Luận văn tốt nghiệp cao học ĐÁNH GIÁ TUYỂN CHỌN MỘT SỐ TỔ HỢP LÚA LAI BA DÒNG CÓ NĂNG SUẤT CAO, CHẤT LƯỢNG TỐT PHỤC VỤ CHO SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP TẠI TỈNH HÀ NAM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
------------------

TRẦN THỊ NGỌC LINH

ĐÁNH GIÁ TUYỂN CHỌN MỘT SỐ TỔ HỢP LÚA LAI
BA DÒNG CÓ NĂNG SUẤT CAO, CHẤT LƯỢNG TỐT PHỤC VỤ
CHO SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP TẠI TỈNH HÀ NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP
Chuyên ngành: TRỒNG TRỌT
Mã số: 60.62.01

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. Hoàng Tuyết Minh

HÀ NỘI - 2010


LỜI CAM ĐOAN

- Tác giả xin cam đoan, số liệu và kết quả nghiên cứu trình bầy trong
luận văn này là trung thực và chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào.
- Tác giả xin cam đoan, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này
đã được cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ
nguồn gốc.
Hà Nội, Ngày 15 tháng 12 năm 2010
Tác giả
Trần Thị Ngọc Linh

i

LỜI CÁM ƠN
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS. Hoàng Tuyết Minh,
người đã tận tình hướng dẫn, định hướng và giúp đỡ tôi về chuyên môn trong
suốt thời gian thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Di truyền và
chọn giống cây trồng - Khoa Nông học trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội
đã tạo điều kiện hướng dẫn giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu để
tôi thực hiện tốt đề tài này.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh đạo và tập thể cán bộ, đặc biệt là
tập thể cán bộ Phòng Kĩ thuật Công ty Giống cây trồng và DVNN Hà Nam,
HTX Thanh Tâm – Thanh Liêm – Hà Nam đã tạo điều kiện thuận lợi trong
quá trình công tác và học tập cũng như cơ sở nghiên cứu để tôi thực hiện tốt
đề tài này.
Qua đây tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình người thân,
anh em, bạn bè những người luôn ủng hộ, động viên tạo điều kiện cho tôi trong
quá trình học tập, công tác và thực hiện luận văn.
Luận văn này khó tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong nhận được
những ý kiến đóng góp của các thầy cô, đồng nghiệp và bạn đọc. Xin trân
trọng cảm ơn.
Hà Nội, Ngày 15 tháng 12 năm 2010
Tác giả luận văn

Trần Thị Ngọc Linh

ii


MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN
i
LỜI CÁM ƠN
ii
MỤC LỤC
iii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
vi
DANH MỤC BẢNG
vii
DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ
ix
I. MỞ ĐẦU
1
1.1. Đặt vấn đề
1
1.2.1. Mục đích của đề tài
2
1.2.2. Yêu cầu của đề tài
2
1.2.3. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
3
2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
4
2.2. Tình hình sản xuất lúa lai ba dòng trong và ngoài nước
6
2.2.1. Tình hình nghiên cứu và phát triển lúa lai ba dòng trên thế giới 6
2.2.2. Tình hình sản xuất lúa lai ba dòng tại Việt Nam
9
2.2.3. Tình hình sản xuất lúa lai tại tỉnh Hà Nam giai đoạn 2002- 200912

2.3.1. Khái niệm
13
2.3.2. Cơ sở di truyền
13
2.3.3. Sự biểu hiện ưu thế lai về các đặc tính nông học ở lúa lai F1 16
2.4.1. Sơ đồ tổng quát của hệ thống lúa lai hệ “ba dòng”
21
2.4.2. Kỹ thuật thuật thâm canh mạ lúa lai
22
2.4.3. Kỹ thuật thâm canh lúa lai
24
2.5.1. Những kết quả nghiên cứu mật độ cấy
25
2.5.2. Những kết quả nghiên cứu về số dảnh cấy/khóm
29
2.6.1.Phân loại chất lượng gạo
32
2.6.2.Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng lúa gạo
33
3. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
37
3.1. Đối tượng, địa điểm và thời gian nghiên cứu
37
3.1.1. Đối tượng nghiên cứu
37
3.1.2. Địa điểm nghiên cứu
37
3.1.3. Thời gian thí nghiệm: Từ tháng 1/2010 đến 12/2010
37
3.3.1- Thí nghiệm 1: "So sánh 7 tổ hợp lai ba dòng mới nhập nội trong

vụ Xuân muộn 2010 tại Hà Nam".
37
3.3.2- Thí nghiệm 2: "Tiếp tục so sánh 7 tổ hợp lúa lai ba dòng trong vụ
Mùa 2010 tại Hà Nam".
40

iii


3.3.3- Thí nghiệm 3: Tìm hiểu ảnh hưởng của số dảnh cấy/khóm đối với
các giống lúa lai có triển vọng trong vụ Xuân muộn 2010 trên đất Thanh
Liêm - Hà Nam
41
3.3.4- Thí nghiệm 4: Trình diễn tổ hợp triển vọng tại Hà Nam.
41
4. KẾT QỦA NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
43
4.1.1 Điều kiện thời tiết, khí hậu
44
4.1.2. Điều kiện đất đai trồng lúa của Hà Nam
46
4.1.3. Đánh giá hiện trạng sản xuất lúa của Hà Nam
48
4.2.1. Động thái ra lá của các tổ hợp lai
50
4.2.2. Động thái đẻ nhánh của các tổ hợp lai
52
4.2.3. Động thái tăng trưởng chiều cao và đặc điểm lá đòng của các tổ
hợp lai
54

4.2.4. Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các tổ hợp lai trong
vụ Xuân 2010
56
4.2.5. Đặc điểm hình thái và độ thuần đồng ruộng của các tổ hợp lai vụ
Xuân 2010
57
4.2.6. Mức độ nhiễm sâu bệnh và chống chịu điều kiện ngoại cảnh
60
4.2.7. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lai 62
4.3.1. Một số đặc điểm nông sinh học
65
4.3.2. Một số đặc điểm hình thái của các tổ hợp lai
67
4.3.3. Mức độ nhiễm sâu bệnh và chống chịu ĐKNC của các tổ hợp lai
vụ Mùa 2010
69
4.3.4. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất các tổ hợp lai vụ
Mùa năm 2010.
70
4.3.5. Chất lượng gạo của các tổ hợp lai
73
4.3.6. Tổng hợp đánh giá một số đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp
lai
76
4.4.1. Ảnh hưởng của số dảnh cấy đến động thái ra lá của các tổ hợp có
triển vọng
79
4.4.2. Động thái đẻ nhánh
80
4.4.3.Ảnh hưởng của số dảnh cấy đến động thái tăng trưởng chiều cao

của các tổ hợp lai
82
4.4.4. Ảnh hưởng của số dảnh cấy đến năng suất và các yếu tố cấu thành
năng suất
83
4.4.5. Ảnh hưởng của số dảnh cấy đến mức độ nhiễm sâu bệnh của các
tổ hợp lai
85
4.4.6. Ảnh hưởng của số dảnh cấy đến hiệu quả kinh tế của 3 tổ hợp lai
triển vọng trong vụ Mùa 2010
86
5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
89
TÀI LIỆU THAM KHẢO
91

iv


PHỤ LỤC

100

v


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
ƯTL:

Ưu thế lai

NSLT:

Năng suất lý thuyết

NSTT:

Năng suất thực thu

CCCC: Chiều cao cây cuối cùng
TGST:

Thời gian sinh trưởng

TSC:

Tuần sau cấy

NHH:

Nhánh hữu hiệu

vi


DANH MỤC BẢNG
STT

Tên bảng

Trang

Bảng 2.1. Năng suất, diện tích, sản lượng lúa lai Việt Nam từ 2002 – 2009
Bảng 2.2. Diện tích lúa lai thương phẩm năm 2008-2009
Bảng 2.3. Kết quả sản xuất lúa lai một số tỉnh năm 2009
Bảng 4.1. Diễn biến một số yếu tố khí hậu chính qua các tháng trong năm (Trung
bình 6 năm 2005 – 2009)
Bảng 4.2. Hiện trạng sử dụng đất đai của tỉnh Hà Nam đến năm 2009
Bảng 4.3. Tính chất đất trồng lúa tại một số điểm của tỉnh Hà Nam
Bảng 4.4. Phân bố đất trồng lúa của tỉnh Hà Nam
Bảng 4.5. Cơ cấu diện tích gieo cấy lúa lai tại Hà Nam từ 2002 – 2009
Bảng 4.6. Năng suất lúa lai trung bình của tỉnh Hà Nam thời kỳ 2002– 2009
Bảng 4.7. Động thái ra lá của các tổ hợp lai vụ Xuân 2010
Bảng 4.8. Động thái đẻ nhánh của các tổ hợp lai
Bảng 4.9a. Động thái tăng trưởng chiều cao của các tổ hợp lai
Bảng 4.9b. Một số tính trạng nông học của các tổ hợp lai
Bảng 4.10. Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các tổ hợp lai trong vụ Xuân
2010
Bảng 4.11. Đặc điểm hình thái và độ thuần đồng ruộng của các tổ hợp lai vụ Xuân
2010
Bảng 4.12. Mức độ nhiễm sâu bệnh và chống chịu điều kiện ngoại cảnh của các tổ
hợp lai vụ xuân 2010.
Bảng 4.13. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lai trong vụ
Xuân 2010
Bảng 4.14. Một số đặc điểm nông sinh học chính trong vụ Mùa 2010
Bảng 4.15. Một số đặc điểm hình thái của các tổ hợp lai
Bảng 4.16. Mức độ nhiễm sâu bệnh và chống chịu ĐKNC của các tổ hợp lai vụ Mùa
2010

vii

Bảng 4.17. Năng suất, các yếu tố cấu thành năng suất các tổ hợp lai vụ Mùa năm
2010
Bảng 4.18. Chất lượng xay xát của các tổ hợp lai
Bảng 4.19. Một số đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lai qua vụ Xuân và Mùa
2010
Bảng 4.20. Đặc điểm của các giống có triển vọng
Bảng 4.21. Ảnh hưởng của số dảnh cấy đến động thái ra l á của các tổ hợp lai
Bảng 4.22. Ảnh hưởng của số dảnh cấy đến động thái đẻ nhánh
của các tổ hợp lai
Bảng 4.23. Ảnh hưởng của số dảnh cấy đến động thái tăng trưởng chiều cao của các
tổ hợp lai
Bảng 4.24. Ảnh hưởng của số dảnh cấy đến năng suất và các yếu tố cấu thành năng
suất
Bảng 4.25. Ảnh hưởng của số dảnh cấy đến mức độ nhiễm sâu bệnh của các tổ hợp
lai
Bảng 4.26. Ảnh hưởng của số dảnh cấy đến hiệu quả kinh tế của 3 tổ hợp lai triển
vọng trong vụ Mùa 2010
Bảng 4.27. Kết quả thí nghiệm trình diễn sản xuất (vụ Mùa 2010).

viii


DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ
STT

Tên bảng

Trang

Hình 3.1. Sơ đồ bố trí ô thí nghiệm.........................................................................38
Hình 4.1. Một số yếu tố khí hậu đặc trưng tại trạm Phủ Lý từ năm 2005– 2009.....45
Hình 4.2. Động thái ra lá của các tổ hợp lai.............................................................52
Hình 4.3. Động thái đẻ nhánh của các tổ hợp lai.....................................................53
Biểu đồ 4.1. Thời gian sinh trưởng của các tổ hợp lai vụ xuân 2010.......................57
Biểu đồ 4.2. Năng suất thực thu của các tổ hợp lai vụ Xuân 2010...........................65
Biểu đồ 4.3. Năng suất thực thu của các tổ hợp lai vụ Mùa 2010............................72
Biểu đồ 4.4. Thời gian sinh trưởng của các tổ hợp lai vụ Mùa 2010.......................73

ix


I. MỞ ĐẦU

1.1. Đặt vấn đề
Lúa là cây lương thực chính và là ngành sản xuất truyền thống trong
nông nghiệp Việt Nam. Mục tiêu sản xuất lúa đến năm 2010 của Việt Nam là
duy trì diện tích trồng lúa nước ở mức 3,96 triệu ha, trong đó sản lượng lúa
phải đạt trên 40 triệu tấn, tăng 5,5 triệu tấn so với năm 2003 vẫn đảm bảo an
ninh lương thực quốc gia, đồng thời tham gia xuất khẩu gạo ra thị trường thế
giới [35]. Để tăng sản lượng lúa, khả năng mở rộng diện tích ở nước ta hiện
tại và trong tương lai là rất hạn chế, do đó chúng ta chủ yếu vẫn phải dựa vào
tăng năng suất lúa. Trong hệ thống các biện pháp kĩ thuật nhằm tăng năng
suất cây trồng nói chung, cây lúa nói riêng thì giống được coi là biện pháp
quan trọng và có hiệu quả nhất hiện nay.
Lúa lai “ba dòng” do hệ bất dục đực di truyền tễ bào chất quyết định nên
tính bất dục của dòng mẹ ít chịu sự chi phối của môi trường. Đặc điểm này
giúp cho độ thuần của hạt lai “ba dòng” cao, khai thác triệt để hiệu ứng ưu
thế lai của tổ hợp như: Năng suất cao, chất lượng tốt, chống chịu sâu bệnh

khá, khả năng thích ứng tốt và thời gian sinh trưởng ngắn rất thuận lợi cho
việc bố trí thời vụ gieo trồng, tăng vòng quay của đất.
Trong những năm vừa qua, lúa lai đã khẳng định được vai trò quan trọng
trong cơ cấu các giống lúa ở các tỉnh phía Bắc nói chung và Hà Nam nói
riêng. Gần đây một số giống lai đã được mở rộng vào sản xuất tại một số tỉnh
phía Nam như giống BTE1. Là một tỉnh đồng bằng chiêm trũng với diện tích
gieo cấy lúa vào khoảng 68.000 ha/năm, trong đó diện tích lúa lai vào khoảng
29.000 ha chiếm khoảng 42,64 % tổng diện tích cấy lúa toàn tỉnh. Năng suất
trung bình 60 – 65 tạ/ha, cao hơn lúa thuần từ 15 – 20%, lúa lai đã góp phần
nâng cao năng suất và sản lượng lúa trên địa bàn tỉnh. Hiện nay cơ cấu giống
lúa lai của tỉnh chủ yếu là các tổ hợp lúa lai “ba dòng” như: Nhị ưu 838, Nhị

1


ưu 64, Bắc ưu 903, Bắc ưu 253 … Tuy nhiên, các tổ hợp này qua một số vụ
gieo trồng dưới tác động của các yếu tố môi trường đã làm cho các tổ hợp
này có những dấu hiệu thoái hoá dẫn đến hiệu quả kinh tế không cao. Muốn
mở rộng diện tích lúa lai thì cần phải lựa chọn được những tổ hợp lúa lai mới
có năng suất cao, chất lượng tốt, phù hợp với điều kiện khí hậu, đất đai và
trình độ thâm canh của người dân địa phương. Xuất phát từ mực đích đó
chúng tôi đã tiến hành thực hiện đề tài “Đánh giá tuyển chọn một số tổ hợp
lúa lai ba dòng có năng suất cao, chất lượng tốt phục vụ cho sản xuất
nông nghiệp tại tỉnh Hà Nam”.
1.2. Mục đích và yêu cầu của đề tài
1.2.1. Mục đích của đề tài
- Đánh giá và tuyển chọn được một số tổ hợp lúa lai ba dòng có năng
suất cao, chất lượng tốt thích ứng với điều kiện khớ hậu đất đai tại Hà Nam
để đưa vào sản xuất góp phần chuyển dịch cơ cấu cây trồng có hiệu quả.
- Xác định số dảnh cấy phù hợp cho một số tổ hợp lúa lai có triển vọng

tại tỉnh Hà Nam.
1.2.2. Yêu cầu của đề tài
- Tiến hành thí nghiệm so sánh 7 tổ hợp lai 3 dòng mới nhập nội trong
vụ Xuân muộn và vụ Mùa 2010 nhằm tìm ra một vài tổ hợp có thời gian sinh
trưởng phù hợp, năng suất cao, chất lượng tốt, được nông dân chấp nhận
trong sản xuất.
- Tìm hiểu ảnh hưởng của số dảnh cấy đến 3 tổ hợp có triển vọng rút ra
từ thí nghiệm so sánh giống trong vụ Xuân muộn 2010 để xác định số dảnh
cấy hợp lý khi đưa các tổ hợp này vào sản xuất tại Hà Nam.

2


1.2.3. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
- Bổ sung thêm một vài giống lúa lai ba dòng mới có năng suất, chất
lượng cao vào cơ cấu mùa vụ của tỉnh.
- Xác định được số dảnh cấy phù hợp, góp phần vào việc hoàn thiện
quy trình kĩ thuật thâm canh lúa cho các giống lúa lai mới được đưa vào sản
xuất trong tỉnh.

3


2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Cơ sở khoa học của đề tài
Ở thực vật bậc cao kiểu hình là kết quả tác động qua lại giữa kiểu gen
và môi trường. Các giống mang đi thử nghiệm trên tổng thể là một quần thể
với một kiểu gen xác định. Đối với các dòng thuần thì các cá thể trong quần
thể có cùng một kiểu gen, điều này được Jonhansen chứng minh trong công
trình nghiên cứu nổi tiếng của ông về dòng thuần.

Kiểu hình của một dòng thuần khi đem thử nghiệm những môi trường
khác nhau có biểu hiện khác nhau là do yếu tố môi trường quyết định (Mather
anh Jinks, 1971) [69].
Tương tác kiểu gen môi trường biểu thị một thành phần của kiểu hình
có thể sai lệch giá trị ước lượng của các thành phần khác. Tương tác kiểu gen
– môi trường tồn tại khi hai hay nhiều kiểu gen phản ứng khác nhau với sự
thay đổi của môi trường (năm, vụ gieo trồng, địa điểm …). Một giống có
năng suất cao hơn giống kia trong môi trường này nhưng lại thấp hơn trong
môi trường khác. Như vây tương tác kiểu gen – môi trường làm thay đổi thứ
bậc các kiểu gen hay các giống được đánh giá trong điều kiện khác nhau gây
khó khăn cho nhà chọn giống trong việc xác định tính ưu việt của các giống
được đánh giá. Vì vậy đánh giá mức độ tương quan rất quan trọng để xác
định chiến lược chọn giống tối ưu và đưa ra những giống có khả năng thích
nghi với môi trường gieo trồng đã dự định một cách thoả đáng (Nguyễn Văn
Hiển, 2000) [20].
Tác động qua lại kiểu gen môi trường – môi trường là tương tác hết
sức phức tạp, kết quả là kiểu gen có kiểu hình phù hợp sẽ tồn tại và phát triển
ở môi trường đó, sau một thời gian rất dài các kiểu gen này lập nên một kiểu
hình đặc thù gọi là kiểu hình sinh thái hoặc gắn với một kiểu hình ở một địa
phương gọi là kiểu hình sinh thái địa lý.

4


Một giống thuần bất kì đem thử nghiệm ở những môi trường khác
nhau sẽ thu được các kết quả khác nhau do kết quả phản ứng của kiểu gen môi trường. Ở các tính trạng số lượng thì việc đánh giá các tính trạng có ý
nghĩa đối với chọn giống càng phức tạp, chính vì vậy các nhà khoa học đã đi
sâu nghiên cứu, tìm hiểu đánh giá xây dựng mô hình nhằm xác định mối
quan hệ kiểu gen – môi trường. Thực chất của vấn đề là đi tìm cơ sở cho thử
nghiệm giống. Các kết quả của việc khảo nghiệm giống sẽ phục vụ trực tiếp

cho sản xuất nông nghiệp ở môi trường thử nghiệm.
Để xác định mức độ tương tác kiểu gen – môi trường các kiểu gen
(giống, dòng, gia đình ...) được đánh giá trong các môi trường khác nhau.
Môi trường bao gồm các yếu tố ảnh hưởng hay liên quan tới sinh trưởng và
phát triển của cây. Allard và Bradshn (1964) phân loại các yếu tố môi trường
thành các yếu tố có thể dự đoán và những yếu tố không thể dự đoán. Các yếu
tố có thể dự đoán xảy ra một cách có hệ thống và con người có thể kiểm soát
được như: loại đất, thời vụ gieo trồng, mật độ và lượng phân bón. Ngược lại
các yếu tố không thể dự đoán biến động không ổn định như lượng mưa, nhiệt
độ, ẩm độ, ánh sáng (Trích theo Nguyễn Văn Hiển, 2000) [20].
Khi có tương tác kiểu gen – môi trường (GE) thì giá trị kiểu hình bằng
tổng của 3 thành phần (Nguyễn Văn Hiển,2000) [20].
P= G + E + GE
P: Kiểu hình
G: Kiểu gen
E: Môi trường
GE: Tương tác giữa kiểu gen và môi trường
Việc đánh giá bản chất các tính trạng số lượng trong công tác chọn
giống càng phức tạp hơn. Đó là lí do rất nhiều nhà nghiên cứu sinh học nông học để tâm tìm hiểu, đánh giá, thiết lập qui luật về mối quan hệ tương
tác giữa kiểu gen và môi trường. Bản chất của các nghiên cứu ứng dụng này
chính là cơ sở của việc thử nghiệm, khảo nghiệm các giống cây trồng ở vùng
5


sinh thái đặc thù. Kết quả của công tác khảo nghiệm giống ở các điểm trong
một mạng lưới nhất định ở cùng một thời vụ gieo trồng hoặc các mùa vụ
khác nhau sẽ được lựa chọn phục vụ trực tiếp cho sản xuất nông nghiệp ở
vùng sinh thái thử nghiệm hay cho nhiều vùng sinh thái khác nhau.
Đối với các giống lúa, mỗi một giống, mỗi một tổ hợp đều có sự thích
ứng và tương tác với điều kiện môi trường nhất định. Vì vậy mỗi nơi, mỗi

vùng đều có sự thích hợp của các giống khác nhau. Xuất phát từ đó để tuyển
chọn những giống lúa tốt phù hợp với điều kiện sinh thái ở từng vùng là rất
cần thiết.
2.2. Tình hình sản xuất lúa lai ba dòng trong và ngoài nước
2.2.1. Tình hình nghiên cứu và phát triển lúa lai ba dòng trên thế giới
Lúa lai là một tiến bộ kỹ thuật về di truyền học của thế kỷ XX đã và
đang ứng dụng trên thế giới. Ưu thế lai (ƯTL - Heterosis) là thuật ngữ để chỉ
sự vượt trội của con lai F1 so với bố mẹ của chúng về các đặc tính 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 năng suất khác.
Đã có nhiều công trình nghiên cứu xác nhận sự xuất hiện ưu thế lai về
năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất, về sự tích luỹ chất khô (Phạm
Văn Cường và cs, 2003 và 2004) [58],[59].
Lúa là cây thụ phấn điển hình, khả năng nhận phấn ngoài rất thấp
nên ứng dụng ƯTL ở lúa gặp rất nhiều khó khăn ở khâu sản xuất hạt lai.
Đề xuất đầu tiên về sản xuất hạt lai thương phẩm là của các nhà khoa học
Ấn Độ (KaDam - 1937, Richacria 1962…). Sau đó là các nhà chọn giống
người Mỹ, Nhật Bản và Viện nghiên cứu lúa quốc tế. Tuy nhiên các đề
xuất trên chưa trở thành hiện thực vì họ chưa tìm ra được phương pháp sản
xuất hạt lai phù hợp.
Trung Quốc là nước nghiên cứu về ƯTL chậm hơn nhiều nước nhưng
lại là nước đầu tiên trên thế giới sử dụng thành công ƯTL vào sản xuất. Năm

6


1964 Yuan Long Ping cùng với một số thành viên nghiên cứu của ông đã phát
hiện được dạng lúa dại bất dục đực di truyền tế bào chất ở đảo Hải Nam và
đây chính là công cụ di truyền quan trọng để nghiên cứu và phát triển lúa dại.
Năm 1973, lô hạt giống lúa lai F1 được sản xuất ra đầu tiên với sự tham gia

của ba dòng bố mẹ là: Dòng bất dục đực di truyền tế bào chất (Cytoplastmic
Male Sterile - CMS), dòng duy trì bất dục (Maintainer) và dòng phục hồi
(Restorer) vào năm 1974 và được giới thiệu cho sản xuất tổ hợp lúa lai cho
ƯTL cao, đồng thời quy trình sản xuất hạt lai ba dòng cũng được đưa vào
năm 1975 (Yuan và Virmani, 1988). Năm 1976 diện tích lúa lai thương phẩm
ở Trung Quốc 133.000 ha và tăng lên rất nhanh.
Năm 2002 diện tích gieo cấy lúa lai ở Trung Quốc đã đạt trên 18,5 triệu
ha. Đến năm 2004 diện tích đã tăng lên 29,42 triệu ha, năng suất trung bình đạt
63,47 tạ/ha và sản lượng đạt 187 triệu 730 ngàn tấn. Kỹ thuật sản xuất hạt lai
thương phẩm ở Trung Quốc đã phát triển đến mức độ cao. Năng suất hạt lai
F1 tăng mạnh từ 0,1 đến 2,5 tấn/ha. Có rất nhiều dòng có khả năng nhận phấn
tốt được tạo ra từ Zhi A, II32A, You – II A [2]. Các dòng phục hồi mới được
phát triển như: IR 26, IR24, IR 661,IR 30, IR 36, IR 2061, Gui 360 …(Yuan
L.P. và cộng sự, 2003) [91]. Kể từ khi tổ hợp đầu tiên là Nan You 2 được tạo
ra từ năm 1974, đến năm 2002 đã có hơn 100 tổ hợp được sản xuất trên diện
tích lớn (Trần Duy Quý, 2002) [33].
Sau gần 40 năm nghiên cứu, các nhà khoa học Trung Quốc đã tạo ra
được hơn 600 dòng bất dục đực di truyền tế bào chất (A) và các dòng duy trì
(B) tương ứng, hơn 200 dòng phục hồi được chọn lọc để tạo ra các tổ hợp lai
có năng suất cao, chất lượng tốt và đưa vào sản xuất đại trà tại nhiều vùng
sinh thái khác nhau, trong đó có nhiều tổ hợp lai nổi bật thuộc hệ Bác ưu,
Kim ưu, Sán ưu, Thanh ưu, Quảng ưu…(Ngô Thế Dân, 2002) [41].
Sau thành công của Trung Quốc, lúa lai nói chung và lúa lai ba dòng
nói riêng đã nhanh chóng được nghiên cứu và phát triển rộng rãi ở các nước
trên thế giới: Nhật Bản, Ấn Độ, Philipines, Myanma, …
7


Tại Nhật Bản, năm 1969 lúa lai đã được Shinjo đề xuất lần đầu tiên.
Năm 1975 ông đã phát triển các dòng CMS dạng BT và các dòng phục hồi

tương ứng có nguồn gốc từ giống Chinsural Boro II trong chọn tạo lúa lai ba
dòng thuộc loài phụ Japonica. Các nhà khoa học Nhật Bản cho rằng dòng bất
dục đực này tốt hơn các dòng bất dục dạng hoang dại và được sử dụng rộng
rãi trong sản xuất lúa lai ba dòng thuộc loài phụ Indica. Takita và Yamaguchi
đã tìm ra các giống chịu lạnh nên làm tăng đáng kể năng suất hạt giống do
các hạt giống này có thể tung phấn nhiều hơn giống mẫn cảm với nhiệt độ
thấp trước đây.
Ấn Độ, năm 1970- 1980 đã nghiên cứu về lúa lai và được tiến hành ở
các trường đại học, các viện nghiên cứu. Đến năm 1989, chương trình nghiên
cứu lúa lai mới được phát triển. Năm 1990 - 1997, Ấn Độ đã công nhận 16
giống lúa quốc gia và đưa vào sản xuất đại trà như các giống APHR1, MGR1 và KRH-1... Trong các thí nghiệm đồng ruộng các tổ hợp lai này cho năng
suất cao hơn các giống lúa thuần từ 16- 40% (Võ Thị Nhung, 2002) [28]. Kĩ
thuật sản xuất hạt giống lúa lai F 1 ở Ấn Độ đã được hoàn thiện, trong những
năm gần đây, năng suất hạt lai F1 đã đạt từ 1,5- 2 tấn/ha trên diện tích lớn
(Sidiqq và Govinza, 1996) [76].
Malaysia, năm 1984 đã bắt đầu nghiên cứu lúa lai và đã thu được năng
suất cao hơn giống truyền thống như IR5852025A/IR54791-19-2-3R đạt
năng suất 4,86 tạ/ha so với giống lúa MR84 là cao hơn 58,6%;
IR62829A/IR46R có năng suất cao hơn MR84 26,1%, đã chọn tạo được một
số dòng CMS địa phương như MH805A, MH1813A, MH1821A. Đến năm
1999, Malaysia đã xác định được 131 dòng phục hồi để sản xuất hạt lai.
Những khó khăn chính trong việc nghiên cứu lúa lai ở Malaysia là độ bất dục
hạt phấn không ổn định, thiếu nguồn CMS, khả năng lai xa thấp và yêu cầu
lượng hạt giống còn cao để đáp ứng cho kỹ thuật gieo thẳng [3].
Indonesia, theo Suprihetno B. và cs (1994) [78] nghiên cứu và phát
triển lúa lai được bắt đầu từ năm 1983 và đánh giá sử dụng nhiều dòng CMS
8


vào chương trình chọn tạo lúa lai. Cũng theo Suprihetno B. và cs (1997) ở vụ

Xuân năm 1994, ba tổ hợp lai 3 dòng là IR5988025A/BR827,
IR58025A/IR53942 và IR5802A/IR54852 đã được thử nghiệm ở Kunigon đã
cho năng suất trên 7 tấn/ha, cao hơn IR64 từ 20- 40%.
Năm 1979, IRRI đã tiến hành nghiên cứu lúa lai một cách hệ thống, từ
năm 1980- 1985 đã có 17 quốc gia nghiên cứu và sản xuất lúa lai. Diện tích
gieo trồng lúa lai đạt tới 10% tổng diện tích lúa toàn thế giới chiếm khoảng
20% tổng sản lượng [29].
Trong các nước sản xuất lúa gạo Đông Nam Á thì Trung Quốc là nước
có sản lượng lúa gạo lớn nhất thế giới. Năm 2000, sản lượng thóc của Trung
Quốc đạt 160 triệu tấn. Ấn Độ là nước có sản lượng lúa đứng thứ 2 trên thế
giới, năm 2000 đạt tới 135 triệu tấn thóc. Các nước còn lại có sản lượng lúa
khá cao là Inđônêsia, Bangladesh, Việt Nam và Thái Lan…
2.2.2. Tình hình sản xuất lúa lai ba dòng tại Việt Nam
Vào năm 1983, Việt Nam bắt đầu nghiên cứu lúa lai tại Hậu Giang và
Hà Nội (Nguyễn Bá Thông, 2001) [42], nguồn vật liệu sử dụng trong việc
nghiên cứu được nhập chủ yếu từ Viện lúa quốc tế (IRRI), xong đây chỉ là
những nghiên cứu mới ở giai đoạn đầu tìm hiểu về lúa lai. Đến năm 1990, Bộ
Nông nghiệp và phát triển Nông thôn đã cho phép một số tổ hợp lai được
trồng thử vào vụ Xuân ở Đồng bằng Bắc Bộ và kết quả cho thấy các tổ hợp
lúa lai cho năng suất cao hơn hẳn lúa thuần. Nếu so với lúa thuần như giống
CR203 thì cao hơn từ 200- 1.500 kg/ha/vụ (Nguyễn Thị Trâm, 2002) [46].
Với năng suất lúa trên, chương trình nghiên cứu lúa lai được sự quan
tâm nghiên cứu như Viện Bảo vệ Thực vật, Viện Cây lương thực - Thực
phẩm, Trường Đại học Nông nghiệp I - Hà Nội, Viện Nông hoá - Thổ nhưỡng
và Trung tâm Khảo nghiệm giống Quốc gia. Kết quả nghiên cứu đã đưa ra
nhiều tổ hợp lúa lai 3 dòng có triển vọng và đã được đưa vào sản xuất thử
như là HR1, H1, H2, UTL2, HYT51, HYT53, HYT54 và HYT55 (Nguyễn
Trí Hoàn, 2002) [25]. Việc xây dựng công nghệ chọn dòng thuần, nhân dòng
9

và sản xuất hạt lai F1 đã thành công [4]. Qua kết quả nghiên cứu lúa lai, diện
tích trồng lúa lai tăng lên rất nhanh. Kết quả này cùng công tác nhập nội hàng
loạt những giống lúa lai của Trung Quốc vào Việt Nam như: Nhị ưu 838, Nhị
ưu 63, Bác ưu 903, Kim quế ưu 99, ... đã làm cho diện tích và sản lượng lúa
lai của Việt Nam tăng lên nhanh chóng. Vụ mùa năm 1991, cả nước trồng
khoảng 100 ha thí điểm và cho kết quả rất khả quan, đến năm 1992 đã tăng
lên tới 11.000 ha và đã đạt được năng suất trung bình là 62,15 tạ/ha. Năm
2002 diện tích lúa lai tăng lên gần 500.000 ha và năng suất bình quân đạt 63
tạ/ha. Trong 10 năm qua, năng suất lúa lai đạt 55- 65 tạ/ha và tương đối ổn
định. Ở các địa phương, năng suất lúa lai đều cao hơn lúa thuần phổ biến từ
20- 30% và nhiều nơi cao hơn 50- 60% [43].
Trong những năm gần đây, ở một số tỉnh phía bắc diện tích lúa lai tăng
lên rất nhanh ở các tỉnh như: Nam Định, Thanh Hoá, Nghệ An, Ninh Bình,
Hà Nam và Phú Thọ. Ngoài ra, diện tích gieo trồng lúa lai còn được mở rộng
ra các tỉnh ở miền Trung và Tây Nguyên như: Quảng Nam, Đắk Lắk... Diện
tích lúa lai ngày càng được mở rộng trong cả vụ xuân và vụ mùa, đến nay lúa
lai đã phát triển trên 39 tỉnh thành trong cả nước. Riêng các tỉnh phía Nam
lúa lai ít được sử dụng do tập quán gieo thẳng, yêu cầu lượng giống lúa lai
nhiều nên không phù hợp với điều kiện của người dân do giá thành hạt giống
lúa lai cao hơn nhiều so với lúa thuần [10].
Ở một số vùng có trình độ thâm canh cao, năng suất lúa lai đã đạt được
13- 14 tấn/ha/vụ [43]. Vì vậy tổ chức FAO coi Việt Nam là nước áp dụng
thành công công nghệ sản xuất hạt lai vào sản xuất đại trà. Việt Nam đã trở
thành nước thứ 2 đứng sau Trung Quốc sản xuất thành công lúa lai trên diện
tích rộng (Trần Duy Quý, 2002) [34].
Năm 2009 diện tích lúa lai vào khoảng 709.816 ha, năng suất đạt 6,40
tạ/ha. Động lực thúc đẩy phát triển lúa lai với tốc độ nhanh là do sự kết hợp
của ba yếu tố: Tiềm năng ƯTL cao về năng suất, sự quan tâm của lãnh đạo
và chính sách hợp lý của nhà nước.

10


Bảng 2.1. Năng suất, diện tích, sản lượng lúa lai Việt Nam từ 2002 – 2009
Năng suất

Năm

Diện tích (ha)

2002

500.000

6,45

2.193.000

2003

600.000

6,50

3.120.000

2004

577.000

6,22

3.556.000

2005

353.000

6,50

-

2006

584.000

-

-

2007

-

-

-

2008

581.362

6,44

-

2009

709.816

6,40

-

Sản lượng (tấn)

(tấn/ha)

( Nguồn: Theo Bùi Bá Bổng 2004, Nguyễn Khắc Quỳnh và Ngô Thị
Thuận 2005, Tống Khiêm 2007, Cục Trồng trọt 2009)
Bảng 2.2. Diện tích lúa lai thương phẩm năm 2008-2009
ĐVT: ha
Vùng
MN phía Bắc
Vùng ĐBSH
Vùng BTB
ĐBSCL
Tổng

2008

Vụ Xuân
74.745
119.372
109.992
5.031
309.140

Vụ Mùa
99.277
87.750
69.950
256.977

2009
Vụ Xuân
94.125
145.111
138.346
8.468
386.050

(Nguồn Cục trồng trọt - Bộ Nông nghiệp 2009)

11

Vụ Mùa
106.641
84.923
68.874
37.249

297.687


Bảng 2.3. Kết quả sản xuất lúa lai một số tỉnh năm 2009
TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Tỉnh
Ninh Bình
Nam Định
Thái Bình
Hà Nam
Hưng Yên
Hải Dương
Hải Phòng
Hà Nội
Bắc Ninh

Diện tích lúa
thương phẩm (ha)
48.713
63.640

18.060
25.673
3.136
18.085
14.146
9.709
19.411

Tỷ lệ (%)
61,3
40,5
10,9
37,1
3,9
14,4
17,1
4,8
26,1

Diện tích
hạt F1 (ha)
35,0
181,7
5,0
40,0
25,0
17,0
58,0
62,0
47,0

(Nguồn Cục trồng trọt - Bộ Nông nghiệp 2009)
Hướng tới ngành sản xuất lúa gạo của Việt Nam sẽ phát triển thành
ngành sản xuất hàng hoá lớn, năng suất cao, chất lượng tốt, hiệu quả kinh tế
cao và có tiềm năng cạnh tranh trên thị trường quốc tế. Tại hội nghị tổng kết
10 năm nghiên cứu và phát triển lúa lai các nhà khoa học và quản lý đều
đánh giá phát triển lúa lai là định hướng đúng, không chỉ một trong những
biện pháp để nâng cao năng suất và sản lượng lúa nhằm bảo đảm an ninh
lương thực trong nước và xuất khẩu mà còn góp phần tích cực chuyển đổi cơ
cấu mùa vụ, chuyển dịch cơ cấu cây trồng. Thông qua các chương trình lúa
lai, Việt Nam đã đào tạo được đội ngũ cán bộ kĩ thuật nghiên cứu, cán bộ
thực hành và nông dân làm lúa lai nhất là trong lĩnh vực sản xuất hạt lai F1.
2.2.3. Tình hình sản xuất lúa lai tại tỉnh Hà Nam giai đoạn 2002- 2009
Hà Nam có diện tích đất tự nhiên 84.953 ha, trong đó diện tích đất sử
dụng vào sản xuất nông nghiệp là 47.321 ha bằng 55,7% diện tích đất tự
nhiên, đất thích hợp cho trồng lúa năng suất cao có diện tích trên 36.500 ha.
Hà Nam là một trong những tỉnh đi đầu trong phong trào sản xuất lúa lai và
đưa lúa lai thương phẩm vào sản xuất với quy mô lớn. Năm 2002 diện tích
gieo cấy lúa lai ở vụ Xuân chỉ có 13.825 ha, năng suất đạt 60 tạ/ha, đến vụ
Mùa diện tích được mở rộng 15.554 ha nhưng năng suất giảm so với vụ xuân
12


chỉ còn 58 tạ/ha. Vụ Xuân 2007 diện tích lúa lai trọng tỉnh tăng lớn 17.509
ha nhưng vụ Mùa giảm mạnh chỉ còn 4.779 ha. Năm 2008 diện tích lúa lai
đạt 21.991 ha trong đó vụ Xuân là 14.191 ha, vụ Mùa là 7.800 ha. Diện tích
lúa lai vụ Xuân 2009 tăng mạnh lên đến 19.116 ha chiếm 55,8 % diện tích
lúa toàn tỉnh, nhưng vụ Mùa giảm mạnh còn 6.557 ha (chỉ chiếm 20 % diện
tích). Năng suất lúa ít có sự biến động lớn, năng suất bình quân qua các năm
đạt 62 – 63 tạ/ha. Diện tích vụ Mùa giảm mạnh qua các năm là do giá thành

của giống lúa lai rất đắt. Mặt khác, trong vụ Mùa thời tiết bất thuận, có nhiều
mưa bão nên thường xuất hiện nhiều sâu bệnh đặc biệt là bệnh bạc lá, đạo
ôn... nên năng suất giảm mạnh.
2.3. Sự biểu hiện ƯTL ở lúa
2.3.1. Khái niệm
ƯTL là hiện tượng con lai có sức sống mạnh hơn bố mẹ hoặc cả cơ thể
cây lai hoặc từng bộ phận, cơ quan của cây lai sinh trưởng phát triển nhanh,
mạnh hơn, có tính chống chịu cao hơn và có phẩm chất tốt hơn bố mẹ. Cho
đến nay trong lĩnh vực chọn tạo giống cây trồng, ƯTL được khai thác rất
thành công trong việc cải tiến năng suất cây trồng.
2.3.2. Cơ sở di truyền
Hiện nay vẫn chưa có cơ sở lý thuyết thống nhất và trọn vẹn để giải
thích hiện tượng ƯTL, có nhiều giả thuyết cùng tồn tại, mỗi giả thuyết chỉ
giới hạn bởi một kết quả thực nghiệm nhất định.
Nhiều tác giả coi ƯTL đựơc tạo ra do hoạt động của các hiệu ứng khác
nhau [43], [46], [57].
(a) Tương tác giữa các alen trong nhân:
* Hiệu ứng trội:
Các tính trạng có lợi sinh trưởng do gen trội kiểm soát, còn các tính
trạng không có lợi do gen lặn qui định, ở con lai F1 các gen trội có lợi ở một
trong hai bố mẹ lấn át toàn bộ các gen lặn có hại ở bố mẹ kia, và toàn bộ số

13


gen trội có lợi tập trung ở con lai F1 nhiều hơn so với bố hoặc mẹ, do vậy tác
dụng lấn át của tính trội và sự tích luỹ các gen trội dẫn tới biểu hiện của ƯTL
[20]. Con lai F1 có độ đồng đều về kiểu hình, do các cá thể đều có kiểu gen
giống nhau.
* Hiệu ứng siêu trội

Ở con lai F1 có hiệu quả tác động của tương tác giữa các alen trên
cùng một locus. Người ta giả thiết rằng, ở trạng thái dị hợp tử thì hai alen trội
– lặn hoàn thành một số chức năng khác nhau và bổ sung cho nhau.
(Sơ đồ): aa < Aa > AA hay a1a1< a1a2> a2a2.
Kết quả về nghiên cứu đột biến thực nghiệm ở nhiều loài cây tự thụ
phấn đã chứng minh cho sự đúng đắn của thuyết này. Vì vậy khi có hiện
tượng đa alen thì tính siêu trội chỉ xuất hiện ở những cặp alen rất khác nhau.
Tuy nhiên một locus không phải chỉ có 2 tính trạng trội và lặn mà có
thể còn các trạng thái trung gian và khác nhau về cấu trúc, chức năng sinh lý.
Ví dụ: Một dòng có kiểu gen là c1c1 và dòng khác có kiểu gen là c2c2. Khi
lai giữa 2 dòng này vớí nhau sẽ có kiểu gen dị hợp tử c1c2, trong trường hợp
này giữa c1 và c2 không có quan hệ trội lặn mà chúng có quan hệ bổ sung lẫn
nhau thể hiện hiệu ứng siêu trội và vượt qua hiệu ứng của tính trội. Lai kép và
ƯTL của lai kép là một minh chứng đúng đắn của giả thuyết siêu trội được
Shull và East nêu ra trong những năm đầu thế kỉ XX. Thành phần của lai kép
gồm 4 dòng tự phối khác nhau, khi ta gieo trồng con lai kép thì sức sống của
con lai kép cao hơn bố mẹ chúng, ví dụ: Khi lai giữa hai lai đơn (A 1xA2) x
(A3xA4) và thu được 4 kiểu gen A1A3,A2 A4, A2 A3, A2 A4, mỗi kiểu gen này là
một dạng dị hợp tử như các con lai ban đầu. Jinks, 1983 đã công bố bằng
chứng đích thực của siêu trội đối với các tính trạng số lượng thì không được
tìm thấy, dù rằng có thể thấy hiện tượng siêu trội là do hiệu ứng không alen
và liên kết không cân bằng là hiện tượng phổ biến tạo nên ƯTL. Vì ƯTL chủ
yếu là biểu hiện sự quyết định của gen đến các mức độ và cường độ của các
quá trình sinh lý. Những giải thích về ƯTL chỉ được chấp nhận nếu dự trên
14


cơ sở di truyền số lượng. Tuy nhiên, ở cây tự thụ phấn các con lai giữa các
dòng, giống khác nhau về mặt di truyền không phải luôn luôn cho ƯTL cao
hơn bố mẹ đồng hợp tử. Vì vậy đối với những cây tự thụ phấn như lúa, lúa

mì… nếu chỉ dựa vào tính dị hợp tử thì khó có thể phân biệt được ảnh hưởng
của siêu trội với hiệu quả tương tác giữa các gen không alen. Glilais, 1988
cho rằng: ƯTL là kết quả tác động giữa kiểu gen và môi trường, ông còn
công bố thêm ở thực vật tự giao hay dị giao khó có thể tách bạch vai trò của
siêu trội đã ảnh hưởng đến sản lượng của giống lai, một cách giải thích đơn
giản chỉ trên cơ sở của dị hợp tử về các gen nhân thì không đủ tin cậy
(Srivastava) (Trích Nguyễn Công Tạn và cs) [41].
* Thuyết cân bằng di truyền:
Theo thuyết này thì cơ chế tự điều hoà phát dục của các tính trạng,
mức độ biểu hiện của mỗi tính trạng được xác định bằng ảnh hưởng của
nhiều yếu tố di truyền khác nhau về mặt đặc trưng tác dụng, trong chúng có
một số gây tác dụng tăng cường tính trạng, một số khác có tác dụng ngược
lại. Sự biểu hiện của mỗi tính trạng là kết quả của sự cân bằng tác dụng giữa
các xu hướng đối lập được gọi là cân bằng di truyền. Mỗi cơ thể có một trạng
thái cân bằng di truyền nhất định đảm bảo cho sự hình thành một kiểu hình
nhất định, thích ứng với điều kiện sống. Khi đem lai hai cơ thể có hai kiểu
cân bằng di truyền khác nhau trong loài, trạng thái cân bằng mới được thiết
lập, có thể là cân bằng di truyền mới tốt hơn thì sẽ xuất hiện những tính trạng
tốt hơn bố mẹ (trường hợp ngược lại thì con lai có ưu thế lai thấp hơn ở bố
mẹ) [41], [46].
(b) Tương tác giữa gen nhân và tế bào chất
ƯTL không chỉ bị chi phối bởi các gen nhân mà còn liên quan tới các
gen tế bào chất, đặc biệt là tương tác giữa gen nhân và gen tế bào chất. Theo
nghiên cứu của một số nhà khoa học, ở một vài tổ hợp, biểu hiện của ƯTL ở
con ai F1 lai thuận nghịch là không giống nhau. Lúa lai được gây tạo nhờ kết
hợp kiểu gen nhân với nền tế bào chất khác nhau cũng bộc lộ các mức độ
15