Tuyển chọn tổ hợp lúa lai hai dòng mới và xác định một số biện pháp kỹ thuật góp phần xây dựng qui trình sản xuất hạt lai f1

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



TRẦN THỊ HUYỀN



TUYỂN CHỌN TỔ HỢP LÚA LAI HAI DÒNG MỚI VÀ XÁC
ðỊNH MỘT SỐ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT GÓP PHẦN
XÂY DỰNG QUI TRÌNH SẢN XUẤT HẠT LAI F1



LUẬN VĂN THẠC SĨ







HÀ NỘI - 2014


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

*******_*******


TRẦN THỊ HUYỀN


TUYỂN CHỌN TỔ HỢP LÚA LAI HAI DÒNG MỚI VÀ XÁC
ðỊNH MỘT SỐ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT GÓP PHẦN
XÂY DỰNG QUI TRÌNH SẢN XUẤT HẠT LAI F1


CHUYÊN NGÀNH : KHOA HỌC CÂY TRỒNG
MÃ SỐ : 60.62.01.10



NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. NGUYỄN THỊ TRÂM




HÀ NỘI - 2014

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page i

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam đoan: Số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là

trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào
khác, các thông tin trích dẫn trong luận án đều được ghi rõ nguồn gốc.

Hà Nội 15 tháng 4 năm 2014
Tác giả

Trần Thị Huyền




Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page ii

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Nguyễn Thị Trâm đã
tận tình hướng dẫn và tạo điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình học tập và
nghiên cứu để tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp này.
Tôi xin cảm ơn ban lãnh đạo Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng,
tập thể cán bộ phòng Công nghệ lúa lai đã tạo điều kiện về thời gian, giúp đỡ
và động viên tinh thần để tôi hoàn thành luận văn này.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa Sau đại học,
Khoa Nông học, bộ môn Di truyền và chọn giống cây trồng - Trường Đại học
Nông nghiệp Hà Nội đã quan tâm giúp đỡ, đóng góp nhiều ý kiến quý báu
trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài.
Luận văn này hoàn thành còn có sự giúp đỡ của nhiều đồng nghiệp, bạn
bè, cùng với sự động viên khuyến khích của gia đình trong suốt thời gian học
tập và nghiên cứu.

Hà Nội, ngày 15 tháng 4 năm 2014
Tác giả


Trần Thị Huyền


Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page iii

MỤC LỤC

MỤC LỤC i
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT viii
DANH MỤC BẢNG ix
PHẦN I MỞ ðẦU 1
1.1 Đặt vấn đề 1
1.2 Mục đích đề tài 2
1.3 Phạm vi nghiên cứu 2
PHẦN II TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3
2.1 Tình hình nghiên cứu và phát triển lúa lai trong và ngoài nước 3
2.1.1 Nghiên cứu và phát triển lúa lai trên thế giới 3
2.1.2 Nghiên cứu và phát triển lúa lai trong nước 14
2.2 Sự biểu hiện của ưu thế lai ở lúa 23
2.2.1 Ưu thế lai về năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất 23
2.2.2 Ưu thế lai về thời gian sinh trưởng 24
2.2.3 Ưu thế lai về bộ rễ 24
2.2.4 Ưu thế lai về chiều cao cây 25
2.2.5 Ưu thế lai về tính chống chịu với điều kiện bất thuận 25
2.2.6 Chất lượng gạo lúa lai 26

2.3 Các phương pháp chọn giống lúa ưu thế lai 28
2.3.1 Hệ thống lúa lai “ba dòng” 28
2.3.2 Hệ thống lúa lai "hai dòng" 28
2.4 Một số nghiên cứu về biện pháp kỹ thuật sản xuất hạt lúa lai F
1
36
2.4.1 Nghiên cứu về xác định thời vụ sản xuất hạt lai F
1
36
2.4.2 Nghiên cứu tỷ lệ hàng bố mẹ 38
2.4.3 Nghiên cứu mật độ và số dảnh cơ bản 38

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page iv

2.4.4 Nghiên cứu sử dụng GA
3
để nâng cao năng suất hạt lai
F
1
39
2.4.5 Nghiên cứu sử dụng các biện pháp kỹ thuật canh tác khác 40
2.4.6 Nghiên cứu biện pháp thụ phấn bổ sung vào lúc cao điểm 41
2.4.7 Nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật điều khiển nở hoa trùng khớp 42
PHẦN III VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45
3.1 Nội dung nghiên cứu 45
3.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu. 45
3.3 Phương pháp nghiên cứu 45
3.3.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát các tổ hợp lúa lai hai dòng mới lai thử
trong điều kiện vụ Xuân 2013. 45

3.3.2 Thí nghiệm 2: Thí nghiệm so sánh các tổ hợp có triển vọng được
chọn trong thí nghiệm khảo sát ở điều kiện vụ Mùa 2013. 47
3.3.3 Thí nghiệm 3: Tìm hiểu ảnh hưởng của thời vụ gieo đến sinh
trưởng phát triển của các dòng bố mẹ tổ hợp lai có triển vọng
trong vụ mùa 2013. 48
3.3.4 Thí nghiệm 4: Sản xuất thử các tổ hợp lai mới và xác định liều
lượng GA3 phù hợp. 49
3.4 Phương pháp đánh giá các chỉ tiêu theo dõi. 51
3.5 Phương pháp xử lý số liệu 52
PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 52
4.1 Kết quả đánh giá các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ Xuân 2013 52
4.1.1 Kết quả chọn các tổ hợp lai trên đồng ruộng ở vụ Xuân 2013 52
4.1.2 Một số đặc điểm giai đoạn mạ của các tổ hợp được chọn 53
4.1.3 Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các tổ hợp lúa lai hai
dòng đươc chọn trong vụ Xuân 2013 54
4.1.4 Đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lúa lai hai dòng được
chọn trong vụ Xuân 2013. 56

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page v

4.1.5 Mức độ nhiễm sâu bệnh hại của các tổ hợp lúa lai hai dòng được
chọn trong điều kiện vụ Xuân 2013 59
4.1.6 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lúa
lai được chọn trong vụ xuân 2013 61
4.1.7 Kết quả đánh giá mùi thơm trên lá và nội nhũ của các tổ hợp lúa
lai được chọn trong vụ Xuân 2013. 64
4.1.8 Một số chỉ tiêu chất lượng gạo của các tổ hợp lúa lai được chọn
trong vụ Xuân 2013 66
4.1.9 Tổng hợp phiếu đánh giá cảm quan cơm bằng phương pháp cho

điểm (Tiêu chuẩn 10 TCN 590-2004). 68
4.1.10 Kết quả tuyển chọn các tổ hợp lúa lai được chọn trong vụ Xuân
2013 bằng phần mềm selection index (Nguyễn Đình Hiền -
1996). 71
4.2 Kết quả đánh giá các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ Mùa 2013 73
4.2.1 Đặc điểm sinh trưởng ở giai đoạn mạ của các tổ hợp lúa lai hai
dòng trong vụ Mùa 2013 73
4.2.2. Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các tổ hợp lúa lai hai
dòng trong vụ Mùa 2013 74
4.2.3 Mức độ nhiễm sâu bệnh của các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ
Mùa 2013 76
4.2.4 Đặc điểm hình thái của các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ Mùa
2013 78
4.2.5 Một số đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lúa lai hai dòng
trong vụ Mùa 2013 80
4.2.6 Các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lúa lai hai dòng
trong vụ Mùa 2013 81

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page vi

4.2.7 Một số chỉ tiêu chất lượng gạo của các tổ hợp lúa lai hai dòng
trong vụ Mùa 2013 85
4.2.8 Kết quả tuyển chọn các tổ hợp lúa lai trong vụ Mùa 2013 bằng
phần mềm chọn lọc selection index (Nguyễn Đình Hiền -1996). 87
4.2.9 Một số đặc điểm của các tổ hợp lai có triển vọng trong vụ Xuân
và Mùa năm 2013 88
4.3 Kết quả đánh giá ảnh hưởng của thời vụ gieo đến sinh trưởng
phát triển của các dòng bố mẹ tổ hợp lai có triển vọng trong vụ
Mùa 2013 90

4.3.1 Ảnh hưởng của thời vụ gieo đến thời gian từ gieo đến trỗ và số lá
của các dòng bố mẹ trong vụ Mùa 2013 90
4.3.2 Đặc điểm hạt phấn của dòng bố mẹ trong vụ Mùa 2013 94
4.3.3 Đặc điểm thò vòi nhụy của các dòng mẹ trong vụ Mùa 2013 97
4.3.4 Đánh giá sức sống vòi nhụy sau khi nở hoa thông qua tỷ lệ đậu
hạt của các dòng mẹ trong vụ Mùa 2013 98
4.3.5 Đánh giá mức độ nhiễm sâu bệnh tự nhiên của các dòng bố mẹ
trong vụ mùa 2013 99
4.3.6 Đặc điểm hình thái của các dòng bố mẹ trong vụ mùa 2013 101
4.4 Kết quả sản xuất thử tổ hợp lai mới và xác định liều lượng GA3 phù
hợp 102
4.4.1 Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các dòng bố mẹ
trong vụ Mùa 2013 102
4.4.2 Đánh giá trùng khớp ở giai đoạn phân hóa đòng và trỗ của các
dòng bố mẹ trong vụ Mùa 2013 104
4.4.3 Ảnh hưởng của liều lượng GA3 đến một số yếu tố cấu thành
năng suất và năng suất hạt lai F1 của tổ hợp T10/R19 trong vụ
Mùa 2013 105

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page vii

4.4.4 Ảnh hưởng của liều lượng GA3 đến một số yếu tố cấu thành
năng suất và năng suất hạt lai F1 của tổ hợp T11/R7 trong vụ
Mùa 2013 107
4.4.5 Ảnh hưởng của liều lượng GA3 đến một số yếu tố cấu thành
năng suất và năng suất hạt lai F1 của tổ hợp T12/R15 trong vụ
Mùa 2013 108
PHẦN V KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 111
5.1 Kết luận 111

5.2 Đề nghị 112
TÀI LIỆU THAM KHẢO 113








Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page viii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt Ghi chú
CMS Bất dục đực tế bào chất
TGMS Bất dục đực chức năng di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt độ
PGMS Bất dục chức năng di truyền nhân mẫn cảm với quang chu kỳ
TGST Thời gian sinh trưởng
đ/c đối chứng
FAO Tổ chức nông lương thế giới
D Dài
R Rộng
D/R Dài/rộng
TB Trung bình
T Thon
TD Thon dài
NSLT Năng suất lý thuyết
NSTT Năng suất thực thu

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page ix

DANH MỤC BẢNG
STT Tên bảng Trang

2.1 Năng suất và diện tích sản xuất lúa lai ở Trung Quốc (Thời kỳ
1976 – 1995) 6
2.2 Các giống lúa lai phát triển thành công ở Ấn Độ 11
2.3 Diện tích sản xuất lúa lai qua các năm (từ 2001 – 2012) 18
2.4 Diện tích, năng suất, sản lượng hạt F1 sản xuất tại Việt Nam thời
kỳ 2001-2012 22
4.1 Kết quả chọn lọc các tổ hợp lai trên đồng ruộng ở vụ Xuân 2013 52
4.2 Một số đặc điểm sinh trưởng giai đoạn mạ của các tổ hợp lúa lai
hai dòng được chọn trong vụ Xuân 2013 53
4.3 Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các tổ hợp lúa lai hai
dòng đươc chọn trong vụ Xuân 2013 55
4.4 Đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lúa lai được chọn trong
vụ Xuân 2013 57
4.5 Mức độ nhiễm sâu bệnh hại của các tổ hợp lúa lai hai dòng được
chọn trong điều kiện vụ Xuân 2013 59
4.6 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lúa
lai hai dòng trong vụ Xuân 2013 61
4.7 Bảng đánh giá điểm mùi thơm trên lá và trên nội nhũ của các tổ
hợp lúa lai hai dòng được chọn trong vụ Xuân 2013 64
4.8 Một số chỉ tiêu chất lượng gạo của các tổ hợp lúa lai hai dòng

được chọn trong vụ Xuân 2013 67
4.9 Bảng tổng hợp phiếu đánh giá cảm quan cơm bằng phương pháp
cho điểm đối với các tổ hợp lúa lai hai dòng được chọn trong vụ
Xuân 2013 70

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page x

4.10 Kết quả tuyển chọn các tổ hợp lúa lai hai dòng được chọn trong
vụ Xuân 2013 bằng phần mềm chọn lọc selection index 72
4.11 Một số đặc điểm sinh trưởng ở giai đoạn mạ của các tổ hợp lúa
lai hai dòng trong vụ Mùa 2013 73
4.12 Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các tổ hợp lúa lai hai
dòng trong vụ Mùa 2013 75
4.13 Mức độ nhiễm sâu bệnh của các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ
Mùa 2013 ( IRRI, 2002 ) 77
4.14 Đặc điểm hình thái của các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ Mùa
2013 79
4.15 Đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ
Mùa 2013 81
4.16 Các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lúa lai hai dòng
trong vụ Mùa 2013 83
4.17 Một số chỉ tiêu chất lượng gạo của các tổ hợp lúa lai hai dòng
trong vụ Mùa 2013 85
4.18 Kết quả tuyển chọn các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ Mùa
2013 bằng phần mềm selection index (Nguyễn ðình Hiền -1996). 88
4.19 Một số đặc điểm của các tổ hợp lai có triển vọng trong vụ Xuân
và Mùa năm 2013 89
4.20 Ảnh hưởng của thời vụ gieo đến thời gian từ gieo đến trỗ và số lá
của các dòng bố mẹ vụ mùa 2013 92

4.21 Đặc điểm hạt phấn của dòng bố mẹ trong vụ Mùa 2013 94
4.22 Tỷ lệ vòi nhụy thò của các dòng mẹ trong vụ Mùa 2013 97
4.23 Đánh giá sức sống vòi nhụy sau khi nở hoa thông qua tỷ lệ đậu
hạt của các dòng mẹ trong vụ Mùa 2013 98

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page xi

4.24 Đánh giá mức độ nhiễm sâu bệnh tự nhiên của các dòng bố mẹ
trong vụ mùa 2013 (IRRI, 2002) 100
4.25 Đặc điểm hình thái của các dòng bố mẹ trong vụ mùa 2013 101
4.26 Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các dòng bố mẹ
trong vụ Mùa 2013 102
4.27 Đánh giá trùng khớp ở giai đoạn phân hóa đòng và trỗ của các
dòng bố mẹ trong vụ Mùa 2013 104
4.28 Ảnh hưởng của liều lượng GA3 đến một số yếu tố cấu thành
năng suất và năng suất hạt lai F1 của tổ hợp T10/R19 trong vụ
Mùa 2013 105
4.29 Ảnh hưởng của liều lượng GA3 đến một số yếu tố cấu thành
năng suất và năng suất hạt lai F1 của tổ hợp T11/R7 trong vụ
Mùa 2013 107
4.30 Ảnh hưởng của liều lượng GA3 đến một số yếu tố cấu thành
năng suất và năng suất hạt lai F1 của tổ hợp T12/R15 trong vụ
Mùa 2013 109



Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 1

PHẦN I. MỞ ðẦU

1.1. ðặt vấn ñề
Khai thác thành công ưu thế lai ở lúa tại Trung Quốc cuối thế kỷ XX mở
ra hướng mới trong cải tiến giống lúa, hướng khai thác và sử dụng ưu thế lai.
Các giống lai biểu hiện tính vượt trội về nhiều mặt: năng suất cao, chất lượng
tốt, khả năng thích ứng rộng, chống chịu sâu bệnh, chịu lạnh, nóng, hạn, úng,
chống đổ, chín sớm, sử dụng tiết kiệm nước, phân bón…Nhờ vậy đã thu hút
các nhà chọn giống lúa mở rộng phạm vi nghiên cứu chọn tạo và cải tiến
giống lúa.
Nghiên cứu lúa lai ở Việt Nam bắt đầu từ cuối những năm 1970 tại Viện
Khoa học Nông nghiệp Việt Nam. Đến năm 1991, lúa lai được trồng thử
nghiệm tại một số tỉnh phía Bắc với diện tích nhỏ. Đến năm 2012 diện tích lúa
lai thương phẩm đạt 613 nghìn ha (Cục Trồng trọt, 2012).
So với diện tích lúa cả
nước, lúa lai chỉ chiếm 12-15%, tuy nhiên lúa lai đóng vai trò quan trọng ở phía Bắc
với diện tích chiếm 32-33% trong vụ đông xuân và khoảng 17-20% trong vụ Hè thu,
vụ Mùa, đặc biệt ở các tỉnh Trung du miền núi phía Bắc, Bắc Trung bộ. Hiện nay lúa
lai không những phát triển ở các tỉnh phía Bắc mà còn được mở rộng vào các tỉnh
Duyên hải Nam Trung bộ (DHNTB) và Tây Nguyên (TN) và bước đầu vào Đồng
bằng sông Cửu Long.

Các nhà khoa học của Việt Nam đã đạt được những thành tựu lớn trong
việc nghiên cứu và phát triển lúa lai. Đó là thành công trong việc đã chọn tạo
và sản xuất đươc các dòng bố, mẹ với nguồn gen trong nước, chẳng hạn như
các dòng mẹ của lúa lai hai dòng 103S, 135S, T1S-96, T7S (Trường Đại
học Nông nghiệp Hà Nội), AMS 30S (Viện cây lương thực và cây thực
phẩm). Những dòng này chính là những dòng mẹ của những tổ hợp lai đang
được sử dụng rộng rãi trong sản xuất như VL20, VL24, TH3-3, TH3-4, TH3-
5, TH7-2, HYT103, HYT108, LC212, LC270, HC1, Thanh ưu 3.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 2

Tuy diện tích sản xuất lúa lai tăng nhanh trong khoảng một thập kỷ đầu
nhưng trong những năm gần đây diện tích lúa lai có xu hướng chững lại, đặc
biệt là tỷ lệ “lúa lai nội” còn thấp. Điều này có thể do một số nguyên nhân sau:
1- Có một số giống lúa thuần mới có năng suất tương đương, giá thành rẻ
chẳng hạn như Q5, Khang dân 18 vẫn được nhiều nông dân tin dùng; nông
dân chuyển đổi với giống cây có năng suất trung bình nhưng gạo chất lượng
cao và có giá trị cao hơn, chẳng hạn như giống Bắc Thơm 7, RVT; 2- nguồn
cung cấp hạt giống lúa lai không ổn định cả về số lượng và chất lương.
Việt Nam chưa có nhiều dòng bố mẹ có đặc điểm nông sinh học tốt, có
khả năng kết hợp cao. Năng suất của một số tổ hợp lúa lai chọn tạo trong nước
còn thấp nên chưa thu hút được người nông dân tham gia sản xuất hạt giống lúa
lai F1. Các tổ hợp lai chưa phong phú, đặc biệt còn thiếu các tổ hợp lai chống
chịu với sâu bệnh (nhất là rầy nâu, bạc lá) và điều kiện ngoại cảnh không thuận
lợi như mặn, hạn, úng, rét. Các giống lúa lai có chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu
tiêu dùng nội địa và xuất khẩu cũng còn ít. Do vậy, các cơ quan nghiên cứu của
chúng ta cần phải tìm ra nhiều dòng bố mẹ, nhiều tổ hợp lai mới khắc phục được
những vấn đề nêu trên. Góp phần giải quyết vấn đề đó, chúng tôi thực hiện đề tài:
“Tuyển chọn tổ hợp lúa lai hai dòng mới và xác ñịnh một số biện pháp kỹ
thuật góp phần xây dựng qui trình sản xuất hạt lai F1”
1.2. Mục ñích ñề tài
Tuyển chọn được một số tổ hợp lúa lai hai dòng mới có năng suất cao,
chất lượng tốt, thời gian sinh trưởng phù hợp, nhiễm nhẹ các loại sâu bệnh và
bước đầu thiết lập qui trình sản xuất hạt lai F1 của tổ hợp lai có triển vọng.
1.3. Phạm vi nghiên cứu
Đề tài tập trung khảo sát, so sánh các tổ hợp lúa lai hai dòng do Viện
Nghiên cứu và phát triển cây trồng lai tạo để tuyển chọn được một số tổ hợp triển

vọng trong vụ Xuân 2013. Đồng thời đánh giá đặc điểm sinh trưởng phát triển
của các dòng bố mẹ và tìm hiểu ảnh hưởng của một số biện pháp kỹ thuật đến

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 3

năng suất ruộng sản xuất hạt lai F1 để thiết lập qui trình sản xuất hạt lai F1.
PHẦN II
TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1. Tình hình nghiên cứu và phát triển lúa lai trong và ngoài nước
2.1.1. Nghiên cứu và phát triển lúa lai trên thế giới
2.1.1.1. Lịch sử nghiên cứu và phát triển lúa lai
Ưu thế lai ở lúa đã được Jones W. (nhà di truyền học người Mỹ) thông
báo vào năm 1926 , những cây lai F1 có khả năng đẻ nhánh và năng suất hạt
cao hơn so bố mẹ. Tuy nhiên trong một thời gian dài ưu thế lai ở lúa vẫn chưa
được sử dụng rộng rãi như ở những cây trồng khác bởi vì lúa là cây tự thụ
phấn rất nghiêm ngặt, việc sản xuất hạt lai rất khó thực hiện.
Sau Jones, là các công trình nghiên cứu của Chang và cộng sự, 1971;
Brown, 1953; Oka, 1957… đã cung cấp thêm bằng chứng về sự xuất hiện ưu
thế lai ở lúa trên nhiều tính trạng hình thái, sinh lý, sinh hóa .
Tuy nhiên mãi đến năm 1958, các nhà khoa học Nhật Bản mới tạo ra
được dòng lúa bất dục đực di truyền tế bào chất , nhưng dòng này đến nay vẫn
chưa dùng để sản xuất hạt lai F1. Sau đó các nhà khoa học Mỹ năm 1969 và
IRRI năm 1972 công bố về việc tạo ra các dòng CMS nhưng việc ứng dụng ưu
thế lai ở lúa vào sản xuất chưa có kết quả. Vấn đề này chỉ giải quyết khi các
nhà khoa học Trung Quốc tìm được cây lúa dại bất dục đực ở đảo Hải Nam
năm 1964, họ đã lai với lúa trồng để tạo ra các dòng lúa bất dục đực di truyền
tế bào chất (CMS), dòng duy trì bất dục (B) và dòng phục hồi hữu dục(R), đây
là những công cụ di truyền hữu ích cho việc khai thác ưu thế lai ở lúa Lin

SC.Yuan (1980).
Năm 1964, Yuan Long Ping và cộng sự đánh dấu sự bắt đầu nghiên cứu
lúa lai ở Trung Quốc. Tại đảo Hải Nam họ đã phát hiện được cây lúa dại bất

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 4

dục trong loài lúa dại Oryzae fatuaspontanea, sau đó họ đã chuyển được tính
bất dục đực hoang dại này vào lúa trồng và tạo ra những vật liệu di truyền
hoàn toàn mới giúp cho việc khai thác ưu thế lai thương phẩm. Quy trình sản
xuất lúa lai ba dòng được bắt đầu thử nghiệm. Năm 1973 lô hạt giống F1 đầu
tiên được sản xuất ra với sự tham gia của 3 dòng là: dòng bất dục đực di
truyền tế bào chất (Cytoplasmic Male Sterile- CMS), dòng duy trì bất dục
(Maintainer-B), dòng phục hồi hữu dục (Restorer-R) (Nguyễn Thị Trâm,
2000). Bức màn ngăn cản con người khai thác ưu thế lai ở lúa trong suốt 50
năm đã được gỡ bỏ. Từ đây khởi đầu cho sự phát triển như vũ bão công nghệ
lúa lai của Trung Quốc cũng như thế giới. Năm 1974 Trung Quốc đưa ra một
số tổ hợp lai cho ưu thế cao đồng thời quy trình sản xuất hạt lai "ba dòng"
cũng được hoàn thiện vào năm 1975. Năm 1976, Trung Quốc đã có khoảng
140.000 ha gieo cấy lúa lai thương phẩm (Bộ Nông nghiệp và phát triển nông
thôn, 2002) . Các nhà khoa học Trung Quốc đã mở ra một kỷ nguyên lúa lai
trên thế giới. Những năm 1970, Yuan L.P. và cộng sự tạo ra các tổ hợp năng
suất cao, dạng hình lý tưởng, dễ dàng sử dụng như: Nam ưu số 2, Uỷ ưu số 7
(Nguyễn Trí Hoàn và Nguyễn Thị Gấm, 2003).
Bên cạnh đó Trung Quốc cũng bắt đầu nghiên cứu sử dụng gen tương
hợp rộng (WCG). Đồng thời phát hiện gen p(t)ms tạo nên điểm đột phá dẫn
đến một cuộc cách mạng mới trong công nghệ sản xuất lúa lai: Phương pháp
sản xuất lúa lai "2 dòng". Bước đi đầu tiên thử nghiệm lúa lai hai dòng là sử
dụng hoá chất diệt hạt phấn nhưng độ thuần F1 thấp, giá thành đắt, ảnh hưởng
môi trường. Những nghiên cứu sử dụng các dòng bất dục đực di truyền nhân

cảm ứng môi trường (EGMS) tỏ ra khả quan (Nguyễn Thị Gấm, 2003).
Năm 1973, Shi Mingsong phát hiện một số cây bất dục trong quần thể
của giống Nongken 58, ở độ dài ngày trên 14h chúng thể hiện tính bất dục,
ở độ dài ngày dưới 13h45' chúng lại biểu hiện hữu dục. Qua nghiên cứu ông

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 5

thấy tính trạng này do một cặp gen lặn trong nhân điều khiển. Theo Yuan
L.P., dòng Nongken 58 đặc trưng cho dạng bất dục PGMS cảm ứng mạnh
với ánh sáng và cảm ứng yếu với nhiệt độ, giới hạn chuyển hoá là 13h45'
(điều kiện 23-40
0
C). Theo Shi Mingsong (1973), thời kỳ mẫn cảm là phân
hoá gié cấp 1 đến hình thành tế bào mẹ hạt phấn (10-12 ngày trước trỗ)
(Quách Ngọc Ân, 2002).
Năm 1988, Murayama và cộng sự phát hiện dòng TGMS trên giống
Annongs từ dạng đột biến tự nhiên, quan sát thấy trong điều kiện nhiệt độ trên
27
0
C dòng này thể hiện bất dục, điều kiện dưới 24
0
C chúng thể hiện tính hữu
dục. Tính trạng này do gen lặn trong nhân quy định. Theo Yuan L.P., ông cho
rằng Annongs là dòng đặc trưng cho bất dục dạng TGMS thuộc loài phụ Indica.
bất dục trong điều kiện nhiệt độ cao, nhiệt độ chuyển hoá 23-24
0
C. Giai đoạn
mẫn cảm là giai đoạn hình thành hạt phấn hoặc phân bào giảm nhiễm (Quách
Ngọc Ân, 2002).

Dùng phương pháp lai chuyển gen các nhà khoa học đã tạo ra nhiều dòng
EGMS mới mang gen tương hợp rộng (WCG), làm cơ sở tạo các tổ hợp có ưu
thế lai cao. Chính thành công này đã mở rộng khả năng khai thác ưu thế lai
trên phổ di truyền rộng ở lúa. Khắc phục những hạn chế của hệ thống lúa lai
"3 dòng": tìm kiếm dòng bất dục mới gặp khó khăn, hiện tượng đồng tế bào
chất kiểu WA sẽ gây ra hiểm hoạ lớn nếu xuất hiện một loại bệnh hại đặc thù
nào đó, phổ phục hồi của những dòng CMS kiểu WA hẹp, công nghệ sản xuất
hạt lai cồng kềnh phức tạp. Giống lúa lai 2 dòng đầu tiên phổ biến đại trà ở
Trung Quốc là tổ hợp Peiai64S/Teqing có năng suất cao nhất đạt 17,1 tấn/ha
(Nguyễn Trí Hoàn và Nguyễn Thị Gấm, 2003).
1.1.1.2. Tình hình sản xuất lúa lai của một số nước trên thế giới
* Trung Quốc
Diện tích lúa lai ở Trung Quốc được phát triển nhảy vọt:

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 6

Năm 1974: 7 ha, năm 1975: 373 ha, năm 1976: 138.700 ha, năm 1977:
2.066.700 ha, năm 1980: 4.813.300 ha, năm 1990: 15.933.300 ha, năm 1991:
17.600.000 ha, năm 1995: 15.710.000 ha, năm 2010: 20.000.000 ha.
Đến năm 2005 Trung Quốc đã tạo ra được 210 giống lúa lai các loại.
Về năng suất trung bình của cây lúa Trung Quốc từ 4,2 tấn/ha/vụ (1976)
đã tăng lên 6,58 tấn/ha/vụ (2009) trong khi năng suất lúa trung bình của thế
giới chỉ đạt 3,74 tấn/ha/vụ (FAOSTAT, 2011).
Trong giai đoạn 1976-1999 diện tích lúa lai Trung Quốc cộng lũy tiến
được 233 triệu ha và sản lượng gia tăng thêm 350 triệu tấn lúa., trung bình
mỗi ha tăng 1,5 tấn (20%).
Bảng 2.1. Năng suất và diện tích sản xuất lúa lai ở Trung Quốc
(Thời kỳ 1976 – 1995)
Năm

Năng suất lúa lai
(Tấn / ha)
Năng suất lúa truyền thống

(Tấn / ha)
Diện tích
lúa lai
( nghìn ha)
1976 4,2 3,5 138,7
1977 5,4 3,5 2066,7
1978 5,4 3,8 4266,7
1979 5,3 4,1 5000,0
1980 5,3 3,9 4813,3
1981 5,3 4,1 5133,3
1982 5,9 4,4 5600,0
1983 6,4 4,8 6733,3
1984 6,4 5,0 8866,7
1985 6,5 4,8 8400,0
1986 6,6 4,9 8933,3
1987 6,6 4,8 10933,3
1988 6,6 4,5 12666,7
1989 6,6 4,8 13000,0
1990 6,7 5,3 15933,3
1991 6,6 4,6 17600,0
1992 6,6 5,0 15466,7

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 7

1993 6,7 5,0 15400,0

1994 6,7 5,1 15730,0
1995 6,7 5,1 15710,0
Nguồn: Trung tâm nghiên cứu và phát triển giống lúa lai quốc gia Trung Quốc

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 8

Trung Quốc là nước phát triển lúa lai lớn nhất thế giới. Năm 2010 trồng
20 triệu ha, chiếm 70% tổng diện tích trồng lúa ở Trung Quốc.
Trích theo Hồ Đình Hải (Hồ Đình Hải, 2012), quá trình phát triển lúa lai
của Trung Quốc có thể chia thành 4 giai đoạn:
1 - Giai ñoạn 1975-1995: giai đoạn phát triển lúa lai 3 dòng, sử dụng
giống bất dục đực từ dòng lúa hoang Oryzae rufipogon. Giống lúa lai phát
triển trên diện tích 12,4 triệu ha và đạt năng suất trung bình 6,9 tấn/ha.
2 - Giai ñoạn 1996-2000: Phát triển giống giống lúa lai hai dòng bằng
cách phun hóa chất gây bất dục đực lên cây mẹ (chemical hybridizing agents
CHAs). Giống lai 2 dòng phát triển diện tích 2,8 triệu ha, năng suất đạt 10,25
tấn/ha. cao hơn giống lai ba dòng 20%. Trong cùng thời gian này Trung Quốc
khởi động chương trình siêu lúa lai.
3 - Giai ñoạn 2001-2006: Phát triển chương trình siêu lúa lai bộ kỹ thuật
lai đơn. Những giống lúa lai này cho năng suất 12,5 tấn/ha trên diện rộng.
Trên diện hẹp có cặp lai P64S/E32 cho năng suất kỷ lục 17,1 tấn/ha.
4 - Giai ñoạn 2007-2015: Tiếp tục chương trình siêu lúa lai với mục tiêu
đạt năng suất 13,5 tấn/ha trên diện rộng, trên diện hẹp tạo ra giống lai dự kiến
có năng suất 15-20 tấn/ha/vụ.
Để đạt mục tiêu trên các nhà di truyền lúa Trung Quốc tập trung:
- Cải thiện kiểu hình lúa bằng cách tạo giống lúa có phiến là dày, thẳng để
tăng hiệu suất quang hợp, thân cứng chống đổ ngã. Bông dài, to, mang nhiều hạt
để mỗi bông nặng ít nhất 6g, với mật độ 250 bông/m
2

sẽ có tiềm năng 18 tấn/h a
(Cheng Shihua, 2012).
- Tăng mức độ ưu thế lai bằng cách lai chéo giữa các dòng lúa khác nhau.
Kết quả nghiên cứu cho thấy mức độ ưu thế lai theo thứ tự (Mẹ x Cha) từ lớn
đến nhỏ là: indica/japonica > indica/javanica > japonica/javanica >
indica/indica > japonica/japonica (Yuan.L.P, 2012).

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 9

Như vậy lấy giống lúa Oryza indica làm mẹ tiếp nhận phấn lúa của
giống Oryzae japonica sẽ phát huy ưu thế lai tối đa, nâng hiệu suất tích lũy
chất khô trên 90g/ngày, số hạt/cây trên 3.200 hạt, tăng tỷ lệ hạt chắt.
- Áp dụng các thành tựu của công nghệ sinh học như kỹ thuật nuôi cấy
túi phấn, đánh dấu phân tữ để tăng chất lượng hạt gạo và tính kháng sâu bệnh.
Năng suất lúa lai của Trung Quốc trong giai đoạn 2007-2010 là 7.200
kg/ha/vụ. Ngoài lượng hạt giống lúa lai cung cấp cho nhu cầu trong nước.
Hàng năm Trung Quốc xuát khẩu trên dưới 30.000 tấn hạt giống lúa lai cho
trên 40 nước trên thế giới.
Nhà nông học Trung Quốc Yuan Longping, được biết đến như là "cha đẻ
của lúa lai", cho biết rằng nhóm của ông đã làm việc trên một phiên bản mới
của lúa lai có năng suất cao và có thể hoàn thành nó vào năm 2012.
Trước đó, trong năm 1999 giống siêu lúa lai Trung Quốc thế hệ I đã đạt
năng suất 10.448 kg/ha/vụ, trong năm 2005 giống siêu lúa lai thế hệ II đã đạt
11.940 kg/ha/vụ.Yuan cho biết giống siêu lúa lai thế hệ III của ông dự kiến
cho năng suất 13,5 tấn/ha/vụ và năng suất tột đỉnh có thể đạt 1.000 kg mỗi
mẫu (đơn vị diện tích Trung Quốc tương đương 670 m
2
) tức khoảng 15
tấn/ha/vụ.

Vào ngày 19/9/2011 Tân Hoa xã đã thông báo giống siêu lúa lai thế hệ
III DH2525 (Y2 cao cấp số 2) trồng thực nghiệm tại Longhui ở tỉnh Hồ Nam
Trung Quốc đã đạt năng suất 13.830 kg/ha.
Đến năm 2010, diện tích lúa lai Trung Quốc lên 20 triệu ha, chiếm 70%
diện tích gieo trồng lúa của Trung Quốc, đã góp phần đưa năng suất lúa từ
4,24 tấn/ha (năm 1979) lên 6,58 tấn/ha (năm 2009), trong khi năng suất lúa
trung bình của thế giới chỉ đạt 4,32 tấn/ha (FAOSTAT, 2011).
Năm 2011 Trung Quốc có 29 triệu ha trồng lúa, năng suất trung bình
toàn quốc đạt 6,3 tấn/ha/vụ. Trong đó 70% diện tích được trồng lúa lai, năng

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 10

suất bình quân 7,2 tấn/ha/vụ. Năng suất lúa lai tăng trung bình 20% so với
giống thường. Riêng chỉ phần tăng năng suất do lúa lai hiện nay nuôi sống
khoảng 70 triệu người ăn hàng năm.
Theo Bộ Nông nghiệp Trung Quốc, nước này cần để duy trì sản lượng ngũ
cốc hàng năm khoảng 500 triệu tấn vừa để nuôi 1,3 tỷ người vừa làm nguồn thức
ăn cho chăn nuôi. Nên cây lúa lai là giải pháp ưu tiên của Trung Quốc.
* Ấn ðộ
Nghiên cứu lúa lai bắt đầu ở Ấn Độ vào những năm 1980 với nguyên liệu
nhập khẩu từ Trung Quốc, sau đó đã được chứng minh là không thích nghi với
điều kiện địa phương. Với sự hỗ trợ FAO và UNDP, Ấn Độ đã phát triển
mạng lưới nghiên cứu sản xuất lúa lai của mình trở lại từ đầu.
Hội đồng Nghiên cứu Nông nghiệp Ấn Độ đã đưa ra một dự án định
hướng xây dựng mạng lưới sản xuất lúa lai vào năm 1989, và điều này đã
nhận được sự hỗ trợ thêm từ các Chương trình Phát triển Liên Hợp Quốc và
FAO từ năm 1991. Dự án hiện đang được hoạt động như một mạng lưới tổ
chức nghiên cứu quốc gia với 12 Trung tâm trên toàn quốc và Tổng cục
nghiên cứu lúa gạo đóng vai trò là điều phối viên.

Tình hình phát triển và thương mại hóa sản xuất lúa lai ở Ấn Độ rất đáng
khích lệ. Từ năm 1990 đến 1996, hơn 700 giống lúa lai thử nghiệm được phát
triển và đánh giá, và năng suất lúa lai tăng thêm hơn 1 tấn/ha so với năng suất
trung bình của hơn 100 giống lúa cải tiến tốt nhất trên toàn Ấn Độ. Một số
giống lúa lai đã được canh tác thương mại.
Ưu điểm năng suất của các giống lai so với giống kiểm tra của Ấn Độ
dao động từ 16,2 đến 44,2%. Giống lúa lai CRH-1 được sản xuất trong nước
và giống PBH 71 từ Công ty nước ngoài Pioneer được khuyến cáo phát
triển. Bên cạnh đó, 6-8 giống lúa lai khác được bán trên thị trường bởi các
công ty kinh doanh hạt giống tư nhân.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 11


Bảng 2.2. Các giống lúa lai phát triển thành công ở Ấn ðộ
Giống lai
F1
Dòng bố/mẹ
Thời
gian
(ngày)
Năng suất thử
nghiệm
Lợi thế
so với
kiểm
tra (%)
Lai
Kiểm

tra
(Tấn / ha)
APRH-1 IR58025A / Vajram 130-135 7,14 5,27 35,4
APRH-2 IR62829A / MTU9992 120-125 7,52 5,21 44,2
Mgr-1 IR62829A / IR10198-66-2 R

110-115 6,08 5,23 16,2
KRH-1 IR58025A / IR9761 120-125 6,02 4,58 31,4
CNRH-3 IR58025A / Ajaya R 125-130 7,49 5,45 37,4
Nguồn: Trích theo Nguyễn ðình Hải, 2012
Năm 1995, Ấn Độ trồng 10 000 ha lúa lai với năng suất vượt trội khoảng
1 tấn/ha. Năm 1996 Ấn Độ trồng 60.000 ha lúa lai và hướng tới trồng
2.000.000 ha lúa lai trong những năm 2000s.
Trong năm 2003, diện tích trồng lúa lai Ở Ấn Độ khoảng 200.000 ha, ít
hơn 1% diện tích trồng lúa của nước này. Các bang có thể trồng lúa lai là
Uttar Pradesh,Maharashtra, Karnataka.
Đến năm 2008, diện tích trồng lúa lai ở Ấn Độ đã tăng lên 1.400.000ha,
năm 2010 là 2.500.000ha. Dự kiến năm 2015 diện tích trồng lúa lai của cả
nước lên đến 4.000.000ha (AS Hari Prasad, 2012).
Tuy nhiên trong thực tế triển khai Ấn Độ còn gặp nhiều rào cản lớn về
công nghệ sản xuất hạt giống và địa bàn trồng lúa lai. Năng suất hạt lai F1 còn
rất thấp, ban đầu chỉ đạt 0,3 - 0,5 tấn/ha. Đến nay năng suất hạt lai cũng chỉ
đạt 1,5 -2,5 tấn/ha (AS Hari Prasad, 2012).

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 12

Diện tích sản xuất hạt lai F1 ở Ấn Độ năm 1995 là 195 ha và khối lượng
hạt lai thu được chỉ đạt 200 tấn. Đến năm 2008 diên tích này là 14.000ha và
thu về xấp xỉ 21.000 tấn hạt lai. Năm 2010 diện tích sản xuất hạt lai đạt

20.000 ha, khối lượng hạt lai thu được là 30.000 tấn (AS Hari Prasad, 2012).
*Philippines
Philippines trở thành quốc gia thứ tư để tham gia vào sản xuất lúa lai tạo
ra cây lúa lai đầu tiên của mình vào năm 1993. Sự phát triển và sử dụng công
nghệ lúa lai như là một phương pháp tiếp cận chính cho năng suất lúa tăng
thêm đã thu hút được sự chú ý của Chính phủ.
Một Chương trình Thương mại lúa lai (HRCP) khởi xướng vào năm
2001, là chiến lược của chương trình Chính phủ (GMA) để đạt được tự cung
tự cấp gạo trong nước.
HRCP theo đuổi các mục tiêu sản xuất 135 ha vào năm 2002, 200.000 ha
vào năm 2003 và 300.000 ha vào năm 2004. Theo số liệu thống kê của chính
phủ Philippines, giống lúa lai trong giai đoạn 2001-2007 đã tăng năng suất
33% so giống cải tiến tốt nhất ở địa phương.Việc áp dụng giống lai của nông
dân còn chậm, khoảng 5% diện tích trồng lúa lai trong năm 2004 (208.000ha)
đến 11% diện tích năm 2005(360.000ha). Tuy nhiên đến năm 2010 diện tích
trồng lúa lai có xu hướng giảm xuống còn 200.000ha, năm 2011 diện tích
trồng lúa lai là khoảng 170.000ha trích theo Manuel Jose Regalado (2012).
Năng suất lúa lai thương phẩm của Philipines nhìn chung là chưa cao.
Năm 2001 chỉ đạt trung bình 5,44 tấn/ha, năm 2008 là 6,06 tấn/ha. Đến năm
2010, năng suất lúa lai cũng chỉ đạt 6,68 tấn/ha trích theo Manuel Jose
Regalado (2012).
Chính phủ Philippines có hạt giống lai được trợ cấp rất nhiều. Điều này
tạo ra cho phổ biến lúa lai vì nó phụ thuộc vào ngân sách của Chính phủ, đặc
biệt là trong thời gian của cuộc khủng hoảng tài chính và thâm hụt ngân sách,