khả năng quang hợp của các giống lúa ở giai đoạn này ảnh h−ởng lớn đến sự làm tăng độ chắc mẩy của hạt lúa, đây là tiêu chuẩn tin cậy trong chọn giống lúa có năng suất siêu cao.

Bùi Chí Bửu, Nguyễn Thị Lang và các ctv [4] cho biết: trong 10 năm từ năm 1982-1992 công tác chọn tạo giống lúa đã tập trung vào cải tiến năng suất và thời gian sinh tr−ởng, đặc biệt chú trọng chọn giống chín sớm, thời gian sinh tr−ởng từ 105-110 ngày (chiếm khoảng 65.7%), phần còn lại dành cho mục tiêu chọn giống kháng sâu bệnh và chất l−ợng gạo tốt. Trong những năm tới h−ớng chọn tạo giống lúa ở đồng bằng sông Cửu Long của viện lúa đồng bằng sông Cửu Long là nghiên cứu di truyền số l−ợng để làm nền tảng cho việc xác định ph−ơng pháp chọn lọc thích hợp cũng nh− sử dụng vật liệu lai tạo một cách có hiệu quả nhất.

Nguyễn Thị Trâm và Nguyễn Văn Hoan (1994) [54] thì cho rằng một nguyên nhân hạn chế năng suất lúa là do các giống lúa cải tiến đã đạt đến năng suất tới hạn, chọn tạo giống lúa mới với năng suất siêu cao từ 80-100 kg/ ha/ngày hay cao hơn nữa là mục tiêu cần v−ơn tới của các nhà chọn tạo giống lúa trên thế giới và trong n−ớc. Nghiên cứu ứng dụng lúa −u thế lai là một h−ớng quan trọng để có thể đạt đ−ợc mục tiêu trên một cách nhanh chóng.

Muốn thực hiện thành công ch−ơng trình chọn tạo giống lúa, nhiệm vụ đầu tiên của các nhà chọn tạo giống là phải xác định đ−ợc mục tiêu cho từng ch−ơng trình cụ thể. Theo Nguyễn Văn Hiển thì công tác chọn tạo giống th−ờng nhằm vào các mục tiêu sau đây [20]:

- Giống mới phải có năng suất cao hơn các giống cũ trong cùng điều kiện, mùa vụ, đất đai và chế độ canh tác.

- Giống mới phải có chất l−ợng cao hơn giống cũ, đ−ợc mọi ng−ời −a chuộng, có giá trị dinh d−ỡng cao, chất l−ợng nấu n−ớng cao hơn.

- Giống mới phải có khả năng chống chịu tốt hơn với các loại sâu bệnh hại chính của từng vùng, từng vụ mà giống đó gieo trồng.

- Giống mới phải thích ứng tốt hơn với điều kiện khí hậu, đất đai, tập quán canh tác, hệ thống luân canh của những vùng nhất định.

2.3.3 Tình hình nghiên cứu về giống lúa ở n−ớc ta

Trong những năm gần đây, công tác nghiên cứu, chọn tạo, thử nghiệm và đ−a vào sản xuất các giống lúa mới đã đ−ợc đẩy mạnh ở các viện nghiên cứu, các tr−ờng đại học nông nghiệp, các trạm trại trong cả n−ớc. Theo Ngô Thế Dân thì trong giai đoạn từ năm 1996-2000, các ch−ơng trình nghiên cứu, chọn tạo giống cây l−ơng thực đã sử dụng các ph−ơng pháp mới nh−: RAPD marker, PCR marker, STS marker, đánh giá sự đa dạng di truyền, cơ chế sinh lý, sinh hoá, tính chống chịu sâu bệnh, chất l−ợng của 29.435 mẫu giống và sử dụng các ph−ơng pháp nuôi cấy hạt phấn, nuôi cấy tế bào xoma, lai xa, đột biến, −u thế lai, đã có 35 giống lúa đ−ợc công nhận ở cấp quốc gia, 44 giống tiến bộ kỹ thuật [9].

Trong 20 năm (1968- 1988) viện cây LT-TP đã thu thập đ−ợc 3.500 mẫu giống lúa địa ph−ơng (Vũ Tuyên Hoàng, Tr−ơng Văn Kính, Nguyễn Thị Then, 1988) [28]. Theo Nguyễn Quốc Tuấn, từ năm 1981 đến nay, viện đã chủ trì đề tài cấp nhà n−ớc 02-01, đề tài cây l−ơng thực cấp nhà n−ớc KN01 (giai đoạn 1991-1996 và giai đoạn 1996-2000). Bằng các ph−ơng pháp truyền thống

và ph−ơng pháp hiện đại, viện đã có 26 giống lúa đ−ợc công nhận ở cấp quốc gia đó là các giống: 1548, N13, N29, N28, MT6, MT163, MT131, các giống chịu hạn CH3, CH133, CH5 các giống chịu úng C15, C10, U17, U20, các giống chất l−ợng cao P4, P6 [63].

Viện Bảo vệ thực vật đã thu thập, đánh giá đ−ợc 688 dòng và giống lúa có nguồn gốc từ 15 n−ớc khác nhau trên thế giới. Kết quả thử nghiệm cho thấy có 231 dòng, giống phản ứng với rày nâu từ cấp 1 đến cấp 3. Các giống nhập từ Đài Loan, Trung Quốc, Brazin đều nhiễm từ cấp 7 đến cấp 9 (Nguyễn Công Thuật và ctv, 1995 [51]).

Tr−ờng đại học Nông nghiệp I cũng thu thập, đánh giá và bảo quản đ−ợc 750 mẫu giống lúa, các giống này đều đ−ợc đánh giá đầy đủ về các mặt nh−: tiềm năng năng suất, phẩm chất, phản ứng với sâu bệnh, khả năng chống chịu với điều kiện bất lợi (Nguyễn Thị Trâm và ctv, 1995 [55]), (Nguyễn Văn Hoan, 1991 [22], 1994 [23], [24]).

Trong năm 2002-2003 tr−ờng đã nghiên cứu, đ−a khảo nghiệm, khu vực hoá và đề nghị công nhận một số giống lúa ngắn ngày, khả năng thích ứng rộng, năng suất cao để bổ xung vào cơ cấu giống cho vùng đồng bằng và trung du Bắc bộ nh− TH3-3, TN13-5, VL20.

Viện Di truyền nông nghiệp đã có nhiều thành tựu trong công tác chọn tạo giống lúa. Nhiều giống đ−ợc công nhận là giống quốc gia, giống đ−ợc đ−a