Đặt vấn đề Cây lúa (Oryza sativa L.), là cây trồng quan trọng nhất thuộc nhóm ngũ cốc, có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới khu vực Châu Á và Châu Phi. Lúa là cây lƣơng thực chiếm vị trí hàng đầu do có giá trị dinh dƣỡng cung cấp năng lƣợng cho mọi hoạt động sống của con ngƣời, là cây lƣơng thực chính của hơn một nửa dân số thế giới, tập trung tại Châu Á, Châu Phi và Châu Mỹ Latin. Mặt khác, lúa còn giữ vai trò quan trọng trong việc bảo đảm an ninh lƣơng thực và ổn định xã hội. Ngày nay, sự gia tăng dân số trên thế giới diễn ra hết sức nhanh chóng (7,8 tỷ ngƣời năm 2020), cùng với sự biến đổi khí hậu toàn cầu và diện tích đất tự nhiên trên thế giới cũng nhƣ nƣớc ta ngày càng bị thu hẹp, đặc biệt là diện tích đất canh tác nông nghiệp, do quá trình đô thị hóa diễn ra ngày càng nhanh dẫn tới nguy cơ thiếu hụt lƣơng thực trầm trọng.
Vì vậy, việc bảo đảm an ninh lƣơng thực là vấn đề quan trọng hàng đầu hiện nay của các quốc gia. Các nhà khoa học Trung Quốc là những ngƣời đầu tiên phát hiện ra các phƣơng pháp sản xuất lúa ƣu thế lai F1, gọi tắt là lúa lai, giúp nâng cao năng suất sản lƣợng và hiệu quả trong canh tác lúa. Trung Quốc là nƣớc đi ti n phong về nghiên cứu và sản xuất hạt giống lúa lai cũng nhƣ sản xuất đại trà bằng giống lúa lai, diện tích lúa lai đạt 20. Lúa lai cũng đƣợc phát triển ở các nƣớc nhƣ Ấn Độ với 60.000 ha: Việt Nam 560.000 ha; Myanmar, Philippines với quy mô khoảng 1,35 triệu năm 2006 (Tống Khiêm, 2007).
Việc sử dụng lúa lai đã góp phần nâng cao năng suất, sản lƣợng và bảo đảm an ninh lƣơng thực thế giới, nâng cao thu nhập cho ngƣời dân. Việt Nam là một nƣớc nông nghiệp, sản xuất lúa gạo làm nguồn lƣơng thực chính và là nƣớc xuất khẩu gạo lớn thứ hai thế giới. Do đó, việc nghiên cứu lúa lai và đƣa vào sản xuất là rất cần thiết. Năm 2004, Trƣờng Đại học Nông nghiệp I Hà Nội đã lai tạo ra giống lúa Việt Lai 20 và đã đƣợc công nhận là 8 giống lúa quốc gia đầu tiên của Việt Nam.
Từ đó đến nay, có nhiều giống lúa lai khác đƣợc ra đời nhƣ TH3-3, TH5-1, TH3-4 và Việt Lai 24, những giống này cũng đã đƣợc công nhận là giống quốc gia và đang đƣợc sản xuất trên diện tích hàng chục nghìn ha. Đó là những thành công ban đầu của canh tác giống tự lai tạo và sản xuất hạt giống lúa lai tại Việt Nam. Trong những năm qua, Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng, Học viện Nông nghiệp Việt Nam luôn tập trung vào nghiên cứu và chọn tạo các giống lúa lai hai dòng để phục vụ sản xuất. Để lựa chọn đƣợc các dòng, giống lúa lai hai dòng có triển vọng, chúng tôi thực hiện đề tài “So sánh một số tổ hợp lúa lai hai dòng mới trong vụ Xuân 2021 tại Gia Lâm, Hà Nội”.
Mục đích và yêu cầu của đề tài 1.Mục đích - Đánh giá đƣợc đặc điểm sinh trƣởng phát triển, đặc điểm nông sinh học, đặc điểm hình thái, mức độ nhiễm bệnh của các tổ hợp lúa lai hai dòng mới đƣợc chọn tạo trong điều kiện vụ Xuân 2021 tại Gia Lâm, Hà Nội. - Tuyển chọn đƣợc một số tổ hợp lúa lai hai dòng mới có triển vọng để khảo nghiệm quốc gia và phát triển sản xuất. Yêu cầu - Theo dõi đƣợc đặc điểm sinh trƣởng và phát triển, đặc điểm nông sinh học, đặc điểm hình thái của các tổ hợp lúa lai hai dòng mới. - Đánh giá đƣợc tình hình nhiễm sâu bệnh hại của các tổ hợp lúa lai hai dòng mới.
- Xác định đƣợc năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lúa lai hai dòng mới. - Đánh giá chất lƣợng gạo, cơm của các tổ hợp lúa lai hai dòng mới. 9 PHẦN II TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Cơ sở khoa học của ƣu thế lai 2.
Khái niệm ưu thế lai Ƣu thế lai là một thuật ngữ để chỉ tính hơn hẳn của con lai F1 so với bố mẹ chúng về các tính trạng hình thái, khả năng sinh trƣởng, sức sinh sản, khả năng chống chịu và thích nghi, năng suất, chất lƣợng hạt và các đặc tính khác. Việc sử dụng rộng rãi các giống lai F1 vào sản xuất đã làm tăng thu nhập và hiệu quả kinh tế của sản xuất nông nghiệp (Yuan L. Thành tựu của lúa lai có thể xem là cuộc cách mạng xanh lần thứ hai trong nông nghiệp. Một trong những thành tựu đó có thể kể đến là hiện tƣợng ƣu thế lai trên lúa.
Hiện tƣợng ƣu thế lai đƣợc các nhà khoa học phát hiện khá sớm trên các giống cây trồng và vật nuôi. Nhà khoa học ngƣời Mỹ Jone J.W (1926) lần đầu tiên báo cáo về sự xuất hiện ƣu thế lai ở lúa trên những tính trạng số lƣợng và năng suất. Tiếp sau đó, nhiều công trình nghiên cứu xác nhận sự xuất hiện ƣu thế lai về năng suất, các yếu tố cấu thành năng suất (Li, 1977; Lin và Yuan, 1980); về tích luỹ chất khô (Rao, 1965; Jenning, 1967; Kim, 1985); về sự phát triển của bộ rễ, về cƣờng độ quang hợp, cƣờng độ hô hấp, diện tích lá (Lin và Yuan, 1980; Deng, 1980, MC Donal và cộng sự, 1971; Wu và cộng sự, 1980). Việc sử dụng ƣu thế lai trong sản xuất thƣơng mại bằng cách phát triển và trồng các con lai F1 nhằm tăng thu nhập và hiệu quả kinh tế gọi là khai thác ƣu thế lai (Trần Duy Qu , 2000).
Ƣu thế lai đƣợc khai thác thành công ở lúa nhờ sử dụng vật liệu bất dục đực làm mẹ trong sản xuất hạt lai. Tuy nhiên, lúa là cây tự thụ phấn điển hình khả năng nhận phấn ngoài rất thấp, do đó khai thác ƣu thế lai ở lúa đặc biệt khó khăn ở khâu sản xuất hạt lai F1. Đã có nhiều nghiên cứu tìm phƣơng pháp sản xuất hạt lai F1 đƣợc thực hiện khá sớm từ năm 1937 nhƣng đều không thành công.P cùng các đồng nghiệp đã phát hiện đƣợc cây lúa bất dục trong loài lúa dại Oryza fatua spontanea tại đảo Hải Nam và họ đã thành công trong việc tạo ra các dòng lúa bất dục (CMS) bằng 10 cách chuyển gen bất dục đực tế bào chất vào lúa trồng, tạo tiền đề cho công tác khai thác ƣu thế lai thƣơng phẩm. Sau 9 năm nghi n cứu, các nhà khoa học Trung Quốc đã chọn tạo thành công nhiều dòng CMS, dòng B, dòng R, hoàn thiện công nghệ nhân dòng bất dục đực, sản xuất hạt giống lúa lai F1 và đƣa ra sản xuất nhiều tổ hợp lai có năng suất cao đánh dấu sự ra đời của hệ thống lúa lai “ba dòng”, mở ra bƣớc ngoặt trong lịch sử sản xuất và thâm canh cây lúa (Yuan L.
Đồng thời với việc phát triển lúa lai “ba dòng”, một số kết quả trong nghiên cứu lúa lai “hai dòng” đã đƣợc công bố.S đã phát hiện đƣợc dòng bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với quang chu kỳ (HPGMS) từ quần thể Nong Ken 58S. Giống lúa lai hai dòng đƣợc đƣa ra trồng đại trà đầu tiên của Trung Quốc là Pei ai 64S/Teqing. Năm 1992, diện tích gieo trồng lúa lai hai dòng ở Trung Quốc là 15.000 ha với năng suất 9 - 10 tấn/ha, năng suất cao nhất đạt 17 tấn/ha.000 ha năng suất trung bình cao hơn lúa lai ba dòng từ 5 - 15%. Hầu hết các tổ hợp lai hai dòng đều cho năng suất cao và phẩm chất tốt hơn so với các tổ hợp lai ba dòng (Ngô Thế Dân, 1994; Yuan L.
Công nghệ sản xuất lúa lai của Trung Quốc đã đƣợc ứng dụng rộng rãi ở nhiều nƣớc trên thế giới. Đã có 17 nƣớc ngoài Trung Quốc nghiên cứu và sản xuất lúa lai, diện tích trồng lúa lai chiếm khoảng 10% tổng diện tích lúa và chiếm khoảng 20% tổng sản lƣợng lúa toàn thế giới. Tại Việt Nam, theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, năng suất bình quân của lúa lai ở các tỉnh phía Bắc đạt tối đa là 7 - 8 tấn/ha/vụ, cao hơn lúa thƣờng cùng thời gian sinh trƣởng từ 2 - 3 tấn/ha/vụ (Nguyễn Công Tạn, 1993). Cơ sở di truyền của hiện tượng ưu thế lai 2.
Các thuyết về ưu thế lai. Ƣu thế lai đƣợc sử dụng rộng rãi và nghiên cứu bởi nhiều nhà khoa học trong chọn giống cây trồng. Tuy nhi n, cơ chế phân tử gây nên hiện tƣợng này vẫn là một cuộc tranh luận khoa học đã kéo dài hơn 100 năm. Một số giả thuyết 11 đã đƣợc nêu ra trong thế kỷ 20 để giải thích hiện tƣợng ƣu thế lai và đã đƣợc nhiều ngƣời thừa nhận nhƣ: *Giả thuyết tính trội Thuyết tính trội đƣợc Davenport đề xuất năm 1908, sau đó Bruce Keeble và Pellew bổ sung vào năm 1910.
Theo giả thuyết này thì tính trội đƣợc hình thành trong quá trình tiến hóa của sinh vật. Cơ sở của thuyết này dựa trên nguy n l tƣơng tác trội lặn trong mỗi locus, gen trội át chế tác động gây hại của gen lặn gây hại tƣơng ứng cùng locus tr n NST tƣơng đồng. Ví dụ khi lai AAbbCCddEE với aaBBccDDee con lai F1 có kiểu gen AaBbCcDdEe nên có ƣu thế lai rõ rệt. Khi lai các dòng tự phối với nhau thu đƣợc con lai F1có kiểu gen dị hợp tử, các gen trội đƣợc tích lũy và thể hiện lấn át gen lặn gây hiệu quả xấu, dẫn tới con lai F1 có ƣu thế hơn bố mẹ mang các allen lặn ở trạng thái đồng hợp tử.
* Giả thuyết siêu trội Giả thuyết siêu trội đƣợc Shull công bố vào năm 1908. Giả thuyết này cho rằng nhiều tính trạng có lợi cho sinh trƣởng do gen trội kiểm soát còn các gen lặn tƣơng ứng có tác dụng ngƣợc lại. Tính dị hợp tử của một allen ở một cị trí nhất định sẽ sản sinh ra các vật chất có ảnh hƣởng đến sức sống vƣợt xa của loại mang allen đồng hợp tử và do tác dụng tƣơng hỗ giữa các allen khác nhau trên cùng vị trí. Theo thuyết này thì cơ thể có kiểu gen Aa sẽ có sức sống cao hơn hẳn cơ thể mang kiểu gen AA và aa.
Mô hình toán học tổng quát của giả thuyết này là: aa < Aa > AA * Giả thuyết cân bằng di truyền Theo giả thuyết này thì mỗi cơ thể sinh vật ở trạng thái cân bằng di truyền nhất định, đảm bảo cho sự hình thành một kiểu hình thích ứng với điều kiện sống.