đánh giá sinh trưởng phát triển và khả năng kết hợp của một số dòng bố mẹ lúa lai hai dòng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM





TÔ HỮU SỸ


ĐÁNH GIÁ SINH TRƯỞNG PHÁT TRIỂN VÀ KHẢ NĂNG
KẾT HỢP CỦA MỘT SỐ DÒNG BỐ MẸ
LÚA LAI HAI DÒNG




LUẬN VĂN THẠC SĨ





HÀ NỘI - 2015

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

TÔ HỮU SỸ



ĐÁNH GIÁ SINH TRƯỞNG PHÁT TRIỂN VÀ KHẢ NĂNG
KẾT HỢP CỦA MỘT SỐ DÒNG BỐ MẸ
LÚA LAI HAI DÒNG


CHUYÊN NGÀNH : KHOA HỌC CÂY TRỒNG
MÃ SỐ : 60.62.01.10

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS TRẦN VĂN QUANG




HÀ NỘI - 2015
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page i


LỜI CAM ĐOAN

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 văn đều được ghi rõ nguồn gốc.

Hà Nội 05 tháng 06 năm 2015
Tác giả luận văn


Tô Hữu Sỹ










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 TS. Trần Văn Quang 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 chân thành cảm ơn tới các anh chị cán bộ nghiên cứu thuộc Phòng
Nghiên cứu và Phát triển kỹ thuật Nông Nghiệp – Viên Nghiên cứu và Phát triển
cây trồng – Học Viện Nông nghiệp Việt Nam, những người đã trực tiếp hướng
dẫn và tận tình giúp đỡ để tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của tập thể cán bộ,
nhân viên tại Viện Nghiên cứu và phát triển cây trồng đã tạo điều kiện và tận tình
giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua.

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo bộ môn Di truyền và
chọn giống cây trồng – Khoa Nông học – Học Viện Nông nghiệp Việt Nam 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.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội 05 tháng 06 năm 2015
Tác giả luận văn


Tô Hữu Sỹ


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

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN i
LỜI CẢM ƠN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC VIẾT TẮT v
DANH MỤC BẢNG vi
DANH MỤC ĐỒ THỊ viii
MỞ ĐẦU 1
Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2
1.1
Các nghiên cứu về
ưu

t
h
ế
lai ở cây
lúa
2
1.2 Các nghiên cứu về di truyền của hệ thống lúa lai 2 dòng 4
1.2.1 Bất dục đực di truyền nhân cảm ứng với môi trường (EGMS) 4
1.2.2 Phương pháp chọn tạo 10
1.3 Nghiên cứu về khả năng kết hợp trong chọn giống lúa lai 16
1.3.1 Khái niệm về khả năng kết hợp 16
1.3.2 Đánh giá khả năng kết hợp theo mô hình Kermthorne (1957) 17
1.4 Tình hình nghiên
cứu
và phát
triển
lúa lai trên thế giới 18
1.5 Quá trình nghiên
cứu
và phát
triển
lúa lai ở Việt Nam 22
Chương 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28
2.1 Vật liệu, địa điểm và thời gian nghiên cứu 28
2.2. Nội dung nghiên cứu 28
2.3. Phương pháp nghiên cứu 28
2.3.1. Thí nghiệm 1: Đánh giá đặc điểm sinh trưởng phát triển, đặc điểm
tính dục của các dòng bố mẹ và khả năng nhận phấn ngoài của các
dòng mẹ 28
2.3.2. Thí nghiệm 2: Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng bố mẹ và

tuyển chọn tổ hợp lúa lai hai dòng mới có triển vọng. 30
2.4. Phương pháp đánh giá các chỉ tiêu theo dõi. 31
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32
3.1 Kết quả đánh giá bố mẹ trong điều kiện vụ Xuân 2014 32
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page iv

3.1.1. Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các dòng bố mẹ trong
vụ Xuân 2014. 32
3.1.2 Đánh giá một số đặc điểm nông sinh học của các dòng bố mẹ trong
vụ Xuân 2014 34
3.1.3 Một số đặc điểm hình thái của các dòng bố mẹ 36
3.1.4 Đánh giá mức độ nhiễm sâu bệnh hại chính trên đồng ruộng của
các dòng bố mẹ trong vụ Xuân 2014 37
3.1.5 Tỷ lệ vươn vòi nhụy ra ngoài vỏ trấu của các dòng mẹ 39
3.1.6 Tỷ lệ hoa nở trong ngày trên bông và thời gian nở hoa trên bông 40
3.1.7 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng bố mẹ 41
3.1.8 Kết quả lai của các dòng bố mẹ trong vụ Xuân 2014 42
4.2 Kết quả đánh giá con lai F1 trong điều kiện vụ Mùa 2014 43
4.2.1 Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các tổ hợp lúa lai
trong vụ Mùa 2014. 43
3.2.2 Đánh giá động thái sinh trưởng của các tổ hợp lai trong vụ Mùa 2014 47
3.2.4 Đánh giá một số đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lai trong
vụ Mùa 2014 52
3.2.5 Đánh giá mức độ nhiễm sâu bệnh của các tổ hợp lai trong vụ Mùa
2014 55
3.2.6 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lai 56
3.2.7 Đánh giá chất lượng thương trường các tổ hợp lai trong vụ Mùa 2014 59
3.2.8 Kết quả đánh giá cảm quan cơm bằng phương pháp cho điểm 61
3.3 Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng bố mẹ trong vụ Mùa 2014 63

3.3.1 Đánh giá khả năng kết hợp chung 63
3.3.2 Đánh giá khả năng kết hợp riêng 65
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 67
1. Kết luận 67
2. Đề nghị 67

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

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

CMS: Cytoplasmic Male Sterility (Bất dục đực tế bào chất).
EGMS: Enviromental sensitive Genic Male Sterility (Bất dục đực di truyền
nhân mẫn cảm với môi trường).
FAO: Food and Agriculture Organization of the United Nations (Tổ chức
Lương thực và Nông nghiệp Liên hợp quốc).
KNKH: Khả năng kết hợp.
IRRI: International Rice Research Institute (Viện nghiên cứu lúa quốc tế).

NS: Năng suất.
NST: Nhiễm sắc thể.
PGMS: Photoperiod sensitive Genic Male Sterility (Bất dục đực di truyền
nhân cảm ứng với quang chu kỳ).
STT: Số thứ tự.
TGMS: Thermosensitive Genic Male Sterility (Bất dục đực di truyền nhân
cảm ứng với nhiệt độ).

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

DANH MỤC BẢNG

STT TÊN BẢNG TRANG
1.1. Diện tích và năng suất lúa thuần và lúa lai của một số nước trồng
lúa ở Châu Á trong năm 2012 20
1.2. Diện tích sản xuất lúa lai qua các năm (từ 2001 – 2012) 27
3.1. Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các dòng bố mẹ trong
vụ Xuân 2014 32
3.2. Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng bố mẹ trong vụ Xuân
2014 36
3.3. Một số đặc điểm hình thái của các dòng bố mẹ trong vụ Xuân 2014 37
3.4. Mức độ nhiễm sâu bệnh hại chính trên đồng ruộng của các dòng bố
mẹ trong vụ Xuân 2014 39
3.5. Tỷ lệ thò vòi nhụy của các dòng mẹ trong điều kiện vụ Xuân 2014 40
3.6. Đánh giá tỷ lệ hoa nở trong ngày trên bông và thời gian nở hoa trên
bông của các dòng TGMS trong vụ Xuân 2014 40
3.7. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng bố mẹ
trong vụ Xuân 2014 41
3.8. Tỷ lệ đậu hạt khi lai thử của các tổ hợp lai vụ Xuân 2014 44
3.9 Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các tổ hợp lai trong vụ
Mùa 2014 (ngày) 44
3.10 . Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các tổ hợp lai trong vụ
Mùa 2014 48
3.11. Động thái tăng trưởng số nhánh của các tổ hợp lai trong vụ Mùa
2014 51
3.12 Đánh giá một số đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lai trong
vụ Mùa 2014 54
3.13. Đánh giá sâu bệnh hại của các tổ hợp lai trong vụ Mùa 2014 56
3.14 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lai
trong vụ Mùa 2014 58

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

3.15. Đánh giá chất lượng thương trường các tổ hợp lai trong vụ Mùa
2014 60
3.16. Tổng hợp kết quả đánh giá cảm quan cơm bằng phương pháp cho
điểm 62
3.17. Khả năng kết hợp chung của các dòng bố mẹ trên một số tính trạng
trong vụ Mùa 2014 63
3.18. Khả năng kết hợp riêng của các dòng bố mẹ trên một số tính trạng
trong vụ Mùa 2014 66


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

DANH MỤC ĐỒ THỊ

STT TÊN ĐỒ THỊ TRANG
3.1 Động thái tăng trưởng chiều cao cây của một số tổ hợp lai F1 49
3.2 Động thái đẻ nhánh của một số tổ hợp lai F
1
trong vụ Mùa 2014 52
3.3 Khả năng kết hợp chung của các dòng bố mẹ về năng suất thực thu trong
vụ Mùa 2014 65
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 1

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề

Chọn giống lúa lai hai dòng ở Việt Nam trong những năm gần đây đã thu
được những thành công đáng khích lệ, góp phần vào việc phát triển, mở rộng
diện tích lúa lai ở Việt Nam. Diện tích sản xuất lúa lai năm 1991 khoảng 100
ha, đến năm 2013 đã phát triển mở rộng nhanh chóng lên đến hơn 600 ha. Tuy
nhiên giống lúa lai và sản xuất hạt lai trong nước chỉ mới đáp ứng được khoảng
25%. Việc nghiên cứu chọn tạo giống lúa lai mới là một đòi hỏi cấp thiết trong
thời kỳ hiện nay.
Trong những năm qua, các nhà chọn giống
Việt
Nam đã nghiên
cứu
và
chọn
tạo nhiều
tổ
hợp
lai
m
ớ
i,
trong đó có các tổ
hợp
lai hai dòng:
Việt
lai 20, TH3-
3, TH3-4, HYT102, HYT103
Các
tổ
hợp
này có

năng suất chất lượng
khá,
thời
gian sinh
trưởng ngắn
nên
diện
tích
ngày càng
được mở
rộng. Một trong những
bước quan trọng trong quá trình chọn tạo giống lúa ưu thế lai là bước đánh giá
khả năng kết hợp của các dòng bố mẹ, để xác định các dòng bố mẹ có khả năng
cho ưu thế lai cao, tạo ra các con lai có năng suất, chất lượng tốt.
Vì vậy việc tiếp tục nghiên cứu tuyển chọn các tổ hợp lúa lai hai dòng mới
có năng suất và chất lượng tốt, là hướng đi hết sức đúng đắn và cần thiết. Vì
những lý do trên chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Đánh giá sinh trưởng
phát triển và khả năng kết hợp của một số dòng bố mẹ lúa lai hai dòng”.
2. Mục đích và yêu cầu của đề tài
Mục đích
+ Đánh giá khả năng kết hợp của một số dòng mẹ TGMS và dòng, giống
lúa thuần.
+ Tuyển chọn được một số tổ hợp lúa lai hai dòng có thời gian sinh trưởng
ngắn, năng suất cao, chất lượng khá và nhiễm nhẹ sâu bệnh.
Yêu cầu của đề tài
+ Đánh giá đặc điểm nông sinh học và đặc điểm tính dục của các dòng bố, mẹ.
+ Lai thử và đánh giá khả năng kết hạt của các dòng mẹ TGMS.
+ Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng bố mẹ.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 2

Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1
Các nghiên cứu về
ưu
t
h
ế
lai ở cây
lúa
Theo Guojing Shen et al (2014), cơ sở di truyền của hiện tượng ưu thế lai
đã được thảo luận cách đây hơn 100 năm và cho rằng do hiệu ứng trội siêu trội
tạo nên tuy nhiên vẫn là câu trả lời chưa được thỏa mãn. Giới hạn chính để đánh
giá sự đóng góp của một locus đơn có nền di truyền phức tạp do phân chia
genome thành nhiều loci. Để phân tích cơ sở di truyền của hiện tượng ưu thế lai ở
locus đơn đối với tính trạng chiều cao cây, các tác giả đã sử dụng 202 dòng có
một đoạn NST thay thế (CSSLs) và con lai Shanyou 63. Có 50 CSSLs có sự thay
đổi chiều cao. Tổng số có 15 QTLs trội đối với tính trạng chiều cao cây được xác
định trong 15 CSSL ở quần thể F
2
. Tất cả con lai giữa 15 CSSLs và bố chu kỳ
Zhenshan97 đều thấp cây hơn các dòng CSSLs tương ứng nhưng cao hơn
Zhenshan97. Điều này có thể xác định rằng 15 QTLs là loci ưu thế lai (heterosis
loci-HLs) góp phần tạo nên hiệu ứng trội. Các HL khác góp từ −7,4 đến 14,4%
ưu thế lai trung bình. Tương tác hiệu ứng cộng (AA) và hiệu ứng trội (AD) đã
được xác định trong quần thể phân ly F
2
ở 4 QTLs chính có ảnh hưởng lớn đến
chiều cao cây.

Theo XU Zheng-jin et al (2010), cơ chế sinh lý và cơ sở di truyền của dạng
bông to, đứng của giống lúa lai japonica siêu cao sản dựa trên kiểu bông và số
lượng bó mạch ở cổ bông (LVB) và chỉ số kiểu bông (PTI) cho thấy để chọn tạo
giống lúa siêu cao sản thì số bó mạch ở cổ bông nhiều và số hạt trên các gié cấp 2
lớn là nhân tố chính quyết định đến năng suất.
Theo Xuehui Huang et al (2015), sau khi lập bản đồ genome của 1495 tổ
hợp lai và bố mẹ của chúng dựa trên 38 tính trạng và 130 loci liên quan cho thấy
một số ít loci có hiệu ứng siêu trội ở con lai nhưng có quan hệ chặt với các yếu tố
cấu thành năng suất và số lượng alen vượt trội (superior alleles). Như vậy để tạo
giống lúa lai có hiệu ứng ưu thế lai cao cần tích tụ nhiều alen vượt trội này.
Theo Vijayalakshmi D. et al (2014), đưa ra cơ chế sinh lý về hiện tượng bất
dục của dòng TGMS TS29 thông qua xử lý trong buồng khí hậu nhân tạo
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 3

(Phytotron). Kết quả cho thấy có nhiều biến động đối với các tính trạng sinh lý ở
giai đoạn 7 của phân hóa đòng (giai đoạn phát triển hạt phấn, hoa và bông dài ra
và vỏ hạt chuyển màu xanh), cụ thể có sự giảm cường độ quang hợp, cường độ
thoát hơi nước, hàm lượng đường và carbohydrate. Khi nhiệt độ cao làm giảm
khả năng tích lũy tinh bột và vận chuyển dinh dưỡng.
Theo Gui-Sheng Song et al (2010), khi nghiên cứu hiện tượng ưu thế lai ở
tổ hợp siêu lúa lai Liangyou-2186 cho thấy tổ hợp 1183 gen biểu hiện khác nhau
(differentially expressed genes-DGs), các DGs đều liên quan đến quang hợp, cố
định carbon. Ngoài ra việc tăng hoạt động của enzyme catabolic và tăng hiệu suất
quang hợp là nhân tố góp phần tăng năng suất siêu lúa lai.
Tương tự theo Yonggang Peng et al (2014) khi nghiên cứu về hiện tượng
ưu thế lai của 3 tổ hợp siêu lúa lai LY2163, LY2186 và LYP9 cho thấy ở thời kỳ
trỗ đến chín có các DGs tương ứng là 1193, 1630 và 1046 chiếm 3,2%, 4,4% và
2,8% tổng số gen (36,926). Kết quả nghiên cứu chứng minh rằng các tổ hợp lai
khác nhau có quá trình trao đổi carbohydrate và cố định carbon khác nhau. Trên

80% DGs đều là các QTLs nằm trong cơ sở dữ liệu của họ hòa thảo và trên 90%
QTLs liên quan đến các tính trạng năng suất.
Theo Sharma et al (2013), nghiên cứu về hiệu ứng ưu thế lai của 48 tổ hợp
lai được tạo ra từ việc lai giữa 16 dòng phục hồi và 3 dòng bất dục CMS theo
kiểu line×tester. Kết quả xác định giá trị ưu thế lai thực về năng suất có 28 tổ hợp
hơn dòng bố từ 10,85 - 66,35% và chỉ có 02 tổ hợp lai IR58025A×Sarju-52 và
IR58025A×BPT5204) hơn đối chứng (Arize-6444) từ 11,87-20,60%. Các tổ hợp
lai này có ưu thế lai về thời gian sinh trưởng, số bông/khóm và số hạt/bông.
Theo Gang Zhou et al (2012) khi nghiên cứu về các yếu tố cầu thành năng
suất ở quần thể F2 của tổ hợp lúa lai đã phát hiện được các locus đơn và hiệu ứng
di truyền liên quan đến ưu thế lai. Kết quả cho thấy có hiệu ứng siêu trội/siêu trội
giả với tính trạng số hạt/bông, khối lượng 1000 hạt. Tương tác giữa hiệu ứng trội
x trội đối với tính trạng số nhánh/khóm, khối lượng 1000 hạt.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 4

1.2 Các nghiên c
ứ
u v
ề
di truy
ề
n c
ủ
a h
ệ
th
ố
ng lúa lai 2 dòng
1.2.1 Bất dục đực di truyền nhân cảm ứng với môi trường (EGMS)

Trong các dạng lúa bất dục, ngoài các dạng CMS người ta còn tìm được
nhiều dạng bất dục đực nhân. Các dạng bất dục “chức năng” được sử dụng để sản
xuất hạt lai theo phương pháp “hai dòng”.
Bất dục “chức năng” có cơ chế di truyền đặc biệt, thường gọi là dòng bất
dục đực cảm ứng với điều kiện môi trường (Environment sensitive Genic Male
Sterile, viết tắt là EGMS). Có hai loại được sử dụng phổ biến là dòng bất dục đực
di truyền nhân cảm ứng nhiệt độ (Themosensitive Genic Male Sterile: TGMS) và
dòng bất dục đực di truyền nhân cảm ứng quang chu kỳ (Photoperiod – sensitive
Genic Male Sterile: PGMS).
Dạng bất dục TGMS do yếu tố nhiệt độ tác động ở nhiệt độ cao bất dục,
nhưng ở nhiệt độ thấp hữu dục bình thường (Chen L.Y., 2010; Hai Zhou, 2012).
Di truyền TGMS do cặp gen lặn tms trong nhân kiểm soát (Peng H.F., 2010; Hui
Zhang, 2013).
Các nhà khoa học cũng xác định có các gen ký hiệu là tms1, tms2, tms3,
tms4(t), tms5, tms6, tmsX, (Yubin Xu, 2010) kiểm soát tính trạng bất dục đực cảm
ứng với nhiệt độ. Gen tms1 phát sinh nhờ đột biến tự nhiên, do Sun và Yang và cộng
sự phát hiện ở giống lúa IR54, nằm trên nhiễm sắc thể thứ 8. Gen tms2 do
Maruyama (Lu, 1994) tạo ra bằng phương pháp gây đột biến bằng tia Gamma ở
giống lúa Reimei, nằm trên nhiễm sắc thể số 7 (Janick,1999). Theo Lê Duy
Thành (2001) gen tms3 do Virmani và Subudhi (1995) tạo ra bằng phương pháp gây
đột biến bằng tia gamma ở giống lúa IR32364 nằm trên nhiễm sắc thể số 6. Ở Việt
Nam, Nguyễn Văn Đồng đã sử dụng kỹ thuật sinh học phân tử (phương pháp phân
tích BSA kết hợp với kỹ thuật AFLP và RFLP) để định vị gen tms4(t) từ dòng
TGMSVN1, gen này nằm cạnh tâm động trên vai ngắn của nhiễm sắc thể số 4.
Wang (1995) sử dụng phương pháp phân ly theo nhóm ở thế hệ F
2
của tổ hợp
5460S/Hồng vân 52 để xác định chỉ thị RAPD liên kết với gen tms1. Yamaguchi
(1997) đã phát hiện ra sự liên kết của chỉ thị phân tử với gen tms2. Các tác giả
nghiên cứu locus tms2 bằng phương pháp sử dụng chỉ thị phân tử (RFLP) ở một

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

quần thể F2 của tổ hợp lai Norin PL12 và giống Dular. Kết quả cho thấy gen tms2 ở
vị trí giữa chỉ thị R643 và R1440 trên nhiễm sắc thể thứ 7. Sử dụng kỹ thuật SSR đã
xác định chỉ thị phân tử RM11 liên kết chặt với gen tms2 định vị trên nhiễm sắc thể
số 7. Gen tms2 được IRRI sử dụng tạo nhiều dòng TGMS mới phục vụ phát triển lúa
lai cho vùng nhiệt đới (Hoàng Tuyết Minh, 2002).
Nguyễn Văn Giang và cộng sự (2011), ứng dụng chỉ thị phân tử DNA để
xác định và sàng lọc gen tms trong các dòng TGMS và trong quần thể phân ly
F2, kết quả thu được dòng 103S, Pei ai 64S và 25S chứa gen tms2.
Theo SHENG et al (2013) dòng Zhu1 là dòng TGMS có ngưỡng chuyển đổi
tính dục thấp, khả năng kết hợp cao, xác định gen qui định tính mẫn cảm với
nhiệt độ là một gen lặn với tên gọi là tms9 nằm trên NST số 2. Lập bản đồ gen
tms9 cho thấy nó nằm ở đoạn chèn vào-mất đi (Indel) của 2 chỉ thị Indel 37 và
Indel 57, khoảng cách di truyền từ gen tms9 đến 2 chỉ thị là 0,12 và 0,31cM.
Khoảng cách vật lý giữa 2 chỉ thị khoảng 107,2 kb.
CHEN Li-yun et al (2010) đã có tổng hợp các nghiên cứu về cơ chế gây bất
dục của các dòng P/TGMS ở lúa khá chi tiết, cụ thể: Dòng P(T)GMS là kiểu thừa
hưởng di truyền được điều khiển bởi cả yếu tố gen (nội tại) và yếu tố ngoại cảnh
(bên ngoài) như nhiệt độ và ánh sáng. Như vậy, những nghiên cứu về cơ chế bất
dục không thể tìm được kết quả thích hợp. Nhiều mô hình di truyền hoặc giả
thuyết cũng đã được đặt ra bao gồm 1 cặp gen hoặc 1 cặp gen điều khiển tính bất
dục (Shi and Deng, 1986; Yang, 1997; Xie et al, 2000). Đã có các công bố rằng
bất dục mẫn cảm quang chu kỳ ở dong ‘Nongken 58S’ được biểu hiện di truyền
có tính định lượng. Hơn nữa, các kết quả nghiên cứu rất khác nhau mặc dù sử
dụng cùng một nguồn vật liệu để nghiên cứu (Xue and Deng, 1991). Có 4 công
bố phản đối dựa trên lập bản đồ gen liên quan đến dòng PGMS: (1) trên NST số
5, Zhang et al (1990) lần đầu tiên công bố có 1 cặp gen pms ở ‘Nongken 58S’
liên kết với chỉ thị gene d-1 trên nhiễm sắc thể số 5, điều này cũng được xác nhận

bởi các nghiên cứu của Qian et al (1995) và Lin et al (1996). (2) Wu and Wan
(1991) đã định vị được có 2 cặp gen trên NST số 3 và 11. (3) Có ý kiến trái
ngược là trên NST số 7, Zhang et al (1994) đã xác định có gen pms1 và pms2 trên
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 6

NST số 7 và 3, và Wang et al (1995) cũng xác định chỉ thị phân tử PGMS0.7 liên
kết với gen pms. Tuy nhiên, theo nghiên cứu của Wang et al (1997), do đột biến
gen gây ra nên dòng lúa thuần ‘Nongken 58’ đã chuyển thành dòng PGMS
‘Nongken 58S’, nhưng không có gen pms1 trên NST số 7. (4) Trên NST số 12,
Wang et al (1995) xác định sự có mặt của gen pms, Mei et al (1999) xác định gen
pms3 và Li et al (1999), Mei et al (2000) và Li et al (2001, 2002) cũng tìm thấy
một số chỉ thị liên kết với gen này. Hơn thế nữa, Lu et al (2005) đã định vị được
gen pms3 nằm ở vùng 28,4kb trên NST số 12.
Cũng theo tổng hợp của CHEN Li-yun et al (2010), có rất nhiều lý do sử
dụng để giải thích tại sao có rất nhiều nghiên cứu có kết quả khác nhau về di
truyền của gen mẫn cảm quang chu kỳ ở các dòng PGMS. Theo hướng thứ nhất:
phần lớn các nhà nghiên cứu đều sử dụng quần thể F
2
làm vật liệu. Do sự phân ly
rất lớn về thời gian sinh trưởng ở quần thể F
2
và quần thể này cũng gặp điều kiện
ánh sáng và nhiệt độ khác nhau trong suốt thời kỳ mẫn cảm. Do đó, việc công
nhận những mô hình di truyền mắc sai lầm. Một hướng khác luôn giải thích rằng
“biểu hiện của gen bất dục đực bị ảnh hưởng bởi nền di truyền (Zhang and Zhu,
1991). Yuan et al (1988) đã đưa ra giả thuyết rằng có 2 sự mẫn cảm với quang
chu kỳ để giải thích nền di truyền ảnh hưởng như thế nào với sự biểu hiện của
những gen pms. Thứ nhất, việc mẫn cảm với quang chu kỳ xảy ra ở giai đoạn
chuyển từ giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng sang sinh trưởng sinh thực và và thứ

hai là xảy ra ở giai đoạn chuyển hóa tính dục.
Như chúng ta đã biết vẫn còn nhiều hiện tượng xảy ra trong chọn giống lúa
lai thực nghiệm mà không giải thích bằng việc có gen mẫn cảm với quang chu
kỳ. Một dòng PGMS có thể chọn tạo từ dòng mẫn cảm nhiệt độ thuộc loài phụ
indica chín sớm (TGMS) (ví dụ dòng W6154S được chọn lọc từ thế hệ con cái
của dòng ‘Nongken 58S’), thế thì gen pms có được từ đâu đến? Ngược lại, dòng
PGMS có thể chọn tạo bằng việc lai giữa dòng TGMS và một giống lúa mẫn cảm
quang chu kỳ, thế thì gen bất dục đực mẫn cảm quan chu kỳ từ đâu đến? Ngoài
ra, trong suốt thời gian dài chọn giống thực nghiệm chúng tôi phát hiện có sự liên
quan chặt giữa quang chu kỳ phát triển (developmental photoperiodism) và bất
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 7

dục đực mẫn cảm quang chu kỳ (photoperiod- sensitive sterility). Bằng việc điều
tra những đặc điểm liên quan đến tính phản ứng quang chu kỳ và bất dục đực
mẫn cảm quang chu kỳ ở dòng C815S và những dòng cùng nguồn với nó, chúng
tôi thấy những dòng được phân lập từ việc lai các dòng trên có sự khác nhau rất
lớn trong phản ứng với quang chu kỳ. Những dòng nào phản ứng mạnh với
quang chu kỳ lại có tính bất dục đực mẫn cảm với quang chu kỳ mạnh, những
dòng có phản ứng quang chu kỳ trung bình thì tính bất dục đực mẫn cảm quang
chu kỳ trung bình và những dòng có phản ứng với quang chu kỳ yếu lại có tính
bất dục đực mẫn cảm với nhiệt độ (He et al, 2007).
Cho đến nay, các dòng P(T)GMS có sự liên quan với quang chu kỳ và nhiệt
độ hay sự kết hợp giữa ánh sáng và nhiệt độ với gen bất dục đực đã gây ra bất
dục đực như thế nào? Sự minh bạch cơ chế bất dục đực mẫn cảm với quang chu
kỳ và nhiệt độ sẽ là thành công trong chọn giống lúa lai hai dòng.
CHEN Li-yun et al (2010) đưa ra một số giả thuyết giải thích cơ chế gây bất
dục đực ở các dòng P(T)GMS, cụ thể:
Giả thuyết 1: Sự chuyển hóa từ bất dục sang hữu dục là kết quả tương tác
giữa “gen bất dục đực hiệu ứng chính- major-effect sterile genes” với gen mẫn

cảm với nhiệt độ hoặc ánh sáng.
Cái được gọi là gen pgms không tồn tại trong các dòng P(T)GMS. Chỉ có 1
hoặc 2 gen bất dục đực hiệu ứng chính có trong dòng P(T)GMS, nó tương tự như
gen bất dục đực trong nhân ở hệ thống lúa lai ba dòng. Ngoài ra, gen bất dục đực
hiệu ứng chính thường thu được từ các thể đột biến. Hiện tượng bất dục đực của
dòng P(T)GMS kết quả tương tác giữa gen bất dục đực hiệu ứng chính với gen
mẫn cảm với nhiệt độ hoặc ánh sáng. Sự thay đổi bất dục/hữu dục là do ảnh
hưởng hoặc điều khiển của gen mẫn cảm với nhiệt độ hoặc quang chu kỳ. Sự tác
động của gen mẫn cảm với nhiệt độ hoặc quang chu kỳ đến gen bất dục đực là
cần thiết để có quá trình chuyển đổi về lượng đến sự chuyển đổi về chất và điều
này được xác định ở thời kỳ chuyển đổi từ bất dục sang hữu dục.
Giả thuyết 2: “Gen bất dục đực hiệu ứng phụ- Minor-effect sterile genes”
ảnh hưởng đến ngưỡng nhiệt độ chuyển đổi tính dục của các dòng P(T)GMS.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 8

Gen bất dục đực hiệu ứng phụ luôn tồn tại trong các giống lúa cổ truyền.
Nó là lý do chính tại sao các giống lúa đặc biệt là các giống là con lai giữa hai
loài phụ có khả năng thích ứng kém với nhiệt độ cao hoặc thấp. Số gen bất dục
đực hiệu ứng phụ ảnh hưởng khả năng chống chịu nhiệt độ cao hoặc thấp. Nếu
càng nhiều gen bất dục đực hiệu ứng phụ thì khả năng chống chịu nhiệt độ cao
hoặc thấp và tỷ lệ đậu hạt càng thấp.
Ngưỡng chuyển đổi tính dục của các dòng P(T)GMS có thể bị thay đổi do
tương tác giữa gen bất dục đực hiệu ứng chính và gen bất dục đực hiệu ứng phụ.
Những gen bất dục đực hiệu ứng phụ thường được cố định nên khó có thể làm cố
định tính hữu dục của các dòng P(T)GMS. Tuy nhiên, khi gen bất dục đực hiệu
ứng phụ ở dạng đồng hợp tử thì ngưỡng nhiệt độ chuyển đổi tính dục thấp và
dòng P(T)GMS hữu dục ổn định. Gen bất dục đực hiệu ứng phụ khác nhau có
ảnh hưởng khác nhau đến tính hữu dục của dòng P(T)GMS và tính hữu dục của
dòng P(T)GMS sẽ ổn định hơn khi nó được điều khiển bởi những gen có hiệu

ứng mạnh.
Giả thuyết 3: Những suy luận để dòng P(T)GMS được chia ra theo từ ý
tưởng mới.
Thứ nhất, sự chuyển đổi từ bất dục sang hữu dục là kết quả tác động giữa
gen mẫn cảm nhiệt độ hoặc quang chu kỳ với gen bất dục đực. Cấp độ mẫn cảm
nhiệt độ hoặc ánh sáng được xác định bằng mức độ bất dục của dòng P(T)GMS,
như vậy những dòng P(T)GMS mẫn cảm với ánh sáng mạnh sẽ có mức độ bất
dục mẫn cảm quang chu kỳ cao.
Thứ hai, những giống cảm quang cũng là những giống cảm ôn. Điều này có
thể là lý do tại sao chúng ta không tìm thấy một dòng PGMS thuần không bị ảnh
hưởng bởi nhiệt độ. Có một mối quan hệ mềm dẻo giữa độ dài ngày và nhiệt độ của
các dòng P(T)GMS. Ngưỡng chuyển đổi tính dục xuống thấp trong điều kiện ngày
dài. Đối với một dòng TGMS thuần, ngưỡng chuyển đổi tính dục là rất ổn định.
Thứ ba, ngày dài và nhiệt độ cao cũng như ngày ngắn và nhiệt độ thấp xảy
ra đồng thời, do đó phần lớn các dòng P(T)GMS bất dục đực ở điều kiện ngày
dài/nhiệt độ cao hoặc ngày ngắn/nhiệt độ thấp.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 9

Thứ tư, nếu chúng ta phân lập và nhân bản gen bất dục hiệu ứng chính của
dòng P(T)GMS và chuyển vào các giống cảm quang mạnh, sẽ chọn tạo được
dòng PGMS bởi vì tương tác giữa gen mẫn cảm quang chu kỳ và gen bất dục.
Tương tự, cũng có thể chọn tạo được dòng TGMS nếu gen bất dục hiệu ứng
chính được chuyển sang giống lúa cảm ôn mạnh.
Thứ năm, dòng TGMS có thể được chọn tạo bằng việc lai dòng P(T)GMS
với giống lúa không cảm quang; Tương tự, có thể chọn tạo dòng PGMS bằng
việc lai giữa dòng TGMS với giống cảm quang mạnh.
Thứ sáu, các dòng TGMS ở giai đoạn đầu không chỉ có đặc điểm cảm ôn vì
gen cảm quang của dòng TGMS có thể bị ảnh hưởng bởi gen bất dục đực, kết
quả là gen bất dục cảm quang là do gen lặn came quang hoặc cả gen lặn cảm

quang và gen ứng chế cảm quang cùng tồn tại ở giai đoạn đầu của giống lúa.
Thứ bảy, ngưỡng nhiệt độ chuyển đổi tính dục (CSIT) của dòng P(T)GMS
được xác định bởi gen bất dục đực hiệu ứng phụ cho nên ở trạng thái di hợp tử của
en này dẫn đến CSIT bị trôi dạt. Do vậy trong qui trình nhân dòng P(T)GMS cần
chọn các cá thể đồng hợp tử về gen bất dục đực hiệu ứng phụ để CSIT ổn định.
Thứ tám, dòng P(T)GMS với ngưỡng nhiệt độ chuyển đổi tính dục thấp có
thể được chọn tạo bằng việc lai dòng P(T)GMS với dòng có CSIT cao và giống
lúa cổ truyền thông qua việc tăng áp lực chọn lọc. Tuy nhiên, gặp khó khăn trong
việc chọn dòng P(T)GMS có CSIT thấp khi giống lúa cổ truyền và dòng
P(T)GMS có quan hệ di truyền rất chặt. Việc tăng áp lực chọn lọc cũng có ít hiệu
quả vì có sự khác nhau rất nhỏ về vị trí gen bất dục ở dòng bố mẹ. Thông qua lai
khác loài phụ hoặc dòng P(T)GMS được lai với giống lúa cổ truyền với khoảng
cách di truyền lớn với dòng P(T)GMS rice, thì dòng P(T)GMS mới có CSIT thấp
có thể được tạo ra khi tăng áp lực chọn lọc.
Thứ chín, chúng ta có thể chọn tạo dòng P(T)GMS với tính dục ổn định
bằng việc qui tụ gen bất dục hiệu ứng chính từ các nguồn khác nhau, tăng áp lực
chọn lọc và sử dụng hiệu quả những gen bất dục đực hiệu ứng phụ.
Thứ mười, tần xuất xuất hiện cá thể hữu dục khác nhau ở những quần thể F
2

với cùng dòng P(T)GMS với các dòng bố khác nhau. Có ba kiểu phân bố bao
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 10

gồm: đường phân bố chuẩn 1 đỉnh, 2 đỉnh và nhiều đỉnh (Xue et al, 1995). Mô
hình tương tác khác nhau giữa gen bất dục mẫn cảm quang chu kỳ, nhiệt độ và
gen bất dục đực hiệu ứng chính trong cùng dòng bố với ảnh hưởng của gen bất
dục đực hiệu ứng phụ cũng khác nhau đối với tính dục ở quần thể F
2
.

Thứ mười một, về tổng thể tỷ lệ đậu hạt ở F
1
của hai giống lúa thuần sẽ ổn
định hơn tỷ lệ đậu hạt F
1
giữa dòng P(T)GMS và giống lúa thuần. Điều này có thể
giải thích có nhiều gen bất dục đực hiệu ứng chính và hiệu ứng phụ tồn tại trong
dòng P(T)GMS. Con lai F
1
được qui tụ những gen lặn bất dục đực hiểu ứng phụ và
ở trạng thái dị hợp tử làm cho tỷ lệ đậu hạt ổn định. Ví dụ một số giống lúa lai hai
dòng có tỷ lệ đậu hạt rất thấp khi gặp nhiệt độ thấp khi lúa ở giai đoạn giảm nhiễm
hình thành tế bào mẹ hạt phấn. Trong cùng một vụ, tỷ lệ đậu hạt của một số tổ hợp
lúa lai giảm khi gặp nhiệt độ cao. Như chúng ta đã biết, các giống siêu lúa có ưu thế
lai cao và thích ứng rộng khi các dòng bố mẹ có khoảng cách di truyền trung bình.
Như vật, nhà chọn giống tập trung đầu tư việc tăng áp lực chọn lọc trong điều kiện
bất thuận để tăng khả năng thích ứng của con lai.
1.2.2 Phương pháp chọn tạo
a. Chọn dòng mẹ
Theo Sreewongchai T. et al (2014), chuyển gen tmgs sang các giống lúa
của Thái Lan bằng phương pháp lai trở lại với dòng TGMS là thể cho và các
giống lúa Thái Lan như ChaiNat 1, PathumThani 1, và SuphanBuri 1 là các dòng
bố mẹ thể nhận. Thế hệ BC2F2 sử dụng chỉ thị phân tử SSR để chọn lọc các cá
thể mang gen tgms và kết quả chọn được các dòng TGMS mới phục vụ cho phát
triển lúa lai hai dòng ở Thái Lan.
Theo Qi-Zhao Wang et al (2012), những dòng bất dục đực phải bất dục hoàn
toàn khi sản xuất hạt lai F
1
để đảm bảo độ thuần cao của hạt lai F
1

. Như vậy, khi nhiệt
độ thay đổi đột ngột trong thời gian phân hóa đòng có thể gây ra hiện tượng hữu dục
một phần của hạt phấn và kết quả là làm giảm độ thuần của hạt lai F
1
. Những dòng bất
dục đực mẫn cảm với thuốc trừ cỏ sẽ giải quyết được vấn đề trên khi sử dụng thuốc
trừ cỏ phun ở giai đoạn mạ để loại bỏ các hạt do dòng mẹ tự thụ. Có 2 dòng bất dục
đực (1 dòng CMS và 1 dòng P/TGMS) mẫn cảm với thuốc trừ cỏ được chọn tạo nhờ
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 11

xử lý đột biến bằng tia gamma. Gen liên quan đến đột biến có tên là CYP81A6 bị cắt
1bp, 2bp và 11bp bởi enzyme CYP81A6.
Theo FU Jing et al (2013) sự thay đổi hoạt động của những enzyme liên
quan đến chuyển đổi sucrose thành tinh bột và hàm lượng hormones ở tầng bông
khác nhau của các giống siêu lúa lai (Liangyoupeijiu, IIyou 084, Huaidao 9 và
Wujing 15) và 2 giống đối chứng (Shanyou 63 và Yangfujing 8). Kết quả nghiên
cứu cho thấy các tỷ lệ đậu hạt ở các bông ở tầng dưới của các giống siêu lúa lai
thấp hơn so với đối chứng vì các enzyme SuSase (sucrose synthase), AGPase
(adenosine diphosphoglucose pyrophosphorylase) và StSase (starch synthase)
hoạt động yếu hơn và hàm lượng các hormones Z + ZR (zeatin + zeatin riboside)
và IAA (indole-3-acetic acid) thấp hơn.
Theo LUO Li-li et al (2014), đã tiến hành phân tích QTL của 165 dòng
thuần tái tổ hợp (recombinant inbred lines) được lai giữa Zhonghui 9308 (Z9308)
và Xieqingzao B (XB) liên quan đến độ dày hạt (Grain thickness-GT), độ dày hạt
gạo xay (brown rice thickness-BRT), và độ dày vỏ trấu (hull thickness -HT) và
chất lượng xay xát. Kết quả nghiên cứu cho thấy HT có quan hệ chặt với GT và
BRT. 29 QTLs được xác định có ảnh hưởng để kiểu hình hạt gạo trong phạm vi
từ 2,80% đến 21,27%. Có 2 chỉ thị RM5944 và RM5626 trên NST số 3 liên kết
với GT và chất lượng xay xát. Chỉ thị RM6992 và RM6473 trên NST số 4 liên

kết với độ chắc của hạt. Có 3 dòng đẳng gen (NILs) là X345, X338 và X389 được
phân lập từ Zhonghui 9308, tương ứng với các QTLs qHT6.1, qHT8 và qHT11.
Ở tất cả các dòng, các QTLs như qHT6.1, qHT8 và qHT11 có liên kết chặt đến
tính trạng độ dày vỏ trấu ở lúa.
Anucha Mekaroon et al (2013) đã sử dụng phương pháp đột biến phóng xạ
để chọn tạo dòng A, B và R. Các dòng A và B mới được chọn từ việc xử lý đột
biến giống lúa lai CP304 ở các liều phóng xạ 0, 100, 200 và 300 Gy. Dòng B mới
được chọn từ việc xử lý con lai F
1
ở giai đoạn phân hóa đòng của phép lai giữa
con lai của ba dòng duy trì (IR68886B, IR68888B và IR68899B) với dòng phục
hồi SPR90119R với liều lượng 416Gy.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 12

Jiang et al (2015) chọn tạo dòng TGMS kháng đạo ôn bằng việc lai giữa
dòng VE6219 (thể cho) có gen kháng đạo ôn Pi2 với dòng C815S, sau đó sử
dụng chỉ thị phân tử để chọn từ thế hệ BC1F1. Dòng C815S kháng đạo ôn có
ngưỡng nhiệt độ chuyển đổi tính dục trong khoảng 22 - 23
0
C.
Theo Qin P. et al (2013), tế bào chất có hiệu ứng di truyền quan trọng đối
với việc chọn tạo và cải thiện năng suất ở cây lúa. Các nghiên cứu về hiệu ứng tế
bào chất của các dòng bất dục đực tế bào chất cho thấy hầu hết chúng không có
ảnh hưởng nhiều đến năng suất và các yếu tố liên quan đến năng suất. Một số
dạng bất dục đực nhân (GMS) bao gồm cả dòng bất dục đực mẫn cảm với môi
trường (PTMS) được sử dụng rộng rãi trong chọn tạo lúa lai nhưng các nghiên
cứu về ảnh hưởng của tế bào chất của các dạng này còn hạn chế. Tác giả đã phân
lập được dòng đột biến h2s, có bao phấn nhỏ, màu trắng và không hình thành
được hạt phấn. Không giống như dòng CMS, tế bào chất của h2s có ảnh hưởng

lớn đến tỷ lệ đậu hạt, khối lượng bông, năng suất và khả năng kết hợp cao đối với
chiều cao cây, tỷ lệ đậu hạt, khối lượng bông và năng suất. Phân tích di truyền
cho thấy kiểu hình của h2s được điều khiển nhiều gen lặn. Lập bản đồ một đoạn
152kb trên NST số 6 có 22 gen được xác định. Không có gen nào trong số 22 gen
đã công bố liên quan kiểu hình của h2s. Phân tích trình tự cho thấy có sự mất đi
12bp trên exon 6 (Loc_Os06g40550) của h2s so với dạng dại. Như vậy
Loc_Os06g40550 là gen liên quan đến sự ảnh hưởng của tế bào chất của dạng
GMS đến năng suất lúa lai.
Theo FU Chen-jian et al (2010), dòng TGMS Xiangling 628S được chọn
lọc từ tổ hợp lai giữa dòng SV14S (chọn lọc từ dạng đột biến tế bào soma dòng
Zhu1S) với giống lúa thuần kháng đạo ôn ZR02. Xiangling 628S có ngưỡng
nhiệt độ chuyển đổi tính dục dưới 23
0
C, bất dục ổn định, khả năng kết hợp cao,
chất lượng cao, chống đổ tốt, chịu thâm canh.
Theo Hai Zhou et al (2012), dòng P/TGMS được ứng dụng nhiều trong
nghiên cứu chọn tạo giống lúa lai hai dòng. Tuy nhiên cơ chế phân tử về bất dục
của các dòng P/TGMS chưa được giải thích trọn vẹn. Trong nghiên cứu của
mình, tác giả đã lập bản đồ locus p/tms12-1 trên NST số 12 của dòng PGMS
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 13

japonica 58S (NK58S) và dòng TGMS indica Peiai 64S (PA64S được phân lập
từ NK58S). Một đoạn 2,4-kb DNA chứa allele dạng dại P/TMS12-1 có thể phục
hồi hạt phấn hữu dục của dòng NK58S và PA64S. P/TMS12-1 thuộc đoạn RNA
không mã hóa protein (noncoding RNA) có 21-nucleotide nhỏ được đặt tên là
osa-smR5864w. Có sự thay thế từ C bằng G trong p/tms12-1, cho sự đa hình đối
với P/TMS12-1, đoạn có sự đột biến đặt tên là osa-smR5864m. Hơn nữa, trình tự
với 375-bp của P/TMS12-1 của những cây NK58S và PA64S chuyển gen cũng
có osa-smR5864w và phục hồi hạt phấn hữu dục. RNA có kích thước nhỏ và

không mã hóa protein biểu hiện rõ ở các bông non nhưng không ảnh hưởng rõ
bởi nhiệt độ và quang chu kỳ. Nghiên cứu chỉ ra rằng có sự đột biến mất chức
năng của osa-smR5864m là nguyên nhân chính để các dòng PGMS và TGMS có
tính bất dục đực mẫn cảm với môi trường.
Theo L. H. Deng et al (2014), các dòng PGMS được chuyển gen kháng
thuốc trừ cỏ sẽ giúp cho việc cơ giới hóa trong sản xuất hạt lai F
1
và điều khiển
cỏ dại. Để chuyển gen kháng thuốc trừ cỏ vào các dòng PGMS, nhóm tác giả đã
sử dụng gen Epsps chuyển vào dòng 7001S (dòng PGMS japonica) bằng vi
khuẩn Agrobacterium.
b. Chọn dòng bố (R)
Theo ZHANG Hong-jun et al (2013), sử dụng 3 quần thể được lai giữa
dòng phục hồi MH86 với ba giống năng suất cao (thể cho) là ZDZ057, Phúc khôi
838, và Tai chung đã chọn được 123 cá thể ưu tú ở thế hệ BC2F2:4. Thông qua
đánh giá đã chọn được 12 dòng có năng suất cao hơn MH86. Trong nghiên cứu
đã xác định 55 QTLs có liên quan đến năng suất trong đó có 50 QTLs được xác
định bằng phương pháp lai hồi qui từng bước.
Theo ZHAN Xiao-deng et al (2012), đã tiến hành phép lai diallele giữa 5
mẫu giống kháng đạo ôn với 5 mẫu giống kháng bạc lá. Một trong cặp bố mẹ đó
là DH146 × TM487, đều có sự đa hình đối với các chỉ thị để xác định gen kháng
đạo ôn Pi25 và 3 gen kháng bạc lá Xa21, xa13 và xa5. Các cá thể F2 của tổ hợp
DH146×TM487 được kiểm tra bởi chỉ thị RM3330 cho gen Pi25. Các cá thể F
2

có gen kháng đạo ôn Pi25 được lai qui tụ với cá thể có gen Xa21, xa13 và xa5,
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 14

sử dụng các chỉ thị pTA248, RM264 và RM153 để kiểm tra ở các thế hệ tiếp

theo. Cuối cùng, sau khi lựa chọn các tính trạng nông sinh học, khả năng phục
hồi, trong số 12 dòng qui tụ đã chọn được dòng phục hồi R8012 có cả 4 gen
(Pi25+Xa21+xa13+xa5). Tổ hợp lai Zhong 9A/R8012 đã được tuyển chọn
kháng được cả bệnh đạo ôn và bạc lá, có năng suất cao.
Theo Yong-Li Zhou et al (2011), gen kháng bệnh bạc lá Xa23 có nguồn gốc từ
lúa dại (Oryza rufipogon) được chuyển sang 3 dòng phục hồi Minghui63, YR293 và
Y1671 và nhờ sử dụng chỉ thị phân tử chọn lọc ở các thế hệ lai lại đã chọn được 3
dòng phục hồi mới có mang gen kháng bạc lá Xa23 là Minghui63-Xa23, YR293-
Xa23 và Y1671-Xa23 và tổ hợp lai của chúng với Zhenshan97A (Shanyou63-Xa23),
NongfengA (Fengyou293-Xa23) và Zhong9A (Zhongyou1671-Xa23) được thử
nghiệm có tính kháng bạc lá tốt.
Theo Jakkrit Seesang et al (2014) khi phân tích ở quần thể F
2
của tổ hợp
IR80151A/CH1 và IR80151A/CH4 cho thấy tỷ lệ cá thể có hạt phấn hữu dục và
bất dục là 15:1. Như vậy, có thể khẳng định gen qui định tính phục hồi hữu dục
do 02 cặp gen nhân điều khiển.
Theo CHEN T. et al (2014) để cải thiện hiệu quả chọn lọc đối với dòng
phục hồi hữu dục cho kiểu bất dục BT của dòng CMS trong lúa japonica bằng
việc sử dụng chỉ thị InDel-Rf-1a dựa trên sự khác nhau về trình tự nucleotide của
locus Rf-1a giữa dòng CMS kiểu BT và dòng phục hồi. Các giống lúa indica cổ
truyền, dòng phục hồi và dòng duy trì bị mất 574bp ở locus Rf-1a sẽ có khả năng
phục hồi cho dòng CMS kiểu BT. Ngược lại phần lớn các giống cổ truyền
Japonica với kiểu gen rf-1arf-1a nếu mấy 574bp sẽ duy trì bất dục cho các dòng
CMS kiểu BT.
Theo Patil K. et al (2013), cách tốt nhất để kháng bệnh đạo ôn là chọn tạo
giống hoặc dòng bố mẹ (đối với lúa lai) kháng bệnh đạo ôn. Giống lúa lai Pusa
RH10 là giống lúa lai thơm, hạt đẹp được trồng nhiều ở Ấn Độ. Giống lai này có
dòng mẹ là Pusa 6A và dòng bố là PRR78, nhưng đều nhiễm bệnh đạo ôn. Sử
dụng dòng CO39 đồng hợp tử về 2 gen kháng đạo ôn là Pi-1 và Piz-5 như một

thể cho để lai trở lại với dòng PRR78. Sử dụng 02 chỉ thị RM5926 và AP5659-5
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 15

để kiểm tra sự có mặt của gen Pi-1 và Piz-5. Các dòng được đánh giá cả về đặc
điểm nông sinh học, khả năng phục hồi, khả năng kháng bệnh đạo ôn, chất lượng
ngoại trừ nhiệt độ hóa hồ. Kết quả đã chọn được dòng PRR78 kháng bệnh đạo
ôn để phát triển giống lúa lai Pusa RH10 kháng bệnh đạo ôn.
Pawan Khera et al (2012), các giống lúa cổ truyền và các dòng basmati
lines là những nguồn gen quí được sử dụng trong nghiên cứu lúa lai. Tác giả đã
sử dụng 80 giống cổ truyền, 05 dòng basmati và 36 giống lúa cải tiến để đánh giá
khả năng phục hồi, duy trì đối với dòng bất dục đực IR58025A. Kết quả đánh giá
121 nguồn gen trên cho thấy có 18 mẫu giống có khả năng phục hồi và 16 mẫu
giống có khả năng duy trì.
Theo Tomohiko Kazama et al (2014), việc không kiểm soát được biểu hiện của
gen ti thể thường gây bất dục ở dòng CMS của cây trồng. Kiểu bất dục này được phục
hồi bởi gen Rf trong nhân. Có khoảng 99% các giống lai F
1
hiện đang trồng phổ biến
ở sản xuất có dòng mẹ là dòng bất dục đực dạng dại (WA-CMS) và gen phục hồi hữu
dục là Rf. Gần đây, một gen ty thể mới là orf352 gây ra bất dục của dòng WA-CMS.
Nhóm tác giả đã xác định được gen Rf4 mã hóa hình thành Protein trong ty thể (PPR)
ức chế hoạt động của gen orf352 và phục hồi hạt phấn hữu dục.
Theo M. Lalitha Shanti et al (2010), các dòng phục hồi (KMR3 và PRR78)
và 2 dòng duy trì (IR50825B và Pusa 6B) được qui tụ gen kháng bạc lá Xa4, xa5,
xa13 và Xa21 thông qua lai trở lại và chọn lọc bằng chỉ thị phân tử đã chọn được
các dòng phục hồi và duy trì kháng bệnh bạc lá.
c. Chọn tạo dòng duy trì
Theo Liang Jin et al (2010), dòng II-32B là dòng duy trì quan trọng trong
phát triển lúa lai ở Trung Quốc. Tuy nhiên, con lai F

1
của các dòng mẹ được
II32B duy trì đều có chất lượng thấp vì hàm lượng amylose cao, nhiệt độ hóa hồ
cao và không có mùi thơm. Các tính trạng như hàm lượng amylose, nhiệt độ hóa
hồ và mùi thơm được điều khiển bởi các gen Wx, enzyme tổng hợp tinh bột
(SSIIa) và fgr. Tiến hành lai để chuyển gen Wx, SSIIa, và fgr từ dòng Yixiang B
sang II32B và sử dụng chỉ thị phân tử để kiểm tra và chọn lọc được dòng II32B
mới có hàm lượng amylose thấp và có mùi thơm.