Đánh giá khả năng kết hợp và ảnh hưởng của một số biện pháp kỹ thuật đến năng suất hạt lai f1 tổ hợp lúa lai hai dòng có triển vọng

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




NGUYỄN THỊ HẠNH



ðÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KẾT HỢP VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA
MỘT SỐ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT ðẾN NĂNG SUẤT
HẠT LAI F1 TỔ HỢP LÚA LAI HAI DÒNG CÓ TRIỂN
VỌNG





LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI - 2014
BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI




NGUYỄN THỊ HẠNH




ðÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KẾT HỢP VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA
MỘT SỐ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT ðẾN NĂNG SUẤT
HẠT LAI F1 TỔ HỢP LÚA LAI HAI DÒNG CÓ TRIỂN
VỌNG





CHUYÊN NGÀNH : KHOA HỌC CÂY TRỒNG
MÃ SỐ : 60.62.01.10



NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. TRẦN VĂN QUANG

HÀ NỘI - 2014
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

i

LỜI CAM ðOAN
*****
Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu kết
quả nghiên cứu ñược nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng ñược công
bố trong bất kỳ một công trình khoa học nào khác. Các thông tin trích dẫn sử
dụng trong luận văn ñều ñược ghi rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày 20 tháng 06 năm 2014

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Hạnh

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

ii
LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập và thực hiện nghiên cứu ñề tài, ngoài sự cố
gắng nỗ lực của bản thân, tôi ñã nhận ñược sự giúp ñỡ tận tình của các cá
nhân và ñơn vị thực tập. Tôi xin ghi nhận và bày tỏ lòng biết ơn tới những tập
thể, cá nhân ñã dành cho tôi sự giúp ñỡ quý báu ñó.
Trước tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và trân trọng tới thầy
giáo TS. Trần Văn Quang ñã tận tình dạy bảo và tạo mọi ñiều kiện thuận lợi
ñể tôi hoàn thành tốt luận văn của mình.
Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp ñỡ và chỉ bảo tận tình của PGS.TS.
Nguyễn Thị Trâm, Th.S Nguyễn Văn Mười, cùng toàn thể cán bộ công nhân
viên Phòng Công nghệ lúa lai – Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng –
Trường ðại học nông nghiệp Hà nội ñể tôi hoàn thành luận văn của mình.
Tôi xin chân thành cảm ơn những ý kiến ñóng góp quý báu của các
thầy, cô trong khoa Nông học.
Cuối cùng, tôi cảm ơn sự cổ vũ, ñộng viên và giúp ñỡ của gia ñình,
người thân, bạn bè trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn này.

Hà Nội, ngày …. tháng … năm 2014
Tác giả luận văn


Nguyễn Thị Hạnh

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

iii

MỤC LỤC

Lời cam ñoan i
Lời cảm ơn ii
Mục lục iii
Danh mục từ viết tắt vi
Danh mục bảng vii
Danh mục ñồ thị ix
PHẦN I MỞ ðẦU 1
1.1. ðặt vấn ñề 1
1.2. Mục ñích và yêu cầu của ñề tài 2
1.2.1. Mục ñích 2
1.2.2. Yêu cầu của ñề tài 2
PHẦN II TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3
2.1. Nghiên cứu về hiện tượng ưu thế lai ở cây lúa 3
2.2. Sự biểu hiện ưu thế lai ở một số tính trạng của cây lúa 4
2.2.1. Ưu thế lai về tính trạng chiều cao cây 4
2.2.2. Ưu thế lai ở tính trạng thời gian sinh trưởng 5
2.2.3. Ưu thế lai ở một số tính trạng sinh lý 5
2.2.4. Ưu thế lai biểu hiện ở khả năng chống chịu 5
2.2.5. Ưu thế lai về các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất 7
2.2.6. Ưu thế lai thể hiện ở tính trạng chất lượng 7
2.3. Khai thác ưu thế lai ở cây lúa theo phương pháp lai hai dòng 9
2.3.1. Phát hiện và nghiên cứu dòng bất dục ñực mẫn cảm quang chu kỳ

(Photoperiodic-sensitive Genic Male Sterility – PGMS) 10
2.3.2. Những nghiên cứu về dòng bất dục ñực mẫn cảm nhiệt ñộ (Thermo –
sensitive Genetic Male Sterility – TGMS) 11
2.4. Nghiên cứu chọn tạo giống lúa lai chất lượng cao 13
2.4.1. Nghiên cứu và phát hiện tính thơm ở lúa 15
2.4.2. Hình dạng hạt gạo 20
2.4.3. Phẩm chất xay xát 21
2.4.4. Chất lượng cơm 21
2.4.5. Hàm lượng protein 23
2.5. Một số nghiên cứu về biện pháp kỹ thuật sản xuất hạt lúa lai F1 23
2.5.1. Xác ñịnh thời vụ sản xuất hạt lai F1 24
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

iv

2.5.2. Nghiên cứu tỷ lệ hàng bố mẹ 25
2.5.3. Nghiên cứu mật ñộ và số dảnh cơ bản 26
2.5.4. Nghiên cứu sử dụng GA3 ñể nâng cao năng suất hạt lai F1 26
2.5.5. Nghiên cứu sử dụng các biện pháp kỹ thuật canh tác khác 27
2.5.6. Nghiên cứu biện pháp thụ phấn bổ sung vào lúc cao ñiểm 27
2.6. ðánh giá khả năng kết hợp của các dòng bố và các dòng TGMS 28
2.6.1. Khái niệm về khả năng kết hợp 28
2.6.2. ðặc ñiểm chung của khả năng kết hợp 29
2.6.3. ðánh giá khả năng kết hợp theo mô hình Kermthorne (1957) 30
PHẦN III VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33
3.1 Vật liệu, ñịa ñiểm và thời gian nghiên cứu. 33
3.2. Nội dung nghiên cứu 33
3.3. Phương pháp nghiên cứu 33
3.3.1. Nội dung 1 33
3.3.2. Nội dung 2 39

3.4. Phương pháp ñánh giá các chỉ tiêu theo dõi 42
PHẦN IV KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 44
4.1. Kết quả ñánh giá khả năng kết hợp của các dòng bố mẹ và tuyển chọn tổ
hợp lúa lai hai dòng mới có triển vọng 44
4.1.1. Thời gian qua các giai ñoạn sinh trưởng của các tổ hợp lúa lai hai dòng
thơm trong vụ Xuân 2013 44
4.1.2. ðánh giá mức ñộ nhiễm sâu bệnh hại chính trên ñồng ruộng của các tổ hợp
lúa lai trong vụ Xuân 2013 47
4.1.3. ðánh giá một số tính trạng số lượng của các tổ hợp lai hai dòng trong vụ
xuân 2013 49
4.1.4. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất các tổ hợp lai trong vụ xuân
2013 53
4.1.5. Khả năng phục hồi hạt phấn của các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ Xuân
2013 58
4.1.6. Một số chỉ tiêu chất lượng gạo của các tổ hợp lai trong vụ Xuân 2013 60
4.1.7. Kết quả ñánh giá mùi thơm trên lá và nội nhũ của các tổ hợp lúa lai trong
vụ Xuân 2013 63
4.1.8. ðánh giá cảm quan cơm bằng phương pháp cho ñiểm (Tiêu chuẩn 10 TCN
590-2004) 64
4.1.9. Phân tích khả năng kết hợp chung của các dòng bố mẹ 66
4.1.10. Phân tích khả năng kết hợp riêng (SCA) của các tổ hợp lai. 70
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

v

4.1.11. Kết quả lựa chọn các tổ hợp lai triển vọng bằng chỉ số chọn lọc 75
4.2. Ảnh hưởng của thời vụ gieo ñến sinh trưởng phát triển của một số dòng bố
mẹ 77
4.3. Ảnh hưởng của một số biện pháp kỹ thuật ñến ruộng sản xuất hạt lai F1 tổ
hợp lai AT24/A28 79

4.3.1. ðặc ñiểm nông sinh học của các dòng bố mẹ tổ hợp lai AT24/A28 trong vụ
Mùa 2013 79
4.3.2. ðộng thái tăng trưởng số lá của các dòng bố mẹ trong vụ Mùa 2013 80
4.3.3. Tỷ lệ nở hoa hàng ngày/bông của các dòng bố mẹ tổ hợp lai AT24/A28
trong vụ Mùa 2013 82
4.3.4. Thời gian trỗ bông của các dòng bố mẹ tổ hợp lai AT24/A28 trong vụ Mùa
2013 83
4.3.5. Ảnh hưởng của liều lượng GA3 ñến chiều dài 3 lóng dưới ñốt cổ bông của
các dòng bố mẹ tổ hợp AT24/A28 trong vụ Mùa 2013 84
4.3.6. Ảnh hưởng của liều lượng phun GA3 ñến chiều dài cổ bông, tỷ lệ trỗ thoát
và tỷ lệ hoa ngậm của dòng mẹ AT24 trong vụ Mùa 2013 86
4.3.7. Ảnh hưởng liều lượng phun GA3 ñến tỷ lệ thò vòi nhụy ra ngoài của dòng
mẹ AT24 trong vụ Mùa 2013 87
4.3.8. Ảnh hưởng của liều lượng GA3 ñến một số ñặc ñiểm nông sinh học của các
dòng bố mẹ tổ hợp lúa lai AT24/A28 trong vụ Mùa 2013 88
4.3.9. Ảnh hưởng của liều lượng GA3 ñến các yếu tố cấu thành năng suất và năng
suất ruộng sản xuất hạt lai F1 tổ hợp AT24/A28 trong vụ Mùa 2013 89
4.3.10. Ảnh hưởng của tỷ lệ hàng bố mẹ ñến các yếu tố cấu thành năng suất và
năng suất ruộng sản xuất hạt lai F1 tổ hợp AT24/A28 trong vụ Mùa 2013.
91
4.3.11. Ảnh hưởng của liều lượng GA3 và tỷ lệ hàng bố mẹ ñến năng suất ruộng
sản xuất hạt lai F1 tổ hợp AT24/A28 trong vụ Mùa 2013 92
PHẦN V KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 95
5.1 Kết luận 95
5.2. ðề nghị 96
TÀI LIỆU THAM KHẢO 100
PHỤ LỤC 106

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

vi

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt Ghi chú
ƯTL Ưu thế lai
TGST Thời gian sinh trưởng
TGMS Thermo-sensitive Genic Male Sterility/Bất dục ñực di
truyền nhân cảm ứng nhiệt ñộ
PGMS Photoperiodic-sensitive Genic Male Sterility/Bất dục
ñực di truyền nhân cảm ứng quang chu kỳ
EGMS Environmental-sensitive Genic Male Sterility/Bất dục
ñực di truyền nhân cảm ứng với môi trường
CMS Cytoplasmic Mail Sterilyty/Bất dục ñực di truyền tế
bào chất
BLT Biological Lower Temperature/Nhiệt ñộ giới hạn sinh
học dưới
FT Fertile Temperature Nhiệt /ñộ gây hữu dục
ST Sterile Temperature/Nhiệt ñộ gây bất dục
BUT Biological Upper Temperature/Nhiệt ñộ giới hạn sinh
học trên
LDHT Long day high temperature/Ngày dài nhiệt ñộ cao
SDHT Short day high temperature/ Ngày ngắn nhiệt ñộ cao
LDLT Long day low temperature/Ngày dài nhiệt ñộ thấp
SDLT Short day low temperature/ Ngày ngắn nhiệt ñộ thấp
KNKH Khả năng kết hợp
NSTT, NSLT Năng suất thực thu, Năng suất lý thuyết

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

vii

DANH MỤC BẢNG

STT Tên bảng Trang

Bảng 2.1. Mười alen ñược phát hiện kiểm soát mùi thơm của các giống lúa 16
Bảng 4.1. Thời gian qua các giai ñoạn sinh trưởng của các tổ hợp lúa lai hai
dòng trong vụ Xuân 2013 45
Bảng 4.2. Mức ñộ nhiễm sâu bệnh hại chính trên ñồng ruộng của các tổ hợp
lúa lai hai dòng trong vụ Xuân 2013 48
Bảng 4.3a. Một số tính trạng số lượng của các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ
xuân 2013 50
Bảng 4.3b. Một số tính trạng số lượng của các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ
xuân 2013(tiếp) 52
Bảng 4.4. Các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lúa lai hai dòng trong
vụ xuân 2013 54
Bảng 4.5. Năng suất lý thuyết, năng suất thực thu và năng suất tích lũy của các
tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ xuân 2013 55
Bảng 4.6. Khả năng phục hồi hạt phấn hữu dục của các tổ hợp lúa lai hai dòng
trong vụ Xuân 2013 59
Bảng 4.7. Một số chỉ tiêu chất lượng gạo của các tổ hợp lúa lai hai dòng trong
vụ Xuân 2013 62
Bảng 4.8. ðánh giá ñiểm mùi thơm trên lá và nội nhũ của các tổ hợp lúa lai
trong vụ Xuân 2013 63
Bảng 4.9. Tổng hợp phiếu ñánh giá cảm quan cơm của các tổ hợp lúa lai hai
dòng trong vụ Xuân 2013 (ñiểm) 65
Bảng 4.10. Khả năng kết hợp chung của các dòng bố mẹ trong vụ Xuân 2013

theo mô hình Kempthorm (1957) 67
Bảng 4.11. KNKH riêng trên tính trạng chiều cao cây: 71
Bảng 4.12. KNKH riêng trên tính trạng chiều dài bông 72
Bảng 4.13. KNKH riêng trên tính trạng số hạt chắc trên bông 72
Bảng 4.14. KNKH riêng trên tính trạng khối lượng 1000 hạt 73
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

viii
Bảng 4.15. KNKH riêng trên tính trạng số bông trên khóm: 73
Bảng 4.16. KNKH riêng trên chỉ tiêu năng suất cá thể 74
Bảng 4.17. KNKH riêng trên tính trạng năng suất thực thu 74
Bảng 4.18. Kết quả lựa chọn các tổ hợp lai triển vọng bằng chỉ số chọn lọc 75
Bảng 4.19. Kết quả lựa chọn các tổ hợp lai triển vọng bằng chỉ số chọn lọc 76
Bảng 4.20. Thời gian từ gieo từ ñến trỗ và số lá của một số dòng bố mẹ qua các
thời vụ gieo trong vụ Mùa 2013 77
Bảng 4.21. Một số ñặc ñiểm nông sinh học của các dòng bố mẹ tổ hợp lai
AT24/A28 trong vụ Mùa 2013 79
Bảng 4.22. ðộng thái tăng trưởng số lá của các dòng bố mẹ trong vụ Mùa 2013 81
Bảng 4.23. Ảnh hưởng của GA3 ñến tỷ lệ hoa nở/bông của các dòng bố mẹ tổ
hợp lai AT24/A28 trong vụ Mùa 2013 82
Bảng 4.24. Thời gian trỗ bông của các dòng bố mẹ tổ hợp lai AT24/A28 trong
vụ Mùa 2013 83
Bảng 4.25. Ảnh hưởng của liều lượng GA3 ñến chiều dài 3 lóng trên cùng của
các dòng bố mẹ tổ hợp AT24/A28 trong vụ Mùa 2013 85
Bảng 4.26. Ảnh hưởng của liều lượng phun GA3 ñến chiều dài cổ bông, tỷ lệ trỗ
thoát và tỷ lệ hoa ngậm của dòng mẹ AT24 trong vụ Mùa 2013 86
Bảng 4.27. Ảnh hưởng liều lượng phun GA3 ñến tỷ lệ thò vòi nhụy của dòng mẹ
AT24 trong vụ Mùa 2013 88
Bảng 4.28. Ảnh hưởng của liều lượng GA3 ñến một số ñặc ñiểm nông sinh học
của các dòng bố mẹ tổ hợp lúa lai AT24/A28 trong vụ Mùa 2013 89

Bảng 4.29. Ảnh hưởng của liều lượng GA3 ñến các yếu tố cấu thành năng suất
và năng suất ruộng sản xuất hạt lai F1 tổ hợp AT24/A28 trong vụ
Mùa 2013 90
Bảng 4.30. Ảnh hưởng của tỷ lệ hàng bố mẹ ñến các yếu tố cấu thành năng suất
và năng suất ruộng sản xuất hạt lai F1 tổ hợp AT24/A28 trong vụ
Mùa 2013 91
Bảng 4.31. Ảnh hưởng của liều lượng GA3 và tỷ lệ hàng bố mẹ ñến năng suất
ruộng sản xuất hạt lai F1 tổ hợp AT24/A28 trong vụ Mùa 2013 93

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

ix

DANH MỤC ðỒ THỊ

STT Tên hình Trang


ðồ thị 4.1. Năng suất thực thu của một số tổ hợp lai F1 ñược ñánh giá ở vụ
xuân 2013 57
ðồ thị 4.2. Khả năng phục hồi hạt phấn của một số tổ hợp lúa lai hai dòng
trong vụ xuân 2013 60
ðồ thị 4.3. ðộng thái tăng trưởng số lá của các dòng bố mẹ trong vụ Mùa 2013 81



Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

1

PHẦN I
MỞ ðẦU

1.1. ðặt vấn ñề
Lúa lai
với ưu thế vượt trội về năng suất, chất lượng, khả năng thích
nghi so với lúa thuần và ñã ñược nhiều nước trên thế giới ñi sâu nghiên cứu,
phát triển. Trong những năm gần ñây, các nước ñang phát triển ñã có những
thành tựu ñáng kể trong lĩnh vực sản xuất lương thực trong ñó có việc ñưa
lúa lai vào gieo trồng ñã tạo nên bước ñột phá về năng suất và sản lượng.
Năng suất bình quân lúa lai cao hơn lúa thuần từ 20-30% một cách
chắc chắn, ñã ñược Trung Quốc, Ấn ðộ, Mỹ và một số nước có nghề trồng
lúa khẳng ñịnh. Nhờ mở rộng gieo cấy lúa lai, nên mặc dù diện tích trồng lúa
của Trung Quốc giảm từ 36,5 triệu ha (năm 1975) xuống còn 30,5 triệu ha
(năm 2000) nhưng sản lượng lúa vẫn tăng một cách ñáng kể từ 128,75 triệu
tấn năm 1975 lên 190,11 triệu tấn năm 2000, trong những năm ñó ñóng góp
của lúa lai ñã làm tăng thêm 300 triệu tấn thóc. Nhờ vậy, Trung Quốc có thể
nuôi sống hơn 1 tỷ người và ñảm bảo an ninh lương thực Quốc gia.
Năm 2012, Việt Nam xuất khẩu 8,02 triệu tấn gạo, thu về 3,67 tỷ USD
(tăng 12,71% về lượng và tăng nhẹ 0,45% về kim ngạch so với năm 2011).
Lương thực ở nước ta không những ñảm bảo nhu cầu trong nước, dự trữ
Quốc gia mà còn ñóng góp cho Quốc tế hơn 4 triệu tấn mỗi năm và xếp vào
nhóm các nước dẫn ñầu về xuất khẩu gạo. Sản xuất lúa gạo ở Việt Nam ñang
chuyển dần theo hướng giảm diện tích, tăng năng suất và chất lượng, phù
hợp với thị trường trong nước và xuất khẩu. Mặc dù diện tích trồng lúa giảm
nhưng mục tiêu an ninh lương thực Quốc gia vẫn ñược ñảm bảo. Một trong
những giải pháp mà chúng ta lựa chọn là phát triển và mở rộng diện tích
gieo trồng lúa lai.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

2

Từ năm 1998, Việt Nam ñã nhập nội một số tổ hợp lúa lai hai dòng,
các tổ hợp này ñều cho năng suất cao, chống chịu khá với sâu bệnh hại. Tuy
nhiên, diện tích chưa ñược mở rộng là do giá hạt lai khá cao không phù hợp
với ñiều kiện người nông dân; công nghệ nhân dòng bất dục ñực và sản xuất
hạt lai F1 còn gặp nhiều khó khăn. ðể chủ ñộng sản xuất giống tại chỗ với
giá thành hạ, các nhà chọn giống Việt Nam ñã nghiên cứu và chọn tạo nhiều
tổ hợp lai mới, trong ñó có các tổ hợp lai hai dòng: Việt lai 20, TH3-3, TH3-
4, HYT102 Các tổ hợp này có năng suất chất lượng khá, thời gian sinh
trưởng ngắn nên diện tích ngày càng ñược mở rộng. Vì vậy việc tiếp tục
nghiên cứu tuyển chọn các tổ hợp lúa lai hai dòng mới có năng suất và chất
lượng tốt, thiết lập quy trình sản xuất hạt giống lai F1 là hướng ñi hết sức
ñúng ñắn và cần thiết. Vì những lý
do trên chúng tôi tiến hành thực hiện ñề
tài: “ðánh giá khả năng kết hợp và ảnh hưởng của một số biện pháp kỹ thuật
ñến năng suất hạt lai F1 tổ hợp lúa lai hai dòng có triển vọng”.
1.2. Mục ñích và yêu cầu của ñề tài
1.2.1. Mục ñích
+ ðánh giá khả năng kết hợp của các dòng bố mẹ và tuyển chọn ñược
một số tổ hợp lúa lai hai dòng có năng suất cao, chất lượng khá và nhiễm nhẹ
sâu bệnh.
+ ðánh giá ảnh hưởng của một số biện pháp kỹ thuật ñến năng suất
ruộng sản xuất hạt lai F1 của các tổ hợp lúa lai có triển vọng.
1.2.2. Yêu cầu của ñề tài
+ ðánh giá ñặc ñiểm sinh trưởng phát triển, năng suất, chất lượng, khả
năng kết hợp của các dòng bố mẹ.
+ Xác ñịnh ñược ảnh hưởng của một số biện pháp kỹ thuật ñến năng
suất ruộng sản xuất hạt lai F1 tổ hợp lúa lai hai dòng có triển vọng.

+ Sơ bộ thiết lập quy trình sản xuất hạt lai F1 của các tổ hợp lúa lai có
triển vọng.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

3

PHẦN II
TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1. Nghiên cứu về hiện tượng ưu thế lai ở cây lúa
Ưu thế lai là thuật ngữ chỉ tính trội hơn của con lai F1 so với bố mẹ về
sức sinh trưởng, sinh sản, khả năng chống chịu, thích nghi, năng suất, chất
lượng và các ñặc 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 (Trần
Duy Quý, 2000). Chọn giống lúa lai là con ñường nhanh và hiệu quả, nhằm
phối hợp ñược nhiều ñặc ñiểm có giá trị của các dòng bố mẹ vào con lai F1, tạo
ra giống cây trồng có năng suất, chất lượng cao (Nguyễn Hồng Minh, 2006).
Nhà khoa học Mỹ J.W.Jones (1926) lần ñầu tiên ñã thông báo về sự
xuất hiện ưu thế lai trên các tính trạng số lượng và năng suất của cây lúa. Sau
J.W.Jones có rất nhiều công trình nghiên cứu xác nhận sự xuất hiện ưu thế lai
về năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất, về tích lũy chất khô; về các
ñặc tính sinh lý: Cường ñộ quang hợp, hô hấp, diện tích lá, về sự phát triển
của bộ rễ; về các ñặc tính chống chịu: Chịu rét, chịu hạn, chịu sâu bệnh…(
Liu Yibai và cs, 1997). Các công trình nghiên cứu này khẳng ñịnh việc khai
thác ưu thế lai ở lúa là hướng phát triển có triển vọng (Nguyễn Văn Hoan,
2000). Tuy nhiên, cây lúa là cây tự thụ phấn ñiển hình, khả năng nhận phấn
ngoài rất thấp, do ñó việc ứng dụng ưu thế lai gặp khó khăng trong quá trình
sản xuất hạt lai F1 (Nguyễn Văn Hoan, 2006). Nhiều nhà khoa học ñã nghiên
cứu khá sớm nhằm tìm biện pháp sản xuất hạt lai F1 song ñều không thành
công vì chưa tìm ñược giải pháp hợp lý.

Năm 1964, Yuan L.P. và C.S phát hiện ñược cây lúa bất dục trong loài
lúa dại Oryza fatuaspontanea tại ñảo Hải Nam và ñã thành công trong việc
chuyển gen bất dục ñực di truyền tế bào chất CMS vào lúa trồng, tạo ra các
dòng bất dục và ñã mở ñường cho việc khai thác ưu thế lai trên quy mô
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

4

thương mại. Sau 9 năm nghiên cứu, Trung Quốc ñã tạo ñược nhiều dòng
CMS, dòng duy trì và dòng phục hồi tương ứng, thiết lập quy trình công nghệ
nhân dòng bất dục, sản xuất hạt lai F1, ñánh dấu bước ngoặt trong lịch sử
thâm canh cây lúa lai (FAO, 2005). Với sự nỗ lực của các nhà chọn giống,
nhiều tổ hợp lúa lai mới có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao, chống
chịu tốt với sâu bệnh hại và các ñiều kiện ngoại cảnh bất thuận ñã ñưa vào sản
xuất như: Weiyou35, Shanyou36 và Weiyou64. Kỹ thuật sản xuất giống cũng
có những ñột phá, năng suất hạt lai tăng từ 750kg/ha lên 2250kg/ha và là cơ
sở cho việc mở rông và phát triển nhanh diện tích lúa lai thương phẩm
(YuanL.P, 2004).
ðồng thời với sự phát triển lúa lai ba dòng, một số kết quả nghiên cứu
về lúa lai hai dòng cũng ñược công bố. Năm 1973, Shi M.S. ñã phát hiện
dòng bất dục ñực di truyền nhân mẫn cảm quang chu kỳ (PGMS) từ giống
Nong Ken 58 (Zhou và C.S, 2002). Năm 1991, các nhà khoa học Nhật Bản
(Maruyama K., Araki H., Kato H., 1991). Áp dụng phương pháp gây ñột biến
nhân tạo và tạo ra dòng bất dục ñực di truyền nhân mẫn cảm nhiệt ñộ Norin
PL 12. Hạt giống lúa lai Trung Quốc ñược thử nghiệm ở IRRI, Indonesia, Ấn
ðộ, Mỹ và một số nước khác ñều cho năng suất cao hơn các giống lúa thuần
ñịa phương một cách ñáng tin cậy (Yin H. Q, 1999; Zhou et al, 2002).
2.2. Sự biểu hiện ưu thế lai ở một số tính trạng của cây lúa
2.2.1. Ưu thế lai về tính trạng chiều cao cây
Tính trạng chiều cao cây của cây lúa là do một số gen trội ký hiệu là

Ph1, Ph2, Ph3, Ph8, Ph9 ñiều khiển (Wu Dianxing, ShenS., Cui H., Xia Y.,
Shu Q, 2003), trong ñó gen Ph2 và gen Ph3 nằm trên nhiễm sắc thể số 2 và
nhiễm sắc thể số 3. ðể cải tiến các giống lúa, các nhà khoa học ñã tìm ñược 16
gen lặn ñiều khiển tính trạng lùn và nửa lùn của cây lúa, trong ñó tập trung
nhiều nhất ở nhiễm sắc thể số 1, 2, 3, 4 và 12 (Wang Feng et al, 1997). Theo
ñánh giá của nhiều nhà khoa học thì chiều cao cây của cây lúa lý tưởng nhất là
90-100cm, do ñó con lai F1 cũng nên chọn trong phạm vi biến ñộng này.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

5

2.2.2. Ưu thế lai ở tính trạng thời gian sinh trưởng
Li. Z., et al (1995) ñã tìm ra 3 gen trội kiểm soát tính trạng thời gian
sinh trưởng của cây lúa là Hd3, Hd8 và Hd9 nằm trên các nhiễm sắc thể số 3,
số 8 và số 9. Một số nhà khoa học khác như: Xu J.F., Wang L. Y (1980), cho
rằng thời gian sinh trưởng của con lai phụ thuộc vào dòng bố. Kết quả nghiên
cứu ở Việt Nam trong những năm 1992-1994 cho thấy con lai F1 có thời gian
sinh trưởng dài hơn dòng bố, dòng mẹ ở cả vụ Xuân và vụ Mùa.
2.2.3. Ưu thế lai ở một số tính trạng sinh lý
Nhiều nghiên cứu gần ñây ñã phát hiện lúa lai có diện tích lá lớn, hàm
lượng diệp lục tố/ ñơn vị diện tích của lá cao, vì vậy hiệu suất quang hợp cao
hơn lúa thường. Yuan L.P., và CS (2003), cho biết khi so sánh giống Nam ưu
2 với dòng phục hồi, con lai F1 có diện tích lá: Thời kỳ trỗ bông
6913,5cm2/cây; thời kỳ chín 4122,8 cm2/cây, trong khi ñó dòng phục hồi có
chỉ số diện tích lá tương ứng 4225,2 cm2 và 2285,1 cm2/cây, cường ñộ quang
hợp của con lai F1 cao hơn dòng bố 35%. Cường ñộ hô hấp thấp hơn lúa
thường từ 5,6%- 27,1%, hiệu suất tích lũy chất khô của lúa lai cao hơn lúa
thường, nhờ vậy mà lượng chất khô trong cây tăng, trong ñó lượng vật chất
tích lũy vào bông hạt tăng mạnh, tích lũy vào cơ quan thân lá giảm (Trần Duy
Quý, 2000; Kasura K., Maeda S., Horie T., Shiraiwa T., 2007).

2.2.4. Ưu thế lai biểu hiện ở khả năng chống chịu
Nghiên cứu về tính chịu lạnh của cây lúa, các nhà khoa học cho rằng
tính trạng này do 2 gen lặn ñiều khiển nằm trên nhiễm sắc thể số 4 và số 7.
Con lai F1 có khả năng chống chịu với ñiều kiện lạnh; sức chịu lạnh của lúa
lai cao hơn ở thời kỳ mạ, nhưng lại chịu lạnh kém ở thời kỳ chín sữa (Sirajul
Islam Mandetal, 2007).
Diện tích lúa bị hạn chế khoảng 30% diện tích trồng lúa của thế giới. Các
giống lúa chịu lạnh hiện nay ñược sử dụng chủ yếu là các giống ñịa phương
năng suất thấp. Tính chịu hạn của cây lúa lai có khả năng chịu hạn là một hướng
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

6

nghiên cứu ở nhiều nước trồng lúa trên thế giới ( Ray, L. Yu và cs 1996).
Lúa lai cứng cây, chống ñổ tốt hơn lúa thuần và có khả năng thích ứng
cao với vùng nước mặn. Ở Ai Cập năng suất lúa lai ñạt ñược rất cao trên chân
nhiễm mặn từ 25 -35% so với lúa thuần cải tiến (Trần Văn ðạt, 2005).
Tính chống bệnh ñạo ôn của cây lúa là do 12 gen trội khác nhau là Pi-1;
Pi-2, Pi-3…ñiều khiển. Khi chọn giống lúa lai chỉ cần chọn dòng bố mẹ có
gen kháng ñược các nòi nấm gây bệnh ñạo ôn khác nhau thì con lai F1 sẽ
kháng ñược nhiều chủng ñạo ôn.
Nghiên cứu về gen chống bệnh bạc lá các nhà khoa học cho biết: Gen
chống bệnh bạc lá bao gồm cả gen trội và gen lặn (Ronald P.C., et al, 1992),
vi khuẩn gây bệnh bạc lá có nhiều nòi ký sinh khác nhau. Hiện nay trên thế
giới ñã tìm ñược 19 gen kháng bạc lá (Phan Hữu Tôn, 2005) và các gen này:
Xa1; Xa2; Xa3; Xa4; xa5; Xa21, Xa23…., ñều nằm trên hầu hết các nhiễm
sắc thể của cây lúa. Ưu thế lai có ñược ở tính trạng kháng bệnh bạc lá chủ yếu
gây ra nhờ hiệu ứng cộng. Do ñó, cần phải chọn cả bố và mẹ có nhiều gen
kháng bạc lá thì mới tích lũy và hy vọng tạo ra giống lai kháng bệnh bạc lá.
Các tác giả Vu Thi Thu Hien, Nguyen Van Hoan, Hideshi Yasui 2007, cho

rằng 2 gen xa5 và Xa21 ñược xác ñịnh là gen có khả năng kháng với các
chủng bạc lá ở Việt Nam. Các tác giả ñã thực hiện lai chuyển các gen này vào
dòng bất dục 103S và ñã tạo ñược dòng TGMS mới 103SBB và ñây là cơ sở
quan trọng ñể tạo ra các tổ hợp lúa lai kháng bệnh bạc lá trong ñiều kiện nhiệt
ñới ẩm ở Việt Nam.
Rầy nâu phát sinh, phát triển và gây hại cây lúa có nhiều chủng khác
nhau và ñều do gen trội và gen lặn ñiều khiển. Các gen này ñều nằm trên các
cặp nhiễm sắc thể cùng nguồn và có khả năng kháng ñược nhiều biotype.
Hideshi Yasui và C.S (2007) tổng kết, hiện nay người ta ñã tìm thấy 19 gen
chính kháng rầy nâu trên một số giống lúa thuộc loài phụ indica và lúa dại.
Một số nước tiên tiến người ta ñã thành công trong việc chuyển gen Bt vào
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

7

cây lúa. Ở Việt Nam ñã ñánh giá và phát hiện ñược một số tổ hợp lúa lai có
khả năng kháng rầy nâu ở mức trung bình trong ñó TH3-3 là giống lúa lai hai
dòng ñược chọn tạo và sản xuất trong nước (Nguyen Van Dinh and Tran Thi
Lien, 2005).
2.2.5. Ưu thế lai về các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất
Bông lúa là phần mà người sản xuất quan tâm vì nó quyết ñịnh năng
suất và thành quả lao ñộng của họ. Hầu hết các tác giả ñều cho rằng, ưu thế lai
về các ñặc tính của bông lúa di truyền theo hiệu ứng cộng. Tính trạng chiều
dài bông do hai gen trội là Pl2 và Pl6 ñiều khiển nằm trên nhiễm sắc thể số 2
và số 6. Tính trạng số hạt trên bông do 3 gen lặn ñiều khiển là tns6, tns8,
tns11, các gen này nằm trên nhiễm sắc thể số 6, 8 và 11 (Li. Z., et al , 1995).
Số hạt chắc trên bông ñược xác ñịnh bởi 2 cặp gen lặn ng1, ng2 nằm
trên nhiễm sắc thể số 1 và số 2 (Jinhua Xiao, Jiming Li, etal, 1995). Ma
Guohui và Yuan L.P, 2002), ñã nghiên cứu ñánh giá nhiều tổ hợp lúa lai và
cho biết: Hầu hết các tổ hợp lúa lai ñều cho năng suất cao hơn lúa thuần từ

20-30% và họ ñã xác ñịnh ñược mối tương quan thuận giữa năng suất và số
hạt / bông (r=0.78); năng suất và khối lượng 1000 hạt (r=0.57); năng suất và
số bông trên khóm (r=0.34). Hai chỉ tiêu số hạt/bông và khối lượng 1000 hạt
có tương quan chặt với năng suất. Do ñó, khi chon cặp bố mẹ ñể tạo tổ hợp lai
F1 cần phải chú ý ñặc biệt ñến mối tương quan của chúng.
2.2.6. Ưu thế lai thể hiện ở tính trạng chất lượng
Chất lượng gạo là một trong những mục tiêu quan trọng trong công tác
chọn tao giống lúa và ñược ñánh giá thông qua các chỉ tiêu: Màu sắc vỏ hạt,
kích thước hạt, hình dạng hạt, ñộ ñồng ñều của hạt, tỷ lệ gạo xay, tỷ lệ gạo
nguyên, tỷ lệ bạc bụng…Có thể chia chất lượng gạo theo các nhóm chỉ tiêu:
Chất lượng thương trường, chất lượng cơ lý, chất lượng nấu nướng và chất
lượng dinh dưỡng. Trong những năm trước ñây, chất lượng gạo lúa lai là một
trong những trở ngại chính cho mở rộng kỹ thuật sản xuất (Trần Văn ðạt,
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

8

2005). Vào thời ñiểm ban ñầu, do áp lực về năng suất mà nhiều Quốc gia như:
Trung Quốc, Ấn ðộ, Việt Nam, Philippine….ñều sử dụng những giống có
chất lượng thấp, ñiều này ñã gây cho lúa lai một ấn tượng không tốt về chất
lượng. ðến nay chương trình nghiên cứu lúa lai ở hầu hết các Quốc gia ñều
quan tâm tạo ra những tổ hợp lai có chất lượng (Misha B., etal, 2004).
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng ñến chất lượng gạo, nhưng nổi bật là:
Giống, ñiều kiện môi trường, kỹ thuật canh tác và công nghệ sau thu hoạch.
Trong các yếu tố nêu trên giống là yếu tố quyết ñịnh, ñiều kiện môi trường và
công nghệ sau thu hoạch là các yếu tố ảnh hưởng (Nguyễn Văn Luật, 2002).
Hình dạng hạt thóc thường có 2 loại: Hạt bầu và hạt dài, thực tế người
tiêu dùng thích hạt gạo nhỏ, dài. ðây cũng là những tính trạng mang tính chất
kinh tế ñối với sản xuất. Qua nghiên cứu người ta thấy rằng: Tính trạng hạt
bầu là do gen trội ñiều khiển.

Mùi thơm của gạo làm tăng phần hấp dẫn ñối với thị hiếu người tiêu
dùng, vì vậy việc tạo ra con lai F1 có mùi thơm cũng rất cần thiết.
Tragoonrung và CS, 1985, ñã xác ñịnh ñược gen lặn kiểm soát tính trạng
thơm của giống Jasmine nằm trên nhiễm sắc thể số 8. ðộ mềm của cơm là do
hàm lượng amylose trong gạo quyết ñịnh. Nếu hàm lượng amylose> 25% thì
cơm cứng, ngược lại nếu thấp hơn 20% thì cơm dính và ướt. Tốt nhất là hàm
lượng amylose từ 20-24%. Ở con lai F1 ñộ dẻo thường biểu hiện trung gian
giữa bố và mẹ, muốn con lai có chất lượng gạo tốt, ñộ mềm vừa phải cần
chọn bố mẹ có hàm lượng amylose trung bình, ñể hạt gạo có hàm lượng
amylose từ 22-24%.
ðộ hóa hồ trung bình là tiêu chuẩn mong muốn và cần thiết trong
chương trình chọn tạo giống lúa cải tiến. Qua quá trình nghiên cứu, các nhà
chọn giống cho rằng: Sự khác biệt của 2 giống có ñộ hóa hồ cao và trung bình
là do sự tham gia của một số gen cộng và gen phụ bổ sung. Năm 1996, Stalsel
J.W, Craigmailes J.P. ñã lai 2 giống có ñộ hóa hồ cao và trung bình và nhận
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

9

thấy, con lai có ñộ hóa hồ giống như bố mẹ và nghiêng về ñộ hóa hồ cao.
Tính trội của ñộ hóa hồ cao rất phổ biến trong quần thể F2. Tuy nhiên, quan
ñiểm về sự di truyền tính trạng này ñến nay vẫn chưa ñược thống nhất. Một số
tác giả cho rằng: ðộ hóa hồ ñược ñiều khiển bởi một gen ñơn chính, nhưng lại
có một số nghiên cứu khác cho biết: ðộ hóa hồ ñược ñiều khiển bởi ña gen
(Chen B.T., Peng C. M. and Xu Y.Q., 1992).
ðộ bền thể gel ñược ñiều khiển bởi gen ñơn, người ta ñã tìm thấy dãy
alen ở cùng một locus ký hiệu là gec.a ñối với gen ñiều khiển ñộ bền thể gel
trung bình và gec.b ñối với gen ñiều khiển ñộ bền thể gel cứng. Dãy alen này
có tính lặn so với alen ñiều khiển ñộ bền thể gel cứng. Việc chọn các giống có
ñộ bền thể gel mong muốn ñược tiến hành ở những thế hệ ñầu tiên trong quá

trình chọn tạo giống lúa (Srivastava P.C. and Singh U.S. 2007).
Hàm lượng protein là một thông số quan trọng trong giá trị dinh dưỡng
của hạt gạo. Protein trong gạo có giá trị cao hơn so với các loại hạt cốc khác,
bởi vì hàm lượng lysine của nó khá cao (3,5-4%). Các nhà chọn giống ñã có
nhiều cố gắng ñể nâng cao hàm lượng protein trong các giống lúa mới nhưng
ít thành công, bởi vì sự di truyền tính trạng protein trong hạt rất phức tạp và
chịu sự chi phối mạnh mẽ bởi ñiều kiện môi trường (Jinhua Xiao, Jiming Li, et
al., 1995).
2.3. Khai thác ưu thế lai ở cây lúa theo phương pháp lai hai dòng
Bên cạnh việc phát triển lúa lai ba dòng các nhà khoa học ñã phát hiện
và phát triển lúa lai hai dòng. Công cụ di truyền chủ yếu của hệ thống này là
các dòng lúa bất dục ñực di truyền nhân mẫn cảm môi trường EGMS
(Environment – sensitive Genic Male Sterility). Hệ thống lúa lai hai dòng sử
dụng một dòng bất dục và một dòng cho phấn ñể sản xuất hạt lai F1. Khi nhân
dòng bất dục ñực không cần dòng duy trì mà chỉ ñiều chỉnh thời vụ gieo cấy
sao cho tự thụ phấn và kết hạt trong ñiều kiện nhiệt ñộ và thời gian chiếu sáng
phù hợp. Lúa lai hai dòng có nhiều ưu ñiểm hơn lúa lai ba dòng trong việc sử
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

10
dụng ưu thế lai ñể nâng cao năng suất. Các tổ hợp lúa lai hai dòng có năng
suất cao hơn 5 ñến 10% do các dòng mẹ có phổ phục hồi rộng nên có thể mở
rộng phạm vi lai giữa các loài phụ (Tong M.M., Lu X.A., N.T. Hoan và
Vimani S.S. (2003).
2.3.1. Phát hiện và nghiên cứu dòng bất dục ñực mẫn cảm quang chu kỳ
(Photoperiodic-sensitive Genic Male Sterility – PGMS)
Năm 1973, theo dõi quần thể ruộng lúa Nongken 58, Shi M.S. (1985),
phát hiện ra một số cá thể bất dục khi trỗ bông trong mùa hè có thời gian
chiếu sáng dài trên 14 giờ/ngày. Ông thu về trồng trong nhà lưới và nhận
thấy, các chồi mọc trỗ bông sau 1/9 khi thời gian chiếu sáng dưới 13 giờ 45

phút ñậu hạt. ðem lai cây bất dục với giống khác, thế hệ F1 hữu dục, thế hệ
F2 phân ly theo tỷ lệ ¾ số cây hữu dục: ¼ số cây bất dục trong ñiều kiện ánh
sáng ngày dài. Qua nghiên cứu Shi M.S. ñã kết luận: Tính bất dục của dòng
lúa này là do một cặp gen lặn trong nhân ñiều khiển; cặp gen có 2 chức năng
là ñiều khiển quá trình hình thành hạt phấn bất dục khi gặp pha sáng dài và
ñiều khiển quá trình hình thành hạt phấn hữu dục khi pha sáng ngắn.
Lu Xing Gui (1994) ñã xác ñịnh gen gây bất dục ñực của các cá thể
chọn từ giống Nongken 58 là gen lặn ms nằm trên nhiễm sắc thể số 2, dòng
này ñược phát hiện ñầu tiên tại tỉnh Hồ Bắc – Trung Quốc nên ñặt tên là
HPGMS. Tiến hành lai HPGMS với các giống thuộc loài phụ japonica, cho
phân ly ở thế hệ F2, chọn ñược một số dòng PGMS và TGMS. Từ dòng
Nongken 58S các nhà khoa học tạo ra hàng loạt dòng EGMS mới: N5047S;
WD-1S; 311S; Peiai 64S…(Maruyama K, Araki H, Kato H, 1991; Bai D.L.,
Luo X.H, Yuan L.P., 2002). Nghiên cứu kỹ về tính bất dục ñực của dòng
HPGMS, Yuan L.P., (2003), cho biết: Dòng này mẫn cảm lạnh với ánh sáng
và mẫn cảm yếu với nhiệt ñộ. Cũng theo Yuan L.P., (2003), các dòng lúa
PGMS mẫn cảm lạnh với ánh sáng từ giai ñoạn phân hóa gié cấp 2 ñến hình
thành tế bào mẹ hạt phấn của ñong non. Thời gian chiếu sáng tới hạn gây hữu
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

11
dục hạt phấn < 13 giờ 45 phút với cường ñộ ánh sáng lớn hơn 50 lux. Nhiều
nghiên cứu khác cho rằng dòng Nongken 58S là dòng PTGMS mang cả gen
pms và gen tms nhưng các gen này nằm ở hai vị trí khác nhau trên nhiễm sắc
thể ( Mei M.H, Xu C.G, Zhang Q, 1999). Gen phục hồi hữu dục ñối với dòng
Nongken 58S (R ) (dòng ñược tạo ra nhờ việc gây ñột biến dòng Nongken
58S) và 1149S (ñược chọn lọc từ việc lai dòng Nongken 58S với giống lúa
japonica Nonghu 26) không cùng alen với gen phục hồi dòng Nongken 58S
(Virmani S.S. và cs, 2003; Zhang Z và cs, 2004). Lu X.G., Tong M.M., Hoan
N.T., 2002) cho biết : Các nhà khoa học Trung Quốc, Ấn ðộ, Nhật Bản và

Việt Nam ñã xác ñịnh có 3 gen pms1; pms2 và pms3 nằm trên nhiễm sắc thể
số 7, 3 và số 12.
Dòng Nongken 58S ñặc trưng cho dòng bất dục ñực dạng PGMS, các
dòng bất dục này thuộc loài phụ japonica, bất dục trong ñiều kiện ngày dài,
nhiệt ñộ cao. Các dòng PGMS có thể duy trì bằng cách ñể cho tự thụ trong
ñiều kiện ánh sáng ngày ngắn và sử dụng làm dòng mẹ ñể sản xuất hạt lai F1
trong ñiều kiện ánh sáng ngày dài. Ở Việt Nam các nhà khoa học cũng ñã
chọn ñược một số dòng PGMS, trong ñó có dòng P5S với ngưỡng chuyển ñổi
tính dục là 12 giờ 16 phút phù hợp với ñiều kiện sản xuất trong nước (Nguyễn
Thị Trâm, Trần Văn Quang, ðỗ Thị Mai Chi, 2003; Trần Văn Quang, 2008).
2.3.2. Những nghiên cứu về dòng bất dục ñực mẫn cảm nhiệt ñộ (Thermo –
sensitive Genetic Male Sterility – TGMS)
Năm 1988, Maruyama K. và cs ñã phát hiện dòng Annong S thông
qua chọn lọc trong quần thể ñột biến tự nhiên. Annong S là dòng TGMS
ñược phát hiện ñầu tiên thuộc loài phụ indica, bất dục trong ñiều kiện nhiệt
ñộ cao và hữu dục trong ñiều kiện nhiệt ñộ thấp.
Năm 1989, Sun Z.X. và cs ñã chọn ñược dòng bất dục ñực mẫn cảm
nhiệt ñộ 5460S, từ quần thể ñột biến của giống lúa IR54. Năm 1989, Yang
R.C. và cs (1989), chọn tạo ñược dòng bất dục ñực mẫn cảm nhiệt ñộ R 59TS
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

12
và H 89-1. Maruyama K., Araki H., Kato H, 1991 thông báo chọn tạo ñược
dòng bất dục ñực mẫn cảm nhiệt ñược Norin PL-12 bằng phương pháp gây
ñột biến. Các tác giả ñều ñưa ra kết luận tính bất dục ñực mẫn cảm nhiệt ñộ
do cặp gen lặn trong nhân ñiều khiển. Kinoshita T. (1992) ñặt tên cho gen
TGMS của dòng 5460S và Norin PL -12 là tms -1 và tms -2 . Cũng năm 1991,
Virmani S.S., Voc P.C. ñã chọn ñược dòng TGMS mới IR 32364 S từ dòng
IR 32364 bằng phương pháp ñột biến phóng xạ và xác ñịnh ñược tính bất dục
ñực là do một gen lặn quy ñịnh. Theo Latha R., Thiyagarajan và Senthilvel S.

(2004), năm 2004 các nhà khoa học ñã chọn ñược dòng TS6 có ngưỡng
chuyển ñổi tính dục 25,5
o
C – 26,7
o
C và do 1 gen lặn ñiều khiển tính bất dục.
Ngoài ra còn nhiều dòng TGMS ñược tạo ra bằng nhiều phương pháp khác
nhau: Dòng TGMS 822 thu ñược từ ñột biến tự nhiên ở giống lúa ñịa phương;
dòng TGMS- SA-2 tạo ra bằng phương pháp ñột biến hóa học, dòng Hennong
S-1 lai xa giữa indica và lúa dại. Dòng TGMS-VN1 của Viện Di truyền Nông
nghiệp, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam tạo ra bằng phương pháp gây
ñột biến từ giống lúa ñịa phương Chiêm Bầu (Phạm Ngọc Lương, 2000).
Hiện nay các nhà khoa học ñã xác ñịnh ñược 5 gen quy ñịnh tính bất
dục ñực mẫn cảm với nhiệt ñộ là tms1, tms2, tms3, tms4 và tms5 nằm trên
NST số 8, 7, 6, 9 và NST số 2 (Lu X.G etal, 2002; Dong S.L., etal, 2005;
Yuan L.P, 2002), dòng TGMS0A15-1 ñược chọn tạo bằng phương pháp gây
ñột biến có gen quy ñịnh tính bất dục ñực mẫn cảm nhiệt ñộ nằm trên NST số
6. Bằng phương pháp phân tích BSA kết hợp với kỹ thuật AFLP, RFLP người
ta ñã phát hiện và xác ñịnh gen tms mới thứ 3 của dòng TGMS –VN1 chọn
tạo tại Việt Nam. Gen này ñược ký hiệu là tms -4 (t) nằm cạnh tâm ñộng trên
vai ngắn của NST số 2 và không cùng alen với gen tms -1 và tms -3 (t). Khi
nghiên cứu ñặc ñiểm di truyền của gen quy ñịnh tính bất dục ñực, Hà Văn
Nhân (2001) cho rằng: 6 dòng TGMS: SE21, T25S, Hương 125S, TGMS4,
TGMS5 và TGMS6 ñều do gen lặn nằm trong nhân ñiều khiển.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

13
Nghiên cứu thời kỳ mẫn cảm của các dòng TGMS, Bovorkakali R.P.,
Virmani, S.S. (2003) cho biết: giai ñoạn mẫn cảm của dòng Norin PL-12 vào
thời ñiểm từ 15 ñến 6 ngày trước trỗ, dòng IR 32364S từ 10 ñến 6 ngày trước

trỗ. Thời kỳ mẫn cảm của dòng TGMS từ 20 ñến 10 ngày trước khi cây lúa
trỗ bông (Hoang Tuyet Minh and Nguyen Thi Nhan, 2002).
Theo Nguyễn Thị Trâm, 2000, thời kỳ mẫn cảm nhiệt ñộ của dòng
TGMS tương ñối ngắn và muộn, bắt ñầu từ ngày thứ 18 ñến ngày thứ 10
trước trỗ bông và tương ứng với thời kỳ phân hóa ñòng non bước 4 ñến hết
bước 5. Khi nhiệt ñộ trung bình ngày xuống thấp hơn hoặc bằng nhiệt ñộ giới
hạn sinh học dưới, dòng TGMS bất dục sinh lý. Nhiệt ñộ trung bình ngày cao
hơn ñiểm nhiệt ñộ tới hạn gây bất dục thì dòng TGMS sẽ bất dục hoàn toàn,
bao phấn không hình thành ñược hat phấn (Liu Yibai và cs,1997).
Nghiên cứu ảnh hưởng của 3 ngày nhiệt ñộ thấp ñến giai ñoạn mẫn cảm
(bước 4 ñến bước 6) của quá trình phân hóa ñòng 4 dòng Peiai64S, Anxiang
S, Sui35S và GD-2S. Wang Feng và cs (1997), thông báo ảnh hưởng lớn nhất
của nó là vào thời kỳ cây lúa phân hóa ñòng bước 5. Theo Lê Hữu Khang,
1999, trong giai ñoạn phân hóa ñòng bước 4 ñến bước 5 chỉ cần 2 ngày liên
tục có nhiệt ñộ thấp ≤ 24
0
C tất cả các dòng TGMS tham gia nghiên cứu
(T29S, Hương 125S, Peiai64S và T1S-96) ñều có phấn hữu dục, trong ñó có
một số dòng ñậu hạt.
2.4. Nghiên cứu chọn tạo giống lúa lai chất lượng cao
Chất lượng gạo chưa cao là một trong những nguyên nhân chủ yếu hạn
chế sự tiếp nhận lúa lai. Hiện nay các cơ quan nghiên cứu ñã coi trọng việc
cải tiến chất lượng cùng với việc nâng cao năng suất, tuy nhiên cần nỗ lực
nhiều nữa ñể tạo ra các tổ hợp có ưu thế lai cao hơn hẳn về chất lượng (Hoàng
Tuyết Minh, 2002).
Lúa lai có năng suất cao nhờ sự khác biệt di truyền của các dòng bố mẹ.
Các tính trạng hình thái, sinh trưởng phát triển và năng suất biểu hiện ưu thế
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

14

lai cao vì hoàn toàn ñồng nhất ở thế hệ F1. Hạt thương phẩm ñể sử dụng thu
trên cây F1 lại là F2 nên không còn ñồng ñều nữa mà ñã phân ly về mọi tính
trạng ở mức ña dạng nhất. Chính vì thế khi ăn gạo lai sẽ thấy không ngon ñem
bán thì giá hạ, xay xát thì tỷ lệ gạo thấp ðể khắc phục tình trạng trên cần cải
tiến toàn diện các tính trạng chất lượng của các dòng bố mẹ tham gia tổ hợp
lai (Nguyễn Hồng Minh, 1999). Các tính trạng chất lượng trong một chừng
mục có ảnh hưởng qua lại tương hỗ với nhau. Muốn cải tiến các tính trạng
chất lượng cần nghiên cứu bản chất của các tính trạng chất lượng cơ bản, tìm
hiểu ñặc ñiểm di truyền của chúng, trên cở sở ñó ñể có ñinh hướng chọn tạo
(Hoàng Tuyết Minh, 2002). Chương trình chọn giống lúa lai chất lượng cao
trên thế giới hiện nay ñã ñạt nhiều thành công lớn. Nhờ quá trình cải tiến rất
công phu, các nhà khoa học ñã thu ñược các dòng CMS có chất lượng cao là:
D90A, D44A, D62A, II32A, Xiaqinz aoA, Zim23A, Xiang2A, BoA, IR
58025A, PMS10A; Các dòng phục hồi có chất lượng cao là: Duohui 1, C166,
Minhui63, CDR22, 6326, Ce64, Quế 99,938, M47…(Nguyễn Trí Hoàn,
Nguyễn Thị Gấm (2003).
Phẩm chất hạt gạo quyết ñịnh số phận hạt gạo của giống lúa ñó có
thành công hay không khi tham gia xuất khẩu trong một thị trường ñầy rủi ro
về giá cả và sự cạnh tranh vô cùng gay gắt như hiện nay. Nguyễn Thị Trâm,
(2000) ñã chia phẩm chất hạt gạo thành ba nhóm chỉ tiêu chất lượng quan
trọng gồm:
- Chất lượng dinh dưỡng gồm các chỉ tiêu hóa sinh của hạt gạo như
hàm lượng tinh bột, hàm lượng amylose, hàm lượng protein, ñộ bền thể gel,
nhiệt hóa hồ, ;
- Chất lượng thương phẩm hay chất lượng kinh tế ñược ñánh giá thông
qua các chỉ tiêu vật lý và hình thái như gạo trắng trong, tỷ lệ tấm, bạc bụng,
ñộ ñồng ñều hạt, chiều dài, chiều rộng hạt và tỷ lệ dài/rộng, ;