Tiến Sĩ Nghiên cứu chọn tạo và khai thác một số vật liệu trong chọn giống lúa lai hai dòng

Mở đầu
1. Tính cấp thiết của đề tài
Nghiên cứu sử dụng ưu thế lai ở lúa là một biện pháp để tăng năng suất lúa. So với các phương pháp chọn tạo giống lúa khác thì đây là phương pháp hữu hiệu nhất để nâng cao năng suất lúa hơn nữa trong thời gian tới.
Thành công trong việc sử dụng hiệu ứng ưu thế lai ở cây lúa, chọn tạo được các tổ hợp lai có ưu thế lai cao, gieo cấy trên diện tích lớn; tạo ra các đột phá về năng suất và sản lượng lúa là thành tựu nổi bật của Trung Quốc và loài người trong ba thập niên cuối thế kỷ 20 (Nguyễn Văn Hoan, 2006) [13].
ở Trung Quốc, năm 1997 diện tích trồng lúa lai đã lên đến 17,5 triệu ha, chiếm 50% diện tích lúa cả nước. Hiện nay lúa lai được phát triển trên 20 nước khác trên thế giới, đặc biệt ở Việt Nam, ấn Độ, Philippin, Bangladesh, Indonesia, Myanma và Mỹ (Ronald P. Cantrll, 2003) [78]
ở Việt Nam theo định hướng chuyển dịch cơ cấu kinh tế nông nghiệp, diện tích trồng lúa sẽ giảm, vì vậy để đảm bảo an ninh lương thực và giữ mức xuất khẩu gạo cao trong điều kiện dân số tăng thì việc đưa lúa lai vào sản xuất sẽ là một giải pháp cần thiết, đặc biệt là vùng Đồng bằng sông Hồng đất chật người đông và vùng Trung du miền núi phía Bắc, nơi cần xóa đói giảm nghèo cho đồng bào các dân tộc.
Trong những năm gần đây lúa lai đã được phát triển mạnh ở Việt Nam và đã thể hiện được nhiều ưu thế vượt trội so với lúa thuần: Năng suất tăng 15-20%, thời gian sinh trưởng ngắn, đáp ứng được yêu cầu sản xuất nông nghiệp trong giai đoạn hiện nay. Lúa lai đã đóng góp lớn vào an ninh lương thực quốc gia, tăng lợi nhuận cho người lao động, tạo thêm công ăn việc làm ở nông thôn và dành đất đai cho các hoạt động sản xuất có lợi ích cao hơn (Bùi Bá Bổng, 2002) [2], (Trần Văn Đạt, 2002) [10].
Theo kết quả điều tra của Trung tâm Khảo kiểm nghiệm giống cây trồng trung ương, vụ Mùa 2003 và Xuân 2004 diện tích lúa lai cả nước đạt 621.303 ha chiếm 9,04% diện tích lúa cả nước (Phạm Đồng Quảng, 2005) [31]. Tuy nhiên các giống lúa lai đang sử dụng ở nước ta hiện nay chủ yếu thuộc hệ ba dòng, còn một số nhược điểm như dễ bị nhiễm sâu bệnh, công nghệ sản xuất hạt lai phức tạp nên giá thành hạt giống còn cao. Hệ thống lúa lai hai dòng khắc phục những hạn chế của hệ thống lúa lai ba dòng do những tiến bộ sau đây: Các tổ hợp lai hai dòng có năng suất cao hơn 5-10% do có thể tiến hành lai xa huyết thống hoặc lai xa địa lý; không bị hiện tượng đồng tế bào chất cản trở; không cần phải có dòng duy trì bất dục (dòng B) nên giảm chi phí sản xuất, giảm giá thành sản phẩm.
Đồng thời điều kiện thời tiết khí hậu ở Việt Nam tương đối thuận lợi cho phát triển lúa lai hai dòng. Nên việc nghiên cứu chọn tạo giống lúa lai hai dòng là một xu hướng tất yếu để phát triển lúa lai ở nước ta.
Hiện nay ở Việt Nam, công tác nghiên cứu lúa lai 2 dòng đang được triển khai mạnh mẽ và đã thu được một số kết quả khả quan. Một số vật liệu dòng bố mẹ và các tổ hợp lúa lai hai dòng mới đã được chọn tạo và phát triển vào sản xuất, tuy nhiên số lượng còn rất hạn chế. Chỉ có một số dòng TGMS (103S, T1S-96) và một số tổ hợp lúa lai hai dòng mới (Việt lai 20, TH3-3, TH3-4, Việt lai 24) được sử dụng và phát triển rộng trong sản xuất. Một số tác giả đã có các nghiên cứu về bản chất di truyền và khả năng sử dụng của nguồn vật liệu bố mẹ hiện có, nhưng phạm vi còn hạn chế, chưa đáp ứng được yêu cầu của công tác chọn tạo và phát triển hệ thống lúa lai hai dòng ở nước ta.
Vì vậy để công tác chọn tạo lúa lai hai dòng đạt kết quả tốt, đáp ứng được yêu cầu của sản xuất, cần phải có nguồn vật liệu bố mẹ phong phú, phù hợp với điều kiện trong nước; có đặc tính nông học tốt, khả năng kết hợp cao, đặc tính bất dục ổn định và dễ sản xuất hạt lai. Đồng thời chúng ta cũng cần phải có các nghiên cứu cơ bản để nắm vững các đặc điểm nông sinh học và các đặc điểm di truyền tính trạng của chúng để có định hướng sử dụng phù hợp trong công tác lai tạo. Trên cơ sở đó tạo ra các tổ hợp lai mới ưu việt, có năng suất cao, chất lượng tốt, giá thành hạ và thích ứng với điều kiện sinh thái ở nước ta. Nhằm góp phần vào công tác nghiên cứu chọn tạo giống lúa lai hai dòng, đa dạng hoá nguồn vật liệu nghiên cứu chúng tôi đã tiến hành đề tài: “Nghiên cứu chọn tạo và khai thác một số vật liệu trong chọn giống lúa lai hai dòng”
2. Mục tiêu của đề tài
- Chọn tạo và phân lập một số dòng bố mẹ ưu việt, thích ứng với điều kiện sinh thái miền Bắc Việt Nam và sử dụng để tạo giống lúa lai hai dòng.
- Chọn tạo một số tổ hợp lúa lai hai dòng mới có triển vọng, phục vụ sản xuất ở các tỉnh phía Bắc Việt Nam.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Gồm 11 dòng TGMS (dòng bất dục đực nhân mẫn cảm với nhiệt độ), 9 dòng phục hồi, 60 dòng giống lúa thuần và 110 tổ hợp lúa lai hai dòng được tạo ra từ các vật liệu nói trên (phụ lục 1,2).
- Phạm vi nghiên cứu:
Đề tài được bắt đầu nghiên cứu từ năm 2003 đến năm 2007 trên cơ sở kế thừa những kết quả nghiên cứu thu được từ năm 2001.
Nội dung chính của luận án là chọn tạo, phân lập và đánh giá các đặc tính nông sinh học của các dòng TGMS; phân tích sự đa dạng di truyền các dòng giống bố mẹ trong tập đoàn nghiên cứu, chọn các dòng ưu tú thích ứng với điều kiện sinh thái phía Bắc Việt Nam. Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng bố mẹ chọn lọc trên một số tính trạng nghiên cứu, qua đó có định hướng sử dụng cho phù hợp. Trên cơ sở các tổ hợp lai được lựa chọn tiến hành nghiên cứu đặc tính nông sinh học, năng suất và bước đầu nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật nhân dòng mẹ và sản xuất hạt lai F1 của một số tổ hợp lúa lai hai dòng triển vọng ở một số tỉnh phía Bắc Việt Nam.

Mục lục
Mở đầu 1
1. Tính cấp thiết của đề tài 1
2. Mục tiêu của đề tài 3
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3
Chương1 - Tổng quan tài liệu và cơ sở khoa học của đề tài 4
1.1. Cơ sở khoa học của đề tài 4
1.2. Một số kết quả nghiên cứu và khai thác ưu thế lai ở cây lúa 6
1.2.1. Hiện tượng bất dục đực ở lúa 6
1.2.2. Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng EGMS 24
1.2.3. ứng dụng hiện tượng bất dục đực trong chọn tạo giống lúa lai 27
1.2.4. Phương pháp chọn bố mẹ để tạo các tổ hợp có ưu thế lai cao 30
1.2.5. Nghiên cứu khả năng thụ phấn ngoài của các dòng TGMS 31
1.2.6. Chọn lọc dòng phục hồi hữu dục cho dòng EGMS 33
1.3. Chiến lược chọn tạo và nâng cao ưu thế lai ở lúa .345
1.3.1. Sử dụng kiểu cây mới ở IRRI và cải tiến hình thái 35
1.3.2. Chọn tạo lúa lai 2 dòng sử dụng các các dòng NTP 36
1.3.3. Sử dụng ưu thế lai giữa các loài phụ 36
1.3.4. ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn giống lúa lai 39
1.3.5. Sử dụng nhóm ưu thế lai để phát triển các tổ hợp lúa lai mới 40
1.4. Tình hình nghiên cứu và sản xuất lúa lai của Việt Nam .41
Chương 2 - Nội dung, vật liệu và phương pháp nghiên cứu 455
2.1. Nội dung nghiên cứu 455
2.2. Vật liệu nghiên cứu (phụ lục 1, 2) 46
2.3. Phương pháp nghiên cứu 47
2.4. Thời gian và địa điểm nghiên cứu .544
Chương 3 - Kết quả nghiên cứu và thảo luận 555
3.1. Kết quả chọn tạo một số dòng TGMS mới .555
3.1.1. Chọn tạo dòng TGMS mới bằng phương pháp lai hai dòng TGMS 555
3.1.2. Kết quả phân lập các dòng TGMS từ nguồn giống nhập nội 58
3.1.3. Kết quả đánh giá một số đặc tính nông sinh học của các dòng TGMS mới 600
3.1.4. Kết quả đánh giá độ ổn định của các dòng TGMS mới trong điều kiện tự nhiên khu vực Đồng bằng Bắc bộ 733
3.2. Đánh giá khả năng sử dụng của các dòng bố mẹ nghiên cứu trong tạo giống lúa lai hai dòng 757
3.2.1. Đánh giá khả năng sử dụng của một số dòng đột biến triển vọng . 79
3.2.2. Phân tích sự đa dạng di truyền của nguồn vật liệu nghiên cứu 822
3.2.3. Phân tích một số thông số di truyền và khả năng kết hợp của các dòng bố mẹ được lựa chọn .911
3.3. Kết quả đánh giá một số tổ hợp lai có triển vọng 109
3.3.1. Kết quả đánh giá 11 tổ hợp lai được lựa chọn 1099
3.3.2. Kết quả đánh giá một số tổ hợp lai triển vọng .1122
3.3.3. Kết quả khảo nghiệm quốc gia tổ hợp lai 103S/ĐB5 (VL1) 1166
3.4. Kết quả bước đầu nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất hạt lai F1 và nhân dòng mẹ của hai tổ hợp lai VL1 và TG118/ĐB6 .118
3.4.1. Kết quả bước đầu nghiên cứu sản xuất hạt lai F1 của hai tổ hợp lai VL1 và TG1/ĐB6 118
3.4.2. Kết quả nghiên cứu nhân dòng mẹ TG1 121
Kết luận và đề nghị 124
Những công trình đã công bố có liên quan đến luận án 127
Tài liệu tham khảo .12728
Phần phụ lục