Đánh giá các dòng tgms mới và khả năng sử dụng trong chọn tạo giống lúa lai hai dòng ở phía bắc việt nam luận án tiến sĩ di truyền và chọn giống cây trồng 62 62 01 11

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

PHẠM VĂN THUYẾT

ĐÁNH GIÁ CÁC DÒNG TGMS MỚI VÀ KHẢ NĂNG
SỬ DỤNG TRONG CHỌN TẠO GIỐNG LÚA LAI HAI DỊNG
Ở PHÍA BẮC VIỆT NAM

Chun ngành:

Di truyền và chọn giống cây trồng

Mã số:

62 62 01 11

Người hướng dẫn khoa học:
PGS.TS. Lê Quốc Doanh
PGS.TS. Trần Văn Quang

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2017



LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên
cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng sử dụng bảo vệ
để lấy bất kỳ học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cám
ơn, các thơng tin trích dẫn trong luận án này đều được ghi rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày....... tháng.......năm 2017
Tác giả luận án

Phạm Văn Thuyết

i


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hồn thành luận án, tơi đã nhận được sự
hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cơ giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng
nghiệp và gia đình.
Nhân dịp hồn thành luận án, cho phép tơi được bày tỏ lịng kính trọng và biết
ơn sâu sắc PGS.TS. Lê Quốc Doanh và PGS.TS. Trần Văn Quang đã tận tình hướng
dẫn, dành nhiều cơng sức, thời gian và tạo điều kiện cho tơi trong suốt q trình học tập
và thực hiện đề tài.
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ
môn Di truyền và Chọn giống cây trồng, Khoa Nông học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam
đã tận tình giúp đỡ tơi trong q trình học tập, thực hiện đề tài và hồn thành luận án.
Tơi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức Viện Nghiên cứu và
Phát triển cây trồng, Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tơi
trong suốt q trình thực hiện đề tài.
Tơi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ cơng chức Cục Trồng trọt và
Phịng Cây lương thực, Cây thực phẩm đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tơi trong suốt q
trình thực hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều
kiện thuận lợi và giúp đỡ tơi về mọi mặt, động viên khuyến khích tơi hồn thành luận án./.

Hà Nội, ngày ... tháng ... năm 2017
Tác giả luận án

Phạm Văn Thuyết

ii


MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan ..................................................................................................................... i
Lời cảm ơn ........................................................................................................................ ii
Mục lục ........................................................................................................................... iii
Danh mục chữ viết tắt ...................................................................................................... vi
Danh mục các bảng ........................................................................................................ viii
Danh mục các hình ......................................................................................................... xii
Trích yếu luận án ........................................................................................................... xiii
Thesis abstract................................................................................................................. xv
Phần 1. Mở đầu ............................................................................................................... 1
1.1

Tính cấp thiết của đề tài ...................................................................................... 1

1.2

Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................... 2

1.3

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...................................................................... 3

1.4

Những đóng góp mới của luận án ....................................................................... 3

1.5

Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài ............................................... 4

Phần 2. Tổng quan tài liệu ............................................................................................. 5
2.1

Tình hình nghiên cứu và phát triển lúa lai trong và ngoài nước ......................... 5

2.1.1

Nghiên cứu và phát triển lúa lai trên thế giới ..................................................... 5

2.1.2

Nghiên cứu và phát triển lúa lai trong nước ....................................................... 9

2.2

Hệ thống bất dục sử dụng trong chọn giống lúa lai hai dòng ........................... 12

2.2.1

Bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm nhiệt độ (TGMS) trên lúa ..................... 13

2.2.2

Bất dục di truyền nhân mẫn cảm quang chu kỳ (PGMS) ở lúa ........................ 14

2.3

Phương pháp chọn tạo các dòng bố mẹ lúa lai hai dòng .................................. 15

2.3.1

Phương pháp tạo dòng mẹ lúa lai hai dòng ...................................................... 15

2.3.2

Phương pháp tạo dịng bố lúa lai ...................................................................... 18

2.4

Di truyền tính trạng mùi thơm, kích thước hạt và các yếu tố cấu thành
năng suất ở lúa .................................................................................................. 20

2.4.1

Di truyền tính thơm .......................................................................................... 20

2.4.2

Di truyền của kích thước hạt............................................................................. 22

2.4.3

Di truyền một số tính trạng liên quan đến năng suất ........................................ 23

2.5

Nghiên cứu chọn tạo giống lúa lai chất lượng .................................................. 25

iii


2.6

Khả năng kết hợp của các dòng bố, mẹ lúa lai.................................................. 27

2.7

Nghiên cứu khả năng chịu nóng của lúa ........................................................... 29

2.8

Một số nghiên cứu về biện pháp kỹ thuật sản xuất hạt lúa lai F1 ..................... 33

2.8.1

Xác định thời vụ sản xuất hạt lai F1 ................................................................. 33

2.8.2

Nghiên cứu tỷ lệ hàng bố mẹ ............................................................................ 34

2.8.3

Nghiên cứu mật độ và số dảnh cơ bản .............................................................. 34

2.8.4

Nghiên cứu sử dụng GA3 để nâng cao năng suất hạt lai F1 .............................. 35

2.9

Biện pháp kỹ thuật thâm canh lúa lai ................................................................ 36

2.9.1

Đặc điểm sử dụng dinh dưỡng của lúa lai ......................................................... 36

2.9.2

Kỹ thuật thâm canh lúa lai ................................................................................ 37

Phần 3. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu ............................................................ 40
3.1

Địa điểm và thời gian nghiên cứu ..................................................................... 40

3.1.1

Địa điểm nghiên cứu ......................................................................................... 40

3.1.2

Thời gian nghiên cứu ........................................................................................ 40

3.2

Vật liệu nghiên cứu ........................................................................................... 41

3.3

Nội dung nghiên cứu ......................................................................................... 41

3.3.1

Nội dung 1: Đánh giá đặc điểm nông sinh học của dòng mẹ TGMS mới
và dòng bố, đặc điểm tính dục của dịng mẹ và khả năng chịu nóng của
dịng bố .............................................................................................................. 41

3.3.2

Nội dung 2: Đánh giá đặc điểm nông sinh học của con lai F1; khả năng
kết hợp của các dòng mẹ TGMS mới và dòng bố. ............................................ 41

3.3.3

Nội dung 3: Tuyển chọn tổ hợp lúa lai hai dịng có thời gian sinh trưởng
ngắn, năng suất cao, chất lượng tốt và chịu nóng. ............................................ 41

3.3.4

Nội dung 4: Xây dựng qui trình sản xuất tổ hợp lúa lai hai dịng có triển
vọng HQ21 (E15S/R29). ................................................................................... 42

3.4

Phương pháp nghiên cứu................................................................................... 42

3.4.1

Nội dung 1: Đánh giá đặc điểm nông sinh học của dòng mẹ TGMS mới
và dòng bố, đặc điểm tính dục của dịng mẹ và khả năng chịu nóng của
dòng bố .............................................................................................................. 42

3.4.2

Nội dung 2: Đánh giá đặc điểm nông sinh học của con lai F1; khả năng
kết hợp của các dòng mẹ TGMS mới và dòng bố. ............................................ 46

3.4.3

Nội dung 3: Tuyển chọn tổ hợp lúa lai hai dịng có thời gian sinh trưởng
ngắn, năng suất cao, chất lượng tốt và chịu nóng. ............................................ 48

3.4.4

Nội dung 4: Xây dựng qui trình sản xuất tổ hợp lúa lai hai dịng có triển
vọng HQ21 (E15S/R29) .................................................................................... 50

3.5

Phương pháp phân tích số liệu .......................................................................... 53

iv

Phần 4. Kết quả và thảo luận ...................................................................................... 54
4.1

Đặc điểm nơng sinh học của các dịng mẹ TGMS mới và dịng bố, đặc
điểm tính dục của dịng mẹ TGMS mới và khả năng chịu nóng của các
dịng bố ............................................................................................................. 54

4.1.1

Đánh giá đặc điểm nơng sinh học của các dịng mẹ TGMS mới và dịng bố ......... 54

4.1.2

Q trình chuyển đổi tính dục của các dịng mẹ TGMS mới ........................... 64

4.1.3

Đánh giá đặc điểm nông sinh học và xác định gen qui định tính mẫn cảm
nhiệt độ của các dịng TGMS mới và các dòng TGMS phổ biến. .................... 67

4.1.4

Đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ cao, đến quá trình nở hoa, đặc điểm
nơng sinh học của các dịng bố trong điều kiện xử lý nhân tạo ........................ 77

4.2

Đánh giá một số đặc điểm của con lai F1 và khả năng kết hợp của các

dòng mẹ TGMS mới và các dòng bố ................................................................ 79

4.2.1

Đánh giá một số đặc điểm của con lai F1; khả năng kết hợp của các dòng
mẹ TGMS mới và dòng bố trong vụ Xuân 2014 .............................................. 79

4.2.2

Đánh giá một số đặc điểm của con lai F1; khả năng kết hợp của các dòng
mẹ TGMS mới và dòng bố trong vụ Mùa 2014 ............................................... 88

4.3

Tuyển chọn tổ hợp lúa lai hai dịng có thời gian sinh trưởng ngắn, năng
suất cao, chất lượng tốt và chịu nóng ............................................................... 99

4.3.1

Kết quả khảo sát các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ Mùa 2013 .................... 99

4.3.2

Kết quả so sánh các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ Xuân và Mùa 2014 ..... 108

4.3.3

Đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ cao đến quá trình nở hoa và hình thành
hạt của các tổ hợp lúa lai ha dòng mới trong điều kiện tự nhiên và nhân
tạo ở vụ Mùa 2014 .......................................................................................... 116

4.4

Xây dựng quy trình sản xuất tổ hợp lúa lai hai dịng HQ21 (E15S/R29) ....... 118

4.4.1

Kết quả hồn thiện quy trình sản xuất hạt lai F1 tổ hợp HQ21 ...................... 118

4.4.2

Kết quả hồn thiện quy trình canh tác giống lúa lai hai dòng HQ21 ............. 126

Phần 5. Kết luận và đề nghị ....................................................................................... 130
5.1

Kết luận........................................................................................................... 130

5.2

Đề nghị ........................................................................................................... 131

Danh mục các cơng trình cơng bố liên quan đến luận án ............................................. 132
Tài liệu tham khảo ........................................................................................................ 133
Phụ lục ........................................................................................................................ 146

v


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt
AFLP
APSA
AT
BAC
BD
CMS
CT
CSSLs
ĐBSCL
D/R
Đ/C
ĐKTN
ĐKNK
DNA
EGMS
FAO
GCA
IAARD
IRRI
KL
KNKH
MAS
NS
NST
PCR
PGMS

vi

Chữ viết đầy đủ/nghĩa tiếng Việt
Amplified Fragment Length Polymorphism
(Đa hình khuyếch đại các đoạn chiều dài)
Asia and Pacific Seed Association
(Hiệp hội hạt giống châu Á - Thái Bình Dương)
Aromatic TGMS line (Dịng TGMS thơm)
Bacterial Artificial Chromosome
(Nhiễm sắc thể nhân tạo của vi khuẩn)
Bất dục
Cytoplasmic Male Sterile (Bất dục đực tế bào chất)
Công thức
Chromosome segment substitution lines
(Dòng được thay thế một đoạn nhiễm sắc thể
Đồng bằng sông Cửu Long
Dài/rộng
Đối chứng
Điều kiện tự nhiên
Điều kiện nhà kính
DeriboNucleic Acid (Axit đêoxiribonuclei)
Environment sensitive Genic Male Sterile
(Dịng bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với môi trường)
Food and Agriculture Oganization
(Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc)
General Combining Ability (Khả năng kết hợp chung)
Indonesian Agency for Agricaltural Research and Development
(Viện Nghiên cứu và Phát triển Nông nghiệp Indonesia)
International Rice Research Institute (Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế )
Khối lượng
Khả năng kết hợp
Marker Assisted Selection (Chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử)

Năng suất
Nhiễm sắc thể
Polymerase Chain Reaction (Phản ứng chuỗi trùng lặp)
Photoperiod sensitive Genic Male Sterile
(Dòng bất dục đực chức năng di truyền nhân mẫn cảm ánh sáng)


Chữ viết tắt
QTL
RAPD
RFLP
SCA
SSR
TGMS
TGST
ƯTL
VX
VM
WCG

Chữ viết đầy đủ/nghĩa tiếng Việt
Quantitative Trait Loci (Locus tính trạng số lượng)
Random Amplified Polymorphic DNA
(Đa hình các đoạn DNA được khuyếch đại ngẫu nhiên)
Restriction Fragments Length Polymorphism
(Đa hình chiều dài đoạn cắt giới hạn)
Specific combining ability (Khả năng kết hơp riêng)
Simple Sequence Repeates (Đa hình các đoạn lặp lại đơn giản)
Thermosensitive Genic Male Sterile
(Dòng bất dục đực chức năng di truyền nhân mẫn cảm nhiêt độ)

Thời gian sinh trưởng
Ưu thế lai
Vụ Xuân
Vụ Mùa
Wide Compatility Gene (Gen tương hợp rộng)

vii


DANH MỤC CÁC BẢNG
TT
2.1

Tên bảng

Trang

Diện tích và năng suất lúa thuần và lúa lai của một số nước trồng lúa ở
Châu Á trong năm 2012 ...................................................................................... 8

3.1

Tên, trình tự và nhiệt độ gắn của các marker sử dụng trong phản ứng PCR ......... 45

4.1

Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các dòng mẹ TGMS mới và
dòng bố ............................................................................................................. 55

4.2

Một số tính trạng số lượng của các dịng mẹ TGMS mới và dòng bố trong
năm 2013 ........................................................................................................... 57

4.3

Một số đặc điểm hình thái của các dịng TGMS mới và dòng bố ..................... 60

4.4

Mức độ nhiễm sâu bệnh tự nhiên của các dòng TGMS mới và dòng bố
trong năm 2013 ................................................................................................. 61

4.5

Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng TGMS mới và
dòng bố trong năm 2013 ................................................................................... 63

4.6

Q trình chuyển đổi tính dục của các dịng TGMS mới trong vụ Xn 2013 ..... 65

4.7

Q trình chuyển đổi tính dục của các dịng TGMS mới trong vụ Mùa 2013 ...... 66

4.8

Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các dòng TGMS trong vụ
Xuân 2014 ........................................................................................................ 67

4.9

Một số tính trạng số lượng của các dịng TGMS trong vụ Xuân 2014 ............. 69

4.10

Một số đặc điểm hình thái của các dòng TGMS trong vụ Xuân 2014 .............. 70

4.11

Bảng đánh giá điểm mùi thơm trên lá và trên nội nhũ của các dòng
TGMS trong vụ Xuân 2014 .............................................................................. 71

4.12

Tỷ lệ vươn vòi nhụy và thời gian nở hoa trên bơng của các dịng TGMS
trong vụ Xn 2014........................................................................................... 72

4.13

Mức độ nhiễm sâu bệnh tự nhiên của các dòng TGMS trong vụ Xuân 2014 ....... 73

4.14

Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng TGMS trong
vụ Xuân 2014 .................................................................................................... 74

4.15

Kết quả xác định gen tms của các dòng TGMS ................................................ 76

4.16

Đặc điểm nở hoa của các dịng bố nghiên cứu trong điều kiện nhà kính
vụ Xn 2014 .................................................................................................... 78

viii


4.17

Kết quả đánh giá khả năng chịu nóng của các dịng bố trong điều kiện
nhà kính vụ Xn 2014 ..................................................................................... 79

4.18

Một số đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lai trong vụ Xuân 2014 .......... 80

4.19

Đánh giá mức độ nhiễm sâu bệnh trên đồng ruộng của các tổ hợp lai
trong vụ Xuân 2014 ......................................................................................... 82

4.20

Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lai trong vụ
Xuân 2014......................................................................................................... 84

4.21

Giá trị khả năng kết hợp chung của các dịng bố mẹ ở một số tính trạng
trong vụ Xuân 2014 .......................................................................................... 85

4.22

Khả năng kết hợp riêng của các dịng bố mẹ trên một số tính trạng trong
vụ Xuân 2014.................................................................................................... 87

4.23

Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các tổ hợp lai trong vụ Mùa 2014 .... 89

4.24

Một số đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lai trong vụ Mùa 2014 ........... 90

4.25

Đánh giá sâu bệnh hại của các tổ hợp lai trong vụ Mùa 2014 .......................... 91

4.26

Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lai trong vụ
Mùa 2014 .......................................................................................................... 93

4.27

Một số chỉ tiêu chất lượng gạo các tổ hợp lai trong vụ Mùa 2014 ................... 94

4.28

Tổng hợp kết quả đánh giá cảm quan cơm bằng phương pháp cho điểm
(Tiêu chuẩn 10TCN590-2004) ......................................................................... 95

4.29

Khả năng kết hợp chung của các dịng bố mẹ trên một số tính trạng trong
vụ Mùa 2014 ..................................................................................................... 97

4.30

Khả năng kết hợp riêng của các dịng bố mẹ trên một số tính trạng trong
vụ Mùa 2014 ..................................................................................................... 98

4.31

Một số đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ
Mùa 2013 ........................................................................................................ 100

4.32

Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lúa lai hai
dòng trong vụ Mùa 2013 ................................................................................ 102

4.33

Một số tính trạng liên quan đến chất lượng thương trường của các tổ
hợp lúa lai hai dòng trong vụ mùa 2013 ......................................................... 104

4.34

Điểm đánh giá các chỉ tiêu chất lượng cơm của các tổ hợp lúa lai hai
dòng trong vụ mùa 2013 ................................................................................. 106

4.35

Tổng hợp kết quả chọn các tổ hợp lúa lai hai dòng bằng chỉ số chọn lọc ...... 107

ix


4.36

Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các tổ hợp lúa lai hai dòng
mới trong vụ Xuân và Mùa 2014 .................................................................... 109

4.37

Đặc điểm hình thái của các tổ hơp lúa lai hai dòng mới trong vụ Xuân 2014..... 110

4.38

Một số đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lúa lai hai dòng mới trong
vụ Xuân và Mùa 2014 ..................................................................................... 111

4.39

Mức độ nhiễm sâu bệnh của các tổ hợp lúa lai hai dòng mới trong vụ
Xuân và Mùa 2014 .......................................................................................... 112

4.40

Các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lúa lai hai dòng mới trong
vụ Xuân và Mùa 2014 ..................................................................................... 112

4.41

Năng suất của các tổ hợp lúa lai hai dòng mới trong vụ Xuân và Mùa 2014 ...... 113

4.42

Một số chỉ tiêu chất lượng gạo của các tổ hợp lúa lai hai dòng mới trong
vụ Xuân và Mùa 2014 ..................................................................................... 114

4.43

Hình dạng hạt gạo của các tổ hợp lúa lai hai dòng mới trong vụ Xuân và
Mùa 2014 ........................................................................................................ 115

4.44

Bảng tổng hợp kết quả đánh giá cảm quan cơm bằng phương pháp cho
điểm trong vụ Xuân và Mùa 2014 (Tiêu chuẩn 10TCN 590-2004)................ 116

4.44

Đặc điểm nở hoa của các tổ hợp lai trong điều kiện xử lý nhiệt độ trong
buồng khí hậu nhân tạo ở vụ Mùa 2014 .......................................................... 117

4.45

Một số tính trạng biểu hiện khả năng chịu nóng của các tổ hợp lúa lai hai
dịng mới trong điều kiện nhân tạo ở vụ Mùa 2014 ........................................ 118

4.47

Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng bố mẹ và con lai F1 của tổ
hợp lai HQ21 trong vụ Mùa 2015 ................................................................... 119

4.48

Mức độ nhiễm sâu bệnh tự nhiên của các dòng bố - mẹ trên ruộng sản
xuất hạt lai F1 tổ hợp lai HQ21 trong vụ Mùa 2015 ....................................... 120

4.49

Ảnh hưởng của tỷ lệ hàng bố mẹ đến các yếu tố cấu thành năng suất và
năng suất hạt lai F1 tổ hợp HQ21 trong vụ Mùa 2015.................................... 121

4.50

Ảnh hưởng của lượng phân bón đến các yếu tố cấu thành năng suất và
năng suất hạt lai F1 tổ hợp HQ21 trong vụ Mùa 2015.................................... 122

4.51

Thời gian nở hoa tung phấn của các dòng bố mẹ tổ hợp lai HQ21 trong
vụ Mùa 2015 ................................................................................................... 123

4.52

Ảnh hưởng của lượng phun GA3 đến chiều cao cây cuối cùng của dòng
bố mẹ tổ hợp lai HQ21 trong vụ Mùa 2015 .................................................... 123

x


4.53

Ảnh hưởng của lượng phun GA3 đến chiều dài cổ bơng, tỷ lệ trỗ thốt và
tỷ lệ hoa ngậm của dòng mẹ E15S trong vụ Mùa 2015 .................................. 124

4.54

Ảnh hưởng lượng phun GA3 đến sức sống vòi nhụy của dòng mẹ E15S
thông qua tỷ lệ đậu hạt trong vụ Mùa 2015 .................................................... 125

4.55

Ảnh hưởng của liều lượng GA3 đến các yếu tố cấu thành năng suất và
năng suất sản xuất hạt lai F1 tổ hợp HQ21 trong vụ Mùa 2015 ..................... 126

4.56

Ảnh hưởng mật độ cấy và lượng phân bón đến thời gian sinh trưởng, các yếu
tố cấu thành năng suất và năng suất tổ hợp lai HQ21 trong vụ Xuân 2015 ......... 127

4.57

Ảnh hưởng mật độ cấy và lượng phân bón đến thời gian sinh trưởng, các
yếu tố cấu thành năng suất và năng suất tổ hợp lai HQ21 trong vụ Mùa 2015 ... 128

xi


DANH MỤC CÁC HÌNH
TT

Tên hình

Trang

2.1

Q trình triển khai các nội dung nghiên cứu của đề tài ................................ 40

4.1

Điện di sản phẩm PCR phát hiện gen tms5 bằng chỉ thị C365-1 .................... 76

4.2

Điện di sản phẩm PCR phát hiện gen tms4 bằng chỉ thị RM257 ................... 77

xii


TRÍCH YẾU LUẬN ÁN
Tên tác giả: Phạm Văn Thuyết

Tên Luận án: Đánh giá các dòng TGMS mới và khả năng sử dụng trong chọn tạo giống
lúa lai hai dòng ở phía Bắc Việt Nam
Mã số: 62.62.01.11
Chuyên ngành: Di truyền và Chọn giống cây trồng
Cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Mục đích nghiên cứu
Sàng lọc được các dịng bố mẹ mới có nhiều đặc điểm nơng sinh học tốt, đặc điểm
tính dục ổn định, khả năng kết hợp cao, chịu nóng tốt phục vụ cho cơng tác chọn tạo
giống lúa lai hai dịng có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao, chất lượng tốt và
chịu nóng ở các tỉnh phía Bắc Việt Nam.
Phương pháp nghiên cứu
- Đánh giá đặc điểm nơng sinh học, đặc điểm hình thái, sâu bệnh và năng suất
theo phương pháp của Viện Nghiên cứu lúa quốc tế (2002).
- Đánh giá tính dục: kiểm tra tính dục bằng phương pháp hiển vi quang học (lấy
bao phấn nhuộm trong dung dịch I-KI 1%, soi trên kính hiển vi), chọn những cá thể có
phấn bất dục 100% (Yuan and Xi, 1995).
- Tách chiết DNA theo phương pháp CTAB rút gọn (De la Cruz, 1997).
- Quy trình PCR để xác định gen tms: sử dụng các cặp mồi tương ứng với các
gen và IR24 làm đối chứng âm. Chu trình nhiệt cho PCR: 94oC trong 2’ và 30 chu kỳ:
94oC trong 5’’, 33-55oC trong 30’’, 72oC trong 30’’ và 72oC trong 7’. Điện di: sản phẩm
chạy PCR được điện di trên gel agarose 4%, 100V trong 60’ và nhuộm với Ethilium
Bromide 0,5 µg/ml sau đó quan sát bằng máy soi gel UV. Sử dụng các chỉ thị bao gồm:
01 chỉ thị RAPD (OPB19), 01 chỉ thị STS (F18F/F18RM) và 04 chỉ thị SSR (RM11,
RM257, C365-1 và RM3351).
- Đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ cao đến quá trình nở hoa, đặc điểm nơng sinh học
của các dịng cho phấn (dòng bố) và con lai F1 theo phương pháp của Fu et al., (2012)
- Đánh giá mùi thơm trên lá theo phương pháp của Sood and Siddip (1978) và
cho điểm theo thang điểm của IRRI (2002). Đánh giá mùi thơm của nội nhũ và cho
điểm theo phương pháp Kibria et al. (2008).
- Đánh giá tỷ lệ gạo xay, tỷ lệ gạo xát, tỷ lệ gạo nguyên, tỷ lệ trắng trong thực

hiện theo phương pháp của (Govindewami and Ghose, 1969).
- Đánh giá chất lượng cơm bằng cảm quan và cho điểm theo thang điểm của tiêu
chuẩn 10TCN 590-2004 của Bộ Nơng nghiệp và Phát triển nơng thơn.
- Phân tích khả năng kết hợp theo Chương trình phân tích phương sai LINE *
TESTER Ver.2.0 của Nguyễn Đình Hiền (1995).
- Số liệu thí nghiệm được xử lý thống kê bằng chương trình Excel và phân tích

xiii


phương sai (ANOVA) bằng phần mềm IRRISTAT ver 5.0.
Kết quả chính và kết luận
- Các dịng TGMS có thời gian sinh trưởng ngắn, 132-137 ngày trong vụ Xuân,
92-98 ngày trong vụ Mùa, ngắn hơn đối chứng từ 3-10 ngày; có 15-16 lá/thân chính,
cây thuộc dạng bán lùn, trỗ nghẹn địng, nhiễm nhẹ sâu bệnh, năng suất cá thể thời kỳ
hữu dục đạt 2,1-16,0 gam/khóm. Các dịng TGMS có ngưỡng chuyển đổi tính dục từ
24,2-24,30C và tỷ lệ vịi nhụy vươn ra ngồi vỏ trấu từ 69,1-91,0%, dịng E13S và E15S
có mùi thơm ở cả lá và nội nhũ. Trong số 16 dòng TGMS đánh giá, tất cả đều mang gen
bất dục mẫn cảm với nhiệt độ là tms5, duy nhất dịng T827S có thêm gen tms4.
- Các dịng bố có thời gian sinh trưởng ngắn, 127-142 ngày trong vụ Xuân, 90-104
ngày trong vụ Mùa, có 14-16 lá/thân chính, chiều cao cây trung bình, cao hơn các dịng mẹ
từ 51,1-61,0cm nên thuận lợi cho quá trình thụ phấn trong sản xuất hạt lai F1. Các dịng bố
có năng suất cá thể từ 15,9-19,9 gam/khóm, nhiễm nhẹ sâu bệnh, đặc biệt 08 dịng bố có
khả năng chịu nóng tốt là: R16, R29, 11X37, R92, R94, 11X75, D1, RTQ2.
- Những dòng bố mẹ có khả năng kết hợp chung cao về số bơng trên khóm là
dịng E13S, R11 và R29; về số hạt trên bơng là dịng T7S, R2, R29; về số hạt chắc trên
bơng là dịng E13S, T827S, R2, R29; về khối lượng 1000 hạt là dòng E15S, R2, R92,
R527; về năng suất lý thuyết là dòng E15S, R2, R29, R92, R527; về năng suất thực thu
là dòng E13S, E15S, R2, R29. Khả năng kết hợp riêng cao về năng suất thực thu thì
dịng mẹ T7S có khả năng kết hợp với dòng bố R2, R14 và R92; dòng mẹ E15S với dòng

bố R14 và R92; dòng mẹ E17S với dòng bố R527; dòng mẹ E30S với dòng bố R2; dòng
mẹ T827S với dòng bố R29 và R527; dòng mẹ TG1 với dòng bố R14 và R527.
- Khảo sát 45 tổ hợp lai đã chọn được 13 tổ hợp lai có triển vọng là: E13S/R2,
E13S/R29, E13S/R94, E15S/R14, E15S/R16, E15S/R29, E15S/R92, E15S/R94,
E17S/R2, E17S/R14, E17S/R16, E17S/R29, E17S/R94. Thơng qua thí nghiệm so sánh
13 tổ hợp lai có triển vọng đã chọn được 02 tổ hợp lai triển vọng nhất là E15S/R29 và
E13S/R2. Hai tổ hợp lai trên có thời gian sinh trưởng ngắn (123-132 ngày trong vụ
Xuân và 98-105 ngày trong vụ Mùa), cây cao trung bình, năng suất thực thu cao hơn đối
chứng TH3-3 trong vụ Xuân và tương đương với đối chứng trong vụ Mùa, nhiễm nhẹ
sâu bệnh, có hạt gạo thon dài, tỷ lệ gạo xát cao, cơm ngon, đặc biệt tổ hợp lai E15S/R29
có khả năng chịu nóng tốt.
- Bước đầu thiết lập qui trình sản xuất hạt lai F1 tổ hợp E15S/R29 (HQ21) trong
vụ Mùa tại vùng đồng bằng sơng Hồng, cụ thể: thời vụ gieo dịng bố 1 sau dòng mẹ 3 ngày,
dòng bố 2 gieo sau dòng bố 1 là 3 ngày; tỷ lệ cấy hàng bố mẹ là 2 bố 14 mẹ; bón phân với
lượng 120 kg N + 60 kg P2O5 + 60 kg K2O/ha; và phun GA3 với lượng 160 gam/ha.
- Tại vùng đồng bằng sông Hồng, thâm canh tổ hợp lúa lai hai dòng HQ21 đạt
năng suất cao, trong vụ Xuân nên cấy với mật độ 35 khóm/m2 và bón phân với lượng
120 kg N + 120 kg P2O5 + 120 kg K2O/ha; trong vụ Mùa nên cấy với mật độ 40
khóm/m2 và bón phân với lượng 100kg N + 100kg P2O5 + 100kg K2O/ha.

xiv


THESIS ABSTRACT
PhD. candidate: Pham Van Thuyet
Thesis title: The evaluation of new TGMS lines and usability in two-line hybrid rice
breeding for Northern provinces of Vietnam.
Major: Plant Genetics and Breeding
Code: 62.62.01.11
Education organization: Vietnam National University of Agriculture

Research Objectives
To select new parent lines with good agronomical characteristics, stable sexual
characteristics, high combining ability, good heat tolerance to breed two-line hybrid rice
with short growth duration, high yield, good quality and heat tolerance in the Northern
provinces of Vietnam.
Materials and Methods
- The evaluation of agronomical characteristics, morphology, pest and yield
according to the method of the International Rice Research Institute (2002).
- Sexual characteristics were exanimated by optical microscope method (Yuan
and Xi, 1995).
- DNA extraction by CTAB method (De la Cruz, 1997).
- PCR procedure for determining tms genes: using primer pairs corresponding to
genes with IR24 as negative control. Temperature cycles for PCR: 94oC for 2' and 30
cycles: 94oC for 5'', 33-55oC for 30'', 72oC for 30''and 72oC for 7'. Electrophoresis: PCR
product was analyzed on 4% agars gel, 100V in 60' and stained with Thulium Bromide
0.5µg/ml then observed with UV gel detector. The molecular markers include: 01
RAPD marker (OPB19), 01 STS marker (F18F/F18RM) and 04 SSR markers (RM11,
RM257, C365-1 and RM3351).
- The evaluation of the effects of high temperature to flowering, agronomical
characteristics of pollinator lines and F1 combinations according to Fu et al., (2012)
- The evaluation of leaf aroma by Sood and Siddip method (1978) and scoring
on IRRI (2002). Evaluation of fragrance endosperm and scoring according to Kibria et
al. (2008).
- The evaluation of milled rice, milled rice, head rice, white rate according to
Govindewami and Ghose (1969).
- The evaluation of boil rice quality and scoring according to the 10TCN 5902004 of Ministry of Agriculture and Rural Development.
- Analysis of the combining ability by LINE* TESTER Ver.2.0 software of
Nguyen Dinh Hien (1995).
- Experimental data were statistically analyzed by Excel and IRRISTAT ver 5.0.
softwares.

xv


Main findings and Conclusions
- TGMS lines have short growth duration from 132-137 days in the spring season,
92-98 days in the summer season, shorter than the check variety from 3-10 days; there are
15-16 leaves/main plant, semi dwarf, stunted, light infection of pest, individual yields of
2.1-16gram/hill. The TGMS lines have a critical sterile point (CSP) that is 24.2-24.30C and
the stigma of outward husk is 69.1-91.0%; E13S and E15S lines have fragrance both in
leaves and endosperm. All of 16 TGMS lines evaluated which carry thermo-sensitive genic
male sterile gene tms5, only the T827S line added the tms4 gene.
- The pollinator lines have short growth duration, 127-142 days in the spring
season, 90-104 days in the summer season, with 14-16 leaves/main plant, medium
height, higher than female line about 51.1-61.0cm that should be outcrossing in F1 seed
production. The pollinator lines have an individual yield of 15.9-19.9 grams/hill, light
infection of pest; especially 08 pollinator lines have good heat tolerance: R16, R29,
11X37, R92, R94, 11X75, D1, RTQ2.
- The parent lines have a high general combining ability (GCA) for panicle
number/hill are E13S, R11 and R29; for number of spikelet/panicle are T7S, R2 and
R29; for number of fill spikelet/panicle are E13S, T827S, R2 and R29; for 1,000 grain
weight are E15S, R2, R92 and R527; for theoretical yields are E15S, R2, R29, R92 and
R527; for actual yields are E13S, E15S, R2 and R29. The high special combining ability
(SCA) of actual yields, the T7S female line combine with the pollinator lines: R2, R14
and R92; female line E15S combine with pollinator lines: R14 and R92; female line
E17S combine with the pollinator line R527; female line E30S combine with the
pollinator line R2; female line T827S combine with pollinator lines: R29 and R527;
female line TG1 combine with pollinator lines: R14 and R527.
- The thirteen of promising combination were selected through evaluation of 45
hybrid combinations that are: E13S/R2, E13S/R29, E13S/R94, E15S/R14, E15S/R16,

E15S/R29, E15S/R92, E15S/R94, E17S/R2, E17S/R14, E17S/R16, E17S/R29 and
E17S/R94. Through the comparison of 13 promising hybrid combinations, the two most
promising hybrid combinations were selected the E15S/R29 and E13S/R2. The two
hybrid combinations have short growth duration (123-132 days in spring season and 98105 days in summer season), average yield was higher than check variety (TH3-3) in
spring season and equivalent in summer season, light infection to pest, long grain, high
milling rate, delicious boil rice, especially combination E15S/R29 has good heat
tolerance.
- Initially set up procedure of F1 seed production combination E15S/R29
(HQ21) in the summer season in the Red River delta, such as: sowing first time
pollinator line after the female line is 3 days, sowing second time pollinator line after
first time pollinator line is 3 days; the rate of male/female is 2/14; fertilizer dosage is
120 kg N + 60 kg P2O5 + 60 kg K2O/hectare; and sprayed GA3 with 160 gram/hectare.
- In the Red River Delta, cultivation of commercial combination HQ21 with high
yield should be transplanting 35 hills/m2 and fertilizer dosage 120 kg N + 120 kg P2O5 +
120 kg K2O/hectare in spring season; transplanting 40 hills/m2 and fertilizer dosage 100 kg
N + 100 kg P2O5 + 100 kg K2O/hectare in the summer season.

xvi


PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Ở Việt Nam, sản xuất lúa lai thương phẩm tăng nhanh kể cả về diện tích
và năng suất. Năm 2016, diện tích lúa lai đạt 650.000 ha, chiếm 9,0% diện tích
lúa cả nước. Trong đó, diện tích lúa lai trong vụ Xuân chiếm 58% và vụ Mùa
chiếm 42% tổng diện tích lúa lai gieo trồng. Hiện tại có khoảng 94% diện tích lúa
lai được gieo cấy ở các tỉnh phía Bắc, trong đó vùng Đồng bằng sồng Hồng
chiếm 40,7%, Trung du miền núi phía Bắc 25,6%, Bắc Trung bộ 27,2%, Duyên
hải Nam Trung bộ 4,9% và Tây Nguyên 1,6%. Năng suất lúa lai năm 1996 đạt
5,57 tấn/ha đến năm 2016 đạt 6,31 tấn/ha (Cục Trồng trọt, 2016).

Từ năm 1989, Việt Nam đã nhập nội một số tổ hợp lúa lai hai dòng, các tổ
hợp này đều cho năng suất cao, chống chịu khá với sâu bệnh hại. Tuy nhiên, diện
tích chưa được mở rộng là do giá hạt lai khá cao không phù hợp với điều kiện
người nông dân; công nghệ nhân dòng bất dục đực và sản xuất hạt lai F1 cịn gặp
nhiều khó khăn (Cục Trồng trọt, 2015).
Chính vì vậy công tác nghiên cứu, chọn tạo lúa lai hai dòng được triển
khai, các nghiên cứu tập trung vào chọn tạo các dịng bố mẹ. Để cơng tác chọn
tạo đạt hiệu quả tốt, cần phải có được các vật liệu bố mẹ mới phù hợp với điều
kiện trong nước, có đặc điểm nông sinh học tốt, khả năng kết hợp cao và dễ sản
xuất hạt lai, con lai F1 có năng suất cao và ổn định, chất lượng gạo tốt, nhiễm
nhẹ sâu bệnh (Nguyễn Thị Trâm và cs., 2010).
Đến năm 2016, các nhà khoa học Việt Nam đã chọn tạo thành cơng các
dịng mẹ TGMS như T29S, T47S, TGMS-VN01, TGMS 7, TGMS 11, T1S-96,
103S, T7S, 135S, AMS30, 827S, TG1, BoS...; các dòng bố R2, R3, R4, R5, R7,
R20, R24, RTQ5. Các dịng bố mẹ trên có đặc điểm nơng sinh học tốt, khả năng
cho ưu thế lai cao và là bố mẹ của các tổ hợp lai hai dòng: Việt lai 20, Việt lai 24,
TH3-3, TH3-4, TH3-5, HYT108, TH3-7, LC212, LC270,... Các tổ hợp này có
năng suất cao, chất lượng khá, thời gian sinh trưởng ngắn nên diện tích ngày càng
được mở rộng (Cục Trồng trọt, 2016).
Hiện nay, tình trạng biến đổi khí hậu diễn ra hết sức phức tạp. Theo Ủy
ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC), trong 100 năm qua, nhiệt độ trung
bình tồn cầu tăng 0,5-0,7°C và sẽ tăng thêm 1,5-4,5°C vào năm 2050. Ngồi làm
nước biển dâng (tan băng), nhiệt độ tăng cịn ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất

1


cây trồng. Khi nhiệt độ tăng thêm 1°C, năng suất lúa sẽ giảm 10%, năng suất ngô
giảm 5-20% và sản lượng cây lương thực giảm trung bình 15% (IPCC, 2007).
Tại Việt Nam, Trần Thọ Đạt và Vũ Thị Hoài Thu (2013) cho rằng nhiệt độ

tăng kết hợp hạn hán sẽ ảnh hưởng đến sự phân bố của cây trồng, đặc biệt làm
giảm năng suất, cụ thể là năng suất lúa của vụ Xuân có xu hướng giảm mạnh hơn
so với năng suất lúa của vụ Mùa. Ước tính, năng suất lúa Xn ở vùng Đồng
bằng sơng Hồng có thể giảm 3,7% vào năm 2020 và giảm tới 16,5% vào năm
2070; năng suất lúa Mùa sẽ giảm 1% vào năm 2020 và giảm 5% vào năm 2070
nếu khơng có các biện pháp ứng phó kịp thời và hiệu quả.
Số liệu khí tượng của Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn Trung ương,
tại khu vực miền Bắc trong vòng 5 năm trở lại đây, nhiệt độ trung bình đầu tháng
5 và tháng 8 luôn ở mức cao dao động từ 27,5-31oC, mức nhiệt cao nhất trong
ngày vào khoảng từ 10h-16h có thể lên tới 37-40oC. Nhiệt độ cao cục bộ và kéo
dài đã ảnh hưởng lớn đến sự phát triển của cây trồng đặc biệt là cây lúa, vì đây là
giai đoạn trỗ bông, nở hoa.
Do nhận thức được vấn đề biến đổi khí hậu ảnh hưởng ngày càng trầm
trọng đối với sản xuất nông nghiệp nên nhiều nước trên thế giới đã đưa ra
chương trình hành động và biện pháp kỹ thuật để ứng phó với hiện tượng này.
Một trong những biện pháp đó là tập trung chọn tạo những giống cây trồng trong
đó có chọn tạo giống lúa thích ứng với biến đổi khí hậu (chịu hạn, chịu mặn, chịu
ngập úng, chịu nóng…) (Bui Chi Bui et al., 2013).
Nghiên cứu về lúa lai chịu nóng tại Trung Quốc, Fu et al. (2015) cho rằng,
nhiệt độ cao 39-43oC vào thời điểm trỗ bông nở hoa ảnh hưởng đến khả năng đậu
hạt của lúa lai, đồng thời khuyến cáo để có giống lúa lai chịu nóng tốt cần có
dịng bố chịu nóng tốt.
Để chọn tạo được các giống lúa lai hai dịng có thời gian sinh trưởng
ngắn, năng suất cao, chất lượng tốt, thích ứng với biến đổi khí hậu (đặc biệt là
khả năng chịu nóng cần có nghiên cứu hệ thống từ việc sàng lọc các dịng bố mẹ
hiện có, chọn tạo các dịng bố mẹ mới có nhiều đặc điểm nơng sinh học tốt, khả
năng kết hợp cao, tính dục ổn định, chất lượng cao và chống chịu điều kiện bất
thuận sinh học và phi sinh học.
1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
- Sàng lọc được các dòng mẹ TGMS mới và các dịng bố cho phấn có

nhiều đặc điểm nơng sinh học tốt, đặc điểm tính dục ổn định, khả năng kết hợp
cao, chịu nóng tốt phục vụ cho cơng tác chọn tạo giống lúa lai hai dòng.
2


- Lai tạo và chọn lọc được một số tổ hợp lúa lai hai dịng có thời gian
sinh trưởng ngắn, năng suất cao, chất lượng tốt và chịu nóng ở các tỉnh phía
Bắc Việt Nam.
1.3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
1.3.1. Đối tượng nghiên cứu
Sử dụng các dòng bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm nhiệt độ (TGMS)
do các cơ quan nghiên cứu trong nước chọn tạo và nhập nội từ Trung Quốc; các
dịng bố có trong tập đồn cơng tác của Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng,
Học viện Nông nghiệp Việt Nam chọn tạo và nhập nội để phục vụ cho công tác
nghiên cứu.
1.3.2. Phạm vi nghiên cứu
- Đề tài chỉ tập trung đánh giá đặc điểm nơng sinh học, đặc điểm tính dục
của dịng mẹ, khả năng chịu nóng của dịng bố và khả năng kết hợp của các dịng
bố mẹ; từ đó lai tạo, đánh giá và thiết lập qui trình sản xuất tổ hợp lúa lai hai
dịng có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao, chất lượng tốt và chịu nóng.
- Các thí nghiệm được triển khai tại Viện Nghiên cứu và Phát triển cây
trồng, Học viện Nông nghiệp Việt Nam từ năm 2013 đến năm 2015.
1.4. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
- Xác định được gen bất dục dục đực mẫn cảm với nhiệt độ của 16 dòng
TGMS hiện đang sử dụng phổ biến ở Việt Nam để chọn tạo giống lúa lai hai
dòng. Tất cả các dòng TGMS này đều mang gen tms5, riêng dịng T827S có thêm
gen tms4.
- Xác định được 02 dòng mẹ (E13S, E15S), 04 dịng bố (R2, R29, R92,
R527) có khả năng kết hợp chung cao về các yếu tố cấu thành năng suất và năng
suất thực thu và tuyển chọn được 08 dòng bố có khả năng chịu nóng tốt là: R16,

R29, 11X37, R92, R94, 11X75, D1, RTQ2 phục vụ cho công tác lai tạo giống lúa
lai hai dịng chịu nóng ở Việt Nam.
- Chọn tạo thành cơng tổ hợp E15S/R29 (HQ21) có thời gian sinh trưởng
ngắn (123-130 ngày trong vụ Xuân và 98-105 ngày trong vụ Mùa), năng suất cao
(93,0 tạ/ha trong vụ Xuân và 71,0 tạ/ha trong vụ Mùa), nhiễm nhẹ sâu bệnh, có
hạt gạo thon dài 7,1mm, tỷ lệ gạo xát 70,2%, cơm có mùi thơm nhẹ (điểm 2), độ
ngon (điểm 3), đặc biệt có khả năng chịu nóng tốt.

3


1.5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1.5.1. Ý nghĩa khoa học
- Đây là công trình nghiên cứu có hệ thống từ việc đánh giá dịng bố mẹ, lai
tạo và thiết lập qui trình sản xuất giống lúa lai hai dịng có thời gian sinh trưởng
ngắn, năng suất cao và chịu nóng ở Việt Nam.
- Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ bổ sung thêm cơ sở lý luận và phương
pháp đánh giá dòng bố mẹ, xác định gen bất dục mẫm cảm nhiệt độ (tms) và
chọn tạo giống lúa lai hai dòng chịu nóng ở điều kiện phía Bắc Việt Nam.
1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Cung cấp thêm thông tin về gen bất dục đực (tms) của các dòng TGMS
mới và các dòng mẹ TGMS hiện đang sử dụng phổ biến ở Việt Nam để các nhà
chọn giống định hướng trong chọn tạo dòng mẹ TGMS và giống lúa lai hai
dòng mới.
- Sử dung các dịng bố có khả năng chịu nóng tốt làm nguồn vật liệu cho
công tác chọn tạo giống lúa lai chịu nóng ở Việt Nam.
- Giống lúa lai hai dịng HQ21 có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất
cao, nhiễm nhẹ sâu bệnh, chịu nóng tốt góp phần đa dạng bộ giống lúa lai hai
dòng cho sản xuất ở các tỉnh phía Bắc.

4


PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN LÚA LAI TRONG VÀ
NGOÀI NƯỚC
2.1.1. Nghiên cứu và phát triển lúa lai trên thế giới
Năm 1964, Yuan Long Ping và cộng sự đánh dấu sự bắt đầu nghiên cứu
lúa lai ở Trung Quốc. Tại đảo Hải Nam họ đã phát hiện được cây lúa dại bất dục
trong lồi lúa dại Oryzae fatuaspontanea, sau đó họ đã chuyển được tính bất dục
đực hoang dại này vào lúa trồng và tạo ra những vật liệu di truyền hoàn toàn mới
giúp cho việc khai thác ưu thế lai thương phẩm. Quy trình sản xuất lúa lai ba
dịng được bắt đầu thử nghiệm. Năm 1973, lô hạt giống F1 đầu tiên được sản
xuất ra với sự tham gia của 3 dòng là: dòng bất dục đực di truyền tế bào chất
(Cytoplasmic Male Sterile-CMS), dịng duy trì bất dục (Maintainer-B), dịng
phục hồi hữu dục (Restorer-R) (trích theo Hồng Tuyết Minh, 2002). Bức màn
ngăn cản con người khai thác ưu thế lai ở lúa trong suốt 50 năm đã được gỡ bỏ.
Từ đây khởi đầu cho sự phát triển như vũ bão công nghệ lúa lai của Trung Quốc
cũng như thế giới. Năm 1974, Trung Quốc đưa ra một số tổ hợp lai cho ưu thế
cao đồng thời quy trình sản xuất hạt lai “ba dịng” cũng được hồn thiện vào năm
1975. Năm 1976, Trung Quốc đã có khoảng 140.000 ha gieo cấy lúa lai thương
phẩm (Ali et al., 2015). Năm 2014, các giống lúa lai hệ ba dòng được phát triển
nhanh, chiếm khoảng 18 triệu ha trồng lúa lai trên toàn thế giới, trong đó 95% số
giống có dịng mẹ là CMS-WA (Khan et al., 2015).
Bên cạnh đó Trung Quốc cũng bắt đầu nghiên cứu sử dụng gen tương hợp
rộng (WCG), đồng thời phát hiện gen p(t)ms tạo nên điểm đột phá dẫn đến một
cuộc cách mạng mới trong công nghệ sản xuất lúa lai: Phương pháp sản xuất lúa
lai “2 dòng”. Bước đi đầu tiên thử nghiệm lúa lai hai dòng là sử dụng hoá chất
diệt hạt phấn nhưng độ thuần F1 thấp, giá thành đắt, ảnh hưởng môi trường.
Những nghiên cứu sử dụng các dòng bất dục đực di truyền nhân mẫm cảm môi

trường (EGMS) tỏ ra khả quan (Dung Nguyen Tien et al., 2013).
Năm 1973, Shi Mingsong phát hiện một số cây bất dục trong quần thể của
giống Nongken 58, ở độ dài ngày trên 14h chúng thể hiện tính bất dục, ở độ dài
ngày dưới 13h45' chúng lại biểu hiện hữu dục. Qua nghiên cứu ơng thấy tính
trạng này do một cặp gen lặn trong nhân điều khiển. Dòng Nongken 58 đặc trưng
cho dạng bất dục PGMS mẫm cảm mạnh với quang chu kỳ và mẫn cảm yếu với
5


nhiệt độ, giới hạn chuyển hoá là 13h45' (điều kiện 23-46oC). Theo Shi (1973),
thời kỳ mẫn cảm là phân hoá gié cấp 1 đến hình thành tế bào mẹ hạt phấn (10-12
ngày trước trỗ) (Jihua et al., 2012).
Năm 1988, Murayama và cộng sự phát hiện dòng TGMS trên giống
Annongs từ dạng đột biến tự nhiên, quan sát thấy trong điều kiện nhiệt độ trên
27oC dòng này thể hiện bất dục, điều kiện dưới 24oC chúng thể hiện tính hữu
dục. Tính trạng này do gen lặn trong nhân quy định. Theo Yuan (2006), ơng cho
rằng Annongs là dịng đặc trưng cho bất dục dạng TGMS thuộc loài phụ Indica.
bất dục trong điều kiện nhiệt độ cao, nhiệt độ chuyển hoá 23-24oC. Giai đoạn
mẫn cảm là giai đoạn hình thành hạt phấn hoặc phân bào giảm nhiễm (dẫn theo
Nguyễn Công Tạn, 2002).
Dùng phương pháp lai chuyển gen các nhà khoa học đã tạo ra nhiều dòng
EGMS mới mang gen tương hợp rộng (WCG), làm cơ sở tạo các tổ hợp có ưu
thế lai cao. Chính thành cơng này đã mở rộng khả năng khai thác ưu thế lai trên
phổ di truyền rộng ở lúa (Qu et al., 2012). Khắc phục những hạn chế của hệ
thống lúa lai “3 dịng”: tìm kiếm dịng bất dục mới gặp khó khăn, hiện tượng
đồng tế bào chất kiểu WA sẽ gây ra hiểm họa lớn nếu xuất hiện một loại bệnh
hại đặc thù nào đó, phổ phục hồi của những dịng CMS kiểu WA hẹp, cơng nghệ
sản xuất hạt lai cồng kềnh phức tạp (dẫn theo Nguyễn Trí Hồn, 2003).
Dựa trên những thành tựu đã đạt được và tiềm năng năng suất của lúa,
Trung Quốc đã xây dựng kế hoạch giai đoạn 4 cho chọn giống lúa lai siêu cao

sản với năng suất 15,0 tấn/ha/vụ ở qui mô lớn vào năm 2020. Theo Bộ Nông
nghiệp Trung Quốc, chương trình này được khởi động từ tháng 4 năm 2013 và
giống lúa lai đầu tiên được thử nghiệm là Y Liangyou 900, trồng trong vụ mùa
đạt năng suất 14,8 tấn/ha tại huyện Long Hải, tỉnh Hồ Nam. Với kết quả ban đầu
như vậy, Trung Quốc có thể đưa năng suất siêu lúa lên 15,0 tấn/ha/vụ vào năm
2015 (Yuan, 2014).
Từ năm 1996, Trung Quốc đã tạo ra giống lúa lai siêu cao sản bằng việc
lai khác loài phụ với kiểu cây lý tưởng. Đến nay đã có hơn 80 giống lúa lai siêu
cao sản được trồng ngoài sản xuất, trong số đó có những giống năng suất đạt 1221 tấn/ha. Lý do chính để các giống lúa lai này đạt năng suất cao là: số hạt/bơng
và kích thước bơng tăng; chỉ số diện tích lá tăng, thời gian lá xanh dài, khả năng
quang hợp cao hơn, chống đổ tốt hơn, tích lũy chất khơ ở giai đoạn trước trỗ cao

6


hơn, vận chuyển carbohydrat từ thân lá vào hạt mạnh hơn, bộ rễ lớn hơn và hoạt
động hút dinh dưỡng của rễ khỏe hơn. Tuy nhiên, có hai vấn đề chính đối với lúa
lai siêu cao sản là các hoa nở sau không vào chắc được và tỷ lệ đậu hạt thấp và
không ổn định (Zhen et al., 2013).
Theo Yuan (2006), ưu thế lai ở lúa theo xu hướng từ cao đến thấp thông
qua lai là: indica/japonica > indica/javanica > japonica/javanica >
indica/indica > japonica/japonica. Con lai indica/japonica có sức chứa và nguồn
lớn, năng suất có thể vượt so với con lai giữa loài phụ indica với nhau. Như vậy,
để chọn tạo được giống lúa lai siêu năng suất bắt buộc phải lai giữa Indica và
Japonica. Tuy nhiên, con lai indica/japonica thường có tỷ lệ đậu hạt thấp và để
giải quyết vấn đề này cần chuyển gen tương hợp rộng (WC) Sn5 vào dòng bố
hoặc dòng mẹ. Yuan (2014) cho rằng siêu lúa lai thường có cây cao hơn do lai
khác loài phụ do vậy để giải quyết vấn đề này thì dịng bố hoặc mẹ phải có gen
lùn hoặc thân của siêu lúa phải có đường kính thân lớn (>1,1cm), thân đặc và
nhiều đốt. Tuy nhiên, muốn cải thiện chất lượng gạo của các tổ hợp siêu lúa lai

do lai khác loài phụ trên nên chọn bố mẹ dạng trung gian giữa javanica-japonica.
Theo lý thuyết, cây lúa có thể chuyển đổi 5% bức xạ mặt trời thành
chất hữu cơ nên chỉ cần sử dụng hiệu quả 2,5% thì năng suất lúa có thể đạt 22,5
tấn/ha. Thực nghiệm cho thấy các giống lúa có chiều cao 1,3m có thể đạt được
năng suất 15-16 tấn/ha, với kiểu cây cao khoảng 1,5m có thể đạt năng suất 17-18
tấn/ha. Do vậy để đạt được năng suất 18-20 tấn/ha thì chiều cao cây của các
giống siêu lúa lai phải có chiều cao từ 1,8-2,0m. Theo Yuan (2014) để đạt được
điều đó thì những giống siêu lúa lai có kiểu hình đẹp, đẻ nhánh gọn, khỏe, tập
trung. Chính vì thế, cần giải quyết vấn đề đổ ngã của siêu lúa lai bằng việc lai
khác loài để có bộ rễ mạnh khỏe và lai với các nguồn gen có cổ bơng to, thân
đặc, đốt ngắn, các đốt ở dưới to.
Năm 1993, Viện Nghiên cứu Lúa Bangladesh bắt đầu nghiên cứu lúa lai
dưới sự trợ giúp của IRRI. Đến năm 2001, các tổ hợp lúa lai mới được mở rộng
sản xuất. Từ năm 2008-2011 có 3 giống lúa lai được chọn tạo và mở rộng sản
xuất. Đến năm 2014, có 109 giống lúa lai được thử nghiệm tại Bangladesh, trong
đó có 89 giống từ Trung Quốc, 15 giống từ Ấn Độ, 01 giống từ Phillipne và 04
giống chọn tạo trong nước (Azim et al., 2014). Đến năm 2014, diện tích lúa lai
của Bangladesh đạt 670 nghìn ha, năng suất trung bình đạt 6,8 tấn/ha.
Bangladesh đưa ra chiến lược phát triển lúa lai giai đoạn 2020-2030 là: 1- phát

7