Luận văn thạc sĩ nghiện cứu ứng dụng một số dòng lúa mang gen lùn daikoku gen tương hợp rộng và gen kháng bệnh bạc lá xa7 xa21 trong chọn tạo giống lúa lai hai dòng

1
...

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

VŨ HỒNG QUẢNG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MỘT SỐ DÒNG LÚA
MANG GEN LÙN DAIKOKU, GEN TƯƠNG HỢP
RỘNG VÀ GEN KHÁNG BỆNH BẠC LÁ Xa7, Xa21
TRONG CHỌN TẠO GIỐNG LÚA LAI HAI DÒNG

Chuyên ngành : Di truyền và Chọn giống cây trồng
Mã số

: 62 62 05 01

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học:
PGS.TS. NGUYỄN VĂN HOAN

HÀ NỘI – 2011


LỜI CAM ðOAN
Luận án tiến sĩ nông nghiệp: “Nghiên cứu ứng dụng một số dòng lúa
mang gen lùn Daikoku, gen tương hợp rộng và gen kháng bệnh bạc lá Xa21,
Xa7 trong chọn tạo giống lúa lai hai dòng”, chuyên ngành Di truyền và Chọn
giống cây trồng mã số 62.62.05.01 là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi.

Luận án đã sử dụng một số thông tin từ nhiều nguồn dữ liệu khác nhau, các
thơng tin trích dẫn trong luận án đều ñược chỉ rõ nguồn gốc.
Tôi xin cam ñoan các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và
chưa sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào cũng như chưa từng được ai cơng bố
trong bất kỳ một cơng trình nghiên cứu nào.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2011

Tác giả luận án

Vũ Hồng Quảng

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….

i


LỜI CẢM ƠN
Cơng trình nghiên cứu: “Nghiên cứu ứng dụng một số dòng lúa mang
gen lùn Daikoku, gen tương hợp rộng và gen kháng bệnh bạc lá Xa7, Xa21
trong chọn tạo giống lúa lai hai dịng” đã được thực hiện từ năm 2006 đến
2010. Trước hết tơi xin chân thành cảm ơn các cơ quan nghiên cứu, các cán
bộ khoa học, các Trung tâm giống cây trồng, Trung tâm KKNSP cây trồng và
Phân bón Quốc gia, các huyện, các hộ nơng dân tại các địa phương đã tận tình
giúp đỡ tơi trong suốt q trình thực hiện đề tài.
Tơi xin trân trọng cảm ơn các thầy, cô giáo trong Ban Giám hiệu nhà
trường; Viện ðào tạo Sau ñại học, Khoa Nông học, Bộ môn Di truyền và

Chọn giống cây trồng, Khoa công nghệ sinh học, Trường ðại học Nông
nghiệp Hà Nội; Tơi xin trân trọng cảm ơn Ban Lãnh đạo Viện Nghiên cứu
lúa, cán bộ, công nhân viên của Viện ñã giúp ñỡ tận tình, tạo ñiều kiện về vật
chất và thời gian để tơi hồn thành luận án.
Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy hướng dẫn PGS.TS. Nguyễn
Văn Hoan ñã giúp ñỡ, chỉ bảo tận tình trong suốt q trình thực hiện đề tài và
hồn thành bản luận án này.
Nhân dịp này, tôi xin gửi tới các bạn bè, đồng nghiệp, gia đình, người
thân trong và ngoài cơ quan lời cảm ơn chân thành nhất về sự giúp đỡ vơ tư
và những lời động viên khích lệ nhiệt tình dành cho tơi trong suốt q trình
hồn thành luận án.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2011

Tác giả luận án

Vũ Hồng Quảng

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….

ii


MỤC LỤC
Lời cam ñoan.................................................................................................... i
Lời cảm ơn........................................................................................................ii
Mục lục ...........................................................................................................iii

Danh mục ký hiệu và các chữ viết tắt.............................................................vii
Danh mục các bảng........................................................................................viii
Danh mục các hình ..........................................................................................xi
Danh mục ảnh................................................................................................xiii
1. MỞ ðẦU

1

1. Tính cấp thiết của ñề tài ............................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu..................................................................................3
3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của ñề tài .....................................3
3.1. Ý nghĩa khoa học của ñề tài ...............................................................3
3.2. Ý nghĩa thực tiễn của ñề tài................................................................4
4. Giới hạn và ñối tượng nghiên cứu của ñề tài ............................................5
4.1. Giới hạn nội dung nghiên cứu của ñề tài ...........................................5
4.2. ðối tượng nghiên cứu ........................................................................6
4.3. ðịa ñiểm và thời gian nghiên cứu ......................................................6
Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

8

1.1. Tình hình nghiên cứu về gen tương hợp rộng, bệnh bạc lá và kiểu
hình thấp cây .........................................................................................8
1.1.1. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng về gen tương hợp rộng............8
1.1.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng gen kháng bệnh bạc lá trên
cây lúa ..............................................................................................9
1.1.3. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng loại hình lúa thấp cây............10
1.2. ðặc điểm hình thái của các giống lúa mang gen tương hợp rộng,
kháng bệnh bạc lá và giống lúa thấp cây ............................................12
1.2.1. ðặc ñiểm của gen tương hợp rộng và sử dụng gen tương hợp

rộng trong lai xa .............................................................................12
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….

iii


1.2.2. ðặc điểm của các dịng lúa đẳng gen, nhóm nịi và độc tố của
vi khuẩn Xanthomonas oryzae.......................................................13
1.2.3. ðặc điểm hình thái của kiểu hình thấp cây..................................20
1.3. Cơ chế di truyền của gen tương hợp rộng, cơ chế tính kháng,
nhiễm bệnh bạc lá và kiểu hình thấp cây ............................................24
1.3.1. Cơ chế di truyền của gen tương hợp rộng.....................................24
1.3.2. Cơ chế di truyền tính kháng bệnh bạc lá.......................................26
1.3.3. Cơ chế di truyền của kiểu hình thấp cây.......................................29
1.4. Thành tựu ứng dụng gen tương hợp rộng, gen kháng bệnh bạc lá
và kiểu hình thấp cây trong chọn tạo giống lúa ..................................32
1.4.1. Các thành tựu ứng dụng của gen tương hợp rộng.........................32
1.4.2. Các thành tựu ứng dụng gen kháng bệnh bạc lá ...........................36
1.4.3. Thành tựu ứng dụng của các kiểu hình thấp cây trong tạo
giống lúa có tiềm năng năng suất cao ............................................39
1.5. Nhận xét chung ....................................................................................41
Chương 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 42
2.1. Nội dung 1: Tạo dòng TGMS mới mang gen tương hợp rộng ............42
2.1.1. ðánh giá ñặc ñiểm của con lai F1 khi lai xa giữa các lồi phụ
Indica và Japonica..........................................................................42
2.1.2. Chọn tạo dịng TGMS mới mang gen tương hợp rộng.................42
2.1.3. ðánh giá sự có mặt của gen tương hợp rộng(WCG) trong
dòng mẹ TGWCG530s bằng chỉ thị phân tử .................................42
2.1.4. Vật liệu nghiên cứu cho nội dung một. Tạo dòng TGMS mới
mang gen tương hợp rộng ..............................................................43

2.1.5. Phương pháp nghiên cứu...............................................................43
2.1.6. Chỉ tiêu và phương pháp theo dõi, ñánh giá. ................................44
2.2. Nội dung 2: Chuyển gen kháng bệnh bạc lá vào các dòng bố ưu tú....45
2.2.1. ðánh giá ñặc ñiểm của con lai F1 khi lai dịng bố mẹ khơng
mang gen kháng bệnh bạc lá..........................................................45
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….

iv


2.2.2. Chuyển gen kháng bệnh bạc lá bằng phương pháp lai lại(Bakcross)... 45
2.2.3. Kiểm tra gen kháng bệnh bạc lá Xa7, Xa21 bằng chỉ thị phân
tử. ...................................................................................................46
2.2.4. Sử dụng dòng bố R75 kháng bệnh bạc lá ñể tạo ra tổ hợp lúa
lai mới Việt Lai 75. ........................................................................46
2.2.5.Vật liệu nghiên cứu cho nội dung chuyển gen kháng bệnh bạc
lá vào các dòng bố ưu tú ................................................................46
2.2.6. Phương pháp nghiên cứu...............................................................47
2.2.7. Chỉ tiêu và phương pháp theo dõi, ñánh giá. ................................48
2.3. Nội dung 3: Sử dụng kiểu hình làm ngắn đốt thân và làm ngắn đốt
bơng từ giống Daikoku Dwarf. ...........................................................49
2.3.1. ðặc điểm hình thái làm ngắn lóng, dày thân của giống Daikoku Dwarf. .....49
2.3.2. Nghiên cứu sự phân ly tính trạng mục tiêu ở quần thể F2 của
các cặp lai có sự tham gia của giống Daikoku Dwarf. ..................49
2.3.3. ðặc ñiểm nơng sinh học của dịng R50- kiểu cây mới được tạo
ra sử dụng các tính trạng kiểu cây của Daikoku Dwarf.................49
2.3.4. Sử dụng dòng R50 trong chọn giống lúa lai hai dòng. .................50
2.3.5. Vật liệu nghiên cứu cho nội dung 3 ..............................................50
2.3.6. Phương pháp nghiên cứu...................................................................50
2.3.7.Chỉ tiêu và phương pháp theo dõi, ñánh giá. .................................51

2.4. Nội dung 4: Khảo nghiệm giống lúa lai hai dòng triển vọng Việt
Lai 50 và Việt Lai 75. .........................................................................54
2.4.1. Vật liệu. .........................................................................................54
2.4.2. Nội dung........................................................................................54
2.4.3. Phương pháp khảo nghiệm............................................................55
2.4.4.Các chỉ tiêu và phương pháp theo dõi, ñánh giá............................56
2.4.5. Phương pháp xử lý số liệu.............................................................56

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….

v


Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

57

3.1. Tạo dòng TGMS mới mang gen tương hợp rộng ................................57
3.1.1. ðặc ñiểm của con lai F1 khi lai xa giữa loài phụ Indica và
Japonica .........................................................................................57
3.1.2. Chọn tạo dòng TGMS mới mang gen tương hợp rộng.................59
3.1.3. ðánh giá sự có mặt của gen tương hợp rộng (WCG) trong
dòng mẹ TGWCG 530S bằng chỉ thị phân tử.................................66
3.2. Chuyển gen kháng bệnh bạc lá vào các dòng bố ưu tú........................71
3.2.1. Chuyển gen kháng bệnh bạc lá bằng phương pháp lai lại
(phương pháp Bakcross) ................................................................71
3.2.2. Kiểm tra gen kháng bệnh bạc lá bằng chỉ thị phân tử...................77
3.2.3. ðặc điểm nơng sinh học và tính kháng bệnh bạc lá của tổ hợp
lúa lai mới Việt Lai 75(TGMS 135s/R75).....................................84
3.3. Sử dụng kiểu hình làm ngắn đốt thân và làm ngắn đốt bơng từ

giống Daikoku Dwarf để tạo vật liệu mới...........................................87
3.3.1. ðặc điểm hình thái làm ngắn lóng, dày thân của giống Daikoku
Dwarf ............................................................................................................. 87
3.3.2. Nghiên cứu sự phân ly một số tính trạng chính ở quần thể F2
trong các cặp lai có sự tham gia của giống Daikoku Dwarf..........93
3.3.3. ðặc điểm nơng sinh học của dịng R50- kiểu cây mới được tạo
ra sử dụng các tính trạng kiểu cây của Daikoku Dwarf...............100
3.3.4. Sử dụng dòng R50 trong chọn tạo giống lúa lai hai dòng ..........114
3.4. Khảo nghiệm giống lúa lai hai dòng triển vọng Việt Lai 75, Việt Lai 50.. 117
3.4.2. Khảo nghiệm giống lúa lai hai dòng Việt Lai 50........................124
Chương 4 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ

132

Kết luận. ....................................................................................................132
Kiến nghị. ..................................................................................................133
CÁC CƠNG TRÌNH ðà CƠNG BỐ LIÊN QUAN ðẾN LUẬN ÁN

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….

134

vi


DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT
TT
1

Chữ viết tắt

TGMS

Diễn giải
Thermo-genic male sterile (Bất dục ñực di truyền nhân
phản ứng với nhiệt ñộ)

2

PGMS

Photoperiod-genic male sterile (Bất dục ñực di truyền
nhân phản ứng với ánh sáng)

3

CMS

Cytoplasma male sterile (Bất dục ñực di truyền tế bào chất)

4

WCG

Wide compatibility genic(Gen tương hợp rộng)

5

TGWCG

Thermo-genic wide compatibility genic

6

ƯTL

Ưu thế lai

7

BB

Bacterial Blight (Bạc lá)

8

NIL

Near Isogenic lines (Các dịng đẳng gen)

9

DGWG

Dee-Geo-Woo-Gen (ðề cước ơ tiêm)

10

NSLT

Năng suất lý thuyết

11

NSTT

Năng suất thực thu

12

NSSVH

Năng suất sinh vật học

13

HSKT

Hệ số kinh tế

14

HPHD, HPBD Hạt phấn hữu dục, Hạt phấn bất dục

15

BCF...

Backcross (lai trở lại) với con lai F1

16

NSCT

Năng suất cá thể

17

BTST

Bồi tạp sơn thanh

18

PCR

Phản ứng chuỗi

19

Hb

Ưu thế lai thực

20

Hs

Ưu thế lai chuẩn

21

HAU Isolate

Ha Noi Agriculture University -Isolate

22

JICA

Japan International Cooperation Acency

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….

vii


DANH MỤC BẢNG
STT

Tên bảng

Trang

Bảng 1.1: Các nhóm phản ứng với bệnh bạc lá ở giống lúa Nhật Bản. .......16
Bảng 3.1: Tỷ lệ hạt phấn hữu dục và tỷ lệ hạt chắc/bơng của con lai
giữa dịng mẹ 135s, Pei Ải 64s có mang gen WCG với một số
giống Indica và Japonica..............................................................57
Bảng 3.2: Một số tổ hợp điển hình có tỷ lệ hạt phấn hữu dục và hạt
chắc cao (xuân 2008)....................................................................61
Bảng 3.3: ðánh giá dịng mẹ có khả năng mang gen tương hợp rộng

(WGC) thông qua các tổ hợp lai sau............................................63
Bảng 3.4 : Một số dịng mẹ có khả năng mang gen tương hợp rộng cho
con lai F1 có tỷ lệ hạt chắc cao, vụ mùa 2008..............................64
Bảng 3.5: Một số ñặc ñiểm nơng sinh học của dịng mẹ TGWCG 530s,
mùa 2008. .....................................................................................66
Bảng 3.6 : ðặc điểm nơng sinh học của dịng mẹ TGMS 530s và dòng
mẹ mới TGWCG111s. .................................................................70
Bảng 3.7: Tỷ lệ kháng bệnh bạc lá của ba dòng bố 9311, D42, R308 của
thế hệ lai BC1F1, vụ xuân 2006...................................................72
Bảng 3.8: Tỷ lệ kháng bệnh bạc lá của dòng bố 9311, D42, R308 ở thế
hệ lai BC2F1, vụ mùa 2006..........................................................74
Bảng 3.9 : Tỷ lệ kháng bệnh bạc lá của ba dòng bố ở thế hệ lai BC3F1
vụ mùa 2007. ................................................................................75
Bảng 3.10: Kết quả kiểm tra gen kháng bệnh bạc lá dòng bố R75.................78
Bảng 3.11: Tính kháng bệnh bạc lá của các dịng bố và con lai F1, vụ
mùa 2008 ......................................................................................82
Bảng 3.12: ðặc ñiểm của các tổ hợp lúa lai kháng bệnh bạc lá .....................83
Bảng 3.13: Phản ứng của tổ hợp Việt Lai 75 với các chủng vi khuẩn bạc
lá chính ở miền Bắc Việt Nam, vụ xuân 2009 .............................84

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….

viii


Bảng 3.14: ðặc điểm nơng sinh học của tổ hợp lai Việt Lai 75 vụ mùa
2009 ..............................................................................................86
Bảng 3.15: Chiều dài các lóng trên thân chính của ba giống CR203, Q5
và Daikoku Dwarf vụ mùa năm 2006 ..........................................87
`Bảng 3.16: Tỷ lệ phân bố chiều dài các lóng trên thân của ba giống

CR203, Q5 và Daikoku Dwarf vụ mùa năm 2006.......................89
Bảng 3.17 : ðộ dày vách thân của giống Daikuko Dwarf so với hai giống
CR203, Q5....................................................................................90
Bảng 3.18: ðặc ñiểm về cấu trúc kiểu bông của Daikoku Dwarf so với
giống Q5, CR203 và dòng số 9, vụ xuân năm 2007 ....................91
Bảng 3.19 : Sự phân ly tính trạng chiều cao cây của các tổ hợp lai vụ
mùa năm 2006 ..............................................................................93
Bảng 3.20 : Sự phân ly tính trạng số gié cấp 1 của các tổ hợp lai vụ mùa
năm 2006 ......................................................................................95
Bảng 3.21 : Sự phân ly tính trạng số hạt trên bơng của các tổ hợp lai vụ
mùa năm 2006 ..............................................................................97
Bảng 3.22: Sự phân ly tính trạng bơng hữu hiệu/khóm ở F2 của các tổ
hợp lai vụ mùa năm 2006.............................................................99
Bảng 3.23: Chiều dài của các lóng trên thân của dịng R50 so với giống
CR203 và Q5 vụ xuân năm 2007 ...............................................102
Bảng 3.24: ðộ dày vách thân của dòng R50 so với giống CR203 và Q5.....103
Bảng 3.25 : ðặc điểm cấu trúc bơng của các giống CR203, Q5 và dòng
R50 vụ xuân năm 2007 ..............................................................110
Bảng 3.26: So sánh sự khác nhau về mật ñộ hạt của dịng R50 với giống
CR203 và Q5..............................................................................111
Bảng 3.27: ðặc điểm nơng sinh học chính của các dịng, giống lúa vụ
mùa, năm 2007. ..........................................................................112
Bảng 3.28: Một số yếu tố liên quan ñến năng suất của các tổ hợp lai F1
với mẹ là dịng TGMS135s.........................................................114
Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….

ix


Bảng 3.29: Ưu thế lai ở một số tính trạng của các tổ hợp lai tham gia thí

nghiệm vụ xuân, năm 2008 ........................................................116
Bảng 3.30: ðặc điểm nơng sinh học của tổ hợp lai mới Việt Lai 50............117
Bảng 3.31: ðặc ñiểm nơng sinh học của Việt Lai 75 tại các điểm khảo
nghiệm tác giả vụ ðông xuân 2010-2011 và vụ xuân năm
2011. ...........................................................................................118
Bảng 3.32: Ảnh hưởng của thời vụ và lượng ñạm bón ñến thời gian qua
các giai ñoạn và tổng thời gian sinh trưởng của giống lúa Việt
Lai 75..........................................................................................119
Bảng 3.33: Ảnh hưởng của thời vụ ñến các yếu tố cấu thành năng suất ......120
Bảng 3.34: Ảnh hưởng của thời vụ và lượng đạm bón đến các yếu tố cấu
thành năng suất...........................................................................121
Bảng 3.35: Ảnh hưởng của thời vụ ñến năng suất và hệ số kinh tế..............122
Bảng 3.36: Ảnh hưởng của thời vụ và lượng đạm bón đến năng suất và
hệ số kinh tế................................................................................123
Bảng 3.37: Ảnh hưởng của thời vụ gieo ñến các yếu tố cấu thành năng
suất của giống Việt Lai 50 trong vụ xuân 2010 tại Khoa
Nông học....................................................................................124
Bảng 3.38 : Ảnh hưởng của thời vụ gieo ñến năng suất của Việt Lai 50
trong vụ xuân 2010 tại Khoa Nông học .....................................125
Bảng 3.39: Ảnh hưởng của mật ñộ cấy và phương pháp cấy ñến các yếu
tố cấu thành năng suất và năng suất (vụ mùa 2009). .................126
Bảng 3.40: Ảnh hưởng của thời vụ và lượng đạm bón đến các yếu tố cấu
thành năng suất xuân năm 2010. ................................................127
Bảng 3.41 . Diện tích, năng suất của giống Việt Lai 50 tại một số ñịa
phương........................................................................................128
Bảng 3.42: Năng suất thực thu của các giống lúa lai 2 dịng trong vụ
xn2009 ....................................................................................130

Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….

x


DANH MỤC HÌNH
Hình 1: Kết quả kiểm tra gen tương hợp rộng sử dụng cặp mồi RM 276
1.Lad, 2.KN, 3.TGMS135s, 4- 16: F2- 25 F2- 37............................. 67
Hình 2: Kết quả kiểm tra gen tương hợp rộng sử dụng cặp mồi RM 276.
1.KN, 2.TGMS135s, 3- 16: F2- 78→F2- 91..................................... 67
Hình 3: Kết quả kiểm tra gen tương hợp rộng, Mồi RM276 .......................... 67
Hình 4: Kết quả kiểm tra gen tương hợp rộng, ............................................... 68
Hình 5: Bản điện di đối chứng IR36 và IR64 từ Gramene ............................. 68
Hình 6: Kết quả kiểm tra gen Xa7 sử dụng cặp mồi RM5509 ....................... 79
Hình 7: Kết quả kiểm tra gen Xa21 sử dụng cặp mồi p TA 248 .................... 80
Hình 8: Kết quả kiểm tra gen Xa 21 sử dụng cặp mồi p TA 248. .................. 81
Hình 9: Tính kháng bệnh của con lai F1 Việt lai 75....................................... 85
Hình 10: Chiều dài của các lóng/thân (cm)..................................................... 88
Hình 11: Tỷ lệ phân bố tỷ lệ chiều dài các lóng trên thân của các giống . ..... 89
Hình 12: ðặc điểm bơng lúa của giống Daikoku Dwarf ................................ 92
Hình 13: ðặc điểm chiều dài lóng của R50 so với hai giống CR203 và Q5 101
Hình 14: Cấu trúc bơng lúa thơng thường. (Takeoka original) ................... 105
Hình 15: Cấu trúc kiểu bơng lúa giống CR203 đại diện cho kiểu hình
thấp cây, sử dụng gen lùn Dee-Geo-Woo-Gen (ðề Cước Ơ
Tiêm).............................................................................................. 106
Hình 16: Cấu trúc kiểu bơng của giống lúa Q5 đại diện cho kiểu hình
thấp cây sử dụng gen lùn Ải Cước Tử........................................... 107
Hình 17: Cấu trúc kiểu bơng của dịng R50 sử dụng gen lùn từ giống
Daikoku Dwarf. ............................................................................. 108
Hình 18: Bơng lúa tổ hợp Việt Lai 50 thấy rõ sự di truyền cấu trúc bông
nghiên về dịng bố R50.................................................................... 115

Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….

xi


DANH MỤC ẢNH
Ảnh 1: ðặc điểm bơng lúa của giống Daikoku Dwarf....................................92
Ảnh 2: Cấu trúc bông lúa thông thường. (Takeoka original) ......................105
Ảnh 3: Cấu trúc kiểu bông lúa giống CR203 ñại diện cho kiểu hình thấp cây
sử dụng gen lùn Degeo-Woo-gen (ðề cước ô tiêm) .........................106
Ảnh 4: Cấu trúc kiểu bơng của giống lúa Q5 đại diện cho kiểu hình thấp cây
sử dụng gen lùn Ải Cước Tử.............................................................107
Ảnh 5: Cấu trúc kiểu bơng của dịng R50 sử dụng gen lùn từ giống Daikoku
Dwarf.................................................................................................108
Ảnh 6: Bông lúa tổ hợp Việt Lai 50 thấy rõ sự di truyền cấu trúc bông nghiên
về dịng bố R50 .................................................................................115

Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….

xii


1. MỞ ðẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Các nhà khoa học của Viện nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI) và nhiều nước
trên thế giới đã sử dụng thành cơng gen lùn ðề Cước Ơ Tiêm (Dee-Geo-WooGen (DGWG) để tạo ra cuộc cách mạng xanh lần thứ hai, kiểu hình Ải Cước
Tử (điển hình là giống Q5) đã tạo ra các giống lúa thấp cây ở Trung Quốc.
Các nhà nghiên cứu Trung Quốc và Nhật Bản ñang phân lập các dịng
thấp cây thuộc loại hình Daikoku Dwarf để xây dựng một chương trình khai
thác nguồn gen thấp cây nhằm tăng năng suất của các giống lúa. Ở Việt Nam

các nhà chọn tạo giống cũng ñang ứng dụng và khai thác hai nguồn gen ðề
Cước Ô Tiêm và Ải Cước Tử trong các chương trình chọn tạo giống. ðể
khai thác hiệu quả hơn bộ gen cây lúa cần xác ñịnh một kiểu hình thấp cây
mới, tiềm năng năng suất cao nhằm ñáp ứng yêu cầu lương thực do dân số
tăng nhanh, thiên tai khắc nghiệt và biến đổi khí hậu đang diễn ra theo chiều
hướng bất thuận. Sử dụng các tính trạng từ kiểu hình Daikoku Dwarf làm
ngắn đốt bơng, tăng số lượng gié cấp 1, số lượng hạt trên gié, tăng số hạt
trên bông, tạo ra kiểu bông lúa mới trong khi vẫn có đủ nguồn là một hướng
đi cần ñược kiểm chứng và ứng dụng trong chọn tạo giống.
Con lai F1 của phép lai bố, mẹ trong cùng một lồi phụ sẽ rất khó khăn tạo
ra được tiềm năng năng suất cao do khơng có sự khác biệt lớn về khoảng cách
di truyền giữa bố và mẹ. ðịnh hướng của các nhà chọn tạo giống lúa lai là tạo
ưu thế lai cao từ phép lai xa giữa hai loài phụ Indica và Japonica là cần thiết.
Tuy nhiên, một vấn đề khó khăn trong phép lai giữa hai lồi phụ là hiện tượng
bán bất dục của con lai F1. Ứng dụng hiệu quả ưu thế lai của hai loài phụ
trong lồi O.sativa L cần có một số gen dung hồ giữa hai bộ gen của hai lồi
phụ đó là gen tương hợp rộng (WCG - Wide Compability Gene). Gen này có
Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….

1


trong dịng mẹ hoặc dịng bố để khắc phục được hiện tượng bán bất dục ở con
lai F1. Yuan Longping and Feng Jiming (2005)[107], Virmani et al (2003)[91]
cho rằng, trong tương lai gần khi khai thác bộ gen của hai lồi phụ Indica và
Japonica có thể tăng được ưu thế lai lên 35- 40 %. Cho ñến nay, ở Việt Nam
chưa có dịng mẹ TGMS nào mang gen tương hợp rộng ñược chọn tạo trong
nước. Như vậy, việc sử dụng các dịng bố thuộc lồi phụ Japonica hoặc các
dịng bố thuộc kiểu hình Japonica cải tiến để tăng năng suất của con lai F1 vẫn
chưa thể thực hiện ñược.

Trong thực tế hiện nay các giống lúa thuần, lúa lai ñã ñạt năng suất khá
cao nhưng nhiều khi bị bệnh bạc lá gây hại, ñặc biệt khi gieo cấy trong vụ
mùa. Vụ mùa 2003 chỉ riêng bệnh bạc lá hoành hành ñã gây ra thiệt hại rất
lớn cho bà con nông dân khi gieo cấy các giống lúa thuần và ñặc bịêt là các tổ
hợp lúa lai nhập từ Trung Quốc. Chuyển gen kháng bệnh bạc lá vào dịng mẹ
TGMS thì thời gian chuyển gen dài, duy trì cả đặc điểm bất dục ổn định và cả
tính kháng bệnh là rất khó khăn và mất nhiều cơng sức. Vì vậy, định hướng
lai chuyển gen kháng bệnh bạc lá vào các dòng bố tốt để tạo ra các tổ hợp lai
có ưu thế lai cao, kháng bệnh bạc lá của con lai F1 là một yêu cầu cần thiết ñể
chọn tạo ra các tổ hợp, giống lúa lai hai dòng kháng bệnh bạc lá.
Kết quả của các chương trình hợp tác trong nước và quốc tế đã có
nhiều nguồn gen song sử dụng gen gì, định hướng chuyển gen ra sao vào
dịng bố, mẹ để tạo ra con lai F1 có tính thích ứng rộng, hạn chế tối đa dịch
hại, cho ưu thế lai cao là một địi hỏi cấp bách. Ở Việt Nam cả ba vấn đề trên
vẫn cịn bỏ ngỏ. Xuất phát từ thực tiễn đó, chúng tơi tiến hành ñề tài:
“Nghiên cứu ứng dụng một số dòng lúa mang gen lùn Daikoku, gen
tương hợp rộng và gen kháng bạc lá Xa7, Xa21 trong chọn tạo giống lúa
lai hai dòng”.

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….

2


2. Mục tiêu nghiên cứu
1, Chọn tạo được dịng TGMS mới mang gen tương hợp rộng ñể khai
thác ưu thế lai giữa hai loài phụ Indica và Japonica.
2, Chuyển gen trội kháng bệnh bạc lá Xa7, Xa21 vào ba dòng bố: 9311,
D42, R308 ưu tú nhằm tạo ñược nguồn vật liệu cho chọn tạo các tổ hợp lúa lai
hai dòng kháng bệnh bạc lá, thời gian sinh trưởng ngắn và có tiềm năng năng

suất cao.
3, Sử dụng nhóm gen kiểm sốt chiều dài đốt thân, chiều dài đốt bơng của
giống Daikoku Dwarf trong chọn tạo dịng lúa có kiểu hình cây cải tiến làm cơ
sở cho chọn tạo các giống lúa lai hai dịng có tiềm năng năng suất cao.
3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của ñề tài
3.1. Ý nghĩa khoa học của ñề tài
Thực hiện phép lai xa giữa hai lồi phụ Indica/Japonica để tạo con lai F1
có ưu thế lai cao. Tuy nhiên con lai xa F1 có hiện tượng bán bất dục nên cần
sử dụng một gen dung hòa giữa hai bộ gen đó là gen tương hợp rộng. Vì vậy,
chọn dịng mẹ TGMS mang gen tương hợp rộng có ý nghĩa thiết thực trong
khai thác ƯTL giữa các loài phụ tạo ra các tổ hợp lai cho ƯTL cao.
Trong khai thác ưu thế lai cao của hai loài phụ indica/japonica cần một
gen dung hịa đó là gen tương hợp rộng. Dịng TGMS mang gen tương hợp
rộng là điều kiện để có thể thực hiện phép lai xa với dòng bố Japonica cải tiến
cho ưu thế lai cao hơn.
Chuyển gen kháng bệnh bạc lá vào các dịng bố để khi lai với các dòng
mẹ TGMS nhiễm bệnh sẽ tạo nên con lai F1 có tính kháng bệnh bạc lá cao.
Các gen kháng được chuyển vào dòng bố là Xa7, Xa21, hai gen kháng trội
có khả năng kháng được nhiều chủng vi khuẩn Xanthomonas sp trên một
vùng rộng lớn từ tỉnh Nghệ An ñến Lào Cai.

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….

3


Hiện nay, quỹ ñất gieo trồng cây lương thực ngày một giảm, các tỉnh
ñồng bằng, trung du Bắc Bộ, các tỉnh Trung Bộ đang phát động trồng thêm
cây vụ đơng, các vụ rau sớm ñể tăng cường khai thác quỹ ñất và tăng hiệu quả
kinh tế trên một ñơn vị diện tích gieo trồng. Vì vậy các giống lúa ngắn ngày

ñược sử dụng rộng rãi, phổ biến trong vụ mùa ở ðồng Bằng Bắc Bộ và vụ hè
thu vùng Bắc Trung bộ là một thực tiễn khách quan cho nên khi gieo các
giống lúa ngắn ngày sẽ gặp một số khó khăn cần được khắc phục như: Giống
khơng chịu được nóng, thời tiết vụ mùa thường hay có giơng bão, thất thường
dẫn ñến nhiễm bệnh bạc lá nặng. Thực trạng sản xuất trên ñã cho thấy giống
lúa lai (lúa thuần) năng suất cao, ngắn ngày kháng được bệnh bạc có một ý
nghĩa lớn trong sản xuất. Do đó, giống lúa lai hai dịng có mang một trong hai
gen kháng bệnh bạc lá Xa7, Xa21 này sẽ giảm thiểu sự gây hại bệnh bạc lá khi
gieo cấy trong vụ mùa sớm và hè thu.
Sử dụng kiểu hình thấp cây để tạo giống năng suất cao, thâm canh là
một ñịnh hướng ñúng của các nhà khoa học. Các nhà khoa học ñã ứng dụng
thành cơng kiểu hình cây thấp là Dee-Woo-Geo-Gen và giống có kiểu hình
cây thấp mang gen lùn Ải Cước Tử .
Trong chọn tạo giống lúa cây thấp các tính trạng cho năng suất cao,
chống ñổ tốt và chịu thâm canh ln được các nhà khoa học xác định để lai
tạo thành con lai F1 và chọn tạo ra các giống lúa thuần, lúa lai mới. Sử dụng
vật liệu kiểu cây thấp Daikoku Dwarf sẽ có khả năng ứng dụng cao trong
việc tạo thành các dịng lúa có kiểu hình cây thấp mới có tiềm năng năng
suất cao.
3.2. Ý nghĩa thực tiễn của ñề tài
- Chuyển gen tương hợp rộng vào dịng mẹ TGMS để khai thác ưu thế
lai giữa hai loài phụ Indica và Japonica. Kết quả lai chuyển gen tương hợp
rộng vào dịng mẹ TGMS đã tạo được hai dịng mẹ TGMS mới mang gen

Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….

4


tương hợp rộng. Hai dòng mẹ này là cơ sở cho việc khai thác ưu thế lai ra

ngoài loài phụ Indica.
- Chuyển gen kháng bệnh bạc lá vào dòng phục hồi đã tạo được 2 dịng
bố mới là R75 và R308BB làm vật liệu cho chọn tạo các tổ hợp lúa lai hai
dòng kháng bệnh bạc lá .
- Nghiên cứu, ứng dụng đặc điểm kiểu hình của giống Daikoku Dwarf
như: Làm ngắn đốt bơng, ngắn đốt thân, cấu trúc thân vững, cấu trúc kiểu
bơng với mật độ hạt cao đã tạo ra dòng R mới mang tên R50. Dòng R50 có
kiểu cây cải tiến có khả năng phối hợp tốt góp phần tạo ra các tổ hợp lai mới
với tiềm năng cao hơn.
- ðã chọn tạo ñược 2 giống lúa lai mới;
+ Giống Việt Lai 50 có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao, đã
được cơng Bộ Nơng nghiệp và PTNT công nhận cho sản xuất thử năm 2010.
+ Giống lúa lai hai dịng, ngắn ngày có tiềm năng năng suất cao, kháng
ñược bệnh bạc lá Việt Lai 75, ñang trong thời gian khảo nghiệm.
Cả hai tổ hợp Việt Lai 50 và Việt Lai 75 ñang ñược ứng dụng và mở
rộng diện tích gieo cấy từ Trung du miền núi phía Bắc đến Bắc Trung.
4. Giới hạn và đối tượng nghiên cứu của ñề tài
4.1. Giới hạn nội dung nghiên cứu của ñề tài
ðề tài tập trung nghiên cứu vào 4 nội dung chủ yếu:
1, Khai thác ưu thế lai cao trong các lồi phụ để tạo ra con lai F1 có ưu
thế lai cao và tăng cường nhiều tính trạng tốt của các dịng bố mẹ ở con lai F1.
2, Khi gieo cấy các giống lúa lai trong vụ mùa thường hay bị bệnh bạc
lá do đó lai chuyển gen kháng bệnh bạc lá vào các dòng bố tốt có ý nghĩa lớn
làm hạn chế bệnh bạc lá gây hại ở con lai F1.

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….

5

3, Ứng dụng nhóm kiểu gen từ giống lúa Daikuko Dwarf làm ngắn đốt
thân và làm ngắn đốt bơng để tạo ra các dịng lúa có kiểu cây mới có tiềm
năng năng suất cao, chống ñổ tốt, chịu thâm canh và cho ưu thế lai cao.
4. Khảo nghiệm các tổ hợp lúa lai hai dịng có triển vọng trong màng
lưới khảo kiểm nghiệm quốc gia và khảo nghiệm của tác giả.
4.2. ðối tượng nghiên cứu
+ ðối tượng nghiên cứu gồm:
- Các dịng lúa bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt độ mơi
trường (TGMS).
- Các dịng bố cho phấn mới, có tính kháng bệnh để phát triển các tổ
hợp lúa lai hai dịng.
4.3. ðịa điểm và thời gian nghiên cứu
- ðịa ñiểm nghiên cứu.
Tại Khu nghiên cứu lúa của khoa Nông học và Viện Nghiên cứu lúaTrường ðại học Nông nghiệp Hà Nội.
- Khoa Công nghệ sinh học-Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội.
- Trại Rau quả Bắc Hà – Lào Cai.
- Tháng 1 năm 2006 ñến tháng 10 năm 2010.
5. Những đóng góp mới của đề tài
5.1. ðóng góp về lý luận
- Kết quả tạo ra dịng mẹ TGMS mang gen tương hợp rộng ñã cho thấy
ưu thế lai cao của con lai F1 giữa hai loài phụ Indica/Japonica có tiềm năng
năng suất cao hơn so với ưu thế lai trong cùng một loài phụ.
- Khi tạo giống lúa lai hai, ba dòng kháng bệnh bạc lá cần sử dụng 2
gen kháng trội để chuyển vào dịng bố hoặc mẹ là Xa7, Xa21, sẽ tạo ra con lai
F1 kháng bệnh bạc lá.
- Sử dụng kiểu hình làm ngắn đốt bơng, đốt thân từ giống Daikoku đã
tạo ra một dạng hình kiểu thấp cây mới, có tiềm năng năng suất cao, làm
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….

6

nguồn vật liệu ñể lai tạo ra những giống lúa lai hai dịng mới, lúa thuần có
tiềm năng suất cao.
5.2. Những đóng góp thực tiễn
- Ứng dụng gen tương hợp rộng chuyển vào dịng mẹ TGMS để khai
thác ưu thế lai giữa hai loài phụ Indica và Japonica. Kết quả lai chuyển gen đã
tạo được hai dịng mẹ TGMS mới mang gen tương hợp rộng là TGWCG530s
và TGWCG111s. Hai dòng mẹ này là cơ sở cho việc khai thác ưu thế lai ra
ngoài các loài phụ.
- Chuyển gen kháng bệnh bạc lá vào dịng phục hồi đã tạo được 2 dòng
bố mới là R75 và R308BB làm cơ sở cho chọn tạo các tổ hợp lúa lai hai dòng
kháng bệnh bạc lá .
- Nghiên cứu, ứng dụng ñặc ñiểm kiểu hình của giống Daikoku Dwarf
như: Làm ngắn đốt bơng, ngắn ñốt thân, cấu trúc thân vững, cấu trúc kiểu
bông với mật độ hạt cao đã tạo ra dịng R mới mang tên R50. Dịng R50 có
kiểu cây cải tiến, có khả năng phối hợp tốt góp phần tạo ra các tổ hợp lai mới
có tiềm năng cao.
- ðã chọn tạo ñược 2 giống lúa lai mới;
+ Giống Việt Lai 50 có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao và ñã
ñược công Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn cơng nhận giống sản xuất
thử theo quyết định số 643/Qð-TT-CLT, ngày 30/12/2010.
+ Giống lúa lai hai dòng, ngắn ngày, năng năng suất cao và kháng ñược
bệnh bạc lá Việt Lai 75.

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….

7

Chương 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tình hình nghiên cứu về gen tương hợp rộng, bệnh bạc lá và kiểu
hình thấp cây
1.1.1. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng về gen tương hợp rộng
Ưu thế lai của con lai F1 trong cùng một lồi phụ như Indica/Indica hoặc
Japonica/Japonica sẽ rất khó mang lại ñược bước ñột phá trong khai thác ưu
thế lai. Do vậy, các nhà chọn giống ñã ñề xuất một hướng chọn giống mới là
lai xa giữa các loài phụ trong loài O.sativa L.
Hai nhà nghiên cứu Ikehashi và Araki (1987), đã thực hiện phép lai giữa
ba lồi phụ Indica, Japonica và Javanica. ðiều rất ñáng chú ý là khi lai 150
giống Nhật Bản thuộc loài phụ Japonica cho thấy: 131 giống cho con lai F1
bất dục hoàn toàn, chỉ có 19 giống cho con lai F1 hữu thụ nhưng tỉ lệ hữu dục
hạt phấn biến thiên từ 25-53% và tỷ lệ ñậu hạt từ 1,7-11,5% [50]. Kết quả nghiên
cứu ưu thế lai quan sát ñược là 15-20% ñối với các tổ hợp lai trong cùng một loài
phụ Indica/Indica, qua kết quả nghiên cứu của hai tác giả ban ñầu ñã xác ñịnh
ñược hai giống có mang gen tương hợp rộng là Dular và Kenta Nangka cho con
lai hữu dục và tỷ lệ hạt chắc cao (Ikehashi và Araki,1987)[50], (Ikehashi and
Araki,1986)[49], (Kumar and Virnami,1992) [55].
Sự khác nhau giữa hai loài phụ Indica và Japonica do một nhân tố quan
trọng về hình thái kiểu gen giữa hai lồi phụ. Kết quả nghiên cứu cho thấy sự
khác nhau chính là các allel của lồi phụ Indica trung bình là 94,4 % và
Japonica là 94,1% (Li et al, 1997)[59], (Kumar and Virnami,1992) [55].
Trong tương lai, ưu thế lai của con lai F1 ñược tăng cường bằng phép lai
giữa hai loài phụ khác nhau sẽ tăng lên trên 40 %. Thứ tự của phép lai cho ưu
thế lai từ cao ñến thấp lần lượt là: Indica/Japonica > Indica/Javanica >
Japonica/Javanica > Indica/Indica > Japonica/Japonica (Yuan Longping and
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….

8

Feng Jiming, 2005)[107], (Yuan Longping and Fu Xi-Qin, 1995)[108],
(Zhuping Yang, 1996) [113].
Con lai F1 trong cùng một loài phụ (Indica/Indica, Japonica/Japonica)
ñạt tỷ lệ hạt phấn hữu dục cao và tỷ lệ hạt chắc cao, còn con lai F1 khi lai giữa
hai lồi phụ khác nhau (Japonica/Javanica, Indica/Japonica) có tỷ lệ hạt phấn
hữu dục thấp, tỷ lệ ñậu hạt thấp, F1 thuộc dạng hình bán bất dục (Ikehashi và
Araki, 1987)[50]. Sự tăng năng suất của con lai F1 giữa hai loài phụ
Indica/Japonica là do có số lượng hạt/bơng lớn, cấu trúc kiểu bơng dài như
lồi phụ Javanica, tổ hợp lai xa sẽ tạo ra một nguyên lý: Cải thiện về số lượng
hạt và tăng năng suất cao hơn so với con lai F1 có bố mẹ cùng một lồi phụ.
Như vậy, vấn ñề mấu chốt là sử dụng gen tương hợp rộng ñể khắc phục sự
bán bất dục của con lai xa sẽ đạt được mục tiêu con lai F1 có ưu thế lai cao
(Yuan Longping and Fu Xi-Qin,1995)[108], (Yuan Longping, Feng Jiming,
2005)[107].
Con lai F1 của hai loài phụ (Indica/Japonica) hy vọng ñạt ñược tiềm năng
năng suất cao bằng sự thể hiện trên hai phương diện: Nguồn và sức chứa. Từ
lý thuyết trên con lai F1 có thể dễ dàng đạt năng suất cao hơn ñối chứng là
30%. Trong tương lai gần sự khai thác ưu thế lai sẽ tập trung chủ yếu vào hai
lồi phụ Indica/Japonica đồng thời là mục tiêu chính của chương trình chọn
tạo giống lúa lai hai dòng của các nước trên thế giới (Yuan Longping, Fu XiQin, 1995) [108], (Yuan Longping and Feng Jiming, 2005) [107].
Ngoài ra, ưu thế lai của con lai F1 có tiềm năng năng suất cao, nội nhũ
của con lai F1 khi lai giữa Indica và Japonica cũng ñược cải thiện ñáng kể, kể
cả các thành phần của protein (Zhang et al, 2004) [110].

1.1.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng gen kháng bệnh bạc lá trên cây lúa
Bệnh bạc lá lúa do vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. Oryzae là một
trong những ñối tượng gây hại phổ biến ở Việt Nam và các nước Châu Á.

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….

9


Bệnh bạc lá ñược phát hiện ñầu tiên tại vùng Fukuoka- Nhật Bản vào năm
1884 – 1885. Năm 1962, các nhà khoa học ñã xác ñịnh ñược nguyên nhân gây
bệnh là do vi khuẩn X.oryzae Dowson (Smith) and (Mew-1987). Trong những
năm 1960 – 1980, bệnh bạc lá lan rộng gây hại rất nặng ở các nước sản xuất
lúa Châu Á và các nước khác, như Mỹ, Mexico,…( Lê Lương Tề, Hà Viết
Cường, 2003)[21], (Bùi Chí Bửu, Nguyễn Thị Lang, 2003)[4], (Anh Chuong
Quoc, 2007)[26], (Gnamanickam, 2005)[40].
Hiện nay, chọn tạo giống lúa thuần, lúa lai hai dịng kháng bệnh bạc lá đã
mang lại hiệu quả và giảm tối thiểu bệnh bạc lá trong sản xuất. Theo kết quả
nghiên cứu giữa Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội và Chương trình JICA
đã xác ñịnh ñược hai gen kháng trội, kháng ñược nhiều chủng bạc lá tại Việt
Nam trải dài từ tỉnh Nghệ An ñến Lào Cai là 2 gen trội Xa21, Xa7. Hai gen
này khi chuyển vào một trong hai dòng bố, mẹ sẽ tạo ra con lai F1 kháng ñược
bệnh bạc lá. Chọn tạo giống lúa thuần kháng bệnh bạc lá thì sử dụng gen
kháng lặn xa5 đã đạt được tính kháng bệnh ổn ñịnh ở nhiều vùng sinh thái.
Kết quả nghiên cứu trên là cơ sở ñịnh hướng cho các chương trình chọn tạo
giống lúa thuần và giống lúa lai hai dòng, ba dòng kháng bệnh bạc lá ở Việt
Nam (Bùi Trọng Thủy và cs, 2004)[5], (Lê Lương Tề, Bùi Trọng Thủy,
2006)[20], (Yoshimura et al, 2004)[103], (Phan Hữu Tôn, Bùi Trọng Thủy,
2003)[23], (Lã Vinh Hoa, 2010)[8], (Nguyễn Văn Hoan, Vũ Hồng Quảng,
2010)[15]
1.1.3. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng loại hình lúa thấp cây
Cây lúa (Oryza sativa L.) là nguồn lương thực quan trọng nhất của loài
người, cung cấp lương thực chính cho trên 50% dân số thế giới. ðặc biệt ở
các nước Châu Á cây lúa là nguồn cung cấp lương thực chính trong đời sống

của người dân. Theo các chương trình phát triển nhằm tăng năng suất lúa thì
sản lượng trên thế giới cần tăng từ 480 triệu tấn lên 810 triệu tấn để đáp

Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….

10


ứngcái ăn cho 9,0 tỷ người vào năm 2025. Trong khi sản xuất lương thực phụ
thuộc vào các nhân tố: Nhiệt độ, mưa, gió, khí hậu khắc nghiệt của mơi
trường, dịch bệnh, sâu bệnh và ñiều kiện ñặc thù của các vùng gieo trồng cây
lúa thì việc tăng năng suất lúa ln là nhiệm vụ cấp bách được đặt ra
(Ashikari,1999),[28].
Năm 1949, giống lúa thấp cây Indica Dee-Geo-Woo-Gen ñẻ nhánh
khỏe ñã ñược lai với giống Tsai-Yuan-Chung cao cây kháng ñược sâu bệnh.
Giống Taichung Native 1 (TN1) ñược chọn lọc từ phép lai này và ñưa ra sản
xuất vào năm 1956. Giống TN1 phản ứng với các mức ñạm cao. Tiềm năng
suất của giống TN1 cũng giống với tiềm năng năng suất của giống Ponlai đạt
trung bình khoảng 6 tấn/ha, năng suất kỷ lục đạt 8,1 tấn/ha. Do đó, giống TN1
được coi là giống Indica có năng suất tiềm năng cao đầu tiên. Kết quả này
chứng minh rằng việc tăng tiềm năng năng suất của giống lúa cũng có thể đạt
được bằng cách cải tiến kiểu cây trong phạm vi các giống Indica từ đó đã
vạch ra con đường để chọn giống lúa cho vùng nhiệt ñới (Yosida, 1985) [24].
Các nhà chọn tạo giống của IRRI ñã lai giống Dee-Geo-Woo-Gen với
giống Peta và tạo ra giống IR 8 có tiềm năng năng suất cao từ 6- 10 tấn/ha. Như
vậy, kiểu hình thấp cây Dee-Geo- Woo-Gen là một nguồn gen lùn làm nền tảng
cho chương trình chọn tạo giống lúa thấp cây có tiềm năng năng suất cao mà ñại
diện là giống TN1 và IR8 (Yosida, 1985) [24].
Dạng hình lúa thấp cây được phát hiện tại ðài Loan và một giống hạt
dài, ở Mỹ là Cetura Patna 231. Các nghiên cứu khi so sánh nhóm thấp cây

với bố mẹ thì chiều cao dạng hình thấp cây (Dee-Goe-Woo-Gen giống TN1,
IR8) có chiều cao trung bình thấp hơn 35% so với chiều cao của bố mẹ chúng.
Kết quả nghiên cứu ñã cho thấy khi sử dụng các giống thấp cây mang gen
Dee-Geo–Woo-Gen khi trồng ở các nước Châu Á đã tăng năng suất trung
bình là 2000kg/ha (Hu Chao,1973)[47].

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….

11


Trong phân loại về dạng hình thấp cây, các nhà khoa học đã phân cấp
thành ba nhóm lúa thấp cây khác nhau:
Nhóm 1: Bán lùn hay thấp cây (semidwarf)
Nhóm 2: Lúa lùn (dwarf).
Nhóm 3: Rất lùn (extreme dwarf).
Trong số 3 nhóm lúa trên thì nhóm giống thấp cây có giá trị ứng dụng
cao. Tuy nhiên, các nhà khoa học chưa ñưa ra ñược số ño cụ thể của các
nhóm (Matsuo et al, 1997) [63], (Mtsuo et al, 1995) [65].
Trong chương trình chọn giống lúa có thể sử dụng loại hình rút ngắn
lóng thân mới làm vật liệu lai, do vậy ñã tạo ñược kiểu hình tốt hơn bố mẹ
chúng. Daikoku Dwarf là một nguồn vật liệu như vậy. Ngoài ứng dụng tạo ra
kiểu thấp cây mới còn là nguồn vật liệu ñể phát triển giống mới cho năng suất
cao (Reddy and Padma, 1976) [81], (Hoan Nguyen Van and Quang Vu Hong,
2008)[46], (Ashikari, 1999)[28].
Có thể nói rằng ứng dụng kiểu hình cây lúa thấp cây ñã mang lại sự ñột
phá về năng suất lúa trong thập niên 60 của thế kỷ trước và là cơ sở để khai
thác các loại hình thấp cây khác như Daikoku Dwarf, Tan-Ginbuzu, …nhằm
mục tiêu tăng được năng suất lúa và tính chống chịu với mơi trường sinh thái
bất thuận.

1.2. ðặc điểm hình thái của các giống lúa mang gen tương hợp rộng,
kháng bệnh bạc lá và giống lúa thấp cây
1.2.1. ðặc ñiểm của gen tương hợp rộng và sử dụng gen tương hợp rộng
trong lai xa
Kết quả nghiên cứu của một số tác giả thấy rằng: Năng suất lúa siêu cao
với sự phát triển của việc sử dụng dạng hình bán thấp cây của Indica và con
lai F1 giữa Indica/Japonica sản sinh ra rất nhiều hoa trong cùng một ñiều kiện
canh tác (Matsuo et al, 1995) [65], (Saito, 1991)[83], .

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….

12