Phát triển các dòng thuần phục vụ chọn tạo giống ngô lai cho điều kiện canh tác nhờ nước trời của miền bắc việt nam luận án tiến sĩ

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN VĂN MƯỜI

NGHIÊN CỨU GÂY TẠO CÁC DÒNG BỐ MẸ THƠM
ỨNG DỤNG CHO CHỌN TẠO GIỐNG LÚA LAI HAI
DÒNG CHẤT LƯỢNG CAO

Chuyên ngành:

Di truyền và chọn giống cây trồng

Mã số:

62 62 01 11

Người hướng dẫn khoa học:
PGS.TS. Nguyễn Thị Trâm

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2017

1



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 dùng để bảo vệ
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 chỉ rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày 18 tháng 04 năm 2017
Tác giả luận án

Nguyễn Văn Mười

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 tới PGS.TS. Nguyễn Thị Trâm (người hướng dẫn khoa học) 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, Ban chủ nhiệm 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.
Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, viên chức Viện Nghiên cứu và Phát triển
cây trồng, đặc biệt là các đồng nghiệp Phịng Cơng nghệ lúa lai đã giúp đỡ và tạo điều kiện
cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn cha mẹ, vợ, con gái, bạn bè, đồng nghiệp và sinh viên thực
tập các khóa giúp đỡ tơi trong nghiên cứu khoa học cũng như trong đời sống góp phần thúc
đẩy việc hoàn thành luận án này./.
Hà Nội, ngày 18 tháng 04 năm 2017
Tác giả luận án

Nguyễn Văn Mười

ii


MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan ..................................................................................................................... i
Lời cảm ơn ........................................................................................................................ ii
Mục lục ........................................................................................................................... iii
Danh mục chữ viết tắt ..................................................................................................... vii
Danh mục bảng ................................................................................................................ ix
Danh mục hình ............................................................................................................... xiii
Trích yếu luận án ........................................................................................................... xiv
Thesis abstract................................................................................................................ xvi
Phần 1 Mở đầu ............................................................................................................... 1
1.1

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

1.2

Mục tiêu của đề tài.............................................................................................. 2

1.3

Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................ 2

1.4

Những đóng góp mới của đề tài.......................................................................... 3

1.5

Ý nghĩa khoa học và 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 đực sử dụng trong chọn giống lúa lai hai dòng .................... 11

2.2.1

Bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm nhiệt độ (TGMS) trên lúa ..................... 12

2.2.2

Bất dục di truyền nhân mẫn cảm ánh sáng (PGMS) ở lúa................................ 14

2.3

Phương pháp chọn tạo các dòng bố mẹ lúa lai hai dòng .................................. 16

2.3.1

Phương pháp tạo dòng mẹ lúa lai hai dòng ...................................................... 16

2.3.2

Phương pháp tạo dòng bố lúa lai ...................................................................... 19

2.4

Di truyền của một số tính trạng liên quan đến chất lượng ở lúa ....................... 21

2.4.1

Di truyền và các yếu tố ảnh hưởng đến tính thơm............................................ 21

2.4.2

Di truyền của kích thước hạt............................................................................. 25

2.4.4

Di truyền tính trạng hàm lượng protein ............................................................ 27

2.5

Di truyền của một số tính trạng liên quan đến năng suất lúa............................ 28
iii


2.5.1

Số hạt trên bông ................................................................................................ 28

2.5.2

Tỷ lệ hạt chắc .................................................................................................... 28

2.5.3

Khối lượng 1000 hạt ......................................................................................... 28

2.5.4

Năng suất hạt ..................................................................................................... 29

2.6

Nghiên cứu về chọn tạo giống lúa lai chất lượng cao ............................................ 30

2.7

Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng bố và các dòng TGMS .................... 32

2.8

Một số nghiên cứu về biện pháp kỹ thuật nhân dòng TGMS và sản xuất
lúa lai F1............................................................................................................ 34

2.8.1

Một số nghiên cứu về phục tráng và nhân dòng TGMS ................................... 34

2.8.2

Một số nghiên cứu về kỹ thuật sản xuất hạt lai F1............................................ 37

Phần 3 Vật liệu và phương pháp nghiên cứu ............................................................ 43
3.1

Vật liệu nghiên cứu ........................................................................................... 43

3.2

Nội dung nghiên cứu ......................................................................................... 43

3.2.1

Nội dung 1: Lai tạo các dịng TGMS mới có mùi thơm và đánh giá đặc
điểm nơng sinh học, biểu hiện tính dục, năng suất và chất lượng của chúng...... 43

3.2.2

Nội dung 2: Đánh giá biểu hiện di truyền một số tính trạng liên quan đến
chất lượng gạo từ bố mẹ đến các thế hệ con cái ............................................... 44

3.2.3

Nội dung 3: Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng bố mẹ và tuyển
chọn tổ hợp lúa lai hai dịng mới có triển vọng ................................................ 44

3.2.4

Nội dung 4: Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật nhằm xây dựng quy
trình nhân dịng mẹ và sản xuất hạt lai F1 ........................................................ 44

3.3

Phương pháp nghiên cứu................................................................................... 44

3.3.1

Nội dung 1: Lai tạo bổ sung tính thơm cho các dòng mẹ bất dục ổn định
để tạo các dòng TGMS thơm và ổn định trong điều kiện sản xuất của
miền Bắc Việt Nam ........................................................................................... 44

3.3.2

Nội dung 2: Đánh giá mức độ biểu hiện một số tính trạng liên quan đến
chất lượng gạo từ bố mẹ đến các thế hệ con cái ............................................... 49

3.3.3

Nội dung 3: Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng bố mẹ và tuyển
chọn tổ hợp lúa lai hai dịng mới có triển vọng ................................................ 50

3.3.4

Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật nhằm xây dựng quy trình nhân
dịng mẹ và sản xuất hạt lai F1 .......................................................................... 53

3.3.5

iv

Phần mềm xử lý số liệu ..................................................................................... 55


Phần 4 Kết quả và thảo luận ...................................................................................... 56
4.1

Lai tạo, chọn lọc và đánh giá dòng TGMS thơm ............................................ 56

4.1.1

Đặc điểm của các dòng bố mẹ tham gia lai và các dòng TGMS mới............... 56

4.1.2

Kết quả sử dụng chỉ thị phân tử để xác định gen quy định tính thơm
và tính dục của các dịng TGMS mới chọn ...................................................... 62

4.1.3

Kết quả sàng lọc cá thể của các dòng bất dục đực trong điều kiện nhân tạo......... 64

4.1.4

Kết quả đánh giá sự chuyển đổi tính dục của các dịng TGMS trong điều
kiện tự nhiên ..................................................................................................... 65

4.1.5

Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng TGMS trong điều kiện vụ
Xuân 2012......................................................................................................... 68

4.2

Đánh giá mức độ biểu hiện một số tính trạng liên quan đến chất lượng gạo
từ bố mẹ đến các thế hệ con cái .......................................................................... 69

4.2.1

Nghiên cứu sự biểu hiện tính trạng về chiều dài hạt gạo lật trên mẫu hạt
thu từ cây F1 của một số tổ hợp lai từ các dòng bố mẹ của chúng ................... 69

4.2.2

Nghiên cứu biểu hiện tỷ lệ gạo xát, gạo nguyên trên mẫu hạt thu ở cây F1
của một số tổ hợp lai từ các dòng bố mẹ của chúng ......................................... 70

4.2.3

Nghiên cứu biểu hiện về hàm lượng protein trên mẫu hạt thu ở cây F1
của một số tổ hợp lai lúa ................................................................................... 73

4.2.4

Nghiên cứu biểu hiện về độ bền thể gel ở con lai F1 của một số tổ hợp lai lúa ...... 74

4.2.5

Nghiên cứu biểu hiện về hàm lượng amylose của mẫu hạt thu từ cây F1
của một số tổ hợp lai lúa ................................................................................... 75

4.2.6

Nghiên cứu biểu hiện về mùi thơm ở F1, F2 của một số tổ hợp lai lúa ........... 76

4.3

Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng bố mẹ và tuyển chọn tổ hợp lúa
lai hai dòng mới có triển vọng .......................................................................... 79

4.3.1

Đặc điểm của các dịng bố mẹ tham gia vào các tổ hợp lai .............................. 79

4.3.2

Đánh giá một số đặc điểm nông sinh học, năng suất và chất lượng của
các tổ hợp lai hai ............................................................................................... 80

4.3.3

Đánh giá khả năng kết hợp chung và khả năng kết hợp riêng của các

dòng bố mẹ ....................................................................................................... 92

4.3.4

Kết quả phân tích chỉ số chọn lọc của các tổ hợp lai ........................................ 99

4.3.5

Kết quả so sánh các tổ hợp lai có triển vọng .................................................. 101

v


4.4

Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật để thiết lập quy trình nhân dịng
mẹ và sản xuất hạt lai F1 ................................................................................. 104

4.4.1

Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật nhân dòng mẹ AT27.......................... 104

4.4.2

Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật nhằm xây dựng quy trình sản xuất
hạt lai F1 tổ hợp TH6-6 ................................................................................... 108

Phần 5 Kết luận và đề nghị ....................................................................................... 114
5.1

Kết luận ........................................................................................................... 114

5.2

Đề nghị ............................................................................................................ 115

Danh mục cơng trình đã cơng bố .................................................................................. 116
Tài liệu tham khảo ......................................................................................................... 117
Phụ lục ......................................................................................................................... 128

vi


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Chữ viết đầy đủ/nghĩa tiếng Việt

AFLP

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
Bacillus Thuringensis
(Bất dục kiểu BT)

Bắc thơm số 7 (giống lúa)
Cytoplasmic Male Sterile
(Bất dục đực tế bào chất)
Công thức
Đồng bằng sông Cửu Long
DeriboNucleic Acid
(Axit đêoxiribonuclei)
Environment sensitive Genic Male Sterile
(Dòng 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)
Hương cốm (giống lúa)
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
Năng suất lý thuyết
Nhiễm sắc thể
Năng suất thực thu
Polymerase Chain Reaction
(Phản ứng chuỗi trùng lặp)

APSA

AT
BAC
BD
BT
BT7
CMS
CT
ĐBSCL
DNA
EGMS
FAO
GCA
HC
IAARD
IRRI
KL
KNKH
MAS
NS
NSLT
NST
NSTT
PCR

vii


Chữ viết tắt

Chữ viết đầy đủ/nghĩa tiếng Việt

PGMS

Photoperiod sensitive Genic Male Sterile
(Dòng bất dục đực chức năng di truyền nhân mẫn cảm ánh sáng)
Quantitative Trait Loci
(Phương pháp di truyền để tính tốn khoảng cách giữa các tính trạng)
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
(Các chuỗi lặp 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
Wide Compatility Gene
(Gen tương hợp rộng)

QTL
RAPD
RFLP
SCA
SSR
TGMS
TGST
ƯTL

WCG

viii


DANH MỤC BẢNG

TT

Tên bảng

Trang

2.1

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

2.2

Danh sách các gen tms và chỉ thị liên kết của các dòng TGMS ....................... 13

2.3

Tổng hợp kết quả chọn tạo các dòng bố mẹ và các tổ hợp lai của một số
đơn vị nghiên cứu và phát triển lúa lai trong nước ........................................... 13

2.4

Nguồn gốc một số dòng PGMS đã được phát hiện và sử dụng ........................ 14

2.5

Mười alen được phát hiện kiểm soát mùi thơm của các giống lúa ................... 23

2.6

Kiểu gen kiểm soát di truyền hàm lượng amylose ........................................... 26

2.7

Mức độ đóng góp của các yếu tố vào năng suất lúa ......................................... 30

3.1

Các chỉ thị phân tử DNA liên kết với gen mùi thơm fgr .................................. 46

3.2

Tên, trình tự và nhiệt độ gắn của các chỉ thị phân tử sử dụng trong phản
ứng PCR............................................................................................................ 47

3.3

Nhiệt độ, ánh sáng và độ ẩm trong xử lý ngưỡng của các dịng TGMS........... 48

3.4

Cơng thức thí nghiệm đánh giá sự chuyển đổi tính dục của các dịng
TGMS ............................................................................................................... 48

3.5

Điểm đánh giá các chỉ tiêu chất lượng nấu nướng theo tiêu chuẩn 10TCN
590-2004 ........................................................................................................... 51

3.6

Cơng thức thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của thời vụ đến sinh trưởng,
phát triển và năng suất nhân dòng mẹ AT27 ở vụ Xn 2012 ......................... 53

3.7

Cơng thức thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của thời vụ đến sinh trưởng,
phát triển và năng suất sản xuất hạt lai F1 ở vụ Mùa 2013 .............................. 54

4.1

Một số đặc điểm nông sinh học, chất lượng và đặc điểm hạt phấn của các
dòng bố mẹ tham gia lai tạo dòng TGMS mới ở vụ Mùa 2008 ........................ 57

4.2

Thời gian từ gieo đến trỗ, đặc điểm nông sinh học, kiểu bất dục và mùi
thơm của các dòng TGMS trong vụ Mùa 2011 và Xuân 2012 ......................... 58

4.3

Kết quả xác định gen kiểm sốt tính thơm, gen quy định tính dục của các
dịng TGMS ...................................................................................................... 62

4.4

Kết quả sàng lọc cá thể có ngưỡng nhiệt độ chuyển đổi tính dục ≤ 240C
vụ Mùa 2011 ..................................................................................................... 65

ix


4.5

Tỷ lệ hữu dục hạt phấn của các dòng TGMS trong điều kiện vụ Xuân và
vụ Mùa 2012 ..................................................................................................... 66

4.6

Một số đặc điểm nơng sinh học của các dịng TGMS mới trong điều kiện
vụ Xuân 2012 .................................................................................................... 69

4.7

Biểu hiện tính trạng chiều dài hạt gạo lật thu mẫu hạt từ cấy F1 của một
số tổ hợp lai ....................................................................................................... 70

4.8

Đánh giá mức độ trội về tỷ lệ gạo xát và gạo nguyên của con lai có mẹ
là AT8 ............................................................................................................... 71

4.9

Đánh giá mức độ trội về tỷ lệ gạo xát và gạo nguyên của con lai có mẹ
là AT19 ............................................................................................................. 72

4.10

Đánh giá mức độ trội về tỷ lệ gạo xát và gạo nguyên của con lai có mẹ
là T1S-96 ........................................................................................................... 72

4.11

Biểu hiện tính trạng hàm lượng protein (%) ở bố mẹ và mẫu thóc thu
từ cây F1 ............................................................................................................ 73

4.12

Biểu hiện tính trạng độ bền thể gel (mm) ở bố mẹ và con lai F1 ...................... 75

4.13

Biểu hiện tính trạng hàm lượng amylose (%) ở bố mẹ và con lai F1 ............... 76

4.14

Sự biểu hiện tính trạng mùi thơm trên lá ở F1 của một số tổ hợp lúa lai.......... 77

4.15

Sự biểu hiện tính trạng mùi thơm trên hạt gạo F2 của một số tổ hợp lúa lai ......... 78

4.16

Một số đặc điểm nông sinh học, chất lượng và đặc điểm hạt phấn của các
dòng bố mẹ tham gia lai ở vụ Mùa 2011 .......................................................... 80

4.17

Đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lai trong vụ Xuân 2012...................... 81

4.18

Một số đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lai trong vụ Mùa 2012 ............ 82

4.19

Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lai trong vụ
Xuân 2012 ......................................................................................................... 84

4.20

Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lai trong vụ
Mùa 2012 .......................................................................................................... 85

4.21

Một số tính trạng liên quan đến chất lượng thương trường của các tổ hợp
lai trong vụ Mùa 2012 ....................................................................................... 87

4.22

Một số tính trạng liên quan đến chất lượng dinh dưỡng của các tổ hợp lai
trong vụ Mùa 2012 ............................................................................................ 89

4.23

Điểm đánh giá các chỉ tiêu chất lượng cơm của các tổ hợp lai trong vụ
Mùa 2012 .......................................................................................................... 91

4.24

x

Giá trị khả năng kết hợp chung của các dòng bố mẹ trên một số tính trạng
năng suất vụ Mùa 2012 ..................................................................................... 92


4.25

Giá trị khả năng kết hợp riêng trên tính trạng số hạt chắc trên bơng của
các dịng bố mẹ ở vụ Mùa 2012........................................................................ 94

4.26

Giá trị khả năng kết hợp riêng trên tính trạng khối lượng 1000 hạt của các
dịng bố mẹ ở vụ Mùa 2012 .............................................................................. 94

4.27

Giá trị khả năng kết hợp riêng trên tính trạng năng suất thực thu của các
dòng bố mẹ ở vụ Mùa 2012 .............................................................................. 95

4.28

Giá trị khả năng kết hợp chung của các dòng bố mẹ trên một số tính trạng
chất lượng ở vụ Mùa 2012 ................................................................................ 96

4.29

Giá trị khả năng kết hợp riêng trên tính trạng tỷ lệ gạo xát của các dịng
bố mẹ ở vụ Mùa 2012 ....................................................................................... 97

4.30

Giá trị khả năng kết hợp riêng trên tính trạng tỷ lệ gạo nguyên của các
dòng bố mẹ ở vụ Mùa 2012 .............................................................................. 97

4.31

Giá trị khả năng kết hợp riêng trên tính trạng hàm lượng amylose của các
dòng bố mẹ ở vụ Mùa 2012 .............................................................................. 98

4.32

Giá trị khả năng kết hợp riêng trên tính trạng mùi thơm cơm của các
dòng bố mẹ ở vụ Mùa 2012 .............................................................................. 98

4.33

Các chỉ tiêu phân tích chỉ số chọn lọc của các tổ hợp lai trong điều kiện
vụ Mùa 2012 ..................................................................................................... 99

4.34

Kết quả phân tích chỉ số chọn lọc trên một số tính trạng của các tổ hợp lai
trong điều kiện vụ Mùa 2012 .......................................................................... 100

4.35

Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lai trong điều
kiện vụ Xuân 2013 .......................................................................................... 101

4.36

Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lai trong điều
kiện vụ Mùa 2013 ........................................................................................... 102

4.37

Đặc điểm của hai tổ hợp lúa lai hai dòng mới TH4-6 và TH6-6 .................... 103

4.38

Ảnh hưởng của thời vụ đến đặc điểm nơng sinh học của dịng mẹ AT27 ở
vụ Xn 2012.................................................................................................. 104

4.39

Ảnh hưởng của thời vụ đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất
của dòng mẹ AT27 ở vụ Xuân 2012 ............................................................... 105

4.40

Ảnh hưởng của mật độ và lượng phân bón đến đặc điểm nơng sinh học
của dòng mẹ AT27 ở vụ Xuân 2014 ............................................................... 106

4.41

Ảnh hưởng của mật độ và lượng phân bón đến các yếu tố cấu thành năng
suất và năng suất lý thuyết của dòng mẹ AT27 ở vụ Xuân 2014 ................... 107

4.42

Ảnh hưởng của mật độ và lượng phân bón đến năng suất thực thu của
dòng mẹ AT27 ở vụ Xuân 2014 ..................................................................... 108

xi


4.43

Ảnh hưởng của thời vụ đến sinh trưởng, phát triển của các dòng bố mẹ
trong điều kiện vụ Mùa 2013 .......................................................................... 109

4.44

Ảnh hưởng của tỷ lệ hàng bố mẹ và lượng phân bón đến các yếu tố cấu
thành năng suất và năng suất lý thuyết hạt F1 ở vụ Mùa 2014 ....................... 111

4.45

Ảnh hưởng của tỷ lệ hàng bố mẹ và lượng phân bón đến năng suất thực
thu hạt F1 ở vụ Mùa 2014 ............................................................................... 112

4.46

Ảnh hưởng của lượng GA3 đến đặc điểm nông sinh học và năng suất thực
thu hạt F1 ở vụ Mùa 2015 ............................................................................... 113

xii


DANH MỤC HÌNH
TT

Tên hình

Trang

2.1

Vị trí gen PGMS trên bản đồ liên kết của lúa ................................................... 15

2.2

Minh hoạ ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự chuyển hố tính dục của dịng TGMS ..... 35

3.1

Q trình lai tạo chọn lọc dịng TGMS thơm ................................................... 45

4.1

Ảnh điện di sản phẩm PCR phát hiện gen thơm fgr bằng các cặp mồi ................ 63

4.2

Ảnh điện di sản phẩm PCR phát hiện gen tms2 bằng chỉ thị RM11 ................ 63

4.3

Ảnh điện di sản phẩm PCR phát hiện gen tms5 bằng chỉ thị C365-1............... 64

xiii


TRÍCH YẾU LUẬN ÁN
Tên tác giả: Nguyễn Văn Mười
Tên Luận án: Nghiên cứu gây tạo các dòng bố mẹ thơm ứng dụng cho chọn tạo giống
lúa lai hai dòng chất lượng cao.
Chuyên ngành: Di truyền và Chọn giống cây trồng
Mã số: 62 62 01 11
Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nơng nghiệp Việt Nam
Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu, lai tạo và sử dụng các dòng TGMS để tạo giống lúa lai hai dịng có
thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao, chất lượng tốt, đặc biệt là mùi thơm phục vụ
cho sản xuất.
Phương pháp nghiên cứu
- Lai tạo và chọn dòng theo sơ đồ lai tạo dòng TGMS (Nguyễn Thị Trâm, 2000).
- Đánh giá đặc điểm nông 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 et al., 1995).
- 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).
- Tách chiết DNA theo phương pháp CTAB rút gọn (De la Cruz, 1997).
- Phương pháp phát hiện gen thơm theo phương pháp của Bradbury, 2005.
- Quy trình PCR để xác định gen tms (Dẫn theo Phạm Văn Thuyết (2015))
- Chất lượng xay xát: 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).
- Hàm lượng amylose được phân tích dựa trên máy quang phổ theo phương pháp
của Sadavisam and Manikam (1992) và phân loại theo Kumar and Khush (1987). Hàm
lượng protein phân tích theo Kjeldahl. Độ bền thể gel được xác định dựa vào chiều dài
thể gel (Tang et al. 1991) và phân loại theo “Hệ thống tiêu chuẩn đánh giá cây lúa” của
IRRI (2002).
- Đánh giá chất lượng cơm bằng cảm quan và cho điểm theo thang điểm của tiêu
chuẩn 10TCN 590-2004 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nơng thơn.
- Phân tích KNKH chung line x tester theo mơ hình thống kê của Singh and
Chaundhary (1996).
- Số liệu thí nghiệm được xử lý bằng phần mềm IRRISTAT ver 5.0 và chương
trình thống kê DTSL của Nguyễn Đình Hiền (1995).
Kết quả chính và kết luận
Từ 3 dòng TGMS ban đầu (T1S-96; T7S và T23S) dùng làm thể nhận được lai với
các dịng bố có chất lượng tốt (BT7; Basmati; Hoa Sữa và Hương cốm) đã chọn tạo được
23 dòng TGMS mới. Trong 23 dòng TGMS mới đánh giá ngưỡng chuyển đổi tính dục

xiv

trong điều kiện nhân tạo (phytotron) và sự chuyển hóa tính dục trong điều kiện tự nhiên
đã chọn được 5 dịng có ngưỡng chuyển đổi tính dục là 240C, bất dục từ khơng hạt phấn
đến ít phấn trong điều kiện nhiệt độ thời kỳ cảm ứng trên 260C. 5 dòng mẹ này có mùi
thơm trên lá đạt điểm 2, mùi thơm nội nhũ đạt điểm 4 (thơm đậm), có khả năng nhận
phấn ngồi tốt cho con lai có thời gian sinh trưởng ngắn. Các dịng mẹ đó là AT1; AT5;
AT9; AT24 và AT27. Đánh giá khả năng kết hợp chung của 4 dòng mẹ mới (AT1;
AT5; AT24; AT27) và hai dòng mẹ ban đầu (T1S-96; T7S) với 5 dòng bố cho thấy
dịng mẹ AT24 và AT27 có khả năng kết hợp chung cao với các dòng bố nghiên cứu về
các tính trạng số hạt trên bơng, số hạt chắc trên bơng, khối lượng 1000 hạt, năng suất
thực thu (các tính trạng liên quan năng suất), tỷ lệ gạo xát, tỷ lệ trắng trong, hàm lượng
protein, độ ngon cơm (các tính trạng liên quan đến chất lượng).
Để tạo tổ hợp lai có chất lượng gạo tốt và có mùi thơm phục vụ cho sản xuất cần chọn
bố mẹ có chiều dài hạt đối lập nhau về kích thước hoặc hai bố mẹ có chiều dài tương đối
gần nhau thì F1 có chiều dài hạt gần với bố hoặc mẹ có kích thước hạt trội hơn. Tỷ lệ
gạo xát và tỷ lệ gạo nguyên phụ thuộc nhiều vào bản chất của giống và điều kiện ngoại cảnh
khi lúa chín và thu hoạch. Tuy nhiên để tạo tổ hợp lai có tỷ lệ gạo xát và tỷ lệ gạo nguyên
cao cần chọn bố hoặc mẹ có tỷ lệ gạo xát và gạo nguyên cao. Độ trội của hai tính trạng này
là trội dương đến siêu trội dương. Cải tạo hàm lượng amylose cần phải chọn những dịng
vật liệu lai có hàm lượng amylose thấp và tương đối gần nhau về tỷ lệ amylose của các
dòng bố mẹ. Về mùi thơm cần phải chọn cả hai bố mẹ mang gen thơm và mùi thơm nội nhũ
đạt từ điểm 3 trở lên. Riêng có hàm lượng protein là khó cải tạo bởi vì phân tích độ trội về
hàm lượng protein trong hạt gạo của các tổ hợp lai đều có giá trị trội âm.
Từ 30 tổ hợp lai được lai theo sơ đồ lai đỉnh từ 6 dịng mẹ (4 dịng thơm; 2 dịng
khơng thơm) và 5 dịng bố (3 dịng thơm; 2 dịng khơng thơm) đã tuyển chọn được 6 tổ hợp
lai ưu tú. Các tổ hợp lai đó là AT24/RA28; AT1/RA28; AT27/RA29; AT24/R12-1 và
AT24/RA29. Từ 6 tổ hợp lai thơng qua thí nghiệm so sánh giống đã chọn được 2 tổ hợp lai
triển vọng. Hai tổ hợp lai đó là: AT24/RA28 (TH4-6) và AT27/RA28 (TH6-6). Hai tổ hợp
lai này có thời gian sinh trưởng vụ Xuân từ 121-122 ngày, vụ Mùa từ 102-103 ngày.
Chiều cao cây thuộc dạng bán lùn, bông to dài, hạt xếp sít, hình dạng hạt thon dài, khối
lượng 1000 hạt từ 24,3-25,3 gam. Năng suất thực thu đạt từ 7,4-7,6 tấn/ha (vụ Xuân), từ

6,92-6,94 tấn/ha (vụ Mùa). Cả 2 tổ hợp lai này đều có chất lượng gạo tốt như: tỷ lệ gạo
xát và tỷ lệ gạo nguyên cao, hạt thon dài, hàm lượng amylose từ 16,4-16,6%, hàm lượng
protein từ 8,9-9,1%. Cơm ngon, mềm, vị đậm và có mùi thơm đậm.
Nhân dòng mẹ AT27 trong vụ Xuân ở miền Bắc cần gieo mạ từ 14-23/12, lượng
phân bón là 120kg N/ha với tỷ lệ phân N:P:K là 1:1:0,75. Mật độ cấy là 50 khóm/m2.
Trong sản xuất hạt lai F1 tổ hợp TH6-6 thì thời vụ gieo dịng bố 1 từ 13-18/6, dòng bố 2
gieo sau dòng bố 1 là 5 ngày, dòng mẹ gieo sau dòng bố 1 là 10 ngày. Tỷ lệ cấy hàng bố
mẹ là 2 bố 16 mẹ. Đường công tác là 30cm, hàng bố 1 cách hàng bố 2 là 20cm, hàng bố
cách hàng mẹ là 20cm, cây bố cách cây bố là 20cm. Hàng mẹ cách hàng mẹ là 15cm,
cây mẹ cách cây mẹ là 12cm. Lượng phân bón sử dụng là 110kg N + 110kg P2O5 +
82,5kg K2O/ha. Lượng GA3 là 210 gam/ha, phun 2 ngày liên tiếp.

xv


THESIS ABSTRACT

PhD. candidate: Nguyen Van Muoi
Thesis title: The breeding aromatic parents for developing two-line hybrid rice with
high quality.
Major: Plant Genetics and Breeding

Code: 62 62 01 11

Education organization: Vietnam National University of Agriculture
Research Objectives
Breeding and using TGMS lines for developing two-line hybrid rice with short
growth duration, high yield, good quality and aromatic grain.
Materials and Methods
- Breeding TGMS lines have been described by Nguyen Thi Tram, 2002.

- The evaluation of agronomical characteristics are used by IRRI (2002) method.
- Evaluation fertility characteristics by Yuan et al., 1995.
- The aromatic leaves is evaluated by Sood and Siddip (1978). The aromatic
endosperm is evaluated by Kibria et al. (2008).
- The DNA production was extracted by modifying CTAB method (De la Cruz, 1997)
- The fragance gene was detected by Bradbury (2005) method
- PCR protocolto determine tms gene by Pham Van Thuyet (2015) method
- Milling rice quality: Brown rice ratio, milling rice ratio and head rice ratio, rice
chalkiness are evaluated Govindewami and Ghose (1969) method.
- Theamylose content was evaluated by Sadavisam and Manikam (1992) method and
classified by Kumar and Khush (1987). The protein content was evaluated Kjeldahl
method. The gel consistency was evaluated by Tang et al. (1991) method.
- The cooking quality was evaluated by standard 10TCN 590-2004 of MARD.
- The General combination ability (GCA) line x tester was analyzed by Singh and
Chaundhary (1996) method.
- Statistical analysis of variance was made by IRRISTAT ver. 5.0, Select the
advance combination by Selection Index Program of Nguyen Dinh Hien (1995).
Main findings and Conclusions
Twenty three new TGMS lines were selected from the crossing between three
TGMS lines (T1S-96; T7S and T23S) and good quality pollinators (BT7; Basmati and
Huongcom). Five TGMS lines are showed critical temperature for inducing sterility at
240C were selected after evaluation in artificial (phytotron) and in natural condition,
they exhibited from none-pollen sterile to rare pollen sterile at 260C at sensitive growth
stage. These five TGMS lines were score 2 for aroma trait in the leaves, scored 4 in the
endosperm (strong aromatic), good out-crossing ability and their F1 showed short
growth duration. These TGMS lines are AT1; AT5; AT9; AT24 and AT27. Among 4
new TGMS lines (AT1; AT5; AT24 and AT27), AT24 and AT27 showed high GCA

xvi

with male lines in number of grain per panicle, filling grain per panicle, 1000 grains
weight, actual yield (yield components), milling rice ratio, grain chalkiness ratio,
protein content, good cooking quality (qualitative traits).
In order to breed good quality, aromatic combination for rice production, it is
necessary to select the parents have opposite or similar length grain. As a consequence,
F1 grain will have the length and width of the grain tend to similar to its of dominant
parent. Milling rice ratio and heading rice ratio depend on its genetic background and
environmental condition at maturity stage and harvesting stage. However, in order to
breed high milling rice ratio and heading rice ratio, it is necessary to select parental lines
with high milling rice and heading rice ratio. This dominance of this trait varies from
positive dominance to super positive dominance. It is necessary to select low and equal
amylose content of parental lines to improve amylose content. About aromatic trait, both
male and female lines are aromatic lines and its aromatic of endorsperm score at least
from 3 point. In particular, it is difficult to improve protein content since results of genetic
analysis protein content trait of all combinations were showed dominance negative.
Six promising combinations were selected from thirty combinations of six female
lines (4 aromatic lines, 2 none-aromatic lines) and five male lines (3 aromatic lines; 2
none-aromatic lines). The combinations are AT24/RA28; AT1/RA28; AT27/RA29;
AT24/R12-1 and AT24/RA29. Two promising combinations were selected from above
six combinations after carried out comparison experiment. Two combinations are
AT24/RA28 (TH4-6) and AT27/RA28 (TH6-6). These new two combinations have
growth duration from 121-122 days in spring season and 102-103 days in summer season.
Semi-drawft plant height, long panicle, compact seed setting, long and slender grain, 1000
grain weight vary from 24,3g-25,3g. Actual yield in spring season and summer season are
7,4-7,6 ton per hectare and 6,9 ton per hectare, respectively. Both of two combinations
show good milling rice quality: high milling rice ratio and head rice ratio, long and
slender grain, amylose content vary from 16.1% to 16,6%, protein content varies from
8,9-9,1%, good cooking rice with soft grain and strong aroma.
Multiplication female line AT27 at spring season in North of Vietnam must

sowing from 14 to 24 of December. Fertilizer application are 120kg N/ha with ratio of
N:P:K is 1:1:0.75. transplanting density is 50 hills/m2. In order to F1 seed production of
TH6-6 combination, 1st male line was sowed from 13-16 of June, 2nd male line was
showed 5 days after 1st male. Female line was sowed 10 days after male line. Ratio of
transplanting male line and female line is 2:16. Working pathway wide 30cm, the
distance of 1st male line and 2nd male line is 20cm, the distance of male line and female
line is 20cm, the distance between male lines is 20cm. The distance between female line
is 15cm. Fertilizer application were 110kg N+110kg P205 + 82.5kg K20/ha. Total GA3
application is 210 gram/hectare, spray in two days.

xvii



PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Hàng ngày, trên thế giới có 3 tỷ người được cung cấp hơn 20% lượng calo
từ lúa gạo. Hạt gạo chứa 80% tinh bột, 7,5% protein, vitamin và các chất khoáng
cần thiết cho con người (Trần Văn Đạt, 2005). Chất lượng gạo trở thành mối
quan tâm chính của người sản xuất và người tiêu dùng hiện nay. Mặc dù vậy, nhu
cầu sử dụng gạo chất lượng cao có sự khác biệt rất lớn giữa các vùng, các nước
và người tiêu dùng. Các tính trạng liên quan đến chất lượng gạo chủ yếu gồm:
kích thước hạt, độ bạc bụng, tỷ lệ gạo xay, tỷ lệ gạo xát, tỷ lệ gạo nguyên, hàm
lượng amylose, độ bền thể gel và protein (Brar and Singh, 2011). Gạo chất lượng
cao có giá trị rất lớn trên thị trường thế giới. Năm 2011, có tới 15-17% trên tổng
lượng gạo xuất khẩu là gạo chất lượng và gạo thơm (Giraud, 2013). Tuy nhiên,
các chương trình chọn tạo giống lúa hiện nay mới tập trung nhằm cải tiến tính
trạng chống chịu điều kiện bất thuận sinh học và phi sinh học. Các nước sản xuất
lúa và xuất khẩu gạo tiếp tục đối mặt với sự cạnh tranh và những thay đổi nhu
cầu chất lượng của người tiêu dùng. Vì vậy, chiến lược mới trong chọn tạo giống

lúa là phải tập trung phát triển các giống lúa chất lượng. Các giống lúa chất
lượng có giá bán cao trên thị trường là những giống lúa thơm, hàm lương
amylose thấp đến trung bình, giàu dinh dưỡng (vitamin, anthocyanin, sắt)
(Orachos, 2012).
Chọn tạo giống lúa lai đã thu được nhiều thành cơng, góp phần tăng năng
suất, sản lượng và nhu cầu dinh dưỡng hàng ngày của con người. Ở Trung Quốc,
diện tích gieo cấy lúa lai năm 2012 là 17 triệu ha, chiếm 55,6% diện tích trồng
lúa của cả nước. Năng suất bình qn của lúa lai đạt 7,5 tấn/ha, cao hơn lúa thuần
0,76 tấn/ha. Ở Ấn Độ, diện tích lúa lai năm 2012 đạt 2,5 triệu ha, chiếm 5,9%
diện tích trồng lúa của cả nước. Năng suất bình quân của lúa lai đạt 4,79 tấn/ha,
cao hơn lúa thuần 1,2 tấn/ha. Ở Việt Nam, diện tích lúa lại năm 2012 đạt 0,61
triệu ha, chiếm 7,9% diện tích trồng lúa của cả nước. Năng suất bình quân của
lúa lai đạt 6,4 tấn/ha, cao hơn lúa thuần 0,77 tấn/ha (Dasgupta and Roy, 2014).
Trong những năm tới, giống có năng suất và chất lượng cao là mục tiêu chủ yếu
của chọn tạo giống lúa lai (Qian et al., 2016). Theo Mudasir et al. (2015) cũng
cho rằng chọn tạo giống lúa lai và kháng bệnh là hướng ưu tiên của Trường Đại
1


học Khoa học và Công nghệ Kashmir ở Ấn Độ.
Nghiên cứu và chọn tạo lúa lai của Việt Nam cũng thu được những thành
tựu to lớn. Đến năm 2013, Cục Trồng trọt-Bộ Nông nghiệp và PTNT đã công
nhận 71 giống, trong đó nhập nội là 52 giống và chọn tạo trong nước là 19 giống.
Trong số các giống đã công nhận có 60 giống là giống lúa lai ba dịng, 11 giống
là giống lúa lai hai dòng. Các giống lúa lai hai dịng được cơng nhận chủ yếu là
những giống được chọn tạo trong nước như: VL20, TH3-3, TH3-4, TH3-5,
VL24, LC270, LC212, TH7-2, HC1 đã góp phần nâng cao năng suất và sản
lượng lúa của Việt Nam (Phạm Văn Thuyết và cs., 2015). Dòng mẹ của các
giống lúa lai hai dòng được chọn tạo trong nước chủ yếu là dòng bất dục đực
chức năng di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt độ (Thermosensitive Genic Male

Sterile-TGMS) (Trần Văn Quang và cs., 2013).
Chất lượng lúa lai là hạn chế lớn cần được khắc phục trong chương trình
chọn tạo giống lúa dài hạn (Bai et al., 2008). Theo Li et al. (2008) để tạo giống
lúa lai chất lượng gạo tốt thì bố mẹ phải có gạo chất lượng cao hoặc mùi thơm,
trong đó dòng bố mẹ mang gen thơm là quan trọng nhất. Các dòng giống lúa
thuần mang gen thơm nhiều như: Hoa sữa, Sén cù, ST19, Hương cốm, Hương
cốm 2, Hương cốm 3 (Trần Mạnh Cường và cs., 2014). Các dòng RA27, RA28,
RA29 có ưu thế lai tốt, gạo chất lượng cao và có mùi thơm. Trong khi đó các
dịng TGMS mang gen thơm cịn hạn chế vì vậy các giống lúa lai hai dịng được
chọn theo hướng chất lượng, gạo có mùi thơm cịn ít (Trần Văn Quang và cs.,
2013). Vì vậy, chúng tôi tập trung nghiên cứu gây tạo các dịng TGMS thơm, từ
đó lai tạo chọn lọc với các dịng bố có ưu thế lai cao, chất lượng tốt và có mùi
thơm để tạo giống lúa lai hai dịng chất lượng. Sau đây là những kết quả nghiên
cứu về những vấn đề này.
1.2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Nghiên cứu chọn tạo và sử dụng các dòng TGMS thơm mới để tạo giống
lúa lai hai dịng có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao, chất lượng tốt để
phát triển sản xuất.
1.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
1.3.1. Đối tượng nghiên cứu
Đề tài có sử dụng các dịng TGMS khơng thơm lai đơn với các giống lúa
thơm cải tiến để chọn tạo dòng TGMS thơm. Từ các dòng TGMS thơm lai với

2


các dòng R thơm để tạo tổ hợp lai hai dịng chất lượng cao. Các dịng R thơm có
sự kế thừa các kết quả nghiên cứu của Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng.
1.3.2. Thời gian nghiên cứu
Thời gian thực hiện đề tài từ tháng 6/2008 đến tháng 11/2015.

1.3.3. Địa điểm nghiên cứu
Các thí nghiệm trên đồng ruộng được bố trí tại Viện Nghiên cứu và Phát
triển cây trồng, Học viện Nơng nghiệp Việt Nam. Phân tích các chỉ tiêu chất
lượng tại Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm, Trung tâm Khảo kiểm giống,
sản phẩm cây trồng Quốc gia và Phịng thí nghiệm, Khoa cơng nghệ thực phẩm,
Học viện Nông nghiệp Việt Nam. Ứng dụng của chỉ thị phân tử để xác định sự
hiện diện của gen quy định tính thơm (fgr), các gen quy định tính dục (tms) tại
Phịng thí nghiệm thuộc Dự án JICA, Học viện Nơng nghiệp Việt Nam.
1.4. NHỮNG ĐĨNG GĨP MỚI CỦA ĐỀ TÀI
Chọn tạo dòng bất dục mới bằng phương pháp lai, chọn lọc cá thể và chọn
lọc nhờ chỉ thị phân tử (MAS). Đề tài đã sử dụng 3 dòng TGMS (T1S-96; T7S;
T23S) lai với các dòng giống lúa thơm cải tiến để tạo dịng TGMS có chất lượng
gạo tốt, có mùi thơm. Trong q trình chọn lọc, ngồi việc đánh giá kiểu hình,
mùi thơm trên lá, nội nhũ, đề tài có sử dụng chỉ thị phân tử (MAS) để sàng lọc
dòng mang gen fgr và tms. Kết quả đã chọn lọc được 23 dịng TGMS mới, trong
đó có 22 dịng mang gen thơm (fgr). Các dòng chọn lọc mang gen bất dục đực di
truyền nhân mẫn cảm với nhiệt độ (tms2 và tms5).
Chọn tạo thành cơng 2 dịng TGMS mới là dịng AT24 và AT27. Hai dịng
TGMS này có ngưỡng chuyển đổi tính dục là 240C, bất dục ổn định khi nhiệt độ ở
thời kỳ cảm ứng trên 260C và có khả năng nhận phấn ngồi tốt, trên 65%. AT24 và
AT27 có khả năng kết hợp chung cao với các dịng bố nghiên cứu về các tính trạng
như: số hạt/bơng, số hạt chắc/bông, khối lượng 1000 hạt, năng suất thực thu, tỷ lệ
gạo xát, tỷ lệ trắng trong, hàm lượng protein, độ ngon và mùi thơm cơm.
Chọn tạo thành công hai tổ hợp lai mới, TH4-6 (AT24/RA28) và TH6-6
(AT27/RA28). Hai tổ hợp lai này có TGST vụ Xuân từ 121-122 ngày, vụ Mùa từ
102-103 ngày. Chiều cao cây thuộc dạng bán lùn, bơng to dài, hạt xếp sít, hình
dạng hạt thon dài, khối lượng 1000 hạt từ 24,3-25,3 gam. Năng suất thực thu đạt
từ 7,41-7,56 tấn/ha (vụ Xuân), từ 6,92-6,94 tấn/ha (vụ Mùa). Cả 2 tổ hợp lai này
đều có chất lượng gạo tốt: tỷ lệ gạo xát và tỷ lệ gạo nguyên cao, hạt thon dài,
hàm lượng amylose từ 16,4-16,6%, hàm lượng protein từ 8,9-9,1%. Cơm ngon,

3


mềm, vị đậm, có mùi thơm đậm. Hai tổ hợp này được gửi trong hệ thống khảo
nghiệm Quốc gia từ vụ Xuân 2016.
1.5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1.5.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài
Trong nghiên cứu tạo dòng TGMS thơm, đề tài đã sử dụng kỹ thuật chỉ thị
phân tử (Market Assisted Selection - MAS) để phân tích di truyền khi lai chuyển
gen fgr vào dịng TGMS. Ngồi ra, đề tài đã xác định được vật liệu tạo dòng bất
dục đực mang gen tms2 và tms5.
Đánh giá biểu hiện di truyền một số tính trạng chất lượng từ bố mẹ sang
con lai F1 (hạt F2 hoặc hạt thương phẩm) ở các tổ hợp nghiên cứu nhận thấy:
Chiều dài hạt gạo dài biểu hiện di truyền cộng tính đến trội dương theo bố/mẹ có
hạt dài hơn; Tỷ lệ gạo xát và tỷ lệ gạo nguyên cao biểu hiện siêu trội dương theo
bố/mẹ có tỷ lệ gạo xát và tỷ lệ gạo nguyên cao hơn.
Hàm lượng protein trong hạt gạo của con lai biểu hiện trội âm đến siêu
trội âm theo bố/mẹ có hàm lượng protein thấp, nghĩa là tính trạng này bị suy
giảm do lai; Hàm lượng amylose ở đa số tổ hợp nghiên cứu biểu hiện trung gian
đến trội dương theo bố mẹ có hàm lượng amylose cao, vì vậy muốn tạo giống lai
có hàm lượng amylose thấp, phù hợp với nhu cầu tiêu dùng cần chọn bố/mẹ có
có hàm lượng amylose thấp (từ 15-20%); Hương thơm trong lô hạt gạo lai không
đồng đều do phân ly, độ thơm chịu ảnh hưởng của dòng mẹ nhiều hơn dòng bố.
1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Đề tài đã tuyển chọn được 02 tổ hợp lai có triển vọng. Hai tổ hợp lai này
có thời gian sinh trưởng ngắn, phù hợp với cơ cấu mùa vụ (2 vụ lúa + 1-2 cây vụ
đông). Các tổ hợp lai này có năng suất cao, chất lượng tốt, cơm ngon, mềm vị
đậm và mùi thơm đậm. Hai tổ hợp lúa lai này, sau khi nghiên cứu hoàn thiện quy
trình và mở rộng sản xuất sẽ góp phần bổ sung giống lúa mới vào bộ giống lúa
lai nói chung, bộ giống lúa lai chất lượng cao nói riêng để phục vụ sản xuất.

Đề tài đã xây dựng được 02 quy trình (quy trình nhân dịng AT27 và quy
trình sản xuất hạt lai F1 tổ hợp TH6-6) áp dụng cho các tỉnh miền Bắc Việt Nam.

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
Trung Quốc bắt đầu nghiên cứu về cây lúa lai từ năm 1964, họ phát hiện
được cây lúa dại bất dục trong loài lúa dại Oryzae fatuaspontanea tại đảo Hải
Nam, sau đó đã chuyển được tính bất dục đực hoang dại này vào lúa trồng và tạo
ra những vật liệu di truyền mới giúp cho việc khai thác ưu thế lai ở lúa. Đến năm
1973, lô hạt giống F1 đầu tiên được sản xuất 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) (Hoàng Tuyết
Minh, 2002). Năm 1973, Trung Quốc cũng bắt đầu nghiên cứu sử dụng gen
tương hợp rộng (WCG). Đồng thời phát hiện gen p(t)ms đã mở ra một hướng
nghiên cứu mới về tạo giống lúa lai là nghiên cứu tạo giống lúa lai hai dòng.
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 ra các tổ hợp lai xa 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). Những nghiên cứu sử dụng các dịng
bất dục đực di truyền nhân cảm ứng mơi trường (EGMS) tỏ ra khả quan (Nguyễn
Công Tạn và cs., 2002; Dung Nguyen Tien et al., 2013). Điều này thể hiện khi
Shi (1973) đã phát hiện một số cây lúa bất dục trong quần thể của giống
Nongken 58, chúng bất dục đực ở độ dài ngày trên 14 giờ và hữu dục ở độ dài
ngày dưới 13 giờ 45 phút. Qua nghiên cứu ơng thấy tính trạng này do một cặp
gen lặn trong nhân điều khiển. Theo Yuan (1986), giống Nongken 58S đặc trưng

cho dạng bất dục PGMS cảm ứng mạnh với ánh sáng và cảm ứng yếu với nhiệt
độ, giới hạn chuyển hoá là 13 giờ 45 phút (điều kiện 23-460C). Nhận định của
Shi (1973) thì thời kỳ mẫn cảm là phân hố gié cấp 1 đến hình thành tế bào mẹ
hạt phấn (10-12 ngày trước trỗ) (dẫn theo Nguyễn Công Tạn và cs., 2002). Năm
1976, Trung Quốc đã có 140.000 ha gieo cấy lúa lai thương phẩm (Nguyễn Cơng
Tạn và cs., 2002). Giống lúa lai 2 dịng đầu tiên trồng đại trà ở Trung Quốc là
Peiai64S/Teqing có năng suất cao nhất đạt 17,1 tấn/ha (Nguyễn Trí Hồn, 2003).
Các nhà khoa học Trung Quốc đã mở ra một kỷ nguyên lúa lai trên thế giới.

5