Tài liệu Nghiên cứu tuyển chọn một số tổ hợp lúa lai hai dòng có triển vọng tại hải phóng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ------------------ HOÀNG THỊ MAI NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN MỘT SỐ TỔ HỢP LÚA LAI HAI DÒNG CÓ TRIỂN VỌNG TẠI HẢI PHÒNG LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành:Kỹ thuật trồng trọt Mã số: 60.62.01 Người hướng dẫn khoa học: TS. TRẦN VĂN QUANG HÀ NỘI - 2011 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 văn ñều ñược ghi rõ nguồn gốc. Hà Nội 05 tháng 9 năm 2011 Tác giả luận văn Hoàng Thị Mai Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. i LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Trần Văn Quang 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 chân thành cảm ơn Lãnh ñạo phòng Nông nghiệp các huyện Kiến Thụy, Tiên Lãng và Vĩnh Bảo thành phố Hải Phòng và các cán bộ kỹ thuật của phòng ñã tạo ñiều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập nghiên cứu của mình. Tôi xin cảm ơn Chủ tịch xã, chủ nhiệm các HTX ðại ðồng huyện Kiến Thụy, Tiên Minh huyện Tiên Lãng và Thanh Lương huyện Vĩnh Bảo thành phố Hải Phòng ñã giúp ñỡ tôi thực hiện ñề tài. 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 05 tháng 9 năm 2011 Tác giả luận văn Hoàng Thị Mai Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. ii MỤC LỤC Trang MỤC LỤC........................................................................................................iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .............................................................vii DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................... ix DANH MỤC CÁC HÌNH................................................................................xi DANH MỤC CÁC BIỂU ðỒ.........................................................................xii 1. MỞ ðẦU.......................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của ñề tài.................................................................................1 2. Mục ñích và yêu cầu của ñề tài.....................................................................3 2.1. Mục ñích.....................................................................................................3 2.2. Yêu cầu ......................................................................................................3 3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của ðề tài ........................................3 3.1. Ý nghĩa khoa học .......................................................................................3 3.2. Ý nghĩa thực tiễn........................................................................................3 4. Giới hạn của ñề tài.........................................................................................4 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ðỀ TÀI............ 5 2.1. Tình hình nghiên cứu và phát triển lúa lai trong và ngoài nước.................5 2.1.1. Nghiên cứu và phát triển lúa lai trên thế giới..........................................5 2.1.2. Nghiên cứu và phát triển lúa lai tại Việt Nam ...................................... 12 2.1.3. Hiện trạng sản xuất lúa lai của tỉnh Hải Phòng.....................................24 2.1.4. ðịnh hướng phát triển lúa lai ở Việt Nam và thành phố Hải Phòng.....26 2.1.4.1. ðịnh hướng phát triển lúa lai của Việt Nam......................................26 2.1.4.2. ðịnh hướng phát triển lúa lai của thành phố Hải Phòng ...................29 2.2. Cơ sở khoa học của hiện tượng ưu thế lai................................................ 29 2.2.1. Một số giả thuyết về ưu thế lai.............................................................. 30 2.2.1.1.Thuyết tính trội.................................................................................... 30 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. iii 2.2.1.2. Thuyết siêu trội .................................................................................. 31 2.2.2. Các loại ưu thế lai..................................................................................31 2.2.3. Sự biểu hiện ưu thế lai ở cây lúa .........................................................32 2.2.3. 1.Ưu thế lai ở hệ rễ ..............................................................................32 2.2.3.2. Ưu thế lai về tính trạng chiều cao cây ...............................................33 2.2.3.3. Ưu thế lai ở tính trạng thời gian sinh trưởng .....................................34 2.2.3.4. Ưu thế lai biểu hiện ở tính ñẻ nhánh .................................................34 2.2.3.5. Ưu thế lai thể hiện ở ñặc tính sinh hoá .............................................35 2.2.3.6.Ưu thế lai thể hiện ở quá trình quang hợp, hô hấp và tích luỹ chất khô .........................................................................................................................35 2.2.3.7. Ưu thế lai biểu hiện ở khả năng chống chịu ......................................36 2.2.3.8. Ưu thế lai về các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất .............38 2.2.3.9. Ưu thế lai thể hiện ở tính trạng dạng hạt và chất lượng gạo ............39 2.3. Các phương pháp chọn giống lúa ưu thế lai ............................................40 2.3.1. Phương pháp tạo giống lúa lai hệ ba dòng............................................40 2.3.1.1. Hiện tượng bất dục ñực tế bào chất và ứng dụng trong sản xuất hạt lai F1 hệ thống “ba dòng” .................................................................................... 41 2.3.1.2. ðặc ñiểm của các dòng vật liệu bố mẹ hệ “ba dòng” ........................ 42 2.3.2. Phương pháp tạo giống lúa lai hệ Hai dòng .........................................46 3. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............... 55 3.1. Vật liệu nghiên cứu .................................................................................. 55 3.2. Nội dung nghiên cứu ...............................................................................56 3.3. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................... 57 3.3.1. Thời gian và ñịa ñiểm nghiên cứu......................................................... 57 3.3.2. Bố trí thí nghiệm ................................................................................... 57 3.3.3. Kỹ thuật gieo cấy, chăm sóc thí nghiệm:.............................................. 58 3.4. Các chỉ tiêu theo dõi, ñánh giá................................................................. 59 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. iv 3.4.1.Thời gian qua các giai ñoạn sinh trưởng................................................ 59 3.4.2. ðặc ñiểm nông sinh học........................................................................ 59 3.4.3. ðặc ñiểm hình thái ................................................................................ 61 3.4.4.Mức ñộ nhiễm sâu bệnh ......................................................................... 61 3.4.5 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất......................................... 63 3.4.6 Một số chỉ tiêu chất lượng gạo (Theo tiêu chuẩn TCVN 1643-1992)... 63 3.4.7. ðánh giá chất lượng cơm ...................................................................... 64 3.5. Phương pháp ñánh giá các chỉ tiêu theo dõi ............................................ 64 3.6. Xử lý số liệu ............................................................................................. 64 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .......................................... 65 4.1. Kết quả tuyển chọn các tổ hợp lúa lai vụ Mùa 2010 và vụ Xuân 2011....65 4.1.1. Thời gian qua các giai ñoạn ñẻ nhánh, trỗ và thời gian sinh trưởng của các tổ hợp lúa lai hai dòng nghiên cứu ........................................................... 65 4.1.2. Một số ñặc ñiểm nông sinh học của các tổ hợp lúa lai hai dòng nghiên cứu ................................................................................................................... 70 4.1.3. ðặc ñiểm sinh trưởng của các tổ hợp lúa lai nghiên cứu...................... 73 4.1.4. ðặc ñiểm hình thái của các tổ hợp lúa lai hai dòng .............................. 94 4.1.5. ðặc ñiểm kiều bông của các tổ hợp lúa lai hai dòng ............................ 96 4.1.6. Mức ñộ nhiễm sâu bệnh hại chính trên ñồng ruộng của các tổ hợp lai 99 4.1.7. Yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lúa lai......... 101 4.1.8. Một số chỉ tiêu chất lượng của các tổ hợp lúa lai hai dòng ................ 107 4.2. Kết quả trình diễn 2 tổ hợp lúa lai hai dòng có triển vọng trong vụ Xuân 2011...............................................................................................................112 4.2.1. Một số ñặc ñiểm chính và năng suất 2 tổ hợp lúa lai hai dòng trình diễn .......................................................................................................................112 4.2.2.Hiệu quả kinh tế của các tổ hợp lúa lai hai dòng tham gia trình diễn..115 5. KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ ......................................................................117 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. v 5.1. Kết luận .................................................................................................117 5.2. ðề nghị ..................................................................................................118 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Bộ NN & PTNT Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Sở NN & PTNT Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn KHKT Khoa học kỹ thuật ƯTL Ưu thế lai Dòng B Maintaimer Line - Dòng duy trì bất dục Dòng R Rostorer Line - Dòng phục hồi bất dục NST Nhiễm sắc thể CMS Cytoplasmic Male Sterility - Bất dực tế bào chất TGMS PGMS EGMS WA Thermo-sensitive Genic Male Sterility - dòng bất dục ñực cảm ứng nhiệt ñộ Photoperiod- sensitive Genic Male Sterile - Bất dục chức năng di truyền nhân mẫn cảm với quang chu kỳ Environmental-sensitive Genic Male Sterilit-Dòng bất dục ñực chức Dạng lúa bất dục ñực hoang dại thuộc loại Oryza Fatur F.spontanea CFP ðiểm nhiệt ñộ tới hạn gây hữu dục CSP ðiểm nhiệt ñộ trên ñiểm tới hạn gây bất dục BUT ðiểm dưới ngưỡng nhiệt ñộ giới hạn sinh học trên TGST Thời gian sinh trưởng FAO IRRI DMRT Food and Agriculture Organization - Tổ chức Nông lương Thế giới International Rice Research Institute - Viện nghiên cứu lúa Quốc tế Duncan's multiple range test - Phép thử Duncan Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. vii ðBSH ðồng bằng sông Hồng ðBSCL ðồng bằng Sông Cửu long ð/c ñối chứng ðHNN HN ðại học Nông nghiệp Hà Nội RCB Phương pháp khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh Vụ Mùa Vụ Mùa 2010 Vụ Xuân Vụ Xuân 2011 BTST Bồi tạp Sơn thanh TW Trung ương GCT Giống cây trồng CP Cổ phần Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. viii DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 2. 1. Diện tích, năng suất lúa lai so với lúa của Việt Nam.....................14 Bảng 2.2. Diện tích và năng suất sản xuất hạt giống lúa lai F1 tại Việt Nam (Nguồn:Bộ NN&PTNT, 2010)........................................................................19 Bảng 2.3. Diện tích và năng suất lúa lai tại Việt Nam từ 1992 - 2010 (Nguồn:Bộ NN&PTNT, 2010)........................................................................24 Bảng 2.4. Diện tích năng suất lúa lai từ năm 2004 ñến 2010 .........................25 Bảng 3.1. Danh sách các tổ hợp lúa lai dùng trong thí nghiệm.......................55 Bảng 4.1. Thời gian qua các giai ñoạn sinh trưởng của các tổ hợp lúa lai tham gia nghiên cứu vụ Mùa 2010 và Xuân 2011...................................................68 Bảng 4.2. ðặc ñiểm nông sinh học của các tổ hợp lúa lai hai dòng tham gia nghiên cứu vụ Mùa 2010 và Xuân 2011.........................................................72 Bảng 4.3. ðộng thái tăng trưởng chiều cao cây các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ mùa 2010...........................................................................................76 Bảng 4.4. ðộng thái tăng trưởng chiều cao cây các tổ hợp lúa lai hai dòng trong Xuân 2011..............................................................................................81 Bảng 4.5. ðộng thái ra lá của các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ Mùa 2010.................................................................................................................85 Bảng 4.6. ðộng thái ra lá của các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ Xuân 2011.................................................................................................................88 Bẳng 4.7. ðộng thái ñẻ nhánh của các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ Mùa 2010.................................................................................................................90 Bảng 4.8. ðộng thái ñẻ nhánh của các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ Xuân 2011.................................................................................................................93 Bảng 4.9. ðặc ñiểm hình thái của các tổ hợp lúa lai hai dòng tham gia nghiên cứu...................................................................................................................95 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. ix Bẳng 4.10. Một số ñặc ñiểm kiều bông của các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ Mùa 2010 và vụ Xuân 2011 ......................................................................98 Bảng 4.11. Mức ñộ nhiễm sâu bệnh hại chính của các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ Mùa 2010 và vụ Xuân 2011............................................................100 Bảng 4.12. Các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ Mùa 2010 và vụ Xuân 2011............................................................103 Bảng 4.13. Năng suất của các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ Mùa 2010 và vụ Xuân 2011................................................................................................104 Bảng 4.14. Một số chỉ tiêu chất lượng gạo của các tổ hợp lúa lai hai dòng tham gia nghiên cứu......................................................................................109 Bảng 4.15. Chất lượng cơm của các tổ hợp lúa lai hai dòng tham gia nghiên cứu.................................................................................................................111 Bảng 4.16. Kết quả trình diễn các tổ hợp lúa lai hai dòng có triển vọng trong vụ Xuân 2011................................................................................................113 Bảng 4.17. Hiệu quả kinh tế của các tổ hợp lúa lai trong mô hình trình diễn ở vụ Xuân 2011................................................................................................116 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. x DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 4.1: Thời gian sinh trưởng của các tổ hợp vụ Mùa ................................69 Hình 4.2: Thời gian sinh trưởng của các tổ hợp vụ Xuân ..............................70 Hình 4.3: Chiều cao của các tổ hợp vụ Mùa ............. ....................................77 Hình 4.4: Chiều cao của các tổ hợp vụ Xuân.................. ...............................82 Hình 4.12 a: Năng suất của các tổ hợp vụ Mùa ............................................106 Hình 4.12 b: Năng suất của các tổ hợp vụ Xuân ..........................................107 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. xi DANH MỤC CÁC BIỂU ðỒ Trang Biểu ñồ 4.3: ðộng thái tăng trưởng chiều cao cây của các tổ hợp lúa lai hai dòng vụ Mùa 2010...........................................................................................77 Biểu ñồ 4.4: ðộng thái tăng trưởng chiêù cao cây của các tổ hợp lúa lai hai dòng vụ Xuân 2011.........................................................................................82 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. xii 1. MỞ ðẦU 1. Tính cấp thiết của ñề tài Lúa (Oryza sativa L.) là cây lương thực chính của hơn một nửa dân số thế giới, tập trung tại các nước châu Á, châu Phi và châu Mỹ La tinh. Lúa gạo có vai trò quan trọng trong việc ñảm bảo an ninh lương thực và ổn ñịnh xã hội. Theo cơ quan lương nông Liên hợp quốc (FAO) cho biết nhu cầu lương thực toàn cầu sẽ phải tăng thêm 70% trong 40 năm tới. Dân số thế giới từ 7 tỷ hiện nay sẽ ñến 9,2 tỷ trong khoảng năm 2050 nhưng ñất nông nghiệp không có khả năng tăng, vẫn giữ ở mức trên dưới 10% diện tích Trái ñất [86]. Như vậy thế giới ñang nguy cơ thiếu hụt lương thực do dân số tăng nhanh, sức mua lương thực, thực phẩm tại nhiều nước tăng, biến ñổi khí hậu toàn cầu gây hiểm họa khô hạn, bão lụt, quá trình ñô thị hoá làm giảm ñất lúa. Nhiều nước phải dành ñất, nước ñể trồng cây nhiên liệu sinh học vì sự khan hiếm nguồn nhiên liệu rất cần thiết cho nhu cầu ñời sống và công nghiệp phát triển. Chính vì vậy, an ninh lương thực là vấn ñề cấp thiết hàng ñầu của thế giới ở hiện tại và trong tương lai, do ñó cần tăng nhanh sản lượng lúa. Việt Nam từ một nước thiếu ñói về lương thực ở những năm 1975, nhờ có các chính sách và chương trình phát triển tốt và ñúng của Chính phủ, nhất là chính sách ñổi mới nên năng suất và sản lượng lúa của Việt Nam vẫn tiếp tục tăng từ 4,24 tấn/ha lên 5,22 tấn/ha; sản lượng lúa tăng từ 32.525.000 tấn lên 38.725.000 tấn; bình quân lương thực ñạt 449 kg/người/năm, tăng 30 kg so với năm 2000. Hệ số sử dụng ñất ñạt 1,82 lần, tăng 0,1 lần; xuất khẩu trung bình 3-5 triệu tấn gạo/năm, trở thành nước xuất khẩu gạo ñứng thế 2 thế giới [44]. Trước thực trạng khó khăn trung của toàn thế giới, ñể ñảm bảo an ninh lương thực quốc gia cho ñến năm 2020 bên cạnh việc quy hoạch ñất trồng lúa Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. 1 ñảm bảo trên 38.000.000 ha trong kế hoạch 5 năm (2011-2015) thì một trong những biện pháp quan trọng nhất là phải tạo ra các giống lúa có năng suất cao, trong lúc việc cải tiến giống lúa thuần ñang gặp khó khăn vì ñã kịch trần. Việc nghiên cứu và ứng dụng ưu thế lai thành công ở lúa ñã mở ra một thời kỳ mới - thời kỳ bắt ñầu cuộc cách mạng xanh lần thứ hai ñể tiếp tục ñưa năng suất lên cao phá vỡ ngưỡng giới hạn về năng suất của các giống hiện tại. Vì thế, lúa lai ñã có những ñóng góp quan trọng vào việc giải quyết an toàn lương thực quốc tế. Năm 1993 lúa lai ñược ñưa vào sản xuất thử nghiệm tại Việt Nam ñã mang lại nhiều thành công. Sau chương trình phát triển lúa lai ñược Chính phủ quan tâm ñầu tư và ñã gặt hái ñược nhiều thành tựu rất ñáng khích lệ. Nước ta trở thành quốc gia có diện tích lúa lai lớn thứ hai thế giới sau Trung Quốc, ñã ñạt trên 700 ngàn ha năm 2009. Với năng suất lúa lai cao hơn lúa thuần từ 10-20% ñã giúp gia tăng sản lượng lúa, ñảm bảo an ninh lương thực nhiều tỉnh phía Bắc, Trung bộ và Tây nguyên [5]. Nhiều tổ hợp lúa lai mới ñược ñưa vào sản xuất nhưng chủ yếu vẫn là các tổ hợp lúa lai từ Trung Quốc. Tuy ñã ñem lại năng suất cao nhưng bên cạnh ñó các tổ hợp này còn mang nhiều hạn chế, ñặc biệt là sự thích ứng của chúng trong ñiều kiện sinh thái Việt Nam và chất lượng hạt giống không ổn ñịnh. ðể tiếp tục phát triển lúa lai ở Việt Nam thì cần thiết phải tự túc ñược hạt giống F1. Thành phố Hải Phòng vừa là trung tâm công nghiệp lớn của cả nước vừa là cửu ngõ quan trọng bằng cảng biển ñể giao lưu kinh tế thương mại với thế giới, cách thủ ñô Hà Nội 102 km, có tổng diện tích tự nhiên là trên 152.300 ha, chiếm 0,45% diện tích tự nhiên cả nước, trong ñó có trên 57.000 ha ñất canh tác (ñất nông nghiệp khoảng 55.000 ha). Dân số thành phố là trên 1.837.000 người, trong ñó số dân thành thị là trên 847.000 người và số dân ở nông thôn là trên 990.000 người, mật ñộ dân số 1.207 người/km2 [43]. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. 2 Thực tế những năm gần ñây ngành nông nghiệp Hải Phòng ñã ñạt ñược những thành tựu khá nổi bật về chuyển dịch cơ cấu kinh tế theo hướng sản xuất hàng hoá gắn liền với thị trường, nâng cao hiệu quả sử dụng các nguồn lực trong nông nghiệp, nông thôn. ðưa giống lúa lai thương phẩm vào gieo cấy nhằm nâng cao năng suất và thu nhập của nông dân. Việc tuyển chọn một số giống lúa lai ñược lai tạo trong nước có năng suất cao, chất lượng tốt và phù hợp với ñiều kiện canh tác của Hải Phòng là hết sức cần thiết. Do vậy, chúng tôi thực hiện ñề tài: “Nghiên cứu tuyển chọn một số tổ hợp lúa lai hai dòng có triển vọng tại Hải Phòng”. 2. Mục ñích và yêu cầu của ñề tài 2.1. Mục ñích Tuyển chọn một số tổ hợp lúa lai hai dòng có năng suất cao, chất lượng tốt có khả năng chống chịu tốt với ñiều kiện bất thuận và sâu bệnh tại Hải Phòng nhằm làm phong phú bộ giống lúa, ñáp ứng nhu cầu sản xuất lương thực của Thành phố. 2.2. Yêu cầu - Chọn ñược từ 1 ñến 2 tổ hợp lúa lai hai dòng phù hợp với ñiều kiện sinh thái của thành phố Hải Phòng, có năng suất cao và nhiễm nhẹ sâu bệnh. - ðề xuất các giống có triển vọng ñã ñược tuyển chọn ñưa vào cơ cấu bộ giống khảo nghiệm sản xuất của thành phố. 3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của ðề tài 3.1. Ý nghĩa khoa học Kết quả của ðề tài sẽ góp phần ñịnh hướng cho các nhà chọn tạo giống, tiến hành nghiên cứu sản xuất hạt giống lúa lai hai dòng tại Hải Phòng và rút ngắn thời gian trong việc xác ñịnh những tổ hợp lúa lai hai dòng thích hợp cho ñịa bàn thành phố. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. 3 Kết quả của ðề tài sẽ góp phần ña dạng hóa bộ giống lúa lai cho nông dân sản xuất lúa, mở rộng diện tích sản xuất bằng giống lúa lai F1 và nâng cao sản lượng lương thực cho thành phố Hải Phòng 4. Giới hạn của ñề tài Chúng tôi chỉ tiến hành nghiên cứu trên một số tổ hợp lúa lai hai dòng ñược lai tạo trong nước và tiến hành vụ Mùa 2010 tại huyện Kiến Thuỵ, vụ Xuân 2011 tại Kiến Thuỵ, Vĩnh Bảo, Tiên Lãng thành phố Hải Phòng. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. 4 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ðỀ TÀI 2.1. Tình hình nghiên cứu và phát triển lúa lai trong và ngoài nước 2.1.1. Nghiên cứu và phát triển lúa lai trên thế giới Ưu thế lai (heterossis) là thuật ngữ chỉ tính trội hơn của con lai F1 so với bố mẹ về sức sinh trưởng, sinh sản, khả năng chống chịu, khả năng thích nghi, năng suất, chất lượng và các ñặc tính khác. Việc sử dụng rộng rãi giống lai F1 vào sản xuất ñã góp phần làm tăng năng suất nhiều loại cây trồng, ñặc biệt là các cây lương thực, cây thực phẩm làm tăng thu nhập cho người nông dân, tăng hiệu quả của sản xuất nông nghiệp [48], [49]. Con người ñã phát hiện ra hiện tượng ưu thế lai ở thực vật rất sớm. Năm 1763 Kolreuter (ðức) ñã tìm ra hiện tượng ưu thế lai trên cây thuốc lá. Từ năm 1860-1876, khi nghiên cứu về tính biến dị của thực vật tự thụ phấn và thụ phấn khác cây, Darwin ñã nêu lên hiện tượng ưu thế lai ở cây ngô và ñến thế kỷ XX ưu thế lai ở ngô ñược ứng dụng nhiều trong sản xuất. Sau ñó, con người ñã khai thác ƯTL ở cây bắp cải, hành tây, cà chua, bông, lúa ... [59], [68]. Người ta ñã khai thác hiệu ứng ưu thế lai ñể tạo ra nhiều giống cây trồng có năng suất chất lượng cao [48]. Lúa lai (Hybrid rice) là thuật ngữ dùng ñể gọi các giống lúa sử dụng hiệu ứng ưu thế lai ñời F1. Hạt giống lúa lai (hạt F1) chỉ sử dụng một lần khi mà hiệu ứng ưu thế lai thể hiện mạnh nhất [19]. Các kết quả nghiên cứu J.W. Jone (1926) trên cây lúa ñược ñánh giá là lần ñầu tiên báo cáo về sự xuất hiện ưu thế lai trên những tính trạng số lượng và năng suất. Sau Jones, có nhiều công trình nghiên cứu khác 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 sự tích luỹ chất khô (Rao, 1965; Jenning, 1967; Kim, 1985...), về sự phát triển của bộ rễ Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. 5 (Anonymous, 1974; Tian và cộng sự, 1980...), về một số ñặc tính sinh lý như cường ñộ quang hợp, cường ñộ hô hấp, diện tích lá... (Deng, 1980; MC. Donal và cộng sự, 1971; Wu và cộng sự, 1980; K. Ramiah, 1995) [13], [55], [77], [78]. Các năm tiếp theo trên thế giới ñã có nhiều nghiên cứu ñể tìm phương pháp sản xuất hạt lai F1 ñược thực hiện khá sớm. Kadam bắt ñầu nghiên cứu vấn ñề này từ năm 1937, tiếp ñến Richharia (1962), Stansel và Craigmiles (1966), Shinjyo và Omura (1966), Amand và Murty (1968), Sawaminathan và cộng sự (1972), Carnahan và cộng sự (1972); Athwal và Virmani (1972), song tất cả họ không thành công vì chưa tìm ra phương pháp sản xuất hạt lai phù hợp [24]. Tại Nhật Bản năm 1958, Kastuo và Mizushima ñã phát hiện ra bất dục ñực tế bào chất (CMS) ở Oryza sativa spontanea và tạo ra ñược dòng lúa bất dục ñực di truyền tế bào chất, nhưng dòng này ñến nay vẫn chưa ñược dùng ñể sản xuất hạt lai F1. Sau ñó các nhà khoa học Mỹ (1969) và IRRI (1972) công bố về việc tạo ra các dòng CMS nhưng việc ứng dụng vào sản xuất chưa có kết quả. Viên Long Bình (Yuan Long ping), nhà khoa học Trung Quốc ñược xem là cha ñẻ của lúa lai ñã phát hiện cây lúa có cường lực ưu thế lai trong tự nhiên vào năm 1964 do sự biểu hiện vượt trội với các cây lúa xung quanh và tại ñảo Hải Nam ông cùng với các ñồng nghiệp ñã phát hiện ñược cây lúa bất dục ñực di truyền tế bào chất (CMS) trong loài lúa dại Oryza fatua spontanea và cho rằng ñây là công cụ di truyền quan trọng ñể nghiên cứu phát triển lúa lai. Sau 9 năm nghiên cứu, họ ñã thành công trong việc chuyển gen bất dục ñực dạng dại vào lúa trồng, tạo ra các dòng lúa bất dục ñực di truyền tế bào chất tương ñối ổn ñịnh mở ñường cho công tác khai thác ưu thế lai thương phẩm. Các nhà khoa học Trung Quốc ñã chọn tạo thành công nhiều dòng Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. 6 CMS có tính bất dục ổn ñịnh như Nhị 32A, D62A, Kim 23A, Zenshan 97A... và 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. Chính nhờ phát hiện bất ngờ này ñã 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 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 (Yuan L.P., 1992) [108]. Nhờ phát minh ra lúa lai, Trung Quốc ñã giải quyết ñược vấn ñề thiếu hụt lương thực ñối với một ñất nước ñông dân nhất thế giới, hơn một tỷ người. Quá trình nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Trung Quốc ñược chia thành 4 giai ñoạn chính: Giai ñoạn: 1964 - 1975 Nghiên cứu chọn tạo, phát triển kiểu bất dục WA, dòng B, hoàn thiện hệ thống “ba dòng”. Giai ñoạn 2: 1976 - 1990 giai ñoạn phát triển nhanh, diện tích lúa lai thương phẩm mở rộng nhanh từ 0,14 tiệu ha (1976) lên 15 triệu ha năm 1990, năng suất hạt lai F1 tăng. Giai ñoạn 3: 1990 - 2000 là giai ñoạn phát triển chiến lượng: ñề xuất chiến lược chọn tạo lúa lai “ba dòng” “hai dòng” “một dòng”, chiến lược lai xa giữa các loài phụ, khởi sướng siêu lúa lai. Giai ñoạn 4: từ 2001 - 2009, giai ñoạn phát triển mới; siêu lúa lai ñạt từ 16-19 tấn/ha trên diện tích nhỏ, 13-15 tấn/ha trên diện tích lớn, tăng diện tích lúa lai hai dòng, nhờ ñó mà diện tích lúa lai ở các nước nhiệt ñới tăng mạnh (Chang Xiang Mao 2008) [72]. Năm 1973, Trung Quốc là nước ñầu tiên trên thế giới thành công trong việc sản xuất hạt lai F1 của 3 dòng bố mẹ. Những dòng phục hồi ñầu tiên như Taiyin1, IR24, IR661 ñã ñược sử dụng. Năm 1974 những tổ hợp lai “ba dòng” cho ưu thế lai cao như: Nanyou2 (Erjiunan 1A/IR24), Nanyou3 (Erjiunan 1A/IR661) ñã ñược ñưa vào sản xuất. Các quy trình công nghệ từ nhân dòng Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. 7