Chọn tạo và sử dụng dòng bất dục đực gen nhân mẫn cảm môi trường trong tạo giống lúa lai hai dòng ở Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI TRẦN VĂN QUANG CHỌN TẠO VÀ SỬ DỤNG CÁC DÒNG BẤT DỤC ðỰC GEN NHÂN MẪN CẢM MÔI TRỜNG TRONG TẠO GIỐNG LÚA LAI HAI DÒNG Ở VIỆT NAM CHUYÊN NGÀNH: DI TRUYỀN VÀ CHỌN GIỐNG CÂY TRỒNG Mà SỐ : 62.62.05.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. PGS.TS BÙI BÁ BỔNG 2. PGS.TS NGUYỄN THỊ TRÂM HÀ NỘI, 2008 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………i LỜI CẢM ƠN ðể hoàn thành luận án này, tôi ñã nhận ñược sự quan tâm, giúp ñỡ của các thầy, cô giáo, các tập thể, cá nhân cùng bạn bè ñồng nghiệp. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ñến PGS.TS Bùi Bá Bổng và PGS.TS Nguyễn Thị Trâm ñã tận tình hướng dẫn, giúp ñỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện ñề tài cũng như hoàn chỉnh luận án. Nhân dịp này, tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội, Ban lãnh ñạo Viện Sinh học Nông nghiệp, Ban chủ nhiệm khoa Nông học, khoa Sau ñại học, các thầy cô giáo bộ môn Di truyền Giống, khoa Nông học ñã giúp ñỡ và tạo mọi ñiều kiện thuận lợi ñể tôi hoàn thành công trình nghiên cứu này. Tôi xin trân trọng cảm ơn Vụ Khoa học và Công nghệ, Bộ Giáo dục và ðào tạo, PGS.TS Nguyễn Văn Hoan-Chủ nhiệm ñề tài “Kết hợp kỹ thuật chọn lọc marker phân tử với phương pháp truyền thống trong chọn tạo giống lúa lai hai dòng" ñã hỗ trợ kinh phí ñể thực hiện ñề tài nghiên cứu này. Tôi xin chân thành cảm ơn các anh chị em Phòng Nghiên cứu ứng dụng ưu thế lai, Viện Sinh học Nông nghiệp, các sinh viên thực tập tốt nghiệp từ khóa 43 ñến khóa 48 ñã cộng tác giúp ñỡ tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu. Sau cùng là gia ñình ñã luôn ñộng viên khích lệ, tạo ñiều kiện về thời gian, công sức và kinh phí ñể tôi hoàn thành công trình nghiên cứu này. Tôi xin chân thành cảm ơn./. Hà Nội, ngày 20 tháng 3 năm 2008 Tác giả Trần Văn Quang Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………ii LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của tôi, các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và ñã ñược công bố một phần trong luận văn Thạc sĩ của tôi, các thông tin trích dẫn sử dụng trong luận án ñều ñược ghi rõ nguồn gốc. Tác giả luận án Trần Văn Quang Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………iii MỘT SỐ CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN A : Dòng bất dục ñực tế bào chất AFLP : ða hình chiều dài ñoạn phân cắt ñược nhân bội (Amplified fragment leghth polymophisms) B : Dòng duy trì tính bất dục ñực tế bào chất. BSA : Phân tích thể phân ly theo nhóm (Bulked segregant analysis) CMS : Dòng bất dực ñực tế bào chất (Cytoplasmic Male Sterility) EGMS : Bất dục ñực di truyền nhân mẫn cảm với môi trường (Environment- sensitive Genic Male Sterility) GA3 : Gibberellic acid MAS : Chọn giống nhờ trợ giúp của chỉ thị phân tử (Marker Asisted Selection). PGMS : Bất dục ñực di truyền nhân mẫn cảm với chu kỳ chiếu sáng (Photoperiodic-sensitive Genic Male Sterility) P(T)GMS : Bất dục ñực mẫn cảm với chu kỳ chiếu sáng và nhiệt ñộ (Photoperiodic and Thermo-sensitive Genic Male Sterility) Phytotron : Buồng khí hậu nhân tạo R : Dòng phục hồi tính hữu dục (Restorer) RAPD : ADN khác biệt ñược nhân bội ngẫu nhiên (Randomly Amplified Polymorphic DNA) RFLPs : ða hình chiều dài ñoạn phân cắt giới hạn (Restriction Fragment Length Polymorphisms) TGMS : Bất dục ñực di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt ñộ (Thermo-sensitive Genic Male Sterility) T(P)GMS : Bất dục ñực di truyền nhân mẫn cảm nhiệt ñộ và chu kỳ chiếu sáng (Thermo and Photoperiodic-sensitive Genic Male Sterility) WA : Bất dục ñực hoang dại (Wild Abortive) WCG : Gen tương hợp rộng (Wide Compatibility Gene) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………iv MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN I LỜI CAM ðOAN ii MỘT SỐ CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN III MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU VII DANH MỤC CÁC ðỒ THỊ x DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH MINH HOẠ X MỞ ðẦU 1 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ðỀ TÀI 1 2. MỤC ðÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA ðỀ TÀI 3 2.1 Mục ñích 3 2.2 Yêu cầu 3 3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ðỀ TÀI 4 3.1 Ý nghÜa khoa häc 4 3.2 Ý nghÜa thùc tiÔn 4 4. ðỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ðỀ TÀI 6 2.1 Lịch sử nghiên cứu phát triển lúa lai trên thế giới 6 2.2 Sự biểu hiện ưu thế lai ở lúa 8 2.3 Nghiên cứu phát triển lúa lai hai dòng 10 2.3.1 Nghiên cứu và sử dụng các dòng EGMS 11 2.3.2 Phương pháp chọn tạo các dòng EGMS 18 2.3.3 Phương pháp ñánh giá các dòng EGMS 24 2.3.4 Phương pháp chọn thuần và nhân các dòng EGMS 27 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………v 2.3.5 Dòng phục hồi và gen tương hợp rộng 31 2.3.6 Phương pháp ñánh giá khả năng kết hợp của dòng EGMS 33 2.3.7 Kỹ thuật sản xuất hạt lai F1 hệ hai dòng 36 2.3.8 Những thành công và hạn chế của lúa lai hai dòng 37 2.4 Nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Việt Nam 38 2.4.1 Những thành tựu về nghiên cứu 38 2.4.2 Phát triển lúa lai thương phẩm 40 2.4.3 Sản xuất hạt giống lúa lai F1 41 2.4.4 Những tồn tại trong nghiên cứu và phát triển lúa lai 42 2.4.5 ðịnh hướng phát triển lúa lai trong thời gian tới 42 CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 44 2.1 Vật liệu 44 2.2 Nội dung 45 2.3 ðịa ñiểm và thời gian nghiên cứu 45 2.4 Phương pháp nghiên cứu 45 2.4.1 Nội dung 1: Phân lập và ñánh giá các TGMS và PGMS 45 2.4.2 Nội dung 2: Tìm hiểu gen kiểm soát tính mẫn cảm quang chu kỳ của dòng P5S 48 2.4.3 Nội dung 3: Lai thử, ñánh giá tổ hợp lai và xác ñịnh khả năng kết hợp của các dòng EGMS 49 2.4.4 Nội dung 4: Thiết lập qui trình nhân dòng bất dục P5S 50 2.4.5 Nội dung 5: Thiết lập qui trình sản xuất hạt lai F1 tổ hợp TH5-1 51 2.4.6 Các chỉ tiêu theo dõi 52 2.4.7 Phương pháp ñánh giá các chỉ tiêu 52 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 55 3.1 KẾT QUẢ PHÂN LẬP VÀ ðÁNH GIÁ CÁC DÒNG EGMS 55 3.1.1 Tóm tắt quá trình lai và chọn lọc 55 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………vi 3.1.2 Kết quả phân lập các dòng EGMS mới 55 3.1.3 ðặc ñiểm cơ bản của các dòng mới phân lập 59 3.1.4 Quá trình chuyển ñổi tính dục của dòng P5S và T4S ở ñiều kiện tự nhiên trong vụ mùa 66 3.1.5 Quá trình chuyển ñổi tính dục của dòng P5S và T4S ở ñiều kiện tự nhiên trong vụ xuân 69 3.1.6 Kết quả ñánh giá các dòng EGMS tại Quảng Nam 73 3.1.7 Khả năng sử dụng dòng P5S ở Việt Nam 78 3.1.8 Kết quả xác ñịnh thời kỳ mẫn cảm của các dòng EGMS 80 3.1.9 ðặc ñiểm của các dòng EGMS sau khi xử lý trong Phytotron 83 3.1.10 ðặc ñiểm của dòng P5S và T4S trong ñiều kiện hữu dục 84 3.1.11 ðặc ñiểm của dòng P5S và T4S trong ñiều kiện bất dục 87 3.2 KIỂM SOÁT DI TRUYỀN VÀ KHẢ NĂNG TỔ HỢP CỦA DÒNG P5S 90 3.2.1 Phân tích di truyền tính trạng bất dục ñực mẫn cảm quang chu kỳ của dòng P5S 90 3.2.2 ðánh giá khả năng kết hợp của các dòng EGMS 93 3.3 ðÁNH GIÁ VÀ TUYỂN CHỌN TỔ HỢP LAI MỚI 97 3.3.1 ðánh giá con lai F1 trong vụ xuân 97 3.3.2 ðánh giá con lai F1 trong vụ mùa 112 3.4 NHÂN DÒNG MẸ VÀ SẢN XUẤT HẠT LAI F1 TỔ HỢP TH5-1 119 3.4.1 Nhân dòng bất dục P5S trong vụ xuân 119 3.4.2 Sản xuất hạt lai F1 121 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 132 4.1 Kết luận 132 4.2 ðề nghị 133 TÀI LIỆU THAM KHẢO 134 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng Tên Bảng Trang 3.1 Kết quả phân lập cây bất dục và hữu dục ở hai công thức xử lý 57 3.2 Phân loại các cá thể PGMS và TGMS ñược phân lập 58 3.3 Thời gian qua các giai ñoạn sinh trưởng của dòng P5S và T4S qua các thời vụ trong vụ mùa 2002 61 3.4 Một số ñặc tính nông sinh học của dòng P5S và T4S qua các thời vụ trong vụ mùa 2002 62 3.5 ðặc ñiểm hình thái của dòng P5S và T4S mới phân lập 64 3.6 Quá trình chuyển ñổi tính dục của dòng P5S và T4S trong vụ mùa 2002 66 3.7 Quá trình chuyển ñổi tính dục của các dòng EGMS ở ñiều kiện tự nhiên trong vụ xuân 2003 70 3.8 Thời gian từ gieo ñến trỗ, số lá trên thân chính của các dòng EGMS qua các thời vụ (Vụ xuân 2005 tại Quảng Nam) 75 3.9 Quá trình chuyển ñổi tính dục của các dòng EGMS ở ñiều kiện tự nhiên trong vụ xuân 2005 tại Quảng Nam 77 3.10 Kết quả xử lý các dòng EGMS theo công thức I (12 giờ 15 phút + 28,0OC) ở các bước phân hoá ñòng khác nhau 81 3.11 Kết quả xử lý các dòng EGMS theo công thức II (13 giờ + 20,00C) ở các bước phân hoá ñòng khác nhau 82 3.12 Một số ñặc ñiểm của các dòng EGMS sau khi xử lý nhân tạo 83 3.13 ảnh hưởng của thời vụ ñến tỷ lệ ñậu hạt và một số ñặc tính nông sinh học của dòng P5S và T4S trong vụ xuân 2003 85 3.14 Một số ñặc ñiểm nông sinh học của hai dòng P5S và T4S ở ñiều kiện hữu dục 86 3.15 ảnh hưởng của thời vụ ñến tỷ lệ ñậu hạt và một số ñặc tính nông sinh học của dòng P5S và T4S trong vụ mùa 88 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………viii 2003 3.16 Một số ñặc ñiểm của các dòng EGMS ở ñiều kiện bất dục 89 3.17 Tỷ lệ phấn hữu dục của con lai F1 và các dòng bố mẹ 90 3.18 Thống kê tần số phân ly thực nghiệm và lý thuyết về tỷ lệ hữu dục : bất dục trong quần thể F2 của các tổ hợp lai 92 3.19 Tỷ lệ phân ly hữu dục : bất dục ở F1 của con lai trở lại (BC1F1) 92 3.20 Giá trị khả năng kết hợp chung của các dòng bố mẹ ñối với một số tính trạng 93 3.21 Giá trị khả năng kết hợp riêng giữa các dòng bố mẹ của tính trạng chiều dài bông 94 3.22 Giá trị khả năng kết hợp riêng giữa các dòng bố mẹ của tính trạng số bông/khóm 95 3.23 Giá trị khả năng kết hợp riêng giữa các dòng bố mẹ của tính trạng số hạt/bông 95 3.24 Giá trị khả năng kết hợp riêng giữa các dòng bố mẹ của tính trạng khối lượng 1000 hạt 96 3.25 Giá trị khả năng kết hợp riêng giữa các dòng bố mẹ của tính trạng Năng suất thực thu 97 3.26 Một số tính trạng số lượng của các tổ hợp lai trong vụ xuân 2004 98 3.27 ðánh giá mức ñộ nhiễm sâu bệnh của các tổ hợp lai trong ñiều kiện tự nhiên ở vụ xuân 2004 100 3.28 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lai 103 3.29 ðánh giá một số chỉ tiêu chất lượng gạo của các tổ hợp lai 105 3.30 Kết quả tuyển chọn các tổ hợp lai bằng chỉ số chọn lọc 106 3.31 Giá trị ưu thế lai thực (Hb) và ưu thế lai chuẩn (Hs) của 108 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………ix tính trạng số lượng 3.32 Giá trị ưu thế lai thực (Hb) và ưu thế lai chuẩn (Hs) trên các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất 111 3.33 Một số tính trạng số lượng của các tổ hợp lai trong vụ mùa 2004 112 3.34 ðánh giá mức ñộ nhiễm sâu bệnh trên ñồng ruộng của các tổ hợp lai ở vụ mùa 2004 114 3.35 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lai 115 3.36 Một số chỉ tiêu chất lượng gạo của các tổ hợp lai mới tuyển chọn 117 3.37 Mức phản ứng với các chủng vi khuẩn gây bệnh bệnh bạc lá của các dòng bố mẹ và con lai TH5-1 118 3.38 ảnh hưởng của mật ñộ cấy, lượng phân bón ñến năng suất thực thu ruộng nhân dòng P5S ở vụ xuân 2007 (tạ/ha) 119 3.39 Thời gian qua các giai ñoạn sinh trưởng của các dòng bố mẹ trong vụ xuân 122 3.40 Một số ñặc ñiểm nông sinh học của các dòng bố mẹ 123 3.41 ảnh hưởng của tỷ lệ hàng bố mẹ và lượng GA3 phun ñến năng suất ruộng sản xuất F1 ở vụ xuân 2004 124 3.42 ảnh hưởng của cách phun GA3 ñến một số ñặc ñiểm sinh học của dòng mẹ 125 3.43 ảnh hưởng của cách phun GA3 ñến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất hạt lai F1 ở vụ xuân 2005 126 3.44 Một số ñặc ñiểm nông sinh học của các dòng bố mẹ và năng suất ruộng sản xuất hạt lai F1 trong vụ mùa 2005 129 3.45 Kết quả sản xuất thử hạt lai F1 tổ hợp lai TH5-1 130 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………x DANH MỤC CÁC ðỒ THỊ ðồ thị Tên ñồ thị Trang 3.1 ảnh hưởng của nhiệt ñộ và ñộ dài chiếu sáng ở thời kỳ mẫn cảm ñến tỷ lệ hạt phấn hữu dục của các dòng EGMS trong ñiều kiện vụ mùa ở Hà Nội 67 3.2 ảnh hưởng của nhiệt ñộ và ñộ dài chiếu sáng ở thời kỳ mẫn cảm ñến tỷ lệ hạt phấn hữu dục của các dòng EGMS 71 3.3 DiÔn biÕn ®é dµi ngµy t¹i ba vÜ ®é kh¸c nhau 79 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH MINH HỌA ẢNH TÊN ẢNH TRANG 1 Các dòng F4 cấy trong chậu trước khi ñưa vào Phytotron xử lý 60 2 Các dòng F4 cấy trong nhà lưới ñể ñánh giá ñặc ñiểm nông sinh học 60 3 Các dòng EGMS ñược ñưa vào Phytotron ñể xử l ý 65 4 Kiểu cây dòng P5S 65 5 Kiểu cây dòng T4S 65 6 Hạt phấn của dòng P5S ở thời kỳ hữu dục 72 7 Hạt phấn của dòng P5S ở thời kỳ bất dục 72 8 Tổ hợp lai TH5-1 trong thí nghiệm so sánh vụ xuân 2004 116 9 Tổ hợp lai TH5-1 ñược trồng tại Gia Lâm, Hà Nội vụ xuân 2005 116 10 Ruộng nhân dòng P5S trong vụ xuân 2007 120 11 Thí nghiệm mật ñộ và phân bón cho ruộng nhân dòng P5S 120 12 Ruộng sản xuất thử hạt lai F1 tổ hợp lai TH5-1 131 13 Ruộng sản xuất hạt lai F1 tổ hợp lai TH5-1 sau thu hoạch dòng bố 131 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………1 MỞ ðẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ðỀ TÀI Nghiên cứu chọn tạo các giống lúa lai của Việt Nam là một ñòi hỏi tất yếu trong những năm gần ñây và tương lai vì diện tích trồng lúa lai của nước ta ngày một tăng. Năm 1991 chỉ có 100 ha cấy thử ñến năm 2005 diện tích trồng lúa lai ñạt mức 615.000 ha, năng suất lúa lai ñạt bình quân 63 tạ/ha. ðặc biệt là lúa lai hai dòng, diện tích trồng tăng khá nhanh, năm 1996 mới ñưa vào trồng thử nghiệm nhưng ñến năm 2005 diện tích ñã ñạt 130.000 ha chiếm gần 1/5 diện tích lúa lai. Phần lớn các tổ hợp lai hai dòng ñang trồng phổ biến tại Việt Nam có năng suất không cao hơn các tổ hợp lúa lai ba dòng. Công nghệ nhân dòng bố mẹ và sản xuất hạt giống lúa lai F1 của các tổ hợp này gặp nhiều khó khăn về ñộ thuần, ñộ ổn ñịnh bất dục và khả năng nhận phấn ngoài của các dòng mẹ. ðây là những lý do hạn chế việc mở rộng diện tích trồng lúa lai hai dòng ở Việt Nam. Muốn mở rộng diện tích lúa lai hai dòng ở Việt Nam cần phải chủ ñộng tạo ra những tổ hợp lai có năng suất cao, chất lượng tốt thích hợp với ñiều kiện khí hậu, ñất ñai và trình ñộ thâm canh. Khi có tổ hợp lai thì tất yếu sẽ hoàn toàn chủ ñộng về nguồn giống bố mẹ, qui trình sản xuất hạt lai F1 và sẽ có cơ hội hạ giá thành cũng như giá bán cho nông dân. ðể thực hiện ñược mục tiêu này cần phải chọn tạo ñược các dòng mẹ bất dục ổn ñịnh, ñộ thuần ñạt tiêu chuẩn nguyên chủng, dễ sản xuất hạt lai và con lai F1 có năng suất tương ñương với các tổ hợp lúa lai ñang trồng phổ biến. Dòng mẹ của lúa lai hai dòng là dòng bất dục ñực gen nhân (Dòng bất dục ñực di truyền nhân) mẫn cảm với môi trường. Hiện nay người ta ñã tìm ra hai loại dòng bất dục ñó là: (1) - Bất dục ñực di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt ñộ (TGMS) và (2) - Bất dục ñực di truyền nhân mẫn cảm với quang chu kỳ (PGMS). Cả hai loại dòng này ñều có thể sử dụng ñược ở Việt Nam. Tuy Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………2 nhiên khi sử dụng dòng TGMS có một nhược ñiểm là nhiệt ñộ thường không ổn ñịnh trong mỗi vụ sản xuất làm cho nó xuất hiện phấn hữu dục trong vụ sản xuất hạt lai, dẫn ñến ñộ thuần lô hạt F1 giảm kéo theo năng suất lúa thương phẩm giảm. Sử dụng dòng PGMS có lợi thế ñặc biệt là quang chu kỳ luôn ổn ñịnh theo vĩ ñộ ñịa lý, theo mùa và ñịa hình của mỗi ñịa phương, ñộ ổn ñịnh chính xác ñến hàng phút cho mỗi ngày. Vì vậy nếu tìm ñược dòng PGMS thích hợp cho một vùng nào ñó, người ta hoàn toàn chủ ñộng ñiều kiển lịch gieo cấy ñể cho dòng bất dục hay hữu dục một cách chính xác vào những thời ñiểm cần thiết ñể ñạt năng suất mong muốn. Tuy nhiên các dòng PGMS hiện có của Trung Quốc không phù hợp với ñiều kiện Việt Nam do có ngưỡng chuyển hoá tính dục cao từ 13 giờ ñến 13 giờ 45 phút trong khi ñó ngày dài nhất của Việt Nam là 13 giờ 36 phút (24 vĩ ñộ Bắc). Theo số liệu lưu trữ của Tổng cục Khí tượng thủy văn (phụ lục) tại 21 vĩ ñộ Bắc (Hà Nội) từ ngày 12/12-1/1 có ñộ dài ngày (pha sáng) ngắn nhất trong năm, thời gian ban ngày dài 10 giờ 52 phút. Từ ngày 2/1-22/3 ngày dài dần ra do trục quay của trái ñất nghiêng về Bắc bán cầu một góc 23,50, ngày 21/3 thì ngày và ñêm dài tương ñương nhau, sau ñó ngày dài dần ra và ñạt cực ñại là 13 giờ 24 phút, thời gian ñạt cực ñại kéo dài 15 ngày (ngày 15/6-30/6). Từ ngày 1/7-22/9 ngày ngắn dần lại vì trục quay của trái ñất lúc này lại nghiêng về phía Nam bán cầu. Ngày 23/9, ñêm và ngày dài tương ñương nhau, sau ñó ngày ngắn dần ñến 12/12. Tại các vĩ ñộ khác của Việt Nam (từ 8-24 vĩ ñộ Bắc) quy luật diễn biến ñộ dài ngày tương tự như Hà Nội vì cùng nằm ở vùng giữa xích ñạo và chí tuyến Bắc, chỉ khác nhau về số giờ sáng - tối trong ngày. Nghĩa là tại một vĩ ñộ nhất ñịnh, quang chu kỳ diễn ra từng ngày của năm sau hoàn toàn không thay ñổi so với năm trước (Trần ðức Hạnh, 1997; ðoàn Văn ðiếm, 2005) [8], [14]. Vấn ñề ñặt ra là làm thế nào ñể khai thác lợi thế tự nhiên này? Nếu ta tìm ñược một dòng lúa bất dục ñực nhân mẫn cảm quang chu kỳ ñảm bảo giai Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………3 ñoạn bất dục trong ñiều kiện tự nhiên dài hơn 30 ngày (Yuan L.P., 1995) [149] và phù hợp với cơ cấu mùa vụ của Việt Nam thì dòng bất dục ñó phải có “ngưỡng” chuyển ñổi tính dục vào khoảng 12 giờ 15 phút ñến 12 giờ 30 phút. Vì thế việc chọn ñược dòng PGMS có ngưỡng chuyển ñổi tính dục phù hợp với ñiều kiện Việt Nam, bên cạnh ñó tìm thêm nhiều dòng TGMS mới khắc phục nhược ñiểm của các dòng ñã có là yêu cầu cấp thiết. Chính vì những lý do nêu trên chúng tôi thực hiện ñề tài: “Chọn tạo và sử dụng các dòng bất dục ñực gen nhân mẫn cảm môi trường trong tạo giống lúa lai hai dòng ở Việt Nam” 2. MỤC ðÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA ðỀ TÀI 2.1 Mục ñích + Chọn tạo ñược các dòng EGMS mới có ñặc ñiểm nông sinh học tốt, tính bất dục ổn ñịnh và ngưỡng chuyển ñổi tính dục phù hợp với ñiều kiện Việt Nam. + Trên cơ sở ñánh giá con lai F1 giữa các dòng EGMS mới với các giống lúa thường tuyển chọn ñược một số tổ hợp lai hai dòng triển vọng có năng suất cao, chất lượng tốt phục vụ sản xuất. 2.2 Yêu cầu + Lai tạo và chọn lọc ñược các dòng TGMS có ngưỡng chuyển hoá tính dục 24OC và dòng PGMS có ngưỡng chuyển ñổi tính dục từ 12 giờ 15 phút ñến 12 giờ 30 phút. + ðánh giá ñặc ñiểm sinh trưởng phát triển, ñặc ñiểm nông sinh học, ñặc ñiểm hình thái và mức phản ứng với sâu bệnh trong ñiều kiện tự nhiên của các dòng EGMS mới. + Xác ñịnh giai ñoạn mẫn cảm, thời gian mẫn cảm và sự chuyển hoá tính dục của các dòng EGMS mới. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………4 + ðánh giá ñược khả năng kết hợp của các dòng EGMS và tìm hiểu gen kiểm soát tính mẫn cảm quang chu kỳ của dòng PGMS. + Tuyển chọn ñược một số tổ hợp lai hai dòng mới có năng suất cao, chất lượng tốt phù hợp với ñiều kiện Việt Nam. 3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ðỀ TÀI 3.1 Ý nghĩa khoa học + ðây là công trình nghiên cứu có hệ thống ñầu tiên ở Việt Nam về chọn tạo dòng bất dục ñực di truyền nhân mẫn cảm quang chu kỳ ngắn. Kết quả ñã chọn ñược dòng P5S có phản ứng chính xác với ñộ dài ngày, ít chịu ảnh hưởng bởi ñiều kiện ngoại cảnh khác nên có thể coi ñây là một tiến bộ mới trong việc tạo vật liệu bất dục cho phát triển lúa lai hai dòng ở Việt Nam. + Kết quả nghiên cứu của ñề tài sẽ bổ sung thêm cơ sở lý luận và phương pháp chọn tạo các dòng bất dục ñực di truyền nhân mẫn cảm môi trường ở ñiều kiện Việt Nam. + Việt Nam với vị trí ñịa lý kéo dài trên 17 vĩ ñộ (từ 8 ñến 24 vĩ ñộ Bắc) ñều có những thời gian mà ñộ dài ngày ngắn hơn và dài hơn ngưỡng 12 giờ 16 phút. Vì vậy xét về nguyên lý, việc tìm ra dòng P5S với ngưỡng chuyển ñổi tính dục như trên có thể bố trí nhân (cho tự thụ) ở ñiều kiện ngày ngắn và tổ chức sản xuất hạt lai F1 ở ñiều kiện ngày dài từ Bắc vào Nam trong 2 vụ lúa chính. 3.2 Ý nghĩa thực tiễn + Chọn tạo ñược 1 dòng bất dục ñực nhân mẫn cảm quang chu kỳ ngắn P5S và 1 dòng bất dục ñực nhân mẫn cảm nhiệt ñộ T4S làm phong phú thêm nguồn vật liệu cho chọn tạo giống lúa lai hai dòng ở Việt Nam. + Xây dựng ñược qui trình kỹ thuật nhân dòng P5S, qui trình sản xuất hạt lai F1 của tổ hợp lúa lai hai dòng TH5-1 (P5S/R1). Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………5 + Từ kết quả nghiên cứu của ñề tài, ñã chọn thành công giống lúa lai hai dòng mới TH5-1, giống ñã ñược khảo nghiệm, trình diễn, mở rộng sản xuất và ñược Bộ Nông nghiệp và PTNT công nhận là giống cho sản xuất thử theo quyết ñịnh 3642/Qð-BNN-TT ngày 30 tháng 11 năm 2006. 4. ðỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU + ðề tài ñã sử dụng các dòng bất dục ñực TGMS, PTGMS, dòng cho phấn ñể lai tạo chọn lọc ra các dòng TGMS, PGMS mới. ðồng thời lai thử, ñánh giá tổ hợp lai giữa các dòng TGMS, PGMS mới với các dòng giống trong tập ñoàn công tác của Viện Sinh học Nông nghiệp ñể tìm ra tổ hợp lai mới. + Toàn bộ quá trình lai tạo, chọn lọc và ñánh giá các dòng TGMS, PGMS mới ñược thực hiện tại Viện Sinh học Nông nghiệp - Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội. Sản xuất thử, trình diễn và mở rộng tổ hợp lai mới ñược thực hiện ở 6 ñịa phương: Thái nguyên, Nam ðịnh, Hưng Yên, Phú Thọ, Thái Bình, Hà Nội. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………6 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ðỀ TÀI 2.1 Lịch sử nghiên cứu phát triển lúa lai trên thế giới Ưu thế lai là một thuật ngữ ñể chỉ tính hơn hẳn của con lai F1 so với bố mẹ chúng về các tính trạng hình thái, khả năng sinh trưởng, sức sinh sản, khả năng chống chịu và thích nghi, năng suất, chất lượng hạt và các ñặc tính khác. Việc sử dụng rộng rãi các giống lai F1 vào sản xuất ñã làm tăng thu nhập và hiệu quả kinh tế của sản xuất nông nghiệp (Yuan L.P., 1995) [145]. Hiện tượng ưu thế lai ñược các nhà khoa học phát hiện khá sớm trên các giống cây trồng và vật nuôi. Người ta ñã khai thác hiệu ứng ưu thế lai, tạo ra các giống cây trồng cao sản như Ngô, bắp cải, hành tây, cà chua... các giống vật nuôi lớn nhanh như lợn lai kinh tế, vịt lai, gà công nghiệp (Nguyễn Công Tạn và cộng sự, 2002) [45]. J.W. Jone (1926) lần ñầu tiên báo cáo về sự xuất hiện ưu thế lai ở lúa trên những tính trạng số lượng và năng suất. Tiếp sau ñó, có nhiều công trình nghiên cứu xác nhận sự xuất hiện ưu thế lai về năng suất, các yếu tố cấu thành năng suất (Anonymous, 1977; Li, 1977; Lin và Yuan, 1980); về tích luỹ chất khô (Rao, 1965; Jenning, 1967; Kim, 1985); về sự phát triển của bộ rễ (Anonymous, 1974); về cường ñộ quang hợp, cường ñộ hô hấp, diện tích lá (Lin và Yuan, 1980; Deng, 1980, MC Donal và cộng sự, 1971; Wu và cộng sự, 1980) [17], [90]. Tuy nhiên, lúa là cây tự thụ phấn ñiển hình khả năng nhận phấn ngoài rất thấp, do ñó khai thác ưu thế lai ở lúa ñặc biệt khó khăn ở khâu sản xuất hạt lai F1. ðã có nhiều nghiên cứu tìm phương pháp sản xuất hạt lai F1 ñược thực hiện khá sớm, từ năm 1937, Kadam ñã bắt ñầu ñến Richharia (1962), Stansel và Craigmiles (1966), Shinjyo và Omura (1966), Amand và Murty (1968), Sawaminathan và cộng sự (1972), Carnahan và Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………7 cộng sự (1972); Athwal và Virmani (1972), song tất cả họ không thành công [85], [118]. Năm 1964, Yuan Long Ping cùng các ñồng nghiệp ñã phát hiện ñược cây lúa bất dục trong loài lúa dại Oryza fatua spontanea tại ñảo Hải Nam. Sau ñó họ ñã thành công trong việc chuyển gen bất dục ñực tế bào chất vào lúa trồng, tạo ra các dòng lúa bất dục (CMS) mở ñường cho công tác khai thác ưu thế lai thương phẩm. Sau 9 năm nghiên cứu các nhà khoa học Trung Quốc ñã chọn tạo thành công nhiều dòng CMS, dòng B, dòng R, hoàn thiện công nghệ nhân dòng bất dục ñực, sản xuất hạt giống lúa lai F1 và ñưa ra sản xuất nhiều tổ hợp lai có năng suất cao ñánh dấu sự ra ñời của hệ thống lúa lai “Ba dòng”, mở ra bước ngoặt trong lịch sử sản xuất và thâm canh cây lúa (Yuan L.P.,1992) [143]. Năm 1976, Trung Quốc ñã gieo cấy 140.000 ha lúa lai, diện tích trồng liên tục tăng năm sau so với năm trước và năng suất lúa cũng tăng theo. Năm 1990, Trung Quốc ñã trồng ñược 15 triệu ha lúa lai chiếm 49% tổng diện tích lúa, năng suất vượt 20% so với lúa thường tốt nhất. Qui trình nhân dòng bố mẹ và sản xuất hạt lai F1 ngày càng hoàn thiện và ñạt năng suất cao. Với những thành công này của Trung Quốc ñã mở ra triển vọng to lớn về phát triển lúa lai trên thế giới (Nguyễn Thị Trâm, 2002; Yuan L.P., 1993) [53], [144]. ðồng thời với việc phát triển lúa lai ba dòng, một số kết quả trong nghiên cứu lúa lai hai dòng ñã ñược công bố. Năm 1973, Shiming Song ñã phát hiện ñược dòng bất dục ñực di truyền nhân mẫn cảm với quang chu kỳ (HPGMS) từ quần thể Nông Ken 58S. Năm 1991, Maruyama và cộng sự (Nhật Bản) ñã tạo ra ñược dòng bất dục ñực di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt ñộ Norin PL12 bằng phương pháp gây ñột biến nhân tạo (Yin Hua Qi, 1993; Zhou CS, 2000) [138], [156]. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………8 Giống lúa lai hai dòng ñược ñưa ra trồng ñại trà ñầu tiên của Trung Quốc là Pei ai 64S/Teqing. Năm 1992, diện tích gieo trồng lúa lai hai dòng ở Trung Quốc là 15.000 ha với năng suất 9-10 tấn/ha, năng suất cao nhất ñạt 17 tấn/ha. ðến năm 1997 ñã có 640.000 ha năng suất trung bình cao hơn lúa lai ba dòng từ 5-15 %. Hầu hết các tổ hợp lai hai dòng ñều cho năng suất cao và phẩm chất tốt hơn so với các tổ hợp lai ba dòng (Ngô Thế Dân, 1994; Yuan L.P., 1997) [7], [146]. Hạt giống lúa lai của Trung Quốc ñã ñược ñưa sang trồng thử tại IRRI năm 1979, Indonesia, Ấn ðộ năm 1980, Mỹ năm 1983 ñều cho năng suất cao hơn các giống ñịa phương một cách tin cậy (Quách Ngọc Ân, 1998) [2]. Công nghệ sản xuất lúa lai của Trung Quốc ñã ñược ứng dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới. ðã có 17 nước ngoài Trung Quốc nghiên cứu và sản xuất lúa lai, diện tích trồng lúa lai chiếm khoảng 10% tổng diện tích lúa và chiếm khoảng 20% tổng sản lượng lúa toàn thế giới. Lúa lai ñã mở ra hướng phát triển mới ñể nâng cao năng suất và sản lượng, góp phần giữ vững an ninh lương thực trên phạm vi toàn cầu (Virmani S.S., 1995) [120]. Tại Hội nghị lúa lai Quốc tế lần thứ tư tổ chức tại Việt Nam ñã tổng kết, từ năm 1996 ñến năm 2002, diện tích trồng lúa lai ở các nước ngoài Trung Quốc như Việt Nam, Ấn ðộ, Philippines, Bangladesh, Myanmar…ñã tăng từ 200.000 ha lên 700.000 ha. Một số nước như Inñônêxia, Mỹ ñã ứng dụng công nghiệp hoá trong vấn ñề sản xuất hạt giống lúa lai. Theo các nhà khoa học Trung Quốc ñến năm 2002, diện tích lúa lai chiếm 60% diện tích trồng lúa và diện tích lúa lai hai dòng ñạt 2,67 triệu ha [75]. 2.2 Sự biểu hiện ưu thế lai ở lúa Ưu thế lai xuất hiện ngay từ khi hạt mới nảy mầm cho ñến khi hoàn thành quá trình sinh trưởng và phát triển của cây. Sự biểu hiện của ưu thế lai Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………9 ở các cơ quan sinh trưởng sinh dưỡng và sinh trưởng sinh thực (Nguyễn Văn Hiển, 2000) [17]. - Ưu thế lai ở hệ rễ: Theo kết quả nghiên cứu của Lin và Yuan (1980) ñã xác nhận con lai F1 có số lượng rễ ra sớm, ra nhiều và nhanh hơn bố mẹ chúng. Chất lượng rễ ñược ñánh giá bằng ñộ dày, trọng lượng khô, số lượng rễ phụ, số lượng lông hút và hoạt ñộng hút chất dinh dưỡng của bộ rễ từ rễ lên cây, hệ rễ của lúa lai hoạt ñộng mạnh nhất khi lúa bắt ñầu ñẻ nhánh. Chính vì thế mà lúa lai có tính thích ứng rộng với những ñiều kiện bất thuận như ngập úng, hạn, phèn mặn (Quách Ngọc Ân, 1994; Anonymous, 1996) [1], [61]. - Ưu thế lai về khả năng ñẻ nhánh: Con lai F1 ñẻ nhánh sớm, sức ñẻ nhánh khoẻ, tập trung và có tỷ lệ nhánh hữu hiệu cao (Chang W.L., 1971; Lin S.C, 1980) [66], [90]. - Ưu thế lai về chiều cao cây: Chiều cao cây của lúa lai cao hay thấp hoàn toàn phụ thuộc vào ñặc ñiểm của bố mẹ. Tuỳ từng tổ hợp, chiều cao cây của F1 có lúc biểu hiện ưu thế lai dương, có lúc nằm trung gian giữa bố mẹ, có lúc xuất hiện ưu thế lai âm. Vì chiều cao cây có liên quan tới tính chống ñổ trên ñồng ruộng nên khi chọn bố mẹ phải chú ý chọn các dạng nửa lùn ñể con lai có dạng cây nửa lùn (Chang W.L., 1967) [65]. - Ưu thế lai về thời gian sinh trưởng: Lin và Yuan (1980) cho rằng ña số con lai F1 có thời gian sinh trưởng khá dài và thường dài hơn bố mẹ sinh trưởng dài nhất. Xu và Wang (1980) ñã xác nhận thời gian sinh trưởng của con lai phụ thuộc vào thời gian sinh trưởng của dòng bố. Một số kết quả nghiên cứu khác xác ñịnh thời gian sinh trưởng của con lai gần giống thời gian sinh trưởng của dòng bố hoặc dòng mẹ chín muộn (Ponnuthurai, 1984). Theo Nguyễn Thị Trâm và cộng sự (1994) thì thời gian sinh trưởng của con Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………10 lai F1 hệ ba dòng dài hơn cả dòng mẹ và dòng phục hồi ở cả 2 vụ trong năm [50], [105]. - Ưu thế lai về một số ñặc tính sinh lý: Nhiều nghiên cứu phát hiện thấy lúa lai có diện tích lá lớn, hàm lượng diệp lục trên một ñơn vị diện tích lá cao do ñó hiệu suất quang hợp cao. Trái lại cường ñộ hô hấp của lúa lai thấp hơn lúa thường. Con lai F1 có cường ñộ quang hợp cao hơn dòng bố khoảng 35%, cường ñộ hô hấp thấp hơn lúa thường từ 5-27%. Hiệu suất tích luỹ chất khô của lúa lai hơn hẳn lúa thường nhờ vậy mà tổng lượng chất khô trong cây tăng, trong ñó lượng vật chất tích luỹ vào bông hạt tăng mạnh còn tích luỹ vào các cơ quan như thân lá lại giảm mạnh (Trần Duy Quý, 1994; Kasura K.,2007) [43], [82]. - Ưu thế lai về khả năng chống chịu: Con lai F1 có khả năng chống chịu với những ñiều kiện bất thuận: lạnh, hạn, ngập, mặn, chua.... Sức chịu lạnh của lúa lai cao ở thời kỳ mạ nhưng lại chịu lạnh kém ở thời kỳ chín sáp. Lúa lai có khả năng tái sinh chồi và khả năng chịu nước sâu cao (Sirajul Islam, 2007) [109]. Lúa lai có khả năng chống chịu với một số loại sâu bệnh như rầy nâu, ñạo ôn, bạc lá và thích ứng nhiều vùng sinh thái (Kaw._. R.N., 1985; Senadhira, 1987) [83], [106]. Ở Việt Nam, một số tác giả ñã công bố các giống lúa lai có ưu thế về tính chống ñổ, chịu rét, kháng ñạo ôn, khô vằn và khả năng thích ứng rộng (Nguyễn Công Tạn, 1999) [46]. - Ưu thế lai về các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất: Kết quả nghiên cứu của một số tác giả cho thấy con lai có năng suất cao hơn bố mẹ từ 21%-70% khi gieo cấy trên diện rộng và hơn hẳn các giống lúa lùn cải tiến tốt nhất từ 20%-30%. ða số các tổ hợp lai có ưu thế lai cao về số bông/khóm, khối lượng trung bình bông, tỷ lệ hạt chắc và khối lượng 1000 hạt (Virmani S.S., 1981) [117]. Ở Việt Nam, qua tổng kết của Bộ Nông nghiệp và PTNT Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………11 cho thấy năng suất bình quân của lúa lai ở các tỉnh phía Bắc ñạt mức 7-8 tấn/ha, tăng hơn lúa thường cùng thời gian sinh trưởng từ 2-3tấn/ha/vụ. 2.3 Nghiên cứu phát triển lúa lai hai dòng Khai thác ưu thế lai ở lúa nhờ vào dòng bất dục ñực tế bào chất (CMS - dòng A), dòng duy trì (B) và dòng phục hồi (R) của hệ thống “Ba dòng”; dòng bất dục ñực nhân mẫn cảm môi trường (EGMS) và dòng phục hồi (R) của hệ thống “Hai dòng”; sử dụng thể vô phối (Apomixis) của lúa lai “Một dòng” ñã ñem lại lợi ích to lớn cho nhân loại, xóa ñói giảm nghèo, nâng cao hiệu quả cho người trồng lúa và an ninh lương thực. Tuy nhiên mỗi phương pháp khai thác, bên cạnh những ưu ñiểm vẫn tồn tại một số hạn chế. Lúa lai “Ba dòng” có ưu ñiểm có năng suất cao, chống chịu sâu bệnh tốt... nhưng lại có hạn chế dòng CMS có phổ phục hồi hẹp, qui trình nhân dòng mẹ phức tạp... ðối với lúa lai “Hai dòng” dòng mẹ có phổ phục hồi rộng, nhân dòng mẹ ñơn giản hơn nhưng hạn chế bởi chi phối của ñiều kiện thời tiết nên ñộ thuần hạt lai không cao, làm giảm ưu thế lai của tổ hợp. Lúa lai “Một dòng” về nguyên lý là duy trì ưu thế lai nhờ thể vô phối nhưng ñến nay những nghiên cứu và sử dụng thể vô phối chưa thành công. ðề tài nghiên cứu thuộc hệ thống lúa lai “Hai dòng” nên tác giả tập trung tổng kết những kết quả ñạt ñược cũng như tồn tại trong nghiên cứu và phát triển lúa lai hai dòng trên thế giới và Việt Nam. Từ những hạn chế trong nghiên cứu lúa lai hai dòng ở Việt Nam, ñề tài nghiên cứu sẽ giải quyết ñược vấn ñề nào trong những tồn tại ñó? 2.3.1 Nghiên cứu và sử dụng các dòng EGMS 2.3.1.1 Nghiên cứu và sử dụng dòng PGMS Bất dục ñực di truyền nhân mẫn cảm với chu kỳ chiếu sáng ở lúa ñược ứng dụng ñể sản xuất hạt lai khá muộn. Năm 1973, Shi Ming Song tìm ra dòng bất dục ñực di truyền nhân mẫn cảm với chu kỳ quang (HPGMS) từ quần thể giống Nong ken 58S tại Trung tâm nghiên cứu lúa lai Hồ Bắc. Dòng HPGMS này bất dục hoàn toàn trong ñiều kiện thời gian chiếu sáng ngày dài Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………12 >14.0 giờ và phục hồi hữu dục trong ñiều kiện ngày ngắn <13.75 giờ. Do vậy chúng có thể duy trì bằng cách cho tự thụ trong ñiều kiện ngày ngắn. Trong ñiều kiện ngày dài dòng này bất dục nên có thể dùng làm dòng mẹ ñể sản xuất hạt lai. Thời gian mẫn cảm của dòng PGMS ñược tính khi ánh sáng có cường ñộ lớn hơn 50 lux. Khi lai dòng PGMS trên với các giống lúa thường, F1 hữu dục bình thường, F2 phân ly theo tỷ lệ 3 hữu dục : 1 bất dục trong ñiều kiện ngày dài, từ ñó có thể kết luận tính trạng bất dục ñực do một cặp gen lặn qui ñịnh (Shi M.S.,1985, 1986; Zhang Z.G., 1987) [107], [108], [150]. Lu X. (1994) lai Nongken 58S với các giống indica và japonica rồi cho phân ly ở F2, thu ñược một số dòng PGMS và TGMS. ðiều ñó chứng tỏ Nongken 58S có chứa gen bất dục ñực di truyền nhân [96]. Thực tế có hàng loạt các dòng EGMS ñược tạo ra có nguồn gốc từ Nongken 58S như N5047S, 311S, WD-1S, 7001S, Peiai 64S... (Liao, 1997; Maruyama K.,1991; Bai D.L., 2002) [89], [100], [62]. Dòng NK58S(R) ñược chọn lọc nhờ việc gây ñột biến dòng Nongken 58S, hoặc dòng 1149S ñược chọn lọc từ việc lai dòng Nongken 58S với giống lúa Japonica Nonghu26. Nhiều nghiên cứu cho rằng dòng Nongken 58S là dòng PTGMS mang cả gen tms và pms, nhưng 2 gen này nằm ở 2 vị trí khác nhau trên nhiễm sắc thể (Mei G., 1990; Mei M.H., 1999) [101], [102]. Gen phục hồi hữu dục ñối với dòng NK58S(R) và 1149S không ñồng alen với gen phục hồi của dòng Nongken 58S (Virmani, 1997; Zhang Z., 2004) [123], [153]. Theo Yang và cộng sự (1992) gen Ps của dòng PGMS ñược coi là gen ñóng vai trò thứ yếu (gen lặn) trong việc gây ra tính bất dục vì ở quần thể F2 mới thấy xuất hiện một vài cá thể bất dục 100% [134]. Tìm hiểu ảnh hưởng của ánh sáng, nhiệt ñộ lên Nongken 58S và các dòng EGMS có cùng nguồn gen pms của Nongken 58S thấy có sự ảnh hưởng khác nhau của nhiệt ñộ lên tính hữu dục và bất dục của các dòng này. ðối với Nongken 58S mẫn cảm mạnh với ánh sáng và mẫn cảm yếu với nhiệt ñộ còn Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………13 các dòng khác thì ngược lại ñiều này chứng tỏ có 2 cặp gen trong nhân ñiều khiển tính mẫn cảm (Zhang Z.G., 1992; Zhang Z., 1998, Zhuping, 1997) [151], [152], [157]. Một số kết quả nghiên cứu ở Trung Quốc cho rằng gen mẫn cảm quang chu kỳ có bản chất di truyền giống như gen mẫn cảm với nhiệt ñộ. Gen pms cũng hoạt ñộng hai chức năng: gây bất dục trong ñiều kiện ngày dài và có khả năng hình thành hạt phấn hữu dục trong ñiều kiện ánh sáng ngày ngắn. Tuy nhiên tính mẫn cảm quang chu kỳ của các dòng PGMS còn phụ thuộc khá nhiều vào nhiệt ñộ. Trong một giới hạn nhiệt ñộ nhất ñịnh thì ñộ dài ngày không có hiệu quả ñối với quá trình chuyển ñổi tính dục. Nhiệt ñộ cao ảnh hưởng tới ñộ an toàn của quá trình nhân dòng bất dục trong ñiều kiện ngày ngắn, còn nhiệt ñộ thấp lại ảnh hưởng ñến quá trình sản xuất hạt lai trong ñiều kiện ngày dài. Do vậy ñể chọn một dòng PGMS dễ dàng sử dụng thì giới hạn nhiệt ñộ dưới gây bất dục ñực trong ñiều kiện ngày dài cần phải thấp và khoảng nhiệt ñộ mẵn cảm ánh sáng cần phải rộng (Xue G.X.,1997; Zhang N.Y., 1996) [130], [149]. Zhang và cộng sự (1994) bằng phương pháp ñánh dấu tính ña hình ñộ dài ñoạn ADN bị phân cắt (RFLP) ñã tìm ra ñược 2 gen ñiều khiển tính bất dục ñực mẫn cảm với ánh sáng ngày ngắn là pms1 và pms2 nằm trên nhiễm sắc thể số 7 và số 3. Năm 1995, Wang ñã xác ñịnh lại rằng có 1 gen pms nằm trên nhiễm sắc thể số 7 (Wang F.P., 1997; Zhang Q., 1994) [127], [154]. Lu X.G và cộng sự (2002) cho biết các nhà khoa học Trung Quốc, Nhật Bản, Việt Nam và Ấn ðộ ñã xác ñịnh có 3 gen pms1, pms2 và pms3 nằm trên nhiễm sắc thể số 7, 3 và số 12 [97]. Các nhà khoa học cho rằng gen qui ñịnh tính bất dục ñực ở các dòng PTGMS có ở 6 trong số 12 nhiễm thể của lúa ñó là nhiễm sắc thể số 3, 5, 6, 7, 11 và 12 (Jiang S. et al, 2000; Mei et al, 1999; Yang Z.P, 1997) [79], [102], [137]. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………14 Theo Zhu Y. (1997) dòng PGMS 8902S ñược chọn từ tổ hợp lai giữa Zhenshan 97 và Shuang 8-14S sau ñó lai trở lại với Zhenshan 97. Từ dòng 8902S lai với các giống lúa thường hoặc dòng PGMS khác và chọn ñược các dòng PGMS mới. Ví dụ: dòng W9451S ñược tạo ra do lai 8902S với Yuhong No.1; Dòng Luguang 2S ñược tạo ra do lai giữa 8902S với 8906S [103], [159], [160]. Các nhà nghiên cứu cho rằng có khoảng 25% số dòng PGMS của Trung Quốc ñược tạo ra bằng nuôi cây bao phấn. Hai dòng PGMS 93920S và 93926S cũng ñược tạo ra nhờ phương pháp này, chúng có tính bất dục ổn ñịnh hơn và ñộ thuần cao hơn ( Niu J., 1997, Sun Z.X., 2000) [99], [114]. Li C.Q. (1997) ñã chọn ñược dòng PGMS 7001S bằng việc lai dòng Nongken 58S với giống lúa thường Japonica 917 từ năm 1985. Dòng 7001S bất dục khi ở giai ñoạn mẫn cảm có ñộ dài chiếu sáng trong ngày dài hơn 14 giờ và hữu dục khi ñộ dài ngày nhỏ hơn 13 giờ 45 phút. Dòng 7001S có ưu thế lai cao, tổ hợp 70 You 9 ñã ñược trồng ở tỉnh An Huy với diện tích trên 94.000 ha trong 5 năm (1991-1996) [92], [93]. 2.3.1.2 Nghiên cứu và sử dụng các dòng TGMS Dòng TGMS biểu hiện bất dục khi gặp nhiệt ñộ trung bình ngày cao và hữu dục khi gặp nhiệt ñộ trung bình ngày thấp vào thời kỳ lúa phân hoá ñòng từ cuối bước 3 ñến bước 6. Thời kỳ này ñược gọi là thời kỳ mẫn cảm. Gen kiểm soát tính mẫn cảm là một cặp gen lặn ký hiệu là tms. Gen này hoạt ñộng hai chức năng: ñiều khiển sự hình thành hạt phấn hữu dục khi gặp nhiệt ñộ thấp và hình thành hạt phấn bất dục khi gặp nhiệt ñộ cao (Nguyễn Công Tạn và cộng sự, 2002) [45]. Hình 1: Ảnh hưởng của nhiệt ñộ ñến sự chuyển hoá tính dục của dòng TGMS Biểu hiện bất dục Hữu dục Bán bất dục Bất dục Bất dục sinh lý sinh lý (Ảnh hưởng của BLT FT ST BUT nhiệt hoặc ñộ dài ngày) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………15 Ghi chú: BLT: Biological Lower Temperature: Nhiệt ñộ giới hạn sinh học dưới FT: Fertile Temperature: Nhiệt ñộ gây hữu dục ST: Sterile Temperature: Nhiệt ñộ gây bất dục BUT: Biological Upper Temperature: Nhiệt ñộ giới hạn sinh học trên Khi nhiệt ñộ trung bình ngày xuống thấp hơn hoặc bằng nhiệt ñộ giới hạn sinh học dưới, cây bất dục sinh lý. Khi nhiệt ñộ diễn biến trong khoảng nhiệt ñộ giới hạn dưới ñến nhiệt ñộ tới hạn gây hữu dục thì dòng TGMS sẽ hữu dục. Khi nhiệt ñộ trung bình ngày diễn biến trong khoảng từ ñiểm nhiệt ñộ tới hạn gây hữu dục ñến ñiểm nhiệt ñộ tới hạn gây bất dục trong thời kỳ mẫn cảm thì dòng TGMS trở nên bán bất dục. Nhiệt ñộ môi trường cao hơn nhiệt ñộ tới hạn gây bất dục thì dòng TGMS sẽ bất dục hoàn toàn, rất nhiều dòng bao phấn rỗng không hình thành ñược hạt phấn (Liu Y.,1997) [94]. Theo tổng kết của Nguyễn Thị Trâm (2000), thời kỳ mẫn cảm của các dòng TGMS bắt ñầu từ ngày thứ 15 ñến ngày thứ 6 trước khi trỗ bông tương ứng với thời kỳ phân hoá ñòng ñầu bước 4 ñến hết bước 5 [53]. Theo Hoàng Tuyết Minh và Nghiêm Thị Nhạn (2002) thì giai ñoạn mẫn cảm từ 20 ngày ñến 10 ngày trước khi lúa trỗ [76]. Theo Borkakali và Virmani (1997) giai ñoạn mẫn cảm của dòng TGMS Norin PL12 vào thời ñiểm 6 ñến 15 ngày trước khi trỗ, còn của dòng IR32364S vào 6-10 ngày trước khi trỗ [64]. Wang F. và cộng sự (1997) khi nghiên cứu ảnh hưởng của 3 ngày nhiệt thấp vào giai ñoạn chuyển ñổi tính dục từ bước 4 ñến bước 6 phân hoá ñòng của 4 dòng P/TGMS Pei ai 64S, Anxiang S, Sui 35S và GD-2S cho thấy có ảnh hưởng lớn nhất ở giai ñoạn bước 5 [125]. Theo Lê Hữu Khang (1999), trong giai ñoạn phân hoá ñòng bước 4 ñến bước 5 chỉ cần 2 ngày nhiệt ñộ thấp thì một số dòng TGMS ñã hình thành hạt phấn hữu dục, nếu 4 ngày liên tiếp có nhiệt ñộ thấp ≤ 240C thì tất cả các dòng TGMS tham gia nghiên cứu (T1S-96, T29S, Hương 125S, Pei ai 64S ñều có phấn hữu dục và một số dòng ñậu hạt [33]. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………16 Dựa vào ñặc ñiểm bất dục của hạt phấn, người ta ñã chia dòng TGMS thành 2 kiểu bất dục: Kiểu thứ nhất: Bất dục ñiển hình, hạt phấn có hình thoi, tam giác, vỏ nhăn nheo... giống như dòng CMS; Kiểu thứ hai: Bất dục không hạt phấn, bao phấn rỗng không có hạt phấn, khi lúa trỗ thấy bao phấn có màu trắng. Dòng TGMS có một số ñặc ñiểm quí như: vòi nhuỵ dài, ñầu nhuỵ to phân ra rất nhiều nhánh và còn khả năng nhận phấn ñến ngày thứ 6 sau khi nở hoa. Tỷ lệ vòi nhuỵ vươn ra ngoài vỏ trấu của dòng TGMS thường cao hơn các dòng CMS (Virmani S.S., 1996) [121]. Sun, Yang và cộng sự (1989) phát hiện ra dòng bất dục ñực mẫn cảm nhiệt ñộ ñầu tiên mang tên 5460S, thu ñược từ quần thể ñột biến của giống lúa IR54 [112], [131]. Năm 1990, Yang và cộng sự chọn tạo ñược dòng bất dục ñực mẫn cảm nhiệt ñộ R59TS và H89-1. Sau ñó Maruyama và các cộng sự (1991) thông báo về việc chọn tạo dòng bất dục ñực mẫn cảm nhiệt ñộ Norin PL-12 bằng phương pháp ñột biến [100], [132]. Những tác giả trên ñều ñưa ra kết luận rằng tính bất dục ñực mẫn cảm với nhiệt ñộ ñều do cặp gen lặn trong nhân ñiều khiển. Kinoshita (1992) ñặt tên cho gen TGMS của 5460S và Norin PL-12 là tms-1 và tms-2 [86]. Năm 1991, Virmani S.S. và cộng sự ñã chọn ñược dòng TGMS mới IR32364S từ IR32364 bằng ñột biến phóng xạ và xác ñịnh tính bất dục ñực do một gen lặn qui ñịnh [119]. Theo Ali J. (1996), tính bất dục ñực của dòng TGMS SA2 do 1 gen lặn qui ñịnh [58]. Theo Latha R. (2004) chọn ñược dòng TS6 có ngưỡng chuyển ñổi tính dục 25,5 ñến 26,70C và do 1 gen lặn ñiều khiển tính bất dục mẫn cảm nhiệt ñộ [88]. Ngoài ra còn rất nhiều dòng TGMS tạo ra bằng các phương pháp khác nhau của các tác giả ở các nước khác nhau như: Dòng TGMS 822 thu ñược từ ñột biến tự nhiên giống lúa ñịa phương hay dòng TGMS-SA-2 tạo ra bằng phương pháp gây ñột biến hoá chất của Ấn ðộ, dòng Annong S-1 do lai giữa indica và indica, dòng Hennong S-1 do lai xa giữa indica và lúa dại, dòng TGMS-VN-01 của Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………17 Viện Di truyền Nông nghiệp tạo ra bằng phương pháp gây ñột biến giống ñịa phương Chiêm Bầu ... (Borkakati R.P., 1993; Phạm Ngọc Lương, 2000) [63], [36]. Các nhà khoa học ñã xác ñịnh ñược 5 gen qui ñịnh tính bất dục ñực mẫn cảm với nhiệt ñộ ñó là tms1, tms2, tms3, tms4 và tms5 nằm trên nhiễm sắc thể số 8, 7, 6, 9 và 2 (Lu X.G et al, 2002; Dong S.L., 2005) [97], [70]. Theo Wang C.H (2004) dòng TGMS 0A15-1 ñược chọn tạo bằng phương pháp gây ñột biến có gen qui ñịnh tính bất dục mẫn cảm nhiệt ñộ năm trên nhiễm sắc thể số 6 [126]. Theo Nguyễn Văn ðồng (1999), bằng phương pháp phân tích BSA kết hợp với kỹ thuật AFLP, kỹ thuật RFLP và kỹ thuật vi vệ tinh ñã phát hiện và ñịnh vị chính xác 1 gen tms mới thứ 3 của lúa. Gen này ñược ký hiệu là tms- 4(t), nó nằm cạnh tâm ñộng, trên vai ngắn của nhiễm sắc thể số 2 của lúa và không alen với gen tms-1 và tms-3(t) [9]. Khi nghiên cứu ñặc ñiểm di truyền của gen qui ñịnh tính bất dục ñực, Hà Văn Nhân (2001) thấy rằng 6 dòng TGMS: SE21, T25S, Hương 125S, TGMS4, TGMS5 và TGMS6 ñều do 1 gen lặn nằm trong nhân ñiều khiển [41]. 2.3.1.3 Một số ñặc ñiểm của dòng T(P)GMS và P(T)GMS Ngoài việc phát hiện ra các dòng PGMS và TGMS do một cặp gen lặn ñiều khiển, các nhà chọn giống Trung Quốc còn tìm ra một số dòng T(P)GMS và P(T)GMS do hai cặp gen ñiều khiển, có thể sử dụng làm dòng mẹ ñể phát triển lúa lai hai dòng. Yuan L.P. (1997) giới thiệu 4 loại dòng này và giải thích sự biểu hiện tính dục của chúng phụ thuộc vào quan hệ tương tác giữa nhiệt ñộ và ñộ dài chiếu sáng trong ngày [146]. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………18 Kiểu bất dục LDHT SDHT LDLT SDLT Nhiệt ñộ cao gây bất dục Bất dục Bất dục Hữu dục Hữu dục Nhiệt ñộ thấp gây bất dục Hữu dục Hữu dục Bất dục Bất dục Ánh s¸ng dµi g©y bÊt dôc BÊt dôc H÷u dôc BÊt dôc H÷u dôc Ánh s¸ng ng¾n g©y bÊt dôc H÷u dôc BÊt dôc H÷u dôc BÊt dôc Ghi chó: LDHT: long day high temperature: Ngµy dµi nhiÖt ®é cao SDHT: short day high temperature: Ngµy ng¾n nhiÖt ®é cao LDLT: long day low temperature: Ngµy dµi nhiÖt ®é thÊp SDLT: short day low temperature: Ngµy ng¾n nhiÖt ®é thÊp Cheng S.H. (2000), cho biÕt cã kho¶ng 1/2 sè dßng EGMS ®E ®−îc x¸c ®Þnh thuéc nhãm nµy, hÇu hÕt chóng cã nguån gèc gÇn víi PGMS [67]. Yang R.C (1990), Sun Z.X vµ Mou T.M. (2000) cho r»ng sù thay ®æi tÝnh dôc cña lo¹i dßng nµy cã quan hÖ chÆt víi sù t−¬ng t¸c cña ®é dµi ngµy vµ nhiÖt ®é. Chóng cã thÓ chØ h÷u dôc khi xuÊt hiÖn t−¬ng t¸c cña ngµy dµi cïng víi nhiÖt ®é cao, ngµy dµi cïng víi nhiÖt ®é thÊp. Trong tr−êng hîp ngµy ng¾n vµ nhiÖt ®é cao th× chóng còng bÊt dôc hoµn toµn. Ở vùng nhiệt ñới, kiểu dòng PTGMS bất dục hoàn toàn ở phần lớn các vùng. Trung Quốc sử dụng các dòng này ñể sản xuất hạt lai F1 nhưng khó ñạt năng suất cao khi nhân dòng mẹ [104], [113], [133]. 2.4.1.4 Một số ñặc ñiểm của các dòng kháng PGMS và TGMS Các dòng kháng PGMS và TGMS có sự thay ñổi tính dục gây nên bởi ñiều kiện môi trường trái ngược với các dòng PGMS hoặc TGMS. Dòng kháng PGMS sẽ hữu dục bình thường trong ñiều kiện ánh sáng ngày dài và bất dục trong ñiều kiện ngày ngắn. Dòng kháng TGMS có phấn hữu dục khi Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………19 nhiệt ñộ cao và bất dục khi nhiệt ñộ thấp. Các dòng này cũng có thể sử dụng làm nguồn vật liệu ñể phát triển lúa lai hai dòng trong những ñiều kiện khí hậu nhất ñịnh ở một số ñịa phương (Nguyễn Thị Trâm, 2002; Haohua He, 2006) [53], [74]. Gao Y.Z. (1991) ñã lai giữa giống Japonica “Honggeng” với giống indica “B3” thu ñược dòng EDS1 bất dục trong ñiều kiện ngày ngắn. Dòng bất dục ñực mẫn cảm với ánh sáng ngắn này có thời gian bất dục dài 6 tháng trong năm [71]. Dòng kháng TGMS Diannong- 1 ñược tạo ra bằng phương pháp lai xa giữa tổ hợp Zimi/Dianyn-1 với Liming hữu dục bình thường ở ñiều kiện nhiệt ñộ trên 24OC và bất dục khi nhiệt ñộ dưới 24OC. 2.3.2 Phương pháp chọn tạo các dòng EGMS ðể chọn tạo ñược một dòng EGMS phù hợp cần nghiên cứu qui luật diễn biến nhiệt ñộ, ñộ dài ngày của vùng cần sử dụng các dòng EGMS ñó ñể ñưa ra hướng chọn tạo và sử dụng. Các nhà nghiên cứu Trung Quốc cho rằng dòng PGMS có giá trị sử dụng nhiều hơn cho vùng Ôn ñới, dòng TGMS thích hợp cho vùng nhiệt ñới. Các tỉnh phía Nam Trung Quốc và phía Bắc Việt Nam có sự thay ñổi lớn về nhiệt ñộ giữa các vùng núi cao và ñồng bằng, giữa các mùa trong năm nên thích hợp cho việc sử dụng các dòng TGMS (Hoàng Tuyết Minh, 1996; Nguyễn Thị Trâm, 1996; Mou T.M., 2000) [39], [51], [104]. Tuy nhiên trong ñiều kiện Việt Nam, một dòng PGMS có thể sử dụng ñược nếu nó bất dục ñực hoàn toàn khi thời gian chiếu sáng trong ngày dài hơn 12 giờ 30 phút và nhiệt ñộ cao, có phấn hữu dục và ñậu hạt khi ñộ dài chiều sáng trong ngày giảm xuống dưới ngưỡng ñó. Như vậy có thể nhân dòng PGMS và sản xuất hạt lai F1 ở cả miền Bắc và miền Nam. Chọn tạo ñược những dòng PGMS có giới hạn chuyển hoá như trên sẽ giúp cho công Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………20 tác sản xuất hạt lai thuận lợi hơn, có thể giảm giá thành hạt giống (Nguyễn Thị Trâm, 2002) [53]. Theo Yuan L.P có một số phương pháp chọn tạo dòng EGMS sau: 2.3.2.1 Phân lập các dòng EGMS có trong tự nhiên Trong tập ñoàn vật liệu chọn giống lúa có thể tồn tại các cá thể bất dục do ñột biến tự nhiên gây nên. Quan sát ruộng lúa ở giai ñoạn trỗ bông ñến chín có thể phát hiện cây bất dục. Thu nhận, duy trì và theo dõi sự chuyển ñổi tính dục của chúng bằng lúa chét. Khi gặp ñiều kiện ngoại cảnh thuận lợi như nhiệt ñộ hạ thấp hoặc thời gian chiếu sáng ngắn dần lúa chét sẽ phục hồi hữu dục. Từ kết quả cụ thể theo dõi ñược có thể kết luận là dòng TGMS hoặc PGMS ñồng thời xác ñịnh ngưỡng chuyển ñổi tính dục, thời kỳ mẫn cảm và giá trị sử dụng của từng dòng trong phát triển tổ hợp lai. Có thể xác ñịnh nhanh ñặc ñiểm mẫn cảm của các cá thể ñược chọn bằng Phytotron (Yin Hua Qi, 1993) [138]. 2.3.2.2 Tạo dòng TGMS bằng phương pháp lai ðể ña dạng các dòng EGMS trong vườn vật liệu chọn giống có thể sử dụng phương pháp lai chuyển gen ñể chuyển các gen EGMS vào các giống thích hợp ở ñịa phương hoặc cải tiến các dòng EGMS sẵn có với mục ñích tập hợp nhiều tính trạng quý khác nhau vào một giống ñể tăng hiệu quả sử dụng (Yuan L.P., 1995) [145]. * Lai ñơn và chọn lọc cá thể Sử dụng nguồn gen tms (hoặc pms) sẵn có làm mẹ ñể lai với các dòng giống lúa thường khác nhau, thu hạt lai, gieo và ñánh giá con lai F1. Hạt F1 tự thụ tiếp tục gieo ñể có quần thể F2. Khi gieo cần tính toán sao cho quần thể này ở thời kỳ phân hoá ñòng bước 3 ñến bước 6 có nhiệt ñộ cao (hoặc pha sáng dài) trên ngưỡng chuyển ñổi tính dục. Khi lúa trỗ chọn các cá thể bất dục Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………21 có kiểu hình mong muốn, cắt chét và chăm sóc cẩn thận. Sau khi cắt chét ñược 7-10 ngày, chồi ra ñược 1-3 lá ñưa xử lý nhiệt ñộ thấp dưới 240C (hoặc ánh sáng ngắn) từ 10-12 ngày rồi trồng trong nhà lưới ñể theo dõi. Khi lúa trỗ tiến hành kiểm tra hạt phấn. Nếu hạt phấn của cá thể nào ñó hữu dục chứng tỏ cá thể ñó là EGMS. Xử lý nhiệt ñộ thấp hoặc ánh sáng ngắn có thể ñưa lên vùng núi có ñộ cao trên 900 m so với mức nước biển hoặc Phytotron. Nếu không có ñiều kiện thực hiện hai cách trên có thể nhân các chồi theo hệ vô tính liên tục chờ ñến mùa ñông, nhiệt ñộ xuống thấp dưới 240C hoặc ánh sáng ngày ngắn, hệ vô tính này hữu dục, thu ñược hạt tự thụ, dòng ñó là EGMS (Nguyễn Thị Trâm, 2002) [53]. * Lai trở lại ñể tạo dòng EGMS mới Sử dụng phương pháp này ñể lai tích luỹ các ñặc tính mong muốn vào dòng EGMS mới. Vì tính bất dục của dòng EGMS ñều ñược kiểm soát bởi gen lặn nên bắt ñầu lai lại ngay từ F1, tính bất dục giữ ñược ñến các thế hệ sau. Có thể chuyển gen MS giữa các giống không cùng loài phụ hoặc giữa các bố mẹ không tương hợp di truyền nhờ phương pháp này. Qui trình chọn tạo EGMS bằng phương pháp lai của Yin Hua Qi (1993) [138]. 1- Lai dòng EGMS ổn ñịnh ñã ñược xác ñịnh rõ ràng ngưỡng chuyển hoá với các dòng giống ñịa phương có các ñặc tính mà dòng EGMS cần bổ sung. 2- Trồng F1 ở ñiều kiện bình thường ñể thu hạt 3- Chọn cây bất dục ở thế hệ F2 trong ñiều kiện nhiệt ñộ cao và ngày dài Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………22 4- Thế hệ F3 trồng theo dòng ở ñiều kiện thích hợp. ðến giai ñoạn mẫn cảm thì chuyển vào nhà sinh trưởng ñể xử lý với chế ñộ T hoặc P theo mục ñích chọn EGMS. 5- Thế hệ F4-F6 trồng trong ñiều kiện hữu dục bình thường ñể chọn một số ñặc tính khác như: chiều cao cây, thời gian sinh trưởng, chống chịu sâu bệnh, tỷ lệ thò vòi nhuỵ, chất lượng hạt. 6- Thế hệ F7 trồng trong nhà sinh trưởng nhân tạo với ngưỡng chuyển hoá bất dục T và P ñược thiết lập theo mục ñích chọn EGMS. Chọn những cây bất dục hoàn toàn sau ñó duy trì bằng chét ñể lấy hạt. Hạt này dùng cho nghiên cứu tiếp theo trên ñồng ruộng và trong nhà sinh trưởng. Qui trình chọn dòng EGMS của Mou T.M. (2000) [104] cũng tương tự qui trình của Yin Hua Qi nhưng có ñiểm khác là ở thế hệ F2 cần ñược trồng trên núi cao khoảng 800m so với mức nước biển, có nhiệt ñộ 240C ñể chọn cây bất dục. Sau ñó các cá thể bất dục ñược duy trì bằng chét ở ñiều kiện nhiệt ñộ thấp dưới 240C và ngày ngắn ñể thu hạt. Qui trình chọn dòng EGMS của Viraktamath B.C.(2000) áp dụng ở những nơi ñiều kiện môi trường không thuận lợi cho sự hữu dục hạt phấn như sau: 1- Chọn các dòng cho gen EGMS ñã ổn ñịnh và ñược xác ñịnh ngưỡng chuyển hoá tính dục ñể lai với các dòng giống ở ñịa phương có các ñặc tính mà dòng EGMS cần bổ sung. 2- Trồng cây F1 ở ñiều kiện bình thường ñể thu hạt F2 3- Trồng quần thể F2 trong ñiều kiện ngày dài và nhiệt ñộ cao, chọn cây hữu dục mang nhiều ñặc tính mong muốn của bố và mẹ. 4- Từ ñời F3 ñến F5 trồng theo dòng trong ñiều kiện ngày dài, nhiệt ñộ cao. Chọn ở mỗi dòng 8 ñến 10 cá thể hữu dục mang nhiều ñặc tính mong muốn từ bố và mẹ. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………23 5- Trồng F6 cũng trong ñiều kiện ngày dài, nhiệt ñộ cao. Chọn những cây bất dục sau ñó trồng chét ở ñiều kiện hữu dục ñể thu hạt tự thụ. Theo Viraktamath B.C. chọn dòng EGMS theo qui trình này nhằm thu ñược nhiều nhất dạng dị hợp tử có các tính trạng mong muốn, sau ñó mới chọn cá thể bất dục ñã kết hợp ñược nhiều tính trạng quí từ bố và mẹ [116]. Gần ñây phương pháp lai tạo dòng EGMS mới ñã ñạt ñược thành công ñó là việc chuyển gen tương hợp rộng (WC-Wide Compatibility) vào các dòng EGMS hiện có làm tiền ñề cho việc khai thác ưu thế lai giữa các loài phụ. Dòng EGMS mang gen tương hợp rộng có kiểu cây lý tưởng ñược công nhận ñầu tiên ở Trung Quốc là Pei ai 64S. Dòng này có nhiều ñặc tính ưu việt nổi bật, cho ưu thế lai về năng suất cao ở nhiều tổ hợp lai (Gu M.H., 2000; Yang Z., et al, 1997) [73], [136]. 2.3.2.3 Tạo dòng EGMS bằng phương pháp gây ñột biến nhân tạo Dùng các tác nhân vật lý hay hoá học tác ñộng lên hạt giống khô hoặc hạt giống ñang nảy mầm ñể gây ñột biến. ðột biến có thể tạo ra hàng loạt các dạng bất dục ñực khác nhau (CMS, PGMS, TGMS, OGMS). Tuỳ theo mục ñích sử dụng mà ta chọn các dạng bất dục cho phù hợp (Nguyễn Thị Gấm, 2003) [13]. Chọn vật liệu có nhiều ñặc tính tốt ñể xử lý và trồng M1. Trồng M2 trong ñiều kiện nhiệt ñộ cao hoặc ánh sáng dài ñể chọn cây bất dục. Dựa vào phản ứng ñặc trưng của chúng với nhiệt ñộ hoặc quang chu kỳ có thể lựa chọn ñược các cá thể TGMS hoặc PGMS. Các khâu tiếp theo ñược thực hiện giống như phương pháp lai ñể chọn EGMS. Bằng phương pháp ñột biến nhân tạo các nhà chọn giống ñã chọn ñược nhiều dòng EGMS mới. Ở Mỹ, người ta xử lý ñột biến giống M201 ñã chọn ñược dòng PGMS- M201S. Ở Việt Nam, khi xử lý ñột biến giống Chiêm bầu bằng tia gamma ñã chọn ñược dòng TGMS - VN01 có nhiều ñặc tính quí, tính bất dục ổn ñịnh (Phạm Ngọc Lương, 2001) [36]. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………24 Wu Dianxing và cộng sự (2003) gây ñột biến dòng Pei ai 64S bằng tia gamma ñã tạo dòng Pei ai 64S - a18 có ñặc tính là trong giai ñoạn 1-3 lá có màu bạch tạng, sau ñó lại trở lại màu xanh bình thường. ðiều này ñã giúp cho việc khử lẫn ngay trong giai ñoạn mạ ñể nâng cao ñộ thuần của dòng mẹ, nhưng có nhược ñiểm là sinh trưởng của mạ trong giai ñoạn này kém [128]. 2.3.2.4 Tạo dòng EGMS với sự trợ giúp của công nghệ sinh học Áp dụng phương pháp nuôi cấy bao phấn của cây lai F1 ñã giảm bớt thời gian tạo mới các dòng EGMS và làm tăng sự ổn ñịnh về ñộ thuần của chúng. Bằng phương pháp này người ta có thể cùng một lúc chọn ñược nhiều tính trạng khác nhau như chịu mặn, chịu hạn, chịu rét. Dòng EGMS lưỡng bội có thể khác nhau về mặt di truyền với giống thường nên dễ cho con lai có ưu thế lai cao và ñặc biệt ổn ñịnh về di truyền (Sun Z.X.,2000; Kalaiyarasi R., 2003) [113], [81]. Theo Zhu X.D. (2000) bằng nuôi cấy mô ñã thu ñược 91 thể lưỡng bội từ Pei ai 64S. Theo dõi sự phân ly ở các thế hệ sau cho thấy: ở thế hệ thứ 2 ñã xuất hiện 3 dạng khác nhau; dạng 1 - Peiai 64HS bất dục trên 99,8% và ổn ñịnh; dạng 2 - Peiai 64HF tỷ lệ hạt phấn hữu dục cao, bất dục không ổn ñịnh; dạng 3 - Peiai64HM bán bất dục và bất dục không ổn ñịnh, khoảng thời gian bất dục ngắn. Thế hệ thứ 3 vẫn xuất hiện các dạng như thế hệ 2 nhưng dạng Peiai 64HS có tỷ lệ bất dục cao hơn [155]. Hiện nay sử dụng công nghệ sinh học ñã tạo ñược các dòng EGMS có chỉ thị hình thái ñể sử dụng vào việc chống lẫn hạt giống dòng mẹ tự thụ trong sản xuất hạt lai như dòng M2S có lá và thân màu xanh sáng, dòng DHMPS3 có lá màu xanh tím (Zhu X.D., 2000) [155]. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………25 Yang R.C. (2002) chuyển gen eui (elongated uppermost internode) vào các dòng CMS, EGMS và dòng R ñã chọn ñược các dòng bố mẹ thoát cổ bông cao làm giảm lượng GA3 khi sản xuất hạt lai F1 [135]. 2.3.2.5 Nhập nội Nhập nội các dòng sẵn có từ các Trung tâm nghiên cứu quốc tế hoặc các quốc gia khác nhằm ñón ñầu những thành tựu khoa học mới của thế giới. Tuy nhiên do mỗi dòng có khả năng thích ứng với ñiều kiện của từng vùng nhất ñịnh nên sau khi nhập cần gieo trồng thử ñể tìm hiểu ñầy ñủ các ñặc ñiểm sinh trưởng phát triển, ñặc ñiểm bất dục, khả năng chống chịu... ðặc biệt xác ñịnh ngưỡng chuyển ñổi và thời ñiểm chuyển ñổi tính dục. Trên cơ sở ñó ñánh giá tuyển chọn những dòng ưu tú phù hợp với ñiều kiện sinh thái (Nguyễn Công Tạn và cộng sự, 2002) [45]. 2.3.3 Phương pháp ñánh giá các dòng EGMS 2.3.3.1 Tiêu chuẩn ñánh giá ðể ñánh giá một dòng EGMS tốt cần căn cứ vào tiêu chuẩn ñánh giá của Viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI): Các dòng mẹ ñược xếp loại tốt khi ñạt ñiểm 1- 3 (thang ñiểm ñánh giá 1 - 9), có tỷ lệ hạt phấn bất dục và tỷ lệ hạt không ñậu ñạt 99,0% và 99,9%; ñộ thoát cổ bông ñạt trên 90%, tỷ lệ nhận phấn ngoài ñạt trên 20%; tỷ lệ thò với nhuỵ trên 41%; tỷ lệ hạt phấn hữu dục ở F1 ñạt trên 90%. Theo Yuan L.P. (1995) có thể dùng các tiêu chuẩn ñánh giá dòng CMS ñể ñánh giá dòng EGMS. Ngoài ra cần có một số tiêu chuẩn ñặc thù ñể ñánh giá như sau: [145] - Có một quần thể ñủ lớn với trên 1000 cá thể ñồng nhất về các tính trạng nông sinh học như: Chiều cao cây, thời gian sinh trưởng, số lá trên thân chính, ñặc ñiểm hình thái, chống chịu sâu bệnh... Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………26 - Tỷ lệ cây bất dục ñạt 100% và ổn ñịnh qua các lần gieo, tỷ lệ hạt phấn bất dục cao hơn 99,5% và tỷ lệ hạt ñậu trong bao cách ly phải rất thấp (0,5 - 0%). - Giai ñoạn bất dục trong ñiều kiện tự nhiên cần dài hơn 30 ngày. Trong giai ñoạn phục hồi hữu dục, tỷ lệ hạt phấn hữu dục cần ñạt cao trên 30%. Trong ruộng sản xuất hạt lai, tỷ lệ nhận phấn ngoài không ñược thấp hơn dòng CMS tốt. - Sự chuyển hoá hữu dục phải ñược kiểm tra cẩn thận ñể xác ñịnh rõ phản ứng của dòng với quang chu kỳ và với nhiệt ñộ. - Ký hiệu của dòng EGMS ñược qui ñịnh thống nhất là “S” ñể phân biệt với chữ “A” là ký hiệu cho dòng CMS. Theo Nguyễn Công Tạn và cộng sự (2002), ñối với ñiều kiện Việt Nam tiêu chuẩn của một dòng EGMS cần bổ sung thêm: [45] - ðối với dòng TGMS phải có ñiểm nhiệt ñộ tới hạn gây bất dục hoàn toàn > 260C, ñiểm nhiệt ñộ tới hạn gây hữu dục <240C, giới hạn chuyển hoá bất dục sang hữu dục càng ngắn càng tốt. - ðối với dòng PGMS thì ngưỡng chuyển ñổi tính dục 12 giờ 30 phút là thích hợp cho ñiều kiện Việt Nam. 2.3.3.2 Phương pháp ñánh giá tính ổn ñịnh của dòng EGMS ðánh giá tính ổn ñịnh của các dòng EGMS cần phải thực hiện ở cả trong ñiều kiện tự nhiên và ñiều kiện nhân tạo qua các bước sau: (Deng X.L.,1993; Sun Z.X., 2000) [68], [113] 1- ðánh giá ở nhiều thời vụ khác nhau ._.--------------- Sd(mdi) = 0.138 CAC TRUNG BINH CUA CAC CAY THU mct[ 1] = 6.358 mct[ 2] = 6.742 mct[ 3] = 6.850 mct[ 4] = 6.567 mct[ 5] = 6.783 Sai so khi so sanh 2 so trung binh cua 2 cay thu -------------------------------------------------------------- Sd(mcti - mctj) = 0.252 Sai so khi so sanh mot trung binh voi trung binh cua tat ca cac cay ----------------------------------------------------------------------- Sd(mcti) = 0.159 KHA NANG KET HOP CHUNG CUA CAY THU ----------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------ CAY THU KNKH ------------------------------------------------------------------------------------ 1 -0.302 2 0.082 3 0.190 4 -0.093 5 0.123 ------------------------------------------------------------------------------------ Sai so cua kha nang ket hop chung cua cay thu: 0.178 Sai so khi so kha nang ket hop chung cua 2 cay thu: 0.252 KHA NANG KET HOP CHUNG CUA CAC DONG ------------------------------------------------------------------------------------ DONG KNKH ------------------------------------------------------------------------------------ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………128 1 -0.100 2 0.107 3 -0.073 4 0.067 ------------------------------------------------------------------------------------ Sai so cua kha nang ket hop chung cua dong: 0.159 Sai so khi so kha nang ket hop chung cua 2 dong: 0.225 Kha nang ket hop rieng DONG * CAY THU ----------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------ Cay 1 Cay 2 Cay 3 Cay 4 Cay 5 ------------------------------------------------------------------------------------ dong 1 0.708 0.092 -0.483 0.033 -0.350 dong 2 0.068 -0.382 0.043 0.093 0.177 dong 3 -0.552 -0.068 0.223 -0.160 0.557 dong 4 -0.225 0.358 0.217 0.033 -0.383 ------------------------------------------------------------------------------------ Bien dong ------------------------------------------------------------------------------------ dong 1 0.122 dong 2 -0.047 dong 3 0.079 dong 4 -0.002 ------------------------------------------------------------------------------------ Bien dong cay thu 0.203 0.011 0.026 -0.072 0.119 Trung binh bien dong cua cay thu 0.038 Trung binh bien dong cua Dong 0.057 Sai so cua kha nang ket hop rieng : 0.356 Sai so khi so sanh hai KNKHR : 0.503 CHUONG TRINH PHAN TICH PHUONG SAI LINE * TESTER Ver 2.0 Nguyen Dinh Hien 1995 So hat/bong cac to hop lai hai dong Vu xuan 2004 BANG CAC GIA TRI TRUNG BINH CUA THI NGHIEM ------------------------------------------------------------------------------ Cay 1 Cay 2 Cay 3 Cay 4 Cay 5 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………128 ------------------------------------------------------------------------------ Dong 1 205.033 196.700 210.833 196.167 203.767 ------------------------------------------------------------------------------ Dong 2 209.767 220.800 197.600 177.133 188.400 ------------------------------------------------------------------------------ Dong 3 189.667 199.800 256.167 176.500 168.733 ------------------------------------------------------------------------------ Dong 4 215.067 195.167 232.633 170.400 178.300 ------------------------------------------------------------------------------ BANG PHAN TICH PHUONG SAI I ------------------------------------------------------------------------------ Nguon bien dong Bac tu Do Tong BP Trung binh FTN ------------------------------------------------------------------------------ Khoi 2 67.452 33.726 0.141 Cong thuc 19 26462.870 1392.783 5.810 Sai so 38 9108.868 239.707 ------------------------------------------------------------------------------- Toan bo 59 35639.190 ------------------------------------------------------------------------------- BANG PHAN TICH PHUONG SAI II ------------------------------------------------------------------------------ Nguon bien dong Bac tu Do Tong BP Trung binh FTN ------------------------------------------------------------------------------ Khoi 2 67.452 33.726 0.141 Cong thuc 19 26462.870 1392.783 5.810 Cap lai 19 26462.870 1392.783 5.810 GCA Dong 3 190.907 63.636 0.068 GCA Tester 4 15022.597 3755.649 4.006 SCA Dong*Tester 12 11249.365 937.447 3.911 Sai so 38 9108.868 239.707 ------------------------------------------------------------------------------ Toan bo 59 35639.190 ------------------------------------------------------------------------------ Ty le dong gop cua Dong , cay thu va tuong tac vao bien dong chung Dong gop cua Dong : 0.721 Dong gop cua Cay thu : 56.769 Dong gop cua Dong * Cay thu : 42.510 CAC TRUNG BINH CUA CAC DONG md[ 1] = 202.500 md[ 2] = 198.740 md[ 3] = 198.173 md[ 4] = 198.313 Sai so khi so sanh 2 so trung binh mi va mj cua 2 dong ---------------------------------------------------------- Sd(mdi - mdj) = 5.653 Sai so khi so sanh mot trung binh voi trung binh cua tat ca cac dong --------------------------------------------------------------------- Sd(mdi) = 3.462 CAC TRUNG BINH CUA CAC CAY THU mct[ 1] = 204.883 mct[ 2] = 203.117 mct[ 3] = 224.308 mct[ 4] = 180.050 mct[ 5] = 184.800 Sai so khi so sanh 2 so trung binh cua 2 cay thu -------------------------------------------------------------- Sd(mcti - mctj) = 6.321 Sai so khi so sanh mot trung binh voi trung binh cua tat ca cac cay ----------------------------------------------------------------------- Sd(mcti) = 3.998 KHA NANG KET HOP CHUNG CUA CAY THU ------------------------------------------------------------------------------ CAY THU KNKH ------------------------------------------------------------------------------ 1 5.452 2 3.685 3 24.877 4 -19.382 5 -14.632 ------------------------------------------------------------------------------ Sai so cua kha nang ket hop chung cua cay thu: 4.469 Sai so khi so kha nang ket hop chung cua 2 cay thu: 6.321 KHA NANG KET HOP CHUNG CUA CAC DONG ------------------------------------------------------------------------------ DONG KNKH ------------------------------------------------------------------------------ 1 3.068 2 -0.692 3 -1.258 4 -1.118 ------------------------------------------------------------------------------ Sai so cua kha nang ket hop chung cua dong: 3.998 Sai so khi so kha nang ket hop chung cua 2 dong: 5.653 Kha nang ket hop rieng DONG * CAY THU ------------------------------------------------------------------------------ Cay 1 Cay 2 Cay 3 Cay 4 Cay 5 ------------------------------------------------------------------------------ dong 1 -2.918 -9.485 -16.543 13.048 15.898 dong 2 5.575 18.375 -26.017 -2.225 4.292 dong 3 -13.958 -2.058 33.117 -2.292 -14.808 dong 4 11.302 -6.832 9.443 -8.532 -5.382 ------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------ Bien dong ------------------------------------------------------------------------------ dong 1 138.868 dong 2 207.313 dong 3 320.154 dong 4 31.405 ------------------------------------------------------------------------------ Bien dong cay thu 67.452 106.237 658.878 31.149 119.873 Trung binh bien dong cua cay thu 174.435 Trung binh bien dong cua Dong 196.718 Sai so cua kha nang ket hop rieng : 8.939 Sai so khi so sanh hai KNKHR : 12.641 CHUONG TRINH PHAN TICH PHUONG SAI LINE * TESTER Ver 2.0 Nguyen Dinh Hien 1995 Khoi luong 1000 hat Cac to hop lai hai dong Vu xuan 2004 BANG CAC GIA TRI TRUNG BINH CUA THI NGHIEM --------------------------------------------------------------- Cay 1 Cay 2 Cay 3 Cay 4 Cay 5 --------------------------------------------------------------- Dong 1 27.533 23.967 24.533 22.900 23.400 --------------------------------------------------------------- Dong 2 27.667 23.900 24.367 30.233 29.833 --------------------------------------------------------------- Dong 3 26.333 20.567 20.067 24.567 26.967 --------------------------------------------------------------- Dong 4 25.267 22.567 21.200 26.533 27.067 --------------------------------------------------------------- BANG PHAN TICH PHUONG SAI I --------------------------------------------------------------- Nguon bien dong Bac tu Do Tong BP Trung binh FTN --------------------------------------------------------------- Khoi 2 0.177 0.089 2.357 Cong thuc 19 453.031 23.844 633.905 Sai so 38 1.429 0.038 --------------------------------------------------------------- Toan bo 59 454.637 --------------------------------------------------------------- BANG PHAN TICH PHUONG SAI II ---------------------------------------------------------------------------- Nguon bien dong Bac tu Do Tong BP Trung binh FTN ------------ --------------------------------------------------------------- Khoi 2 0.177 0.089 2.357 Cong thuc 19 453.031 23.844 633.905 Cap lai 19 453.031 23.844 633.905 GCA Dong 3 105.535 35.178 3.336 GCA Tester 4 220.952 55.238 5.238 SCA Dong*Tester 12 126.544 10.545 280.356 Sai so 38 1.429 0.038 --------------------------------------------------------------- Toan bo 59 454.637 --------------------------------------------------------------- Ty le dong gop cua Dong , cay thu va tuong tac vao bien dong chung Dong gop cua Dong : 23.295 Dong gop cua Cay thu : 48.772 Dong gop cua Dong * Cay thu : 27.933 CAC TRUNG BINH CUA CAC DONG md[ 1] = 24.467 md[ 2] = 27.200 md[ 3] = 23.700 md[ 4] = 24.527 Sai so khi so sanh 2 so trung binh mi va mj cua 2 dong ---------------------------------------------------------- Sd(mdi - mdj) = 0.071 Sai so khi so sanh mot trung binh voi trung binh cua tat ca cac dong --------------------------------------------------------------------- Sd(mdi) = 0.043 CAC TRUNG BINH CUA CAC CAY THU mct[ 1] = 26.700 mct[ 2] = 22.750 mct[ 3] = 22.542 mct[ 4] = 26.058 mct[ 5] = 26.817 Sai so khi so sanh 2 so trung binh cua 2 cay thu -------------------------------------------------------------- Sd(mcti - mctj) = 0.079 Sai so khi so sanh mot trung binh voi trung binh cua tat ca cac cay ----------------------------------------------------------------------- Sd(mcti) = 0.050 KHA NANG KET HOP CHUNG CUA CAY THU --------------------------------------------------------------- CAY THU KNKH --------------------------------------------------------------- 1 1.727 2 -2.223 3 -2.432 4 1.085 5 1.843 --------------------------------------------------------------- Sai so cua kha nang ket hop chung cua cay thu: 0.056 Sai so khi so kha nang ket hop chung cua 2 cay thu: 0.079 KHA NANG KET HOP CHUNG CUA CAC DONG --------------------------------------------------------------- DONG KNKH --------------------------------------------------------------- 1 -0.507 2 2.227 3 -1.273 4 -0.447 --------------------------------------------------------------- Sai so cua kha nang ket hop chung cua dong: 0.050 Sai so khi so kha nang ket hop chung cua 2 dong: 0.071 Kha nang ket hop rieng DONG * CAY THU ----------------------------------------- --------------------------------------------------------------- Cay 1 Cay 2 Cay 3 Cay 4 Cay 5 --------------------------------------------------------------- dong 1 1.340 1.723 2.498 -2.652 -2.910 dong 2 -1.260 -1.077 -0.402 1.948 0.790 dong 3 0.907 -0.910 -1.202 -0.218 1.423 dong 4 -0.987 0.263 -0.895 0.922 0.697 --------------------------------------------------------------- --------------------------------------------------------------- Bien dong --------------------------------------------------------------- dong 1 6.617 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………128 dong 2 1.823 dong 3 1.283 dong 4 0.785 --------------------------------------------------------------- Bien dong cay thu 1.718 1.667 2.874 3.900 3.859 Trung binh bien dong cua cay thu 2.627 Trung binh bien dong cua Dong 2.804 Sai so cua kha nang ket hop rieng : 0.112 Sai so khi so sanh hai KNKHR : 0.158 CHUONG TRINH PHAN TICH PHUONG SAI LINE * TESTER Ver 2.0 Nguyen Dinh Hien 1995 Chieu dai bong Cac to hop lai hai dong Vu xuan 2004 BANG CAC GIA TRI TRUNG BINH CUA THI NGHIEM ------------------------------------------------------------------ Cay 1 Cay 2 Cay 3 Cay 4 Cay 5 ------------------------------------------------------------------ Dong 1 24.167 22.833 23.700 22.400 23.167 ------------------------------------------------------------------ Dong 2 25.167 24.733 23.233 25.033 24.433 ----------------------------------------------------------------- Dong 3 23.633 22.233 23.800 22.333 22.100 ------------------------------------------------------------------ Dong 4 22.567 24.000 23.767 24.400 23.400 ------------------------------------------------------------------ BANG PHAN TICH PHUONG SAI I ------------------------------------------------------------------ Nguon bien dong Bac tu Do Tong BP Trung binh FTN ------------------------------------------------------------------ Khoi 2 1.339 0.670 1.032 Cong thuc 19 50.482 2.657 4.096 Sai so 38 24.648 0.649 ------------------------------------------------------------------ Toan bo 59 76.469 ------------------------------------------------------------------ BANG PHAN TICH PHUONG SAI II ------------------------------------------------------------------ Nguon bien dong Bac tu Do Tong BP Trung binh FTN ------------------------------------------------------------------ Khoi 2 1.339 0.670 1.032 Cong thuc 19 50.482 2.657 4.096 Cap lai 19 50.482 2.657 4.096 GCA Dong 3 23.514 7.838 3.833 GCA Tester 4 2.428 0.607 0.297 SCA Dong*Tester 12 24.540 2.045 3.153 Sai so 38 24.648 0.649 ------------------------------------------------------------------ Toan bo 59 76.469 ------------------------------------------------------------------ Ty le dong gop cua Dong , cay thu va tuong tac vao bien dong chung Dong gop cua Dong : 46.579 Dong gop cua Cay thu : 4.809 Dong gop cua Dong * Cay thu : 48.612 CAC TRUNG BINH CUA CAC DONG md[ 1] = 23.253 md[ 2] = 24.520 md[ 3] = 22.820 md[ 4] = 23.627 Sai so khi so sanh 2 so trung binh mi va mj cua 2 dong ---------------------------------------------------------- Sd(mdi - mdj) = 0.294 Sai so khi so sanh mot trung binh voi trung binh cua tat ca cac dong --------------------------------------------------------------------- Sd(mdi) = 0.180 CAC TRUNG BINH CUA CAC CAY THU mct[ 1] = 23.883 mct[ 2] = 23.450 mct[ 3] = 23.625 mct[ 4] = 23.542 mct[ 5] = 23.275 Sai so khi so sanh 2 so trung binh cua 2 cay thu -------------------------------------------------------------- Sd(mcti - mctj) = 0.329 Sai so khi so sanh mot trung binh voi trung binh cua tat ca cac cay ----------------------------------------------------------------------- Sd(mcti) = 0.208 KHA NANG KET HOP CHUNG CUA CAY THU ------------------------------------------------------------------ CAY THU KNKH ------------------------------------------------------------------ 1 0.328 2 -0.105 3 0.070 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………128 4 -0.013 5 -0.280 ------------------------------------------------------------------ Sai so cua kha nang ket hop chung cua cay thu: 0.232 Sai so khi so kha nang ket hop chung cua 2 cay thu: 0.329 KHA NANG KET HOP CHUNG CUA CAC DONG ------------------------------------------------------------------ DONG KNKH ------------------------------------------------------------------ 1 -0.302 2 0.965 3 -0.735 4 0.072 ------------------------------------------------------------------ Sai so cua kha nang ket hop chung cua dong: 0.208 Sai so khi so kha nang ket hop chung cua 2 dong: 0.294 Kha nang ket hop rieng DONG * CAY THU ----------------------------------------- ------------------------------------------------------------------ Cay 1 Cay 2 Cay 3 Cay 4 Cay 5 ------------------------------------------------------------------ dong 1 0.585 -0.315 0.377 -0.840 0.193 dong 2 0.318 0.318 -1.357 0.527 0.193 dong 3 0.485 -0.482 0.910 -0.473 -0.440 dong 4 -1.388 0.478 0.070 0.787 0.053 ------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------ Bien dong ------------------------------------------------------------------ dong 1 0.169 dong 2 0.427 dong 3 0.266 dong 4 0.534 ------------------------------------------------------------------ Bien dong cay thu 0.725 0.076 0.794 0.464 -0.054 Trung binh bien dong cua cay thu 0.349 Trung binh bien dong cua Dong 0.401 Sai so cua kha nang ket hop rieng : 0.465 Sai so khi so sanh hai KNKHR : 0.658 CHUONG TRINH PHAN TICH PHUONG SAI LINE * TESTER Ver 3.0 Nguyen Dinh Hien 1996 Nang suat thuc thu Cac to hop lai hai dong Vu xuan 2004 BANG CAC GIA TRI TRUNG BINH CUA THI NGHIEM ---------------------------------------------------- Cay 1 Cay 2 Cay 3 Cay 4 Cay 5 ---------------------------------------------------- Dong 1 86.033 72.100 74.000 70.333 49.267 ---------------------------------------------------- Dong 2 94.400 93.300 90.300 93.667 89.800 ---------------------------------------------------- Dong 3 80.733 64.100 82.700 73.167 82.600 ---------------------------------------------------- Dong 4 76.667 78.900 82.900 74.533 83.200 ---------------------------------------------------- BANG PHAN TICH PHUONG SAI I --------------------------------------------------------------------- Nguon bien dong Bac tu Do Tong BP Trung binh FTN --------------------------------------------------------------------- Khoi 2 9.100 4.550 0.565 Cong thuc 19 6954.703 366.037 45.442 Sai so 38 306.093 8.055 --------------------------------------------------------------------- Toan bo 59 7269.897 --------------------------------------------------------------------- BANG PHAN TICH PHUONG SAI II --------------------------------------------------------------------- Nguon bien dong Bac tu Do Tong BP Trung binh FTN --------------------------------------------------------------------- Khoi 2 9.100 4.550 0.565 Cong thuc 19 6954.703 366.037 45.442 Cap lai 19 6954.703 366.037 45.442 GCA Dong 3 3832.698 1277.566 6.148 GCA Tester 4 628.386 157.096 0.756 SCA Dong*Tester 12 2493.620 207.802 25.798 Sai so 38 306.093 8.055 --------------------------------------------------------------------- Toan bo 59 7269.897 --------------------------------------------------------------------- Ty le dong gop cua Dong , cay thu va tuong tac vao bien dong chung Dong gop cua Dong : 55.109 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………128 Dong gop cua Cay thu : 9.035 Dong gop cua Dong * Cay thu : 35.855 CAC TRUNG BINH CUA CAC DONG md[ 1] = 70.347 md[ 2] = 92.293 md[ 3] = 76.660 md[ 4] = 79.240 Sai so khi so sanh 2 so trung binh mi va mj cua 2 dong ---------------------------------------------------------- Sd(mdi - mdj) = 1.036 Sai so khi so sanh mot trung binh voi trung binh cua tat ca cac dong --------------------------------------------------------------------- Sd(mdi) = 0.635 CAC TRUNG BINH CUA CAC CAY THU mct[ 1] = 84.458 mct[ 2] = 77.100 mct[ 3] = 82.475 mct[ 4] = 77.925 mct[ 5] = 76.217 Sai so khi so sanh 2 so trung binh cua 2 cay thu -------------------------------------------------------------- Sd(mcti - mctj) = 1.159 Sai so khi so sanh mot trung binh voi trung binh cua tat ca cac cay -------------------------------------------------------------- Sd(mcti) = 0.733 KHA NANG KET HOP CHUNG CUA CAY THU ----------------------------- CAY THU KNKH ----------------------------- 1 4.823 2 -2.535 3 2.840 4 -1.710 5 -3.418 ----------------------------- Sai so cua kha nang ket hop chung cua cay thu: 0.819 Sai so khi so kha nang ket hop chung cua 2 cay thu: 1.159 KHA NANG KET HOP CHUNG CUA CAC DONG ----------------------------------- ----------------------------- DONG KNKH ----------------------------- 1 -9.288 2 12.658 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………128 3 -2.975 4 -0.395 ----------------------------- Sai so cua kha nang ket hop chung cua dong: 0.733 Sai so khi so kha nang ket hop chung cua 2 dong: 1.036 Kha nang ket hop rieng DONG * CAY THU ----------------------------------------- ------------------------------------------------------- Cay 1 Cay 2 Cay 3 Cay 4 Cay 5 ------------------------------------------------------- dong 1 10.863 4.288 0.813 1.697 -17.662 dong 2 -2.717 3.542 -4.833 3.083 0.925 dong 3 -0.750 -10.025 3.200 -1.783 9.358 dong 4 -7.397 2.195 0.820 -2.997 7.378 ------------------------------------------------------- Bien dong -------------------- dong 1 110.955 dong 2 11.398 dong 3 48.502 dong 4 28.891 -------------------- Bien dong cay thu 58.432 43.627 9.855 6.392 149.813 Trung binh bien dong cua cay thu 49.937 Trung binh bien dong cua Dong 53.624 Sai so cua kha nang ket hop rieng : 1.639 Sai so khi so sanh hai KNKHR : 2.317 PHỤ LỤC III Chi so di truyen Ver 1.0 Nguyen Dinh Hien So dong <= 300 ; So bien <= 30 THONG KE CO BAN ------------------------------------------------------------- ----------- BIEN TRUNG BINH DO LECH HS BIEN DONG MIN MAX NSTT 79.476 10.975 0.138 49.300 94.400 SB/K 6.771 0.307 0.045 6.200 7.300 SHC/B 190.738 65.348 0.343 158.300 467.200 KL1000 25.071 2.895 0.115 20.100 30.200 TLGX 70.186 1.966 0.028 65.800 73.100 ------------------------------------------------------------- ----------- BANG HE SO TUONG QUAN ------------------------------------------------------------- ----------- NSTT SB/K SHC/B KL1000 TLGX ------------------------------------------------------------- ----------- NSTT 1.000 SB/K 0.454* 1.000 SHC/B 0.267 -0.217 1.000 KL1000 0.236 -0.191 0.045 1.000 TLGX -0.453*-0.175 -0.004 -0.041 1.000 ------------------------------------------------------------- ----------- MUC TIEU BIEN MUC TIEU HE SO GIA TRI ------------------------------------------------------------- ----------- NSTT 75.5 1.0 908.1 SB/K 6.5 1.0 8.8 SHC/B 160.0 1.0 10646.4 KL1000 25.0 1.0 97.4 TLGX 70.0 1.0 207.8 ------------------------------------------------------------- ----------- CAC DONG DUOC CHON Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………128 ------------------------------------------------------------- ----------- Dong Chi so Bien 1 Bien 2 Bien 3 Bien 4 Bien 5 2 187.96 94.40 6.50 467.20 27.70 69.70 14 191.24 93.70 6.80 169.20 30.20 71.90 11 191.24 82.70 7.00 229.40 20.10 72.20 19 191.60 82.60 7.30 161.40 27.00 73.10 3 191.99 80.70 6.70 170.10 26.30 71.20 ------------------------------------------------------------- ----------- TOM TAT VE PHAN LUA CHON ------------------------------------------------------------- ----------- BIEN TBINH PHAN CHON HIEU CHUAN HOA NSTT 79.48 86.82 7.34 0.67 SB/K 6.77 6.86 0.09 0.29 SHC/B 190.74 239.46 48.72 0.75 KL1000 25.07 26.26 1.19 0.41 TLGX 70.19 PHỤ LỤC IV NĂNG SUẤT VÀ KHẢ NĂNG CHỐNG CHỊU TRÊN ðỒNG RUỘNG TẠI CÁC ðIỂM KHẢO NGHIỆM CỦA GIỐNG LÚA LAI HAI DÒNG TH5-1 Bảng 1. Năng suất của TH5-1 tại các ñiểm khảo nghiệm vụ mùa 2004 Tên giống Hưn g Yên Hải Dương Hải Phòn g Thái Bình Than h Hoá Nghệ An Bắc Giang Phú Thọ Tuyê n Quan g Trung bình BTST(ñ/c) 60,3 56,5 60,1 51,6 57,1 TH1-3 61,2 37,7 21,8 55,7 32,9 49,5 50,0 59,4 37,1 45,0 TH5-1 58,2 52,5 45,5 70,5 53,3 48,9 51,0 57,4 51,9 54,4 Nhị ưu 838(ñ/c) 56,0 50,7 42,6 63,6 46,7 58,0 53,2 59,7 53,8 HYT93-1 66,7 40,7 50,2 63,6 34,0 49,5 54,7 44,3 73,9 53,1 HYT97-1 64,1 34,5 43,7 57,2 32,0 48,4 47,7 43,5 53,8 47,2 Nam ưu số 1 64,5 60,9 39,3 38,9 58,7 48,7 51,8 Bắc ưu903 (ñ/c) 60,9 50,1 40,5 64,6 25,8 48,8 56,3 40,7 57,3 49,4 CV% 5,0 3,0 5,9 4,4 3,1 1,1 4,4 7,8 4,7 LSD0,05 5,43 2,41 4,52 4,94 2,34 0,96 4,24 6,82 4,77 Nguồn: Trung tâm Khảo kiểm nghiệm giống cây trồng Trung ương, báo cáo vụ mùa 2004 Bảng 2. Năng suất của TH5-1 tại các ñiểm khảo nghiệm vụ xuân 2005 Tên giống Bắc Giang Phú Thọ Tuyên Quang Hưng Yên Hải Dương Hải Phòng Thanh Hoá Nghệ An Trung bình BTST(ñ/c) 56,3 63,7 60,6 72,6 62,2 49,8 56,4 77,6 62,4 TH3-4 54,0 65,3 57,9 68,6 55,3 44,6 59,0 62,4 58,4 TH3-17 - 68,0 58,9 55,6 55,4 31,8 61,4 77,6 58,4 TH5-1 56,0 67,7 47,7 67,7 54,4 54,0 53,8 62,9 58,0 HC1 56,7 52,7 61,8 75,0 55,1 46,5 56,1 61,5 58,2 VL1 - 63,0 - 72,5 55,8 48,6 60,6 63,3 60.6 LHD4 55,7 61,0 59,9 54,3 60,7 45,2 62,1 64,1 57,9 Việt lai 24 - 60,3 - 67,0 - 46,5 56,4 - 57,6 VQ14 59,0 67,7 59,5 69,6 65,0 53,1 48,8 - 60,4 Bồi tạp266 - 54,7 - 72,2 - - 50,7 - 59,2 CV1 - 51,0 - 76,2 - 50,7 54,1 - 58,0 CV% 4,6 3,7 3,4 7,9 1,5 6,2 3,0 2,2 LSD0,05 4,32 3,83 3,46 9,15 1,53 5,01 2,83 2,68 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………128 Nguồn: Trung tâm Khảo kiểm nghiệm giống cây trồng Trung ương, báo cáo vụ mùa 2004 B¶ng 3. N¨ng suÊt cña TH5-1 t¹i c¸c ®iÓm kh¶o nghiÖm vô xu©n 2006 Tên giống Phú Thọ Tuyên Quang Hưng Yên Hải Dương Thái Bình Thanh Hoá Nghệ An Trung bình BTST(ñ/c) 59,0 72,0 60,8 64,9 66,2 62,5 64,7 64,3 HYT102 60,3 63,3 60,9 72,9 68,0 71,5 59,9 65,3 HYT103 57,3 57,7 61,6 62,6 66,6 62,0 58,1 60,8 TH5-1 53,7 47,0 54,3 61,2 58,0 45,0 60,0 54,2 TH3-4 52,3 57,3 58,2 61,0 58,0 54,5 62,1 57,6 TH3-5 59,0 51,3 57,6 53,0 57,1 56,5 66,4 57,3 VL1 57,0 63,0 60,6 61,5 51,1 58,0 60,0 58,7 LHD4 55,7 - 50,0 61,4 56,8 54,5 69,7 58,0 CVT68 59,0 67,4 73,6 68,5 67,1 CV% 2,5 3,1 4,3 3,9 6,6 5,5 4,2 LSD0,05 2,46 3,28 4,23 4,16 6,82 7,22 4,57 Nguồn: Trung tâm Khảo kiểm nghiệm giống cây trồng Trung ương, báo cáo vụ xuân 2006 Bảng 4. Tình hình nhiễm sâu bệnh tự nhiên của các giống lúa lai vụ mùa 2004 (ñiểm) TT Tên giống Bạc lá Khô vằn ðốm nâu ðục thân Cuốn lá 1 BTST(ñ/c) 1 1 0-1 3-5 1-3 2 TH1-3 7 3 0-1 3-5 3-5 3 TH5-1 3 3 0-1 3-5 3-5 4 Nhị ưu 838(ñ/c) 5 3 0-1 5-7 1-3 5 HYT93-1 5 3 0-1 5-7 3-5 6 HYT97-1 5 5 0-1 5-7 3-5 7 Nam ưu số 1 3 3 0-1 3-5 3-5 8 Bắc ưu903 (ñ/c) 5 3 0-1 3-5 1-3 Nguồn: Trung tâm Khảo kiểm nghiệm giống cây trồng Trung ương, báo cáo vụ mùa 2004 Bảng 5. Tình hình nhiễm sâu bệnh tự nhiên của các giống lúa lai vụ xuân 2005 (ñiểm) TT Tên giống ðạo ôn Bạc lá Khô vằn ðục thân Cuốn lá Chịu lạnh 1 BTST(ñ/c) 2 0 1 1 1 1 2 TH3-4 2 0 1 1 1 1 3 TH3-17 2 0 3 1 1 3 4 TH5-1 3 0 1 0 1 3 5 HC1 2 0 0 0 1 1 6 VL1 3 0 0 0 1 3 7 LHD4 2 0 3 0 1 3 8 Việt lai 24 2 0 0 1 1 1 9 VQ14 2 0 5 0 1 1 10 Bồi tạp 266 2 0 0 0 1 1 11 CV1 1 0 0 1 1 1 12 Nhị ưu 838 2 0 3 1 1 1 Nguồn: Trung tâm Khảo kiểm nghiệm giống cây trồng Trung ương, báo cáo vụ xuân 2005 Bảng 6. Tình hình nhiễm sâu bệnh tự nhiên của các giống lúa lai vụ xuân 2006 (ñiểm) TT Tên giống ðạo ôn Bạc lá Khô vằn ðốm nâu Chịu lạnh 1 BTST(ñ/c) 0-1 1-3 3-5 0-1 1-3 2 HYT102 1-3 1-3 3-5 1-3 1-3 3 HYT103 0-1 3-5 3-5 0-1 1-3 4 TH5-1 0-1 1-5 5-7 1-3 1-3 5 TH3-4 1-3 1-5 3-5 0-1 1-3 6 TH3-5 0-1 3-7 3-5 0-1 1-3 7 VL1 0-1 1-5 3-5 0-1 1-3 8 LHD4 1-3 3-7 3-5 1-3 1-3 9 CVT68 1-3 3-7 3-5 0-1 1-3 Nguồn: Trung tâm Khảo kiểm nghiệm giống cây trồng Trung ương, báo cáo vụ xuân 2006 Bảng 7. Diện tích và năng suất của TH5-1 thương phẩm ở các ñiểm trình diễn (Số liệu ñiều tra của Viện Sinh học Nông nghiệp) Năm 2005 Năm 2006 ðịa phương Diện tích (ha) Năng suất (tạ/ha) Diện tích (ha) Năng suất (tạ/ha) Thái Bình 5,0 70,0 20,0 72,0 Nam ðịnh 3,0 69,6 7,0 66,7 Gia Lâm- Hà Nội 8,0 84,2 35,0 68,0 Thái Nguyên 5,0 69,4 15,0 67,5 Thanh Hoá 1,0 70,0 8,0 66,3 Phú Thọ 1,0 72,0 3,0 65,7 Hưng Yên 5,0 70,5 14,0 67,5 Tổng cộng 28,0 102,0 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………i PHỤ LỤC V MỘT SỐ ðẶC ðIỂM NÔNG SINH HỌC CỦA CÁC DÒNG CHO PHẤN Tên dòng Chiều cao cây (cm) Chiều dài lá ñòng (cm) Chiều rộng lá ñòng (cm) Chiều dài bông (cm) Chiều dài cổ bông (cm) Số bông trên khóm (Bông) Số hạt trên bông (hạt) Số hạt chắc trên bông (hạt) Khối lượng 1000 hạt (g) Năng suất cá thể (tạ/ha) Năng suất thực thu (tạ/ha) Thời gian sinh trưởng (ngày) R1 125,6 30,8 2,5 23,6 5,0 6,2 180,9 151,1 32,3 23 80,0 130 R2 119,4 31,8 2,0 21,0 3,9 7,6 196,3 183,4 19,5 22 71,4 120 R3 122,9 41,6 2,0 26,5 8,2 6,0 299,5 271,5 19,6 24 68,6 115 R5 112,5 45,4 2,2 24,9 -1,6 7,0 162,0 150,5 32,5 26 88,6 120 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………ii R7 115,8 35,7 2,1 26,0 -1,5 7,2 154,8 139,4 30,0 24 99,4 120 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………i Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Tiến sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………ii s ._.