Nghiên Cứu Chọn Tạo Giống Ngô Lai Trung Ngày Năng Suất Cao Cho Vùng Đông Nam.pdf

Untitled iii MỤC LỤC Trang TRANG PHỤ BÌA LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CAC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ xii MỞ ĐẦU 1 1 TÍNH CẤP THIẾT[.]

MỤC LỤC Trang

TRANG PHỤ BÌA

LỜI CẢM ƠN i

LỜI CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT……… .vi

DANH MỤC CÁC BẢNG ……… …… vii

DANH MỤC CAC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ……… ……… … xii

MỞ ĐẦU 1

1.TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2

3 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 2

3.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài 2

3.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 3

4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3

4.1 Đối tượng nghiên cứu 3

4.2 Phạm vi nghiên cứu 3

CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 4

1.1 VAI TRÒ CỦA CÂY NGÔ TRONG NỀN KINH TẾ 4

1.2 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT NGÔ TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 5

1.2.1 Tình hình sản xuất và sử dụng giống ngô lai trên thế giới 5

1.2.2 Tình hình sản xuất và sử dụng giống ngô lai ở Việt Nam 7

1.2.3.Tình hình sản xuất ngô vùng Đông Nam Bộ và Tây Nguyên 10

1.3 ƯU THẾ LAI VÀ ỨNG DỤNG TRONG CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ 14

1.3.1 Khái niệm về ưu thế lai 14

1.3.2 Nhóm ưu thế lai 16

1.3.3 Phương pháp xác định ưu thế lai 17

1.4 DÒNG THUẦN VÀ PHƯƠNG PHÁP TẠO DÒNG THUẦN 17

1.4.1 Khái niệm dòng thuần 17

1.4.2 Vật liệu chọn tạo dòng thuần 18

1.4.3 Một số phương pháp chọn tạo dòng thuần ở ngô 19

1.4.4 Đánh giá dòng và phương pháp đánh giá dòng 27

1.5 NGHIÊN CỨU VỀ PHÂN NHÓM TGST VÀ KỸ THUẬT CANH TÁC Ở NGÔ 32

1.5.1 Phân nhóm thời gian sinh trưởng của ngô 32

1.5.2 Tình hình nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ và khoảng cách đến năng suất ngô trên thế giới và Việt Nam 34

1.5.3 Tình hình nghiên cứu về ảnh hưởng của phân bón đến năng suất ngô 37

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 42

2.1 VẬT LIỆU 42

2.1.1 Dòng thuần: 42

2.1.2 Cây thử: 43

2.1.3 Tổ hợp lai 43

2.1.4 Giống đối chứng 43

2.1.5 Phân bón: 43

2.1.6 Đất đai: 43

2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 44

2.2.1 Đánh giá đặc điểm nông sinh học của tập đoàn dòng 44

2.2.2 Đánh giá KNKH của tập đoàn dòng 44

2.2.3 Khảo nghiệm các tổ hợp lai triển vọng 44

2.2.4 Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật canh tác cho giống LVN68 45

2.3 ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU 45

2.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 46

2.4.1 Phương pháp nghiên cứu đồng ruộng 46

2.4.2 Phương pháp tạo dòng và đánh giá dòng 50

2.4.3 Các phương pháp tính toán và xử lý số liệu 51

2.4.4 Khảo nghiệm các tổ hợp lai triển vọng 52

2.4.5 Sơ đồ quá trình chọn tạo……… ………… 52

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 53

3.1 KẾT QUẢ CHỌN LỌC VÀ ĐÁNH GIÁ DÒNG 53

3.1.1 Một số đặc điểm chính của tập đoàn dòng 53

3.1.2 Đặc điểm nông sinh học, khả năng chống chịu và năng suất của tập đoàn dòng nghiên cứu 53

3.2 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KẾT HỢP CỦA TẬP ĐOÀN DÒNG 68

3.2.1 Kết quả đánh giá KNKH chung về năng suất của tập đoàn dòng bằng phương pháp lai đỉnh 68

3.2.2 Kết quả đánh giá ƯTL của các THL và KNKH riêng về năng suất của các dòng bằng phương pháp luân giao 77

3.3 KẾT QUẢ KHẢO NGHIỆM CÁC TỔ HỢP LAI TRIỂN VỌNG 119

3.3.1 Kết quả khảo nghiệm tác giả 119

3.3.2 Kết quả khảo nghiệm cơ bản (VCU) 127

3.4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU MỘT SỐ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT CANH TÁC CHO GIỐNG NGÔ LVN68 TẠI ĐÔNG NAM BỘ VÀ TÂY NGUYÊN 133

3.4.1 Kết quả nghiên cứu về mật độ cho giống ngô lai LVN68 133

3.4.2 Kết quả nghiên cứu về phân bón cho giống ngô lai LVN68 141

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 1544

1 KẾT LUẬN 1544

2 ĐỀ NGHỊ 1544

CÁC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐÉN LUẬN AN 156

TÀI LIỆU THAM KHẢO 1577

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT

CIMMYT Centro Internacional de Mejoramiento de Maiz y Trigo – Trung

tâm cải lương giống ngô và lúa mì quốc tế

CV Coefficients of variation – Hệ số biến động

DH Double haploid – Đơn bội kép

ĐV-LT Dạng hạt đá màu vàng – lõi trắng

½ ĐV-LT Dạng hạt bán đã màu vàng- lõi trắng

GCA General combining ability – Khả năng kết hợp chung

HMP Midparent heterosis – Ưu thế lai trung bình

HBP Heterobeltiosis– Ưu thế lai thực

HS Standard heterosis – Ưu thế lai chuẩn

IRRISTAT International Rice Research Institute statistical research tool –

Phần mềm quản lý nghiên cứu thống kê QTLs Quanlititative Trait Loci- Locustính trạng số lượng

RnV-LT Dạng hạt răng ngựa màu vàng - lõi trắng

½ RnV-LT Dạng hạt bán răng ngựa màu vàng - lõi trắng

SCA Specific Combining Ability – Khả năng kết hợp riêng

TĐ

TB

Vụ Thu Đông Giá trị trung bình

2010 - 2012

12

1.4 Chỉ số đánh giá thời gian sinh trưởng theo thang điểm FAO 32 1.5 Lượng nhiệt của một số nhóm ngô trên các vĩ độ khác nhau 33 1.6 Phân nhóm giống dựa theo các bộ phận của cây ngô 33 1.7 Phân nhóm giống ngô theo thời gian sinh trưởng 34

2.2 Tính chất lý, hoá tính của đất đỏ Bazan vùng ĐNB và Tây Nguyên 43 2.3 Nội dung, địa điểm và thời gian nghiên cứu 45 2.4 Sơ đồ tạo các tổ hợp lai đỉnh (Top cross) 47 2.5 Sơ đồ tạo các tổ hợp lai luân giao (Dialel cross) 47 3.1 Thời gian sinh trưởng, chiều cao cây, chiều cao đóng bắp của

tập đoàn dòng nhóm I - vụ Hè Thu và Thu Đông 2004 tại Trảng

Bom - Đồng Nai

54

3.2 Khả năng chống chịu của tập đoàn dòng nhóm I trong vụ Hè Thu

và Thu Đông 2004 tại Trảng Bom- Đồng Nai

56

3.3 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của tập đoàn dòng

nhóm I - vụ Hè Thu 2004 tại Trảng Bom - Đồng Nai

58

3.4 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của tập đoàn dòng

nhóm I -vụ Thu Đông 2004 tại Trảng Bom - Đồng Nai

60

3.5 Thời gian sinh trưởng, chiều cao cây, chiều cao đóng bắp của tập

đoàn dòng nhóm II - vụ Hè Thu và Thu Đông 2008 tại Trảng Bom

- Đồng Nai

62

3.6 Khả năng chống đổ, mức độ nhiễm sâu bệnh của tập đoàn dòng

nhóm II - vụ Hè Thu và Thu Đông 2008 tại Trảng Bom - Đồng Nai

64

3.7 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của tập đoàn dòng

nhóm II - vụ Hè Thu 2008 tại Trảng Bom - Đồng Nai

65

3.8 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của tập đoàn dòng

nhóm II - vụ Thu Đông 2008 tại Trảng Bom - Đồng Nai

66

3.9 Năng suất thực thu của các tổ hợp lai đỉnh I - vụ Hè Thu và Thu

Đông 2005 tại Trảng Bom - Đồng Nai

69

3.10 Giá trị khả năng kết hợp chung (ĝi)về năng suất của 18 dòng và 2

cây thử trong lai đỉnh I - vụ Hè Thu và Thu Đông 2005 tại Trảng

Bom - Đồng Nai

71

3.11 Năng suất thực thu của các tổ hợp lai đỉnh II - vụ Hè Thu và Thu

Đông 2009 tại Trảng Bom - Đồng Nai

74

3.12 Giá trị khả năng kết hợp chung (ĝi)về năng suất của 12 dòng và 2

cây thử trong lai đỉnh II - vụ Hè Thu và Thu Đông 2009 tại Trảng

Bom - Đồng Nai

75

3.13 Thời gian sinh trưởng của cácTHL lai luân giao I - vụ Thu Đông

2005 và Hè Thu 2006 tại Trảng Bom - Đồng Nai

79

3.14 Chiều cao cây và chiều cao đóng bắp của các tổ hợp lai luân giao I

-vụ Thu Đông 2005 và Hè Thu 2006 tại Trảng Bom - Đồng Nai

81

3.15 Khả năng chống đổ, mức độ nhiễm sâu bệnh của các tổ hợp lai

luân giao I - vụ Thu Đông 2005 và Hè Thu 2006 tại Trảng Bom -

Đồng Nai

82

3.16 Chiều dài bắp và đường kính bắp của các tổ hợp lai luân giao I - vụ

Thu Đông 2005 và Hè Thu 2006 tại Trảng Bom - Đồng Nai

86

3.17 Số hàng hạt/bắpvà số hạt/hàng của các tổ hợp lai luân giao I - vụ

Thu Đông 2005 và Hè Thu 2006 tại Trảng Bom - Đồng Nai

87

3.18 Khối lượng 1000 hạt, tỉ lệ hạt/bắp và năng suất của các tổ hợp lai 88

luân giao I - vụ Thu Đông 2005 và Hè Thu 2006 tại Trảng Bom -

Đồng Nai

3.19 Ưu thế lai về thời gian sinh trưởng và chiều cao cây của các tổ hợp

lai luân giao I

3.23 Giá trị khả năng kết hợp chung (ĝi), khả năng kết hợp riêng (ŝij) và

phương saikhả năng kết hợp riêng (2sij) về năng suất hạt của 7 dòng

tham gia luân giao I - vụ Thu Đông 2005 và Hè Thu 2006 tại Trảng

Bom - Đồng Nai

98

3.24 Thời gian sinh trưởng của các tổ hợp lai luân giao II - vụ Hè Thu và

Thu Đông 2010 tại Trảng Bom - Đồng Nai

101

3.25 Chiều cao cây và chiều cao đóng bắp của các tổ hợp lai luân giao II

- vụ Hè Thu và Thu Đông 2010 tại Trảng Bom - Đồng Nai

103

3.26 Khả năng chống đổ, mức độ nhiễm sâu, bệnh hại của các tổ hợp lai

luân giao II - vụ Hè Thu và Thu Đông 2010 tại Trảng Bom - Đồng

Nai

105

3.27 Chiều dài bắp và đường kính bắp của các tổ hợp lai luân giao II -vụ

Hè Thu và Thu Đông 2010 tại Trảng Bom - Đồng Nai

108

3.28 Số hàng hạt/bắp và số hạt/hàng của các tổ hợp lai luân giao II - vụ

Hè Thu và Thu Đông 2010 tại Trảng Bom - Đồng Nai

109

3.29 Khối lượng 1000 hạt và năng suất thực thu của các tổ hợp lai luân

giao II - vụ Hè Thu và Thu Đông 2010 tại Trảng Bom - Đồng Nai

110

3.30 Ưu thế lai về thời gian sinh trưởng và chiều cao cây của các tổ hợp

lai luân giao II

112

3.31 Ưu thế lai về chiều dài bắp và đường kính bắp của các tổ hợp lai

luân giao II

3.34 Giá trị khả năng kết hợp chung (ĝi), khả năng kết hợp riêng (ŝij)và

phương sai khả năng kết hợp riêng (2sij)về năng suất của 5 dòng

tham gia luân giao II - vụHè Thu và Thu Đông 2010 tại Trảng

TB80

124

3.39 Một số yếu tố cấu thành năng suất của tổ hợp laiTB80 125 3.40 Năng suất của tổ hợp lai TB80 trong khảo nghiệm tác giả 125 3.41 Năng suất của LVN68 trong khảo nghiệm giá trị canh tác và giá trị

3.43 Ảnh hưởng của mật độ gieo trồng đến thời gian sinh trưởng giống

ngô LVN68 tại Trảng Bom - Đồng Nai

133

3.44 Ảnh hưởng của mật độ gieo trồng đến khả năng chống chịu của

giống ngô LVN68 tại Trảng Bom – Đồng Nai

134

3.45 Năng suất thực thu của các mật độ gieo trồng khác nhau đối với

giống ngô LVN68 - vụ Hè Thu và Thu Đông 2010 tại Trảng Bom -

136

Đồng Nai

3.46 Ảnh hưởng của mật độ gieo trồng đến thời gian sinh trưởng giống

LVN68 - vụ Đông Xuân 2011- 2012 và Hè Thu 2012 tại Đức Trọng

- Lâm Đồng

137

3.47 Ảnh hưởng của mật độ gieo trồng đến khả năng chống chịu của

giống ngô LVN68 tại Đức Trọng – Lâm Đồng

138

3.48 Năng suất thực thu của các mật độ gieo trồng khác nhau đối với

giống ngô LVN68 tại Đức Trọng - Lâm Đồng vụ Đông Xuân

2011-2012 và Hè Thu 2011-2012

140

3.49 Ảnh hưởng của liều lượng phân bón đến thời gian sinh trưởng

giống LVN68 tại Trảng Bom - Đồng Nai vụ Thu Đông 2010 và

Đông Xuân 2010 – 2011

142

3.50 Ảnh hưởng của liều lượng phân bón đến khả năng chống chịu của

giống ngô LVN68 tại Trảng Bom – Đồng Nai

143

3.51 Năng suất của giống ngô LVN68 ở các liều lượng phân bón khác

nhau tại Trảng Bom - Đồng Nai vụ Thu Đông 2010 và Đông Xuân

2010 -2011

145

3.52 Ảnh hưởng của liều lượng phân bón đến thời gian sinh trưởng của

giống ngô LVN68 tại Đức Trọng - Lâm Đồng vụ Đông Xuân

2011-2012 và Hè Thu 2011-2012

146

3.53 Ảnh hưởng của liều lượng phân bón đến khả năng chống chịu của

giống ngô LVN68 tại Đức Trọng –Lâm Đồng vụ Đông Xuân 2011

- 2012 và Hè Thu 2012

147

3.54 Năng suất thực thu của giống ngô LVN68 ở các mức phân bón khác

nhau tại Đức Trọng - Lâm Đồng vụ Đông Xuân 2011-2012 và Hè

Thu 2012

149

3.55 Hiệu quả kinh tế của các liều lượng phân bón cho giống ngô

LVN68 ở Trảng Bom - Đồng Nai và Đức Trọng - Lâm Đồng

151

3.4 Giá trị KNKHC về năng suất của 18 dòng với cây thử ở vụ Thu

Đông 2005 tại Trảng Bom - Đồng Nai

73

3.6 Giá trị KNKHC về năng suất của 12 dòng với cây thử ở vụ Hè Thu

2009 tạiTrảng Bom - Đồng Nai

76

3.7 Giá trị KNKHC về năng suất của 12 dòng với cây thử ở vụ Thu

Đông 2009tạiTrảng Bom - Đồng Nai

76

3.8 Năng suất của các THL Luân giao I tại Trảng Bom - Đồng Nai 91 3.9 Năng suất hạt của các THL luân giao II tại Trảng Bom- Đồng Nai 111 3.10 Một số hình ảnh về giống ngô lai đơn LVN68 131 3.11 Một số hình ảnh về giống ngô lai đơn DP113 132 3.12 Năng suất thực thu của giống ngô LVN68 ở các mật độ gieo trồng

khác nhau tại Trảng Bom - Đồng Nai

137

3.13 Năng suất thực thu của giống ngô LVN68 ở các mật độ gieo trồng

khác nhau tại Đức Trọng - Lâm Đồng

141

3.14 Năng suất của giống ngô LVN68 với các liều lượng phân bón khác

nhau trong vụ Thu Đông 2010 và Đông Xuân 2010-2011 tại Trảng

Bom - Đồng Nai

146

3.15 Năng suấtthực thu cuả LVN68 với các liều lượng phân bón khác

nhau trong vụ Đông Xuân 2011-2012 và Hè Thu -2012 tại Đức

Trọng - Lâm Đồng

150

3.16 Hiệu quả kinh tế của các công thức phân bón cho giống LVN68 tại

Trảng Bom - Đồng Nai và Đức Trọng - Lâm Đồng

151

MỞ ĐẦU 1.TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Khi nói về thành công của việc ứng dụng hiện tượng ưu thế lai trong sản xuất nông nghiệp, đầu tiên phải nói tới ngô lai Ngô lai - một thành tựu khoa học nông nghiệp nổi bật của thế kỷ XX - đã mang lại thành quả to lớn cho sản xuất nông nghiệp ở nhiều quốc gia trên thế giới và ở Việt Nam[39]

Năm 2012, diện tích gieo trồng ngô của Việt Nam là 1.118,3 nghìn ha, năng suất trung bình 43 tạ/ha và sản lượng là 4,8 triệu tấn [45] Chiến lược phát triển nông nghiệp nông thôn giai đoạn 2011 - 2020 định hướng cho ngành trồng trọt đối với cây ngô là phấn đấu đạt sản lượng 6,5 triệu tấn ngô hạt vào năm 2015 và 7,2 triệu tấn năm 2020[7] Để thực hiện được định hướng trên và đáp ứng nhu cầu ngô ngày càng tăng ở những năm tới trong khi diện tích trồng ngô chỉ có thể tăng lên tới 1,3 triệu ha thì việc chọn tạo ra những giống ngô lai mới có năng suất cao, chống chịu tốt trên quy mô lớn sẽ là giải pháp có nhiều khả thi hơn[7]

Hiện nay, ngô lai đã chiếm khoảng 95 % diện tích gieo trồng ngô cả nước Các giống ngô lai do Viện Nghiên cứu Ngô chọn tạo chủ yếu phục vụ cho sản xuất

ở các tỉnh phía Bắc, còn các tỉnh phía Nam với 39,1 % diện tích trồng ngô cả nước, năng suất trung bình 50 tạ/ha nhưng số lượng các giống ngô của Viện nghiên cứu ngô được triển khai vào sản xuất còn rất ít

Đông Nam Bộ (ĐNB) và Tây Nguyên (TN) là hai vùng sản xuất ngô hàng hóa lớn của các tỉnh phía Nam Năm 2012 năng suất ngô của hai vùng này đạt trung bình 51,3 tạ/ha (ĐNB-56,2 tạ/ha; TN-49,8 tạ/ha) [45]bằng 119,4% so với cả nước (43,0 tạ/ha) và bằng 103,4 % so với thế giới (49,4 tạ/ha)[155] Hàng năm, diện tích gieo trồng ngô ở hai vùng này khoảng hơn 300 nghìn ha nhưng diện tích trồng các giống ngô lai trong nước nói chung và giống do Viện Nghiên cứu Ngô chọn tạo nói riêng mới chỉ chiếm khoảng 20 %, số diện tích còn lại được gieo trồng bằng các giống của các công ty giống nước ngoài như Mosanto, Syngenta, CP Group, Pioneer, Bioseed với giá bán cao gấp 1,5 đến 2,0 lần giá giống của các công ty trong nước làm tăng chi phí, giảm hiệu quả kinh tế và không chủ động

trong việc cung ứng giống cho người sản xuất

Nhu cầu hạt giống ngô cho hai vùng Đông Nam Bộ và Tây Nguyên hàng năm khoảng 6000 tấn/năm, đây là thị trường tiềm năng cho các công ty giống cây trồng sản xuất và kinh doanh giống ngô Tuy nhiên, yêu cầu về giống ngô ở hai vùng này đòi hỏi khá cao, giống phải có thời gian sinh trưởng thuộc nhóm trung ngày mới phù hợp với cơ cấu canh tác cây trồng có ngô, cho năng suất cao, màu hạt đẹp, lõi cứng, kháng bệnh, chịu hạn và cạnh tranh được với các giống của nước ngoài Các giống ngắn ngày thường cho năng suất thấp không phát huy được điều kiện tự nhiên còn giống dài ngày thì không phù hợp với cơ cấu mùa vụ do đặc điểm thời tiết của vùng

Nhằm góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất thông qua việc chủ động cung cấp hạt giống giá rẻ, chất lượng tốt, tiết kiệm chi phí cho người trồng ngô ở vùng Đông Nam Bộ và Tây Nguyên chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai trung ngày năng suất cao cho vùng Đông Nam Bộ và Tây Nguyên”

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

-Chọn lọc được một số dòngưu tú cho chương trình chọn tạo giống ngô ở vùng Đông Nam Bộ và Tây Nguyên

- Chọn tạo giống ngô lai có thời gian sinh trưởng trung ngày, năng suất cao chất lượng tốt thích hợp với điều kiện sản xuất ngô ở vùng Đông Nam Bộ và Tây Nguyên

-Xây dựng được một số biện pháp kỹ thuật canh tác như: Mật độ khoảng cách, liều lượng phân bón với giống ngô lai mới nhằm giới thiệu và chuyển giao cho người trồng ngô vùng Đông Nam Bộ và Tây Nguyên

3 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

3.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài

- Cung cấp thêm số liệu, thông tin khoa học về sử dụng vật liệu tạo dòng trong chọn tạo giống ngô lai ở Việt Nam

- Bổ sung thêm dữ liệu khoa học về các giống ngô lai và các biện pháp kỹ thuật canh tác trong điều kiện sinh thái vùng Đông Nam Bộ và Tây Nguyên

3.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

- Đề tài đã xác định được 8 dòng thuần ưu tú là IL3, IL4, IL26, IL28, IL50, IL55, IL60 và IL61 có đặc điểm nông sinh học, khả năng chống chịu tốt, khả năng kết hợp cao về năng suất phụcvụ công tác tạo giống ngô lai năng suất cao cho vùng Đông Nam Bộ và TâyNguyên

- Đề tài đã xác định được hai giống ngô lai LVN68 và DP113 có triển vọng phát triển trong sản xuất tại vùng Đông Nam Bộ và Tây Nguyên

- Đề tài đã xác định được mật độ gieo trồng thích hợp là 66.600 cây/ha với khoảng cách hàng là 60 cm, cây cách cây là 25cm và liều lượng phân bón tối ưu là 180N - 80P2O5 - 80 K2O (kg/ha) cho giống ngô LVN68 ở vùng Đông Nam Bộ và Tây Nguyên

4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

4.1 Đối tượng nghiên cứu

- Các dòng thuần trong tập đoàn dòng được tạo ra từ các nguồn vật liệu khác nhau

- Các tổ hợp lai được lai tạo từ các dòng thuần đã lựa chọn

- Các biện pháp kỹ thuật canh tác cho THL triển vọng đã lựa chọn

4.2 Phạm vi nghiên cứu

Tiến hành các thí nghiệm ngoài đồng ruộng bao gồm:

- Thí nghiệm chọn lọc đánh giá dòng

- Thí nghiệm khảo sát THL đỉnh (Topcross), lai luân giao (Dialell cross)

- Thí nghiệm khảo nghiệm tác giả (so sánh các THL triển vọng), khảo nghiệm giá trị canh tác và giá trị sử dụng giống ngô (VCU)

- Thí nghiệm mật độ, thí nghiệm liều lượng phân bón

Các thí nghiệm được thực hiện tại Viện nghiên cứu Ngô và một số điểm thuộc các tỉnh vùng Đông Nam Bộ và Tây Nguyên

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 1.1.VAI TRÒ CỦA CÂY NGÔ TRONG NỀN KINH TẾ

Cây ngô có tên khoa học là Zea mays L.thuộc chi Maydeae, họ hòa thảo Poaceae, bộ nhiễm sắc thể 2n = 20 Ngô là cây hàng năm với hệ thống rễ chùm phát triển, là loài cây giao phấn có hoa đơn tính cùng gốc

Trải qua hàng ngàn năm tiến hóa và phát triển thông qua quá trình chọn lọc

tự nhiên và nhân tạo, với đặc tính đa dạng di truyền rộng và khả năng thích nghi với nhiều loại hình sinh thái, cho đến nay cây ngô được lan truyền và trồng ở hầu khắp các châu lục trên thế giới với vai trò là một trong những cây ngũ cốc quan trọng của loài người Một trong những ưu thế để cây ngô giành được mối quan tâm lớn của con người là khả năng sử dụng của nó

- Ngô là cây lương thực cho người:

Ngô là cây ngũ cốc nuôi sống gần 1/3 dân số toàn cầu, ở các nước trồng ngô nói chung đều sử dụng ngô làm lương thực ở các mức độ khác nhau Giai đoạn

2000 - 2007, khoảng 15% sản lượng ngô trên thế giới được sử dụng làm lương thực cho người, trong đó các nước Trung Mỹ, Nam Á và châu Phi coi ngô là nguồn lương thực chính Các nước Đông Phi sử dụng 92% sản lượng ngô làm lương thực; Tây Phi 60%; Nam Á 42,6%; Đông Nam Á 34,8%; Trung Mỹ 66,3%; ở Việt Nam

sử dụng trung bình 21 % [157]

- Ngô làm thức ăn chăn nuôi

Theo số liệu của FAOSTAT, trên phạm vi toàn thế giới giai đoạn 2000 -

2007 đã sử dụng khoảng 65% sản lượng ngô (400 - 450 triệu tấn) làm thức ăn chăn nuôi Tỷ lệ dùng ngô làm thức ăn chăn nuôi ở các nước châu Âu lên tới 82%; Italia97,5%; Croatia 95,5%; Trung Quốc 75,5 %; Thái Lan 78 %; Việt Nam cũng khoảng 79 % [156]

- Ngô được sử dụng làm nguyên liệu cho công nghiệp:

Ngô là nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất rượu cồn, tinh bột, dầu, glucoza, bánh kẹo Người ta đã sản xuất ra khoảng 670 mặt hàng khác nhau của

các ngành công nghiệp lương thực – thực phẩm, công nghiệp nhẹ và dược phẩm[39] Những năm gần đây, ngô đang là nguồn nguyên liệu chính để sản xuất ethanol thay thế nguồn năng lượng hóa thạch đang cạn kiệt dần Năm 2011, Nước

Mỹ đã sử dụng 45 % sản lượng ngô để sản xuất ethanol[161]

- Ngô là nguồn hàng hóa xuất khẩu:

Trên thế giới hàng năm lượng xuất nhập khẩu ngô khoảng 95 - 100 triệu tấn Năm 2012, lượng ngô xuất khẩu của Mỹ là gần 45,8 triệu tấn; Argentina 15,8 triệu tấn; Brazil 9,4 triệu tấn; Ukraina 7,8 triệu tấn; Pháp 6,2 triệu tấn [155]

- Ngô làm thực phẩm:

Bắp ngô non có chứa nhiều chất dinh dưỡng và nhiều loại vitamin được sử dụng như một loại rau sạch cao cấp Nghề trồng ngô làm rau ăn tươi và chế biến phục vụ xuất khẩu đang phát triển rất mạnh và mang lại hiệu quả cao ở Thái Lan, Đài Loan [60] Ngoài ngô rau, các loại ngô nếp, ngô đường được dùng ăn tươi hoặc đóng hộp cũng là một loại thực phẩm cung cấp cho tiêu dùng và xuất khẩu có giá trị

Những dẫn liệu trên cho thấy cây ngô có vai trò quan trọng đối với nền kinh

tế thế giới và đời sống con người

1.2 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT NGÔ TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM

1.2.1.Tình hình sản xuất và sử dụng giống ngô lai trên thế giới

So với lúa mỳ và lúa nước, ngô đang đứng đầu về năng suất và sản lượng, đứng thứ 2 về diện tích [155] Nhờ vị trí vai trò quan trọng trong nền kinh tế nên sản suất ngô trên thế giới luôn được quan tâm và ngày càng phát triển Mặc dù trong những năm gần đây diện tích trồng ngô trên toàn cầu không tăng mạnh như cuối thế kỷ XX do diện tích canh tác có giới hạn nhưng sản lượng ngô trên thế giới vẫn liên tục tăng trưởng Nguyên nhân chính là do năng suất ngô ngày càng được cải thiện nhờ áp dụng các giống ngô lai và các biện pháp kỹ thuật canh tác tiên tiếnvào sản xuất Năm 2001, diện tích trồng ngô trên toàn thế giới là 140,2 triệu hecta với năng suất bình quân là 4,3 tấn/ha đạt tổng sản lượng trên 600 triệu tấn, tỷ

lệ diện tích trồng ngô chiếm 20% trong tổng diện tích trồng cây ngũ cốc[38] Mức tăng trưởng bình quân hàng năm trong sản xuất ngô trên toàn thế giới giai đoạn 2000

- 2010 về diện tích là 1,8%, năng suất là 2,1% và sản lượng là 4,3% Đến năm 2012, diện tích gieo trồng ngô trên toàn thế giới là 176,9 triệu ha với năng suất trung bình

là 4,94tấn/ha (giảm so với năm 2011 là 0,4tấn/ha) và sản lượng đạt trên 875 riệu tấn[155]

Mỹ luôn là nước dẫn đầu về diện tích và sản lượng ngô đồng thời cũng là một trong những nước có năng suất ngô cao nhất Mỹ là nước sử dụng giống ngô lai vào sản xuất đại trà đầu tiên trên thế giới, nhờ đó mà năng suất ngô bình quân từ 1,5 tấn/ha năm 1930 tăng lên tới hơn 7,4 tấn/ha vào năm 1990 và đạt 9,23 tấn/ha, vào năm 2011với diện tích gieo trồng ngô ở Mỹ là 33,9 triệu ha và sản lượng là 313,9triệu tấn[155] Hiện nay 100% diện tích trồng ngô ở Mỹ được sử dụng giống ngô lai trong đó 90% là giống lai đơn (Dẫn theo Ngô Thị Minh Tâm, 2011)[35]

Trung Quốc là nước đứng thứ hai về diện tích trồng ngô trên thế giới và có năng suất ngô bình quân cao hơn năng suất bình quân thế giới Năm 2011, diện tích trồng ngô ở Quốc gia này là 33,56 triệu ha, năng suất 5,74 tấn/ha và sản lượng là 192,9 triệu tấn[155]

Một số nước có sản lượng ngô lớn như Brazin (55,6 triệu tấn), Argentina (23,7 triệu tấn), Ukraina (22,83 triệu tấn) Năm 2011, trên toàn thế giới 13 nước có năng suất ngô trung bình trên 10 tấn/ha, đứng đầu là Israel có năng suất ngô đạt 33,81 tấn/ha, Jordan 20,67 tấn/ha, Kuwait 20,16tấn/ha, Austria 18,39 tấn/ha, Qatar 12,56 tấn/ha, Holand 12,33 tấn/ha, Tajikistan (12,1 tấn/ha), tiếp đến là các nước ChiLê, Thụy sĩ, New Zealand, Đức và Pháp[155]

Trong những năm gần đây, cây trồng công nghệ sinh học(CNSH) đã và đang mang lại những lợi ích ổn định và bền vững về kinh tế, môi trường, làm tăng sản lượng nông nghiệp, cải thiện đời sống người nông dân cho nên ngày càng được nhiều quốc gia ủng hộ và phát triển Cây trồng công nghệ sinh học lần đầu tiên được thương mại hóa vào năm 1996 Năm 2012 diện tích cây trồng CNSH là170,3 triệu ha, tăng 6% so với năm 2011, trong đó có 20 nước đang phát triển và 8 nước công nghiệp, hai nước mới (Sudan (Bt cotton) và Cuba (ngô Bt))[158]

Với nhu cầu ngày càng tăng nên Ngô cũng là một trong những cây trồng

được ứng dụng chuyển gen và diện tích ngô chuyển gen trên thế giới tăng rất mạnh Đến năm 2009 diện tích ngô chuyển gen trên thế giới là 42 triệu ha chiếm 26,58 % diện tích ngô toàn thế giới Các nước có tỉ lệ diện tích trồng ngô chuyển gen lớn là Mỹ, Canada, Argentina, Namphi (bảng 1.1)

Bảng 1.1.Diện tích ngô chuyển gen của một số nước trên thế giới năm 2009

Các nước Diện tích gieo trồng (Triệu ha)

Tổng số Ngô chuyển gen Tỉ lệ ngô chuyển gen (%)

1.2.2.Tình hình sản xuất và sử dụng giống ngô lai ở Việt Nam

Nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, Việt Nam có điều kiện tự nhiên thuận lợi cho cây ngô sinh trưởng và phát triển Trên cả nước có 8 vùng trồng ngô chính, mỗi vùng với những đặc trưng riêng về vị trí cây ngô trong hệ thống trồng trọt, thời vụ và khả năng kinh tế cho sản xuất ngô, nhưng tựu chung ở Việt Nam cây ngô giữ vị trí là cây màu số một và là cây lương thực thứ hai sau cây lúa Song với nền canh tác quảng canh chủ yếu là trồng các giống có dạng hạt đá và ngô địa phương năng suất thấp nên đến đầu những năm 1980 năng suất ngô ở Việt Nam vẫn chỉ đạt khoảng1 tấn/ha Trong những năm 1980-1990, thông qua sự hợp tác với CIMMYT, Việt Nam đã chọn tạo và đưa vào sản xuất một số giống ngô thụ phấn tự do cải tiến như VM1, HSB1, MSB2649, TSB2, TSB1 còn ngô lai vẫn chưa được ứng dụng trong sản xuất Nguyên nhân ngô lai không phát triển sớm hơn là:

- Giá thành hạt giống cao, sản xuất không chấp nhận

- Điều kiện đầu tư thâm canh trong sản xuất thấp, ngô lai không thể phát huy được ưu thế của nó

- Thiếu cơ sở vật chất, thiếu vốn cho sản xuất hạt giống[50]

Sản xuất ngô của Việt Nam thực sự có bước đột phá khi ứng dụng thành công các kết quả nghiên cứu ngô lai vào sản xuất Có thể tóm tắt quá trình phát triển giống ngô lai ở Việt Nam thành các giai đoạn sau:

- Giai đoạn 1991-1995: Nghiên cứu lai tạo, chọn lọc bộ giống ngô mới có thời gian sinh trưởng khác nhau, thích hợp vớicơ cấu mùa vụ, các vùng sinh thái, chống chịu các điều kiện bất thuận và có năng suất cao phẩm chất tốt Giai đoạn này chủ yếu sử dụng các giống lai không quy ước như LS3, LS5, LS6, LS8 , ưu điểm của bộ giống này là những giống có tiềm năng cho năng suất từ 3-7 tấn/ha, giá bán thấp (5000-8000 đ/kg) nên mỗi năm diện tích gieo trồng các giống ngô lai này tăng trên 8000 ha và làm tăng năng suất trên 1 tấn/ha so với trồng giống ngô thụ phấn tự do Năm 1992-1993 các công ty Pacific, Bioseed và CP Group đã khảo nghiệm các giống ngô lai đơn ở Việt Nam

- Giai đoạn 1996-2002: Nhờ chính sách đổi mới, được sự quan tâm đầu tư đúng mức của Nhà nước và sự phát huy nội lực của các nhà chọn tạo giống ngô trong nước, những giống ngô lai quy ước như LVN10, LVN4, LVN20, LVN25, V98, T9, đặc biệt là giống LVN10 đã nhanh chóng trở thành các giống ngô chủ lực trong sản xuất ngô của Việt Nam Trong giai đoạn này, nhiều công ty giống ngô nước ngoài đã bán giống ngô ở Việt Nam với số lượng lớn

Cùng với chọn tạo giống ngô mới thì công nghệ sản xuất hạt giống lai ngày càng hoàn thiện giúp cho các giống ngô lai của Việt Nam có chất lượng không thua kém các công ty nước ngoài nhưng giá rẻ hơn

- Giai đoạn 2003 đến nay:Với sự mở rộng hợp tác quốc tế, các nhà tạo giống ngô Việt Nam đã thu thập được nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau Nhờ nguồn vật liệu phong phú, một số giống ngô lai thế hệ mới được chọn tạo bằng phương pháp truyền thống hoặc kết hợp giữa phương pháp chọn tạo truyền thống

và công nghệ sinh học như LVN885, LVN145, LVN66, LVN61, LVN154, LVN146, LVN14, LVN36 đã được ứng dụng vào sản xuất Các giống ngô lai thế hệ mới này có nhiều ưu thế như chịu hạn, chống đổ, ít nhiễm sâu bệnh, chịu thâm canh, màu hạt đẹp thích ứng tốt trong điều kiện sản xuất hàng hóa Giống ngô

của các công ty đa quốc gia như Bioseed, Pacific, Syngenta, Bionear, Mosanto và một số công ty khác đã cung cấp cho sản suất ngô ở Việt Nam số lượng lớn giống ngô với quy mô chiếm trên 50 % diện tích trồng ngô lai của Việt Nam

Giống ngô lai đã đóng vai trò chính trong việc tăng năng suất và sản lượng ngô của Việt Nam Giai đoạn 1960 - 1980 năng suất ngô của Việt Nam chỉ đạt từ 0,8 - 1,1 tấn/ha do dùng các giống ngô địa phương với kỹ thuật canh tác lạc hậu Đến năm 1990 tăng lên 1,5 tấn/ha là do bắt đầu sử dụng các giống ngô cải tiến Từ

1990 với những thành công trong công tác lai tạo, ứng dụng giống ngô lai, đồng thời cải thiện các biện pháp kỹ thuật canh tác nên sản xuất ngô của Việt Nam đã có bước tiến nhảy vọt Nếu như năm 1991, diện tích trồng giống lai chưa đến 1% của 447.000 hecta trồng ngô (bảng 1.2) thì đến năm 2000, diện tích trồng ngô lai chiếm 65% góp phần đưa năng suất ngô bình quân cả nước đạt 2,75 tấn/ha và đến năm

2012, với diện tích trồng ngô 1118,2 nghìn ha, trong đó hơn 95% diện tích là sử dụng các giống ngô lai Các giống ngô lai mới như LVN10, LVN20, LVN99 đã trở thành giống ngô chủ lực trong sản xuất ngô của Việt Nam Những thành công của chương trình ngô lai đã góp phần quan trọng trong việc đưa năng suất ngô trung bình toàn quốc đạt 4,3 tấn/ha (tăng khoảng 48,7 % so với năm 2000 với tổng sản lượng 4,8 triệu tấn [45]

Bảng 1.2 Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam giai đoạn 1991- 2012

Nguồn:Ngô Hữu Tình, 1997[41],Niên giám thống kê 2012[45]

Mặc dù sản xuất ngô trong nước liên tục tăng trưởng về năng suất và sản

lượng nhưng hàng năm Việt Nam vẫn phải nhập khẩu một lượng ngô khá lớn nhằm đáp ứng cho nhu cầu ngành công nghiệp thức ăn gia súc Cho đến hết tháng 10/2013 nhập khẩu thức ăn chăn nuôi và nguyên liệu tăng so với cùng kỳ, trong đó nhập khẩu ngô tăng cả về lượng và trị giá, tăng lần lượt 2,08% và tăng 7,44% tương đương với 1,5 triệu tấn, trị giá 485,5 triệu USD[163], điều đó cho thấy nhu cầu ngô cho tiêu dùng ở nước ta là rất lớn, đòi hỏicác nhà quản lý có chiến lược phát triển sản suất và các nhà tạo giống trong nước nhanh chóng chọn tạo ra các giống ngô lai mới nhằm khai thác triệt để những lợi thế tự nhiên của các vùng miền giúp sản xuất ngô trong nước phát triển đáp ứng nhu cầu tiêu dùng ngày càng tăng 1.2.3.Tình hình sản xuất ngô vùng Đông Nam Bộ và Tây Nguyên

Vùng Đông Nam Bộ gồm có 5 tỉnh và một thành phố là Bà Rịa - Vũng Tàu, Bình Dương, Bình Phước, Tây Ninh, Đồng Nai và Thành phố Hồ Chí Minh Đông Nam Bộ có tổng diện tích tự nhiên là 23.563,54 km2 chiếm 7,1 % diện tích tự nhiên cả nước, dân số 14.067.361 (Số liệu điều tra năm 2009) và mật độ dân số trung bình là 881,8 người/km2 Đây là vùng có kinh tế phát triển nhất Việt Nam, dân số đông và dẫn đầu cả nước về kim ngạch xuất khẩu, đầu tư nước ngoài, GDP cũng như nhiều yếu tố xã hội khác[162]

Đông Nam Bộ nằm trong vùng Nam Bộ nên chịu sự chi phối của khí hậu vùng Nam Bộ với đặc trưng của khí hậu nhiệt đới gió mùa và cận xích đạo Khí hậu hình thành trên hai mùa rõ rệt là mùa khô và mùa mưa Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, mùa khô từ tháng 12 tới tháng 4 năm sau Biên độ nhiệt ngày đêm giữa các tháng trong năm thấp và ôn hòa Lượng mưa 1500-2500 mm/năm, tháng 7

và tháng 8 có lượng mưa lớn nhất.Nhiệt độ trung bình năm của vùng xấp xỉ 260C Hầu như quanh năm không có tháng nào có nhiệt độ trung bình dưới 200C và vượt quá 290C Số giờ nắng trong năm thường vượt quá 2000 giờ Các tháng 1, 2, 3 có

số giờ nắng cao nhất (trên 200 giờ/tháng) Các tháng còn lại từ 100-190 giờ, tháng

9 có số giờ nắng thấp nhất chỉ 100-120 giờ Số giờ nắng nhiều và ấm quanh năm rất thuận lợi cho việc trồng ngô Tổng diện tích trồng ngô của vùng khoảng 90.000

ha Đất trồng ngô ở vùng này chủ yếu là đất bazan, đất xám và đất phù sa sông

ngòi Đất bazan, đất phù sa sông ngòi có hàm lượng mùn và các chất dinh dưỡng cao, tơi xốp, ít chua, rất phù hợp và thuận lợi cho trồng ngô Đất xám có nguồn gốc

từ đất phù sa cổ thành phần cơ giới nhẹ, thoát nước tốt, đây cũng là loại đất thích hợp để trồng ngô nhưng cần bón nhiều phân NPK hơn đối với đất Bazan[162]

Tây Nguyên gồm 5 tỉnh: Kon Tum,Gia Lai, Đắk Lắk, Đắk Nông và Lâm Đồng Toàn vùng Tây Nguyên có diện tích tự nhiên 5.556.800 ha bằng 16,7% diện tích cả nước Đất ở đây có độ dốc không lớn, phần nhiều dưới 8o rất thuận lợi cho sản xuất nông lâm nghiệp [32] Khí hậu Tây Nguyên gồm nhiều tiểu vùng, nhưng phổ biến là khí hậu nhiệt đới gió mùa cao nguyên và chia thành hai mùa rõ rệt: Mùa khô từ tháng 11 năm trước đến tháng 4 năm sau Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, khí hậu ẩm và dịu mát, rất thuận lợi cho các loại cây trồng phát triển Lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 1.900 - 2.000 mm Nhiệt độ trung bình hàng năm 240C; lượng ánh sáng dồi dào, cường độ ổn định Tổng lượng bức xạ mặt trời trung bình hàng năm 240 - 250 kcal/cm2 Số giờ nắng trung bình 2.200 - 2.700 giờ/năm Biên độ dao động nhiệt giữa ngày và đêm khá lớn (mùa khô biên

độ từ 15 - 200C, mùa mưa biên độ từ 10 - 150C) [32]

Theo số liệu của tổng cục thống kê, diện tích sản xuất ngô năm 2012 của vùng Đông Nam Bộ là 79,3 nghìn ha trong đó tập trung chủ yếu ở hai tỉnh Đồng Nai (51,2 nghìn ha) và Bà Rịa Vũng Tàu (16,2 nghìn ha) Năng suất ngô của vùng đạt 56,2 tạ/ha, dẫn đầu về năng suất trong các vùng trồng ngô cả nước, cao hơn so với năngsuất trung bình của cả nước (43,0 tạ/ha)[45], cao hơn với năng suất trung bình của thế giới năm 2012 (49,4 tạ/ha) [155] và vùng này đã đóng góp khoảng 9,2

% sản lượng ngô cả nước [45]

So với vùng Đông Nam Bộ, trình độ canh tác ngô ở vùng Tây Nguyên thấp hơn nhưng lợi thế ở vùng này là tiềm năng mở rộng diện tích gieo trồng và tăng năng suất Năm 2012, diện tích sản xuất ngô của vùng Tây Nguyên là 243,9 nghìnha tăng 5% so với năm 2011 trong đó tập trung chủ yếu ở ba tỉnh: Đăk lăk (119,8 nghìn ha), Gia Lai (53,2 nghìn ha) và Đăk Nông (45,8 nghìn ha) Năng suất ngô của vùng là 49,8 tạ/ha giảm 2,93 % so với năm 2011 (do hạn), đứng thứ 3

trong các vùng trồng ngô cả nước, cao hơn so với năng suất trung bình của cả nước (43,0 tạ/ha [45] và tương đương với năng suất trung bình của thế giới (49,4 tạ/ha)[155] Do diện tích tăng 5% so với năm 2011 nên sản lượng ngô của vùng tăng 8,69 % so với năm 2011 đạt 1.214,3 nghìn tấn chiếm 25,29 % sản lượng ngô

cả nước [45]

Bảng 1.3 Kết quả sản xuất ngô vùng Đông Nam Bộ và Tây Nguyên giai đoạn 2010 - 2012

Tỉnh, thành phố Diện tích (1000 ha) Năng suất (Tạ/ha) Sản lượng (1000 tấn)

2010 2011 2012 2010 2011 2012 2010 2011 2012 Đông Nam Bộ 79,8 78,7 79,3 52,0 54,1 56,2 414,9 426,0 445,3 Bình Phước 6,7 5,3 5,5 31,3 30,8 33,8 21,0 16,3 18,6 Tây Ninh 5,9 5,2 5,2 50,8 49,8 50,6 30,0 25,9 26,3 Bình Dương 0,5 0,5 0,4 24,0 22,0 22,5 1,2 1,1 0,9 Đồng Nai 47,7 49,9 51,2 59,1 61,2 64,1 282,0 305,3 328,2

Bà Rịa-Vũng Tàu 18,1 17,2 16,2 42,9 43,7 42,3 77,6 75,1 68,6

TP Hồ Chí Minh 0,9 0,6 0,8 34,4 38,3 33,8 3,1 2,3 2,7 Tây Nguyên 236,8 235,1 249,3 50,0 51,3 49,8 1.079,2 1.117,2 1.214,3 Kon Tum 8,0 7,3 7,2 35,5 36,0 36,8 28,2 28,4 26,5 Gia Lai 56,9 50,7 53,2 38,4 40,9 41,1 194,2 208,4 218,8 Đăk Lăk 115,7 115,4 119,8 53,4 54,0 50,0 578,1 565,9 599,5 Đăk Nông 40,0 41,8 45,8 62,0 61,2 61,1 205,0 236,7 279,9 Lâm Đồng 16,2 16,3 17,9 44,0 46,9 50,1 73,7 77,8 89,6

Cả hai vùng 316,6 313,8 328,6 47,2 49,2 50,5 1.494,1 1.543,2 1.659,6 Nguồn:Niên giám thống kê 2012[45]

Ở vùng Đông Nam Bộ và Tây Nguyên hàng năm ngô thường trồng làm 3 vụ chính như sau:

Vụ Hè-Thu (vụ 1):Là vụ có diện tích gieo trồng lớn nhất trong năm, ngô được gieo vào cuối tháng 4 đầu tháng 5, thu hoạch tháng 8, vụ này đạt năng suất cao với các giống như LVN10, LNV61,VN8960, C919, NK54, NK67, NK4300, VN2, CP333,CP888, MX4, SSC557, SSC13…

Vụ Thu-Đông (vụ 2): Gieo từ trung tuần tháng 8, thu hoạch vào tháng 12 với các giống: LVN10, LNV61, VN8960, LVN145, CP333, C919, NK54, NK4300, MX4, CP888, CP999, SSC 557, SSC131…

Vụ Đông-Xuân (vụ 3): Gieo từ tháng 11 đến nửa đầu tháng 12, thu hoạch cuối tháng 3, đầu tháng 4 trên những diện tích có điều kiện tưới chủ động, đây là vụ cho năng suất cao nhất so với hai vụ trước đó

Tuy nhiên, sản xuất ngô ở Đông Nam Bộ và Tây Nguyên chủ yếu ở hai vụ (Hè Thu và Thu Đông) và phụ thuộc hoàn toàn vào nước trời Do hai vụ ngô chính chỉ kéo dài trong khoảng 6 tháng nên các giống dài ngày đưa vào rất khó trong cơ cấu hai vụ ngô, còn sử dụng giống ngắn ngày năng suất không cao sẽ không khai thác hết tiềm năng của điều kiện tự nhiên trong vùng Sử dụng giống có thời gian sinh trưởng thuộc nhóm trung ngày sẽ phù hợp với cơ cấu canh tác hai vụ ngô ở hai vùng này bởi vì:

-Thời gian sinh trưởng của nhóm giống này đủ để cho sản xuất hai vụ ngô trong khung thời vụ tốt nhất, đảm bảo an toàn cho sản xuất

-Tiềm năng năng suất cao mang lại hiệu quả kinh tế cao cho người sản xuất

Về cơ cấu giống: Gần như toàn bộ diện tích gieo trồng ngô lai sử dụng các giống ngô lai của các công ty liên doanh nước ngoài, còn các giống trong nước chiếm tỷ trọng thấp Nguyên nhân đến các giống ngô lai của Việt Nam ở hai vùng này chiếm tỷ trọng rất thấp là do:

- Chưa có bộ giống phù hợp với vùng sinh thái

- Phần lớn các giống ngô lai được lai tạo Viện nghiên cứu Ngô- Hà Nội khi đưa vào sản xuất trong điều kiện sinh thái của vùng Đông Nam Bộ và Tây Nguyên thì bị nhiễm bệnh nặng đặc biệt là bệnh khô vằn và đốm lá lớn

- Kỹ năng quảng bá sản phẩm của các đơn vị trong nước thấp hơn so với các công ty nước ngoài

Ngoài giống LVN10 được đưa vào sản xuất vào năm 1994, từ năm

1993-2002, VN8960 là giống ngô lai duy nhất được tạo ra từ miền Bắc thích hợp với điều kiện sinh thái của các tỉnh phía Nam

Năm 2002, Viện Nghiên cứu Ngô triển khai chương trình chọn tạo giống ngô lai cho các tỉnh phía Nam.Trong 3 vụ (Hè Thu 2002, Thu Đông 2002, Đông Xuân 2002-2003), 2741 THL được lai tạo ở Đan Phượng - Hà Nội đã được gieo trồngkhảo sát tại Trảng Bom - Đồng Nai, kết quả không có THL nào cho năng suất vượt năng suất các giống đối chứng đáng tin cậy, điều này cho thấy cần phải nghiên cứu khả năng thích ứng của dòng bố mẹ với điều kiện sinh thái của vùng và triển khai chọn tạo dòng tại chỗ trước khi lai[14]

Với mục đích phát triển mạnh các giống ngô lai của Việt Nam cho hai vùng sản xuất ngô hàng hóa lớn của các tỉnh phía Nam, thì cần đẩy mạnh công tác chọn tạo giống có thời gian sinh trưởng thuộc nhóm trung ngày trong đó bao gồm việc nghiên cứu chọn tạo,chọn lọc được những dòng thuầnthích nghi với điều kiện sinh thái của vùng, lai tạo và khảo nghiệm con lai tại chỗ đồng thời cần tiến hành nghiên cứu các biện pháp canh tác kỹ thuật để nâng cao hiệu quả trong sản xuất ngô là những yêu cầu hết sức cần thiết ở vùng Đông Nam Bộ và Tây Nguyên

1.3 ƯU THẾ LAI VÀ ỨNG DỤNG TRONG CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ

1.3.1 Khái niệm về ưu thế lai

Ưu thế lai (ƯTL) là hiện tượng vượt trội của con lai so với các dạng bố mẹ

về sức sống, khả năng thích ứng, năng suất và chất lượng

Người đầu tiên đưa ra lý thuyết hiện tượng ƯTL là Charles Darwin Sau C Darwin phải kể đến Wiliam Jemes Beal, Ông đã thấy sự khác biệt về năng suất giống lai với các giống bố mẹ và thường năng suất của con lai vượt năng suất các giống bố mẹ trung bình 25% Năm 1904, George Herrison Shull là nhà khoa học đầu tiên tiến hành tự phối cưỡng bức ở ngô và thu được các dòng thuần Đến các năm 1908, 1909 ông đã công bố những công trình nghiên cứu về ngô lai, đánh dấu một mốc bắt đầu thực sự của chương trình tạo giống ngô lai [123],[124] Thuật ngữ

“Heterosis” chỉ ƯTL được Shull sử dụng lần đầu tiên vào năm 1913 [148] Tuy nhiên, ngô lai chỉ thực sự phát triển khi Jones phát minh ra giống lai kép vào năm 1918[100] Những năm 60 của thế kỷ 20 khi đã phát triển được nhiều dòng thuần khỏe và năng suất cao và giống lai đơn mới được thay thế cho giống lai kép

(Ảnh của Cao và Ruth Swanson-Wagner, Schnable Lab, Iowa State University) Hình 1.1 Biểu hiện ƯTL của giống ngô lai (giữa) tạo ra từ dòng B73 (trái) và

Mo17 (phải) (dẫn theo Ngô Thị Minh Tâm 2012)[35]

Ngày nay, ƯTL được nghiên cứu khá chi tiết từ khái niệm đến giả thuyết giải thích hiện tượng, đánh giá và duy trì cũng như ứng dụng vào sản xuất.Ưu thế lai của những cơ thể dị hợp tử biểu hiện ở tổ hợp lai trên các tính trạng đã được các nhà di truyền chọn giống cây trồng chia thành 5 dạng biểu hiện chính như sau [73],[92]:

- Ưu thế lai về hình thái

- Ưu thế lai về năng suất

- Ưu thế lai về tính thích ứng

- Ưu thế lai về tính chín sớm

- Ưu thế lai về sinh lý, sinh hoá

Đối với cây ngô, ưu thế lai về năng suất hạt có vai trò quan trọng nhất, thể hiện qua sự tăng của các yếu tố cấu thành năng suất như: chiều dài bắp, số hàng hạt, số hạt/hàng, …, trong đó ưu thế lai về năng suất ở ngô với các giống lai đơn có thể đạt từ 193 đến 263% so với trung bình của bố mẹ[46].Thông thường, ưu thế lai được xem như sự tăng hay giảm có ý nghĩa về giá trị một chỉ tiêu nào đó của con lai so với giá trị trung bình bố mẹ Tuy nhiên, quan điểm của các nhà chọn giống là tăng năng suất hơn bố mẹ tốt nhất hay giống thương mại đại trà mới thực sự có ý nghĩa thực tế

1.3.2 Nhóm ưu thế lai

Một trong những hệ quả của khái niệm giống lai là sự phát triển của các mô hình ưu thế lai (hay nhóm ưu thế lai) Các nhóm này được tạo ra bởi các nhà tạo giống, nó giống như một phương tiện để tối ưu hóa năng lực và năng suất hạt của giống lai, thông qua các nhóm ưu thế lai có thể dự đoán được các tổ hợp lai[140] Các nhà tạo giống đã quan sát thấy rằng lai tạo các dòng có nguồn gốc khác nhau cho con lai có ưu thế lai cao hơn lai giữa các dòng gần nhau[95] Dựa trên các quan sát này các nhà tạo giống đã phân các dòng ngô vào các nhóm ưu thế lai khác nhau, trong mỗi nhóm lại phân thành các gia đình khác nhau Các nhóm ưu thế lai được phân nhóm dựa trên các tiêu chí như phả hệ, cơ sở phân tích marker phân tử và hiệu quả trong các tổ hợp lai [130] Ban đầu, các nhà chọn tạo giống ngô đã chia thành 2 nhóm ưu thế lai một cách đơn giản mà không chú ý đến nguồn gốc phát sinh loài[143] Cách tiếp cận này được bổ sung bằng các thực nghiệm của Cress, ông ta cho rằng cách để đạt được toàn diện trong chương trình chọn lọc chu kỳ nghịch đảo là hình thành các vốn gen (gene pool) với các nguồn gen sẵn có, sau đó tùy ý phân chia thành các nhóm nhỏ“Trôi dạt di truyền sẽ tạo nên sự phân tán đầu tiên của tần số alen và chương trình chọn lọc sẽ nâng cao được sự khác biệt”[72].“Các phân tích phân tử của nguồn gene trong chương trình chọn tạo giống ở tập đoàn giống Pioner ủng hộ phương pháp của Cress”[78] Rõ ràng là phát triển tốt các mô hình ưu thế lai trong chương trình tạo giống là cấu trúc giả định cho các nhà tạo giống nhằm tạo ra và nâng cao bằng quá trình chọn tạo giống lai [140] Một số nhà khoa học cho rằng có 2 - 7 nhóm ưu thế lai [88], [106],[109], [128],[143] Một vài nhóm ưu thế lai đã được xác định và phát huy hiệu quả cao trong chọn tạo giống ngô ở nhiều quốc gia như Reid Yellow Dent và Lancaster Sure Crop; European flints và Minnesota 13[141] Gần đây các nhà chọn tạo giống ngô Trung Quốc từ nguồn gen trong nước đã xác định được một nhóm ưu thế lai mới và phát huy hiệu quả cao trong chương trình chọn tạo giống ngô lai ở quốc gia này [107]

1.3.3 Phương pháp xác định ưu thế lai

Để xác định ưu thế lai người ta căn cứ vào số liệu đo đếm được từ con lai và

bố mẹ của chúng Ưu thế lai của con lai F1 được dựa trên cơ sở so sánh giá trị trung bình của bố mẹ hoặc bố mẹ cao nhất hoặc với đối chứng và biểu thị bằng ưu thế lai trung bình (Hmp), ưu thế lai thực (Hbp), ưu thế lai chuẩn (Hs) Các giá trị về

ưu thế lai và được tính theo công thức của Omarov (1975) Dẫn theo Trần Duy Quý [33]

Ngày nay, nhờ có sự phát triển của ngành công nghệ sinh học phân tử nên

đã có một số phương pháp mới để dự đoán ưu thế lai ở mức độ phân tử Sự xác định các chỉ thị di truyền (genetic marker) bằng kỹ thuật isozyme hoặc sự đa hình

độ dài các đoạn cắt chế (RFLP- Restriction Fragment Length Polymorphism) đối với một chuỗi AND duy nhất để cung cấp thông tin di truyền của “dòng thuần” và giống [99] Stuber và công sự (cs) đã dùng 67 chỉ thị RFLP và 9 chỉ thị isozyme ở

tổ hợp lai B73 x Mo17 để xác định và lập bản đồ gen thông qua phân tích QTL (Quantitative Trait Loci-những vị trí gen quy định tính trạng số lượng) đồng thời nêu rõ vai trò của QTL trong việc xác định ƯTL[137]

Những nghiên cứu của Shull đã đặt nền móng cho phương pháp tạo giống ngô hiện đại, chấp nhận học thuyết của ông và nhận thức được tầm quan trọng của dòng thuần trong chọn tạo giống ngô lai nên phương pháp tạo giống ngô lai từ các dòng thuần được ứng dụng rộng rãi và đã mang lại thành quả to lớn cho sản xuất nông nghiệp ở nhiều quốc gia trên thế giới trong đó có Việt Nam

1.4.DÒNG THUẦN VÀ PHƯƠNG PHÁP TẠO DÒNG THUẦN

1.4.1.Khái niệm dòng thuần

Dòng thuần là khái niệm tương đối để chỉ các dòng tự phối đã đạt đến độ đồng hợp tử cao và ổn định ở nhiều tính trạng.Đối với ngô, thường sau 7-9 đời tự phối, dòng đạt đến độ đồng đều cao ở các tính trạng như chiều cao cây, chiều cao đóng bắp, năng suất, màu và dạng hạt và được gọi là dòng thuần Ngày nay có rất nhiều phương pháp để tạo dòng ngô thuần nên có thể khái quát “Dòng thuần” là dòng có kiểu gen đồng hợp tử với tỉ lệ cao ở nhiều tính trạng [59]

Tạo dòng thuần là bước đầu tiên trong công tác chọn tạo giống ngô lai Dòng thuần chỉ có giá trị khi có khả năng kết hợp cao, dễ nhân và sản xuất hạt lai [89],[91],[96], [125] Phát triển dòng thuần có khả năng sử dụng làm bố mẹ cho các giống ngô lai thương mại năng suất cao, ổn định là mục tiêu cơ bản của các chương trình chọn tạo giống ngô lai

Tổng kết quá trình phát triển cây ngô ở Mỹ cho thấy sự tăng năng suất ngô trong giai đoạn 1950-1990 là do các yếu tố: Chuyển đổi giống, nhu cầu dinh dưỡng được đáp ứng tốt hơn và kỹ thuật canh tác tiến bộ, trong đó giống là yếu tố đóng góp cho tăng năng suất quan trọng nhất[118] Khi so sánh mô hình giống lai cũ với giống lai thế hệ mới nhiều nghiên cứu thấy rằng: Sự sai khác năng suất cá thể là không có ý nghĩa; các giống lai mới chịu được mật độ cao; khả năng chống chịu tốt hơn, năng suất ổn định và đặc biệt là các dòng bố mẹ được cải tiến nâng cao năng suất[81] Ở Việt Nam, tổng quát quá trình phát triển cây ngô cũng cho thấy: Có sự thay đổi cơ bản trong việc sử dụng vật liệu tạo dòng, các vật liệu được cải tiến về mặt di truyền; các dòng thế hệ mới có khả năng kết hợp cao về năng suất, chống chịu tốt hơn với điều kiện bất thuận và thích ứng rộng Phát triển giống lai là việc giải quyết vấn đề tăng năng suất trên cơ sở khai thác tối đa tiềm năng cho năng suất của giống bằng biện pháp canh tác [10]

Trong chọn tạo giống ngô lai, dòng thuần có tầm quan trọng đặc biệt Muốn tạo ra một giống lai đơn tốt, trước hết phải có các dòng bố mẹ tốt - đó là những dòng thuần có khả năng kết hợp cao về năng suất, chống chịu tốt với yếu tố sinh học và phi sinh học bất thuận, năng suất cao và ổn định [61] Để có dòng thuần tốt vấn đề cơ bản đầu tiên là xác định nguồn vật liệu để chọn tạo dòng

1.4.2.Vật liệu chọn tạo dòng thuần

Vật liệu khởi đầu là nền tảng của công tác chọn tạo giống cây trồng Vật liệu cho tạo các dòng ở cây ngô rất đa dạng, bao gồm các giống địa phương, giống tổng hợp, vốn gen (gene pool), quần thể, các giống lai Với mỗi loại vật liệu khác nhau cho những kết quả tạo dòng khác nhau Những nghiên cứu tạo dòng (rút dòng) ngô đầu tiên được tiến hành trên các giống thụ phấn tự do là các giống có

năng suất cao và có khả năng thích nghi tốt với điều kiện trong vùng Ngày nay, sử dụng các giống ngô lai thương mại để rút dòng sẽ mang lại kết quả nhanh hơn so với sử dụng các giống thụ phấn tự do và giống địa phương[53], [57], [68],[92] Cùng với sự thay đổi vật liệu tạo dòng thì sự cải tiến di truyền của các nguồn vật liệu cũng được đẩy mạnh, sự tăng năng suất của ngô lai gắn liền với cải tiến di truyền của các vật liệu [78],[79] Cải tiến di truyền của các vật liệu được thể hiện ở các khía cạnh:

- Sử dụng kỹ thuật sinh học phân tử và tái tổ hợp ADN trong đánh giá khả năng chống chịu sâu bệnh, chống đổ, chịu hạn, chịu nitơ thấp, chịu chua phèn, cũng như tăng cường khả năng chống chịu của vật liệu thông qua chuyển gen kháng sâu, bệnh, từ đó lựa chọn được vật liệu ưu tú cho tạo dòng

- Tăng khả năng kết hợp về năng suất, chất lượng

- Tăng khả năng chống chịu

- Tính thích ứng rộng

Ở Việt Nam, nguồn vật liệu được sử dụng để tạo dòng thuần được thực hiện đầu tiên trên những giống tổng hợp, giống hỗn hợp cải tiến như Q2, TSB1, MSB2649 và các quần thể nhập nội từ CIMMYT như quần thể P24, P36, P28, P31, Suwan1, pool 26, các nguồn gen từ Đông Âu, Trung Quốc, Ấn Độ Gần đây, việc rút dòng được tập trung thực hiện trên các giống lai đơn nhập nội như DK888, P3012, Cargill777, Pacific351, Pacific9901, CG04466… và nhiều giống lai thương mại khác[39]

Xu hướng hiện nay là sử dụng nguồn vật liệu đã qua cải tạo chọn lọc, các giống lai thương mại, các quần thể tổng hợp từ các nguồn có khả năng kết hợp cao chịu áp lực tự phối và khả năng tạo dòng có năng suất cao[37], [44],[95],[146] Để công tác tạo dòng đạt hiệu quả cao, với từng loại vật liệu cần áp dụng phương pháp tạo dòng và độ lớn của mẫu thích hợp

1.4.3 Một số phương pháp chọn tạo dòng thuần ở ngô

Quá trình chọn tạo giống ngô lai gồm 3 bước sau:

- Chọn vật liệu và tạo dòng thuần theo mục tiêu của nhà chọn tạo giống

- Đánh giá khả năng kết hợp (KNKH) của dòng để lựa chọn những dòng có KNKH tốt và phương sai KNKH riêng cao được thể hiện ở THLcó năng suất cao

- Lai giữa hai dòng có phương sai KNKH riêng cao

Chọn tạo dòng thuần là phần quan trọng nhất của chương trình tạo giống ngô lai Chọn tạo được một dòng thuần tốt là một việc rất khó khăn nhưng tỷ lệ dòng được ứng dụng thành công trong chọn tạo giống lai lại rất thấp [94] Hiện nay một số phương pháp chọn tạo dòng thuần được các nhà tạo giống áp dụng là:

để thu được dòng thuần[39]

Ưu điểm của phương pháp này là nhanh chóng tạo ra các “dòng thuần” hay tạo ra đồng hợp tử nhanh hơn Do tự phối cưỡng bức nên gây suy giảm nhanh chóng sức sống của dòng và sẽ không khai thác được những đặc tính quý ở những quần thể không chịu được áp lực tự phối cao đặc biệt trong tạo dòng thuần ở ngô nếp và ngô đường Tuy nhiên, đây là phương pháp tạo dòng chuẩn trong tạo giống ngô lai của thế giới từ đầu thế kỷ XX tới nay và về cơ bản đây vẫn là phương pháp tạo dòng chính trong chương trình ngô lai của các quốc gia trên thế giới cũng như

ở Việt Nam

1.4.3.2.Phương pháp cận phối

Phương pháp cận phối (sib hoặc fullsib) được Stringfield, Cornelius và Dudley đề xuất thay cho phương pháp tự phối để tạo “dòng rộng” Sử dụng phương pháp này nhằm làm giảm mức độ suy thoái do tự phối kéo dài gây ra[71] Stringfield (1974) cho rằng: tự phối quá mạnh các alen được định vị ở dạng đồng

hợp tử quá nhanh trong khi đó phương pháp cận phối có cường độ đồng huyết thấp hơn sẽ giữ được độ biến động lớn hơn, tạo nhiều cơ hội chọn lọc giữa các thế hệ và trong từng thế hệ con cái [136] Tạo dòng theo phương pháp này, quá trình đạt đến

độ đồng hợp tử chậm hơn phương pháp tự phối nhưng lại tạo ra những dòng thuần

có sức sống cao hơn nên được nhiều nhà tạo giống quan tâm Bằng phương pháp fullsif, Ngô Hữu Tình và Nguyễn Thế Hùng đã thành công tạo ra một số dòng thuần từ nguồn nguyên liệu là quần thể MSB2649[18]

Ở Viện Nghiên cứu Ngô, phương pháp tự phối và phương pháp cận phối đều được sử dụng một cách hài hòa trong việc tạo dòng mới Nếu sức sống còn tốt,

độ đồng đều chưa cao thì ưu tiên tự phối còn ngược lại thì kết hợp với Sib hoặc fullsib và điển hình sự kết hợp hài hòa này là việc chọn tạo dòng thuần theo hướng năng suất cao[35]

1.4.3.3.Phương pháp thuần hoá tích hợp

Thuần hóa tích hợp (Additivo-cumulative Inbreeding) là phương pháp tạo dòng thuần mà trong tiến trình làm thuần cố gắng kết hợp được các gen điều khiển tính trạng ở các locus khác nhau và tích lũy được các alen quản lý tính trạng trong locus Theo lý thuyết di truyền số lượng, bằng phương pháp này có thể nâng cao tần suất gen quan tâm và như vậy với một giá trị trung bình nào đó của gen khi tần suất được tăng lên thì tác động của nó sẽ tăng lên

Phương pháp “Thuần hóa tích hợp” được công bố lần đầu vào năm 1999 trong luận án Tiến sỹ nông nghiệp“Nghiên cứu chọn tạo giống ngô nhiều bắp” của Nguyễn Thị Lưu.Bằng phương pháp này tác giả cùng các Cộng sự đã chọn tạo thành công một số dòng thuần nhiều bắp[25] Cũng bằng phương pháp này, từ giống ngô MSB2649, Ngô Hữu Tình và Cộng sự đã tạo được tập đoàn dòng đại diện cho những kiểu gen khác nhau: Ngắn ngày và cực ngắn, trung ngày, dài ngày; tán lá thường, tán lá ngắn gọn, tán lá bó; dạng thấp cây và lùn, dạng cây cao trung bình, dạng cao cây; hạt dạng đá, bán đá, răng ngựa; dạng nhiều bắp[39]

1.4.3.4 Phương pháp chọn tạo dòng tương đồng

Phương pháp chọn tạo dòng tương đồng ra đời xuất phát từ mong muốn sử

dụng dòng ưu tú hiệu quả hơn với mục đích tận dụng tối đa những đặc điểm tốt của dòng sẵn có, chỉ cải thiện một hoặc một số tính trạng tác động đến khả năng kết hợp của dòng [39]

* Cơ sở lý thuyết của phương pháp: Giả sử có 2 dòng A và B được xác định kết hợp tốt với nhau trong phạm vi một tập đoàn dòng (trường kết hợp) Nếu cải thiện được khả năng kết hợp của 2 dòng này có nghĩa là đã mở rộng không gian trường kết hợp mà không cần thay đổi cấu trúc thành phần tập đoàn

Theo lý thuyết di truyền số lượng, giá trị kiểu hình tính trạng con lai được xác định bởi công thức: Yabe = m + ga + gb + sab + eabe

Trong đó: Yabe: Giá trị kiểu hình tính trạng con lai

m: Giá trị trung bình

ga: Hiệu ứng khả năng kết hợp chung của dòng A

gb: Hiệu ứng khả năng kết hợp chung của dòng B

sab: Khả năng kết hợp riêng giữa dòng A và dòng B

eabe: Sai số thí nghiệm

Từ công thức trên cho thấy: Nếu khả năng kết hợp chung của dòng A và B được cải thiện thì sẽ tác động làm tăng giá trị kiểu hình Yabe Tuy nhiên giá trị khả năng kết hợp không đo đếm được nên phải tác động gián tiếp lên tính trạng có mối tương quan với khả năng kết hợp

1.4.3.5.Phương pháp phả hệ

Phương pháp phả hệ (Pedigree selection) được thực hiện từ một cặp lai trong một mô hình ưu thế lai, dựa trên thành tích đã được chứng minh trong thương mại để lựa chọn các dòng bố mẹ Một quần thể F2 được hình thành, sau đó tự phối vài thế hệ bằng cách sử dụng bắp trên hàng với mỗi gia đình để tìm lại cây F2 Trong quá trình giao phấn những kiểu gen khiếm khuyết được loại bỏ Lai thử sớm được thực hiện ở thế hệ S2 bằng các lai đỉnh giữa các dòng S2 với một dòng tự phối từ mỗi nhóm ưu thế lai chính Các tổ hợp lai từ thí nghiệm lai đỉnh trên được đánh giá đặc tính sinh trưởng phát triển trong điều kiện giới hạn, những dòng S2 được chọn sẽ sử dụng tiếp theo trong chương trình chọn giống Các gia đình S2

được lựa chọn tiếp tục tự phối đến S5, sau đó lại tiến hành lai đỉnh lại một lần nữa

và các tổ hợp lai đỉnh lại được đánh giá như lần đầu Các quần thể F2 được sử dụng rộng rãi để phát triển dòng thuần (37%), các quần thể có nền di truyền rộng(15%), quần thể có nền di truyền hẹp (16%), các quần thể cải thiện các đặc tính đặc biệt và quần thể từ các dòng ưu tú có quan hệ họ hàng[57]

Các nhà khoa học trên thế giới đều cho rằng hầu hết các hoạt động phát triển dòng tự phối là sử dụng phương pháp chọn lọc phả hệ[78],[103], [109],[113]

Phương pháp chọn lọc phả hệ có cấu trúc tương tự như chọn lọc chu kỳ thuận nghịch (RRS)và một số nhà khoa học cho rằng chọn lọc phả hệ là một thành phần quan trọng trong chương trình chọn tạo giống ngô hiện đại, nó sẽ là điểm nhấn trong quần thể với sự hạn chế của cơ sở di truyền các giống lai và các dòng tốt và là cơ sở để cải tiến các dòng[57], [70],[78],[80],[93], [94] Gần đây chọn lọc phả hệ trong các quần thể phân ly giữa các cặp lai ưu tú từ những dòng ưu tú đã trở thành phương pháp tạo dòng ngày càng phổ biến[37] trong đó có các nhà chọn tạo giống ngô Việt Nam

1.4.3.6.Phương pháp lai trở lại

Phương pháp lai trở lại (Backcross) là trường hợp đặc biệt của chọn lọc phả

hệ Backcross có thể tích luỹ những tính trạng mong muốn vào một kiểu gen Để chuyển một tính trạng nào đó từ bố mẹ vào một dòng thì lựa chọn phương pháp backcross thuận lợi hơn chọn lọc phả hệ Bởi vì, trong thế hệ backcross đầu tiên thu được 50% số cây là đồng hợp tử cho tính trạng quan tâm so với 25% trong chọn lọc phả hệ [94] Backcross cũng được sử dụng trong việc tích luỹ các tính trạng tốt từ các nguồn nhập nội vào các vật liệu đã thích nghi

Những nghiên cứu gần đây cho thấy sử dụng phương pháp backross trong tạo dòng thuần có thể nâng cao năng suất dòng nhờ chọn lọc được các gen quy định hiệu ứng cộng và khả năng chống chịu [108] Tuy nhiên, sau mỗi chu kỳ chọn lọc ưu thế lai không tăng nhưng có thể khắc phục hạn chế này bằng cách phối hợp với phương pháp tự phối nhằm tích luỹ được cả hiệu ứng gen cộng, trội và siêu trội

Ở Việt Nam, phương pháp backross đang được áp dụng trong cải tạo dòng thuần Gần đây, bằng phương này đã cải thiện một số đặc điểm mong muốn ở các dòng ưu tú mà không làm giảm sức sống và khả năng kết hợpcủa chúng từ đó tăng hiệu suất sử dụng dòng như cải thiện được khả năng kháng bệnh đốm lá, tăng chiều dài bông cờ, số nhánh cờ và chiều dài bắp, tỷ lệ hạt/bắp, năng suất dòng và đã thành công trong chuyển đặc tính kháng thuốc trừ cỏ glyphossate vào một số dòng

ưu tú của các giống lai đang phổ biến trong sản xuất hiện nay [27]

1.4.3.7 Phương pháp hốc đơn

Phương pháp hốc đơn do Jones và Singleton (1934) đề xuất Phương pháp này được sử dụng trên đối tượng cây ngô cũng như loài tự thụ phấn Trong quần thể nghiên cứu lấy ít nhất 1 hạt từ khoảng 500 cây, nội phối liên tục cho đến khi đạt được đồng hợp tử So với phương pháp phả hệ và backcross thì phương pháp này đơn giản hơn nhưng có thể loại bỏ mất các kiểu gen tốt Phương pháp hốc đơn được sử dụng để nghiên cứu di truyền số lượng trong tạo giống ngô[94]

1.4.3.8 Phương pháp chọn lọc giao tử

Chọn lọc giao tử được Stadler đề xuất vào năm 1944 Phương pháp này ít được sử dụng hơn phương pháp phả hệ và backcross Lý thuyết của Stadler cho rằng trong một quần thể nào đó tần suất bắt gặp các giao tử có giá trị là lớn hơn tần suất bắt gặp các hợp tử có giá trị (nếu tần suất bắt gặp hợp tử là p2 và tần suất bắt gặp giao tử là p, khi p2 = 0,25 thì p = 0,5) Vì vậy, chọn lọc giao tử hiệu quả hơn chọn lọc hợp tử [94].Chọn lọc giao tử được tiến hành như sau:

- Vụ 1: Lấy phấn từ quần thể nghiên cứu lai với một dòng thuần ưu tú

- Vụ 2: Tự phối cây F1 (mỗi cây F1 chỉ khác nhau bởi sự kết hợp với giao tử khác nhau từ quần thể ban đầu); lai cây F1 và dòng thuần ưu tú với một cây thử chung

Vụ 3: Đánh giá năng suất của các THL Nếu tổ hợp nào có năng suất vượt qua tổ hợp “dòng thuần ưu tú x cây thử” có nghĩa là tổ hợp đó đã nhận được giao tử

có giá trị từ quần thể ban đầu

Mặc dù có thể xác định được giao tử tốt từ các THL nhưng nhược điểm chính

của phương pháp này là các giao tử tốt đó khó có thể cố định được trong dòng thuần đồng hợp tử Bởi vì, mỗi cây F1 khi tự phối thì chỉ thu được 25% là đồng hợp tử cho từng locus, giá trị này tăng lên 37,5% ở thế hệ S1 nhưng không phải tất cả các thế hệ

S1 từ các THL được giữ lại để đánh giá [94]

1.4.3.9 Phương pháp đơn bội

Việc chọn tạo dòng thuần bằng phương pháp truyền thống mất rất nhiều thời gian (3-4 năm) Công nghệ đơn bội kép (DH) rút ngắn thời gian tạo giống bằng sự phát triển nhanh chóng những dòng đồng hợp tử 100% (khoảng 2-3 đời) thay thế quá trình phát triển dòng thuần bằng phương pháp truyền thống (mất ít nhất 6-8 đời

để tạo dòng thuần với ~99% đồng hợp tử) [63] [84], [87]

Kỹ thuật tạo dòng đơn bội kép mang đến rất nhiều thuận lợi trong di truyền

và chọn giống nổi bật đó là:

- Rút ngắn thời gian tạo dòng thuần (chỉ 2 vụ đạt dòng 100% đồng hợp tử) do

đó mà các dòng DH tạo ra mang các đặc điểm ưu việt của nguồn vật liệu cho bao phấn nuôi cấy cao hơn phương pháp tự phối [85],[129] Các dòng DH có thể sử dụng ngay để chọn lọc và đánh giá khả năng kết hợp do có mức độ ổn định di truyền rất cao nên có thể cố định ưu thế lai ở ngay thế hệ S1 trong khi các dòng tạo

ra bằng phương pháp tự phối cần phải đạt đến sự ổn định cần thiết mới có thể khai thác và sử dụng [58],[120], [129]

- Đơn giản hoá công việc như: yêu cầu ít thời gian, lao động và kinh phí cho việc tạo những dòng mới; dó đó thời gian và nguồn tiết kiệm được có thể dùng cho những việc hiệu quả hơn và đẩy nhanh tiến độ cho ra những giống ưu tú

- Hiệu quả hơn và có sự chọn lọc chính xác [87], [117], đặc biệt khi sử dụng kết hợp với chỉ thị phân tử và những vườn ươm quanh năm

- Đẩy nhanh phát triển sản phẩm bởi những alen thích hợp với tính trạng đa gen ảnh hưởng đến năng suất ngô và tính kháng lại những ức chế - những việc không chỉ khó mà còn tốn thời gian khi dùng sử dụng phương pháp tạo giống truyền thống

- Hoàn toàn đáp ứng yêu cầu của khảo nghiệm DUS (tính riêng biệt, độ đồng nhất và tính ổn định) do tính hoàn toàn đồng hợp tử và đồng nhất của những dòng bố mẹ đơn bội kép [87]

- Giảm công duy trì dòng [117]

- Có thể kết hợp chỉ thị phân tử để dễ phát hiện sự có mặt của nguồn gen bên trong dòng bố hoặc mẹ của giống lai

- Mang đến nhiều cơ hội để nghiên cứu sự liên kết của tính trạng chỉ thị, lai nhập gen chỉ thị gốc [84], hệ gen chức năng, di truyền tế bào phân tử và kỹ thuật di truyền [83],[149]

Với cây ngô hiện nay chủ yếu dùng các hình thức như nuôi cấy bao phấn (in vitro), noãn chưa thụ tinh và sử dụng cây kích tạo đơn bội (in vivo), sự lưỡng bội

bộ nhiễm sắc thể có thể do tự phát, sử dụng oxit nitơ hoặc colchicine[86],[101]

* Một số kết quả ứng dụng và triển vọng của dòng đơn bội kép (DH – double haploid) trong tạo giống ngô lai

Đơn bội kép ở ngô đã được sản xuất để làm giống ngô kể từ những năm

1940 ở Mỹ, Chase là người đầu tiên phát triển các dòng DH ưu tú trong chọn tạo giống ngô thương mại [64], [65] Ông đã chứng minh ứng dụng của dòng DH trong chọn tạo giống ngô và đã tạo ra các dòng DH có giá trị để tạo giống ngô thương mại [66] và trở thành dòng bố mẹ của giống lai thương mại kể từ đầu những năm

1960 [84], [142] DeKalb 640 là giống lai thương mại chịu mật độ cao đầu tiên được trồng phổ biến rộng rãi ở Mỹ, trong đó có ba dòng DH và 1 dòng tự phối [63],[84],đó là giống ngô rất quan trọng trong nhiều năm ở vùng phía Đông nước Mỹvà cũng được phát triển ở nhiều vùng thuộc châu Âu như miền Nam nước Pháp, Bắc nước Ý [62] Chase đã đưa rất nhiều dòng DH có giá trị tham gia trong các giống lai thương mại như DekalbXL66 năm 1967, Dekalb64 năm 1970 [142] Theo Chang và Keeling(2005),đến năm 2000 một trong những nguyên nhân đóng góp cho sự tăng năng suất ngô ở Mỹ lên 18%/năm là do việc khai thác các dòng DH[62] Kỹ thuật đơn bội kép bằng cây kích tạo đơn bội in vivo đã đáp ứng được nhiều chương trình chọn tạo thương mại ở Châu Âu [119],ở Nga cũng có nhiều giống ngô lai có sự tham gia của dòng DH đã được đăng ký [61], Bắc Mỹ [120] và gần đây là ở Trung Quốc là một trong những nước áp dụng rất thành công kỹ thuật tạo dòng DH với hàng trăm dòng DH và các THL sử dụng dòng DH từ nuôi cấy bao phấn [67],[105],[116].Tuy nhiên, một vài cơ quan nghiên cứu nhà nước cũng như những công ty hạt giống vừa và nhỏ ở những đất nước trồng ngô nhiệt đới như