nghiên cứu một số đặc điểm nông sinh học của một số dòng ngô nổ tự phối và khả năng kết hợp của chúng phục vụ công tác chọn tạo giống

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI --- HÀ VĂN HIỀN NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ðẶC ðIỂM NÔNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DÒNG NGÔ NỔ TỰ PHỐI VÀ KHẢ NĂNG KẾT HỢP CỦA CHÚNG PHỤC VỤ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-

HÀ VĂN HIỀN

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ðẶC ðIỂM NÔNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DÒNG NGÔ NỔ TỰ PHỐI VÀ KHẢ NĂNG KẾT HỢP CỦA CHÚNG PHỤC VỤ CÔNG TÁC CHỌN TẠO GIỐNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN VĂN CƯƠNG

HÀ NỘI - 2011

LỜI CAM ðOAN

- Tôi xin cam ñoan rằng, ñây là công trình nghiên cứu khoa học do tôi trực tiếp thực hiện trong vụ thu ñông năm 2010 và vụ xuân năm 2011, dưới sự hướng dẫn của TS Nguyễn Văn Cương Số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực chưa từng ñược sử dụng trong một luận văn nào ở trong và ngoài nước

- Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này ñã ñược chỉ

rõ nguồn gốc

Tác giả luận văn

Hà Văn Hiền

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Văn Cương, người ñã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, tạo mọi ñiều kiện giúp ñỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện ñề tài cũng như trong quá trình hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo Viện ñào tạo sau ðại học, Khoa Nông học, ñặc biệt là các thầy cô trong bộ môn Di truyền chọn giống trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nôi

Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn bè, ñồng nghiệp và người thân ñã tạo ñiều kiện giúp ñỡ, ñộng viên tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn này

Một lần nữa cho phép tôi bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ñến tất cả các thành viên với sự giúp ñỡ quý báu này

Tác giả luận văn

Hà Văn Hiền

MỤC LỤC

4.1 Kết quả về nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển của một

số dòng ngô Nổ trong ñiều kiện vụ thu ñông 2010 tại Gia Lâm -

4.1.3 ðộng thái tăng trưởng số lá của các dòng ngô nổ ở vụ thu ñông

4.1.4 Chiều cao cây của các dòng ngô nổ vụ thu ñông 2010 tại Gia

4.1.6 Các ñặc trưng hình thái bắp của các dòng ngô vụ thu ñông 2010

4.1.7 Một số ñặc ñiểm về hình thái bông cờ của các dòng ngô nổ vụ

4.1.9 Khả năng chống chịu và mức ñộ nhiễm sâu, bệnh hại của các

4.1.10 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng ngô nổ

4.2.2 ðộng thái tăng trưởng chiều cao cây của một số tổ hợp lai ngô

4.2.3 ðộng thái tăng trưởng số lá của một số tổ hợp lai ngô Nổ trong

4.2.5 Các ñặc trưng hình thái bắp của một số tổ hợp lai ngô Nổ trong

4.2.8 Khả năng chống chịu và mức ñộ nhiễm sâu, bệnh hại của một số

4.2.9 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của một số tổ hợp

4.2.10 ðộ nổ của một số tổ hợp lai ngô Nổ trong ñiều kiện vụ xuân

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ðVT: ðơn vị tính TGST: Thời gian sinh trưởng LAI: Chỉ số diện tích lá THL: Tổ hợp lai

DANH MỤC BẢNG

4.4 Chiều cao cây và chiều cao ñóng bắp của các dòng ngô nổ thí

4.5 ðặc ñiểm hình thái thân lá, của các dòng ngô nổ vụ thu ñông

4.6 Các ñặc trưng hình thái bắp, mùa sắc và hình dạng hạt của các

4.8 Diện tích lá và chỉ số diện tích lá của các dòng ngô nổ thí

4.9 Khả năng chống chịu và mức ñộ nhiễm sâu, bệnh hại của các

4.10 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất lý thuyết của các

4.12 Thời gian và tỷ lệ mọc của một số tổ hợp lai ngô Nổ vụ xuân

4.14 ðộng thái tăng trưởng số lá của một số tổ hợp lai ngô Nổ vụ

4.16 Các ñặc trưng hình thái bắp của một số tổ hợp lai ngô Nổ vụ

DANH MỤC HÌNH

4.3 Chiều cao cây và chiều cao ñóng bắp của các dòng ngô nổ thí

4.5 ðộng thái tăng trưởng số lá của một số tổ hợp lai ngô Nổ vụ

1 MỞ đẦU

1.1 đặt vấn ựề

Cây ngô (Zea mays L.) là một trong những cây trồng quan trọng ựã

ựược con người trồng hàng nghìn năm nay Ngô có nguồn gốc từ Mexico thuộc Trung Mỹ, sau ựó ựược phát triển và trồng khắp châu Mỹ Theo thời gian, từ khi người châu Âu tìm ra châu Mỹ thì cây ngô ựược lan tỏa ra khắp thế giới (José Antonio Serratos Hernández, 2009) [32]

Ngô ựược coi là một trong ba cây lương thực quan trọng nhất thế giới sau lúa mỳ và lúa nước Tuy nhiên nếu xét về tiềm năng cho năng suất thì cây ngô ựứng hàng ựầu Từ cuối thế kỷ XVIII ựến trước những năm 40, năng suất ngô trung bình chỉ ựạt từ 1,2Ờ1,8 tấn/ ha Nhưng trong hơn 40 năm trở lại ựây tốc ựộ tăng trưởng về năng suất cũng như sản lượng của ngô ựạt ở mức rất cao

và sản xuất ngô ựã giữ một vị trắ ựặc biệt trong nền nông nghiệp thế giới (đinh Thế Lộc, 1997) [9]

Trong những năm gần ựây, do nhu cầu về chất lượng cuộc sống của con người, cây ngô còn là cây thực phẩm ựem lại lợi tức cao (ngô ựường, ngô nếp, ngô rau, ngô nổ) (Vũ đình Hoà, 1995) [7] Diện tắch gieo trồng ngô thực phẩm trên thế giới ngày càng ựược mở rộng Theo thống kê của FAO, năm

2000 diện tắch ngô thực phẩm khoảng 1,0 triệu ha, năng suất 83,8 tạ/ha, tổng sản lượng 8,6 triệu tấn ựến năm 2007 diện tắch trồng ngô thực phẩm trên toàn thế giới khoảng 1,1 triệu ha, năng suất ựạt 88,3 tạ/ha, tổng sản lượng thu hoạch là 9,2 triệu tấn (FAOSTAT, 2010) [49]

Ở Việt Nam, ngô tuy chỉ chiếm 12,9% diện tắch cây lương thực có hạt, nhưng có ý nghĩa quan trọng thứ hai sau cây lúa Gần 30 năm qua, nhất là từ những năm sau 1990, sản xuất ngô nước ta ựã ựạt ựược những thành tựu ựáng ghi nhận Năm 1990, diện tắch trồng ngô của cả nước là 431,8 nghìn ha, sản

lượng ñạt 671,0 nghìn tấn Năm 2010, là năm ñạt diện tích và sản lượng cao nhất từ trước ñến nay; với diện tích trồng ngô là 1126,9 nghìn ha; tăng 4 lần so với năm 2009; năng suất ñạt 40,9 tạ/ha; sản lượng ñạt 4608,8 nghìn tấn tăng 6,9 lần so với năm 2009 (Tổng cục Thống kê, 2010) [50]

Ngô nổ (Zea mays subsp.everta Sturt) là một loại ngô ñặc biệt ñược

người bản ñịa châu Mỹ phát hiện ra cách ñây khoảng 1000 năm (Ziegler et al., 1994) [47] Sản phẩm từ ngô nổ như bỏng ngô, bánh ngọt… có giá trị dinh dưỡng cao và ñang rất ñược ưa chuộng Ở Bắc Mỹ có truyền thống làm ngô caramel, dùng ngô nổ ñể trang trí lễ hôi Ngô nổ còn ñược sử dụng làm vật liệu cách ñiện, chất dẫn dụ côn trùng, làm túi bỏng ngô, hộp ngô nổ, bánh kẹo, thức ăn chăn nuôi… Ngô nổ ñược trồng khá nhiều ở Mỹ, Brazil, Trung Quốc và các nước khác (José Antonio Serratos Hernández, 2009) [32]

Ở Việt Nam, có một số một số giống ngô Nổ ñịa phương như: Ngô Nổ Tây Nguyên (màu tím), Ngô Nổ Tây nguyên (màu vàng), Ngô Nổ Hồng (ở ðắk Lắk), (Ngô Nổ quả dài), Ngô Nổ màu tím (Cao Bằng)… (Nguyễn Văn Cương, 2010) [2]

Tuy nhiên, ngô nổ lại rất hiếm xuất hiện trên ñồng ruộng Việt Nam hiện nay, trong khi nhu cầu về ngô nổ nước ta hiện ñang tăng lên với vai trò là thực phẩm ăn quà Bên cạnh ñó, ngành sản xuất và chế biến sản phẩm từ ngô nổ ở nước ta còn khá mới mẻ và chưa thực sự ñược quan tâm, chú trọng phát triển Mặc dù, những năm gần ñây ngành sản suất ngô nước ta ñã có những bước tiến ñáng kể về chọn giống, mở rộng diện tích và kỹ thuật canh tác, song ngô nổ cũng như cây ngô nói chung về năng suất vẫn còn ở mức thấp (Nguyễn Văn Cương, 2010) [2]

Trong một chương trình chọn tạo giống ngô lai, khâu quan trọng nhất

là chọn tạo dòng thuần từ các nguồn nguyên liệu Từ ñó ñánh giá các dòng, khả năng kết hợp của các dòng và tìm ra các tổ hợp lai tốt thông qua khảo sát

và ñánh giá trong nhiều thời vụ và vùng sinh thái Khảo sát và ñánh giá các giống mới là công việc quan trong và bắt buộc của quá trình chọn tạo giống

(Ngô Hữu Tình, 2009) [15]

Xuất phát từ những thực tiễn trên, ựể góp phần giữ gìn nguồn gen ngô

Nổ cho công tác chọn tạo ra những giống ngô nổ mới có năng suất cao, phẩm chất tốt ựưa vào áp dụng trong sản suất ựại trà, ựược sự phân công của Khoa Nông học - Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội, dưới sự hướng dẫn của TS

Nguyễn Văn Cương chúng tôi tiến hành nghiên cứu ựề tài: ỘNghiên cứu một

số ựặc ựiểm nông sinh học của một số dòng ngô nổ tự phối và khả năng kết hợp của chúng phục vụ công tác chọn tạo giốngỢ

1.2 Mục ựắch và yêu cầu của ựề tài

1.2.1 Mục ựắch

đánh giá một số ựặc ựiểm nông sinh học cơ bản của các dòng ngô nổ

tự phối

đánh giá khả năng kết hợp của một số dòng ngô nổ tự phối ưu tú ựể

góp phần phục vụ công tác chọn tạo giống ngô nổ lai

1.2.2 Yêu cầu

- đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển, năng suất và khả năng chống chịu một số ựối tượng sâu bệnh hại chắnh, khả năng kết hợp của một dòng ngô nổ

- Xác ựịnh một số tổ hợp ngô nổ lai ưu tú

1.3 Ý nghĩa của ựề tài

- Bổ sung một số tổ hợp lai ngô Nổ tốt vào cơ cấu giống sản xuất ựại trà

- Góp phần thúc ựẩy việc mở rộng và ựưa một số tổ hợp lai ngô Nổ vào hệ

thống cây trồng, tăng thêm hiệu quả kinh tế của sản xuất ngô cho người dân

2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Cơ sở khoa học của ñề tài

ðề tài tiến hành theo phương pháp chuẩn (Standard Method), chọn tạo giống ngô lai quy ước gồm ba bước cơ bản sau

- Phát triển dòng thuần

- Thử khả năng kết hợp (KNKH) của các dòng thuần bằng lai ñỉnh

- Kết hợp các dòng thuần ưu tú trong con lai ưu thế lai cao (Ngô Hữu Tình, 2009) [15]

2.4.1 Phát triển dòng thuần

Phát triển dòng thuần có tiềm năng sử dụng làm bố mẹ cho các giống ngô lai thương mại năng suất cao, ổn ñịnh là mục tiêu cơ bản của các chương trình cải tạo cây ngô Và những mục tiêu chọn ñược các nhà chọn tạo giống

ưu tiên quan tâm là: Năng suất cao, chống chịu khô hạn, chống ñổ gãy, thời gian sinh trưởng ngắn, chống bệnh (khô vằn, ñốm lá, gỉ sắt, chết héo, bạch tạng ), có trạng thái cây, bắp ñẹp, bao kín lá bi, ñậu kín hạt, dạng bán ñá màu cam ñẹp (Ngô Hữu Tình, 2009) [15]

* Khái niệm Dòng thuần: Dòng thuần là khái niệm tương ñối ñể chỉ các

dòng ngô ñã ñạt ñộ ñồng ñều và ổn ñịnh cao ở nhiều tính trạng ðối với cây ngô, thường sau 7 - 9 ñời tự phối dòng sẽ ñạt tới ñộ ñồng ñều cao ở các tính trạng như chiều cao cây, chiều cao ñóng bắp, năng suất hạt, mầu sắc và dạng hạt… ñược gọi

là dòng thuần (Ngô Hữu Tình, 2008) [14] Dòng thuần là dòng có kiểu gen ñồng hợp tử với tỷ lệ cao ở nhiều ñặc tính di truyền khác nhau Dòng thuần có giá trị khi nó có khả năng kết hợp cao (biểu hiện ƯTL ở các tổ hợp lai) dễ nhân dòng

và sản xuất hạt lai (Vasal, 1986) [41]

Các nghiên cứu của Shull, 1908 [39]; Shull, 1909 [40] ñã chỉ ra rằng:

Khi tiến hành quá trình tự phối ở ngô ñể tạo dòng thuần thì xảy ra hiện tượng suy giảm sức sống và năng suất, ngay ở thế hệ tự phối thứ ba năng suất trung bình ñã giảm ñi hai lần Tuy nhiên khi các cây tự phối ñạt ñến trạng thái ñồng hợp tử nhất ñịnh thì sự suy giảm có xu hướng dừng lại không phân ly nữa (Nguyễn Văn Hiển, 2000) [6], và sự suy giảm này sẽ ñược phục hồi hoàn toàn khi lai hai dòng thuần với nhau

* Các phương pháp tạo dòng thuần

+ Tạo dòng thuần bằng phương pháp truyền thống (tự phối cưỡng Inbreeding): ðây là phương pháp ñang ñược áp dụng phổ biến nhất Từ một

bức-nguồn dị hợp tử ban ñầu do tự phối mà tỉ lệ kiểu gen ñồng hợp tử tăng lên và kiểu gen dị hợp tử giảm ñi Ta có thể tính tỉ lệ cây ñồng hợp tử ở các ñời tự phối theo công thức:

X = [1+(2m – 1)]n X: Số cá thể mang gen quy ñịnh (Tổng số cá thể) m: ðời tự phối

n: Số gen quy ñịnh tính trạng

Với phương pháp truyền thống này thì ở một số nước nhiệt ñới ñã gặp phải khó khăn, ñó là khả năng chịu áp lực tự phối của các dòng thuần thường kém, gây nên hiện tượng suy giảm sức sống nhanh, khả năng chống chịu kém, năng suất giảm mạnh và không ñáp ứng các tiêu chuẩn chọn dòng (Trần Hồng

Uy, 1997) [18]

+ Tạo dòng thuần theo phương pháp cải biên: ðể tránh làm giảm sức

sống một cách quá ñáng và trong nhiều trường hợp do hoa ñực, hoa cái không

nở cùng lúc hoặc do sự bất hợp mà người ta phải sử dụng phương pháp tạo dòng thuần cải biên ðiểm khác biệt cơ bản của phương pháp này so với phương pháp truyền thống ñó là thay vì thụ phấn cưỡng bức bằng phấn hoa của chính nó thì người ta cho thụ giữa các cây cùng mẹ có quan hệ “chị - em”, ñây chính là các phương pháp tạo dòng bố mẹ Fullsib (ñồng máu), Halfsib

(nửa máu), hoặc Sib hỗn dòng (Nguyễn Văn Hiển, 2000) [6] Với phương pháp này có thể tạo ra những dòng có sức sống và năng suất tốt hơn dòng rút

ra từ con ựường tự phối nhưng thời gian ựạt ựến ựộ ựồng hợp tử lâu hơn do ựó kéo dài thời gian chọn lọc dòng (Ngô Hữu Tình, 2003) [13]

+ Tạo dòng thuần bằng phương pháp nuôi cấy bao phấn invitro

Phương pháp này cho phép tạo ra các dòng một cách nhanh chóng chỉ mất khoảng 1 - 2 năm, tiết kiệm ựược 3/4 thời gian so với phương pháp truyền

thống Phương pháp tạo dòng thuần invitro có thể dựa trên kĩ thuật nuôi cấy 3

bộ phận sinh sản là bao phấn, hạt phấn tách dời và noãn chưa thụ tinh Sự thành công của kĩ thuật này phụ thuộc vào khả năng tạo ra các cá thể ựơn bội và ựơn bội kép, các cá thể ựơn bội và ựơn bội kép lại phụ thuộc vào khả năng sinh sản ựơn tắnh của các nguồn nguyên liệu nghiên cứu Ở ngô, sự sinh sản ựơn tắnh xuất hiện trong tự nhiên với tần suất khoảng 1/1.000.000, trong ựó sự sinh sản ựơn tắnh ựực khoảng 1/80.000 Do tần suất xuất hiện thấp ựã gây khó khăn cho

sự nhận dạng các thể ựơn bội trong tự nhiên để khắc phục các nhà khoa học ựã

sử dụng phương pháp ựánh dấu các thể lưỡng bội thông thường Hiện nay kĩ thuật nuôi cấy bao phấn là một trong những nghiên cứu tạo dòng thuần invitro

có triển vọng nhất Có thể tóm tắt các bước của kĩ thuật này như sau:

- Thu cờ cây ngô ựủ tiêu chuẩn rồi xử lý lạnh

- Lựa chọn bào tử ựể nuôi cấy bao phấn

- Chuyển vào môi trường nhân callus hoặc tái sinh cây

- Xác ựịnh cây ngô ựơn bội kép

- Tiến hành nhân nhanh trên ựồng ruộng, xác ựịnh ựộ thuần di truyền

- đánh giá ựặc ựiểm nông học, khả năng kết hợp, và ứng dụng trong tạo giống lai (Ngô Hữu Tình, 2009) [15]

+ Chọn tạo dòng thuần bằng phương pháp ỘThuần hóa tắch hợpỢ

Thuần hóa tắch hợp (Additivo-cumulative Inbreeding) là trong tiến trình làm thuần cố gắng kết hợp ựược các gen ựiều khiển tắnh trạng ở các locus khác

nhau và tắch lũy ựược các alen quản lý tắnh trạng trong locus Về lý thuyết ta chưa ựịnh danh và ựịnh vị ựược các gen quy ựịnh tắnh trạng số lượng quan tâm nào ựó Song theo lý thuyết của di truyền số lượng bằng phương pháp này ta có thể nâng cao tần xuất gen quan tâm và như vậy với một giá trị nào ựó của gen, khi tần xuất ựược tăng lên, thì tác ựộng của nó sẽ ựược tăng lên (Ngô Hữu Tình, 2009) [15]

2.4.2 Thử khả năng kết hợp (KNKH) của các dòng thuần bằng lai ựỉnh

* Khái niệm khả năng kết hợp

Khả năng kết hợp là khả năng cho ƯTL của các dòng tự phối trong các

tổ hợp lai, hay nói cách khác ựó là khả năng các bố mẹ có thể truyền lại cho con cái các ựặc tắnh của mình khi phối hợp chúng trong các tổ hợp lai

Khả năng kết hợp ựược biểu hiện bằng giá trị trung bình của ưu thế lai, quan sát ở tất cả các cặp lai, và ựộ chênh lệch so với giá trị trung bình ựó của một cặp lai cụ thể nào ựó Giá trị trung bình biểu thị khả năng kết hợp chung (General combining ablity - GCA) còn ựộ chênh lệch biểu thị khả năng kết hợp riêng (Specific combining ablity - SCA) (Ngô Hữu Tình, Nguyễn đình Hiền, 1996) [12]

Người ta phân biệt khả năng phối hợp chung (GCA) và khả năng phối hợp riêng (SCA) Khả năng phối hợp chung là khả năng cho ƯTL của dòng tự phối khi lai với các dòng khác đó là ựại lượng trung bình về ƯTL của tất cả các THL mà dòng ựó tham gia đứng ở góc ựộ di truyền học thì khả năng kết hợp chung phản ánh phần ựóng góp của từng bố mẹ theo hiệu quả tắnh cộng vào ựộ lớn tắnh trạng của con lai F1 và không mất ựi qua các thế hệ, khá ổn ựịnh dưới tác ựộng của các yếu tố môi trường

Khả năng phối hợp riêng là khả năng cho ƯTL của một dòng khi ựem lai với một dòng cụ thể khác Nó phản ánh phần cùng ựóng góp của bố mẹ theo hiệu ứng tương tác giữa các gen khác locus, hiệu ứng trội, siêu trội, yếu

tố ức chế của các gen và chịu tác ựộng rõ rệt của ựiều kiện môi trường Các

cặp có khả năng kết hợp riêng cao nếu ựạt các yêu cầu trong các giai ựoạn thử nghiệm sau sẽ ựược dùng ựể sản xuất hạt giống cung cấp cho sản xuất hoặc ựể tạo các lai kép khi cần thiết (Nguyễn Văn Hiển, 2000) [6]

Trong suốt quá trình chọn tạo dòng thuần, cần loại bỏ những dòng có sức sống kém, dị dạng, khó duy trì, dễ nhiễm sâu bệnh, chống ựổ kém những tắnh trạng này ựều có thể chọn lọc bằng mắt thường Nhưng ựối với KNKH của các dòng thì phương pháp này không có hiệu quả mà phải dùng phương pháp lai thử Vì vậy một trong những khâu quan trọng ựể tạo giống ngô lai là phải ựánh giá KNKH của các dòng (Nguyễn Văn Cương, 2004) [1]

Các nhà khoa học cho rằng ựánh giá khả năng kết hợp thực chất là xác ựịnh tác ựộng của gen và chia tác ựộng của gen liên quan ựến khả năng kết hợp thành hai loại: Khả năng kết hợp chung ựược kiểm soát bởi yếu tố di truyền cộng của các gen trội, ựặc trưng cho hiệu quả tắnh trội, còn khả năng kết hợp riêng ựược xác ựịnh bởi yếu tố ức chế, tắnh trội, siêu trội của gen và ựiều kiện môi trường (Lê Duy Thành, 2001) [15]

Trong công tác chọn tạo giống ngô ưu thế lai, dòng thuần là vật liệu rất quan trọng Chọn tạo dòng thuần ựòi hỏi nhiều thời gian và công sức Tuy nhiên dòng thuần chỉ mới là sản phẩm khoa học, chưa phải là mục tiêu cuối cùng, giống lai mới là mục tiêu, là sản phẩm hàng hoá (Ngô Hữu Tình, 2008) [14] Vấn ựề cơ bản của quá trình tạo giống ưu thế lai là xác ựịnh cặp lai, nói cách khác là xác ựịnh khả năng kết hợp của các dạng bố mẹ, ựể tìm ra tổ hợp lai tốt nhất Công việc này khá phức tạp và tốn kém vì thực tế cho thấy tỷ lệ thành công trong lai tạo rất thấp Có thể nâng cao hiệu quả của quá trình này bằng việc sử dụng những dạng bố mẹ có khả năng kết hợp cao trong lai tạo, vì vậy nghiên cứu vật liệu ban ựầu về khả năng kết hợp là giai ựoạn quan trọng

và cần thiết trong quá trình tạo giống lai

* đánh giá khả năng kết hợp bằng phương pháp lai ựỉnh (Topcross)

Lai ựỉnh là phương pháp lai thử chủ yếu ựể xác ựịnh khả năng kết hợp chung

do Davis ựề xuất vào năm 1927, Jenkins và Bruce phát triển năm 1932 (Jenkins, 1935) [30] Trong phương pháp này, các dòng hoặc giống, cần xác ựịnh khả năng kết hợp ựược lai với cùng một dạng chung gọi là cây thử (Tester) (Ngô Hữu Tình, 2009) [15]

Trong lai ựỉnh, giai ựoạn thử cũng có nhiều ý kiến khác nhau, một số nhà khoa học tiến hành lai thử sớm, một số khác lại lai thử muộn, song nhìn chung người ta thường tiến hành lai thử sớm Theo tác giả Trần Hồng Uy (1999) [19], phương pháp lai ựỉnh ựược sử dụng rộng rãi ựể ựánh giá vật liệu tạo giống và

dễ dàng loại bỏ ựược những dòng không mong muốn ngay trong giai ựoạn ựầu, bởi vì trong quá trình thu thập và chọn tạo dòng thuần (VLKđ) thì số lượng dòng rất nhiều nên công tác chọn tạo rất vất vả và tốn kém Trong khi ựó, chỉ

có một số ắt các dòng có khả năng cho ƯTL Do vậy thử khả năng kết hợp chung bằng phương pháp lai ựỉnh cho phép ta sơ bộ lựa chọn ựược các dòng triển vọng, loại bỏ các dòng không có khả năng cho ƯTL ngay từ thế hệ tự thụ

I3, I4 và I5 (Ngô Hữu Tình, Nguyễn đình Hiền, 1996) [12]

Cây thử (Tester) thường ựược dùng làm mẹ và ựược thụ phấn của các

dòng ựịnh thử Cây thử thường có cơ sở di truyền rộng (thường là các giống tổng hợp, các giống ựịa phương tốt hoặc con lai kép ) để tăng ựộ chắnh xác cần tăng số cây trong một tổ hợp lai lên, sao cho ựủ hạt ựể bố trắ thắ nghiệm 3 lần nhắc lại, mỗi lần nhắc lại ắt nhất là 20 cây (Nguyễn Thế Hùng, 1995) [8]

đa số các tác giả thống nhất trong lai ựỉnh cây thử phải có ưu thế lai khác với vật liệu ựem thử; cây thử phải khác với nguồn, dòng ựem thử (Vasal và cộng

sự, 1995c) [42] để nâng cao ựộ chắnh xác thì nhà chọn giống có thể sử dụng nhiều cây thử có nền di truyền khác nhau

Trong ựiều kiện Việt Nam theo các tác giả Ngô Hữu Tình, Nguyễn đình Hiền (1996) [12] cho biết nên sử dụng 2 cây thử, một có nền di truyền rộng, cụ thể là một giống thụ phấn tự do trong sản xuất, và một dòng thuần tốt

ựể vừa xác ựịnh ựược khả năng kết hợp của các dòng thuần nghiên cứu vừa có

khả năng ra giống nhanh, phục vụ cho yêu cầu sản xuất

Tác giả Nguyễn Thế Hùng (1995) [8], ñã sử dụng 4 cây thử là dòng thuần ñể ñánh giá khả năng kết hợp của 14 dòng Fullsib rút ra từ quần thể MSB49 vàng Khi thử khả năng kết hợp của các dòng ngô ưu tú, Phan Xuân Hào (1997) [5] ñã sử dụng 2 cây thử là dòng thuần TQ2 và giống thụ phấn tự

do Q2 ñể xác ñịnh khả năng kết hợp của 9 dòng ngô Mai Xuân Triệu (1998) [16] ñã sử dụng 3 cây thử khác nhau: giống thụ phấn tự do, dòng thuần, và giống lai kép ñể xác ñịnh khả năng kết hợp của 3 nhóm dòng trung ngày, dài ngày và ngắn ngày có nguồn gốc ñịa lý khác nhau

Việc chọn cây thử và ñánh giá lai thử sẽ tiếp tục là công việc quan trọng của cải tạo giống ngô bởi mối tương quan kém giữa dòng và phản ứng trong giống lai ñã ñược chứng minh cả về lý thuyết và thực nghiệm (Ngô Hữu Tình, 2009) [15]

Giai ñoạn thử: Giai ñoạn thử khả năng kết hợp của các dòng phụ thuộc

rất nhiều vào các nhà cải tạo, liên quan ñến nghệ thuật người chọn giống

Một số nhà chọn giống ñề nghị nên thử khả năng kết hợp sớm nhằm mục ñích loại bỏ những dòng không có giá trị trong trường hợp số lượng dòng quá lớn (Jenkin, 1935) [30]; Green (1848) [26] Hallauer và Mirinda (1988) [27] nhận thấy nếu năng suất của tổ hợp lai ñỉnh của các dòng tự thụ S1 với 5 cây thử cao thì sang ñời S8 các dòng này cũng cho các tổ hợp lai ñỉnh năng suất cao Theo Bauman (1981) [23] thì 60% các nhà cải tạo ñánh giá dòng bằng lai thử ở S-3 (33%) và S-4 (27%), 22% ñánh giá ở S-5 hoặc muộn hơn Tuy Nhiên theo Hallauer (1990) [28] giai ñoạn thử không phải là yếu tố quyết ñịnh trong tạo dòng ưu tú

Những cặp lai thu ñược qua lai ñỉnh ñược so sánh theo phương pháp thí nghiệm ñồng ruộng và số liệu ñược xử lý thống kê theo phương pháp phân tích phương sai ANOVA (Analysis Of Variance) Thường các thí nghiệm

được bố trí theo kiểu khối ngẫu nhiên hoặc mạng lưới cân bằng

Mơ hình tốn học chung của các cặp lai đỉnh là:

Yijk = µ+di+cj+sij+eijk

Trong đĩ:

Yijk ðộ lớn tính trạng con lai của cặp i×j ở lần lặp thứ k

Μ Tính trạng trung bình trong thí nghiệm

di Khả năng kết hợp chung của dịng i

cj Khả năng kết hợp chung của cây thử thứ j

sij Khả năng kết hợp riêng giữa dịng i và cây j

eijk Sai số ngẫu nhiên

(Ngơ Hữu Tình, 2009) [15]

Trong thực tế khơng phải bất kỳ một dịng ngơ thuần nào khi quan sát thấy tốt đều cho KNKH cao vì năng suất giữa con lai F1 và các dịng tự phối khơng cĩ mối tương quan chặt và đáng tin cậy (Trần Hồng Uy, 1985) [17]

2.4.3 Kết hợp các dịng thuần ưu tú trong con lai ưu thế lai cao

Từ kết quả thí nghiệm lai thử tập đồn dịng bằng phương pháp lai đỉnh, ta lọc được những dịng tốt cĩ KNKH cao Tập hợp tất cả những dịng này (từ nhiều thí nghiệm lai thử) gọi là tập đồn ưu tú

Con lai (cặp lai) ưu thế cao cĩ thể được xác định ngay từ các kết quả lai thử của các thí nghiệm lai đỉnh Nếu những cặp lai này hơn hẳn các đối chứng

là các giống lai thương mại đang được sử dụng phổ biến trong vùng được gọi

là cặp lai triển vọng đưa ra sản xuất Các dịng tạo nên cặp lai này sẽ là thành phần bố, mẹ của con lai triển vọng (Ngơ Hữu Tình, 2009) [15]

2.2 Tình hình sản xuất ngơ trên thế giới

Ngơ là cây ngũ cốc lâu đời và phổ biến trên thế giới, cĩ khả năng thích ứng rộng, được trồng từ 550 vĩ Bắc đên 400 vĩ độ Nam, thuộc 69 nước trên thế giới, đồng thời cĩ khả năng thích ứng tốt với các điều kiện sinh thái

khác nhau, từ 1 – 2m so với mặt nước biển ở vùng Andet – Peru ñến gần 4.000m (Ngô Hữu Tình, 2003) [13]

Từ ñầu thế kỷ XX ñến nay, sản xuất ngô thế giới tăng liên tục, ñặc biệt trong hơn 40 năm gần ñây, ngô là cây trồng có tốc ñộ tăng trưởng về năng suất cũng như sản lượng rất cao

Bảng 2.1 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới từ 2003 – 2008

(triệu ha)

Năng suất (tấn/ha)

Sản lượng (triệu tấn)

822,712 triệu tấn (FAOSTART, 2010) [49]

Bảng 2.2 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và một số nước

từ năm 2000 - 2008

Diện tích (triệu ha) Năng suất (tấn/ha) Sản lượng (triệu tấn)

2000 2005 2008 2000 2005 2008 2000 2005 2008 Thế giới 137,0 147,4 161,0 4,3 4,8 5,1 592,5 713,9 822,7

Mỹ 29,3 30,4 31,8 8,6 9,3 9,7 251,9 282,3 307,4 Trung Quốc 23,1 26,4 29,9 4,6 5,3 5,6 106,2 139,5 166,0 Braxin 11,6 11,5 14,4 2,8 3,0 4,1 31,9 35,1 59,0

Ấn ðộ 6,6 7,6 8,3 1,8 1,9 2,3 12,0 14,7 19,3 Indonesia 3,5 3,6 4,0 2,8 3,5 4,1 9,7 12,5 16,3 Thái Lan 1,2 1,0 0,9 3,7 3,8 3,9 4,5 3,9 3,8 Việt Nam 0,7 1,1 1,1 2,8 3,6 4,0 2,0 3,8 4,5 Nguồn: FAOSTART, 2010 [49]

Qua bảng 2.2 cho thấy, nước Mỹ có diện tích trồng ngô lớn nhất thế giới, nhờ ñạt năng suất rất cao nên tổng sản lượng ngô của Mỹ luôn ñứng ñầu thế giới Năm 2008, diện tích trồng ngô của Mỹ hơn 31 triệu ha và năng suất lên ñến 9,6 tấn/ha với sản lượng ñạt 307,384 triệu tấn chiếm 37,36 % tổng sản lượng ngô thế giới Trung Quốc là nước có diện tích trồng ngô lớn ñứng thứ hai sau Mỹ với 29,9 triệu ha năm 2008, năng suất trung bình là 5,5 tấn/ha và sản lượng khoảng 166,035 triệu tấn

Nhu cầu tiêu thụ nội ñịa ngô trên thế giới rất lớn, trung bình hằng năm

từ 702,5 ñến 768,8 triệu tấn Trong ñó nước Mỹ tiêu thụ 33,52 % tổng sản

lượng ngô tiêu thụ và các nước khác chiếm 66,48% (FAOSTART, 2010) [49]

Sản lượng ngô xuất khẩu trên thế giới trung bình hằng năm từ 82,6 ñến 86,7 triệu tấn Trong ñó, Mỹ xuất khẩu 64,41 % tổng sản lượng và các nước

khác chiếm 35,59 % (FAOSTART, 2010) [49]

Theo Daniel O’Brien (2011) [24] dự kiến năm 2010- 2011, diện tích ngô trên thế giới ước tính là 159,32 triệu ha Trong giai ñoạn năm 2008- 09 ñến 2010-

11, 5 quốc gia có diện tích ngô trung bình trong 3 năm lớn nhất thế giới là Hoa Kỳ (32,4 triệu ha), Trung Quốc (30,4 triệu ha), Brazil (13,4 triệu ha), Liên minh châu

Âu (8,5 triệu ha) và Ấn ðộ (8,1 triệu ha) Trong 3 năm gần ñây, diện tích trồng ngô của Hoa Kỳ và Trung Quốc chiếm khoảng 40% diện tích ngô của toàn thế giới, cùng với Brazil, Liên minh châu Âu và Ấn ðộ, 5 quốc gia hàng ñầu về diện tích ngô ñã chiếm 59% diện tích ñất ngô thu hoạch (Daniel O’Brien, 2011) [24]

(Nguồn: Daniel O’Brien, 2011) [24]

Hình 2.1 Diện tích trung bình ngô trên thế giới trong 3 năm

(từ 2008-09 ñến 2010-11)

Trong số 10 nước sản xuất ngô lớn nhất thế giới, năng suất ngô bình quân trong giai ñoạn 10 năm (từ năm 2001- 02 ñến năm 2010- 11) cao nhất là Hoa Kỳ (9,41 tấn/ha), với xu hướng tăng 0,19 tấn /ha Năng suất cao thứ hai

kể từ năm 2001- 02 là Argentina ñạt 6,96 tấn/ ha với xu hướng tăng 0,18 tấn /ha hàng năm Trong cùng kỳ, năng suất trung bình của các nước liên minh châu Âu trung bình là 6,38 tấn/ha, tăng ở mức 0,08 tấn/ha hàng năm (Daniel O’Brien, 2011) [24]

(Nguồn: Daniel O’Brien, 2011) [24]

Hình 2.2 Năng suất ngô của thế giới (từ năm 1997- 98 ñến 2010-11)

Sản lượng ngô của thế giới năm 2010- 11 là 835.033.000 tấn và có sự tăng ñáng kể theo thời gian, từ năm 1988- 1989 (400.413.000 tấn) ñến năm 2010- 11 năng suất ngô trung bình tăng 109%, tăng trung bình là 16.002.000 tấn/năm Mười quốc gia có sản lượng ngô lớn nhất chiếm 85,4% của toàn thế giới Từ năm 2008-09 ñến năm 2010- 11, 7 quốc gia có sản lượng ngô trung bình lớn nhất trong ba năm là Hoa Kỳ (326,6 triệu tấn, 40% sản lượng ngô thế giới), Trung Quốc (162,3 triệu tấn, 20% sản lượng), Liên minh châu Âu (58,4 triệu tấn), Brazil (51,8 triệu tấn), Mexico (23,2 triệu tấn), Ấn ðộ và Argentina (với 19,0 triệu tấn) (Daniel O’Brien, 2011) [24]

(Nguồn: Daniel OỖBrien, 2011) [24]

Hình 2.3 Sản lượng ngô trung bình trên thế giới trong 3 năm

Theo dự báo của Viện nghiên cứu chương trình lương thực thế giới (IFPRI, 2003) [29], nhu cầu ngô trên thế giới vào năm 2020 lên tới 852 triệu tấn (sản lượng năm 2005 chỉ mới ựạt 705,3 triệu tấn), tăng 45% so với năm

1997, chủ yếu ở các nước ựang phát triển (72%), riêng đông Nam Á tăng 70%

so với năm 1997 Nhu cầu ngô tăng do dân số phát triển nhanh, thu nhập bình quân ựầu người ựược cải thiện nên việc tiêu thụ thịt, cá, trứng, sữa tăng mạnh, dẫn ựến lượng ngô dùng cho chăn nuôi tăng

Thách thức ựặt ra là 80% nhu cầu ngô trên thế giới tăng (266 triệu tấn) lại tập trung ở các nước ựang phát triển, trong khi ựó chỉ khoảng 10% sản

lượng ngô từ các nước công nghiệp có thể xuất sang các nước này Vì vậy, các nước ựang phát triển phải tự ựáp ứng nhu cầu của mình trên diện tắch ngô hầu như không tăng (IFPRI, 2003) [29]

Bảng 2.3 Dự báo nhu cầu ngô thế giới ựến năm 2020

Như vậy, nhu cầu về ngô trên thế giới ngày càng tăng từ năm 1997 ựến

2020 nhu cầu cần tăng thêm 45%, trong ựó số lượng tăng nhiều ở các nước ựang phát triển (năm 1997 nhu cầu 295 triệu tấn lên 508 triệu tấn vào năm 2020), sự thay ựổi lớn nhất thuộc về các nước đông Á với sự tăng thêm 85% vào năm 2020

2.3 Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam

Ngô là cây lương thực quan trọng thứ 2 sau cây lúa ở nước ta Ngô ựược ựưa vào Việt Nam cách ựây khoảng 300 năm (Ngô Hữu Tình, 2009) [15] Do

có vai trò quan trọng ựối với kinh tế xã hội cộng với ựiều kiện khắ hậu nhiệt ựới gió mùa nên ngô ựã nhanh chóng ựược mở rộng, trồng khắp các vùng

miền cả nước

Cùng với sự tiến bộ của toàn thế giới, việc phát triển sản xuất ngô ở Việt Nam trong vài thập kỷ cuối thế kỷ 20 cũng ựã thu ựược những kết quả quan trọng đạt ựược thành tựu lớn trong sản xuất ngô ở nước ta trong những năm gần ựây là nhờ có những chắnh sách khuyến khắch của đảng và Nhà nước trong việc áp dụng thành công những tiến bộ khoa học kỹ thuật về giống, kỹ thuật canh tác vào sản xuất nên cây ngô ựã có những bước tiến mạnh về diện tắch, năng suất và sản lượng

Năng suất ngô Việt Nam ựến cuối những năm 1970 chỉ ựạt 10 tạ/ha do trồng các giống ngô ựịa phương với kỹ thuật canh tác lạc hậu Từ giữa những năm 1980, nhiều giống ngô cải tiến ựã ựược trồng ở nước ta, góp phần ựưa năng suất lên gần 15 tạ/ha vào ựầu những năm 1990 (Trương đắch, 2000) [3]

Bảng 2.4 Sản xuất ngô Việt Nam giai ựoạn từ 2000 Ờ 2010

(1000ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (1000 tấn)

Tỷ lệ giống lai (%)

2010/2000 (%)

(Nguồn: Tổng cục thống kê 2010) [50]

Tuy nhiên, ngành sản xuất ngô nước ta thực sự có những bước tiến nhảy vọt là từ ñầu những năm 1990 ñến nay, gắn liền với việc mở rộng giống lai và cải thiện các biện pháp kỹ thuật canh tác Năm 1991, diện tích trồng giống lai chưa ñến 1% trên hơn 400 nghìn ha trồng ngô, năm 2007 giống lai ñã chiếm khoảng 95% trong số hơn 1 triệu ha Năm 1994, sản lượng ngô Việt Nam vượt ngưỡng 1 triệu tấn, năm 2000 vượt ngưỡng 2 triệu tấn và năm

2010 có diện tích, năng suất và sản lượng cao nhất từ trước ñến nay: Diện tích 1.126,9 nghìn ha, năng suất 40,9 tạ/ha, sản lượng ñạt 4608,8 nghìn tấn (Tổng cục thống kê, 2010) [50]

Trong 10 năm (2000-2010), diện tích, năng suất và sản lượng ngô nước

ta tăng liên tục với tốc ñộ rất cao, tương ứng 45,4%/năm, 4,9%/năm và 13

%/năm hay diện tích tăng gấp 1,5 lần, năng suất gấp 1,5 lần, tổng sản lượng gấp 2,3 lần

Cây ngô có khả năng thích ứng rộng, có thể ñược trồng nhiều vụ trong năm và trồng ở hầu hết các ñịa phương trong cả nước Tiềm năng phát triển cây ngô ở nước ta là rất lớn cả về diện tích và thâm canh tăng năng suất

2.4 Một số nghiên cứu về giống ngô Nổ

2.4.1 Nguồn gốc và phân loại ngô nổ

Ngô nổ (Zea mays subsp.everta Sturt) thuộc loài Zea mays, chi Zea, họ

Poaceae (Gramineae) Ngô nổ là loại ngô thực phẩm, khi gặp nhiệt ñộ cao thì

nổ phồng rất to, ñược gọi là bỏng Bỏng ngô nổ xốp và giòn (snack) (Zhang, 2001) [46]

Sau khi phát hiện ra châu Mỹ, Christopher Columbus và các thành viên trong cuộc thám hiểm châu Mỹ là những người có công ñầu tiên ñem cây ngô

về trồng tại Tây Ban Nha (châu Âu) Ngày nay, trên cơ sở khoa học các nhà nghiên cứu thống nhất cho rằng ngô trồng có nguồn gốc từ ngô bọc, dạng dại

của giống ngô này phát sinh ở Mêhicô (José Antonio Serratos Hernández, 2009) [32]

Ở Việt Nam trước ñây có một số giống ñịa phương như: Ngô Nổ Tây Nguyên (màu tím), Ngô Nổ Tây nguyên (màu vàng), Ngô Nổ Hồng (ở ðắk Lắk), (Ngô Nổ quả dài), Ngô Nổ màu tím (Cao Bằng)… (Nguyễn Văn Cương, 2010) [2]

Theo trích dẫn của Nguyễn Văn Cương, 2010 [2], ngô nổ ñược chia thành hai nhóm với 9 giống tiêu biểu

Bảng 2.5 Một số giống ngô Nổ tiêu biểu ở Việt Nam

Nhóm 1

Nhóm 2

(Nguồn: Nguyễn Văn Cương, 2010) [2]

Dựa vào câu trúc nội nhũ của hạt, ngô ñược phân thành 7 loài phụ chính ñó là : 1 Zea mays subsp.indurata sturt - ngô ñá

2 Zea mays subsp.indentata sturt - ngô răng ngựa

3 Zea mays subsp.ceratina kulesh - ngô nếp

4 Zea mays subsp.saccharata sturt - ngô ñường

5 Zea mays subsp.averta sturt - ngô nổ

6 Zea mays subsp.amylacea sturt - ngô bột

7 Zea mays subsp.tunicata sturt - ngô bọc

Trong ñó ngô Nổ (Zea mays averta) thuộc loài phụ Zea mays

subsp.averta, chi Zea, họ Poaceae (Gramineae), tộc Poales Giống ngô nổ có nhiều loại với hình dạng hạt khác hẳn với các loại ngô khác, màu sắc cũng khác nhau Tuy hạt ngô có màu khác nhau nhưng bỏng ngô nổ thường màu trắng, chỉ có vỏ hạt ngô là giữ ñược màu sau khi nổ

Hạt ngô nổ có dạng hạt gạo, hạt ngọc (pearl type popcorn) màu trắng hoặc vàng, ngoài ra còn có màu ñen, ñỏ… Dạng ngô nổ jargon là loại hạt khi

nổ bỏng ngô trắng sáng như tuyết rất ñược ưa chuộng trong ñời sống Loại ngô nổ “nấm” có hình tròn, sáng, vỏ mỏng ăn giòn

Trong phân loại hạt, dựa vào màu hạt và màu lõi gô ngô Nổ (Zea mays averta) ñược chia thành 7 thứ theo bảng sau :

Bảng 2.6 Phân loại thứ dựa vào màu sắc hạt và màu lõi

Màu sắc Tên nhóm

Ngô nổ trắng Trắng Var.oryziodes Korn

Hạt nhọn trắng Trắng Var.leucormis Korn Ngọc châu vàng Trắng Var.gracillima Korn Hạt tròn ñầu, ñỏ Trắng Var.haematornis Korn

Ngô nổ

Zea mays

averta

Hạt tròn ñầu, ñen Trắng Var.melanormis Korn

(Nguồn: Trích theo Nguyễn Văn Cương, 2010) [2]

2.4.2 ðặc ñiểm và giá trị của ngô nổ

* ðặc ñiểm:

Bắp ngô nổ bé, hạt ngô nổ không như các loại hạt ngô khác vì nó có thể

nổ Hạt ngô nổ có vỏ cứng, không thấm nước, chứa tinh bột dạng cứng, ẩm ñộ

và dầu Nổ ngô (bỏng ngô) ñược tạo thành khi ngô bị làm nóng, ñộ ẩm trong hạt tăng gây áp lực lên thành vỏ hạt Ở ñiều kiện này, tinh bột sẽ bị xốp và

mềm ra Áp lực càng tăng lên ñến thời ñiểm 930kPa và nhiệt ñộ khoảng

1800C (3560F), vỏ ngô bị nứt ra kèm theo tiếng nổ, tinh bột và protein phụt ra rồi nhanh chóng khô lại và xốp, thể tích có thể tăng 15 – 30 lần (Melchiorre, 1998) [34]

Giống ngô nổ có nhiều loại, màu sắc hạt khác nhau Hạt ngô nổ dạng hạt gạo, hạt ngọc có màu trắng hoặc vàng là loại ñược ưa thích, hạt ngô còn

có các màu như ñen, ñỏ, tím …Tuy hạt ngô có màu khác nhau nhưng bỏng ngô thường là màu trắng Chỉ có vỏ hạt ngô là giữ ñược màu sau khi ñã nổ (Ziegler, K.E., 2003) [48]

Ngoài ra còn có dạng ngô nổ jargon là loại hạt khi nổ có bỏng ngô trắng sáng như tuyết, ñược ưa chuộng trong ñời sống Loại ngô nổ "nấm"có bỏng hình tròn, sáng, vỏ mỏng ăn giòn (Melchiorre, 1998) [34]

ðộ ẩm ñể nổ ngô thường là 14-15% trọng lượng hạt ngô Nổ ngô ngay sau khi thu hoạch sẽ không tốt vì ñộ ẩm hạt còn cao sẽ nổ kém và mảnh nổ dai Ngô khô quá thì tỷ lệ nổ sẽ giảm, giảm chất lượng hạt nổ Hạt không nổ

do không ñủ ñộ ẩm ñể tạo áp suất nổ hoặc là do vỏ hạt bị răn thủng Có nhiều cách nổ ngô như trên thị trường người ta dùng máy ñể nổ ngô hoặc nổ ngô bằng lò vi sóng (có thể dùng lò vi sóng ñang ñược sử dụng hàng ngày hiện

nay) (Sabri Gokmen, 2004) [38]

* Giá trị:

Bỏng ngô nổ ñược ăn trực tiếp hoặc ñược chế biến làm các loại thực phẩm như túi bỏng ngô, hộp ngô nổ, bánh kẹo, dầu ăn,… làm thức ăn chăn nuôi; trang trí lễ hội Ngoài ra, ngô nổ còn ñược làm biodegradable, vật liệu cách ñiện (expanded polystyrene), chất dẫn dụ côn trùng (pests, flammability) (Ziegler, 1994) [47]

Bảng 2.7 Thành phần dinh dưỡng của 100 g Ngô nổ

Năng lượng 380 kcal 1600 kJ

Sợi dinh dưỡng (Dietary fiber ) 15g

Nguồn: USDA Nutrient database [51]

Ngoài ra, ngô nổ còn dùng làm các loại thực phẩm khác như túi bỏng ngô, hộp ngô nổ, bánh kẹo, dầu ăn,… làm thức ăn chăn nuôi (Vieira , 2009) [44] Ngô nổ ñược trồng khá nhiều ở Mỹ, Brazil, Trung quốc và các nước khác Ở Mỹ, hàng năm sản xuất 498,000 tấn ngô nổ trong số ñó có 103,000 tấn ñược nổ bán ra thị trường và có ít nhất 6 vùng ngô nổ “Thủ ñô ngô nổ của thế giới” là: Valparaiso, Indiana; Van Buren, Indiana; Marion, Ohio; Ridgway, Illinois; Schaller, Iowa; and North Loup (Vieira , 2009) [44]

2.5 Tình hình nghiên cứu ngô nổ trong và ngoài nước

2.5.1 Tình hình nghiên cứu về ưu thế lai, khả năng kết hợp, ña dạng di

truyền trong chọn tạo giống ngô nổ ở nước ngoài

Phân tích khả năng kết hợp chung và khả năng kết hợp riêng của quần thể ngô nổ, bao gồm cả bố mẹ tự phối, Viana, J M S và Matta, F de P (2006) [43] ñã phân tích hiệu quả của Khả năng kết hợp chung và khả năng kết hợp riêng trong phân tích lai diallel của quần thể giao phấn, có cả bố mẹ tự thụ phấn cho thấy, việc phân tích sự thay ñổi giá trị của quần thể do tự phối (mẫn cảm với tự phối) còn cho phép ñánh giá trực tiếp tính trội, sự lệch trội và

sự thay ñổi di truyền trong mỗi quần thể bố mẹ Phương pháp này ñược sử dụng ñể chọn lọc quần thể ngô nổ trong chương trình chọn giống quần thể và sản xuất hạt lai ñược ðại học liên bang Vicosa, Minas, Brazil phát triển Kết quả phân tích ñã có 2 quần thể ngô nổ hạt ngọc ñã ñược chọn và ñưa vào sản xuất (Viana, et al., 2006) [43]

Nghiên cứu quần thể và khả năng kết hợp (KNKH) của ngô nổ với các dòng thuần ngô thường thuộc các nhóm di truyền khác nhau, Wang Xiaoli và cộng sự (2001) [45] ñã dùng mô hình NC II, 6 dòng ngô nổ lai với 10 dòng và ñánh giá khả năng kết hợp chung (KNKHC) và khả năng kết hợp riêng (KNKHR), có 9 tính trạng ñã ñược phân tích Kết quả cho thấy KNKHC của 6 dòng ngô nổ là có sai khác ý nghĩa Dòng ngô N09 có giá trị KNKHC cao nhất về hầu hết các tính trạng, và có giá trị cao nhất cho con lai ngô nổ ðối với KNKHR, chỉ có khối lượng bỏng nổ của YU374, N09 ở Puyang (tỉnh Anhui), trọng lượng hạt/bắp của Gai 3 x N04

và Yu87-1 x N14 ở Changge (tỉnh Henan) và Chang 7-2 x N14 ở Puyang là

có ý nghĩa dương tính Hầu hết trọng lượng hạt/bắp của 60 tổ hợp ngô nổ x ngô thường ñều cao hơn nhiều so với ñối chứng nhưng khối lượng bỏng nổ của chúng rất thấp Vì vậy, ngô nổ lai với ngô thường không có giá trị sử dụng trực tiếp 6 dòng ngô nổ ñược xếp vào 4 nhóm di truyền với N04, N05 và N14 cùng nhóm, còn 3 dòng còn lại thuộc 3 nhóm khác

Nghiên cứu ña dạng di truyền của các dòng ngô nổ tự phối và nguồn gen của chúng liên quan với các dòng ngô tự phối thường ñược tác giả Li, YL

và cộng sự (2006) [33] ñã cho thấy sử dụng phương pháp SSR marker, tập hợp có 56 dòng ngô nổ tự phối và 21 dòng ngô thường tự phối ñược chọn lọc

là nhóm có ưu thế lai ñể ñánh giá mức ñộ ña dạng di truyền giữa các dòng ngô nổ tự phối và nghiên cứu quan hệ di truyền giữa chúng, kết quả cho thấy:

số lượng allen trung bình trên 1 locus giữa 56 dòng ngô nổ tự phối là 2.71; giữa 21 dòng ngô thường tự phối là 3.58 và giữa toàn bộ 77 dòng là 3.66 Khoảng cách di truyền (Dij) tương ứng giữa chúng tương ứng là 0.3503; 0.5833 và 0.4768 Phân tích quần thể các dòng tự phối, dùng số liệu của 113 SSR marker loci ñược xếp làm 2 dạng con lai vào 3 nhóm, ñã chỉ ra rằng sự khác biệt giữa nguồn gen nhiệt ñới và cận nhiệt ñới 56 dòng ngô nổ tự phối

và 21 dòng ngô thường tự phối ñược chia thành 7 nhóm ưu thế lai tương ứng

với kết quả nghiên cứu và chọn giống thực tế trước ñây Khoảng cách di truyền giữa các nhóm ưu thế lai của ngô nổ tự phối và các dòng ngô thường tự phối là khác nhau Trong kết luận, từ kết quả thu ñược cho thấy các SSR makers có thể ñược sử dụng ñể ño khoảng cách di truyền giữa các dòng ngô

nổ tự phối và sắp chúng vào nhóm ưu thế lai phục vụ 5 cho việc nghiên cứu nguồn gen của chúng liên quan ñến các dòng ngô thường tự phối

Thông qua việc nghiên cứu tắnh trạng số lượng trong phân loại các giống ngô nổ, Zhang, J H và cộng sự (2001) [46] cho thấy chiều cao cây, trọng lượng 100 hạt, năng suất hạt, tỷ lệ hạt nổ, thời gian nổ và mức ựộ nổ ựược sử dụng ựể phân loại 8 giống ngô thuộc 3 nhóm phân tắch Giống Hubao 1 là dạng ngô nổ tốt nhất và thuận lợi cho trồng trọt ở Thượng Hải Giống Guangxiban, Quảng đông 1, Quảng đông 2 và Quảng đông 3 ựược ựề nghị làm nguồn gen (vật liệu) cho chọn giống (Zhang, J.H, et al., 2001) [46]

đánh giá ựặc ựiểm và các dạng ngô nổ ựược Melchiorre và cộng sự (1998) [34] ựã thực hiện trên 39 tắnh trạng về màu sắc, hình thái, nở hoa ựược nghiên cứu ở ngô nổ Italy Phương sai của mỗi tắnh trạng ựược xem xét cho thấy, chúng có thể ựược sử dụng cho ựánh giá các mục tiêu chọn giống Phương sai về chỉ số mật ựộ cờ, và chiều dài giữa các nhánh cờ có hình dạng nguyên thủy, bồi hoàn của loài Confite Morocho từ Peru

Nghiên cứu sự liên quan giữa các tắnh trạng ở ngô nổ của Prodhan, H S., Rai, R., (2006) [36] ở trường đại học Nông nghiệp Ấn độ cho thấy liên quan giữa khối lượng và năng suất hạt nổ của ngô nổ ựược nghiên cứu trên

154 dạng Liên quan dương có ý nghĩa của nổ ngô ựược tìm thấy với tỷ lệ nổ,

ựộ dẻo, ựộ dày vỏ, bên cạnh ựó sự nổ chỉ ra rằng sự liên kết âm có nghĩa với trọng lượng hạt và liên kết âm không có nghĩa với năng suất hạt Mặt khác, năng suất hạt có liên kết chặt với trọng lượng hạt

Nghiên cứu về khoảng cách di truyền của quần thể ngô nổ dựa trên cơ

sở marker phân tử và tương quan với ưu thế lai các con lai ựược xác ựịnh bằng lai diallel do R.E.F Munhoz và cộng sự (2009) [37] cho thấy: lai diallel ựược sử dụng ựể phân tắch KNKH, ưu thế lai và tắnh khoảng cách di truyền bởi phương pháp RAPD (ựa hình ADN ngẫu nhiênrandom amplified polimorfic DNA) và tương quan giữa chúng với UTL ở các giống ngô nổ lai

RS 20 UNB 2, CMS 43, CMS 43, Zelia, UEM J1, UEM M2, BeiJa-Flor và Vicosa

Từ các dòng này, ñã tiến hành lai và thu ñược các tổ hợp lai (không có lai nghịch), trong ñó có 36 tổ hợp lai ñược trồng thí nghiệm, bố trí theo khối ngẫu nhiên trên ñồng ruộng với 3 lần lặp lại, và ñược ñánh giá trong thời gian trồng tại Maringa Dựa trên kết quả thu ñươc, chiến luợc nghiên cứu tiếp theo

là tạo giống hỗn hợp bao gồm bởi các giống có KNKH chung cao về năng suất hạt (UNB2 và CMS 42) với ñộ nổ cao (Zelia , RS 20 và UEM M2), Dựa trên

cơ sở maker RADP, khoảng cách di truyền UEM J1 và Zelia thì các RS 20 và UNB2 là tương tự nhau Tương quan giữa ƯTL và khoảng cách di truyền thấp ñược giải thích do sự phân tán ngẫu nhiên của maker RADP, tuy nhiên chúng không ñủ cho việc khai thác bộ gen ngô nổ Kết luận cho thấy sự liên ñới giữa bất tương ñồng và ƯTL chỉ dựa trên khoảng cách di truyền là không mong ñợi ngoài việc xem xét locus trội (R.E.F Munhoz et al., 2009) [37]

Nghiên cứu về ða dạng Di truyền của các dòng ngô nổ ñược xác ñịnh theo phương pháp Marker SSR của Ana Paula Ribeiro Trindade và cộng sự (2010) [20] cho thấy: Thông tin về sự bất tương ñồng di truyền là rất quan trọng ñối với quan hệ di truyền sinh thái và dự báo cho hầu hết các tổ hợp lai Tám dòng ngô nổ (thế hệ S6) từ các nguồn gen khác nhau ñược ñánh giá theo phương pháp marker phân tử SSR (simple sequence repeats) Tổng số 51 mồi ñệm dùng ñánh giá ña hình (evaluated polymorphic primers), 15 mồi ñược dùng cho khuyếch ñại PCR (polymerase chain reaction) Khoảng cách di truyền ñược tính theo khoảng cách thay ñổi của Rogers

Chương trình chọn giống ngô nổ ở Brazil có thể sử dụng những base có tính tương ñồng cao - quần thể Các dòng có sự tương ñồng di truyền thấp nhất là P1-3 và P8-1, trong khi P3-3 và P8 có tính tương ñồng di truyền cao hơn Hệ số tương quan (cophenetic correlation) chỉ ra rằng phương pháp UPGMA (Unweighted Pair-Group Method Using Arithmetic Averages) là tin cậy ñối với các kiểu gen trong 5 nhóm Các nhóm ñược xác ñịnh khoảng cách

di truyền Phân tích cho thấy có mức trùng hợp vừa phải giữa các nhóm và

phả hệ của các dòng Mức ñộ ưu thế lai cao triển vọng từ các tổ hợp lai giữa nhóm chứa các dòng P3-3 và P7-3 với nhóm P1-3 và P7-4 Tổ hợp lai giữa dòng P1-3 và dòng P8-1 là triển vọng (Ana Paula Ribeiro Trindade, el al., 2010) [20]

Dùng phương pháp tương quan tuyến tính ñể ñánh giá tổ hợp lai ngô nổ

từ lai ñỉnh (topross) ñược Emmanuel Arnhold và cộng sự (2009) [25] nghiên cứu cho thấy: phương pháp marker ñang ñược tiếp tục ứng dụng trong chọn giống ngô nổ ở Brazil nhằm phục vụ nhu cầu thực tế về phát triển giống ngô

nổ của người dân ở các vùng khác nhau Vì lý do này mà mục tiêu ở ñây là ñánh giá tương quan ñộ nổ, năng suất các tổ hợp lai ngô nổ từ lai ñỉnh ở 3 vùng sinh thái khác nhau tại Brazil ñể tính thành phần phương sai, sử dụng phương pháp REML (Restricted Maximum Likelihood) và dự báo giá trị chọn lọc dùng phương pháp BLUP (Best Linear Unbiased Prediction) (Emmanuel Arnhold et al., 2009) [25]

Xem xét mô hình tuyến tính với phương sai môi trường về ưu thế lai bằng phương pháp RLRT (Restricted Likelihood Radio Test) chứng minh sự sai khác có nghĩa (p,0,01) do ảnh hưởng kiểu gen Năng suất hạt chỉ ra việc

di truyền các tính trạng (h2 = 0,26-0,39) ở mức vừa phải ðộ nổ do gen cộng tính kiểm tra ở mức ñộ cao hơn (h2 = 0,58-0,85) Tương quan di truyền và hệ

số Parkman giữa ñộ nổ và năng suất là âm, ñiều này chỉ ra rằng chọn lọc dựa trên cơ sở năng suất hạt là có hiệu quả âm tính với ñộ nổ của hạt Các tổ hợp lai từ phương pháp lai ñỉnh cho năng suất hạt khá, nhưng chất lượng nổ lại thấp hơn tiêu chuẩn thương mại (Emmanuel Arnhold et al., (2009) [25]

Kết quả ghiên cứu về cải tiến quần thể ngô nổ bằng sử dụng chỉ số chọn lọc từ 4 chu kỳ chọn lọc thực hiện ở 2 vùng khác nhau ñược A.T Amaral Junior và cộng sự (2010) [21] công bố cho thấy: việc tính lợi ích di truyền ngô nổ thông qua chỉ số chọn lọc ở 4 chu kỳ phát triển và chọn lọc quần thể ở vườn trường ñại học Étadu Norte Flunense Từ chu kỳ chọn lọc thứ 3, có 200

gia ñình fuls-sib thu ñược từ quần thể UNB 2U Sau ñó chúng ñược ñánh giá bằng cách bố trí thí nghiệm theo khối ngẫu nhiên 2 lần nhắc lại ở 2 môi trường khác nhau (vùng Goitacaze và Saneiro) (A.T Amaral Junior et al., 2010) [21]

Kết quả thu ñược có sự khác nhau ở mức ý nghĩa giữa các tính trạng, chỉ ra các sai khác di truyền ở tất cả các gia ñình ðiều này cho phép khai thác

ở các chu kỳ sau Gia ñình ful sib thế hệ thứ 3 tiếp tục ñược chọn lọc trong chương trình chọn giống ngô Chỉ số chọn lọc tốt thu ñược là những thông số cho phép dự báo ñược mức sâu bệnh hại bắp, số cây gẫy ñổ và số bắp bị hở ñầu Các thông số này còn cung cấp lợi ích lớn hơn về ñộ nổ và năng suất hạt với giá trị tương ứng là 10,55 và 8,50% (A.T Amaral Junior et al., 2010) [21]

Nghiên cứu về ảnh hưởng của nội phối ñến phân bào (microgenesis) của ngô nổ do Maria Fernanda Piffer và cộng sự (2007) [35] cho thấy: dòng

tự phối là rất cần thiết ñể phát triển ngô lai Có sự liên quan của các gen kiểm soát tính trạng ñến quá trình phân bào Cách tiếp cận của chọn giống là tạo dòng ñồng hợp tử với mục ñích là ñánh giá tính ổn ñịnh của sự phân bào ở các dòng ngô ñược rút ra từ giống lai ba Quần thể ban ñầu (So) và 7 thế hệ tiếp theo (S1-S7) ñược phân tích (Maria Fernanda Piffer et al., 2007) [35]

Kết quả của chọn lọc chu kỳ ñược phân tích thống kê theo phương pháp hồi quy (thoái hóa dòng) cho thấy sức sống tổng thể và từng dòng bị giảm cùng với các thế hệ tự phối, số cá thể bất thường do phân bào tăng lên trong quá trình tự phối, mặc dù số cá thể theo dõi không nhiều (Maria Fernanda Piffer et al., 2007) [35]

Tần suất xuất hiện cây bất bình thường là thấp và không ảnh hưởng lớn ñến sản phẩm – những dòng tự phối qua phân tích thu ñược từ giống lai ba có tiềm năng năng suất cho việc tạo giống lai mới

Kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của mật ñộ gieo trồng ñến năng suất

và phát triển cây ngô nổ, tác giả Joel Grosbach (2008) [31] cho thấy sản xuất

ngô nổ trồng hàng hẹp có tiềm năng tăng năng suất, ñã phát hiện thấy năng suất tăng 15.5 bushel/acre ở mật ñộ hàng cải tiến hàng rộng 15-inch (1 inch = 2,54cm) thay cho hàng rộng 30inch Mật ñộ hàng hẹp còn làm hạn chế cỏ dại Ngô nổ ñược trồng năm 2007 ở miền nam Nebraska với 134 acres (1 acre = 0,4 ha) trên ñất có tưới Thí nghiệm ñược bố trí có cả hàng 30 và 15 inch Các ñặc ñiểm về phát triển chiều cao ñược ño mỗi tuần 2 lần ở 12 ñiểm Kết quả cho thấy không có sự sai khác về cao cây, ñường kính bắp ñường kính thân, dài bắp, số bắp/cây, P1000, hay năng suất Về tiềm năng, ở các hàng rộng 15 inch cho thấy ñường kính thân lớn hơn, còn tiềm năng về chiều dài bắp ở khoảng cách hàng 30 thì lớn hơn Bên cạnh ñó trồng ngô với hàng hẹp làm giảm cỏ dại (Joel Grosbach, 2008) [31]

2.5.2 Tình hình nghiên cứu ngô nổ ở Việt Nam

Ở Việt Nam, trong những năm 1990, ngô nổ ñược trồng khá nhiều ở vùng Tây Nguyên có màu sắc ña dạng, giòn và rất thơm ngon Tuy nhiên các công trình nghiên cứu về ngô nổ còn khá hạn chế và rất ít ñược công bố

Theo nghiên cứu của Nguyễn Văn Cương và Nguyễn Văn Lộc (2010), [2] khi ñánh giá về sinh trưởng, phát triển và khả năng tạo bỏng của ngô nổ

vụ thu ñông 2009 tại vùng Gia Lâm – Hà Nội cho thấy, ngô nổ phía Bắc Việt Nam có thời gian sinh trưởng 102 – 125 ngày; chiều cao cây 123,5 – 198,5 cm; số lá trung bình 14,4 – 18,8 lá; số bắp trên cây 1 – 2 bắp; số hàng hạt/bắp 10,0 – 16,0 hàng; số hạt/ hàng 12,4 – 32,0; năng suất của các dòng ngô nổ không cao, trong ñó dòng No21 (ngô nổ Tây nguyên) có năng suất cao nhất

và ñộ nổ tốt nhất

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội, Viện Nghiên cứu Ngô và một

số cơ quan khác có lưu giữ một số lượng các mẫu giống ngô nổ nhưng không nhiều Trong khi nguồn giống ngô nổ ñang bị mất dần, nguồn gen bị xói mòn thì hạt ngô nổ ñược nhập dưới dạng thực phẩm và ñược bán khá ñắt (20.000 ñồng/lạng) tại các siêu thị nhưng vẫn ñược tiêu thụ mạnh