ghiên cứu phát triển công nghệ sản xuất giống tổ hợp lúa lai hai dòng mới việt lai 50

BỤ GIAO
DỤC ĐOAN
VA DAO TẠO
LỜI CAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu kết
quả nghiên cứu đuợc nêu trong luận văn là trung thực và chua tùng đuợc công
bố trong bất kỳ một công trình khoa học nào khác. Các thông tin trích dẫn sử
dụng trong luận văn đều đuợc ghi rõ nguồn gốc.
Hà Nội,
ngày 18 thủng 9 năm 2009
TRẦN ĐỨC
TOẢN
Tác giả

NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GIÓNG
TỎ HỢP LÚA LAI HAI DÒNG MÓÌ VIỆT LAI 50

Trần Đức Toản

LUẬN VĂN THẠC sĩ NỒNG NGHIỆP
Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng
Mã số
: 60.62.05

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Văn Hoan

HÀ NỘI - 2009
1

LỜI CẢM ƠN

Đế hoàn thành luận văn, ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được
rất nhiều sự giúp đỡ của các thầy cô giáo, gia đình và bạn bè.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Nguyễn Văn Hoan đã
tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện đế tôi hoàn thành công trình nghiên
cứu này.
Nhân dịp này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô Viện Sau
đại học, khoa Nông học, bộ môn Di truyền giống cùng toàn thế cán bộ, công
nhân viên Viện nghiên cứu lúa - Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội đã giúp
đỡ và tạo điều kiện đế tôi hoàn thành luận văn.
Luận văn này được hoàn thành còn có sự giúp đỡ tận tình của bạn bè,
cùng với sự động viên khích lệ của gia đình trong suốt thời gian học tập và
nghiên cứu.
Hà Nội, ngày 18 thảng 9 năm 2009
Tác giả

Trần Đức Toản


MỤC LỤC

Lời

cam

Lời

đoan

cảm

ơn

Mục lục
Danh

mục

chữ

Danh

viết

tắt

mục

bảng

MỞ ĐẦU
Tính

cấp

thiết

của

đích

đề

của

tài

4
6
10
26
27
29
29

tài

30

tài

đề

Yêu cầu của đề tài
nghĩa

khoa

học

TỔNG
ưu

thế

V

vii
1
1
2
2
3

4

Mục

Ý

i
ii
iii

và

ý

nghĩa

QUAN
lai

và

biểu

thực

tiễn

của

đề

TÀI
hiện

ưu

thế

LIỆU
lai

ở

Phương pháp chọn giống lúa lai

lúa

30
30
30
39

40

Một số nghiên cứu về kỹ thuật sản xuất hạt giống lúa lai F1
Công nghệ duy trì, làm thuần bòng bố mẹ
Tình hình nghiên cứu và sản xuất lúa lai ở Việt Nam
Một số khó khăn trong nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Việt Nam
Một sổ giải pháp phát triển bền vững lúa lai ở Việt Nam

VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu

iii

40
40


4.1.2.

Động thái trỗ bông/ngày của dòng bố R50 và dòng mẹ 135S

41

4.1.3.

Động thái nở hoa/khóm của dòng bố R50 và dòng mẹ 135S
44
4.2. Nghiên cún một số biện pháp kỹ thuật sản xuất hạt giống lúa lai
F1 tổ họp Việt Lai 50
46
4.2.1.
Đặc điểm thời kỳ mạ của dòng bố R50 và dòng mẹ 135s
46
4.2.2.
Ảnh hưởng của tỷ lệ hàng bố mẹ đến sản xuất hạt lai F1
48
4.2.3.
Ánh hưởng của hoá chất GA3 trong sản xuất hạt lai F1
51
4.2.4.
Ảnh hưởng của phương pháp và số dảnh cấy dòng bố đến sản xuất
hạt lai F1 tổ hợp Việt Lai 50
60
4.3. Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật nhân dòng mẹ 135S
68
4.3.1.
Ảnh hưởng của thời vụ đến năng suất nhân dòng mẹ 135S
68
4.3.2.
Ánh hưởng của mật độ và phân bón đến nhân dòng mẹ 135S
70
4.4. Công nghệ duy trì dòng bố R50
73
4.4.1.
Duy trì dòng bố R50 trong vụ Mùa 2008

74
4.4.2.
Duy trì dòng bố R50 trong vụ Xuân 2009
77
5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
80
5.1. Kết luận
80
5.2. Kiến nghị
81
TÀI LIỆU THAM KHẢO
82
PHỤ LỤC
91

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

IV


UTL

ưu thế lai

A

Dòng bất dục đực tế bào chất

B

Dòng duy trì tính trạng bất dục đực tế bào chất

R

Dòng phục hồi tính hữu dục đực ký hiệu theo tiếng Anh

EGMS
(Restorer)
P(T)GMS

Bất dục đực mẫn cảm với môi trường ký hiệu theo tiếng
Anh (Enviroment - sensitive Genic Male Sterility)

TGMS

Bất dục đực mẫn cảm với quang chu kỳ chiếu sáng và nhiệt độ
ký hiệu tiếng Anh (Photoperiodic and Thermo - sensitive Genic

T(P)GMS
GA3
WA
NSTT

Male Sterility)
Bất dục đực mẫn cảm với nhiệt độ ký hiệu theo tiếng anh
(Themo-sensitive Genic Male Sterility)
Bất dục đực mẫn cảm với nhiệt độ và chu kỳ chiếu sáng ký hiệu
theo tiếng Anh ( Thermo and photoperiodic - sensitve Genic

V

DANH MỤC BẢNG

STT

Tên bảng

Trang

4.1. Đặc điếm nông sinh học của dòng bố R50 và dòng mẹ 135S
40
4.2. Động thái trỗ bông/ngày của dòng bố R50 và dòng mẹ 135S
42
4.3. Động thái nở hoa/khóm của dòng bố R50 và dòng mẹ 135S
44
4.4. Một sổ đặc điếm ở thời kỳ mạ của dòng bố R50 và dòng mẹ 135s
47
4.5. Ánh hưởng của tỷ lệ hàng bố mẹ đến tỷ lệ hoa dòng bố R50/dòng
mẹ 135S
48
4.6. Ánh hưởng của tỷ lệ hàng bố mẹ đến các yếu tố cấu thành năng suất
và năng suất hạt lai F1
50
4.7. Ánh hưởng của liều lượng và thời điếm phun GA3 đến chiều cao
cây cuối cùng của dòng bố R50 và dòng mẹ 135S
52
4.8. Ảnh hưởng liều lượng GA3 đến sức sống vòi nhụy của dòng mẹ
135S
55

4.9. Ánh hưởng thời điếm và liều lượng phun GA3 đến tỷ lệ đậu hạt của
dòng mẹ 135S trong sản xuất hạt lai F1
57
4.10.
Ảnh hưởng của liều lượng và thời điểm phun GA3 đến năng suất
thực thu hạt lai F1 tổ hợp Việt lai 50
58
4.11.
Ánh hưởng của phương pháp cấy và số dảnh cấy dòng bố R50 đến
khả năng đẻ nhánhcủa dòng bố R50
61
4.12.
Ánh hưởng của phương pháp cấy và số dảnh cấydòng bố R50 đến
số hoa/ha của dòng bố R50 và tỷ lệ hoa dòng bố R50/dòng mẹ
135S
63
4.13.
Ánh hưởng của phương pháp cấy và số dảnh cấy dòng bố R50 đến
tỷ lệ đậu hạt của dòng mẹ 135S trong sản xuất hạt lai F1
65
4.14.
Ánh hưởng của phương pháp và số dảnh cấy dòng bố R50 đến
năng suất thực thu hạt lai F1 tổ hợp Việt Lai 50
66

VI


4.15. Ảnh hưởng của thời vụ đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng
69

suất nhân dòng mẹ 135S
4.16.

Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến các yếu tố cấu thành năng

suất của dòng mẹ 13 5 s
71
4.17.
Ánh hưởng của mật độ và phân bón đến năng suất thực thu nhân
dòngmẹl35S
72
4.18.
Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của một số tố hợp lai
cặp 135S/R50 trong vụ Mùa 2008
75
4.19.
Một số đặc điểm của các dòng bố R50 được chọn trong điều kiện
vụ Mùa 2008
76
4.20.
Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của một số tổ hợp lai
cặp 135S/R50 trong vụ Xuân 2009
77
4.21.
Một số đặc điểm của các dòng bổ R50 được chọn trong điều kiện
vụ Xuân 2009
78

vii

1. MỞ ĐẦU

1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Cây lúa (Oryza sativa L.) là cây trồng có lịch sử trồng trọt lâu đời nhất,
được gieo trồng ở tất cả các châu lục nhưng tập trung chủ yếu ở Châu Á chiếm gần 90% diện tích và hơn 91 % sản lượng.
Trong lúa gạo có mặt đầy đủ các chất dinh dưỡng như tinh bột, protein,
lipit, vitamin...Vì vậy, khoảng 40% dân sổ thế giới coi lúa gạo là nguồn
lương thực chính. Tố chức dinh dưỡng Quốc tế đã gọi “Hạt gạo là hạt của sự
sốngTại kỳ họp thứ 57 hàng niên của Hội đồng Liên hiệp Quốc đã chọn
năm 2004 là năm lúa gạo Quốc tế với khẩu hiệu “cây Lúa là cuộc sống■” [48].
Việt Nam là một nước nông nghiệp với cây lúa là cây trồng chính, là
cây cung cấp nguồn lương thực và xuất khấu hàng năm. Thế nhưng, quá trình
công nghiệp hoá - hiện đại hoá, đô thị hoá diễn ra rất mạnh mẽ ở tất cả các
tỉnh trên toàn quốc, điều này đã dẫn đến diện tích trồng trọt giảm đáng kế
trong đó chủ yếu là diện tích trồng lúa. Vì vậy, vấn đề an ninh lương thực
ngày càng trở nên cấp bách hơn bao giờ hết.
Đế có thể bù đắp lại sản lượng lương thực hàng năm, nước ta đã chủ
trương đẩy mạnh nghiên cứu và ứng dụng các tiến bộ kỹ thuật vào sản xuất.
Lúa lai là một trong những tiến bộ kỹ thuật đã được nghiên cún và ứng dụng
rất mạnh. Lúa lai được gieo trồng ở Việt Nam từ năm 1991. Hiện nay, diện
tích lúa lai là hơn 600.000 ha với năng suất trung bình từ 6,0 - 6,3 tấn/ha, cao
hơn lúa thuần từ 15 - 20%. Việc sử dụng lúa lai đã góp phần nâng cao năng

1


Mặc dù, hiệu quả kinh tế của cây lúa lai đã rõ ràng, nhung hàng năm
nuớc ta phải nhập trên 80% lúa giống F1 từ Trung Quốc về sản xuất tại Việt

Nam. Điều này cho thấy sự mất tự chủ của chúng ta trong khâu giống và đã
khiến cho nhiều địa phuơng không thế chủ động được kế hoạch sản xuất cũng
như ốn định về chất lượng hạt giống, tình trạng một số giống lúa lai không hạt
luôn là bài học đắt giá... Vì vậy, chủ động được giống lúa lai vẫn đang là bài
toán đặt ra với ngành nông nghiệp.
Trước thực tế trên, nhiều giống lúa lai và tổ hợp lúa lai có khả năng
chống chịu tốt và có tiềm năng năng suất cao đã được các nhà khoa học Việt
Nam chọn tạo thành công và đưa vào sản xuất. Giống Việt lai 20 đã được
công nhận là giống lúa lai quốc gia đầu tiên của Việt Nam. Từ đó đến nay, có
nhiều giống lúa lai khác được ra đời như TH3-3, TH3-4, Việt lai 24...những
giống này cũng đã được công nhận là giống Quốc gia và đang được sản xuất
trên diện tích hàng chục nghìn hécta [47].
Tố hợp Việt Lai 50 là tổ hợp lúa lai hai dòng mới được Viện nghiên
cứu lúa chọn tạo, đây là tố họp lúa lai có tiềm năng năng suất rất cao, có thời
gian sinh trưởng ngắn, có khả năng thích úng và chống chịu tốt...
Nhằm góp phần hoàn thiện, phát triển công nghệ sản xuất hạt lai F1 tố
hợp Việt Lai 50, chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu phát trìến công
nghệ sản xuất giống tổ hợp lúa lai hai dòng mới Việt Lai 50”.

1.2. Mục đích của đề tài
Nghiên cứu các thông số kỹ thuật đế xây dựng công nghệ duy trì và sản
xuất hạt giống của tổ hợp Việt Lai 50 ở vùng Đồng bằng Sông Hồng.

2


- Bố trí, theo dõi đánh giá thí nghiệm thời vụ nhân dòng mẹ 135S, thí
nghiệm ảnh hưởng của phân bón và mật độ cấy nhân dòng mẹ 135S.
- Tiến hành lai cặp dòng bố R50 với dòng mẹ 135S và đánh giá các tố họp
lai cặp.

1.4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Ket quả của luận văn sẽ góp phần bố sung lý thuyết trong kỹ thuật sản
xuất hạt lai F1 như tỷ lệ hàng bổ mẹ; tác động của GA3 trong sản xuất hạt lai;
phương pháp cấy và số dảnh cấy dòng bố trong sản xuất hạt lai; thời vụ, mật
độ và phân bón trong nhân dòng mẹ TGMS ...
Đây là công trình nghiên cứu có tính ứng dụng cao. Nghiên cứu hoàn

3


2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1. ưu thế lai và biếu hiện ưu thế lai ỏ’ lúa
2.1.1.
Khái niệm ưu thế lai
Ưu thế lai (viết tắt là ƯTL) là một thuật ngữ để chỉ tính hơn hẳn của
con lai F1 so với bố mẹ chúng về các tính trạng hình thái, khả năng sinh
trưởng, sức sống, sức sinh sản, chất lượng hạt và các đặc tính khác. ƯTL
được biểu hiện cao nhất ở thế hệ Fl, giảm đi nhanh chóng ở thế hệ F2 và các
thế hệ sau [14].
Ưu thế lai là hiện tượng sinh học tổng hợp thế hiện các ưu việt theo
nhiều tính trạng ở con lai F1 khi lai các dạng bố mẹ được phân biệt theo nguồn
gốc, độ xa cách di truyền, sinh thái...tạo giống ưu thế lai là con đường nhanh
và hiệu quả nhằm phối hợp được nhiều đặc điểm giá trị của các giống bố mẹ
vào con lai F1, tạo ra giống cây trồng có năng suất cao, chất lượng tốt [17].
Các giống lúa ứng dụng hiệu ứng ƯTL đời F1 được gọi là lúa ưu thế lai
(gọi tắt là lúa lai).
Vậy sự biếu hiện ưu thế lai ở lúa như thế nào?
2.1.2.

Biếu hiện ưu thế lai ở lúa

ƯTL thể hiện ngay từ khi hạt mới nấy mầm cho đến khi hoàn thành quá
trình sinh trưởng phát triển của cây.
2.1.2.1. Hệ rễ

4


2.1.2.2. Sự đẻ nhánh

- Con lai F1 đẻ nhánh sớm, sức đẻ nhánh mạnh [23].
- Lúa lai mọc nhanh, đẻ sớm và đẻ khoẻ, tỷ lệ nhánh thành bông của lúa
lai cao hơn hắn lúa thường [4].
2.1.2.3. Thời gian sinh trưởng

Đa số con lai F1 có thời gian sinh trưởng khá dài và thường dài hơn bố
mẹ sinh trưởng dài nhất (Deng, 1980; Lin và Yuan, 1980). Xu và Wang
(1980) cho rằng, thời gian sinh trưởng của con lai phụ thuộc vào thời gian
sinh trưởng của các dòng phục hồi (dòng R). Ponnuthurai (1984) xác định,
thời gian sinh trưởng của con lai gần giống thời gian sinh trưởng của dòng bố
hoặc mẹ chín muộn. Ket quả nghiên cứu của Truông Đại học Nông nghiệp I
cho thấy, thời gian sinh trưởng của F1 dài hơn dòng mẹ và dòng phục hồi ở cả
hai vụ: vụ Xuân và vụ Mùa [23].
2.1.2.4. Chiều cao cây

Chiều cao cây của lúa lai cao hay thấp hoàn toàn phụ thuộc và đặc điểm
của bố mẹ. Tuỳ từng tố họp, chiều cao của F1 có lúc biếu hiện ƯTL dương
(Pillai, 1961; Singh, 1978), có lúc nằm trung gian giữa bố mẹ, có lúc xuất

hiện ƯTL âm [23].
5


song cường độ hô hấp lại thấp hơn lúa thường.
- Hiệu suất tích luỹ chất khô của lúa lai có ưu thế hơn hẳn lúa thường
nhờ vậy mà tổng lượng chất khô trong một cây tăng, trong đó lượng vật chất
tích luỹ vào bông hạt tăng mạnh còn lượng tích luỹ ở các cơ quan sinh dưỡng
như thân lá giảm mạnh [16].
- Lin (1984) xác định, khả năng tổng hợp axit amin ở lúa lai cao hơn so
với lúa thường.
Xuất phát từ những ưu điểm trên, các nhà khoa học nông nghiệp đã tập
trung nghiên cứu, khai thác ứng dụng hiệu ứng ưu thế lai ở lúa và đã xây
dựng thành công công nghệ sản xuất hạt giống lúa lai.

2.2. Phương pháp chọn giống lúa lai
Lúa là cây tự' thụ phấn điến hình, hoa lúa rất bé, khả năng nhận phấn bên
ngoài rất thấp nên ứng dụng ƯTL ở lúa chủ yếu gặp khó khăn ở khâu sản xuất
hạt lai. Chính vì vậy, trong một thời gian dài, ưu thế lai ở cây lúa vẫn chưa
được sử dụng rộng rãi như ở các cây trồng khác [7]. Sau đó nhờ tìm ra những
hiện tượng bất dục đực ở lúa, vấn đề khai thác un thế lai ở lúa đã đạt được
nhiều thành tựu lớn, tạo ra một cuộc cách mạng đột phá năng suất, góp phần
đảm bảo an ninh lương thực thế giới và tăng thu nhập cho người nông dân [35].
Và từ đó đã tạo cơ sở cho các phương pháp chọn giống lúa lai ra đời.
Hiện nay, có hai hệ thống sản xuất hạt giống lúa lai là: hệ thống lúa lai
ba dòng và hệ thống lúa lai hai dòng.
2.2.1.

Hệ thống lúa lai “ba dòng ”

6


Đế khai thác ƯTL hệ “ba dòng”, người ta phải sử dụng dòng bất dục đực
tế bào chất (dòng CMS hoặc dòng A) làm dòng mẹ, đế duy trì và sản xuất dòng
A bất dục có một dòng duy trì bất dục (dòng B) tưong ứng, sử dụng một dòng
phục hồi (dòng R) phục hồi phấn cho dòng A và cho con lai có ƯTL cao. Vậy,
đế có hạt lai F1 ở hệ thống “ba dòng” cùng một lúc phải duy trì 3 loại dòng A, B,
R và phải tiến hành thụ phấn chéo 2 lần (sản xuất hạt dòng CMS và sản xuất hạt
lai Fl). Sơ đồ hệ thống lúa lai “ba dòng” nhu hình minh hoạ:
Dòng A bất dục

?

Dòng B hữu dục Dòng R hữu dục

X

ố

Dòng A bất dục

X

?

Dòng R
s

F1 hữu dục

Sơ đồ hệ thong lúa lai “ba dòng”
Bất dục đực tế bào chất là kết quả tương tác giữa yếu tố gây bất dục
đực ở tế bào chất (S) với gen phục hồi lặn trong nhân (r), tế bào chất bình
thường (N) và R là gen phục hồi trong nhân. Alen R trội lấn át alen lặn r và s
của tế bào chất. Vì vậy, tuỳ thuộc vào sự có mặt của yếu tố s, N, gen R hoặc r
mà có thế xảy ra bất dục hay hữu dục [8].
Những dòng bất dục đực có kiểu gen là S(rr). Kiểu gen dòng duy trì bất
dục và dòng phục hồi lần lượt là N(rr) và N(RR) hay S(RR). Con lai F1 giữa
dòng bất dục đực tế bào chất và dòng phục hồi sẽ có kiểu gen là: S(Rr), trong
đó alen trội R lấn át alen lặn r và tương tác với yếu tố gây bất dục đực ở tế
bào chất (S) mà F1 sẽ hữu dục [38][33].

7


- Một số ưu thế của lúa lai “ba dòng"
+ Lúa lai “ba dòng" do hệ bất dục di truyền tế bào chất quyết định nên
tính bất dục của dòng mẹ ít chịu sự chi phối của môi trường đặc biệt là nhiệt
độ và ánh sáng. Đặc điếm này giúp cho độ thuần của hạt lai “ba dòng" rất
cao, khai thác triệt đế hiệu ứng ưu thế lai của tố hợp.
+ Lúa lai “ba dòng" ngày nay không chỉ có năng suất cao mà còn có
phấm chất tốt, chổng chịu sâu bệnh khá và đặc biệt có thời gian sinh trưởng
ngắn.
+ Lúa lai “ba dòng" có tính thích ứng rộng đạt năng suất cao không chỉ
ở vùng thuận lợi mà cả ở vùng khó khăn (hạn, lạnh, nghèo dinh dường) do
hiệu ứng ưu thế lai thích ứng.
- Một số hạn chế của hệ thống lúa lai “ba dòng
+ Số lượng các dòng CMS tìm thấy khá nhiều song số dòng sử dụng
được rất ít, có tới trên 95% số dòng CMS đang dùng thuộc kiểu “WA”, vì thế
có nguy cơ cao dẫn đến đồng tế bào chất.

+ Các tổ hợp lúa lai “ba dòng" mới chọn tạo trong thời gian gần đây
tuy có các ưu điếm như chất lượng gạo tốt, chống chịu sâu bệnh và điều kiện
ngoại cảnh tốt hơn, thích ứng rộng hơn song năng suất tăng không đáng kế so
với các tố hợp đã chọn tạo ra trước đây.
+ Quy trình duy trì dòng CMS rất khắt khe, cồng kềnh và tốn kém.
Để khắc phục các hạn chế như đã nêu, các nhà khoa học chọn tạo giống
lúa đã sáng tạo được phương pháp chọn tạo giống lúa lai mới, đó là lúa lai hệ
“hai dòng’'.

8


độ -TGMS (Thermosensitive genic male sterile) và bất dục đực chức năng di
truyền nhân mẫn cảm với chu kỳ chiếu sáng - PGMS (Photoperiod sensitive
genic male sterile). Tính chuyến hoá tù' bất dục sang hữu dục và ngược lại ở
dòng TGMS và PGMS gây ra do điều kiện môi trường - EGMS (Environment
sensitive genic male Sterile) [4][5].
Năm 1973, lần đầu tiên dòng PGMS - Nong Ken 58S đã được các tác
giả Trung Quốc phát hiện.
Năm 1988, dòng lúa đột biến tự nhiên TGMS - An NongS cũng được
các tác giả Trung Quốc phát hiện. Từ 2 nguồn vật liệu di truyền ban đầu nói
trên, các nhà khoa học chọn giống đã tiến hành lai tạo đế nhận được các dòng
P(T)GMS mới có co sở di truyền khác nhau. Trên cơ sở đó, phương pháp sản
xuất lúa lai “hai dòng” đã ra đời. Đây được xem là một đột phá điếm trong
công nghệ sản xuất lúa lai. Lúa lai “hai dòng” cho năng suất cao, chất lượng
tốt, khả năng chống chịu cao [21]. Lúa lai “hai dòng” cho năng suất cao hơn
20 - 30% so với lúa thường và 5 - 10% so với lúa lai “ba dòngr” [28], [46]. Sơ
đồ sản xuất hạt lai F1 lúa lai hệ “hai dòng” như hình minh hoạ:
Dòng EGMS
Dòng EGMS

Dòng cho phấn
X

Dòng cho phấn

F1
Sơ đồ hệ thống lúa lai hai dòng
* Các ưu thế của lúa lai “hai dòng”
- Quá trình sản xuất hạt lai được đơn giản hoá.
- Do tính bất dục được kiếm soát bởi các gen lặn nên hầu hết các giống
9


chọn được dòng phục hồi sẽ dễ dàng hơn, phổ cập hơn, có thế mở rộng ra
ngoài phạm vi của một loài phụ và khả năng tạo ra các tố hợp năng suất cao
hơn được tăng lên đáng kể.
- Kiểu gen TGMS và PGMS dễ dàng được chuyển sang giống khác để
tạo ra các dòng bất dục mới với nguồn di truyền khác nhau, tránh được nguy
cơ đồng tế bào chất và thu hẹp phổ di truyền.
- Tính bất dục của các dòng TGMS và PGMS không liên quan đến tế
bào chất vì thế các ảnh hưởng của kiểu bất dục dạng dại “WA” đã được khắc
phục, khả năng kết hợp giữa năng suất cao và chất lượng tốt được mở rộng và
hiện thực hơn [15], [5].

2.3. Một số nghiên cứu về kỹ thuật sản xuất hạt giống lúa lai F1
2.3. ĩ. Những lựa chọn chiến lược trong sản xuất hạt lai Fl
Để thực hiện việc sản xuất hạt lai F1 thành công trong một quốc gia
hay trong một địa phương, thì việc xác định phương hướng sản xuất là rất cần
thiết. Từ những kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học IRRI, Trung Quốc,

Ân Độ, Việt Nam... người ta xác định các khâu trong chiến lược sản xuất hạt
lai F1 đạt năng suất cao như sau [15]:
- Chọn các dòng bố và mẹ có thời gian nở hoa trùng khớp.
- Chọn dòng mẹ có vòi nhuỵ dài và tỷ lệ vươn ra ngoài vỏ trấu cao, thời
gian nở hoa kéo dài và độ mở vỏ trấu lớn.
- Chọn các dòng cho phấn có số lượng hạt phấn trong một bao phấn
nhiều để đạt yêu cầu trên thì mật độ hoa lúa/m2 là 2.000 - 3.000.
- Điều khiến thời gian gieo sao cho dòng mẹ và dòng bố trỗ, nở hoa
10


phấn chéo.
- Sử dụng GA3 với liều lượng hợp lý để kéo dài thời gian nở hoa và
kéo dài cổ bông để trỗ thoát.
- Trồng hàng bố, mẹ vuông góc với hướng gió đế tăng khả năng thụ
phấn chéo. Tiến hành thụ phấn bố khuyết bằng kéo dây hoặc rung bằng gậy
khi tốc độ gió nhỏ hơn 2,5 m/giây.
- Chọn thời điếm nở hoa tốt nhất cho ruộng sản xuất hạt lai.
Một số nghiên cứu về kỹ thuật sản xuất hạt lai F1
2.3.2.

Nghiên cứu cơ chế giao phẩn ở lúa

Sự thành công trong sản xuất hạt giống lúa lai phụ thuộc rất nhiều vào
số lượng hạt phấn rơi vào núm vòi nhuỵ của hoa dòng mẹ và sức sống của vòi
nhuỵ cái. số lượng hạt phấn rơi trên vòi nhuỵ chịu ảnh hưởng sự phân bố của
hạt phấn trong không khí. Chính vì vậy, trước tiên cần phải có những nghiên
cứu về cơ chế giao phấn ở cây lúa.
Theo nghiên cứu trước đây thì lúa trồng có khả năng giao phấn tự nhiên
rất hạn chế. Tuy nhiên, giao phấn tự nhiên biến động từ 0 - 44% ở những cây

bất dục (Stansel và Craiymiles, 1996) [38]. Trong những lô ruộng sản xuất hạt
giống, tỷ lệ giao phấn có thế đạt tới 74% trung bình từ 25 - 35%. Theo Xu và
Li, (1988) [43] công bố miền biến động về tỷ lệ giao phấn là 14,6 - 51,1%
trong các thí nghiệm khác nhau ở Changsha Hu nan Trung Quốc. Khả năng
giao phấn chéo được quyết định bởi đặc tính nở hoa của dòng mẹ và dòng bố
cùng với các yếu tố môi trường.
2.3.2.1. Đặc tỉnh dòng bổ mẹ liên quan tới thụ phẩn chéo

11


Chiều cao cây của dòng bố phải cao hơn dòng mẹ ít nhất là 20 - 25 cm
cho tư thế truyền hạt phấn tốt nhất.
23.2.2.

Tập tỉnh nở hoa và sự giao phấn

Thông thường những giống có thời gian sinh trưởng ngắn thì nở hoa
tập trung hơn những giống dài ngày. Các giống lúa chỉ nở hoa duy nhất một
lần trong ngày bất kể điều kiện thời tiết. Parmar và cộng sự (1979) [32] tìm
thấy 2 giống IAR 16193-B và IAR 17216 có 2 cao điếm nở hoa trong ngày:
Cao điểm thứ nhất vào khoảng 10 giờ đến 10 giờ 30 phút, cao điểm thứ 2 vào
17 giờ 30 phút đến 18 giờ.
Thời gian nở hoa phụ thuộc vào tiến trình tạo phấn. Các dòng bất dục
có thời gian nở hoa kéo dài hơn những dòng hữu dục. Bên cạnh độ bất dục thì
còn có một vài yếu tố khác có thế kéo dài giai đoạn mở vỏ trấu. Ví dụ sự sai
khác về hình thái hay góc của vỏ trấu (Gill và cộng sự, 1969) [30].
2.3.23. Đặc tính của hoa ảnh hưởng đến sự giao phan ở lúa

Đặc tính quan trọng nhất liên quan đến sự giao phấn là tính bất dục đực.

Các đặc tính khác của hoa như kích thước vòi nhuỵ và độ thoát của vòi nhuỵ,
góc và thời gian mở của hoa cũng ảnh hưởng đáng kế tới sự giao phấn. Đối với
dòng bố thì các đặc tính hoa như kích thước cỡ bao phấn, số hạt phấn/bao phấn,
chiều dài chỉ nhị, thời gian nở hoa cũng ảnh hưởng tới sự giao phấn.
Trong các loài phụ thì lúa dại có kích cờ vòi nhuỵ lớn hơn lúa trồng nên
trong chọn giống người ta thường lai lúa trồng với lúa dại đế cải thiện đặc
12


2.3.3.
mẹ

Đảm bảo sự trố bông và nở hoa trùng khớp giữa dòng bố và dòng

Bố trí gieo cấy đế dòng bổ và dòng mẹ trổ bông trùng khớp là yêu cầu
đầu tiên có tính chất quyết định đến sự thành công hay thất bại của công tác
sản xuất hạt giống lúa lai. Khái niệm trố bông trùng khớp được hiếu là dòng
bố và dòng mẹ bắt đầu trổ bông cùng một ngày hay lệch nhau 1 - 2 ngày
(Nguyễn Công Tạn) [21]. Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu đã kết luận: Đe đạt
được năng suất hạt giống F1 cao nhất thì dòng A phải trố trước dòng R 1 - 2
ngày (Hoàng Bồi Kính, 1993) [13].
Để cho dòng bố và mẹ trố bông trùng khớp cần tiến hành 2 biện pháp sau:
+ Xác định độ lệch thời gian gieo cấy dòng bổ mẹ.
+ Hiệu chỉnh thời gian trố của dòng bố mẹ.
2.3.3.1. Xác định độ lệch thời gian gieo cấy dòng mẹ

Hầu hết các tố họp lúa lai trong sản xuất hiện nay đều có sự khác nhau
về thời gian sinh trưởng giữa bố và mẹ. Muốn cho chúng trố bông trùng khớp
cần dựa vào các phưong pháp sau:
- Phương pháp dựa vào thời gian sinh trưởng

Theo Viraktamath và Ramesha, (1996) [44] phương pháp này đơn giản,
dễ tính toán. Tuy nhiên thời gian sinh trưởng dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và
các điều kiện môi trường, nhất là các tố họp bố mẹ là giống cảm ôn thì
phương pháp này tỏ ra thiếu độ tin cậy. Ớ Việt Nam, áp dụng phương pháp
này cho các tố hợp thì sự chênh lệch thời gian gieo cấy giữa bố và mẹ cho tố

13


Dùng phương pháp 3 phần (0,2; 0,5; 0,8) theo dõi thường xuyên đế xác
định ngày ngâm giống dòng A cho phù hợp.
Ớ Việt Nam, kết quả nghiên cứu cho thấy dòng ZenShan 97A nên gieo
khi dòng bố Quế 99 có 5 - 5,5 lá, Minh Khôi 63 có 6,4 lá thì bố mẹ sẽ trố
bông trùng khớp. Thực tế sản xuất giống Tạp Giao 5 tại An Khánh - Hoài
Đức - Hà Tây thì ZenShan97A gieo khi dòng bố Quế 99 đạt 5,5 lá. Kết quả
dòng Z97A trố 16/9, dòng Quế 99 gieo lần 1 trố 18/9, sau mẹ 2 ngày, năng
suất hạt lai đạt 15,03 tạ/ha (Nguyễn Trí Hoàn và cộng sự, 1995) [8].
- Phương pháp dựa vào tích ôn hữu hiệu
Tổng tích ôn hữu hiệu từ gieo hạt đến trố bông của một giống tương đối
ốn định. Theo Yuan và Fu, (1995) [44] tích ôn hữu hiệu được tính như sau:
A = I(T-H-L)
Trong đó:
A: Là tích ôn hữu hiệu của một giai đoạn sinh trưởng
T: Là nhiệt độ trung bình ngày trong giai đoạn sinh trưởng đó (°C)
H: Số nhiệt độ cao hơn nhiệt độ giới hạnsinh học trên (°C)
L: Nhiệtđộ giới hạnsinh học dưới (°C).
Ớ Trung Quốc nhiệt độ giới hạn sinh học trên là 27°c, giới hạn sinh
học dưới là 12°c.
Ớ Ân Độ chỉ số giới hạn trên và dưới là 30°c và 12°c, (Viraktamath và
Ramesha, 1996) [44].

14


STT

Số lá còn lại

Bưóc phân hoá đòng

1

3,5-3,1

I

2

3,0-2,5

II

3

24-1,9

III

4
5

6

1,8-1,4
IV
thì 2 dòng
Trong
các bước
còn pháp
lại dòng
sẽ đế
sớmxác
hơnđịnh
để trố
Ngoàiphải
ra, trùng
ngườinhau.
ta còn
sử dụng
phương
hồi Aquy
độ
1,3-0,8
V
trước
dòng
1 - 2cấy
ngày.
lệch thời
vụRgieo
của dòng bố, mẹ.

0,7 - 0,2
VI
Tuy nliên, khi áp dụng phương pháp này cần xử lý sự biến động về số
+ Neu dòng
A và dòng
R gian
có thời
trưởngchất
bằng
nhau
2.33.2.
Anh hưởng
của thời
bảogian
quảnsinh
hạt giong,
ỉưọng
mạthì
và trong
tuốỉ
suốt quá trình phân hoá đòng dòng A phải sớm hơn dòng R 1-2 ngày.
+ Neu dòng A có thời gian sinh trưởng dài hơn dòng R thì trong 3 bước
đầu dòng A phải sớm hơn dòng R 1 bước.
mạ đến thời gian sinh trưởng của dòng bố mẹ
- Phương pháp sổ lá còn lại
Vào thời kỳ 3 lá cuối cùng, ở vụ Xuân hay vụ Mùa, nhiệt độ tương đối
ốn địnhNói
do chung
tốc độthời
ra gian

lá củasinh
3 lá
cuối của
cùngdòng
biến bố
động
ít. gieo
Theo bằng
kết quả
trưởng
mẹ rất
được
hạt
giống cùng năm thường dài hơn 4-5 ngày so với nguồn giống đã để qua một
năm. Khi cấy mạ cằn cỗi thì thời gian sinh trưởng cũng dài hơn khoảng 4
ngày so với cấy mạ khoẻ chất lượng tốt [9].
Số lá trên thân chính cũng thay đổi theo thời gian sinh trưởng. Dùng hạt
giống mới thời gian sinh trưởng dài hơn 4 ngày thì có thế tăng thêm 1 lá.
Theo công bố của Trung tâm nghiên cứu lúa lai vụ mùa (1995), mạ Quế
lá trên thân chính của các dòng A, R.
99 cấy 18 ngày tuối sẽ trố sớm hơn cấy 24 ngày tuôi là 2 ngày [2].
2.33.4.
2.33.3.

Các phương pháp điều tiết về thời gian trô
Các phương pháp dự báo thời gian tro bông

Khi phát hiện các dòng bố mẹ sẽ trổ lệch nhau thì phải dùng các biện
Mặc dù dòng bố, mẹ được gieo theo khung thời vụ đã được xác định
pháp điều chỉnh càng sớm càng tốt.

xong vẫn có thế trổ bông lệch nhau do biến động về thời tiết khí hậu, kỹ thuật
canh tác...vv. Vì vậy, cần dự báo ngày trố đế điều chỉnh kịp thời đảm bảo sự
- Xử lý trong 3 bước đầu của quá trình phân hoá đòng
trố bông trùng khóp.
Bón đạm dễ tiêu cho dòng phát triển nhanh với lượng 140 - 150 kg/ha
16
15


Theo Yuan và Fu, (1995) [40], bón đạm quá liều cho dòng phát triển
nhanh và phun dung dịch KH2PO4 1% cho dòng phát triển chậm có thế điều
chỉnh được khoảng 3-4 ngày.
Dương Tự Bảo, (1996) [38] cho biết phun Met ở bước III với nồng độ
150 - 200 ppm làm chậm được 3-4 ngày nhưng không nên phun quá nồng
độ 300 ppm vì sẽ gây ra tác dụng phụ.
Neu dòng R chậm hơn dòng A tù’ 5 - 6 ngày thì phun cho dòng A dung
dịch Urê 2% và kích dòng R bằng dung dịch KH2PO4 1% (Viraktamath và
Ramesha, 1996) [44].
- Xử lý trong các bước sau của quá trình phân hoá đòng
+ Biện pháp dùng nước: nếu dòng R nhanh hơn thì tháo nước và ngược
lại nếu dòng R chậm thì cho nước ngập sâu đế thúc đòng phát triến nhanh,
dòng R luôn mẫn cảm với nước hơn dòng s [26].
+ Biện pháp dùng hoá chất:
Neu từ bước IV trở đi vẫn còn sự chênh lệch giữa dòng A và dòng R thì
phải dùng các biện pháp sau:
Trước khi trô 4 - 5 ngày phun lên lá hỗn hợp gồm 0,5 gram GA3 + 100
gram KH2PO4 + 69 lít nước. Lượng dung dịch này phun cho dòng R trên diện
tích 2000 m2 và cho dòng A trên diện tích 6000 m 2 ruộng sản xuất hạt giống
Fl. Phun liên tục trong thời gian 1 - 3 ngày tuỳ vào độ trùng khớp của dòng
A, R, biện pháp này có thể điều chỉnh được 2-3 ngày [9].

Theo Yuan và Fu, (1995) [44] nếu phát hiện thấy bố mẹ trố lệch nhau
10 ngày thì phải ngắt bỏ những bông hoặc dảnh sắp trổ của dòng phát triển
nhanh. Sau đó bón đạm cho các nhánh phát triển sau hoặc các nhánh vô hiệu
17


Phun KNO3 200ppm hoặc KH2PO4 1% làm cho lúa trổ sớm hơn 2 ngày.
Theo Nguyễn Thị Trâm (2008) [26], phun GA3 + KH2PO4 cho dòng
phát triển chậm vào thời điếm cuối buớc VII ( 4 - 5 ngày trước trỗ). Neu dòng
s chậm phun 7 - 8 g GA3 + 1,5 kg KH2PO4 + 400 lít nước/ha. Nếu dòng R
chậm thì dùng 1 /3 lượng trên.
Ngoài ra các chất như axit boric, TIBA, ccc, IAA, Ethrel cũng có tác
dụng làm cho lúa trổ sớm.
+ Biện pháp cơ giới:
Dòng nào nhanh hơn 5-7 ngày thì phải dùng biện pháp đạp rễ, cắt rễ
để kìm hãm. Neu dòng R nhanh có thể nhổ lên cấy lại [26].
Tuỳ mức độ chênh lệch mà sử dụng từng biện pháp hay kết hợp các
biện pháp trên cho phù hợp, hiệu quả.
2.3.4.

Xây dựng mô hình kết cấu quần thế dòng bo mẹ năng suất cao

2.3.4.1. Các chỉ số kết cấu quần thê năng suất cao

Đối với ruộng sản xuất giống lúa lai do phải trồng xen giữa hàng bố và
hàng mẹ tạo điều kiện cho quá trình giao phấn nên ngoài các yếu tố cấu thành
năng suất như số bông/m2, số hạt/bông và khối lượng 1000 hạt còn phải xác
định tỷ lệ về số bông và số hoa của dòng bố mẹ hợp lý, nghĩa là dòng mẹ có
đủ số hoa, số bông/đơn vị diện tích đồng thời dòng bố cũng phải có đủ lượng
phấn hoa cần thiết cho dòng mẹ thụ phấn hiệu quả.

Tại công ty Hồ Nam (Trung Quốc) đã xác định kết cấu bông của ruộng
sản xuất hạt giống F1 tố họp Bắc ưu 64 cho kết quả như sau: Tỷ lệ bông R/A

18


Theo Yuan và Fu, (1995) [44] đế đạt năng suất hạt giống F1 siêu cao (57 tấn/ha) dòng mẹ cần 380 - 400 triệu hoa/ha và tỷ lệ R/A phải là 1:3,0 - 3,5.
2.3.4.2. Các biện pháp tạo quần thế dòng bố mẹ năng suất cao

Ket cấu quần thế dòng bố mẹ họp lý phụ thuộc vào 3 yếu tố là: Tỷ lệ
hàng bố mẹ, mật độ cấy và số dảnh cấy co bản. Ket quả thí nghiệm tại Trung
Quốc cho thấy hiệu ứng trội của các yếu tố trên đối với năng suất là số
dảnh/khóm > mật độ > tỷ lệ hàng bố mẹ (Nguyễn Công Tạn, 1992) [9].
A, Tỷ lệ hàng bố mẹ
Theo Yuan và cộng sự, (1989) [45] trong một phạm vi nhất định, nếu
tăng số hàng mẹ có thế nâng cao năng suất hạt giống F1. Muốn xác định được
tỷ lệ hàng bố mẹ phù hợp cần căn cứ vào đặc tính của dòng bố (R) như chiều
cao cây, thời gian sinh trưởng, sức sinh trưởng và sổ lượng hạt phấn đế xác
định tỷ lệ hàng bố mẹ cho phù hợp (Yuan và Fu, 1995) [44]. Nếu dòng bố
sinh trưởng mạnh, thời gian sinh trưởng dài, cao cây và có nhiều hạt phấn thì
có thể tăng số hàng mẹ và ngược lại. Neu dòng mẹ có tập tính nở hoa tốt thì
cũng có thế tăng số hàng mẹ.
Theo Hoàng Bồi Kính, (1993) [13] đế đạt năng suất hạt giống F1 siêu
cao thì tỷ lệ hàng bố trí như sau:
Tỷ lệ hàng 2R/16 - 18A với tổ hợp chín sớm và trung bình
Tỷ lệ hàng 2R/18 - 20 A với các tô họp chín muộn.
Ớ Việt Nam, tỷ lệ hàng đuợc xác định như sau:

19