HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

BÙI VIẾT THƯ

NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO DÒNG BẤT DỤC ĐỰC
TẾ BÀO CHẤT VÀ DÒNG DUY TRÌ MỚI PHỤC VỤ
CHO CHỌN GIỐNG LÚA LAI BA DÒNG Ở VIỆT NAM

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2018


HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

BÙI VIẾT THƢ

NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO DÒNG BẤT DỤC ĐỰC
TẾ BÀO CHẤT VÀ DÒNG DUY TRÌ MỚI PHỤC VỤ
CHO CHỌN GIỐNG LÚA LAI BA DÒNG Ở VIỆT NAM

Chuyên ngành

: Di truyền và chọn giống cây trồng

Mã số

: 9620 111

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:
PGS.TS. Nguyễn Thị Trâm
PGS.TS. Vũ Thị Thu Hiền


tình giúp đỡ trong quá trình xử lý số liệu kết quả của luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ, nhân viên bộ phận R & D, cán bộ,
công nhân Trung Nghiên cứu và Phát triển Lúa lai thuộc Công ty TNHH Syngenta Việt
Nam đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn cha mẹ, vợ, các con trai, bạn bè, đồng nghiệp đã giúp đỡ
tôi trong nghiên cứu khoa học cũng nhƣ trong đời sống góp phần thúc đẩy việc hoàn
thành luận án này./.
Hà Nội, ngày 19 tháng 03 năm 2018
Nghiên cứu sinh

Bùi Viết Thƣ

ii


MỤC LỤC
Lời cam đoan

i

Lời cảm ơn

ii

Mục lục

iii

Danh mục từ viết tắt


Mục tiêu nghiên cứu

3

1.3.

Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

4

1.4.

Những đóng góp mới của đề tài

4

1.5.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

4

PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

6

2.1.

Cơ sở lý luận


15

2.3.

Các hệ thống bất dục đực sử dụng trong chọn giống lúa lai

18

2.3.1.

Hệ thống bất bất dục đực tế bào chất (Cytoplasmic Male Sterility-CMS)

18

2.3.2.

Hệ thống bất dục đực do gen nhân

33

2.4.

Phƣơng pháp chọn tạo bố mẹ lúa lai ba dòng

37

2.4.1.

Phƣơng pháp chọn tạo dòng mẹ (dòng CMS)



44

3.1.

Địa điểm và thời gian nghiên cứu

44

3.1.1.

Địa điểm nghiên cứu

44

3.1.2.

Thời gian nghiên cứu

44

3.2.

Vật liệu nghiên cứu

44

3.3.

Nội dung nghiên cứu


Nội dung 1: Lai giữa các dòng B truyền thống, đánh giá và chọn dòng B
mới mang tính trạng mục tiêu (Tạo dòng B mới)

3.4.2.

45

Nội dung 2: Lai dòng B mới với dòng A truyền thống, đánh giá và chọn
dòng A mới mang nhiều đặc điểm tốt (Tạo dòng A mới).

49

3.4.3.

Nội dung 3: Lai dòng A mới với các dòng R tốt, chọn tổ hợp F1 triển vọng

56

3.4.4.

Phân tích và xử lý số liệu

59

PHẦN 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
4.1.

60



Kết quả tạo dòng A mới (A2) từ tổ hợp lai (25A x B1)

73

4.2.3.

Tạo dòng A mới (A3) từ dòng B mới có nguồn gốc là cặp lai (II-32B x
25B) (B2)

4.2.4.

84

Tạo dòng A mới (A4) từ dòng B mới có nguồn gốc là cặp lai (II-32B x
25B) (B2)

97

4.3.

Lai tạo, chọn lọc tìm tổ hợp triển vọng mới

109

4.3.1.

Tuyển chọn, đánh giá dòng R

109


135

Danh mục các công trình đã công bố có liên quan đến luận án

136

Tài liệu tham khảo

137

Phụ lục

146

v


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Chữ viết đầy đủ/nghĩa tiếng Việt

25A

IR58025A

25B

IR58025B

ID

Indonesia Type (Dạng Indonesia)

QTL

Quantitative Trait Loci (Locus tính trạng số lƣợng)

IRRI

International Rice Research Institute
(Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế)

FAO

Food and Agricultural Oganization
(Tổ chức Nông nghiệp và Lƣơng thực Liên Hiệp Quốc)

NST

Nhiễm sắc thể

BC

Back cross (Lai trở lại)

D/R

Tỷ lệ dài/rộng


61

4.2.

Đặc điểm hình thái của 9 dòng thuần D1 tại Nam Định (vụ Xuân 2012)

63

4.3.

Đặc điểm lá và hạt của 9 dòng thuần D1 tại Nam Định (Vụ Xuân 2012)

64

4.4.

Đặc điểm nông sinh học của 9 dòng D1 tại Nam Định (Vụ Xuân 2012)

64

4.5.

Đặc điểm hình thái của 9 dòng thuần D2 tại Nam Định (Vụ Xuân 2012)

66

4.6.

Đặc điểm lá và hạt của 9 dòng thuần D2 tại Nam Định (Vụ Xuân 2012)



Độ bất dục đực của 9 dòng A2 ở các thế hệ lai lại từ F1 đến BC3F1 tại
Nam Định (Vụ Xuân 2013-Vụ Mùa 2014)

4.12.

Độ bất dục đực của 9 dòng A2 ở các thế hệ lai lại từ BC3F1-BC6F1
tại Nam Định (Vụ Mùa 2014-Vụ Xuân 2016)

4.13.

78

Kết quả đánh giá phản ứng của 9 dòng A2 với một số sâu bệnh chính ở
điều kiện đồng ruộng tại Nam Định (Vụ Mùa 2014).

4.16.

79

Kết quả đánh giá phản ứng của 9 dòng A2 với một số sâu bệnh chính ở
điều kiện đồng ruộng tại Nam Định (Vụ Xuân 2015).

4.17.

76

Một số đặc điểm nông sinh học của 9 dòng A2/B1 ở thế hệ BC3F1
tại Nam Định (Vụ Mùa 2014)



vii


4.20.

Kết quả đánh giá dạng hình của 9 dòng A3 tại Nam Định (Vụ Mùa 2014)

4.21.

Độ bất dục đực của 9 dòng A3 qua các thế hệ từ F1-BC3F1 tại Nam Định
(Vụ Xuân 2013-Vụ Mùa 2014)

4.22.

86

Độ bất dục đực của 9 dòng A3 ở các thế hệ từ BC3F1-BC6F1 tại Nam
Định (Vụ Mùa 2014-Vụ Xuân 2016)

4.23.

90

Kết quả đánh giá phản ứng của 9 dòng A3 với một số sâu bệnh chính ở
điều kiện đồng ruộng tại Nam Định (Vụ Mùa 2014)

4.26.

92


Kết quả phân tích hàm lƣợng amylose của 9 dòng A3

93

4.29.

Đặc điểm nông sinh học chính của các dòng A3/B2 ƣu tú tại Nam Định
(Vụ Xuân 2016)

94

4.30.

Kết quả đánh giá dạng hình của 9 dòng A4 tại Nam Định (Vụ Mùa 2014)

97

4.31.

Độ bất dục đực của 9 dòng A4 ở các thế hệ từ F1-BC3F1 tại Nam Định
(Vụ Xuân 2013-Vụ Mùa 2014)

4.32.

98

Độ bất dục đực của 9 dòng A4 ở các thế hệ từ BC3F1-BC6F1 tại Nam
Định (Vụ Mùa 2014-Vụ Xuân 2016)


104


4.37.

Kết quả lây nhiễm nhân tạo 9 dòng A4 với 2 chủng bạc lá ND4.1. và
X19.4 tại Nam Định và Thanh Hóa (Vụ Xuân 2016)

105

4.38.

Kết quả phân tích hàm lƣợng amylose của 9 dòng A4

106

4.39.

Một số đặc điểm nông sinh học chính của các A4/B2 ƣu tú tại Nam Định
(Vụ Xuân 2016)

4.40.

106

Một số đặc điểm cơ bản của các dòng R đƣợc đánh giá, tuyển chọn tại
Nam Định (Vụ Xuân 2015)

110


4.52.

125

Giá trị khả năng kết hợp riêng trên tính trạng năng suất cá thể của các
dòng bố mẹ tại Nam Định (vụ Xuân 2016)

4.51.

124

Giá trị khả năng kết hợp riêng trên tính trạng khối lƣợng 1000 hạt của
các dòng bố mẹ tại Nam Định (vụ Xuân 2016)

4.50.

123

Giá trị khả năng kết hợp riêng trên tính trạng tỷ lệ hạt chắc của các dòng
bố mẹ tại Nam Định (vụ Xuân 2016)

4.49.

122

Giá trị khả năng kết hợp riêng trên tính trạng số hạt chắc/bông của các
dòng bố mẹ tại Nam Định (Vụ Xuân 2016)

4.48.



Một số đặc điểm chất lƣợng gạo của các tổ hợp F1 triển vọng vụ Xuân 2017

132

ix


DANH MỤC HÌNH
STT

Tên hình

Trang

3.1.

Sơ đồ quá trình lai tạo và chọn lọc tìm dòng B mới

47

3.2.

Sơ đồ quá trình lai tạo và chọn lọc tìm dòng A mới

51

4.1.

Tỷ lệ thò vòi nhụy của các dòng A2 ƣu tú trong vụ Xuân 2016

Mã số: 9620 111

Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu chọn tạo đƣợc căp dòng A/B bất dục ổn định, mới có kiểu cây cải tiến,
thời gian sinh trƣởng ngắn, năng suất cao, chất lƣợng tốt, khả năng nhận phấn ngoài của dòng
A đƣợc cải thiện, làm đa dạng nguồn vật liệu từ đó tạo tổ hợp lúa lai ba dòng mới tốt, ổn định
và thích ứng với điều kiện sản xuất của Việt Nam.
Phƣơng pháp nghiên cứu
Thí nghiệm đánh giá các đặc điểm nông sinh học, bất dục đực, khả năng chống
chịu sâu bệnh trên đồng ruộng và lây nhiễm nhân tạo bệnh bạc lá, khô vằn… của nguồn
vật liệu và các thế hệ lai theo phƣơng pháp của IRRI, 2002.
Vật liệu sử dụng là IR58025A/B, BoA/B, II-32A/B, 21 dòng R triển vọng, giống
đối chứng là tổ hợp Nhị ƣu 838, Thái Xuyên 111.
Lai tạo theo phƣơng pháp truyền thống: Lai hữu tính, lai đơn khử đực thủ công,
lai giữa dòng bất dục đực với dòng duy trì và dòng phục hồi nhờ thụ phấn bằng tay,
cách ly bằng bao cách ly chuyên dụng.
Kết quả chính và kết luận
Kết quả chính
- Lai hữu tính 2 dòng duy trì (B) mới với nhau có thể kết hợp đƣợc những tính
trạng mong muốn vào một dòng B mới (kể cả khả năng duy trì bất dục đực tế bào chất
cho những dạng bất dục đực tế bào chất khác nhau).
- Tế bào chất bất dục ảnh hƣởng rất lớn đến độ ổn định của tính bất dục nhƣng
ít ảnh hƣởng đến mức độ biểu hiện của con lai về kiểu hình thân lá, dạng hình, dạng hạt
và năng suất của con lai F1.
- Tạo ra đƣợc 18 dòng B mới có nhiều đặc điểm nông sinh học tốt trong đó 9 dòng B
duy trì bất dục dạng WA và 9 dòng B duy trì cho cả hai dạng bất dục WA và ID.
- Tạo ra đƣợc 8 dòng A có nhiều đặc điểm tốt nhƣ thời gian sinh trƣởng ngắn,
khả năng đẻ nhánh tốt, độ thò vòi nhụy cao, độ bất dục ổn định.


có thời gian sinh trƣởng ngắn, năng suất cao hơn đối chứng Nhị ƣu 838 từ 11-35%,
dạng hình cây và chất lƣợng đƣợc cải thiện có thể đƣa vào khảo nghiệm so sánh ở các
vùng sinh thái và tiến tới đƣa vào hệ thống khảo nghiệm quốc gia.

xii


THESIS ABTRACT
PhD candidate: Bui Viet Thu
Thesis title: “Breeding new male sterility and maintainance lines to support for three
lines hybrid breeding in Vietnam”
Major: Genetics and plan breeding

Code: 9620 111

Educational organization: Vietnam National University of Agricultural (VNUA)
Research Objectives
Study and breeding new A and B lines with good characteristics, good plan type,
short growth duration, good quality, high out crossing and using different cytoplasm types
to use for three line hybrid breeding for stable and wide adaptation in Vitenam contidions.
Materials and Methods
Methods:
- Experiments to evaluate agronomy characteristics, sterility, and pest, diseases
tolerant in hot spot and artificial inoculate condition of source materials and newly
developed materials follow IRRI standard, 2002
- Materials: IR58025A/B, BoA/B, II-32A/B, 21 R promosing lines, Nhi uu 838,
Thai Xuyen 111 combination.
- Crossing method: Used conventional crossing method, emasculation crossing,
crossing between CMS and maintenance lines by hand pollinated and cover by
pollination bags.

WA type of cytoplasm and other 4 lines have both WA and ID types of cytoplasm. The
new developed A lines have suitable grow duration (72-78 days) from sowing to
flowering in summer season, short and strong sterm (54-79 cm), strait leafs, high
tillering ability (8-11 panicle/hill), big panicle (172-197 spikelets), slender grain type,
some of them have aromar, low amylose, high stigmar exsersion (60-73%) high out
crossing.
3) Evaluated 40 combination of 8 new A lines with 5 R were identified 4 A
lines are A2-17, A3-4, A4-7, A4-8 had specific combining ability of yield componences
expecial plant yield. These F1 of 4 A lines gave higher yield compare to Nhiuu 838 and
two promising combinations A2-17/R632 và A3-4/R1532 were selected. Evaluated 19
combinations out of 121 combinations of 8 A lines with 16 R lines, 3 promissing
combinations A4-8/R2210, A3-4/R93 and A2-9/R2214 were selected. Those hybrids
have suitable growth duration, higher yield compare to check Nhiuu 838 from 11-35%,
good plan type, improved grain quality and can be sent for evaluation in testing
locations and after that for national registration trials.

xiv


PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Lúa lai là một trong những thành tựu khoa học nông nghiệp lớn nhất thế
giới trong nửa cuối của thế kỷ 20. Trong sản xuất, lúa lai có thể cho năng suất
cao hơn lúa thuần 20-30% theo Yuan et al. (1988). Lúa lai đƣợc sử dụng lần
đầu tiên vào năm 1976, đến năm 1996, diện tích gieo trồng đã chiếm 50% tổng
diện tích trồng lúa của Trung Quốc, thành công này đã tạo tiền đề cho phát triển
lúa lai ở nhiều nƣớc trồng lúa trong đó có Việt Nam.
Ở Việt Nam, lúa lai bắt đầu đƣợc nghiên cứu từ những năm 1980 tại một
số đơn vị nghiên cứu với các vật liệu chủ yếu có nguồn gốc từ Trung Quốc, Viện
nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) và Ấn Độ. Với phƣơng châm đi tắt, đón đầu, áp

tính bất dục không ổn định khi nhân dòng mẹ.
Từ những năm 90, các tổ hợp dùng dòng BoA làm mẹ cũng đƣợc sử dụng
rộng rãi trong sản xuất tại Việt Nam nhƣ Bắc ƣu 64, Bắc ƣu 903, Bắc ƣu 253…vì
có ƣu điểm là cho năng suất cao và sản xuất hạt lai F1 dễ vì dòng mẹ có nhiều
đặc điểm sinh học tốt nhƣ tỷ lệ thò vòi nhụy và sức sống vòi nhụy cao, góc mở
vỏ trấu lớn và thời gian mở vỏ trấu dài… nhƣng hạt lai bị hở vỏ trấu nhiều dẫn
đến nẩy mầm ngay trên bông trƣớc khi thu hoạch hoặc dễ bị mọt, mốc gây hại
trong kho bảo quản giống, mặt khác con lai F1 có phản ứng nhẹ với ánh sáng
ngày ngắn nên chỉ phát triển đƣợc trong vụ Mùa trên đất 2 vụ lúa/ năm.
Một cản trở nữa trong sử dụng những dòng mẹ II-32A và BoA là chúng
đều cho con lai có chất lƣợng gạo từ trung bình đến kém. Một dòng mẹ khả quan
hơn là IR58025A cho con lai có chất lƣợng gạo rất tốt nhƣng sản xuất hạt lai lại
cho năng suất thấp hơn so với II-32A và BoA.
Việc nghiên cứu và chọn tạo các dòng bố mẹ, đặc biệt là tạo các dòng A, B
mới để phát triển sản xuất lúa ba dòng ở Việt Nam đến nay vẫn chƣa có nhiều kết
quả khả quan đƣợc công bố và ứng dụng trong sản suất. Chúng ta chƣa tạo đƣợc
dòng CMS mới nào thực sự phù hợp với điều kiện Việt Nam để sử dụng cho chọn
tạo giống lúa lai ba dòng có năng suất cao, phẩm chất tốt, chống chịu đƣợc một số
sâu bệnh đồng ruộng chính (bạc lá, rầy nâu) và thích ứng với điều kiện Việt Nam.
Và nhƣ Yuan et al. (1988) đã tổng kết thì việc duy trì duy nhất nền di truyền tế bào
chất dạng hoang dại “WA” đơn điệu của một số ít dòng mẹ s tiềm ẩn rất nhiều rủi
ro trong sản xuất lúa lai do các yếu tố bất thuận về đất đai, thời tiết hay sâu bệnh hại
gây ra.
Song song với lúa lai ba dòng, từ năm 1989, Việt Nam cũng đã nhập nội
một số tổ hợp lúa lai hai dòng của Trung Quốc. Các tổ hợp này đều cho năng

2


suất cao, khả năng chống chịu với sâu bệnh hại đồng ruộng tƣơng đối khá. Tuy

cải tiến, thời gian sinh trƣởng ngắn, năng suất cao, chất lƣợng tốt, khả năng nhận
phấn ngoài của dòng A đƣợc cải thiện, làm đa dạng nguồn vật liệu phục vụ chọn tạo
giống lúa lai ba dòng mới ổn định và thích ứng với điều kiện sản xuất của Việt Nam.

3


1.3. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
1.3.1. Đối tƣợng nghiên cứu
- Sử dụng các dòng A, B (BoA/B, 25A/B, II-32A/B) đã phổ biến trong
sản xuất do các cơ quan nghiên cứu trong nƣớc nhập nội và chọn tạo từ Trung
Quốc và IRRI.
- Sử dụng các dòng R làm bố bao gồm các dòng nhập nội từ Trung Quốc
(R838, Q5) và một số dòng R tốt trong tập đoàn công tác của Công ty Syngenta
Việt Nam.
1.3.2. Phạm vi nghiên cứu
Đề tài tập trung đánh giá đặc điểm nông sinh học, đặc điểm bất dục/hữu
dục của dòng A, B, R và các thế hệ lai trở lại để chọn ra dòng A/B mới, từ đó lai
các dòng A mới với R, đánh giá đặc điểm nông sinh học và tiềm năng cho năng
suất của con lai F1 để tuyển chọn ra những tổ hợp lai mới triển vọng để khảo
nghiệm và phát triển cho sản xuất.
1.4. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI
- Chọn tạo thành công 18 dòng B có đặc điểm nông sinh học tốt nhƣ
thời gian sinh trƣởng ngắn, số bông/khóm nhiều, kiểu hình đẹp, tỷ lệ thò vòi
nhụy cao...trong đó có 09 dòng B duy trì bất dục đực cho dạng bất dục đực tế
bào chất WA và 9 dòng B có khả năng duy trì bất dục đực cho cả hai dạng bất
dục đực tế bào chất là WA và ID.
- Chọn tạo thành công 8 dòng CMS mới ƣu tú có nhiều đặc điểm tốt nhƣ
độ bất dục đực ổn định, khả năng nhận phấn ngoài tốt, có khả năng kết hợp với
các dòng R triển vọng cho con lai có tiềm năng năng suất và chất lƣợng cao, khả