Luận án tiến sĩ nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai cho vùng tây bắc việt nam

Mặc dù vậy, năng suất ngô bình quân của toàn vùng Tây Bắc lại thấp hơn nhiều so với bình quân của cả nước, hạn hán thường xuyên xảy ra ở đầu vụ và mưa nhiều lúc thu hoạch tạo điều kiện c

ĐÀO NGỌC ÁNH

NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ LAI

CHO VÙNG TÂY BẮC VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

HÀ NỘI - 2015

ĐÀO NGỌC ÁNH

NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ LAI

CHO VÙNG TÂY BẮC VIỆT NAM

Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng

Mã số: 62.62.01.11

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học:

1 TS Mai Xuân Triệu

2 TS Phan Xuân Hào

HÀ NỘI - 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận án này là trung thực và chưa sử dụng bảo

vệ trong một học vị nào.Các thông tin trích dẫn trong luận án đều đã được chỉ

rõ nguồn gốc

Ngày tháng năm 2014

Tác giả luận án

Đào Ngọc Ánh

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện luận án, tôi luôn nhận được sự quan tâm giúp

đỡ của cơ quan, các thầy cô, gia đình cùng bạn bè đồng nghiệp

Trước tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban lãnh đạo Viện Nghiên cứu Ngô đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập, thực hiện đề tài nghiên cứu và hoàn thành luận án

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc TS Mai Xuân Triệu, TS Phan Xuân Hào đã tận tình hướng dẫn và đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho tôi

trong quá trình thực hiện đề tài và hoàn thành luận án

Tôi xin được cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của anh chị em đồng nghiệp, cán bộ công nhân viên Viện Nghiên cứu Ngô, Bộ môn Tạo giống ngô đã chia

sẻ kinh nghiệm, công việc và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi suốt quá trình thực hiện luận án

Tôi xin chân thành cám ơn, Ban lãnh đạo và tập thể cán bộ Ban Đào tạo Sau đại học, các Ban của Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam và quý thầy cô

đã quan tâm giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận án

Đan Phượng, ngày tháng năm 2014

Học viên

Đào Ngọc Ánh

MỤC LỤC

Trang

Lời cam đoan

Lời cảm ơn

Mục lục

Danh mục các chữ viết tắt

Danh mục bảng

Danh mục hình

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC 5

1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ ngô thế giới 5

1.1.1 Tình hình sản xuất ngô thế giới 5

1.1.2 Tiêu thụ ngô trên thế giới 7

1.2 Tình hình sản xuất, tiêu thụ ngô tại Việt Nam 8

1.2.1 Sản xuất ngô Việt Nam 8

1.2.2 Tiêu thụ ngô tại Việt Nam 10

1.3 Điều kiện tự nhiên, xã hội và sản xuất, tiêu thụ ngô Tây Bắc 10

1.3.1 Điều kiện tự nhiên và xã hội Tây Bắc 10

1.3.2 Tình hình sản xuất ngô tại Tây Bắc 13

1.3.3 Tình hình tiêu thụ ngô Tây Bắc 17

1.4 Đa dạng di truyền và vai trò trong chọn tạo giống ngô 19

1.4.1 Đa dạng di truyền: 19

1.4.2 Ý nghĩa của sự đa dạng di truyền trong chọn tạo giống ngô 19

1.5 Nguồn vật liệu tạo dòng (nguồn gen) 21

1.5.1 Khái niệm 21

1.5.2 Những đặc tính cơ bản của nguồn vật liệu 22

1.5.3 Vai trò của nguồn vật liệu trong tạo dòng thuần 23

1.5.4 Các nguồn vật liệu để tạo dòng 23

1.6 Nghiên cứu vật liệu tạo dòng thuần ngô trên thế giới và Việt Nam 27

1.6.1 Nghiên cứu nguồn vật liệu tạo dòng thuần ở Mỹ 28

1.6.2 Nghiên cứu nguồn vật liệu tạo dòng thuần ở Trung Quốc 28

1.6.3 Nghiên cứu vật liệu tạo dòng thuần ở Thái Lan 29

1.6.4 Nghiên cứu nguồn vật liệu cho tạo dòng ở Việt Nam 29

1.7 Những đặc tính nông sinh học cần quan tâm trong chọn tạo dòng

thuần ngô……….……….30

1.8 Một số phương pháp tạo dòng 32

1.8.1 Phương pháp tự phối (Standard method) 32

1.8.2 Phương pháp Sib (cận phối) hoặc Fullsib (cận phối giữa chị em) 33

1.8.3 Phương pháp chọn lọc phả hệ (Pedigree selection) 33

1.8.4 Tạo dòng đơn bội kép (Double haploid - DH) 34

1.9 Đánh giá các đặc tính nông sinh học của dòng 38

1.10 Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng 39

1.10.1 Đánh giá khả năng kết hợp bằng phương pháp lai đỉnh 40

1.10.2 Đánh giá khả năng kết hợp bằng phương pháp lai luân phiên 42

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 44

2.1 Vật liệu nghiên cứu 44

2.1.1 Vật liệu để chọn tạo dòng thuần 44

2.1.2 Các dòng thuần được tạo ra từ các nguồn vật liệu khác nhau 45

2.1.3 Các dòng triển vọng được lựa chọn đánh giá tại Tây Bắc 45

2.1.4 Các tổ hợp lai đỉnh giữa các dòng triển vọng và cây thử 46

2.1.5 Các tổ hợp lai luân phiên (Dialen) 46

2.1.6 Các tổ hợp lai triển vọng 46

2.1.7 Các mồi sử dụng trong phân tích đa dạng di truyền 46

2.2 Nội dung nghiên cứu 47

2.3 Phương pháp nghiên cứu 48

2.3.1 Phương pháp phân tích đa dạng di truyền bằng chỉ thị SSR 48

2.3.2 Bố trí thí nghiệm đồng ruộng 49

2.3.3 Chỉ tiêu theo dõi 49

2.3.4 Phương pháp phân tích và xử lý số liệu 51

2.4 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 52

2.4.1 Địa điểm nghiên cứu 52

2.4.2 Thời gian nghiên cứu 52

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 53

3.1 Một số đặc tính nông sinh học chính của các nguồn vật liệu tạo dòng 53

3.2 Kết quả chọn tạo, đánh giá và chọn lọc tập đoàn dòng được tạo từ các nguồn vật liệu khác nhau 60

3.3 Đánh giá đặc điểm nông sinh học của các dòng triển vọng tại Tây Bắc 70

3.3.1 Thời gian sinh trưởng của các dòng tham gia thí nghiệm 71

3.3.2 Đặc điểm hình thái của các dòng 72

3.3.3.Khả năng chống chịu của các dòng 82

3.3.4 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất 85

3.4 Đánh giá đa dạng di truyền của các dòng bằng chỉ thị phân tử SSR 94

3.4.1 Kết quả khảo sát các mồi trên các dòng nghiên cứu 94

3.4.2 Kết quả đánh giá độ thuần di truyền của các dòng nghiên cứu 95

3.4.3 Đa dạng di truyền của các dòng nghiên cứu 97

3.5 Kết quả đánh giá KNKH của các dòng thông qua lai đỉnh 99

3.5.1 Thời gian sinh trưởng qua các giai đoạn của các tổ hợp lai 100

3.5.2 Đặc tính hình thái của các tổ hợp lai 102

3.5.3 Đặc tính chống chịu của các tổ hợp lai 104

3.5.4 Yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lai 106

3.5.5.Đánh giá khả năng kết hợp về năng suất qua lai đỉnh 108

3.6 Kết quả đánh giá KNKH của các dòng thông qua lai luân phiên 112

3.6.1 Thời gian sinh trưởng và đặc điểm hình thái của THL luân phiên 112

3.6.2 Khả năng chống chịu của các tổ hợp lai luân phiên 114

3.6.3 Yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của tổ hợp lai luân phiên 116

3.6.4 Kết quả đánh giá ưu thế lai thông qua các tổ hợp lai luân phiên 120

3.6.5 Đánh giá KNKH về năng suất qua lai luânphiên 126

3.7 Kết qủa thí nghiệm so sánh các tổ hợp lai triển vọng 127

3.8 Khảo nghiệm sản xuất, khảo nghiệm VCU giống ngô lai LVN 26 133

3.8.1 Kết quả khảo nghiệm Quốc gia 138

3.8.2 Kết quản khảo nghiệm sản xuất giống ngô lai LVN 26 133

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 142

DANH MỤC CÔNG TRÌNH

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN

Từ viết tắt Từ gốc

CIMMYT International Maize and Wheat Improvement Center

(Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y

Trigo – Trung tâm cải tạo ngô và lúa mì quốc tế)

GEM Germplasm enhancement of maize

(Tăng cường nguồn gen cây ngô)

SSR Simple sequence repeat

(Trình tự lặp lại đơn giản – Vi vệ tinh)

TGST Thời gian sinh trưởng

DANH MỤC BẢNG

TT

1.1 Sản xuất ngô, lúa mì, lúa nước thế giới, 1961 - 2013 6

1.2 Sản xuất ngô Việt Nam giai đoạn năm 1975 - 2013 9

1.3 Diện tích, năng suất, sản lượng lúa và ngô của vùng Tây Bắc so

1.4 Diễn biến năng suất sản lượng ngô của tỉnh Sơn La và vùng Tây

1.5 Phần trăm (%) nỗ lực phát triển dòng thuần từ các nguồn vật liệu

1.6 Tầm quan trọng của các đặc điểm quan tâm trong tạo dòng thuần

1.7 Tầm quan trọng và tính hiệu quả của chọn lọc bằng mắt đối với

các tính trạng trong tạo dòng thuần ở vùng Vành Đai Ngô 31

1.8 Một số chỉ tiêu cần quan tâm trong quá trình tạo dòng thuần 38

2.1 Nguồn vật liệu chọn tạo dòng thuần 44 2.2 Các dòng được tạo ra từ nguồn vật liệu khác nhau 45

2.3 Các dòng triển vọng được chọn để tiếp tục đánh giá tại Tây Bắc 46

2.4 Danh sách 17 mồi SSR được sử dụng trong nghiên cứu(*) 47

3.1 Đặc điểm nông sinh học của các nguồn vật liệu tạo dòng 55

3.2 Khả năng chống chịu của các nguồn vật liệu tạo dòng 56

3.3 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các nguồn vật

3.4 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các nguồn vật

3.5 Thời gian sinh trưởng của tập đoàn dòng trong vụ 61

3.6 Chiều cao cây, cao đóng bắp của tập đoàn dòng vụ Thu Đông năm

3.11 Bảng 3.11 Chiều cao cây, chiều cao đóng bắp của các dòng triển

vọng vụ Hè Thu 2009 & Hè Thu 2010 73

3.12 Số lá sau trỗ và chỉ số diện tích lá của các dòng triển vọng vụ Hè

3.13 Một số đặc điểm hình thái của các dòng triển vọng vụ Hè Thu

3.17 Chỉ tiêu về số bắp/cây chiều dài và đường kính bắp của các dòng

triển vong vụ Hè Thu 2009 & Hè Thu 2010 87

3.18 Chỉ tiêu về số hàng hạt và số hạt/hàng của các dòng triển vọng vụ

3.19 Tỷ lệ hạt/bắp, P.1000 hạt và năng suất của các dòng triển vọng 90

3.20 Hệ số PIC, tỷ lệ khuyết số liệu & số alen xuất hiện ở 17 mồi

3.21 Tỷ lệ dị hợp tử và tỷ lệ khuyết số liệu của 22 dòng với 17 mồi SSR 96

3.22 Thời gian sinh trưởng từ gieo đến chín của các THL đỉnh vụ Hè

3.23 Đặc tính hình thái của các THL đỉnh vụ Hè Thu 2009 103

3.24 Các đặc tính chống chịu của THL đỉnh vụ Hè Thu 2009 105

3.25 Yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của THL đỉnh vụ Hè Thu

3.26 Khả năng kết hợp chung về năng suất của các dòng với cây thử 110

3.27 Khả năng kết hợp riêng về năng suất của các dòng với cây thử 111

3.28 TGST và đặc điểm hình thái của các THL luân phiên 113

3.29 Khả năng chống chịu của các tổ hợp lailuân phiên 115

3.30 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lai 117

3.31 ƯTL về thời gian sinh trưởng và chiều cao cây 121

3.32 ƯTL về chiều dài bắp và đường kính bắp của THL luân phiên 122

3.33 ƯTL về hàng hạt/bắp và số hạt/hàng của các THL luân phiên 124

3.34 Ưu thế lai về P.1000 hạt và năng suất của các THL luân phiên 125

3.35 Năng suất các tổ hợp lai luân giao (tạ/ha) 126

3.36

Một số đặc trưng, đặc tính chống chịu, TGST và năng suất của

một số tổ hợp lai triển vọng tại Lạc Thủy - Hòa Bình (Xuân Hè &

Thu Đông 2011)

128

3.37

Một số đặc trưng, đặc tính chống chịu, TGST và năng suất của

một số sổ hợp lai triển vọngtại Sơn La (Xuân Hè & Thu Đông

2011)

129

3.38

Một số đặc trưng, đặc tính chống chịu, TGST và năng suất của

một số tổ hợp lai triển vọng tại Lai Châu (Xuân Hè & Thu Đông

2011)

130

3.39

Một số đặc trưng, đặc tính chống chịu, TGST và năng suất của

một số tổ hợp lai triển vọngtại Điện Biên (Xuân Hè & Thu Đông

2011)

131

3.40 Đặc điểm sinh trưởng và phát triển của giống ngô LVN 26

3.41 Mức độ nhiễm sâu bệnh và khả năng chống chịu điều kiện

bất thuận của giống ngô lai LVN 26 (Vụ Xuân 2012) 135 3.42 Các yếu tố cấu thành năng suất của LVN 26 năm 2012 136 3.43 Kết quả khảo nghiệm cơ sở tại 4 vùng sinh thái phái Bắc 137 2.44 Một số đặc điểm chính của giống LVN26 139 3.45 Các yếu tố cấu thành năng suất, màu dạng hạt LVN26 140

3.46 Năng suất hạt khô các giống ngô lai(tạ/ha) 142

DANH MỤC HÌNH

TT

1.1 Thị trường tiêu thụ hạt giống ngô lai tại Sơn La năm 2013 18

3.1 Ảnh một số dòng triển vọng vụ Thu Đông 2013 93

3.2 Sơ đồ phả hệ của 22 dòng ngô thuần dựa trên 17 mồi SSR 98

3.3 Khả năng kết hợp chung về năng suất của 15 dòng 109

3.4 Ảnh các tổ hợp lai luân phiên tại Mai Sơn - Sơn La năm 2010 119

3.5 Một số hình ảnh thí nghiệm so sánh các tổ hợp lai triển vọng 133 3.6 Ảnh khảo nghiệm sản xuất LVN 26 tại các địa phương 138 3.7 Giống ngô lai LVN 26 tại Đan Phượng- Hà Nội(Thu Đông

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Ở Việt Nam, ngô tuy chỉ chiếm gần 13% diện tích cây lương thực có hạt, nhưng có tầm quan trọng thứ hai sau cây lúa Năng suất ngô đến cuối những năm 1970 chỉ đạt 10 tạ/ha do vẫn trồng các giống ngô địa phương với

kỹ thuật canh tác lạc hậu Từ những năm 1980, nhờ hợp tác với Trung tâm Cải tạo Ngô và Lúa mỳ Quốc tế (CIMMYT) nhiều giống ngô cải tiến đã được trồng ở nước ta, góp phần đưa năng suất lên gần 15 tạ/ha Ngành sản xuất ngô thực sự có những bước tiến nhảy vọt từ đầu những năm 1990 đến nay, gắn liền với việc không ngừng mở rộng diện tích trồng ngô lai, đồng thời cải thiện các biện pháp kỹ thuật canh tác theo yêu cầu của giống mới Năm 1991, diện tích trồng giống lai nước ta chưa đến 1% trên hơn 400 nghìn ha trồng ngô đến năm 2013 giống lai đã chiếm khoảng 95 % trên diện tích 1.172,6 nghìn ha, năng suất 44,30 tạ/ha, sản lượng 5.193 nghìn tấn [22] Tuy nhiên, năng suất ngô của nước ta vẫn thấp hơn trung bình thế giới, năm 2013 đạt 80,25% (44,30/55,20 tạ/ha) [22], [ 82] Về sản lượng, mặc dù tốc độ tăng khá nhanh nhưng vẫn chưa đáp ứng đủ do nhu cầu tiêu dùng trong nước còn tăng với tốc

độ cao hơn nhiều Năm 1996, sản lượng ngô chưa đến 1,6 triệu tấn, nhưng nước ta đã xuất khẩu trên 300 nghìn tấn, thì những năm qua, mặc dầu sản lượng đã đạt hơn 5 triệu tấn/năm nhưng nước ta vẫn phải nhập từ 1 đến 2 triệu tấn ngô mỗi năm Theo tổng cục Hải quan, năm 2013 kim ngạch nhập khẩu ngô về Việt Nam từ các thị trường đạt 2.188.979 tấn và chỉ 6 tháng đầu năm

2014, cả nước đã nhập đến 2.394.081 tấn[ 81]

Công tác nghiên cứu và chọn tạo giống ngô của Việt Nam trong những năm qua đã thu được những thành công đáng nghi nhận Nhiều giống ngô lai mới được lai tạo ra đáp ứng nhu cầu sản xuất như LVN 10, LVN 4, LVN 99,

VN 8960, LVN 145, LVN 61, LVN 885, LVN 14, LVN 146, LVN 66, VS

36, , có năng suất cao, chất lượng tốt, cạnh tranh ngang ngửa với các giống ngô lai nhập ngoại như C919, CP 888, NK 4300, NK 66, NK 67, DK 9901, DK 9955, Hiện nay, thị phần hạt giống ngô lai có nguồn gốc lai tạo trong nước chiếm khoảng 40 %, góp phần giảm nhập khẩu hạt giống ngô từ nước ngoài, tiết kiệm nguồn ngoại tệ, giảm chi phí và tăng thu nhập cho người sản xuất

Vùng Tây Bắc bao gồm 4 tỉnh: Lai Châu, Điện Biên, Sơn La và Hoà Bình Địa hình, điều kiện đất đai, khí hậu của Tây Bắc rất đa dạng nên phù hợp với nhiều loại cây trồng Cây ngô với những đặc tính thích nghi rộng, dễ chăm sóc, chịu hạn tốt, ít sâu bệnh, chi phí đầu tư thấp, hiệu quả kinh tế cao

đã giữ vị thế số một cả về diện tích, sản lượng tại Tây Bắc, đồng thời là vùng sản xuất hạt lai F1 lớn ở nước ta Hàng năm, tại Lạc Thủy (Hòa Bình) và Mai Sơn, Mộc Châu (Sơn La), còn sản xuất ra từ 1.200 - 1.500 tấn hạt giống ngô lai F1 các loại (LVN 10, VN 8960, LVN 61, LVN 885, ), trong đó tiêu thụ trong nước từ 800 - 1.000 tấn chiếm 4 - 5 % lượng giống ngô lai của cả nước

Còn lại là xuất khẩu sang Lào, Campuchia, Myanma, Trung Quốc

Mặc dù vậy, năng suất ngô bình quân của toàn vùng Tây Bắc lại thấp hơn nhiều so với bình quân của cả nước, hạn hán thường xuyên xảy ra ở đầu

vụ và mưa nhiều lúc thu hoạch tạo điều kiện cho các loại sâu, bệnh hại phát triển, nhất là các bệnh về thân, lá, bắp (đốm lá, rỉ sắt, khô vằn và thối bắp) đã làm ảnh hưởng không nhỏ đến năng suất, chất lượng ngô được sản xuất tại đây Năm 2013, so với cả nước, diện tích toàn vùng là 250,9 nghìn ha (chiếm 21,39 %), sản lượng ngô đạt 942,9 nghìn tấn (chiếm 18,15 %), nhưng năng suất ngô bình quân của toàn vùng Tây Bắc chỉ đạt 76,18 % ( 33,75/44,30 tạ/ha), nguyên nhân dẫn đến năng suất, sản lượng ngô của Tây Bắc còn thấp

so với tiềm năng, do diện tích trồng ngô tại đây phần lớn không chủ động tưới tiêu và điều kiện sống của người dân ở Tây Bắc còn khó khăn, nên đầu tư

chăm bón hạn chế, chủ yếu dựa vào độ phì nhiêu tự nhiên, dẫn tới đất đai ngày càng bị thoái hoá nghiêm trọng nhất là khu vực có độ dốc lớn

Để bổ sung thêm các giống mới, phù hợp với điều kiện sản xuất ngô tại Tây Bắc cho năng suất cao phục vụ sản xuất, chúng tôi thực hiện đề tài:

“Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai cho vùng Tây Bắc Việt Nam”

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Lựa chọn được nguồn vật liệu phù hợp trong chương trình chọn giống ngô lai cho vùng Tây Bắc Việt Nam

- Xác định được 1 - 2 tổ hợp lai triển vọng cho vùng Tây Bắc

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Đề tài đã xác định được 02 giống ngô lai LVN 255 và LVN 2 đã được gửi khảo nghiệm VCU Trong đó, LVN 26 đã được Hội đồng khoa học Bộ Nông nghiệp & PTNT thông qua (ngày 30/12/2014), cho phép sản xuất thử nghiệm

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

4.1 Đối tượng nghiên cứu:

- Giống ngô thụ phấn tự do và giống ngô lai thương mại được nhập nội

- Dòng thuần được tạo ra từ các nguồn vật liệu khác nhau

- Các tổ hợp lai đỉnh, lai luân phiên từ các dòng triển vọng

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC

1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ ngô thế giới

1.1.1 Tình hình sản xuất ngô thế giới

Mỹ là nước đi đầu trong việc sử dụng giống ngô lai vào sản xuất Tại Iowa diện tích trồng giống ngô lai đã tăng từ 10 % năm 1935 lên 90% sau bốn năm, sau đó giống ngô lai cũng nhanh chóng được phát triển tại các quốc gia khác trên thế giới Đến năm 1950, phần lớn diện tích trồng ngô của Mỹ đã sử dụng giống ngô lai Sự phát triển nhanh chóng của ngô lai chủ yếu là do:

+ Sự vượt trội về năng suất,

+ Dễ dàng trong thực hiện cơ giới hóa sản xuất,

+ Sự đồng đều các cá thể trong quần thể

Ngoài ra, các giống lai cũng có thể kết hợp được các đặc điểm tốt về chất lượng, thích nghi rộng, đa dạng về thời gian sinh trưởng Tuy nhiên, một

lý do để ngô lai phát triển nhanh chóng có thể quan trọng nhất đó là vào những năm 1934 - 1936 xảy ra hạn hán nhiều và các giống lai đã thể hiện sự vượt trội trong khả năng chịu hạn so với các giống thụ phấn tự do [49] Chọn tạo các giống lai liên quan đến một số lượng lớn các thử nghiệm và thử nghiệm các lai kép là một khối lượng công việc rất lớn, Jenkins [49] đã gợi ý

về việc dự đoán năng suất của lai kép thông qua năng suất trung bình của các lai đơn tạo nên nó Gợi ý này đã tiết kiệm rất nhiều thời gian và công sức trong việc thử nghiệm các cặp lai phù hợp Những thay đổi quan trọng tiếp theo là việc gia tăng sử dụng các giống lai đơn Các nhà tạo giống đã sử dụng các dòng thuần để tạo ra các lai đơn Cuối cùng, vào những năm 1960, lai đơn

đã bắt đầu thay thế lai kép, do các dòng bố mẹ cho năng suất cao hơn, dễ dàng trong sản xuất hạt giống với hiệu quả kinh tế cao Thực tế, thời điểm này các dòng bố mẹ đã cho năng suất cao như các giống lai ở giai đoạn trước

Ngô cùng với lúa mỳ và lúa nước là ba cây lương thực chính của loài người đã có sự tăng trưởng liên tục về năng suất và sản lượng trong suốt gần

50 năm qua Đặc biệt, trong khoảng thời gian gần đây, ngô là cây trồng có tốc

độ tăng cao nhất về hai chỉ tiêu trên Theo thống kê của Faostat năm 2013, diện tích ngô toàn thế giới đạt 184,3 triệu ha, năng suất bình quân 55,2 tạ/ha

và sản lượng 1.016,4 triệu tấn [85] Đây là năm có diện tích, năng suất và sản lượng cao nhất từ trước tới nay So với năm 1961, năm 2013 diện tích của ngô tăng 74,69 %, lúa nước 44,54 %, còn lúa mỳ chỉ tăng 6,95 % và năng suất cũng tăng lên liên tục ngô tăng thêm 184,54 % (từ gần 19,4 tạ/ha lên 55,2 tạ/ha), lúa nước là 138,50 % (từ 18,7 lên 44,6 tạ/ha), lúa mỳ là 199,08 % (từ 10,09 lên 32,6 tạ/ha) Dẫn đến sản lượng cả ba cây đều tăng rất cao, ngô tăng lên 395,32 %, lúa nước 245,64 % và lúa mỳ tăng lên 220,68 % [85]

Bảng 1.1 Sản xuất ngô, lúa mì, lúa nước thế giới, 1961 - 2013

Năm (Triệu ha) Diện tích

% so với

1961

Năng suất (tạ/ha)

% so với

1961

Sản lượng (triệu tấn)

% so với

2013

Ngô 184,30 74,69 55,20 184,54 1.016,40 395,32 Lúa nước 166,80 44,54 44,60 138,50 745,20 245,64 Lúa Mỳ 218,40 6,95 32,60 199,08 713,20 220,68

(Nguồn: FAOSTAT, 2014) [85]

Năm 2013 là năm có điều kiện thời tiết thuận lợi nên diện tích, năng suất và sản lượng ngô của một số nước có diện tích trồng ngô lớn đều tăng ở mức rất cao Mỹ vẫn là cường quốc số một về ngô, năm 2013 diện tích đạt 35,47 triệu ha, năng suất đạt 99,69 tạ/ha và tổng sản lượng là 353,69 triệu tấn (sản lượng tăng trên 80,17 triệu tấn so với 2012, chiếm 34,82 % sản lượng ngô thế giới) Trung Quốc là nước có diện tích và sản lượng ngô đứng thứ 2 thế giới, năm 2013 có diện tích là 35,27 triệu ha với năng suất trung bình 61,74 tấn/ha và sản lượng là 217,83 triệu tấn (chiếm 21,43 % sản lượng ngô thế giới) Một số nước có năng suất ngô cao trên 10 tấn/ha trong những năm qua gồm: Israel, Jordan, Qatar, Kuwait, UAE, Đặc biệt, Israel đạt kỷ lục thế giới về năng suất, với 225,5 tạ/ha vào năm 2013 Tuy nhiên, diện tích ngô của nước này chỉ có 4.880 ha/năm (FAOSTAT, 2014)[85]

1.1.2 Tiêu thụ ngô trên thế giới

Về tỷ lệ sử dụng ngô, theo thống kê của Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA), niên vụ 2013 - 2014 nguồn cung ngô thế giới có sản lượng là 956,67 triệu tấn Ngô được sản xuất và tiêu thụ nhiều nhất ở Mỹ (30,7 %), Trung Quốc (24,25 %) và Brazil (21,2 %), chủ yếu làm thức ăn gia súc và dùng trong công nghiệp Mỹ và Brazil cũng là hai nước dẫn đầu về xuất khẩu ngô trên thế giới, trong khi đó dẫn đầu trong các nước nhập khẩu là Nhật và Mexico [84]

Quốc gia có sản lượng nhập khẩu cao nhất thế giới là Nhật Bản với khối lượng nhập khẩu là 16,1 triệu tấn, tăng 445 nghìn tấn so với niên vụ trước Đứng thứ 2 là Mexico với lượng nhập khẩu đạt 10,5 triệu tấn, tăng 2,24 triệu tấn so với năm trước Tiếp đến là Hàn Quốc với sản lượng nhập khẩu là

8 triệu tấn, giảm 107 nghìn tấn

Đặc biệt đáng chú ý hiện nay ngô được coi là nguồn nguyên liệu quan trọng để sản xuất xăng sinh học (ethanol) Tuy vấn đề hiệu quả khi sử dụng

ngô làm nguyên liệu chế biến ethanol vẫn còn bàn cãi nhưng nhìn chung xu thế này đang có chiều hướng phát triển nhanh

Mỹ và EU là các nước dẫn đầu trong việc hỗ trợ cho sản xuất nhiên liệu sinh học thông qua các công cụ: ưu đãi thuế và trợ giá Chỉ trong vòng chưa đầy 6 năm, sản lượng nhiên liệu sinh học toàn cầu đã tăng gấp đôi đạt 140 tỷ lít trong năm 2011(dẫn đầu là Mỹ, EU, Australia và Brazil) Từ năm 2000, sản lượng ethanol của Mỹ tăng trung bình 21%/năm Sản xuất nhiên liệu sinh học sẽ còn tiếp tục tăng ở Mỹ và EU khi những chính sách mới được ban hành Ước tính đến năm 2020, tổng sản lượng nhiên liệu sinh học sẽ đạt 197

tỷ lít/năm EU cũng theo mô hình Mỹ, các quốc gia trong liên minh này đang chi những khoản tiền lớn cho việc sản xuất nhiên liệu sinh học thay thế nguồn dầu lửa đang ngày một khan hiếm

1.2 Tình hình sản xuất, tiêu thụ ngô tại Việt Nam

1.2.1 Sản xuất ngô Việt Nam

Cùng với sự phát triển ngô trên thế giới, năng suất ngô Việt Nam cũng thay đổi liên tục với mức độ khác nhau trong khoảng 60 năm qua Năm 1961, năng suất ngô Việt Nam mới đạt 11,22 tạ/ha với diện tích khoảng 260 nghìn

ha và sản lượng là 292,2 nghìn tấn Trong suốt 20 năm (1961 - 1980) năng suất ngô Việt Nam gần như không tăng, năm 1980 chỉ đạt 11,0 tạ/ha trên tổng diện tích 389,6 nghìn ha và sản lượng là 428,8 nghìn tấn [22][82] Năng suất giai đoạn này gần như không tăng là do chúng ta vẫn sử dụng các giống ngô địa phương với các kỹ thuật canh tác lạc hậu Vào giữa những năm 1980, nhờ quan hệ hợp tác với Trung tâm cải lương ngô và lúa mì quốc tế (CIMMYT), nhiều giống ngô cải tiến đã được đưa vào trồng ở nước ta góp phần đưa năng suất ngô Việt Nam tăng lên 15,5 tạ/ha vào năm 1990

Bảng 1.2 Sản xuất ngô Việt Nam giai đoạn năm 1975 - 2013

Năm Diện tích

(nghìn ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (nghìn tấn)

(Nguồn: Niên giám thống kê 2014) [22], [82]

Nếu như năm 1991, diện tích sử dụng giống ngô lai chưa đến 1% trong tổng số hơn 400 nghìn ha, thì đến năm 2007, giống lai đã chiếm hơn 90% trong tổng số hơn 1 triệu ha diện tích và năng suất ngô Việt Nam đã tăng nhanh liên tục so với trung bình thế giới Năm 1980, năng suất ngô Việt Nam chỉ bằng 35% so với năng suất trung bình thế giới (11,0/31,5 tạ/ha), năm 1990 bằng 42% (15,5/36,8 tạ/ha), năm 2000 bằng 63 % (27,4/43,2 tạ/ha), năm 2005 bằng 74%, năm 2009 bằng 78%, đến năm 2013 đã đạt 80,25% Về sản lượng, đến năm 1994 nước ta đã đạt sản lượng vượt qua ngưỡng 1 triệu tấn: năm 2000 vượt ngưỡng 2 triệu tấn và năm 2013 sản lượng đạt 5.193.500 tấn trên diện tích hơn 1.172.500 ha và năng suất trung bình đạt 44,3 tạ/ha [22], [82]

1.2.2 Tiêu thụ ngô tại Việt Nam

Là nước nông nghiệp nhưng hàng năm Việt Nam vẫn phải nhập khẩu một lượng ngô lớn, lượng nhập năm sau luôn cao hơn năm trước 80% ngô nhập về chủ yếu dùng trong chăn nuôi, còn lại làm bột ngô dùng trong thực phẩm và số ít sử dụng trong công nghiệp như sản xuất bia, vải, dược Trong năm 2012, có hơn 1,6 triệu tấn ngô được nhập khẩu, tăng hơn 66% so với năm trước đó; năm 2013, nhập gần 2,2 triệu tấn và chỉ trong 6 tháng đầu năm 2014 nhập khẩu ngô đã là 2.394.081 tấn, trị giá 617.971.247 USD, tăng 148,58 % về lượng và tăng 92,91 % về trị giá so với cùng kỳ năm trước [81]

Trong 6 tháng đầu năm 2014, Việt Nam nhập khẩu ngô từ 6 thị trường, trong đó Brazil là thị trường lớn nhất cung cấp ngô cho Việt Nam, với 1.329.853 tấn, trị giá 335.827.857 USD, tăng 19 lần về lượng và tăng 15 lần

về trị giá so với cùng kỳ năm trước[81]

Ấn Độ là thị trường lớn thứ hai cung cấp mặt hàng ngô cho Việt Nam, với 537.572 tấn, trị giá 130.504.309 USD, Tiếp đến là thị trường Thái Lan, Việt Nam nhập khẩu 90.914 tấn ngô, trị giá 40.827.670 USD[81]

Ngoài ba thị trường trên, ba thị trường còn lại là Campuchia giảm 35,49

% về lượng và giảm 45,67 % về trị giá; từ Lào tăng 18,6 % về lượng và tăng 26,05 % về trị giá; nhập khẩu từ Achentina giảm mạnh, giảm 61,87 % về lượng và giảm 69,75 % về trị giá so với cùng kỳ năm trước

1.3 Điều kiện tự nhiên, xã hội và sản xuất, tiêu thụ ngô Tây Bắc

1.3.1 Điều kiện tự nhiên và xã hội Tây Bắc

Điều kiện tự nhiên:

Vùng Tây Bắc bao gồm 4 tỉnh Lai Châu, Điện Biên, Sơn La và Hoà Bình có diện tích tự nhiên 37.533,8 km2 (chiếm 11,33% diện tích tự nhiên của

cả nước) Phía Bắc giáp với Trung Quốc, phía Tây giáp Lào, phía Đông giáp

với Đông Bắc và một phần của vùng đồng bằng sông Hồng và phía Nam giáp với vùng Bắc Trung Bộ[21]

Đặc điểm chung của vùng Tây Bắc là địa hình bị chia cắt mạnh trên một nền địa chất phức tạp và một sự phân hoá khí hậu sâu sắc theo cả chiều ngang lẫn chiều thẳng đứng Đất có độ dốc trên 250C chiếm 87,45% do đặc tính của các nhóm đá cấu tạo chủ yếu gồm đá granit và họ hàng của chúng; nhóm sa thạch được gắn kết bằng các loại xi măng khác nhau và cuối cùng là nhóm đá vôi Sông Đà chia miền núi và trung du vùng Tây Bắc thành hai phần lãnh thổ gần bằng nhau

Về khí hậu, dãy núi cao Hoàng Liên Sơn chạy dài liền một khối theo hướng Tây Bắc - Đông Nam đóng vai trò của một bức trường thành ngăn không cho gió mùa đông (hướng Đông Bắc - Tây Nam) vượt qua để vào lãnh thổ tiểu vùng Tây Bắc mà không bị suy yếu nhiều Trái với vùng Đông Bắc,

hệ thống các vòng cung mở rộng theo hình quạt làm cho các đợt gió lạnh có thể theo đó mà xuống đến tận đồng bằng sông Hồng và xa hơn nữa về phía Nam Vì vậy, nền khí hậu vùng Tây Bắc nói chung ấm hơn tiểu vùng Đông Bắc, chênh lệch có thể đến 2 - 3 0C Ở miền núi, hướng phơi của sườn núi đóng vai trò quan trọng trong chế độ nhiệt - ẩm Sườn đón gió (sườn đông) tiếp nhận những lượng mưa lớn trong khi sườn tây tạo điều kiện cho gió

“phơn” (còn gọi là “gió lào”) được hình thành khi thổi xuống các thung lũng Những thay đổi khí hậu ở miền núi nhiều khi mang tính chất cực đoan, nhất là trong điều kiện rừng bị suy giảm và đất bị thoái hoá Mưa lớn và tập trung thường gây lũ khi kết hợp với một số điều kiện thì xuất hiện lũ quét Ở khu vực này, hạn hán thường xảy ra vào mùa khô đôi khi kéo dài ngoài sức chịu đựng của cây cối Nhiệt độ không khí trung bình năm ở Tây Bắc dưới 22 0C; tháng nóng nhất là tháng 7, đôi khi là tháng 6 với nhiệt độ trung bình tháng khoảng 26 - 280C, trừ khu vực núi cao của vùng Tây Bắc 28 - 300C Độ ẩm

tương đối, thấp nhất (78 - 80%) vào tháng 3, cao nhất (86 - 88%) vào tháng 8

Độ ẩm thấp nhất tuyệt đối có thể xuống dưới 10%, thậm chí dưới 5% ở những vùng trũng và thung lũng kín gió của vùng Tây Bắc Các trung tâm ít mưa là Sông Mã (Sơn La) với lượng mưa trung bình năm dưới 1.200 mm Các trung tâm mưa nhiều khác còn có Hoàng Liên Sơn (trên 3.000 mm) Lượng mưa hàng năm phân bố theo mùa rõ rệt Mùa mưa nhiều trùng với mùa gió mùa - mùa hạ, mùa mưa ít trùng với thời kỳ gió mùa - mùa đông Lượng mưa mùa

hè (từ tháng 5 đến tháng 10) chiếm 80 - 90% Tháng mưa nhiều nhất là tháng

7 Thời tiết khô nóng vào đầu mùa Hè dễ gây hạn hán Mưa lớn tập trung vào một số tháng trong năm thường gây xói mòn, sạt lở đất và lũ quét

Địa hình vùng Tây Bắc có nhiều sự biến đổi nên các loại cây trồng ở đây cũng rất đa dạng, tùy thuộc vào chất đất và nguồn cung cấp nước (Diện tích đất canh tác của các tỉnh vùng Tây Bắc chủ yếu nhờ nước trời) Vì vậy, cây ngô với những đặc tính thích nghi rộng, dễ chăm sóc, chịu hạn tốt (Cây ngô cần lượng mưa ít nhất 500 - 700 mm phân bố đều trong vụ), ít sâu bệnh, chi phí đầu tư thấp và cho hiệu quả kinh tế cao, đã được lựa chọn là cây trồng chính tại Tây Bắc

Điều kiện xã hội:

Tây Bắc là vùng cư trú của đồng bào dân tộc ít người, trình độ dân trí còn thấp Nguồn lao động ở đây dồi dào nhưng lao động kỹ thuật ít, phương thức canh tác lạc hậu, một bộ phận còn du canh, du cư hoặc đã định cư nhưng còn du canh Đây là một trong những nguyên nhân ảnh hưởng không nhỏ tới sản xuất ngô ở Tây Bắc

Tây Bắc có hơn 20 dân tộc anh em hiện đang chung sống xen kẽ nhưng phân theo địa hình thì có 3 nhóm: vùng thấp là nơi cư trú của người Kinh, Thái, Mường ; vùng giữa là các dân tộc Hà Nhì, Khơ Mú ; vùng cao là nơi

cư trú của các dân tộc H’ Mông, Dao, Lô lô Sự phân bố dân cư theo địa

hình, kèm theo là tập quán canh tác của một số dân tộc vùng Tây Bắc: Người Thái truyền thống là canh tác lúa nước; người H’Mông là canh tác nương rẫy Trước kia họ thường canh tác theo kiểu du canh, du cư, không những năng suất thất thường mà còn làm mất đi một diện tích rừng khá lớn, đất đai ngày càng trở nên cằn cỗi (Trần Đức Viên &cs., 2008)[21]; người Dao sinh sống chủ yếu dựa vào canh tác nương rẫy du canh, du cư

Nguồn lương thực chủ yếu của người dân Tây Bắc là lúa nương, ngô Canh tác tại Tây Bắc chủ yếu phụ thuộc vào tự nhiên, nhờ nước trời (Trần Bình, 2003)[1] Do đó, năng suất cây trồng ở đây thường không ổn định, làm ảnh hưởng không nhỏ tới vấn đề an ninh lương thực, làm ảnh hưởng tới quá trình thoái hoá đất, diện tích rừng giảm nghiêm trọng

Xuất phát điểm kinh tế của Tây Bắc quá thấp, cơ sở hạ tầng yếu kém, đặc biệt là giao thông đường bộ, chưa đáp ứng được yêu cầu phát triển kinh

tế, xã hội

Tóm lại: Mặc dù là vùng trồng ngô lớn của nước ta, song năng suất

ngô bình quân của toàn vùng Tây Bắc lại thấp hơn nhiều so với trung bình năng suất của cả nước, chỉ đạt 76,18 % (33,75 tạ/ha) Trong khi năm 2013, năng suất ngô nước ta đạt 44,3 tạ/ha [22] Nguyên nhân dẫn đến năng suất, sản lượng ngô của Tây Bắc còn thấp so với tiềm năng là do diện tích trồng ngô ở đây chủ yếu nhờ nước trời, không chủ động tưới tiêu và điều kiện sống của người dân ở Tây Bắc còn khó khăn, nên đầu tư chăm bón hạn chế, chủ yếu dựa vào độ phì nhiêu tự nhiên

1.3.2 Tình hình sản xuất ngô tại Tây Bắc

Tây Bắc có đường biên giới với Lào và Trung Quốc, với địa hình hiểm trở, có nhiều khối núi và dãy núi cao chạy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam Tây Bắc là địa bàn chiến lược về kinh tế - xã hội, an ninh - quốc phòng và đây cũng là nơi có nhiều tiềm năng, lợi thế về tài nguyên khoáng sản, phát

triển nông nghiệp, du lịch và kinh tế cửa khẩu Trong hơn một thập kỷ gần đây, nền kinh tế của vùng Tây Bắc phát triển mạnh trên nhiều lĩnh vực, trong

đó sản xuất nông nghiệp có nhiều khởi sắc Tuy vậy, tổng thu nhập bình quân đầu người toàn vùng còn thấp so với bình quân cả nước và có sự chênh lệch lớn giữa thành thị và nông thôn, giữa nhóm dân tộc Kinh và các dân tộc thiểu

số khác sống trên địa bàn của vùng Tây Bắc

Bảng 1.3 Diện tích, năng suất, sản lượng lúa và ngô của vùng Tây Bắc so

với cả nước năm 2013

TT Phương Địa

Diện tích

(1000ha)

% so với

cả nước

Năng suất

(tạ/ha)

% so với

cả nước

Sản lượng

(1000 tấn)

% so với

cả nước Lúa

Dựa vào điều kiện địa hình, khí hậu các nhà khoa học đã phân nước ta thành 8 vùng sinh thái nông nghiệp Vùng sinh thái nông nghiệp Tây Bắc là vùng miền núi phía Tây của miền Bắc Việt Nam (gồm 4 tỉnh Điện Biên, Lai Châu, Sơn La và Hoà Bình), với tổng diện tích tự nhiên là 3.753,4 nghìn ha, song chỉ có 501,6 nghìn ha đất sản xuất nông nghiệp và là vùng có diện tích đất sản xuất nông nghiệp nhỏ nhất cả nước Số liệu ở bảng 1.3, cho thấy có sự đối lập về diện tích, sản lượng giữa lúa và ngô của vùng Tây Bắc so với cả nước Về diện tích lúa đạt 177,0 nghìn ha chỉ chiếm 2,24 % so với cả nước; ngô ngược lại đạt 250,9 nghìn ha chiếm đến 21,40 % diện tích của cả nước

Về sản lượng lúa chỉ đạt 678,60 nghìn tấn (chiếm 1,54 % so với cả nước), thì ngô đạt 942,90 nghìn tấn (chiếm 18,16 % của cả nước) Về năng suất của lúa

và ngô, số liệu thống kê cho thấy năng suất bình quân toàn vùng Tây Bắc còn thấp hơn nhiều so với năng suất bình quân của cả nước, lúa đạt 39,43/55,80 tạ/ha (bằng 70,65 %), và ngô đạt 33,75/44,30 tạ/ha (bằng 76,19 %)[22],[82]

Cây ngô là cây lương thực có vị trí số 1 về diện tích và sản lượng tại Tây Bắc, năm 2013 diện tích trồng ngô của cả vùng Tây Bắc là 250,9 nghìn

ha và sản lượng đạt 942,9 nghìn tấn Vì vậy, ngô là cây lương thực quan trọng nhất trong cơ cấu nông nghiệp của các tỉnh Tây Bắc, phần lớn sản lượng ngô được sản xuất ra của Tây Bắc là ngô hàng hoá và được cung cấp cho các nhà máy chế biến thức ăn chăn nuôi Diện tích, năng suất và sản lượng trồng ngô của Tây Bắc trong hơn 10 năm qua tăng rất nhanh so với bình quân tăng của

cả nước, Sơn La là tỉnh có diện tích trồng ngô lớn nhất cả nước hiện nay (bảng 1.4)

Bảng 1.4 Diễn biến năng suất sản lượng ngô của tỉnh Sơn La và vùng Tây Bắc (1995 - 2013) Năm

Diện tích

(1000ha)

% so với cả nước

Năng suất (Tạ/ha)

% so với cả nước

Sản lượng (1000 tấn)

% so với

cả nước

Diện tích (1000ha)

% so với cả nước

Năng suất (Tạ/ha)

% so với

cả nước

Sản lượng (1000 tấn)

Năm 1995, diện tích trồng của Sơn La là 25,2 nghìn ha, năng suất chỉ đạt 18,1 tạ/ha và sản lượng là 45,6 nghìn tấn Năm 2000, diện tích tăng lên gấp đôi (51,6 nghìn ha), năng suất là 26,3 tạ/ha và sản lượng đạt 135,8 nghìn tấn Năm 2013, diện tích đã tăng 162,8 nghìn ha, năng suất là 40,2 tạ/ha và sản lượng là 654,6 nghìn tấn Do là vùng trồng ngô hàng hoá, nên giống ngô được sử dụng ở đây chủ yếu là giống lai và rất đa dạng về chủng loại như: LVN 10, CP888, NK54, NK 67, NK66, NK 4300, LVN 99, DK 9901, DK 9955, và hầu hết các Công ty cung ứng giống, trong và ngoài nước đều có mặt tại Sơn La Sự phát triển nhanh về diện tích và sản lượng ngô tại Sơn La gặp phải những khó khăn trong bảo quản, chế biến sau thu hoạch và thị trường tiêu thụ không ổn định

1.3.3 Tình hình tiêu thụ ngô Tây Bắc

Tây Bắc là vùng sản xuất ngô hàng hoá, sản lượng ngô thương phẩm (năm 2013 là 942,9 nghìn tấn) sản xuất ra chủ yếu để cung cấp cho các nhà máy chế biến thức ăn chăn nuôi Do đó, sản xuất ngô của Tây Bắc cũng bị chi phối bởi ngành này Sơn La là vùng sản xuất ngô hàng hoá lớn của nước ta, chủ yếu trồng trong một vụ (vụ Xuân Hè – Hè Thu), đồng thời là địa phương

có thị trường kinh doanh hạt giống ngô sôi động nhất Thị trường tiêu thụ tại đây khoảng 3.500 tấn hạt giống ngô lai các loại/năm, là sức hút hấp dẫn cho hầu hết các công ty lớn, nhỏ, trong và ngoài nước đang kinh doanh hạt giống ngô ở Việt Nam như: Sygenta, Monsanto, Pioneer, CP, Bioseed, Cty CP Giống Cây trồng miền Nam, Cty CP giống Cây trồng TW, , và Viện Nghiên cứu Ngô

Hình 1.1.Thị trường tiêu thụ hạt giống ngô lai tại Sơn La năm 2013

Như vậy, với diện tích 250,9 nghìn ha ngô được trồng tại các tỉnh của Tây Bắc, thì có đến trên 95 % diện tích sử dụng giống lai Thị trường vùng Tây Bắc có nhu cầu hàng năm khoảng 5.000 tấn hạt giống, trong khi hiện nay giống ngoại đang chiếm đến hơn 70 % về lượng giống ngô lai F1 hiện đang được trồng tại Tây Bắc với giá bán rất cao (hầu hết đều có giá từ 80.000 - 110.000 đồng/kg), cao hơn giá bán của giống ngô nội từ 30.000 - 50.000 đồng/kg Nếu tính bình quân của 70 % giống ngoại tương đương khoảng 3.500 tấn hạt giống với chênh lệch 40.000 đồng/kg, thì nông dân Tây Bắc mỗi một năm đã phải bỏ thêm 140 tỷ đồng để mua giống Do đó, việc nghiên cứu chọn tạo các giống ngô lai mới có khả năng chống chịu tốt và cho năng suất cao phù hợp với điều kiện tự nhiên của các tỉnh Tây Bắc có ý nghĩa rất lớn trong việc giảm chi phí đầu tư sản xuất và nâng cao thu nhập cho người dân

21.13 21.79

2.51

21.71 7.39

22.42

3.06

Cty CP Sygenta Bioseed Monsanto Viên Nghiên cứu Ngô Giống ngô lai LVN10 CRI

1.4 Đa dạng di truyền và vai trò trong chọn tạo giống ngô

1.4.1 Đa dạng di truyền:

Xuất xứ tại Mexico, trung tâm phát sinh đầu tiên, ngày nay ngô đã có mặt

ở hầu hết các nước trên thế giới Nhờ đặc điểm giao phấn, kết hợp với những tác động của điều kiện sinh thái, thông qua quá trình chọn lọc tự nhiên và nhân tạo, cây ngô đã có sự đa dạng di truyền rất rộng - trở thành một trong những cây trồng phổ biến nhất thế giới Về điều này, Kearsey, Jinks (1968) [51] đã viết “Ngô là cây trồng rất đa dạng và mềm dẻo, dễ thích nghi”

Hiện tại, các nước đã thu thập và lưu giữ trên 15.000 mẫu giống ngô - một minh chứng cho tính đa dạng di truyền của cây này Mexico - trung tâm phát sinh của ngô có sự đa dạng tối đa [14] Qua nghiên cứu các nhà khoa học

đã phân thành bốn nhóm nòi chính là:

1 Nhóm nòi bản địa cổ đại: Xuất phát từ ngô bọc nguyên thủy ở Mexico

2 Nhóm nhập nội tiền Columbus: Các nòi này được coi là nhập vào Mexico

từ Trung và Nam Mỹ

3 Nhóm con lai tiền sử: Cũng là nhóm nòi đang tồn tại và có vai trò lớn nhất

hiện nay Nhóm bao gồm các nòi được coi là tạo ra từ việc lai tạp giữa các nòi bản địa cổ đại với các nòi nhập nội tiền Columbus

4 Nhóm hiện đại: Bao gồm các nòi phát triển gần đây và chưa đạt đến trạng

thái nòi ổn định, tuy nhiên có những đặc điểm phân biệt xác định Có bốn

nòi là Chalqueno, Celaya, Conico nortenovà Bolita

1.4.2 Ý nghĩa của sự đa dạng di truyền trong chọn tạo giống ngô

Sự đa dạng di truyền có ý nghĩa lớn trong chọn tạo giống ngô, đặc biệt trong chương trình chọn tạo giống lai Ngay từ khi khoa học chưa phát hiện

ưu thế lai, đa dạng di truyền đã được nền văn minh các bộ tộc Aztec và Maya vùng trung Mỹ sử dụng Trong các lễ hội tôn giáo trước khi gieo trồng ngô, người ta thường trộn lẫn các loại ngô khác nhau thu thập từ các bộ tộc với mục đích thu được năng suất cao Darwin ngay từ 1859 đã thấy rằng thế hệ

con khỏe hơn bố mẹ khi lai giữa các giống cây trồng vật nuôi khác nhau (W.C Galinat,1995)[37]

Sự đa dạng di truyền của ngô được thể hiện qua các tính trạng số lượng như thời gian sinh trưởng, số lá, kích thước lá, chiều cao cây, cao bắp, số hàng hạt, và một số tính trạng chất lượng màu sắc cây, màu bao phấn, màu của hạt, chất lượng hạt, đặc biệt là đa dạng về nội nhũ hạt đã hình thành nên 7 loài phụ khác nhau Sử dụng đa dạng di truyền trong tạo giống lai để có được ưu thế lai đã được hầu hết các nhà chọn giống công nhận và áp dụng Nhiều tác giả khi nghiên cứu về vật liệu khởi đầu cho việc tạo giống ngô lai

đã đưa ra những kết luận sau:

Khi nghiên cứu ưu thế lai ở các dòng ngô thuần có nguồn gốc địa lý khác nhau cho thấy hiện tượng ưu thế lai tăng khi sự khác biệt di truyền giữa bố và

mẹ lớn, tính khác biệt đó thường là thấp giữa bố mẹ đã được thích nghi trong cùng một khu vực sinh thái (Trần Hồng Uy, 1985)[13]

Sự khác biệt di truyền của bố mẹ có ảnh hưởng mạnh mẽ tới ưu thế lai của các tổ hợp lai đơn (N Tomov,1990; Vasal, S K., Dhillon, B S.and Srinivasan, J,)[78], [80]

Vật liệu cần chứa nhiều kiểu gen khác nhau với những tính trạng có giá trị, những kiểu gen ấy phải biểu hiện ưu thế lai rõ ở đời lai của con cháu

(H.K Heyes, 1939; Sprague G F and Eberhart S A.,1977) [47], [73]

Điều kiện dị hợp làm tăng sự kích thích phát triển trong tổ hợp lai và sự kích thích đó sẽ ít hơn khi các gen giống nhau thu được từ hai bố mẹ ( Han G

C Vasal S K Beck D.L and Elias, 1991) [46]

Khi phân loại các dòng thuần ngô từ các vùng sinh thái khác nhau các nhà nghiên cứu đã kết luận là có sự tương đồng giữa sự xa cách địa lý với

sự khác biệt di truyền của các vật liệu nghiên cứu (Ngô Hữu Tình,1985)[14], [16]

1.5 Nguồn vật liệu tạo dòng (nguồn gen)

1.5.1 Khái niệm

Nguồn gen - vật liệu khởi thủy cho chọn tạo dòng thuần ngô rất đa dạng, bao gồm các giống địa phương, giống tổng hợp, giống hỗn hợp, vốn gen, quần thể, giống thí nghiệm, gia đình và các loại giống lai Để công tác tạo dòng đạt hiệu quả cao, đối với từng loại vật liệu ta phải áp dụng các phương pháp và độ lớn mẫu khác nhau và rõ ràng từng loại vật liệu cũng như những kết quả tạo dòng khác nhau Những nghiên cứu rút dòng đầu tiên được tiến hành với các giống thụ phấn tự do (TPTD), thường người ta sử dụng giống có năng suất cao và có độ thích nghi tốt với các điều kiện trong vùng Tần suất các dòng sử dụng được từ tập đoàn gen gốc là 0,13% (Hallauer, 1990)[43], cao hơn tần suất do Hallauer và Maranda (1988)[44] ước lượng từ những chương trình cải tạo giống ngô gần đây (0,01%) Về sau chọn lọc dòng

từ các quần thể F2 và hồi giao đã ngày càng phổ biến như một phương pháp chọn lọc gia hệ (Pedigree selection) và trở thành phương pháp quan trọng nhất để tạo dòng tự phối Theo Bauman (1981)[28], ở vành đai ngô Mỹ năm

1936, có tới 97,7% các dòng được tạo ra từ các giống TPTD, chỉ có 2,3% là dòng tái tạo chu kỳ 2 Tần suất dòng tái tạo chu kỳ 2 đã tăng lên 50% vào năm

1960, sau đó phần lớn dòng được phóng thích ở vùng vành đai là dòng tái tạo (Jenkins, 1978) [49]

Vật liệu khởi đầu là nền tảng của công tác chọn tạo giống cây trồng Vật liệu khởi đầu càng phong phú, hiệu quả của quá trình chọn lọc và lai tạo càng cao[45] Ở cây ngô có nhiều dạng vật liệu hơn so với loại cây trồng khác

và độ biến động di truyền cũng có thể lớn hơn

Nghiên cứu về nguồn vật liệu, các nhà khoa học đã đưa ra khái niệm chung như sau: Nguồn vật liệu mà tạo ra các thế hệ con cháu có khả năng chịu được áp lực tự phối, có khả năng kết hợp tốt, có ưu thế lai cao và tổ hợp lai của

nó với ít nhất một hay nhiều quần thể có tiềm năng năng suất cao, đặc điểm cây thích hợp, có gen tốt chống chịu sâu bệnh, có đặc tính tốt về phấn hoa và hạt thì được coi là nguồn vật liệu cho tạo dòng và giống lai

Đến nay, các nhà nghiên cứu đều thống nhất rằng nguồn vật liệu tốt cho tạo dòng ngô rất đa dạng và phong phú, bao gồm:

- Các giống thụ phấn tự do như giống địa phương, giống tổng hợp, hỗn hợp, vốn gen, các quần thể và các giống thí nghiệm

- Các thể loại giống lai như lai kép, lai ba và lai đơn

Ngoài ra căn cứ vào nguồn gốc xuất xứ, nền di truyền và mức độ cải tạo

di truyền của nguồn vật liệu, các nhà tạo giống chia ra thành các loại như:

- Nguồn vật liệu có nền di truyền rộng và hẹp;

- Nguồn vật liệu đã qua cải tạo và chưa qua cải tạo;

- Nguồn vật liệu nhiệt đới và á nhiệt đới;

- Nguồn vật liệu nhập nội;

- Nguồn vật liệu có nguồn gốc địa lý khác nhau

Việc phân loại này giúp cho các nhà tạo giống hiểu biết sâu hơn về vai trò và tiềm năng của nguồn vật liệu, từ đó có sự lựa chọn nguồn vật liệu thích hợp cho việc tạo dòng đạt hiệu quả cao hơn

1.5.2 Những đặc tính cơ bản của nguồn vật liệu

Nguồn vật liệu cho tạo dòng phải có những đặc tính nhất định:

- Có nhiều đặc tính nông học mong muốn;

- Chịu được áp lực tự phối;

- Có khả năng tạo ra nhiều dòng tốt;

- Có khả năng kết hợp tốt với các nguồn khác

Hầu hết các chương trình ngô quốc gia đều có đầy đủ thông tin về nguồn vật liệu đang được sử dụng làm cơ sở cho công tác tạo dòng và giống lai đạt hiệu quả cao

1.5.3 Vai trò của nguồn vật liệu trong tạo dòng thuần

Vai trò và thành tích trong tạo dòng của các loại nguồn vật liệu khác

nhau tuỳ thuộc vào tiềm năng của nguồn vật liệu và phương pháp tạo dòng mà

(Trong đó: Điểm từ 1 – 4; 1 là quan trọng nhất)

Nhận thức về tầm quan trọng của nguồn vật liệu trong tạo dòng của các

nhà tạo giống ở từng thời kỳ có sự thay đổi lớn và các nhà tạo giống đã đạt

được những kết quả khác nhau khi sử dụng nguồn vật liệu trong quá trình tạo

dòng thuần và giống lai

1.5.4 Các nguồn vật liệu để tạo dòng

 Nguồn vật liệu là các giống thụ phấn tự do:

Giống TPTD là loại giống trong quá trình sản xuất hạt giống, chúng thụ

phấn tự do không cần sự can thiệp của con người, còn gọi là thụ phấn mở

(Open Pollinated Variety - OPV) Đây là khái niệm tương đối, nhằm phân biệt

với các loại giống lai Giống thụ phấn tự do bao gồm (Sprague, G F,

Eberhart, S A, 1955) [74]:

- Giống địa phương (local variety): là những giống đã được trồng

lâu đời ở một vùng sản xuất với tác động chọn lọc của người địa phương, chúng

có một số đặc điểm sau:

+ Thích nghi với điều kiện khí hậu trong vùng;

+ Thích nghi với điều kiện canh tác và tập quán sản xuất ngô của dân địa phương;

+ Phẩm chất tốt, phù hợp với thị hiếu và cách thức chế biến của dân địa phương, dễ để giống và dễ bảo quản;

+ Chống chịu tốt với điều kiện bất thuận ở vùng đó

Vì vậy, giống địa phương được dùng làm vật liệu để lai với những nguồn nhập nội nhằm tạo ra các giống lai năng suất cao hơn và vẫn giữ các đặc tính tốt như trên (Ngô Hữu Tình,1999)[13] Giống địa phương có giá trị lớn về tính thích nghi và khả năng chống chịu với ngoại cảnh Phần lớn các dòng ngô tạo từ vật liệu địa phương có tính chịu hạn, chịu lạnh cao, có cấu trúc bắp tốt, chống chịu sâu đục thân khá do đó dòng ngô địa phương là nguồn quan trọng cho công tác tạo giống ngô trên cơ sở ưu thế lai (Tomov, 1990)[78]

Giống thụ phấn tự do cải tiến (improved variety): Giống thụ phấn tự

do cải tiến bao gồm các giống tổng hợp và hỗn hợp có một số đặc điểm chính như hiệu ứng gen cộng sử dụng trong chọn tạo, có nền di truyền rộng nên thích ứng rộng, tiềm năng năng suất khá hơn các giống địa phương, độ đồng đều chấp nhận được, dễ sản xuất, giống được sử dụng 2 - 3 đời, giá giống rẻ

Giống tổng hợp (Synthetic variety): Là giống lai nhiều dòng qua con

đường đánh giá khả năng kết hợp chung của các dòng (Sprague, 1977)[73] Giống tổng hợp được sử dụng đầu tiên trong sản xuất nhờ đề xuất của Hayes

và Garber (năm 1919), Ngô Hữu Tình (1997)[19] thì sản xuất hạt giống ngô lai cải tiến, bằng cách tái hợp nhiều dòng tự phối, có ưu điểm hơn so với lai đơn, lai kép, vì nông dân có thể giữ được giống từ 2 - 3 vụ (Hallauer, A R.,

Miranda, Fo J.B, 1988)[45]

Giống tổng hợp còn là vật liệu tốt để rút dòng và nó được coi là giống của thời kỳ quá độ trước khi sử dụng giống lai (Lamkey, K R (1992)[54]

Giống hỗn hợp (Composite variety): Giống hỗn hợp là thế hệ tiến triển

của tổ hợp các nguồn vật liệu ưu tú, có nền di truyền khác nhau Nguồn vật liệu này bao gồm các giống thụ phấn tự do, giống tổng hợp, giống lai kép v.v , được chọn theo một chỉ tiêu năng suất hạt, thời gian sinh trưởng, dạng

và màu hạt, tính chống chịu với điều kiện ngoại cảnh Theo G F Sprague et

al (1955)[74], những giống ngô thụ phấn tự do cải tiến ra đời vào những năm

70 của thế kỷ 19 khi các nhà chọn giống tiến hành lai giữa các quần thể ngô với nhau và áp dụng các phương pháp chọn lọc đối với các quần thể mới (C

O Garder, 1978)[38]

 Nguồn vật liệu từ giống lai:

Giống ngô lai (Hybrid maize) là kết quả của việc ứng dụng ưu thế lai trong

tạo giống ngô, có một số đặc điểm chính ( Stringfield, G 1974)[75] như sau:

- Hiệu ứng trội và siêu trội được sử dụng trong quá trình tạo giống;

- Giống có nền di truyền hẹp, thường thích ứng hẹp;

- Yêu cầu thâm canh cao, năng suất cao;

do Tuy nhiên, kết quả tạo dòng thuần từ các giống địa phương còn rất hạn chế

do phần lớn các giống địa phương có năng suất thấp và suy giảm mạnh do áp lực tự phối, khả năng kết hợp thấp Cho nên đến nay, các giống thụ phấn tự do

ít được sử dụng để tạo dòng Hiện nay, hầu như tất cả nguồn vật liệu cho tạo

dòng là các tổ hợp lai của các dòng ưu tú (dưới dạng F2, Backcross, giống tổng hợp được tạo từ các dòng ưu tú có quan hệ họ hàng hoặc không có quan hệ họ hàng nhưng cùng một nhóm ưu thế lai) Mỗi dạng vật liệu đều đã được sử dụng thành công, nhưng dạng F2, backcross và các tổ hợp lai là nguồn vật liệu được

sử dụng phổ biến và hiệu quả hơn

Giống tổng hợp được tạo thành từ 4 - 16 dòng ưu tú được coi là nguồn nguyên liệu tốt để tạo dòng thuần và có tầm quan trọng trong tương lai Nguồn hồi giao được sử dụng trong trường hợp đặc biệt Tuy không được đánh giá cao như nguồn vật liệu lai đơn và tổ hợp lai dòng chị em nhưng nguồn hồi giao sẽ được quan tâm trong thời gian tới Các giống lai thương mại nhất là lai đơn là nguồn vật liệu được quan tâm hơn vì thành tích cao trong tạo dòng Các nhà khoa học đã nêu lên cơ sở khoa học của việc sử dụng giống làm vật liệu tốt cho tạo dòng, đó là: Về mặt di truyền, giống lai đơn được tạo nên từ các dòng thuần tốt, có khả năng kết hợp cao, đã qua cải tạo và chọn lọc nên có khả năng chịu

áp lực tự phối và khả năng tạo ra dòng tốt cao hơn

 Nguồn vật liệu đã qua cải tạo và chưa qua cải tạo:

Nguồn vật liệu đã được cải tạo cũng như chưa được cải tạo đều có thể được sử dụng để tạo dòng Tuy nhiên, quần thể qua cải tạo có thể có khả năng chịu áp lực tự phối tốt hơn và khả năng tạo được dòng tốt cao hơn Cải thiện nguồn vật liệu dường như là một phương pháp hiệu quả làm tăng tần số alen thích hợp mà chính alen này làm giảm ảnh hưởng của áp lực tự phối Vì thế, những dòng tự phối được tạo ra từ những quần thể đã được cải tạo sẽ có sức sống và năng suất hạt cao hơn những dòng được tạo ra từ những quần thể chưa được cải thiện Quần thể cải tiến là nguồn vật liệu tốt để tạo dòng Xu hướng chính là sử dụng vật liệu đã qua cải tạo và chọn lọc

 Nguồn vật liệu có nền di truyền rộng và hẹp

Nguồn vật liệu có nền di truyền hẹp dường như chịu áp lực tự phối tốt hơn và là nguồn vật liệu quan trọng cho quá trình tạo dòng, chiếm tỷ lệ cao và cũng có tỷ lệ phần trăm lớn về thành tích tạo dòng Quần thể có nền di truyền rộng cũng là nguồn cần thiết cho quá trình tạo dòng Tuy nhiên, đạt được dòng ưu tú bằng phương pháp tự phối trực tiếp từ quần thể có nền di truyền rộng là cực kỳ thấp[26]

 Nguồn vật liệu nhập nội

Nguồn vật liệu được đưa vào từ vùng sinh thái khác hoặc nguồn vật liệu mà chưa qua cải tạo để thích nghi với vùng sinh thái riêng biệt được gọi

là nguồn vật liệu nhập nội Qua chọn lọc tự nhiên, nguồn vật liệu này khác nhiều với nguồn vật liệu địa phương

Nguồn vật liệu nhập nội có vai trò quan trọng trong chương trình tạo dòng và giống lai Đây là nguồn biến dị di truyền phong phú, cung cấp bổ sung nguồn gen mới cho chương trình tạo giống Sự tăng thêm nguồn vật liệu

có đặc tính mong muốn có thể sử dụng vào tạo dòng và giống[29] Nguồn vật liệu nhập nội sẽ được chú ý hơn trong tương lai

1.6 Nghiên cứu vật liệu tạo dòng thuần ngô trên thế giới và Việt Nam

Phát triển dòng thuần có tiềm năng sử dụng làm bố, mẹ cho các giống ngô lai thương mại năng suất cao, ổn định là mục tiêu cơ bản của các chương trình cải tạo cây ngô Tỷ lệ dòng thuần tạo ra được sử dụng trong giống lai cho sản xuất là rất nhỏ Theo Hallauer và Miranda (1988)[45], thì có khoảng 72.000 dòng đã được tạo ra và thử nghiệm từ năm 1939, số dòng được sử dụng chỉ khoảng 0,01 đến 0,1 % Smith (1989)[72] , kết luận rằng nguồn gen chính của vành đai Ngô Mỹ (Corn Belt) là bốn dòng B -73, A - 632, C103 và

Oh - 43[58] Vì vậy, công tác tạo dòng là công việc thường xuyên của nhà chọn giống