Chương 4
CÔNG TÁC CHỌN GIỐNG VÀ CẢI TIẾN GIỐNG LÚA
4.1 Giống lúa và cải tiến giống lúa .
4.2 Quy phạm khảo nghiệm DUS và VCU giống lúa .
4.2 Cải tiến và chọn tạo giống lúa GSR .
4.3 Cải tiến và chọn tạo giống lúa lai hai ba dòng .
4.4 Chọn tạo giống lúa đột biến .
4.1 Đặc điểm di truyền và phương pháp chọn tạo giống lúa
4.1.1 Đặc điểm di truyền của lúa
4.1.2 Chọn tạo giống cây trồng
Vai trò giống tốt trong sản xuất nông nghiệp.
Giống cây trồng là tư liệu sản xuất đặc biệt. Tất cả lao động và tiền vốn bỏ vào sản xuất nông nghiệp đều phải thông qua giống cây trồng để biến thành nông sản. Các câu tục ngữ ca dao của nhân dân ta đúc kết từ xưa như: “Tốt giống, tốt má, tốt mạ, tốt lúa” “Cố công không bằng giống tốt” “Nhất nước, nhì phân, tam cần, tứ giống” đã nói lên vai trò của giống tốt trong sản xuất nông nghiệp. Giống cây trồng tốt là khâu đầu tiên và khâu sau cùng để tăng năng suất, sản lượng và chất lượng nông sản.
Định nghĩa giống cây trồng theo Luật sở hữu trí tuệ, điều 4, khoản 24 xác định: “Giống cây trồng là quần thể cây trồng thuộc cùng một cấp phân loại thực vật thấp nhất, đồng nhất về hình thái, ổn định qua các chu kỳ nhân giống, có thể nhận biết được bằng sự biểu hiện các tình trạng do kiểu gen hoặc sự phối hợp của các kiểu gen quy định và phân biệt được với bất kỳ quần thể cây trồng nào khác bằng sự biểu hiện của ít nhất một tình trạng có khả năng di truyền được”.
Ba đặc tính chủ yếu nhận diện giống cây trồng đó là: 1) Tính khác biệt (Distinctness), có thể phân biệt được với các quần thể di truyền khác; 2) Tính đồng nhất (Uniformity) có nguồn gốc chung, lý lịch giống được xác định rõ ràng, với các tính trạng hình thái giải phẩu, sinh lý sinh hóa, năng suất là đồng nhất, hầu như giống nhau, 3) Tính ổn định (Stability) có năng suất, phầm chất và các đặc tính nông sinh học là ổn định trong các điều kiện sinh thái và kỹ thuật sản xuất phù hợp.Căn cứ ba đặc tính chủ yếu nhận diện giống cây trồng nêu trên được mô tả trong hồ sơ giống gốc và đúc kết số liệu khảo nghiệm giống DUS là sự khảo nghiệm Tính khác biệt (Distinctness), Tính đồng nhất (Uniformity), Tính ổn định (Stability) của các giống cây trồng (gọi tắt là khảo nghiệm DUS), và đúc kết số liệu khảo nghiệm VCU là sự khảo nghiệm Giá trị Canh tác và Sử dụng (Testing for Value of Cultivation and Use) của các giống, (gọi tắt là khảo nghiệm VCU). Việt Nam do điều kiện kinh tế kỹ thuật nên việc tổ chức mạng lưới khảo nghiệm quốc gia DUS và VCU chỉ thực hiện đầy đủ đối với một số cây trồng chính và những giống cây trồng được bảo hộ.
Vai trò của giống trong sản xuất lúa
Theo Trần Như Đình Vũ (1991), giống lúa là sản phẩm sức lao động sáng tạo của con người, là tư liệu sản xuất, là chủ yếu quyết định việc tăng năng suất, chọn đúng giống sẽ thu được năng suất cao và ổn định, giống có tốt thì mới phát huy được hết tác dụng của các biện phát kỹ thuật.
Trong sản xuất, việc tăng năng suất thì giống là biện pháp rẽ tiền nhất, nhưng mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất so với các biện pháp kỹ thuật khác. Tạo nhưng giống lúa ngắn ngày năng suất cao, phẩm chất cao, phẩm chất tốt, thích nghi rộng đang là vấn đề cấp bách hiện nay. Công tác lai tạo giống lúa ngắn ngày thích nghi tốt, kháng được một số sâu bệnh đã nâng cao năng suất đáng kể trên một số diện tích trồng lúa ở nước ta. Sự đóng góp của giống mới đã làm cho sản xuất nông nghiệp phát triển. đồng thời của đảm bảo đáp ứng cho nhu cầu lương thực của nhân trong cả nước và trên toàn thế giới trong điều kiện biến đổi khí hậu hiện nay (Trần Nguyễn Phượng Linh, 2013).
Theo Đinh Văn Lữ (1978) cho rằng hiện nay có 4 yếu tố thúc đẩy tăng năng suất lúa đó là là điều kiện tưới tiêu, áp dụng giống mới, sử dụng phân bón hóa học và áp dụng thuốc bảo vệ thực vật. Nhưng trong đó giống mới được coi là góp phần lớn nhất trong việc tăng sản lượng lúa. Chỉ cần chọn lọc, thay đổi hoặc giữ giống tốt chúng ta có thể tăng năng suất lên 20%.
Mục tiêu của chọn giống
Theo Nguyễn Văn Hiển (2000), công tác cải tạo giống bao gồm bốn mục tiêu:
- Giống mới phải có năng suất cao hơn giống cũ trong cùng điều kiện, mùa vụ, đất đai và chế độ canh tác.
- Giống mới phải có chất lượng tốt hơn giống cũ, được mọi người ưa chuộng, có giá trị dinh dưỡng cao hơn, chất lượng nấu nướng ngon hơn.
- Giống mới có khả năng chống chịu tốt đối với các loại sâu bệnh hại chính của từng vùng, từng vụ mà giống đó gieo trồng.
- Giống mới phải thích ứng tốt hơn với điều kiện khí hậu, đất đai tập quán canh tác, hệ thống luân canh của những vùng nhất định.
Bên cạnh các mục tiêu chung trên, đối với cây lúa, người ta chọn giống còn dựa vào, đặc tính hình thể Theo Matsushima, 1976, kiểu cây lúa. Quan điểm của một số tác giả về kiểu hình cây lý tưởng cho năng suất cao trong điều kiện nhiệt đới:
Cây lúa năng suất cao có 6 đặc điểm nổi bật (Nguyễn Ngọc Đệ, 1994) :
- Có tổng số hạt cần thiết và vừa đủ trên đơn vị diện tích.
- Thân thấp có nhiều bông nhưng bông ngắn.
- Hai hoặc ba lá trên cùng phải ngắn, dầy và thẳng đừng.
- Vẫn giữ màu xanh sau khi trổ.
- Giữ càng nhiều lá xanh trên thân càng tốt.
- Trổ vào lúc có thời tiết tốt suốt 40 ngày, từ 15 này trước khi trổ đến 25 ngày sau khi trổ gié.
Bùi Huy Đáp (1978) nêu đặc điểm cây lúa năng suất cao trong điều kiện nhiệt đới:
- Chín sớm, chu kỳ sinh trưởng từ 100-120 ngày và không mẫn cảm với quang kỳ ánh sáng.
- Sinh trưởng dinh dưỡng vừa phải, đẻ nhánh vừa phải, lá xanh đậm và có dáng lá đòng đứng.
- Thân ngắn, cứng, chống đổ ngã.
- Có sức chống chịu sâu bệnh.
- Lá và vỏ trấu không có lông; hạt dễ đập nhưng không rụng ngoài đồng.
Theo Võ Tòng Xuân (1986) ngoài những đặc tính ngắn ngày, không quang cảm, có bộ lá thẳng (nhất là lá cờ) để ánh sáng rọi vào hai mặt lá, lá có màu xanh đậm; cây lúa năng suất cao phải:
- Có ít nhất 3 lá còn xanh khi trổ và giữ màu xanh đến khi hạt chín đều.
- Chiều cao trung bình 80-110 cm, lóng ngắn, cứng rạ, bẹ ôm sát thân, chống đổ ngã.
- Chống sâu bệnh nhất là rầy nâu.
- Hạt có trong lượng cao, dạng hạt dài, phẩm chất ngon.
Tiêu chí cho một giống lúa tốt phải đạt yêu cầu như sau:
- Phải có chỉ số diện tích lá cao từ khi trổ để có sức chứa lớn, vì vậy phải có bọ lá đứng thẳng và gọn.
- Giống phải có năng suất cao hơn các giống cũ từ 8 - 10% trong cùng điều kiện mùa vụ, đất đai, chế độ canh tác.
- Giống mới phải có chất lượng cao hơn, có giá trị dinh dưỡng cao, chất lượng hợp với thị hiếu người tiêu dùng.
- Giống phải có khả năng chống chịu tốt hơn với các loại sâu bệnh hại.
- Giống phải thích ứng tốt với các điều kiện sinh thái, khí hậu, đất đai, tập quán canh tác.
4.1.3 Phương pháp chọn tạo giống lúa
4.1.4 Xu hướng cải tiến giống lúa
Xu hướng cải tiến giống lúa ở Đồng bằng Sông Cửu Long đã phát triển qua nhiều gia đoạn với những mục tiêu và kiểu đánh giá khác nhau. Trong thập niên 60 - 70 mục tiêu chọn giống là nâng cao năng suất, chỉ dựa vào ngoại hình; các giống lúa ngắn ngày, thấp cây, chịu phân, năng suất cao, tuy nhiên chỉ giới hạn ở những vùng có khả năng thâm canh và khả năng kháng sâu bệnh thấp làm giảm năng suất. Thập niên 80, xu hướng cải tiến giống ổn định năng suất, chống chịu sâu bệnh và thích nghi môi trường; tuy nhiên qua nhiều năm năng suất không còn cải tiến vượt bật và chất lượng gạo không cao. Thập niên 90, xu hướng cải tiến giống tăng chất lượng kết hợp tăng cường tính chống chịu.
Chọn tạo giống lúa có phẩm chất gạo tốt thì đòi hỏi phải có chương trình lai giống với khối lượng lớn và nguồn gen rộng rãi (Trần Đình Long và ctv, 1997). Phần lớn các cơ quan chọn tạo giống trong nước sử dụng phương pháp lai hữu tính để tạo ra các giống lúa theo mục tiêu. Các nhà chọn giống có thể chuyển gen chống chịu sâu bệnh, năng suất cao, phẩm chất tốt từ vật liệu khởi đầu đưa vào giống cải tiến để cho ra đời các giống lúa mới có đặc tính tốt như mong muốn (Nguyễn Hữu Nghĩa, 1992).
Bảng ..... Diễn biến xu hướng cải tiến giống lúa
|
Giai đoạn (thập niên) |
Mục tiêu |
Kiểu đánh giá |
|
1960’s – 1970’s Cách mạng xanh |
Nâng cao năng suất |
Dựa vào đặc tính hình thái của nông học như thân thấp, lá thẳng đứng, ngắn ngày và không quan cảm |
|
1980’s Giống với môi trường |
Ổn định năng suất |
Dựa vào các đặc tính kháng sâu bệnh, khả năng chống chịu thích nghi với môi trường không thuận lợi |
|
1990-‘s Sinh lý và phẩm chất |
Nâng cao tiềm năng, năng suất và phẩm chất hạt |
Dựa vào đặc tính sinh lý, sinh hóa của cây |
|
2000’s Phẩm chất và tính chống chịu |
Cải thiện phẩm chất hạt, mùi thơm và tăng cường tính chống chịu |
Dựa vào đặc tính di truyền, sinh lý và tính chống chịu, đặc biệt đối với rầy nâu, bệnh do virus |
(Nguyễn Ngọc Đệ, 2008)
4.2 Cải tiến giống lúa
4.2.1 Trên thế giới
Trên thế giới hiện này đã có rất nhiều tiến bộ trong ngành trồng lúa trong đó nổi bật nhất là công tác cải tiến giống. Các nhà chọn tạo giống của IRRI rất quan tâm đến việc chọn ra giống có năng suất cao, chất lượng tốt thích nghi với nhiều vùng trên thế giới, công việc này tiến triển chậm, cần nhiều thời gian vì hầu hết những giống lúa chống chịu sâu bệnh đều có hàm lượng amylose cao và nhiệt độ hóa hồ thấp. Đến nay đã có hơn 800 giống lúa cải tiến tạo ra từ IRRI với chương trình cải tạo giống lúa của nhiều quốc gia, các giống này được trồng trên 65% diện tích trồng lúa của thế giới. Ở Philippines, Srilanca, Trung Quốc trên 90% diện tích được trồng các giống lúa cải tiến, tương tự tại Ấn Độ, Pakistan, Malaysia và Việt Nam tỷ lệ này là 60% (Khush và Aquino, 1994).
Vào năm 1962, Viện nghiên cứu lúa quốc tế IRRI đã bắt đầu chương trình lai tạo chọn lọc giống lúa để tăng cường phát triển sản xuất lúa gạo trên toàn thế giới. Thành công đầu tiên là giống IR8 được lai tạo từ giống lúa lùn Dee - gee - woo - gen và giống Peta cao cây và cứng rạ từ Indonesia vào năm 1962. Lúa IR8 cho năng suất cao gấp đôi, ba lần giống lúa địa phương từ 4 - 8 tấn/ha. Đa số các nước ở Châu Á như Ấn Độ, Bangladesh, Indonesia, Malaysia, Philippines, Srilanka,Việt Nam đều thành công trong phổ biến trồng rộng rãi và đồng loạt, tạo nên cuộc Cách Mạng Xanh lớn ở Châu Á. Đặc trưng của Cách Mạng Xanh là năng suất lúa tăng cao, sản lượng gia tăng nhanh chóng do trồng các giống lúa cải thiện thấp và cứng cây, ngắn ngày, không cảm quang, đáp ứng với phân đạm khá cao mà không dễ đổ ngã (trích dẫn Trần Văn Đạt, 2005).
Ấn Độ là một nước trồng lúa với diện tích đứng đầu thế giới. Viện nghiên cứu giống lúa Trung ương của Ấn Độ, đóng vai trò đầu tàu trong nghiên cứu, tạo chọn các giống lúa mới phục vụ cho sản xuất.
Ngoài ra các bang của Ấn Độ đều có các cơ sở nghiên cứu, trong đó các cơ sở quan trọng ở Madrasheydrabat, Kerala, hoặc Viện nghiên cứu cây trồng Châu Á nhiệt đới (ICRISAT) (Báo Nông Thôn, 2014).
Trong suốt 3 thập niên từ sau ngày cuộc Cách Mạng Xanh, năng suất lúa bình quân cao trong sản xuất chỉ trên dưới 5 tấn/ha. Để phá vỡ hiện tượng đụng “trần năng suất” là một cuộc cách mạng khác trong sản xuất lúa, các nhà khoa học hiện này đã cho rằng mục tiêu này có thể đạt được thông qua con đường cải tiến kiểu hình cây, sinh lý sinh hóa của cây và cải tiến phẩm chất hạt là những nỗ lực gia tăng năng suất các giống lúa hiện nay. Chính vì thế các nhà khoa học của IRRI đã đưa ra thuật ngữ “siêu lúa” để có thể đạt năng suất lúa 15 tấn/ha/vụ. Theo Yoshida (1981) và De Datta (1981) cho rằng đặc điểm hình thái cần được chú ý là: thân thấp, cứng chắc, lá thẳng đứng, nở bụi nhanh, thời gian sinh trưởng trung bình 120 ngày.
Ở khu vực Đông Á còn có các nước trồng lúa quan trọng khác như: Hán Quốc, Bắc Triều Tiên, Đài Loan. Các giống lúa ở đây thuộc loại địa hình Japonica, có hạt gạo tròn, cơm dẻo và chất lượng cũng rất tốt. Các giống lúa nổi tiếng của khu vực này là Ton gil (Hán Quốc), Tai chung 1, Tai chung 2, Gang changi, Dee-Geo-Woo-Gen (Đài Loan), đặt biệt giống Dee- Geo-Woo-Gen là một trong những vật liệu khởi đầu để tạo ra giống IR8 nổi tiếng một thời (Nguyễn Thị Anh Hạnh, 2008)
Dự án nghiên cứu hiện tại và tương lai
Dự án Green Super Rice
Dự án Lúa Siêu Xanh (Green Supper Rice - GSR) do Viện Lúa Quốc tế (IRRI) chủ trì với sự tham gia của nhiều chuyên gia chọn giống lúa Quốc tế cùng phối hợp thực hiện. Mục tiêu dự án nhằm tạo ra giống lúa năng suất cao bền vững trong điều kiện biến đổi khí hậu và môi trường sản xuất ít thuận lợi (nhiễm mặn hoặc bị khô hạn, canh tác nhờ nước trời) và đầu tư thấp (IRRI 2013).
Dự án .....
4.2.2 Ở Việt Nam
Giống lúa có chất lượng gạo cao là những giống lúa có dạng hạt thon dài, chiều dài hạt gạo: 6,61 - 7,5 mm, tỷ lệ gạo nguyên > 50%, gạo không hoặc ít bạc bụng, mặt gạo sáng trắng, độ hồ hóa trung bình, độ bền thể gel mềm, hàm lương amylose trung bình (Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang, 1995).
Chọn tạo giống lúa nói chung và chọn tạo giống lúa có phẩm chất gạo cao nói riêng muốn thành công phải có một chương trình lai giống với khối lượng lớn và nhiều nguồn gen rộng rãi (Trần Đình Long và ctv, 1997). Nếu một trong hai cây bố hoặc mẹ trong tổ hợp lai đơn có đặc tính không tốt hay tổ hợp thiếu vài đặc tính quan trong thì sử dụng lại ba, lai lại hay lai kép (Jenning và ctv, 1979).
Hai giống lúa P4 và P6 là những giống lúa được lai tạo theo hướng hàm lượng protein cao. Giống P4 có thời gian sinh trưởng trung bình, trồng 2 vụ/năm, năng suất khá đạt 45 - 55 tạ/ha. Giống P6 có thời gian sinh trưởng ngắn hơn giống P4, thuộc loại hình thâm canh năng suất cao nhất đạt 60 tạ/ha (Nguyễn Thị Hương Thủy, 2003).
Công tác chọn tạo giống lúa được tiến hành từ những năm 1950 nhưng do điều kiện chiến tranh ở hai miền Nam - Bắc nên việc chọn tạo giống lúa ở hai miền khác nhau. Ở miền Bắc đã tạo ra những giống lúa mới bằng con đường lai tạo và nhập nội. Giống lúa lai đầu tiên được ra đời là giống lúa chiêm 314 do Tiến Sĩ Lương Định Của lai tạo, còn ở miền Nam chủ yếu bằng con đường nhập nội. Từ sau ngày đất nước thống nhất, công tác chọn tạo giống được tiến hành nhịp nhàng và đồng bộ trên cả nước: Các Viện, trường Đại Học cùng các Trung Tâm Giống Cây Trồng các tỉnh liên kết với nhau thành một mạng lưới nghiên cứu lúa thống nhất trong cả nước đã góp phần vào công tác chọn tạo giống lúa phục vụ sản xuất. Khi dịch rầy nâu xuất hiện năm 1978, các giống lúa như: IR8, TN23 - 2, IR26, IR28 nhiễm nặng đã gây thiệt hại lớn, cùng lúc đó các cơ quan nghiên cứu đã kịp thời đưa ra các giống kháng như: NN3A (IR36), NN4A, NN3B (IR48), IR843 - 132 - 2 - 3 - 3 và sau đó đến nay đã có nhiều giống đưa ra sản xuất như : NN6A, NN7A, NN9A, IR64, OM997 - 6 (Viện lúa Đồng Bằng Sông Cửu Long)
Từ năm 1975, trường Đại học Cần Thơ đã tiến hành điều tra, sưu tập, nghiên cứu và bảo quản nguồn tài nguyên giống lúa địa phương. Hơn 100 giống lúa đã được ghi nhận tại các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long (Nguyễn Ngọc Đệ, 1998).
Phần lớn các cơ quan chọn tạo giống trong nước sử dụng phương pháp lai giống hữu tính để tạo ra các giống lúa theo mục tiêu, các nhà chọn giống có thể chuyển các gen chống chịu sâu bệnh, năng suất cao, phẩm chất gạo tốt từ vật liệu đầu đưa vào các giống cải tiến để đưa ra đời các giống lúa mới có đặc tính tốt như mong muốn. Trong việc chọn giống bằng phương pháp lai hữu tính thì công việc đánh giá vật liệu khởi đầu là rất quan trọng, cây bố mẹ phải có đặt tính chất lượng gạo tốt, năng suất cao và ổn định. Ngoài phương pháp trên, hiện nay các nhà chọn tạo giống đang ứng dụng những thành quả của tiến bộ Khoa học kỹ thuật công nghệ sinh học: Chuyển nạp gen, nuôi cấy tế bào hạt phấn, nuôi cấy mô, gây đột biến nhằm rút ngắn thời gian chọn lọc, lai tạp 6 – 8 thế hệ xuống còn 2 - 3 thế hệ (Bùi Bá Bổng, 1999).
Từ năm 1990 đến 1995, Trường Đại Học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh đã thực nghiệm và chọn ra một số giống lúa: OM59 - 71, NDR97, CH2, CH3, CH158, CH185 cho năng suất cao, thích ứng rộng rãi được Bộ Nông nghiệp và Công nghiệp Thực phẩm (nay là Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn) cho khu vực hóa. Đồng thời, Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam cũng đã chọn ra một số giống lúa: LC88 - 67 - 1, LC88 - 66, LC90 - 5 đã được phép đưa vào sản xuất (Lê Minh Triết và ctv, 1995).
Trong những năm gần đây, công tác nghiên cứu, chọn tạo, thử nghiệm và đưa vào sản xuất các giống lúa mới đã được đẩy mạnh ở các Viện nghiên cứu, các trường Đại học Nông nghiệp, các Trạm, Trại trong cả nước.
Theo Nguyễn Thị Lang (2013), giai đoạn 2011 - 2013 Viện Lúa Đồng Bằng sông Cửu Long đã nghiên cứu chọn tạo được 22 giống lúa có chất lượng cao (hàm lượng protein trên 8%) phục vụ xuất khẩu cho đồng bằng sông Cửu Long: OM96L, OM6600, OM6L,OM6832, OM6691. Ngoài ra, Viện lúa Đồng Bằng sông Cửu Long cũng chọn tạo được nhiều giống lúa được công nhận Quốc gia: OM6161, OMCS2009, OM5629, OM5954, OM6377, OM5891; hai giống xin công nhận sản xuất thử: OM5953, OM4488 và có 32 giống triển vọng thơm ngon, ngắn ngày đang chuẩn bị đưa ra sản xuất trong vài năm tới như OM10041, OM10040, OM28L, OM7L, OM6L, OM10375.
Theo Lại Đình Hòe và cs (2013), đã tuyển chọn được bốn giống lúa có khả năng chịu hạn tốt, thích nghi với vùng Tây Nguyên cả trong vụ Đông Xuân và vụ Hè Thu là CH207, CH208, IR74371-54, IR78913-19, năng suất đạt 6,13 - 6,99 tấn/ha. Giống lúa chịu hạn thích hợp cho vùng Nam Trung Bộ cả trong vụ Đông Xuân và vụ Hè Thu là CH207, CH208, năng suất đạt trừ 5,31 - 6,75 tấn/ha.
Theo Nguyễn Trọng Khanh (2011 - 2013), Viện Cây lương thực đã thu thập và đánh giá, phân loại được hơn 1.000 mẫu giống nguồn gen lúa theo các chỉ tiêu khác nhau; đã khai thác nguồn gen tạo được nguồn vật liệu khởi đầu mới gồm hơn 600 tổ hợp lai, mẫu xử lý đột biến theo các hướng nghiên cứu ngắn ngày, năng suất cao, kháng bệnh bạc lá, bệnh đạo ôn và rầy nâu, chất lượng cao. Kết quả nghiên cứu đã có 10 giống đã được chọn tạo thành công và đang được khảo nghiệm quốc gia như: Gia Lộc 102, Gia Lộc 105, Gia Lộc 1016, Gia Lộc 107, Gia Lộc 159, Gia Lộc 160, LTH24, LTH31, Việt thơm 2. Trong đó các giống Gia Lộc 102, Gia Lộc 159, LTH31 được đánh giá là các giống qua 2 - 3 vụ khảo nghiệm có triển vọng.
Kết quả chọn tạo giống lúa ngắn ngày, năng suất cao phù hợp với vùng sinh thái Nam Trung Bộ (2010 - 2012) của Lưu Văn Quỳnh và ctv (2013) đã nghiên cứu chọn tạo được hai giống lúa AN13, AN21 phù hợp với điều kiện sinh thái của vùng; được Bộ Nông Nghiệp và PTNT công nhận là giống sản xuất thử cho vùng sinh thái Nam Trung Bộ. Vì thế việc nghiên cứu và đánh giá từng giống lúa thích hợp với các vùng sinh thái và kỹ thuật canh tác nhằm phát huy hết tìm năng của giống là một biện pháp hữu ích, mang lại hiệu quả cho sản xuất.
4.2.3 Phương pháp cải tiến giống
(Nguyễn Ngọc Đệ chương 6)
Các phương pháp chọn lọc giống lúa để trồng đã có từ lâu thông qua các hoạt động của hết thế hệ nông dân nay sang thế hệ nông dân khác bằng cách chọn ra giống mới từ các giống cũ đang sử dụng. Khi khoa học phát triển và kỹ thuật mới ra đời thì các phương pháp chọn tạo giống khác, tích cực hơn đã được phát triển. Tùy mục đích, cơ sở vật chất và phương tiện sẵn có trong tay, nhà lai tạo sẽ quyết định sử dụng phương pháp nào để cải tiến giống lúa.
² Phục tráng giống
Phục tráng giống lúa là khôi phục lại độ thuần rặt và các đặc tính ban đầu của giống. Phương pháp nay thường được sử dụng đối với các giống lúa đã và đang sản xuất, nhưng sau một thời gian thiếu chọn lọc giữ gìn tốt nên đã “thoái hoá”, do bị lẫn tạp hoặc biến dị trong quá trình canh tác hoặc do môi trường biến đổi. Quần thể của giống không còn đồng đều, năng suất, tính chống chịu và chất lượng suy giảm. Để có thể phục hồi độ thuần rặt và các đặc tính nguyên thuỷ của giống hoặc là cải tiến theo hướng tốt hơn một số đặc tính mong muốn nào đó, người ta có thể sử dụng một trong 2 cách sau đây:
Chọn lọc dòng thuần
Phương pháp này đòi hỏi quần thể cơ bản của giống gốc ban đầu phải có biến động di truyền nhất định, vì việc chọn lọc chỉ dựa trên nhũng sự khác biệt về các tính trạng có thể di truyền được mà thôi. Đối với phương pháp này, đầu tiên người ta chọn lọc một số lượng cá thể nhất định có các đặc tính mong muốn từ quần thể ban đầu có biến động di truyền. Bước thứ 2 là trồng mỗi cá thể được chọn lọc thành những hàng riêng biệt để đánh giá và lọc thuần. Bước cuối cùng là so sánh các dòng lúa có triển vọng với các dòng khác và giống gốc ban đầu trong các thử nghiệm năng suất có lặp lại. Các dòng lúa có năng suất cao nhất sẽ được phóng thích như một dòng thuần. Phương pháp này thường được sử dụng trong việc làm thuần các giống lúa đang trồng để giữ vững hoặc nâng cao năng suất và các đặc tính tốt của nó.
Chọn lọc hỗn hợp
Chọn lọc hỗn họp khác với chọn lọc dòng thuần là các cá thể được chọn có cùng một đặc trưng giống nhau sẽ được gom chung lại để tạo ra một giống mới. Các giống phát triển từ phương pháp này vẫn còn giữ được tính đa dạng di truyền trong quần thể mới: mặc dù có ít kiểu gen hơn quần thể nguyên thủy, nhưng vẫn phong phú hơn trong trường hợp chọn dòng thuần, số lượng kiểu gen và độ biến động kiểu gen tùy thuộc vào độ biến động di truyền của quần thể nguyên thủy và cường độ chọn lọc. Phương pháp này đơn giản, dễ làm, thích hợp trong điều kiện phương tiện và kinh phí hạn chế, nông dân được huấn luyện cũng có thể làm được. Ở vài quốc gia, phương pháp chọn lọc hỗn hợp được sử dụng rất rộng rãi để lọc thuần các giống lúa đang phổ biến hoặc duy trì độ thuần di truyền của các giống lúa mới.
Có hai cách chọn lọc hỗn hợp. Một là, chọn những cá thể đúng giống hoặc có cùng đặc tính mong muốn rồi gom chung lại trồng ở các thế hệ sau, và tiếp tục làm như thế đến khi đạt được độ thuần mong muốn. Hai là, khử bỏ những cá thể khác dạng hoặc không có những đặc tính mong muốn rồi thu hoạch riêng những cá thể đúng giống còn lại để làm giống cho vụ sau. Cách thứ hai đơn giản, dễ làm hơn nhưng độ thuần mong muốn thấp hơn và đòi hỏi phải thực hiện liên tục. Cách nay chỉ dùng đối với các quần thể ít lẫn tạp, để duy trì độ thuần rặt của giống sau mỗi vụ canh tác. Nếu người nông dân thực hiện việc chọn lọc thường xuyên như vậy thì độ thuần rặt của giống có thể duy trì rất lâu, không phải thay đổi giống thường xuyên sau mỗi 2-3 vụ như hiện nay.
² Lai tạo
Phương pháp này nhằm tạo ra những biến đông di truyền mới và tái tổ hợp các gen mong muốn bằng cách lai giống nhân đạo. Các dòng lai sau đó được cho tự thụ và chọn lọc theo nhiều kiểu khác nhau.
Các phương pháp lai giống lúa
Các phương pháp lai tạo giống lúa phổ biến.
- Lai đơn: Lai giữa 2 giống cha và mẹ một lần A/B hoặc A*B, trong đó, tên giống mẹ được viết trước và tên giống cha được viết sau.
- Lai kép: Hai giống lúa A và B lai với nhau, đồng thời hai giống C và D cũng được lai với nhau. Sau đó dùng con lai của chúng lai với nhau. Ký hiệu như sau: A/B/C/D tức là:
- Lai ba: Hai giống A và B lai với nhau rồi sử dụng con lai F1 lai với giống C (cây C có thể là cây cha hay mẹ tùy mục đích lai tạo). Ký hiệu như sau: A/B//C
- Hồi giao: Phương pháp này dùng các con lai F1 lai ngược lại với giống cha hoặc mẹ nhằm củng cố và tăng cường một số tính trạng đặc biệt nào đó di truyền từ cha hoặc mẹ vào các con lai. Nhược điểm cơ bản của phương pháp nay là thiếu giống cha mẹ cần thiết để chỉ cải tiến thêm một đặc tính nào đó mà thôi (De Datta, 1981). Phương pháp hồi giao đã được sử dụng trong chương trình lai tạo của IRRI để chuyển tính kháng bệnh lúa cỏ từ cây lúa hoang dại Oryza nivara sang những giống lúa lùn có kiểu cây thích họp và dùng được rộng rải trong việc chọn tạo giống lúa kháng rầy nâu. Năm 1977, nhiều giống lúa được phố biến có mang gen Bph-1, một gen đơn trội có tính kháng rầy nâu 1, hoặc Bph- 2, một gen đơn lặn kháng rầy nâu 2. Có thể nói rằng cách nhanh nhất và chắc chắn nhất để kết họp các gen này vào những giống tốt là phương pháp hồi giao (Jenning Coffman và Kauffman, 1979).
Phương pháp chọn lọc các thế hệ con lai
Các phương pháp chọn lọc thế hệ con lai phổ biến
- Phương pháp trồng dồn: (Hình 6.2): Các cá thể có các đặc trưng hình thái và nông học giống nhau sẽ được gom chung lại và trồng như là một quần thể duy nhất. Việc chọn lọc tiếp tục nhu thế từ thế hệ này sang thế hệ khác cho đến khi thuần. Phương pháp này được ứng dụng rất rộng rải ở Nhật Bản. Nói chung, việc chọc lọc ở các thế hệ con lai đầu tiên đối với các tính trạng di truyền số lượng như năng suất thường có hiệu quả thấp, đặc biệt trong trường họp chọn lọc cá thể. Ngược lại việc chọn lọc ở các thế hệ sau nhằm làm thuần giống thì có hiệu quả nhiều hơn đối với các đặc tính nay. Trong trường hợp như vậy, chọn lọc theo phương pháp trồng dồn ở những thế hệ đầu tiên tỏ ra thích hợp hơn phương pháp phả hệ đối với mục tiêu nâng cao năng suất, đặc biệt là trong chương trình chọn tạo giống cở nhỏ, khi kinh phí và phương tiện có hạn. Tiết kiệm lao động là lợi ích quan trọng nhất của phương pháp trồng dồn. Thêm vào đó, các quy trình rút ngắn chu kỳ chọn tạo giống trong nhà kính (RGA) chỉ có thể ứng dụng được bằng phương pháp trồng dồn mà thôi. Ưu điểm nổi bật của phương pháp này là đơn giản và tiện lợi. Tuy nhiên, sự cạnh tranh trong quần thể phân ly do sự khác biệt về kiểu hình và các đặc điểm sinh lý giữa các cá thể có thể làm giảm đi hoặc loại trừ những dạng phân ly có giá trị.
- Phương pháp gia phả (phả hệ): Phương pháp nay đã được sử dụng rộng rải và thành công nhất trong việc cải tiến giống lúa. Nó đòi hỏi nhiều thời gian để có thể đánh giá thường xuyên các cá thể ngoài đồng hoặc trong nhà kính từ vụ nay sang vụ khác, hầu có cơ sở vững chắc khi quyết định loại bỏ những dòng không thích hợp và tập trung nổ lực vào những dòng có giá trị. Trong phương pháp này, mỗi dòng được trồng thành những hàng riêng biệt với các dòng khác. Các cá thể được chọn từ mỗi dòng lai được trồng thành những hàng riêng biệt trong vụ kế tiếp. Công việc này được tiếp tục khi không còn sự phân ly trong quần thể nữa. Trong tất cả các phương pháp chọn tạo giống, phương pháp gia phả đòi hỏi người chọn giống phải quen thuộc với các đặc điếm của dòng đang sử dụng và sự tương tác giữa kiểu gen với điều kiện ngoại cảnh trên sự thể hiện các tính trạng. Cách ghi chép lai lịch từ những thế hệ đầu tiên cho phép nhà chọn giống có thể theo dõi đến từng hàng những cá thể đã chọn về khả năng di truyền một tính trạng nào đó. Tuy nhiên, phương pháp chọn lọc này không có hiệu quả cao đối với các tính trạng được kiểm soát bởi nhiều gen.
- Phương pháp rút ngắn các thế hệ lai: (RGA = Rapid Generation Advance). Phương pháp rút ngắn các thế hệ lai là một hình thức bổ sung của phương pháp trồng dồn. Bằng các kỹ thuật điều khiển nhiệt độ cao và quang kỳ ngắn thích họp, người ta có thể trồng được 2-3 thế hệ cây lai trong một năm. Không có sự chọn lọc nào trong thời gian nay. Đến thế hệ F5 hoặc F6 các quần thể trồng dồn được trồng trong các điều kiện môi trường khắc nghiệt hoặc áp lực cao của côn trùng và bệnh để đánh giá. Các cá thể có tính chống chịu tốt, có khả năng kháng côn trùng và bệnh cao được trồng riêng thành hàng đế đánh giá sâu hơn và lọc thuần.
² Phương pháp sử dụng lúa ưu thế lai
Ưu thế lai là sử dụng cây lai F1 để sản xuất, lợi dụng ưu thế về sức sống của hạt, sự sinh trưởng, năng suất và tính chống chịu vượt trội so với trung bình của cha mẹ, hoặc hơn hẳn cả cha mẹ tốt nhất hay là hơn hẳn giống đối chứng tuỳ yêu cầu của nhà chọn tạo giống (Nanda, 2001). Ưu thế lai đã được áp dụng rộng rãi và thành công trên bắp, kê và cao lương. Gần đây, nghiên cứu và ứng dụng ưu thế lai đã thu được nhiều thành công trên lúa.
Điều kiện sử dụng lúa ưu thế lai
Các yêu cầu cần thiết nhất đối với việc ứng dụng ưu thế lai là:
1. Sự hiện diện của đặc tính ưu việt thật sự ở thể hệ F1 nghĩa là con lai F1 tốt hơn cây cha hoặc mẹ tốt, chứ không phải chỉ là tốt hơn trung bình của 2 cha mẹ trong những trường hợp dị hợp tử hoặc trội hơn giống đổi chứng.
2. Có sẵn những dòng bất thụ đực di truyền tế bào chất và dòng phục hồi tính hữu thụ
3. Khả năng đậu hạt của các dòng bất thụ đực ở một tỉ lệ chấp nhận được thông qua sự thụ phấn chéo.
Vật liệu di truyền cần thiết
Quy trình sản xuất lúa ưu thế lai đòi hỏi có 3 dòng lúa đặc biệt:
- Dòng bất thụ đực di truyền tế bào chất (CMS = cytoplasmic-genetic male sterile - dòng A) là những cây mang một loại tế bào chất đặc biệt gây bất thụ kết hợp với alen mang gen hữu thụ lặn trong nhân (rfrf) sẽ sản xuất hạt phấn lép, nhưng bầu noãn và bộ nhị cái bình thường có thể thụ phấn, thụ tinh và tạo hạt nếu được giao phấn chéo.
- Dòng duy trì (maintainer - dòng B) có khả năng duy trì tính chất bất thụ của dòng CMS (dòng A) trong đời con lai. Dòng B có tế bào chất bình thường và nhân mang gen hữu thụ lặn. Thế hệ F1 của tổ hợp lai chéo A B sẽ vẫn duy trì tính bất thụ đực tế bào chất như cây mẹ (dòng A).
- Dòng phục hồi (restorer - dòng B) mang gen hữu thụ trội trong nhân và tế bào chất bất thụ hoặc bình thường. Thế hệ F1 của tổ hợp lai chéo, A B sẽ cho hạt phấn hữu thụ bình thường. Dòng bất thụ đực di truyền tế bào chất cũng thường được xem như là dòng bất thụ đực (A) và dòng duy trì (B) tương ứng của nó, chỉ khác nhau ở yếu tố trong tế bào chất mà thôi, yếu tố di truyền trong nhân cả 2 dòng hoàn toàn giống nhau (rfrf).Hình 6.5.
Quy trình sản xuất hạt ưu thế lai
Phương pháp sản xuất hạt lúa ưu thế lai được trình bày tóm tắt trong hình 6.5 gồm 3 bước sau đây:
Bước 1: Nhân dòng A như bước 3 có đủ lượng hạt giống cần thiết.
Bước 2: Nhân dòng B và R bằng phương pháp nhân giống thông thường
Bước 3: Nhân hạt lai A X R
Để tăng năng suất hạt lai, cần lưu ý:
- Điều chỉnh ngày gieo của 2 dòng để chúng trổ cùng một lúc.
- Tỉ lệ cây cho phấn (dòng R)/cây làm mẹ (dòng A) là một hàng dòng R xen kẻ 6 hàng dòng A. Tỉ lệ này có thể thay đổi tùy khả năng phối hợp của chúng, khả năng cho phấn của dòng R, điều kiện thời tiết và nhiều yểu tố khác.
- Các dòng lúa phải trồng thẳng góc với hướng gió.
- Cách ly ruộng sản xuất hạt giống khỏi các ruộng lúa khác từ 40-100m theo không gian và ít nhất 21 ngày theo thời gian để tránh lẫn tạp không kiểm soát được.
- Có thể cắt bớt lá cờ khi lúa trổ hoặc áp dụng dung dịch Gibberelin (30ppm) trước khi lúa trổ để kích thích bông lúa trổ thoát cao hẳn lên khỏi lá cờ sẽ dễ dàng nhận phấn chéo hơn.
- Khi lúa trổ vào những ngày trời yên tĩnh, ít gió có thể tăng cường thụ phấn chéo bằng cách dùng dây thừng kéo ngang trên ruộng lúa 3-5 lần vào thời điểm lúa tung phấn.
Nhiều giống lúa ưu thế lai đã được phát triển thành công ở Trung Quốc từ năm 1974 (Yuan và Fu, 1995). Người ta phải nghiên cứu xác định khả năng phối hợp của 1 tổ họp 3 dòng nay. Nhiều dòng đực bất thụ tế bào chất đã được xác định và phát triển thuộc nhóm indica và japonica. Một số dòng A nổi bật được xác định ở Trung Quốc như: Er- Chiu-Nam 1A, Zhenshan 97A, V20A, Yar-Ai-ZhaoA, Chan-Bao 1A, Lien-tong-TsaoA. Hai giống lúa của IRRI, IR24 và IR26 được xem như là các dòng phục hồi (R) rất hữu hiệu cho các dòng trên. Trung Quốc có thể xem là nước có nhiều thảnh công nhất trong việc ứng dụng kỹ thuật lúa ưu thế lai. Công tác nghiên cứu về các dòng này đã được bắt đầu ở Trung Quốc từ năm 1964 nhưng mãi cho đến năm 1974 thì việc sản xuất lúa ưu thế lai mới đạt được thành công thật sự có ý nghĩa. Trong năm 1978, diện tích trồng lúa ưu thế lai ở Trung Quốc lên đến 4,2 triệu ha. Trong thí nghiệm lúa ưu thế lai F1 có thể cho năng suất vượt hơn cha me tốt của nó từ 10-21%. Tuy nhiên, trong sản xuất trên diện rộng ở Trung Quốc, người ta ghi nhận mức tăng năng suất từ 20-30% cao hơn các giống lúa lai tạo theo phương pháp thông thường. Năng suất lúa cao nhất đạt được từ F1 ưu thế lai tạo theo phương pháp thông thường. Năng suất lúa cao nhất đạt được từ F1 ưu thế lai là 12 t/ha (Chang, 1979).
Ngoài lúa lai 3 dòng, hiện nay nhiều nhà nghiên cứu trên thế giới và đã phát triển kỹ thuật tạo giống lúa lai 2 dòng (Hoàng Tuyết Minh, 2002).
Hiện nay, lúa ưu thế lai đã được phát triển rộng rãi hằng chục triệu ha ở Trung Quốc, An Độ và nhiều quốc gia khác. Ở Việt Nam, lúa ưu thế lai (thường quen gọi là lúa lai) đã bắt đầu được nghiên cứu từ năm 1983 (Hoàng Tuyết Minh, 2002). Việc sử dụng lúa ưu thể lai trong sản xuất ở Việt Nam phát triển khá mạnh ở các tỉnh phía Bắc và một số tỉnh miền Trung từ những năm 1990 (bảng 6.2), với nguồn hạt giống chủ yếu nhập nội từ Trung Quốc. Gần đây, Công ty Bayer Crop Sciences đã du nhập và phổ biến giống lúa lai BTe-1, Trung tâm Nghiên cứu Lúa lai, Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam cũng đã nghiên cứu thành công và đưa vào sản xuất giống lúa lai 2 dòng TM4 (11S/MH.86).
Bảng 6.2. Diện tích và năng suất lúa ưu thế lai ở Việt Nam
Việt Nam cũng đã bắt đầu sản xuất được hạt giống lúa lai từ những năm 1990. Năng suất hạt lai khá thấp, nhưng dần dần được cải thiện thông qua việc chọn lọc các cha mẹ có khả năng phối hợp tốt hơn và hoàn thiện dần kỹ thuật sản xuất hạt lai (bảng 6.3).
Bảng 6.3. Diện tích và năng suất sản xuất hạt giống lúa ưu thế lai ở Việt Nam
² Phương pháp gây đột biến
Tia X, tia Gamma và Neutron là những bức xạ ion hóa rất hữu hiệu trong việc gây đột biến. Ethyl-methane sulfonatem (EMS) là một trong số nhiều tác nhân hóa học gây đột biến đã và đang được sử dụng trong cải tiến giống lúa. Gây đột biến là một phương pháp hỗ trợ rất có giá trị trong công tác chọn tạo giống lúa, đặc biệt là khi người ta muốn cải tiến 1 hoặc 2 đặc tính có thể xác định dễ dàng trong 1 giống lúa đã thích nghi rất tốt.
Phương pháp đột biến có từ 3 ưu điểm (IAEA, 1971)
1. Nó có thể cải tiến một đặc trưng nào đó của giống mà không làm ảnh hưởng đáng kể đến toàn bộ sinh trưởng của nó và thời gian cần thiết cho những cải tiến như vậy ngắn hơn nhiều so với trường hợp chỉ dùng phương pháp lai tạo thông thường.
2. Nó tiêu biểu cho 1 phương pháp độc nhất có thể thực hiện được để tạo ra một đặc tính mới mà không thể tìm thấy trong các quần thể lúa tự nhiên. Đây là một phương pháp dễ làm nhất và nhanh chóng nhất nếu đặc tính mong muốn nằm trong một kiểu gen không thích hợp.
3. Nó tạo ra khả năng phá vở các liên kết gen chặt, tạo điều kiện chuyển vị và tái tổ hợp các gen.
Người ta đã áp dụng thành công phương pháp đột biến để thay đổi các đặc tính nông học quan trọng như chiều cao, thời gian trổ và chín, tính kháng bệnh và gia tăng trọng lượng hạt và hàm lượng protein trong gạo. Bảng 6.4 liệt kê một vài giống lúa đã được phát triển thành công từ phương pháp gây đột biến ở một số nước trên thế giới.
Bảng 6.4. Các giống lúa đột biến thành công
Theo tổ chức Nguyên tử và năng lượng thế giới (IAEA) thì đến năm 1991 đã có 278 giống lúa chọn tạo bằng phương pháp đột biến được đưa vào sản xuất. Ở Việt Nam, cũng đã có một số giống lúa đột biến thành công đã được trồng đại trà đặc biệt ở miền Bắc Việt Nam như VN10, DT10, DT11, A20, Xuân số 4, Xuân số 5,....
² Phương pháp cấy mô
Kỹ thuật này sử dụng các tế bào dinh dưỡng từ đỉnh sinh trưởng hoặc các bộ phận non của cây cấy vào môi trường dinh dưỡng thích họp để tạo ra các callus (nhóm tế bào sống) nhị bội. Các tế bào nhị bội này có thể được xử lý bằng các chất gây đột biến và được thanh lọc trong ống nghiệm (in vitro) để chọn ra những đột biến có tính chống chịu tốt với thuốc diệt cỏ, phèn mặn, thiếu dinh dưỡng, độc chất và những hạn chế về năng suất khác (De Datta, 1981).
Kỹ thuật này cũng có thể dùng các bao phấn non đặt trên môi trường dinh dưỡng căn bản cho tế bào cây và thêm vào đó một số chất điều hòa sinh trưởng như 2,4-D và Naphtalene acetic acid (NAA). Các tế bào đơn bội phát triển thông qua việc cấy bao phấn sẽ tạo ra những cây thuần chủng. Người ta thấy rằng, khoảng 40% các cây phát triển từ các callus đơn bội này trở thành cây nhị bội do việc nhân đôi nhiễm sắc thể (Chromosomes) khi phân hóa thành cây. Vì các cây có được từ việc cấy bao phấn là những cây thuần chủng nên người ta có thể thanh lọc ngay lập tức tính kháng sâu bệnh, các đặc tính nông học và tiềm năng năng suất. Các dòng nổi bật có thể được nhân ra nhanh chóng thông qua các chương trình nhân giống thông thường vì chúng sẽ không còn phân ly ở các thế hệ sau. Tuy nhiên, cấy mô có 3 khó khăn chính:
1. Khả năng di truyền các đặc tính hình thái của cây cấy mô có thể bị mất nhanh chóng trong quá trình canh tác liên tục.
2. Chỉ một tỉ lệ nhỏ các bao phấn có thể tạo callus.
3. Vài cây có thế bị bạch tạng (albino), số cây xanh bình thường phát triển từ các callus biến thiên từ 5-90%
Ở Trung Quốc vài giống lúa mới như Mu-hua 1 (Heilongjiang/Sin-siu Shanghia) và Wan-dan 7 (Guangxi) là những giống được phát triển từ việc cấy bao phấn của các dòng lai ưu tú (Shen, 1980 trong De Datta, 1981).
Ngoài ra, hiện nay, với sự tiến bộ của công nghệ sinh học di truyền phân tử, người ta còn áp dụng các phương pháp cải tiến giống hiện đại như chuyển nạp gen. Đã có một số kết quả nổi bật trên đậu nành (với gen chống bệnh rĩ) và trên bắp (với gen giàu lysine). Các giống đậu nành và bắp biến đối gen nay được sử dụng rất phổ biến ở Mỹ và Trung Quốc. Đối với lúa người ta đã ứng dụng việc chuyển nạp gen thành công để tạo ra giống lúa giàu Vitamin A (giống lúa Golden rice) của công ty Monsanto (Mỹ). Đây là phương pháp cải tiến giống tích cực và chủ động hoàn toàn theo ý muốn con người, dựa vào việc thay đổi cấu trúc ADN của nhân tế bào. Người ta có thể chuyển một đoạn hay cả gen quyết định một tính trạng nào đó từ cây nay sang cây khác bằng cách sử dụng “súng bắn gen” trực tiếp vào vị trí nhất định trên sợi ADN hoặc nhờ một loại virus chuyên biệt mang đoạn gen cần thiết đến và gắn vào vị trí thích hợp được xác định trên sợi ADN. Tuy nhiên, do cấu trúc di truyền ADN bị thay đổi, nên việc sử dụng còn bị hạn chế bởi nhiều quốc gia do lo sợ nguy cơ về di truyền không kiểm soát được cho động thực vật và con người. Ớ Việt Nam, hiện nay việc ứng dụng công nghệ gen như vậy còn giới hạn trong nghiên cứu mà thôi.
4.2.4 Tiến trình cải tiến giống
(Nguyễn Ngọc Đệ chương 6)
Xác định mục đích của chương trình cải tiến giống lúa
Mọi tiến trình cải tiến giống lúa đều bắt đầu bằng việc xác định được mục đích, yêu cầu, mục tiêu dài hạn và trước mắt của nó. Mục đích phải rõ ràng, chính xác nhằm đáp ứng được yêu cầu cụ thể của thực tiễn sản xuất ở một vùng, một khu vực, một tiểu vùng sinh thái hoặc một kiểu canh tác gì đó. Mục tiêu có thể là năng suất cao, phẩm chất tốt, kháng rầy nâu, kháng sâu đục thân, kháng bệnh cháy lá, đốm vằn, chịu phèn mặn, ngập, khô, hạn,... Mục đích càng cụ thể càng dễ dàng trong việc chọn nguồn vật liệu ban đầu và phương pháp lai tạo.
Các nguồn vật liệu ban đầu
Thông qua chương trình đánh giá và sử dụng di truyền của quốc gia và quốc tế để chọn vật liệu ban đầu phù họp với mục đích đã đề ra. Công tác nay đòi hỏi phải điều tra, sưu tập, bảo quản và đánh giá các nguồn gen bản xứ kể cả các loài lúa hoang dại và tham khảo các thông tin về quỹ gen trên thế giới. IRRI là một trong các trung tâm thông tin và nghiên cứu quốc tế về nguồn gen trên lúa rất phong phú và đáng tin.
Lai tạo và chọn lọc
Cần chọn phương pháp thích hợp cho mục đích, yêu cầu của chương trình cải tiến giống lúa đã đề ra. Có được phương pháp đúng và phù họp sẽ giúp ta dễ dàng và nhanh chóng đạt được kết quả.
Quan sát sơ khởi
Sau bước lai tạo và chọn lọc người ta có được các dòng thuần mong muốn. Công việc tiếp theo là tổ chức đánh giá sơ khởi các đặc tính thích nghi, chống chịu, khả năng cho năng suất của chúng ngoài đồng cùng với các giống lúa đối chứng là các giống hiện phố biến nhất trong khu vực và có các đặc trưng tiêu biếu thỏa mãn mục đích chọn giống của chương trình để có cơ sở so sánh, đánh giá. Trong thí nghiệm quan sát sơ khởi có thể bao gồm hàng trăm dòng mới cùng với 2-3 giống đối chứng nhiễm, kháng hoặc năng suất cao... và thường không cần phải lặp lại.
Trắc nghiệm hậu kỳ
Các dòng tốt được đánh giá và rút ra từ các thí nghiệm quan sát sơ khởi được trồng so sánh với giống đối chứng trong nhiều điều kiện khác nhau tùy mục đích chọn giống. Trắc nghiệm hậu kỳ đòi hỏi kích thước lô lớn hơn thường là 10-15m2 cho mỗi giống trên mỗi lần lặp lại và thường được lặp lại 3-4 lần. Số lượng các dòng để đánh giá trong trắc nghiệm hậu kỳ ở bước này trung bình là 50 và thường được tiến hành ở trạm trại nghiên cứu, nơi có điều kiện quản lý và đánh giá tốt hơn.
So sánh năng suất
Các dòng tốt chọn được từ trắc nghiệm hậu kỳ được đưa đi so sánh năng suất nhiều nơi trên ruộng nông dân trong điều kiện sản xuất thực tế. số lượng giống/dòng ít hơn (10-20 giống/dòng), diện tích lô lớn hơn (20-30 m2), lặp lại 3-4 lần và hầu hết các điều kiện canh tác giống như nông dân đang áp dụng trong khu vực. Năng suất cuối cùng là chỉ tiêu được lưu ý nhiều nhất trong giai đoạn này.
Thử nghiệm khu vực hóa
Các giống nổi bật ở từng khu vực trong thí nghiệm so sánh năng suất được chọn ra và so sảnh trên diện tích lớn hơn tại nhiều điểm có điều kiện môi trường và canh tác tương tự như điểm so sánh năng suất; có hoặc không có lặp lại ở mồi điểm. Trong bước này, bộ giống thử nghiệm có thể khác nhau theo từng điều kiện cụ thể của từng khu vực. Khoảng 5-10 giống/dòng được bao gồm trong bước này.
Sản xuất thử
Kế thừa kết quả từ thử nghiệm khu vực hóa 2-3 giống/dòng tốt nhất được chọn ra và nhân rộng trong sản xuất, đồng thời tiếp tục theo dõi khả năng thích nghi và tính chống chịu của nó trong điều kiện sản xuất của nông dân.
Hình 6.6. Sơ đồ tổng quát tiến trình công tác chọn tạo giống có sự tham gia của người dân ở ĐBSCL do Viện nghiên cứu phát triển ĐBSCL, Đại học Cần Thơ thực hiện từ những năm 1994
Sản xuất đại trà
Đây là bước cuối cùng trong chương trình chọn tạo giống mới. Nông dân sẽ trồng đại trà trên cả nông trại, cả cánh đồng, cả khu vực,...các giống/dòng lúa đã thông qua sản xuất thử và được kết luận tốt hoặc chấp nhận được.
4.3 Giống lúa tốt hiện nay
Việt Nam vượt trội trong khu vực Đông Nam Á nhờ hệ thống thủy lợi được đầu tư cải thiện đáng kể cũng như việc ứng dụng nhanh các tiến bộ kỹ thuật mới về giống, phân bón và bảo vệ thực vật. Lúa là cây trồng cổ truyền và chủ lực của Việt Nam chiếm 61 % diện tích trồng trọt cả nước và 80 % nông dân Việt Nam là nông dân trồng lúa. Trong Mười biện pháp kỹ thuật thâm canh lúa thì giống lúa là một trong những yếu tố quyết định đến sự sinh trưởng, phát triển, năng suất, chất lượng và sản lượng lúa gạo.
Theo báo cáo của Cục Trồng trọt (Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn) năm 2015, diện tích đất lúa Việt Nam đạt 4,0 triệu ha, tổng diện tích canh tác lúa là 7,66 triệu ha. Giống lúa đưa vào sản xuất là 255 giống (gồm 155 giống lúa thuần, 81/85 giống lúa lai, lúa nếp là 19/22 giống). Tuy nhiên chỉ có 66 giống lúa chính gồm 46 giống lúa thuần, 5 giống nếp và 15 giống lúa lai, chiếm 91% tổng diện tích.
8 giống lúa của Việt Nam trong 12 giống lúa chính, phổ biến (chiếm 47% tổng diện tích gieo trồng lúa trong cả nước) là các giống lúa IR50404, OM6976, OM4900, OM5451, OM4218, OM5954, BC15 và TH 3-3. Lúa Việt Nam đang tái cơ cấu sản xuất theo hướng nâng cao chuỗi giá trị sản phẩm gạo.
Từ 2000 đến 2010
Năng suất lúa đạt từ 4 lên 5 tấn/ha, hay tăng thêm 1 tấn nữa. Đặc điểm của giai đoạn này là cả diện tích canh tác lúa lẫn diện tích gieo trồng đều giảm do công nghiệp hóa và đô thị hóa. Hệ số tăng vụ bình quân đã tăng lên 1,8 đến 1,9 ở ĐBSCL đã vượt 2, do diện tích làm 3 vụ lúa/năm chiếm khoảng 0,4 - 0,5 triệu ha, hay khoảng 20% - 25% diện tích canh tác lúa của vùng này.
Theo thống kê năm 2010, cơ giới hóa làm đất trồng lúa đạt 75%, tưới lúa chủ động 85%, sấy lúa hè thu 39%, và gieo sạ đạt 20%. Lượng gạo xuất khẩu của Việt Nam ta lại tăng thêm một bước thần kỳ tiếp và đến năm 2010, gạo từ ĐBSCL là chính và đã góp phần quyết định xuất được 6,7 triệu tấn, kim ngạch xuất khẩu gần 3,2 tỷ USD.
Chất lượng và thương hiệu gạo Việt.
Việt Nam tuy năng suất lúa năm 2015 đã đạt 5,77 tấn/ha với tổng sản lượng lên tới hơn 45 triệu tấn/năm, đáp ứng đủ nhu cầu an ninh lương thực cũng như xuất khẩu, nhưng vẫn chưa có tên trên bản đồ thương hiệu gạo của thế giới. Nguyên nhân chủ yếu là do chất lượng và năng suất của giống lúa Việt Nam chưa đạt chuẩn so với các giống lúa khác trên thế giới. Về năng lực công nghệ, Việt Nam chỉ đạt 38% về công nghệ đối với vật liệu khởi đầu, 53% về công nghệ tạo biến dị di truyền, và 57,4% về công nghệ đột biến so với thế giới… kém xa so với các nước có truyền thống xuất khẩu gạo như Nhật Bản, Thái Lan, Trung Quốc và Hoa Kỳ.
Chọn tạo khảo nghiệm phát triển các giống siêu xanh thích ứng với biến đổi khí hậu, có năng suất cao, phẩm chất gạo tốt đủ tiêu chuẩn xuất khẩu, thời gian sinh trưởng từ 90-100 ngày, chống chịu với một số sâu bệnh chính. Chọn giống tốt phù hợp, nắm vững đặc tính giống là yêu cầu cấp thiết
4.4 Nghiên cứu di truyền giống lúa
4.5 Quy phạm khảo nghiệm DUS giống lúa
http://pvpo.mard.gov.vn/ImageNews/201308280844QCKT%20DUS%20lua%20_chot_.pdf
4.6 Quy phạm khảo nghiệm VCU giống lúa
http://tieuchuan.mard.gov.vn/Documents/Uploads/QCVN%2001-55-2011-BNNPTNT.doc
CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM
TÀI LIỆU THAM KHẢO
No comments:
Post a Comment