Bài thuyết trình phát triển, duy trì và sản xuất hạt của các giống ngô thụ phấn tự do

Giới thiệu  Vật liệu ngô năng suất cao đã được trồng ở các nước đang phát triển tăng lên trong nhưng năm qua  Quá trình phát triển nhanh của các giống mới và giống lai,  Do vậy hệ

PHÁT TRIỂN , DUY TRÌ VÀ SẢN XUẤT HẠT CỦA CÁC GIỐNG NGÔ THỤ PHẤN TỰ DO

Development, Maintenance, and Seed Multiplication

of Open-Pollinated Maize

Shivaji Pandey

Director CIMMYT Maize Program

Giới thiệu

 Vật liệu ngô năng suất cao đã được trồng ở các

nước đang phát triển tăng lên trong nhưng năm qua

 Quá trình phát triển nhanh của các giống mới và

giống lai,

 Do vậy hệ thống sản xuất hạt giống ngô ngày

càng có vai trò quan trọng

 Sản xuất giống đảm bảo cân bằng giữa chất

lượng và tiêu chuẩn hạt giống

 Kỹ thuật sản xuất hạt giống ngô lai đã có nhiều

công bố

 Nhưng sản xuất hạt giống ngô thụ phấn tự do

còn hạn chế

Nội dung

 1 Giới thiệu

 Sự phù hợp của giống thụ phấn tự do

 Những thay đồi khái nệm giống thụ phấn tự do

 2 Phát triển giống,đánh giá và đặc điểm

 Phương pháp phát triển giống

 Tiêu chuẩn cách ly trong sản xuất hạt giống

 Tiêu chuẩn duy trì đồng nhất giống

 4 Những vấn đề khác trong kế hoạch sản xuất hạt giống

 Lưu giữ giống gốc

 Lựa chọn địa phương cho nhân hạt

 Hướng dẫn hệ số nhân các cấp

 5 Kết luận

Giới thiệu

 Cây ngô (Zea mays, L.) được trồng xấp xỉ 140 triệu ha trên

toàn thế giới

 trong đó

 97 triệu ha ở các nước đang phát triển,

 9 triệu ha ở các nước phát triển và

 9 triệu ha ở Đông Âu (CIMMYT, 1994)

 Ngô là lương thực của hàng 100 triệu người ở các nước đang

Sự phù hợp của ngô OPVs

 Ngược lại gần 100% diện tích trồng ngô ở các nước

phát triển là giống ngô lai

 Ngô OPVs đóng vai trò quan trọng trong canh tác ngô ở

các nước đang phát triển

 Các giống ngô thụ phấn tự do cải tiến dễ áp dụng hơn ở

các nước này do

 Hệ thống cung cấp hạt giống thuận tiện,

 nông dân có thể tự để giống,

 Giá hạt giống thấp,

 Canh tác thâm canh và quản lý sản xuất không yêu cầu

cao

 Thay thế các giống OPV tốt hơn các giống OPV hiện tại

và giống ngô bản địa sẽ tăng năng suất ngô

 Ngoài ra tăng sử dụng các giống OPV cải tiến khuyến

khích nông dân tăng dần đầu tư và tiếp cận với giống lai

Những thay đổi trong khái niệm

giống thụ phấn tự do(OPVs)

 Ngô là một cây giao phấn,

 Nó biểu hiện biến dị di truyền cao,

 Đa dạng di truyền các giống ngô

 Để phát triển quần thể

 Composite,

 gene pool và

 Thế hệ tiến bộ tạo giống bằng chọn lọc chu kỳ

 Một tái tổ hợp quần thể cải tiến thường được phóng thích

ra sản xuất

 Là một thụ phấn tự do ( OPV) cải tiến

 Một OPV là khác biệt nếu

 Nó có các tính trạng phân biệt với các giống khác đã biết

 Giống được tạo thành bằng nội phối 8 – 10

gia đình hoặc dòng có cùng:

 thời gian sinh trưởng,

 chiều cao cây,

 cao đóng bắp và

 các tính trạng hình thái khác

 Một OPV đồng nhất sẽ được nông dân chấp

nhận và sản xuất hạt giống dễ dàng hơn

Phát triển giống và đánh giá mô tả

 Phương pháp phát triển giống

 Các gia đình tốt được nhận biết trong

 Mức độ tự phối quần thể từ các gia đình chọn,

 Số lượng và loại gia đình chọn,

 Một số ít gia đình khi tái tổ hợp biểu hiện

cận phối cao hơn

 Chọn 8-10 gia đình tốt nhất từ chương

trình chọn lọc chu kỳ,

 Những gia đình nhận biết qua thử

nghiệm ở nhiều địa phương

 Hạt của các gia đình ưu tú còn lại cất

trữ để

 Tạo lai diallel cây với cây ( plant to

plant diallel crosses ) để hình thành nên OPV

 Lai diallel giữa 10 hoặc ít hơn 10 kiểu gen

 Thực hiện và tái hợp hoàn chỉnh hơn giảm thiểu

cận phối (Hallauer and Miranda, 1988)

 Trong một khối lai nếu

 Một gia đình có cây khác với các cây trong gia đình

 Ở bất kỳ giai đoạn sinh trưởng và phát triển nào

 Cần loại bỏ trước hoặc sau thụ phấn

 Các cây khác trong gia đình thụ phấn bằng

cây không mong muốn đó cũng phải loại bỏ

 Các OPV cũng có thể phát triển bằng

 Tái tổ hợp các dòng tự phối ưu tú

 Từ các quần thể không trong chương trình

chọn lọc cải tiến

 Trong trường hợp này chọn

 8 – 10 dòng ưu tú có khả năng kết hợp cao nội phối chúng như đã mô tả trên

 Giống TPTD năng suất cao cũng có thể

 Hạt F1 nhân lên F2 do thụ phấn bằng

tay

sau để cung cấp đủ lượng hạt cho

đánh giá,

đây

m Hình thành giống và thu hạt F2 từ chương trình chọn lọc chu kỳ

100 – 200 gia đình thử nghiệm lặp lại ở nhiều địa phương

8 – 10 gia đình để tái tổ hợp

Chọn số bắp ngang bằng nhau của mỗi tái hợp hay gia đình lai đẻ riêng rẽ (

tổng số 100 – 200 bắp)

Hạt F1 nhân sang F2

 Chọn số bắp ngang bằng nhau của

mỗi cặp lai ( 3 – 5 bắp)

Tách hạt các bắp riêng

Hỗn hạt các bắp ngang bằng từ mỗi

bắp của mỗi tái hợp

Các tái hợp trồng riêng và lai cây với

cây giữa chúng

Hỗn hợp số hạt ngang nhau

của mỗi bắp nhân F2 là hạt TG cho sản xuất tiếp theo Cất trữ 50 – 75 hạt của mỗi bắp

 Chọn số bắp ngang bằng nhau của mỗi gia đình( 10 – 15 bắp)

(Một con cái làm mẹ còn lại làm bố)

Tách hạt các bắp riêng,

Hỗn hợp số hạt bằng nhau từ mỗi bắp của mỗi gia đình

 Tạo lai cây với cây giữa các gia đình

Hoặc

Hình thành giống và nhận được hạt F2 từ chọn lọc chu kỳ

100 – 200 gia đính được thử nghiệm ở một số địa phương

Chọn 8 – 10 gia đình đưa vào chương trình Diallel

Hạt F1 nhân sang F2

Chọn số bắp ngang bằng nhau của mỗi gia đình lai

 Tổng 10 gia đình được sử dụng tạo giống TPTD,

có thể lai 45 cặp giữa các bố mẹ trong một gia

đình

 Cách thứ nhất

 Lấy số lượng ngang bằng nhau (từ 3 – 5 bắp) của mỗi

cặp lai diallel trên( cặp lai đã được chọn)

 Tách hạt số lượng ngang bằng nhau của các bắp (của

cặp đó)

 Mỗi cặp trong 45 cặp lai có thể trồng riêng rẽ khoảng 20

cây,

 Chọn các cây tốt, khỏe để lai cây với cây

 Nếu có một cặp lai không tốt thì những cặp lai khác đã

nhận phấn của bố mẹ cặp lai đó đều loại bỏ

 Cách thứ hai

 Mỗi gia định tham gia hình thành lên OPV

 Chọn số bắp ngang bằng nhau từ các cặp lai (10

-15 bắp) một trong số đó làm mẹ còn lại làm bố

 Các bắp tách riêng và số hạt bằng nhau của mỗi

bắp trong mỗi gia đình lai hỗn hợp (trong một gia đình) để chuẩn bị cho hỗn hợp các gia đình riêng

rẽ

 Như vây nếu có 10 gia đình tham gia tạo thành

OPV sẽ có 10 hỗn hợp lai tham gia tái tổ hợp

 Những hỗn hợp này có thể trồng cá thể để lai cây

với cây

 Bất kỳ hỗn hợp lai của gia đình nào không mong

muốn trong suốt các giai đoạn sinh trưởng, phát triển đều bỏ cả hỗn hỗn hợp lai cua gia đình đó

 Cả hai cách thụ phấn bằng tay để thu được

Đánh giá và hệ thống phóng

tích giống

 Hệ thống đánh giá và phóng thích giống ở các nước rất

khác nhau

 Hệ thống đánh giá đảm bảo nhận biết nhanh và chính

xác giống OPV mới và đối chứng

 Khảo sát 25 nước cho thấy

 Các thử nghiệm được tiến hành đồng thời ở trạm nghiên cứu và

ruộng nông dân là một hệ thống hỗ trợ để phóng thích giống nhanh hơn

 Thử nghệm trên ruông nông dân do nông dân quản lý là cơ sở

xác định sự phù hợp và ổn định của giống

 Phối hợp với các công ty cũng là hướng để đánh giá và

phóng thcíh giống hiệu quả

Đặc điểm hóa giống TPTD

 Khi một giống TPTD gần đến giai đoạn phóng thích cần mô tả

nhưng thuộc tính nổi bật của nó ở khu vực thích nghị nhằm

 Hưởng dẫn cho duy trì và sản xuất hạt giống

 Những đặc điểm di truyền có thể phân biệt với OPV khác như

 Đặc điểm thích nghi, chin,

 Các đặc điểm và tính trạng số lượng của

 Giá trị tính trạng số lượng là cơ sở duy trì và

sản xuất hạt giống cấp tác giả

 Và là cơ sở cấp chứng chỉ hạt giống

Duy trì và sản xuất hạt giống (Maintenance and Seed Production )

 Duy trì và sản xuất hạt giống của giống TPTD chia

thành 3 giai đoạn của sản xuất hạt giống :

 Hạt tác giả,

 Hạt nguyên chủng và

 Hạt xác nhận

 Ruộng sản xuất hạt tác giả phải đảm bảo tối thiểu

biến động của các tính trạng hình thái

 Ruộng sản xuất hạt xác nhân biến đồng lớn hơn,

 Ruộng sản xuất hạt nguyên chủng nằm trung gian

hai loại trên

 Tiêu chuẩn chất lượng hạt giống mỗi cấp được

xây dựng thành tiêu chuẩn quốc gia

 Sự khác biệt giữa duy trì và sản xuất hạt

giống là số cây hoặc số bắp sử dụng,

 Nhưng số cây hay số bắp này phải đại diện

cho giống TPTD đó và

 Đủ số lượng hạt giống cho nhân tiếp theo và

cung cấp cho sản xuất

 Số cây hoặc số bắp phụ thuộc vào mức biến dị di truyền

của giống TPTD đó

 Dựa trên lý thuyết và thực tế thấy rằng 100 – 200 cây và bắp

là

 Đủ để đại diện cho OPV và đủ lượng hạt tác giả cung

cấp cho nhân tiếp theo

Breeder's seed

 Breeder's seed được sản xuất từ hạt tác giả hoặc từ hạt

tác giả gốc phải duy trì được độ thuần di truyền

 Để duy độ thuần ở mức cao nhất diện tích sản xuất nên

nhỏ và có thể quản lý được

 Để đảm bảo OPV không biến động quá trong thế hệ

nhân các tính trạng hình thái của cây và bắp

trạng số lượng có độ lệch chuẩn phải trong phạm vi ± 0.7s (standard deviation) hoặc độ lệch chuẩn chấp nhận trong phạm vị ± 3%

 Hai phương pháp sử dụng để duy trì sản xuất hạt tác giả

giống TPTD như sau

1) Thụ phấn hỗn hợp (Bulk pollination )

 Trồng khoảng 1.000 cây trồng từ hỗn hợp cân bằng hạt

F2 (của các bắp tồn trữ để nhân hạt tác giả gốc)

 Chọn 400-500 cây đúng với kiểu hình mô tả của giống,

phấn của các cây này hỗn hợp để thụ cho nhưng cây này

 Thu hoạch 100- 200 bắp với các đặc điểm đúng nguyên

bản trên các cây chọn

 Hạt của 100 – 200 bắp hỗn hợp số lượng ngang bằng

nhau tạo lập lô hạt tác giả

 Khoảng 50- 75 hạt của 1 bắp chọn cất trữ riêng để cung

cấp cho sản xuất hạt giống tác giả chu kỳ sau

2) Khối lai bắp trên hàng half-sib cách ly

(Isolated half-sib ear-to-row crossing block)

 Đây là phương pháp đơn giản và có hiệu quả để

duy trì và sản xuất hạt tác giả giống ngô TPTD

 Nó yêu cầu cách ly và

 Bắt đầu với các hạt lấy từ mỗi bắp F2 ( F2 có

100- 200 bắp) cất trữ như là hạt tác giả gốc (

hình 2)

 Hạt của mỗi bắp này trồng thành hàng mẹ ( ear –

row) trong một khối lai haf-sib

 Hàng bố trồng bằng hỗn hợp hạt của tất các bắp

với số lượng ngang bằng nhau

 Tỷ lệ trồng 1 hàng bố : 2 – 3 hàng mẹ

 Các cây hàng mẹ bẻ cờ trước khi trỗ cờ và

 Bẻ cờ tất cả các cây bố không đúng mô tả

của giống TPTD ( khoảng 20 – 30%)

 Phụ thuộc vào tỷ lệ hàng bố : mẹ sử dụng,

có thể sử dụng tác nhân thụ phấn

 Nếu rút cờ cẩn thận hàng mẹ tạo ra nhiều

hạt và chất lượng hạt tốt hơn

 Hàng bố là một chỉ thị tốt cho nhân biết biến động của

môi trường ruộng sản xuất

 Chọn lọc khử lẫn trên hàng mẹ để đảm bảo độ thuần

 Trước khi thu hoặch, 4 – 8 cây /hàng

 Xấp xỉ với 50% của bắp trên hàng đúng mô tả của giống

 Về các tính trạng cây được chọn và đánh dấu lại,

 2 đến 4 bắp tốt nhất phù hợp với đặc điểm hạt của giống

 Được chọn từ các cây đã đánh dấu trong mỗi gia đình để

thu được tổng số 100 – 200 bắp

 Hạt của các bắp này và các bắp đúng giống khác có thể

sử dụng tạo lô hạt tác giả,

 Hạt tác giả gốc và cho đánh giá mô tả giống

Foundation seed

 Nhân hạt tác giả thế hệ thứ nhất thường được coi là hạt

nguyên chủng

 Trách nhiệm sản xuất hạt nguyên chủng thường là các công ty

dưới sự trợ giúp của tác giả để duy trì độ thuần của giống

 Khử cờ 10-15% cây khác dạng trước khi trỗ cờ phun râu

 Khử lần bắp và hạt không đúng giống có thể thực hiện sau thu

hoạch

 Người sản xuất hạt giống đảm bảo dộ thuần di truyền và hình

thái thông qua quan sát kỹ lưỡng

 Sản xuất hạt nguyên chủng các tính trạng số lượng biến động

< ±1,55 hoặc trong phạm vi chấp nhận ± 5%

 Khi có yêu cầu số lượng hạt nguyên chung cao hơn có thể

nhân tiếp một thế hệ nữa

Certified seed

 Hạt xác nhân là thế hệ nhân hạt cuối cùng

 Certified seed is the last stage in the seed m

 Hạt xác nhận nhân từ hạt nguyên chủng

 Khử lần 5% cây khác dạng trước khi trỗ cờ, phun

râu và bắp hạt khác dạng sau thu hoạch

 Độ lệch chuẩn của tính trạng số lượng của lô sản

xuất không vượt quá ± 1.96s (standard

deviation) phạm vi chấp nhận ± 8%

 Nếu yêu cầu hạt tác giả không phù hợp

về số lượng với các bắp chọn được,

cũng có thể sử dụng hạt ở các bắp xác thực di truyền ở các cây đã chọn nhưng không sử dụng như hạt gốc của hạt tác giả

 Một mẫu đại diện của các bắp chọn

cũng như bắp từ các cây đúng giống

thụ phấn bằng tay có thể sử dụng để

đánh giá giống TPTD

Tiêu chuẩn cách ly trong sản xuất hạt giống (Isolation standards for seed production)

suy thoái giống

 Cách ly không gian hoặc thời gian

 Cách ly không gian với sản xuất hạt tác

giả là 300 m, và sản xuất hạt nguyên chủng và xác nhận là 200m

phụ thuộc vào hướng gió và tốc độ gió thời kỳ trỗ cờ, phun râu

 Kế hoạch sản xuất phù hợp để cung cấp đủ

lượng hạt giống cho các bước nhân tiếp theo

và cung cấp cho sản xuất

 Căn cứ vào lượng hạt giống xác nhân yêu

cầu để xây dựng kế hoặch nhân hạt tác giả

và nguyên chủng

 Mô hình sản xuất hạt xác nhận và số thế hệ

nhân được hạt xác nhân

 Yêu cầu đất đai cho sản xuất dựa trên năng

suất của mỗi cấp hạt giống

 Khoảng thời gian thực hiện một lần nhân