Luận văn thạc sĩ nghiên cứu đặc điểm sinh trưởng phát triển một số dòng lúa bất dục đực mẫn cảm với nhiệt độ tgms ở vụ xuân2014 tại thái nguyên

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu nghiên cứu đặc điểm sinh trưởng phát triển một số dòng lúa bất dục đực mẫn cảm với nhiệt độ tgms ở, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Dương Thị Dung
• Người hướng dẫn: TS. Đỗ Thị Ngọc Oanh
• Trường học: Đại học Nông Lâm Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Khoa học cây trồng
• Đề tài: Nghiên cứu đặc điểm sinh trưởng, phát triển của một số dòng lúa bất dục đực mẫn cảm với nhiệt độ (TGMS) ở vụ Xuân (2014) tại Thái Nguyên
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp đại học
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Mục đích nghiên cứu đề tài
• 1.2. Nội dung đề tài
• 1.3. Ý nghĩa của đề tài
• 1.3.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học
• 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI
• 2.1. Cơ sở khoa học sử dụng bất dục đực trong lai tạo giống lúa
• 2.2. Hiện tượng bất dục đực ở lúa
• 2.2.1. Hiện tượng bất dục đực tế bào chất
• 2.2.2. Hiện tượng bất dục đực di truyền nhân
• 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về nghiên cứu

Nghiên cứu sinh trưởng và phát triển các dòng lúa TGMS bất dục đực trong vụ Xuân 2014 tại Thái Nguyên nhằm mục đích xác định các dòng lúa có triển vọng cho việc chọn tạo giống lúa lai hai dòng. Cây lúa nước, với tên khoa học là Oryza sativa L, là cây lương thực quan trọng nhất đối với hàng tỷ người, đặc biệt là ở Châu Á. Trong bối cảnh gia tăng dân số và biến đổi khí hậu, việc nghiên cứu và phát triển giống lúa có năng suất cao và chất lượng tốt là rất cần thiết. Việc ứng dụng các dòng lúa TGMS trong sản xuất lúa lai đã trở thành một giải pháp quan trọng nhằm đảm bảo an ninh lương thực. Nghiên cứu này không chỉ giúp nâng cao năng suất mà còn tạo ra các giống lúa thích ứng với điều kiện khí hậu tại địa phương.

1.1. Mục đích nghiên cứu

Mục đích chính của nghiên cứu là xác định các dòng lúa TGMS có khả năng sinh trưởng và phát triển tốt trong điều kiện khí hậu của Thái Nguyên. Nghiên cứu sẽ đánh giá các đặc điểm sinh trưởng, phát triển và đặc tính nở hoa của các dòng lúa này. Điều này không chỉ giúp cho việc chọn tạo giống lúa lai hai dòng mà còn góp phần vào việc đa dạng hóa giống lúa tại địa phương, đáp ứng nhu cầu sản xuất lúa trong bối cảnh hiện nay.

1.2. Ý nghĩa của đề tài

Đề tài có ý nghĩa quan trọng trong cả học tập và nghiên cứu khoa học. Nó giúp sinh viên nắm vững lý thuyết và thực hành trong lĩnh vực nông nghiệp, đồng thời tạo cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo về các dòng lúa bất dục đực. Về mặt thực tiễn, nghiên cứu này sẽ góp phần vào việc chọn lựa dòng lúa phù hợp với điều kiện sinh thái tại địa phương, từ đó nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm lúa gạo.

II. Tổng quan tài liệu

Nghiên cứu về hiện tượng bất dục đực ở lúa đã được nhiều nhà khoa học quan tâm. Hiện tượng này cho phép sản xuất hạt lai mà không cần khử đực dòng mẹ, từ đó tạo ra các giống lúa lai có năng suất cao. Các dòng TGMS được phát hiện và ứng dụng rộng rãi trong sản xuất lúa lai hai dòng, giúp giảm chi phí và thời gian trong quá trình sản xuất. Hệ thống lúa lai hai dòng có nhiều ưu điểm hơn so với hệ thống ba dòng, bao gồm việc giảm bớt số lượng dòng cần thiết và tăng cường khả năng phục hồi của giống lúa. Việc nghiên cứu và phát triển các dòng lúa TGMS là cần thiết để đáp ứng nhu cầu sản xuất lúa trong bối cảnh hiện nay.

2.1. Cơ sở khoa học sử dụng bất dục đực

Cơ sở khoa học cho việc sử dụng bất dục đực trong lai tạo giống lúa bắt nguồn từ việc phát hiện ra các dòng TGMS và EGMS. Những dòng này cho phép chuyển hóa từ bất dục sang hữu dục dưới điều kiện nhiệt độ và ánh sáng nhất định. Việc ứng dụng các dòng này trong sản xuất lúa lai đã tạo ra những thành tựu lớn trong việc nâng cao năng suất và chất lượng lúa gạo, góp phần đảm bảo an ninh lương thực cho đất nước.

2.2. Hiện tượng bất dục đực ở lúa

Hiện tượng bất dục đực ở lúa xảy ra khi cơ quan sinh sản đực không được hình thành hoặc bị thoái hóa, trong khi cơ quan sinh dục cái vẫn phát triển bình thường. Điều này cho phép sản xuất hạt lai mà không cần khử đực dòng mẹ. Các dòng TGMS và PGMS đã được phát hiện và ứng dụng trong sản xuất lúa lai, giúp nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Việc nghiên cứu và phát triển các dòng này là rất cần thiết để đáp ứng nhu cầu sản xuất lúa trong bối cảnh hiện nay.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy các dòng lúa TGMS có khả năng sinh trưởng và phát triển tốt trong điều kiện khí hậu của Thái Nguyên. Thời gian sinh trưởng, khả năng đẻ nhánh và đặc tính nở hoa của các dòng này đều đạt yêu cầu. Đặc biệt, độ dài giai đoạn trỗ và mức độ bất dục hạt phấn của các dòng lúa bất dục đực cũng được đánh giá cao. Những kết quả này không chỉ khẳng định tiềm năng của các dòng lúa TGMS mà còn mở ra hướng đi mới cho việc chọn tạo giống lúa lai hai dòng trong tương lai.

3.1. Đánh giá đặc điểm sinh trưởng

Đánh giá đặc điểm sinh trưởng của các dòng lúa TGMS cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa các dòng. Thời gian sinh trưởng trung bình của các dòng này dao động từ 90 đến 110 ngày, phù hợp với điều kiện khí hậu của Thái Nguyên. Đặc biệt, khả năng đẻ nhánh và chiều cao cây cũng được cải thiện đáng kể, cho thấy tiềm năng phát triển mạnh mẽ của các dòng này trong sản xuất lúa lai.

3.2. Đặc tính nở hoa

Đặc tính nở hoa của các dòng lúa TGMS cũng được đánh giá cao. Thời gian nở hoa của các dòng này diễn ra đồng loạt, giúp tăng khả năng thụ phấn và sản xuất hạt lai. Mức độ bất dục hạt phấn cũng được kiểm tra và cho thấy các dòng này có khả năng duy trì tính trạng bất dục trong điều kiện nhiệt độ cao, từ đó tạo ra hạt giống chất lượng cao cho sản xuất.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Cây lúa nước (Oryza sativa L.) là cây lương thực chủ lực, giữ vai trò quyết định đối với an ninh lương thực tại châu Á cũng như tại Việt Nam. Trong bối cảnh diện tích đất canh tác nông nghiệp suy giảm và áp lực gia tăng dân số, việc nghiên cứu khai thác ưu thế lai nhằm nâng cao năng suất và chất lượng lúa trở thành nhiệm vụ trọng tâm. Tuy nhiên, lúa là cây tự thụ phấn nghiêm ngặt, cơ cấu hoa có cả nhị và nhụy nên việc khử đực thủ công trong sản xuất hạt lai đại trà gặp nhiều rào cản về nhân công và chi phí.

Hệ thống sản xuất lúa lai ba dòng (sử dụng dòng bất dục đực tế bào chất - CMS) tuy đạt được nhiều thành tựu nhưng tồn tại hạn chế về tính phức tạp của quy trình duy trì dòng mẹ và phổ phục hồi hẹp. Sự phát hiện và ứng dụng hiện tượng bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với môi trường (EGMS), đặc biệt là dòng bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt độ (TGMS), đã mở ra hướng phát triển hệ thống lúa lai hai dòng. Mô hình hai dòng không cần dòng duy trì bất dục (dòng B), giúp tiết kiệm diện tích nhân dòng mẹ, hạ giá thành sản xuất hạt lai F1 và mở rộng phạm vi tổ hợp lai giữa các loài phụ Indica và Japonica.

Tại Việt Nam, nguồn vật liệu dòng bố mẹ phục vụ chọn tạo lúa lai hai dòng phần lớn nhập nội từ Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI) hoặc Trung Quốc, số lượng dòng thuần thục thích ứng với điều kiện sinh thái trong nước còn hạn chế. Để phục vụ công tác chọn tạo giống lúa lai hai dòng phù hợp với vùng Trung du và Miền núi phía Bắc, việc khảo sát, đánh giá đặc tính nông sinh học và cơ chế biểu hiện bất dục của các dòng mẹ TGMS là yêu cầu cấp thiết.

Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể:

• Mục tiêu nghiên cứu: Xác định các dòng lúa TGMS có triển vọng, phục vụ công tác chọn tạo giống lúa lai hai dòng thích hợp với điều kiện sinh thái Thái Nguyên để đưa vào lai tạo giống trong vụ Mùa 2014.
• Nhiệm vụ nghiên cứu:
  1. Đánh giá đặc điểm sinh trưởng và phát triển của các dòng TGMS trong vụ Xuân 2014.
  2. Đánh giá đặc tính nở hoa và mức độ bất dục hạt phấn của các dòng TGMS.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: 07 dòng lúa bất dục đực TGMS được chọn tạo và nhập nội gồm TG10, TG1, TG24, Peiai, TG1S-96, TG7, TG72; và 01 dòng đối chứng là 103S (dòng mẹ của giống lúa lai hai dòng Việt Lai 20 do PGS.TS. Nguyễn Văn Hoan chọn tạo).
• Địa điểm nghiên cứu: Trung tâm Thực hành Thực nghiệm Khoa Nông học, Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên, bố trí trên chân đất bằng phẳng, chủ động tưới tiêu.
• Thời gian nghiên cứu: Vụ Xuân 2014 (gieo mạ ngày 23/02/2014, cấy ngày 11/03/2014 với tuổi mạ 16 ngày).

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được xây dựng trên cơ sở di truyền học thực vật về hiện tượng bất dục đực cảm ứng nhiệt độ (TGMS). Tính trạng bất dục đực ở các dòng TGMS do gen lặn trong nhân kiểm soát (chẳng hạn các locus tms1, tms2, tms3, tms4(t), tms5), không chịu sự chi phối của tế bào chất. Sự chuyển hóa tính dục phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ trong giai đoạn mẫn cảm (từ phân hóa đòng đến trước trỗ khoảng 11–8 ngày): nhiệt độ cao (thường $>25^\circ\text{C}$) gây bất dục hạt phấn hoàn toàn, trong khi nhiệt độ thấp ($<24^\circ\text{C}$) chuyển hóa sang hữu dục hoặc hữu dục một phần để tự nhân dòng.

Văn bản và quy chuẩn kỹ thuật áp dụng:

• Tiêu chuẩn đánh giá nguồn gen cây lúa của Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI, 1996).
• Quy phạm Khảo nghiệm 10 TCN 554 – 2002 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn.
• Quyết định công nhận giống lúa Việt Lai 20 số 2182 QĐ/BNN-KHCN ngày 29/07/2004 (sử dụng đối chứng dòng 103S).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ngoài đồng:

• Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí tuần tự không lặp lại theo phương pháp của IRRI. Diện tích mỗi ô thí nghiệm là $6\text{ m}^2$ ($3\text{ m} \times 2\text{ m}$), tổng diện tích khu thí nghiệm $48\text{ m}^2$, xung quanh có dải cây bảo vệ. Mật độ cấy duy trì khoảng cách $20\text{ cm} \times 20\text{ cm}$, cấy 1 dảnh/khóm bằng phương pháp làm mạ khay.
• Phương pháp theo dõi các chỉ tiêu nông học:
  • Đánh giá chất lượng mạ khay ở giai đoạn 16 ngày tuổi theo thang điểm 1-9 của IRRI.
  • Đo đếm động thái tăng trưởng chiều cao cây và động thái ra lá định kỳ 10 ngày/lần trên 5 cây cố định theo từng ô từ sau cấy 20 ngày đến 70 ngày.
  • Theo dõi khả năng đẻ nhánh: Xác định số dảnh tối đa, số nhánh hữu hiệu và tỷ lệ nhánh hữu hiệu trên khóm.
  • Theo dõi thời gian sinh trưởng qua các mốc: gieo, mọc (80% mọc), đẻ nhánh, làm đòng, trỗ $10%$, trỗ $80%$.
• Phương pháp đánh giá đặc tính nở hoa và kiểm tra độ bất dục:
  • Xác định độ dài giai đoạn trỗ và độ thoát cổ bông theo thang điểm tiêu chuẩn.
  • Đo góc mở vỏ trấu trong thời gian hoa nở rộ (9h00 đến 12h00) trên 5–10 hoa ngẫu nhiên.
  • Đánh giá tỷ lệ thò vòi nhụy ra ngoài vỏ trấu theo các cấp điểm phân loại ($>70%$, $41\text{--}70%$, $21\text{--}39%$, $11\text{--}20%$, $<10%$).
  • Xác định mức độ bất dục hạt phấn: Thu mẫu $>10$ hoa/cây khi bắt đầu trỗ, cố định trong dung dịch cồn $70%$. Tách bao phấn của 5 hoa, dầm trong dung dịch Iod-Kali Iodua (IKI) và quan sát dưới kính hiển vi trên tối thiểu 3 vi trường để tính tỷ lệ hạt phấn bất dục (hạt teo, không bắt màu hoặc bắt màu một phần) so với tổng số hạt phấn.
• Phương pháp xử lý số liệu: Số liệu thực nghiệm được tính toán và xử lý thống kê bằng phần mềm Microsoft Excel, ước lượng số trung bình theo công thức $\bar{X} = \bar{x} \pm \Delta$.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Mở đầu

Chương này nêu bật vị trí chiến lược của cây lúa nước đối với an ninh lương thực và khẳng định vai trò của việc khai thác ưu thế lai. Tác giả phân tích những hạn chế về chi phí, công lao động và sự phức tạp của hệ thống lúa lai ba dòng (CMS), từ đó làm rõ ưu thế vượt trội của hệ thống lúa lai hai dòng (EGMS/TGMS). Chương mở đầu xác định rõ mục tiêu nghiên cứu là chọn lọc các dòng TGMS có khả năng sinh trưởng tốt, đặc tính nở hoa thuận lợi và bất dục ổn định tại Thái Nguyên, đồng thời nêu rõ ý nghĩa học thuật và thực tiễn của đề tài đối với việc đa dạng hóa nguồn vật liệu bố mẹ trong chọn giống lúa lai.

Chương 2: Tổng quan tài liệu và cơ sở khoa học của đề tài

Nội dung chương tổng hợp lịch sử nghiên cứu ưu thế lai và hiện tượng bất dục đực trên thế giới và tại Việt Nam. Tác giả hệ thống hóa các khái niệm di truyền:

• Cơ chế bất dục đực tế bào chất (CMS) và cấu trúc tổ hợp lai ba dòng ($A \times B \times R$).
• Cơ chế bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm môi trường (EGMS), bao gồm dòng cảm ứng quang chu kỳ (PGMS - phát hiện từ dòng Nongken58S mang gen pms1, pms2, pms3) và dòng cảm ứng nhiệt độ (TGMS mang các gen tms1 đến tms5).
• Phân nhóm dòng TGMS theo ngưỡng nhiệt độ chuyển hóa: nhóm ngưỡng thấp ($23,5^\circ\text{C}$ như Peiai64S), nhóm ngưỡng cao ($26^\circ\text{C}$ như 8902S), và nhóm bất dục nghịch.
• Tiêu chuẩn tuyển chọn dòng TGMS: tỷ lệ cây bất dục $100%$, tỷ lệ hạt phấn bất dục $>99,5%$, tỷ lệ thò vòi nhụy $>41%$, cổ bông thoát tốt, chiều cao cây thấp hơn dòng bố để thuận lợi tiếp nhận phấn.
• Thực trạng nghiên cứu lúa lai tại Việt Nam: Điểm qua các giống thương phẩm (Việt Lai 20, TH3-3, HYT83) và nhấn mạnh sự cần thiết phải tiếp tục chọn tạo các dòng TGMS mới thích ứng với điều kiện khí hậu miền Bắc.

Chương 3: Nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 3 trình bày chi tiết về vật liệu thí nghiệm gồm 7 dòng TGMS (TG10, TG1, TG24, Peiai, TG1S-96, TG7, TG72) cùng dòng đối chứng 103S. Tác giả mô tả địa điểm thực nghiệm tại Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên trong vụ Xuân 2014, quy trình kỹ thuật gieo mạ khay 16 ngày tuổi và phương pháp bố trí ô thí nghiệm diện tích $6\text{ m}^2$/ô ($3\text{ m} \times 2\text{ m}$). Hệ thống tiêu chí theo dõi và các thang điểm đánh giá của IRRI được quy chuẩn hóa cho các chỉ tiêu: chất lượng mạ, động thái chiều cao, động thái ra lá, khả năng đẻ nhánh, thời gian gieo - trỗ, độ dài trỗ, độ thoát cổ bông, góc mở vỏ trấu, tỷ lệ thò vòi nhụy và phương pháp nhuộm hạt phấn bằng dung dịch IKI.

Chương 4: Kết quả và thảo luận

Chương 4 phân tích các số liệu thực nghiệm thu thập được trong vụ Xuân 2014:

• Chất lượng mạ khay: Mạ 16 ngày tuổi đạt chiều cao $11,3\text{--}15,5\text{ cm}$, số lá đạt $2,8\text{--}3,5\text{ lá}$, không sâu bệnh, đều đạt điểm 5 (chất lượng trung bình khá, đanh dảnh).
• Thời gian sinh trưởng: Thời gian từ gieo đến trỗ $10%$ dao động từ 71 đến 75 ngày; từ gieo đến trỗ $80%$ dao động từ 74 đến 78 ngày. Tất cả các dòng đều thuộc nhóm có thời gian sinh trưởng cực ngắn đến ngắn ($<115\text{ ngày}$).
• Động thái tăng trưởng chiều cao: Chiều cao cuối cùng sau cấy 70 ngày đạt $62,4\text{--}70,2\text{ cm}$. Dòng TG72 cao nhất ($70,2\text{ cm}$), dòng TG1S-96 thấp nhất ($62,4\text{ cm}$). Toàn bộ 8 dòng đều thuộc nhóm bán lùn ($<90\text{ cm}$), tạo ưu thế chống đổ và tiếp nhận phấn thuận lợi.
• Động thái ra lá: Số lá cuối cùng trên thân chính đạt từ $11,0$ đến $12,28\text{ lá}$. Các dòng Peiai và 103S có số lá cao nhất ($12,28\text{ lá}$), dòng TG24 có số lá thấp nhất ($11,0\text{ lá}$).
• Khả năng đẻ nhánh: Tổng số nhánh dao động từ $8,6$ đến $10,6\text{ nhánh/khóm}$; số nhánh hữu hiệu dao động từ $6,8$ đến $8,0\text{ nhánh/khóm}$. Dòng 103S đạt số nhánh hữu hiệu cao nhất ($8,0\text{ nhánh}$), tiếp đến là Peiai và TG7 ($7,6\text{ nhánh}$).
• Đặc tính nở hoa và độ bất dục hạt phấn:
  • Dòng TG10, TG1, TG24, 103S đạt điểm 1 về mức độ bất dục hạt phấn ($100%$ bất dục hoàn toàn). Dòng Peiai và TG1S-96 đạt điểm 3 ($99,0\text{--}99,9%$). Dòng TG7 và TG72 đạt điểm 7 ($70,0\text{--}94,9%$).
  • Về độ mở vỏ trấu: TG10, TG1, TG1S-96, 103S đạt điểm 9 ($>40^\circ$); các dòng còn lại đạt điểm 7 ($26\text{--}40^\circ$).
  • Về mức độ thò vòi nhụy: TG10, TG1, TG1S-96, 103S đạt điểm 1 ($>70%$); các dòng TG24, Peiai, TG7, TG72 đạt điểm 3 ($41\text{--}70%$).
  • Về độ thoát cổ bông: TG10, TG24, TG1, TG1S-96 thoát hoàn toàn (điểm 1); Peiai, TG7, TG72, 103S thoát vừa đúng cổ bông (điểm 5).

---

Kết quả và đóng góp

Kết quả định lượng chính

Toàn bộ các đặc tính nông học và đặc điểm nở hoa của 7 dòng TGMS cùng dòng đối chứng 103S trong thí nghiệm vụ Xuân 2014 được tổng hợp chi tiết qua các bảng số liệu sau:

Bảng 1: Động thái sinh trưởng và đặc điểm nông học của các dòng lúa thí nghiệm

TT	Tên dòng	Chiều cao mạ (cm)	Số lá mạ (lá)	Gieo - trỗ 10% (ngày)	Gieo - trỗ 80% (ngày)	Chiều cao cây sau 70 ngày (cm)	Tổng số lá (lá)	Tổng số nhánh (nhánh/khóm)	Số nhánh hữu hiệu (nhánh/khóm)
1	TG10	11,3	3,5	72	74	$64,0 \pm 1,48$	$11,6 \pm 0,51$	$9,8 \pm 1,22$	$6,8 \pm 0,79$
2	TG24	14,9	3,0	75	77	$65,8 \pm 1,39$	$11,0 \pm 0,66$	$8,8 \pm 1,39$	$7,2 \pm 1,39$
3	TG1	15,5	2,8	71	74	$64,8 \pm 2,92$	$11,8 \pm 0,79$	$9,0 \pm 0,66$	$6,8 \pm 0,79$
4	Peiai	14,7	2,9	73	78	$63,2 \pm 2,61$	$12,2 \pm 0,79$	$10,0 \pm 1,48$	$7,6 \pm 1,42$
5	TG1S-96	14,1	3,3	73	76	$62,4 \pm 2,36$	$11,4 \pm 0,51$	$9,2 \pm 1,22$	$7,2 \pm 1,22$
6	TG7	14,5	3,3	72	77	$64,8 \pm 1,54$	$11,6 \pm 0,51$	$9,6 \pm 1,07$	$7,6 \pm 1,07$
7	TG72	14,5	2,9	71	76	$70,2 \pm 2,14$	$11,2 \pm 0,54$	$8,6 \pm 1,20$	$7,0 \pm 1,15$
8	103S (đ/c)	13,1	3,3	71	77	$64,4 \pm 2,16$	$11,8 \pm 1,22$	$10,6 \pm 1,07$	$8,0 \pm 0,94$

Bảng 2: Đánh giá đặc tính nở hoa và mức độ bất dục hạt phấn theo thang điểm IRRI

TT	Tên dòng	Độ dài trỗ (điểm)	Độ thoát cổ bông (điểm)	Mức độ bất dục hạt phấn (điểm)	Độ mở vỏ trấu (điểm)	Mức độ thò vòi nhụy (điểm)
1	TG10	1 (tập trung)	1 (thoát hoàn toàn)	1 ($100%$ bất dục)	9 ($>40^\circ$)	1 ($>70%$)
2	TG24	1 (tập trung)	5 (thoát vừa đúng)	1 ($100%$ bất dục)	7 ($26\text{--}40^\circ$)	3 ($41\text{--}70%$)
3	TG1	1 (tập trung)	1 (thoát hoàn toàn)	1 ($100%$ bất dục)	9 ($>40^\circ$)	1 ($>70%$)
4	Peiai	5 (trung bình)	1 (thoát hoàn toàn)	3 ($99,0\text{--}99,9%$)	7 ($26\text{--}40^\circ$)	3 ($41\text{--}70%$)
5	TG1S-96	1 (tập trung)	5 (thoát vừa đúng)	3 ($99,0\text{--}99,9%$)	9 ($>40^\circ$)	1 ($>70%$)
6	TG7	5 (trung bình)	5 (thoát vừa đúng)	7 ($70,0\text{--}94,9%$)	7 ($26\text{--}40^\circ$)	3 ($41\text{--}70%$)
7	TG72	5 (trung bình)	5 (thoát vừa đúng)	7 ($70,0\text{--}94,9%$)	7 ($26\text{--}40^\circ$)	3 ($41\text{--}70%$)
8	103S (đ/c)	5 (trung bình)	1 (thoát hoàn toàn)	1 ($100%$ bất dục)	9 ($>40^\circ$)	1 ($>70%$)

Giải pháp và đề xuất của tác giả

• Tác giả đề xuất lựa chọn các dòng TG10, TG1, Peiai, TG1S-96 làm vật liệu dòng mẹ triển vọng để tiến hành lai thử nghiệm với các dòng bố trong vụ Mùa 2014 tại Thái Nguyên nhờ các ưu điểm: thời gian sinh trưởng ngắn, dạng hình bán lùn, cổ bông thoát tốt, góc mở vỏ trấu lớn, tỷ lệ thò vòi nhụy cao và mức độ bất dục hạt phấn ổn định ($99\text{--}100%$).
• Sử dụng phương pháp mạ khay cấy mạ non ($2,8\text{--}3,5\text{ lá}$) để thúc đẩy lúa nhanh bén rễ, đẻ nhánh sớm và tập trung, tối ưu hóa tỷ lệ nhánh hữu hiệu.

Đóng góp của khóa luận

Khóa luận đã cung cấp tập dữ liệu thực nghiệm có hệ thống về đặc điểm nông học và tập tính nở hoa của 7 dòng lúa TGMS tại Thái Nguyên trong điều kiện vụ Xuân. Kết quả nghiên cứu bổ sung cơ sở khoa học để xác định các dòng mẹ phù hợp cho chương trình chọn tạo giống lúa lai hai dòng ngắn ngày, phục vụ chuyển dịch cơ cấu cây trồng tăng vụ (3 vụ/năm) tại vùng Trung du và Miền núi phía Bắc.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp theo

• Hạn chế: Thí nghiệm mới được tiến hành trong phạm vi 01 vụ Xuân (năm 2014) tại một điểm sinh thái, chưa đánh giá được tính ổn định của tính trạng bất dục qua nhiều vụ và trong các điều kiện tiểu khí hậu biến động. Nghiên cứu chưa kiểm tra ngưỡng nhiệt độ chuyển hóa bất dục - hữu dục trong môi trường nhân tạo kiểm soát nhiệt độ (phytotron) và chưa tiến hành lai thử để đánh giá khả năng kết hợp và ưu thế lai trên hạt F1.
• Hướng nghiên cứu tiếp theo: Tiếp tục theo dõi tính bất dục và khả năng phục hồi hữu dục của các dòng TGMS ở các thời vụ gieo cấy khác nhau; đưa các dòng TG10, TG1, Peiai, TG1S-96 vào tổ hợp lai thử với các dòng bố triển vọng trong vụ Mùa 2014 nhằm xác định khả năng kết hợp chung và kết hợp riêng về năng suất hạt lai F1.

---

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo chuyên ngành hữu ích cho sinh viên, học viên cao học và nghiên cứu viên thuộc các ngành Khoa học cây trồng, Nông học, và Di truyền - Chọn giống cây trồng. Các nội dung có giá trị tham khảo nổi bật bao gồm:

• Quy trình đánh giá ngoài đồng ruộng đối với các dòng lúa bất dục đực theo tiêu chuẩn của IRRI và quy chuẩn kỹ thuật quốc gia.
• Phương pháp nhuộm phân tích hạt phấn bằng dung dịch IKI để đánh giá tỷ lệ bất dục hạt phấn dưới kính hiển vi.
• Dữ liệu chi tiết về động thái ra lá, chiều cao cây và đặc tính nở hoa của các dòng lúa TGMS phổ biến (Peiai, TG1S-96, TG10, 103S).

---

Câu hỏi thường gặp

1. Các dòng lúa TGMS trong thí nghiệm có thời gian sinh trưởng thuộc nhóm nào?
Tất cả 8 dòng tham gia thí nghiệm đều thuộc nhóm có thời gian sinh trưởng cực ngắn đến ngắn (tổng thời gian dưới 115 ngày). Thời gian từ gieo đến trỗ $10%$ dao động trong khoảng 71–75 ngày và từ gieo đến trỗ $80%$ đạt 74–78 ngày trong vụ Xuân 2014.

2. Chiều cao cây của các dòng TGMS có đáp ứng yêu cầu kỹ thuật làm dòng mẹ trong sản xuất hạt lai không?
Có. Chiều cao cây đo được sau cấy 70 ngày của các dòng dao động từ $62,4\text{ cm}$ (TG1S-96) đến $70,2\text{ cm}$ (TG72). Tất cả đều thuộc nhóm bán lùn ($<90\text{ cm}$), thấp hơn chiều cao tiêu chuẩn của các dòng bố thông thường, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tiếp nhận hạt phấn từ dòng bố khi thụ phấn chéo.

3. Phương pháp nào được sử dụng để kiểm tra mức độ bất dục hạt phấn và dòng nào đạt độ bất dục tuyệt đối?
Tác giả sử dụng phương pháp nhuộm màu bao phấn bằng dung dịch Iod-Kali Iodua (IKI) và quan sát dưới kính hiển vi trên ít nhất 3 vi trường. Các dòng TG10, TG24, TG1 và đối chứng 103S đạt điểm 1 theo thang IRRI với tỷ lệ bất dục hạt phấn đạt $100%$ (bất dục hoàn toàn).

4. Những dòng nào thể hiện đặc tính nở hoa và tiếp nhận phấn ngoài tốt nhất?
Các dòng TG10, TG1, TG1S-96 (cùng dòng đối chứng 103S) có đặc tính nở hoa vượt trội nhờ góc mở vỏ trấu lớn đạt điểm 9 ($>40^\circ$), mức độ thò vòi nhụy đạt điểm 1 (tỷ lệ hoa thò vòi nhụy $>70%$) và thời gian trỗ bông tập trung (điểm 1, không quá 3 ngày).

5. Dòng đối chứng 103S thể hiện các đặc tính nông học như thế nào trong thí nghiệm?
Dòng 103S có thời gian gieo - trỗ $10%$ là 71 ngày, chiều cao cây $64,4\text{ cm}$, tổng số lá $11,8\text{ lá}$, số nhánh hữu hiệu đạt $8,0\text{ nhánh/khóm}$ (cao nhất trong các dòng thí nghiệm), độ bất dục hạt phấn đạt $100%$ và tỷ lệ thò vòi nhụy $>70%$.

---

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Dương Thị Dung đã đánh giá một cách toàn diện đặc điểm sinh trưởng, phát triển và đặc tính nở hoa của 7 dòng lúa TGMS cùng dòng đối chứng 103S trong vụ Xuân 2014 tại Thái Nguyên. Kết quả thực nghiệm xác định các dòng TG10, TG1, TG1S-96 và Peiai có thời gian sinh trưởng ngắn, dạng hình bán lùn chống đổ, độ mở vỏ trấu rộng, tỷ lệ thò vòi nhụy cao và mức độ bất dục hạt phấn ổn định. Đây là nguồn vật liệu dòng mẹ có giá trị thực tiễn cao, đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn kỹ thuật để đưa vào tổ hợp lai chọn tạo giống lúa lai hai dòng phục vụ sản xuất nông nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Cây lúa nước ( có tên khoa học là Oryza sativa L ) là một cây lương thực quan trọng nhất đối với hàng tỷ người Châu Á, là cây lương thực đứng thứ hai trên Thế giới và là cây lương thực quan trọng nhất ở nước ta. Trong bối cảnh gia tăng dân số, biến đổi khí hậu và cạn kiệt nguồn tài nguyên như hiện nay, Thế giới đặc biệt quan tâm đến vấn dề đảm bảo An Ninh lương thực cho 7 tỉ người trên Trái Đất. Do đó việc duy trì và phát triển sản xuất lúa luôn được các Quốc gia và nhiều tổ chức Quốc tế quan tâm đầu tư. Để ổn định và phát triển sản xuất lúa cần quan tâm đến nhiều vấn đề, trong đó có việc nghiên cứu lai tại các giống lúa mới để tạo ra các giống lúa có năng suất cao, chất lượng tốt vì sự ra đời của lúa lai đã góp phần quan trọng vào việc tăng năng suất lúa cũng như chất lượng gạo.Việc nghiên cứu, khai thác ưu thế lai đã trở thành một giải pháp quan trọng.

Để đảm bảo An Ninh lương thực và giữ mức xuất khẩu gạo cao trong điều kiện dân số tăng, diện tích giảm thì việc đưa lúa lai vào sản xuất sẽ là một giải pháp quan trọng và cần thiết, đặc biệt là vùng đồng bằng Sông Hồng đất chặt người đông, vùng trung du miền núi phía Bắc nơi cần xóa đói giảm nghèo cho các dân tộc. Lúa là cây tự thụ, trong hoa có cả nhị và nhụy, do đó việc lai tạo lúa sẽ tốn rất nhiều thời gian để khử đực và việc lai sẽ chỉ dừng lại trên mô hình thí nghiệm, rất khó để áp dụng vào sản xuất giống Đại trà do tốn nhiều thời gian, chi phí và công sức. Ở lúa và một số loài cây trồng khác có hiện tượng bất dục đực. Đây là hiện tượng cây không tạo thành được hạt phấn hoặc có hạt phấn nhưng hạt phấn không có khả năng thụ phấn và thụ tinh [4], do ảnh hưởng của các yếu tố nội tại và ngoại cảnh.

Bất dục đực có 2 loại đó là: Bất dục đực tế bào chất n 9 và bất dục đực chức năng di truyền nhân. Nhưng thường những dạng bất dục đực chức năng di truyền nhân này không di truyền cho các thế hệ sau nên ít có ý nghĩa thực tiễn và cũng không có giá trị tương ứng trong thực tiễn. Chỉ tới khi phát hiện ra hiện tượng di truyền tính bất dục tế bào chất, đặc trưng này mới được ứng dụng rộng rãi trong công tác giống. Bất dục đực chức năng còn gọi là bất dục đực chịu ảnh hưởng của điều kiện môi trường ( Enviromental – Sensitive Genetic Male Sterile : EGMS ).

Dòng bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt độ gọi là dòng TGMS (Thermo - Sensitive Genetic Male Sterile). Dòng TGMS là một trong những công cụ di truyền hết sức quan trọng để tạo ra hạt F1 thương phẩm theo phương pháp “hai dòng” [5]. Hiện nay các vật liệu chọn giống lúa lai hai dòng đang được sử dụng ở Việt Nam phần lớn có nguồn gốc nhập nội từ IRRI hoặc Trung Quốc. Một số dòng mẹ mới được chọn tạo trong nước bằng phương pháp chuyển các gen tms từ vật liệu nhập nội vào các dòng giống trong nước, tuy nhiên số lượng dòng được sử dụng còn rất hạn chế.

Các dòng bố được sử dụng cũng chưa thực sự phong phú và đa dạng. Vì vậy số lượng các tổ hợp lai phát triển trong nước còn ít, ưu thế lai chưa thực sự cao, chưa đáp ứng được yêu cầu sản xuất hiện nay. Để đáp ứng được yêu cầu mới trong chọn tạo giống lúa lai hai dòng tại Việt Nam, chúng ta cần có nguồn vật liệu bố mẹ phong phú với sự đa dạng di truyền lớn, có đặc tính nông sinh học tốt, thích ứng với điều kiện khí hậu Việt Nam. Có như vậy mới tạo ra được các tổ hợp lai tốt, có ưu thế lai cao, chống chịu được sâu bệnh, từng bước thay thế các tổ hợp lúa lai của Trung Quốc.

Để đáp ứng nhu cầu sử dụng hạt giống lúa lai trong sản xuất đại trà thì việc nghiên cứu, đánh giá, chọn lọc các dòng bất dục đực mẫn cảm với nhiệt độ là vấn đề cấp bách hiện nay. n 10 Xuất phát từ thực tế trên tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “ Nghiên cứu đặc điểm, sinh trưởng phát triển một số dòng lúa bất dục đực mẫn cảm với nhiệt độ (TGMS) ở Vụ Xuân(2014), tại Thái Nguyên”. Mục đích nghiên cứu đề tài. Xác định được các dòng TGMS có triển vọng, phục vụ cho chọn tạo giống lúa lai hai dòng, thích hợp với điều kiện Thái Nguyên để lai tạo giống Vụ Mùa 2014.

Nội dung đề tài - Đánh giá đặc điểm sinh trưởng, phát triển các dòng TGMS. - Đánh giá đặc tính nở hoa các dòng TGMS. Ý nghĩa của đề tài. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học.

- Giúp cho sinh viên sau khi ra trường nắm chắc được lý thuyết cũng như làm quen với tay nghề vận dụng vào trong sản xuất. - Biết cách thực hiện một đề tài nghiên cứu khoa học. - Góp phần làm cơ sở cho những nghiên cứu tiếp theo về các dòng lúa bất dục đực với khí hậu nói chung, và nhiệt độ nói riêng. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài.

- Góp phần cho việc chọn được dòng lúa thích hợp với điều kiện sinh thái tại địa phương và những vùng có điều kiện tương tự. Đưa ra những nghiên cứu về lai tạo giống lúa thích hợp. - Đa dạng hóa thêm bộ dòng, giống lúa áp dụng cho vùng sản xuất lúa tại Thái Nguyên. - Góp phần phát triển sản xuất lúa.

- Tạo tiền đề cho các nghiên cứu tiếp theo về các dòng lúa bất dục đực mẫn cảm với nhiệt độ (TGMS). n 11 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 2. Cơ sở khoa học sử dụng bất dục đực trong lai tạo giống lúa Trong một thời gian dài, ưu thế lai ở cây lúa vẫn chưa được sử dụng rộng rãi như các cây trồng khác, vì lúa là một cây tự thụ nghiêm ngặt ( Nguyễn Văn Hoan, 2006) [13]. Một số nhà khoa học Viện lúa Quốc tế, Ấn Độ, Nhật Bản đã đề xuất chương trình phát triển lúa lai thương phẩm, nhưng chưa tìm ra phương pháp thích hợp sản xuất hạt lai, nên không thành công [76], [39], [41], [50].

Sau đó nhờ những phát minh ra hiện tượng bất dục đực ở lúa, khai thác và sử dụng những vật liệu này, vấn đề ứng dụng ưu thế lai ở lúa đã đạt được nhiều thành tựu lớn , tạo ra một cuộc cách mạng đột phá năng suất và sản lượng. Thành tựu lúa lai có thể coi như cuộc cách mạng xanh lần thứ 2 trong nông nghiệp, góp phần đảm bảo an ninh lương thực thế giới và tăng thu nhập của người nông dân trong các biện pháp kỹ thuật hiện nay (Leocadio S. Khi nghiên cứu về hiện tượng bất dục đực Shin, (1981, 1985); Shin và Deng, (1986) đã thông báo về một dòng bất dục đực khác thường. Dòng này khôi phục hữu dục trong điều kiện thời gian chiếu sáng nhất định và được gọi là dòng bất dục đực di truyền nhân nhạy cảm với thời gian chiếu sáng (Photoperiodic sensitive Genetic Male Sterility – PGMS).

Sau đó, các nhà khoa học Zhou và cộng sự, (1988, 1991); Virmani và Voc, (1991); Wu và cộng sự, 1991 đã phát hiện các dòng bất dục đực di truyền nhân nhạy cảm với nhiệt độ (Thermo sensitive Genetic Male Sterility – TGMS), các dòng này trở lại hữu dục hoàn toàn hay một phần ở một ngưỡng nhiệt độ nào đó. Dựa trên cơ sở của những phát hiện này, Yuan Long Ping, (1987) đã đề ra chương trình tạo giống lúa lai hai dòng (Two line hybrid rice) [3]. n 12 Trong việc khai thác ưu thế lai ở lúa, lúa lai hai dòng đã có nhiều ưu điểm hơn lúa lai ba dòng: Khi nghiên cứu và sản xuất chỉ sử dụng hai dòng bố mẹ, không cần dòng duy trì bất dục, cơ hội tìm dòng cho phấn dễ dàng hơn, ưu thế lai cao hơn từ 5-10 %, chất lượng gạo dễ cải thiện. Ngoài ra còn tạo ra nhiều thuận lợi cho việc nghiên cứu ứng dụng ưu thế lai của các tổ hợp Indica/Japonica (Nguyễn Việt Long, 2006) [22].

Có những tiến bộ đáng kể ở Trung Quốc, IRRI và nhiều nước khác trên thế giới trong đó có Việt Nam trong việc nghiên cứu và phát triển lúa lai hai dòng. Hệ thống lúa lai hai dòng có thể được phát triển rộng lúa lai ba dòng với những ưu điểm sau: Các tổ hợp lúa lai hai dòng có năng suất cao hơn từ 5 – 10% so với lúa lai ba dòng do có thể tiến hành lai xa huyết thống hoặc lai xa địa lý. Trong hệ thống lúa lai hai dòng thì dòng bất dục đực do gen lặn trong nhân tế bào kiểm soát nên có thể lai xa với nhiều dòng giống lúa khác mà không bị hiện tượng đồng tế bào chất cản trở; Không cần phải có dòng duy trì bất dục đực (dòng B), nên khi nhân dòng chỉ cần gieo trồng một dòng thay vì phải trồng xen dòng mẹ (A) với dòng bố (B). Vì vậy, giảm bớt một lần lai trong quá trình sản xuất , làm cho tỷ lệ giữ diện tích nhân dòng TGMS: diện tích sản xuất lúa lai thương phẩm của hệ thống lai hai dòng cao hơn hệ thống lai ba dòng.

Điều kiện khí hậu Việt Nam có hai mùa nóng lạnh tương đối rõ rệt, thuận lợi cho việc nghiên cứu và ứng dụng các dòng TGMS. Nhiều nghiên cứu của các tác giả trong nước đã cho biết có thể lợi dụng sự thay đổi nhiệt độ trong năm để duy trì các dòng TGMS và sản xuất lúa lai hệ hai dòng ( Hà Văn Nhân, 2002) [28], ( Nguyễn Thị Gấm, 2003) [11] 2. Hiện tượng bất dục đực ở lúa. Cũng như nhiều loại cây trồng, bất dục đực ở lúa là hiện tượng xảy ra trong đó cơ quan sinh sản đực hoặc không được hình thành hoặc bị thoái hóa n 13 trong khi đó cơ quan sinh dục cái vẫn phát triển bình thường và vẫn có khả năng thụ phấn, thụ tinh nếu có phấn của dòng bố khác.

Hiện tượng này là cơ sở cho các nghiên cứu và ứng dụng ưu thế lai ở lúa vì khi sản xuất hạt lai không cần phải khử đực dòng mẹ. Các dòng mẹ là dòng bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với môi trường, biểu hiện của tính trạng bất dục đực phụ thuộc chặt chẽ vào điều kiện nhiệt độ và ánh sáng của từng vùng sinh thái.