Lịch sử phát triển giống lúa ưu thế lai 3 dòng
a-Phát hiện và cơ chế
Năm 1964, Yuan
Longping lần đầu tiên đưa ra ý tưởng sử dụng
các ưu thế lai trên cây lúa và bắt đầu nghiên cứu về lúa lai ở
Trung Quốc.
Trong tháng 11/1970, các nhà nghiên cứu Trung Quốc phát hiện một giống lúa có nhị
đực bất thụ thuộc loài lúa hoang (Oryza
sativa f. spontanea) mọc tự nhiên ở trang trại lúa Nanhong trên đảo Hải Nam
và sau đó cũng tìm thấy ở các tỉnh phía Nam Trung Quốc. Giống lúa này có một
loại tế bào chất đặc biệt, mang kiểu di truyền tế bào chất gây ra vô sinh ở bộ
phận đực của hoa lúa thông qua tương tác với hạt nhân. Giống lúa này được đặt tên là "lúa hoang với phấn hoa chết
yểu" và viết tắt là WA.
Với tính chất của
cây lúa có nhị đực bất thụ (WA) khi mọc trong tự nhiên nó sinh sản vô tính, vẩn
trổ bông với hoa lúa đầy đủ các bộ phận nhưng không tự thụ phấn được, cây lúa
có kiểu di truyền WA gọi là dòng (A).Dùng hạt phấn của cây lúa có kiểu di
truyền tốt (dòng B) thụ phấn vào vòi nhụy của cây WA (dòng A) ta sẽ có hạt lúa
mọc mầm và phát triển bình thường nhưng vẩn duy trì gen đực bất thụ WA được
viết tắt là (CMS). Khi dùng dòng CMS làm cây mẹ cho thụ phấn với cây bố bình
thường (R) ta sẽ có cây lai F1 với công thức sau: (A x B) x R => F1.
Trong
đó:
A:
Là dòng có gen nhị đực bất thụ từ lúa hoang dại có trong tự nhiên (WA).
B:
Là dòng truyền gen tốt bố 1 để tạo để tạo ra hạt duy trì gen đực bất thụ .
(AxB):
là sản phẩm trung gian để làm cây mẹ có gen đực bất thụ.
R:
Là dòng truyền gen tốt bố 2 và còn gọi là dòng phục hồi.
(A
x B) x R =>F1 có sự tham gia của ba dòng A, B, R nên gọi là phương pháp lai
3 dòng hay hệ thống lai CMS.
.Vấn
đề then chốt của kỹ thuật lai ba dòng là phải tìm được dòng A (WA) bất thụ
tuyệt đối, chọn được dòng B tốt để tạo ra sảm phẩm trung gian CMS tốt và chọn
được dòng bố R tương thích về thời gian sinh trưởng với dòng CMS.
Năm 1972, nhóm đầu tiên của dòng CMS mới tạo ra như Erjiunan1 , Zhenshan 97, V20A được phát triển bằng cách sử dụng WA
là dòng cung cấp gen đực bất thụ.
Năm 1973, nhóm đầu tiên của dòng
phục hồi được chọn là các giống Taiyin, IR24, IR661 và đã được sàng lọc thông qua phương pháp kiểm tra trực tiếp. Vào năm 1974 các giống ưu
thế lai mạnh
như Nanyou 2, Nanyou 3 đã được phát hành. Những phối hợp này cho thấy khả năng
tăng sản lượng đáng kể trong việc sản xuất thử nghiệm.
b-Quy trình sản xuất lúa lai 3 dòng
Hệ thống tạo giống ưu thế lai CMS được gọi
là hệ thống lai 3 dòng vì nó đòi hỏi phải có 3 dòng lúa:
1-Dòng CMS (cây mẹ đực bất thụ)-dòng A
2-Dòng duy trì-dòng B
3-Dòng phục chế-dòng R.
Cây lúa lai F1= ((AxB) X R)
Hệ thống này đang được sử dụng trong tất
cả các quốc gia sản xuất lúa lai hiện nay. Tuy nhiên, có một số nhược điểm. Nó phức tạp, có rất ít dòng WA để tạo ra
dòng CMS và các nhà khoa học đang khó
xác định dòng duy trì và dòng phục chế tốt .
Quy trình sản xuất hạt giống lúa lai
ba dòng được mô tả dưới đây có thể được sử dụng như một phương châm.
1-Lựa chọn vùng địa lý và mùa trồng cho ruộng sản xuất giống lúa lai
Chọn khu vực có những điều kiện tốt
nhất và thời vụ để cây bố, mẹ có điều kiện ra hoa và phát tán phấn hoa. Các
điều kiện khu vực và thời vụ tốt nhất gồm:
-Có đầy đủ ánh sáng vào mùa trổ hoa,
phơi màu.
-Nhiệt độ trung bình 24-28oC.
Nhiệt độ cao hơn 30oC và thấp hơn 23oC có hại cho quá
trình ra hoa, thụ tinh và thụ phấn chéo.
-Ẩm độ không khí tương đối 70-80%.
-Biên độ nhiệt giữa ngày và đêm 8-10oC.
2-Lựa chọn ruộng sản xuất hạt giống
Chọn những ruộng thích hợp nhất cho
việc trồng lúa. Gồm các yêu cầu sau:
-Có độ màu mỡ từ trung bình đến tốt.
-Có diện tích đạt yêu cầu, mặt bằng
tốt, bờ ruộng thẳng gốc.
-Chủ động tưới tiêu nước.
-Bảo vệ an toàn khỏi gia súc, gia
cầm, chim, chuột.
3-Cách ly
-Xa ruộng sản xuất lúa khác trên gió
500m, xa ruộng dưới gió 100 m.
-Tốt nhất nên cách ly bằng các rào
cản tự nhiên và cây trồng khác.
4-Chuẩn bị ruộng mạ
-Làm đất kỹ, bón phân hữu cơ trước
khi làm đất lần cuối.
-Ruộng mạ cây mẹ khoảng 150 kg
giống/ha.
-Ruộng mạ cây bố khoảng 110-120
kg/ha.
-Thời gian gieo cây mạ làm bố và cây
mạ làm mẹ phải tính toán sau cho đến thời kỳ trổ hoa, phơi màu, thụ phấn, thụ
tinh phải trùng khớp.
-Tránh thời kỳ trổ hoa rơi vào các
mùa rét hoặc quá nóng hay mưa, bão.
-Chăm sóc cây mạ bố, mẹ khỏe, phát
triển tốt.
-Phân bón và bảo vệ thực vật như đối
với cây mạ bình thường
-Cây mạ của dòng bố, mẹ phải đạt
chuẩn.
-Giống dưới 100 ngày tuổi mạ khoảng
20-25 ngày. Giống trên 100 ngày tuổi mạ khoảng 25-30 ngày.
5-Cấy
-Bố trí hàng: Cây mẹ 10 đến 12 hàng,
cây bố 2 hàng. Khoảng cách hàng 20 cm.
-Khoảng cách cây: Cây mẹ cách nhau
15 cm, cây bố cách nhau 10 cm.
-Mỗi hóc nên cấy 2 tép.
-Hướng hàng nên thẳng góc với hướng
gió.
6-Phân bón và bảo vệ thực vật
-Cần bón phân đầy đủ, cân đối, có
nhiều phân hữu cơ càng tốt.
-Lượng phân nguyên chất cần khoảng
200 kg Đạm (N) , 50 kg Lân (P2O5), 150 kg Kali (K2O).
Trong đó 90% lượng phân như liều cơ bản, 10% bón khi lúa vừa trổ.
-Bảo vệ thực vật như lúa thường.
7-Cắt lá
-Lá của cây bố và cây mẹ cao hơn
bông lúa là trở ngại chính cho quá trình phát tán hạt phấn hoa đực nên cắt 1/3
đến 1/2 lá cờ 1-2 ngày trước khi lúa phơi màu (thường cây bố, mẹ trong lai ba
dòng là cây khoe bông để để dể giao phấn).
8-Phun GA3
-Phun cho
cây bố, mẹ với 75 gam GA3 /ha
với nồng độ 60 ppm hoặc nhiều hơn chút ít để tăng chiều dài bông, chiều dài
cuốn phấn và chiều dài vòi nhụy để cây mẹ dể thụ phấn
9-Khữ lẩn
-Loại bả những cây bị bệnh, khuyết tật,
dị hình trước khi lúa trổ bông và thụ phấn
10-Thụ phấn bổ sung (dây kéo, nẹp tre).
-Cây
bố tự thụ phấn và hạt lúa từ cây bố được bỏ đi.
-Cây
mẹ hạt phấn bất thụ nên vòi nhụy chờ hứng hạt phấn từ cây bố ngay lúa vỏ trấu
mở ra.
-Hạt
phấn từ cây bố tự bay theo gió và xác suất rơi vào vòi nhụy trong vỏ trấu của
hoa mẹ rất thấp.
-Cần
dùng sợi dây thừng có đường kính khoảng 5 mm kéo dọc theo hàng của cây đực để
rung cho rụng phấn, lô nhỏ nên dùng thanh tre để kéo. Vào thời đểm hoa nở rộ
kéo cách 30 phút 1 lần, thời gian thụ phấn bổ sung kéo dài 5-7 ngày.
-Để
thụ phấn chéo có hiệu quả thường chọn dòng bố có chiều cao hơn hẳn dòng mẹ.
11-Thu hoạch hạt giống
-Thu hoạch hàng cây bố trước để
tránh lẩn cơ giới. Hạt hàng bố là lúa lương thực, hạt hàng mẹ là lúa lai F1.
-Ruộng giống F1 có thể đạt năng suất
từ 1-3 tấn/ha.
12-Đóng gói, bảo quản và phân phối
-Sản xuất lúa lai là công nghệ tiên
tiến nên chỉ có nhà làm giống chuyên nghiệp mới sản xuất được.Do đó hạt giống
sau thu hoạch được sấy khô, sàn lọc, đóng gói và bảo quản một cách an toàn, bảo
đảm sự nẩy mầm cao nhất.
-Sản suất hạt giống lúa lai và sản
xuất lúa lai là một hoạt động có tính chuyên nghiệp và xã hội hóa cao, do đó
giữa nhà sản xuất hạt giống lúa lai, người trồng lúa lai và người tiêu thụ hạt
gạo lúa lai là một chuổi mắt xích ràng buộc đòi hỏi chất lượng bảo đảm và uy
tín lẩn nhau. Một mắt xích trục trặc thì các mắt xích khác cũng bị phá sản.
c-Khó khăn và thách thức trong cách lai 3 dòng
Mặc dù những thành tựu to lớn đã
được thực hiện trong sản xuất lúa lai ba dòng, cũng tồn tại một số khó khăn và
thách thức trong phát triển của nó . Tóm lại, các vấn đề chính như sau:
1-Năng suất lúa lai 3 dòng vẩn còn trì trệ
Kể từ khi năng suất của lúa lai đạt
6,6 tấn /ha ở Trung Quốc vào năm 1986, trong nhiều năm năng suất vẩn không tăng
thêm đáng kể. Năng suất bị hạn chế chủ yếu là do nguồn tài nguyên di truyền
chưa được khai thác đúng mức.
2-Trở ngại đa khu vực
Trong năm 1991, diện tích lúa lai ở
Trung Quốc đạt đến đỉnh cao của nó ở mức 17,6 triệu ha, nhưng sau đó giảm còn
15,5 triệu ha . Những lý do chính là lúa lai japonica ở
vùng ôn đới chỉ tăng hơn 10 % năng suất so với lúa japonica thường nên người
nông dân không được hưởng lợi.
Các vùng trồng lúa trong phạm vi 10º
Vĩ độ Nam đến 10º Vĩ độ Bắc lúa lai chỉ tăng 10% năng suất nên không thu hút
được nông dân. Vì thế lúa lai chỉ trồng được ở miền Bắc và Miền Trung Việt Nam,
Miền Bắc Ấn Độ. Còn ở miền Nam Việt Nam, Miền Nam Ấn Độ, Thái Lan, Malaysia,
Indonesia, Srilanca...người nông dân không tha thiết với lúa lai vì năng suất
không tăng hơn 10%.
3-Chất lượng hạt lúa còn thấp
Với mức sống ngày càng tăng của
người dùng gạo ở Trung Quốc và Châu Á ngày nay đòi hỏi chất lượng hạt gạo cần
được cải thiện. So với gạo thông
thường, lúa lai có chất lượng hạt kém hơn và giá bán thấp hơn. Làm thế nào để phát triển lúa lai có
năng suất cao và chất lượng hạt tốt vẫn là một thách thức cho các nhà lai tạo.
4-Người nông dân không được hưởng lợi từ lúa lai
Mặc dù trồng lúa lai năng suất có
nâng cao từ 10-30%, nhưng với giá bán lúa hàng hóa rẽ hơn và tiền mua giống cao
hơn nên lợi nhuận của người nông dân không gia tăng. Lúa lai góp phần gia tăng
sản lượng gạo cho an ninh lương thực và giải quyết số lượng đáng kể việc làm
cho nông dân tham gia sản xuất lúa giống. Nhưng suy cho cùng phần hưởng lợi chủ
yếu thuộc về nhà sản xuất và phân phối lúa giống.
