ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
NGUYỄ N NHƢ TRANG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TRƢỞNG,
PHÁT TRIỂN CỦA CÁC TỔ HỢP LÚA LAI F1
TẠO RA TỪ DÒNG MẸ BẤT DỤC ĐỰC
TGMS 103S, TGMS 135S Chuyên ngành: Khoa học cây trồng
Mã số: 62 62 01 10 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS ĐẶ NG QUÝ NHÂN

THÁI NGUYÊN, NĂM 2012


người thân đã quan tâm giúp đỡ, tạo điều kiện và động viên tôi trong suốt
quá trình học tập và thực hiện đề tài.
Tôi xin trân trọng cảm ơn!
Tác giả Nguyễ n Nhƣ Trang

iii
MỤC LỤC

Trang phụ bìa
Lời cam đoan i
Lời cảm ơn ii
Mục lục iii
Danh mục các từ viết tắt
Danh mục các bảng vi
Danh mục các hình vii
MỞ ĐẦU 1
1. Đt vấn đề 1
2. Mục tiêu của đề tài 2
3. Yêu cầu của đề tài 3
4. Ý nghĩa của đề tài 3
Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4
1.1. Cơ sở khoa học của đề tài 4
1.2. Tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới và ở Việt Nam 5
1.2.1. Tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới 5
1.2.2. Tình hình sản xuất lúa ở Việt Nam 8
1.3. Lịch sử phát hiện và nghiên cứu ưu thế lai trên cây lúa 10
1.4. Cơ sở khoa học của công nghệ sản xuất lúa lai 12

3.1.2. Khả năng đẻ nhánh, ra lá và sự phát triển chiều cao 43
3.1.3. Kích thước bộ lá đòng 46
3.1.4. Khả năng chống chịu sâu bệnh của các giống lúa thí nghiệm 47
3.1.5. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất lúa 49

v
3.2. Lai tạo các tổ hợp F1-103s và F1-135S 51
3.2.1. Lựa chọn các tổ hợp lai tạo thế hệ F1 51
3.3. Đánh giá sinh trưởng, phát triển của các tổ hợp lai F1 53
3.3.1. Thời gian sinh trưởng của các tổ hợp lai F1 53
3.3.2. Đánh giá sinh trưởng thân lá của các tổ hợp lai F1 55
3.3.3. Đc điểm bộ lá đòng của các tổ hợp lai F1mới lai tạo 59
3.3.4. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lai F1
mới lai tạo 61
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 65
1. Kết luận 65
1.1. Đánh giá sinh trưởng phát triển của nguồn vật liệu khởi đầu sử
dụng làm bố mẹ 65
1.2. Lựa chọn các tổ hợp lai F1-103S và F1-135S 65
1.3. Đánh giá sinh trưởng, phát triển cho các tổ hợp lai F1 mới lai tạo 65
2. Đề nghị 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO 67
I. Tài liệu tiếng Việt 67
II. Tài liệu tiếng Anh 69
III. Tài liệu từ Internet 70 vi
DANH MỤC CÁC BẢNG


DANH MỤC CÁC BẢNG Hình 1. Động thái tăng trưởng chiều cao của các dòng F1-103S và
bố mẹ 57
Hình 2. Động thái tăng trưởng chiều cao của các dòng F1-135S và
bố mẹ 57
Hình 3. Động thái ra lá của các dòng F1-103S và bố mẹ 58
Hình 4. Động thái ra lá của các dòng F1-135S và bố mẹ 58
Hình 5. Động thái đẻ nhánh của các dòng F1 - 103S và bố mẹ 58
Hình 6. Động thái đẻ nhánh của các dòng F1 - 135S và bố mẹ 59

1
MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Lúa (Oryza sativa L.) là một trong những cây lương thực có vị trí quan
trọng hàng đầu trên thế giới và là nguồn thức ăn thường xuyên cho khoảng 3
tỷ người trên trái đất. Lúa có khả năng thích nghi rộng nên được trồng nhiều
nơi trên thế giới, tuy nhiên tập trung chủ yếu ở châu Á chiếm 90% (còn lại
phân bố ở châu Phi, châu Mỹ và châu Úc) trong đó khoảng 75% diện tích lúa
được trồng trong điều kiện ruộng ngập nước, 19% diện tích lúa trồng trong
điều kiện ruộng thấp nhờ nước trời, và khoảng 4% diện tích lúa trồng trong
điều kiện ruộng cạn không chủ động nước. Lúa gạo là một trong ba loại cây
lương thực hàng đầu, cung cấp tới 23% năng lượng, 16% protein dạng dễ tiêu
cho con người, ngoài ra nó còn cung cấp các chất khoáng và các vitamin cũng
như các hydratcacbon.
Ở Việt Nam diện tích canh tác lúa khoảng 4,36 triệu ha, trong đó có 2,2
triệu ha là đất thâm canh, chủ động tưới tiêu nước, còn lại hơn 2,1 triệu ha là
đất canh tác lúa trong điều kiện khó khăn. Trong 2,1 triệu ha có khoảng 0,5
triệu ha lúa cạn, khoảng 0,8 triệu ha nếu mưa to và tập trung hay bị ngập úng

sẽ dễ dàng hơn, tuy nhiên kết quả của việc có tạo ra giống lúa có khả năng
chịu hạn hay không phụ thuộc nhiều vào các dòng bố hay còn gọi là dòng R.
Xuất phát từ những vấn đề thực tiến nêu trên chúng tôi tiến hành nghiên
cứu đề tài: “Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển của các tổ hợp
lúa lai F1 tạo ra từ dòng mẹ bất dục đực TGMS 103s, TGMS 135s”.
2. Mục tiêu của đề tài
Đánh giá nguồn vật liệu khởi đầu, chọn tạo một số dòng, giống lúa lai
hai dòng có năng suất cao, có khả năng chịu hạn thích nghi với vùng đất trồng
lúa không chủ động nước hoàn toàn phụ thuộc vào canh tác nước trời khu vực
Trung du, miền Núi phía Bắc.

3
3. Yêu cầu của đề tài
- Đánh giá sinh trưởng phát triển và các đc tính nông học của các dòng
bố (có khả năng chịu hạn) và hai tổ hợp TGMS 103S và TGMS 135S dùng
làm mẹ.
- Lai tạo các tổ hợp lai đời F1 giữa các dòng bố tiềm năng và hai dòng
mẹ TGMS 103s và 135s.
- Đánh giá sinh trưởng phát triển, năng suất và khả năng chịu hạn cho
các tổ hợp lúa lai hai dòng F1 lai tạo được giữa các dòng bố có tiềm năng
được chọn lọc và các dòng mẹ TGMS 103s và 135s.
4. Ý nghĩa của đề tài
* Ý nghĩa khoa học
- Làm quen với phương pháp chọn giống
- Chọn ra các dòng lúa tốt làm cơ sở phục vụ cho công tác chọn tạo
giống và nghiên cứu về sau.
* Ý nghĩa thực tiễn
Giới thiệu một số dòng lúa có triển vọng làm nguồn nguyên liệu mới
phục vụ cho công tác chọn tạo giống cũng như thực tế sản xuất lúa vùng khó
khăn về nước.

5
hơn 80% giống F1 của Trung Quốc), không chủ động được nguồn giống, giá
giống lúa lai cao, khó kiểm soát thị trường giống; (II) Các giống lúa lai
thường có nhược điểm là năng suất chưa ổn định, chất lượng lúa gạo chưa
cao, khả năng chống chịu sâu bệnh kém; (III) Qui trình công nghệ sản xuất
hạt giống lúa lai rất nghiêm ngt, các tỉnh phía Bắc và ven biển Trung Bộ nơi
tiêu thụ chính về lúa giống lại rất khó chủ động công nghệ sản xuất lúa lai.
Việc nghiên cứu hoàn thiện công nghệ sản xuất hạt giống lúa lai cho các tỉnh
trồng lúa trong cả nước là rất cấp thiết và có triển vọng: Mở ra cơ hội mới
tăng năng suất và sản lượng lúa gạo, tạo việc làm và thu nhập cho nông dân
qua việc sản xuất hạt giống lúa lai; góp phần giải quyết vấn đề an ninh lương
thực; thu hút lao động ở lại nông thôn.
Từ thực tiễn trên chúng tôi tiến hành thí nghiệm nghiên cứu và lai tạo
giữa giống bố có khả năng sinh trưởng tốt với giống mẹ có chất lượng cũng
như khả năng chống chịu sâu bệnh tốt, nhằm tạo ra con lai F1 có ưu thế lai
cao mang các đc tính tốt của bố mẹ.
1.2. Tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới và ở Việt Nam
1.2.1. Tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới
Cây lúa có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới, có khả năng thích nghi rộng
nên có thể trồng ở nhiều vùng khí hậu khác nhau và được trồng ở nhiều nơi
trên thế giới. Hiện nay trên thế giới có trên 100 nước trồng lúa ở hầu hết các
châu lục, với tổng diện tích thu hoạch năm 2009 khoảng 158,3 triệu ha. Tuy
nhiên sản xuất lúa gạo vẫn tập trung chủ yếu ở các nước châu Á nơi chiếm tới
90% diện tích gieo trồng và sản lượng [41], trong đó Ấn Độ là nước có diện
tích thu hoạch lúa lớn nhất tiếp đến là Trung Quốc.
Những năm đầu của thế kỷ XXI, các nước trồng lúa đều có xu hướng
hạn chế sử dụng các chất hoá học tổng hợp trong thâm canh lúa, chú trọng chỉ
tiêu chất lượng hơn là số lượng làm cho năng suất lúa có xu hướng chững lại

6

52,3
38,9
Myanma
8,0
40,8
32,7
Thái Lan
11,0
28,7
31,5
Philippin
4,5
35,9
16,3
Braxin
2,9
44,0
12,6
Nhật Bản
1,6
65,2
10,6
(Nguồn: FAOSTAT, 2011) [41]
Theo số liệu của Bảng 1.1 thì trong 10 nước trồng lúa có sản lượng trên
10 triệu tấn/năm đã có 9 nước nằm ở châu Á, chỉ có một đại diện của châu lục
khác đó là Braxin (Nam Mỹ). Riêng 8 nước: Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan,
Inđônêxia, Bangladest, Việt Nam, Mianma, Nhật Bản chiếm 84,1% sản lượng
lúa của thế giới. Trung Quốc và Nhật Bản là 2 nước có năng suất cao hơn hẳn
đạt 65,8 tạ/ha (Trung Quốc) và 65,2 tạ/ha (Nhật Bản). Điều đó có thể l giải bởi
Trung Quốc là nước đi tiên phong trong lĩnh vực phát triển lúa lai và người dân

- Tiêu dùng gạo trên thế giới tiếp tục tăng do tăng dân số, đc biệt ở
Châu Á, Châu Phi là khu vực sử dụng nhiều lúa gạo, khu vực Tây bán cầu và
Trung Đông tăng mức tiêu thụ gạo trên đầu người.

8
- Nhiều quốc gia xuất khẩu gạo lớn giảm lượng gạo xuất khẩu, trong
khi nhu cầu nhập khẩu gạo tăng, nguồn cung thị trường gạo sẽ thiếu hụt so
với cầu, giá gạo trên thị trường thế giới giữ ở mức cao: Theo Bộ Nông nghiệp
Mỹ, thương mại gạo toàn cầu năm 2008 là 29,4 triệu tấn, giảm 1,3 triệu tấn so
với năm 2007. Dự báo lượng gạo thương mại trên thế giới trong thập kỷ tới sẽ
tăng bình quân 2,4% trên năm và sẽ đạt mức 35 triệu tấn vào năm 2017. Tuy
nhiên, trước nguy cơ khủng hoảng lương thực toàn cầu, để đảm bảo an ninh
lương thực trong nước, một số nước như Trung Quốc, Ấn độ, Pakistan, Mỹ
giảm lượng gạo xuất khẩu, trong khi nhiều nước tăng lượng nhập khẩu. Do
thiếu hụt nguồn cung sẽ làm cho giá gạo thế giới duy trì giữ ở mức cao trong
trung và dài hạn.
1.2.2. Tình hình sản xuất lúa ở Việt Nam
Việt Nam là một trong những nước trồng lúa trọng điểm trên thế giới,
người Việt Nam vẫn thường tự hào về nền văn minh lúa nước của đất nước
mình. Từ xa xưa cây lúa đã trở thành cây lương thực chủ yếu, có  nghĩa quan
trọng trong đời sống của người dân [17]. Việt Nam đã tiếp thu cách mạng
xanh khá mau lẹ. Năm 1987 trước đổi mới, sản lượng thóc chỉ đạt 15,1 triệu
tấn đến năm 2009 thì sản lượng thóc đạt 39 triệu tấn, gấp 2,58 lần.
Nhập nội, chọn tạo các giống lúa mới: Trong những năm 70 của thế kỷ
trước, Việt Nam đã nhập nội các giống lúa Thần Nông, NN8, IR20, IR26,…
từ IRRI. Nhiều giống lúa thấp cây, ngắn ngày năng suất cao đã được nhập nội,
lai tạo và tuyển chọn. Kết quả điều tra của Trung tâm Khảo kiểm nghiệm
Giống cây trồng Trung ương trong hai năm 2000 - 2001 cho thấy: Cả nước có
trên 680 giống lúa được gieo trồng (chưa kể các giống địa phương chưa rõ
tên). Năm 2000 ở các tỉnh phía Bắc trong vụ Đông Xuân có 198 giống, vụ

32,1
2002
7,5
45,9
34,4
2003
7,4
46,4
34,6
2004
7,4
48,5
36,1
2005
7,3
48,9
35,8
2006
7,3
48,9
35,8
2007
7,2
49,9
35,9
2008
7,4
52,2
38,7
2009

người dân. Tuy nhiên diện tích trồng lúa ngày càng thu hẹp, tốc độ đô thị hoá
gia tăng. Mt khác, giá lúa tăng chậm trong khi đó giá vật tư đầu vào tăng cao
không khuyến khích nông dân trồng lúa, hệ số sử dụng ruộng đất khó có thể
tăng cao hơn, nông dân chuyển diện tích trồng lúa sang trồng các cây khác và
nuôi trồng thuỷ sản có hiệu quả kinh tế cao hơn hoc chuyển sang trồng các
giống lúa có chất lượng cao mc dù năng suất thấp hơn.

11
Hiện tượng con lai hơn hẳn bố mẹ về một hoc một số tính trạng đã
được con người biết từ lâu. Năm 1763 Kolreuter (người Nga gốc Đức) đã phát
hiện ra ƯTL ở cây thuốc lá khi trồng thuốc lá Nga cạnh ruộng thuốc lá Peru.
Những năm 1866 - 1867 Darwin sau khi nghiên cứu những biến dị của thực
vật tự thụ phấn và giao phấn đã chỉ ra rằng ngô cũng có ƯTL. Năm 1926,
J.W.Jones (nhà thực vật học người Mỹ) lần đầu tiên báo cáo về sự xuất hiện
ƯTL trên những tính trạng số lượng và năng suất lúa, sau đó có rất nhiều
nghiên cứu tiếp theo về ƯTL trên cây lúa, họ đã khẳng định việc khai thác
ƯTL ở lúa là hướng rất có triển vọng [9].
Lúa là cây tự thụ phấn điển hình, khả năng nhận phấn ngoài rất thấp, do
đó khai thác ƯTL trên cây lúa đc biệt khó khăn ở khâu sản xuất hạt lai F1.
Các nhà khoa học đã nghiên cứu khá sớm cách sản xuất hạt lúa lai F1 như các
nhà khoa học Ấn Độ Kadam (1937), Amand và Murti (1968); các nhà khoa
học Mỹ Stansel và Craijmiles (1966), Cranahan và cộng sự (1972); nhà khoa
học Nhật Bản như Shinjyo và Omura (1966) và Viện Nghiên cứu lúa gạo
Quốc tế (IRRI)…. Nhưng họ đều không thành công vì chưa tìm ra phương
pháp thích hợp để sản xuất hạt lai [9].
Trong những năm đầu của thập kỷ 60, Yuan Long Ping (nhà khoa học
Trung Quốc) đã cùng đồng nghiệp phát hiện được cây lúa dại bất dục đực trong
loài lúa dại Oryza fatua spontanea tại đảo Hải Nam, Trung Quốc. Sau nhiều
năm nghiên cứu họ đã hoàn thiện công nghệ nhân dòng bất dục đực, công nghệ
sản xuất hạt lai và đưa ra nhiều tổ hợp lai có năng suất cao đầu tiên.

vươn ra ngoài vỏ trấu sau khi hoa khép lại, và khả năng tiếp nhận hạt phấn
để thụ tinh sau khi hoa nở khoảng năm ngày, khi rũ phấn giống lúa khác

13
vào dòng A thì khả năng tiếp nhận phấn dễ dàng. Dòng A muốn sản xuất
hạt lai cần có các yêu cầu sau:
+ Bất dục đực hoàn toàn và ổn định qua các vụ, nghĩa là tỷ lệ hạt phấn
bị thoái hoá là 100%, tỷ lệ này không thay đổi khi điều kiện thời tiết biến
động, không biến đổi sau các lần gieo lại.
+ Phải tương đối dễ phục hồi.
+ Phổ phục hồi rộng: nhiều giống lúa có thể phục hồi cho dòng A nhờ
vậy dễ tìm tổ hợp lai tốt.
+ Khả năng đậu hạt khi lai với dòng phục hồi cao và ổn định trong điều
kiện ngoại cảnh.
+ Có cấu trúc hoa và tập tính nở hoa tốt, cụ thể thời gian nở hoa sớm,
góc mở hoa rộng, thời gian mở vỏ trấu lâu, vòi nhuỵ dài vươn ra ngoài vỏ
trấu, bông trổ thoát ra khỏi bẹ lá đòng.
- Dòng B: duy trì tính bất dục cho dòng A, trừ tính bất dục dòng B hoàn
toàn giống dòng A, dòng B phải chọn cẩn thận, phải là dòng thuần, nhiều hạt
phấn, sức sống hạt phấn cao.
- Dòng R: cho phấn dòng A để sản xuất hạt lai F1, F1 hữu dục đồng
nhất về các tính trạng nông sinh học và có ưu thế lai cao, dòng R phải là dòng
thuần có nhiều đc điểm tốt, năng suất và phẩm chất cao, thời gian sinh
trưởng phù hợp. Dòng R tốt cần có các đc điểm sau:
+ Có khả năng phục hồi mạnh, tỷ lệ đậu hạt của con lai ngang với lúa
thuần hoc lớn hơn 80% so với lúa thuần.
+ Có đc tính nông sinh học tốt, khả năng phối hợp cao, cho ƯTL cao
đáng tin cậy.
+ Cây cao, khoẻ hơn dòng A, thờ i gian sinh trưở ng (TGST) xấp xỉ hoc
dài hơn dòng A.

một lần lai để duy trì dòng bất dục như hệ “ba dòng” vì không cần dòng B.
- Do tính bất dục đực được kiểm soát bởi các gen ln nên hầu hết các
giống lúa thường đều phục hồi phấn được cho các dòng EGMS. Vì vậy việc
chọn dòng phục hồi sẽ dễ dàng hơn, phổ cập hơn, có thể mở rộng ra ngoài

15
phạm vi của một loài phụ và khả năng tạo ra các tổ hợp năng suất cao hơn
được tăng lên đáng kể.
- Kiểu gen của EGMS dễ dàng được chuyển sang giống khác, để tạo ra
các dòng bất dục mới với nguồn di truyền khác nhau, tránh nguy cơ đồng tế
bào chất và thu hẹp phổ di truyền.
- Tính bất dục của dòng EGMS không liên quan đến tế bào chất vì thế
các ảnh hưởng của kiểu bất dục dạng dại “WA” (Wild Abortion) đã được
khắc phục, khả năng kết hợp giữa năng suất cao và chất lượng tốt được mở
rộng và hiện thực hơn.
Ngoài hai hệ lúa lai nêu trên, các nhà khoa học đang từng bước nghiên
cứu để phát triển hệ lúa lai một dòng: lúa lai một dòng thực chất là vấn đề
duy trì ƯTL của một tổ hợp lai nào đó được xác định là có ƯTL cao về mọi
tính trạng mong muốn, cơ sở để sản xuất hạt lai một dòng là sản xuất hạt lai
thuần (Truebred - Hybrid - Rice) nhờ sử dụng thể vô phối (Apomixis). Đây
sẽ là một thành tựu mới có  nghĩa lớn lao trong công nghệ sản xuất lúa lai
trong tương lai.
1.5. Hiện trạng sản xuất lúa lai trên thế giới và ở Việt Nam
1.5.1. Sản xuất lúa lai trên thế giới
Lúa là cây tự thụ phấn, việc nghiên cứu và khai thác cường lực giống
lai trên cây lúa được Viên Long Bình (Yuan Longping), nhà khoa học Trung
Quốc, được xem là cha đẻ của lúa lai, nghiên cứu và áp dụng thành công trên
diện rộng đầu tiên trên thế giới.
Ông đã phát hiện cây lúa có cường lực ưu thế lai trong tự nhiên vào
năm 1964 do sự biểu hiện vượt trội với các cây lúa xung quanh, chính nhờ

đảm bảo đủ lương thực cho nhu cầu trong nước mà còn xuất khẩu từ 3-4 triệu

17
tấn gạo/năm, đứng hàng thứ 2 trên thế giới về các nước xuất khẩu gạo [38].
Mục tiêu sản xuất lúa đến năm 2015 là ổn định diện tích trồng lúa ở mức 3,8
triệu ha, sản lượng đạt 40 triệu tấn/năm. Để đạt được mục tiêu trên, khả năng
mở rộng diện tích không nhiều, và có thể ảnh hưởng đến hệ sinh thái, do vậy
chủ yếu phải tăng năng suất. Giống là một biện pháp kỹ thuật để tăng năng
suất hiệu quả nhất. Sử dụng ưu thế lai của cây lúa (lúa lai) để tạo ra những
giống lai F1 năng suất cao đang được nghiên cứu và sử dụng trong những
năm gần đây.
Mc dù Trung Quốc đã nghiên cứu thành công chọn giống lúa lai từ
năm 1964 và đã sản xuất trên diện tích lớn từ hơn 30 năm nay, nhưng mãi tới
cuối năm 1992 Việt Nam mới bắt đầu tiếp cận với công nghệ lúa lai [9]. Bộ
Nông nghiệp và PTNT đã tiếp thu những thành tựu nghiên cứu và thực hiện
phương châm “đi tắt đón đầu” tiến bộ kỹ thuật về lúa lai thông qua hệ thống
khuyến nông để mở rộng ra sản xuất. Cùng với sự giúp đỡ của các tổ chức
quốc tế và sự quan tâm của Đảng và nhà nước lúa lai đã từng bước phát triển
biểu hiện qua Bảng 1.3.
Qua bảng 1.3 ta thấy diện tích lúa lai từ năm 1998 đến năm 2010 tăng
mạnh từ 200.000ha lên 605.642 ha chứng tỏ lúa lai ngày càng được sử dụng
nhiều. Tuy nhiên do mới bước đầu vào nghiên cứu và sản xuất lúa lai nên diện
tích và năng suất còn chưa ổn định. Qua đó ta cũng nhận thấy diện tích và
năng lúa lai vụ xuân cao hơn so với vụ mùa. Nguyên nhân là do các giống lúa
lai được sử dụng còn chưa thích hợp với thời tiết khí hậu vụ mùa của nước ta,
thời gian sinh trưởng của các giống lúa lai còn dài không phù hợp với tập
quán canh tác của nước ta (ở nhiều vùng không trồng được lúa vụ mùa và
người dân thường sử dụng những giống ngắn ngày để có thể trồng cây vụ
đông tăng sản lượng). Điều này giúp cho các nhà nghiên cứu lúa lai nước ta