Đánh giá khả năng thích ứng của một số tổ hợp lúa lai f1 mới chọn tạo tại lào cai

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÁI NGUYÊN

--------o0o-------ĐỖ THỊ BẮC

Tên đề tài:

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THÍCH ỨNG CỦA MỘT SỐ
TỔ HỢP LÚA LAI F1 MỚI CHỌN TẠO TẠI LÀO CAI

Chuyên ngành: Trồng trọt
Mã số: 60.62.01

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Hữu Hồng

Thái Nguyên, 2010


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận
văn này là hoàn toàn mới và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một
học vị nào.
Mọi sự giúp đỡ cho việc hoàn thành luận văn đều đã được cảm
ơn. Các thông tin, tài liệu trình bày trong luận văn này đã được chỉ rõ
nguồn gốc.
Thái Nguyên ,ngày 10 tháng 10 năm 2010
Tác giả luận văn

Đỗ Thị Bắc

LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực tập và thực hiện đề tài này, tôi đã nhận được sự
quan tâm giúp đỡ của Ban giám hiệu Trường Đại học Nông Lâm Thái
Nguyên, Khoa sau đại học, Viện nghiên cứu lúa Trường Đại học Nông nghiệp
Hà Nội, Trung tâm Giống NLN Lào Cai, Phòng thí nghiệm trung tâm, các
thầy giáo, cô giáo, bạn bè, đồng nghiệp và gia đình.
Trước tiên tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo
PGS.TS. Nguyễn Hữu Hồng - Trưởng phòng Đào tạo, Trường Đại học Nông
Lâm Thái Nguyên - người hướng dẫn khoa học thứ nhất đã tận tình giúp
đỡ tôi trong quá trình hoàn thành luận văn này.
Đồng thời tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới toàn thể các thầy, cô
giáo trong khoa Sau đại học Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, các thầy
cô giáo giảng dạy chuyên ngành lúa thuộc Viện nghiên cứu lúa Trường Đại
học Nông nghiệp Hà Nội, Trung tâm nghiên cứu lúa lai thuộc Viện Khoa học
kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam đã giúp đỡ tôi hoàn thành tốt bản luận văn
này.
Nhân dịp này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất tới tất cả các
thầy cô giáo, bạn bè đồng nghiệp, cơ quan và gia đình đã quan tâm động
viên tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài.
Tôi xin trân thành cảm ơn!
Tác giả

Đỗ Thị Bắc


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

.......................................................................................................... 1
1.Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................. 1
2. Mục têu nghiên cứu của của đề tài .................................................................
3
4. Ý nghĩa khoa học và thực tễn của đề tài.........................................................
3
5. Phạm vi nghiên cứu của đề tài .......................................................................
3
Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA
ĐỀ TÀI......................................................................................................
5
1.1. Tổng quan về lúa ưu thế lai và lịch sử nghiên cứu lúa ưu thế lai
............... 5
1.2. Cơ sở sinh lý của hiện tượng ưu thế lai .....................................................
12
1.3. Một số nghiên cứu xác định cơ sở di truyền của hiện tượng ưu thế lai ...
12
1.4. Sự biểu hiện ưu thế lai ở con lai F1 ............................................................
13
1.4.1. Ưu thế lai về bộ rễ ......................................................................... 13
1.4.2. Ưu thế lai trên các cơ quan sinh sản.............................................. 13
1.4.3. Ưu thế lai về chiều cao cây ........................................................... 15
1.4.4. Ưu thế lai về khả năng đẻ nhánh ...................................................
16
1.4.5. Ưu thế lai về năng suất chất khô và chỉ số thu hoạch ...................
16
1.4.6. Ưu thế lai về khả năng chống chịu ................................................ 17


1.4.7. Ưu thế lai về một số chỉ tiêu sinh lý.............................................. 18

1.5. Kết quả sản xuất hạt lai F1 ở Việt Nam những năm gần đây ...................
18
1.6. Các phương pháp khai thác và sử dụng ưu thế lai ở lúa............................
19
1.6.1. Phương pháp “ba dòng” ................................................................ 20
1.6.2. Phương pháp “hai dòng” ............................................................... 34
1.6.3. Phương pháp chọn tạo giống lúa lai một dòng.............................. 39


Chương 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............ 44
2.1. Vật liệu nghiên cứu......................................................................................
44
2.2. Nội dung nghiên cứu ...................................................................................
45
Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN.................... 56
3.1. Một số đặc điểm chủ yếu về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hộị liên quan
sản xuất nông nghiệp của Tỉnh Lào Cai ............................................................
56
3.1.1. Vài nét về điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội tỉnh Lào Cai .......... 56
3.1.2. Điều kiện khí hậu .......................................................................... 57
3.1.3. Tình hình sản xuất nông nghiệp ở Lào Cai những năm qua ........ 59
3.2. Kết quả đánh giá một số tổ hợp lúa lai mới chọn tạo và sản xuất tại Lào
Cai ........................................................................................................................
61
3.2.1 Kết quả khảo nghiệm một số tổ hợp lúa lai mới chọn tạo tại Lào Cai
-vụ Xuân 2009 ................................................................................................. 62
3.2.2. Kết quả khảo nghiệm một số tổ hợp lúa lai vụ Mùa 2009 ............ 70
3.3. Thử nghiệm sản xuất - vụ Xuân 2010 ........................................................
80
3.3.1. Tình hình sinh trưởng và phát triển của tổ hợp lúa lai ưu tú

tham
gia khảo nghiệm tại một số vùng sinh thái của Lào Cai. ................................ 80
3.3.2 Tình hình sâu bệnh hại trên đồng ruộng và tnh thích ứng của
tổ
hợp lúa lai ưu tú tham gia thử nghiệm ............................................................
81
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................ 84
1. Kết luận ...........................................................................................................
84
2. Kiến nghị .........................................................................................................
85


TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ
LỤC


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1. Các giống lúa lai tham gia khảo nghiệm ở vụ Xuân, Mùa 200944
Bảng 3.1: Diễn biến một số yếu tố khí hậu chính qua các tháng trong năm
trung bình 5 năm 2005 – 2010 tại Lào Cai............................... 58
Bảng 3.2: Diễn biến diện tch, năng suất lúa trung bình toàn tỉnh Lào Cai .....
59
Bảng 3.3: Cơ cấu lúa lai và năng suất lúa tại Lào Cai............................. 60
Bảng 3. 4: Các giai đoạn sinh trưởng của các giống lúa lai mới chọn tạo tại
Lào Cai Vụ Xuân 2009 ............................................................ 63
Bảng 3.5 : Một số đặc điểm hình thái của các tổ hợp lai tham gia thí
nghiệm vụ Xuân 2009 ............................................................ . 64
Bảng 3.6. Đặc tnh nông sinh học các tổ hợp lúa lai tham gia thí nghiệm . 65

Bảng 3.7. Tính chống chịu đồng ruộng của các giống lúa lai qua đánh giá vụ
Xuân 2009 ......................................................................... . 66
Bảng 3.8: Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lúa
lai mới chọn tạo tại Lào Cai - vụ Xuân 2009 ........................... 68
Bảng 3.9. Ưu thế lai tiêu chuẩn về chiều dài bông, số hạt/bông và năng suất ...
69
Bảng 3.10: Các giai đoạn sinh trưởng của các tổ hợp lúa lai tại Lào Cai .. 71
vụ Mùa 2009 ........................................................................................... . 71
Bảng 3.11. Một số đặc điểm các tnh trạng hình thái và số lượng của các tổ
hợp lúa lai vụ Mùa 2009......................................................... . 73
Bảng 3.12. Đặc tnh nông sinh học các tổ hợp lai trong vụ Mùa 2009 ...... 74
Bảng 3.13. Tính chống chịu đồng ruộng của các tổ hợp tham gia thí nghiệm
đối với một số sâu bệnh hại chính ở vụ Mùa 2009................... 75
Bảng 3.14. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lúa
lai tại Lào Cai - vụ Mùa 2009 ................................................. 77


Bảng 3.15. Ưu thế lai tiêu chuẩn một số chỉ tiêu số lượng và năng suất các
tổ hợp lai - vụ Mùa 2009 ......................................................... 79
Bảng 3.16:Tình hình sinh trưởng và phát triển của hai tổ hợp lúa lai ....... 80
Bảng 3.17: Đánh giá mức độ nhiễm sâu bệnh của hai tổ hợp lai ưu tú lúa
lai chọn tạo được ................................................................... .
81
Bảng 3.18: Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của tổ hợp lai
tham gia khảo nghiệm
..................................................................... . 82
Bảng 3.19: Năng suất của tổ hợp lúa lai tham gia thử nghiệm tại các vùng
sinh thái của Lào Cai - vụ xuân 2010 ...................................... 83

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 3.1 Năng suất trung bình lúa lai và năng suất lúa trung bình toàn
tỉnh Lào Cai ........................................................................................... . 60


1

MỞ ĐẦU
1.Tính cấp thiết của đề tài
Lúa gạo là lương thực của 3 tỉ người trên thế giới, phần lớn lúa gạo
tên thế giới được tiêu thụ bởi những nông dân trồng lúa. Sản lượng lúa gia
tăng trong thời gian qua đã góp phần xoá đói, giảm nghèo, mang lại an sinh
xã hội. Hơn một thập kỷ qua, việc áp dụng các tến bộ kỹ thuật về ưu thế lai
trong sản xuất lúa gạo đã đạt được những thành công hết sức to lớn. Lúa
ưu thế lai với diện tch gieo trồng hàng chục triệu ha ở Trung Quốc đã góp
phần tạo nên một cuộc “cách mạng xanh” ở đất nước có trên một tỷ dân này.
Ở Việt Nam, mặc dù mãi đến đầu thập kỷ 90 lúa lai mới bắt đầu
được gieo trồng ở các tỉnh phía Bắc, các chương trình dự án nghiên cứu và
phát triển lúa lai được triển khai nhờ sự trợ giúp của FAO và Trung Quốc,
nhưng chúng ta rất tự hào về những gì mà các nhà khoa học nông nghiệp Việt
Nam đã đạt được. Diện tch lúa lai của Việt Nam đã đạt gần nửa triệu ha, lúa
lai đã làm nên một bước đột phá mới về năng suất lúa, rút ngắn chênh lệch
năng suất lúa giữa các vùng. Cũng gần 20 năm qua, nhiều thế hệ giống lúa ưu
thế lai nhập từ Trung Quốc đã được chúng ta đánh giá, lựa chọn và khuyến
cáo để nông dân mở rộng ra sản xuất, chương trình nghiên cứu tạo giống và
sản xuất hạt lai với giống Bác ưu 64, Bác ưu 903, Nhị ưu 63, Nhị ưu 838… từ
nguồn bố mẹ của nước ngoài cũng đã được chúng ta ứng dụng thành công.
Nhiều giống lúa ưu thế lai trong nước cũng đã được công nhận giống
quốc gia hoặc khu vực hóa, như

VL-20, TH3-3, HYT-57, HYT-83..và

khuyến cáo cho nông dân mở rộng. Các giống này có ưu thế lai không chỉ về
năng suất mà cả về tính chống chịu, phẩm chất ăn uống và được đánh
giá tương đương các giống của Trung Quốc.


2

Tuy nhiên, sản xuất lúa lai của Việt Nam còn nhiều bất cập: ưu thế lai,
độ thuần dòng mẹ, dòng bố của các tổ hợp có nguồn gốc từ Trung Quốc mà
chúng ta duy trì chưa cao, tâm lý sùng ngoại của nông dân, và những tổ hợp
đang phổ biến đã bộc lộ những điểm yếu cả về năng suất và chống chịu.
Phần lớn giống lai ở vụ Xuân chúng ta phải nhập từ Trung Quốc, các giống
cho vụ Mùa thì đơn điệu và nhiễm bệnh bạc lá nặng.
Nằm trong khu vực miền núi phía Bắc, Lào Cai là một trong những tỉnh
đi đầu trong phong trào sản xuất hạt lai và mở rộng diện tích lúa lai F1 với
gần 60% diện tích trong tỷ lệ cơ cấu giống lúa, tỉnh đã chủ động sản xuất và
cung ứng giống lúa lai F1 là VL20, Bác ưu 903, Bác ưu 253 và một số giống lúa
lai do Lào Cai chọn tạo như LC25, LC212, LC270. Thành công này đã góp
phần vô cùng quan trọng trong việc ổn định sản lượng và nâng cao năng suất
lúa của Lào Cai khi mà một phần diện tch trồng lúa đã được dành cho công
nghiệp, dịch vụ và chuyển đổi sang trồng các cây trồng khác.
Những bất cập về mở rộng diện tích lúa lai một cách vững chắc và
chủ động sản xuất cung ứng hạt lai F1 của Lào Cai cũng không nằm ngoài
các vấn đề đã nêu trên. Cho nên, nghiên cứu chọn tạo và đánh giá để cho ra
đời các tổ hợp lai mới phục vụ sản xuất trong nước là hết sức cần thiết nhằm
tm ra các giống, các tổ hợp thực sự có ưu thế về năng suất, có khả
năng chống chịu và chất lượng gạo tốt đáp ứng tốt hơn nhu cầu của
người tiêu dùng. Đặc biệt việc khảo nghiệm đánh giá sẽ giúp các địa phương
trong đó có Lào Cai lựa chọn được các tổ hợp lai, sản xuất hạt lai mang

thương hiệu “Lào Cai” thực sự để chúng ta chủ động hơn trong sản xuất và
cung ứng hạt lai, để lúa ưu thế lai có thể phát triển ổn định và bền vững.
Vì những lý do đó chúng tôi lựa chọn và tến hành đề tài:
“ Đánh giá khả năng thích ứng của một số tổ hợp lúa lai F1 mới
chọn tạo tại Lào Cai ”


3

2. Mục tiêu nghiên cứu của của đề tài
- Tiến hành khảo nghiệm, so sánh, đánh giá được tính thích ứng và
ưu thế lai, các đặc điểm nông sinh học cũng như chống chịu của các tổ hợp
lai, nhằm tìm ra 1-2 tổ hợp có các ưu điểm nổi bật.
-

Lựa chọn 1-2 tổ hợp tốt nhất tến hành thử nghiệm sản xuất

nhằm đánh giá khả năng sinh trưởng, khả năng thích ứng và cho năng suất
tại một số vùng sinh thái của Lào Cai.
3. Yêu cầu của đề tài:
- Nghiên cứu các chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển, các đặc điểm
nông sinh học , khả năng chống chịu sâu bệnh, năng suất và các yếu tố cấu
thành năng suất của các tổ hợp lúa lai.
- Đề xuất một số tổ hợp có triển vọng và tến hành thử nghiệm sản
xuất đánh giá năng suất, khả năng thích ứng của một số tổ hợp lai có triển
vọng tại một số huyện của tỉnh Lào Cai.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
+ Từ việc nghiên cứu các giống lúa lai và đánh giá các chỉ tiêu nông,
sinh học của các giống đó sẽ góp phần chọn lọc, đề xuất được các tổ hợp mới
không chỉ có ưu thế về tiềm năng năng suất mà còn cả các khía cạnh về

chống chịu và chất lượng phục vụ cho việc ổn định và mở rộng diện tch lúa
lai vụ Xuân cũng như vụ Mùa trên địa bàn Lào Cai
+ Tập hợp được các thông số kỹ thuật, tiến tới xây dựng và hoàn thiện
quy trình phục vụ triển khai sản xuất một số tổ hợp lai triển vọng
5. Phạm vi nghiên cứu của đề tài
Đề tài thực hiện trên địa bàn tỉnh Lào Cai- một tỉnh nông nghiệp của
vùng miền núi phía Bắc phục vụ mục têu nâng cao năng suất và chất lượng


4

lúa gạo của tỉnh nhằm nâng cao giá trị thu nhập trên đơn vị canh tác, nâng
cao
đời sống nông dân trong tỉnh.
Đề tài thực hiện cả 2 vụ lúa Xuân, vụ Mùa năm 2009 và 2010, nếu
được sẽ tiếp tục mở rộng và hoàn thiện quy trình sản xuất một hoặc hai tổ
hợp lai có triển vọng mở rộng ở Lào Cai.


5

Chương 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI

1.1. Tổng quan về lúa ưu thế lai và lịch sử nghiên cứu lúa ưu thế lai
Ưu thế lai (heterosis) là một thuật ngữ để chỉ tính hơn hẳn của con
lai F1 so với bố mẹ 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 khác [9].
Ưu thế lai (heterosis) cũng được định nghĩa là hiện tượng sinh

học, trong đó cây lai F1 của 2 bố mẹ khác nhau về di truyền biểu hiện sự ưu
thế về sinh trưởng ít nhất so với trung bình của bố, mẹ (P1+P2)/2 .
Việc sử dụng rộng rãi giống lai F1 vào sản xuất đã góp phần làm tăng
năng suất nhiều loại giống cây trồng, đặc biệt là các cây lương thực và cây
thực phẩm, làm tăng thu nhập và hiệu quả của sản xuất nông nghiệp. Ưu
thế lai là một hiện tượng khá phổ biến trong trồng trọt và chăn nuôi.
Ngay từ những năm đầu của thế kỷ XX, lúa lai đã trở thành vấn đề
thời sự được nhiều nhà khoa học quan tâm. Hiện tượng ưu thế lai
được Shull sử dụng (1908) để mô tả sự kích thích do kết quả của sự tăng
tnh dị hợp và được sử dụng đồng nghĩa với cường lực lai để mô tả những
ảnh hưởng có lợi của quá trình lai tạo.
Có khá nhiều các phát minh khoa học và công trình nghiên cứu về lúa
lai đã được ghi nhận. Đi đầu trong lĩnh vực này là J.W. Jones (người Mỹ) đề
cập đến ưu thế lai của lúa vào năm 1926, trong đó năng suất là tnh trạng
được chú ý đặc biệt hơn cả. Sau đó các nhà di truyền và chọn giống đã tiếp
tục đi sâu nghiên cứu bản chất ưu thế lai, tìm hướng khai thác hiệu quả
của ưu thế


6

lai phục vụ sản xuất với mục tiêu tạo ra các giống ưu thế lai có những bước
đột phá về năng suất và tnh chống chịu.
Vấn đề nghiên cứu và mở rộng sản xuất lúa lai thương phẩm được đề
xuất ngay từ rất sớm bởi một nhóm các nhà khoa học nông nghiệp các nước
trồng lúa (Sampath.S, Mohathy H.K, 1954; Kawano, 1969; Jenning, 1969;
Swaminathan và cộng sự 1972). [61], [46], [44]; các nhà khoa học Mỹ
(Carnahan & cộng sự 1972). [32]; các nhà khoa học Nhật Bản (Shinjyo và
Omura, 1966). [67]; các nhà khoa học Viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI)
(Athwal và Virmani, 1972)[34]. Tuy nhiên, các công trình nghiên cứu đều

gặp trở ngại và khó khăn trong việc tm ra phương pháp sản xuất hạt
lai thích hợp, đặc biệt việc nhân dòng bố mẹ, vì vậy việc triển khai sản
xuất rộng để có đủ giống cho việc gieo cấy đời F1 còn nhiều vấn đề tồn tại.
Dân số và vấn đề an ninh lương thực luôn là vấn đề nan giải trong
nhiều năm ở Trung Quốc, chính vì vậy nhà nước Trung Quốc đã rất chú
trọng đầu tư cho lĩnh vực nghiên cứu lúa lai. Sau nhiều năm nghiên
cứu, cuối cùng các nhà khoa học Trung Quốc đã tìm ra phương pháp và cách
sản xuất hạt lai thành công trên diện rộng.
Năm 1964, Yuan Long Ping đã phát hiện ra nguồn bất dục đực đột biến
đầu tiên trên giống Indica chín muộn ở khu vực Dong-Jing-Xian (Lizebing và
Zhu Yingguo, 1988) [ 54 ]
Năm 1970 Libihu, [51] phát hiện ra cây lúa dại bất dục đực tự nhiên
(ký hiệu là WA), trên đảo Hải Nam. Đây là khám phá mang tính chất quyết
định, là công cụ quan trọng để nghiên cứu và phát triển lúa lai .
Năm 1973 Yuan L.P, [91] bằng phương pháp lai trở lại (Back cross) đã
thành công trong việc chuyển gen bất dục đực kiểu hoang dại (WA) vào lúa
trồng, tạo ra các dạng bất dục đực di truyền tế bào chất tương đối ổn định,
mở


7

đường cho công tác khai thác ưu thế lai thương phẩm sau này. Năm 1975 kỹ
thuật sản xuất hạt lúa lai “ba dòng” ở Trung Quốc đã được hoàn thiện và
lúa lai đã được gieo trồng trên diện tích đại trà ở nhiều tỉnh thành.
Năm 1976, Trung Quốc đã sản xuất được một lượng lớn hạt lúa lai F1
và đã gieo cấy tới 140 ngàn ha. Do có ưu thế lai cao về năng suất nên
diện tch lúa lai đã không ngừng được mở rộng, năm 1992 Trung Quốc đã
gieo trồng được 17,58 triệu ha lúa lai, chiếm tới 53,9% tổng diện tch lúa.
Năng suất lúa lai của Trung Quốc cao hơn trung bình 20% so với năng suất

lúa thường tốt nhất .
Kể từ 1976 tới nay, Trung Quốc tiếp tục quan tâm và đầu tư mạnh vào
lĩnh vực công nghệ sản xuất lúa lai và một chương trình lớn đã được xây
dựng nhằm đảm bảo cho sản xuất nông nghiệp của Trung Quốc có đủ sức
đáp ứng nhu cầu lương thực cho hơn 1 tỷ dân của nước này.
Ngoài việc nghiên cứu và phát triển lúa lai 2 dòng, Trung Quốc còn
nghiên cứu và phát triển lúa thuần, đặc biệt là con đường khám phá
tính năng đa phôi để phát triển lúa lai 1 dòng nhờ việc sử dụng thể vô phối
(Apomixis) và cố định ưu thế lai [98].
Trình tự phát triển nghiên cứu lúa lai ở Trung Quốc đã được xác định
theo con đường: 3-2-1, (ba dòng, hai dòng và một dòng). Diện tch lúa lai 2
dòng của Trung Quốc năm 1999 ước tnh khoảng 150.000-160.000ha, chiếm
khoảng trên 1% diện tích lúa lai. Hiện nay diện tích lúa lai ở Trung Quốc
chiếm 55% diện tích đất trồng lúa , sản xuất hạt lai ở Trung quốc đã đạt
được nhiều thành công hết sức to lớn, nhiều tổ hợp siêu lúa lai đã ra
đời, đã có những tổ hợp lúa lai cho năng suất đạt tới trên 17 tấn/ha/vụ.
Chương trình tạo giống siêu lúa của Trung Quốc được tến hành theo
trình tự pha I, Pha II và pha III. Những thành công trong pha I và II đã mở ra


8

triển vọng lớn cho chương trình tạo siêu lúa lai của nước này. Trong pha III
gene C4 từ ngô sẽ được nhân vô tính và chuyển cho siêu lúa lai với mục tiêu
phổ cập rộng rãi các giống lúa siêu lai có năng suất 13,6 tấn/ha vào năm
2010.
Sự thành công to lớn trong nghiên cứu và phát triển lúa lai ở
Trung Quốc đã làm nhiều nước phải thay đổi quan điểm về loại cây trồng
này. Tiến độ nghiên cứu lúa lai những năm gần đây đang phát triển với tốc
độ cao và đa dạng, năm 1990 bằng con đường gây đột biến nhân tạo, Nhật

Bản đã tạo ra được dòng bất dục mẫn cảm với nhiệt độ (TGMS). Khái niệm và
con đường lúa lai 2 dòng ra đời, các giống lúa lai 2 dòng với tiềm năng năng
suất cao là nhờ sự phát hiện và sử dụng gen tương hợp rộng trong chương
trình phát triển lúa lai giữa các loài phụ (Indica/Japonica).
Năm 1993, nghiên cứu lúa lai cũng được bắt đầu triển khai ở Viện
nghiên cứu lúa Bangladesh (BRRI), một số dòng CMS ổn định đã được đề
xuất là: IR6768A, IR68725A, IR66707A, tỷ lệ nhận phấn ngoài đạt từ 2243,4%. Việc sản xuất hạt lai F1 cũng đã được đề nghị gieo cấy trên tổ hợp
2R:14A [9].
Lúa lai được triển khai nghiên cứu ở Ấn Độ từ khá sớm, và đã xây
dựng được mạng lưới nghiên cứu lúa lai gồm 12 Trung tâm. Năm 1996, Ân
Độ đã sản xuất được 1.300 tấn hạt lai F1 và gieo cấy được 50.000 ha lúa lai,
nhiều kết luận khoa học rất có giá trị đã được ghi nhận, đặc biệt việc tạo
dòng CMS mới bằng lai xa giữa lúa trồng với lúa dại. Năm 2001, diện tích
trồng lúa lai của Ấn Độ đạt 180.000 ha và tăng lên 560.000 ha trong năm
2009, tương ứng với diện tích sản xuất hạt lai của Ấn Độ đạt 4.350 ha năm
2009, với năng suất hạt lai bình quân đạt 1.997 kg/ha [58].
Nghiên cứu lúa lai cũng được triển khai ở hầu khắp các nước Nam á và
Đông Nam Châu á. Ở Philippin, giống lúa IR62884H (IR58025A/IR3486-


9

179-1-2-1 R) đã được công nhận giống quốc gia, ưu thế lai chuẩn của giống
này đạt 16,4% trong mùa mưa và 26,8% trong mùa khô (Ngô Thế Dân, lúa lai
ở Việt nam) [9]. Năm 2003 diện tch lúa lai của Philippine là 103.000 ha, tăng
lên 200.000 ha vào năm 2009, tuy nhiên năng suất hạt lai của Philippine mới
đạt 900kg/ha (Virmani, 2009) [79].
Việt Nam là nước nghiên cứu lúa lai muộn, đến đầu những năm 1980
chúng ta mới bắt đầu nghiên cứu lúa lai trong điều kiện còn nghèo nàn về cơ
sở vật chất và nguồn cán bộ. Viện nghiên cứu lúa đồng bằng sông Cửu Long

và một số Viện nghiên cứu nông nghiệp ở phía Bắc đã tiến hành
chương trình này với sự phối hợp của IRRI. Cho đến nay hệ thống nghiên
cứu lúa lai đã được củng cố với sự thành lập Trung tâm nghiên cứu và phát
triển luá lai thuộc Viện khoa học kỹ thuật nông nghiệp Việt Nam (1994) và
lúa lai cũng đang được nghiên cứu rộng khắp: Trường đại học nông nghiệp
Hà Nội, Viện di truyền nông nghiệp, Công ty giống cây trồng các tỉnh...
Năm 1991, diện tích lúa lai của Việt Nam mới chỉ có 100 ha, đến năm
2001 con số đã tăng lên 480.000ha. Năng suất lúa lai bình quân từng năm
đạt khoảng 60-65 tạ/ha. Do áp dụng giống lúa lai, sản lượng lúa đã tăng lên
trong năm 2001 khoảng 600.000 tấn. Diện tích lúa lai ở Việt Nam đã
tăng lên
600.000ha trong năm 2003,
[1].
Các giống lúa lai trong sản xuất hiện nay phần lớn là giống Trung Quốc
gồm chủ yếu là loại lai 3 dòng còn lai 2 dòng chỉ chiếm khoảng 100.000 ha.
Một số tổ hợp lai 2,3 dòng có triển vọng ở Việt Nam như VL20 của Trường
Đại học Nông nghiệp Hà Nội, HYT57 của Trung Tâm nghiên cứu lúa lai. Sản
xuất hạt giống lai trong nước cũng được thực hiện từ năm 1992, đến
năm
2001 diện tích sản xuất hạt lai đã lên tới 1.450ha, cho sản lượng khoảng


1
0 lượng giống mà chúng ta phải nhập
2.400 tấn, đáp ứng được 15% nhu cầu

từ Trung


1

01

Quốc (khoảng 16.000 tấn). Kinh nghiệm sản xuất hạt lai cũng đã được tch
luỹ, những năm đầu năng suất hạt lai mới chỉ đạt 300kg/ha, đến năm 2001
năng suất hạt lai đã đạt trung bình 1.700kg (Bùi Bá Bổng, 2/2002) [5].
Năm 2002, diện tích sản xuất hạt lai đã tăng lên 1.600 ha, năng suất
trung bình 2.400kg/ha, sản lượng đạt gần 4.000 tấn. Vụ Đông Xuân 2002,
công ty giống cây trồng Miền Nam, công ty Hưng Nông sản xuất tổ hợp lai
BoA/Quế 99 và BoA/ Trắc 64 ở Miền Trung và Tây Nguyên đã đạt năng suất
3,5tấn/ha.

4

Việt Nam cũng đã dần hình thành chiến lược phát triển lúa lai, nhằm
nội địa hoá nguồn cung ứng giống tạo thế chủ động cho nông dân.
Pháp lệnh về giống cây trồng và bảo hộ quyền tác giả đã bắt đầu có hiệu
lực, một vài giống ưu thế lai của các nhà khoa học đã được bán nhượng
bản quyền tác giả như giống VL-20 của tác giả Nguyễn Văn Hoan - Đại học
Nông nghiệp Hà Nội.
Trong các năm qua, Nhà nước đã đầu tư cho chương trình sản xuất lúa
lai, năm 2001 chương trình hỗ trợ sản xuất hạt giống lúa lai là 6,2 tỷ đồng.
Chương trình lúa lai cũng đã được trợ giúp của Quốc tế với 2 dự án của FAO
đã hoàn tất là VIE/2251 và VIE/6614 và dự án nghiên cứu và phát triển lúa lai
Châu á tiếp tục vào năm 2002 (Bùi Bá Bổng, 2/2002) [ 2 ].
Để nhanh chóng chuyển giao tến bộ kỹ thuật về lúa lai ra sản xuất, hệ
thống nghiên cứu lúa lai đã tập trung nghiên cứu các quy trình sản xuất hạt
lai F1. Nhiều quy trình đã được Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn công
nhận là quy trình tạm thời như quy trình sản xuất hạt lai F1 của tổ hợp Bác ưu
64 của Viện khoa học kỹ thuật nông nghiệp Việt Nam, Bác ưu 253 của Trung
tâm giống cây trồng Nam Định. Các quy trình được công nhận chính thức là:

Quy trình sản xuất F1 tổ hợp Bác ưu 903, tổ hợp Nhị ưu 63 và 838 được
nghiên cứu và đề xuất


1
11

bởi Viện khoa học kỹ thuật nông nghiệp Việt Nam. Dòng BoA-84 và các dòng
bố tương ứng Trắc 64, Quế 99 được chọn lọc từ vật liệu của Trung Quốc có
độ bất dục ổn định ở Việt Nam, cho con lai năng suất cao hơn 2 tổ hợp Bác
ưu 903 và Bác ưu 64, được Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn công
nhận giống quốc gia năm 2009. Qua dự án giống lúa lai hàng trăm tấn giống
bố mẹ được nhân ở trong nước đã được đưa vào sản xuất hạt lai F1. Chương
trình chọn tạo giống lúa lai chất lượng cao cũng thu được những kết quả đáng
khích lệ. Tổ hợp lúa lai 3 dòng chất lượng cao, thích ứng rộng HYT- 83 cùng
với tổ hợp lúa lai 2 dòng chất lượng cao TH3-3 đã được công nhận tạm thời
năm 2003. Hai tổ hợp này nhanh chóng được sản xuất chấp nhận. Tuy nhiên,
sản xuất hạt lúa lai ở Việt nam còn khá nhiều bất cập, đầu tư dàn trải, những
nghiên cứu có tính chiến lược cho sản xuất hạt lai ở Việt Nam còn nhiều hạn
chế. Tổ hợp chủ lực cho vụ Xuân như Nhị ưu 838 và Nhị ưu 63, chọn thuần và
nhân giống dòng A, B hoặc R còn có những khiếm khuyết chưa khắc phục
được, chẳng hạn dòng CMS nhị 32A, dòng TGMS peiai-64S chưa ổn định về
tnh bất dục, khi sử dụng trong sản xuất hạt lai F1 thì chất lượng và ưu thế lai
chưa cao.
Nguyễn Quang Thạch (2009), Trường Đại học nông nghiệp Hà Nội
cùng cộng sự đã tiến hành nghiên cứu việc nhân nhanh dòng lúa bất dục đực
Pei ải-64 bằng phương pháp in vitro đã xây dựng được quy trình nhân nhanh
dòng bất dục đực Pei ải-64 bao gồm: Chế độ khử trùng hạt giống, chế độ
nuôi cấy lát mỏng, nhân nhanh chồi lúa bằng kỹ thuật nhân cụm chồi, môi
trường nhân nhanh là môi trường MS.

Các tác giả Lê Hùng Lĩnh, Hồ Hữu Nhị, Nguyễn Trí Hoàn (2009) đã
nghiên cứu chọn tạo một số dòng bất dục với nhiệt độ (TGMS) dựa trên
phương pháp lai hữu tính và làm thuần bằng kỹ thuật nuôi cấy bao phấn.
Kết quả đã chọn được các dòng triển vọng BioMS 3, BioMS 5, BioMS 10 có
độ bất dục là 100% .


1
21

1.2. Cơ sở sinh lý của hiện tượng ưu thế lai
Sự tăng năng suất hạt đã dẫn đến tăng hàm lượng chất khô, là kết quả
của việc tăng chỉ số diện tích lá (LAI) và tốc độ phát triển của chiều cao cây,
tăng chỉ số thu hoạch, kết quả của sự tăng số hoa trên bông, tăng khối lượng
nghìn hạt (Ponnuthurai và CS, 1984; Araki và CS, 1986; Blanco và CS, 1986;
Agata, 1990) [59] , [33], [9].
Yamaguchi ( 1994 ) cũng đã quan sát thấy ưu thế lai về hàm lượng chất
khô tồn tại ở cả 2 giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng và sinh trưởng sinh thực,
thấp hơn ở giai đoạn trổ và khôi phục lại một phần ở lúc chín [ 9 ].
Vai trò của các hoạt động sinh lý trong ưu thế lai của lúa cũng đã được
kiểm chứng bởi nhiều tác giả: Maruyama và cộng sự, 1982 thu được kết quả
dương tnh. Nhưng Kabuki và cộng sự, 1976; 1993; Yamachi và Yoshida,
1985 lại thông báo kết quả ngược lại.
Deng (1988) đã thông báo cơ sở sinh hóa của hiện tượng ưu thế
lai. Theo ông có sự sai khác về hoạt tính của men amylose và αamylose ở hạt
đã nẩy mầm giữa bố mẹ và con lai…[34].
1.3. Một số nghiên cứu xác định cơ sở di truyền của hiện tượng ưu thế lai
Một vài phương pháp sinh học đã được dùng để nghiên cứu cơ sở di
truyền của ưu thế lai. Chúng bao gồm thử khả năng kết hợp, (Sprague và
Tatum, 1942) phân tch 3 và 6 thông số (Jink và Jones, 1958) dùng vật liệu

thử (Mather và Jinks, 1971); lai dialen (Hayman, 1954…) và lai ba (triple test
cross analysis-Keasey và Jinles, 1968).
Nghiên cứu về khả năng kết hợp có liên quan đến ưu hế lai được thực
hiện bởi Kim và Rutger (1988), Virmani, 1984. Tất cả đều sử dụng lai dialen
theo mô hình của Grifing. Trừ một vài trường hợp ngoại lệ, còn hầu hết các
nghiên cứu


1
31

đều kết luận GCA và SCA quyết định đến tnh trạng năng suất và do tác
dụng cộng tnh hoặc không cộng tnh của các gen (Hoàng Tuyết Minh, 2002) [
9 ].
1.4. Sự biểu hiện ưu thế lai ở con lai F1
1.4.1. Ưu thế lai về bộ rễ
Ưu thế lai về bộ rễ là một trong các chỉ têu được các nhà chọn
tạo giống đánh giá cao đối với con lai F1. Nhiều kết quả nghiên cứu đã xác
định con lai F1 có bộ rễ khoẻ, phát triển mạnh, sớm có ưu thế hơn so với các
giống lúa thường về mật độ, số lượng rễ, khối lượng chất khô, số rễ phụ, số
lượng lông hút, phạm vi hoạt động của bộ rễ, độ bám của bộ rễ... (Lin và
Yuan,
1985) [52 ].
Theo dõi sự phát triển của bộ rễ trong các giai đoạn khác nhau,
Viện hàn lâm khoa học Triết Giang đã công bố: sau khi gieo 10 ngày, mạ của
giống lai Nam ưu 2 ra rễ nhiều hơn giống lúa thường Quang Lộ là 13%
(Lin & Yuan) [52].
Yuan (1985), [85] đã xác định hệ rễ lúa lai hoạt động mạnh từ khi cây
bắt đầu đẻ nhánh, nếu cùng một thời gian hứng dịch tết ra từ rễ bị cắt,
lượng dịch thu được từ giống Nam ưu 2 nhiều hơn giống Quảng Xuân là 50%

ở thời kỳ lúa đẻ nhánh rộ và 46% ở thời kỳ chín sáp.
Qua thực tiễn theo dõi lúa lai cấy ở miền Bắc Việt Nam cho thấy lúa lai
có bộ rễ khoẻ, khả năng huy động dinh dưỡng lớn, nên cả khi cấy chay cũng
vẫn cho năng suất cao hơn giống CR203 (Quách Ngọc Ân, 1994) [ 21].
1.4.2. Ưu thế lai trên các cơ quan sinh sản
Kết quả nghiên cứu của Viện hàn lâm khoa học nông nghiệp Hồ Nam
(Trung Quốc) từ 1972 đến 1975 trên nhiều tổ hợp lai triển vọng cho năng


1
41 (Lin và Yuan, 1980) [ 52].
suất cao hơn đối chứng thuần từ 20-30%


1
51

Yuan L.P. (1985) [ 87] khảo sát trên 29 tổ hợp lai thì thấy 28 tổ hợp có
ưu thế lai thực có giá trị dương ở tính trạng năng suất hạt, chiếm 96,5%
trong đó có 18 tổ hợp có năng suất cao đáng tin cậy.
Yuan L.P (1993) [90], còn cho biết những con lai được tạo ra từ loài phụ
Indica lai với Indica có năng suất đạt 15,3 tấn/ha, con lai tạo ra từ loài phụ
Japonica với Japonica năng suất 15,65 tấn/ha.
Theo Chang và cộng sự (1971) [35]; Virmani và cộng sự (1981,1982)
[74], [75] thì các yếu tố cấu thành năng suất như số bông/khóm, tỷ lệ hạt
chắc và khối lượng hạt của lúa lai có ưu thế lai cao hơn hẳn các giống lúa
thường.
Cũng theo Chang và cộng sự (1971) [35], Carnahan và cộng sự (1972)
[32]. Virmani (1981, 1982) [74, 75] thì yếu tố cấu thành năng suất biểu hiện
ưu thế lai cao rõ rệt, trong đó có nhiều tổ hợp có ưu thế lai cao ở chỉ tiêu số

bông/khóm. Ưu thế lai về khối lượng trung bình của bông cao hơn các giống
lúa thường do lúa lai có khối lượng hạt nặng và tỷ lệ hạt chắc cao.
Virmani và cộng sự (1981) [ 75], [74]. cho rằng ưu thế lai về năng suất
hạt chủ yếu do số hạt/bông nhiều hơn và khối lượng 1000 hạt nặng hơn
Chang và cộng sự (1971) [35] và Virmani (1982) [74] cho rằng ưu thế
lai cao về năng suất hạt là do ưu thế lai của một hoặc nhiều yếu tố cấu thành
năng suất. Tại Ân Độ, một số giống lúa được tạo ra từ nguồn mẹ nhập nội
như IR58025A (IRRI) lai với một số dòng bố trong nước. Các giống lúa lai này
cho năng suất cao hơn đối chứng thuần trong ruộng trình diễn từ 16,244,2% (Siddig, 1996) [ 68].
Ở Việt Nam các giống lúa lai đã được trồng thử nghiệm ở hầu hết các
tỉnh Đồng bằng, Trung Du và Miền núi phía Bắc, năng suất lúa lai cao hơn so