BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
*******_*******
TRẦN THỊ HUYỀN
TUYỂN CHỌN TỔ HỢP LÚA LAI HAI DÒNG MỚI VÀ XÁC
ðỊNH MỘT SỐ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT GÓP PHẦN
XÂY DỰNG QUI TRÌNH SẢN XUẤT HẠT LAI F1
LUẬN VĂN THẠC SĨ
HÀ NỘI - 2014BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào
khác, các thông tin trích dẫn trong luận án đều được ghi rõ nguồn gốc.
Hà Nội 15 tháng 4 năm 2014
Tác giả
Trần Thị Huyền
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page ii
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Nguyễn Thị Trâm đã
tận tình hướng dẫn và tạo điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình học tập và
nghiên cứu để tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp này.
Tôi xin cảm ơn ban lãnh đạo Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng,
tập thể cán bộ phòng Công nghệ lúa lai đã tạo điều kiện về thời gian, giúp đỡ
và động viên tinh thần để tôi hoàn thành luận văn này.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa Sau đại học,
Khoa Nông học, bộ môn Di truyền và chọn giống cây trồng - Trường Đại học
Nông nghiệp Hà Nội đã quan tâm giúp đỡ, đóng góp nhiều ý kiến quý báu
trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài.
Luận văn này hoàn thành còn có sự giúp đỡ của nhiều đồng nghiệp, bạn
bè, cùng với sự động viên khuyến khích của gia đình trong suốt thời gian học
tập và nghiên cứu.
2.3 Các phương pháp chọn giống lúa ưu thế lai 28
2.3.1 Hệ thống lúa lai “ba dòng” 28
2.3.2 Hệ thống lúa lai "hai dòng" 28
2.4 Một số nghiên cứu về biện pháp kỹ thuật sản xuất hạt lúa lai F
1
36
2.4.1 Nghiên cứu về xác định thời vụ sản xuất hạt lai F
1
36
2.4.2 Nghiên cứu tỷ lệ hàng bố mẹ 38
2.4.3 Nghiên cứu mật độ và số dảnh cơ bản 38
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page iv
2.4.4 Nghiên cứu sử dụng GA
3
để nâng cao năng suất hạt lai
F
1
39
2.4.5 Nghiên cứu sử dụng các biện pháp kỹ thuật canh tác khác 40
2.4.6 Nghiên cứu biện pháp thụ phấn bổ sung vào lúc cao điểm 41
2.4.7 Nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật điều khiển nở hoa trùng khớp 42
PHẦN III VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45
3.1 Nội dung nghiên cứu 45
3.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu. 45
3.3 Phương pháp nghiên cứu 45
3.3.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát các tổ hợp lúa lai hai dòng mới lai thử
trong điều kiện vụ Xuân 2013. 45
điểm (Tiêu chuẩn 10 TCN 590-2004). 68
4.1.10 Kết quả tuyển chọn các tổ hợp lúa lai được chọn trong vụ Xuân
2013 bằng phần mềm selection index (Nguyễn Đình Hiền -
1996). 71
4.2 Kết quả đánh giá các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ Mùa 2013 73
4.2.1 Đặc điểm sinh trưởng ở giai đoạn mạ của các tổ hợp lúa lai hai
dòng trong vụ Mùa 2013 73
4.2.2. Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các tổ hợp lúa lai hai
dòng trong vụ Mùa 2013 74
4.2.3 Mức độ nhiễm sâu bệnh của các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ
Mùa 2013 76
4.2.4 Đặc điểm hình thái của các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ Mùa
2013 78
4.2.5 Một số đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lúa lai hai dòng
trong vụ Mùa 2013 80
4.2.6 Các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lúa lai hai dòng
trong vụ Mùa 2013 81
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page vi
4.2.7 Một số chỉ tiêu chất lượng gạo của các tổ hợp lúa lai hai dòng
trong vụ Mùa 2013 85
4.2.8 Kết quả tuyển chọn các tổ hợp lúa lai trong vụ Mùa 2013 bằng
phần mềm chọn lọc selection index (Nguyễn Đình Hiền -1996). 87
4.2.9 Một số đặc điểm của các tổ hợp lai có triển vọng trong vụ Xuân
và Mùa năm 2013 88
4.3 Kết quả đánh giá ảnh hưởng của thời vụ gieo đến sinh trưởng
phát triển của các dòng bố mẹ tổ hợp lai có triển vọng trong vụ
Mùa 2013 90
5.2 Đề nghị 112
TÀI LIỆU THAM KHẢO 113 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page viii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt Ghi chú
CMS Bất dục đực tế bào chất
TGMS Bất dục đực chức năng di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt độ
PGMS Bất dục chức năng di truyền nhân mẫn cảm với quang chu kỳ
TGST Thời gian sinh trưởng
đ/c đối chứng
FAO Tổ chức nông lương thế giới
D Dài
R Rộng
D/R Dài/rộng
TB Trung bình
T Thon
TD Thon dài
NSLT Năng suất lý thuyết
NSTT Năng suất thực thu
được chọn trong vụ Xuân 2013 67
4.9 Bảng tổng hợp phiếu đánh giá cảm quan cơm bằng phương pháp
cho điểm đối với các tổ hợp lúa lai hai dòng được chọn trong vụ
Xuân 2013 70
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page x
4.10 Kết quả tuyển chọn các tổ hợp lúa lai hai dòng được chọn trong
vụ Xuân 2013 bằng phần mềm chọn lọc selection index 72
4.11 Một số đặc điểm sinh trưởng ở giai đoạn mạ của các tổ hợp lúa
lai hai dòng trong vụ Mùa 2013 73
4.12 Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các tổ hợp lúa lai hai
dòng trong vụ Mùa 2013 75
4.13 Mức độ nhiễm sâu bệnh của các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ
Mùa 2013 ( IRRI, 2002 ) 77
4.14 Đặc điểm hình thái của các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ Mùa
2013 79
4.15 Đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ
Mùa 2013 81
4.16 Các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lúa lai hai dòng
trong vụ Mùa 2013 83
4.17 Một số chỉ tiêu chất lượng gạo của các tổ hợp lúa lai hai dòng
trong vụ Mùa 2013 85
4.18 Kết quả tuyển chọn các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ Mùa
2013 bằng phần mềm selection index (Nguyễn ðình Hiền -1996). 88
4.19 Một số đặc điểm của các tổ hợp lai có triển vọng trong vụ Xuân
và Mùa năm 2013 89
4.20 Ảnh hưởng của thời vụ gieo đến thời gian từ gieo đến trỗ và số lá
của các dòng bố mẹ vụ mùa 2013 92
PHẦN I. MỞ ðẦU
1.1. ðặt vấn ñề
Khai thác thành công ưu thế lai ở lúa tại Trung Quốc cuối thế kỷ XX mở
ra hướng mới trong cải tiến giống lúa, hướng khai thác và sử dụng ưu thế lai.
Các giống lai biểu hiện tính vượt trội về nhiều mặt: năng suất cao, chất lượng
tốt, khả năng thích ứng rộng, chống chịu sâu bệnh, chịu lạnh, nóng, hạn, úng,
chống đổ, chín sớm, sử dụng tiết kiệm nước, phân bón…Nhờ vậy đã thu hút
các nhà chọn giống lúa mở rộng phạm vi nghiên cứu chọn tạo và cải tiến
giống lúa.
Nghiên cứu lúa lai ở Việt Nam bắt đầu từ cuối những năm 1970 tại Viện
Khoa học Nông nghiệp Việt Nam. Đến năm 1991, lúa lai được trồng thử
nghiệm tại một số tỉnh phía Bắc với diện tích nhỏ. Đến năm 2012 diện tích lúa
lai thương phẩm đạt 613 nghìn ha (Cục Trồng trọt, 2012).
So với diện tích lúa cả
nước, lúa lai chỉ chiếm 12-15%, tuy nhiên lúa lai đóng vai trò quan trọng ở phía Bắc
với diện tích chiếm 32-33% trong vụ đông xuân và khoảng 17-20% trong vụ Hè thu,
vụ Mùa, đặc biệt ở các tỉnh Trung du miền núi phía Bắc, Bắc Trung bộ. Hiện nay lúa
lai không những phát triển ở các tỉnh phía Bắc mà còn được mở rộng vào các tỉnh
Duyên hải Nam Trung bộ (DHNTB) và Tây Nguyên (TN) và bước đầu vào Đồng
bằng sông Cửu Long.
Các nhà khoa học của Việt Nam đã đạt được những thành tựu lớn trong
việc nghiên cứu và phát triển lúa lai. Đó là thành công trong việc đã chọn tạo
và sản xuất đươc các dòng bố, mẹ với nguồn gen trong nước, chẳng hạn như
các dòng mẹ của lúa lai hai dòng 103S, 135S, T1S-96, T7S (Trường Đại
học Nông nghiệp Hà Nội), AMS 30S (Viện cây lương thực và cây thực
phẩm). Những dòng này chính là những dòng mẹ của những tổ hợp lai đang
được sử dụng rộng rãi trong sản xuất như VL20, VL24, TH3-3, TH3-4, TH3-
5, TH7-2, HYT103, HYT108, LC212, LC270, HC1, Thanh ưu 3.
vọng trong vụ Xuân 2013. Đồng thời đánh giá đặc điểm sinh trưởng phát triển
của các dòng bố mẹ và tìm hiểu ảnh hưởng của một số biện pháp kỹ thuật đến
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 3
năng suất ruộng sản xuất hạt lai F1 để thiết lập qui trình sản xuất hạt lai F1.
PHẦN II
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
2.1.1.1. Lịch sử nghiên cứu và phát triển lúa lai
Ưu thế lai ở lúa đã được Jones W. (nhà di truyền học người Mỹ) thông
báo vào năm 1926 , những cây lai F1 có khả năng đẻ nhánh và năng suất hạt
cao hơn so bố mẹ. Tuy nhiên trong một thời gian dài ưu thế lai ở lúa vẫn chưa
được sử dụng rộng rãi như ở những cây trồng khác bởi vì lúa là cây tự thụ
phấn rất nghiêm ngặt, việc sản xuất hạt lai rất khó thực hiện.
Sau Jones, là các công trình nghiên cứu của Chang và cộng sự, 1971;
Brown, 1953; Oka, 1957… đã cung cấp thêm bằng chứng về sự xuất hiện ưu
thế lai ở lúa trên nhiều tính trạng hình thái, sinh lý, sinh hóa .
Tuy nhiên mãi đến năm 1958, các nhà khoa học Nhật Bản mới tạo ra
được dòng lúa bất dục đực di truyền tế bào chất , nhưng dòng này đến nay vẫn
chưa dùng để sản xuất hạt lai F1. Sau đó các nhà khoa học Mỹ năm 1969 và
IRRI năm 1972 công bố về việc tạo ra các dòng CMS nhưng việc ứng dụng ưu
thế lai ở lúa vào sản xuất chưa có kết quả. Vấn đề này chỉ giải quyết khi các
nhà khoa học Trung Quốc tìm được cây lúa dại bất dục đực ở đảo Hải Nam
năm 1964, họ đã lai với lúa trồng để tạo ra các dòng lúa bất dục đực di truyền
tế bào chất (CMS), dòng duy trì bất dục (B) và dòng phục hồi hữu dục(R), đây
là những công cụ di truyền hữu ích cho việc khai thác ưu thế lai ở lúa Lin
cảm ứng môi trường (EGMS) tỏ ra khả quan (Nguyễn Thị Gấm, 2003).
Năm 1973, Shi Mingsong phát hiện một số cây bất dục trong quần thể
của giống Nongken 58, ở độ dài ngày trên 14h chúng thể hiện tính bất dục,
ở độ dài ngày dưới 13h45' chúng lại biểu hiện hữu dục. Qua nghiên cứu ông
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 5
thấy tính trạng này do một cặp gen lặn trong nhân điều khiển. Theo Yuan
L.P., dòng Nongken 58 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 13h45'
(điều kiện 23-40
0
C). Theo Shi Mingsong (1973), thời kỳ mẫn cảm là phân
hoá gié cấp 1 đến hình thành tế bào mẹ hạt phấn (10-12 ngày trước trỗ)
(Quách Ngọc Ân, 2002).
Năm 1988, Murayama và cộng sự phát hiện dòng TGMS trên giống
Annongs từ dạng đột biến tự nhiên, quan sát thấy trong điều kiện nhiệt độ trên
27
0
C dòng này thể hiện bất dục, điều kiện dưới 24
0
C chúng thể hiện tính hữu
dục. Tính trạng này do gen lặn trong nhân quy định. 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 (Quách
Ngọc Ân, 2002).
Năng suất lúa lai
(Tấn / ha)
Năng suất lúa truyền thống
(Tấn / ha)
Diện tích
lúa lai
( nghìn ha)
1976 4,2 3,5 138,7
1977 5,4 3,5 2066,7
1978 5,4 3,8 4266,7
1979 5,3 4,1 5000,0
1980 5,3 3,9 4813,3
1981 5,3 4,1 5133,3
1982 5,9 4,4 5600,0
1983 6,4 4,8 6733,3
1984 6,4 5,0 8866,7
1985 6,5 4,8 8400,0
1986 6,6 4,9 8933,3
1987 6,6 4,8 10933,3
1988 6,6 4,5 12666,7
1989 6,6 4,8 13000,0
1990 6,7 5,3 15933,3
1991 6,6 4,6 17600,0
1992 6,6 5,0 15466,7
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 7
1993 6,7 5,0 15400,0
sẽ có tiềm năng 18 tấn/h a
(Cheng Shihua, 2012).
- Tăng mức độ ưu thế lai bằng cách lai chéo giữa các dòng lúa khác nhau.
Kết quả nghiên cứu cho thấy mức độ ưu thế lai theo thứ tự (Mẹ x Cha) từ lớn
đến nhỏ là: indica/japonica > indica/javanica > japonica/javanica >
indica/indica > japonica/japonica (Yuan.L.P, 2012).
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 9
Như vậy lấy giống lúa Oryza indica làm mẹ tiếp nhận phấn lúa của
giống Oryzae japonica sẽ phát huy ưu thế lai tối đa, nâng hiệu suất tích lũy
chất khô trên 90g/ngày, số hạt/cây trên 3.200 hạt, tăng tỷ lệ hạt chắt.
- Áp dụng các thành tựu của công nghệ sinh học như kỹ thuật nuôi cấy
túi phấn, đánh dấu phân tữ để tăng chất lượng hạt gạo và tính kháng sâu bệnh.
Năng suất lúa lai của Trung Quốc trong giai đoạn 2007-2010 là 7.200
kg/ha/vụ. Ngoài lượng hạt giống lúa lai cung cấp cho nhu cầu trong nước.
Hàng năm Trung Quốc xuát khẩu trên dưới 30.000 tấn hạt giống lúa lai cho
trên 40 nước trên thế giới.
Nhà nông học Trung Quốc Yuan Longping, được biết đến như là "cha đẻ
của lúa lai", cho biết rằng nhóm của ông đã làm việc trên một phiên bản mới
của lúa lai có năng suất cao và có thể hoàn thành nó vào năm 2012.
Trước đó, trong năm 1999 giống siêu lúa lai Trung Quốc thế hệ I đã đạt
năng suất 10.448 kg/ha/vụ, trong năm 2005 giống siêu lúa lai thế hệ II đã đạt
11.940 kg/ha/vụ.Yuan cho biết giống siêu lúa lai thế hệ III của ông dự kiến
cho năng suất 13,5 tấn/ha/vụ và năng suất tột đỉnh có thể đạt 1.000 kg mỗi
mẫu (đơn vị diện tích Trung Quốc tương đương 670 m
2
) tức khoảng 15
tấn/ha/vụ.
Tình hình phát triển và thương mại hóa sản xuất lúa lai ở Ấn Độ rất đáng
khích lệ. Từ năm 1990 đến 1996, hơn 700 giống lúa lai thử nghiệm được phát
triển và đánh giá, và năng suất lúa lai tăng thêm hơn 1 tấn/ha so với năng suất
trung bình của hơn 100 giống lúa cải tiến tốt nhất trên toàn Ấn Độ. Một số
giống lúa lai đã được canh tác thương mại.
Ưu điểm năng suất của các giống lai so với giống kiểm tra của Ấn Độ
dao động từ 16,2 đến 44,2%. Giống lúa lai CRH-1 được sản xuất trong nước
và giống PBH 71 từ Công ty nước ngoài Pioneer được khuyến cáo phát
triển. Bên cạnh đó, 6-8 giống lúa lai khác được bán trên thị trường bởi các
công ty kinh doanh hạt giống tư nhân.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 11 Bảng 2.2. Các giống lúa lai phát triển thành công ở Ấn ðộ
Giống lai
F1
Dòng bố/mẹ
Thời
gian
(ngày)
Năng suất thử
nghiệm
Lợi thế
so với
kiểm
tra (%)
Lai
Kiểm
20.000 ha, khối lượng hạt lai thu được là 30.000 tấn (AS Hari Prasad, 2012).
*Philippines
Philippines trở thành quốc gia thứ tư để tham gia vào sản xuất lúa lai tạo
ra cây lúa lai đầu tiên của mình vào năm 1993. Sự phát triển và sử dụng công
nghệ lúa lai như là một phương pháp tiếp cận chính cho năng suất lúa tăng
thêm đã thu hút được sự chú ý của Chính phủ.
Một Chương trình Thương mại lúa lai (HRCP) khởi xướng vào năm
2001, là chiến lược của chương trình Chính phủ (GMA) để đạt được tự cung
tự cấp gạo trong nước.
HRCP theo đuổi các mục tiêu sản xuất 135 ha vào năm 2002, 200.000 ha
vào năm 2003 và 300.000 ha vào năm 2004. Theo số liệu thống kê của chính
phủ Philippines, giống lúa lai trong giai đoạn 2001-2007 đã tăng năng suất
33% so giống cải tiến tốt nhất ở địa phương.Việc áp dụng giống lai của nông
dân còn chậm, khoảng 5% diện tích trồng lúa lai trong năm 2004 (208.000ha)
đến 11% diện tích năm 2005(360.000ha). Tuy nhiên đến năm 2010 diện tích
trồng lúa lai có xu hướng giảm xuống còn 200.000ha, năm 2011 diện tích
trồng lúa lai là khoảng 170.000ha trích theo Manuel Jose Regalado (2012).
Năng suất lúa lai thương phẩm của Philipines nhìn chung là chưa cao.
Năm 2001 chỉ đạt trung bình 5,44 tấn/ha, năm 2008 là 6,06 tấn/ha. Đến năm
2010, năng suất lúa lai cũng chỉ đạt 6,68 tấn/ha trích theo Manuel Jose
Regalado (2012).
Chính phủ Philippines có hạt giống lai được trợ cấp rất nhiều. Điều này
tạo ra cho phổ biến lúa lai vì nó phụ thuộc vào ngân sách của Chính phủ, đặc
biệt là trong thời gian của cuộc khủng hoảng tài chính và thâm hụt ngân sách,
Copyright: Tài liệu đại học ©