BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
HOÀNG

THỊ HẢI

CHỌN THUẦN DÒNG Bố MẸ CỦA MỘT số Tổ HỢP
LÚA LAI BA DÒNG CHẤT LƯỢNG CAO

LUẬN VĂN THẠC sĩ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng Mã số: 60.62.05
Nguời huớng
dẫn khoa
học: 1.
PGS.TS.
NGUYÊN
VÃN HOAN
2.

PGS.TS.
NGUYỄN
TRÍ HOÀN

HÀ NỘI - 2008


LỜI CAM ĐOAN
LỜI CAM ĐOAN



Hà Nội ngày thống năm 2008
Tốc giả

4
4


Hoàng Thị HảiMỤC LỤC


43
mKết quả nghiên cứu và thảo luận
1.1.
1.2.

6

Kết quả thí nghiệm 1 : Chọn lọc dòng bố mẹ (IR58025A,


DANH MỤC BIỂU Đồ
DANH MỤC BÁNG

1.3.

STT

Tên bảng

Trang

4.7.

Với lượng dân số ngày một tăng nhanh, diện tích đất canh tác có xu

hướng giảm dần dẫn đến nguy cơ an ninh lương thực khó đảm bảo cho trên một tỷ
người vào những năm đầu của thế kỷ 21 này. Người ta ước tính đến năm 2030, sản
lượng lúa của thế giới phải tăng thêm 60% so với sản lượng năm 1995 để có thể
cung cấp đủ cho nhu cầu của con người. Vì vậy, toàn thế giới đang tập trung khai
thác và sử dụng ưu thế lai cây lương thực trong đó có cây lúa nước.
4.8.

Thực tế cho thấy, lúa lai có thể cho năng suất cao hơn 20% so với lúa

thuần. Vì vậy, trong những năm qua, lúa lai đã trở thành một trong những cây lương
thực cho năng suất và hiệu quả khá cao.
4.9.

ở Việt Nam, lúa lai bắt đầu được nghiên cứu từ những năm 1980 tại

một số đơn vị nghiên cứu. Nguồn vật liệu chủ yếu có nguồn gốc từ Trung Quốc,
Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI) và Ấn Độ. Với phương châm đi tắt, đón đầu,
áp dụng những thành tựu khoa học về lúa lai trên thế giới, Việt Nam bước đầu đã
thu được nhiều kết quả rất đáng khích lệ.
4.10.

Tuy nhiên, thực tế hiện nay là đa số các giống lúa lai đang được

trồng ở Việt Nam là những giống lúa được nhập khẩu từ Trung Quốc, chúng ta vẫn
phải nhập trên 80% giống lúa F, từ Trung Quốc về sản xuất ở Việt Nam. Việc phụ
thuộc vào các giống lúa lai Trung Quốc khiến chúng ta không thể chủ động được kế

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

- Kết quả của đề tài có thể chọn ra các dòng bố mẹ tốt, cho con lai có ưu thế
lai cao, năng suất ổn định phục vụ sản xuất hạt lai F, nhằm mở rộng diện tích trồng
các giống lúa lai nội địa có chất lượng cao ở Việt Nam.
- Kết quả của đề tài giúp phần nào chủ động về giống bố mẹ phục vụ cho
sản xuất hạt lai F, trong nước, tiếp giảm giá thành hạt giống lúa lai F,.

1.4.

Đối tượng và phạm vỉ nghiên cứu của đề tài

4.13.

Nội dung nghiên cứu chọn thuần nguồn bất dục đực IR58025A là rất

lớn. Do điều kiện thời gian và thực tế yêu cầu ngoài sản xuất mà chúng tôi chỉ tập
trung nghiên cứu chọn thuần các dòng IR58025A, IR58025B, RTQ5, R838, PM3
phục vụ cho quá trình sản xuất các tổ hợp lai HYT83, HYT92 và HYT100. Đây là
những tổ hợp lúa lai ba dòng chất lượng tốt đã được công nhận và được ưa chuộng
trong sản xuất cũng như thị trường tiêu thụ gạo miền Bắc nước ta.

9
9


2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ cơ sở KHOA HỌC
4.14.

2.1.

> Chọn thời vụ nhân thích hợp sao cho thu được năng suất chất lượng hạt
giống tốt nhất.

2.2.

Sơ lược quá trình nghiên cứu và sử dụng ưu thế lai ở lúa.

4.19.

Ưu thế lai (Heterosis) là một thuật ngữ để chỉ tính hơn hẳn của con

lai F, so với bố mẹ chúng về các tính trạng hình thái, khả năng sinh trưởng, sức
sống, sức sinh sản, khả năng chống chịu và thích nghi, năng suất, chất lượng hạt và
các đặc tính khác.
4.20.

Hiện tượng ưu thế lai đã được biết đến từ lâu. Năm 1763, nhà thực

vật học người Nga gốc Đức là Kolreuter đã phát hiện được hiện tượng ưu thế lai ở
cây thuốc lá khi trồng thuốc lá Nga cạnh thuốc lá Peru [43].

10
10


4.21.

Trên cây lúa, ưu thế lai lần đầu tiên được công bố bởi nhà thực vật

học người Mỹ là J.w. Jones trên những tính trạng số lượng và năng suất lúa. Tiếp


Bố, mẹ càng khác xa nhau về mặt di truyền thì ưu thế lai thể hiện

càng cao nhưng dễ dẫn đến hiện tượng bất thụ và bán bất thụ do tương tác giữa gen
nhân và tế bào chất, cũng như xảy ra tái tổ hợp rất mạnh giữa các gen khác nhau (Li
z, 1988) [44],
4.25.

Trên thực tế, các nhà chọn tạo giống thường quan tâm đến ưu thế lai

của các tính trạng liên quan đến hiệu quả kinh tế như năng suất cao, chất lượng tốt,
thích ứng rộng và chống chịu được sâu bệnh. Ưu thế lai có thể có giá tri dương hoặc
giá tri âm tùy theo mục đích của các nhà chọn giống.
4.26.

Trung Quốc bắt đầu nghiên cứu lúa lai từ năm 1964, chỉ 12 năm sau

Trung Quốc đã là nước đầu tiên trên thế giới trồng lúa lai thương mại. Nhờ mở rộng
diện tích gieo cấy lúa lai nhanh chóng nên mặc dù diện tích lúa của
4.27.

Trung Quốc đã giảm đi một cách rõ rệt từ 36,5 triệu ha năm 1975

xuống còn 30,5 triệu ha năm 2000 nhưng sản lượng lúa tăng lên đáng kể
theo các năm từ 128,726 triệu tấn (1975) lên 190,111 triệu tấn (2000) trong
đó đóng góp của lúa lai đã làm tăng thêm 300 triệu tấn thóc.

11
11


Kết quả đuợc Nguyễn Văn Luật và cộng sụ công bố năm 1990, từ 28

dòng CMS của Trung Quốc và IRRI đánh giá về tính bất dục đục, các đặc điểm
nông sinh học, khả năng thích ứng...thấy ba dòng cải tiến của IRRI có nhiều uu
điểm hơn cả, có thể sử dụng chúng làm nguồn vật liệu chính để sản xuất con lai Fj
đó là dòng V20A, IR58025A, IR62829A [14].
4.33.

Một số dòng phục hồi có triển vọng cho ba dòng CMS trên cũng đã

đuợc đánh giá qua lai thử. Song việc ứng dụng kỹ thuật lúa lai trong giai đoạn này
còn có nhiêu hạn chế đặc biệt là tỷ lệ đậu hạt của dòng mẹ còn thấp vì vậy năng suất
hạt thu được chỉ từ 450 đến 1.200kg/ ha.
4.34.

Cũng theo Nguyễn Văn Luật và cộng sụ thì ở thời kỳ này chuơng

trình nghiên cứu lúa lai tập trung vào các nội dung chủ yếu sau:

12
12


- Đánh giá các dòng CMS nhập nội và xác định các dòng duy tri (dòng B),
dòng phục hồi (dòng R) triển vọng.
- Xây dựng qui trình sản xuất F, phù họp ở Việt Nam.
- Đánh giá ưu thế lai vẽ năng suất của con lai F, và xác đinh những tổ họp
lúa lai triển vọng.
4.35.


dòng CMS có khả năng thích ứng cao là IR58025A, IR66707AJR62829A,
IR64608A, IR68888A, IR67684A, IR64607A, PMS10A.
4.40.

Còn đối với các tỉnh phía Bắc, qua 4 năm nghiên cứu và đánh giá, đã

chọn lọc ra đuợc 14 dòng CMS có khả năng thích ứng cao, bao gồm các dòng
Zenshan97A, BoA, Kim23A, OMS1A, IR58025A, IR62829A, PMS1A, PMS1

13
13


OA...(Nguyễn Trí Hoàn, 1995) [11], trong đó có một số dòng đã đuợc sử dụng rộng
rãi cho quá trinh sản xuất hạt lai F, của các tổ họp Shanyou 63, Shanyou Quế99,
Boyou 64, Kim you Quế99, HYT57, HYT83, HYT100...
4.41.

Ngoài ra có hàng trăm dòng R và một số loài lúa dại cũng đã đuợc

thu thập và đánh giá phục vụ cho mục đích tạo giống lúa lai.
4.42.

Để tạo đuợc các dòng CMS thích ứng với điều kiện nhiệt đới, 132 tổ

họp lai xa khác loài giữa lúa dại và lúa trồng đã đuợc thục hiện và phát triển thông
qua kỹ thuật cứu phôi và lai lại. Cũng thông qua chuơng trình này, 8 dòng CMS từ
năm nguồn lúa dại Oryza rufipogon, Oryza nỉvara ... đã đuợc tạo ra. 4 trong số 8
dòng đó có nguồn tế bào chất bất dục từ lúa dại Đồng Tháp kết hợp với nhân của
giống IR66, IR70, PMS2B, V20B. 5 trong số 8 dòng CMS mới tạo ra trong nuớc là

việt phù hợp với điều kiện vụ Mùa ở miền Bắc nước ta (Nguyễn Trí Hoàn và cộng
sự, 1996) [10].
4.46.

Trung tâm Nghiên cứu Lúa lai-Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp

Việt Nam đã tiến hành lai thử gần 2.000 tổ hợp [26]. Qua đánh giá sơ bộ, 138 F, cho
năng suất cao hơn đối chứng CR203 là 20%, trong đó có 13 F, năng suất vượt
CR203 trên 50% các cặp lai thử này chủ yếu dùng mẹ là ZhenShan97A, TeA,
Kim23A, BoA, IR58025A, IR62829A... (Quách Ngọc Ân, 1994) [1],
4.47.

Nhiều tổ họp lúa lai chất lượng cao đã được chọn lọc và lai tạo trong

nước như HYT57, HYT82, HYT83 ... đặc biệt tổ hợp HYT57 đã được công nhận
khu vực hoá cho vụ Mùa trung (Hoan N.T, 2001) [36].
4.48.

Hai tổ hợp mang gen kháng Rầy nâu biotype2, đó là CT95-1 (L) có

mẹ là Kim23A và CT95-2 (L) có mẹ là Bo A đã được Viện Bảo vệ Thực vật lai tạo
ra (Lê Văn Thuyết và cộng sự, 1995) [23].
4.49.

Viện Di truyền Nông nghiệp đã tạo ra nhiều tổ họp cho năng suất

cao, thích ứng rộng, trong đó tiêu biểu là tổ họp B0A/DTI2 (Viện Di truyền Nông
nghiệp, 1995) [27],
4.50.



nuớc đứng thứ hai trong xuất khẩu gạo tại châu Á. Việc sử dụng giống lúa lai F, đã
trở thành nhu cầu không thể thiếu đuợc của nông dân ở nhiều tỉnh miền Bắc và một
số tỉnh miền Trung Việt Nam hiện nay.

2.3. Sơ lược quá trình nghiên cứu hệ thống bất dục đực trong chọn
4.55. giống lúa lai.
4.56.

Bất dục đực ở thực vật nói chung và ở lúa nói riêng là hiện tượng hạt

phấn bị thui chột nên không có sức sống và mất khả năng thụ tinh, nhưng bộ phận
sinh sản cái của hoa (noãn) vẫn có khả năng thụ phấn và thụ tinh bình thường. Hiện
tượng bất dục đực được tạo ra là kết quả của đột biến tự nhiên, đột biến nhân tạo
hoặc lai xa. Bất dục đực được chia làm 2 nhóm trên cơ sở sự sai khác về bản chất di
truyền.

16
16

4.57.

o Bất dục đực tế bào chất (Cytoplasmic Male Sterility-CMS)

4.58.

o Bất dục đực nhân (Nuclear Male Sterility)


2.3.1. Dòng bất dục đực tế bào chất.

bào chất ở lúa đó chính là dòng CMS Japónica tạo ra từ tế bào chất của lúa
Indica Birco (PI297120). Tiếp sau đó là Carnahan cũng tìm ra dòng bất dục
đực tếbào chất của lúa bằng phương pháp lai xa, tạo ra dòng CMS từ việc sử
dụng tế bào chất của glaberrima và nhân giống Colusa của Mỹ.
4.64.

Cũng vào năm 1972 Athwal và Virmani tạo dòng CMS bằng việc

thay nhân của giống Pankhari 203 vào tế bào chất của giống lúa nửa lùn Taichung
Nativa 1. Nhưng dòng này không ổn định, dạng hình kém và mẫn cảm với ánh sáng.
4.65.

Năm 1964, Yuan Long Ping đã tìm được cây lúa bất dục đực ở giống

Đồng tình vạn tiên (Indica) và ông bắt đầu nghiên cứu nó (L.P.Yuan, 1989) [54],
Đến năm 1970 Libihu đã tìm ra giống lúa dại bất dục đực tế bào chất ở dạng WA
(Wild Abortive) đầu tiên, đây cũng là tiền thân của sự ra đời các dòng bất dục đực tế
bào chất hiện nay đang được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới. Dạng bất
dục đực WA có đặc điểm là rất ổn định.
4.66.

Bằng phương pháp lai tích lũy (backcross), người ta đã chuyển được

tế bào chất bất dục đực dạng này vào nhiều giống khác nhau và tạo ra được nhiều
dòng CMS khác nhau để tăng hiệu quả sử dụng của nó.
4.67.

Các giống lúa lai hiện đang được sử dụng ngoài sản xuất tới 85% là

giống được tạo ra trên cơ sở của các dòng bất dục đực dạng WA (L.P.Yuan, 1989)


Để thuận lợi cho quá trình nghiên cứu và sử dụng, có thể phân loại

các dòng CMS nhu sau (L.P.Yuan et al, 1989) [54]:
4.71.

*. Phân loại bất dục đực tế bào chất theo đặc điểm di truyền.

4.72.

Đối với lúa, hệ thống bất dục đục tế bào chất có gen N nằm ở tế bào

chất kiểm soát tính hữu dục đục, gen s nằm ở tế bào chất kiểm soát tính bất dục đục,
gen R nằm ở nhân tế bào kiểm soát tính hữu dục đục, gen r nằm ở nhân tế bào chất
kiểm soát tính bất dục đục. Dựa vào đặc điểm di truyền vẽ tính bất dục đục (CMS)
thành hai nhóm:

19


Sơ đồ di truyền bất dục đực giao tử thể
Sơ đồ di truyền của dòng bất dục đực bào tử thể

4.73.
> Bất dục đục bào tử thể (Sporophytic): Hạt phấn bất dục đục do
kiểu gen của thể bào tử qui định, khi kiểu gen của thể bào tử là S(rr) thì bao
phấn có màu trắng, hạt phấn bị thui chột, nhăn nheo, không nhuộm màu
dung dịch I- KI 1%. Bất dục đực dạng này có tính ổn định, khi trỗ không
thoát cổ bông, phổ phục hồi hẹp. Loại bất dục này bao gồm các dòng CMS
có tế bào chất thuộc nhóm WA và G.Dòng mẹ S(rr) X Dòng bố N(RR)

thuộc nhóm BT, Tian, Hồng liên.
Dòng mẹ S(rr) X Dòng bố N(RR)

4.78.

Fj S(Rr) hữu thụ

4.79.

4.80.

Giao tử đực

Giao tử caỉ^^\^

20
20

4.81.

S(R)
hữu dục

tụ thụ

4.82.

S(r)
bất dục



Không
thụ tinh

4. 2.
4. 89.

4.90.

*. Phân loại bất dục đực tế bào chất dựa trên đặc điểm hình thái

của hạt phấn và phản ứng của hạt phấn với I-KI1%.
4.91.

Dựa theo đặc điểm hình thái hạt phấn của các dòng CMS Li & Zhu

(1988) [44] và một số tác giả khác (L.P.Yuan et al, 1989) [54] đã chia các dòng
CMS làm 3 nhóm:

21
21


4.92.
> Nhóm bất dục điển hình : Hạt phấn có hình tam giác, hình thoi,
hình cầu khuyết vỏ nhăn nheo. Hạt phấn thoái hoá vào thời kỳ sớm, đơn
nhân, không nhuộm màu dung dịch I-KI1 %.Nhóm bất dục hạt phấn có
dạng hình cầu'. Các hạt phấn trong bao phấn không đều nhau, không nhuộm
màu trong dung dịch I-KI 1%, hạt phấn thoái hoá ở thời kỳ hai nhân.
> Nhóm bất dục hạt phấn nhuộm màu: Hạt phấn hình cầu nhuộm màu từng

(Z.Li & Yuan, 1980 [45]; C.Shinjyo, 1975 [47]).
4.98.

Sau những nghiên cứu về nguyên nhân gây bất dục đực tế bào chất,

bản chất di truyền của bất dục đực tế bào chất. Các nhà khoa học đã đưa ra một số

22
22


phuơng pháp chọn dòng bất dục đục tế bào chất nhu sau:
4.99.

*. Nháp nôi: là phuơng pháp chọn giống mất ít thời gian và có hiệu

quả cao. Các dòng vật liệu đuợc nhập nội vào Việt Nam cần tiến hành chọn lọc,
phân lập, đánh giá khả năng thích ứng của chúng để đua vào sử dụng có hiệu quả
4.100. *. GáV dỏt biến: Có thể chọn tạo ra dòng bất dục đục tế bào chất
mới bằng phuơng pháp gây đột biến nhân tạo hoặc chọn lọc từ đột biến tụ nhiên
4.101. Theo một số tác giả (Nguyễn Thị Trâm, 1995 [25]; S.S.Virmani et al,
1986 [52]; S.S.Vữmani & B.H.Wan, 1988 [50]) thì việc sử dụng nguồn tế bào chất
bất dục đục sẵn có để lai tích luỹ nhằm tạo ra những dòng bất dục đục tế bào chất có
kiểu gen di truyền mong muốn. Các dòng CMS hiện nay đang sử dụng trong sản
xuất chủ yếu đuợc tạo ra từ phuơng pháp này.
4.102. *■ Sứ duns kỹ thuât cấy chuyên nhân: Lấy nhân tế bào của một số
4.103.

giống chuyển vào tế bào chất của giống khác để tạo dòng CMS mong



BC2 (Hoàn toàn bất dục đực)

4.112. Lai trở lại liên tục 5- 6 đời.

4.113.
4.114.
4.115.

Dòng CMS mới bền vững.

(Hoàn toàn bất dục đực)

(BC- Backcross: Lai trở lại).

4.116. - Lai xa giữa các loài phụ lúa trồng Indica/ Japónica; Indica/
Javanica; Japónica/ Javanica có khả năng chon được con lai bất dục ở thể hệ phân
ly, kiểu bất dục “BT” của Nhật, Tiên 3 của Trung Quốc được chọn từ các cặp lai loại
này.
4.117. - Lai giữa các giống cùng loài phụ ít có cơ hội chọn ra các dạng bất
dục. Tuy nhiên, nếu chọn bố mẹ là các giống địa phương cổ truyền chưa được cải
tiến vẫn có thể tạo ra các dạng bất dục mới. Kiểu bất dục “G” và “ZhenDin 28 A”
thu đuợc từ tổ hợp lai loại này (Nguyễn Thị Trâm, 1995) [25].

24
24


4.118. *. Sửduns kỹ thuât MAS.
4.119. Có thể sử dụng kỹ thuật MAS để chọn tạo các dòng A, B, R phục vụ

4.130.

4. 3.

4.131. Con lai giữa A và B đuợc gọi là A.
4.132. Một dòng duy trì (dòng B) có thể duy trì đuợc một hay một số dòng
bất dục đục. Dòng duy trì đuợc cho là tốt thì nhất thiết phải có độ thuần quần thể
cao, dạng hình phù hợp, ổn định và phải cung cấp nhiều phấn cho dòng bất dục đục
(Nguyễn Thị Trâm, 1995) [25].
4.133. Dòng duy tri là một công cụ di truyền đặc biệt, để giữ dòng A. Nếu
không có dòng B thì không thể nhân đuợc dòng A bằng hạt, mà phải nhân vô tính.
Khi lai A X B sẽ thu được hạt lai do có thụ phấn chéo giữa dòng A và dòng B. Hạt
lai này khi gieo sẽ mọc thành cây bất dục nên gọi là nhân dòng A để phân biệt với
quá trình sản xuất hạt lai Fj.
4.134. Muốn tìm đuợc dòng duy trì trong một tập đoàn rất nhiều giống lúa
cần phải có dòng A bất dục đục để lai thử. Mỗi tổ họp lai thử cần 40-50 hạt lai. Gieo

25
25