ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄ N NHƢ TRANG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TRƢỞNG, PHÁT TRIỂN CỦA CÁC TỔ HỢP LÚA LAI F1 TẠO RA TỪ DÒNG MẸ BẤT DỤC ĐỰC TGMS 103S, TGMS 135S Chuyên ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 62 62 01 10 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS ĐẶ NG QUÝ NHÂN THÁI NGUYÊN, NĂM 2012 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực, chưa hề sử dụng cho bảo vệ một học vị nào. Mọi sự giúp đỡ cho hoàn thành luận văn đều đã được cảm ơn. Các thông tin, tài liệu trình bày trong luận văn này đã được ghi rõ nguồn gốc. Tác giả Nguyễ n Nhƣ Trang ii LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực tập và thực hiện đề tài này, tôi đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của Ban Giám hiệu Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, Khoa Sau đại học , Khoa Nông học , Trung tâm thự c hà nh thự c nghiệ m, các thầy giáo, cô giáo, bạn bè, đồng nghiệp và gia đình. Nhân dịp này tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới: 1. TS. Đng Qu Nhân , Giảng viên Trường đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành luận văn này. 2. Ban Giám hiệu, Khoa Sau đại học, Khoa Nông học và các thầy giáo, cô giáo giảng dạy chuyên ngành Trường Đại học Nông Lâm, Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập. 3. Các bạn sinh viên lớp 44A Trồ ng trọ t, cùng bạn bè đồng nghiệp và người thân đã quan tâm giúp đỡ, tạo điều kiện và động viên tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Tôi xin trân trọng cảm ơn! Tác giả Nguyễ n Nhƣ Trang iii MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục các từ viết tắt Danh mục các bảng vi Danh mục các hình vii MỞ ĐẦU 1 1. Đt vấn đề 1 2. Mục tiêu của đề tài 2 3. Yêu cầu của đề tài 3 4. Ý nghĩa của đề tài 3 Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 1.1. Cơ sở khoa học của đề tài 4 1.2. Tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới và ở Việt Nam 5 1.2.1. Tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới 5 1.2.2. Tình hình sản xuất lúa ở Việt Nam 8 1.3. Lịch sử phát hiện và nghiên cứu ưu thế lai trên cây lúa 10 1.4. Cơ sở khoa học của công nghệ sản xuất lúa lai 12 1.4.1. Lúa lai hệ ba dòng 12 1.4.2. Lúa lai hệ hai dòng 14 1.4.3. Ưu điểm của lúa lai hệ hai dòng 14 1.5. Hiện trạng sản xuất lúa lai trên thế giới và ở Việt Nam 15 1.5.1. Sản xuất lúa lai trên thế giới 15 1.5.2. Sản xuất lúa lai ở Việt Nam 16 iv 1.6. Nghiên cứu, phát triển lúa lai trên thế giới và Việt Nam 19 1.6.1. Nghiên cứu, phát triển lúa lai trên thế giới 19 1.6.2. Nghiên cứu, phát triển lúa lai ở Việt Nam 23 1.7. Một số tổ hợp lúa lai đang trồng phổ biến ở Việt Nam 25 1.8. Những trở ngại chính trong sản xuất lúa lai tại Việt Nam 26 1.9. Triển vọng, định hướng phát triển lúa lai Việt Nam 27 Chƣơng 2. NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 2.1. Đối tượng và địa điểm nghiên cứu 29 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu 29 2.1.2. Thời gian và địa điểm nghiên cứu 29 2.2. Nội dung nghiên cứu và các chỉ tiêu theo dõi 30 2.2.1. Nội dung nghiên cứu 30 2.2.2. Các chỉ tiêu theo dõi 30 2.3. Phương pháp nghiên cứu 31 2.3.1. Thí nghiệm 1: Đánh giá đc điểm nông học cho các dòng bố mẹ trong vụ mùa 2011 tại Trường ĐH Nông Lâm Thái Nguyên 31 2.3.2. Thí nghiệm 2: Đánh giá các đc điểm nông sinh học cho các tổ hợp lúa lai hai dòng thế hệ F1 mới lai tạo được trong vụ xuân 2012 34 2.3.3. Phương pháp xử l số liệu 40 3.1. Tình hình sinh trưởng, phát triển của các dòng, giống tham gia thí nghiệm 41 3.1.1. Thời gian sinh trưởng của các giống thí nghiệm 41 3.1.2. Khả năng đẻ nhánh, ra lá và sự phát triển chiều cao 43 3.1.3. Kích thước bộ lá đòng 46 3.1.4. Khả năng chống chịu sâu bệnh của các giống lúa thí nghiệm 47 3.1.5. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất lúa 49 v 3.2. Lai tạo các tổ hợp F1-103s và F1-135S 51 3.2.1. Lựa chọn các tổ hợp lai tạo thế hệ F1 51 3.3. Đánh giá sinh trưởng, phát triển của các tổ hợp lai F1 53 3.3.1. Thời gian sinh trưởng của các tổ hợp lai F1 53 3.3.2. Đánh giá sinh trưởng thân lá của các tổ hợp lai F1 55 3.3.3. Đc điểm bộ lá đòng của các tổ hợp lai F1mới lai tạo 59 3.3.4. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lai F1 mới lai tạo 61 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 65 1. Kết luận 65 1.1. Đánh giá sinh trưởng phát triển của nguồn vật liệu khởi đầu sử dụng làm bố mẹ 65 1.2. Lựa chọn các tổ hợp lai F1-103S và F1-135S 65 1.3. Đánh giá sinh trưởng, phát triển cho các tổ hợp lai F1 mới lai tạo 65 2. Đề nghị 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 I. Tài liệu tiếng Việt 67 II. Tài liệu tiếng Anh 69 III. Tài liệu từ Internet 70 vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Diện tích, năng suất và sản lượng lúa của 10 nước có sản lượng lúa hàng đầu thế giới năm 2010 6 Bảng 1.2. Diện tích, năng suất và sản lượng lúa của Việt Nam giai đoạn từ năm 2000 đến năm 2010 9 Bảng 1.3. Diện tích lúa lai thương phẩm ở Việt Nam giai đoạn 1998 - 2010 18 Bảng 1.4. Diện tích, năng suất và sản lượng hạt F1 sản xuất tại Việt Nam thời kỳ 1998 - 2010 19 Bảng 1.5. Một số tổ hợp lúa lai F1 đang trồng phổ biến ở Việt Nam 25 Bảng 2.1. Dòng, giống lúa tham gia thí nghiệm 29 Bảng 2.2. Các tổ hợp lai giữa TGMS 103S, 135S và các dòng bố 30 Bảng 3.1. Thời gian sinh trưởng của các giống lúa tham gia thí nghiệm 42 Bảng 3.2. Một số đc điểm nông học của các giống lúa tham gia thí nghiệm 44 Bảng 3.3. Đc điểm bộ lá đòng của các giống lúa tham gia thí nghiệm 47 Bảng 3.4. Khả năng kháng một số sâu bệnh chính của các giống lúa tham gia thí nghiệm 48 Bảng 3.5. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống lúa tham gia thí nghiệm 50 Bảng 3.6. Các tổ hợp lai tạo thế hệ F1 và số hạt lai F1 thu được 52 Bảng 3.7. Thời gian sinh trưởng của các dòng tổ hợp lai F1 - 103S 53 Bảng 3.8. Thời gian sinh trưởng của các dòng tổ hợp lai F1 - 135S 54 Bảng 3.9. Một số đc điểm nông học của các dòng tổ hợp lai F1 - 103S 55 Bảng 3.10. Một số đc điểm nông học của các dòng tổ hợp lai F1 - 135S 56 Bảng 3.11. Đc điểm bộ lá đòng các tổ hợp lai F1 - 103S 60 Bảng 3.12. Đc điểm bộ lá đòng các tổ hợp lai F1 - 135S 60 Bảng 3.13. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất các tổ hợp lai F1-103S 62 Bảng 3.14. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất các tổ hợp lai F1-135S 63 vii DANH MỤC CÁC BẢNG Hình 1. Động thái tăng trưởng chiều cao của các dòng F1-103S và bố mẹ 57 Hình 2. Động thái tăng trưởng chiều cao của các dòng F1-135S và bố mẹ 57 Hình 3. Động thái ra lá của các dòng F1-103S và bố mẹ 58 Hình 4. Động thái ra lá của các dòng F1-135S và bố mẹ 58 Hình 5. Động thái đẻ nhánh của các dòng F1 - 103S và bố mẹ 58 Hình 6. Động thái đẻ nhánh của các dòng F1 - 135S và bố mẹ 59 1 MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Lúa (Oryza sativa L.) là một trong những cây lương thực có vị trí quan trọng hàng đầu trên thế giới và là nguồn thức ăn thường xuyên cho khoảng 3 tỷ người trên trái đất. Lúa có khả năng thích nghi rộng nên được trồng nhiều nơi trên thế giới, tuy nhiên tập trung chủ yếu ở châu Á chiếm 90% (còn lại phân bố ở châu Phi, châu Mỹ và châu Úc) trong đó khoảng 75% diện tích lúa được trồng trong điều kiện ruộng ngập nước, 19% diện tích lúa trồng trong điều kiện ruộng thấp nhờ nước trời, và khoảng 4% diện tích lúa trồng trong điều kiện ruộng cạn không chủ động nước. Lúa gạo là một trong ba loại cây lương thực hàng đầu, cung cấp tới 23% năng lượng, 16% protein dạng dễ tiêu cho con người, ngoài ra nó còn cung cấp các chất khoáng và các vitamin cũng như các hydratcacbon. Ở Việt Nam diện tích canh tác lúa khoảng 4,36 triệu ha, trong đó có 2,2 triệu ha là đất thâm canh, chủ động tưới tiêu nước, còn lại hơn 2,1 triệu ha là đất canh tác lúa trong điều kiện khó khăn. Trong 2,1 triệu ha có khoảng 0,5 triệu ha lúa cạn, khoảng 0,8 triệu ha nếu mưa to và tập trung hay bị ngập úng và còn lại khoảng 0,8 triệu ha là đất bấp bênh nước (Vũ Tuyên Hoàng, 1995). Theo số liệu thống kê (năm 2002), trong những năm gần đây diện tích gieo trồng lúa hàng năm có khoảng 7,3 - 7,5 triệu ha, thì có tới 1,5 - 1,8 triệu ha thường bị thiếu nước và có từ 1,5 - 2,0 triệu ha cần phải có sự đầu tư để chống úng khi gp mưa to và tập trung. Trong điều kiện ít mưa, thiếu nước tưới sẽ kéo theo sự bốc mn và phèn ở những vùng ven biển [T]. Lúa vùng cạn đạt năng suất rất thấp, từ 10 - 18 tạ/ha. Ở những vùng đất cạn, khó khăn về nước tưới, thường sử dụng các giống lúa địa phương, có năng suất thấp, thời gian sinh trưởng dài, nhưng có khả năng chịu hạn tốt và chất lượng gạo ngon. Đối với những vùng bấp bênh về nước, thì ngoài các giống lúa địa phương còn sử 2 dụng một số giống lúa thâm canh, nhưng khả năng chịu hạn kém, hoc sử dụng một số giống chịu hạn cải tiến nhưng chất lượng chưa phù hợp với thị hiếu người dân địa phương. Theo hướng này, việc nghiên cứu đánh giá nguồn gen các giống lúa chịu hạn thuộc các vùng cao, vùng khô hạn được xem là công việc khởi đầu và cần tiến hành thường xuyên cho những chương trình chọn giống chịu hạn. Thành công của công tác chọn tạo giống phụ thuộc rất nhiều vào số lượng và chất lượng của vật liệu khởi đầu. Vật liệu khởi đầu càng nhiều và chất lượng càng tốt cơ hội để tạo ra giống mới càng nhanh và thu được kết quả mong muốn. Từ đầu những năm 1990s của thế kỷ trước, Việt Nam nhập khẩu rất nhiều các giống lúa lai hai dòng và ba dòng của Trung Quốc để sản xuất, các giống lúa này có khả năng thích ứng rộng trong điều kiện thâm canh, cho năng suất cao hơn các giống lúa thuần địa phương. Tuy nhiên chưa có giống lúa lai có khả năng chịu hạn hoc có khả năng canh tác trong điều kiện khó khăn về nước. Những năm gần đây, việc tìm ra và phát triển các dòng mẹ có khả năng bất dục đực tuỳ vào điều kiện môi trường (EGMS) trong đó các dòng bất dục đực tế bào chất phụ thuộc vào nhiệt độ được nghiên cứu khá nhiều. Nhờ có các dòng TGMS này mà việc lai tạo các giống lúa lai hai dòng sẽ dễ dàng hơn, tuy nhiên kết quả của việc có tạo ra giống lúa có khả năng chịu hạn hay không phụ thuộc nhiều vào các dòng bố hay còn gọi là dòng R. Xuất phát từ những vấn đề thực tiến nêu trên chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển của các tổ hợp lúa lai F1 tạo ra từ dòng mẹ bất dục đực TGMS 103s, TGMS 135s”. 2. Mục tiêu của đề tài Đánh giá nguồn vật liệu khởi đầu, chọn tạo một số dòng, giống lúa lai hai dòng có năng suất cao, có khả năng chịu hạn thích nghi với vùng đất trồng lúa không chủ động nước hoàn toàn phụ thuộc vào canh tác nước trời khu vực Trung du, miền Núi phía Bắc. [...]... Yêu cầu của đề tài - Đánh giá sinh trưởng phát triển và các đặc tính nông học của các dòng bố (có khả năng chịu hạn) và hai tổ hợp TGMS 103S và TGMS 135S dùng làm mẹ - Lai tạo các tổ hợp lai đời F1 giữa các dòng bố tiềm năng và hai dòng mẹ TGMS 103s và 135s - Đánh giá sinh trưởng phát triển, năng suất và khả năng chịu hạn cho các tổ hợp lúa lai hai dòng F1 lai tạo được giữa các dòng bố có tiềm năng được... để phát triển lúa lai, nâng cao ưu thế lai, các gen tương hợp cũng đã được khai thác để phát triển các tổ hợp lai giữa các loài phụ Indica và Japonica Ở cây lúa người ta đã phát hiện được đầy đủ các dạng bất dục đực như một số cây trồng khác như ngô, cao lương Hiện tại có hai hệ lúa lai đang được phát triển, đó là lúa lai hệ ba dòng và lúa lai hệ hai dòng 1.4.1 Lúa lai hệ ba dòng Lúa lai hệ ba dòng. .. hạt lúa lai F1 của hệ lúa lai hai dòng được đơn giản hoá, không tổ chức lai để duy trì dòng bất dục Dòng TGMS trong điều kiện nhiệt độ cao, từ 23-30oC tuỳ dòng sẽ bất dục tuyệt đối, được dùng làm mẹ để sản xuất hạt lai F1, từ 19-240oC tuỳ dòng sẽ hữu dục Dòng PGMS trong điều kiện ngày dài cần thiết sẽ bất dục để dùng làm mẹ và ngày ngắn cần thiết sẽ hữu dục để duy trì dòng mẹ, tuy nhiên sự hữu dục. .. dục hay bất dục của dòng PGMS cũng còn tương tác với nhiệt độ môi trường Để phát triển lúa lai hai dòng quan trọng nhất là phát triển các dòng TGMS và PGMS gọi chung là các dòng EGMS 1.4.3 Ưu điểm của lúa lai hệ hai dòng Việc ứng dụng các dòng EGMS để phát triển lúa lai so với ứng dụng dòng CMS kinh điển có các ưu thế hơn hẳn sau [9] - Quá trình phát triển hạt lai được đơn giản hoá, không phải tổ chức... thêm các dòng CMS, lúa hoang hoặc các dòng CMS được lai tạo với các dòng duy trì mới được chọn tạo Những dòng CMS mới được chọn như là OMS 1 - 2 từ cặp lai (lúa hoang/PMS2B), AMS71A từ cặp lai (BoA/103-8) và AMS73A từ cặp lai (II32A/D34-2) Nhiều dòng CMS được lai tạo thông qua lai liên tục các dòng CMS với những dòng duy trì mới được chọn tạo [4] Mặt khác để phát triển các dòng TGMS phù hợp với... năm nghiên cứu họ đã hoàn thiện công nghệ nhân dòng bất dục đực, công nghệ sản xuất hạt lai và đưa ra nhiều tổ hợp lai có năng suất cao đầu tiên Từ đó đến nay, diện tích trồng lúa lai của các nước ngày càng được mở rộng, năng suất sản lượng tăng, nhiều tổ hợp lai tốt được công bố và sản xuất thử Ngoài hệ thống lúa lai ba dòng, thì hệ lúa lai hai dòng đang là hướng nghiên cứu và sản xuất chính của các. .. giống lúa thích ứng có TGST ngắn, các dòng TGMS như là: Kim 23B, IR5825B, BoB, II32B được lai với các dòng TGMS sẵn có: Peai 64S, TQ125S, 7S, CN26S Những dòng TGMS mới được chọn tạo thông qua chọn lọc phả hệ của các tổ hợp lai đơn hoặc qua các thế hệ lai lại như BC1, BC2, 24 BC3 hoặc chọn tạo thông qua nuôi cấy hạt phấn của cây lai F1 giữa các dòng TGMS với giống thuần Tổng số 60 dòng TGMS có độ bất dục. .. Japonica để chọn tạo giống lúa lai siêu năng suất (Indica x Japonica) Để chọn tạo lúa lai ở Việt Nam giai đoạn 2001-2005, 19 dòng CMS và TGMS đã được lai với những dòng bố tốt Trong tổng số 8130 tổ hợp lai thử đã được thực hiện trong giai đoạn 2001-2005, 434 cặp lai tốt đã được xác định cộng với 47 tổ hợp lai được nhập nội Tổng số 481 tổ hợp lúa lai được đánh giá về năng suất và 134 tổ hợp lai triển vọng... 1964 do sự biểu hiện vượt trội với các cây lúa xung quanh, chính nhờ phát hiện bất ngờ này đã khích lệ ông tìm hiểu và nghiên cứu thành công tạo ra giống lúa lai ba dòng cho năng suất tăng từ 15-20% so với lúa thường Trải 16 qua quá trình phát triển, hiện nay lúa lai chủ yếu là lúa lai hệ hai dòng, với năng suất tăng từ 20-30% so với lúa thường Nhờ phát minh ra lúa lai, Trung Quốc đã giải quyết được... và các dòng R (dòng phục hồi tính hữu dục) như IR24, IR26, IR661… đánh dấu sự ra đời của hệ thống lai “ba dòng [9] 21 Trung Quốc cũng đạt được thành tựu trong việc tạo giống siêu lúa lai Tạo ra được hai tổ hợp lúa siêu lai Peiai 64S/E32 và Peiai 64S/9311 năng suất cao nhất từ 14,8 - 17,1 tấn/ha Ngày nay, Trung Quốc đã hình thành hệ thống nghiên cứu lúa lai đến tận các tỉnh, đào tạo cán bộ nghiên cứu . NÔNG LÂM NGUYỄ N NHƢ TRANG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TRƢỞNG, PHÁT TRIỂN CỦA CÁC TỔ HỢP LÚA LAI F1 TẠO RA TỪ DÒNG MẸ BẤT DỤC ĐỰC TGMS 103S, TGMS 135S Chuyên ngành: Khoa. là dòng R. Xuất phát từ những vấn đề thực tiến nêu trên chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển của các tổ hợp lúa lai F1 tạo ra từ dòng mẹ bất dục. triển của các tổ hợp lai F1 53 3.3.1. Thời gian sinh trưởng của các tổ hợp lai F1 53 3.3.2. Đánh giá sinh trưởng thân lá của các tổ hợp lai F1 55 3.3.3. Đc điểm bộ lá đòng của các tổ hợp lai F1mới