Chương 4:
CHỌN GIỐNG ƯU THẾ LAI
I. HIỆN TƯỢNG ƯU THẾ LAI Ở THỰC VẬT
I.1. Khái niệm ưu thế lai
Khi nghiên cứu và so sánh sự sinh trưởng phát triển của cây lai so với bố mẹ có thể xảy ra 3 trường hợp: (1) cây lai không khác gì bố mẹ hoặc chỉ khác rất ít; (2) cây lai kém hơn bố mẹ; (3) cây lai tốt hơn bố mẹ. Trong thực tế trường hợp thứ ba có ý nghĩa kinh tế đối với sản xuất, đó là hiện tượng ưu thế lai.
Ưu thế lai là hiện tượng cây lai có sức sống khỏe hơn, tính chống chịu cao hơn, năng suất cao hơn, phẩm chất tốt hơn so với bố mẹ của chúng và so với đối chứng.
Hiện tượng cây lai tốt hơn bố mẹ qua quá trình nghiên cứu được nhiều tác giả ghi nhận và gọi bằng nhiều tên như: "Heterozygosis - tính dị hợp tử" (East và Haye, 1912); "Stimutation due to hybridily - kích thích do tính chất lai"; "Luxurisance - sự phát triển mạnh các tính trạng ở cây lai" (Dobzhansky, 1950). Từ được dùng thông dụng nhất là "Heterosis - ưu thế lai" (Shull, 1910).
I.2. Các loại ưu thế lai
Người ta phân biệt các loại ưu thế lai như sau:
Ưu thế lai sinh sản: biểu hiện ở cây lai có các cơ quan sinh sản phát triển tốt hơn, độ hữu dục cao hơn nên năng suất hạt cao hơn bố mẹ.
Ưu thế lai sinh dưỡng: biểu hiện ở cây lai có sự phát triển của các bộ phận sinh dưỡng mạnh hơn so với bố mẹ.
Ưu thế lai thích ứng: biểu hiện ở cây lai có sức sống cao hơn, tính chống chịu đối với các điều kiện bất thuận khỏe hơn so với bố mẹ.
Ưu thế lai tích lũy: là sự tăng cường tích lũy các chất vào các bộ phận của cây như hàm lượng tinh bột cao ở củ, hàm lượng protein, hàm lượng dầu cao hơn ở hạt, hàm lượng đường cao hơn ở thân, hàm lượng các ester cao ở lá v.v...
Ưu thế lai thể hiện trong sự tăng chiều cao, sản lượng chất xanh, cường độ trao đổi chất, tính chín sớm, khả năng chống chịu, hàm lượng các chất dinh dưỡng v.v... Nhưng chủ yếu là ở sự tăng năng suất. Sự tăng năng suất ở thế hệ lai F1 của tất cả các cây trồng trung bình là 15 - 30%, ở ngô là 20 - 30%, ở hướng dương (dầu) là 15%, ở thuốc lá (lá) là 30 - 40%, cà chua có ưu thế lai nở hoa sớm hơn đến 10 - 12 ngày và sản lượng tăng 45 - 50%.
Hiện tượng ưu thế lai không nhất thiết phải biểu hiện ra đồng thời ở tất cả các tính trạng của cây lai. Có thể ở tính trạng này ưu thế lai biểu hiện mạnh còn ở một số tính trạng khác ưu thế lai biểu hiện yếu hoặc không có. Đặc điểm đó trong sự thể hiện ưu thế lai gắn với tính chất gián đoạn của sự di truyền các tính trạng, với sự tổ hợp độc lập, tự do của chúng.


I.3. Ý nghĩ của ưu thế lai
Khi lai hai vật liệu với nhau có thể thu được cây lai với 3 mức biểu hiện: tốt hơn hẳn so với bố mẹ, đạt mức trung gian giữa hai bố mẹ, kém hơn bố mẹ. Theo Xôcôlốp (1955) chỉ có 37% số tổ hợp cho năng suất cao hơn bố mẹ, 46% số tổ hợp bằng mức trung gian của bố mẹ, 17% số tổ hợp thấp hơn bố mẹ.
Ưu thế ở ngô thể hiện rất rõ khi lai giữa các giống và khi lai giữa các dòng tự phối thuần. Kết quả nghiên cứu ở nhiều nước cho thấy trong điều kiện tương tự, ngô lai giữa các giống tăng 10-20%, ngô lai giữa các dòng tự phối thuần tăng 20-30% và hơn nữa so với các giống địa phương tốt nhất.
Lợi dụng ưu thế lai là phương pháp chủ yếu, quan trọng nhất trong tạo giống mới. Việc sử dụng các giống có ưu thế lai cao đã làm cho cây trồng có bước nhảy vọt về năng suất, người ta gọi là cuộc “cách mạng xanh” trong sản xuất nông nghiệp.
I.4. Quá trình ứng dụng ưu thế lai trong chọn giống cây trồng
Lợi dụng ưu thế lai đã có từ lâu trong sản xuất nông nghiệp. Đối với ngô, từ xa xưa những người thổ dân da đỏ ở châu Mỹ đã biết gieo các giống ngô khác nhau bên cạnh nhau, cho lai tự nhiên để nâng cao năng suất.
Người đầu tiên phát hiện ra hiện tượng ưu thế lai ở thực vật là Kelreiter (một nhà thực vật học người Nga gốc Đức). Năm 1760 ông đã lai hai loài thuốc lá khác nhau là thuốc lá núi và thuốc