BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
NGUYỄN THỊ THÙY DƯƠNG ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ THÍCH ỨNG CỦA MỘT SỐ
TỔ HỢP LÚA LAI BA DÒNG Ở CÁC VÙNG SINH THÁI
KHÁC NHAU TẠI MIỀN BẮC VIỆT NAM CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC CÂY TRỒNG
MÃ NGÀNH: 60.62.01.10
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. TRẦN VĂN QUANG
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page ii
LỜI CẢM ƠN
Có được kết quả nghiên cứu này, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu
sắc đến:
TS. Trần Văn Quang, người đã trực tiếp, tận tình hướng dẫn và tạo mọi
điều kiện tốt cho tôi trong suốt thời gian học tập, thực hiện đề tài nghiên cứu
và hoàn chỉnh luận văn này.
Tập thể các thầy cô giáo bộ môn Di truyền và Chọn giống cây trồng,
Khoa Nông học, Học Viện Nông nghiệp Việt Nam luôn giúp đỡ và có những
góp ý sâu sắc trong thời gian tôi học tập và thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám đốc Trung tâm Khảo kiểm
nghiệm giống, sản phẩm cây trồng Quốc gia, các cán bộ phòng Kiểm nghiệm
và chứng nhận sản phẩm cây trồng đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong
suốt quá trình học tập nghiên cứu của mình.
Tôi xin cảm ơn anh chị em cán bộ kỹ thuật tại các điểm khảo nghiệm
trong hệ thống mạng lưới khảo nghiệm Quốc gia đã giúp đỡ tôi thực hiện đề tài.
2.2.2 Tình hình nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Việt Nam 13
2.3 Ưu thế lai ở lúa 18
2.3.1 Cơ sở di truyền của hiện tượng ưu thế lai 19
2.3.2 Biểu hiện ƯTL ở lúa 22
2.4 Hệ thống lúa lai “ba dòng” 28
2.4.1 Dòng A (bất dục đực di truyền tế bào chất - CMS) 29
2.4.2 Dòng B (Duy trì bất dục - Maintaimer) 30
2.4.3 Dòng R (Dòng phục hồi tính hữu dục - Restorer) 30
2.5 Chất lượng lúa gạo 31
2.6 Tương tác kiểu gen và môi trường 34
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page iv
PHẦN 3: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38
3.1 Vật liệu nghiên cứu 38
3.2 Nội dung nghiên cứu 38
3.3 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 39
3.3.1 Địa điểm tiến hành thí nghiệm 39
3.3.2 Thời gian thí nghiệm: 39
3.4 Phương pháp nghiên cứu 39
3.4.1 Bố trí thí nghiệm đồng ruộng: 39
3.4.2 Quy trình kỹ thuật: 40
3.5 Các chỉ tiêu theo dõi, đánh giá 40
3.5.1 Thời gian sinh trưởng 40
3.5.2 Đặc điểm nông sinh học của các giống thí nghiệm 41
3.5.3 Yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lai 42
3.5.4 Mức độ nhiễm sâu bệnh 42
3.5.5 Đánh giá chất lượng thóc gạo 45
3.5.6 Đánh giá chất lượng cơm 45
3.5.7 Phân tích tương tác kiểu gen môi trường 46
5.1 Kết luận 100
5.2 Đề nghị 101
TÀI LIỆU THAM KHẢO 102
PHỤ LỤC 105 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page vi
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮTTB Trung bình
HSHQ Hệ số hồi quy
S
2
di Độ lệch hồi quy
đ/c Đối chứng
Số bông hữu hiệu/khóm Số bông hữu hiệu trên khóm
Tổng số hạt/bông Tổng số hạt/bông
D/R Dài trên rộng
IRRI
International Rice Research Institute
Viện nghiên cứu lúa Quốc tế
FAO
Food and Agriculture Organization
Tổ chức Nông lương Thế giới
4.3 Một số đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lúa lai ba dòng
trong vụ Mùa 2013 58
4.4 Mức độ nhiễm sâu bệnh của các tổ hợp lúa lai ba dòng tại các
điểm khảo nghiệm trong vụ Xuân 2013 64
4.5 Mức độ nhiễm sâu bệnh của các tổ hợp lúa lai ba dòng tại các
điểm khảo nghiệm trong vụ Mùa 2013 65
4.6 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lúa lai
ba dòng trong vụ Xuân và Mùa năm 2013 tại Hòa Bình 70
4.7 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lúa lai
ba dòng trong vụ Xuân và Mùa năm 2013 tại Hưng Yên 71
4.8 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lúa lai
ba dòng trong vụ Xuân và Mùa năm 2013 tại Hải Dương 72
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page viii
4.9 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lúa lai
ba dòng trong vụ Xuân và Mùa năm 2013 tại Thái Bình 74
4.10 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lúa lai
ba dòng trong vụ Xuân và Mùa năm 2013 tại Thanh Hóa 75
4.11 Năng suất thực thu của các tổ hợp lúa lai ba dòng tại các điểm
khảo nghiệm trong vụ Xuân 2013 81
4.12 Năng suất thực thu của các tổ hợp lúa lai ba dòng tại các điểm
khảo nghiệm trong vụ Mùa 2013 82
4.13 Mức độ ổn định về thời gian sinh trưởng của các tổ hợp lúa lai ba
dòng trong vụ Xuân 2013 86
4.14 Mức độ ổn định về thời gian sinh trưởng của các tổ hợp lúa lai ba
dòng trong vụ Mùa 2013 87
4.15 Mức độ ổn định về năng suất thực thu của các tổ hợp lúa lai ba
dòng trong vụ Xuân 2013 88
4.16 Mức độ ổn định về năng suất thực thu của các tổ hợp lúa lai ba
những loài cây trồng được nhiều nước quan tâm nghiên cứu.
Việc tăng sản lượng lương thực nói chung và sản lượng gạo nói riêng
là việc làm cần thiết, cấp bách đối với Việt Nam. Mục tiêu quan trọng của
sản xuất lúa gạo ở Việt Nam trong những năm tới là nhanh chóng nâng cao
sản lượng và chất lượng lúa gạo, giảm giá thành sản xuất, chế biến, đồng
thời giữ vững an ninh lương thực quốc gia. Để thực hiện tốt mục tiêu đó,
chúng ta phải tiến hành đồng bộ hàng loạt các biện pháp quản lý, quy hoạch
và khoa học kỹ thuật đặc biệt là giống.
Ông cha ta có câu “nhất nước, nhì phân, tam cần, tứ giống” nhưng
hiện nay, khi điều kiện thâm canh đã có những bước tiến đáng kể thì công
tác chọn giống lại là khâu quan trọng nhất trong việc tăng năng suất lúa.
Tuy nhiên, không phải ở điều kiện sinh thái nào các giống lúa cũng cho
năng suất và chất lượng như mong muốn. Bởi việc sinh trưởng và phát
triển của các giống ngoài việc phụ thuộc vào các đặc tính di truyền của
giống, điều kiện chăm sóc, nó còn chịu ảnh hưởng không nhỏ của các điều
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 2
kiện sinh thái môi trường. Vì vậy, để có được những giống lúa mới có
những đặc tính ưu tú phục vụ cho việc thay đổi cơ cấu giống trong sản
xuất ở các vùng sinh thái khác nhau, thì việc nghiên cứu, đánh giá khả
năng cho năng suất và chất lượng của các giống trong điều kiện từng vùng
sinh thái cụ thể là rất cần thiết.
Lúa lai được gieo trồng ở Việt Nam từ năm 1991, Việc áp dụng thành tựu
về lúa lai đã có kết quả to lớn. Lúa lai đã và đang chiếm một vị trí quan trọng
trong cơ cấu giống lúa hiện nay của nước ta. Lúa lai đã góp phần tăng năng suất
và sản lượng lúa của nước ta trong những năm gần đây, đặc biệt là các tỉnh phía
Bắc. Nhiều giống lúa lai đã cho năng suất và hiệu quả kinh tế cao.
Chính vì những lý do trên chúng tôi thực hiện đề tài: “Đánh giá mức
độ thích ứng của một số tổ hợp lúa lai ba dòng ở các vùng sinh thái khác
Theo thống kê thì hiện nay trên thế giới có 114 quốc gia trồng và sản
xuất lúa gạo, trong đó tập trung nhiều ở các nước Châu Á, 85% sản lượng
lúa trên thế giới phụ thuộc vào 8 nước ở Châu Á: Thái Lan, Việt Nam,
Trung Quốc, Ấn Độ, Indonesia, Banglades, Myanmar và Nhật Bản (Nguyễn
Thị Hương Giang, 2006).
Bảng 2.1. Phân bố diện tích, năng suất và sản lượng lúa toàn cầu
năm 2012
Vùng
Diện tích
(triệu ha)
Năng suất
(tấn/ha)
Sản lượng
(triệu tấn)
Châu Á 145,3 4,4 651,6
Châu Phi 10,5 2,5 26,8
Châu Mỹ 6,6 5,5 36,0
Châu Âu 0,7 6,3 4,3
Châu Đại Dương 0,1 8,7 0,9
Toàn cầu 163,2 4,4 719,7
Nguồn: FAOSTAT.FAO
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 4
Bảng 2.2. Sản xuất lúa gạo của thế giới từ năm 2006 đến năm 2012
Nguồn: FAOSTAT.FAO
Tình hình sản xuất lúa trên thế giới đang có xu hướng tăng dần
nhưng tăng còn chậm, sản lượng năm 2006 là 639,068 triệu tấn và đến năm
2012 là 719,738 triệu tấn, tuy nhiên với tốc độ tăng dân số như hiện nay
cần phải nâng cao hơn nữa năng suất, sản lượng cũng như chất lượng mới
155,581
155,040
160,001
158,308
161,649
163,626
163,199
Năng suất
(tấn/ha)
41,076 42,234 42,888 43,394 43,499 44,306 44,102
Sản lượng
(triệu tấn)
639,068
654,799
686,213
686,970
703,154
724,960
2002 7504,3 45,9 34447,2
2003 7452,2 46,4 34568,8
2004 7445,3 48,6 36148,9
2005 7329,2 48,9 35832,9
2006 7324,8 48,9 35849,5
2007 7207,4 49,9 35942,7
2008 7422,2 52,3 38729,8
2009 7437,2 52,4 38950,2
2010 7489,4 53,4 40005,6
2011 7655,4 55,4 42398,5
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 6
2012 7753,2 56,3 43661,8
Nguồn: Tổng Cục thống kê, 2012
Bảng 2.4. Diện tích lúa phân theo vùng trồng (nghìn ha)
Nguồn: Tổng Cục thống kê, 2012
Bảng 2.5. Năng suất lúa ở các vùng trồng lúa của Việt Nam
từ năm 2007-2012 (tạ/ha)
Vùng 2007 2008 2009 2010 2011 2012
Cả nước 49,9 52,3 52,4 53,4 55,4 56,3
Đồng bằng sông Hồng 56,1 58,9 58,8 59,2 60,9 60,3
Trung du và Miền núi phía Bắc 43,0 44,1 45,5 46,3 47,7 48,4
Bắc Trung Bộ và DHNTB 48,5 50,5 51,1 50,7 53,2 54,3
Tây Nguyên 42,2 44,3 46,3 47,8 47,6 49,5
Đông Nam Bộ 41,3 42,8 43,8 44,8 46,4 47,1
Đồng bằng sông Cửu Long 50,7 53,6 53,0 54,7 56,8 58,1
Nguồn: Tổng Cục thống kê, 2012
2.1.3. Tình hình sản xuất lúa lai ở Việt Nam
Việt Nam ứng dụng thành tựu nghiên cứu và phát triển lúa lai của
Bảng 2.6. Diện tích sản xuất lúa lai qua các năm (từ 2001 – 2012)
(DT: ha, NS: tạ/ha)
Năm
C
ả năm
V
ụ Xuân
V
ụ M
ùa
Diện tích NS Diện tích NS Diện tích NS
2001
480,000
60,9
300,000
66,0
180,000
52,5
2002
60,6
350,000
64,5
227,000
54,6
2005 553,000 60,5 353,000 65,0 200,000 52,5
2006
572,700
62,3
342,700
67,1
230,000
55,2
2007
620,000
61,0
67,3
305,655
55,3
2010
605,642
64,1
374,342
68,5
231,200
56,9
2011 595,000 64,0 395,190 70,0 276,200 56,0
2012 613,117 64,6 387,967 69,0 225,150 58,7
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 8
TBNS61,9
một chiến lược quan trọng trong nền sản xuất nông nghiệp. Ngày nay do sự
phát triển như vũ bão của khoa học công nghệ đã hỗ trợ rất nhiều cho công tác
chọn tạo các giống mới có năng suất cao, chất lượng tốt cũng như những biện
pháp kỹ thuật hỗ trợ cho sản xuất nông nghiệp.
So với các cây trồng khác thì qua trình phát hiện và sử dụng ưu thế lai ở
lúa muộn hơn. Lịch sử nghiên cứu ưu thế lai ở lúa được bắt đầu từ những năm
20 của thế kỷ XX. J.W.Jones (1926) nhà di truyền học người Mỹ lần đầu tiên
báo cáo về sự xuất hiện ưu thế lai ở lúa trên những tính trạng số lượng và
năng suất. Sau ông có nhiều công trình nghiên cứu khác xác nhận sự xuất hiện
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 10
ưu thế lai về năng suất, các yếu tố cấu thành năng suất (Anonymous, 1977;
Lin và Yuan, 1980…), về sự tích lũy chất khô (Jenning, 1967; Kim, 1985…),
sự phát triển của bộ rễ (Mnonymous, 1974; Tian và cộng sự, 1980…), về một
số đặc tính sinh lý như cường độ quang hợp, cường độ hô hấp, diện tích lá…
(Lin và Yuan, 1980; Wu và cộng sự, 1980; K, Ramiah, 1995).
Năm 1960, Viện nghiên cứu lúa quốc tế IRRI (International Rice
Research Institute) thành lập ở Philippine. Mục tiêu của IRRI là nghiên cứu
lại tạo các giống lúa và hệ thống canh tác nhằm làm cho nông dân trồng lúa
tăng hiệu quả kinh tế và chất lượng hạt gạo cao và an toàn cho người tiêu
dùng. Hoạt động nổi bật của IRRI trong 50 năm qua là xây dựng ngân hàng
Gene lúa quốc tế khổng lồ với hơn 109.000 giống lúa khác nhau kể cả các
giống lúa hoang dại, các giống lúa địa phương thu thập ở khắp các châu lục
và những giống lúa có chất lượng cao và dễ thích nghi trên nhiều vùng sinh
thái khác nhau do chính IRRI lai tạo ra. Có trên 90% sản lượng lúa thế giới
đang dùng nguồn gene từ IRRI. Nhiệm vụ mới của IRRI là góp phần lo cho
an ninh lương thực toàn cầu trong điều kiện biến đổi khí hậu vô cùng phức
tạp, trong đó có 154 triệu ha lúa nước cung cấp lương thực chính và phụ cho
khoảng 3 tỷ người. Cuộc cách mạng xanh của IRRI khởi đầu từ giống lúa IR
kiện ngoại cảnh bất thuận đã đưa vào sản xuất như: Wei you 35, Shan you 36
và Wei you 64. Kỹ thuật sản xuất hạt giống cũng có những đột phá, năng suất
hạt lai tăng từ 750 kg/ha lên 2.250 kg/ha là cơ sở cho việc mở rộng và phát
triển nhanh diện tích lúa lai thương phẩm (Yuan L.P., 2004).
Bên cạnh đó Trung Quốc cũng bắt đầu nghiên cứu sử dụng gen tương
hợp rộng (WCG). Đồng thời phát hiện gen p(t)ms tạo nên điểm đột phá dẫn
đến một cuộc cách mạng mới trong công nghệ sản xuất lúa lai: Phương pháp
sản xuất lúa lai "2 dòng". Bước đi đầu tiên thử nghiệm lúa lai hai dòng là sử
dụng hoá chất diệt hạt phấn nhưng độ thuần F1 thấp, giá thành đắt, ảnh hưởng
môi trường. Những nghiên cứu sử dụng các dòng bất dục đực di truyền nhân
cảm ứng môi trường (EGMS) tỏ ra khả quan (Nguyễn Công Tạn, 2002; Dung
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 12
Nguyen Tien and et al, 2013; Kun Wang et al, 2013).
Năm 1973, Shiming Song ở Trung tâm lúa lai Hồ Bắc phát hiện được
dòng bất dục mẫn cảm quang chu kì (HPGMS) từ giống Nông ken 58
s
(Zhou
C.S., 2000). Sự ra đời của lúa lai hai dòng đã mở ra một hướng đi mới trong lai
tạo đó là lai xa giữa các loài phụ để tạo ra các giống siêu lúa lai.
Năm 1988, Murayama và cộng sự phát hiện dòng TGMS trên giống
Annongs từ dạng đột biến tự nhiên. Theo Yuan L.P., ông cho rằng Annongs là
dòng đặc trưng cho bất dục dạng TGMS thuộc loài phụ Indica, bất dục trong
điều kiện nhiệt độ cao, nhiệt độ chuyển hoá 23-24
0
C, Giai đoạn mẫn cảm là giai
đoạn hình thành hạt phấn hoặc phân bào giảm nhiễm (Nguyễn Công Tạn, 2002).
Dùng phương pháp lai chuyển gen các nhà khoa học đã tạo ra nhiều
dòng EGMS mới mang gen tương hợp rộng (WCG), làm cơ sở tạo các tổ hợp
Công nghệ sản xuất lúa lai của Trung Quốc đã được ứng dụng rộng rãi ở
nhiều nước trên thế giới. Hiện nay có 17 quốc gia (Ấn Độ, Việt Nam,
Philippine, Indonesia, Malaysia, Hàn Quốc, Triều Tiên…) nghiên cứu và sản
xuất lúa lai, song phát triển mạnh nhất sau Trung Quốc là Việt Nam và Ấn Độ.
Diện tích lúa lai chiếm khoảng 10% tổng diện tích trồng lúa và chiếm khoảng
20% tổng sản lượng lúa toàn thế giới. Lúa lai đã mở ra hướng phát triển mới
để nâng cao năng suất, chất lượng lúa gạo và góp phần đảm bảo an ninh lương
thực trên phạm vi toàn cầu (Virmani S.S., 1995).
2.2.2. Tình hình nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Việt Nam
Việc nghiên cứu lúa lai được bắt đầu từ những năm 1979, 1980 ở Viện
Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam, sau đó là ở Viện lúa Đồng bằng
sông Cửu Long 1983,1984 (Diễn đàn Khuyến nông và Công nghệ, 2007).
Năm 1994, Trung tâm ngiên cứu lúa lai thuộc Viện KHKTNN Việt
Nam được thành lập, từ đó công tác nghiên cứu lúa lai được định hướng
rõ ràng.
Các dòng bất dục đực tế bào chất, dòng duy trì và dòng phục hồi nhập
nội từ Trung Quốc và IRRI đã được đánh giá đầy đủ và nhiều thực nghiệm
sản xuất hạt lai F
1
được triển khai ở các địa phương. Diện tích lúa lai được
tăng lên nhanh chóng đem lại năng suất và hiệu quả kinh tế cao.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 14
Công tác nghiên cứu và chọn tạo giống lúa lai ở Việt Nam được thúc
đẩy mạnh mẽ. Các đơn vị nghiên cứu đã tập trung vào việc thu thập, đánh giá
các dòng bất đực nhập nội, sử dụng các phương pháp chọn giống truyền thống
như lai hữu tính, đột biến để tạo các dòng bất dục đực và dòng phục hồi mới
phục vụ cho công tác chọn giống lúa lai.
Trong giai đoạn 2001-2012, công tác chọn tạo lúa lai của Việt Nam đã
LC25, LC212
Một số đơn vị nghiên cứu lúa lai đã tiến hành chọn tạo các tổ hợp lai có
khả năng chống chịu với sâu bệnh đặc biệt với bệnh bạc lá, một bệnh nguy
hiểm đối với lúa lai trong vụ mùa ở Việt Nam. Một số tổ hợp lúa lai kháng bạc
lá có chứa các gen Xa21, Xa7, kháng mạnh và ổn định với nhiều chủng nòi vi
khuẩn bạc lá của miền Bắc đang được phát triển mạnh vào sản xuất như Bac ưu
903 KBL, Việt lai 24.
Ngoài ra các đơn vị, công ty giống cây trồng trong và ngoài nước đã nhập
nội, khảo nghiệm và phát triển vào sản xuất nhiều tổ hợp lai mới để đánh giá đặc
điểm nông học, năng suất, khả năng chống chịu sâu bệnh và điều kiện ngoại
cảnh bất thuận. Nhiều tổ hợp lúa lai 2 dòng, 3 dòng triển vọng đã được phát triển
vào sản xuất như Nhị ưu 725, Nhị ưu 986, Phú ưu 978, Phú ưu số 2, Thục hưng
6, Khải Phong 1, Nhị ưu 86B, N.ưu 69, Nhị ưu số 7, Nghi Hương 2308, VQ14,
B-Te1
* Nhân dòng bố mẹ và sản xuất hạt giống lúa lai F1
Việc Nghiên cứu sản xuất hạt lai F1 và nhân dòng bố mẹ đã đạt được
nhiều kết quả tốt và các quy trình đã được áp dụng rộng rãi vào sản xuất.
Hàng năm diện tích, năng suất nhân dòng bố mẹ và sản xuất hạt lai F1 đã tăng
lên đáng kể. Vùng nhân dòng bố mẹ và sản xuất hạt lai F1 đã được xác định,
mở rộng vào các nơi có điều kiện thuận lợi như một số tỉnh Duyên hải Nam
Trung bộ, Tây Nguyên và một số tỉnh miền núi phía Bắc.
- Nhân dòng bố mẹ
+ Lúa lai ba dòng: đã nghiên cứu hoàn thiện qui trình duy trì dòng A, B,
Copyright: Tài liệu đại học ©