Về cơ sở di truyền, con lai F1 là kết quả tổ hợp giữa hai dòng bố mẹ có nền di truyền khác nhau, nhờ đó có thể tạo ra tiềm năng về sinh trưởng, khả năng thích nghi, chống chịu sâu bệnh, nâng năng suất và chất lượng. Mức độ ưu thế lai ở cây lúa thường phụ thuộc vào khoảng cách di truyền giữa bố và mẹ; theo Yuan (1997), ưu thế lai cao có xu hướng tăng theo trật tự indica × japonica > javanica × indica > japonica × javanica > indica × indica > japonica × javanica. Thực nghiệm cũng cho thấy để đạt năng suất 18–20 tấn/ha, các giống siêu lúa lai cần có kiểu hình phù hợp, trong đó chiều cao cây thường thuộc khoảng 1,8–2,0 m và cấu trúc cây lý tưởng gồm thân gọn, đẻ nhánh tập trung, góc lá/kiểu hình thuận lợi cho sinh trưởng và tích lũy. Tuy nhiên, ưu thế lai mạnh đôi khi kéo theo các hạn chế như tỷ lệ đậu hạt thấp, cây cao hơn, thời gian sinh trưởng dài hơn hoặc sinh trưởng quá mức do sự đa dạng di truyền lớn; vì vậy, việc sử dụng gen tương hợp rộng được xem là một hướng khắc phục quan trọng (Yuan, 2017).

Trên cơ sở định hướng chọn tạo giống lúa lai hai dòng, công tác phát triển vật liệu bố mẹ tập trung vào các tiêu chí như nông sinh học tốt, khả năng kết hợp cao, ổn định và tiềm năng năng suất hạt lai F1 đáp ứng điều kiện sản xuất trong nước (Cục Trồng trọt, 2015). Các nghiên cứu trong nước đã thu thập, đánh giá vật liệu và tạo được nhiều dòng bố, mẹ mang các gen mục tiêu quan trọng về tương hợp và kháng sâu bệnh; đồng thời triển khai chọn lọc để hình thành tổ hợp lai mới có thương hiệu, năng suất cao, ổn định và thích ứng sinh thái Việt Nam (Cục Trồng trọt, 2015; Cục Trồng trọt, 2021). Nghiên cứu này nhằm đánh giá đặc điểm nông sinh học và xác định sự hiện diện một số gen mục tiêu (S5n, Bph3, Bph9, Xa7, Pi3) của các dòng bố mẹ lúa lai hai dòng bằng khảo sát thực nghiệm kết hợp chỉ thị phân tử. Kết quả cho thấy các dòng bố có thời gian sinh trưởng ngắn, chiều cao trung bình; các dòng mẹ thiên về dạng lùn; nhìn chung đều nhiễm nhẹ một số sâu bệnh chính như rầy nâu, bạc lá và đạo ôn, đồng thời có cấu trúc thân và tính dục phù hợp cho lai tạo, thể hiện qua các chỉ tiêu như số lóng/thân nhiều, đường kính lóng gốc và đường kính cổ bông lớn. Đáng chú ý, đã chọn được 4 dòng mang gen tương hợp rộng (S5n), 5 dòng mang gen kháng rầy nâu Bph3, 4 dòng mang gen kháng rầy nâu Bph9, 7 dòng mang gen kháng bạc lá Xa7 và 8 dòng mang gen kháng đạo ôn Pi3; trong đó dòng bố K50 mang đồng thời cả bốn gen tương hợp rộng, kháng rầy nâu, bạc lá và đạo ôn; K52 mang ba gen tương hợp rộng, kháng rầy nâu và đạo ôn; còn dòng mẹ 297S mang ba gen tương hợp rộng, kháng rầy nâu, bạc lá và đạo ôn (đồng thời có S5n tương hợp rộng). Đây là nguồn vật liệu quý để phục vụ chọn giống lúa lai hai dòng năng suất cao ở Việt Nam.