Tuyển chọn và thiết lập quy trình sản xuất hạt lai f1 của một số tổ hợp lúa lai hai dòng có năng

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO

TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

------------------

PHẠM THỊ NGỌC YẾN

TUYỂN CHỌN VÀ THIẾT LẬP QUY TRÌNH SẢN XUẤT

HẠT LAI F1 CỦA MỘT SỐ TỔ HỢP LÚA LAI HAI DÒNG

CÓ NĂNG SUẤT VÀ CHẤT LƯỢNG CAO

LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng

Mã số: 60.62.05

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN THỊ TRÂM

HÀ NỘI - 2008

i

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan: Số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là

trung thực và chưa từng ñược công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào

khác, các thông tin trích dẫn trong luận án ñều ñược ghi rõ nguồn gốc.

Hà Nội 18 tháng 9 năm 2008

Tác giả

Phạm Thị Ngọc Yến

ii

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Nguyễn Thị Trâm ñã

tận tình hướng dẫn và tạo ñiều kiện thuận lợi trong suốt quá trình học tập và

nghiên cứu ñể tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp này.

Tôi xin cảm ơn ban lãnh ñạo Viện Sinh học Nông nghiệp, tập thể cán

bộp phòng nghiên cứu ứng dụng ưu thế lai ñã tạo ñiều kiện về thời gian, giúp

ñỡ và ñộng viên tinh thần ñể tôi hoàn thành luận văn này.

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa Sau ñại học,

Khoa Nông học, bộ môn Di truyền và chọn giống cây trồng - Trường ðại học

Nông nghiệp Hà Nội ñã quan tâm giúp ñỡ, ñóng góp nhiều ý kiến quý báu

trong suốt quá trình học tập và thực hiện ñề tài.

Luận văn này hoàn thành còn có sự giúp ñỡ của nhiều ñồng nghiệp, bạn

bè, cùng với sự ñộng viên khuyến khích của gia ñình trong suốt thời gian học

tập và nghiên cứu.

Hà Nội, ngày 18 tháng 9 năm 2008

Tác giả

Phạn Thị Ngọc Yến

iii

MỤC LỤC

Lời cam ñoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục các chữ viết tắt v

Danh mục bảng vi

Danh mục hình viii

1.1. Tính cấp thiết của ñề tài 1

1.2. Mục ñích của ñề tài 2

1.3. Nội dung nghiên cứu 2

1.4. Tính mới và ý nghĩa của ñề tài 2

2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

2.1. Chất lượng lúa gạo và vấn ñề chọn giống lúa chất lượng cao 4

2.2. Lịch sử nghiên cứu và phát triển lúa ưu thế lai 8

2.3. Sự biểu hiện của ưu thế lai ở lúa 12

2.4. Các phương pháp chọn giống lúa lai 15

2.5. Tình hình nghiên cứu và sản xuất lúa lai ở Việt Nam 34

3. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37

3.1. Vật liệu nghiên cứu 37

3.2. Phương pháp nghiên cứu 38

3.4. ðịa ñiểm nghiên cứu 42

3.5. Xử lý số liệu 43

4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44

4.1. ðánh giá các tổ hợp lúa lai hai dòng mới 44

4.1.1. ðánh giá các tổ hợp lai trong vụ xuân 2007 44

4.1.2. ðánh giá các giống lai trong vụ xuân 2008 56

iv

4.2. Khảo sát ñặc ñiểm của các dòng bố mẹ 66

4.2.1. Ảnh hưởng của thời vụ gieo ñến thời gian từ gieo ñến trỗ, số lá/thân chính

của các dòng bố mẹ 66

4.2.2. Phản ứng của các dòng bố mẹ với các chủng vi khuẩn gây bạc lá lúa 69

4.3. Nghiên cứu kỹ thuật nhân dòng T63S và T70S 71

4.3.1. Ảnh hưởng của thời vụ ñến năng suất nhân dòng 71

4.3.2. Tìm hiểu ảnh hưởng của mật ñộ và phân bón ñến năng suất nhân dòng 73

4.4. Nghiên cứu kỹ thuật sản xuất hạt lai F1 tổ hợp TH6-2 và TH7-2 79

4.4.1. ðặc ñiểm của bố mẹ trong ñiều kiện sản xuất hạt lai F1 79

4.3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ hàng bố mẹ ñến các yếu tố cấu thành năng suất và

năng suất thực thu hạt lai F1 của tổ hợp TH6-2 và TH7-2 81

4.3.3. Ảnh hưởng của liều lượng GA3 ñến các yếu tố cấu thành năng suất và năng

suất hạt lai của tổ hợp TH6-2 và TH7-2 84

5. KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 88

5.1. Kết luận 88

5.2. ðề nghị 89

TÀI LIỆU THAM KHẢO 90

v

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt Ghi chú

CMS Bất dục ñực tế bào chất

TGMS Bất dục ñực chức năng di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt ñộ

PGMS Bất dục chức năng di truyền nhân mẫn cảm với quang chu kỳ

BTST Bồi tạp Sơn thanh

M Mật ñộ

P Phân bón

TGST Thời gian sinh trưởng

ñ/c ñối chứng

FAO Tổ chức nông lương thế giới

D Dài

R Rộng

D/R Dài/rộng

TB Trung bình

T Thon

TD Thon dài

VSHNN Viện sinh học Nông nghiệp

NSCT Năng suất cá thể

NSTT Năng suất thực thu

vi

DANH MỤC CÁC BẢNG

STT Tên bảng Trang

3.1. Danh sách các tổ hợp lai 37

4.1. ðặc ñiểm nông học của các tổ hợp lai vụ xuân 2007 45

4.2. Mức ñộ nhiễm sâu bệnh tự nhiên của các tổ hợp lai vụ xuân 2007 47

4.3. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lai 50

4.4. Một số chỉ tiêu chất lượng gạo của các tổ hợp lai (xuân 2007) 53

4.5a. Tiêu chuẩn chọn lọc có giá trị ưu tiên ở một số tính trạng 56

4.5b. Một số ñặc ñiểm của các tổ hợp lai ñược chọn lọc 56

4.6. ðặc ñiểm nông sinh học của các giống lai hai dòng mới 57

(vụ xuân 2008) 57

4.7. Mức ñộ nhiễm sâu bệnh tự nhiên của các giống lai vụ xuân 2008

(ñiểm) 58

4.8. Phản ứng của các tổ hợp lai với các chủng vi khuẩn

Xanthomonas Oryzeae gây bệnh bạc lá lúa (vụ xuân 2008) 59

4.9. Các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lai vụ xuân 2008 61

4.10a. ðánh giá một số chỉ tiêu chất lượng của các tổ hợp lai 62

4.10b. Chất lượng cơm của các tổ hợp lai (ñánh giá cảm quan) (ñiểm) 63

4.11. So sánh ñặc ñiểm của các giống lai trong 2 vụ xuân 2007-2008 64

4.12. Ảnh hưởng của thời vụ gieo ñến thời gian từ gieo ñến trỗ và số lá

của các dòng bố mẹ 67

4.13. Phản ứng của các dòng bố mẹ với các chủng gây bệnh bạc lá (vụ

xuân 2008) 70

4.14. Ảnh hưởng của các thời vụ gieo ñến tỷ lệ ñậu hạt của các dòng

TGMS (vụ xuân 2008) 72

vii

4.15. Ảnh hưởng của thời vụ gieo ñến năng suất cá thể và năng suất

thực thu của các dòng TGMS (vụ xuân 2008) 72

4.16a. Ảnh hưởng của mật ñộ và phân bón ñến các yếu tố cấu thành năng

suất nhân dòng T63S (vụ xuân 2008) 74

4.16b. Ảnh hưởng của mật ñộ và phân bón ñến năng suất thực thu dòng

T63S (tạ/ha) (vụ xuân 2008) 76

4.16c. Ảnh hưởng của mật ñộ và phân bón ñến các yếu cấu thành năng

suất dòng T70S (vụ xuân 2008) 77

4.16d. Ảnh hưởng của mật ñộ và phân bón ñến năng suất thực thu của

dòng T70S

(tạ/ha) (vụ xuân 2008) 78

4.17. ðặc ñiểm của các dòng bố mẹ trong ñiều kiện sản xuất hạt lai F1 (vụ

mùa 2007) 80

4.18a. Ảnh hưởng của tỷ lệ hàng bố mẹ ñến các yếu tố cấu thành năng

suất hạt lai của giống TH6-2 (vụ mùa 2007) 82

4.18b. Ảnh hưởng của tỷ lệ hàng bố mẹ ñến năng suất hạt lai của giống

TH6-2 (vụ mùa 2007) 82

4.18c. Ảnh hưởng của tỷ lệ hàng bố mẹ ñến các yếu tố cấu thành năng

suất hạt lai giống TH7-2 (vụ mùa 2007) 83

4.18d. Ảnh hưởng của tỷ lệ hàng bố mẹ ñến năng suất hạt lai của

giống TH7-2 (vụ mùa 2007) 83

4.19a. Ảnh hưởng của liều lượng GA3 ñến các yếu tố cấu thành năng

suất và năng suất hạt lai của giống TH6-2 (vụ mùa 2007) 85

4.19b. Ảnh hưởng của liều lượng GA3 ñến cácyếu tố cấu thành năng

suất và năng suất hạt lai của giống TH7-2 (vụ mùa 2007) 86

viii

DANH MỤC HÌNH

STT Tên hình Trang

4.1. So sánh năng suất thực thu của các tổ hợp lai mới tuyển chọn qua

2 vụ xuân 2007 và xuân 2008 65

4.2. Ảnh hưởng của liều lượng GA3 ñến năng suất thực thu khi sản

xuất hạt lai của tổ hợp TH6-2 và TH7-2 (vụ mùa 2007) 87

1

1. MỞ ðẦU

1.1. Tính cấp thiết của ñề tài

Lúa gạo là một trong ba cây lương thực chủ yếu của loài người, các

nước châu Á, trong ñó có Việt Nam lúa gạo là cây lương thực chính. ðể ñảm

bảo an ninh lương thực trong hoàn cảnh dân số tăng mà diện tích ñất nông

nghiệp ngày càng bị thu hẹp do phải mở rộng ñất ở, ñất cho các khu công

nghiệp ñường giao thông, ñô thị, thì việc nâng cao năng suất lúa là con ñường

tất yếu. Khai thác ưu thế lai thương phẩm ở lúa là một trong những phương

pháp chọn tạo giống có hiệu quả, là một tiến bộ kỹ thuật rất quan trọng trong

nông nghiệp của những năm cuối thế kỷ XX.

Sử dụng giống ñịa phương trong sản xuất cho năng suất khá ổn ñịnh

nhưng không tạo ra ñủ sản phẩm cho nhu cầu của xã hội hiện nay. Trong quá

trình ñổi mới, Việt Nam ñã ứng dụng thành công nhiều thành tựu nông

nghiệp tiến bộ của thế giới, trong ñó có việc ứng dụng công nghệ lúa lai vào

sản xuất ñại trà. Lúa lai ñã mang lại năng suất cao, chất lượng tốt, hiệu quả

kinh tế cao cho các vùng: Trung du, miền núi phía Bắc, ven biển miền Trung,

Tây nguyên và ðồng bằng sông Hồng. Từ năm 2000 ñến nay diện tích trồng

lúa lai dao ñộng từ 550- 650 nghìn ha, ñã khẳng ñịnh vị trí của lúa lai trong

cơ cấu giống cây trồng, góp phần làm tăng thu nhập và giải quyết an ninh

lương thực cho các tỉnh phía Bắc.

Các giống lúa lai ñang trồng ở Việt Nam phần lớn là nhập hạt lai F1của

Trung Quốc, giá giống cao, chất lượng và chủng loại có khi không ñảm bảo,

dẫn ñến giống bị nhiễm sâu bệnh, năng suất thấp, chất lượng chưa phù hợp

với thị hiếu người tiêu dùng. ðể khắc phục những nhược ñiểm trên, các cơ

quan nghiên cứu chọn tạo giống trong nước ñã tạo ñược một số dòng bố mẹ

và con lai phù hợp với ñiều kiện ở Việt Nam. Gần ñây một số tổ hợp lúa lai

2

hai dòng ñược tạo ra từ các dòng mẹ bất dục ñực di truyền nhân mẫn cảm

nhiệt ñộ (TGMS), ñã mở ra nhiều triển vọng mới trong việc phát triển lúa lai

ở trong nước thay thế dần các giống lúa lai nhập nội.

ðể giải quyết vấn ñề trên cần ñẩy mạnh sản xuất hạt giống F1 trong

nước, tiến tới tự túc hạt giống. Các cơ quan nghiên cứu cần tìm ra nhiều dòng

bố mẹ mới, nhiều tổ hợp mới phù hợp với ñiều kiện Việt Nam. Khi có tổ hợp

mới cần nghiên cứu ñặc ñiểm nông sinh học của các dòng bố, mẹ ñể thiết lập

quy trình sản xuất hạt lai F1 ñạt năng suất cao, chất lượng tốt, góp phần giải

quyết vấn ñề trên, chúng tôi thực hiện ñề tài:

“Tuyển chọn và thiết lập quy trình sản xuất hạt lai F1 của một số tổ

hợp lúa lai hai dòng có năng suất và chất lượng cao”.

1.2. Mục ñích của ñề tài

Tuyển chọn một số tổ hợp lúa lai hai dòng mới có năng suất cao, chất

lượng tốt, ñánh giá ñặc ñiểm của các dòng bố mẹ và thiết lập quy trình sản

xuất hạt lai F1 cho các tổ hợp ñược tuyển chọn.

1.3. Nội dung nghiên cứu

1. Tuyển chọn tổ hợp lai có năng suất cao, chất lượng cao, thời gian

sinh trưởng phù hợp cho các vụ lúa của Miền bắc Việt Nam.

2. Tìm hiểu ñặc ñiểm cơ bản của các dòng bố mẹ của những tổ hợp lai

mới ñược tuyển chọn ñể xác ñịnh thời vụ và một số biện pháp kỹ thuật phù

hợp nhằm thiết lập quy trình nhân dòng mẹ và quy trình sản xuất hạt lai F1

ñạt năng suất chấp nhận.

1.4. Tính mới và ý nghĩa của ñề tài

- ðã tuyển chọn ñược 3 tổ hợp lai mới vừa có năng suất cao vừa có

chất lượng tốt, thời gian sinh trưởng phù hợp với vụ xuân muộn ở các tỉnh

Miền bắc Việt Nam

3

- Chọn thuần ñược hai dòng TGMS mới T63S và T70S và dòng bố R2

góp phần làm phong phú thêm nguồn vật liệu bố mẹ trong tập ñoàn công tác,

làm cơ sở cho phát triển lúa lai hai dòng ở Việt Nam.

- Xác ñịnh ñược một số thông số kỹ thuật ñể thiết lập quy trình nhân các

dòng TGMS mới chọn tạo và quy trình sản xuất hạt lai F1 của hai tổ hợp lai

mới là TH6-2 và TH7-2.

4

2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1. Chất lượng lúa gạo và vấn ñề chọn giống lúa chất lượng cao

2.1.1. Chất lượng lúa gạo trên thế giới

Theo thống kê của tổ chức Nông Lương Thế giới (FAO) thì lúa gạo

ñược sử dụng 85% làm thức ăn cho người; phương pháp sử dụng các sản

phẩm lương thực của mỗi vùng lãnh thổ, mỗi nhóm dân cư có những khác

biệt ñáng kể. Các vùng châu Á, châu Phi, châu Mĩ la tinh, lấy lúa gạo làm

nguồn lương thực chính. Có nhiều tiêu chí khác nhau ñể ñánh giá chất lượng

gạo, Việt Nam là một trong những nước xuất khẩu gạo lớn trên thế giới, cho

nên vấn ñề chất lượng gạo ñược ñặt ra phải phù hợp với thị hiếu người tiêu

dùng ở các nước nhập khẩu. Thái Lan là nước xuất khẩu gạo lớn nhất và chất

lượng gạo cũng cao nhất hiện nay nên họ ñã có quy ñịnh khá chặt chẽ các tiêu

chuẩn ñánh giá chất lượng. Công tác chọn tạo giống lúa phục vụ cho xuất

khẩu của Việt Nam cũng dựa trên tiêu chuẩn của Thái Lan và IRRI. Theo ñó

thì giống có phẩm chất gạo cao là những giống lúa có chiều dài hạt từ (6,61 -

7,5 mm) ñến rất dài (>7,5mm), tỷ lệ dài trên rộng hạt gạo ≥ 3 tỷ lệ gạo

nguyên > 50%, gạo trong ít bạc bụng nhiệt ñộ hóa hồ trung bình, ñộ bền thể

gen mềm, hàm lượng amilose trung bình (Trần Văn ðạt, 2005)[6]. Chọn tạo

giống lúa có phẩm chất gạo cao bằng những con ñường như: chọn từ các

giống nhập nội, lai tạo chọn lọc bằng phương pháp truyền thống, gây ñột

biến, ứng dụng công nghệ sinh học…

Loại gạo ñặc biệt không thuộc nhóm gạo thông thường, không những

có hình dạng, kích thước, hàm lượng amilose khác nhau mà còn có màu sắc

nội nhũ khác nhau, mùi thơm ñặc biệt. Gạo ñược xếp vào 5 loại dựa vào hàm

lượng amilose (Juliano and Villareal, 1993) [43] như sau:

5

- Nếp (sáp) (0-5%)

- Rất thấp (5,1 -12,0%)

- Thấp (12,1 - 20,0%)

- Trung bình (20,1 - 25,0%)

- Cao (> 25%)

Theo He, 1999 [39] phẩm chất hạt là ñặc tính kinh tế quan trọng của

các giống lúa. Bất kỳ một nghiên cứu nào về di truyền ñối với chất lượng hạt

cũng sẽ có lợi ñối với các nhà lai tạo lúa. Những ảnh hưởng của gen ñến chất

lượng hạt trong các nghiên cứu sẽ ñịnh hướng cho quá trình lai tạo giống lúa

mới có năng suất cao và chất lượng gạo tốt hơn chọn tạo giống lúa nói chung

và chọn tạo những giống lúa có phẩm chất gạo cao nói riêng muốn thành

công nhất thiết cần có một chương trình lai giống với khối lượng lớn và có

nhiều gen (Trần ðình Long, 1997, Khush, 1979) [20][47].

Nếu một trong số các giống bố hoặc mẹ trong một tổ hợp lai ñơn có

ñặc tính xấu, hay tổ hợp thiếu một vài ñặc tính quan trọng thì sử dụng cách

lai ba, lai lại hay lai kép (Jennings và CS 1979)[66]. Lai hữu tính có thể kết

hợp ñược những tính trạng tốt của bố mẹ có bản chất di truyền khác nhau ñể

tạo ra những biến dị mới có các tính trạng mong muốn theo mục ñích của

người lai tạo thông qua tái tổ hợp trong quá trình phân ly ñời con cháu (Trần

ðình Long, 1997) [20].

Theo Juliano (1985)[42] phẩm chất gạo ñược chia thành 5 nhóm.

- Phẩm chất gạo xay xát: Tỷ lệ gạo lức, tỷ lệ gạo trắng, tỷ lệ gạo nguyên

- ðặc tính vật lý: Dạng hạt gạo, sự thể hiện màu sắc, ñộ trong, ñộ bóng

- Phẩm chất cơm: ðộ hoá hồ, ñộ bền gen, hàm lượng Amylose

- Phẩm chất dinh dưỡng: Hàm lượng Protein, Vitamin A, hàm lượng sắt

- Mùi thơm của gạo và cơm

Theo Khush và cs (1979) [47], tỷ lệ vỏ trấu trung bình 20 - 22% có thể