Luận văn nghiên cứu đặc điểm nông sinh học và khả năng tổ hợp của các dòng EGMS với các dòng r mới chọn tạo tại việt nam

1. Mở đầu
1.1. Đặt vấn đề
Lúa là cây lơng thực quan trọng đối với hàng tỷ ngời Châu á. Trong
điều kiƯn nhiƯt ®íi cã t−íi, lóa cã thĨ trång 2 3 vụ/ năm với năng suất tơng
đối cao và ổn định. Trong những năm gần đây, nhiều tiến bộ kỹ thuật về giống
cây trồng đợc đa ra áp dụng đà mang lại hiệu quả hết sức to lớn cho sản xuất
nông nghiệp. Châu á là vùng đất chật ngời đông, đa số các nớc Châu á đều
sống nhờ lúa gạo. Hội nghị t vấn về Phát triển công nghệ và tác động sản
xuất lúa bền vững ở Châu á Thái Bình Dơng họp tại Băng Cốc tháng 10/1995
đà cảnh báo rằng, trong khi Trung Quốc, Nhật Bản, bắc Triều Tiên năng suất
lúa tăng hơn khoảng 40 60 % so với năng suất lúa Châu á thì sản xuất lúa ở
một số nớc lại bị coi nhẹ. Hội nghị t vấn cầu nối khoảng cách năng suất lúa
ở vùng Châu á và Thái Bình Dơng cho rằng giữa năng suất tiềm năng và
năng suất thực tế chênh lệch nhau từ 10% - 60%(RAP,1999)[30].
Công nghệ lúa lai ra đời và phát triển đà đợc 4 thập kỷ, Trung Quốc đÃ
phát triển lên trên 15 triệu ha/năm, chiếm 50% diện tích lúa cả nớc. ở một số
nớc khác diện tích lúa lai hàng năm lên tới 700.000ha, ở Việt Nam năm 2003
đà gieo trồng 600.000ha lúa lai với năng suất bình quân trên 60 tạ/ha.
Sản xuất lúa lai đà thúc đẩy việc tăng năng suất, tăng thu nhập cho hộ
nông dân. Chính vì vậy, nó đà góp phần vào việc đảm bảo an ninh lơng thực
và ổn định xà hội. Việc nghiên cứu chọn tạo giống lúa lai ở Việt Nam là một
đòi hỏi tất yếu trong những năm gần đây và tơng lai. Diện tích lúa lai của
nớc ta ngày
một tăng, đặc biệt là lúa lai 2 dòng, năm 1998 mới chỉ đa vào thử nghiệm
nhng đến năm 2001 diện tích đà đạt 100.000ha, chiếm 1/5 diện tích lúa lai.
Những giống lúa lai đang đợc sử dụng rộng rÃi ở Việt Nam hiện nay đều đợc
1


nhập từ Trung Quốc, nên giá hạt giống F1 cao và không chủ động. Ngoài ra, có
một số tổ hợp dễ nhiễm sâu bệnh đặc biệt là bệnh bạc lá và bệnh khô vằn, chất

lợng gạo cha phù hợp với thị hiếu của ngời Việt Nam. Nhằm khắc phục
những nhợc điểm trên, các cơ quan nghiên cứu trong nớc đà và đang tiến
hành chọn tạo ra các dòng bố mẹ và tổ hợp lai phù hợp với điều kiện Việt Nam.
Thành công trong việc gây tạo các dòng EGMS trong nớc đà đặt cơ sở vững
chắc cho việc tạo ra các tổ hợp lúa lai hai dòng cho các mùa vụ, vùng đất khác
nhau ở Việt Nam.
Để đánh giá một cách hệ thống các dòng EGMS có triển vọng và các
dòng cho phấn, chúng tôi tiến hành đề tài: Nghiên cứu đặc điểm nông sinh

học và khả năng tổ hợp của các dòng EGMS với các dòng R mới chọn
tạo tại Việt Nam
1.2. Mục đích
Đánh giá đặc điểm nông sinh học và khả năng tổ hợp của các dòng
EGMS với các dòng R trên các tính trạng số lợng, đặc tính nông sinh học và
năng suất nhằm phân lập những dòng có khả năng tổ hợp cao về những đặc
điểm này, trên cơ sở đó tìm ra một vài tổ hợp có khả năng tổ hợp riêng cao để
mở rộng sản xuất.

1.3. ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
* Đề tài góp phần làm phong phú thêm cơ sở lý luận và phơng pháp đánh giá
khả năng tổ hợp của các dòng EGMS với các dòng cho phấn.
* Xác định một số dòng EGMS, dòng R tạo trong nớc và nhập nội triển vọng.
* Xác định một số tổ hợp triển vọng nhằm giới thiệu và phát triển sản xuất.
* Xác định các yếu tố ngoại cảnh ảnh hởng đến sinh trởng phát triển của các
dòng bố mẹ và con lai trong điều kiện vụ xuân muộn tại Tam Đảo Vĩnh Phúc.
Trên cơ sở đó giới thiệu một vài tổ hợp lai mới thích hợp với vùng nµy.
2


2. Tổng quan tài liệu, cơ sở khoa học của đề tài

2.1. Cơ sở khoa học
2.1.1. Biểu hiện u thế lai (UTL) ở lúa
Nhiều công trình nghiên cứu đà xác nhËn sù xt hiƯn −u thÕ lai ngay tõ
khi h¹t mới nẩy mần cho tới khi hoàn thành quá trình sinh trởng phát triển của.
Ưu thế lai có thể biểu hiện trên toàn bộ cơ thể cây, cũng có thể trên từng cơ
quan sinh trởng sinh dỡng và sinh trởng sinh thực. Những biểu hiện ấy có
thể đợc quan sát ở các tính trạng hình thái, sinh lý, sinh hoá, khả năng chống
chịu và thích ứng
- u thế lai ở hệ rễ
Theo kết quả nghiên cứu của Lin và Yuan năm 1980 và nhiều tác giả
khác đà xác nhận con lai F1 ra rễ sớm, số lợng nhiều, rễ ăn sâu và lan rộng.
Ưu thế lai biểu hiện ở độ dày của rễ, trọng lợng chất khô và số lợng rễ phụ,
số lợng lông hút và hoạt động của bộ rễ khi hút chất dinh dỡng từ đất vào
cây. Hệ rễ của lúa lai hoạt động mạnh nhất vào thời kỳ bắt đầu đẻ nhánh. Chính
vì vậy, mà lúa lai có khả năng thích ứng rộng với điều kiện bất thuận nh ngập,
úng, hạn, phèn mặn [1], [32], [43], [48].
- Ưu thế lai về khả năng đẻ nhánh
Con lai F1 đẻ sớm, đẻ tập trung, đẻ nhánh khoẻ, có tỷ lệ nhánh hữu hiệu
cao [46], [60] .
- Ưu thế lai vỊ chiỊu cao c©y
ChiỊu cao c©y cđa lóa lai cao hay thấp là phụ thuộc vào đặc điểm của bố
mẹ. Tuỳ từng tổ hợp chiều cao cây của F1 có lóc biĨu hiƯn −u thÕ lai d−¬ng, cã
lóc biĨu hiƯn u thế lai âm có lúc lại là trung gian giữa bố và mẹ. Vì chiều cao
cây có liên quan đến tính chống đổ nên u thế lai dơng về chiều cao cây
không thích hợp với lợng phân bón cao.

3


Cho nên khi chọn giống bố mẹ cần chọn những dạng nửa lùn để có con

lai dạng nửa lùn [32].
- ¦u thÕ lai vỊ thêi gian sinh tr−ëng
Lin vµ Yuan(1980) cho r»ng ®a sè con lai F1 cã thêi gian sinh trởng khá
dài và thờng dài hơn bố mẹ sinh trởng dài nhất. Xu và Wang(1980) đà xác
nhận thời gian sinh tr−ëng cđa con lai phơ thc vµo thêi gian sinh trởng của
dòng bố. Kết quả nghiên cứu ở Việt Nam trong năm 1992 1993 cho thấy thời
gian sinh trởng của con lai F1 dài hơn cả dòng mẹ và dòng phục hồi ở cả vụ
xuân và vụ mùa (Nguyễn Thị Trâm và cộng sự, 1994) [31].
- Ưu thế lai về một số đặc tính sinh lý
Nhiều nghiên cứu phát hiện thấy lúa lai có diện tích lá lớn, hàm lợng
diệp lục cao nên hiệu suất quang hợp cao. Trái lại cờng độ hô hấp của lá lúa
lai thấp hơn lúa thuờng. Con lai F1 có cờng độ quang hợp cao hơn dòng bố
khoảng 35%, cờng độ hô hấp thấp h¬n lóa th−êng tõ 5 – 27%. HiƯu st tÝch
l chất khô của lúa lai hơn hẳn lúa thờng nhờ vậy mà tổng lợng chất khô
trong cây tăng, trong đó lợng vật chất tích luỹ vào bông hạt tăng còn tích luỹ
vào các cơ quan thân lá lại giảm mạnh.[23], [32],[47], [74].
- Ưu thế lai về khả năng chống chịu
Con lai F1 có khả năng chống chịu với điều kiện bất thuận nh lạnh, hạn,
ngập, mặn, chuasức chịu lạnh của lúa lai cao ở thời kỳ mạ nhng lại chịu
lạnh kém ở thời kỳ trỗ bông đến chín sáp. Lúa lai có khả năng tái sinh chồi và
khả năng chịu nớc sâu cao. Không những thế lúa lai còn có khả năng chống
chịu với một số loại sâu bệnh nh Rầy nâu, Đạo ôn, Bạc lá.[28], [32].
- Ưu thế lai về các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất
Kết qủa nghiên cứu của một số tác giả cho thấy con lai có năng suất cao hơn bố
mẹ từ 20 70% khi gieo cấy trên diện rộng và hơn hẳn các giống lúa lùn cải
tiến tốt nhất từ 20 – 30%.
4


Đa số các tổ hợp lai có u thế lai cao về số bông/khóm, khối lợng trung

bình của bông, tỷ lệ hạt chắc, khối lợng 1000 hạt. Bộ Nông nghiệp và PTNT
đà tổng kết kết quả gieo cấy lúa lai trên nhiều vùng cho năng suất bình quân ở
các tỉnh phía Bắc đạt 7-8 tấn/ha, tăng hơn lúa thờng cùng thêi gian sinh tr−ëng
tõ 2 – 3 tÊn/ha/vô. [23], [27].
2.1.2. Bản chất di truyền
Ưu thế lai của con lai F1 là do tơng tác gen giữa bố và mẹ khác nhau
tạo ra. Bố mẹ càng khác xa nhau về mặt di truyền thì u thế lai thể hiện càng rõ
nhng dễ dẫn đến hiện tợng bất dục và bán bất dục do tơng tác giữa gen nhân
và tế bào chất[29], [85].
2.1.3. Chiến lợc khai thác UTL
Tại hội nghị lúa lai quốc tế lần thứ nhất (1986), Yuan L.P là ngời khởi
xớng phát triển lúa lai ở Trung Quốc đà đề ra chiến lợc phát triển lúa lai theo
ba bớc:
Bớc 1: phát triển lúa lai ba dòng với công cụ di truyền chủ yếu là các
dòng bất dục đực di truyền tế bào chất (CMS), dòng duy trì bất dục (B) và dòng
phục hồi hữu dục (R). Đến nay, đà tìm đợc hàng trăm dòng CMS và dòng B
tơng ứng, hàng nghìn dòng phục hồi (R) và nhiều tổ hợp lai cho −u thÕ lai cao
ë nhiỊu vïng sinh th¸i kh¸c nhau. Qui trình sản xuất hạt giống lai 2 dòng đÃ
hoàn thiện. Giá thành hạt giống đà từng bớc giảm dần, tỷ lệ các ruộng sản xuất
đà thay đổi.
Bớc 2: lúa lai hai dòng đang mở ra một triển vọng lớn trong tơng lai
gần vì đà đơn giản bớt các khâu trong công nghệ sản xuất, hạ giá thành hạt
giống lai. Công cụ di truyền chủ yếu là các dòng bất dục đực chức năng di
truyền nhân phản ứng với chu kỳ chiếu sáng (PGMS) và phản ứng với nhiệt độ
(TGMS). Giá trị các dòng này là những điều kiện nhiệt độ hoặc độ dài ngày

5


nhất định có thể sản xuất hạt lúa tự thụ bình thờng và trong những điều kiện

ngợc lại thì chúng bất dục đực để có thể sản xuất hạt lai. Nghiên cứu sản xuất
lúa lai hai dòng không những làm giảm giá thành hạt lai mà còn mở rộng phạm
vi lai, nâng cao giá trị u thế lai, cải tạo chất lợng hạt và tính chống chịu sâu
bệnh.
Bớc 3: lúa lai một dòng đang đợc nghiên cứu và trong tơng lai khi
thành công sẽ có thể sản xuất đợc hạt lai thuần nhờ sử dụng công cụ di
truyền mới là dòng vô phối[32].

2.2. Tóm tắt quá trình nghiên cứu phát triển và sử dụng lúa UTL
Hiện tợng u thế lai đợc các nhà khoa học phát hiện khá sớm trên các
giống cây trồng và vật nuôi. Họ đà khai thác hiệu ứng u thế lai tạo ra các
giống cây trồng cao sản nh Ngô lai, cà chua lai, bắp cải laicác giống vật
nuôi lớn nhanh nh lợn lai kinh tế, bò lai sind, gà lai công nghiệp [21].
Hiện tợng u thế lai ở lúa đợc nghiên cứu từ nửa đầu thế kỷ 20. Jones
J.W (1926), là ngời đầu tiên đà công bố về u thế lai ở lúa trên các tính trạng
năng suất và một số tính trạng số lợng. Sau đó nhiều nhà khoa học khác đÃ
nghiên cứu u thế lai ở lúa. Các công trình nghiên cứu tập trung vào các vấn đề
nh: Bản chất di truyền của sự biểu hiện u thế lai và các phơng pháp khai
thác u thế lai(Anandacumar C.R. và Sreerangasamy C.R., 1985; Anonymous,
1977; Capinpin J.N.; Singh P., 1938; Kim C.H., Rutger J.N., 1988; Munoz D.,
Lasso L., 1991; Virmani S.S., Edwards I. B., 1983) [40], [41], [44], [54].
Những ngời đề xuất mở rộng lúa lai thơng phẩm là nhóm các nhà khoa
học ấn Độ (Carnahan vµ céng sù, 1972[45]; Kadam vµ céng sù, 1937 [50];
Richharia R.H., 1962) [59], nhng hầu hết các công trình nghiên cứu vẫn cha
thành công vì cha tìm ra phơng pháp sản xuất hạt lai phù hợp.

6


Năm 1964, các nhà khoa học Trung Quốc đà tìm ra một dạng lúa dại bất

dục, sau khi nghiên cứu xác định đây là dòng bất dục đực di truyền tế bào chất,
họ đà lai tạo, chọn lọc và chuyển đợc gen bất dục đực tế bào chất vào lúa
trồng, tạo ra các dòng lúa bất dục đực tế bào chất (CMS) mở đờng cho công
tác khai thác u thế lai thơng phẩm sau này (Yuan L.P., 1966, 1977, 1992,
1993) [74], [77], [78], [79].
Năm 1973 Trung Quốc đà sản xuất đợc hạt lai F1 hệ ba dòng nhờ sử
dụng 3 loại dòng bố mẹ là: Dòng bất dục đực tế bào chất, dòng duy trì bất dục
và dòng phục hồi hữu dục(Yuan L.P, 1993) [74], đánh dấu sự ra đời của hệ lúa
lai Ba dòng mở ra một bớc ngoặt cho lịch sử sản xuất và thâm canh lúa.
Năm 1976, Trung Quốc đà sản xuất đợc hạt lai F1 và gieo cÊy kho¶ng
140.000ha lóa lai. DiƯn tÝch trång lóa lai liên tục tăng năm sau cao hơn năm
trớc, song song với nó thì năng suất lúa cũng tăng đáng kể. Năm 1990 Trung
Quốc đà trồng đợc 15 triệu ha lúa lai chiếm 49% tổng diện tích lúa. Năng suất
vợt 20 - 30% so víi lóa th−êng tèt nhÊt. Quy tr×nh nhân dòng bố mẹ và sản
xuất hạt lai F1 ngày càng hoàn thiện và đạt năng suất cao. Với những thành
công này của Trung Quốc mở ra triển vọng lớn về phát triển lúa lai trên thế
giới[74], [75].
Cùng với việc phát triển lúa lai ba dòng, một số kết quả nghiên cứu lúa
lai hai dòng đà đợc công bố. Năm 1973, Shi Minh Shong phát hiện đợc dòng
bất dục đực di truyền nhân cảm ứng với quang chu kỳ (HPGMS) từ giống Nông
Ken 58S. Năm 1991, Maruyama và cộng sự (Nhật Bản) đà tạo ra đợc dòng bất
dục đực di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt độ Norin PL12 bằng phơng pháp
gây đột biến nhân tạo[80], [81].
Giống lúa lai hai dòng đợc đa ra trồng đại trà đầu tiên của Trung Quốc
là Pei ải64S/Teqing. Năm 1992, diện tích gieo trồng lúa lai hai dòng ở Trung
Quốc là 15.000ha với năng suất 9 10 tấn/ha, năng suất cao nhất đạt 17 tÊn/ha
7


trên diện tích nhỏ vào năm 1997. Cũng năm đó đà có 640.000ha lúa lai hai

dòng, năng suất cao hơn lúa lai ba dòng từ 5 15 %. Các tổ hợp lai hai dòng
đều cho năng suất cao và phẩm chất tốt hơn các tổ hợp lai ba dòng (Yuan L.P,
1997)[75]. Thành công của công nghệ sản xuất lúa lai ở Trung Quốc đà đợc
ứng dụng rộng rÃi tại nhiều nớc trên thế giới. Hiện nay đà có 17 nớc nghiên
cứu và sản xuất lúa lai ngoài Trung Quốc. Lúa lai đà mở ra hớng phát triển
mới để nâng cao năng suất và sản lợng, góp phần giữ vững an ninh lơng thực
trên phạm vi toàn cầu [30], [67]. Theo đánh giá của FAO thì Việt Nam và ấn
Độ là hai nớc tiếp thu công nghệ lúa lai khá nhanh (Virmani S.S, 1995)[68].
Lóa lai thùc sù ®· më ra một hớng đi mới cho công tác cải tiến giống lóa.

2.3. C¸c hƯ thèng lóa lai
2.3.1. HƯ thèng lóa lai ba dòng
2.3.1.1. Khái niệm và đặc điểm
Di truyền tế bào chất là sự truyền đạt tính trạng của thực vật thông qua bộ
gen trong tế bào chất. Vật liệu di truyền tế bào chất không trải qua quá trình
phân chia giảm nhiễm, vì vậy những tính trạng đợc kiểm tra bởi các gen trong
tế bào chất không phân ly theo quy lt di trun cđa Menden mµ di trun qua
tÕ bào sinh sản cái. Các tính trạng của dòng mẹ đợc di truyền ổn định từ thế hệ
này sang thế hệ khác. Hiện tợng bất dục đực ở lúa là một ví dụ điển hình về di
truyền tế bào chất đà đợc khai thác hợp lý và mở rộng trong sản xuất.
Lúa lai hệ ba dòng sử dụng ba dòng vật liệu có bản chất di truyền khác
biệt nhau làm bố mẹ để lai: dòng bất dục đực di truyền tế bào chất
(Cytoplasmic Male Sterile CMS) gọi là dòng A dùng làm mẹ để lai; dòng duy
trì bất dục (Maintainer) gọi là dòng B dùng làm bố để giữ cho dòng A bảo toàn
đợc tính bất dục; dòng phục hồi tính hữu dục (Restorer) gọi là dòng R, dùng
làm bố để sản xuất hạt lai F1.
8


a. Dòng CMS (A)

Là dòng có bao phấn lép , thon dài, đầu nhọn không mở, vỏ bao phấn
vàng ngà hay trắng sữa khi hoa lúa mới nở sau đó bao phấn chuyển sang màu
vàng ớt, rung bông lúa không có hạt phấn rơi ra. Khi nhuộm màu hạt phấn
bằng dung dịch Iốt trong Iốt đua Kali (I-KI 1%) và quan sát dới kính hiển vi
thấy hạt phấn có hình dạng bất thờng: hình thoi, tam giác, bán cầu, vỏ nhăn
nheo màu vàng nâu đôi khi có hạt phấn tròn nhỏ nhng không chuyển màu
xanh đen chứng tỏ hạt phấn cha tích luỹ đợc tinh bột. Hiện tợng trỗ nghẹn
đòng của dòng CMS có thể giải thích do có sự liên kết giữa gen kiểm soát tính
bất dục và gen làm ngắn chiều dài lóng giáp cổ bông. Hoạt động liên kết của 2
gen này chỉ tác động làm ngắn lóng giáp cổ bông nhng không làm ảnh hởng
đến sự vơn dài của bẹ lá đòng. Dòng CMS có các cơ quan sinh trởng sinh
dỡng nh rễ, thân, lá khoẻ mạnh bình thờng, đa số dòng có thời gian sinh
trởng ngắn đẻ nhánh sớm. Một số bộ phận của cơ quan sinh sản cái phát triển
tốt hơn nh: nhuỵ to, cuống nhuỵ dài, đầu nhuỵ phân nhánh nhiều, các lông tơ
trên núm nhuỵ dầy to, thời gian nhận phấn của nhuỵ kéo dài hơn hẳn lúa
thờng. Khi nở hoa 2 vòi nhuỵ vơn dài và cong vì vậy khi vỏ trấu khép lại vòi
nhuỵ nằm bên ngoài và vẫn còn khả năng hứng phấn để thụ tinh. Tiêu chuẩn để
có một dòng CMS tốt cần: 1-Tính bất dục đực di truyền ổn định do gen bất dục
trong tế bào chất kiểm soát, hạt phấn bất dục hoàn toàn và ổn định qua các vụ;
2- phải tơng đối dễ phục hồi, phổ phục hồi rộng, đặc điểm nở hoa giống lúa
thờng, độ thoát cổ bông cao và nhạy với GA3, tỷ lệ đậu hạt cao khi lai với
dòng R[30], [32], [61].
b. Dòng duy trì (B)
Dòng duy trì bất dục đực là dòng cho phấn dòng A để tạo hạt A. Khi gieo
hạt đợc tạo ra do lai A với B sẽ thu đợc cây có hạt phấn bất dục vì vậy dßng B
9


đợc gọi là dòng duy trì tính bất dục đực. Về bản chất di truyền dòng B có gen
lặn kiểm soát tính bất dục đực ở nhân tế bào. Tế bào chất của dòng B không có

nhân tố gây bất dục cho nên dòng B có phấn hữu dục nh lúa thờng, đợc
nhân bằng phơng thức tự thụ phấn, khi lai dòng A với dòng B sẽ thu đợc hạt
lai A/B, gieo hạt lai này sẽ cho cây lai có hạt phấn bất dục. Dòng A và B là hai
dòng chị em giống nhau về mọi tính trạng hình thái, khác nhau về tính dục,
cấu tạo hoa và đặc điểm nở hoa, độ thoát cổ bông khi lúa trỗ và phơng thức
nhân giống[30], [32].
c. Dòng phục hồi (R)
Là dòng cho phấn dòng A để sản xuất hạt lai F1, cây lai F1 hoàn toàn
hữu dục, đồng nhất về các tính trạng nông sinh học và có u thế lai cao. Dòng
R phải là dòng thuần có nhiều đặc tính tốt, năng suất phẩm chất tốt, thời gian
sinh trởng phù hợp với yêu cầu của nhà chọn giống: Có khả năng phục hồi
mạnh, tỷ lệ đậu hạt của con lai cao ngang với lúa thờng hoặc cao hơn 80%; có
đặc tính nông sinh học tốt, có khả năng phối hợp cao, cho u thế lai cao đáng
tin cậy; cây cao khoẻ hơn dòng A, thời gian sinh trởng xấp xỉ hoặc dài hơn
dòng A; Bao phấn mẩy chứa nhiều hạt phấn, tËp tÝnh në hoa tèt, bao phÊn më
l−ỵng phÊn tung tập trung [80], [17].
2.3.1.2. Những thành công và hạn chế của phơng pháp ba dòng
* Thành công cơ bản của phơng pháp ba dòng là đà khai thác và sử
dụng có hiệu quả tính bất dục di truyền tế bào chất ở lúa. Bằng lai lại liên tục
đà cải tiến nhanh chóng các dạng lúa dại, lúa nửa dại thành lúa trồng. Sử dụng
tính đa dạng di truyền trong các tổ hợp lai nên đà tạo ra nhiều tổ hợp có năng
suất siêu cao trên 100kg hạt/ha/ngày nh tổ hợp 10120A/HOi 73-28
(Janponica) đạt năng suất 15,65 tấn/ha/vụ ở tỉnh Kiên Giang và phẩm chất khá
tốt. Lúa lai có khả năng thích ứng rộng và chịu thâm canh, chống chịu sâu bệnh
khá, đặc biệt có thời gian sinh trởng ngắn rất phù hợp với điều kiện tăng vụ
10


trong cơ cấu gieo trồng. Cho đến nay lúa lai ba dòng đà đợc sử dụng rộng rÃi ở
nhiều nớc trên thế giới (theo Nguyễn Văn Hoan, 1999 và Hà Văn Nhân, 2000)

[8], [21].
* Hạn chế phơng pháp ba dòng
Việc tạo dòng CMS mới gặp nhiều khó khăn vì chỉ có khoảng 0,1% các
giống lúa thờng có khả năng duy trì tốt đối với kiểu bất dục WA. Các dòng
CMS tạo ra từ các nguồn tế bào chất khác kiểu WA thờng không ổn định nên
khó sử dụng.
Hiện nay có tới 95% số dòng CMS đang sử dụng thuộc kiểu WA Yuan
L.P,1995) [81]. Hiện tợng tơng đồng tế bào chất nh vậy sẽ dẫn đến nguy cơ
bị hại nghiêm trọng nếu nh xuất hiện một loại bệnh hại đặc thù nào đó.
Phổ phục hồi của những dòng CMS kiểu WA hẹp. Có rất ít dòng bố lai
thử có khả năng phục hồi tốt đối với những dòng CMS kiểu WA. Do vậy khả
năng tìm thấy các dòng phục hồi tốt cho lúa lai ba dòng cũng bị giới hạn.
Công nghệ sản xuất hạt lai phức tạp do phải thực hiện 2 lần lai (duy trì
dòng mẹ và sản xuất hạt lai F1) phơ thc rÊt nhiỊu vµo thêi tiÕt lóc trỗ. Nên dễ
gặp rủi ro do thời tiết và chi phí nhiều công lao động, hoá chất điều hoà tốn
kém làm cho giá thành hạt giống cao.
2.3.2. Hệ thống lúa lai hai dòng
Có rất nhiều dạng bất dục đực ở lúa do gen nhân gây nên, nhng đến nay
ngời ta mới sử dụng các dạng bất dục đực do gen lặn hoạt động hai chức năng
kiểm soát đó là gen pms và gen tms.
2.3.2.1. Bất dục đực di truyền nhân cảm ứng quang chu kỳ (PGMS)
Là dòng bất dục đực di truyền nhân cảm quang chu kỳ. Mùa hè 1973 tại
Hồ Bắc Trung Quốc (vĩ độ 30027N) Shi Ming Song phát hiện đợc cây lúa bất
11


dục hạt phấn trong quần thể giống Nongken58S khi trỗ bông trớc 1/9. Khi các
chồi mọc từ gốc rạ của các thể này trỗ bông sau 5/9 lại cho hạt tự thụ. Sau đó
ngời ta tiến hành làm thí nghiệm thời vụ trong 3 năm liền(1982 1985) đều
cho kết quả thống nhất là: những thời vụ trỗ trớc 1/9 hàng năm đều bất dục

đực từ 99,5 100%, trỗ đúng ngày 2/9 tỷ lệ bất dục bắt đầu giảm còn 98,3%,
ngày 5/9 còn 74,5% và đến ngày 6/9 chỉ còn 20% hạt phấn bất dục và tỷ lệ đậu
hạt cao bình thờng nh lúa trỗ vào những ngày sau đó[32].
Tỉnh Hồ Bắc nằm ở vĩ độ cao nên thời gian chiếu sáng trong mùa hè dài
16 14h/ ngày vì thế dòng PGMS bất dục. Khi gieo muộn lại lúa trỗ bông gặp
chu kỳ sáng ngắn hơn nên hữu dục.
Để đánh giá chính xác thời kỳ cảm ứng và độ dài pha sáng đà tiến hành
xử lý chiếu sáng nhân tạo. Kết quả xử lý cho thấy dòng PGMS Nongken58S bất
dục khi pha sáng kéo dài 14h và hữu dục khi pha sáng là 13h45. Nh vậy dòng
này chắc chắn có mang gen di truyền cảm ứng với quang chu kỳ.
Tiến hành lai dòng PGMS với các giống lúa thờng thuộc loài phụ
Janponica. Hạt lai thu đợc đem gieo trong mét sè thêi vơ kh¸c nhau sao cho cã
thêi vụ trỗ vào thời kỳ bất dục của dòng mẹ (quang chu kỳ dài) và có thời vụ trỗ
vào thời kỳ hữu dục của dòng mẹ (quang chu kỳ ngắn). Kết quả thí nghiệm cho
thấy con lai F1 gieo các thời vụ khác nhau đều hữu dục bình thờng nghĩa là
quang chu kỳ dài hay ngắn đều không gây ảnh h−ëng ®Õn tû lƯ h−u dơc cđa F1.
Nh− vËy tÝnh bất dục đợc kiểm soát bởi gen lặn trong nhân mà không có quan
hệ với tế bào chất.
Quần thể phân ly F2 đợc bố trí trỗ đúng vào thời kỳ bất dục của dòng
mẹ, thu đợc tỷ lệ phân ly 3 hữu dục : 1 bất dục phù hợp với qui luật phân ly
đơn gen của Menden. Tiến hành lai trở lại với con lai F1 và thống kê tỷ lệ phân
ly ở quần thể F1 lai lại thu đợc 1 h÷u dơc : 1 bÊt dơc. Nh− vËy cã thể kết luận
chắc chắn rằng gen kiểm soát tính cảm ứng quang chu kỳ là một cặp gen lặn
12


trong nhân tế bào. Tiếp tục gieo các thế hệ F3, F4và thu cây bất dục ngời ta
đà tạo đợc các dòng bất dục đực cảm quang mới. Các dòng bất dục đực cảm
quang có thể nhân giống nh lúa thờng trong điều kiện có quang chu kỳ ngắn,
đồng thời có thể dùng làm dòng mẹ bất dục để sản xuất hạt lai trong điều kiện

ngày dài. Thời gian dài hay ngắn của pha sáng là yếu tố chính gây nên sự biến
đổi hoạt động của gen PGMS theo hớng bất dục hay hữu dục. Pha sáng chỉ
đợc tính khi cờng độ ánh sáng phải đạt ít nhất là 50lux[32], [62].
2.3.2.2. Bất dục đực di truyền nhân cảm ứng với nhiệt độ (TGMS)
Dòng TGMS là dòng bất dục đực cảm øng víi nhiƯt ®é. Gen kiĨm tra tÝnh
dơc n»m trong nhân tế bào là một cặp gen lặn. Cặp gen lặn này có hai chức
năng: gây bất dục phấn khi nhiệt độ cao và tạo ra hạt phấn hữu dục khi nhiệt độ
giảm thấp <240c. Các kết quả nghiên cứu cho thấy: giới hạn để gây chuyển hoá
hữu dục an toàn ở nớc ta là 240c, tức là trong điều kiện nhiệt độ 19 240c
dòng TGMS sẽ hữu dục, trong điều kiện nhiệt độ trên 260c dòng TGMS sẽ bất
dục hoàn toàn. Những dòng TGMS của Trờng Đại học Nông nghiệp I nh
T25s, T27s, T29s, T1s-96 đợc chọn tạo thuộc nhóm này (Nguyễn Văn Hoan,
1999)[10].
Khi nhiệt độ cao, gen tms biểu hiện chức năng gây bất dục, hoạt động
này liên kết với gen kiểm soát chiều dài lóng giáp cổ bông, vì vậy trong điều
kiện bất dục dòng TGMS trỗ nghẹn đòng, nhng trong điều kiện hữu dục cũng
dòng TGMS đó lại trỗ thoát. Thời kỳ cảm ứng nhiệt độ của dòng TGMS tơng
đối ngắn và muộn vào thời điểm từ bớc 4 đến bớc 6 của phân hoá đòng non.
Nhiệt độ tới hạn gây bất dục và hữu dục của các dòng rất khác nhau[32].
Borkakati (1994) cho rằng thời kỳ cảm ứng bắt đầu từ ngày thứ 15 đến
ngày thứ 6 trớc khi lúa trỗ bông, Wu XJ (1997) cho rằng thời kỳ cảm ứng
mạnh xẩy ra trớc khi lúa trỗ 15 11 ngày. Trong thời kỳ cảm ứng có những
dòng chỉ cần xử lý nhiệt độ 1 giờ đà bị thay đổi (Borkakati , 1994) có những
13


dòng phải xử lý 3 ngày mới có biến đổi. Đa số dòng phải xử lý 4 6 ngày mới
có kết quả. Nguyễn Thị Trâm và cộng sự (1999), đà tiến hành xử lý 8 dòng
TGMS ( 2 dòng Trung Quốc và 6 dòng do Việt Nam mới tạo) cho nhận xét:
Dòng Hơng 125s (Hồ Nam Trung Quốc) có thời gian cảm ứng dài 8 ngày

(19 12 ngày trớc trỗ) tơng ứng với thời kỳ phân hoá ®ßng b−íc 4 ®Õn hÕt
b−íc 5. Dßng SE21 nhËp tõ Phúc Kiến cảm ứng nhiệt độ từ 21 16 ngày trớc
trỗ. Các dòng chọn tạo tại Việt Nam (bằng phơng pháp lai với các dòng TGMS
của Trung Quốc) cảm ứng với nhiệt độ ngắn hơn: Dòng T24S có thời gian cảm
ứng 7 ngày (18 12 ngày trớc trỗ), T26s có thời gian cảm ứng nhiệt độ từ 17
12 ngày trớc trỗ[26], [32].
Dựa vào đặc điểm bất dục của hạt phấn, đà chia dòng TGMS thành 2 kiểu
bất dục: Kiểu thứ nhất: bất dục điển hình, hạt phấn có hình thoi, tam giác, vỏ
nhăn nheo giống nh dòng CMS; kiểu thứ hai: Bất dục không hạt phấn bao
phấn rỗng không có hạt phấn, khi lúa trỗ thấy bao phấn có màu trắng (theo Hà
Văn Nhân, 2000)[21].
Yang và cộng sự (1989) phát hiện ra dòng bất dục đực cảm ứng nhiệt độ
đầu tiên mang tên 5460S, thu đợc từ quần thể đột biến của giống lúa IR54
[76]. Năm 1990, Yang và cộng sự chọn tạo đợc dòng bất dục đực cảm ứng với
nhiệt độ R59TS và H89-1. Sau đó Maruyama và cộng sự (1991) thông báo về
việc chọn tạo dòng bất dục đực cảm ứng với nhiệt độ Norin PL-12 bằng phơng
pháp đột biến [56], [73]. Những tác giả trên đều đa ra kết luận rằng tính trạng
bất dục đực cảm ứng với nhiệt độ đều do một cặp gen lặn trong nhân điều
khiển.
2.3.2.3. Phơng pháp chọn tạo các dòng EGMS
Để chọn đợc một dòng EGMS phù hợp cần nghiên cứu qui luật diễn
biến nhiệt độ, độ dài ngày của vùng cần sử dụng các dòng EGMS đó để đa ra
hớng chọn tạo và sử dụng. Các nhà nghiên cøu cho r»ng dßng PGMS cã ý
14


nghĩa sử dụng nhiều hơn cho vùng Ôn đới, dòng TGMS thích hợp cho vùng
nhiệt đới. Vùng phía Nam Trung Quốc và niềm Bắc Việt Nam có sự thay đổi
lớn về nhiệt độ giữa các vùng cao và thấp, giữa các mùa trong năm nên thích
hợp cho việc sử dụng các dòng TGMS [18], [20], [34], [57].

Có nhiều phơng pháp khác nhau để chọn tạo dòng EGMS. Theo Yuan
L.P. và các nhà nghiên cứu lúa lai Trung Quốc thì có một số phơng pháp chính
sau đây:
a. Phân lập các dòng EGMS có trong tự nhiên
Quan sát trên ruộng lúa ở giai đoạn trỗ bông đến chín có thể tìm thấy cây
bất dục. Sau đó duy trì chúng bằng lúa chét để theo dõi sự chuyển hoá tính dục
của chúng. Những cây phục hồi hữu dục trong điều kiện nhiệt độ thấp hoặc
trong điều kiện ngày ngắn đó là EGMS (Mou T.M., 2000; Yin Hua Qi, 1993
[55], [80]. Cã thÓ chän ngay trong quần thể phân ly F2 của các tổ hợp lúa lai
hai dòng để tìm ra những cây EGMS mới. Bằng phơng pháp này ngời ta trồng
vật liệu và điều khiển cho phân hoá đòng vào thời kỳ có nhiệt độ cao và ngày
dài để chọn cây bất dục. Sau đó duy trì cây bất dục đà chọn đợc bằng nhân vô
tính các mầm bật lên từ gốc rạ và điều khiển cho phân hoá đòng ở điều kiện
nhiệt độ thấp, ngày ngắn. Nếu thu đợc các cá thể hữu dục thì chúng là EGMS
mới. Sau đó đánh giá trong nhà sinh trởng nhân tạo với các chế độ nhiệt độ và
chu kỳ chiếu sáng khác nhau để xác định chính xác ngỡng nhiệt độ, ngỡng
ánh sáng gây chuyển hoá hạt phấn của các dòng. Đồng thời tiếp tục đánh giá
các đặc điểm nông sinh học khác để chọn các dòng EGMS u tú [80].
b. Tạo dòng EGMS mới bằng phơng pháp lai chuyển gen
Đây là phơng pháp thờng đợc sử dụng khi muốn truyền đặc tính
EGMS từ dòng cho gen vào các dòng giống thích ứng ở địa phơng hoặc cải
tiến dòng EGMS làm đa dạng các kiểu hình EGMS trong tự nhiên [74], [76].
15


* Lai và chọn lọc phả hệ(Pedigree)
Dùng nguồn EGMS sẵn có trong tập đoàn lai với các giống lúa thờng,
chỉ tiến hành lai đơn. Thu hạt F1 và gieo để tạo lập một quần thể F2 có ít nhất
1000 cá thể. Thời vụ trồng F2 phải điều chỉnh sao cho lúa trỗ vào thời kỳ có
quang chu kỳ dài nhất hoặc nhiệt độ cao nhất trong năm. Chỉ có điều kiện nh

vậy mới xuất hiện các cá thể hoàn toàn bất dục. Thu các cây bất dục có kiểu
hình đẹp trồng gốc rạ để mọc các chồi chét. Các chồi chét đợc trồng và xử lý ở
điều kiện độ dài ngày và nhiệt độ khác nhau để thu hạt tự thụ trên cây F2 bất
dục đợc chọn lọc đó. Tiến hành gieo hạt tự thụ riêng từng cá thể trong điều
kiện quang chu kỳ dài hoặc nhiệt độ cao để chọn cây bất dục ở F3. Cây đợc
chọn lại đợc làm tiếp tục nh đối với cây F2. Cần thực hiƯn nh− vËy trong 4 –
5 vơ n÷a sÏ thu đợc dòng thuần về kiểu hình và ổn định về đặc tính phản ứng
với điều kiện môi trờng[61], [10]. Bằng phơng pháp này, các tác giả Việt
Nam đà tạo ra đợc một số dòng TGMS tơng đối thuần về kiểu hình và ổn
định về đặc tính phản ứng với điều kiện môi trờng nh : T103S, T1S-96để
phục vụ cho công tác sản xuất hạt lúa lai F1[9], [33].
* Lai trở lại để tạo dòng EGMS
Phơng pháp lai lại đợc tiến hành khi chỉ cần chuyển gen EGMS, còn
các tính trạng khác của giống cần đợc bảo toàn. Vì tính bất dục đực của dòng
TGMS và PGMS do gen lặn quy định, nên công việc lai lại phải tiến hành cách
một thÕ hƯ. Sau khi lai gi÷a mét gièng tèt víi dòng EGMS cho gen bất dục thì
cần để cho F1 tự thụ để thu đợc F2. ở F2 chỉ chọn các cây bất dục hoàn toàn
và có kiểu hình giống với dòng bố để tiến hành lai lại. Công việc đợc tiếp tục
lặp lại cho đến khi thu đợc dòng EGMS míi cã tÝnh tr¹ng gièng nh− bè nh−ng
bÊt dơc[10], [61].

16


c. Tạo dòng EGMS bằng phơng pháp gây đột biến
Là phơng pháp rất có hiệu quả gây nên những biến động di truyền. Ta
dùng các tác nhân vật lý, hoá học tác động lên hạt giống để gây đột biến. Đột
biến có thể tạo ra hàng loạt các dạng bất dục đực khác nhau (CMS, TGMS,
PGMS) tuỳ theo mục đích của ngời chọn giống. Đột biến vừa có thể cải tiến
một số tính trạng không hoàn hảo của các dòng EGMS sẵn có vừa có thể tạo ra

các dòng EGMS mới. Rất nhiều dòng EGMS đợc xác nhận của Trung Quốc,
Nhật, Mỹ, ấn Độ đợc tạo ra nhờ đột biến tự nhiên hay nhân tạo. Xử lý đột biến
có thể rút ngắn thời gian tạo dòng EGMS: Dòng Norin PL12 của Nhật Bản đợc
xác nhận ở thế hệ M7[32].
Wu Dianxing và cộng sự (2003) gây đột biến dòng Pei ải64S bằng tia
gamma đà tạo dòng Pei ải64S a18 có đặc tính là trong giai đoạn 1 3 lá có
màu bạch tạng, các lá sau trở lại màu xanh bình thờng. Điều này đà giúp cho
việc khử lẫn ngay trong giai đoạn mạ để nâng cao độ thuần dòng mẹ, nhng mạ
trong giai đoạn này sinh trởng kém.[70].
d. Tạo dòng EGMS mới bằng công nghệ sinh học
Việc áp dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực chọn tạo giống lúa lai đÃ
thu đợc nhiều kết quả khả quan. Trong hệ thống chọn lọc lúa lai 3 dòng, ngời
ta đà sử dụng kỹ thuật nuôi cấy bao phấn làm xúc tiến nhanh quá trình chọn tạo
các dòng CMS và các dòng phục hồi mới, rút ngắn quá trình làm thuần các
dòng bố mẹ. Đối với hệ thống lúa lai 2 dòng, vấn đề lớn nhất làm hạn chế phát
triển mạnh sản xuất hạt lai F1 đó là sự bất ổn định về ngỡng nhiệt độ gây bất
dục hạt phấn, làm giảm độ thuần của dòng mẹ. Có thể giải quyết vấn đề này
bằng cách nuôi cấy bao phấn để làm tăng nhanh quá trình chọn tạo dòng mẹ và
làm tăng sự ổn định độ thuần của dòng EGMS[63]. Zhu X.D. và cộng sự đÃ
thông báo: nuôi cấy bao phấn đà nhận đợc 91 thể lỡng bội hoá từ Pei ải64S.
Theo dõi sự phân ly ở các thế hệ sau cho thÊy: ë thÕ hƯ thø 2 ®· xt hiƯn 3
17


dạng khác nhau; dạng 1 Pei ải64HS bất dục trên 99,8% và ổn định; dạng 2
Pei ải64HF tỷ lệ hạt phấn hữu dục cao, bất dục không ổn định; dạng 3 Pei
ải64HM bán bất dục và bất dục không ổn định, khoảng thời gian bất dục ngắn.
Thế hệ thứ 3 vẫn xuất hiện các dạng nh thế hệ 2 nhng dạng Pei ải64HS có tỷ
lệ bất dục cao hơn (Trích theo Nguyễn Thị Gấm)[6]
Công nghệ sinh học đà bớc đầu thành công trong việc tạo dòng EGMS

có chỉ thị hình thái để sử dụng vào việc chống lẫn hạt dòng mẹ tự thụ trong sản
xuất lúa lai. Một số dòng EGMS mang gen chỉ thị hình thái đầu tiên đợc sử
dụng trong hệ thống lúa lai hai dòng ở Trung Quốc ví dụ M2S có lá và thân
màu xanh sáng. Dòng DHMP3S mới đợc tạo ra gần đây lá có màu xanh
tím[82].
e. Phơng pháp nhập nội
Nhập nội các dòng EGMS sẵn có từ các trung tâm nghiên cứu Quốc Tế
hay các quốc gia, vùng lân cận để hình thành một tập đoàn vật liệu khởi đầu.
Các dòng nhập nội đợc gieo trồng cẩn thận trong nhà lới, theo dõi đặc
điểm sinh trởng phát triển, khả năng chống chịu sâu bệnh và khả năng thích
ứng. Bố trí các thí nghiệm thời vụ để xác định thời kỳ bất dục đực, thời kỳ hữu
dục, ngỡng nhiệt độ chuyển hoá, ngỡng cảm ứng quang chu kỳKhi tìm
đợc các dòng có triển vọng tiến hành lai thử với các giống lúa thờng trong tập
đoàn công tác để tạo ra các tổ hợp lai 2 dòng mới[32].
2.3.2.4. Phơng pháp đánh giá các dòng EGMS
a. Các tiêu chuẩn đánh giá
Để tuyển chọn một dòng EGMS nào đó thì cần dựa trên tiêu chuẩn của
dòng EGMS triển vọng đà đợc Yuan Long Ping đề xuất năm 1995. Theo ông
thì một dòng EGMS tốt cần phải có những đặc tính tơng tự CMS. Ngoài ra
còn phải có thêm một số tiêu chuẩn sau đây:

18


* Quần thể dòng EGMS phải lớn hơn 1000 cây đồng nhất về các đặc tính
nông sinh học, các tính trạng hình thái, khả năng chống chịu sâu bệnh
* Tỷ lệ cây bất dục là 100% và ổn định qua các lần gieo, mức độ bất dục
hạt phấn phải cao hơn 99,5%.
* Thời gian bất dục đực kéo dài liên tục ít nhất là trên 30 ngày trong điều
kiện tự nhiên. Trong giai đoạn phục hồi hữu dục, tỷ lệ hạt phấn hữu dục cần đạt

cao trên 30%. Trong ruộng sản xuất hạt lai, tỷ lệ nhận phấn ngoài không đợc
thấp hơn dòng CMS đang đợc sử dụng phổ biến.
* Sự chuyển hoá Hữu dục bất dục phải đợc kiểm tra cẩn thận để xác
định phản ứng của dòng víi quang chu kú, víi nhiƯt ®é trong ®iỊu kiƯn nhân
tạo.
* Ký hiệu của dòng EGMS đợc qui định thống nhất là S để phân biệt
với chữ A là ký hiệu của dòng CMS [30].
b. Đánh giá độ bất dục và tính trạng hình thái của các dòng EGMS
Theo Yin Hua Qi thì ngoài những tính trạng hình thái nh các giống lúa
thờng, các dòng bất dục đực cần thiết đợc đánh giá những tính trạng đặc thù
riêng (Yin Hua Qi, 1993) [80]. Độ bất dục hạt phấn và các đặc điểm dạng hình
đặc thù riêng của các dòng bất dục đực đánh giá theo thang điểm 1 đến 9. Các
dòng mẹ đợc xếp loại tốt và khá khi đánh giá đạt điểm 1 đến 3 tơng ứng có
độ bất dục hạt phấn đạt 99% đến 99,9%; tỷ lệ thụ phấn ngoài đạt trên 20%; độ
thoát cổ bông trên 90%; tỷ lệ thò vòi nhuỵ trên 41%; khả năng phục hồi hạt
phấn ở F1 trên 90% (trích theo Nguyễn Thị Gấm) [6]
c. Đánh giá tính ổn định của dòng EGMS trong điều kiện tự nhiên
- Trong điều kiện thay đổi nhiệt độ và độ dài ngày ở các vùng và các mùa
vụ khác nhau trong năm, có thể đánh giá tính ổn định của các dòng EGMS
trong điều kiện tự nhiªn.

19


- Đánh giá các dòng EGMS mới chọn tại ở c¸c mïa vơ gieo trång kh¸c
nhau, thêi vơ sau c¸ch vụ trớc 10 15 ngày. Mỗi thời vụ gieo 50 hạt/dòng, cấy
1dảnh/khóm, 2 hàng/dòng với khoảng cách rộng, 3 ®èi chøng kÌm theo lµ mét
gièng lóa lai tèt nhÊt, một dòng CMS và 1 dòng EGMS đà sử dụng trong sản
xuất. Sau đó lấy mẫu đem đo đếm tất cả các chỉ tiêu, trớc khi lúa trỗ cần quan
sát kỹ để loại bỏ những cây lẫn. Khi lúa bắt đầu trỗ lấy 5 hoa cha nở ở đầu

bông, giữa bông và cuối bông chính để kiểm tra hạt phấn, sau đó tiến hành bao
cách ly những bông vừa lấy mẫu, khoảng 10 15 ngày sau thì kiểm tra tỷ lệ
đậu hạt[64]. Thông qua số liệu khí tợng của vùng đặt thí nghiệm để phân tích
quan hệ giữa nhiệt độ, thời gian chiếu sáng và sự chuyển hoá hạt phấn của dòng
EGMS.
- Đánh giá ở các vùng sinh thái khác nhau để kiểm tra khả năng ổn định
về phản ứng với nhiệt độ và chu kỳ chiếu sáng của các dòng EGMS, xác định
vùng sinh thái thích ứng của chúng. Quá trình này đợc thực hiện sau khi các
dòng EGMS đà qua nhà sinh trởng nhân tạo, mỗi dòng cần làm 2 năm, nơi làm
thí nghiệm phải đại diện cho vùng sinh thái.
Nơi đợc chọn bố trí thí nghiệm phải tiêu biểu cho sinh thái của vùng.
Các vị trí bố trí thí nghiệm là đại điện cho các vùng sinh thái khác nhau. Từ đó
chọn vùng sinh thái thích hợp của các dòng EGMS [64].
d. Đánh giá EGMS trong điều kiện nhân tạo
* Xác định chu kỳ chiếu sáng (P) và nhiệt độ (T) để đánh giá: theo kết
quả nghiên cứu của Nguyễn Thị Gấm (2003) [6] và Trần Văn Quang (2003)
[26], P đợc thiết lập sao cho có một thông số cho kết quả hữu dục và một
thông sè cho kÕt qđa bÊt dơc. Th«ng sè T bao gồm nhiệt độ trung bình ngày,
nhiệt độ tối thấp và tối cao. Nhiệt độ trung bình ngày thiết lập có cả mức nhiệt
độ cao để bất dục và mức nhiệt ®é thÊp cho h÷u dơc. ViƯc thiÕt lËp nhiƯt ®é
trung bình cao phải đảm bảo cho tất cả các dòng EGMS bất dục và nhiệt độ
20


trung bình thấp phải đảm bảo nhiệt độ trỗ an toàn của cây lúa (với Indica
>220c). Vậy nhiệt độ thấp trung bình là 230c để dòng EGMS trỗ an toàn và hữu
dục. Nguyên tắc thiết lập thông số nhiệt độ tối thấp và nhiệt độ tối cao trong
ngày phải mô phỏng theo số liệu khí tợng của vùng nghiên cứu nhằm mục
đích sau khi sàng lọc đợc dòng EGMS trong điều kiện nhân tạo có thể sử dụng
đợc trong điều kiện tự nhiên ở vùng đó.

* Phơng pháp quản lý thí nghiệm và lấy mẫu
Tiến hành gieo mạ trên đồng ruộng đến 4-5 lá thì cấy vào trong bầu nilon
đựng đất, cấy 1 cây/ 1 khóm và 1 2 dảnh trong bầu, xếp các bầu chứa cây vào
trong thùng hộp lớn chăm sóc bình thờng. Có thể cấy mạ ở ruộng bình thờng
nhng tha, chăm sóc tốt, khi xử lý mới đánh cây trồng vào thùng. Thời gian xử
lý cã thĨ kÐo dµi tõ 8 – 10 ngµy, sau xử lý đa cây ra trồng ngoài nhà lới. Khi
lúa trỗ tiến hành lấy mẫu để kiểm tra hạt phấn[6], [26].
* Kết quả đánh giá
Nếu là dòng PGMS thì nó bất dục hoàn toàn trong điều kiện ánh sáng
dài, hữu dục trong điều kiện ánh sáng ngắn và nhiệt độ trung bình. Nếu là dòng
TGMS bất dục khi điều kiện nhiệt độ cao, hữu dục trong điều kiện nhiệt độ
thấp.
2.3.2.5. Chọn bố mẹ để tạo các tổ hợp lai và đánh giá khả năng kết hợp của
dòng EGMS
a. Nguyên tắc chọn bố mẹ để phát triển các tổ hợp lai tốt
Việc chọn bố mẹ để có các tổ hợp lai cho u thế lai cao là một trong
những vấn đề quan trọng, tạo tiền đề cho quá trình khai thác −u thÕ lai ë lóa.
Theo Yin Hua Qi (1993)[80] ®Ĩ có đợc tổ hợp lai tốt thì việc tuyển chọn bố
mẹ cần dựa trên các nhân tố sau:

21


* Đảm bảo tính đa dạng di truyền: khi sự đa dạng di truyền của các bố
mẹ tham gia lai càng lớn thì sự biểu hiện UTL càng mạnh. Vì vậy trong quá
trình chọn lọc bố mẹ cần phải nắm rÊt v÷ng ngn gèc cđa chóng. NÕn chän bè
mĐ thc các loài phụ khác nhau hoặc xa nhau về nguồn gốc phát sinh. Tuy
nhiên đó chỉ là những điều kiện mang tÝnh lý thut. Chän gièng thùc nghiƯm,
nhiỊu khi chän đợc bố mẹ xa nhau về di truyền vẫn không cho UTL cao.
* Chän bè mĐ cã tÝnh tr¹ng bỉ sung: mỗi tính trạng biểu hiện ra kiểu

hình đều do một hoặc một số gen qui định. Con ngời đến nay vẫn cha biết hết
đợc số lợng cũng nh vị trí của các gen trong cây lúa. Tuy nhiên trong một
phạm vi nhất định một số tính trạng tồn tại ®éc lËp ë c¸c gièng kh¸c nhau cã
thĨ bỉ sung cho nhau khi lai hai c¸ thĨ víi nhau.
* Chän bố mẹ có khả năng kết tổ hợp tốt: khả năng tổ hợp chung về các
yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các bố mẹ có ảnh hởng quyết định
đến năng suất của con lai F1. Vì vậy cần chọn các bố mẹ có giá trị khả năng tổ
hợp cao về các tính trạng nh sức đẻ nhánh, số nhánh hữu hiện, số hạt/bông,
khối lợng 1000 hạt và có khả năng kết hợp chung thấp về các tính trạng chiều
cao cây, thời gian sinh trởng, tỷ lệ lépNgoài ra chúng ta cũng cần chọn
nhng bố mẹ có khả năng tổ hợp riêng cao.
* Chọn bố mẹ có hƯ sè di trun cao: sư dơng UTL chÝnh lµ việc khai
thác thơng mại tiềm năng của sức mạnh do lai ë thÕ hƯ thø nhÊt, v× thÕ khi
chän bè mẹ để lai phải dựa vào tham số di truyền tổng quát của vật liệu. Có
những tính trạng có hệ sè di trun cao, cã tÝnh tr¹ng cã hƯ sè di trun thÊp, cã
tÝnh tr¹ng di trun tréi, cã tÝnh trạng di truyền lặn.
* Chọn bố mẹ có tiềm năng cho năng suất cao: các tổ hợp lai u tú nhất
hiện nay trong sản xuất đều đợc tạo nên nhờ sử dụng các dòng CMS, TGMS và
các dòng R có tính đa dạng di truyền lớn, có các tính trạng nông sinh học bổ
sung cho nhau, các tính trạng có khả năng tổ hợp cao và khả năng di truyền lín.
22


b. Đánh giá khả năng tổ hợp
Theo các nhà di truyền học và chọn giống cây trồng thì có khoảng 0,01
đến 0,1% các dòng thuần có khả năng cho con lai có u thế lai cao, đó chính là
các dòng có khả năng tổ hợp cao. Khả năng tổ hợp là một đặc tính di truyền nên
nó đợc duy trì qua các thế hệ tự phối (Lê Duy Thành, 2001) [38]. Qua đánh
giá khả năng tổ hợp của các dòng vật liệu bố mẹ, các nhà chọn tạo giống có thể
loại bỏ những dòng có khả năng tổ hợp thấp, chọn đợc những dòng có khả

năng tổ hợp vừa và cao để sử dụng lai tạo giống. Nh vậy việc xác định khả
năng tổ hợp của nguồn vật liệu ban đầu có ý nghĩa rất quan trọng để làm tăng
hiệu quả của quá trình tạo giống mới.
Các kết quả nghiên cứu lý thuyết về khả năng tổ hợp đợc công bố nhiều
trên các dòng tự phối và cũng đợc áp dụng đối với cây tự thụ phấn điển hình là
cây lúa. Ngời ta chia khả năng tổ hợp ra thành hai loại là: Khả năng tổ hợp
chung (General Combining Ability GCA) và khả năng tổ hợp riêng (Special
Combining Ability SCA) [17], [24], [37], [65].
Khả năng tổ hợp chung biểu thị khả năng di truyền tính trạng của giống
trong các tổ hợp lai, đợc xác định bằng độ lệnh trung bình của giống đó ở
trong tất cả các tổ hợp lai so với trung bình chung của toàn bố mẹ, đặc trng
cho hiệu quả cộng tính của các gen.
Khả năng tổ hợp riêng là khoảng chênh lệnh giữa giá trị tính trạng của
từng tổ hợp lai cụ thể, với giá trị khả năng tổ hợp chung của hai bố mẹ. Khả
năng tổ hợp riêng đặc trng cho hiệu quả tính trội của các gen và các dạng
tơng tác. Về bản chất di truyền các nhà khoa học cho rằng khả năng tổ hợp
chung đợc kiểm soát bởi kiểu hoạt động di truyền cộng tính của các gen trội.
khả năng tổ hợp riêng đợc xác định bởi hoạt tính trội, át chế hay siêu trội của
các gen. Cho nên khả năng tổ hợp chung khá ổn định dới tác động cđa c¸c u
23


tố môi trờng. Ngợc lại khả năng tổ hợp riêng chiụ tác động rõ rệt của điều
kiện ngoại cảnh. Vậy để thử khả năng tổ hợp đạt đợc độ chính xác cao phải
tiến hành qua một số thời vụ và những vùng sinh thái khác nhau (Lê Duy
Thành, 2000) [38].
Đánh giá khả năng tổ hợp thờng dùng hai hệ thống lai thử là lai đỉnh
và luân giao(lai dialen).
* Phơng pháp lai đỉnh
Đánh giá khả năng tổ hợp chung và thờng sử dụng trong giai đoạn đầu

của quá trình đánh giá các dòng bố mẹ khi số lợng dòng tham gia tơng đối
lớn (Ngô Hữu Tình, 1995; Lê Duy Thành, 2001; Singh R.R và Chauhary B.D,
1985) [37], [38], [65].
Từ kết quả của lai đỉnh và lai trắc nghiệm (Line x Testers) ngời ta có cơ
sở để loại bỏ những dòng không phù hợp yêu cầu và chỉ giữ lại những dòng có
khả năng tổ hợp chung vừa và cao tức là có khả năng cho giá trị UTL của con
lai cao để đa vào hệ thống luân giao (Lê Duy Thành, 2001) [38].
* Đánh giá khả năng tổ hợp bằng phơng pháp luân giao do Sprague và
Tatum khởi xớng (Sprague và Tatum, 1942) [66]. Sau này đợc Griffing đề
xuất sử dụng 4 mô hình toán học thống kê để phân tích khả năng tổ hợp của các
dòng tự phối (Ngô Hữu Tình, 1995) [37]. Phơng pháp này đợc sử dụng rộng
rÃi, thờng để đánh giá khả năng tổ hợp riêng đối với các dòng có khả năng tổ
hợp chung cao. Bốn mô hình đợc giới thiệu nh sau:
Mô hình 1. Tất cả các dòng định thử đợc lai luân phiên với nhau theo mọi tổ
hợp lai có thể, theo cả hai hớng thuận và nghịch, số tổ hợp là p2.
Mô hình 2. Tất cả các dòng định thử đợc lai luân phiên với nhau theo mọi tổ
hợp lai có thể, chỉ theo hớng thuận, số tổ hợp là P(P+1)/2.

24


Mô hình 3. Chỉ các dòng khác nhau lai luân phiên với nhau theo cả hớng
thuận và hớng nghịch, số tổ hợp là P(P-1).
Mô hình 4. Chỉ các dòng khác nhau lai luân phiên với nhau và chỉ theo hớng
thuận, số tổ hợp là P(P-1)/2.
Phụ thuộc vào mục đích nghiên cứu và điều kiện cụ thể cần thiết phải
chọn một mô hình cho phù hợp. Nếu sử dụng mô hình 1 và 3 thì độ chính xác
cao nhng số lợng tổ hợp quá lớn sẽ mất rất nhiều thời giai và chi phí quá tốn
kém. Chính vì vậy, trong chọn giống thực nghiệm ngời ta thờng sử dụng mô
hình 2 hoặc 4, có độ chính xác vẫn cao và số lợng tổ hợp tham gia vừa phải

[17], [37], [69].
ở cây lúa việc nghiên cứu khả năng tổ hợp có những khác biệt nhất định
so với cây ngô. Nếu tiến hành lai theo phơng pháp khử đực bằng ta, cũng có
thể tiến hành đáng giá khả năng tổ hợp tơng tự nh cây ngô. ở nớc ta có một
số tác giả đà nghiên cứu vấn đề này nh Lê Thị Dự, Trần Thị Lợi... Bằng việc
đa hệ thống lai Diallel đầy đủ theo mô hình 3 vào để đánh giá khả năng tổ hợp
Trần Thị Lợi (2002), tìm ra các giống có khả năng tổ hợp cao trên các tính
trạng : Năng suất, bông trên khóm, hạt chắc trên bông, chiều cao cây, chiều dài
bông nh OM576, ĐS20, TH85, IR13240, ĐS20, IR62032 Và một số tổ hợp
có khả năng tổ hơp riêng và u thế cao ở các tính trạng cấu thành năng suất:
Jasmine85/TH85, OMCS96/ĐS20, OM576/Jasmine85[19]. Khi sử dụng dòng
bất dục đực để lai thì việc thử khả năng tổ hợp không giống nh tiến hành lai
thủ công nữa. Nghiên cứu về vấn đề này, Nguyễn Thị Gấm (2003) đà sử dụng
phơng pháp lai Line x Testers theo mô hình Kempthorme (1957) để đánh
giá khả năng tổ hợp và tìm ra các giống có khả năng tổ hợp cao trên các tính
trạng năng suất nh: 7S, CL64Svà một số tổ hợp có khả năng tổ hợp riêng
cao, có triển vọng trong s¶n xuÊt: CL64S/RST, 7S/R8, 7S/R130[6].
25