Để khắc phục những tồn tại trong hệ thống sản xuất lúa lai ba dòng, nhiều nhà chọn giống đã nghĩ tới cần phải đơn giản hoá quá trình sản xuất hạt giống lai, giảm mức độ cồng kềnh trong hệ thống lai ba dòng, giảm những hạn chế khó khắc phục khi sử dụng dòng CMS bằng công nghệ lúa lai “hai dòng”. Phương pháp sản xuất hạt lai chỉ sử dụng hai dòng vật liệu làm bố mẹ có thể giải quyết phần nào những khó khăn thách thức mà hệ thống lai ba dòng không thể khắc phục được.
Shi M.S. và Deng J.Y. (1986) [111] khi nghiên cứu về hiện tượng bất dục đực đã thông báo về một dòng bất dục đực dị thường. Dòng này được khôi phục hữu dục phấn trong điều kiện thời gian chiếu sáng nhất định (Photoperiodic Sensitive Genetic Male Sterility – PGMS). Năm 1990, Yang và cộng sự đã tạo ra dòng PGMS 5460 PS từ giống lúa IR54 [117], Virmani và Voc (1991) [108] đã phát hiện các dòng bất dục đực di truyền nhân nhạy cảm với nhiệt độ (Thermo Sensitive Genetic Male Sterility – TGMS), các dòng này trở nên hữu dục một phần hoặc toàn phần dưới một dải nhiệt độ nào
đó. Ngoài hai kiểu bất dục đực chính là PGMS và TGMS còn tồn tại các kiểu P(T)GMS và T(P)GMS, các dòng này mẫn cảm cả với nhiệt độ và thời gian chiếu sáng.
Theo Virmani và cộng sự (1991)[107] thì gen bất dục đực nhạy cảm với nhiệt độ, ánh sáng đã được các nhà khoa học báo cáo ở một số cây trồng tự thụ như cà chua (Rick và Boynton, 1976)[95]; Lúa mạch (Ahokas và Hocket, 1978; Lu và Wang, 1988) [54], [86]; Lúa gạo (Maruyama và CS, 1991a; Shi Ming Song, 1985; Wang Xian Ming và cs., 1990) [90], [99], [114].
Trên cơ sở phát hiện ra 2 loại bất dục đực này Yuan L.P. (1987) đề ra chương trình tạo giống lúa lai không cần sử dụng dòng duy trì bất dục đực được gọi là hệ thống lúa lai 2 dòng.
* Những ưu điểm của hệ thống lúa lai 2 dòng
Theo Yuan L.P. (1997) [122] lúa lai hệ 2 dòng có một số ưu điểm so với lúa lai hệ 3 dòng: không cần duy trì bất dục, khả năng tìm dòng bố dễ hơn. Người ta xác định có tới 95% giống lúa thuộc loài phụ Indica có khả năng phục hồi hữu dục cho các dòng PGMS, TGMS. Mặt khác nếu đưa gen tương hợp rộng vào một trong 2 bố mẹ thì việc mở rộng phạm vị lai giữa các loài phụ sẽ dễ dàng hơn. Năng suất hạt của dòng bất dục EGMS khi nhân thường cao hơn dòng CMS, lúa lai 2 dòng không chịu tác động của hiện tượng nghèo nàn về di truyền như các dòng CMS. Hơn nữa năng suất lúa lai 2 dòng tại Trung Quốc cao hơn lúa lai 3 dòng bình quân 5-10% (Ma Guohui and Yuan L.P., 2002) [87]. Do vậy chiến lược phát triển lúa lai của Trung Quốc trong những năm đầu thế kỷ 21 là phát triển hệ lúa lai 2 dòng (Hoàng Tuyết Minh, 2002) [32].
* Hạn chế của phương pháp hai dòng
Gen kiểm soát các tính trạng kinh tế chủ yếu là gen lặn nên ít thể hiện ở con lai F1. Các kiểu bất dục đực loại này có hạn chế là khó có thể tạo ra quần
thể bất dục đực hoàn toàn và tính trạng này có độ biến động lớn khi điều kiện môi trường thay đổi, điều này làm cho giá trị của ưu thế lai sẽ thấp hơn giá trị thực của tổ hợp do những cây lẫn gây ra. Trong quá trình sản xuất gặp phải những đợt nhiệt độ giảm thấp đột ngột, dòng mẹ có thể tự thụ dẫn đến lô hạt lai có lẫn hạt tự thụ.
Sản xuất hạt lai hệ 2 dòng vẫn phải tiến hành hàng vụ trên diện tích rộng và vẫn phải cách li nghiêm ngặt và tuân thủ qui trình hết sức chặt chẽ mới đạt năng suất hạt lai cao. Quá trình sản xuất phải sử dụng nhiều lao động thủ công nặng nhọc, thường phải chịu rủi ro về điều kiện thời tiết luôn thay đổi. (Nguyễn Thị Trâm, 1994) [47]. Điều kiện Việt Nam, giá giống lúa lai hai dòng còn đắt do chi phí sản xuất lớn, năng suất hạt lai F1 chưa cao.