Luận văn Nghiên cứu khả năng phát triển lúa lai hai dòng tại một số tỉnh Tây Nguyên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY NGUYÊN ********************** VŨ HOÀNG PHÚ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG PHÁT TRIỂN LÚA LAI HAI DÒNG TẠI MỘT SỐ TỈNH TÂY NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP BUÔN MA THUỘT – 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY NGUYÊN ********************** VŨ HOÀNG PHÚ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG PHÁT TRIỂN LÚA LAI HAI DÒNG TẠI MỘT SỐ TỈNH TÂY NGUYÊN Chuyên ngành: Trồng trọt Mã số: 60. 62. 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: TS. TRẦN VĂN THUỶ BUÔN MA THUỘT - 2010 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Người cam đoan Vũ Hoàng Phú ii LỜI CẢM ƠN Kính thưa: Quý Thầy Cô trường Đại Học Tây Nguyên. Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này tôi xin chân thành tri ân và bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: - Ban Giám hiệu trường Đại học Tây Nguyên. - Ban lãnh đạo khoa Nông - Lâm nghiệp - Phòng sau Đại học, cùng toàn thể quý thầy, cô giáo. Kính thưa Quý Thầy Cô. Sau 3 năm học tập chúng tôi được quý Thầy Cô hướng dẫn, tận tình giảng dạy và truyền đạt những kiến thức quý báu. Quý thầy cô đã hy sinh vất vả đã quan tâm giúp đỡ, đóng góp nhiều ý kiến quý báu để giúp chúng tôi nâng cao kiến thức cũng như chuyên môn nghiệp vụ. - Tôi muốn tỏ lòng biết ơn một cách đặc biệt đến thầy giáo-TS. Trần Văn Thủy đã tận tình hướng dẫn và tạo điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu để tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. - Xin chân thành cảm ơn tất cả những sự giúp đỡ của nhiều đồng nghiệp, anh em, cùng với sự động viên khuyến khích của gia đình trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu. - Cuối cùng xin thân ái gửi tới tất cả các bạn đã nhiệt tình giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập tại trường cũng như làm luận văn tốt nghiệp tâm tình biết ơn chân thành nhất. Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn. Tác giả Vũ Hoàng Phú iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................. 1 2. Mục đích của đề tài ....................................................................................... 2 3. Ý nghĩa của đề tài .......................................................................................... 2 Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................ 3 1.1. Lịch sử nghiên cứu phát triển lúa lai trên thế giới ....................................... 3 1.2. Khí hậu, mùa vụ và thời vụ trồng lúa ở Việt Nam ...................................... 5 1.3. Sự biểu hiện ưu thế lai ở lúa ....................................................................... 7 1.4. Hệ thống lúa lai hai dòng ............................................................................ 8 1.4.1. Bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm quang chu kỳ (Photoperiodic- sensitive Genic Male Sterility - PGMS) ............................................................ 9 1.4.2. Bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm nhiệt độ (Thermo-sensitive Genic Male Sterility - TGMS) ................................................................................... 10 1.4.3. Phương pháp chọn tạo các dòng EGMS (Enviroment sensitive Genic Male Sterile) .................................................................................................... 11 1.4.4. Phương pháp đánh giá các dòng EGMS ................................................. 16 1.4.5. Phương pháp chọn thuần và nhân các dòng EGMS ............................... 19 1.4.6. Dòng phục hồi và gen tương hợp rộng ................................................... 20 1.4.7. Kỹ thuật sản xuất hạt lai F1 hệ hai dòng ............................................... 22 1.4.8. Ưu nhược điểm của hệ thống lúa lai hai dòng ........................................ 23 1.5. Nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Việt Nam ............................................. 24 1.5.1. Những thành tựu về nghiên cứu ............................................................. 24 1.5.2. Phát triển lúa lai thương phẩm ............................................................... 26 1.5.3. Sản xuất hạt giống lúa lai F1.................................................................. 27 1.5.4. Những tồn tại trong nghiên cứu và phát triển lúa lai .............................. 28 1.5.5. Định hướng phát triển lúa lai trong thời gian tới .................................... 28 1.6. Phát triển lúa lai ở Tây Nguyên ................................................................ 30 Chương 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ... 32 2.1. Vật liệu nghiên cứu .................................................................................. 32 iv 2.2. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 33 2.3. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 33 2.3.1. Thí nghiệm 1 ......................................................................................... 33 2.3.2. Thí nghiệm 2 ......................................................................................... 35 2.3.3. Thí nghiệm 3 ......................................................................................... 35 2.3.4. Phương pháp đánh giá các chỉ tiêu và sử lý số liệu ............................... 35 Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .............................. 37 3.1. Kết quả đánh giá các dòng bố, mẹ qua các thời vụ trong vụ Đông Xuân năm 2008 tại Cư Jút - Đắk Nông ..................................................................... 37 3.1.1. Thời gian từ gieo đến trỗ của các dòng bố mẹ ........................................ 37 3.1.2. Số lá trên thân chính của các dòng bố, mẹ trong thí nghiệm .................. 39 3.1.3. Một số yếu tố cấu thành năng suất của các dòng bố, mẹ trong vụ Đông Xuân năm 2008 .............................................................................................. 41 3.1.4. Một số đặc điểm nông học của các dòng bố, mẹ trong thí nghiệm ......... 43 3.1.5. Đánh giá mức độ nhiễm sâu bệnh tự nhiên của các dòng bố, mẹ ........... 45 3.1.6. Tỷ lệ vòi nhụy vươn ra ngoài vỏ trấu của các dòng mẹ trong thí nghiệm vụ Đông Xuân năm 2008 tại Cư Jút - Đắk Nông ............................................. 46 3.1.7. Nhiệt độ trung bình ngày tháng 3 một số năm gần đây tại Cư Jút - Đắk Nông ............................................................................................................... 47 3.1.8. Khoảng cách bố mẹ của một số tổ hợp rút ra từ thí nghiệm trong vụ Đông Xuân năm 2008 tại Cư Jút - Đắk Nông .................................................. 49 3.2 Kết quả đánh giá các dòng bố, mẹ trong vụ Đông Xuân 2009 ................... 50 3.2.1. Thời gian từ gieo đến trỗ của các dòng bố, mẹ qua các thời vụ trong vụ Đông Xuân năm 2009 tại Cư Jút - Đắk Nông .................................................. 50 3.2.2. Thời gian từ gieo đến trỗ của các dòng bố, mẹ qua các thời vụ trong vụ Đông Xuân năm 2009 tại Ayun Pa - Gia Lai ................................................... 53 3.2.3. Thời gian từ gieo đến trỗ của các dòng bố, mẹ qua các thời vụ trong vụ Đông Xuân năm 2009 tại Ea Kar - Đắk Lắk .................................................... 54 3.2.4. Độ ổn định về thời gian từ gieo đến trỗ của các dòng bố, mẹ qua các điểm thí nghiệm vụ Đông Xuân năm 2009 ...................................................... 56 v 3.2.5. Số lá trên thân chính của các dòng bố, mẹ trong thí nghiệm tại 3 điểm .. 59 3.2.6. Một số yếu tố cấu thành năng suất của các dòng bố, mẹ tại các điểm thí nghiệm vụ Đông Xuân năm 2009 .................................................................... 60 3.2.7. Một số đặc điểm nông học của các dòng bố, mẹ trong vụ Đông Xuân năm 2009 tại các điểm thí nghiệm ................................................................... 63 3.2.8. Đánh giá mức độ nhiễm sâu bệnh tự nhiên của các dòng bố, mẹ trong vụ Đông Xuân năm 2009 tại các điểm thí nghiệm ........................................... 65 3.2.9. Quá trình chuyển đổi tính dục của các dòng TGMS ở điều kiện tự nhiên trong vụ Đông Xuân năm 2010 ....................................................................... 67 3.2.10. Khoảng cách bố mẹ của một số tổ hợp rút ra từ thí nghiệm vụ Đông Xuân năm 2009 tại các điểm thí nghiệm .......................................................... 70 3.3. Kết quả sản xuất thử tổ hợp TH3-3 tại 3 điểm vụ Đông Xuân năm 2009 .. 71 3.3.1. Đặc điểm dòng bố mẹ tổ hợp TH3-3 trong vụ Đông Xuân năm 2009 tại các điểm thí nghiệm ........................................................................................ 71 3.3.2. Đánh giá mức độ nhiễm sâu bệnh tự nhiên của dòng bố mẹ tổ hợp TH3- 3 tại các điểm thí nghiệm................................................................................. 72 3.3.3. Một số yếu tố cấu thành năng suất và năng suất hạt lai của giống TH3-3 tại các điểm thí nghiệm ................................................................................... 73 3.4. Kết quả đánh giá một số giống lúa trong thí nghiệm vụ Hè Thu năm 2009 tại Cư Jút - Đắk Nông ............................................................................. 74 3.4.1. Đặc điểm nông học của các giống lúa trong thí nghiệm vụ Hè Thu năm 2009 tại Cư Jút - Đắk Nông ............................................................................. 74 3.4.2. Mức độ nhiễm sâu bệnh tự nhiên của các giống lúa trong thí nghiệm vụ Hè Thu năm 2009 tại Cư Jút - Đắk Nông ........................................................ 76 3.4.3. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống lúa trong thí nghiệm vụ Hè Thu năm 2009 tại Cư Jút - Đắk Nông ....................................... 77 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................................... 79 1 Kết luận ........................................................................................................ 79 2. Kiến nghị ..................................................................................................... 80 vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN A : Dòng bất dục đực tế bào chất B : Dòng duy trì tính bất dục đực tế bào chất. CMS : Dòng bất dực đực tế bào chất (Cytoplasmic Male Sterility) EGMS : Bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với môi trường (Environment- sensitive Genic Male Sterility) GA3 : Gibberellic acid HSHQ : Hệ số hồi quy NSTT : Năng suất thực thu PGMS : Bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với chu kỳ chiếu sáng (Photoperiodic-sensitive Genic Male Sterility) Phytotron : Buồng khí hậu nhân tạo R : Dòng phục hồi tính hữu dục (Restorer) TB : Trung bình TGMS : Bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt độ (Thermo-sensitive Genic Male Sterility) UTL : Ưu thế lai WA : Bất dục đực hoang dại (Wild Abortive) WC : Gen tương hợp rộng (Wide Compatibility Gene) vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Thời gian từ gieo đến trỗ của các dòng bố, mẹ qua các thời vụ trong vụ Đông Xuân năm 2008 tại Cư Jút – Đắk Nông. 37 Bảng 3.2 Số lá trên thân chính của các dòng bố, mẹ qua các thời vụ trong vụ Đông Xuân năm 2008 tại Cư Jút-Đắk Nông 39 Bảng 3.3 Một số yếu tố cấu thành năng suất của các dòng bố, mẹ trong vụ Đông Xuân năm 2008 tại Cư Jút-Đắk Nông 42 Bảng 3.4 Một số đặc điểm nông học của các dòng bố, mẹ trong vụ Đông Xuân năm 2008 tại Cư Jút-Đắk Nông 44 Bảng 3.5 Mức độ nhiễm sâu bệnh tự nhiên của các dòng bố, mẹ trong vụ Đông Xuân năm 2008 tại Cư Jút-Đắk Nông 46 Bảng 3.6 Số lượng vòi nhụy vươn ra ngoài vỏ trấu của các dòng mẹ trong vụ Đông Xuân năm 2008 tại Cư Jút-Đắk Nông 47 Bảng 3.7 Nhiệt độ trung bình ngày tháng 3 từ năm 2005 đến 2010 tại Cư Jút - Đắk Nông 48 Bảng 3.8 Khoảng cách bố, mẹ của một số tổ hợp rút ra từ thí nghiệm vụ Đông Xuân năm 2008 tại Cư Jút-Đắk Nông 50 Bảng 3.9a Thời gian từ gieo đến trỗ của các dòng bố, mẹ qua các thời vụ trong vụ Đông Xuân năm 2009 tại Cư Jút-Đắk Nông 51 Bảng 3.9b Thời gian từ gieo đến trỗ của các dòng bố, mẹ qua các thời vụ trong vụ Đông Xuân năm 2009 tại Ayun Pa - Gia Lai 52 Bảng 3.9c Thời gian từ gieo đến trỗ của các dòng bố, mẹ qua các thời vụ trong vụ Đông Xuân năm 2009 tại Ea Kar - Đắk Lắk 55 Bảng 3.10a Đánh giá độ ổn định về thời gian từ gieo đến trỗ của các dòng mẹ qua các điểm thí nghiệm 57 Bảng 3.10b Đánh giá độ ổn định về thời gian từ gieo đến trỗ của các dòng bố qua các điểm thí nghiệm 58 Bảng 3.11 Số lá trên thân chính của các dòng bố, mẹ trong vụ Đông Xuân năm 2009 tại các điểm thí nghiệm 60 Bảng 3.12a Một số yếu tố cấu thành năng suất của các dòng mẹ tại các địa điểm khác nhau 61 Bảng 3.12b Một số yếu tố cấu thành năng suất của các dòng bố tại các địa điểm khác nhau 62 Bảng 3.13a Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng mẹ trong vụ Đông Xuân năm 2009 tại các điểm thí nghiệm 63 viii Bảng 3.13b Một số đặc điểm nông học của các dòng bố trong vụ Đông Xuân năm 2009 tại các điểm thí nghiệm 64 Bảng 3.14a Mức độ nhiễm sâu bệnh tự nhiên của các dòng mẹ trong vụ Đông Xuân năm 2009 tại các điểm thí nghiệm 66 Bảng 3.14b Mức độ nhiễm sâu bệnh tự nhiên của các dòng bố trong vụ Đông Xuân năm 2009 tại các điểm thí nghiệm 67 Bảng 3.15a Quá trình chuyển đổi tính dục của các dòng TGMS ở điều kiện tự nhiên trong vụ Đông Xuân năm 2010 tại Đắk Nông 68 Bảng 3.15b Quá trình chuyển đổi tính dục của các dòng TGMS ở điều kiện tự nhiên trong vụ Đông Xuân năm 2010 tại Đắk Lắk 69 Bảng 3.16 Khoảng cách bố mẹ của một số tổ hợp rút ra từ thí nghiệm vụ đông xuân năm 2009 tại 3 điểm thí nghiệm 70 Bảng 3.17 Đặc điểm dòng bố mẹ tổ hợp TH3-3 tại các điểm thí nghiệm 72 Bảng 3.18 Mức độ nhiễm sâu bệnh tự nhiên của dòng bố mẹ tổ hợp TH3-3 tại các điểm thí nghiệm 73 Bảng 3.19 Một số yếu tố cấu thành năng suất và năng suất hạt lai của giống TH3-3 tại các điểm thí nghiệm 74 Bảng 3.20 Đặc điểm nông học của các giống lúa trong thí nghiệm vụ Hè Thu năm 2009 tại Cư Jút - Đắk Nông 75 Bảng 3.21 Mức độ nhiễm sâu bệnh tự nhiên của các giống lúa trong thí nghiệm Vụ Hè Thu năm 2009 tại Cư Jút - Đắk Nông 76 Bảng 3.22 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống lúa thí nghiệm trong vụ Hè Thu năm 2009 tại Cư Jút - Đắk Nông 77 ix DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ Đồ thị 1 Thời gian từ gieo đến trỗ của các dòng bố, mẹ qua các thời vụ trong vụ Đông Xuân năm 2008 tại Cư Jút-Đắk Nông 38 Đồ thị 2 Số lá trên thân chính của các dòng bố, mẹ qua các thời vụ trong vụ Đông Xuân năm 2008 tại Cư Jút-Đắk Nông 40 Đồ thị 3 Thời gian từ gieo đến trỗ của các dòng bố, mẹ qua các thời vụ trong vụ Đông Xuân năm 2009 tại Cư Jút-Đắk Nông 52 Đồ thị 4 Thời gian từ gieo đến trỗ của các dòng bố, mẹ qua các thời vụ trong vụ Đông Xuân năm 2009 tại Ayun Pa-Gia Lai 54 Đồ thị 5 Thời gian từ gieo đến trỗ của các dòng bố, mẹ qua các thời vụ trong vụ Đông Xuân 2009 tại Ea Kar-Đắk Lắk 56 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Cây lúa (Oryza sativa L) là cây trồng có từ lâu đời, gắn liền với quá trình phát triển của loài người, cây lúa đã trở thành cây lương thực chính của Châu Á nói chung, người Việt Nam ta nói riêng và có vai trò quan trọng trong nét văn hoá ẩm thực của dân tộc ta. Trung Quốc là nước đầu tiên trên thế giới thành công trong việc nghiên cứu và phát triển lúa lai từ những năm 1976. Sau đó được mở rộng ra các nước trồng lúa khác như: Ấn Độ, Việt Nam, Philippin, Indonesia, Malaisia, Thái Lan, Mỹ, Nga, Hàn Quốc, Nhật Bản, Ai Cập, Cộng hoà Dân chủ Nhân dân Triều tiên..., Sau Trung Quốc, Ấn Độ, Việt Nam được đánh giá là nước đạt được nhiều thành tựu to lớn trong quá trình nghiên cứu và phát triển lúa lai, đồng thời là một trong những nước sản xuất lúa gạo lớn nhất thế giới. Việc sản xuất lúa gạo đã đạt những kết quả tốt về năng suất, sản lượng và chất lượng, đồng thời việc xuất khẩu lúa gạo trong những năm gần đây đã góp phần nâng cao vị thế của Việt Nam trên trường quốc tế. Ở Việt Nam, nghiên cứu và phát triển lúa lai bắt đầu từ những năm 90 của thế kỷ 20. Tuy nhiên cho đến nay, diện tích trồng lúa lai đạt gần 600.000 ha và trồng chủ yếu ở các tỉnh phía Bắc, Trung bộ và một số tỉnh ở Tây Nguyên. Đặc biệt là lúa lai hai dòng, diện tích trồng chỉ chiếm khoảng 100.000 ha và tập trung chủ yếu ở các tỉnh phía Bắc. Hiện nay và trong tương lai nghiên cứu chọn tạo các giống lúa lai đặc biệt là lúa lai 2 dòng là một đòi hỏi tất yếu do hệ thống sản xuất đơn giản, phổ phục hồi của hệ thống lúa lai 2 dòng rộng hơn hệ thống 3 dòng đồng thời chất lượng lúa gạo của hệ thống lúa lai 2 dòng dễ cải tiến hơn lúa lai 3 dòng. Nước ta trải dài trên 15 vĩ độ (8030’ Bắc đến 23022’ Bắc), điều kiện khí hậu phân hoá rất khác nhau giữa các vùng phía Nam và phía Bắc ngăn cách bởi đèo Hải Vân: các tỉnh phía Nam đèo Hải Vân có nhiệt độ phân bố khá đồng đều giữa các tháng. Ở phía Bắc sự phân hoá nhiệt độ khá rõ giữa mùa nóng và mùa lạnh nên rất thuận lợi cho phát triển lúa lai 2 dòng. 2 Trong những năm gần đây nước ta đã chọn tạo thành công một số giống lúa lai được sản xuất chấp nhận. Một số giống lúa lai hai dòng mới chọn tạo trong nước được nông dân sử dụng trong vụ Xuân muộn, Mùa sớm và Hè Thu. Vì vậy nhu cầu hạt giống ngày càng cao, nếu chỉ sản xuất hạt lai trong vụ mùa ở miền Bắc thì không thể đáp ứng nhu cầu hạt giống cho cả ba vụ lúa nói trên, do đó cần tìm thêm những vùng sản xuất thuận lợi hơn. Để góp phần giải quyết những vấn đề trên chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài“Nghiên cứu khả năng phát triển lúa lai hai dòng tại một số tỉnh Tây Nguyên”. 2. Mục đích của đề tài - Đánh giá đặc điểm sinh trưởng phát triển, đặc điểm tính dục, tình hình nhiễm sâu bệnh tự nhiên của một số dòng bố mẹ lúa lai 2 dòng của một số tổ hợp lai đã và đang mở rộng ra sản xuất. - Xác định thời vụ thích hợp để sản xuất hạt lai F1 tại các tỉnh Tây Nguyên (Đắk Nông, Gia Lai, Đắk Lắk). - Chọn ra giống lúa lai hai dòng có năng suất cao, chất lượng tốt nhằm phục vụ cho sản xuất và làm vật liệu nghiên cứu tiếp theo. 3. Ý nghĩa của đề tài - Xác định thời vụ thích hợp của một số dòng lúa bố mẹ lúa lai 2 dòng phục vụ sản xuất hạt lai F1 tại Tây Nguyên. - Xác định một số thông số kỹ thuật để thiết lập quy trình công nghệ sản xuất hạt lai F1 của các tổ hợp lai TH3-3, TH3-4, TH3-5, TH5-1, TH7-2, TH8-3 phù hợp điều kiện sinh thái của các tỉnh Tây Nguyên. - Từ kết quả nghiên cứu của đề tài chọn ra một số tổ hợp lúa lai hai dòng có năng xuất cao, chất lượng tốt, thời gian sinh trưởng ngắn phù hợp với điều kiện tự nhiên ở Tây Nguyên. 3 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Lịch sử nghiên cứu phát triển lúa lai trên thế giới Ưu thế lai (UTL) 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 trưởng, sức sinh sản, khả năng chống chịu và thích nghi, năng suất, chất lượng 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.P., 1995) [82]. Tạo giống UTL là con đường nhanh và hiệu quả nhằm phối hợp được nhiều đặc điểm có giá trị của các giống bố mẹ vào con lai F1, tạo ra giống cây trồng có năng suất cao, chất lượng tốt (Nguyễn Hồng Minh, 1999) [25]. Hiện tượng UTL được các nhà khoa học phát hiện khá sớm trên các giống cây trồng và vật nuôi. Người ta đã khai thác hiệu ứng ưu thế lai, tạo ra các giống cây trồng cao sản như ngô, bắp