การปรับปรุงพันธุ์ข้าว

        การปรับปรุงพันธุ์ข้าวในประเทศไทย ชาวนาผู้ปลูกข้าวได้ดำเนินการคัดเลือกหาพันธุ์ที่เหมาะกับสภาพพื้นที่ปลูก และรสชาติตามที่ตนต้องการมาเป็นเวลานานแล้ว แต่การปรับปรุงพันธุ์ตามหลักวิชาการาของทางราชการ ได้เริ่มเมื่อปี พ.ศ. 2450 เมื่อพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวทรงโปรดเกล้าฯ ให้มีการประกวยพันธุ์ข้าวขึ้นเป็นครั้งแรกในประเทศไทยที่เมืองธัญญบุรี (ปัจจุบันเขียนเป็นธัญบุรี) และพันธุ์ข้าวจากเมืองธัญญบุรี และในปี พ.ศ. 2453 ได้จัดงานการแสดงกสิกรรมและพาณิชยการครั้งที่ 1 รวมทั้งการประกวดพันธุ์ข้าวทั่วราชอาณาจักรขึ้นที่สระปทุมวัน (บริเวณวังสระปทุมในปัจจุบัน) และครั้งที่ 2 ในปี พ.ศ. 2454 (รัชกาลที่ 6) ข้าวจากเมืองธัญญบุรีก็ยังเป็นพันธุ์ข้าวที่ชนะเลิศอีก พันธุ์ข้าวที่ชนะการประกวดครั้งหลัง ๆ มีคุณภาพดีกว่าครั้งแรก ๆ แสดงว่าชาวนาได้หันมาปลูกข้าวพันธุ์ดีกันมากขึ้น (ภักดี,2539)

         ในปี พ.ศ. 2459 ทางราชการได้จัดตั้งสถานีทดลองข้าวรังสิตหรือนาทดลองคลองรังสิตขึ้น นับเป็นสถานีทดลองข้าวแห่งแรกของประเทศไทย การจัดตั้งนาทดลองคลองรังสิต (ศูนย์วิจัยข้าวปทุมธานีในปัจจุบัน)นั้น ทรงเป็นพระราชประสงค์ของพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวมาช้านานแล้ว แต่มีหลายสาเหตุทำให้จัดตั้งไม่ได้ และได้จัดตั้งสำเร็จในรัชสมัยของพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว งานด้านการปรับปรุงพันธุ์ในระยะแรกมีแต่การคัดพันธุ์โดยปลูกคัดเลือกแบบรวงแต่แถว (Head to Row Selection) จากผลการดำเนินงานของพระยาโภชากร (ตริ มิลินสทสูต) ในการปรับปรุงพันธุ์ข้าว ปรากฎว่าในปี พ.ศ. 2476 ข้าวไทยชนะเลิศในการประกวดพันธุ์ข้าวทั่วโลก (World’s Grain Exhibition Conference) ที่เมืองเรจินา (Regina) ประเทศแคนาดา พันธุ์ข้าวไทยที่ชนะเลิศเป็นที่หนึ่งของโลกก็คือ พันธุ์ปิ่นแก้ว ซึ่งเป็นข้าวเจ้านาสวนเมล็ดยาว เนื้อแข็งมันเลื่อม ไม่เป็นท้องไข่ เปลือกและปลอกบาง เมล็ดไม่บิดโค้ง ไม่มีเมล็ดแดงปนและน้ำหนักเมล็ดดี (ภักดี,2539) และได้รางวัลอื่น ๆ อีกรวม 11 รางวัล ทำให้ข้าวไทยเป็นที่รู้จักไปทั่วโลก

          การปรับปรุงพันธุ์ข้าวนาสวน เริ่มขึ้นในปี พ.ศ. 2454-2465 ด้วยการรวบรวมข้าวพันธุ์ดีจากทั่วประเทศจำนวน 4764 ตัวอย่าง ทำการคัดเลือกเอาเฉพาะตัวอย่างที่มีลักษณะดีไว้เพียง 482 ตัวอย่าง สำหรับปลูกศึกษาคัดเลือกพันธุ์ หลังจากปลูกทดสอบอยู่ 3 ปี จึงได้พันธุ์ข้าวดีเยี่ยมเพียง 8 พันธุ์ ได้แก่พันธุ์พวงเงินทองระย้า ดำ ขาวทดลอง จำปาซ้อน ปิ่นแก้ว บางพระ น้ำดอกไม้ และนางตานี (ภักดี,2539)สำหรับการขยายพันธุ์ให้เกษตรกรปลูก พันธุ์ข้าวทั้ง 8 พันธุ์นี้จึงเป็นพันธุ์ข้าวชุดแรกที่ขยายพันธุ์และแนะนำให้เกษตรกรปลูกอย่างเป็นทางการในปี พ.ศ. 2478 (สุวิตร,2525) ด้วยวิธีการประเมินผลผลิตของสายพันธุ์ดีเด่นจากการคัดเลือก โดยคัดเลือกพันธุ์ที่ให้ผลผลิตสูง ปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมได้ดี และมีคุณภาพของเมล็ดเป็นที่ยอมรับ วิธีการคัดเลือกเป็นวิธีการที่ใช้ในการบำรุงพันธุ์ข้าวในยุคต้น ๆ การคัดเลือกพันธุ์ข้าวโดยการพัฒนาพันธุ์ข้าวท้องถิ่นซึ่งมีทั้งข้าวนาสวนและข้าวชื้นน้ำ ยังคงดำเนินการต่อมาและมีการรับรองและแนะนำพันธุ์ข้าวมาเรื่อย ๆ เช่น พันธุ์ข้าวนาสวนที่รู้จักกันดี ได้แก่ พันธุ์นางมาล เอส -4 ขาวตาแห้ง 17 หรือพันธุ์ที่มีคุณภาพเป็นที่นิยมอย่างสูง เช่น ขาวดอกมะลิ 105 และพันธุ์ขาวเหนียวสันป่าตองเป็นต้นส่วนพันธุ์ข้าวขึ้นน้ำ เช่น มะลิทอง มะลิอ่อง จำปา (จีน) และ (เจ๊ก) กอกพ้อม

          การปรับปรุงพันธุ์ข้าว ก่อนที่จะมีการผสมพันธุ์ข้าวในไทย มีการส่งพันธุ์ข้าวไปผสมพันธุ์ที่เมือง Cuttack ประเทศอินเดีย สำหรับในประเทศไทย การผสมพันธุ์เริ่มครั้งแรกเมื่อปี พ.ศ. 2497 ที่สถานีทดลองข้าวสันป่าตอง และปี พ.ศ. 2498 ที่สถานีทดลองข้าวบางเขน โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อยกระดับผลผลิตให้สูงขึ้น โดยใช้พันธุ์ข้าวพื้นเมืองของไทย แต่ก็ไม่ค่อยประสบผลสำเร็จ จนกระทั่งปี พ.ศ. 2509 ได้นำข้าวรูปแบบต้นเตี้ยจากสถาบันวิจัยข้าวนานาชาติ (IRRI,International Rice Research Institute) เช่น ข้าว IR8 ซึ่งให้ผลผลิตสูง มาเป็นพันธุ์พ่อในการผสมพันธุ์ ทำให้ได้พันธุ์ผสม (เดิมเรียกข้าวลูกผสม แต่เมื่อมีการค้นพบข้าวลูกผสม คือ Hybrid Rice จึงเรียกข้าวลูกผสมเฉพาะข้าวชั่วที่ 1 หรือ F1 Hybrid Rice เท่านั้น) ที่ให้ผลผลิตเพิ่มขึ้นอย่างน่าพอใจ และมีความสามารถต้านทานโรคและแมลงด้วย ถึงแม้คุณภาพเมล็ดและคุณภาพในการหุงต้ม ยังไม่เป็นที่น่าพอใจ แต่ก็ได้พันธุ์ข้าวในรูปแบบใหม่ และใช้แก้ปัญหาการระบาดของโรคใบสีส้ม ปี พ.ศ. 2518 กข 7 แก้ปัญหาโรคขอบใบแห้ง กข 23 แก้ปัญหาการระบาดของเพลี้ยกระโดดสีน้ำตาล และยังมีพันธุ์ผสมอีกมากมาย รวมทั้งพันธุ์ข้าวที่ไม่ไวต่อช่วงแสง พันธุ์ข้าวที่ให้ผลผลิตสูงมีลักษณะความต้านทานโรคและแมลงหลากหลายชนิดมีลักษณะเป็นข้าวหอม มีคุณภาพดีพิเศษ ตามลักษณะของข้าวไทย และอายุเหมาะสำหรับการปลูกในเขตนาชลประทาน

         นอกจากนี้ การปรับปรุงพันธุ์ข้าวยังได้ใช้วิธีการชักนำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงกรรมพันธุ์ โดยใช้กัมมันตภาพรังสี โดยเริ่มดำเนินการในปี พ.ศ. 2498 ปรากฏว่าในปี พ.ศ. 2520 มีการรับรองพันธุ์ข้าวนาน้ำฝน 2 พันธุ์ คือ กข 6 และ กข 15 และในปี 2524 คือ กข 10 ซึ่งเป็นพันธุ์ข้าวเหนียวสำหรับนาชลประทานและยังมีงานวิจัยข้าวลูกผสม (Hybrid Rice) ได้เริ่มดำเนินการในปี พ.ศ. 2522 รวมทั้งการใช้เทคโนโลยีชีวภาพในการปรับปรุงพันธุ์ ในปี พ.ศ. 2525 ได้เริ่มงานนี้โดยเฉพาะด้านการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ

          การปรับปรุงพันธุ์ข้าวได้มีการพัฒนามาตามลำดับโดยส่วนใหญ่จะมีวัตถุประสงค์ดังนี้
               1.มีศักยภาพในการให้ผลผลิตสูง เช่น รวงต่อกอมาก รวงใหญ่ ระแง้ถี่ เมล็ดต่อรวงมาก และเมล็ดมีน้ำหนักดี
               2. รักษาลักษณะคุณภาพเมล็ดให้มีคุณภาพดี ตรงกับความต้องการของตลาด เช่น เมล็ดเรียวยาว คุณภาพการสีดี คุณภาพหุงต้มเป็นที่ต้องการของตลาด มีท้องไข่น้อย
               3. ต้านทานต่อโรคและแมลงที่สำคัญ เช่น โรคไหม้ โรคขอบใบแห้ง เพลี้ยกระโดดสีน้ำตาลและแมลงบั่ว เป็นต้น
               4. ทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่มีปัญหา เช่น ทนแล้ง ทนดินเปรี้ยวและดินเค็ม ทนน้ำท่วมฉับพลับเป็นต้น
               5.มีลักษณะรูปแบบต้นที่ดี ที่เหมาะสมกับการปลูกในนิเวศน์ต่าง ๆ ได้แก่ ข้าวนาชลประทานข้าวนาน้ำฝน ข้าวไร่ ข้าวขึ้นน้ำและข้าวน้ำลึก

2.1 วิธีการปรับปรุงพันธุ์ข้าว
                ข้าวเป็นพืชที่มีการผสมตัวเอง การปรับปรุงพันธุ์เพื่อให้ได้ข้าวพันธุ์ใหม่หรือพันธุ์ที่ดีกว่าเดิมนั้น มีวิธีการดังนี้
                2.1.1 การรวบรวมพันธุ์และการนำพันธุ์ข้าวมาจากที่อื่น (Collection and Introduction)
             2.1.2 การคัดเลือกพันธุ์ (Selection)
                2.1.3 การผสมพันธุ์ (Hybridization) และการคัดเลือกข้าวพันธุ์ผสมที่กระจายตัว
                2.1.4 การชักนำให้เกิดการกลายพันธุ์ (Induced Mutation)
                2.1.5 การใช้เทคโนโลยีชีวภาพและพันธุวิศวกรรม (Biotechnology and Genetic Engineering)
                2.1.6 การสร้างพันธุ์ข้าวลูกผสม (Hybrid Rice)

      2.1.1 การรวบรวมพันธุ์และการนำพันธุ์ข้าวมาจากที่อื่น (Collection and Introduction)
               เป็นการนำพันธุ์ข้าวจากแหล่งหนึ่งไปปลูกยังอีกแหล่งหนึ่ง โดยพันธุ์ที่นำมานี้อาจนำมาจากในประเทศหรือจากต่างประเทศ นำมาปลูกทดลองคัดเลือก ถ้าพันธุ์ใดให้ผลผลิตสูง คุณภาพเมล็ดดี และปรับตัวได้ดี ก็จะได้รับการนำไปเพราะปลูกและขยายเมล็ดพันธุ์เผยแพร่ให้เกษตรกรปลูกต่อไป ส่วนพันธุ์ที่ไม่เหมาะสมแต่มีลักษณะดีเด่นบางอย่างหรือเฉพาะอย่าง ก็จะนำไปใช้ในโครงการปรับปรุงพันธุ์ข้าวโดยวิธีการอื่น ๆ ต่อไป แหล่งเชื้อพันธุ์ข้าวจากต่างประเทศ ที่ได้นำเข้ามาปรับปรุงพันธุ์ ส่วนใหญ่จะนำมาจากสถาบันวิจัยข้าวนานาชาติ (IRRI., International Rice Research Institute) พันธุ์ข้าวใหม่ ๆ ที่จะได้จาก Collection และ Introduction เพื่อการเพาะปลูกอย่างกว้างขวาง อาจได้จากวิธีใดวิธีหนึ่งดังต่อไปนี้คือ
              1) โดยการนำพันธุ์ข้าวที่นำเข้ามาแล้วปรับตัวได้ดี มาปลูกทำพันธุ์ต่อโดยตรง
              2) โดยการคัดเลือกหาสายพันธุ์ที่ต้องการจากพันธุ์ข้าวต่าง ๆที่นำเข้ามาจำนวนมาก
              3) โดยการใช้สายพันธุ์ที่นำเข้ามาเป็นพ่อแม่ในการผสมพันธุ์

       2.1.2 การคัดเลือกพันธุ์ (Selection)
              พันธุ์ข้าวที่ใช้ปลูกอยู่นั้นอาจมีความแปรปรวนทางพันธุกรรม (Genetic Variability ) ของลักษณะ
ต่าง ๆ ปรากฏอยู่ซึ่งความแปรปรวนนี้อาจเกิดได้จากหลายสาเหตุคือ
               - การประปนของ Genotypes ต่าง ๆ (Mechanical Mixture)
               - การผสมข้ามกับพันธุ์อื่น ๆ ในสภาพธรรมชาติ (Natural Out- crossing) ซึ่งมีผลทำให้เกิด Genetic Recombination ขึ้นได้
               - การผ่าเหล่า (Mutation) ซึ่งทำให้เกิด Genotype ใหม่ ๆ

              จากการที่พันธุ์ข้าวมีลักษณะทางพันธุ์กรรมแปรปรวนนี้ จึงต้องพึ่งพาความสามารถในการคัดเลือกหรือ
การแยกเอาพันธุ์ข้าวที่มีลักษณะเด่นออกมาจากพืชจำนวนมากด้วยกัน ก็ต้องอาศัยวิธีการคัดเลือกซึ่งมีอยู่ 2 วิธี
              1) การคัดพันธุ์บริสุทธิ์ (Pure Line Selection)
              2) การคัดพันธุ์หมู่ (Mass Selection)

       1) การคัดพันธุ์บริสุทธิ์ (Pure Line Selection)
              เป็นการคัดเลือกหาพันธุ์ใหม่จากพืชพันธุ์ที่มีอยู่เดิม โดยคัดเลือกมาจากต้นข้าวเพียงต้นเดียว ซึ่งวิธีการนี้
ไม่ได้ก่อให้เกิด Genotype ใหม่ ๆ เพียงแต่เป็นการคัดเลือกหา Genotype ที่ดีที่สุดที่ปรากฏอยู่แล้ว Mixed Population โดยวิธีการดำเนินการ 3 ขั้นตอน (รูปที่ 1)
              1. คัดเลือกต้นข้าวที่มีลักษณะดีที่ต้องการจากประชากรที่มีความแปรปรวนในลักษณะต่าง ๆ อยู่แล้ว (Variable Population) โดยวิธีคัดเลือกต้นข้าวเป็นต้น ๆ ไป (Single-plant Selection) แล้วเลือกต้นข้าวที่ต้องการไว้จำนวนมากที่สุด และเก็บเกี่ยวเมล็ดแยกกันต่างหาก

              2. นำเมล็ดที่ได้จากแต่ละต้นมาปลูกเป็นแถว ๆ เลือกสายพันธุ์ที่มีลักษณะต่าง ๆ ตามต้องการไปปลูกต่อหลาย ๆ ชั่ว สายพันธุ์ใดที่ไม่ดีก็คัดทิ้งไป และอาจมีการทดสอบความต้านทานต่อโรคบางอย่างด้วย เพื่อจะช่วยคัดทิ้งสายพันธุ์ที่อ่อนแอต่อโรคออกไป จะได้ลดจำนวนสายพันธุ์ให้น้อยลงในการทดสอบขั้นต่อไป ในแต่ละชั่วก็ยังคงคัดเลือกต้นข้าวเป็นต้น ๆ จนกระทั่งได้สายพันธุ์ที่บริสุทธิ์

              3.นำสายพันธุ์ที่คัดเลือกไว้ไปปลูกเปรียบเทียบความสามารถในการให้ผลผลิตและลักษณะอื่น ๆร่วมกับพันธุ์เดิมและพันธุ์มาตรฐาน สายพันธุ์ที่ให้ผลผลิตสูงและลักษณะดีก็จะนำไปขยายพันธุ์และพิจารณาเป็นพันธุ์ใหม่ต่อไป

       2) การคัดพันธุ์หมู่ (Mass Selection)
              วิธีนี้จะคัดเลือกข้าวที่มีลักษณะที่ปรากฏออกมาในข้าวแต่ละต้นที่เหมือนกันนำเมล็ดที่เก็บเกี่ยวจากต้นที่คัดเลือกไว้มารวมกันเพื่อไว้ปลูกต่อไป (รูปที่ 2) โดยไม่มีการทดสอบในชั่วลูก (Progeny Test) วิธีนี้ข้าวแต่ละต้นจะมีลักษณะต่าง ๆ ที่มองเห็นเหมือน ๆ กัน แต่ลักษณะทางพันธุกรรมอาจแตกต่างกัน พันธุ์ที่ได้จะมี Genetic Diversity ค่อนข้างสูง จุดประสงค์สำคัญของการคัดพันธุ์หมู่ก็เพื่อที่จะปรับปรุงลักษณะโดยทั่ว ๆ ไป ของกลุ่มของพืชให้ดีขึ้นกว่าเดิม ประโยชน์ที่สำคัญของวิธีนี้คือ

               -ใช้ปรับปรุงพันธุ์ข้าวพื้นเมืองได้ผลรวดเร็วดี โดยนำมากำจัดข้าวบางส่วนของพันธุ์เดิมที่มีลักษณะเลว ๆ ออกไป เช่น กำจัดลักษณะข้าวเจ้าออกไปจากพันธุ์ข้าวเหนียว เป็นต้น

               -ใช้ในการทำพันธุ์ให้บริสุทธิ์ (Purification) ในข้าวบางพันธุ์ที่ใช้ปลูกอยู่ นาน ๆ ไปอาจมีเปอร์เซ็นต์ความบริสุทธิ์ลดลง เนื่องจากการปะปนของพันธุ์อื่นหรือการผสมข้ามกับพันธุ์อื่นหรือมีการผ่าเหล่าเกิดขึ้น เราอาจนำวิธีนี้มาใช้ โดยการคัดพันธุ์ที่ไม่ต้องการทิ้งไปแล้วเก็บเกี่ยวเฉพาะพวกที่ต้องการไว้นำเมล็ดมารวมกัน อาจทำไปหลาย ๆ ชั่ว จนกว่าจะได้ผลเป็นที่พอใจ

        2.1.3 การผสมพันธุ์ (Hybridization) และการคัดเลือกข้าวพันธุ์ผสม
เป็นวิธีการที่นำพันธุ์ต่าง ๆ มาผสมกัน (Artificial Hybridization) เพื่อจะให้ลักษณะดี ๆ ที่ปรากฏอยู่ในพันธุ์ข้าวหรือพืชต่าง ๆ Species มีโอกาสมาอยู่รวมกันในพันธุ์เดียวกัน หรือสายพันธุ์เดียวกันซึ่งมีผลจาการจัดชุดใหม่ของยีน (Gene Recombination) โดยมีความหวังว่าจะมีลักษณะดี ๆ ที่ไม่เคยปรากฏมาก่อนเลยในพ่อแม่เกิดขึ้น ซึ่งเป็นผลจาก Transgressive Segregation หรือ Gene Interaction ต้นข้าวในชั่วที่ 1 (F1 Generation) ในแต่ละคู่ผสมจะมีลักษณะทางพันธุกรรมเหมือนกัน การกระจายตัวทางพันธุกรรม (Genetic Segregation) ในประชากรจะเริ่มปรากฏตั้งแต่ชั่วที่ 2 (F2 Generation) เป็นต้นไป
               เมื่อเลือกพันธุ์พ่อและพันธุ์แม่ที่จะนำมาผสมพันธุ์แล้ว ก็พิจารณาเลือกแบบของการผสมพันธุ์เพื่อให้ได้ลักษณะที่ต้องการ ซึ่งมีหลายแบบ คือ
               - การผสมเดียว (Single Cross) เป็นการผสมระหว่างข้าว 2 พันธุ์ เช่น ผสมพันธุ์ระหว่างเหลือทองกับ IR8
               - การผสมสามทาง (Three-way Cross or Top Cross) เป็นการผสมข้าวพันธุ์ที่ 3 เพื่อเพิ่มบางลักษณะลงในข้าวพันธุ์ผสมเดี่ยว ชั่วที่ 1 (F1) ของคู่ผสม เพื่อรวมลักษณะต่าง ๆ หลายอย่างไว้ด้วยกัน
               - การผสมกลับ (Back Cross Method) การปรับปรุงพันธุ์แบบผสมกลับนี้ จะทำการปรับปรุงพันธุ์ข้าวที่มีลักษณะต่าง ๆ ดีอยู่แล้ว แต่ยังขาดบางลักษณะหรือยีนส์บางอย่างอยู่ เช่น ความต้านทานต่อโรคหรือแมลง จึงนำเอาพันธุ์ดีดังกล่าวมาใช้เป็น Recurrent Parent นำไปผสมกับพันธุ์หรือสายพันธุ์อื่นที่มีลักษณะที่ต้องการอยู่เป็น Donor Parent เมื่อได้ F1 แล้วจึงผสมกลับไปหา Recurrent Parent ทำการคัดเลือกหาต้นที่มีลักษณะที่ต้องการ แล้วผสมกลับไปหา Recurrent Parent อีก ทำเช่นนี้ไปเรื่อย ๆ 5-6 ครั้ง หรือมากกว่า จนได้ลักษณะส่วนใหญ่ของ Recurrent Parent กลับคืนมา เมื่อสิ้นสุดการผสมกลับครั้งสุดท้ายแล้วยีนส์ที่ต้องการถ่ายทอดจะยังคงอยู่ในสภาพ Heterozygous ต้องปล่อยให้มีการผสมตัวเองต่ออีกหนึ่งชั่วจึงจะมี Homozygous Genotype สำหรับยีนส์ที่ต้องการเกิดขึ้น เมื่อทำการคัดเลือกต่อก็จะได้ข้าวพันธุ์ใหม่ที่มีลักษณะต่าง ๆ ของ Recurrent Parent อยู่ พร้อมทั้งลักษณะใหม่จาก Donor Parent ด้วย

               หลังจากผสมพันธุ์แล้วก็จะปล่อยให้ข้าวลูกผสมชั่วที่ 1 ผสมตัวเองและคัดเลือกต้นที่ลักษณะตามต้องการซึ่งจะมีการกระจายตัวในลักษณะต่าง ๆ ตั้งแต่ชั่วที่ 2เป็นต้นไป การคัดเลือกพันธุ์ผสมอาจทำได้ 4 วิธีคือ

        1) การคัดพันธุ์ข้าวแบบสืบตระกูล (Pedigree Method)
               เป็นการคัดเลือกหาต้นที่มีลักษณะดีในทุก ๆ ชั่วโดยเริ่มจาก F2 โดยทำการคัดเลือกข้าวเป็นต้นและนำไปปลูกต้นต่อแถวต่อไป (รูปที่ 3) ตามขั้นตอนดังนี้
               - คัดเลือกพันธุ์ข้าวที่มีลักษณะดีตามต้องการมาผสมพันธุ์กัน
               - ปลูกข้าวลูกผสมชั่วที่ 1 แบบ Hybrid Check Plot คือปลูกพันธุ์แม่และพันธุ์พ่อขนาบต้นลูกผสมชั่วที่ 1 เกี่ยวต้นที่เหมือนต้นแม่ทิ้ง เก็บเมล็ดทั้งหมด ปลูกฤดูกาลต่อไป
               - ปลูกข้าวลูกผสมชั่วที่ 2 เลือกเก็บเกี่ยวรวงข้าวจากต้นข้าวแต่ละต้นที่มีลักษณะดีที่ต้องการแยกกันไว้
               - ปลูกข้าวลูกผสมชั่วที่ 3 โดยนำเมล็ดจากแต่ละต้นในชั่วที่ 2 มาปลูกเป็นแถว คัดเลือกต้นข้าวที่มีลักษณะดีเก็บเมล็ดแต่ละต้นแยกกันไว้
               - ปลูกข้าวลูกผสมชั่วที่ 4-5 และคัดเลือกเช่นเดียวกับชั่วที่ 3
               - ปลูกข้าวลูกผสมชั่วที่ 6 คัดเลือกแถวที่มีลักษณะดีที่ต้องการ เก็บเกี่ยวเมล็ดทั้งแถวในแปลงที่มีความสม่ำเสมอดี แล้วนำไปปลูกศึกษาพันธุ์
               - ปลูกข้าวลูกผสมชั่วที่ 7 แบบศึกษาพันธุ์ คัดเลือกสายพันธุ์ดี ที่มีความสม่ำเสมอไปปลูกเปรียบเทียบผลผลิตต่อไป
               - ปลูกข้าวลูกผสมชั่วที่ 8-12 ที่มีความสม่ำเสมอแบบทดสอบผลผลิตร่วมกับสายพันธุ์อื่น ๆและพันธุ์มาตรฐาน ทั้งในสถานีทดลอง ระหว่างสถานี และในนาเกษตรกร นำสายพันธุ์ ข้าวที่ให้ผลผลิตสูง และมีลักษณะดีตามต้องการไปพิจารณาแนะนำให้เกษตรกรปลูกต่อไป

        2) การคัดพันธุ์แบบรวม (Bulk Method)
                 ปลูกข้าวพันธุ์ผสมในชั่วที่ 2-4 แบบรวมกันและเก็บเมล็ดมารวมกัน โดยไม่มีการคัดเลือกในแต่ละชั่วอายุ (รูปที่ 4 ) จนกระทั้งชั่วที่ 4 หรือ 5 ต้นข้าวที่ปลูกก็จะมีการคัดเลือกตามวัตถุประสงค์ที่ตั้งไว้ เพราะต้นข้าวที่ได้จะมีลักษณะเป็น homozygous แล้ว จึงนำไปปลูกต้นต่อแถวในชั่วที่ 5 หรือ 6 และศึกษาพันธุ์ในชั่วที่ 6 หรือ 7 และเปรียบเทียบผลผลิตในชั่วที่ 7 หรือ 8-12 เช่นเดียวกับการคัดพันธุ์แบบสืบตระกูล

                  การคัดพันธุ์แบบรวมนี้เป็นวิธีการที่สะดวกในการดำเนินการในระยะชั่วแรก ๆ ในกรณีที่นักปรับปรุงพันธุ์มีจำนวนคู่ผสมที่จะต้องคัดเลือกเป็นจำนวนมาก แต่จะต้องปลูกประชาการในแต่ละชั่วอายุให้มากเพราะไม่มีการคัดเลือกในชั่วแรก ๆ ซึ่งอาจทำให้สูญเสีย Genotype ที่ดี ๆ ไป และการคัดเลือกแบบนี้จะเป็นการให้ธรรมชาติช่วยคัดเลือกให้แต่เพียงอย่างเดียว นักปรับปรุงพันธุ์จึงอาจช่วยคัดเลือกไปด้วย โดยคัดเลือกต้นที่มีลักษณะดีที่ต้องการ และเก็บเมล็ดจากต้นเหล่านั้นรวมกัน แล้วนำไปปลูกต่อไป ซึ่งอาจจะแยกเป็นพวก ๆ เช่น พวกอายุเบา อายุกลาง หรืออายุหนักได้อีกด้วย วิธีการนี้อาจเรียกว่า Modified Bulk Method นอกจากนี้ยังมีการดัดแปลงวิธีการคัดพันธุ์แบบรวมไปใช้ในอีกรูปแบบหนึ่ง เรียกว่า Bulk Population โดยจะใช้ในกรณีที่มีพันธุ์ที่ต้องการใช้ในการผสมพันธุ์เป็นจำนวนมาก และการเลือกคู่ผสมเฉพาะบางคู่อาจไม่ได้ลักษณะที่ต้องการ การคัดเลือกข้าวพันธุ์ผสมทุก ๆคู่ เป็นการเสียเวลาและแรงงาน ก็แก้ไขโดยการผสมพันธุ์เหล่านั้นทั้งหมดในทุก ๆ Combination เช่น ถ้ามีอยู่ 5 พันธุ์จะได้คู่ผสมทั้งหมด 10 คู่ผสมก็นำเมล็ดชั่วที่ 2 จากแต่ละคู่ผสมจำนวนเท่ากันมารวมกัน เรียกคู่ผสมลักษณะแบบนี้ว่า Composite Cross นำเมล็ดพันธุ์ไปปลูก ซึ่งควรปลูก 10,000 ต้นขึ้นไป เพราะมีความแปรปรวนทางพันธุกรรมกว้าง แล้วเก็บเกี่ยวเมล็ดรวมกัน เมื่อปลูกคัดเลือกได้ 8-10 ชั่วอายุ ก็สามารถนำไปทดสอบผลผลิตได้

       3) การปลูกและคัดเลือกข้าวพันธุ์ผสมแบบเร่งชั่วอายุ (Rapid Generation Advance หรือ RGA)
                  ข้าวพันธุ์ผสมที่มีพ่อหรือแม่เป็นข้าวไวต่อช่วงแสง หรือทั้งพ่อ-แม่เป็นข้าวไวต่อช่วงแสง ซึ่งปกติมักจะทำการผสมพันธุ์ขาวในฤดูนาปี เมื่อนำเมล็ดที่ผสมไปปลูกเป็นชั่วที่ 1 ในฤดูการปลุกต่อไป คือ ฤดูนาปรัง ข้าวพันธุ์ผสมจะไม่ออกดอก จำเป็นต้องปลูกแต่ละชั่วอายุในฤดูนาปีเท่านั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งคู่ผสมที่มีพ่อ-แม่ เป็นข้าวไวต่อช่วงแสงทำให้ต้องใช้เวลาหลายปีในการปลูกและคัดเลือกให้ได้สายพันธุ์ที่อยู่ตัว
การปลูกแบบเร่งชั่วอายุสามารถย่นระยะเวลาในการปลูกและคัดเลือกให้ได้สายพันธุ์ที่อยู่ตัวเร็วขึ้นเพราะในเวลา 1 ปี สามารถปลูกได้ 3-4 ชั่วอายุ การปลูกและคัดเลือกข้าวพันธุ์ผสมแบบเร่งชั่วอายุเป็นการปลูกและคัดเลือกแบบรวมหมู่ร่วมกับแบบสืบตระกูล ซึ่งมีวิธีการดังนี้

                   นำเมล็ดที่ผสมได้ทั้งหมดไปปลูกเป็นชั่วที่ 1 ในกระถางเล็ก จำนวน 1 ต้น / กระถาง เมื่อต้นข้าวอายุประมาณ 15 วัน นำไปเข้าห้องมืดเพื่อชักนำให้เกิดรวง โดยนำเข้าห้องมืดตอน 17.00 น. แล้วนำออกจากห้องมืดเวลา 07.00 น. ทุกวันเป็นเวลา 21 วัน แล้วนำไปไว้ในกรงกันนกจนข้าวออกรวง ซึ่งจะใช้เวลาตั้งแต่ปลูกจนถึงเก็บเกี่ยวประมาณ 75-80 วัน เมื่อข้าวมีอายุพร้อมที่จะเก็บเกี่ยว เก็บ 1 เมล็ดในแต่ละกอนำมารวมกันเพื่อนำไปปลูกในชั่วที่ 2 ต่อไป ทำเช่นเดียวกันนี้ ในทุกชั่วอายุจนถึงชั่วที่ 5 หรือ 6 จึงเก็บเกี่ยวทั้งกอ นำไปปลูกกอต่อแถว แบบสืบตระกูลตามปกติ เลือกกอที่มีลักษณะต่าง ๆ ดี นำไปศึกษาพันธุ์ต่อไป

                   การปลูกแบบเร่งชั่วอายุ อาจนำไปเข้าและออกจากห้องมืดตั้งแต่ชั่วที่ 1 ไปจนถึงชั่วที่ 6 ดังที่ได้กล่าวแล้ว หรือนำไปปลูกเร่งชั่วอายุในชั่วที่ ถึงชั่วที่ 5 หรือ 6 โดยในชั่วที่ 1 และ 2 ปลูกแบบปกติ คือ ชั่วที่ 1 ปลูกแบบ Hybrid Check plot เก็บเกี่ยวนำไปปลูกชั่วที่ 2 แบบรวมหมู่ประยุกต์ จำนวน 5,000 ต้น/คู่ผสม นำเมล็ดจากกอที่ได้เลือกไว้ว่ามีลักษณะต่าง ๆ ดี มารวมกัน นำไปปลูกแบบร่างชั่วอายุ จนถึงชั่วที่ 5 หรือ 6 จึงนำไปปลูกแบบสืบตระกูล เลือกกอที่มีลักษณะต่าง ๆ ดีนำไปศึกษาพันธุ์ต่อไป

      4) การคัดเลือกข้าวพันธุ์ผสมโดยใช้โมเลกุลเครื่องหมาย
                   ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีด้านชีวโมเลกุล ช่วยให้นักวิจัยสามารถตรวจสอบพันธุกรรมของลักษณะที่ซับซ้อนได้ง่ายขึ้น โมเลกุลเครื่องหมายได้ถูกนำมาใช้ในการสร้างแผนที่โครโมโซมและกำหนดตำแหน่งของยีนที่ควบคุมลักษณะต่าง ๆ ของพืชที่มีความสำคัญหลายชนิด เช่น ข้าว มะเขือเทศ พริก ข้าวโพด ฯลฯ และจากการศึกษาความสัมพันธ์ (Linkage) ระหว่างดีเอ็นเอเครื่องหมายและลักษณะที่สนใจก็จะสามารถนำดีเอ็นเอเครื่องหมายมาใช้ในการคัดเลือกลักษณะนั้น ๆ ได้

      2.1.4 การชักนำให้เกิดการกลายพันธุ์ (Induce Mutation)
                   เป็นวิธีการที่ทำให้ข้าวมีการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมอย่างรวดเร็ว ซึ่งการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นอาจมีผลทำให้มีการปรับปรุง เปลี่ยนแปลง สูญหาย หรือการเพิ่มจำนวนของยีนบนโครโมโซม Gene Mutation อาจเกิดการเปลี่ยนแปลงจากยีนเด่นเป็นยีนด้อย หรือยีนด้วยเป็นยีนเด่น แต่ลักษณะของยีนเด่นเป็นยีนด้วยค่อนข้างจะมีโอกาสพบได้มากกว่า การชักนำให้เกิดการกลายพันธุ์อาจทำได้โดย

                - ใช้กัมมันตภาพรังสี เช่น X-rays, Neutrons และ Gamma Rays
                - ใช้สารเคมี เช่น Ethyl Methane Sulfonate (EMS), Methyl Methane Sulfonate (MMS)
                   ลักษณะที่เปลี่ยนแปลงได้ง่ายโดยวิธีนี้ได้แก่ การเป็นข้าวเหนียวและข้าวเจ้า อายุเบา และอายุหนักต้น
สูงและต้นเตี้ย และยังมีการใช้รังสีแกมม่า ปรับปรุงพันธุ์ข้าวให้ต้านทานโรคไหม้ด้วย (Wong and Xian.,1986)
                   การคัดเลือกก็จะปลูกคัดเลือกสายพันธุ์ข้าวที่ได้เหมือนกับการคัดเลือกพันธุ์ข้าวที่ได้จากการผสมพันธุ์

       2.1.5 การใช้เทคโนโลยีชีวภาพและพันธุวิศวกรรม (Biotechnology and Genetic Engineering)
                   เป็นวิธีการสมัยใหม่วิธีหนึ่งในการปรับปรุงพันธุ์ โดยการสร้างพันธุกรรมใหม่ ๆ ให้เกิดขึ้น โดยอาศัยเทคนิคการเพราะเลี้ยงเนื้อเยื่อ (Tissue Culture) การเชื่อมโปรโตพลาสต์เข้าด้วยกัน (Protoplast Fusion) และการใช้เทคนิคพันธุวิศวกรรม (Genetic Engineering) การใช้เทคโนโลยีชีวภาพและพันธุวิศวกรรมอาจจะช่วยลดระยะเวลาในการพัฒนาพันธุ์ข้าวพันธุ์ใหม่แต่ละพันธุ์ให้สั้นลงได้ โดยได้ลักษณะพันธุ์ข้าวตามต้องการได้ง่ายขึ้น แต่ปัจจุบันยังดำเนินการเป็นผลสำเร็จไปได้ไม่มากนัก ยังมีความจำเป็นต้องศึกษาและวิจัยต่อไป

       2.1.6 การสร้างพันธุ์ข้าวลูกผสม (Hybrid Rice)
                   ข้าวลูกผสม หรือ Hybrid Rice หมายถึง ข้าวลูกผสมชั่วที่ 1 (F1) ที่ได้จากการผสมพันธุ์ระหว่างพ่อแม่ที่มีพื้นฐานทางพันธุกรรม (Genetic Background) ต่างกัน ซึ่งในทางทฤษฎีเมื่อนำพ่อแม่ที่มีความแตกต่างกันมาผสมพันธุ์กัน ลูกผสมชั่วที่ 1 จะมีความแข็งแรงหรือมีความดีเด่นในลักษณะบางอย่าง เช่น ผลผลิตเหนือกว่าพ่อแม่ (Hybrid Vigor หรือ Heterosis) ซึ่งอาจเป็นความดีเด่นเหนือกว่าค่าเฉลี่ยของพ่อแม่ หรืออาจเหนือกว่าพ่อหรือแม่ที่ดีกว่า การผลิตข้าวลูกผสมจะต้องประกอบด้วยขั้นตอนต่าง ๆ คือ
                   1) การสร้างสายพันธุ์เรณู เป็นหมัน โดยปกติสายพันธุ์เหล่านั้นจะเป็น Cytoplasmic Genetic Male Sterile Line หรือเรียกกันโดยทั่วไปว่า CMS Line หรือ Line
                   2) การสร้างสายพันธุ์รักษาสายพันธุ์เรณูเป็นหมัน (Maintainer Line) หรือเรียกกันว่า B Line ซึ่ง B Line นี้จะมีลักษณะทุกอย่างเหมือนกับ A Line ยกเว้นแต่จะมี Cytoplasm ปกติ
                   3) การสร้างสายพันธุ์แก้ความเป็นหมัน (Fertility Restoring Line) หรือเรียกกันว่า R Line สายพันธุ์ข้าวนี้จะมียีนซึ่งเรียกว่า Restorer Gene ซึ่งเมื่อนำมาผสมพันธุ์กับ A Line แล้วจะให้ลูกผสม F1 ซึ่งไม่เป็นหมัน
                   4) การนำสายพันธุ์ข้าวทั้ง A B และ R Lines มาใช้ในการผลิตข้าวลูกผสม จะต้องมีการศึกษาถึง Combining Ability ของสายพันธุ์ข้าวที่ใช้ เพื่อให้ได้ลูกผสมที่มีศักยภาพในการให้ผลผลิตสูงโดยปกติข้าวลูกผสมควรให้ผลผลิตสูงกว่าพันธุ์แท้ที่ให้ผลผลิตสูงไม่น้อยกว่า 15-20 % นอกจากนี้วิธีการผลิต เช่น อัตราส่วนของพันธุ์ A และ R อายุวันออกดอกเป็นสิ่งละเอียดอ่อนที่เกี่ยวข้องกับการให้ผลผลิตสูงของข้าวลูกผสมทั้งสิ้น

2.2 ขั้นตอนการปรับปรุงพันธุ์

       2.2.1 การคัดเลือกพันธุ์
                   สายพันธุ์ข้าวที่ได้จากการปรับปรุงพันธุ์โดยวิธีการต่าง ๆ และได้ทำการคัดเลือกตามวิธีการต่าง ๆ ดังกล่าวมาแล้ว จนได้สายพันธุ์ที่คงตัวแล้ว จะนำไปทำการศึกษาพันธุ์และเปรียบเทียบผลผลิตต่อไป

       2.2.2 การศึกษาพันธุ์ (observation)
                   การศึกษาพันธุ์เป็นการศึกษาลักษณะประจำพันธุ์ที่สำคัญ และคัดเลือกสายพันธุ์ที่มีลักษณะต่าง ๆ ที่ดีนำไปเปรียบเทียบผลผลผลิตภายในสถานีหรือระหว่างสถานีต่อไป การศึกษาพันธุ์ มี 2 ขั้นตอน คือ

                   1) การศึกษาพันธุ์ขั้นต้น (Single Row หรือ 2- Row Observation) การศึกษาพันธุ์ขั้นต้นจะปลูกข้าวสายพันธุ์ละ 1 หรือ 2 แถว โดยมีพันธุ์มาตรฐานเป็นพันธุ์เปรียบเทียบ เพื่อศึกษาลักษณะต่าง ๆของสายพันธุ์ข้าว จะใช้ในข้าวพันธุ์ผสมที่ยังมีการกระจายตัวเล็กน้อย และจำนวนสายพันธุ์ที่อยู่ระหว่าง การคัดเลือกมี เป็นจำนวนมาก และมีความดีในลักษณะรูปแบบต้น และรูปร่างของเมล็ดใกล้เคียงกัน นำเมล็ดข้าวพันธุ์ผสมที่คัดเลือกจากชั่วที่ 4 หรือ 5 หรือ 6 สายพันธุ์ละ 1 กอ มาปลูกศึกษาพันธุ์แบบ 2 แถว จำนวน 1 หรือ 2 ซ้ำ โดยมีพันธุ์มาตรฐานเปรียบเทียบทุก 10 หรือ 20 สายพันธุ์ เช่นเดียวกับการปลูกข้าวพันธุ์ผสมแบบสืบตระกูล เพื่อศึกษาลักษณะต่าง ๆ ของพันธุ์ข้าว คือ ลักษณะรูปแบบทรงต้น วนออกดอก 50 % อายุที่เก็บเกี่ยวจริง ลักษณะเมล็ด การมีท้องไข่ และความต้านทานต่อโรคและแมลงที่สำคัญและคัดเลือกสายพันธุ์ที่มีลักษณะต่าง ๆ ดี โดยเก็บเกี่ยวสายพันธุ์ละ 1-4 กอ เพื่อนำไปศึกษาพันธุ์ 4 แถวต่อไป

                   2) การศึกษาพันธุ์ 4 แถว ( 4 –Row Observation) หรือการศึกษาพันธุ์ขั้นสูงเป็นการประเมินผลผลิตขั้นต้น หรือศึกษาลักษณะต่าง ๆ ของสายพันธุ์ข้าว ซึ่งผ่านการทดสอบจากการศึกษาพันธุ์แบบ 2 แถว หรือจากข้าวพันธุ์ผสมที่มีลักษณะคงตัวทางพันธุกรรมแล้ว โดยนำมาปลูกสายพันธุ์ละ 4 แถว จำนวน 1 ถึง 2 ซ้ำ มีพันธุ์มาตรฐานเปรียบเทียบทุกสายพันธุ์ที่ 10 หรือ 20 เลือกสายพันธุ์ที่มีลักษณะต่าง ๆ ตรงตามวัตถุประสงค์ และที่มีความสม่ำเสมอโดยเก็บเกี่ยว 2 แถวกลาง เว้นกอหัวท้าย เพื่อชั่งน้ำหนัก พร้อมทั้งเลือกเก็บเกี่ยวรวงจากแถวข้าง 2 แถว ประมาณ 100 รวง เพื่อนำเมล็ดพันธุ์ส่วนนี้ไปเปรียบเทียบผลผลติสำหรับบางสายพันธุ์ที่ยังมีการกระจายตัวอยู่บ้าง ทำการเก็บเกี่ยว 1 กอ เพื่อนำไปปลูกศึกษาซ้ำ หลังจากกะเทาะดูท้องไข่แล้วพิจารณาข้อมูลทั้งผลผลิต การมีท้องไข่ และความต้านทานต่อโรคและแมลง เลือกสายพันธุ์ที่มีความดีเด่นกว่าพันธุ์ที่ส่งเสริมอย่างน้อยในลักษณะที่สำคัญ 1 หรือ 2 ลักษณะ และมีลักษณะอื่น ๆ ใกล้เคียงกัน เพื่อนำไปประเมินต่อในชั้นเปรียบเทียบผลผลิต

        2.2.3 การเปรียบเทียบผลผลิต มี 3 ขั้นตอน คือ
                   1) การเปรียบเทียบผลผลิตภายในสถานี (Intra-station Yield Trials)
                   2) การเปรียบเทียบผลผลิตระหว่างสถานี (Inter-station Yield Trals)
                   3) การทดสอบผลผลิตในนาเกษตรกร (Former Yield Trials or On-Farm Trials)

             1)  การเปรียบเทียบผลผลิตภายในสถานีนำสายพันธุ์ที่คัดเลือกได้จากแปลงศึกษาพันธุ์ที่มีอยู่มาปลูกเปรียบเทียบผลผลิตภายในสถานีทดลองข้าวหรือศูนย์วิจัยข้าว เพื่อคัดเลือกหาสายพันธุ์ที่ดีเด่นจริง ๆ นำไปทดสอบผลผลิตระหว่างสถานีฯและศูนย์ฯ ต่อไป แต่ละการทดลองจะมีตั้งแต่ 8-24 สายพันธุ์ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับจำนวนสายพันธุ์ที่คัดเลือกได้จากแปลงศึกษาพันธุ์แบ่งการทดลองโดยจัดให้ข้าวที่มีอายุใกล้เคียงกันอยู่ในการทดลองเดียวกันในแต่ละการทดลอง มีพันธุ์ที่รัฐบาลส่งเสริมให้ปลูกเป็นพันธุ์มาตรฐานเปรียบเทียบ 1 ถึง 3 หรือ 4 พันธุ์ โดยวางแผนการทดลองแบบ Randomized Complete Block (RCB) มี 3-4 ซ้ำ ในแต่ละซ้ำ ปลูกสายพันธุ์ละ 5 หรือ 6 แถว ๆ ยาว 5 เมตร ระยะระหว่างกอและแถว 20 x 20 เซนติเมตร (ข้าวไม่ไวต่อช่วงแสง) 25 x 25 เซนติเมตร (ข้าวไวต่อช่วงแสง) จำนวน 3-5 ต้นต่อกอ เพื่อให้สายพันธุ์ที่ทดลองแสดงออกถึงความสามารถในการให้ผลผลิตเต็มที่ จึงจำเป็นต้องใช้ปุ๋ยในอัตราที่พอเหมาะ คือ ข้าวไม่ไวต่อช่วงแสงอัตรา 12-6-6 กิโลกรัม N-P2O5-K2O ต่อไร่ โดยแบ่งใส่ 2 ครั้ง ๆ แรกใส่ 6-6-6 กิโลกรัม ต่อไร่ ก่อนปักดำ 1 วัน และอีก 6-0-0 กิโลกรัมต่อไร่ ใส่ในระยะข้าวเริ่มกำเนิดช่อดอก สำหรับข้าวไวต่อช่วงแสงใส่ปุ๋ยอัตรา 6-6-6 กิโลกรัม N-P2O5-K2O ต่อไร่ โดยแบ่งใส่ 2 ครั้ง ๆ แรกใส่ 6-6-6 กิโลกรัม ต่อไร่ ก่อนปักดำ 1 วัน และอีก 6-0-0 กิโลกรัมต่อไร่ ใส่ในระยะข้าวเริ่มกำเนิดช่อดอก สำหรับข้าวไวต่อช่วงแสงใส่ปุ๋ยอัตรา 6-6-6 กิโลกรัม N-P2O5-K2Oต่อไร่ โดยครั้งแรกใส่ 3-6-6 กิโลกรัมต่อไร่ และครั้งที่ 2 ใส่ 3-0-0 กิโลกรัมต่อไร่ มีการป้องกันและกำจัดวัชพืช โรคและมลงตามความจำเป็น เก็บเกี่ยว 3 แถวกลาง (จากการปลูก 5 แถว) หรือ 4 แถวกลาง (จากการปลูก 6 แถว) เว้นกอหัวท้าย นวด ตากให้แห้งชั่งน้ำหนัก และวัดความชื้นเมล็ด เพื่อคำนวณผลผลิตเป็นกิโลกรัมต่อไร่ ที่ความชื้นของเมล็ด 14 % แล้วนำไปวิเคราะห์ผลทางสถิติ

                  ในการทดลองเปรียบเทียบผลผลิต จะต้องทำการบันทึกข้อมูลต่าง ๆ อย่างละเอียดตาม SES (Standard Evaluation System) ของ IRRI (IRRI., 1996) และตามคู่มือการเก็บข้อมูลพันธุ์ข้าว(สถาบันวิจัยข้าว, 2531) ซึ่งได้แก่ ลักษณะรูปแบบต้น ความสูง การแตกกอ การล้ม อายุตั้งแต่วันตกกล้าจนถึงวันเก็บเกี่ยว วันออกดอก 50 % ปฏิกิริยาต่อโรคแมลงที่สำคัญจากแปลงทดลองในสภาพธรรมชาติและจากการทดลองในเรือนทดลอง ลักษณะคุณภาพเมล็ดทางกายภาพซึ่งประกอบด้วย ขนาด รูปร่าง ท้องไข่และลักษณะเมล็ดทางเคมี ได้แก่ กลิ่นหอม เปอร์เซ็นต์อมิโลส (Amylose) ความคงตัวของแป้งสุก (Elongation Ratio) พิจารณาข้อมูลต่าง ๆ เปรียบเทียบกับพันธุ์มาตรฐาน เพื่อเลือกสายพันธุ์ที่ดีเด่น (ให้ผลผลิตสูงกว่า Check และมีลักษณะต่าง ๆดี ) ในการทดลองนั้น นำไปเปรียบเทียบผลผลิตระหว่างสถานีต่อไป

            2) การเปรียบเทียบผลผลิตระหว่างสถานี เป็นการนำสายพันธุ์ข้าวที่คัดเลือกได้จากการทดลองเปรียบเทียบผลผลิตภายในสถานี มาปลูกเปรียบเทียบผลผลิตโดยการทดลองหนึ่ง ๆ ดำเนินการพร้อม ๆ กันหลายแห่ง (ศูนย์ฯและสถานีฯ) มีวิธีการจัดการแปลงทดลองตั้งแต่รูปแบบการทดลอง การปลูก การใส่ปุ๋ย การปฏิบัติดูแลรักษา การบันทึกข้อมูลและการเก็บเกี่ยว เช่นเดียวกับการเปรียบเทียบผลผลิตภายในสถานีเพื่อตรวจสอบความสามารถในการให้ผลผลิตของสายพันธุ์ในพื้นที่หลายแห่ง เลือกสายพันธุ์เด่นที่ให้ผลผลิตสูงกว่าพันธุ์ Check และมีลักษณะต่าง ๆ ดี นำไปทดสอบความสามารถในการให้ผลผลิตในสภาพนาของเกษตรกรต่อไป

            3) ทดสอบผลผลิตในนาเกษตรกร เป็นการประเมินผลผลิตขั้นสุดท้ายเพื่อทดสอบความสามารถในการให้ผลผลิตในสภาพแวดล้อมต่าง ๆ โดยนำสายพันธุ์ข้าวดีเด่น จากการทดลองเปรียบเทียบผลผลิตระหว่างสถานี ประมาณ 5-10 สายพันธุ์ ไปปลูกเปรียบเทียบกับพันธุ์ข้าวที่แนะนำให้ปลูกและพันธุ์ข้าวที่เกษตรกรนิยมปลูกจำนวน 2-3 พันธุ์ วางแผนการทดลองแบบ RCB จำนวน 4 ซ้ำ สายพันธุ์ละ 4x5 เมตร ปลูกโดยวิธีปักดำ ระยะ 20x20 เซนติเมตร (ข้าวไม่ไวต่อช่วงแสง ) หรือ 25x25 เซนติเมตร (ข้าวไวต่อช่วงแสง) หรือปลูกวิธีหว่านน้ำตม อัตราเมล็ดพันธุ์ 15 กิโลกรัมต่อไร่ ข้าวไม่ไวต่อช่วงแสงใส่ปุ๋ยรองพื้นสูตร 16-20-0 อัตรา 35 กิโลกรัมต่อไร่ สำหรับข้าวไวต่อช่วงแสงใส่ปุ๋ยรองพื้นสูตร 16-20-0 อัตรา 20 กิโลกรัมต่อไร่ และใส่ปุ๋ยครั้งที่ 2 ด้วยปุ๋ยแอมโมเนียมซัลเฟตอัตรา 15 กิโลกรัมต่อไร่ ป้องกันกำจัดวัชพืช โรค-แมลง ตามความจำเป็น เก็บเกี่ยวผลผลิตในพื้นที่ 2x4 เมตรา (นาดำ) และ 3x4 เมตร (นาหว่านน้ำตม) เลือกสายพันธุ์ที่ดีกว่าพันธุ์มาตรฐานเปรียบเทียบ ทั้งในด้านการให้ผลผลิต คุณภาพเมล็ด และความต้านทานต่อโรคและแมลงที่สำคัญหรือมีลักษณะ ตรงตามวัตถุประสงค์ของการปรับปรุงพันธุ์เพื่อเสนอเป็นพันธุ์รับรองต่อไป

                 นอกจากนี้อาจจะมีการศึกษาเสถียรภาพการให้ผลผลิตในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน ถ้าพันธุ์ข้าวมีเสถียรภาพในการให้ผลผลิตสูง แสดงว่า เป็นพันธุ์ที่สามารถนำไปปลูกในพื้นที่ต่าง ๆ ได้ (ทั้งในสภาพแวดล้อมที่ดีและไม่ดี) โดยจะให้ผลผลิตสูงและค่อนข้างคงที่ ทำการทดลองในศูนย์วิจัยข้าวและสถานีทดลองข้าวหลาย ๆ แห่ง (ปกติควรจะทดลอง ในนาเกษตรกร แต่พบว่าผลผลิตมีความแปรปรวนมาก ส่วนใหญ่จะเสียหายเนื่องจากภัยธรรมชาติ เช่น น้ำท่วม แห้งแล้ง และการทำลายของนก หนู หอยเชอรี่ โรคและแมลงศัตรูข้าว) โดยนำสายพันธุ์ข้าวดีเด่นชุดเดียวกับที่ทดสอบในนาเกษตรกร มาเปรียบเทียบผลผลิตในศูนย์ฯ และสถานีฯ หลาย ๆ แห่งพร้อมกัน มีวิธีการทดลองและการปฏิบัติต่าง ๆ เช่นเดียวกับการเปรียบเทียบผลผลิตระหว่างสถานี และเพิ่มการบันทึกสภาพแวดล้อมต่าง ๆ ของแปลงทดลอง เช่น ลักษณะดิน อุณหภูมิเฉลี่ยวต่ำสุดและสูงสุด และปริมาณฝนในช่วงปลูก การระบาดของโรคแมลงและอื่น ๆ หลังการเก็บเกี่ยวข้าวแล้ว นำข้อมูลผลผลิตมาวิเคราะห์เสถียรภาพของผลผลิตตามวิธีของ Eberhart and Russell (1996.)

รูป 1 ขั้นตอนในการคัดพันธุ์บริสุทธิ์ (Pure Line Selection) จากข้าวพันธุ์ต่าง ๆจำนวนมาก ที่รวบรวมมาได้ หรือจากข้าวพันธุ์ที่มีความแปรปรวนมาก

รูปที่ 2 ขั้นตอนในการคัดพันธุ์หมู่ (Mass Selection) จากข้าวพันธุ์ที่มีลักษณะไม่สม่ำเสมอ เพื่อปรับปรุงให้มีลักษณะดีขึ้น

รูปที่ 3 ขั้นตอนในการคัดพันธุ์ข้าวแบบสืบตระกูล (Pedigree Method) ภายหลังการผสมพันธุ์ข้าว

รูปที่ 4 ขั้นตอนในการคัดพันธุ์แบบรวม (Bulk Method) ภายหลังการผสมพันธุ์ข้าว