Luận văn thạc sĩ đánh giá đặc điểm nông sinh học và khả năng kết hợp của một số dòng ngô nếp tự phối

Tuy nhiên, phát triển sản xuất ngô nếp ở nước ta còn hạn chế do số lượng giống ngô nếp năng suất và chất lượng cao còn ắt, những giống ngô nếp lai có trong sản xuất chủ yếu là giống nhập

Bộ giáo dục và đào tạo Trường đại học nông nghiệp hà nội

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng ñược ai công

bố trong bất kỳ công trình nào khác Tôi xin cam ñoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả luận văn

Phạm Quang Tuân

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện ñề tài, cùng với sự nỗ lực của bản thân, tôi còn nhận ñược sự quan tâm, giúp ñỡ, ñộng viên của các thầy cô giáo, gia ñình và các bạn bè cùng các em sinh viên ñể tôi có thể hoàn thành tốt ñề tài tốt nghiệp này

Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS Nguyễn Thế Hùng bộ môn Cây lương thực, TS Nguyễn Văn Cương bộ môn Di truyền – Chọn giống, ñã hướng dẫn, chỉ bảo, giúp ñỡ tận tình, chu ñáo trong suốt thời gian thực tập ñề tài tốt nghiệp

Tôi xin chân thành cảm ơn các anh chị em Phòng cây trồng cạn, cán

bộ Viện Nghiên cứu Lúa - Trường ñại học Nông nghiệp Hà Nội ñã tạo ñiều kiện thuận lợi và giúp ñỡ nhiệt tình trong quá trình thực tập ñề tài tốt nghiệp

Tôi xin trân trọng cảm ơn sự góp ý kiến chân thành của các thầy cô giáo trong bộ môn Cây lương thực, Khoa Nông học, Viện ñào tạo sau ñại học trường ðHNN-HN

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 09/2011 Học viên

Phạm Quang Tuân

MỤC LỤC

Lời cam ñoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục bảng vi

Danh mục ñồ thị viii

Danh mục các chữ viết tắt ix

2.2 Nghiên cứu, sản xuất ngô nếp trên thế giới và ở Việt Nam 7 2.2.1 Nghiên cứu, sản xuất ngô nếp trên thế giới 7 2.2.2 Nghiên cứu, sản xuất ngô nếp ở Việt Nam 7 2.3 Nghiên cứu nguồn vật liệu di truyền ngô nếp 9

2.3.2 Một số kết quả về thu thập ñánh giá nguồn gen ngô nếp ở Việt Nam 10

2.5 Thành tựu chọn tạo giống ngô nếp trong nước và trên thế giới 18 2.5.1 Thành tựu chọn giống ngô nếp trên thế giới 18 2.5.2 Thành tựu chọn giống ngô nếp ở Việt Nam 20

3 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

4.1 Kết quả nghiên cứu các dòng ngô bố mẹ trong vụ Thu đông 2010

4.1.1 đặc ựiểm sinh trưởng, phát triển của các dòng ngô bố mẹ 30 4.1.2 Một số ựặc ựiểm hình thái của các dòng ngô 32

4.1.5 đặc tắnh chống chịu của các dòng ngô thắ nghiệm 36

4.2 đánh giá các ựặc ựiểm nông sinh học của các tổ hợp lai vụ Xuân

4.2.1 Các giai ựoạn sinh trưởng, phát triển của các tổ hợp lai (THL) 40 4.2.2 động thái tăng trưởng chiều cao cây, số lá của các THL vụ Xuân

4.3 Một số ựặc ựiểm hình thái của các THL ngô nếp vụ Xuân 2011

4.3.2 Chiều cao ựóng bắp, tỷ lệ chiều cao ựóng bắp và chiều cao cây 46

4.2.5 đặc ựiểm hình thái về màu sắc của các THL vụ Xuân 2011 tại

4.2.6 Diện tắch lá và chỉ số diện tắch lá 49 4.2.7 Khả năng chống chịu của các THL và đC 51 4.2.8 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các THL trong

4.5.10 Năng suất của các THL vụ Xuân 2011 tại Gia Lâm- Hà Nội 55 4.5.11 Một số chỉ tiêu chất lượng của các tổ hợp lai 58 4.7 đánh giá khả năng kết hợp tắnh trạng năng suất hạt của 6 dòng

ngô nếp vụ xuân 2011 tại Gia Lâm, Hà Nội 60 4.7.1 Phân tắch khả năng kết hợp chung của sáu dòng ngô bố mẹ 61 4.7.2 Khả năng kết hợp riêng của sáu dòng ngô bố mẹ 62

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1: Một số ựặc tắnh chất lượng của một số loại ngô 4 Bảng 4.1: Thời gian sinh trưởng của các dòng ngô bố mẹ vụ Thu đông 2010

Bảng 4.2: Một số ựặc ựiểm hình thái của các dòng bố mẹvụ Thu đông 2010

Bảng 4.3: Một số ựặc ựiểm hình thái bắp của các dòng bố mẹ vụ Thu đông

Bảng 4.4: Một số chỉ tiêu về bông cờ và khả năng phun râu của các dòng ngô

vụ Thu đông năm 2010 tại Gia Lâm, Hà Nội 36 Bảng 4.5 : Mức ựộ nhiễm sâu bệnh hại chắnh và khả năng chống ựổ của các

dòng ngô vụ Thu đông 2010 tại Gia Lâm, Hà Nội 37 Bảng 4.6: Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất lý thuyếtcủa các dòng

bố mẹ vụ Thu đông 2010 tại Gia Lâm, Hà Nội 39 Bảng 4.7: Các giai ựoạn sinh trưởng phát triển của các THLvụ Xuân 2011 tại

Bảng 4.8 : động thái tăng trưởng chiều cao cây của các THL vụ Xuân 2011

Bảng 4.9: động thái tăng trưởng số lá của các THL vụ Xuân 2011 tại Gia

Bảng 4.10: đặc ựiểm hình thái của các THL vụ Xuân 2011 tại Gia Lâm, Hà

Bảng 4.11: đặc ựiểm hình thái về màu sắc của các THL vụ Xuân 2011 tại

Bảng 4.12: Diện tắch lá và chỉ số diện tắch lá của các THLvụ Xuân 2011 tại

Bảng 4.13: đặc tắnh chống chịu sâu bệnh, ựổ gãy của các THL vụ Xuân 2011

Bảng 4.14: Các yếu tố cấu thành năng suất của các THL vụ Xuân 2011 tại

Bảng 4.15: Năng suất của các THL vụ Xuân 2011 tại Gia Lâm, Hà Nội 57 Bảng 4.16: Một số chỉ tiêu chất lượng của các THL vụ Xuân 2011 tại Gia

Bảng 4.21: Giá trị KNKH riêng của 6 dòng ngô bố mẹ 62 Bảng 4.22: Kiểm ñịnh các giá trị KNKH của 6 dòng ngô nếp tự phối 64

DANH MỤC ðỒ THỊ

ðồ thị 1: Năng suất lý thuyết của các dòng bố mẹ vụ Thu ñông 2010 tại Gia

ðồ thị 2: ðộng thái tăng trưởng chiều cao cây của một số tổ hợp lai và ðC 44

ðồ thị 3: Chỉ số diện tích lá của các THL ở giai ñoạn trỗ và chín sữavụ

ðồ thị 4: Năng suất của các THL và ðC vụ Xuân 2011 tại Gia Lâm- Hà Nội 57

ðồ thị 5: Khả năng kết hợp chung của 6 dòng ngô 61

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu Tên ñầy ñủ

CIMMYT Trung tâm cải lương giống ngô và lúa mì quốc tế

CCCC Chiều cao cây cuối cùng

NSLT Năng suất lý thuyết

NSTT Năng suất thực thu

THL Tổ hợp lai

TGST Thời gian sinh trưởng

TP – PR Tung phấn - phun râu

ñb/cc Chiều cao ñóng bắp/chiều cao cây

1 MỞ đẦU

1.1 Tắnh cấp thiết

Ngô nếp (Zea mays L var ceratina ) ăn tươi phổ biến ở các nước châu

Á như Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc, Philippines, Thái Lan và Việt Nam Thị trường tiêu thụ ngô nếp ăn tươi ở ựây gần như ngô ựường (Eunsoo Choe, 2010)[42] Người tiêu dùng đông Nam Á thắch ăn các loại lương thực

dẻo như gạo dẻo ở các giống lúa japonica, vì vậy ngô nếp cũng là sản phẩm

phù hợp với sở thắch tiêu dùng của người dân khu vực này với ựặc ựiểm mềm

và dắnh (Kim và cộng sự, 1994) Do nhu cầu tiêu dùng ngô nếp tăng, sản xuất ngô làm thức ăn ở một số nước tăng nhanh trong những năm gần ựây Vắ dụ như Hàn Quốc, sản xuất ngô nếp tăng từ 2.000 ha năm 1986 lên 15.000 ha năm 2003 (Gares, 2005) Ngô nếp không chỉ phát triển ở thị trường Châu Á

mà còn có tiềm năng phát triển ở thị trường Mỹ, do số người dân Mỹ gốc Châu Á tăng lên, ựặc biệt ở Los Angeles và Chicago [22]

Ngô nếp có giá trị dinh dưỡng và là nguyên liệu cho công nghiệp chế biến Hạt ngô nếp giàu dinh dưỡng hơn ngô tẻ thường, ngô ựường hoặc ngô rau, ựặc biệt là hàm lượng lizin, tryptophan và protein Nội nhũ chứa gần 100% amilopectin là dạng tinh bột có cấu trúc mạch nhánh có giá trị sử dụng cao trong công nghiệp chế biến [1] Vì vậy nó là một trong những nguồn lương thực quý của người tiêu dùng

Chắnh vì giá trị và hiệu quả cao của cây ngô nếp, những năm gần ựây chọn tạo giống ngô nếp ựược nhiều nước quan tâm Các nhà khoa học Hàn Quốc năm 2005 (Viện khoa học cây trồng quốc gia Suwon Ờ RDA) ựã tạo ra giống ngô nếp lai ựơn Ilmichal hạt trắng có chất lượng ăn ngon, năng suất cao

và chống ựổ tốt (Jung TaeWook và cộng sự 2006) Tại Hội thảo làm vườn quốc tế lần thứ 27 năm 2006, các nhà khoa học K Lertrat, N Thongnarin ựã

giống ngô nếp ựịa phương (K Lertrat và cộng sự 2006)[45] Các nhà khoa học Trung Quốc ựã nghiên cứu nguồn vật liệu di truyền ngô nếp với 767 mẫu gen của Trung Quốc phục vụ chọn tạo giống ngô nếp chất lượng cao (Longjiang Fan và cộng sự, 2008) Theo Eunsoo Choe, 2010, phát triển giống

ngô nếp lai phù hợp với thị trường ăn tươi ở Mỹ cần chuyển gen tắnh trạng chất lượng, sử dụng của các giống ngô nếp của Châu Á, như giống Yeonnong1 của Hàn Quốc vào nền di truyền ngô của Mỹ [41]

Ở Việt Nam, ngô nếp ựem lại giá trị kinh tế cao vì sản phẩm ngô nếp có thể sử dụng vào nhiều mục ựắch như làm lương thực, làm ngô quà (ăn tươi luộc, nướng), hay dùng ựể chế biến các loại thức ăn khác như, snack ngô, súp ngô, chế biến tinh bột ngô Hơn nữa ngô nếp có thời gian sinh trưởng ngắn,

có thể trồng gối vụ, rải vụ mà không chịu áp lực của thời vụ Tuy nhiên, phát triển sản xuất ngô nếp ở nước ta còn hạn chế do số lượng giống ngô nếp năng suất và chất lượng cao còn ắt, những giống ngô nếp lai có trong sản xuất chủ yếu là giống nhập nội hoặc của các công ty giống nước ngoài như HN88 (đài Loan), MX2, MX4 (Cty CP giống cây trồng Miền Nam), các giống ngô thụ phấn tự do, các giống ngô lai không quy ước và các giống VN2, VN6 (Viện nghiên cứu ngô), các giống ngô lai không quy ước Mặt khác, giá hạt giống ngô nếp lai cao ựã góp phần làm giảm hiệu quả sản xuất Do vậy, chọn tạo giống ngô nếp năng suất cao, chất lượng tốt ựang là yêu cầu cấp thiết Xuất

phát từ yêu cầu ựó chúng tôi tiến hành thực hiện ựề tài: Ộđánh giá các ựặc

ựiểm nông sinh học và khả năng kết hợp của một số dòng ngô nếp tự phốiỢ

1.2 Mục tiêu của ựề tài

1.2.1 Mục ựắch

đánh giá khả năng kết hợp của các dòng ngô nếp tự phối có nguồn gốc khác nhau nhằm xác ựịnh những dòng có khả năng kết hợp và những tổ hợp lai triển vọng, phục vụ chương trình tạo giống ngô nếp lai năng suất cao, chất lượng tốt

1.2.2 Yêu cầu

+ đánh giá ựặc ựiểm nông sinh học của các dòng bố mẹ

+ đánh giá ựặc ựiểm nông sinh học của các tổ hợp lai

+ đánh giá khả năng kết hợp của các dòng ngô nếp thắ nghiệm và xác ựịnh các tổ hợp lai triển vọng

1.2.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ựề tài

đề tài góp phần cung cấp các dẫn liệu về: Các ựặc ựiểm nông sinh học của các dòng, tổ hợp ngô nếp lai cũng như việc xác ựịnh khả năng kết hợp của các dòng ngô nếp có triển vọng theo phương pháp lai luân giao tại Gia Lâm -

Hà Nội

Kết quả thắ nghiệm sẽ xác ựịnh ựược các dòng có khả năng kết hợp chung và khả năng kết hợp riêng cao và các tổ hợp lai ưu tú làm nguồn vật liệu phục vụ công tác chọn tạo giống ngô nếp lai ở Việt Nam

2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC

2.1 Giá trị của cây ngô nếp

Ngô nếp và các sản phẩm của nó có mặt ở hầu hết các quốc gia Là một trong những cây trồng mang lại hiệu quả kinh tế cao Khác với ngô tẻ và các loại ngô khác, ngô nếp là nhóm có sáp khi cắt và tinh bột mạch nhánh, nó có nguồn gốc Trung Quốc và lần ñầu tiên Collins phát hiện năm 1909 Tinh bột chủ yếu là amylopectin (gần 100%), trong khi ngô thường chỉ 70% amylopectin và 30% amylose Amylopectin có cấu tạo mạch nhánh gồm chuỗi polygluco (Porcher Michel H và công sự)[18]

Các nhà khoa học ở ðại học Tổng hợp Ohio – Hoa Kỳ ñánh giá tiêu chuẩn dinh dưỡng của ngô nếp so với một số loại ngô khác (Bảng 1), trong ñó phần trăm protein cao tương ñương với ngô giàu protein (QPM)

Bảng 1: Một số ñặc tính chất lượng của một số loại ngô

Loại ngô % dầu % Protein % tinh bột Năng lượng

Ngô nếp ñược sử dụng làm lương thực: Ngô nêp là một trong các

loại cây trống sử dụng làm lương thực Ở một số nước phát triển như Mỹ, Trung Quốc, … ngô cũng ñược coi là loại lương thực ñược ưa chuộng góp phần vào nuôi sống con người Ở Việt Nam ngô là sản phẩm không thể thiếu ñối với các dân tộc miền núi từ xưa tới nay

Ngô nếp ñược sử dụng làm thức ăn chăn nuôi: Ở những nước ñang phát

triển hay những nước phát triển, ngô và các sản phẩm phụ từ cây ngô ñược tận dụng triệt ñể, là nguồn thức ăn gia súc quan trọng góp phần giảm chi phí chăn nuôi, nâng cao hiệu quả kinh tế Ngô là loại hạt có hàm lượng tinh bột cao, ngô hạt có thể chế biến trực tiếp hoặc sử dụng ñể chế biến thức ăn tổng hợp, cung cấp nguồn năng lượng lớn cho gia súc, ngô còn bổ sung lượng ñạm cần thiết cho vật nuôi Ngoài ra thân, lá ngô còn làm thức ăn xanh hoặc ủ chua lý tưởng cho gia súc, ñặc biệt là bò sữa, nó cung cấp chất xơ, ñường, một số loại vitamin cần thiết cho vật nuôi Khi ñời sống của người dân càng phát triển thì nhu cầu thịt, trứng, sữa và các sản phẩm chăn nuôi khác ngày càng tăng, do ñó ñòi hỏi sản lượng ngô ngày càng lớn ñáp ứng nhu cầu thức ăn cho vật nuôi [20]

Khi nấu chín ngô nếp có ñộ dẻo, mùi vị thơm ngon Nó có giá trị dinh dưỡng cao, bởi tinh bột có cấu trúc ñặc biệt, dễ hấp thu hơn so với tinh bột của ngô tẻ Có khá nhiều báo cáo về kết quả ñạt ñược trong chăn nuôi cho cả ñộng vật thường và ñộng vật nhai lại (Fergason, 1994)[19]

Một số thí nghiệm ñã chỉ ra rằng bò ñực lớn nhanh hơn khi ñược nuôi bằng ngô nếp (US Grains Council) [20] Một trong những nguyên nhân dẫn ñến hiệu quả trên là do trong ngô nếp có hàm lượng acid amin không thay thế cao như triptophan, lyzin (Grawood, 1992; Jemes L, Brewbaker, 1998) [21]

Ngô làm thực phẩm và thuốc chữa bệnh: ngày nay, khi ñời sống của

người dân ñược nâng cao thì các sản phẩm ngô nếp ñược sử dụng ngày càng

ña dạng Các loại ngô non, ngô bao tử có hàm lượng dinh dưỡng cao ñược sử dụng như những loại rau cao cấp Các loại ngô nếp, ngô nù, ngô ñường với tính dẻo, hàm lượng ñường cao thường ñược dùng trực tiếp ñể ăn tươi (luộc, nướng) hay dùng ñể chế biến các loại thức ăn khác như ngô chiên, snack ngô, súp ngô, chế biến tinh bột ngô,… Ngô nếp có thể chế biến thành các bài thuốc có tác dụng tốt cho sức khỏe, chống suy dinh dưỡng và trị bệnh Nhiều

tài liệu cho thấy sử dụng ngô có lợi cho tiêu hóa, tim mạch, sinh dục, chống oxy hóa, lão hóa, ung thư (Phó ðức Thuần, 2002)[3]

Ngô nếp xuất khẩu ñêm lại giá trị cao: trên thế giới một số nước thu

ñược giá trị kinh tế cao nhờ xuất khẩu các sản phẩm từ ngô nếp nhất là bán giống như các công ty giống của Mỹ, Trung Quốc, Nhật Bản Ở Việt Nam ngô nếp ñã và ñang nghiên cứu, phát triển mạnh cung cấp giống, các sản phẩm từ ngô nếp phục vụ nhu cầu trong nước và bước ñầu xuất khẩu sang các nước như Lào, Cam-pu-chia, hướng tới xuất khẩu sang nhiều nước khác

Ngô nếp cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp: ngô nếp có nội nhũ

chứa gần 100% amilopectin là dạng tinh bột có cấu trúc mạch nhánh có giá trị

sử dụng cao trong công nghiệp chế biến Thành phần của ngô bao gồm tinh bột, ñường, … sản phẩm có mùi thơm nên ngô ñược sử dụng nhiều làm nguyên liệu cho công nghiệp chế biến thực phẩm như bánh kẹo, glucoza, các loại thực phẩm ñồ hộp tiện dụng, ngoài ra còn ñể sản xuất cồn tinh bột, dầu và ñặc biệt ngô còn ñể chế biến nhiên liệu sinh học (Bio Fuel) Nhiên liệu sinh học là loại nhiên liệu ñược hình thành từ các hợp chất có nguồn gốc ñộng, thực vật (sinh học) Loại nhiên liệu này có nhiều ưu ñiểm so với loại nhiên liệu truyền thống nhờ tính chất thân thiện với môi trường Ngoài ra các nhiên liệu này lấy từ hoạt ñộng sản xuất nông nghiệp và có thể tái sinh, chúng giúp giảm sự lệ thuộc vào nguồn tài nguyên nhiên liệu không tái sinh truyền thống[27]

Ở Mỹ và các nước phát triển, phần lớn sản lượng ngô nếp ñược dùng ñể chế biến tinh bột Người ta chế biến tinh bột nếp ñó bằng cách xay ướt ñể dùng trong công nghiệp chế biến thực phẩm, keo dán, chất hồ dính, công nghiệp dệt, công nghiệp giấy, lên men sản xuất cồn và chuyển thành ñường fuctozo, chế sizo… Phạm vi sử dụng của ngô nếp ngày càng phát triển nhờ những ñặc ñiểm ñặc biệt của nó (James L, Brewbaker, 1998)[33]

2.2 Nghiên cứu, sản xuất ngô nếp trên thế giới và ở Việt Nam

Do ựặc tắnh ưu việt của cây ngô nếp ngày càng ựem lai giá trị kinh tế cao nhờ xuất khẩu hạt giống và các sản phẩm của nó Trên thế giới hiện nay

ựã có rất nhiều nghiên cứu chọn tạo, sản xuất ngô nếp

2.2.1 Nghiên cứu, sản xuất ngô nếp trên thế giới

Ở các nước phát triển như Mỹ việc chọn tạo giống ngô nếp tập trung chọn tạo giống ngô nếp ưu thế lai, năm 2003 có 12 công ty hạt giống chào bán các tổ hợp ngô nếp ưu thế lai ựược kinh doanh trên thị trường, bình quân mỗi công ty 5 tổ hợp và có 20 tổ hợp thời gian sinh trưởng ngắn từ 83 ựến 122 ngày)[24]

Với ngô nếp về năng suất, sản lượng chưa tương xứng với tiềm năng của nó Diện tắch trồng ngô trắng và ngô nếp trên thế giới là 32 triệu hécta và Châu Á là 6,9 triệu hécta, năng suất trung bình mới chỉ ựạt 1,7 tấn/ha Phần trăm diện tắch trồng giống ngô ưu thế lai, trong ựó có ngô nếp ở Mỹ là 100%, đông Phi 24% còn các quốc gia khác [4] Về sản lượng, theo thống kê của FAO, năm 2006 các nước trên thế giới ựã xuất khẩu 36,2 nghìn tấn ngô nếp, thu khoảng 82,4 triệu USD (FAO, 2009) [28] Ngô nếp ựược trồng nhiều nhất

ở Mỹ, tại Mỹ ngô nếp ưu thế lai ựược trồng khoảng 280.000ha Năng suất ngô nếp ở Mỹ cũng biến ựộng tùy thuộc vào từng loại giống, ựất trồng và ựiều kiện khắ hậu Một số giống nếp lai ựiển hình cho năng suất cao hơn những giống ngô tẻ lai, nhưng năng suất của ngô nếp thông thường ựạt khoảng 65-75% so với ngô tẻ Các nước châu á như: Hàn Quốc, Philippines, Thái Lan, Trung Quốc, Việt Nam, Lào lại trồng phổ biến các giống ngô nếp có ựặc ựiểm dẻo, thơm ngon (Lê Quý Kha, 2009)[6]

2.2.2 Nghiên cứu, sản xuất ngô nếp ở Việt Nam

Theo các nghiên cứu phân loại ngô ựịa phương ở Việt Nam từ những năm 1960 cho thấy, ngô ở Việt Nam tập trung chủ yếu vào 2 loại phụ chắnh là

vùng, miền trong cả nước, với nhiều dạng mày hạt khác nhau : Trắng, vàng, tím, nâu, ñỏ… Hiện nay ở Viện nghiên cứu Ngô, ñã thu thập và lưu giữ 148 mẫu ngô nếp ñịa phương, trong ñó có: 111 nguồn nếp trắng, 15 nguồn nếp vàng và 22 nguồn nếp tím, nâu ñỏ

Nghiên cứu về ngô nếp ở Việt Nam trước ñây còn chưa ñược chú trọng như ngô tẻ Công tác nghiên cứu chọn tạo các giống ngô nếp và ñường ñã ñược tiến hành khá lâu nhưng chủ yếu là thu thập, bảo tồn các giống nếp ñịa phương và chọn tạo giống thụ phấn tự do (Lê Quý Kha, 2009)[6] Tuy nhiên những năm gần ñây ngô nếp cũng ñược chú ý và ñạt ñược những thành tựu ñáng kể

Kết quả nghiên cứu ngô nếp trong những năm qua cũng ñạt ñược những thành công nhất ñịnh trong việc tạo dòng, lai tạo thử nghiệm các giống ngô nếp lai Kết quả này ñược thực hiện chủ yếu tại các trường ðại học, các Viện nghiên cứu Cụ thể giai ñoạn 2003 – 2005 nhóm nghiên cứu thuộc trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã lai thử khả năng kết hợp của 50 tổ hợp lai, kết quả ñã chọn ñược các tổ hợp ngô nếp lai ưu tú: N8 x N11; N4 x N8; N11 x N14 và N2 x N12 Các tổ hợp lai có các ñặc ñiểm tốt như: Thời gian sinh trưởng ngắn, từ khi gieo ñến khi thu bắp luộc khoảng 75 – 80 ngày,

từ gieo ñến chín sinh lý khoảng 95 – 105 ngày Các tổ hợp ngô nếp lai có hạt màu trắng, dẻo, thơm, năng suất hạt ñạt khoảng 40 – 45 tạ/ha (Nguyễn Thế Hùng, 2006)[4]

Cùng với các nghiên cứu chọn tạo giống, ở Việt Nam ñang phát triển mạnh diện tích trồng ngô nếp thương phẩm do nhu cầu sử dụng và hiệu quả kinh tế của ngô nếp ñem lại Theo ñiều tra của Trung tâm Khảo kiểm nghiệm giống cây trồng Trung ương trong 2 năm 2003 và 2004 thì diện tích ngô nếp ở nước ta chiếm gần 10% diện tích trồng ngô (Phạm ðồng Quảng và cs, 2005) [12] Diện tích trồng ngô nếp không ngừng tăng nhanh trong thời gian qua, ñặc biệt là ở vùng ñồng bằng ven ñô thị Nguyên nhân chính trước hết do các

giống ngô nếp ựáp ứng ựược nhu cầu luân canh tăng vụ trong cơ cấu nông nghiệp hiện nay, nhưng quan trọng hơn là do nhu cầu của xã hội ngày một tăng ựối với sản phẩm này

2.3 Nghiên cứu nguồn vật liệu di truyền ngô nếp

2.3.1 Nguồn gen Ngô nếp

Có giả thuyết cho rằng, ngô nếp có nguồn gốc ở đông Nam Á mà Trung Quốc, Miến điện, Philippin là quê hương ựầu tiên của nó Nhưng sau

ựó người ta thấy rằng ựó là kết quả của một ựột biến thông thường của các giống ngô răng ngựa biểu hiện gen Wx và gắn liền với các ựiều kiện trồng trọt không bình thường ựột biến thành gen lặn wx, chúng có thể xuất hiện ở các vùng khác nhau của trái ựất (Grebensc 1954, dẫn theo Nguyễn Thị Lâm, 1997) [14]

Ngô nếp (Zea mays L.subsp Ceratina Kulesh), là một trong những loài phụ chắnh của loài Zea mays L Hạt ngô nếp nhìn bề ngoài tương tự với ngô

ựá, nhưng bề mặt bóng hơn Lớp ngoài cùng của mặt cắt nội nhũ không có lớp sừng như ở ngô tẻ, có tắnh chất quang học giống như lớp sáp Do vậy, ngô nếp còn có tên gọi khác là ngô sáp (Tomob, 1984) [29] Ngô nếp là dạng ngô tẻ do biến ựổi tinh bột mà thành Tinh bột của ngô nếp chứa gần như 100% amylopectin, trong khi ngô thường chỉ chứa 75% amylopectin và 25% amyloza Amylopectin là dạng của tinh bột có cấu trúc phân tử gluco phân nhánh dựa trên liên kết α.1-4 và α.1-6, ngược lại amyloza có cấu trúc phân tử gluco không phân nhánh, trọng lượng phân tử của chúng từ 1 ựến 3 triệu Khi cho tinh bột ngô nếp vào dung dịch KI thì nó chuyển thành màu cà phê ựỏ, trong khi tinh bột của ngô thường thì chuyển thành màu xanh tắm đặc tắnh của ngô nếp ựược quy ựịnh bởi ựơn gen lặn ựó là gen wx Gen wx là gen lấn

át gen khác ựể tạo tinh bột dạng nhỏ (Peter Thompson, 2005) [30] Theo Fergason, 1994 ; Garwood và Creech, 1972 ; Hallauer, 1994 [31], [32], [33], thì gen wx nằm ở locus 5S-56 có biểu hiện của gen opaque, do vậy hạt ngô

James L Brewbaker (Brewbaker, 1998) [34], cho rằng quá trình chọn lọc tự nhiên ñã tạo ra những ñột biến như Sugaryl (với phytoglycogen cao) ở dãy núi Andes và ở ñông bắc nước Mỹ, ñột biến 2 là waxyl (tinh bột của hạt

có cấu tạo bởi amylopectin) ở châu Á với các giống ñược chọn lọc có vỏ mềm Những giống nếp lai và các giống nếp thường, với ñặc ñiểm dẻo, thơm ngon rất thông dụng ở châu Á như : Hàn Quốc, Philippin, Thái Lan, Trung Quốc, Việt Nam và nhiều quốc gia khác (US Grains Council, 2001) [35]

2.3.2 Một số kết quả về thu thập ñánh giá nguồn gen ngô nếp ở Việt Nam

Thu thập, ñánh giá và bảo tồn giống ngô nếp ñịa phương các tỉnh miền núi Tây Bắc ñã ñược các nhà khoa học Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội thực hiện từ năm 2000 ñến tháng 1 năm 2009 Kết quả ñiều tra thu thập của

Vũ Văn Liết và cộng sự ñược 166 mẫu giống ngô là ngô nếp, các giống thu về một phần bảo tồn, một phần làm thuần và hiện nay có khoảng 2500 mẫu giống tự phối từ S1- S5 [15] ðiều này cho thấy nguồn gen cây ngô ở huyện ðiện Biên nói riêng và vùng miền núi phía Bắc Việt Nam nói chung là rất ña dạng và phong phú

Năm 2004, bộ môn Cây lương thực, khoa Nông học – trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã thu thập ñược 10 mẫu giống ngô nếp ở Sơn La, 20 mẫu ngô nếp từ Cộng hòa Dân chủ nhân dân Lào Trên cơ sở thu thập nguồn gen Nguyễn Thế Hùng cùng cộng sự ñã tiến hành phân loại, ñánh giá và tạo ra các dòng ngô nếp tự phối ñời cao phục vụ cho công tác chọn tạo giống ngô nếp Duy trì bảo tồn những giống ngô nếp ñịa phương chất lượng cao ñược nhiều cơ quan nghiên cứu trong nước và các nhà khoa học quan tâm (Trần Văn Minh, 2006) ñã phục tráng và bảo tồn thành công giống ngô nếp Cồn Hến của Thừa Thiên Huế nhằm bảo vệ giống ngô nếp quý hiếm của miền Trung nước ta, sau 5 năm nghiên cứu, tác giả và các ñồng nghiệp ñã phục tráng ñược giống ngô nếp Cồn Hến, giữ lại ñặc ñiểm bản chất quý hiếm của

nó Giai ñoạn 2001 - 2005, các nhà khoa học Viện NC Ngô ñã tiến hành thu

thập ñược 79 nguồn gen có nguồn gốc khác nhau, tron ñó có 22 nguồn ngô nếp (7 nguồn tím, 15 nguồn trắng) (Phan Xuân Hào, 2006)[13] Hiện nay, Viện NC Ngô ñang lưu giữ 148 mẫu ngô nếp ñịa phương, trong ñó có 111 nguồn nếp trắng, 15 nguồn nếp vàng và 22 nguồn nếp tím, nâu ñỏ Từ các nguồn có khả năng chống chịu tốt nhất, bằng phương pháp truyền thống ñã tạo ñược một số dòng ngô nếp có ñộ thuần cao, trong ñó có 30 dòng ngô nếp

ñã ñược phân tích ña dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử SSR và phân nhóm

ưu thế lai Một số dòng có khả năng kết hợp tốt và gần chục tổ hợp lai cho năng suất cao, ñộ ñồng ñều khá ñang ñược tiếp tục thử nghiệm, phục vụ cho công tác lai tạo giống ngô nếp mới (Lê Quí Kha, 2009)[6]

2.4 Cơ sở khoa học của ñề tài

Nghiên cứu chọn tạo giống ngô nếp lai

Theo phương pháp chuẩn (standard Method), chọn tạo giống ngô lai quy ước gồm 3 bước cơ bản sau ñây: Phát triển tạo dòng thuần; thử khả năng kết hợp bằng lai ñỉnh và lai luân giao; kết hợp các dòng thuần ưu tú trong con lai ưu thế cao

2.4.1 Nghiên cứu phát triển dòng thuần

Dòng thuần là khái niệm tương ñối ñể chỉ các dòng tự phối ñã ñạt tới

ñộ ñồng ñều và ổn ñịnh cao ở nhiều tính trạng như: chiều cao cây, chiều cao ñóng bắp, năng suất và màu hạt Dòng thuần là dòng có kiểu gen ñồng hợp tử

ở nhiều ñặc trưng di truyền

Ngô là cây giao phấn ñiển hình, mang kiểu gen dị hợp, ở kiểu gen dị hợp tử cây ngô ñã biểu hiện ưu thế lai Muốn có ưu thế lai cao hơn nữa phải tạo dòng thuần có kiểu gen ñồng hợp tử ñể tạo con lai mang kiểu gen dị hợp

Có nhiều phương pháp tạo dòng thuần:

Tự thụ phấn cưỡng bức (selfing):

Ngô là cây giao phấn, vì vậy cá thể là dị hợp tử và quần thể là dị gen,

do vậy nếu tiến hành chọn lọc cá thể thông qua kiểu hình từ một nguồn vật liệu nào ñó, ta không thể tìm ñược kiểu gen mong muốn ðể tạo cho vật liệu phân ly giúp cho quá trình chọn lọc ñược dễ dàng và chuẩn xác, ta phải tiến hành ñồng huyết hóa mà tự thụ phấn là dạng ñồng huyết hóa mạnh nhất (Ngô Hữu Tình, 2009)[16]6.19

Thụ phấn chị em:

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)[15]

Tạo dòng thuần bằng phương pháp nuôi cấy bao phấn in vitro:

Phương pháp này sử dụng bao phấn, hạt phấn tách rời hoặc noãn chưa thụ tinh nuôi cấy trong môi trường nhân tạo ñể tạo ra các thể ñơn bội hoặc ñơn bội kép

Chon tạo dòng thuần bằng phương pháp “thuần hóa thích hợp”:

Là trong tiến trình làm thuần cố gắng kết hợp ñược các gen ñiều khiển tính trạng ở các locus khác nhau và tích lũy ñược các alen quản lý tính trạng trong locus

2.4.2 Nghiên cứu KNKH và ƯTL

2.4.21 Ưu thế lai và khai thác ưu thế lai trong tọ giống ngô

Khái niệm về ưu thế lai: Ưu thế lai (ƯTL) là hiện tượng hiện vượt trội của con lai F1 so với bố mẹ chúng về tính trạng hình thái, khả năng sinh trưởng, sức sống, sức sinh sản, khả năng chống chịu và thích nghi, năng suất, chất lượng và các tính trạng khác… Hiện tượng ưu thế lai tăng sức sống ở con lai ñược Koelreuter miêu tả ñầu năm 1976, khi tiến hành lai các cây trồng

thuộc chi Nicotina, Dianthus, Verbascum, Mirabilis và Datura với nhau

(Stuber, 1994) [36]

Năm 1876, Charles Darwin người ñưa ra lý thuyết ñầu tiên về ưu thế lai Sau ñó vào năm 1877, Charles Darwin sau khi làm thí nghiệm so sánh hai dạng ngô tự thụ và giao phối ñã ñi tới kết luận: Chiều cao cây ở dạng ngô giao phối cao hơn 19% và chín sớm hơn 9% so với dạng ngô tự phối (Hallauer và Miranda, 1988) [37] trong khi ñó William James Beal ñã thực hiện lại có kiễm soát giữa các giống ngô, ông thu ñược năng suất cao và vượt so với bố mẹ 15%

Ứng dụng hiện tượng ƯTL ở ngô

Ưu thế lai ñóng vai trò to lớn trong sản xuất nông nghiệp nói chung và sản xuất ngô nói riêng Năm 1960 các giống ngô lai ñơn ñầu tiên ñược thử nghiệm ñã chinh phục loài người bởi năng suất cao và ñộ ñồng ñều mặc dù giá hạt giống ñắt Việt Nam tuy bắt ñầu nghiên cứu và sử dụng ngô lai muộn nhưng tốc ñộ sử dụng lai tăng lên nhanh chóng, từ năm 1995 diện tích sử dụng ngô lai chỉ chiếm 28% nhưng ñến năm 2005 ñã lên tới 83% (Niên giám thống kê)[17] ðặc biệt theo ñánh giá của CYMMIT, Việt Nam là nước trồng ngô kém phát triển ñầu tiên trên thế giới sản xuất thành công giống ngô lai chất lượng cao (Viện nghiên cứu ngô, 2005)[10]

Giống lai quy ước (Conventional Hybrid): Là giống lai giữa các dòng

thuần Dựa vào số dòng thuần tham gia tạo giống, giống lai quy ước ñược phân thành:

Lai ñơn – (A×B) Trong ñó A, B là dòng thuần

Lai ñơn cải tiến – (A×A’) ×B hoặc (A×A’) ×(B×B’) Trong ñó A, B là dòng thuần; A’, B’ là các dòng chị em

Lai ba – (A×B) ×C Trong ñó A, B, C là các dòng thuần

Lai ba cải tiến – (A×B) ×(C×C’) với A, B, C, C’ là các dòng thuần; C, C’ là dòng chị em

Lai kép – (A×B) ×(C×D) Trong ñó A, B, C, D là các dòng thuần

2.4.2.2.Khả năng kết hợp và phương pháp ựánh giá khả năng kết hợp

Khả năng kết hợp là khả năng của một dòng (giống) khi lai với dòng hoặc giống khác cho con lai có ưu thế lai cao 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) [11]

Huang Yun-xiao và cộng sự, 2007 ựã nghiên cứu khả năng kết hợp và thông số di truyền của 9 dòng tự phối ngô nếp ( 6 dòng nhiệt ựới hoặc á nhiệt ựới, 3 dòng ngô nếp ôn ựới) ựã ựược phân tắch trên những ựặc ựiểm nông học chủ yếu Chắn dòng ngô nếp ựược lai theo mô hình Griffing IV tạo ra 36 cặp lai ựã ựược ựánh giá tại Kunming, Vân Nam, Trung Quốc Kết quả cho thấy rằng có sự khác nhau về khả năng kết hợp chung (GCA) và khả năng kết hợp riêng (SCA) về năng suất cá thể, chiều cao cây, chiều cao ựóng bắp, chiều dài bắp, ựường kắnh bắp , số hàng hạt/bắp, số hạt/hàng và khối lượng 1000 hạt ở mức có ý nghĩa cao Phương sai hiệu ứng cộng cao hơn không cộng Phương sai hiệu ứng cộng bằng phương sai di truyền về chiều cao cây, ựường kắnh bắp, khối lượng 1000 hạt, năng suất cá thể, chiều cao ựóng bắp, số hàng hạt/bắp và số hạt/hàng Các dòng tự phối có tiềm năng nhất ở Vân Nam là YWL1 và YWL7 Từ kết quả nghiên cứu các tác giả kết luận rằng các dòng ngô nếp tự phối trừ nguồn gen nhiệt ựới và á nhiệt ựới của ựịa phương có tiềm năng cao trong chương trình tạo giống ngô nếp lai Nghiên cứu của các tác giả cúng cung cấp những thông tin có giá trị ựể nâng cao và cải tiến nguồn gen ngô nếp ựịa phương [38]

Dưới tác ựộng của ựiều kiện môi trường sự biểu hiện KNKH chung ổn ựịnh hơn còn sự biểu hiện của KNKH riêng biến ựộng hơn (Sprague & Tatum, 1942)[34] để ựánh giá chắnh xác KNKH riêng thì thắ nghiệm cần ựược tiến hành trong thời gian dài để ựánh giá KNKH của dòng thuần hoặc giống các nhà nghiên cứu thường sử dụng hai phương pháp: Lai ựỉnh (Topcross) và luân giao (Diallel)

Giai ựoạn thử: Giai ựoạn thử các dòng phụ thuộc nhiều vào các nhà cải

tạo, liên quan ựến nghệ thuật người chọn trong quá trình tạo dòng Nếu nhà cải tạo cho rằng chọn lọc là hiệu quả ựối với ựặc tắnh mong muốn thì có thể thử muộn Còn những người ựề xuất thử sớm muốn loại bỏ các dòng kém KNKH ựể tập trung chọn lọc ở các thế hệ sau chỉ với các dòng có KNKH trên trung bình Tuy nhiên theo Halleur (1990)[34] giai ựoạn thử không phải là yếu tố quyết ựịnh tạo dòng ưu tú

Các tác giả nghiên cứu khả năng kết hợp về các tắnh trạng chất lượng của ngô nếp, nghiên cứu thực hiện với 6 dòng tự phối ngô nếp (01 dòng mới giới thiệu và 5 dòng của Thương Hải) ựưa vào sơ ựồ lai dialle theo mô hình Griffing 4 Thắ nghiệm ựồng ruộng thực hiện 6 dòng và các tổ hợp lai của chúng đánh giá khả năng kết hợp chung ( GCA) và khả năng kết hợp riêng (SCA) và thông số di truyền của một số tắnh trạng chất lượng Sự sai khác có

ý nghĩa cao về GCA và SCA ở tất cả các tắnh trạng chất lượng trừ tắnh trạng

ựộ dày vỏ và màu sắc hạt Tắnh trạng màu sắc ựược ựiều khiển bởi gen hiệu ứng cộng, trong khi các gen cộng và không cộng ựiều khiển các tắnh trạng chất lượng khác Các dòng tự phối P3, P6, P5 and P2 recorded high GCA values for most traits, while inbred lines P36, P46, P13, P15, P24 và P25 có giá trị SCA cao ở hầu hết các tắnh trạng [39]

Xác ựịnh mối quan hệ về khả năng kết hợp của dòng tự phối ngô nếp tắa

(Zea mays L.) là một ựặc trưng quan trọng ứng dụng trong chương trình chọn tạo

giống ngô nếp Khả năng kết hợp xác ựịnh bằng lai thử với 5 tester Dòng tự phối CIMMYT CML 76 và các dòng ngô trắng Tainan (TNWE, TNWF, TNWG, TNWH) với ngô trắng không nội nhũ xáp sử dụng làm tester Các dòng

tự phối bắt nguồn từ quần thể ngô nếp tắm Taichung (PB) ựánh giá ở thế hệ phân

ly S2.Kết quả chỉ ra rằng sự sai khác có ý nghĩa khả năng kết hợp chung của các ựặc ựiểm nông học giữa tester và các dòng tự phối Trên cơ sở hệ số phương sai

giữa các tester, ước lượng khả năng kết hợp, các dòng CML76,TNWF và TNWG tốt hơn tester trong thắ nghiệm Các dòng tự phối PB4, PB5, PB13, PB15, PB16, BP17, PB19, PB24, PB29 và PB31 có khả năng kết hợp chung dương có thể sử dụng cho chương trình tạo giống ngô nếp lai [40]

đánh giá KNKH bằng phương pháp lai ựỉnh (Topcross) Lai dỉnh là

phương pháp lai thử chủ yếu ựể xác ựịnh khả năng kết hợp chung (GCA) do Devis ựề xuất năm 1927, Jekins và Bruson phát triển năm 1932 Các dòng hoặc giống cần xác ựịnh KNKH ựược lai với cùng một dạng chung, gọi là cây thử (tester)

Tuy nhiên có thể tách thành lai ựỉnh toàn phần và lai ựỉnh từng phần Lai ựỉnh từng phần có ựặc ựiểm khác biệt là mỗi dạng bố mẹ không lai với tất

cả mà chỉ lai với một số cây thử, nhờ vậy mà có thể tăng số cây thử lên mà không tăng số tổ hợp lai

Phương pháp này ựược áp dụng nhiều ở giai ựoạn ựầu của quá trình tạo dòng ựể xác ựịnh KNKH chung khi mà số lượng dòng ban ựầu quá lớn, không thể thực hiện ựược bằng phương pháp lai luân giao Theo tác giả Ngô Hữu Tình và Nguyễn đình Hiền (1996) [11] Trần Hồng Uy (1999)[18], phương pháp lai ựỉnh ựược sử dụng rộng rãi ựể ựánh giá vật liệu tạo giống và dễ dàng loại bỏ những dòng không mong muốn ngay ở giai ựoạn ựầu

Ở nước ta một số tác giả ựã thành công trong việc xác ựịnh KNKH chung về năng suất của dòng ngô chịu hạn bằng phương pháp lai ựỉnh (Ngô Hữu Tình & Phạm Thị Vân, 2001) [19] Các nhà nghiên cứu Nguyễn Thế Hùng (1995) [20], Ngô Hữu Tình (2001) [19] Nguyễn Thị Lưu (1999) cũng

sử dụng phương pháp lai ựỉnh ựể chọn tạo giống ngô và ựã ựem lại nhiều thành công [21]

đã có rất nhiều các công trình nghiên cứu ở Việt Nam nói chung về ựánh giá khả năng kết hợp của ngô bằng phương pháp lai ựỉnh: Lưu Cao Sơn,

Nguyễn Thị Lưu, Lê Quý Kha (2008), ựánh giá khả năng kết hợp bằng lai ựỉnh của một số dòng ngô có nguồn gốc ựịa lý khác nhau tại phắa Bắc[22]; Nguyễn Thế Hùng và cs (2008 - 2009), ựánh giá khả năng kết hợp của một số dòng ngô ựường tự phối [23]

đánh giá KNKH bằng phương pháp luân giao (Diallel cross)

Sử dụng lai diallel ựể nhân biết KNKH tốt là phương pháp phổ biến

trong các chương trình ngô (Zea mays L.) đây là phương pháp cho phép ước

lượng KNKH của các kiểu gen ựã ựánh giá

Luân giao là phương pháp thử KNKH do Sprague và Tatum ựề xuất, ựã ựược nhiều nhà khoa học phát triển, ựặc biệt là Griffing năm 1956

Luân giao là ựem các dòng thử KNKH lai luân phiên trực tiếp với nhau Trong lai luân giao các dòng vừa là cây thử của dòng khác vừa là cây thử của chắnh nó Phương pháp lai luân giao xác ựịnh ựược bản chất và giá trị

di truyền của các tắnh trạng cũng như KNKH chung và riêng của các vật liệu tham gia

Phân tắch luân giao ựược thể hiện theo hai phương pháp chắnh: Phương pháp phân tắch Hayman và phương pháp Griffing

Phương pháp phân tắch Hayman: Giúp xác ựịnh ựược tham số di truyền của bố mẹ cũng như của các tổ hợp lai Tuy nhiên việc xác ựịnh các thông số chỉ chắnh xác khi bố, mẹ thỏa mãn ựiều kiện do Hayman ựưa ra Qua phân tắch lai luân giao, phương pháp Hayman ựược tiến hành theo hai bước: Phân tắch phương sai và Ước lượng thành phần biến dị

Phương pháp phân tich Griffing: Phương pháp này cho biết thành phần biến ựộng KNKH chung riêng ựược quy ựổi sang các thành phần biến ựộng

do hiệu quả cộng tắnh, trội và siêu trội của gen Trong lai luân giao dựa trên chiều hướng bố mẹ và con lai thuận nghịch mà Griffing chia làm 4 phương pháp cơ bản sau ựây

Phương pháp 1:Bao gồm các cặp lai thuận nghịch và các dòng bố mẹ,

2.5 Thành tựu chọn tạo giống ngô nếp trong nước và trên thế giới

2.5.1 Thành tựu chọn giống ngô nếp trên thế giới

Tại Hội thảo làm vườn quốc tế lần thứ 27 năm 2006, K Lertrat, N Thongnarin ñã công bố một phương pháp tiếp cận mới cải thiện chất lượng,

sử dụng của các giống ngô nếp ñịa phương Theo các tác giả ngô nếp Waxy

hoặc glutinous corn (Zea mays L var ceratina), là một ñột biến tự nghiên ở

ngô rau ñã tìm thấy ở Trung Quốc năm 1909 , nó ñược sản xuất thương mại ở Thái Lan và nhiều nước khác ở Châu Á Các giống ngô nếp ñịa phương thụ phấn tự do có rất nhiều loại khác nhau về ñộ lớn bắp, dạng bắp, màu sắc hạt

và chất lượng ăn tươi Chính vì thế có thể phát triển giống ưu thế lai với chất lượng tốt Một chương trình chọn giống ngô nếp ưu thế lai ñã ñược phát triển tại Trung tâm tạo giống cây trồng cho phát triển nông nghiệp bền vững từ năm 2001 nhằm tạo ra giống ngô nếp ưu thế lai có chất lượng tốt như chất lượng ăn uống, màu sắc hạt, kích thước bắp Các giống ngô nếp ñịa phương của Thái Lan và Trung Quốc cùng với các giống ngô siêu ngọt của Thái Lan

và Mỹ ñã ñược sử dụng ñể phát triển quần thể Chúng ñã ñược tạo dòng tự phối và thử khả năng kết hợp nhằm tạo giống ngô lai ñơn Hai tổ hợp ngô nếp lai ñơn hạt trắng và hạt hai màu (trắng và vàng) ñã phát triển thành giống ðây là những giống ngô nếp lai ñầu tên của kiểu glutinous corn có 75% là ngô nếp và 25% là ngô siêu ngọt có chất lượng ăn tươi tuyệt vời Cả hai giống có khả năng kết hạt tốt, 12 – 16 hàng hạt/bắp, thời gian sinh trưởng

ngắn 60 ngày, chiều dài bắp là 17 cm, ñường kính 4,2 cm , khối lượng bắp từ

137 ñến 139g/bắp Các giống lai này ñược ñưa vào thương mại năm 2007[45]

N.Thongnarin và cộng sự năm 2006 ñã xác ñịnh khả năng kết hợp (GCA và SCA) ñể nhận biết các dòng có khả năng kết hợp tốt nhất ñể phát triển giống ngô nếp ưu thế lai Bốn dòng tự phối làm bố là 241, 246, 303 và

5101, bốn dòng tự phối làm mẹ là 207, 209, 216 và 513 Tổ hợp theo mô hình

II , thí nghiệm bố trí theo khối ngẫu nhiên ñầy ñủ RCBD, 3 lần nhắc lại, 3 ñối chứng trong 2 vụ là mùa khô 2005 (12/2004 -2/2005) và mùa mưa 2005 (5/2005 – 7/2005) tại khoa Nông nghiệp của ðại học Khon Kaen, Thai Lan Kết quả xác ñịnh ñược 4 dòng 241, 303, 513 và 216 có giá trị GCA về năng suất và chất lượng dương Ngoài ra các THL phát triển từ những dòng tự phối này 513 × 241, 216 × 241 và 513 × 303 có năng suất cao và giá trị KNKH riêng về năng suất dương Những dòng phù hợp làm bố là 241 và 303, dòng

216 và 513 phù hợp làm mẹ [44]

Eunsoo Choe, 2010 của ðại học Illinois ñã nghiên cứu thông tin di truyền QTL ñiều khiển tính trạng vỏ mỏng là rất hữu ích ứng dụng trong chọn lọc các locus phù hợp từ nguồn vật liệu di truyền của Hàn Quốc bằng chọn lọc MAS Cho thấy, ñây là tiềm năng ñể chuyển các locus có chất lượng hạt tốt từ nguồn vật liệu di truyền của Hàn Quốc vào nguồn vật liệu di truyền của

Mỹ, bởi vì nguồn vật liệu di truyền của Mỹ có khả năng thích nghi tốt hơn Một vài tính trạng chưa phù hợp của bắp liên kết với tính trạng vỏ mỏng có thể cải tiến thông qua chọn lọc ñộc lập với tính trạng vỏ mỏng trong chương trình tạo giống ngô nếp cho thị trường ăn tươi [42]

Gần ñây Trung Quốc và Nhật Bản cũng ñã tạo ra nhiều giống ngô nếp lai cho năng suất cao chất lượng tốt như: Giống nếp lai ñơn màu trắng JYE

101, cho năng suất bắp tươi khoảng 15 tấn/ha, giống nếp lai ñơn màu tím Jingkenou 218 (12 tấn/ha); giống nếp tím trắng Jingtianzihuanuo và giống nếp

trắng lai ựơn Yahejin 2006 cho năng suất bình quân tới 20 tấn bắp tươi/ha (Báo cáo tại hội nghị ngô Châu Á lần thứ 9 Bắc Kinh 09/2005) [24]

Nhóm nhà khoa học chọn tạo giống ngô Hàn Quốc năm 2005 ( Viện khoa học cây trồng quốc gia suwon Ờ RDA) ựã tạo giông ngô nếp lai ựơn Ilmichal hạt trắng có chất lượng ăn tươi tốt, năng suất cao và chống ựổ tuyệt vời Giống lai ựược tạo bằng hai dòng tự phối KW51 (seed parent) và KW35 (pollen parent), giống có chiều dài bắp 18,8cm và ựường kắnh 4,5 cm, tỷ lệ kết hạt trên bắp cao

(95%) Giống lai cũng chống bệnh ựóm lá nhỏ Biporalis maydis [Cochliobolus

heterostrophus] (southern leaf blight) và Exserohilum turcicum [Setosphaeria turcica] (northern leaf blight) Khả năng duy trì dòng bố mẹ và sản xuất hạt lai

rất thuận lợi ựã ựược phổ biến rộng rãi ở Hàn Quốc [43]

2.5.2 Thành tựu chọn giống ngô nếp ở Việt Nam

Gần ựây các nghiên cứu phát triển giống ngô của Việt Nam cũng ựạt ựược những thành tựu ựáng trân trọng Giống ngô nếp VN2, nếp lai số 1 (Viện Nghiên cứu ngô) VN2 ựược Viện NC Ngô chọn tạo từ hỗn hợp các giống ngô nếp S2, nếp Tây Ninh, nếp Quảng Nam Ờ đà Nẵng và nếp Thanh Sơn, ựược công nhận năm 1998 Giống ngô nếp VN2 có TGST ngắn vụ Xuân 100-105, vụ Hè 80-85 ngày Năng suất bình quân 30 tạ/ha, thâm canh tốt ựạt

40 tạ/ha Hạt màu trắng ựục, chất lượng thơm, dẻo, ngon thắch hợp cho ăn tươi Khả năng thắch nghi rộng, ắt nhiễm sâu bệnh có thể gieo trồng ở nhiều vùng và các vụ trong năm [9],[13]

MX4 là giống ngô lai không quy ước, ựược tạo ra từ tổ hợp lai SNC07 x SN1, trong ựó SNC07 và SN1 là các giống nếp thụ phấn tự do ựã ựược chọn

lọc thuộc Công ty Giống cây trồng miền Nam Giống MX4 bắt ựầu khảo

nghiệm quốc gia vụ đông 2000 Giống ngô nếp lai MX2 do nhóm kỹ sư chọn lọc giữa 2 giống ngô nếp ựịa phương MX2 ựược công nhận là giống quốc gia năm 2005 đặc ựiểm chung của các giống này là thời gian thu hoạch hạt khô

80 - 85 ngày, thu trái ăn tươi 62 - 64 ngày sau gieo

Nếp nù N1, Do Viện Khoa học Kỹ Thuật Nông nghiệp miền Nam chọn tạo

ra từ 2 quần thể nếp nù ñịa phương An Giang và ðồng Nai bằng phương pháp chọn lọc bắp/hàng cải tiến Nếp Nù ñược công nhận chính thức năm 2004 Giống có chiều cao cây 160-200cm, chiều cao ñóng bắp 80 – 100cm, năng suất hạt khô ñạt 40-50 tạ/ha, năng suất bắp tươi khoảng 60 – 120 tạ/ha [6]

Giống ngô nếp VN6: Do bộ môn Tạo giống Viện Nghiên cứu Ngô chọn tạo ra từ tổ hợp lai giữa giống nếp VN2 với giống nếp ðịnh Nếp 48 (§N48) của Trung Quốc theo phương pháp chọn lọc bắp trên hàng cải tiến Giống VN6 ñược công nhận chính thức ngày 04/9/2008 (Ba giống ngô mới của Viện

NC Ngô, 2009) VN6 có ñặc ñiểm chính như: TGST ngắn (80-100 ngày), chiều cao cây 170-190 cm, tiềm năng năng suất 40-50 tạ/ha, khả năng chống chịu khá

Những giống ngô này ñã ñược công nhận là giống ngô quốc gia và ñưa vào sản xuất ñại trà, vì có nhiều ñặc tính ưu việt, như thời gian sinh trưởng ña dạng (sớm, trung bình và muộn) thích hợp với từng loại ñất canh tác và các ñiều kiện ñặc thù của từng vùng sinh thái, giá bán chỉ bằng 1/2 - 2/3 giá của các giống ngô nhập ngoại

3 VẬT LIỆU, NỘI DUNG

VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Vật liệu nghiên cứu

Vật liệu gồm 6 dòng ngô nếp tự phối có nguồn gốc từ các giống ngô ñịa phương của Việt Nam, Lào và Trung Quốc như trình bày ở bảng sau:

TT Mã dòng Ký hiệu Nguồn gốc, ñịa ñiểm thu thập ðời tự phối

3.2 địa ựiểm và thời gian nghiên cứu

- địa ựiểm nghiên cứu: thắ nghiệm tại Viện Nghiên cứu Lúa, Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội

- Thời gian nghiên cứu

+ Vụ 1: Thu đông năm 2010, gieo ngày 25/08/2010, kết thúc 05/12/2010

+ Vụ 2: Xuân 2011, gieo ngày 11/02/2011, kết thúc 15/06/2011

3.3 Nội dung nghiên cứu

+ đánh giá sinh trưởng, phát triển, khả năng chống chịu sâu bệnh, năng suất

và yếu tố tạo thành năng suất của các dòng bố mẹ và lai tạo tổ hợp lai + đánh giá sinh trưởng, phát triển, khả năng chống chịu sâu bệnh, năng suất

và yếu tố tạo thành năng suất của các tổ hợp lai

+ đánh giá khả năng kết hợp của các dòng bố mẹ và xác ựịnh tổ hợp lai triển

vọng

3.4 Phương pháp nghiên cứu

Thắ nghiệm 1 đánh giá các dòng bố mẹ và lai tạo tổ hợp lai ( vụ Thu đông 2010)

+ Thắ nghiệm ựánh giá dòng và lai tạo tổ hợp lai, 6 quần thể dòng bố mẹ, mỗi quần thắ nghiệm 20m2, bố trắ theo kiểu tuần tự không nhắc lại , mật ựộ trồng 6,1 vạn cây/ha (khoảng cách 65 x 25 cm)

+ Thắ nghiệm ựánh giá dòng trên các ựặc ựiểm nông sinh học theo tiêu chuẩn:

10 TCN 556 Ờ 2006

Thắ nghiệm 2: đánh giá các tổ hợp lai (vụ Xuân 2011):

+ đánh giá ựặc ựiểm nông sinh học của 15 tổ hợp lai, bố mẹ và giống ựối chứng HN88 (nguồn gốc đài Loan)

+ Thắ nghiệm bố trắ khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh, ba lần nhắc lại, diện tắch mỗi ô thắ nghiệm là 10m2

+ Mật ñộ trồng: khoảng cách hàng x hàng = 70 cm, cây cách cây = 25 cm, mật ñộ = 5,7 vạn cây/ha

3.4.2 Các biện pháp kỹ thuật áp dụng

Làm ñất lên luống, kỹ thuật gieo trồng, bón phân, chăm sóc và quản lý thí nghiệm tham khảo theo Quy phạm 10 TCN 341:2006

3.4.4 Các chỉ tiêu theo dõi

Các chỉ tiêu theo dõi ñược tiến hành theo hướng dẫn về ñánh giá và thu thập số liệu ở các thí nghiệm về dòng (giống) ngô của CIMMYT (1985b) và Tiêu chuẩn ngành - “Giống ngô - Quy phạm khảo nghiệm giá trị canh tác và giá trị sử dụng” (Tiêu chuẩn ngành 10TCN 341, 2006)

Thời gian sinh trưởng

- Theo dõi ngày gieo, ngày trỗ cờ (50% số cây trỗ cờ)

- Thời gian từ khi gieo ñến khi tung phấn: Ghi số ngày từ gieo ñến khi 50% số cây trong ô tung phấn

- Thời gian từ khi gieo ñến khi phun râu: Ghi số ngày từ khi gieo ñến khi 50% số cây trong ô phun râu

- Thời gian chênh lệch giữa tung phấn và phun râu

- Ngày ngô chín: Ngày có ≥ 75% cây có lá bi khô hoặc chân hạt có chấm ñen

Chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển

- Tỉ lệ mọc mầm: ðếm số cây mọc trên tổng số hạt gieo

- ðộng thái tăng trưởng chiều cao cây: ðo ñịnh kì 7 ngày 1 lần từ khi cây ñạt 5 - 6 lá thật

- ðộng thái tăng trưởng số lá (lá/cây): ðo ñịnh kỳ 7 ngày 1 lần Lá số

5, 10 và 15 ñược ñánh dấu sơn ñể tiện theo dõi

- Diện tích lá và chỉ số diện tích lá: ðo ở 3 thời kỳ: 7 – 9 lá thật, trước trỗ 15 ngày, và thời kỳ chín sữa

+ Diện tích lá S(m2) ñược tính theo công thức:

S (m 2 ) = D tb x R tb x 0,7 x Σ Số lá

Trong ñó: Dtb là chiều dài trung bình của các lá trên cây

Rtb là chiều rộng trung bình của tất cả các lá trên cây

0,7 là hệ số hiệu chỉnh

ΣSố lá là tổng số lá xanh có trên cây vào thời gian theo dõi

+ Chỉ số diện tích lá (LAI – Leaf Area Index): ðược tính theo công

ðể ñánh giá thế cây ta dựa vào ñặc ñiểm sau:

+Có kết cấu thân lá hợp lý, góc ñộ lá với thân nhỏ lá xanh ñều ít khô ñầu lá giúp cho cây có khả năng quang hợp tốt tạo năng suất cao

+Cây sinh trưởng phát triển tốt, ñường kính thân to, ít bị ñổ gẫy

- đường kắnh bắp: đo tại vị trắ lớn nhất của bắp (Theo dõi mỗi công thức 10 bắp)

- Chỉ tiêu về bông cờ: + Chiều dài bông cờ (cm), số nhánh trên bông cờ: đo chiều dài từ ựiểm phân nhánh ựầu tiên ựến múp bông cờ và ựếm số nhánh trên 10 cây ở mỗi công thức

+ Lượng hạt phấn, khả năng tung phấn ựược biểu thị bằng các chỉ tiêu hình thái của bông cờ như chiều dài bông cờ, số nhánh bông cờ và tỷ lệ hạt phấn, qua ựó chúng ta sẽ nhận ựịnh ựược lượng hạt phấn nhiều hay ắt, dòng có bông cờ dài, số nhánh cờ nhiều sẽ mang ựược nhiều bao phấn thì tỷ

lệ hạt phấn sẽ nhiều và ngược lại Trong công tác chọn tạo dòng, giống chỉ tiêu này giúp các nhà chọn tạo giống lai có thể bố trắ tỷ lệ trồng cây bố, mẹ hợp lý Về lượng hạt phấn, chúng tôi tiến hành kiểm tra bằng cách rũ phấn trên một tấm giấy sẫm mầu và ựánh giá cho ựiểm

Các yếu tố cấu thành năng suất

- Tỉ lệ bắp hữu hiệu (tổng số bắp có hạt cho thu hoạch/số cây)

- Số hàng hạt/bắp: Hàng ựược tắnh khi có 50% số hạt so với hàng hạt dài nhất (Theo dõi mỗi công thức 10 bắp)

- Số hạt/hàng: đếm số hạt ở hàng có chiều dài trung bình trên bắp (Theo dõi mỗi công thức 10 bắp)

- Tỉ lệ hạt/bắp (%): Chọn 10 bắp ựại diện (bao gồm 3 bắp ựẹp, 4 bắp trung bình và 3 bắp xấu của mỗi công thức), sau ựó cân khối lượng 10 bắp (P1), tách hạt, cân khối lượng hạt của 10 bắp (P2) Khi ựó tỉ lệ hạt/bắp tắnh theo công thức:

Tỉ lệ hạt/bắp (%) = (P2/P1) x 100

- Màu sắc hạt, hình dạng hạt: đánh giá màu sắc, hình dạng hạt của mỗi công thức khi thu hoạch

- đo ựộ ẩm hạt lúc thu hoạch (%): đo bằng máy ựo ựộ ẩm luc thu hoạch

- Năng suất bắp tươi

Cách tắnh : Gộp chung và cân khối lượng bắp tươi của 3 lần nhắc (30 cây) vào 1 túi, tách hạt và phơi khô tiếp ựến ựộ ẩm khoảng 14% Cân khối

lượng hạt khô của 30 cây mẫu và tính năng suất hạt khô theo công thức:

S0: Diện tích hàng ngô thứ 2 và hàng thứ 3 thu hoạch (7m2)

P2: Khối lượng hạt khô của 30 cây mẫu ở ñộ ẩm khoảng 14%

P3: Khối lượng bắp tươi của 30 cây mẫu ñã cân lúc thu hoạch

- Năng suất thực thu Y ở ñộ ẩm 14% (tạ/ha): ðược tính theo công thức:

Y (tạ/ha) = P(A) x [Tỷ lệ hạt/bắp tươi] x [(100 – A)/(100 – 14)] x 100/S 0 ]

Trong ñó:

Y (tạ/ha): Năng suất hạt khô thực thu

P(A): Khối lượng bắp tươi thu hoạch của ô thí nghiệm (kg) A: ðộ ẩm hạt lúc thu hoạch

S0: Diện tích ô thí nghiệm (m2)

Tỷ lệ hạt/bắp tươi ñược tính trên 10 bắp

- Năng suất lý thuyết (tạ/ha) tính theo công thức:

NSLT (tạ/ha) = [(Số h/b) x (h/h) x M 1000 x Tỷ lệ bắp hữu hiệu x 57000]/10 8

Mức ñộ nhiễm sâu bệnh hại chính và khả năng chống ñổ

- Sâu ñục thân: Tỷ lệ sâu ñục thân (%) ñược tính bằng tổng số cây bị sâu hại/tổng số cây trong ô

- Bệnh khô vằn: Tỷ lệ cây bị bệnh(%) = (Số cây bị bệnh/tổng số cây ñiều tra) x 100

- Bệnh ñốm lá nhỏ cho theo thang ñiểm từ 1-5 (Tỷ lệ diện tích lá bị bệnh):

+ ðiểm 1: Nhiễm bệnh rất nhẹ (<10% diện tích lá bị bệnh)

+ ðiểm 2: Nhiễm nhẹ (có 11 – 25% diện tích lá bị bệnh)

+ ðiểm 3: Nhiễm vừa (có 26 – 50 diện tích lá bị bệnh)

+ ðiểm 4: Nhiễm nặng (có 51 – 75 % diện tích lá bị bệnh)

+ ðiểm 5: Nhiễm rất nặng (có >75% diện tích lá bị bệnh)

- Khả năng chống ñổ:

+ Tỷ lệ ñổ gốc (%): ðổ rễ (%): ðếm các cây bị nghiêng một góc bằng hoặc lớn hơn 30 ñộ so với chiều thẳng ñứng của cây

+ Tỷ lệ gãy thân (%): ðếm các cây bị gẫy ở ñoạn thân phía dưới bắp khi thu hoạch ðược tính bằng số cây bị gãy thân/tổng số cây trong ô

Một số chỉ tiêu chất lượng thử nếm

Sau khi phun râu 18 - 20 ngày (ngô chín sữa), tiến hành thu bắp ở mỗi công thức, luộc và ñánh giá cảm quan các chỉ tiêu: ñộ dẻo, hương thơm, vị ñậm (cho ñiểm 1 - 5)

3.5 Phương pháp xử lý số liệu

Phân tắch phương sai (ANOVA), hệ số biến ựộng (cv%) và sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa (LSD05) sử dụng chương trình thống kê IRRISTAT 5.1, EXCEL

Phân tắch khả năng kết hợp (sử dụng chương trình di truyền số lượng của Nguyễn đình Hiền,1995) Mô hình hình toán học tắnh KNKH :

Yijk = ộ + gi + gj + sij +eijk Trong ựó :

- Yijk là năng suất của tổ hợp lai giữa kiểu gen thứ i và kiểu gen thứ j trong lần lặp lại thứ k;

- ộ là giá trị trung bình chung;

- gi và gj là hiệu ứng khả năng kết hợp chung tương ứng của bố

4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

4.1 Kết quả nghiên cứu các dòng ngô trong vụ Thu đông 2010 tại Gia Lâm

Hà Nội

4.1.1 đặc ựiểm sinh trưởng, phát triển của các dòng ngô bố mẹ

Thời gian sinh trưởng của cây ngô ựược tắnh từ khi nảy mầm ựến khi ngô chắn hoàn toàn Theo dõi thời gian sinh trưởng của các dòng ngô thắ nghiệm là cơ sở bố trắ thời vụ gieo trồng, biện pháp kỹ thuật áp dụng phù hợp, ựặc biệt với dòng bố mẹ còn là cơ sở bố trắ thời vụ gieo trồng bố mẹ ựể trỗ cờ của bố trùng phun râu của mẹ trong sản xuất hạt lai

Thời gian sinh trưởng của cây ngô chia làm 2 thời kỳ, thời kỳ sinh trưởng sinh dưỡng và thời kỳ sinh trưởng sinh thực Trong mỗi thời kỳ ựó lại chia làm các giai ựoạn sinh trưởng khác nhau Kết quả theo dõi các dòng ngô thắ nghiệm ựược trình bày ở bảng 4.1

Bảng 4.1: Thời gian sinh trưởng của các dòng ngô bố mẹ vụ Thu đông

2010 tại Gia Lâm, Hà Nội

4.1.1.1 Thời gian từ gieo ựến mọc

Kết quả theo dõi ở bảng 4.1 và ựiều kiện thực tế cho thấy, trong vụ thu đông 2010 thời tiết gieo ngô khá thuận lợi vì vậy các dòng bố mẹ mọc tương ựối ựồng ựều (4-5) ngày, hai dòng D1, D4 có khoảng thời gian từ gieo Ờ mọc dài hơn (5 ngày)