ưu thế lai về các đặc tính nông sinh học liên quan đến khả năng chịu hạn của một số tổ hợp lúa lai f1

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







HOÀNG VIỆT CƯỜNG


ƯU THẾ LAI VỀ CÁC ðẶC TÍNH NÔNG SINH HỌC
LIÊN QUAN ðẾN KHẢ NĂNG CHỊU HẠN CỦA MỘT SỐ
T
Ổ HỢP LÚA LAI F1


LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP


Chuyên ngành: TRỒNG TRỌT
Mã số : 60.62.01


Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. PHẠM VĂN CƯỜNG


HÀ NỘI - 2011
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
i

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Kết
quả nghiên cứu trong luận văn là kết quả lao ñộng của chính tác giả. Các
số liệu và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng
ñược ai công bố trong bất cứ công trình nào khác.
Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn
này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã
ñược chỉ rõ nguồn gốc.

Tác giả luận văn





Hoàng Việt Cường
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
ii
LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình nghiên cứu thực hiện luận văn, ngoài sự nỗ lực của
bản thân, tôi ñã nhận ñược rất nhiều sự quan tâm giúp ñỡ của các cá nhân và
tập thể.
Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Phạm Văn
Cường –Bộ môn Cây Lương Thực, Khoa Nông học, Trường ðại học Nông
nghiệp Hà Nội, người ñã hướng dẫn, tận tình chỉ bảo và giúp ñỡ tôi trong suốt
quá trình thực hiện ñề tài và hoàn chỉnh luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Nông học, Viện
ðào tạo Sau ñại học - Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội, ñặc biệt là các

thầy, cô giáo trong Bộ môn Cây lương thực ñã tạo mọi ñiều kiện thuận lợi,
giúp ñỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn này.
ðể hoàn thành luận văn này tôi còn nhận ñược sự ñộng viên, khích lệ
của gia ñình, bạn bè và ñồng nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn những tình
cảm cao quý ñó.

Hà Nội, ngày 25 tháng 04 năm 2010
Tác giả luận văn




Hoàng Việt Cường





Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
iii

MỤC LỤC
Lời cam ñoan i
Lời cảm ơn ii
Mục lục iii
Danh mục chữ viết tắt vi
Danh mục các bảng vii
Danh mục ñồ thị ix
1 MỞ ðẦU 1
1.1 Tính cấp thiết của ñề tài 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2
2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3
2.1 Biến ñổi khí hậu – thách thức với vấn ñề sử dụng nước cho sản
xuất nông nghiệp 3
2.2 Hạn hán ảnh hưởng trực tiếp ñến sản xuất lúa gạo Thế giới và
Việt Nam 4
2.3 ðặc ñiểm chống chịu hạn của cây lúa 8
2.4 Ưu thế lai và dòng bất dục ñực nhân mẫn cảm nhiệt ñộ (TGMS)
ở cây lúa 13
2.4.1 Ưu thế lai và những biểu hiện ưu thế lai ở cây lúa 13
2.4.2 Dòng bất dục ñực gen nhân mẫn cảm nhiệt ñộ (TGMS) ở cây lúa 21
2.5 Ưu thế lai về khả năng chống chịu hạn của cây lúa 22
2.6 Chọn lọc tính trạng chống, chịu hạn ở cây lúa. 23
3 NỘI DUNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29
3.1 Nội dung 1: Ưu thế lai về các ñặc ñiểm quang hợp và nông học liên
quan ñến khả năng chịu hạn của các con lai F1 ở giai ñoạn trỗ 29
3.1.1 Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 29
3.1.2 Phương pháp nghiên cứu 30
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
iv
3.2 Nội dung 2: ƯTL về các ñặc tính của rễ trong ñiều kiện hạn giai
ñoạn nảy mầm các con lai F1. 32
3.2.1 Vật liệu, thời gian và ñịa ñiểm nghiên cứu 32
3.2.2 Phương pháp nghiên cứu 33
3.3 Phương pháp phân tích và xử lý số liệu 34
4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35
4.1 Một số chỉ tiêu quang hợp và nông học và ưu thế lai về các chỉ
tiêu này ở F1, dòng bố mẹ tại các giai ñoạn khác nhau khi xử lý
hạn ở thờikỳ trỗ 35
4.1.1 Cường ñộ quang hợp và ưu thế lai về cường ñộ quang hợp 35

4.1.2 Cường ñộ thoát hơi nước và ưu thế lai về cường ñộ thoát hơi nước 39
4.1.3 Hiệu suất sử dụng nước và ưu thế lai về hiệu suất sử dụng nước 43
4.1.4 ðộ nhạy khí khổng và ưu thế lai về ñộ nhạy khí khổng 47
4.1.5 Hàm lượng CO2 trong gian bào và ưu thế lai về hàm lượng CO2
trong gian bào 51
4.1.6 ðộ dẫn của tế bào thịt lá và ưu thế lai về ñộ dẫn của tế bào thịt lá 55
4.1.7 Chỉ số SPAD (hàm lượng Chlorophyll) và ưu thế lai về chỉ số
SPAD của các con lai F1 và dòng bố mẹ 59
4.1.8 ðộ cuộn, ñộ thiếu bão hòa của lá ñòng và ưu thế lai về ñộ cuộn,
ñộ thiếu hụt bão hòa 63
4.1.9 Thế năng giữ nước trong thân chính và ưu thế lai về thế năng giữ
nước trong thân chính của các con lai F1 và dòng bố mẹ tương
ứng trong ñiều kiện hạn nhân tạo tại giai ñoạn trỗ 66
4.1.9 Thế năng giữ nước trong thân chính và ưu thế lai về thế năng giữ
nước trong thân chính của các con lai F1 và dòng bố mẹ tương
ứng trong ñiều kiện hạn nhân tạo tại giai ñoạn trỗ 66
4.1.10 Mối quan hệ giữa CðQH và một số chỉ tiêu sinh lý 68
4.2 Ưu thế lai về một số chỉ tiêu nông học của lúa lai F1 71
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
v

4.2.1 Chiều cao cây và ưu thế lai về chiều cao cây của các con lai F1
và dòng bố mẹ tương ứng qua các giai ñoạn sinh trưởng 71
4.2.2. Số nhánh ñẻ và ưu thế lai về số nhánh trên khóm của các con lai
F1 và dòng bố mẹ tương ứng qua các giai ñoạn sinh trưởng 75
4.2.3 Số lá trên thân chính và ưu thế lai về số lá trên thân chính của các
con lai F1 và dòng bố mẹ tương ứng qua các giai ñoạn sinh trưởng 78
4.2.4 Khối lượng chất khô tích lũy và ưu thế lai về khối lượng chất khô
tích lũy của các con lai F1 và dòng bố mẹ tương ứng trong ñiều
kiện hạn nhân tạo tại giai ñoạn trỗ 81

4.2.5 Các yếu tố cấu thanh năng suất, năng suất cá thể và ưu thế lai về
các yếu tố cấu thanh năng suất, năng suất cá thể của các con lai
F1 và dòng bố mẹ tương ứng trong ñiều kiện hạn nhân tạo tại giai
ñoạn trỗ 85
5 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 96
5.1 Kết luận 96
5.2 ðề nghị 97
6 TÀI LIỆU THAM KHẢO 98


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
vi
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CER: Cường ñộ quang hợp
Gs: ðộ nhạy khí khổng
Ci: Hàm lượng CO
2
trong gian bào
Tr: Cường ñộ thoát hơi nước
Gm: ðộ dẫn của tế bào thịt lá
WUE: Hiệu suất sử dụng nước trong quang hợp
SPAD: Chỉ số SPAD – Một chỉ số tương quan thuận với
hàm lượng Chlorophyll trong lá.
IRRI: Viện nghiên cứu Lúa quốc tế
FAO: Tổ chức Nông nghiệp và Lương thực thế giới
TGMS: Dòng bất dục ñực gen nhân mẫn cảm với nhiệt ñộ
ƯTL: Ưu thế lai
Hm: Ưu thế lai vượt trung bình bố mẹ hay Ưu thế lai giả
ñịnh

Hb: Ưu thế lai vượt dòng bố hay Ưu thế lai thực
Hs: Ưu thế lai vượt ñối chứng hay Ưu thế lai chuẩn
STT: Số thứ tự



Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
vii

DANH MỤC BẢNG


STT Tên bảng Trang

2.1 Diện tích lúa chịu ảnh hưởng của hạn ở châu Á (triệu ha) 5

2.2 Thiệt hại do hạn hán gây ra hàng năm tại một số nước trên thế giới 7

4.1 Cường ñộ quang hợp của các con lai F1 và dòng bố mẹ tương
ứng trong các giai ñoạn xử lý hạn
36

4.2 Ưu thế lai về cường ñộ quang hợp của các con lai F1 trong các
giai ñoạn xử lý hạn
38

4.3 Cường ñộ thoát hơi nước của các con lai F1 và dòng bố mẹ 40

4.4 Ưu thế lai về cường ñộ thoát hơi nước của các con lai F1 trong
các giai ñoạn xử lý hạn

42

4.5 Hiệu suất sử dụng nước trong quang hợp của các con lai F1 và
dòng bố mẹ tương ứng
44

4.6 Ưu thế lai về hiệu suất sử dụng nước trong quang hợp của các
THL lai F1
46

4.7 ðộ nhạy khí khổng của các con lai F1 và dòng bố mẹ tương ứng 48

4.8 Ưu thế lai về ñộ nhạy khí khổng của các con lai F1 50

4.9 Hàm lượng CO
2
trong gian bào của các con lai F1 và dòng bố mẹ 52

4.10 Ưu thế lai về hàm lượng CO
2
trong gian bào của các con lai F1
trong ñiều kiện hạn nhân tạo
54

4.11 ðộ dẫn tế bào thịt lá của các con lai F1 và dòng bố mẹ tương
ứngtrong ñiều kiện hạn nhân tạo
56

4.12 Ưu thế lai về ñộ dẫn tế bào thịt lá của các con lai F1 58

4.13 Chỉ số SPAD của các con lai F1 và dòng bố mẹ tương ứng trong
ñiều kiện hạn nhân tạo
60

4.14 Ưu thế lai về chỉ số SPAD của các con lai F1 62

4.15 ðộ cuộn và ñộ thiếu hụt bão hòa của các con lai F1 và dòng bố
mẹ tương ứng trong ñiều kiện hạn nhân tạo
63

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
viii
4.16 Ưu thế lai về ñộ cuộn và ñộ thiếu hụt bão hòa của các con lai F1
trong ñiều kiện hạn nhân tạo
65

4.17 Thế nước trong thân chính của các con lai F1 và dòng bố mẹ
tương ứng trong ñiều kiện hạn nhân tạo
67

4.18 Ưu thế lai về thế nước trong thân chính của các con lai F1 trong
ñiều kiện hạn nhân tạo
68

4.19 ðộng thái tăng trưởng chiều cao cây của các con lai F1 và dòng
bố mẹ tương ứng qua các thời kỳ sinh trưởng
73

4.20 Ưu thế lai về chiều cao cây của các con lai F1 qua các thời kỳ
sinh trưởng

74

4.22 Ưu thế lai về số nhánh ñẻ của các con lai F1 qua các thời kỳ sinh
trưởng
77

4.23 ðộng thái ra lá trên thân chính của các con lai F1 và dòng bố mẹ
tương ứng qua các thời kỳ sinh trưởng 79

4.24 Ưu thế lai về số lá trên thân chính của các con lai F1 qua các thời
kỳ sinh trưởng
80

4.25 Khối lượng chất khô tích lũy của các con lai F1 và dòng bố mẹ
tương ứng trong ñiều kiện hạn nhân tạo
82

4.26 Ưu thế lai về khối lượng chất khô tích lũy của các con lai F1
trong ñiều kiện hạn nhân tạo
84

4.27 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các con lai F1
và dòng bố mẹ tương ứng trong ñiều kiện hạn nhân tạo
85

4.28 Ưu thế lai về năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các
con lai F1 trong ñiều kiện hạn nhân tạo
89

4.29 Tỷ lệ ñâm xuyênñâm xuyên của rễ mầm ở các con lai F1 và dòng

bố mẹ tương ứng trong ñiều kiện hạn nhân tạo
94

4.30 Ưu thế lai về khả năng ñâm xuyên của rễ mầm ở các con lai F1
trong ñiều kiện hạn nhân tạo
95


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
ix
DANH MỤC ðỒ THỊ

STT Tên ñồ thị Trang

1 ðồ thị tương quan giữa cường ñộ quang hợp (CðQH) và cường
ñộ thoát hơi nước (CðTHN) tại giai ñoạn hạn ở các công thức
hạn -60KPa (A) và không xử lý hạn (B) 69

2 ðồ thị tương quan giữa cường ñộ quang hợp (CðQH) và ðộ dẫn
tế bào thịt lá (Gm) ở các công thức hạn và ñối chứng không xử lý
hạn (B) 70

3 ðồ thị tương quan giữa cường ñộ quang hợp (CðQH) và ðộ
nhạy khí khổng (GS) tại giai ñoạn hạn ở các công thức hạn -
60KPa (A) và không hạn (B) 71

4 ðồ thị tương quan giữa năng suất và các yếu tố cấu thành năng
suất của các con lai F1, dòng bố và giống ñối chứng khi hạn giai
ñoạn trỗ 91

5 ðồ thị tương quan giữa năng suất và các yếu tố cấu thành năng
suất của các con lai F1 và dòng bố, giống ñối chứng khi không
xử lý hạn giai ñoạn trỗ 92

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
1

1. MỞ ðẦU

1.1. Tính cấp thiết của ñề tài
Biến ñổi khí hậu toàn cầu ñang ngày càng ảnh hưởng nghiêm trọng ñến
sản xuất nông nghiệp và an ninh lương thực. Sự ấm lên toàn cầu dẫn ñến
các hiện tượng nước biển ấm lên (El Nino) hay lạnh ñi (La Nina), từ ñó
chúng làm biến ñổi về cường ñộ, khối lượng của lượng mưa trên toàn thế
giới. Sự xuất hiện của El Nino dẫn ñến sự thay ñổi trong thời gian và phân
phối lượng mưa, kết quả gây nên các trận ngập lụt thường xuyên hơn,
nghiêm trọng hơn. Cùng với ñó thì hạn hán sẽ xảy ra ở nhiều khu vực
khác. Khu vực có lượng mưa lớn sẽ ñối mặt với lũ lụt thường xuyên,
trong khi các khu vực khác sẽ bị giảm lượng mưa và hạn hán gia tăng
(Kundzewicz và cs, 2007; Bates và cs, 2008).
Lúa gạo là cây lương thực quan trọng ở Châu Á. Mặc dù sản lượng
lúa gạo tăng lên rất nhiều lần từ sau cuộc cách mạng xanh, nhưng những
nhân tố luôn ảnh hưởng ñến sản xuất lúa gạo lại là hạn và lũ lụt. Hạn là
nhân tố chính ảnh hưởng ñến sản xuất lúa gạo, ñặc biệt ở các khu vực canh
tác dựa trên nguồn nước trời ở Châu Á và vùng ven sa mạc Sahara ở Châu
Phi. Ít nhất có 23 triệu ha lúa canh tác nhờ nước trời (20% tổng diện tích
trồng lúa) ở Châu Á ñược xác ñịnh là dễ xảy ra hạn hán. Cho dù hình thức
canh tác truyền thống có tưới tạo ra tới 75% sản lượng lúa thì hạn vẫn ñang
trở thành vấn ñề lớn bởi sự khan hiếm nước ñang làm tăng nhu cầu và cạnh
tranh sử dụng nước (Pandey, 2007). Lúa lai là bước ñi ñột phá trong công

tác gây tạo giống lúa, tạo ra phương pháp có hiệu quả ñể tăng năng suất. Sử
dụng rộng rãi ưu thế lai (ƯTL) vào sản xuất ñã góp phần làm tăng năng suất
nhiều loại cây trồng ñặc biệt là cây lúa với năng suất cao và khả năng chống
chịu cao hơn so với lúa ñịa phương và lúa cải tiến. Lúa lai F1 có ưu thế lai về
ña số các tính trạng so với lúa thuần như sinh trưởng mạnh, bộ rễ lớn, khả
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
2

năng về quang hợp tốt trong ñiều kiện bất thuận (nhiệt ñộ cao, ánh sáng
mạnh) (Pham và cs, 2004, 2005). Việc sử dụng các dòng bất dục ñực di
truyền nhân mẫn cảm với nhiệt ñộ (TGMS) ñể tạo ra các giống lúa lai hai
dòng như Việt Lai 20, Việt Lai 24, TH3-3 … là hướng ñi ñã và ñang
mang lại hiệu quả cho phát triển lúa lai ở Việt Nam (…). Ưu thế lai về
khả năng chịu hạn của con lai F1 giữa dòng TGMSs và một số giống lúa
chịu hạn như Bèo Diễn và IR71525 ñã ñược phát hiện (Dương Thị Thu
Hằng và Phạm Văn Cường, 2009). Do vậy, việc nghiên cứu biểu hiện
ƯTL ở lúa lai F1 giữa các giống lúa chịu hạn với dòng TGMS là việc làm
cần thiết giúp cho việc chọn tạo giống lúa lai chịu hạn. Xuất phát từ yêu cầu
trên chúng tôi tiến hành ñề tài:
“Ưu thế lai về các ñặc tính nông sinh học liên quan ñến khả năng chịu hạn
của một số tổ hợp lúa lai F1”
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
- ðánh giá biểu hiện ƯTL về một số ñặc ñiểm quang hợp và nông học liên
quan ñến khả năng chịu hạn của lúa lai F1 và dòng bố mẹ.
- ðánh giá ƯTL về các ñặc tính của rễ trong ñiều kiện hạn giai ñoạn nảy
mầm của các con lai F1 và dòng bố mẹ.
- Xác ñịnh một số tổ hợp lai có ƯTL và năng suất tốt trong ñiều kiện hạn
1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
1.3.1 Ý nghĩa khoa học
- Cung cấp thêm dẫn liệu khoa học phục vụ cho công tác chọn tạo và

canh tác lúa trong ñiều kiện hạn cho năng suất cao
1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn
- Chọn lọc ñược một số tổ hợp lai có ưu thế lai về khả năng chịu hạn.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
3

2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1. Biến ñổi khí hậu – thách thức với vấn ñề sử dụng nước cho sản xuất
nông nghiệp
Trong những thập kỷ tiếp theo, sẽ có nhiều thách thức ñược ñặt vào
nguồn nước dành cho tưới tiêu cũng như cho canh tác dựa trên nước trời. Nhu
cầu sử dụng nước trong nông nghiệp sẽ tiếp tục ở mức cao do sự tăng trưởng
kinh tế và áp lực dân số ngày càng tăng. Nhu cầu nước cho sản xuất phi nông
nghiệp dự kiến sẽ tăng nhanh hơn, gây sức ép lên nguồn cung cấp nước hiện
có dành cho tưới tiêu. Sử dụng nước ngầm làm nguồn cung cấp nước cho tưới
tiêu rất không bền vững và nó càng khiến cạn kiệt nguồn nước ngầm vốn ñã
ñang trở nên khan hiếm ở nhiều khu vực và trên toàn thế giới. Nhu cầu sử
dụng nước cho các vấn ñề liên quan ñến môi trường cũng sẽ khiến nguồn
nước khan hiếm trong tương lai. ðiều này càng làm cho nguồn nước ngày
càng suy thoái và bị ô nhiễm.
Biến ñổi khí hậu toàn cầu ảnh hưởng ñến chu trình thuỷ văn bằng nhiều
cách, và những thay ñổi này có ảnh hưởng nghiêm trọng cho sản xuất nông
nghiệp và an ninh lương thực. Phần lớn các tác ñộng thủy văn do biến ñổi khí
hậu sẽ ảnh hưởng ñến sản xuất nông nghiệp. ðiều này dẫn ñến sự cần thiết
phải có phương thức sử dụng nước phù hợp trong tất cả các lĩnh vực kể cả
nông nghiệp ñể thích nghí với sự biến ñổi khí hậu ñang diễn ra trên trái ñất.
Những biến ñổi khí hậu liên quan ñến nước chủ yếu bao gồm những
thay ñổi về cường ñộ, khối lượng, và biến ñổi của lượng mưa. Thay ñổi trong
thời gian và phân phối lượng mưa (ví dụ, lượng mưa biến ñổi) ñược kết hợp

với nhiều ngập lụt thường xuyên nghiêm trọng, và hạn hán ở nhiều khu vực.
Khu vực có lượng mưa dự kiến sẽ tăng ñối mặt với lũ lụt thường xuyên hơn
và nghiêm trọng cũng như sự xói mòn và bồi lắng hồ chứa tăng, trong khi khu
vực dự kiến giảm lượng mưa sẽ giảm lượng nước sẵn có và hạn hán gia tăng
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
4

(Kundzewicz và cs, 2007; Bates và cs, 2008). Mặc dù chỉ là dự ñoán nhưng
lượng mưa trong tương lai sẽ tăng chủ yếu ñược ở các vĩ ñộ cao, giảm trong
các vùng cận nhiệt ñới và vĩ ñộ thấp hơn (Bates và cs, 2008; Arnell, 1999).
Hơn nữa, nhiệt ñộ tăng sẽ làm băng tan chảy ở các ñầu cực, mực nước
biển dâng lên tác ñộng xấu ñến sản xuất nông nghiệp tại các lưu vực sông
(Barnet và cs, 2005). Mực nước biển dâng lên do sự giãn nở nhiệt của nước
biển và tan chảy của các lục ñịa băng sẽ dẫn ñến ngập lụt các vùng ñất thấp
ven biển, với những tác ñộng bất lợi lớn bao gồm xâm nhập mặn của vùng ñất
nông nghiệp ven biển, thiệt hại cho cơ sở hạ tầng, thủy triều xâm nhập vào
cửa sông ven biển và tầng chứa nước ngọt (Kundzewicz và cs, 2007). Những
khu vực sản xuất lương thực quan trọng sẽ bị ảnh hưởng bởi mực nước biển
dâng lên bao gồm Bangladesh và ñồng bằng sông Mekong ở ðông Nam Á.
Ngoài ra, nhiệt ñộ cao hơn sẽ làm tăng tỷ lệ bay hơi trên sự bốc thoát hơi vì
khả năng giữ nước cao hơn của khí quyển, làm giảm lưu lượng nước trong hồ
chứa và các loại ñất (Bates và cs, 2008). Những tác ñộng bất lợi của biến ñổi
khí hậu ñối với hệ thống nước ngọt làm tăng thêm các tác ñộng tiêu cực của
các áp lực khác, chẳng hạn như tăng dân số, thay ñổi hoạt ñộng kinh tế, thay
ñổi sử dụng ñất, và ñô thị hóa (Kundzewicz và cs, 2007)
2.2. Hạn hán ảnh hưởng trực tiếp ñến sản xuất lúa gạo Thế giới và Việt
Nam
Lúa gạo là cây lương thực quan trọng ở Châu Á. Mặc dù sản lượng lúa
gạo tăng lên rất nhiều lần từ sau cuộc cách mạng xanh, nhưng những nhân tố
luôn ảnh hưởng ñến sản xuất lúa gạo lại là hạn và lũ lụt. Hạn là nhân tố chính

ảnh hưởng ñến sản xuất lúa, ñặc biệt ở các khu vực canh tác dựa trên nguồn
nước trời ở Châu Á và vùng ven sa mạc Sahara ở Châu Phi. Ít nhất có 23 triệu
ha lúa canh tác nhờ nước trời (20% tổng diện tích trồng lúa) ở Châu Á ñược
xác ñịnh là dễ xảy ra hạn hán… (Bảng 2.1). Cho dù hình thức canh tác truyền
thống có tưới chiếm tới 75% tổng sản lượng lúa, hạn trở thành vấn ñề lớn bởi
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
5

sự khan hiếm nước ñang làm tăng nhu cầu và cạnh tranh sử dụng nước
(Pandey, 2007). Ấn ðộ - nơi có dân số chiếm hơn một phần sáu dân số thế
giới – lại là nước có diện tích trồng lúa gặp hạn hán lớn nhất (59% diện
tích lúa hạn của Châu Á). Hầu hết các vùng gặp hạn chủ yếu là canh tác nhờ
nước trời.
Bảng 2.1. Diện tích lúa chịu ảnh hưởng của hạn ở châu Á (triệu ha)
Diện tích lúa Diện tích lúa bị hạn
ðất nước
Lúa cạn Lúa nước Lúa cạn Lúa nước
Ấn ðộ 6,30 16,00 6,30 7,30
Bănglades 0,90 6,00 0,90 0,80
Sri Lanka 0,06 0,20 - na.
Nêpan 0,10 1,00 0,10 0,27
Myanma 0,30 2,50 0,30 0,28
Thái Lan 0,05 8,00 - 3,10
Lào 0,20 0,40 0,20 0,09
Campuchia - 1,70 - 0,20
Việt Nam 0,50 3,00 0,50 0,30
Inñônêsia 1,10 4,00 1,10 0,14
Trung Quốc 0,60 2,00 0,60 0,50
Philippin 0,07 1,20 - 0,24
Tổng số 10,00 46,00 10,00 13,00

Nguồn trích dẫn: Pandey và Bhandari (2007)
Việt Nam cũng không nằm ngoại lệ với diện tích lúa cạn hàng năm là
0,5 triệu ha và cùng với nó là 0,3 triệu ha lúa nước gặp ñiều kiện hạn hán tại
một thời ñiểm nào ñó trong năm. Với diện tích bị hại lớn như vậy cũng sẽ ảnh
hưởng không ít ñến tập quán canh tác và sản lượng lúa của nước ta.
Cũng tại Việt Nam thì giai ñoạn từ 1959 – 2004 cũng ñã có 17 năm xảy
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
6

ra hạn hán (Pandey, 2007) (Bảng 2.2). Với tần xuất hạn hạn xuất hiện là 0,3.
Trong khi ñó ñiều này ở Ấn ðộ và Thái Lan là 0,46 và 0,45. Tần suất xuất
hiện hạn hán ñược ñánh giá là cao ở tất cả các nước nghiên cứu với mức biến
ñộng là 0,21 (Nêpan) ñến 0,46 (Ấn ðộ và Inñônêsia).
Bảng 2.2 là một thống kê về sự gây hại của hạn hán lên các quốc gia
trên thế giới. Ví dụ ñợt hạn hán từ 1980-84 của thế kỷ trước xảy ra ở khu vực
ðông Bắc Châu Phi (Khu vực ñược gọi với cái tên Sừng Châu Phi) ñã khiến
40 triệu người lâm vào cảnh thiếu thốn lương thực. Và không chỉ có vậy, 150
triệu người Châu Phi cũng chịu ảnh hưởng tương tự của những ñợt hạn từ
1980-1985. Tại các nước khác trên thế giới, giai ñoạn này hạn hán ñã khiến
sản lượng ngũ cốc thế giới giảm 5% so với năm trước ñó. ðiều này ñồng
nghĩa với việc một phần lớn người dân chịu cảnh thiếu lương thực hoặc chết
ñói trong khi dân số thì tăng lên và sản lượng lương thực thì giảm xuống.
Một thiệt hại khác cũng ñược thống kê ở Châu Phi khi xảy ra hạn hán
giữa năm 1991 và 1992. ðã có hơn 60% sản lượng ngô bị mất ñi ở các quốc
gia này, cùng với ñó bắt buộc các chính phủ phải nhập khẩu tới 5 triệu tấn ngô
hạt vào năm tiếp theo ñể tránh nạn ñói trong năm ñó.
Không chỉ ở Châu Phi, Châu Á cũng là nơi chịu nhiều ảnh hưởng của
hạn hán với hai quốc gia ñông dân số nhất nhì thế giới là Ấn ðộ và Trung
Quốc. Ở Trung Quốc, năm 2004 hạn ñã xảy ra và gây tác ñộng xấu ñến 52%
số tỉnh thành của quốc gia này, cùng với ñó là 23 triệu dân và 16 triệu ha hoa

màu ñã bị ảnh hưởng. Kết quả là ñất nước này mất ñi 1,3% GDP ñóng góp từ
nông nghiệp. Và hàng năm cũng tại quốc gia này hạn hán lấy ñi từ 0,5 – 3,3%
GDP từ nông nghiệp và chi phí ñể khắc phục hậu quả.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
7

Bảng 2.2. Thiệt hại do hạn hán gây ra hàng năm
tại một số nước trên thế giới
Năm
ðất nước chịu ảnh
hưởng
Thiệt hại gây nên bởi hạn hán
1980-84
a

Khu vực ðông Bắc Châu
Phi (Sừng Châu Phi)
Khoảng 40 triệu người chịu ảnh hưởng ở khu vực này
1980-85
b
Châu Phi
Xung quanh 150 triệu người ở Châu Phi chịu ảnh
hưởng
1983-84
c

Hoa Kỳ, Châu Âu và
Châu Phi
Sản lượng ngũ cốc của thế giới giảm 5% so với năm

trước ñó
1991-92
d
Châu Phi
Sản lượng Ngô giảm 60% và ñây là nguyên nhân dẫn
ñến việc nhập khẩu 5 triệu tấn ngô vào năm tiếp theo
2002
e

Vùng ven Sahara, Châu
Phi
Hơn 40 triệu người ñối mặt với khủng hoảng lương thực
2004
f
Châu Phi
Khủng hoảng, suy dinh dưỡng và chết ñói xảy ra khắp
Châu Phi
2004
g
Trung Quốc
Hạn ảnh hưởng ñến 23 triệu dân ở 52% các tỉnh, tác
ñộng ñến 16 triệu ha các cây trồng khác và mất ít nhất
1,3% ñóng góp GDP từ nông nghiệp
Hàng năm
h
Trung Quốc
Hàng năm hạn hán làm mất ñi 0,5-
3,3% ñóng góp cho
GDP từ nông nghiệp.
1957-58

i
Ấn ðộ Sản xuất nông nghiệp giảm 50% so với năm trước
1987
i
Ấn ðộ
Ảnh hưởng ñến 60% diện tích cây trồng và 285 triệu
dân
2002
j
Ấn ðộ
Tác ñộng ñến 55% diện tích ñất nước và 300 triệu dân.
Sản xuất cây lấy hạt và lúa gạo giảm 15% và 19% giá
trị
1998
k
Thái Lan
Tác ñộng ñến 95% các tỉnh, ảnh hưởng ñến 0,9 triệu ha
trồng trọt và mất gần 2,4% ñóng góp của nông nghiệp
cho GDP
2004
k
Thái Lan
Ảnh hưởng ñến 8 triệu người ở 92% ñất nước với hơn 2
triệu ha canh tác bị gây hại và mất tới 2,2% ñóng góp
của nông nghiệp cho GDP
2004
f
Việt Nam
Ảnh hưởng ñến 1 triệu dân ở 8 tỉnh miền núi và sản
xuất nông nghiệp bị mất gần 80 triệu ñô la Mỹ

Hàng năm
l
Hoa Kỳ
Hàng năm giá trị mất ñi do hạn hán tương ñương 6-8 tỷ
ñô la Mỹ
Nguồn: a-AMS (1997). b-Loftas và Ross (1995). c-Winsner và Chase (1984). d-Kumar (2005),
e-FAO (2002). f-Reuters (2005). g-MWR (2004). h-Pandey và Bhandari (2007). i-FAO (2001). j-
PACS (2004). k-Ngân hàng Thái Lan (2005). ISDR-UN (2005).
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
8

Ấn ðộ, quốc gia có dân số hơn 1 tỷ người. ðây là quốc gia sản xuất
nhiều lương thực nhất thế giới nhưng lại luôn bị hạn hán lấy ñi rất nhiều thành
quả lao ñộng của mình. Năm 1957-58, hạn hán ñã làm giá trị sản xuất nông
nghiệp ở quốc gia này chỉ còn 50% so với năm trước ñấy. Không dừng lại ñó,
Ấn ðộ có tới 285 triệu dân và 60% diện tích cây trồng cũng bị tác ñộng khi
hạn hán gây hại vào năm 1987. ðến năm 2002 hạn hán lại quay trở lại với
quốc gia Nam Á này, và lần này là mức gây thiệt hại tới 15% sản xuất cây lấy
hạt và lúa gạo giảm 19% giá trị của chúng với 55% ñất nước và 300 triệu dân
chịu ảnh hưởng.
Việt Nam không nằm ngoại lệ, năm 2004 ñã xảy ra hạn hán ở các tỉnh
miền núi phía Bắc với tổng thiệt hại lên tới 80 triệu ñôla và 1 triệu dân ở 8
tỉnh miền núi chịu ảnh hưởng.
2.3. ðặc ñiểm chống chịu hạn của cây lúa
Hạn có tác hại rất lớn, trước tiên nó phá vỡ sự cân bằng nước trong cây,
từ ñó ảnh hưởng ñến các hoạt ñộng sinh lí khác của cây như quang hợp, hô
hấp, dinh dưỡng khoáng, vận chuyển và tích luỹ chất hữu cơ… Ảnh hưởng
tổng hợp lên sinh trưởng và phát triển làm giảm năng suất thu hoạch (Hoàng
Minh Tấn và cs, 2000). Do ñó muốn tồn tại trong ñiều kiện khô hạn cây lúa
phải có các ñặc tính chống chịu tương ứng. Lúa là cây loại cây rất dễ mẫn

cảm với hạn một phần là do bộ rễ nhỏ, khí khổng ñóng nhanh và sự nhanh già
yếu của lá trong ñiều kiện hạn nhẹ. Giống như các cây trồng khác, lúa có thể
ñương ñầu với hạn bằng ba cách khác nhau: trốn hạn, tránh hạn và chịu hạn
(Hoàng Minh Tấn và cs, 2000). Thời gian sinh trưởng thích hợp ñể có thể
hoàn thành các giai ñoạn sinh trưởng mẫn cảm với hạn khi ngay trong khi có
ñủ nước ñược coi như một cách của trốn hạn. Tránh hạn với bộ rễ có thể ăn
sâu xuống tầng ñất dưới hoặc bằng cách giảm sự thoát hơi nước mà không
ảnh hưởng tới năng suất ñược coi là sự tránh hạn. Những cơ chế như: ñiều
chỉnh ñộ thẩm thấu (OA) nhờ ñó mà cây có thể duy trì áp suất trương nước
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
9

của tế bào trong ñiều kiện hạn của ñất ñược xếp vào cơ chế chịu hạn. Các cơ
chế tránh hạn biểu hiện ngay cả khi cây không bị hạn do ñó các cơ chế này
ñược xem như rất cơ bản, vốn có. Các cơ chế chịu hạn lại là kết quả phản ứng
của cây khi bị hạn và do ñó ñược coi là tính thích ứng. Khả năng chịu hạn là
khả năng cây có thể giữ không ñể mất nước hoặc nhanh chóng bù lại sự thiếu
nước thông qua những biến ñổi hình thái. Duy trì áp suất thẩm thấu nội bào có
tác dụng bảo vệ hoặc duy trì sức sống của tế bào chất ngay cả khi bị mất nước
cực ñoan (Lê Trần Bình và cs, 1998; Hoàng Minh Tấn và cs, 2000). Khi hạn ở
giai ñoạn cuối của thời kỳ sinh trưởng hay xảy ra có thể dự ñoán ñược, cây
thường trốn hạn nhờ rút ngắn thời gian sinh trưởng và nhờ cách này năng suất
ñược cải thiện. Cơ chế tránh hạn và chịu hạn lại thường ñược cây sử dụng
trong trường hợp thời ñiểm bị hạn không ñược dự báo trước.
Ở những vùng ñất dốc phía Bắc Ấn ðộ và Băngladesh, trốn hạn là cơ
chế vô cùng quan trọng giúp cho cây lúa vẫn có thể cho năng suất trong ñiều
kiện cực kỳ thiếu nước. Ở những vùng này, thời ñiểm bắt ñầu của mùa mưa
thường là tháng sáu và kết thúc rất sớm vào cuối tháng chín. Những giống lúa
Aus ngắn ngày thường ñược trồng ở ñây, một số giống có thể thu hoạch chỉ
sau 80 ngày. Những giống này sẽ tránh ñược hạn ở giai ñoạn sinh trưởng

cuối, nhưng ñặc tính này cũng không hẳn ñược coi là chịu hạn. Tuy nhiên
những giống này cũng cần ñược chú ý vì chúng có những ñặc ñiểm chịu hạn
rất tốt. Những giống lúa Aus này có thể thích ứng ñược ở nhiều vùng sinh thái
và có thể trồng ñược ở cả những vùng có tưới và và vùng ñất cao, dốc.
Hướng thích nghi khác nữa là duy trì sự hấp thu nước. ðể duy trì trạng
thái nước cao trong mô thì hệ rễ phải ăn sâu lấy ñược nước ngầm, ñồng thời
số lượng rễ và mật ñộ rễ của chúng phải rất cao (Lê Trần Bình và cs, 1998;
Hoàng Minh Tấn và cs, 2000). Nhờ vào bộ rễ khoẻ như vậy mà cây lúa có thể
lấy ñược nước lúc khô hạn ñể duy trì trạng thái nước cao trong mô. Khi so
sánh rễ lúa và rễ của các cây lấy hạt khác, rõ ràng là rễ lúa thích ứng rất kém
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
10
với ñiều kiện thiếu nước. Nhiều nghiên cứu ñã cho thấy rễ của cây cao lương
và rễ lúa có thể lấy ñược cùng một lượng nước ở lớp ñất mặt sâu xuống 60
cm. Tuy nhiên, rễ lúa lại hút ñược ít nước hơn khi xuống sâu hơn dưới 60 cm,
trong khi ñó rễ cao lương vẫn duy trì khả năng hút nước như vậy ở ñộ sâu hơn
nhiều (Fukai, 1999). Các giống lúa cạn thường có bộ rễ ăn sâu hơn và chính
ñiều này giúp cho chúng có thể hút nước từ ñất và cho năng suất cao trong
ñiều kiện hạn. Ở lúa nước, khả năng ăn sâu của rễ có tương quan nhẹ với năng
suất trong ñiều kiện hạn (P=0.38). Sự tương quan này chưa ñược công bố ở
lúa cạn nhưng có thể ở những giống lúa này, giá trị tương quan cao cao hơn
so với lúa nước. Những giống lúa cạn có tỷ lệ khối lượng của phần rễ ñâm sâu
trên khối lượng thân lớn thì sẽ cho khả năng chịu hạn tốt (Fukai S and Cooper
M, 1995). Sự phân bố cacbon giữa thân và rễ cũng là một chỉ tiêu quan trọng
trong ñiều kiện hạn. Nếu tỷ lệ cacbon ở rễ lớn, năng suất sẽ bị giảm. Nếu tỷ lệ
này nhỏ, cây sẽ vượt qua ñược giai ñoạn hạn và năng suất bị giảm nhẹ. Sự ăn
sâu của rễ góp phần trong việc tránh hạn cũng rất ñặc biệt, vì lớp ñất mặt
thường không tốt cho sự phát triển của rễ do pH không thích hợp và ít dinh
dưỡng hơn. Rễ lúa có ñộ dẫn nước kém hơn so với các cây thân cỏ khác do sự
có mặt của mô thông khí lớn, vách không bào và nội bì nhỏ. ðộ dẫn nước của

rễ lúa kém có thể quan sát bằng mắt trên cánh ñồng, khi mà cây lúa có thể bị
héo ngay cả trong trường hợp ñất ñẫm nước nếu nhu cầu thoát hơi nước lớn.
Có hai con ñường quan trọng ñể dẫn nươc trong ñất qua bề mặt rễ ñi vào các
mạch xylem: sự dẫn truyền từ tế bào ñến tế bào (symplastic và transcellular)
hoặc qua khoảng không gian giữa các tế bào (apoplastic). Sự vận chuyển
nước từ tế bào sang tế bào ñược ñiều khiển bởi aquaporin – màng protein
ñóng vai trò như các kênh dẫn nước . Con ñường apoplastic ñóng góp nhiều
hơn trong sự hút vận chuyển nước của cây.
Rễ sẽ càng nhỏ dần khi phát triển, ñiều này giúp làm tăng lực chống trụ
của chúng, cuối cùng sẽ làm cho nước ñi lên là rất khó (Fukai S and Cooper
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
11
M, 1995). Giả thuyết sự tăng kích thước của mạch xylem sẽ làm tăng khả
năng hút nước của rễ ở các tầng ñất sâu ñược ñưa ra. Có những nghiên cứu ñã
cho thấy ñộ dày của rễ tương quan với năng suất ở lúa nước (r=0.33)
Rễ lúa dễ bị hiện tượng tạo bọt khí (sự phá vỡ cột nước trong các
xylem do sự tạo thành bong bóng khí). Bọt khí xảy ra khi lực của dòng
nước trong các mạch xylem không theo kịp với tốc ñộ thoát hơi nước. Áp
suất rễ, một cơ chế trong ñó cây lúa có thể khắc phục ñược hiện tượng bị
bọt khí vào ban ñêm ñã ñược công bố là một trong những ñặc tính rất quan
trọng của chịu hạn
Bộ rễ lý tưởng ñối với lúa cạn ñược cho là rễ dày, dài với mạch xylem
lớn sẽ có thể hút nước ở các tầng ñất sâu (Fukai S and Cooper M, 1995,
Nguyen và cs, 1997). Kiểu rễ này thường ñi cùng với khả năng ñẻ nhánh vừa.
Nếu cây lúa ñẻ nhiều nhánh sẽ có nhiều rễ bất ñịnh như vậy sẽ làm giảm
lượng ñồng hóa cho rễ có thể ñâm sâu hơn (Nguyen và cs, 1997).
Một cơ chế rất quan trọng làm giảm ảnh hưởng của hạn ñó là cơ chế
ñóng khí khổng ở thời kỳ ñầu bị hạn. ðặc trưng thích nghi này làm giảm sự
mất nước và giảm sự hấp thu bức xạ mặt trời. ðiều này có thể ñạt ñược bằng
sự vận ñộng của lá song song với tia sáng ñể nhận ñược ánh sáng ít nhất, ñặc

biệt là vào ban trưa (Hoàng Minh Tấn và cs, 2000). Khí khổng ñóng sẽ làm
giảm sự mất nước, nhưng cũng sẽ làm giảm sự trao ñổi khí giữa cây và môi
trường xung quanh. CO
2
hấp thụ từ không khí giảm sẽ làm giảm quang hợp.
Cơ chế này sẽ rất hiệu quả cho cây sống sót trong ñiều kiện hạn, nhưng lại
làm giảm năng suất. Sự ñóng khí khổng sớm sẽ giúp cây chịu hạn rất hiệu quả
trong một số trường hợp nhưng sẽ không hiệu quả nếu bị cây bị hạn ngắn,
thường xuyên và tương ñối nhẹ. Sự ñiều tiết ñộ dẫn của khí khổng rất phức
tạp và ít ñược biết tới, nhưng quá trình này chủ yếu ñược cho rằng do sự phản
ứng với thiếu nước, trạng thái ít nước ở rễ sẽ ñược dẫn truyền ñến lá qua tín
hiệu abscisisc axit (ABA) . Sự ña dạng về gen có ý nghĩa ñối với ñộ nhạy cảm
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
12
của khí khổng ñối với trạng thái nước của lá ñã ñược công bố ở lúa. Ngoài ra
sự cuộn tròn lá lại, sự cụp lá xuống, sự phủ một lớp lông dày hoặc phủ một
lớp sáp dày cũng tránh ñược sự mất nước (Hoàng Minh Tấn và cs, 2000).
Những biểu hiện chống chịu hạn tốt của lúa cạn trên ñồng ruộng khi
xảy ra hạn hán là có mức suy giảm chiều cao, số nhánh, kích thước lá, chiều
dài bông, khối lượng và kích thước hạt. Cây sinh trưởng bình thường, ñầu lá ít
bị khô hay biến vàng, ñiểm cuốn lá thấp, các bông lúa phải trỗ thoát và ñộ
hữu dục cao. Về khả năng sinh trưởng, quần thể giống lúa chịu hạn có khả
năng sinh trưởng nhanh và mạnh, sớm tạo ra diện tích ñể che phủ mặt ñất, hạn
chế cỏ dại ñồng thời hạn chế sự bốc hơi nước qua bề mặt ruộng (Vũ Văn Liết,
Tăng Thị Bích Hạnh, 2004). Các giống chịu hạn có thời gian sinh trưởng càng
ngắn ngày sẽ sử dụng nước càng tiết kiệm và hiệu quả, hạn chế ñược tác hại
của hạn hán, thiên tai rủi ro. Tính trạng chiều cao cây tương quan nghịch với
ñiểm chống chịu hạn. Chiều cao cây tăng thì ñiểm chịu hạn thấp. Có thể
những kiểu hình cao cây của dòng lúa cạn trong ñiều kiện gieo cạn và không
có tưới biểu hiện cho khả năng tăng cường tích luỹ chất khô của chúng khi

xảy ra thiếu hụt nước. Tuy nhiên chiều cao tăng làm giảm khả năng chống ñổ
của các giống lúa. Một trong những nguyên nhân làm giảm năng suất, làm
ảnh hưởng ñến quá trình thu hoạch khi trồng trong ñiều kiện nước trời (Vũ
Văn Liết, Tăng Thị Bích Hạnh, 2004). ðối với các giống lúa cạn, sự suy giảm
số nhánh mạnh nhất trong ñiều kiện không tưới xảy ra ñối với các giống lúa
cạn có khả năng ñẻ nhánh nhiều trong ñiều ñủ nước. Những giống này ñều có
số bông hữu hiệu trên khóm, số hạt trên bông, số hạt chắc trên bông, khối
lượng 1000 hạt ñều giảm và tỉ lệ hạt lép tăng nên năng suất thực thu của các
giống ñều giảm. Tỉ lệ hạt lép cũng phản ánh khả năng chống hạn của các
giống lúa trong giai ñoạn sinh trưởng sinh thực. Nếu tỉ lệ hát lép cao tức là tỉ
lệ hữu thụ thấp cho thấy khả năng chịu hạn kém (Vũ Tuyên Hoàng và cs,
1996; Vũ Văn Liết và cs, 2004).
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
13
2.4. Ưu thế lai và dòng bất dục ñực nhân mẫn cảm nhiệt ñộ (TGMS) ở
cây lúa
2.4.1. Ưu thế lai và những biểu hiện ưu thế lai ở cây lúa
Ưu thế lai (UTL) là một thuật ngữ ñể chỉ hiện tượng quần thể con lai
F1 thu ñược bằng cách lai giữa bố, mẹ khác nhau về mặt di truyền, chúng tỏ
ra hơn hẳn bố, mẹ về sinh trưởng, sức sống, sinh sản, chất lượng, khả năng
thích ứng và một số ñặc trưng, ñặc tính tính khác. Việc sử dụng ưu thế lai ở
F1 trong sản xuất ñại trà, nhằm tăng thu nhập và hiệu quả kinh tế ñược gọi là
khai thác ưu thế lai .
Có thể phân ra các dạng thể hiện ưu thế lai: Ưu thế lai ở các cơ quan
sinh sản; ưu thế lai ở bộ phận sinh dưỡng và ưu thế lai thể hiện tính chống
chịu ñối với các tác ñộng của các yếu tố môi trường. ðể ñịnh lượng mức ñộ
thể hiện ưu thế lai của các tính trạng, người ta phân ưu thế lai thành các
trường hợp sau:
- Ưu thế lai thực: Con lai F1 vượt hơn dạng bố mẹ tốt nhất theo tính trạng
nghiên cứu (về chiều dương hoặc chiều âm).

- Ưu thế lai chuẩn: Con lai F1 vượt hơn giá trị của một giống chuẩn (giống
ñối chứng) nào ñó khi ñem so sánh.
- Ưu thế lai trung bình: Con lai F1 vượt hơn giá trị trung bình của các giống
bố mẹ
Như vậy, ưu thế lai là một hiện tượng sinh học tổng hợp thể hiện các ưu
việt theo nhiều tính trạng ở con lai F1 khi tiến hành lai bố mẹ ñược phân biệt
theo nguồn gốc, ñộ xa di truyền, ñiều kiện sinh thái. Sự thể hiện ưu việt của
tính trạng ở con lai F1 ñem lợi ích cho tiến hoá và cho tạo giống ở những ñiều
kiện sinh thái và canh tác xác ñịnh. Tạo giống ưu thế lai là con ñường có hiệu
quả cao và rõ rệt nhất vì nó tập hợp ñược nhiều tính trạng vào một kiểu gen
mà chúng ta mong muốn (năng suất, sức sống, thời gian sinh trưởng ngắn,
chất lượng tốt, khả năng chống chịu với ñiều kiện ngoại cảnh bất lợi…).
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
14
Xác ñịnh mức ñộ ưu thế lai dựa trên các giá trị về ưu thế lai giả ñịnh, ưu
thế lai thực và ưu thể lai chuẩn:
- Ưu thế lai giả ñịnh:
Hm (%) = (( F
1
- 1/2(P
1
+P
2
)) / 1/2(P
1
+P
2
) x 100
Hm: Ưu thế lai giả ñịnh hay ưu thế lai trung bình.
F

1
: Số ño trung bình của tính trạng ở con lai F1.
P1: Số ño trung bình của tính trạng ở P1.
P2: Số ño trung bình của tính trạng ở P2.
- Ưu thế lai thực:
Hb (%) = (F1 – Pb)/Pb x 100
Hb (%): Ưu thế lai thực.
F
1
: Số ño của tính trạng ở con lai F1.
Pb: Số ño tính trạng ở bố hoặc mẹ cao nhất.
- Ưu thế lai chuẩn:
Hs (%) = ( F1-S)/S x 100
Hs (%): Ưu thế lai chuẩn.
F1: Số ño của tính trạng ở con lai F1.
S: Số ño của tính trạng ở giống chuẩn.
Những biểu hiện ưu thế lai ở cây lúa ñược ñánh giá thông qua các tính
trạng về số lượng cũng như chất lượng:
Ưu thế lai về tính trạng chiều cao cây:
Chiều cao cây phụ thuộc vào bố mẹ chúng, do ñó về chiều cao của con
lai F
1
có thể âm hoặc dương hoặc nằm trung gian giữa bố và mẹ. Theo
Nguyễn Thị Trâm cho rằng chiều cao cây liên quan ñến tính chống ñổ cho
nên khi chọn bố mẹ phải chú ý ñúng mức ñể con lai F
1
cao tương ñương với
giống lúa bán lùn (Nguyễn Thị Trâm và cs, 2000). Do ñó gen lùn ñóng vai trò
quan trọng trong quá trình tạo ra kiểu cây lúa lí tưởng. Yuan L.P (1974) ñã
xây dựng mô hình lí tưởng cây lúa là phải có chiều cao ñạt 100 cm và chiều

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
15
cao thân là 70 cm. Theo Yosida (1985) các giống thấp cây có chiều hướng ñẻ
nhiều là yếu tố tạo năng suất sau này.
Ưu thế lai về các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất.
Năng suất là mục tiêu lớn nhất của các nhà chọn tạo giống và người sản
xuất. Vì vậy sự biểu hiện ƯTL về năng suất và các yếu tố liên quan cũng
ñược quan tâm nhiều. Tính trạng năng suất cá thể do một số gen lặn ñiều
khiển (Levit, 1990), vì vậy ƯTL về năng suất thường có biểu hiện dương và
phụ thuộc vào số bông trên khóm, khối lượng 1000 hạt, tỉ lệ hạt chắc, số hạt
trên bông. ƯTL về số hạt trên bông ñã ñược xác ñịnh theo Phạm Văn Cường
và cs (2004), lúa lai có nhiều bông trên khóm, bông to, nhiều hạt và tỉ lệ hạt
chắc cao do lúa lai ñẻ sớm, ñẻ nhiều, hạt nhiều và nặng, trên bông có nhiều
gié cấp một (15- 13 gié), mỗi gié cấp một có từ 3- 7 gié cấp hai, mỗi gié cấp
hai có từ 5- 7 hạt, mỗi bông khoảng 180- 250 hạt, số hạt chắc khoảng 150-
180 hạt và khối lượng 1000 hạt từ 25- 28 gam, khối lượng bông trung bình ñạt
4- 7 gam (Nguyễn Công Tạn và cs, 2002). Vì vậy khối lượng bông của lúa lai
cao hơn so với lúa thường từ 1- 1,5 lần. Theo Phạm Ngọc Lương (1998) ñã
chỉ ra nhiều tổ hợp lúa lai cho ƯTL về năng suất 20- 37%. Các kết quả ñánh
giá trên các tổ hợp lúa lai có 28 tổ hợp (chiếm 95,5%) biểu hiện ƯTL cao ở
năng suất hạt, trong ñó có 18 tổ hợp ñạt mức tăng ñáng kể. ƯTL biểu hiện ở
tất cả các tổ hợp lai và tăng 35% của bố mẹ trung bình. Virmani (1981- 1982)
xác ñịnh ƯTL giả ñịnh về năng suất là 73%, ƯTL thực là 57%, ƯTL chuẩn là
34% (Nguyễn Thị Nương và cs, 1996). Như vậy ở lúa lai ƯTL về năng suất
ñược biểu hiện rất cao, ñiều ñó lí giải cho việc diện tích gieo trồng lúa lai
không ngừng tăng lên trong những năm gần ñây Hầu hết các tác giả ñều phát
hiện ñược rằng ưu thế lai về các ñặc tính của bông lúa di truyền theo hiệu ứng
cộng,các tác giả còn cho biết tính trạng chiều dài bông do hai gen trội là Pl2
và Pl6 ñiều khiển nằm trên NST số 2 và số 6 quy ñịnh và chúng thường liên
kết với tính trạng chiều dài lá ñòng.