Luận án tiến sĩ nông nghiệp chuyên ngành Di truyền và chọn giống cây trồng.

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Nghiên cứu chọn tạo các giống lúa lai của Việt Nam là một đòi hỏi tất yếu trong những năm gần đây và tương lai vì diện tích trồng lúa lai của nước ta ngày một tăng. Năm 1991 chỉ có 100 ha cấy thử đến năm 2005 diện tích trồng lúa lai đạt mức 615.000 ha, năng suất lúa lai đạt bình quân 63 tạ/ha. Đặc biệt là lúa lai hai dòng, diện tích trồng tăng khá nhanh, năm 1996 mới đưa vào trồng thử nghiệm nhưng đến năm 2005 diện tích đã đạt 130.000 ha chiếm gần 1/5 diện tích lúa lai.

Phần lớn các tổ hợp lai hai dòng đang 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 độ thuần, độ ổn định bất dục và khả năng nhận phấn ngoài của các dòng mẹ. Đây 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 động tạo ra những tổ hợp lai có năng suất cao, chất lượng tốt thích hợp với điều kiện khí hậu, đất đai và trình độ thâm canh. Khi có tổ hợp lai thì tất yếu sẽ hoàn toàn chủ động 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. Để thực hiện được mục tiêu này cần phải chọn tạo được các dòng mẹ bất dục ổn định, độ thuần đạt tiêu chuẩn nguyên chủng, dễ sản xuất hạt lai và con lai F1 có năng suất tương đương với các tổ hợp lúa lai đang trồng phổ biến. Dòng mẹ của lúa lai hai dòng là dòng bất dục đực gen nhân (Dòng bất dục đực di truyền nhân) mẫn cảm với môi trường. Hiện nay người ta đã tìm ra hai loại dòng bất dục đó là:

(1) - Bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt độ (TGMS) và

(2) - Bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với quang chu kỳ (PGMS).

Cả hai loại dòng này đều có thể sử dụng được ở Việt Nam. Tuy nhiên khi sử dụng dòng TGMS có một nhược điểm là nhiệt độ thường không

ổn định trong mỗi vụ sản xuất làm cho nó xuất hiện phấn hữu dục trong vụ sản xuất hạt lai, dẫn đến độ thuần lô hạt F1 giảm kéo theo năng suất lúa thương phẩm giảm.

Sử dụng dòng PGMS có lợi thế đặc biệt là quang chu kỳ luôn ổn định theo vĩ độ địa lý, theo mùa và địa hình của mỗi địa phương, độ ổn định chính xác đến hàng phút cho mỗi ngày. Vì vậy nếu tìm được dòng PGMS thích hợp cho một vùng nào đó, người ta hoàn toàn chủ động điều kiển lịch gieo cấy để cho dòng bất dục hay hữu dục một cách chính xác vào những thời điểm cần thiết để đạt năng suất mong muốn. Tuy nhiên các dòng PGMS hiện có của Trung Quốc không phù hợp với điều kiện Việt Nam do có ngưỡng chuyển hoá tính dục cao từ 13 giờ đến 13 giờ 45 phút trong khi đó ngày dài nhất của Việt Nam là 13 giờ 36 phút (24 vĩ độ Bắc).

Theo số liệu lưu trữ của Tổng cục Khí tượng thủy văn (phụ lục) tại 21 vĩ độ Bắc (Hà Nội) từ ngày 12/12-1/1 có độ 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 đất nghiêng về Bắc bán cầu một góc 23,50, ngày 21/3 thì ngày và đêm dài tương đương nhau, sau đó ngày dài dần ra và đạt cực đại là 13 giờ 24 phút, thời gian đạt cực đại kéo dài 15 ngày (ngày 15/6-30/6). Từ ngày 1/7-22/9 ngày ngắn dần lại vì trục quay của trái đất lúc này lại nghiêng về phía Nam bán cầu. Ngày 23/9, đêm và ngày dài tương đương nhau, sau đó ngày ngắn dần đến 12/12.

Tại các vĩ độ khác của Việt Nam (từ 8-24 vĩ độ Bắc) quy luật diễn biến độ dài ngày tương tự như Hà Nội vì cùng nằm ở vùng giữa xích đạo và chí tuyến Bắc, chỉ khác nhau về số giờ sáng - tối trong ngày. Nghĩa là tại một vĩ độ nhất định, quang chu kỳ diễn ra từng ngày của năm sau hoàn toàn không thay đổi so với năm trước (Trần Đức Hạnh, 1997; Đoàn Văn Điếm, 2005) ,

. Vấn đề đặt ra là làm thế nào để khai thác lợi thế tự nhiên này? Nếu ta tìm được một dòng lúa bất dục đực nhân mẫn cảm quang chu kỳ đảm bảo giai đoạn bất dục trong điều kiện tự nhiên dài hơn 30 ngày (Yuan L.P., 1995)

và phù hợp với cơ cấu mùa vụ của Việt Nam thì dòng bất dục đó phải có “ngưỡng” chuyển đổi tính dục vào khoảng 12 giờ 15 phút đến 12 giờ 30 phút. Vì thế việc chọn được dòng PGMS có ngưỡng chuyển đổi tính dục phù hợp với điều kiện Việt Nam, bên cạnh đó tìm thêm nhiều dòng TGMS mới khắc phục nhược điểm của các dòng đã có là yêu cầu cấp thiết.

Chính vì những lý do nêu trên chúng tôi thực hiện đề tài: “Chọn tạo và sử dụng các dòng bất dục đực gen nhân mẫn cảm môi trường trong tạo

giống lúa lai hai dòng ở Việt Nam”

2. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI

2.1 Mục đích

+ Chọn tạo được các dòng EGMS mới có đặc điểm nông sinh học tốt, tính bất dục ổn định và ngưỡng chuyển đổi tính dục phù hợp với điều kiện Việt Nam.

+ Trên cơ sở đánh giá con lai F1 giữa các dòng EGMS mới với các giống lúa thường tuyển chọn được 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 được các dòng TGMS có ngưỡng chuyển hoá tính dục 24OC và dòng PGMS có ngưỡng chuyển đổi tính dục từ 12 giờ 15 phút đến 12 giờ 30 phút.

+ Đánh giá đặc điểm sinh trưởng phát triển, đặc điểm nông sinh học, đặc điểm hình thái và mức phản ứng với sâu bệnh trong điều kiện tự nhiên của các dòng EGMS mới.

+ Xác định giai đoạn mẫn cảm, thời gian mẫn cảm và sự chuyển hoá tính dục của các dòng EGMS mới.

+ Đánh giá được 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 được một số tổ hợp lai hai dòng mới có năng suất cao, chất lượng tốt phù hợp với điều kiện Việt Nam.

3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

3.1 Ý nghĩa khoa học

+ Đây là công trình nghiên cứu có hệ thống đầu tiên ở Việt Nam về chọn tạo dòng bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm quang chu kỳ ngắn. Kết quả đã chọn được dòng P5S có phản ứng chính xác với độ dài ngày, ít chịu ảnh hưởng bởi điều kiện ngoại cảnh khác nên có thể coi đây 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 đề tài sẽ bổ sung thêm cơ sở lý luận và phương pháp chọn tạo các dòng bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm môi

trường ở điều kiện Việt Nam.

+ Việt Nam với vị trí địa lý kéo dài trên 17 vĩ độ (từ 8 đến 24 vĩ độ Bắc) đều có những thời gian mà độ 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 đổi tính dục như trên có thể bố trí nhân (cho tự thụ) ở điều kiện ngày ngắn và tổ chức sản xuất hạt lai F1 ở điều kiện ngày dài từ Bắc vào Nam trong 2 vụ lúa chính.

3.2 Ý nghĩa thực tiễn

+ Chọn tạo được 1 dòng bất dục đực nhân mẫn cảm quang chu kỳ ngắn P5S và 1 dòng bất dục đực nhân mẫn cảm nhiệt độ T4S làm phong phú thêm nguồn vật liệu cho chọn tạo giống lúa lai hai dòng ở Việt Nam.

+ Xây dựng được 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)