Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Cơ sở khoa học của đề tài Ngày nay sản xuất nông nghiệp đang phát triển với quy mô lớn nhằm phục vụ nhu cầu ngày càng tăng của thị trường. Để đáp ứng được yêu cầu đó chúng ta cần các giống mới ưu việt hơn, thay thế dần các giống cũ. Đặc biệt ở các tỉnh Trung du miền núi với điều kiện khí hậu khắc nghiệt, kinh tế khó khăn, trình độ thâm canh thấp.
Vì vậy rất cần có các giống lúa lai, năng suất cao, khả năng chống chịu tốt, nhằm mang lại hiệu quả trong canh tác, góp phần nâng cao thu nhập, đem lại hiệu quả kinh tế cho người sản xuất. Con người luôn muốn điều khiển cây trồng theo những mục đích riêng của mình. Phần lớn chúng ta đều hy vọng đạt được năng suất và chất lượng tốt, nhưng thực tế đã chứng minh rằng năng suất hay chất lượng cây trồng không chỉ đơn giản được tạo ra do sự cộng gộp đơn thuần tác động của từng yếu tố riêng rẽ mà nó là kết quả tổng hợp tổng hòa của rất nhiều yếu tố như giống, phân bón, bảo vệ thực vật, biện pháp canh tác và điều kiện tự nhiên,… Trong đó, công tác chọn tạo giống là một trong những nhân tố có vai trò quyết định đến sinh trưởng, phát triển và năng suất cây trồng. Tuy nhiên các đặc trưng, đặc tính tốt của giống chỉ được biểu hiện khi được trồng trong điều kiện thích hợp.
Do vậy, việc đánh giá khả năng sinh trưởng phát triển của giống ở các điều kiện sinh thái và canh tác khác nhau là rất quan trọng. Tình hình nghiên cứu về lúa lai trên thế giới và Việt Nam 1. Tình hình nghiên cứu lúa lai trên thế giới Theo khuyến cáo của Hội đồng lúa gạo quốc tế, FAO đã hỗ trợ phát triển lúa lai trên diện rộng cho các quốc gia trồng lúa, với các chương trình thường xuyên. Hơn một thập kỷ qua, FAO đã tiến hành xây dựng và hỗ trợ kỹ thuật để giúp đỡ các chương trình lúa lai của các nước trên thế giới.
Như tại Myanmar là dự án FAO/TCP/MYA/6612 thời gian từ 3/1997 - 3/1999 với n 4 ngân sách 221.000 USD; Ấn Độ là dự án UNDP/IND/91/008 và IND/98/140 thời gian 1991 - 2002 ngân sách 6.000 USD; dự án FAO/TCP/BGD/6613 tại Bangladesh thời gian 5/1997 - 4/1999 ngân sách 201. Một số nghiên cứu và phát triển lúa lai của các nước trồng lúa lai (1) Trung Quốc Trung Quốc là nước đầu tiên trên thế giới sử dụng lúa lai trong sản xuất đại trà từ năm 1976, diện tích gieo cấy là 133,3 ngàn ha (Nguyễn Công Tạn và ctv, 2002)[14]. Nghiên cứu và sản xuất lúa lai của Trung Quốc đã nhận được giải thưởng đặc biệt về phát minh năm 1981. Mặc dù phát triển lúa lai thương phẩm sớm nhưng lúa lai lúc đó còn nhiều nhược điểm “Ưu không sớm, sớm không ưu” nên khó mở rộng diện tích.
Đầu thập kỷ 80, giống lúa lai Uỷ ưu 35, Uỷ ưu 49 phù hợp với sản xuất vụ Xuân ra đời thì diện tích gieo cấy lúa lai Trung Quốc mở rộng tương đối nhanh. Qua nhiều năm nghiên cứu Trung Quốc đã tạo ra nhiều vật liệu bất dục đực di truyền tế bào chất và dòng duy trì tương ứng, tạo ra nhiều dòng phục hồi để tạo ra nhiều giống lúa lúa lai gieo trồng phổ biến trong sản xuất. Ngoài hệ thống lúa lai ba dòng vẫn giữ vai trò chủ lực trong sản xuất, Trung Quốc đã thành công đưa vào sản xuất lúa lai hai dòng cho năng suất cao hơn lúa lai ba dòng từ 5 - 10 %. Diện tích lúa lai hai dòng năm 2006 là 18 triệu ha, chiếm 66 % tổng diện tích lúa lai ở Trung Quốc (Trần Đức Viên, 2007)[18].
Trung Quốc cũng đạt được thành tựu trong việc tạo giống siêu lúa lai. Tạo ra được hai giống lúa siêu lai Peiai 64S/E32 và Peiai 64S/9311 năng suất cao nhất từ 14,8 - 17,1 tấn/ha (Yuan L. Ngày nay, Trung Quốc đã hình thành hệ thống nghiên cứu lúa lai đến tận các tỉnh, đào tạo cán bộ nghiên cứu và kỹ thuật viên đông đảo, xây dựng hệ thống sản xuất, kiểm tra, kiểm nghiệm, khảo nghiệm và chỉ đạo thâm canh lúa lai thương phẩm. Hình thành một hệ thống sản xuất hạt lai F1 rất chặt chẽ từ trung ương đến địa phương.
n 5 (2) Ấn Độ Bắt đầu nghiên cứu lúa ưu thế lai từ 1970, nhưng đến 1989 mới được hệ thống hóa và tăng cường thực sự. Sau năm năm đã phóng thích được sáu giống ưu thế lai, tính đến tháng 12/2001 đã phóng thích 18 giống (Dương Văn Chín, 2007)[4]. Việc phát triển lúa lai đang được phát triển ở Ấn Độ, tuy gặp một số khó khăn do chất lượng gạo thấp, giá lúa giống cao, nhưng phần lớn nông dân vẫn muốn tiếp tục canh tác lúa lai. Trong nghiên cứu phát triển lúa lai hai dòng Ấn Độ cũng đã gây tạo và xác định được 12 dòng TGMS, tạo ra hai giống lúa lai chuẩn bị đưa ra sản xuất (Nguyễn Công Tạn và CV, 2002) [14].
(3) Philipines Bắt đầu thương mại hóa lúa lai từ năm 2002, với sự nổ lực của chính phủ, năm 2003 lúa lai đã phát triển vượt bật, diện tích tăng lên từ 25.232 ha trong mùa nắng lên đến 56.802 ha trong mùa mưa, năng suất bình quân 6 tấn/ha (Dương Văn Chín, 2007)[4]. Chính quyền Philipines đã có những hỗ trợ cần thiết về mặt thị trường cho sự phát triển của các chương trình lúa lai như: cho vay vốn sản xuất, bù một phần giá hạt giống, hỗ trợ hạt giống, thu mua lúa lai của nông dân với giá cao. Với nỗ lực này, chương trình lúa lai sẽ được phát triển mạnh trong thời gian tới. (4) Bangladesh Theo Khaleque Mian (2007)[9] Bangladesh là một đất nước của lúa gạo.
Ở đây lúa gạo được coi trọng còn hơn cả một loại lương thực, hạt lúa có ảnh hưởng lớn đến bữa ăn, kinh tế, văn hóa và lối sống của người dân nơi đây. Nó cung cấp tinh bột cho toàn bộ 140 triệu người Bangladesh, 70 % lượng calo là do từ gạo. Lúa gạo chiếm khoảng 90 % sản lượng ngũ cốc của đất nước. Khoảng 11,23 triệu ha trong tổng số đất canh tác được dùng để trồng lúa.
Mỗi năm khoảng 29,75 triệu tấn lúa gạo được sản xuất sử dụng các giống lúa truyền thống, các loại giống HYV được phát triển bởi Viện nguyên n 6 cứu lúa Bangladesh, Viện Nghiên cứu Nông nghiệp hạt nhân Bangladesh, trường Đại học Nông nghiệp Bangladesh và các giống lúa lai nhập nội được nhập bởi công ty giống tư nhân. Bangladesh là một trong những nước có dân số đông nhất trên thế giới. Do việc dân số tăng nhanh và giới hạn năng suất của các giống lúa hiện tại cho nên mỗi năm đất nước thiếu từ 2 - 3 triệu tấn lương thực (Julfiquar A.etal, 2002; Matia Chowdhyry, 2002) [22][24]. Lúa lai được trồng tại đất nước này bắt đầu từ năm 2001 - 2002 trong diện tích khoảng 2.
Trong năm 2005 - 2006 diện tích trồng lúa lai tăng lên nhanh chóng đạt 202.429 ha do ưu thế về năng suất cao. Sự nỗ lực của các nhà khoa học, chính phủ trong việc thực hiện chương trình nghiên cứu, cung cấp tài chính và hỗ trợ khác cũng góp phần quan trọng vào thành công này (Tống Kiêm, 2007; Khaleque, 2007) [7][9]. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam Chiều hướng sút giảm về diện tích thu hoạch cũng chỉ ra rằng sự gia tăng sản xuất chủ yếu dựa vào cải tiến năng suất, chất lượng lúa. Giống cây trồng năng suất, chất lượng, chống chịu đã đóng góp quan trọng trong xu hướng đó.
Việt Nam bắt đầu nghiên cứu lúa ưu thế lai vào năm 1983 tại Viện khoa học kỹ thuật Nông nghiệp, Viện di truyền Nông nghiệp, Viện lúa Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), với sự hỗ trợ của IRRI, FAO và các đề tài nghiên cứu cấp quốc gia. Các chương trình này bắt đầu thực hiện đầu tiên tại Viện lúa ĐBSCL (Nguyễn Thị Trâm, 2002; Dương Văn Chín, 2007)[16][4]. Mục tiêu của các chương trình này là: - Đánh giá nguồn vật liệu để tạo ra các giống lúa lai hai dòng, ba dòng; - Chọn tạo các giống lúa lai triển vọng; - Sản xuất hạt lai F1; - Nghiên cứu kỹ thuật canh tác lúa lai. n 7 Chương trình đã đạt được một số thành công nhưng không đáng kể, trong những năm qua lúa lai không phát triển ở ĐBSCL vì chưa có giống thích hợp.
Theo tổng kết của Hoàng Tuyết Minh (2002)[10], Việt Nam đã chọn được 20 dòng TGMS, trong đó một số dòng như 103S, T1S-96 đang được sử dụng rộng rãi trong việc chọn tạo các giống lúa lúa lai 2 dòng mới. Các dòng này cho con lai ngắn ngày, chất lượng gạo khá tốt, đặc biệt dễ sản xuất hạt lai nên năng suất hạt lai cao, giá thành hạ. Theo Nguyễn Trí Hoàn (2007)[6], trải qua 16 năm nghiên cứu và phát triển từ 1991 - 2007, Việt Nam đã có những tiến bộ vượt bậc: 77 dòng TGMS được thu thập và nhập nội từ Trung Quốc, IRRI để nghiên cứu đánh giá trong điều kiện sinh thái của Việt Nam. Các dòng CMS phù hợp với điều kiện sinh thái của Việt Nam như là BoA, IR58025A và II32A đã được chọn thuần cho sử dụng trong chọn giống lúa lai mới cũng như sử dụng trong sản xuất hạt giống.
Để làm phong phú 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. Mặc khác để phát triển các dòng TGMS phù hợp với Việt Nam, một bộ 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 giống lúa lai đơn hoặc qua các thế hệ lai lại như BC1, BC2, BC3 hoặc chọn tạo thông qua nuôi cấy hạt phấn của cây lai F1 giữa các dòng mẹ bất dục đực với giống thuần. Tổng số 60 dòng TGMS có độ bất dục ổn định, có thời gian sinh trưởng ngắn, tỷ lệ thò vòi nhụy cao đã được chọn n 8 tạo. Đặc biệt, nhiều dòng duy trì hiện có như Kim 23B, IR58025B, II32B, BoB, được lai chuyển thành các dòng TGMS. Trong những dòng mẹ bất dục đực được chọn tạo ở Việt Nam 103S và TS96 đã được khai thác trong sản xuất đại trà.
Những dòng này là mẹ của các giống lúa lúa lai 2 dòng như là: VL20, TH3-3, TH3-4 và HC1.