Luận Văn Đánh Giá Các Dòng Tgms Mới Và Khả Năng Sử Dụng Trong Chọn Tạo Giống Lúa Lai Hai Dòng Ở Phía Bắc Việt Nam.doc

Nhận viết đề tài trọn gói – ZL: 0934 573 149 – Luanvantot.com
TẢI TÀI LIỆU KẾT BẠN ZALO : 0934 573 149
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
PHẠM VĂN THUYẾT
ĐÁNH GIÁ CÁC DÒNG TGMS MỚI VÀ KHẢ NĂNG SỬ
DỤNG TRONG CHỌN TẠO GIỐNG LÚA LAI HAI DÒNG
Ở PHÍA BẮC VIỆT NAM
NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2017

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
PHẠM VĂN THUYẾT
ĐÁNH GIÁ CÁC DÒNG TGMS MỚI VÀ KHẢ NĂNG SỬ
DỤNG TRONG CHỌN TẠO GIỐNG LÚA LAI HAI DÒNG Ở
PHÍA BẮC VIỆT NAM
Chuyên ngành : Di truyền và chọn giống cây trồng
Mã số : 62 62 01 11
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Lê Quốc Doanh
PGS.TS. Trần Văn Quang
HÀ NỘI – 2017

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên
cứu đƣợc trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chƣa từng sử dụng bảo
vệ để lấy bất kỳ học vị nào
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã đƣợc cám
ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều đƣợc ghi rõ nguồn gốc
Hà Nội, ngày....... tháng.......năm 2017
Tác giả luận án
Phạm Văn Thuyết

i

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án, tôi đã nhận đƣợc
sự hƣớng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè,
đồng nghiệp và gia đình.
Nhân dịp hoàn thành luận án, cho phép tôi đƣợc bày tỏ lòng kính trọng và biết
ơn sâu sắc PGS.TS. Lê Quốc Doanh và PGS.TS. Trần Văn Quang đã tận tình hƣớng
dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập
và thực hiện đề tài.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ
môn Di truyền và Chọn giống cây trồng, Khoa Nông học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam
đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức Viện Nghiên cứu và
Phát triển cây trồng, Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho
tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ công chức Cục Trồng trọt và
Phòng Cây lƣơng thực, Cây thực phẩm đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt
quá trình thực hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn gia đình, ngƣời thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều
kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận án./.
Hà Nội, ngày ... tháng ... năm 2017
Nghiên cứu sinh
Phạm Văn Thuyết

ii

MỤC LỤC
Lời cam đoan i
Lời cảm ơn ii
Mục lục iii
Danh mục chữ viết tắt vii
Danh mục các bảng ix
Danh mục các hình xiii
Trích yếu luận án xiv
Thesis abstract xvi
PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1
1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2
1.3 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 3
1.4 Những đóng góp mới của luận án 3
1.5 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 4
PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5
2.1 Tình hình nghiên cứu và phát triển lúa lai trong và ngoài nƣớc 5
2.1.1 Nghiên cứu và phát triển lúa lai trên thế giới 5
2.1.2 Nghiên cứu và phát triển lúa lai trong nƣớc 9
2.2 Hệ thống bất dục sử dụng trong chọn giống lúa lai hai dòng 12
2.2.1 Bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm nhiệt độ (TGMS) trên lúa 13
2.2.2 Bất dục di truyền nhân mẫn cảm quang chu kỳ (PGMS) ở lúa 14
2.3 Phƣơng pháp chọn tạo các dòng bố mẹ lúa lai hai dòng 15
2.3.1 Phƣơng pháp tạo dòng mẹ lúa lai hai dòng 15
2.3.2 Phƣơng pháp tạo dòng bố lúa lai 18
2.4 Di truyền tính trạng mùi thơm, kích thƣớc hạt và các yếu tố cấu thành
năng suất ở lúa 20
2.4.1 Di truyền tính thơm 20
2.4.2 Di truyền của kích thƣớc hạt 22
2.4.3 Di truyền một số tính trạng liên quan đến năng suất 23

iii

2.5 Nghiên cứu chọn tạo giống lúa lai chất lƣợng 25
2.6 Khả năng kết hợp của các dòng bố, mẹ lúa lai 27
2.7 Nghiên cứu khả năng chịu nóng của lúa 29
2.8 Một số nghiên cứu về biện pháp kỹ thuật sản xuất hạt lúa lai F1 33
2.8.1 Xác định thời vụ sản xuất hạt lai F1 33
2.8.2 Nghiên cứu tỷ lệ hàng bố mẹ 34
2.8.3 Nghiên cứu mật độ và số dảnh cơ bản 35
2.8.4 Nghiên cứu sử dụng GA3 để nâng cao năng suất hạt lai F1 35
2.9 Biện pháp kỹ thuật thâm canh lúa lai 36
2.9.1 Đặc điểm sử dụng dinh dƣỡng của lúa lai 36
2.9.2 Kỹ thuật thâm canh lúa lai 38
PHẦN 3 VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40
3.1 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 40
3.1.1 Địa điểm nghiên cứu 40
3.1.2 Thời gian nghiên cứu 40
3.2 Vật liệu nghiên cứu 41
3.3 Nội dung nghiên cứu 41
3.3.1 Nội dung 1: Đánh giá đặc điểm nông sinh học của dòng mẹ TGMS mới
và dòng bố, đặc điểm tính dục của dòng mẹ và khả năng chịu nóng của
dòng bố 41
3.3.2 Nội dung 2: Đánh giá đặc điểm nông sinh học của con lai F1; khả năng
kết hợp của các dòng mẹ TGMS mới và dòng bố. 41
3.3.3 Nội dung 3: Tuyển chọn tổ hợp lúa lai hai dòng có thời gian sinh trƣởng
ngắn, năng suất cao, chất lƣợng tốt và chịu nóng. 41
3.3.4 Nội dung 4: Xây dựng qui trình sản xuất tổ hợp lúa lai hai dòng có triển
vọng HQ21 (E15S/R29). 42
3.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 42
3.4.1 Nội dung 1: Đánh giá đặc điểm nông sinh học của dòng mẹ TGMS mới
và dòng bố, đặc điểm tính dục của dòng mẹ và khả năng chịu nóng của
dòng bố 42
3.4.2 Nội dung 2: Đánh giá đặc điểm nông sinh học của con lai F1; khả năng
kết hợp của các dòng mẹ TGMS mới và dòng bố. 46

iv

3.4.3 Nội dung 3: Tuyển chọn tổ hợp lúa lai hai dòng có thời gian sinh trƣởng
ngắn, năng suất cao, chất lƣợng tốt và chịu nóng. 48
3.4.4 Nội dung 4: Xây dựng qui trình sản xuất tổ hợp lúa lai hai dòng có triển
vọng HQ21 (E15S/R29) 50
3.5 Phƣơng pháp phân tích số liệu 53
PHẦN 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 54
4.1 Đặc điểm nông sinh học của các dòng mẹ TGMS mới và dòng bố, đặc
điểm tính dục của dòng mẹ TGMS mới và khả năng chịu nóng của các
dòng bố 54
4.1.1 Đánh giá đặc điểm nông sinh học của các dòng mẹ TGMS mới và dòng bố 54
4.1.2 Quá trình chuyển đổi tính dục của các dòng mẹ TGMS mới 64
4.1.3 Đánh giá đặc điểm nông sinh học và xác định gen qui định tính mẫn cảm
nhiệt độ của các dòng TGMS mới và các dòng TGMS phổ biến. 67
4.1.4 Đánh giá ảnh hƣởng của nhiệt độ cao, đến quá trình nở hoa, đặc điểm
nông sinh học của các dòng bố trong điều kiện xử lý nhân tạo 77
4.2 Đánh giá một số đặc điểm của con lai F1 và khả năng kết hợp của các
dòng mẹ TGMS mới và các dòng bố 79
4.2.1 Đánh giá một số đặc điểm của con lai F1; khả năng kết hợp của các dòng
mẹ TGMS mới và dòng bố trong vụ Xuân 2014 79
4.2.2 Đánh giá một số đặc điểm của con lai F1; khả năng kết hợp của các dòng
mẹ TGMS mới và dòng bố trong vụ Mùa 2014 88
4.3 Tuyển chọn tổ hợp lúa lai hai dòng có thời gian sinh trƣởng ngắn, năng
suất cao, chất lƣợng tốt và chịu nóng 99
4.3.1 Kết quả khảo sát các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ Mùa 2013 99
4.3.2 Kết quả so sánh các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ Xuân và Mùa 2014 108
4.3.3 Đánh giá ảnh hƣởng của nhiệt độ cao đến quá trình nở hoa và hình thành
hạt của các tổ hợp lúa lai ha dòng mới trong điều kiện tự nhiên và nhân
tạo ở vụ Mùa 2014 116
4.4 Xây dựng quy trình sản xuất tổ hợp lúa lai hai dòng HQ21 (E15S/R29) 118
4.4.1 Kết quả hoàn thiện quy trình sản xuất hạt lai F1 tổ hợp HQ21 118
4.4.2 Kết quả hoàn thiện quy trình canh tác giống lúa lai hai dòng HQ21 126

v

PHẦN 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 130
5.1 Kết luận 130
5.2 Đề nghị 131
Danh mục các công trình công bố liên quan đến luận án 132
Tài liệu tham khảo 133
Phụ lục 146

vi

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ/nghĩa tiếng Việt
AFLP
APSA
AT
BAC
BD
CMS
CT
CSSLs
ĐBSCL
D/R
Đ/C
ĐKTN
ĐKNK
DNA
EGMS
FAO
GCA
IAARD
IRRI
KL
KNKH
Amplified Fragment Length Polymorphism
(Đa hình khuyếch đại các đoạn chiều dài)
Asia and Pacific Seed Association
(Hiệp hội hạt giống châu Á - Thái Bình Dƣơng)
Aromatic TGMS line (Dòng TGMS thơm)
Bacterial Artificial Chromosome
(Nhiễm sắc thể nhân tạo của vi khuẩn)
Bất dục
Cytoplasmic Male Sterile (Bất dục đực tế bào chất)
Công thức
Chromosome segment substitution lines
(Dòng đƣợc thay thế một đoạn nhiễm sắc thể
Đồng bằng sông Cửu Long
Dài/rộng
Đối chứng
Điều kiện tự nhiên
Điều kiện nhà kính
DeriboNucleic Acid (Axit đêoxiribonuclei)
Environment sensitive Genic Male Sterile
(Dòng bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với môi trƣờng)
Food and Agriculture Oganization
(Tổ chức Lƣơng thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc)
General Combining Ability (Khả năng kết hợp chung)
Indonesian Agency for Agricaltural Research and Development
(Viện Nghiên cứu và Phát triển Nông nghiệp Indonesia)
International Rice Research Institute (Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế )
Khối lƣợng
Khả năng kết hợp

vii

MAS
NS
NST
PCR
PGMS
QTL
RAPD
RFLP
SCA
SSR
TGMS
TGST
ƢTL
VX
VM
WCG
Marker Assisted Selection (Chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử)
Năng suất
Nhiễm sắc thể
Polymerase Chain Reaction (Phản ứng chuỗi trùng lặp)
Photoperiod sensitive Genic Male Sterile
(Dòng bất dục đực chức năng di truyền nhân mẫn cảm ánh sáng)
Quantitative Trait Loci (Locus tính trạng số lƣợng)
Random Amplified Polymorphic DNA
(Đa hình các đoạn DNA đƣợc khuyếch đại ngẫu nhiên)
Restriction Fragments Length Polymorphism
(Đa hình chiều dài đoạn cắt giới hạn)
Specific combining ability (Khả năng kết hơp riêng)
Simple Sequence Repeates (Đa hình các đoạn lặp lại đơn giản)
Thermosensitive Genic Male Sterile
(Dòng bất dục đực chức năng di truyền nhân mẫn cảm nhiêt độ)
Thời gian sinh trƣởng
Ƣu thế lai
Vụ Xuân
Vụ Mùa
Wide Compatility Gene (Gen tƣơng hợp rộng)

viii

DANH MỤC CÁC BẢNG
STT Tên bảng Trang
2.1 Diện tích và năng suất lúa thuần và lúa lai của một số nƣớc trồng lúa ở
Châu Á trong năm 2012 8
3.1 Tên, trình tự và nhiệt độ gắn của các marker sử dụng trong phản ứng PCR 45
4.1 Thời gian qua các giai đoạn sinh trƣởng của các dòng mẹ TGMS mới và
dòng bố 55
4.2 Một số tính trạng số lƣợng của các dòng mẹ TGMS mới và dòng bố trong
năm 2013 57
4.3 Một số đặc điểm hình thái của các dòng TGMS mới và dòng bố 60
4.4 Mức độ nhiễm sâu bệnh tự nhiên của các dòng TGMS mới và dòng bố
trong năm 2013 61
4.5 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng TGMS mới và
dòng bố trong năm 2013 63
4.6 Quá trình chuyển đổi tính dục của các dòng TGMS mới trong vụ Xuân 2013 65
4.7 Quá trình chuyển đổi tính dục của các dòng TGMS mới trong vụ Mùa 2013 66
4.8 Thời gian qua các giai đoạn sinh trƣởng của các dòng TGMS trong vụ
Xuân 2014 67
4.9 Một số tính trạng số lƣợng của các dòng TGMS trong vụ Xuân 2014 69
4.10 Một số đặc điểm hình thái của các dòng TGMS trong vụ Xuân 2014 70
4.11 Bảng đánh giá điểm mùi thơm trên lá và trên nội nhũ của các dòng
TGMS trong vụ Xuân 2014 71
4.12 Tỷ lệ vƣơn vòi nhụy và thời gian nở hoa trên bông của các dòng TGMS
trong vụ Xuân 2014 72
4.13 Mức độ nhiễm sâu bệnh tự nhiên của các dòng TGMS trong vụ Xuân 2014 73
4.14 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng TGMS trong
vụ Xuân 2014 74
4.15 Kết quả xác định gen tms của các dòng TGMS 76
4.16 Đặc điểm nở hoa của các dòng bố nghiên cứu trong điều kiện nhà kính
vụ Xuân 2014 78

ix

4.17 Kết quả đánh giá khả năng chịu nóng của các dòng bố trong điều kiện
nhà kính vụ Xuân 2014 79
4.18 Một số đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lai trong vụ Xuân 2014 80
4.19 Đánh giá mức độ nhiễm sâu bệnh trên đồng ruộng của các tổ hợp lai
4.20 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lai trong vụ
Xuân 2014 84
4.21 Giá trị khả năng kết hợp chung của các dòng bố mẹ ở một số tính trạng
4.22 Khả năng kết hợp riêng của các dòng bố mẹ trên một số tính trạng trong
vụ Xuân 2014 87
4.23 Thời gian qua các giai đoạn sinh trƣởng của các tổ hợp lai trong vụ Mùa 2014 89
4.24 Một số đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lai trong vụ Mùa 2014 90
4.25 Đánh giá sâu bệnh hại của các tổ hợp lai trong vụ Mùa 2014 91
4.26 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lai trong vụ
Mùa 2014 93
4.27 Một số chỉ tiêu chất lƣợng gạo các tổ hợp lai trong vụ Mùa 2014 94
4.28 Tổng hợp kết quả đánh giá cảm quan cơm bằng phƣơng pháp cho điểm
(Tiêu chuẩn 10TCN590-2004) 95
4.29 Khả năng kết hợp chung của các dòng bố mẹ trên một số tính trạng trong
vụ Mùa 2014 97
4.30 Khả năng kết hợp riêng của các dòng bố mẹ trên một số tính trạng trong
vụ Mùa 2014 98
4.31 Một số đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ
Mùa 2013 100
4.32 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lúa lai hai
dòng trong vụ Mùa 2013 102
4.33 Một số tính trạng liên quan đến chất lƣợng thƣơng trƣờng của các tổ
hợp lúa lai hai dòng trong vụ mùa 2013 104
4.34 Điểm đánh giá các chỉ tiêu chất lƣợng cơm của các tổ hợp lúa lai hai
dòng trong vụ mùa 2013 106
4.35 Tổng hợp kết quả chọn các tổ hợp lúa lai hai dòng bằng chỉ số chọn lọc 107

x

4.36 Thời gian qua các giai đoạn sinh trƣởng của các tổ hợp lúa lai hai dòng
mới trong vụ Xuân và Mùa 2014 109
4.37 Đặc điểm hình thái của các tổ hơp lúa lai hai dòng mới trong vụ Xuân 2014 110
4.38 Một số đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lúa lai hai dòng mới trong
vụ Xuân và Mùa 2014 111
4.39 Mức độ nhiễm sâu bệnh của các tổ hợp lúa lai hai dòng mới trong vụ
Xuân và Mùa 2014 112
4.40 Các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lúa lai hai dòng mới trong
4.41 Năng suất của các tổ hợp lúa lai hai dòng mới trong vụ Xuân và Mùa 2014 113
4.42 Một số chỉ tiêu chất lƣợng gạo của các tổ hợp lúa lai hai dòng mới trong
4.43 Hình dạng hạt gạo của các tổ hợp lúa lai hai dòng mới trong vụ Xuân và
Mùa 2014 115
4.44 Bảng tổng hợp kết quả đánh giá cảm quan cơm bằng phƣơng pháp cho
điểm trong vụ Xuân và Mùa 2014 (Tiêu chuẩn 10TCN 590-2004) 116
4.44 Đặc điểm nở hoa của các tổ hợp lai trong điều kiện xử lý nhiệt độ trong
buồng khí hậu nhân tạo ở vụ Mùa 2014 117
4.45 Một số tính trạng biểu hiện khả năng chịu nóng của các tổ hợp lúa lai hai
dòng mới trong điều kiện nhân tạo ở vụ Mùa 2014 118
4.47 Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng bố mẹ và con lai F1 của tổ
hợp lai HQ21 trong vụ Mùa 2015 119
4.48 Mức độ nhiễm sâu bệnh tự nhiên của các dòng bố - mẹ trên ruộng sản
xuất hạt lai F1 tổ hợp lai HQ21 trong vụ Mùa 2015 120
4.49 Ảnh hƣởng của tỷ lệ hàng bố mẹ đến các yếu tố cấu thành năng suất và
năng suất hạt lai F1 tổ hợp HQ21 trong vụ Mùa 2015 121
4.50 Ảnh hƣởng của lƣợng phân bón đến các yếu tố cấu thành năng suất và
năng suất hạt lai F1 tổ hợp HQ21 trong vụ Mùa 2015 122
4.51 Thời gian nở hoa tung phấn của các dòng bố mẹ tổ hợp lai HQ21 trong
vụ Mùa 2015 123
4.52 Ảnh hƣởng của lƣợng phun GA3 đến chiều cao cây cuối cùng của dòng
bố mẹ tổ hợp lai HQ21 trong vụ Mùa 2015 123

xi

4.53 Ảnh hƣởng của lƣợng phun GA3 đến chiều dài cổ bông, tỷ lệ trỗ thoát và
tỷ lệ hoa ngậm của dòng mẹ E15S trong vụ Mùa 2015 124
4.54 Ảnh hƣởng lƣợng phun GA3 đến sức sống vòi nhụy của dòng mẹ E15S
thông qua tỷ lệ đậu hạt trong vụ Mùa 2015 125
4.55 Ảnh hƣởng của liều lƣợng GA3 đến các yếu tố cấu thành năng suất và
năng suất sản xuất hạt lai F1 tổ hợp HQ21 trong vụ Mùa 2015 126
4.56 Ảnh hƣởng mật độ cấy và lƣợng phân bón đến thời gian sinh trƣởng, các yếu
tố cấu thành năng suất và năng suất tổ hợp lai HQ21 trong vụ Xuân 2015 127
4.57 Ảnh hƣởng mật độ cấy và lƣợng phân bón đến thời gian sinh trƣởng, các
yếu tố cấu thành năng suất và năng suất tổ hợp lai HQ21 trong vụ Mùa 2015 129

xii

DANH MỤC CÁC HÌNH
STT Tên hình Trang
2.1 Quá trình triển khai các nội dung nghiên cứu của đề tài 40
4.1 Điện di sản phẩm PCR phát hiện gen tms5 bằng chỉ thị C365-1 76
4.2 Điện di sản phẩm PCR phát hiện gen tms4 bằng chỉ thị RM257 77

xiii

TRÍCH YẾU LUẬN ÁN
Tên tác giả: Phạm Văn Thuyết
Tên Luận án: Đánh giá các dòng TGMS mới và khả năng sử dụng trong chọn tạo giống
lúa lai hai dòng ở phía Bắc Việt Nam.
Chuyên ngành: Di truyền và Chọn giống cây trồng Mã số: 62.62.01.11
Cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Mục đích nghiên cứu
Sàng lọc đƣợc các dòng bố mẹ mới có nhiều đặc điểm nông sinh học tốt, đặc
điểm tính dục ổn định, khả năng kết hợp cao, chịu nóng tốt phục vụ cho công tác chọn
tạo giống lúa lai hai dòng có thời gian sinh trƣởng ngắn, năng suất cao, chất lƣợng tốt
và chịu nóng ở các tỉnh phía Bắc Việt Nam.
Phƣơng pháp nghiên cứu
- Đánh giá đặc điểm nông sinh học, đặc điểm hình thái, sâu bệnh và năng suất
theo phƣơng pháp của Viện Nghiên cứu lúa quốc tế (2002).
- Đánh giá tính dục: kiểm tra tính dục bằng phƣơng pháp hiển vi quang học (lấy
bao phấn nhuộm trong dung dịch I-KI 1%, soi trên kính hiển vi), chọn những cá thể có
phấn bất dục 100% (Yuan and Xi, 1995).
- Tách chiết DNA theo phƣơng pháp CTAB rút gọn (De la Cruz, 1997).
- Quy trình PCR để xác định gen tms: sử dụng các cặp mồi tƣơng ứng với các gen
và IR24 làm đối chứng âm. Chu trình nhiệt cho PCR: 94o
C trong 2‟ và 30 chu kỳ: 94o
C
trong 5‟‟, 33-55o
C trong 30‟‟, 72o
C trong 30‟‟ và 72o
C trong 7‟. Điện di: sản phẩm chạy
PCR đƣợc điện di trên gel agarose 4%, 100V trong 60‟ và nhuộm với Ethilium Bromide
0,5 µg/ml sau đó quan sát bằng máy soi gel UV. Sử dụng các chỉ thị bao gồm: 01 chỉ thị
RAPD (OPB19), 01 chỉ thị STS (F18F/F18RM) và 04 chỉ thị SSR (RM11,
RM257, C365-1 và RM3351).
- Đánh giá ảnh hƣởng của nhiệt độ cao đến quá trình nở hoa, đặc điểm nông sinh
học của các dòng cho phấn (dòng bố) và con lai F1 theo phƣơng pháp của Fu et al., (2012)
- Đánh giá mùi thơm trên lá theo phƣơng pháp của Sood and Siddip (1978) và
cho điểm theo thang điểm của IRRI (2002). Đánh giá mùi thơm của nội nhũ và cho
điểm theo phƣơng pháp Kibria et al. (2008).
- Đánh giá tỷ lệ gạo xay, tỷ lệ gạo xát, tỷ lệ gạo nguyên, tỷ lệ trắng trong thực
hiện theo phƣơng pháp của (Govindewami and Ghose, 1969).
- Đánh giá chất lƣợng cơm bằng cảm quan và cho điểm theo thang điểm của tiêu
chuẩn 10TCN 590-2004 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn.
- Phân tích khả năng kết hợp theo Chƣơng trình phân tích phƣơng sai LINE *
TESTER Ver.2.0 của Nguyễn Đình Hiền (1995).
- Số liệu thí nghiệm đƣợc xử lý thống kê bằng chƣơng trình Excel và phân tích

xiv

phƣơng sai (ANOVA) bằng phần mềm IRRISTAT ver 5.0.
Kết quả chính và kết luận
- Các dòng TGMS có thời gian sinh trƣởng ngắn, 132-137 ngày trong vụ Xuân,
92-98 ngày trong vụ Mùa, ngắn hơn đối chứng từ 3-10 ngày; có 15-16 lá/thân chính,
cây thuộc dạng bán lùn, trỗ nghẹn đòng, nhiễm nhẹ sâu bệnh, năng suất cá thể thời kỳ
hữu dục đạt 2,1-16,0 gam/khóm. Các dòng TGMS có ngƣỡng chuyển đổi tính dục từ 24,2-
24,30
C và tỷ lệ vòi nhụy vƣơn ra ngoài vỏ trấu từ 69,1-91,0%, dòng E13S và E15S có mùi
thơm ở cả lá và nội nhũ. Trong số 16 dòng TGMS đánh giá, tất cả đều mang gen bất dục
mẫn cảm với nhiệt độ là tms5, duy nhất dòng T827S có thêm gen tms4.
- Các dòng bố có thời gian sinh trƣởng ngắn, 127-142 ngày trong vụ Xuân, 90-104
ngày trong vụ Mùa, có 14-16 lá/thân chính, chiều cao cây trung bình, cao hơn các dòng mẹ
từ 51,1-61,0cm nên thuận lợi cho quá trình thụ phấn trong sản xuất hạt lai F1. Các dòng bố
có năng suất cá thể từ 15,9-19,9 gam/khóm, nhiễm nhẹ sâu bệnh, đặc biệt 08 dòng bố có khả
năng chịu nóng tốt là: R16, R29, 11X37, R92, R94, 11X75, D1, RTQ2.
- Những dòng bố mẹ có khả năng kết hợp chung cao về số bông trên khóm là
dòng E13S, R11 và R29; về số hạt trên bông là dòng T7S, R2, R29; về số hạt chắc trên
bông là dòng E13S, T827S, R2, R29; về khối lƣợng 1000 hạt là dòng E15S, R2, R92,
R527; về năng suất lý thuyết là dòng E15S, R2, R29, R92, R527; về năng suất thực thu
là dòng E13S, E15S, R2, R29. Khả năng kết hợp riêng cao về năng suất thực thu thì
dòng mẹ T7S có khả năng kết hợp với dòng bố R2, R14 và R92; dòng mẹ E15S với
dòng bố R14 và R92; dòng mẹ E17S với dòng bố R527; dòng mẹ E30S với dòng bố R2;
dòng mẹ T827S với dòng bố R29 và R527; dòng mẹ TG1 với dòng bố R14 và R527.
- Khảo sát 45 tổ hợp lai đã chọn đƣợc 13 tổ hợp lai có triển vọng là: E13S/R2,
E13S/R29, E13S/R94, E15S/R14, E15S/R16, E15S/R29, E15S/R92, E15S/R94,
E17S/R2, E17S/R14, E17S/R16, E17S/R29, E17S/R94. Thông qua thí nghiệm so sánh
13 tổ hợp lai có triển vọng đã chọn đƣợc 02 tổ hợp lai triển vọng nhất là E15S/R29 và
E13S/R2. Hai tổ hợp lai trên có thời gian sinh trƣởng ngắn (123-132 ngày trong vụ
Xuân và 98-105 ngày trong vụ Mùa), cây cao trung bình, năng suất thực thu cao hơn đối
chứng TH3-3 trong vụ Xuân và tƣơng đƣơng với đối chứng trong vụ Mùa, nhiễm nhẹ
sâu bệnh, có hạt gạo thon dài, tỷ lệ gạo xát cao, cơm ngon, đặc biệt tổ hợp lai E15S/R29
có khả năng chịu nóng tốt.
- Bƣớc đầu thiết lập qui trình sản xuất hạt lai F1 tổ hợp E15S/R29 (HQ21) trong vụ
Mùa tại vùng đồng bằng sông Hồng, cụ thể: thời vụ gieo dòng bố 1 sau dòng mẹ 3 ngày,
dòng bố 2 gieo sau dòng bố 1 là 3 ngày; tỷ lệ cấy hàng bố mẹ là 2 bố 14 mẹ; bón phân với
lƣợng 120 kg N + 60 kg P2O5 + 60 kg K2O/ha; và phun GA3 với lƣợng 160 gam/ha.
- Tại vùng đồng bằng sông Hồng, thâm canh tổ hợp lúa lai hai dòng HQ21 đạt
năng suất cao, trong vụ Xuân nên cấy với mật độ 35 khóm/m2
và bón phân với lƣợng
120 kg N + 120 kg P2O5 + 120 kg K2O/ha; trong vụ Mùa nên cấy với mật độ 40
khóm/m2
và bón phân với lƣợng 100kg N + 100kg P2O5 + 100kg K2O/ha.

xv

THESIS ABSTRACT
PhD. candidate: Pham Van Thuyet
Thesis title: The evaluation of new TGMS lines and usability in two-line hybrid rice
breeding for Northern provinces of Vietnam.
Major: Plant Genetics and Breeding Code: 62.62.01.11
Education organization: Vietnam National University of
Agriculture Research Objectives
To select new parent lines with good agronomical characteristics, stable sexual
characteristics, high combining ability, good heat tolerance to breed two-line hybrid rice
with short growth duration, high yield, good quality and heat tolerance in the Northern
provinces of Vietnam.
Materials and Methods
- The evaluation of agronomical characteristics, morphology, pest and yield
according to the method of the International Rice Research Institute (2002).
- Sexual characteristics were exanimated by optical microscope method (Yuan
and Xi, 1995).
- DNA extraction by CTAB method (De la Cruz, 1997).
- PCR procedure for determining tms genes: using primer pairs corresponding to
genes with IR24 as negative control. Temperature cycles for PCR: 94o
C for 2' and 30
cycles: 94o
C for 5'', 33-55o
C for 30'', 72o
C for 30''and 72o
C for 7'. Electrophoresis: PCR
product was analyzed on 4% agars gel, 100V in 60' and stained with Thulium Bromide
0.5μg/ml then observed with UV gel detector. The molecular markers include: 01
RAPD marker (OPB19), 01 STS marker (F18F/F18RM) and 04 SSR markers (RM11,
RM257, C365-1 and RM3351).
- The evaluation of the effects of high temperature to flowering, agronomical
characteristics of pollinator lines and F1 combinations according to Fu et al., (2012)
- The evaluation of leaf aroma by Sood and Siddip method (1978) and scoring
on IRRI (2002). Evaluation of fragrance endosperm and scoring according to Kibria et
al. (2008).
- The evaluation of milled rice, milled rice, head rice, white rate according to
Govindewami and Ghose (1969).
- The evaluation of boil rice quality and scoring according to the 10TCN 590-
2004 of Ministry of Agriculture and Rural Development.
- Analysis of the combining ability by LINE* TESTER Ver.2.0 software of
Nguyen Dinh Hien (1995).
- Experimental data were statistically analyzed by Excel and IRRISTAT ver 5.0.
softwares.

xvi

Main findings and Conclusions
- TGMS lines have short growth duration from 132-137 days in the spring season,
92-98 days in the summer season, shorter than the check variety from 3-10 days; there are
15-16 leaves/main plant, semi dwarf, stunted, light infection of pest, individual yields of
2.1-16gram/hill. The TGMS lines have a critical sterile point (CSP) that is 24.2-24.30
C
and the stigma of outward husk is 69.1-91.0%; E13S and E15S lines have fragrance
both in leaves and endosperm. All of 16 TGMS lines evaluated which carry thermo-
sensitive genic male sterile gene tms5, only the T827S line added the tms4 gene.
- The pollinator lines have short growth duration, 127-142 days in the spring
season, 90-104 days in the summer season, with 14-16 leaves/main plant, medium
height, higher than female line about 51.1-61.0cm that should be outcrossing in F1 seed
production. The pollinator lines have an individual yield of 15.9-19.9 grams/hill, light
infection of pest; especially 08 pollinator lines have good heat tolerance: R16, R29,
11X37, R92, R94, 11X75, D1, RTQ2.
- The parent lines have a high general combining ability (GCA) for panicle
number/hill are E13S, R11 and R29; for number of spikelet/panicle are T7S, R2 and
R29; for number of fill spikelet/panicle are E13S, T827S, R2 and R29; for 1,000 grain
weight are E15S, R2, R92 and R527; for theoretical yields are E15S, R2, R29, R92 and
R527; for actual yields are E13S, E15S, R2 and R29. The high special combining ability
(SCA) of actual yields, the T7S female line combine with the pollinator lines: R2, R14
and R92; female line E15S combine with pollinator lines: R14 and R92; female line
E17S combine with the pollinator line R527; female line E30S combine with the
pollinator line R2; female line T827S combine with pollinator lines: R29 and R527;
female line TG1 combine with pollinator lines: R14 and R527.
- The thirteen of promising combination were selected through evaluation of 45
hybrid combinations that are: E13S/R2, E13S/R29, E13S/R94, E15S/R14, E15S/R16,
E15S/R29, E15S/R92, E15S/R94, E17S/R2, E17S/R14, E17S/R16, E17S/R29 and
E17S/R94. Through the comparison of 13 promising hybrid combinations, the two most
promising hybrid combinations were selected the E15S/R29 and E13S/R2. The two
hybrid combinations have short growth duration (123-132 days in spring season and 98-
105 days in summer season), average yield was higher than check variety (TH3-3) in
spring season and equivalent in summer season, light infection to pest, long grain, high
milling rate, delicious boil rice, especially combination E15S/R29 has good heat
tolerance.
- Initially set up procedure of F1 seed production combination E15S/R29
(HQ21) in the summer season in the Red River delta, such as: sowing first time
pollinator line after the female line is 3 days, sowing second time pollinator line after
first time pollinator line is 3 days; the rate of male/female is 2/14; fertilizer dosage is
120 kg N + 60 kg P2O5 + 60 kg K2O/hectare; and sprayed GA3 with 160 gram/hectare.
- In the Red River Delta, cultivation of commercial combination HQ21 with
high yield should be transplanting 35 hills/m2
and fertilizer dosage 120 kg N + 120 kg
P2O5 + 120 kg K2O/hectare in spring season; transplanting 40 hills/m2
and fertilizer
dosage 100 kg N + 100 kg P2O5 + 100 kg K2O/hectare in the summer season.

xvii

PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Ở Việt Nam, sản xuất lúa lai thƣơng phẩm tăng nhanh kể cả về diện tích
và năng suất. Năm 2016, diện tích lúa lai đạt 650.000 ha, chiếm 9,0% diện tích
lúa cả nƣớc. Trong đó, diện tích lúa lai trong vụ Xuân chiếm 58% và vụ Mùa
chiếm 42% tổng diện tích lúa lai gieo trồng. Hiện tại có khoảng 94% diện tích lúa
lai đƣợc gieo cấy ở các tỉnh phía Bắc, trong đó vùng Đồng bằng sồng Hồng
chiếm 40,7%, Trung du miền núi phía Bắc 25,6%, Bắc Trung bộ 27,2%, Duyên
hải Nam Trung bộ 4,9% và Tây Nguyên 1,6%. Năng suất lúa lai năm 1996 đạt
5,57 tấn/ha đến năm 2016 đạt 6,31 tấn/ha (Cục Trồng trọt, 2016).
Từ năm 1989, Việt Nam đã nhập nội một số tổ hợp lúa lai hai dòng, các tổ
hợp này đều cho năng suất cao, chống chịu khá với sâu bệnh hại. Tuy nhiên, diện
tích chƣa đƣợc mở rộng là do giá hạt lai khá cao không phù hợp với điều kiện
ngƣời nông dân; công nghệ nhân dòng bất dục đực và sản xuất hạt lai F1 còn gặp
nhiều khó khăn (Cục Trồng trọt, 2015).
Chính vì vậy công tác nghiên cứu, chọn tạo lúa lai hai dòng đƣợc triển
khai, các nghiên cứu tập trung vào chọn tạo các dòng bố mẹ. Để công tác chọn
tạo đạt hiệu quả tốt, cần phải có đƣợc các vật liệu bố mẹ mới phù hợp với điều
kiện trong nƣớc, có đặc điểm nông sinh học tốt, khả năng kết hợp cao và dễ sản
xuất hạt lai, con lai F1 có năng suất cao và ổn định, chất lƣợng gạo tốt, nhiễm
nhẹ sâu bệnh (Nguyễn Thị Trâm và cs., 2010).
Đến năm 2016, các nhà khoa học Việt Nam đã chọn tạo thành công các
dòng mẹ TGMS nhƣ T29S, T47S, TGMS-VN01, TGMS 7, TGMS 11, T1S-96,
103S, T7S, 135S, AMS30, 827S, TG1, BoS..; các dòng bố R2, R3, R4, R5, R7,
R20, R24, RTQ5. Các dòng bố mẹ trên có đặc điểm nông sinh học tốt, khả năng
cho ƣu thế lai cao và là bố mẹ của các tổ hợp lai hai dòng: Việt lai 20, Việt lai
24, TH3-3, TH3-4, TH3-5, HYT108, TH3-7, LC212, LC270,... Các tổ hợp này
có năng suất cao, chất lƣợng khá, thời gian sinh trƣởng ngắn nên diện tích ngày
càng đƣợc mở rộng (Cục Trồng trọt, 2016).
Hiện nay, tình trạng biến đổi khí hậu diễn ra hết sức phức tạp. Theo Ủy ban
liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC), trong 100 năm qua, nhiệt độ trung bình
toàn cầu tăng 0,5-0,7°C và sẽ tăng thêm 1,5-4,5°C vào năm 2050. Ngoài làm nƣớc
biển dâng (tan băng), nhiệt độ tăng còn ảnh hƣởng trực tiếp đến năng suất

1

cây trồng. Khi nhiệt độ tăng thêm 1°C, năng suất lúa sẽ giảm 10%, năng suất ngô
giảm 5-20% và sản lƣợng cây lƣơng thực giảm trung bình 15% (IPCC, 2007).
Tại Việt Nam, Trần Thọ Đạt và Vũ Thị Hoài Thu (2013) cho rằng nhiệt
độ tăng kết hợp hạn hán sẽ ảnh hƣởng đến sự phân bố của cây trồng, đặc biệt
làm giảm năng suất, cụ thể là năng suất lúa của vụ Xuân có xu hƣớng giảm mạnh
hơn so với năng suất lúa của vụ Mùa. Ƣớc tính, năng suất lúa Xuân ở vùng đồng
bằng sông Hồng có thể giảm 3,7% vào năm 2020 và giảm tới 16,5% vào năm
2070; năng suất lúa Mùa sẽ giảm 1% vào năm 2020 và giảm 5% vào năm 2070
nếu không có các biện pháp ứng phó kịp thời và hiệu quả.
Số liệu khí tƣợng của Trung tâm dự báo khí tƣợng thủy văn Trung ƣơng,
tại khu vực miền Bắc trong vòng 5 năm trở lại đây, nhiệt độ trung bình đầu tháng
5 và tháng 8 luôn ở mức cao dao động từ 27,5-31o
C, mức nhiệt cao nhất trong
ngày vào khoảng từ 10h-16h có thể lên tới 37-40o
C. Nhiệt độ cao cục bộ và kéo
dài đã ảnh hƣởng lớn đến sự phát triển của cây trồng đặc biệt là cây lúa, vì đây là
giai đoạn trỗ bông, nở hoa.
Do nhận thức đƣợc vấn đề biến đổi khí hậu ảnh hƣởng ngày càng trầm
trọng đối với sản xuất nông nghiệp nên nhiều nƣớc trên thế giới đã đƣa ra
chƣơng trình hành động và biện pháp kỹ thuật để ứng phó với hiện tƣợng này.
Một trong những biện pháp đó là tập trung chọn tạo những giống cây trồng trong
đó có chọn tạo giống lúa thích ứng với biến đổi khí hậu (chịu hạn, chịu mặn, chịu
ngập úng, chịu nóng…) (Bui Chi Bui et al., 2013).
Nghiên cứu về lúa lai chịu nóng tại Trung Quốc, Fu et al. (2015) cho rằng
nhiệt độ cao 39-430
C vào thời điểm trỗ bông nở hoa ảnh hƣởng đến khả năng
đậu hạt của lúa lai, đồng thời khuyến cáo để có giống lúa lai chịu nóng tốt cần có
dòng bố chịu nóng tốt.
Để chọn tạo đƣợc các giống lúa lai hai dòng có thời gian sinh trƣởng
ngắn, năng suất cao, chất lƣợng tốt, thích ứng với biến đổi khí hậu (đặc biệt là
khả năng chịu nóng cần có nghiên cứu hệ thống từ việc sàng lọc các dòng bố mẹ
hiện có, chọn tạo các dòng bố mẹ mới có nhiều đặc điểm nông sinh học tốt, khả
năng kết hợp cao, tính dục ổn định, chất lƣợng cao và chống chịu điều kiện bất
thuận sinh học và phi sinh học.
1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
- Sàng lọc đƣợc các dòng mẹ TGMS mới và các dòng bố cho phấn có
nhiều đặc điểm nông sinh học tốt, đặc điểm tính dục ổn định, khả năng kết hợp
cao, chịu nóng tốt phục vụ cho công tác chọn tạo giống lúa lai hai dòng.

2

- Lai tạo và chọn lọc đƣợc một số tổ hợp lúa lai hai dòng có thời gian sinh
trƣởng ngắn, năng suất cao, chất lƣợng tốt và chịu nóng ở các tỉnh phía Bắc Việt
Nam.
1.3. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
1.3.1. Đối tƣợng nghiên cứu
Sử dụng các dòng bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm nhiệt độ (TGMS)
do các cơ quan nghiên cứu trong nƣớc chọn tạo và nhập nội từ Trung Quốc; các
dòng bố có trong tập đoàn công tác của Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng,
Học viện Nông nghiệp Việt Nam chọn tạo và nhập nội để phục vụ cho công tác
nghiên cứu.
1.3.2. Phạm vi nghiên cứu
- Đề tài chỉ tập trung đánh giá đặc điểm nông sinh học, đặc điểm tính dục
của dòng mẹ, khả năng chịu nóng của dòng bố và khả năng kết hợp của các dòng
bố mẹ; từ đó lai tạo, đánh giá và thiết lập qui trình sản xuất tổ hợp lúa lai hai
dòng có thời gian sinh trƣởng ngắn, năng suất cao, chất lƣợng tốt và chịu nóng.
- Các thí nghiệm đƣợc triển khai tại Viện Nghiên cứu và Phát triển cây
trồng, Học viện Nông nghiệp Việt Nam từ năm 2013 đến năm 2015.
1.4. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
- Xác định đƣợc gen bất dục dục đực mẫn cảm với nhiệt độ của 16 dòng
TGMS hiện đang sử dụng phổ biến ở Việt Nam để chọn tạo giống lúa lai hai
dòng. Tất cả các dòng TGMS này đều mang gen tms5, riêng dòng T827S có thêm
gen tms4.
- Xác định đƣợc 02 dòng mẹ (E13S, E15S), 04 dòng bố (R2, R29, R92,
R527) có khả năng kết hợp chung cao về các yếu tố cấu thành năng suất và năng
suất thực thu và tuyển chọn đƣợc 08 dòng bố có khả năng chịu nóng tốt là: R16,
R29, 11X37, R92, R94, 11X75, D1, RTQ2 phục vụ cho công tác lai tạo giống lúa
lai hai dòng chịu nóng ở Việt Nam.
- Chọn tạo thành công tổ hợp E15S/R29 (HQ21) có thời gian sinh trƣởng
ngắn (123-130 ngày trong vụ Xuân và 98-105 ngày trong vụ Mùa), năng suất cao
(93,0 tạ/ha trong vụ Xuân và 71,0 tạ/ha trong vụ Mùa), nhiễm nhẹ sâu bệnh, có
hạt gạo thon dài 7,1mm, tỷ lệ gạo xát 70,2%, cơm có mùi thơm nhẹ (điểm 2), độ
ngon (điểm 3), đặc biệt có khả năng chịu nóng tốt.

3

1.5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1.5.1. Ý nghĩa khoa học
- Đây là công trình nghiên cứu có hệ thống từ việc đánh giá dòng bố mẹ,
lai tạo và thiết lập qui trình sản xuất giống lúa lai hai dòng có thời gian sinh
trƣởng ngắn, năng suất cao và chịu nóng ở Việt Nam.
- Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ bổ sung thêm cơ sở lý luận và phƣơng
pháp đánh giá dòng bố mẹ, xác định gen bất dục mẫm cảm nhiệt độ (tms) và
chọn tạo giống lúa lai hai dòng chịu nóng ở điều kiện phía Bắc Việt Nam.
1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Cung cấp thêm thông tin về gen bất dục đực (tms) của các dòng TGMS
mới và các dòng mẹ TGMS hiện đang sử dụng phổ biến ở Việt Nam để các nhà
chọn giống định hƣớng trong chọn tạo dòng mẹ TGMS và giống lúa lai hai dòng
mới.
- Sử dung các dòng bố có khả năng chịu nóng tốt làm nguồn vật liệu cho
công tác chọn tạo giống lúa lai chịu nóng ở Việt Nam.
- Giống lúa lai hai dòng HQ21 có thời gian sinh trƣởng ngắn, năng suất
cao, nhiễm nhẹ sâu bệnh, chịu nóng tốt góp phần đa dạng bộ giống lúa lai hai
dòng cho sản xuất ở các tỉnh phía Bắc.

4

PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN LÚA LAI TRONG VÀ
NGOÀI NƢỚC
2.1.1. Nghiên cứu và phát triển lúa lai trên thế giới
Năm 1964, Yuan Long Ping và cộng sự đánh dấu sự bắt đầu nghiên cứu
lúa lai ở Trung Quốc. Tại đảo Hải Nam họ đã phát hiện đƣợc cây lúa dại bất dục
trong loài lúa dại Oryzae fatuaspontanea, sau đó họ đã chuyển đƣợc tính bất dục
đực hoang dại này vào lúa trồng và tạo ra những vật liệu di truyền hoàn toàn mới
giúp cho việc khai thác ƣu thế lai thƣơng phẩm. Quy trình sản xuất lúa lai ba
dòng đƣợc bắt đầu thử nghiệm. Năm 1973, lô hạt giống F1 đầu tiên đƣợc sản
xuất ra với sự tham gia của 3 dòng là: dòng bất dục đực di truyền tế bào chất
(Cytoplasmic Male Sterile-CMS), dòng duy trì bất dục (Maintainer-B), dòng
phục hồi hữu dục (Restorer-R) (trích theo Hoàng Tuyết Minh, 2002). Bức màn
ngăn cản con ngƣời khai thác ƣu thế lai ở lúa trong suốt 50 năm đã đƣợc gỡ bỏ.
Từ đây khởi đầu cho sự phát triển nhƣ vũ bão công nghệ lúa lai của Trung Quốc
cũng nhƣ thế giới. Năm 1974, Trung Quốc đƣa ra một số tổ hợp lai cho ƣu thế
cao đồng thời quy trình sản xuất hạt lai "ba dòng" cũng đƣợc hoàn thiện vào năm
1975. Năm 1976, Trung Quốc đã có khoảng 140.000 ha gieo cấy lúa lai thƣơng
phẩm (Ali et al., 2015). Năm 2014, các giống lúa lai hệ ba dòng đƣợc phát triển
nhanh, chiếm khoảng 18 triệu ha trồng lúa lai trên toàn thế giới, trong đó 95% số
giống có dòng mẹ là CMS-WA (Khan et al., 2015).
Bên cạnh đó Trung Quốc cũng bắt đầu nghiên cứu sử dụng gen tƣơng 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: Phƣơng pháp sản xuất lúa
lai "2 dòng". Bƣớc đi đầu tiên thử nghiệm lúa lai hai dòng là sử dụng hoá chất
diệt hạt phấn nhƣng độ thuần F1 thấp, giá thành đắt, ảnh hƣởng môi trƣờng.
Những nghiên cứu sử dụng các dòng bất dục đực di truyền nhân mẫm cảm môi
trƣờng (EGMS) tỏ ra khả quan (Dung Nguyen Tien et al., 2013).
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 dƣới 13h45' chúng lại biểu hiện hữu dục. Qua nghiên cứu ông thấy tính trạng
này do một cặp gen lặn trong nhân điều khiển. Dòng Nongken 58 đặc trƣng cho
dạng bất dục PGMS mẫm cảm mạnh với quang chu kỳ và mẫn cảm yếu với

5

nhiệt độ, giới hạn chuyển hoá là 13h45' (điều kiện 23-460
C). Theo Shi (1973),
thời kỳ mẫn cảm là phân hoá gié cấp 1 đến hình thành tế bào mẹ hạt phấn (10-12
ngày trƣớc trỗ) (Jihua et al., 2012).
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
270
C dòng này thể hiện bất dục, điều kiện dƣới 240
C chúng thể hiện tính hữu
dục. Tính trạng này do gen lặn trong nhân quy định. Theo Yuan (2006), ông cho
rằng Annongs là dòng đặc trƣng cho bất dục dạng TGMS thuộc loài phụ Indica.
bất dục trong điều kiện nhiệt độ cao, nhiệt độ chuyển hoá 23-240
C. Giai đoạn
mẫn cảm là giai đoạn hình thành hạt phấn hoặc phân bào giảm nhiễm (trích theo
Nguyễn Công Tạn, 2002).
Dùng phƣơng pháp lai chuyển gen các nhà khoa học đã tạo ra nhiều dòng
EGMS mới mang gen tƣơng hợp rộng (WCG), làm cơ sở tạo các tổ hợp có ƣu
thế lai cao. Chính thành công này đã mở rộng khả năng khai thác ƣu thế lai trên
phổ di truyền rộng ở lúa (Qu et al., 2012). Khắc phục những hạn chế của hệ
thống lúa lai "3 dòng": tìm kiếm dòng bất dục mới gặp khó khăn, hiện tƣợng
đồng tế bào chất kiểu WA sẽ gây ra hiểm họa lớn nếu xuất hiện một loại bệnh
hại đặc thù nào đó, phổ phục hồi của những dòng CMS kiểu WA hẹp, công nghệ
sản xuất hạt lai cồng kềnh phức tạp (trích theo Nguyễn Trí Hoàn, 2003).
Dựa trên những thành tựu đã đạt đƣợc và tiềm năng năng suất của lúa,
Trung Quốc đã xây dựng kế hoạch giai đoạn 4 cho chọn giống lúa lai siêu cao
sản với năng suất 15,0 tấn/ha/vụ ở qui mô lớn vào năm 2020. Theo Bộ Nông
nghiệp Trung Quốc chƣơng trình này đƣợc khởi động từ tháng 4 năm 2013 và
giống lúa lai đầu tiên đƣợc thử nghiệm là Y Liangyou 900, trồng trong vụ mùa
đạt năng suất 14,8 tấn/ha tại huyện Long Hải, tỉnh Hồ Nam. Với kết quả ban đầu
nhƣ vậy, Trung Quốc có thể đƣa năng suất siêu lúa lên 15,0 tấn/ha/vụ vào năm
2015 (Yuan, 2014).
Từ năm 1996, Trung Quốc đã tạo ra giống lúa lai siêu cao sản bằng việc
lai khác loài phụ với kiểu cây lý tƣởng. Đến nay đã có hơn 80 giống lúa lai siêu
cao sản đƣợc trồng ngoài sản xuất, trong số đó có những giống năng suất đạt 12-
21 tấn/ha. Lý do chính để các giống lúa lai này đạt năng suất cao là: số hạt/bông
và kích thƣớc bông tăng; chỉ số diện tích lá tăng, thời gian lá xanh dài, khả năng
quang hợp cao hơn, chống đổ tốt hơn, tích lũy chất khô ở giai đoạn trƣớc trỗ cao

6

hơn, vận chuyển carbohydrat từ thân lá vào hạt mạnh hơn, bộ rễ lớn hơn và hoạt
động hút dinh dƣỡng của rễ khỏe hơn. Tuy nhiên, có hai vấn đề chính đối với lúa
lai siêu cao sản là các hoa nở sau không vào chắc đƣợc và tỷ lệ đậu hạt thấp và
không ổn định (Zhen et al., 2013).
Theo Yuan (2006), ƣu thế lai ở lúa theo xu hƣớng từ cao đến thấp thông
qua lai là: indica/japonica > indica/javanica > japonica/javanica >
indica/indica>japonica/japonica. Con lai indica/japonica có sức chứa và nguồn
lớn, năng suất có thể vƣợt so với con lai giữa loài phụ indica với nhau. Nhƣ vậy,
để chọn tạo đƣợc giống lúa lai siêu năng suất bắt buộc phải lai giữa Indica và
Japonica. Tuy nhiên, con lai indica/japonica thƣờng có tỷ lệ đậu hạt thấp và để
giải quyết vấn đề này cần chuyển gen tƣơng hợp rộng (WC) Sn5 vào dòng bố
hoặc dòng mẹ. Yuan (2014) cho rằng siêu lúa lai thƣờng có cây cao hơn do lai
khác loài phụ do vậy để giải quyết vấn đề này thì dòng bố hoặc mẹ phải có gen
lùn hoặc thân của siêu lúa phải có đƣờng kính thân lớn (>1,1cm), thân đặc và
nhiều đốt. Tuy nhiên, muốn cải thiện chất lƣợng gạo của các tổ hợp siêu lúa lai
do lai khác loài phụ trên nên chọn bố mẹ dạng trung gian giữa javanica-japonica.
Theo lý thuyết, cây lúa có thể chuyển đổi 5% bức xạ mặt trời thành chất
hữu cơ nên chỉ cần sử dụng hiệu quả 2,5% thì năng suất lúa có thể đạt 22,5
tấn/ha. Thực nghiệm cho thấy các giống lúa có chiều cao 1,3m có thể đạt đƣợc
năng suất 15-16 tấn/ha, với kiểu cây cao khoảng 1,5m có thể đạt năng suất 17-18
tấn/ha. Do vậy để đạt đƣợc năng suất 18-20 tấn/ha thì chiều cao cây của các
giống siêu lúa lai phải có chiều cao từ 1,8-2,0m. Theo Yuan (2014) để đạt đƣợc
điều đó thì những giống siêu lúa lai có kiểu hình đẹp, đẻ nhánh gọn, khỏe, tập
trung. Chính vì thế, cần giải quyết vấn đề đổ ngã của siêu lúa lai bằng việc lai
khác loài để có bộ rễ mạnh khỏe và lai với các nguồn gen có cổ bông to, thân đặc,
đốt ngắn, các đốt ở dƣới to.
Năm 1993, Viện Nghiên cứu Lúa Bangladesh bắt đầu nghiên cứu lúa lai
dƣới sự trợ giúp của IRRI. Đến năm 2001, các tổ hợp lúa lai mới đƣợc mở rộng
sản xuất. Từ năm 2008-2011 có 3 giống lúa lai đƣợc chọn tạo và mở rộng sản
xuất. Đến năm 2014, có 109 giống lúa lai đƣợc thử nghiệm tại Bangladesh, trong
đó có 89 giống từ Trung Quốc, 15 giống từ Ấn Độ, 01 giống từ Phillipne và 04
giống chọn tạo trong nƣớc (Azim et al., 2014). Đến năm 2014, diện tích lúa lai
của Bangladesh đạt 670 nghìn ha, năng suất trung bình đạt 6,8 tấn/ha.
Bangladesh đƣa ra chiến lƣợc phát triển lúa lai giai đoạn 2020-2030 là:1- phát

7

triển các dòng CMS và R có khả năng kết hợp cao và ổn định, nhận phấn ngoài
tốt; 2- phát triển các giống lúa lai có hàm lƣợng amylose >25%, chất lƣợng cao,
hạt thon dài; 3- chọn tạo các giống lúa lai chống chịu sâu bệnh và điều kiện bất
thuận; 4- mở rộng diện tích lúa lai đặc biệt ở các vùng nhờ nƣớc trời.
Bảng 2.1. Diện tích và năng suất lúa thuần và lúa lai của một số
nƣớc trồng lúa ở Châu Á trong năm 2012
Lúa thuần Lúa lai
Nƣớc Diện tích Năng suất Diện tích Năng suất
(triệu ha) (tấn/ha) (triệu ha) (tấn/ha)
Trung Quốc 13,55 6,74 17,00 7,50
Ấn Độ 40,00 3,59 2,50 4,79
Việt Nam 7,14 5,63 0,61 6,40
Bangladesh 11,18 4,23 0,67 6,78
Philippines 4,54 3,84 0,16 6,45
Myanmar 7,19 4,05 0,06 6,78
Indonesia 13,44 5,14 1,0 5,5-11,0
Nguồn: Dasgupta and Roy (2014)
Theo Hiệp hội hạt giống châu Á - Thái Bình Dƣơng (APSA, 2014), lúa lai
chiếm khoảng 12% diện tích trồng lúa trên thế giới, có năng suất cao hơn lúa
thuần từ 15-35%, sinh trƣởng phát triển tốt đặc biệt trong điều kiện biến đổi khí
hậu hiện nay. APSA (2014) cũng dự tính, diện tích lúa lai tăng lên 14% vào năm
2020 và 30% vào năm 2030.
Đến năm 2014, Ấn Độ đã đánh giá 3500 tổ hợp lai và đã chọn đƣợc 70 tổ
hợp lai để phát triển sản xuất, trong đó có 31 tổ hợp lai do các đơn vị nhà nƣớc
chọn tạo và 39 tổ hợp lai do các công ty tƣ nhân chọn tạo. Ấn Độ đƣa ra chiến
lƣợc nghiên cứu là: 1- phát triển các dòng bố mẹ có ƣu thế lai cao; 2- chuyển
gen ƣu thế lai từ ngô sang lúa; 3- đa dạng nguồn CMS; 4- xác định vùng sản xuất
hạt lai tối ƣu; 5- phát triển nguồn nhân lực cho chọn tạo và phát triển lúa lai
(Hari-Prasad et al., 2014).
Nghiên cứu lúa lai ở Indonesia đƣợc bắt đầu vào năm 1983. Cho đến những
năm 1990, nghiên cứu vẫn chƣa đƣợc thành công nhƣ mong đợi, khó khăn trong
việc tạo dòng CMS ổn định với tỷ lệ lai xa cao (≥ 25%) và thích nghi với môi
trƣờng Indonesia. Từ năm 2001, nghiên cứu đã đƣợc tăng cƣờng sự hợp tác giữa
IAARD với IRRI, FAO và những nơi khác. ICRR đã đƣa ra một số tổ hợp

8

lai, dòng CMS, duy trì và dòng phục hồi mới. Từ năm 2004 đến năm 2011, ICRR
đã công nhận rất nhiều giống cho năng suất cao, có khả năng kháng sâu bệnh và
một trong số đó là thơm nhƣ: Hipa3, Hipa4, Hipa5 Ceva, Hipa6 Jete, Hipa7,
Hipa8, Hipa9, Hipa10, Hipa11, Hipa12 SBU, Hipa13, Hipa14 SBU, Hipa Jatim1,
Hipa Jatim2, Hipa Jatim3 (Satoto and Made, 2014). Indonesia đƣa ra chiến lƣợc
phát triển lúa lai giai đoạn 2020-2030 là: 1- xã hội hóa phát triển lúa lai, ƣu tiên
các công ty tƣ nhân tham gia chọn tạo và phát triển lúa lai; 2-chọn tạo các giống
lúa lai kháng rầy nâu, bạc lá; 3-phát triển các dòng bố mẹ mới thông qua hợp tác
với IRRI và các nƣớc khác; 4-chính phủ khuyến khích không chỉ chọn tạo trong
nƣớc còn có thể nhập công nghệ lúa lai của nƣớc ngoài.
Năm 2013, Phillipine có 53 giống lúa lai đƣợc công nhận và mở rộng sản
xuất, trong đó nổi bật là các giống nhƣ: Magat, Panay, Mestizo 1 and Mestiso 2
to Mestiso 51, có năng suất trung bình từ 6,5-7,3 tấn/ha (Dindo et al., 2014).
Theo Suniyum et al. (2014), năm 2011 Thái Lan đã chọn tạo thành công
giống lúa lai RDH1 và đến năm 2013 chọn tạo đƣợc giống lúa lai RDH3 có năng
suất 8,84 tấn/ha. Thái Lan tập trung vào nghiên cứu lúa lai hai dòng, khởi đầu là
nhập dòng TGMS từ IRRI về lai thử với các giống lúa của Thái Lan và đã tuyển
chọn đƣợc 8 tổ hợp lai có năng suất trên 6,5 tấn/ha. Thái Lan đƣa ra chiến lƣợc
chọn giống lúa lai giai đoạn 2020-2030 là: 1- phát triển các dòng bố mẹ phù hợp
với điều kiện Thái Lan; 2-sản xuất hạt lai với giá thành hạ; 3-sử dụng công nghệ
sinh học để hỗ trợ cho chọn tạo giống lúa lai.
2.1.2. Nghiên cứu và phát triển lúa lai trong nƣớc
Nghiên cứu lúa lai ở Việt Nam đƣợc bắt đầu vào năm 1986 tại Viện Khoa
học Kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam, Viện lúa đồng bằng sông Cửu Long và
Viện Di truyền Nông nghiệp với nguồn vật liệu chủ yếu đƣợc nhập từ Viện
nghiên cứu lúa quốc tế. Tuy nhiên, những nghiên cứu này mới ở giai đoạn tìm
hiểu. Năm 1989, hạt giống lúa lai F1 đƣợc nhập khẩu qua biên giới Việt Trung
và đƣợc gieo trồng ở một số tỉnh vùng núi phía Bắc nhƣ Lạng Sơn, Cao Bằng,
Hà Giang, Lào Cai…, kết quả cho năng suất khá cao. Năm 1990, Bộ Nông
nghiệp và Công nghiệp thực phẩm (nay là Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông
thôn) đã cho phép nhập một số tổ hợp lúa lai của Trung Quốc gieo trồng thử
trong vụ xuân ở đồng bằng Bắc bộ, kết quả cho thấy, các tổ hợp lúa lai đều cho
năng suất cao hơn hẳn so với lúa thuần (Nguyễn Trí Hoàn, 2003).

9

Sau đó, chƣơng trình nghiên cứu lúa lai đƣợc sự quan tâm và tham gia
của nhiều cơ quan nghiên cứu khác nhƣ: Viện Cây lƣơng thực và cây thực
phẩm, Trƣờng Đại học Nông nghiệp I, Viện Bảo vệ thực vật, Viện Thổ nhƣỡng
Nông hóa và Trung tâm Khảo kiểm nghiệm giống, sản phẩm cây trồng quốc gia.
Kết quả là nhiều tổ hợp lúa lai ba dòng có triển vọng đã đƣợc chọn tạo và đƣa
vào sản xuất thử nhƣ: HR1, H1, H2, UTL1, UTL2, HYT51, HYT53, HYT54,
HYT55, HYT56, HYT57, HYT8… (Nguyễn Trí Hoàn, 2003). Bên cạnh đó, các
cơ quan nghiên cứu cũng đạt đƣợc một số kết quả bƣớc đầu về nghiên cứu lúa
lai hai dòng. Một số tổ hợp lúa lai hai dòng có triển vọng đã đƣợc khu vực hoá
nhƣ: Việt Lai 20, TM4, VN01/D212, giống khảo nghiệm ngắn ngày, năng suất
cao, chất lƣợng tốt TH3-3, TH3-4, TH3-5, TH7-5, TH8-3…Đồng thời, các nhà
nghiên cứu cũng thành công trong việc xây dựng công nghệ chọn dòng thuần,
nhân dòng và sản xuất hạt lai F1 …(Nguyễn Thị Trâm và cs., 2011, 2012).
Trong giai đoạn 2001-2012, công tác chọn tạo lúa lai của Việt Nam đã
đƣợc thúc đẩy mạnh mẽ và thu đƣợc nhiều thành tựu đáng kể; tỷ trọng lúa lai
thƣơng hiệu Việt Nam đã tăng lên rõ rệt, số giống đƣợc công nhận chính thức
chiếm 28% trong tổng số các giống đƣợc công nhận. Các cơ quan nghiên cứu và
phát triển lúa lai trong nƣớc đã tập trung vào việc chọn tạo các dòng bất dục và
các tổ hợp lúa lai thích hợp với điều kiện sản xuất tại Việt Nam. Đây là một
hƣớng quan trọng nhằm ổn định khả năng phát triển lúa lai của Việt Nam. Kết
quả nghiên cứu chọn tạo giống bố mẹ và tổ hợp lai mới trong thời gian qua cụ thể
nhƣ sau:
+ Đã chọn tạo và tuyển chọn đƣợc 26 dòng bất dục (CMS, TGMS), 10
dòng duy trì, nhiều dòng phục hồi, đặc biệt các nhà chọn tạo giống lúa lai trong
nƣớc đã chọn tạo đƣợc một số dòng TGMS thích hợp với điều kiện Việt Nam,
có tính bất dục ổn định, nhận phấn ngoài rất tốt; một số dòng bố có khả năng
kháng bệnh bạc lá tốt, khả năng kết hợp và cho ƣu thế lai cao.
+ Đã lai tạo, đánh giá, đƣa vào khảo nghiệm nhiều tổ hợp lai có triển vọng
và phát triển vào sản xuất. Với lúa lai ba dòng có 8 giống đƣợc công nhận chính
thức: HYT83, HYT100, Nam ƣu 603, Nam ƣu 604, Bác ƣu 903KBL, LC25,
CT16, Thanh hƣơng ƣu 6. Với lúa lai hai dòng có 14 giống đƣợc công nhận
chính thức: VL20, VL24, TH3-3, TH3-4, TH3-5, TH7-2, TH3-7, HC1, Thanh ƣu
3, Thanh ƣu 4, HR182, LC212, LC270, Phúc ƣu 868, HYT108.

10

Nhiều giống lúa lai có thời gian sinh trƣởng ngắn, tiềm năng năng suất
cao, chất lƣợng khá, chống chịu tốt với sâu bệnh và điều kiện ngoại cảnh bất
thuận phù hợp cho cơ cấu 2 lúa 1 màu đƣợc phát triển mạnh vào sản xuất nhƣ
HYT100, Việt lai 20, Việt lai 24, TH3-3, TH3-4, TH3-5, TH7-2, CT16, LC25,
LC212… (Cục Trồng trọt, 2016).
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 vi khuẩn bạc lá
của miền Bắc đang đƣợc phát triển mạnh vào sản xuất nhƣ Bắc ƣu 903 KBL,
Việt lai 24 (Nguyễn Thị Trâm và cs., 2010).
Lúa lai có ƣu thế về sinh trƣởng, phát triển, cứng cây, chống đổ, chịu rét tốt,
nhiễm bệnh đạo ôn và khô vằn nhẹ, cho năng suất cao nên rất đƣợc nông dân ƣa
chuộng. Chính vì vậy, diện tích trồng lúa lai ở Việt Nam tăng rất nhanh. Sau khi cấy
thử lúa lai trong vụ Mùa năm 1991 trên diện tích 100 ha, đến vụ Đông Xuân 1991-
1992, lúa lai đã đƣa vào sử dụng đại trà và từng bƣớc đƣợc mở rộng ra 36 tỉnh đại
diện cho các vùng sinh thái khác nhau, bao gồm cả miền núi, đồng bằng, trung du
Bắc bộ, Duyên hải miền Trung, Tây nguyên và đồng bằng sông Cửu Long. Đến nay,
diện tích trồng lúa lai ở Việt Nam đƣợc phát triển với tốc độ khá nhanh, từ 11.094
ha (1992) tăng lên 435.508 ha năm 2000 và 613.117 ha năm 2012. Tổng kết nhiều
năm cho thấy năng suất lúa lai cao hơn lúa thuần từ 10-20% trong cùng điều kiện
canh tác. Năng suất trung bình đạt 6,5 tấn/ha (lúa thuần là 5,27 tấn/ha). Nhiều diện
tích lúa lai đạt 9-10 tấn/ha, nơi cao nhất đã đạt 11-14 tấn/ha. Các tỉnh có diện tích lúa
lai cao đều là những tỉnh có năng suất lúa tăng nhanh. Đặc biệt là 2 tỉnh Nghệ An và
Thanh Hoá nhờ đƣa mạnh lúa lai, năng suất lúa năm 2004 so với năm 1992 đã tăng
gần 2 lần, góp phần đƣa bình quân lƣơng thực/đầu ngƣời của Thanh Hoá đạt 420
kg/ngƣời và Nghệ An 360 kg/ngƣời, đảm bảo an ninh lƣơng thực của tỉnh. Nam
Định mặc dù có 4 huyện điều kiện sản xuất khó khăn, năng suất luôn luôn thấp
nhƣng nhờ đẩy mạnh gieo cấy lúa lai nên năng suất đã tăng trên 2 tấn/ha, đƣa năng
suất trung bình gần tƣơng đƣơng với Thái Bình, tỉnh có trình độ thâm canh cao nhất
cả nƣớc (Cục Trồng trọt, 2012).
Chọn tạo các giống lúa lai ở Việt Nam cũng đƣợc thúc đẩy mạnh mẽ. Các
đơn vị nghiên cứu đã tập trung vào việc thu thập, đánh giá các dòng bất dục đực
nhập nội, sử dụng các phƣơng pháp chọn giống truyền thống nhƣ lai hữu tính,

11

đột biến để tạo ra các dòng bất dục đực và dòng phục hồi mới phục vụ cho công
tác chọn giống lúa lai. Các kết quả nghiên cứu đã xác định đƣợc các vật liệu bố
mẹ tốt, thích ứng với điều kiện sinh thái Miền Bắc và có khả năng cho ƣu thế lai
cao nhƣ các dòng mẹ: Bo A-B, IR58025A-B, VN-01, 11S, TGMS 7, TGMS 11,
TGMSVN 1, T1S-96, 103S, TGMS 6; các dòng bố R3, R20, R24, RTQ5… (Cục
Trồng trọt, 2012).
Công tác nghiên cứu, chọn tạo lúa lai hai dòng cũng đƣợc xúc tiến mạnh
mẽ ở Việt Nam. Các nghiên cứu hiện nay tập trung vào một số lĩnh vực nhƣ
chọn tạo, đánh giá các đặc tính của các dòng TGMS. Tiến hành lai thử để tìm tổ
hợp lai cho ƣu thế lai cao, ứng dụng kỹ thuật nuôi cấy mô trong chọn giống lúa
lai hai dòng, xây dựng quy trình nhân dòng bất dục và sản xuất hạt lai F1. Một số
tác giả đã có các nghiên cứu ban đầu về bản chất di truyền và khả năng phối hợp
của một số vật liệu hiện có, tuy nhiên phạm vi nghiên cứu còn hạn chế (Cục
Trồng trọt, 2015).
Để công tác chọn tạo giống lúa lai hai dòng đạt hiệu quả tốt, cần phải có
đƣợc các vật liệu bố mẹ mới phù hợp với điều kiện trong nƣớc, có đặc tính nông
sinh học tốt, khả năng kết hợp cao, ổn đinh và dễ sản xuất hạt lai. Trên cơ sở đó
chọn tạo và đƣa vào sử dụng các tổ hợp lai mới có thƣơng hiệu riêng, cho năng
suất cao và ổn định, chất lƣợng gạo tốt, thích ứng với điều kiện sinh thái nƣớc ta
(Cục Trồng trọt, 2015).
2.2. HỆ THỐNG BẤT DỤC SỬ DỤNG TRONG CHỌN GIỐNG LÚA LAI
HAI DÒNG
Bất dục đực là hiện tƣợng cây không có khả năng sản sinh ra hạt phấn hữu
dục, hoặc không có khả năng giải phóng hạt phấn, hoặc sản sinh ra các hạt phấn
bất dục thƣờng dị dạng, vì vậy không thể thực hiện đƣợc quá trình thụ phấn, thụ
tinh. Tính bất dục đực của các dòng mẹ của lúa lai hai dòng đƣợc kiểm soát bởi
các gen trong nhân mẫn cảm với môi trƣờng (Virmani et al., 1997).
Bất dục đực di truyền nhân mẫm cảm môi trƣờng (EGMS) phổ biến sử
dụng là dạng bất dục di truyền nhân mẫm cảm nhiệt độ (Thermo-sensitive Genic
Male Sterility - TGMS) và bất dục đực di truyền nhân mẫm cảm với quang chu
kỳ (Photoperiod-sensitive Genic Male Sterility - PGMS). Phát hiện bất dục đực
di truyền nhân mẫm cảm nhiệt độ (TGMS) trên ớt (Martin and Grawford, 1951),
ngô (Duvick, 1966). Nguồn bất dục di truyền nhân mẫm cảm môi trƣờng phát
hiện và sử dụng thành công trên lúa tại Trung Quốc những năm

12

1980 đã mở ra hƣớng phát triển và sử dụng dạng bất dục này trong chọn tạo
giống lúa ƣu thế lai hệ hai dòng. Virmani et al., (2003) phân thành 5 dạng bất
dục đực di truyền nhân mẫn cảm nhiệt độ và ánh sáng nhƣ sau: 1-Bất dục đực di
truyền nhân mẫm cảm nhiệt độ (TGMS); 2- Bất dục đực TGMS ngƣợc
(rTGMS); 3- Bất dục di truyền nhân mẫm cảm quang chu kỳ (PGMS); 4- Bất dục
đực PGMS ngƣợc (rPGMS); 5- Bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm quang chu
kỳ và nhiệt độ (PTGMS). Các dạng bất dục trên, hai dạng đƣợc sử dụng rộng rãi
để chọn tạo giống lúa lai hệ hai dòng là TGMS và PGMS.
2.2.1. Bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm nhiệt độ (TGMS) trên lúa
Dạng bất dục TGMS do yếu tố nhiệt độ tác động ở nhiệt độ cao bất dục,
nhƣng ở nhiệt độ thấp hữu dục bình thƣờng (Chen et al., 2010; Hai et al., 2012).
Di truyền TGMS do cặp gen lặn tms trong nhân kiểm soát (Zhang et al., 2013;
Dung Nguyen Tien et al., 2013).
Các nhà khoa học cũng xác định có các gen ký hiệu là tms1, tms2, tms3,
tms4(t), tms5, tms6, tmsX kiểm soát tính trạng bất dục đực mẫm cảm với nhiệt độ.
Gen tms1 phát sinh nhờ đột biến tự nhiên ở giống lúa IR54, nằm trên nhiễm sắc
thể thứ 8. Gen tms2 do Maruyama (1994) tạo ra bằng phƣơng pháp gây đột biến
phóng xạ giống lúa Reimei, nằm trên nhiễm sắc thể số 7. Gen tms3 do Subudhi et
al. (1997) tạo ra bằng phƣơng pháp gây đột biến phóng xạ giống lúa IR32364,
nằm trên nhiễm sắc thể số 6. Ở Việt Nam, Nguyễn Văn Đồng đã sử dụng kỹ thuật
sinh học phân tử (phƣơng pháp phân tích BSA kết hợp với kỹ thuật AFLP và
RFLP) để định vị gen tms4(t) từ dòng TGMSVN1, gen này nằm cạnh tâm động
trên vai ngắn của nhiễm sắc thể số 4. Wang (1995) sử dụng phƣơng pháp phân ly
theo nhóm ở thế hệ F2 của tổ hợp 5460S/Hồng vân 52 để xác định chỉ thị RAPD
liên kết với gen tms1. Yamaguchi (1997) đã phát hiện ra sự liên kết của chỉ thị
phân tử với gen tms2. Các tác giả nghiên cứu locus tms2 bằng phƣơng pháp sử
dụng chỉ thị phân tử (RFLP) ở một quần thể F2 của tổ hợp lai Norin PL12 và
giống Dular. Kết quả cho thấy gen tms2 ở vị trí giữa chỉ thị R643 và R1440 trên
nhiễm sắc thể thứ 7. Sử dụng kỹ thuật SSR đã xác định chỉ thị phân tử RM11 liên
kết chặt với gen tms2 định vị trên nhiễm sắc thể số 7. Gen tms2 đƣợc IRRI sử
dụng tạo nhiều dòng TGMS mới phục vụ phát triển lúa lai cho vùng nhiệt đới
(Xu, 2010).
Dòng Zhu1 là dòng TGMS có ngƣỡng chuyển đổi tính dục thấp, khả năng
kết hợp cao, xác định gen qui định tính mẫn cảm với nhiệt độ là một gen lặn với

13

tên gọi là tms9 nằm trên NST số 2. Lập bản đồ gen tms9 cho thấy nó nằm ở đoạn
chèn vào-mất đi (Indel) của 2 chỉ thị Indel 37 và Indel 57, khoảng cách di truyền
từ gen tms9 đến 2 chỉ thị là 0.12 và 0.31cM. Khoảng cách vật lý giữa 2 chỉ thị
khoảng 107.2 kb (Sheng et al., 2013).
Ứng dụng chỉ thị phân tử ADN để xác định và sàng lọc gen tms trong các
dòng TGMS và trong quần thể phân ly F2, kết quả thu đƣợc dòng 103S, Pei ai
64S và 25S chứa gen tms2 (Nguyễn Văn Giang và cs., 2011).
Ngày nay, hiện tƣợng bất dục đực TGMS đã đƣợc ứng dụng rộng rãi và
có hiệu quả trong công tác tạo giống và sản xuất lúa lai hệ hai dòng ở Trung
Quốc cũng nhƣ Việt Nam. Nhiều tổ hợp lai có giá trị đã đƣợc tạo ra nhờ ứng
dụng hiện tƣợng bất dục TGMS nhƣ Bồi tạp sơn thanh, Bồi tạp 49, Việt lai 20,
TH3-3, Việt lai 24 (Nguyễn Thị Trâm và cs., 2010, 2011; Trần Văn Quang và cs.,
2013; Vũ Văn Liết và cs., 2013).
2.2.2. Bất dục di truyền nhân mẫn cảm quang chu kỳ (PGMS) ở lúa
Hiện tƣợng bất dục đực di truyền nhân mẫm cảm quang chu kỳ (PGMS)
đƣợc Shi Ming Song phát hiện đầu tiên trên quần thể lúa Nongken 58S ở Hồ
Bắc, Trung Quốc, nơi có vĩ độ là 30o
27‟N. Khi giống lúa Nongken 58S trồng
trong điều kiện có thời gian chiếu sáng trong ngày ngắn hơn 14h thì hạt phấn của
chúng hữu dục, tuy nhiên khi trồng trong điều kiện có thời gian chiếu sáng trong
ngày dài hơn 14h (14-16h) hạt phấn của giống lúa này bất dục (Wang et al.,
2011; Robin et al., 2010).
Bằng chỉ thị phân tử đã chứng minh gen chính bất dục di truyền nhân mẫm
cảm quang chu kỳ ở Nongken 58S (Cặp lai Nongken 59S với dòng PTGMS
indica 3200S phát hiện hai locus gen pms1 và pms2 đƣợc nằm trên NST số 7 và
3. Hai locus khác ở cặp lai Nongken 58S với bố mẹ PTGMS có pms1 và pms3
nằm trên NST số 12.
Các gen kiểm soát bất dục PTGMS ở các dòng japonica có nguồn là
Nongken 58S mang alen của Nongken 58S, nhƣng một số dòng indica không
mang alen bất dục của Nongken 58S. Trong các dòng PTGMS có nguồn gốc độc
lập, có sự khác nhau cặp gen lặn điều khiển bất dục ở các dòng có nguồn gốc
khác nhau (Weerachai et al., 2011), tính dục do nhiều nhân tố tác động nhƣng
chủ yếu là do nhiệt độ và độ dài chiếu sáng (Kubo et al., 2011; Reflinur et al.,
2012; Jihua et al., 2012).

14

Theo Hai et al. (2012), dòng P/TGMS đƣợc ứng dụng nhiều trong nghiên
cứu chọn tạo giống lúa lai hai dòng. Tuy nhiên cơ chế phân tử về bất dục của các
dòng P/TGMS chƣa đƣợc giải thích trọn vẹn. Trong nghiên cứu của mình, tác
giả đã lập bản đồ locus p/tms12-1 trên NST số 12 của dòng PGMS japonica 58S
(NK58S) và dòng TGMS indica Peiai 64S (PA64S đƣợc phân lập từ NK58S).
Một đoạn 2,4-kb DNA chứa allele dạng dại P/TMS12-1 có thể phục hồi hạt phấn
hữu dục của dòng NK58S và PA64S. P/TMS12-1 thuộc đoạn ARN không mã
hóa protein (noncoding RNA) có 21-nucleotide nhỏ đƣợc đặt tên là osa-
smR5864w. Có sự thay thế từ C bằng G trong p/tms12-1, cho sự đa hình đối với
P/TMS12-1, đoạn có sự đột biến đặt tên là osa-smR5864m. Hơn nữa, trình tự với
375-bp của P/TMS12-1 của những cây NK58S và PA64S chuyển gen cũng có
osa-smR5864w và phục hồi hạt phấn hữu dục. ARN có kích thƣớc nhỏ và không
mã hóa protein biểu hiện rõ ở các bông non nhƣng không ảnh hƣởng rõ bởi nhiệt
độ và quang chu kỳ. Nghiên cứu chỉ ra rằng có sự đột biến mất chức năng của
osa-smR5864m là nguyên nhân chính để các dòng PGMS và TGMS có tính bất
dục đực mẫm cảm với môi trƣờng.
Tính bất dục do hiện tƣợng bất dục đực di truyền nhân mẫm cảm quang chu
kỳ có tính ổn định khá cao do sự ổn định về thời gian chiếu sáng trong ngày ở các
mùa vụ cụ thể hay các địa phƣơng cụ thể. Tuy nhiên, độ dài chiếu sáng trong ngày
của Việt Nam rất khó sử dụng đƣợc những dòng bất dục đã có, dòng bất dục PGMS
sử dụng trong điều kiện Việt Nam độ dài ngày chuyển hóa tính bất dục trong phạm
vi 12 giờ 16 phút đến 12 giờ 30 phút là phù hợp (Vũ Văn Liết và cs., 2013).
2.3. PHƢƠNG PHÁP CHỌN TẠO CÁC DÒNG BỐ MẸ LÚA LAI HAI
DÒNG
2.3.1. Phƣơng pháp tạo dòng mẹ lúa lai hai dòng
Theo Virmani (2003), có 6 phƣơng pháp sau phƣơng pháp tạo dòng
EGMS: Đánh giá tập đoàn các dòng giống hiện có, nhập nội, gây đột biến, lai và
chọn lọc pedigree, nuôi cấy bao phấn và lai trở lại chọn lọc nhờ maker (MAS).
Trong đó nhập nội là phƣơng pháp nhanh nhất phù hợp với những nơi chọn tạo
giống lúa lai còn gặp nhiều khó khăn về kinh tế và điều kiện nghiên cứu.
2.3.1.1. Nhập nội
Nhập nội các dòng EGMS sẵn có từ các đơn vị nghiên cứu nhƣ Viện lúa
Quốc tế IRRI, các viện nghiên cứu lúa lai và các trƣờng Đại học nghiên cứu nông
nghiệp Trung Quốc. Tuy nhiên mỗi dòng có khả năng thích nghi với điều kiện

15

sinh thái từng vùng nên sau khi nhập cần phải đánh giá chọn lọc lại. Trên cơ sở
đó tuyển chọn những dòng ƣu tú phù hợp với điều kiện sinh thái và tìm biện
pháp khai thác thích hợp. Thí nghiệm đánh giá bố trí nhƣ sau: gieo mỗi mẫu
giống khoảng 100-200 hạt (hoặc gieo 1/2 số lƣợng hạt nhập về giữ lại 1/2 để
nghiên cứu tiếp), sau khi mọc, tiến hành quan sát, ghi chép các chỉ tiêu sinh
trƣởng, phát triển ở từng giai đoạn, tình hình nhiễm sâu bệnh, số lá trên thân
chính, thời gian từ gieo đến bắt đầu trỗ bông, đặc điểm đẻ nhánh, mô tả đặc điểm
hình thái (Nguyễn Thị Trâm, 2000).
Nếu là dòng TGMS: Khi lúa ở vào thời kỳ phân hoá đòng cuối bƣớc 3
đƣa một số cây vào buồng khí hậu nhân tạo (nếu có) và điều khiển nhiệt độ tăng
lên cao trên 270
C để kiểm tra phấn bất dục, đồng thời đƣa một số cây khác vào
điều kiện nhiệt độ thấp < 240
C để kiểm tra hạt phấn hữu dục. Dựa trên kết quả
kiểm tra sẽ xác định đƣợc ngưỡng chuyển hoá và thời điểm chuyển hoá tính dục
của các dòng. Từ kết quả đánh giá này có thể tìm biện pháp sử dụng thích hợp
nhất cho từng dòng nhập nội. Các vật liệu nhập nội thƣờng phân ly do nhiều
nguyên nhân khác nhau nhƣ: điều kiện ngoại cảnh thay đổi phát sinh biến dị; bản
thân các dòng khi nhập chƣa thuần. Từ quần thể đa dạng này có thể chọn ra
nhiều biến dị thích ứng tốt với điều kiện mới để sử dụng vào chƣơng trình phát
triển lúa lai hai dòng. Nếu nguồn nhập là các dòng PGMS thì tiến hành xử lý ánh
sáng trong Phytotron để phát hiện dòng cần tìm (cách làm tƣơng tự nhƣ xử lí
nhiệt độ) (Nguyễn Công Tạn và cs., 2002).
2.3.1.2. Sàng lọc vật liệu EGMS trong tự nhiên
Trong tập đoàn vật liệu chọn giống lúa có thể tồn tại các dòng bất dục đực
do đột biến tự nhiên gây nên. Muốn chọn đƣợc cần gieo trồng cẩn thận, quan sát
vào thời kỳ lúa trỗ bông để phát hiện cây bất dục. Khi chọn đƣợc cá thể bất dục,
nhổ cả gốc đem trồng trong chậu hoặc trong ô xây để cho cây mọc chồi chét. Chờ
đến khi gặp điều kiện ngoại cảnh thuận lợi lúa chét có thể sẽ phục hồi hữu dục.
Lúc đó xác định xem tính hữu dục chịu ảnh hƣởng bởi yếu tố nào: nhiệt độ hay
quang chu kỳ hoặc không phải là dòng bất dục EGMS mà chỉ đơn giản là bất dục
đực OGMS. Trƣờng hợp cơ sở nghiên cứu có buồng khí hậu nhân tạo thì có thể
tiến hành xác định nhanh tính mẫn cảm với điều kiện ngoại cảnh của các cá thể
bất dục đƣợc chọn. Cách làm nhƣ sau: trồng cây bất dục vào chậu hoặc túi nilon,
cắt bỏ các bông bất dục đã trỗ, sau 7-10 ngày các chồi mới mọc lên thành cây,
chuyển chậu (hoặc túi) vào buồng xử lí nhiệt độ (hoặc quang chu kì) từ 10-12

16

ngày, sau đó chuyển ra nhà lƣới, khi lúa trỗ tiến hành kiểm tra hạt phấn, trên cơ
sở số liệu thu đƣợc xác định dòng đó là EGMS loại nào và tiến hành nhân dòng
để nghiên cứu tiếp (Nguyễn Công Tạn và cs., 2002).
2.3.1.3. Tạo dòng EGMS mới bằng phương pháp lai
Nếu trong vƣờn vật liệu đã có sẵn nguồn gen tms (hoặc pms), nhà chọn
giống có thể sử dụng ngay nguồn gen này làm dòng mẹ để lai với các dòng,
giống lúa thƣờng khác nhau, thu hạt lai, gieo và đánh giá con lai F1. Hạt F1 tự
thụ tiếp tục gieo để có quần thể F2 (chú ý khi gieo F2 phải tính toán sao cho quần
thể này phân hoá đòng từ cuối bƣớc 3-6 đúng vào thời kỳ có nhiệt độ trung bình
ngày cao > 270
C hoặc pha sáng dài trên giới hạn gây bất dục). Khi lúa bắt đầu trỗ
bông tiến hành quan sát phát hiện các cá thể bất dục (căn cứ vào đặc điểm trỗ
nghẹn đòng, bao phấn lép, không mở, hạt phấn khi nhuộm I-KI 1% không
chuyển màu xanh đen). Chọn cá thể bất dục có kiểu hình đẹp, bứng cả gốc về
trồng trong nhà lƣới, cắt bỏ các bông bất dục, chăm sóc cẩn thận cho các chồi
mới mọc ra từ các mắt ngủ. Sau khi cắt thân chính từ 7-10 ngày các chồi mọc khá
nhiều, khi chồi ra 1-3 lá, chuyển cây vào xử lí ở nhiệt độ thấp <240
C (ánh sáng
ngắn) trong 10-12 ngày liên tiếp sau đó chuyển ra nhà lƣới ở điều kiện bình
thƣờng. Khi lúa trỗ, tiến hành kiểm tra hạt phấn bằng phƣơng pháp hiển vi
quang học. Nếu hạt phấn hữu dục chứng tỏ rằng dòng đó đã phục hồi trong điều
kiện nhiệt độ thấp (ánh sáng ngắn), đó chính là dòng TGMS hoặc PGMS.
Trƣờng hợp không có thiết bị để xử lí nhân tạo, đối với dòng TGMS có thể
chuyển gốc rạ tƣơi của các cá thể bất dục đực lên vùng núi có độ cao >900 m so
với mặt biển, trồng trong mùa hè, tƣới nƣớc lạnh trên núi, các chồi mọc lên và
trỗ bông, dòng nào khi trỗ có hạt phấn hữu dục và đậu hạt tự thụ chính là dòng
TGMS. Nếu không có điều kiện thực hiện cả hai cách nêu trên, có thể nhân các
chồi mọc từ gốc rạ theo hệ vô tính liên tục chờ đến mùa đông, khi nhiệt độ tự
nhiên giảm thấp xuống < 240
C, hệ vô tính đó sẽ phục hồi hữu dục, thu đƣợc hạt
tự thụ, đó chính là dòng TGMS (Yuan and Xi, 1995).
Theo Fu et al. (2010), dòng TGMS Xiangling 628S đƣợc chọn lọc từ tổ
hợp lai giữa dòng SV14S (chọn lọc từ dạng đột biến tế bào soma dòng Zhu1S)
với giống lúa thuần kháng đạo ôn ZR02. Xiangling 628S có ngƣỡng nhiệt độ
chuyển đổi tính dục dƣới 230
C, bất dục ổn định, khả năng kết hợp cao, chất
lƣợng cao, chống đổ tốt, chịu thâm canh.
Chuyển gen tms sang các giống lúa của Thái Lan bằng phƣơng pháp lai trở
lại với dòng TGMS là thể cho và các giống lúa Thái Lan nhƣ ChaiNat 1,

17

Luận Văn Đánh Giá Các Dòng Tgms Mới Và Khả Năng Sử Dụng Trong Chọn Tạo Giống Lúa Lai Hai Dòng Ở Phía Bắc Việt Nam.doc

Luận Văn Đánh Giá Các Dòng Tgms Mới Và Khả Năng Sử Dụng Trong Chọn Tạo Giống Lúa Lai Hai Dòng Ở Phía Bắc Việt Nam.doc

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Luận Văn Đánh Giá Các Dòng Tgms Mới Và Khả Năng Sử Dụng Trong Chọn Tạo Giống Lúa Lai Hai Dòng Ở Phía Bắc Việt Nam.doc

Similar to Luận Văn Đánh Giá Các Dòng Tgms Mới Và Khả Năng Sử Dụng Trong Chọn Tạo Giống Lúa Lai Hai Dòng Ở Phía Bắc Việt Nam.doc (20)

More from tcoco3199

More from tcoco3199 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (12)

Luận Văn Đánh Giá Các Dòng Tgms Mới Và Khả Năng Sử Dụng Trong Chọn Tạo Giống Lúa Lai Hai Dòng Ở Phía Bắc Việt Nam.doc