NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG LÚA LAI HAI DÒNG TẠI VIỆT NAM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
----------------

CHUYÊN ĐỀ CÂY TRỒNG
“NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG LÚA LAI HAI DÒNG
TẠI VIỆT NAM”

Học viên thực hiện: NGUYỄN ĐỨC NHƯ
Khóa: 2010 – 2014
Chuyên ngành: TRỒNG TRỌT

Thành phố Hồ Chí Minh – Tháng 03/2011


MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Lúa (Oryza sativa L.) là loại cây lương thực có vai trò quan trọng rất lớn đối với
an ninh lương thực thế giới. Sản xuất lúa gạo hiện đang cung cấp khoảng 20% nhu cầu
năng lượng thực phẩm toàn cầu và 60 – 70% cho người châu Á (Trần Văn Đạt, 2005).
Theo dự đoán của FAO, năm 2030 dân số sẽ đạt xấp xỉ 8 tỉ người và cần hơn 800 triệu
tấn lúa, tức cần tăng thêm 38% sản lượng trung bình so với năm 1997/1999 mới đáp ứng
đủ nhu cầu tiêu thụ. Quĩ đất ngày càng thu hẹp, mức gia tăng năng suất hàng năm có xu
hướng giảm dần, từ 2,5% trong thập niên 80 xuống chỉ còn 1,1% vào những năm 1990
(Trần Văn Đạt, 2005), đã đặt ra nhiều thách thức trong việc gia tăng sản lượng lương
thực, đáp ứng nhu cầu tiêu thụ lúa gạo ngày càng tăng của thế giới trong tương lai.
Nỗ lực gia tăng sản lượng lương thực đang được các nhà khoa trên thế giới giải
quyết bằng nhiều biện pháp khác nhau, trong đó việc tìm ra và khai thác các giống lúa sử
dụng ưu thế lai được xem là một trong những thành tựu khoa học nông nghiệp nổi bật của
thế kỷ XX. Lúa lai đã tạo ra cuộc cách mạng xanh lần thứ hai trên thế giới trong việc gia

tăng sản lượng lương thực và góp phần đảm bảo an ninh lương thực của nhiều quốc gia
đông dân trên thế giới như Trung Quốc, Ấn Độ,…Năm 1964 Trung Quốc bắt đầu nghiên
cứu lúa lai (Yuan, 1994). Năm 1974 các giống lúa lai 3 dòng đã được thương mại hóa ở
Trung Quốc. Năm 1994 giống lúa lai 2 dòng đầu tiên được phổ biến ra sản xuất đạt trà.
Kể từ đó đến nay nhiều tổ hợp có năng suất cao, thích nghi tốt với các điều kiện sinh thái
bất thuận (phèn, mặn, hạn…) đã gieo trồng trên 200 triệu ha. Năng suất lúa lai cao hơn
lúa thuần khoảng 2,02 tấn/ha. Theo Yuan (2010) nếu 50% diện tích lúa toàn cầu được
trồng lúa lai thì sản lượng có thể tăng được 150 triệu tấn và nuôi sống được trên 400 triệu
người trên thế giới.
Nghiên cứu và phát triển lúa lai không những thực hiện thành công ở Trung Quốc
mà còn mở rộng ra hơn 20 nước trồng lúa trên thế giới như: Ấn Độ, Philippine,
Indonesia, Malaysia, Mỹ, Nga, Hàn Quốc, Nhật Bản, Ai Cập, Cộng hoà Dân chủ Nhân
dân Triều tiên... (Hoàng Tuyết Minh, 2002). Sau Trung Quốc, Việt Nam được đánh giá là


nước thành công nhất về nghiên cứu và phát triển lúa lai. Mặc dù đi sau Trung Quốc,
nhưng do tận dụng được các thành quả đạt được của các nước khác trên thế giới, đặc biệt
là từ Trung Quốc nên Việt Nam đã đạt được nhiều thành tựu trong việc phát triển lúa lai.
Đến nay diện tích lúa lai của Việt Nam đạt khoảng 706 nghìn ha, chiếm gần 10% tổng
diện tích lúa gieo trồng trên cả nước (bộ Nông nghiệp và PTNT, 2009). Với năng suất
trung bình 6,3 tấn/ha cao hơn lúa thuần 1,81 tấn/ha, lúa lai đã góp phần đảm bảo an ninh
lương thực và chuyển đổi cơ cấu cây trồng theo hướng sản xuất hàng hoá và góp phần
không nhỏ vào vị thế nước xuất khẩu gạo lớn thứ 2 trên thế giới của Việt Nam.
Lúa lai hai dòng, một công nghệ được lựa chọn cho việc phát triển lúa lai trong thế
kỷ XXI không những ở Trung Quốc mà còn ở các nước phát triển như Mỹ, Nhật, Hàn
Quốc, Ấn Độ (Hoàng Tuyết Minh, 2002). Việc lựa chọn công nghệ lúa lai hai dòng làm
hướng đi chính cho nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Việt Nam cũng đã được khẳng định
và tham gia mạnh mẽ của hàng loạt các Trường, Viện.. như Trường Đại Học Nông
Nghiệp I Hà Nội, Trung Tâm Nghiên cứu Lúa lai, Viện Di truyền Nông Nghiệp …trên cả
nước

Chuyên đề này nhằm tổng kết quá trình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ lúa lai
hai dòng ở Việt Nam, những thách thức và cơ hội đối với việc ứng dụng công nghệ lúa lai
hai dòng ở Việt Nam trong tương lai


Chương 2
TỔNG QUAN
1. Sự phát hiện và ứng dụng ưu thế lai ở lúa
Ưu thế lai là thuật ngữ để chỉ tính hơn hẳn của con lai F1 so với bố mẹ của chúng về
các tính trạng hình thái, khả năng sinh trưởng, sức sống, sức sinh sản, khả năng chống
chịu và thích nghi, năng suất, chất lượng hạt và các đặc tính khác. Việc sử dụng rộng rãi
các giống lai F1 vào sản xuất đã góp phần làm tăng năng suất nhiều loại cây trồng, đặc
biệt là các cây lương thực, cây thực phẩm, làm tăng thu nhập cho người nông dân, tăng
hiệu quả sản xuất nông nghiệp một ngành vốn có hiệu quả kinh thế thấp.
Ưu thế lai là hiện tượng phổ biến trong trồng trọt và chăn nuôi và đã được phát hiện,
khai thác từ rất sớm (khoảng 584 trước CN) và trên nhiều loại cây trồng,vật nuôi khác
nhau. Tuy nhiên mãi đến năm 1926 Jones (nhà thực vật học người Mỹ) mới có báo cáo
đầu tiên về sự xuất hiện UTL trên những tính trạng số lượng và năng suất lúa. Tiếp sau
đó, nhiều công trình nghiên cứu đã xác nhận sự xuất hiện UTL về các yếu tố cấu thành
năng suất và năng suất (Anonymous, 1977; Li, 1977; Li va Yuan, 1980); về sự tích lũy
chất khô (Rao, 1965; Jenning 1967; Kim, 1985); về sự phát triển của bộ rễ (Anonymous,
1974); về cường độ quang hợp, diện tích lá (Lin và Yuan, 1980; Deng, 1980, MC Donal
và cộng sự, 1971; Wu và cộng sự, 1980). Tuy nhiên do lúa là cây tự thụ nên khả năng
nhận phấn ngoài rất thấp, gây khó khăn cho quá trình sản xuất hạt lai F1 để khai thác
UTL thương mại. Nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu qui trình sản xuất hạt lai F1 song họ
chưa tìm ra phương pháp thích hợp nên chưa thành công.
Vào những năm đầu của thập kỷ 60, Yuan L.P. (Trung Quốc) đã cùng đồng nghiệp
phát hiện được cây lúa dại bất dục trong loài lúa dại Oryza fatua spontanea tại đảo Hải
Nam. Họ đã nghiên cứu chuyển thành công tính trạng bật dục này vào các loài lúa trồng,
và tạo ra những vật liệu di truyền mới, mở đầu cho thời kỳ khai thác lúa lai thương phẩm.

Các vật liệu này bao gồm dòng bất dục đực di truyền tế bào chất (CMS, còn gọi là dòng
A), dòng duy trì tính bất dục (dòng B) và dòng phục hồi tính hữu dục (dòng R). Sau 9
năm nghiên cứu, các nhà khoa học Trung Quốc đã hoàn thiện công nghệ nhân dòng bất
dục và qui trình sản xuất hạt lai F1, đồng thời đưa ra nhiều tổ hợp có năng suất cao đầu
tiên như Nam ưu số 2, San ưu số 2, Ủy ưu số 6. Năm 1973 đã công bố nhiều dòng CMS,
dòng B tương ứng với các dòng IR24, IR26, IR661 v.v. đánh dấu sự ra đời của hệ thống


lúa lai “ba dòng” và đã mở ra bước ngoặt trong lịch sử sản xuất và thâm canh cây lúa với
giống lúa lai và công nghệ sản xuất hạt giống lúa lai.
2. Các hệ thống lúa lai
2.1 Hệ thống lúa lai 3 dòng
Lúa lai ba dòng là hệ thống lúa lai khi sản suất hạt lai F1 phải sử dụng ba loại dòng có
bản chất di truyền khác nhau: dòng CMS còn gọi là dòng A, dòng duy trì, còn gọi là dòng
B và dòng phục hồi hữu dục còn gọi là dòng R. Qui trình sản xuất của hệ thống lúa ba
dòng có thể tóm lược như sau

Sơ đồ 1. Hệ thống sản xuất lúa lai ba dòng (Faming Xie, 2005)
Sau gần 40 năm nghiên cứu phát triển lúa lai, Trung Quốc đã tạo ra hơn 600 dòng
CMS với nền di truyền vô cùng đa dạng và phong phú (Nguyễn Công Tạn và cộng sự,
2002). Các dòng CMS được gây tạo bằng nhiều phương pháp khác nhau, có những đặc
điểm nông sinh học, hình thái và tiềm năng năng suất khác nhau. Các dòng vật liệu này là
những công cụ vô cùng quí giá để khai thác tiềm năng UTL. Hàng trăm dòng CMS cũng
đã được phát triển tại IRRI và các viện nghiên cứu khác ở trên thế giới. Trung Quốc và
các nước khác cũng đã tạo ra hàng ngàn dòng R có các đặc điểm di truyền khác nhau,
trên cơ sở đó đã tạo được nhiều tổ hợp lai thích ứng cho nhiều vùng sinh thái, nhiều mùa
vụ và nhiều loại đất khác nhau. Lúa lai ba dòng đã từng chiếm đa số diện tích trồng lúa
lai ở Trung Quốc cũng như nhiều nước khác trên trong thời gian qua, và chắc chắn còn
được sử dụng trong thời gian tới.

-

Ưu điểm của hệ lúa lai “ba dòng”
• Do sử dụng hệ bất dục đực di truyền tế bào chất nên tính bất dục của dòng mẹ
ít chịu ảnh hưởng của môi trường, đặc biệt là nhiệt độ và ánh sáng. Đặc điểm
này giúp cho độ thuần của hạt lai hệ 3 dòng rất cao. Khai thác triệt để hiệu ứng
UTL của tổ hợp. Thí dụ tổ hợp lai Zhenshan 97A/Minhui 63 đã đạt năng suất
cao kỷ lục 15,3 tấn/ha tại tỉnh Vân Nam (Nguyễn Văn Hoan, 2000)
• Lúa lai 3 dòng có tính thích ứng rộng và đạt năng suất cao không chỉ ở vùng
thuận lợi và còn cả ở những vùng khó khăn (hạn, lạnh, nghèo dinh dưỡng) do
hiệu ứng ưu thế lai thích ứng. Vì lý do này mà rất nhiều tổ hợp lúa lai của
Trung Quốc (Nhị Ưu 383, Đ. Ưu 527) đã được gieo cấy khá thành công ở nước
ta không chỉ ở Đồng Bằng Bắc bộ mà cả ở các tỉnh Miền núi phía Bắc và Bắc
trung bộ
• Các giống lúa lai 3 dòng hiện nay đã được cải thiện nhiều về chất lượng gạo,
chống chịu sâu bệnh khá, có thời gian sinh trưởng phù hợp với các vùng sinh
thái khác nhau, thuận lợi cho việc bố trí thời vụ gieo trồng, tăng vòng quay của
đất

-

Hạn chế của lúa lai “ba dòng”
• Số lượng các dòng CMS tìm ra là khá nhiều song số dòng sử dụng được còn rất
ít. Hiện nay có tới 95% số dòng CMS đang dùng thuộc kiểu “WA”- kiểu bất
dục đực dạng dại (Nguyễn Văn Hoan, 2000) . Nguy cơ đồng tế bào chất cao
tiềm ẩn dịch bệnh phát sinh gây hại hàng loạt trong những điều kiện môi
trường nhất định. Bài học cho hiện tượng này là hiện tượng đồng tế bào chất
trên các giống ngô ở vành đai bắc Mỹ những năm 1876 gây bệnh cháy lá lớn
hàng loạt

• Các dòng mới được phóng thích gần đây tuy có chất lượng gạo được cải thiện,
chống chịu sâu bệnh và điều kiện bất thuận tốt hơn, nhưng năng suất tăng
không đáng kể.
• Các tổ hợp lai ba dòng ở loài phụ Japonica còn ít, năng suất trên diện rộng chỉ
hơn lúa thuần 5 -10% nên hiệu quả gieo cấy lúa lai chưa cao
• Qui trình nhân dòng CMS rất khắt khe, cồng kềnh và tốn kém, phải trải qua 2
lần lai mới có được hạt lai F1. Để có hạt duytrì đều phải tiến hành phép lai giữa


dòng A và dòng B. Đặc điểm này dẫn đến phụ thuộc lớn vào môi trường khi
lúa trỗ bông và làm cho năng suất hạt duy trì không ổn định, các nhà điều hành
luôn bị động, giá thành hạt giống cao, khó được người nông dân chấp nhận
Để khắc phục các hạn chế nêu trên, các nhà khoa học đã sáng tạo ra phương pháp
chọn giống lúa lai mới: hệ thống lúa lai hệ “hai dòng”
2.2 Hệ thống lúa lai hai dòng
Shi (1981, 1985; Shi và Deng, 1986) đã thông báo về một hiện tượng bất dục khác
thường trên giống lúa Nongken 58. Dòng này khôi phục hữu dục hạt phấn trong điều kiện
thời gian chiếu sáng nhất định và đó là dòng bất dục đực di truyền nhân nhạy cảm với
thời gian chiếu sáng (PGMS). Năm 1989 Yang và cộng sự đã tạo được dòng PGMS
5460PS từ giống lúa Ỉ54. Zhou và cộng sự, 1988, 1991; Virmani và Voc, 1991; Wu và
cộng sự, 1991 đã phát hiện các dòng bất dục di truyền nhân nhạy cảm nhiệt độ (TGMS).
Các dòng này hữu dục một phần hay toàn phần khi nhiệt độ đạt dưới ngưỡng nào đó. Các
dòng này có tên gọi chung là bất dục chức năng di truyền gen nhân cảm ứng với điều
kiện môi trường (EGMS)
Trên cơ sở đó Yuan (1987) đã đề ra chương trình tạo giống lúa lai không cần sử dụng
các dòng duy trì bất dục và được gọi là hệ thống lúa lai “hai dòng”. Trong hệ thống này,
chỉ cần sử dụng một dòng bất dục đực và một dòng cho phấn để sản xuất hạt lai F1, còn
khi nhân dòng bất dục đực thì không cần dòng B mà phải điều chỉnh thời vụ gieo cấy sao
cho nó tự thụ phấn và kết hạt trong điều kiện nhiệt độ và thời gian chiếu sáng nhất định
-

Ưu điểm của lúa lai hệ “hai dòng”
Việc ứng dụng các dòng EGMS để phát triển lúa lai so với các dòng kinh điển CMS

có các ưu thế vượt trội như sau:
• Do tính bất dục được kiểm soát bởi một cặp gen lặn nên hầu hết các giống lúa
thường đều có thể phục hồi phấn cho các dòng EGMS. Khả năng tìm được các
tổ hợp có ưu thế lai mong muốn về các đặc tính nông học, năng suất cao là rất
lớn, chất lượng lúa lai cũng được cải thiện vì cơ hội lựa chọn các dòng bố là rất
lớn


• Kiểu gen EGMS dễ dàng được chuyển sang các giống khác để tạo các dòng
mới với nguồn gốc di truyền khác nhau, tạo nguồn vật liệu phong phú trong lai
tạo và khai thác UTL
• Tránh được nguy cơ tiềm ẩn nhiễm sâu bệnh hàng loạt do hiệu ứng đồng tế bào
chất trong hệ ba dòng
• Quá trình sản xuất hạt lai được đơn giản hóa, không phải tổ chức thêm một lần
lai để duy trì dòng bất dục. Khi cần nhân dòng bất dục thì chỉ cần bố trí thời vụ
sao cho thời kỳ mẫn cảm có nhiệt độ hay độ dài ngày nhất định là hạt có thể tự
thụ, vì vậy có thể hạ giá thành sản xuất hạt giống và hiệu quả kinh tế của lúa lai
thương mại cũng cao hơn.

Sơ đồ 2. Hệ thống lúa lai hai (Faming Xie, 2005)
-

Nhược điểm cuả lúa lai hai dòng
Mặc dù có những ưu điểm nổi bật như trên song trong hệ thống lúa lai hai dòng do

tính bất dục phụ thuộc vào điều kiện môi trường nên khi sản xuất hạt lai F1 nếu gặp điều

kiện nhiệt độ môi trường biến động thì một số hạt có thể tự thụ, gây ảnh hưởng đến độ
thuần hạt giống, làm giảm mức độ thể hiện UTL của các tổ hợp. Để khắc phục hiện tượng
này, cần phải có các nghiên cứu công phu về ngưỡng chuyển hóa bất dục, xác định vùng,
vụ thích hợp cho từng tổ hợp cụ thể để đảm bảo tuyệt đối an toàn khi sản xuất hạt lai.


3. Kết quả chọn tạo và phát triển lúa lai hai dòng tại Việt Nam
3.1 Thành tựu lúa lai hai dòng trên thế giới
Tính đến năm 2001, diện tích lúa lai hai dòng tại Trung Quốc đạt 2,6 triệu ha (Nguyễn
Công Tạn, 2001) và năng suất lúa cao hơn hệ ba dòng 5 -10% (Hoàng Tuyết Minh,
2001). Việc chọn tạo các giống lúa lai chín sớm, có tiềm năng năng suất cao và chất
lượng hạt gạo tốt về cơ bản đã thành công. Một số tổ hợp lai hai dòng rất ưu việt như
Hương ưu/dòng 68 có chất lượng gạo tốt, thích hợp gieo trồng trong vụ Xuân trên đất 2
vụ lúa, mới đưa vào sản xuất năm 1999 đã đạt tới diện tích 60 ngàn ha năm 2000, năng
suất bình quân 7,5 tấn/ha cao hơn lúa lai 3 dòng là 10% và hơn lúa thuần tốt nhất là 20%
(Nguyễn Thị Trâm, 2001). Trung Quốc cũng đạt thành tựu trong việc tạo giống siêu lúa
lai nhờ vào hệ thống 2 dòng. Có hai tổ hợp siêu lúa lai mới tạo là Peiai 64S/E32 và Peiai
64S/9311. Hai giống lúa này đã cho năng suất cao nhất đạt 14,8 -17,1 tấn/ha tuần tự.
Năng suất trung bình trên diện rộng của hai giống này tuần tự là 9,6 – 9,8 tấn/ha. Do năng
suất cao và chất lượng gạo tốt, năm 2001 diện tích hai giống này đạt 1,7 triệu ha. Năm
2003 Trung Quốc đã nghiên cứu chọn tạo được trên 80 dòng EGMS và cho ra đời hơn
100 tổ hợp lúa lai hệ “hai dòng”.
Tại IRRI, chương trình nghiên cứu tập trung vào phát triển lúa lai cho vùng nhiệt đới,
các gen tms2 từ giống Norin PL. 12 và tms3 từ dòng đột biến IR32364S đã được sử dụng
để tạo ra các dòng TGMS mới. Như dòng ID24 đã được đưa vào Ấn Độ để chọn tạo và
sản xuất lúa hai dòng. Cũng tại IRRI, những năm cuối của thế kỷ 20, các nghiên cứu
được tập trung vào các mức UTL từ 15-20% lên trên 40%. Các nghiên cứu của họ đã xác
lập cần tập trung vào hướng UTL hai dòng TGMS (indica)/các dòng thu được từ phép lai
indica/japonica nhiệt đới (Javanica). Các tổ hợp này thích ứng với điều kiện khí hậu
nhiệt đới và cho năng suất cao hơn. Ngoài ra các tổ hợp này có kiểu hạt dài indica và chất

lượng gạo tốt hơn (Virk, Khush và Virmani, 2002)
Viện nghiên cứu lúa Hyderabad Ấn Độ cũng đã tạo ra 4 dòng TGMS là DRIRTG-1,
DRIRTG-2, DRIRTG-3 và MTL-4 được sử dụng để lai tạo ra 289 tổ hợp lai hai dòng
trong nghiên cứu tìm tổ hợp lai cao. Đã xác định được các tổ hợp có năng suất vượt xa
đối chứng là DRIRTG-2/IR64, DRIRTG-3/Krishna Hamsa, DRIRTG-4/INJAV-99,


DRIRTG-4/SC5-2-2-21 và MTLTG-4/PLYT-317. Tổng số có 10 tổ hợp lai hai dòng
đang được mở rộng trong sản xuất (Ahmed, 2002).

Đồ thị 1. Diện tích và năng suất lúa lai Trung Quốc từ 1991 – 2003 (Xie, 2005)
3.2 Thành tựu chọn tạo lúa lai hai dòng tại Việt Nam
Việt Nam bắt đầu các thử nghiệm lúa lai vào năm 1992 bằng việc gieo cấy thử một số
tổ hợp lai nhập nội từ Trung Quốc. Cũng năm 1992, đề tài độc lập cấp nhà nước về
nghiên cứu lúa lai được thực hiện và sau đó vấn đề nghiên cứu lúa lai được triển khai
trong khuôn khổ chương trình KN-01 và KHCN-08. Với sự tham gia của nhiền đơn vị
nghiên cứu lúa lai như Trung Tâm Nghiên cứu Lúa Lai, Viện KHKT Nông nghiệp Việt
Nam. Viện Di truyền Nông nghiệp, Viện Cây Lương thực và Thực phẩm, Viện Lúa
ĐBSCL và trường Đại học Nông nghiệp I. Các đơn vị này đã tập trung vào việc thu thập,
nhập nội các dòng bất dục đực để đánh giá, khai thác và lưu giữ vật liệu cho nghiên cứu
và chọn tạo giống lúa lai. Sử dụng các phương pháp chọn tạo giống truyền thống như đột
biến, lai hữu tính để tạo các dòng bất dục đực mới. Sử dụng các kỹ thuật của công nghệ


sinh học để làm thuần và nhân nhanh các nguồn vật liệu mới chon tạo. Các thành tựu có
thể được liệt kê như dưới đây:
-

Kết quả chọn tạo các dòng bất dục đực TGMS
Đến nay hầu hết các vật liệu chọn giống lúa lai hai dòng ở Việt Nam đều có nguồn

gốc nhập nội. Các dòng mới chọn tạo cũng mang gen tms nhập nội và được chuyển vào
các giống địa phương hoặc các vật liệu mới chọn tạo trong nước (bảng 1). Các dòng đã
được sử dụng trong nghiên cứu để xác định ngưỡng chuyển hóa hữu dục. Từ các dòng
này, một số tổ hợp lai 2 dòng có năng suất cao, phẩm chất tốt đã được phóng thích ra sản
xuất, góp phần vào chương trình phát triển lúa lai tại Việt Nam
Bảng1. Các dòng TGMS được chọn tạo tại Việt Nam
STT Tên dòng
1

VN-01

2

TGMSVN1

3

Cơ quan chọn tạo
Viện DTNN

STT Tên dòng

Cơ quan chọn tạo

11

T25S

“

12

T26S

“

6S

“

13

T27S

“

4

7S

“

14

VNTGMS3

5

8S

“

15

VNTGMS6

“

6

11S

“

16

VNTGMS7

“

7

T29S

17

VNTGMS8

“

8

103S

“

18

VNTGMS9

“

9

T1S

“

19

VNTGMS10

“

10

T24S

“

20

VNTGMS11

“

ĐHNN1

ĐHNN1

Viện KHKTVN

Nguồn: Hoàng Tuyết Minh, 2002

-

Nghiên cứu xác định ngưỡng nhiệt độ chuyển hóa các dòng TGMS

Xác định ngưỡng nhiệt độ chuyển hóa hữu dục đối với mỗi dòng là yêu cầu tối cần
thiết trong việc bố trí thời vụ nhân dòng và sản xuất hạt lai F1. Sơ đồ chuyển hóa bất dục
đực được thể hiện như sau:


Sơ đồ 3. Mô hình chuyển hóa hữu dục các dòng TGMS

Bảng 2. Nhiệt độ chuyển hóa hữu dục một số dòng TGMS được chọn tạo tại Việt Nam
STT

Tên dòng

1

VN-01

2

Ngưỡng TOC

Ngưỡng TOC

STT

Tên dòng

24,0

6

T24S

23,5

6S

24,5

7

T25S

23,5

3

7S

23,5

8

T27S

23,5

4

8S

23,5

9

T1S

23,5

5

11S

24.5

10

T29S

23,0

Nguồn: Hoàng Tuyết Minh & Nguyễn Thị Trâm, 2002
Như vậy kết quả nghiên cứu đã xác định ngưỡng chuyển hóa hữuu dục. Trên cơ sở số
liệu thời tiết khí hậu các vùng, vụ có thể tìm ra được thời vụ thích hợp cho việc sản xuất
hạt lai F1 các tổ hợp lúa lai hai dòng và nhân dòng các dòng TGMS ở Việt Nam.
-

Xây dựng qui trình nhân dòng TGMS ở Việt Nam

Qui trình nhân dòng TGMS đã được nghiên cứu xây dựng và hoàn thiện đến từng
dòng, bao gồm xác định vùng, vụ, và các biện pháp kỹ thuật canh tác nhằm nâng cao tỷ lệ
kết hạt, nâng cao năng suất sản xuất hạt bố mẹ.


Mao và Virmani (2002) trong nghiên cứu về sản xuất hạt lai và nhân dòng bố mẹ
đã đưa ra nhận xét: để nâng cao năng suất và độ thuần của hạt lai F1 và các dòng bất
dục cần phải đặc biệt quan tâm đến các vấn đề dưới đây
• Phải xây dựng qui trình sản xuất phù hợp với điều kiện của từng vùng, từng
nước
• Phải tìm ra vùng sản xuất phù hợp để có thể sản xuất dòng F1 hoặc nhân dòng
bất dục đực trên diện rộng
• Phải đào tạo nân cao kỹ xảo cho người sản xuất hạt giống hoặc kỹ thuật viên

• Phải lựa chọn kỹ thuật sản xuất hạt trên cơ sở điều kiện môi trường từng nước
hay từng vùng
• Phải cải tiến phương pháp quản lý chăm sóc ruộng sản xuất hạt giống bao gồm
cả việc quản lý sâu bệnh hại
• Phải chọn tạo các dòng bất dục đực bao gồm cả CMS và TGMS có tỷ lệ thụ
phấn chép cao và khả năng chống chịu sâu bệnh
• Phải luôn chú ý chọn thuần dòng mẹ và cả dòng cho phấn
• Phải xây dựng tiêu chuẩn quốc gia về độ thuần của giống
Tiếp thu các thành tựu của thế giới, đặc biệt là của Trung Quốc, Việt nam đã xây
dựng thành công qui trình nhân dòng TGMS cho các tỉnh khu vực phía Bắc như Lào
Cai, Sơn La, Hà Nội, Phú Thọ, Hưng Yên,Thanh Hóa v.v. với năng suất các dòng mẹ
đạt khá cao khoảng 2,5 – 3,0 tấn/ha và 3-4 tấn/ha đối với dòng bố
Bảng 3. Diện tích, sản lượng hạt một số dòng TGMS sản xuất trong nước, 2009
Tên dòng

DT (ha)

1

103S

2
3

STT

Năng suất

13,7

Sản lượng
(tấn)
22,8

T1S96

10,8

24,2

2.2

T7S

0,5

0,2

0.4

Tổng

25,0

47,2

1,9

1.7

Nguồn: Bộ Nông nghiệp và PTNT, 2009


Chương trình nghiên cứu phát triển lúa lai hai dòng nói riêng cũng được sự hỗ trợ tích
cực của nhà nước thông qua dự án lúa lai hai dòng thời kỳ 2006 -2010 do Trường Đại
Học Nông Nghiệp 1 làm chủ dự án. Đến nay dự án đã đạt được mục tiêu ban đầu đề ra
với lượng bố mẹ đủ để sản xuất khoảng 3000 ha F1, sản lượng ước đạt 7000 tấn hạt lai,
đáp ứng cho gần 200.000 ha sản xuất lúa lai thương phẩm
Mặc dù cơ cấu và năng suất các dòng bố mẹ đã được cải thiện hơn, nhưng do chưa xây
dựng được các vùng chuyên nhân dòng cho từng tổ hợp. Thời tiết có những diễn biến bất
thường nên năng suất và chất lượng dòng bố mẹ chưa ổn định, ảnh hưởng lớn đến năng
suất, chất lượng hạt lai F1.
-

Nhập nội, chọn tạo các tổ hợp lai hai dòng tại Việt Nam
Theo kết quả tổng kết của bộ NôngNghiệp và PTNT, năm 2010 diện tích lúa lai đạt
706.000 ha, mặc dù số lượng các tổ hợp lúa lai hai dòng sản xuất trong nước còn
khiêm tốn so với nhập nội từ Trung Quốc. Tuy nhiên cho đến năm 2010 một số tổ hợp
lai hai dòng có ưu thế lai cao về năng suất, thời gian sinh trưởng ngắn, chất lượng gạo
khá như TH3-3, VL20, VL24, TH3-4 (giống quốc gia) và các giống có triển vọng
khác như HYT103, TH5-1, TH3-5, TH7-2 cũng đang từng bước mở rộng trong sản
xuất và chứng tỏ được ưu thế của các giống lúa lai hai dòng, đặc biệt trong điều kiện
vụ Mùa ở phía Bắc. Các giống lúa lai hai dòng nhập nội từ Trung Quốc cũng mang lại
hiệu quả kinh tế rõ ràng cho sản xuất

Bảng 4. Diện tích một số giống lúa lai hai dòng tại Việt Nam, giai đoạn 2003 -2004
STT

Giống

Diện tích (ha)
2004

2003 - 2004

1668

5284

6952

22344

17272

39616

2003

1

Việt Lai 20

2

BTST nhập nội)

3

BT49

1261

4494

5755

Tổng

25273

27050

52323

Nguồn: kết quả điều tra giống cây trồng giai đoạn 2003 -2004, bộ NN & PTNT


4. Triển vọng và thách thức khi phát triển lúa lai
4.1 Triển vọng phát triển lúa lai hai dòng
-

Triển vọng về năng suất

Kết quả thực tiễn đã chứng minh lúa lai là con đường tăng năng suất đúng đắn, phá
thế kịch trần của các giống nửa lùn năng suất cao từ cuộc cách mạng xanh lần thứ nhất.
Đặc biệt với việc phát triển lúa lai hai dòng, mức UTL của lúa lai 2 dòng đã vượt bình
quân 5 -10% lúa ba dòng trong cùng điều kiện chăm sóc. Trong khai thác UTL hệ hai
dòng, các tổ hợp lai khác loài phụ lại cho năng suất cao hơn hăn các tổ hợp lai giữa các
dòng và giống trong cùng loài phụ. Sự chênh lệch đôi khi đạt tới 40-60%.

-

Triển vọng về chất lượng

Do không phải quan tâm đến gen kiểm soát tính trạng phục hồi phấn như ở lúa lai ba
dòng mà chỉ phải quan tân đến khả năng phối hợp chung, riêng của các dòng bố mẹ./ Do
vậy lúa lai hai dòng đã giúp các nhà chọn tạo giống dễ dàng tìm kiếm và kết hợp các đặc
tính mong muốn vào trong tổ hợp lai. Nhờ có những thuận lợi trên mà chất lượng của các
tổ hợp lai hai dòng cũng dễ được cải tạo hơn lúa ba dòng. Nói cách khác, càng đa dạng
nguồn gen các dòng cho phấn, càng có cơ hội tạo các tổ hợp lai có chất lượng gạo ngon
-

Tính chống chịu của các tổ hợp lai

Trong nghiên cứu cũng như trong thực tiễn chọn tạo và sản xuất lúa lai hai dòng,
người ta đã phát hiện và đánh giá hàng loạt các nguồn gen kiểm tra tính bất dục đực nhạy
cảm môi trường. Dường như trên 12 nhiễm sắc thể của lúa đều chưa các gen tms hoặc
pms và trên từng nhiễm sắc thế thì không chỉ có một gen mà có một số gen. Nhờ sự
phong phú đó mà lúa lai hai dòng tránh được phổ di truyền hẹp có thể bị nhiễm sâu bệnh
hàng loạt như đối với lúa lai ba dòng
-

Công nghệ sản xuất dòng bất dục và hạt lai F1

Rõ ràng công nghệ sản xuất hạt lai F1 ở lúa lai hệ hai dòng đơn giản và thuận tiện hơn
nhiều so với hệ ba dòng. Trong qui trình sản xuất hạt lai F1 và nhân dòng bất dục đực thì
yếu tố sai khác duy nhất là thời vụ. Vì vậy điều kiện tiên quyết để đảm bảo sự thành công
của sản xuất lúa lai hai dòng là tuân thủ nghiêm ngặt thời vụ đề ra, dựa trên kết quả
nghiên cứu cụ thể từng tổ hợp và các yếu tố thời tiết khí hậu của từng vùng từng vụ khác
nhau. Trong điều kiện cụ thể ở Việt Nam có thể thấy, việc sản xuất hạt lai F1 lúa lai hai

dòng TGMS có thể được thực hiện quanh năm ở các tỉnh phía Nam do điều kiện nhiệt độ


trung bình luôn cao hơn 240C đảm bảo an toàn tuyệt đối cho sản xuất hạt lai F1. Nhưng ở
phía Bắc thì chỉ sản xuất được một vụ (mùa). Một số vùng có điều kiện lý tưởng cho việc
nhân dòng bất dục đực như Lâm Đồng, Đà Lạt hay Đắc Lắk, tuy nhiên ở phía Bắc thì
việc nhân dòng chỉ được thực hiện vào vụ Xuân và vụ Thu Đông khi nhiệt độ xuống dưới
ngưỡng chuyển hóa bất dục
Từ những ưu thế nói trên, Việt Nam đã xác định lúa lai hai dòng là công nghệ chủ đạo
trong nghiên cứu phát triển lúa lai, góp phần gia tăng sản lượng lương thực và đảm bảo
an ninh lương thực quốc gia
4.2 Những thách thức trong phát triển lúa lai
-

Thách thức về công nghệ

Mặc dù khẳng định tính ưu thế về công nghệ, tuy nhiên việc chọn tạo và nhân dòng
TGMS không đơn giản, đòi hỏi đầu tư công sức nghiên cứu bổ sung. Do đặc điểm địa lý,
chúng ta chỉ sử dụng được các dòng có kiểu bất dục TGMS mà không sử dụng được các
dòng PGMS trong hệ lúa lai hai dòng. Hiện tượng trượt di truyền do sự biến động thời
tiết cũng làm thất bại không ít các ruộng nhân dòng vá sản xuất hạtt lai F1. Hiện Việt
Nam cũng mới chỉ nghiên cứu và khai thác UTL trong cùng loài hoặc giữa các loài phụ.
Nhưng để đạt được UTL cao nhất, tạo ra giống lúa lai siêu cao thì phải đi sâu nghiên cứu
các tổ hợp lai khác loài phụ như Indica/javanica, indica/japonica hoặc
japonica/javanica. Theo các công bố gần đây, tổ hợp lai giữa indica/javanica ngoài ưu
điểm cho năng suất cao còn có chất lượng hạt cao (hạt gạo dài, trong, ngon cơm…) được
người tiêu dùng chấp nhận. Tuy vậy hiện chúng ta hầu như chưa có các kết quả nghiên
cứu về hai loài phụ này phục vụ cho việc chọn tạo và phát triển các giống lúa lai nói
chung và giống lúa lai hai dòng nói riêng
-

Về năng suất và chất lượng hạt

Mặc dù năng suất của lúa lai hai dòng cao hơn ba dòng 5-10% đã được khẳng định
trong nhiều công trình nghiên cứu. Tuy nhiên cần phải có các nghiên cứu về cơ sở khoa
học của hàng loạt các biện pháp kỹ thuật nhằm đảm bảo phát huy tối đa tiềm năng năng
suất của giống. Thực tiễn cho thấy việc bón phân không hợp lý N-P-K có thể làm cho tỷ
lệ lép rất cao của một số tổ hợp lai Peiai64s và năng suất thực thu thấp hơn cả lúa thuần
trong cùng điều kiện canh tác. Chất lượng gạo của lúa lai cũng là vấn đề khi phát triển và
ứng dụng các giống lúa lai.


Bảng 5. So sánh chất lượng gạo của các giống lúa lai và lúa thuần
Tính trạng

Lúa thuần

Lúa lai

Tỷ lệ xay chà (%)

69.1

68.2

Tỷ lệ gạo xát (%)

48.7

45.4

Bạc bụng (%)

13.5

20.6

Amylose (%

19.8

20.6

Chiều dài

6.9

7.1

Tỷ lệ dài/rộng

3.2

3.3

Dữ liệu từ National Cooperative Testing (NCT), Philippines, 2004-2005

Kết quả phân tích chất lượng gạo của các giống lúa lai hai dòng có triển vọng của
Trung Tâm Khảo kiểm nghiệm giống, sản phẩm cây trồng và phân bón quốc gia cho
thấy, tỷ lệ gạo nguyên thấp (45,87%, TH7-5), hay tỷ lệ gạo trắng trong khá thấp (3,38 –

31,94%).
Bảng 6. Chất lượng gạo của một số tổ hợp lai hai dòng trong khảo nghiệm vụ mùa 2010
Tên giống

Tỉ lệ
Tỉ lệ
Tỷ lệ
gạo
gạo
gạo xát
lật
nguyên
(%)
(%)
(%)

Tỷ lệ
Dài Tỷ lệ dài
trắng
hạt gạo /rộng
trong
(mm) hạt gạo
(%)

Hàm
Hàm
Nhiệt lượng lượng
trở hồ amyloza Protein
(%)
(%)

Bồi tạp ST

81,20

71,00

73,95

8,98

5,69

2,51

Cao

-

9,36

TH 3-3

81,60

70,00

68,49

31,94

6,81

3,29

TB

24,19

9,99

TH 7-5

81,40

66,40

45,87

6,30

6,92

3,09

TB

27,66

9,01

Việt lai 20

80,60

66,80

61,45

3,38

6,81

2,90

Thấp

24,45

8,72

Nguồn: TrungTâm KKN giống Cây trồng trung ương, 2010
5. Định hướng phát triển lúa lai hai dòng ở Việt Nam
Do lợi thế về điều kiện tự nhiên, có truyền thống trồng lúa nước lâu đời, với diện tích
lúa khá lớn, cùng với yếu tố năng động của người nông dân. Việt Nam đã trở thành một
nước xuất khẩu gạo lớn thứ 2 trên thế giới. Trong tương lai, sản xuất lúa gạo vẫn là ngành
sản xuất nông nghiệp quan trọng của Việt Nam. Để đảm bảo phát triển theo hướng sản
xuất hàng hóa lớn, chất lượng cao và có sức cạnh tranh trên thị trường cần phải

• Nghiên cứu chọn tạo các giống lúa lai hai dòng có năng suất cao, chất lượng đáp
ứng nhu cầu người tiêu dùng trong nước và xuất khẩu, nâng cao sức cạnh tranh,
tăng giá trị xuất khẩu
• Nâng cao giá trị sản xuất hàng hóa trên đất lúa, tăng thu nhập cho người nông dân
Trong tương lai gần có thế định hướng như sau
• Tiếp tục mở rộng diện tích lúa lai ở phía Bắc, ven biển miềnTrung và Tây Nguyên.
Đây là vùng sinh thái thích nghi với các tổ hợp lúa lai đang sản xuất hiện nay, đảm
bảo sản xuất có hiệu quả cao. Chú ý các vùng miền núi, nơi có diện tích lúa rất ít
nhằm đảm bảo an ninh lương thực tại chỗ, góp phần xóa đói giảm nghèo
• Mở rộng tối đa diện tích các giống có năng suất cao, phẩm chất gạo tốt trong các
vụ Xuân
• Mở rộng diện tích lúa lai ở các tỉnh Đồng Bằng Sông cửu Long, nơi có diện tích
lúa lớn nhất cả nước
• Mở rộng diện tích lúa lai hai dòng ở các vụ Mùa phía Bắc, đưa các giống kháng
bạc lá vào các vùng ven biển
• Tập trung nghiên cứu (kể cả nhập nội) các tổ hợp lúa lai mới không những có
năng suất cao mà còn phải có chất lượng gạo tốt. Có nhiều tổ hợp lai thích ứng
rộng với các mùa vụ, vùng sinh thái cả nước
• Xây dựng cơ sở nghiên cứu khoa học về lúa lai Việt Nam. Đào tạo đội ngũ cán bộ,
các nhà nghiên cứu khoa học nghiên nghiên cứu về khoa học và công nghệ lúa lai
có trình độ cao, cùng với việc nâng cấp các cơ sở vật chất kỹ thuật các Viện
Trường để các nhà khoa học có đủ khả năng giải quyết các vấn đề lúa lai ở Việt
nam