Sơ đồ sản xuất lúa lai F1 hệ hai dòng

Dòng EGMS

Dòng EGMS

Dòng cho phấn

Dòng cho phấn

F1

Tự thụ Tự thụ

I. Lai tạo dòng mẹ• Lúa lai hệ hai dòng là bước tiến mới của loài

người trong công cuộc ứng dụng ưu thế lai ở cây lúa.

• Sử dụng dòng mẹ là dòng bất dục đực chức năng di truyền nhân mẫn cảm với môi trường (EGMS), bao gồm kiểu bất dục đực chức năng di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt độ (TGMS) và bất dục đực chức năng di truyền nhân mẫn cảm với ánh sáng (PGMS)

Rất cần thiết phải lai tạo dòng mẹ

1.1 Lai tạo dòng mẹ TGMS

• Dòng TGMS là dòng bất dục đực cảm ứng nhiệt độ. Gen kiểm tra tính bất dục đực nằm trong nhân tế bào là một cặp gen lặn: tms.

• Ở vào thời kỳ mẫn cảm:

Nếu nhiệt độ môi trường tăng cao thì gen tms hoạt động gây bất dục

Nếu nhiệt độ môi trường giảm xuống thấp thì gen tms hoạt động theo hướng ngược lại là gây nên tính hữu dục đực.

• Sơ đồ ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự biến đổi chức năng hoạt động của gen tms

• Ghi chú: BLT: nhiệt độ giới hạn sinh học dưới

BUT: nhiệt độ giới hạn sinh học trên

CFP: điểm nhiệt độ tới hạn gây hữu dục

CSP: điểm nhiệt độ tới hạn gây bất dục

(giải thích sơ đồ: trang 96 - chọn giống lúa lai)

Nhiệt độ thấp

Bất dục sinh lý

Hữu dục do gen tms điều khiển

Chuyển hoáBất dục do gen tms điều khiển

Bất dục sinh lý

Nhiệt độ cao

BLT CFP CSP BUT

a. Tiêu chuẩn của dòng TGMS tốt• Khả năng nhận phấn ngoài tốt• Phải có số lượng cá thể đủ lớn ít nhất là 1000

cây đồng nhất, ổn định về các tính trạng nông sinh học

• Số cây bất dục trong quần thể phải đạt 100% hoặc tỉ lệ hạt phấn bất dục phải đạt trên 99,5%

• Trong điều kiện tự nhiên sự biến đổi hữu dục phải rõ ràng (24oC), phải có một thời kỳ bất dục kéo dài ít nhất 30 ngày liên tục

• Trong điều kiện hữu dục thì dòng TGMS phải có tỷ lệ hạt mẩy trên 60%

* Cấu trúc kiểu cây:

- Lá công năng, lá thứ 3 phải đứng (dài bằng lá đòng)

- Góc lá đòng trên 90oC sau khi phun GA3

- Lá thẳng, lá đòng cao nhất là 30cm, không lòng mo

- Thân: to, cứng, khả năng đẻ nhánh (3 – 4 nhánh hữu hiệu) Quần thể kín khi trổ

- số hoa/bông: 150 – 155 hoa

- Khối lượng 1000 hạt: 22g

- Năng suất hạt dòng mẹ: trên 3.6 tấn/hahạ giá thành hạt mẹ

- Chống chịu rét và chua, chống bệnh bạc lá, đạo ôn, rầy nâu

b. Lai tạo dòng mẹ (chuyển gen dòng TGMS) Phương pháp lai:• Hiện nay phát hiện 5 gen tms và sử dụng tương

đối hiệu quả là gen tms3, tms5• Vd: chuyển gen tms vào một giống tốt (G1)

TGMS-G1

Tms là một cặp gen ẩn nằm trong nhân phản ứng với điều kiện nhiệt độ mà gây ra hữu dục hoặc bất dục

Lai một dòng TGMS với một giống bất kì nào đó sẽ cho con lai F1 hữu dục

TGMS G1

F1 hd (100%)

tự thụF2 chọn cây bd (đánh giá khả năng nhận phấn)

Lai lại với G1

BC1F2 (hd)

tự thụ

BC1F3 chọn cây bd lai lại với G1 (tương tự như ở F2)

BC2F3 (hd)

BC2F4

BC6 Đã biến G1 thành dòng TGMS-G1

x

x

x

x

x

Thời gian: 3 vụ ( khoảng 4 năm )

Phương pháp dùng maker phân tửTGMS G1

F1 hd (100%)

F2 chọn cây bd (đồng hợp thể về kiểu gen TGMS)

F2 / G1 (F2 lai lại với G1)

BC1F2 đánh dấu cây, lấy lá sớm để phân tích DAN (giai đoạn mọc 2 – 3 lá)

Chạy điện di sẽ xuất hiện vạch (dị hợp thể nhưng chúng ta có thể biết được cây mang gen tms)

Những cây chọn / G1

Khoảng BC5, BC6 Dòng chọn ra là dòng TGMS-G1

(Mất khoảng 2 năm và xác định chính xác hơn cây mang gen cần chuyển)

x

x

/

II. Lai tạo dòng bố

2.1. Yêu cầu của một dòng bố mới: là tính khác biệt của dòng bố, thể hiện:

• Các yếu tố cấu thành năng suất: số bông hữu hiệu, khối lượng 1000 hạt, tỉ lệ hạt chắc

• Kiểu cây: bố cao hơn mẹ 20cm, chiều cao cây, cấu trúc lá, cấu trúc bông

• Khả năng thích ứng: có phổ sinh thái rộng

• Vd:

OM

(ở miền nam – có tính kháng rầy)

bố ở miền bắc

Từ đó tạo dòng bố mang cả tính trạng ở miền bắc và tínth kháng rầy

x

2.2.Quá trình lai:• Phải tiến hành lai bằng tay do hạt phấn của các dòng

đem lai để tạo dòng bố mới đều là hạt phấn hữu dục phải khử đực bằng tay

• Sau khi lai ta thu được F1 đem trồng toàn bộ thu được F2

Yêu cầu số lược F2 phải đủ lớn

• Từ F2 chọn các cá thể mang nhiều đặc điểm tốt (mang các tính trạng mà người lai mong muốn)

• Vd: người lai mong muốn dòng bố 9311 có thêm tính kháng bạc lá

9311 IRBB (chưa gen kháng bạc lá)

F1 (đem trồng toàn bộ)

F2 (số lượng F2 phải đảm bảo đủ lớn)

Chọn các cá thể mang tính trạng mong muốn (thử khả năng kháng bạc lá)

Thu được giống 9311 có thêm tính kháng bạc lá (dòng bố mới)

x

* Một số quan điểm hiện nay về một dòng bố tốt:• Dòng bố phải đẻ khoẻ vì tính đẻ khoẻ của bố sẽ

di truyền toàn bộ cho con lai• về yếu tố cấu thành năng suất: thì số bông hữu

hiệu là quan trọng nhất• Khối lượng 1000 hạt phải lớn• Vd: để tạo con lai có khối lượng 1000 hạt là 25g

thì tối thiểu ở cây bố phải có khối lượng 1000 hạt là 27g

• Số hạt chắc/ bông: tính trạng này thường khó cải tạo

III. Thí nghiệm đánh giá dòng bố

Bao gồm các bước: Đánh giá tập đoàn: tập đoàn gồm bố 1, bố 2,

bố mới tạo thành• Đánh giá để xem điểm khác biệt: sử dụng

phương pháp chọn lọc cá thể

Ưu điểm của phương pháp này là nhanh tạo dòng thuần

Nhược điểm: dễ mất nguồn gen

• Tiếp tục sử dụng phương pháp chọn lọc cá thể thì đến F4 ta đã thu được một dòng khá thuần

• ở F4 chọn cá thể tốt đem lai cặp với tất cả các dòng mẹ hiện có đánh giá tổ hợp (con lai)

chọn con lai ưu thế nhất• Thu con lai và dòng bố đem trồng theo phương

pháp sau:

Con lai Con laibố bố

• Vd:

• Trồng theo sơ đồ trên đến khi hết tổ hợp lai của bố (R1) mới đến các tổ hợp lai của bố khác

Con lai R1 x 35S

Con lai R1 x 35S

bố R1

bố R1

• Đánh giá con lai và bố của nó• Nếu con lai xấu

bố đẹp

Con lai xấu

bố xấu

Con lai đẹp

bố xấu

Con lai đẹp

bố đẹp

loại

loại

loại

chọn

• Chọn các cá thể ở F5 của dòng bố ( chọn càng nhiều cá thể càng tốt)

• Đem lai cặp với dòng mẹ mà có tổ hợp con lai tốt - bố tốt đã đánh giá và được chọn ở trên

tạo ra nhiều tổ hợp lai đánh giá tổ hợp lai và dòng bố khoảng đến F8 thu được 1-2 dòng thuần thu được dòng bố mới (đạt tiêu chuẩn nhất)

Một số chỉ tiêu sử dụng trong thí nghiệm đánh giá dòng bố:

• Thời gian từ gieo đến trỗ và thời gian sinh trưởng của các dòng R

• Chiều cao cây• Đặc điểm cấu trúc thân chính• Đặc điểm ba lá cuối cùng, khả năng tồn tại của

bộ lá• Đặc điểm cấu trúc bông của các dòng R• khả năng chống chịu sâu bệnh của các dòng R

IV. Lai cặp:• Mục tiêu: làm thuần dòng bố

Chọn tổ hợp lai tốt (thử KNKH chung và KNKH riêng của bố và mẹ)

• Các bước tiến hành lai cặp: Sau khi đã chọn tạo các dòng bố và mẹ theo phương pháp Dialen, sau đó đánh giá con lai F1, từ đó xác định:

KNKH chung của dòng bố với tập đoàn dòng mẹKNKH riêng của dòng bố với từng tập đoàn

dòng mẹ

• Chọn cây mẹ và cây bố có thời gian nở hoa trùng khớp

- Cây mẹ: chọn những cây đã trổ, các hoa có bao phấn bằng 1/2 - 2/3 vỏ trấu, những hoa đã nở phải cắt bỏ, căt bỏ các lá phía dưới, chỉ để lại lá đòng và ½ lá công năng để tăng khả năng nhận phấn và tung phấn

- Cây bố: tương tự như cây mẹ• Đánh cặp theo tỉ lệ 1 bố : 1 mẹ• Theo dõi