Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển và chịu hạn của một số giống ngô lai mới tại trường đại học nông lâm thái nguyên

MỤC TIÊU Chọn được các giống ngô lai có khả năng chịu hạn, sinh trưởng, phát triển tốt, phù hợp với điều kiện sinh thái của tỉnh Thái Nguyên.. Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triể

TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP BỘ

1 THÔNG TIN CHUNG

Tên đề tài:

“Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển và chịu hạn của một

số giống ngô lai mới tại trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên”

Mã số: B2009-TN03-29

Chủ trì: TS Phan Thị Vân

Cơ quan thực hiện: Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên

Tổ chức phối hợp: Viện nghiên cứu ngô

Cá nhân tham gia:

- Th.S Lê Thị Kiều Oanh - Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên

- Th.S Hoàng Kim Diệu - Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên

- KS Đinh Công Phương - Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên Thời gian thực hiện: Tháng 2 năm 2009 đến tháng 12 năm 2010

2 MỤC TIÊU

Chọn được các giống ngô lai có khả năng chịu hạn, sinh trưởng, phát triển tốt, phù hợp với điều kiện sinh thái của tỉnh Thái Nguyên

3 NỘI DUNG CHÍNH

- Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển của các giống thí nghiệm

- Nghiên cứu khả năng chịu hạn của các giống thí nghiệm

- Đánh giá khả năng thích nghi của giống ưu tú trong mô hình trình diễn

4 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

4.1 Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển của các giống thí nghiệm

Kết quả nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển của các giống thí nghiệm vụ Xuân và Thu Đông 2009, đã chọn được giống KK09-2, KK09-9, KK09-1 và KK09-13 có năng suất thực thu cao hơn so với giống đối chứng 1

ở cả 2 vụ, trong đó giống KK09-1 là giống có năng suất ổn định nhất, vụ Xuân đạt năng suất thực thu 89,56 tạ/ha, cao hơn so với cả 2 giống đối chứng,

vụ Thu Đông đạt năng suất 78,24 tạ/ha, cao hơn so với đối chứng 1 và tương đương đối chứng 2 ở mức tin cậy 95%

4.2 Nghiên cứu khả năng chịu hạn của các giống thí nghiệm

Kết quả nghiên cứu khả năng chịu hạn của các giống thí nghiệm cho thấy: Giống KK09-1 và KK09-2 là hai giống có khả năng chịu hạn tốt so với các giống tham gia thí nghiệm có các chỉ tiêu nông học suy giảm ít hơn trong điều kiện không tưới khi gặp hạn, có khả năng giữ nước tốt, sau 36h, khả năng giữ nước đạt 20,86 – 28,39%, chỉ số hạn đạt 14,38 và 9,96

4.3 Xây dựng mô hình trình diễn với giống ưu tú

Mô hình trình diễn được tiến hành với giống KK09-1, kết quả cho thấy, giống KK09-1 có khả năng thích ứng tốt với điều kiện sinh thái của Thái Nguyên Năng suất thực thu của giống KK09-1 tại mô hình trình diễn đạt 83,86 tạ/ha, cao hơn so với đối chứng C919 (72,64 tạ/ha) ở mức tin cậy 95% và được nông dân chấp nhận đưa vào sản xuất

SUMMARY OF RESEARCH RESULT

OF SCIENCE AND TECHNOLOGY PROJECT AT MINITRY LEVEL

1 GENERAL INFORMATION

Project title: Studying the growth and development ability and drought

tolerant capacity of several neew corn varieties at Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry

Code number: B2009-TN03-29

Project leader: TS Phan Thị Vân

Implementing agency: Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry

Cooperative institution: Corn research institute

Participants of the research team:

- MSc Lê Thị Kiều Oanh - Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry

- MSc Hoàng Kim Diệu - Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry

- Bsc Đinh Công Phương - Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry

Project duration: From Feb 2009 to Dec 2010

2 OBJECTIVE

To select new corn varieties that can tolerate to drought condition, grow and develop well and is suitable with ecological conditions of Thai Nguyen province

3 MAIN CONTENTS

To study the growth and development of the trialed corn varieties

To study drought tolerant capacity of trialed corn varieties

To assess adaptability of the best corn varieties selected in the demonstration plots

4 RESULTS OF THE EXPERIMENT

4.1 To study the growth and development of the trialed corn varieties

Results of studying the growth and development abilities of all tested varieties in the Spring and Autum – Winter crops of 2009 have shown the

varieties KK09-2, KK09-9, KK09-1 and KK09-13 having a higher actual yield as compared to the control 1 in both cultivation crops The KK09-1 variety obtains the most stable yield It got the yield of 89.56 quintals/ha in the Spring, which is higher even compared to the control 2 In Autumn-Winter crop, it got the yield of 78.24 quintals/ha that is higher as compared to the control 1 and is the same as the control 2 at 95% confident level

4.2 To study drought tolerant capacity of trialed corn varieties

The varieties: KK09-1 and KK09-2 are two varieties that show the highest drought tolerant level as compared to the other tested varieties in the trial These two varieties have a lower reduction of agricultural coefficients in the condition of no irrigation when drought happened and have a better water holding capacity, after 36 hours the water holding capacity still maintained at 20.86 – 28.39%, The drought index was 14.38 and 9.96 for these two varieties respectively

4.3 Assessment of adaptability of the best convarieties selected

A demonstration plot was established for the KK09-1 variety and the results show that this variety was well adopted with Thai Nguyen’s ecological conditions The actual harvested yield of KK09-1 in the demonstration plot was 83.86 quintals/ha that was higher compared to that of the control, C919 (72.64 quintals/ha) at the 95% confident level and that has been accepted by farmers in the region

MỞ ĐẦU

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Cây ngô (Zea mays L.) là cây lương thực quan trọng thứ hai sau cây lúa trong sản xuất nông nghiệp của nhiều nước trên thế giới, đặc biệt là các nước

ở khu vực Châu Á Năm 2009 diện tích trồng ngô của Châu Á là 52,9 triệu ha, chiếm 33,2% diện tích trồng ngô trên thế giới, nhưng năng suất chỉ đạt 44,2 tạ/ha, thấp hơn năng suất của Châu Âu và Châu Mỹ (năm 2009, năng suất ngô của Châu Âu là 60,8 tạ/ha và Châu Mỹ là 70,8 tạ/ha)[34] Những yếu tố chính hạn chế đến năng suất của khu vực Châu Á là chế độ dinh dưỡng và điều kiện ngoại cảnh bất thuận, đặc biệt là hạn và rét Sự xuất hiện thường xuyên của hạn hán đã ảnh hưởng rất lớn đến sản xuất ngô của hầu hết các nước trong khu vực này

Hạn đang là vấn đề toàn cầu và song hành cùng quá trình biến đổi khí hậu Trong sản xuất nông nghiệp, hạn xảy ra trong thời gian canh tác làm giảm đáng kể năng suất các loại cây trồng Chính vì vậy, việc tìm ra các giống cây trồng có khả năng duy trì năng suất trong điều kiện hạn là vấn đề luôn được các nhà khoa học nông nghiệp hiện nay quan tâm Những giống cây trồng chịu hạn sẽ góp phần đáng kể vào việc giảm rủi ro trong sản xuất Những năm gần đây, thực trạng khan hiếm nước đã làm ngành nông nghiệp thế giới mỗi năm thất thu hàng tỉ USD do sản lượng thu hoạch giảm Theo dự báo của các nhà khoa học, mức tổn thất này sẽ tiếp tục tăng trong thời gian tới Theo số liệu điều tra của CIMMYT, trên thế giới hàng năm, hạn gây tổn thất khoảng 8,8 triệu tấn ngô hạt ở vùng nhiệt đới thấp, khoảng 7,7 triệu tấn ở vùng cận nhiệt đới và khoảng 3,9 triệu tấn ở vùng núi cao Như vậy thế giới bị tổn thất khoảng 20,4 triệu tấn ngô do hạn, chiếm 17% tổng sản lượng (Edmeades và Deutsch, 1994)[33] Năm 2006, sản lượng bắp của Mỹ giảm 5% là do thiếu nước trong sản xuất làm đất đai khô cằn Trong khi đó, do khô hạn mùa vụ trồng ngô bị chậm lại ở Argentina Tổ chức

Lương Nông thế giới (FAO) cảnh báo nguy cơ thiếu lương thực sẽ xảy ra ở các nước nghèo do thời tiết khô nóng làm giảm sản lượng thu hoạch vì vậy giá lương thực sẽ tiếp tục tăng lên

Việt Nam là nước nằm trong khu vực Châu Á, sản xuất nông nghiệp của Việt Nam, đặc biệt là các tỉnh trung du và miền núi phía Bắc bị chi phối nặng

nề bởi điều kiện ngoại cảnh như hạn , rét, lũ lụt Đây là vùng chịu ảnh hưởng mạnh nhất của gió mùa đông bắc nên nhiệt độ và lượng mưa rất thấp Lượng mưa hàng năm chỉ đạt 1200-1600mm, thấp hơn trung bình của cả nước Mùa khô ẩm độ chỉ đạt 20-32%, có thời kỳ chỉ đạt 13-15%, thấp hơn độ ẩm cây héo, đó chính là mối hiểm họa cho sản xuất nông nghiệp ở đây (Nguyễn Thế Đặng và cs, 2003) [7] Ở những vùng canh tác phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên, hạn đã thường xuyên xảy ra Hạn là yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển và năng suất của hầu hết các loại cây trồng với tần suất ngày càng tăng Chính vì những lý do trên mà các nhà chọn tạo giống cây trồng trên thế giới cũng như Việt Nam đang tập trung nỗ lực hạn chế ảnh hưởng của hạn đến sản xuất bằng cách tạo ra giống có khả năng chịu hạn

Ở Việt Nam có đến 70% diện tích trồng ngô phụ thuộc vào nước trời cho nên nguy cơ bị hạn rất lớn Chính vì vậy, tuyển chọn các giống ngô

có tiềm năng suất cao và chịu hạn là hướng ưu tiên hàng đầu của các nhà nghiên cứu ngô hiện nay Xuất phát từ thực tiễn trên chúng tôi đã tiến hành

đề tài:

“Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển và khả năng chịu hạn của một số giống ngô lai mới tại trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên”

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

- Chọn được các giống ngô lai có khả năng chịu hạn, sinh trưởng, phát

triển tốt, phù hợp với điều kiện sinh thái của tỉnh Thái Nguyên

3 YÊU CẦU

- Nghiên cứu đặc điểm hình thái của các giống ngô thí nghiệm

- Nghiên cứu khả năng chống chịu sâu bệnh của các giống ngô thí nghiệm

- Theo dõi các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống ngô thí nghiệm

- Nghiên cứu một số chỉ tiêu chịu hạn của các giống ngô thí nghiệm

- Nghiên cứu sự thay đổi một số chỉ tiêu hình thái và năng suất của các giống thí nghiệm trong điều kiện không tưới so với điều kiện có tưới

- Theo dõi một số đặc điểm nông học của giống ưu tú trong mô hình trình diễn

4 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

4.1 Ý nghĩa khoa học

- Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở khoa học lựa chọn giống ngô lai

có tiềm năng năng suất cao, chịu hạn tốt phù hợp với điều kiện sinh thái của vùng khô hạn

- Kết quả nghiên cứu của đề tài là luận cứ quan trọng chứng minh khả năng tạo năng suất và khả năng chịu hạn ở ngô

- Kết quả nghiên cứu của đề tài là tài liệu quan trọng phục vụ cho học tập và nghiên cứu của sinh viên

4.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Đề tài đã chọn được giống KK09-1 có tiềm năng năng suất cao, khả năng chống chịu tốt phù hợp với điều kiện sinh thái của tỉnh Thái Nguyên

Chương 1

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI

Giống là tư liệu sản xuất có vai trò rất quan trọng góp phần nâng cao năng suất và sản lượng cây trồng Khả năng thích ứng của giống với các điều kiện sinh thái rất khác nhau Vì vậy, trong chọn tạo giống mới, khảo nghiệm và đánh giá các đặc tính nông sinh học của các giống mới được xem là một giai đoạn quan trọng để xác định được giống phù hợp với các vùng sinh thái Trong khảo nghiệm, các nhà khoa học thường bắt đầu từ việc đánh giá các đặc tính sinh học, đánh giá sự sinh trưởng, phát triển, tiềm năng năng suất, khả năng chống chịu sâu bệnh và khả năng thích ứng của giống với các điều kiện bất lợi

Tiến bộ nổi bật của ngành sản xuất ngô trên thế giới những năm cuối thế kỷ

20 là ứng dụng ưu thế lai để tạo ra các giống ngô lai mới năng suất cao hơn so với thế hệ trước Đặc biệt các giống ngô thế hệ mới có ưu điểm là có khả năng chống chịu tốt hơn với điều kiện ngoại cảnh bất thuận như hạn, rét, đất nghèo dinh dưỡng Tuy nhiên việc tăng cường khả năng chống chịu với điều kiện ngoại cảnh bất thuận, đặc biệt là chịu hạn thông qua quá trình lai tạo là vấn đề rất phức tạp, vì có rất nhiều hệ thống sinh lý, sinh hóa cũng như đặc điểm hình thái liên quan đến khả năng chịu hạn của ngô Trong chọn giống ngô chịu hạn, các tính trạng chiều cao cây, chiều cao đóng bắp, khoảng cách tung phấn, phun râu,

số hạt/hàng, năng suất biểu hiện sự khác biệt rất rõ trong điều kiện thiếu nước Chính vì vậy để lựa chọn được các giống ngô có khả năng chịu hạn tốt, đề tài quan tâm đến những vấn đề liên quan đến các tính trạng trên

1.2 CÁC GIỐNG NGÔ LAI VÀ ĐÁNH GIÁ ƯU THẾ LAI Ở NGÔ

1.2.1 Các giống ngô lai (Hybrid maize)

Ngô lai là kết quả của ứng dụng ưu thế lai trong tạo giống hay nói cách khác đây là kết quả của tác động gen trội (Ngô Hữu Tình và cs, 1997)[17]

Ngô lai là một thành tựu khoa học nông nghiệp cực kỳ quan trọng trong nền kinh tế thế giới, là cuộc “cách mạng xanh” của nửa thế kỷ XX Giống ngô lai

sử dụng hiệu ứng trội và siêu trội trong quá trình chọn tạo giống; giống có nền

di truyền hẹp, thích ứng hẹp; năng suất và độ đồng đều cao, hạt giống chỉ sử dụng được một đời F1, giá thành giống đắt

Ngô lai được chia thành hai nhóm: Giống lai không quy ước (Nonconventional hybrid) và giống lai quy ước (Conventional hybrid) (Viện nghiên cứu ngô, 1996)[24]

* Giống ngô lai không quy ước (Nonconventional hybrid)

Giống ngô lai không quy ước là giống ngô được tạo ra khi có ít nhất bố hoặc mẹ không phải là dòng thuần

Các giống lai không quy ước có thể là:

+ Giống x Giống: Giống lai giữa các giống thường cho năng suất cao

15 – 18% so với giống thụ phấn tự do có cùng thời gian sinh trưởng

+ Dòng x Giống (lai đỉnh): Cho năng suất cao hơn 25 – 30% so với giống thụ phấn tự do có cùng thời gian sinh trưởng

+ Lai đơn x giống (lai đỉnh kép): Cho năng suất cao hơn 20 – 30% so với giống thụ phấn tự do có cùng thời gian sinh trưởng,

1997 vì chương trình ngô lai Việt Nam lúc đó mới bắt đầu Đó là những giống như LS-3, LS-4, LS-7, LS-8

* Giống ngô lai quy ước (Conventional hybrid)

Là giống ngô tạo ra bằng cách lai các dòng thuần với nhau, loại giống lai này phụ thuộc số dòng thuần tham gia Đây là phương thức sử dụng có hiệu quả nhất của hiện tượng ưu thế lai, do đó lợi dụng được hiệu ứng trội và hiệu ứng siêu trội khi lai các dòng tự phối đời cao với nhau Các giống lai quy ước có thể là lai đơn, lai đơn cải tiến, lai ba, lai ba cải tiến, lai kép

+ Lai đơn: Là giống tạo ra giữa 2 dòng thuần, (A x B) trong đó A, B là dòng thuần Một số giống ngô lai đơn có năng suất cao, phẩm chất tốt được sử dụng phổ biến trong sản xuất như LVN 10, LVN4, LVN20, LVN99

+ Lai đơn cải tiến: Lai đơn cải tiến (A x A’) x B hoặc (A x A’) x (B x B’), trong đó A, B là dòng thuần, A’, B’ là các dòng chị em với A, B

+ Lai ba: Lai giữa giống lai đơn và một dòng tự phối, [(A x B) x C] trong đó A, B, C là dòng thuần

+ Lai ba cải tiến: Là giống lai tạo ra giữa một giống lai đơn với một tổ hợp lai giữa các dòng chị em, [(A x B x (C x C’)] trong đó A, B, C, C’ là dòng thuần, C, C’ là dòng chị em

+ Lai kép: Lai giữa hai giống lai đơn, [(A x B) x (C x D)], trong đó A,

B, C, D là dòng thuần

Hiện nay nhiều giống ngô lai quy ước được sử dụng rất rộng rãi trong sản xuất như: LVN-10, DK-888, LVN-98, LVN-4, LVN-17, C-919, LVN-23 (ngô rau), LVN-24…

1.2.2 Đánh giá ưu thế lai ở ngô

1.2.2.1 Khái niệm ưu thế lai

Ưu thế lai là sự tăng cường về sức sống, khả năng phát triển, khả năng thích ứng, khả năng sinh sản của con lai thế hệ thứ nhất so với dạng bố mẹ Khi lai các dòng tự thụ phấn hoặc cận phối với nhau (đặc biệt là các dòng đã đạt tới mức cận phối tối thiểu) con lai thế hệ thứ nhất luôn luôn đồng

nhất, có sức sống và năng suất cao hơn hẳn bố mẹ Từ thế hệ thứ hai trở đi, tính ưu việt đó giảm đi nhanh chóng, mất dần ở các thế hệ tiếp theo

1.2.2.2 Phân loại ưu thế lai

* Trong chọn giống có ba loại ưu thế lai:

+ Ưu thế lai sinh sản: Ở cây lai, các cơ quan sinh sản phát triển tốt hơn,

độ hữu dục cao hơn dẫn đến năng suất hạt và quả tốt hơn bố mẹ

+ Ưu thế lai sinh dưỡng: Biểu hiện ở cây lai sự phát triển của các bộ phận sinh dưỡng mạnh hơn bố mẹ

+ Ưu thế lai thích ứng: Biểu hiện ở cây lai sức sống cao hơn, khả năng chống chịu cao hơn bố mẹ trong các điều kiện ngoại cảnh bất lợi

* Căn cứ về tính trạng, ưu thế lai được phân loại như sau:

- Ưu thế lai về hình thái: Biểu hiện qua sức mạnh phát triển trong thời gian sinh trưởng và phát triển như tầm vóc cây, số lá…

- Ưu thế lai về năng suất: Biểu hiện quan trọng nhất của giống ngô lai đối với sản xuất đại trà là ưu thế lai về năng suất như: tỷ lệ hạt/bắp, khối lượng hạt, chiều dài bắp, số bắp/cây… Theo Richey (1927) ưu thế lai về năng suất ở cây ngô với giống lai đơn giữa các dòng có thể đạt từ 193% - 263% so với trung bình bố mẹ (Trần Hồng Uy, 1985)[19]

- Ưu thế lai thích ứng: Biểu hiện thông qua khả năng chống chịu với điều kiện bất thuận như hạn, rét, sâu bệnh…

- Ưu thế lai về sinh lý, sinh hóa: Là sự tăng cường biểu hiện quá trình trao đổi chất (Nguyễn Văn Cương, 1995) [4]

Khi lai hai vật liệu với nhau có thể thu được cây lai với 3 mức độ biểu hiện: tốt hơn hẳn so với bố mẹ, đạt mức trung bình giữa bố và mẹ, kém hơn

so với bố mẹ Theo Xôcôlôp (1995) chỉ có 37% số tổ hợp có năng suất cao hơn bố mẹ, 46% số tổ hợp bằng mức trung gian của bố mẹ, 17% số tổ hợp thấp hơn bố mẹ(Trần Văn Minh, 2004)[11]

Ưu thế lai ở ngô thể hiện rất rõ khi lai giữa các giống và khi lai giữa các dòng tự phối Kết quả nghiên cứu ở nhiều nước cho thấy trong điều kiện tương tự, ngô lai giữa các giống tăng năng suất 10-20%, giống lai giữa các dòng thuần tăng năng suất 20-30% so với các giống địa phương tốt nhất

1.2.2.3 Các chỉ tiêu đánh giá ưu thế lai

Ưu thế lai có thể biểu thị bằng ba cách, tùy thuộc vào mục đích được sử dụng để so sánh năng suất của con lai: Ưu thế lai trung bình là so sánh con lai với năng suất trung bình của bố mẹ, ưu thế lai thực (so với bố mẹ tốt nhất) và

ưu thế lai chuẩn (so với giống tiêu chuẩn)

- Ưu thế lai trung bình (heterosis) còn gọi là ưu thế lai giả định: Là sự hơn hẳn của con lai so với giá trị trung bình của bố mẹ Ưu thế lai trung bình được tính bằng công thức sau:

100 2

2 (%)

2 1

2 1 1

x P P

P P F

+

−

=

Trong đó: Hm: Ưu thế lai trung bình

F1: Giá trị trung bình của tính trạng ở cây lai F1

- Ưu thế lai thực (heterobetiosis): Là sự hơn hẳn của con lai so với bố hoặc mẹ tốt nhất một tính trạng nào đó

Trong đó: HB: Ưu thế lai thực

F1: Giá trị trung bình của tính trạng ở cây lai F1

PB: Chỉ giá trị tương ứng của bố hoặc mẹ tốt nhất

- Ưu thế lai chuẩn (standar heterosis): Biểu thị tính ưu việt của con lai

về một hay một số tính trạng nào đó so với giống thường dùng tốt nhất ở một vùng nhất định

100

P

P F H

B

B B

−

=

(%) 100

S

S F

Trong đó:

Hs: Ưu thế lai chuẩn F1: Chỉ giá trị tính trạng cần quan tâm của con lai F1 P1, P2: Chỉ giá trị tính trạng tương ứng của bố mẹ đem lại

PB: Chỉ giá trị tương ứng của bố hoặc mẹ tốt nhất S: Chỉ giá trị tính trạng của giống chuẩn tốt nhất của vùng

* Ưu thế lai có thể có giá trị dương (F1 tốt hơn bố hoặc mẹ hoặc giống chuẩn)

* Ưu thế lai có thể có giá trị âm (F1 thấp hơn bố hoặc mẹ hoặc giống chuẩn về chiều cao cây, thời gian sinh trưởng )

Đối với cây giao phấn, ưu thế lai được tạo ra từ các tổ hợp lai của các dòng thuần cho nên khi đánh giá ưu thế lai của chúng chỉ cần dựa vào công thức tính của ưu thế lai chuẩn (Nguyễn Đức Lương và cs, 1999)[10]

1.2.2.4 Cơ sở di truyền của ưu thế lai

Để sử dụng tối đa hiệu ứng ưu thế lai, cần hiểu rõ về cơ sở di truyền của

ưu thế lai Tuy nhiên, qua nhiều năm nghiên cứu và ứng dụng vẫn chưa có một cơ sở lý thuyết thống nhất và trọn vẹn về ưu thế lai Hiện tại vẫn tồn tại nhiều giả thuyết, mỗi giả thuyết chỉ giới hạn bởi những kết quả thực nghiệm nhất định Ưu thế lai có thể là kết quả của trội hoàn toàn và không hoàn toàn (siêu trội), tương tác giữa các gen (ức chế), tương tác giữa tế bào chất của mẹ

và nhân của bố hoặc có thể tổ hợp tất cả các yếu tố trên

Về bản chất, ưu thế lai là một biểu hiện phức tạp không thể giải thích được khi dựa vào một nguyên nhân đơn lẻ nào Hai giả thuyết quan trọng có ý nghĩa ứng dụng thực tế nhất là giả thuyết tính trội và siêu trội Để tạo ra giống lai có ưu thế lai cao, nguồn bố mẹ phải đa dạng, xa nhau về di truyền và thuộc các nhóm ưu thế lai khác nhau

* Giả thuyết tính trội: Theo giả thuyết tính trội, ưu thế lai là kết quả tác động và tương tác của alen trội có lợi Dị hợp tử không cần thiết chừng nào bố

mẹ của con lai có tối đa số alen trội kết hợp với nhau hay bổ sung tính trội (tác động tích lũy các gen trội có lợi)

Ví dụ: AAbbCCdd x aaBBccDD

AaBbCcDd (F1) Nếu a, b, c, d là các gen gây hại thì các alen trội A, B, C, D sẽ có tác dụng nâng cao sức sống Do tác động cộng gộp của các gen trội không alen cùng quy định một tính trạng hoặc do tác động bổ sung của hai gen trội A-B- làm phát sinh tính trạng mới Các gen xấu dù trội hay lặn nếu ở trạng thái đồng hợp tử làm xuất hiện tính trạng xấu, nếu ở trạng thái dị hợp tử sẽ khắc phục được hiện tượng này.Vấn đề quan trọng nhất mà giả thuyết này đề ra cho công tác chọn tạo giống là từ các dạng ưu thế lai việc tìm ra các cá thể có kiểu gen trội đồng hợp tử rất khó khăn

* Giả thuyết siêu trội: Đối với giả thuyết siêu trội, dị hợp tử là cần thiết

để tạo nên ưu thế lai Trạng thái dị hợp tử vượt hiệu ứng của gen trội; kiểu hình của thể dị hợp tử ưu việt hơn kiểu hình thể đồng hợp tử

Thuyết này giải thích sự suy yếu của các dòng cận phối là do tích lũy các gen lặn cũng như gen trội ở trạng thái đồng hợp tử đều yếu hơn, kém ưu việt hơn kiểu gen ở trạng thái dị hợp tử Thuyết siêu trội giải thích ưu thế lai như tích lũy các gen ở trạng thái dị hợp tử làm tăng tính trội, ảnh hưởng đến sức sống vượt xa bất cứ tác dụng của một loại alen đồng hợp tử nào

1.3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ

1.3.1 Kết quả nghiên cứu chọn tạo giống ngô trên thế giới

Thành công về tăng năng suất và sản lượng ngô trên thế giới trong những năm qua là kết quả của những công trình nghiên cứu trong nhiều năm

của các nhà khoa học Năm 1493, cây ngô được đưa về Tây Ban Nha và bắt đầu mang lại nền văn minh cho châu Âu Tuy nhiên các kết quả nghiên cứu ở Châu Âu thời kỳ này cũng không khác gì mà những người dân da đỏ là làm Đến năm 1716, Cotton Matther là người đầu tiên nghiên cứu thí nghiệm

về giới tính của ngô, ông đã quan sát thấy sự thụ phấn chéo ở cây ngô Tám năm sau Cotton Matther, Paul Dudley đã đưa ra nhận xét về giới tính của ngô

và cho rằng gió đã giúp ngô thực hiện quá trình thụ phấn

Việc phát minh, nghiên cứu, chọn tạo ra các giống ngô lai là một trong những thành tựu cực kỳ quan trọng trong nền kinh tế thế giới Nhiều giống ngô lai được tạo ra đã ngay lập tức chiếm được vị trí quan trọng và thay thế dần các giống ngô địa phương có năng suất thấp Ngô lai đã tạo ra bước nhảy vọt về sản lượng trước lúa mỳ nhiều thập kỷ

Hiện tượng ưu thế lai ở cây ngô được các nhà khoa học quan tâm từ rất sớm Thực hành tạp giao đầu tiên ở ngô với mục đích nâng cao năng suất hạt được thực hiện bởi John Lorain (năm 1812), ông đã nhận thấy rằng việc trộn lẫn các loài ngô khác nhau như người da đỏ đã làm sẽ cho năng suất ngô cao hơn Tuy nhiên người đầu tiên đưa ra lý thuyết về hiện tượng ưu thế lai là Charles Darwin vào năm 1871 Bằng cách nghiên cứu các cá thể giao phối và

tự phối ở nhiều loài khác nhau như đậu đỗ, ngô, ông nhận thấy sự hơn hẳn của các cây giao phấn với các cây tự thụ phấn về chiều cao, tốc độ nẩy mầm của hạt, số quả trên cây, chống chịu với điều kiện bất thuận và năng suất hạt Sử dụng ưu thế lai trong chọn tạo giống ngô được Wiliam Janes Beal người Mỹ bắt đầu nghiên cứu từ năm 1877, kết quả cho thấy những cặp lai thu được hơn hẳn so với bố mẹ về năng suất bình quân 25%

George Harrison Shull là nhà khoa học dẫn chứng và nêu khái niệm về

ưu thế lai hoàn chỉnh trên ngô Năm 1904, ông đã tiến hành thí nghiệm tự thụ cưỡng bức trên cây ngô để tạo dòng thuần và sử dụng dòng thuần để lai tạo các giống ngô lai mới Năm 1913, nhà khoa học này đã chính thức đưa ra

thuật ngữ “Heterosis” để chỉ ưu thế lai, những công trình nghiên cứu về ngô

lai của Shull đã đánh dấu cho chương trình chọn tạo giống ngô trên thế giới (Hallauer, 1988) [36] Song ảnh hưởng lớn nhất đến các nhà chọn tạo giống ngô sau này phải kể đến Edward Marray East, ông là nhà khoa học đã sử dụng thành công ưu thế lai trong chọn tạo giống ngô và đưa ra phương pháp lai kép vào năm 1917

Năm 1917, Jones đã đề xuất sử dụng giống ngô lai kép trong sản xuất

để hạ giá thành hạt giống, thành công của sử dụng hạt giống ngô lai kép đã tạo điều kiện cho cây ngô lai phát triển mạnh mẽ ở Mỹ và một số nước phát triển trên thế giới Năm 1966, Trung tâm Cải tiến giống ngô và lúa mì Quốc tế (CIMMYT) được thành lập tại Mexico, đây là nơi nghiên cứu về ngô, lúa mì tại các nước đang phát triển Hơn 30 năm hoạt động Trung tâm đã góp phần đáng kể vào việc xây dựng, phát triển và cải tiến hàng loạt vốn gen, quần thể

và giống ngô trên 80 quốc gia trên thế giới

Dòng thuần là nguyên liệu được sử dụng trong chọn tạo giống ngô lai cũng được chú trọng Theo điều tra của Bauman năm 1981 [26], ở Mỹ các nhà tạo giống đã sử dụng 15% quần thể có nguồn di truyền rộng, 16% quần thể có nền di truyền hẹp, 14% quần thể của các dòng ưu tú, 39% tổ hợp lai của các dòng ưu tú và 17% quần thể hồi giao để tạo dòng

Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai là vấn đề quan trọng trong chiến lược phát triển nông nghiệp của mỗi quốc gia Sản phẩm ngô lai không những phục vụ cho nhu cầu trong nước mà còn được xem là sản phẩm hàng hóa Một sự kiện đáng lưu ý trong sản xuất ngô thế giới trong 10 năm qua là việc nghiên cứu và sử dụng ngô chuyển gen trong sản xuất Với việc ứng dụng công nghệ gen người ta có thể chuyển các gen có lợi sang cây ngô để tạo ra giống ngô như mong muốn như gen chống sâu bệnh, chịu hạn, chịu lạnh, chịu mặn Năm 1997 ngô được chuyển gen kháng sâu đục thân và thuốc trừ cỏ bắt đầu được trồng ở Mỹ và Canada, đến năm 2007 toàn thế giới

đã có 114,3 triệu ha cây trồng chuyển gen được trồng ở 23 nước, trong đó ngô chuyển gen chiếm 25% diện tích

Hiện nay nghiên cứu chọn tạo giống ngô mới bằng kỹ thuật cao đang phát triển và có nhiều triển vọng trong tương lai như ứng dụng kỹ thuật nuôi cấy bao phấn invitro vào công tác chọn tạo dòng thuần, thụ tinh trong ống nghiệm đã để khôi phục nguồn gen trong tự nhiên, sử dụng súng bắn gen và

chuyển gen thông qua vi khuẩn A tumefaciens, ứng dụng các kỹ thuật RAPD,

SSP để phân tích đa dạng di truyền và phân nhóm ưu thế lai của giống (Trần Thị Thêm, 2006) [15]

Các giống ngô có thời gian sinh trưởng ngắn cũng được nghiên cứu và chọn tạo bằng nhiều phương thức khác nhau vì rút ngắn thời vụ và hạ giá thành sản xuất, trong đó nổi bật là việc chiếu xạ gamma

Bên cạnh việc chọn tạo giống ngô có năng suất cao, phù hợp với điều kiện sản xuất, các chuyên gia còn chú trọng đến nghiên cứu phát triển các giống ngô chất lượng cao Vào những thập niên 80, 90 của thế kỷ 20 do có sự cải tiến hệ thống gen opaque-2 đã nâng cao tỷ lệ lyzin và tryptophan cao gấp

2 lần ngô thường đã mở ra triển vọng phát triển giống ngô chất lượng protein cao (QPM) Các nhà nghiên cứu đã và đang sử dụng phương pháp đánh dấu AND giúp việc chuyển gen chất lượng protein cao vào giống ngô thường ưu tú tại địa phương Cuộc cách mạng về ngô QPM được CIMMYT

và một số nước nghiên cứu Bước đầu tạo thành công ở Mỹ, Nam Phi và Brazil Ngô QPM được đưa vào sản xuất sẽ đem lại hiệu quả vô cùng to lớn khi dùng làm thức ăn chăn nuôi và làm lương thực cho con người Ở Châu Á, có ba nước đang có chương trình phát triển ngô QPM là Trung Quốc, Ấn Độ, Việt

Nam (Trần Hồng Uy và cs, 2002) [22]

1.3.2 Kết quả nghiên cứu chọn tạo giống ngô ở Việt Nam

Trong những năm gần đây sản xuất ngô tại Việt Nam đã có sự tăng trưởng mạnh về cả diện tích, năng suất và sản lượng nhưng do nhu cầu tiêu dùng và xuất khẩu ngày càng tăng nên nghiên cứu, phát triển sản xuất ngô trở lên cấp thiết hơn

Việt Nam tiếp cận với ngô lai không phải là muộn, ngay từ những năm

60 chúng ta đã sử dụng ngô lai vào sản xuất Nhưng do điều kiện chiến tranh kéo dài nên nghiên cứu về cây ngô bắt đầu muộn hơn so với các nước trong khu vực, năm 1973 nước ta mới có những định hướng phát triển ngô ở Việt Nam (Trần Hồng Uy, 2001) [22] Mặt khác do vật liệu khởi đầu của chúng ta còn nghèo nàn và không phù hợp, vì vậy ngô lai đã không phát huy được vai trò của nó Phải đến những năm đầu của thập kỷ 90 công tác chọn tạo giống ngô lai được các nhà khoa học coi là nhiệm vụ chiến lược chủ yếu, góp phần đưa cây ngô nước ta đứng vào hàng ngũ những nước phát triển ở Châu Á Trong 20 năm qua công tác chọn tạo giống ngô ở Việt Nam đã được

triển khai theo các nội dung sau đây:

- Thu thập, bảo tồn các giống ngô địa phương

- Thu thập nghiên cứu các giống ngô nhập nội

- Nghiên cứu phục tráng các giống ngô địa phương tốt

- Nghiên cứu chọn tạo các giống ngô thụ phấn tự do (TPTD)

- Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai

- Ứng dụng những tiến bộ kỹ thuật công nghệ sinh học trong tạo giống ngô Kết quả nghiên cứu chọn tạo giống ngô mới phục vụ sản xuất đạt được luôn gắn liền với chương trình nghiên cứu khoa học công nghệ của Đảng và Chỉnh phủ, thể hiện qua những đề tài nghiên cứu phù hợp với từng giai đoạn phát triển

- Giai đoạn 1986 - 1990: Nghiên cứu chọn tạo các giống ngô có năng suất cao, phẩm chất tốt, chống chịu các điều kiện bất thuận của môi trường, phục vụ cho sản xuất ngô ở các vùng sinh thái của Việt Nam nhằm tập chung chủ yếu chọn tạo các giống ngô TPTD

- Giai đoạn 1991 - 1995: Nghiên cứu lai tạo, chọn lọc bộ giống ngô mới có thời gian sinh trưởng khác nhau, thích hợp với cơ cấu mùa vụ, các vùng sinh thái trong nước, chống chịu những điều kiện bất thuận, có năng suất cao phẩm chất tốt, đề tài đã tiếp tục cải thiện các giống TPTD, bước đầu

- Giai đoạn 1996 - 2000: Nghiên cứu chọn tạo giống cây màu, ngô rau

có năng suất cao, chất lượng tốt

- Giai đoạn 2001 - 2005: Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai thích hợp cho các vùng sinh thái; giống ngô TPTD đáp ứng nhu cầu sản xuất

Ở Việt Nam ngô là cây trồng nhập nội do đó nguồn gen phục vụ cho công tác chọn tạo giống còn hạn chế Hiện nay nước ta đã điều tra thu thập, bảo tồn và phân loại 584 nguồn nguyên liệu ngô, làm mới hạt hàng năm 180 nguồn Duy trì nghiên cứu khoảng 6000 dòng/năm từ 580 nguồn dòng hiện có (Trần Văn Minh, 2004) [12]

Từ năm 1990 đến nay công tác chọn tạo giống ngô ở Việt Nam đã thu được những thành tưu to lớn, đó là:

* Chọn tạo giống ngô thụ phấn tự do (TPTD)

- Giai đoạn năm 1991-1995 chọn tạo được 2 giống TPTD là Q2 và VN1

- Ba giống ngô TPTD khác được phép khu vực hóa là CV-1, MSB-49B

- Giống dài ngày: LVN10, HQ2000 (2004), LVN98 (2002)…

- Giống trung ngày: LVN4 công nhận năm 1999, LVN17 (1999), LVN12 (1995), T9 (2004), VN 8960 (2004), LCH9 (2004)…

- Giống ngắn ngày: LVN20 công nhận năm 1998, LVN25 (2000), LVN99 (2004), V981 (2004), LVN24 (2004), LVN25 (2004)…

Chọn tạo được hàng loạt các giống ngô lai mới có chất lượng cao, nghiên cứu chọn tạo các dòng ưu tú sử dụng trong chọn tạo giống ngô lai có hàm lượng protein cao (PQM) thông qua kỹ thuật nuôi cấy bao phấn như: C126, C130, C136, C138, C147, C155… (Bùi Mạnh Cường và cs, 2006) [5]

Thông qua việc áp dụng công nghệ sinh học trong chọn tạo giống ngô

đã xác định được 62 nguồn vật liệu có tỷ lệ tạo phôi trên 15% và tái sinh trên 12% cho công tác chọn tạo dòng bằng nuôi cấy bao phấn và đã tạo ra được 114 dòng bằng phương pháp này, một số dòng đã tham gia vào chương trình lai thử Trong vòng 7-8 năm chúng ta đã đuổi kịp các nước trong khu vực về trình độ nghiên cứu tạo giống ngô lai và đang ở giai đoạn đầu ứng dụng công nghệ cao trong chọn tạo giống ngô (công nghệ gen, nuôi cấy bao phấn, noãn) Trong giai đoạn từ 1996 đến 2002 các nhà chọn tạo giống ngô Việt Nam đã chú trọng đến việc tạo dòng thuần để tạo giống ngô lai Kết quả đã đưa ra được nhiều giống ngô lai có năng suất cao và đã đưa ra khảo nghiệm ở các vùng sinh thái khác nhau như: LVN4, LVN10, LVN17, LVN20, LVN25 Viện khoa học Kỹ thuật nông nghiệp miền Nam trong giai đoạn này cũng nghiên cứu và lai tạo ra giống ngô lai đơn V98 - 1, đây là giống ngô lai đơn ngắn ngày có tiềm năng năng suất cao chống chịu đổ gẫy, nhiễm khô vằn nhẹ (ở mức độ điểm 1 - 2), trồng được nhiều vụ trong năm, thích hợp với điều kiện sinh thái ở miền Nam Việt Nam (Phạm Thị Rịnh và cs)[13]

Bên cạnh việc tạo ra các giống ngô lai có năng suất chất lượng cao thì công tác lai tạo các giống ngô thích hợp với nhiều vùng sinh thái khác nhau với nhiều đặc tính nông học quý được các nhà nghiên cứu rất quan tâm Trong giai đoạn từ năm 1995 - 2002 nhóm nghiên cứu ngô thuộc Trung tâm Khảo nghiệm giống cây trồng Trung ương đã lai tạo giống ngô lai đơn T9 và giống ngô lai ba T7 có triển vọng sản xuất tại các tỉnh Duyên Hải Nam Trung Bộ, trong đó giống T9 đã được Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông

thôn công nhận là giống khu vực hoá tại Miền Trung tháng 9 - 2002 Năm

2000, Viện nghiên cứu ngô tiếp tục đưa ra thử nghiệm giống ngô lai HQ2000, hàm lượng Protein cao hơn hẳn ngô thông thường, đặc biệt là hai loại axit amin thường thiếu ở ngô là Lyzin và Triptophan, nhờ vậy có thể nâng cao được giá trị dinh dưỡng của ngô Năm 2005, Lưu Văn Quỳnh và cs [12] nghiên cứu tạo giống ngô lai cho vùng sinh thái đồng bằng sông Cửu Long, bước đầu tạo ra 9 tổ hợp lai có triển vọng trong sản xuất

Thông qua dự án "Phát triển giống ngô chịu hạn nhằm cải thiện thu nhập cho Nông dân vùng Đông Nam Châu Á” (AMNET), chúng ta đã thu

thập được một số nguồn nguyên liệu mới từ CIMMYT và các nước trong khu vực, bước đầu tạo ra một số tổ hợp lai có triển vọng Nhờ nguồn nguyên liệu tạo dòng khá phong phú và được thử nghiệm trong nhiều điều kiện sinh thái và mùa vụ khác nhau nên các giống ngô lai mới tạo ra đã tỏ ra có nhiều

ưu thế hơn như: chịu hạn, chống đổ, ít nhiễm sâu bệnh, chất lượng và mẫu

mã hạt tốt hơn Điển hình là các giống dài ngày, tỷ lệ 2 bắp/cây cao như LVN98, LVN145 có màu dạng hạt đẹp, thời gian sinh trưởng ngắn; một số giống ngô chịu hạn tốt, thích nghi với nhiều vùng sinh thái khác nhau như VN8960, LCH9, LVN61, LVN14

Ngoài những giống ngô lai sản xuất trong nước chúng ta còn tiến hành nhập nội thông qua liên doanh với các công ty nước ngoài để sản xuất các hạt giống ngô lai như: P11, DK222 đây là các giống ngô có ưu thế lai cao, chịu thâm canh, phù hợp với điều kiện sản xuất của Việt Nam

Cùng với quá trình nghiên cứu chọn tạo các giống ngô mới phục vụ sản xuất, biện pháp canh tác mới làm tăng năng suất và sức chống chịu của cây ngô cũng được nghiên cứu và ứng dụng

- Một trong những yếu tố mới trong sản xuất ngô đó là kỹ thuật trồng ngô vụ Đông trên đất ướt sau vụ lúa thành công ở miền Bắc, hàng ngàn ha ngô bầu được trồng trên những ruộng lúa mùa sớm đất thấp

- Chọn tạo các tổ hợp lai mới vừa có năng suất cao, vừa có khả năng chịu hạn tốt từ phương pháp lai luân giao giữa 8 dòng thuần chịu hạn: T2,T3, T4, T5, T6, T7, T8, T9 (Phan Thị Vân và cs, 2004) [23]

- Nghiên cứu mật độ, khoảng cách trồng ngô phù hợp nhằm tăng năng suất trồng ngô tại Việt Nam Theo nghiên cứu của Viện nghiên cứu ngô: có thể tăng thêm 1 triệu tấn ngô so với hiện nay nếu trồng theo khoảng cách 40 x

70 cm và đảm bảo mật độ 7 vạn cây/ha (Phan Xuân Hào, 2006) [9]

Năm 2009 giống ngô lai chọn tạo của Việt Nam chiếm 32,5% diện tích, giống nước ngoài chiếm 52,3% Số giống ngô có mặt trong sản xuất là 114 giống, trong đó 10 giống được ưa chuộng nhất là LVN10, CP888, B9698, CP999, C919, G49, B9681, P11, LVN4, CP989 với diện tích chiếm gần 73% diện tích gieo trồng, riêng giống LVN10 chiếm 25%

Khác với lúa lai, các giống ngô lai chủ yếu sản xuất trong nước, đơn vị chính tham gia sản xuất và cung ứng giống ngô lai là C.P.Group, Bioseed, SSC (Công ty Cổ phần Giống cây trồng miền Nam), NSC (Công ty Cổ phần Giống cây trồng Trung ương), Syngenta, Monsanto và Viện nghiên cứu ngô với thị phần được thể hiện ở biểu đồ 1.1

Nguồn: Báo cáo hiện trạng ngành giống cây trồng Việt Nam 2007 [1]

C.P.Group 21%

SSC 19%

Viện ngô 14%

Bioseed 12%

NSC 7%

Monstanto 11%

Syngenta 10%

Khác

6%

Biểu đồ 1.1: Cơ cấu thị phần giống ngô lai ở Việt Nam

Trong 2 - 3 năm trở lại đây, hàng năm có khoảng 7.000 - 8.000 tấn giống ngô lai F1 các loại của Việt Nam phục vụ nhu cầu thị trường trong tổng

số 12.000 tấn giống ngô lai tiêu thụ hàng năm, trong đó:

- Công ty cổ phần giống cây trồng Miền Nam: 3.500 tấn

- Viện nghiên cứu ngô: 2.500 tấn

- Các công ty cổ phần giống cây trồng các tỉnh, các công ty tư nhân trong kinh doanh giống cây trồng: 1.000 tấn

1.3.3 Một số kết quả nghiên cứu về đặc điểm sinh trưởng, phát triển và năng suất của cây ngô

Năng suất và chất lượng của giống phụ thuộc rất nhiều vào các đặc điểm nông sinh học của nó Các điểm nông sinh học của cây ngô do bản chất di truyền của giống quyết định và phụ thuộc vào các biện pháp kỹ thuật canh tác

Thời gian sinh trưởng của cây ngô tương quan với chiều cao cây, chiều cao đóng bắp Các tính trạng này biến động tuỳ thuộc vào điều kiện khí hậu và thời tiết (Phạm Thị Tài, 1993) [14]

Kuleshov (1955), Baliura (1960) kết luận: Số lá tương quan với thời gian sinh trưởng và ít biến động Mỗi giống có một số lá nhất định ít thay đổi dưới ảnh hưởng của môi trường (Phạm Thị Tài, 1993) [14]

Kozubenko (1960) thấy tương quan giữa các đặc tính của cây và năng suất thay đổi tuỳ theo giống và điều kiện môi trường, phần lớn các giống ngô đều thuộc nhóm chín trung ngày và chín muộn Trong điều kiện khô hạn hoặc

đủ ẩm đều tương quan thuận và chặt chẽ giữa năng suất và số bắp/cây Năng suất hạt tương quan thuận và chặt với khối lượng bắp, thời gian từ nảy mầm đến chín (Phạm Thị Tài, 1993) [14]

Samuael R Aldrich, Walter O Scott, Robret G Hoeft (1986) và công trình nghiên cứu của Steves W Richie và John J Hanway (1989) đã phân biệt giai đoạn sinh trưởng, phát triển của cây ngô Mỗi giai đoạn được xác định theo số lá trên cùng khi cổ bẹ lá của nó thấy rõ (Nguyễn Hữu Tình, 2003) [18]

Kết quả nghiên cứu của Nguyễn Văn Thu và cs (2007) [16] cho thấy: với tính chịu hạn, tính chịu rét, chịu nóng … cây trồng có một khoảng thời gian nhất định để thích nghi hoặc chịu đựng, thông qua các đặc điểm hình thái

có thể nhìn thấy các phản ứng sinh lý của cây ngô đối với điều kiện hanh khô như héo lá, thân có biểu hiện màu sắc tía đỏ…

Như vậy căn cứ vào các chỉ tiêu sinh học, đặc tích thích nghi, năng suất của giống để xác định được một giống tốt phù hợp với từng vùng là vấn

đề cần được giải quyết

1.4 TÍNH CHỊU HẠN Ở THỰC VẬT

1.4.1 Khái niệm tính chịu hạn

Nước là yếu tố tối cần thiết duy trì hoạt động sống của thực vật, tuy nhiên nhu cầu nước của thực vật thay đổi tuỳ thuộc vào từng loài cây và từng giai đoạn sinh trưởng Lượng nước cung cấp cho nhu cầu của cây tuỳ thuộc vào điều kiện môi trường, khi môi trường không cung cấp đủ nhu cầu nước cho cây sẽ gây nên hiện tượng hạn Trong trường hợp lượng nước có giới hạn

mà cây trồng vẫn duy trì sự phát triển và cho năng suất ổn định thì gọi là cây chịu hạn Khả năng chịu hạn của thực vật là phản ứng của cây chống lại khô hạn bằng cách giữ không để mất nước hoặc nhanh chóng bù lại sự thiếu nước thông qua những biến đổi hình thái, duy trì áp suất thẩm thấu nội bào có tác dụng bảo vệ hoặc duy trì sức sống của tế bào chất ngay cả khi bị mất nước cực đoan (Lê Trần Bình, Lê Thị Muội, 1998) [2]

1.4.2 Nguyên nhân gây hạn

* Hạn đất:

Hạn đất là do lượng nước trong đất giảm làm hệ rễ của cây không thể lấy nước từ đất vào tế bào được dẫn đến hiện tượng cây bị héo Khi bị hạn đất cây biểu hiện héo từ gốc đến ngọn, nếu cung cấp đủ nước cây có thể hồi phục lại (Trần Kim Đồng và cs, 1991)[8]

Hạn đất là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển và khả năng hút nước của hệ rễ, đặc biệt giai đoạn nảy mầm chịu ảnh hưởng rất lớn của hạn đất, hạn đất ở mức cao làm hạt không thể nảy mầm được

* Hạn không khí:

Do lượng nước trong không khí giảm nhiều và đột ngột, hạn không khí thường xảy ra khi nhiệt độ không khí cao, làm mất cân bằng nước trong cây dẫn đến cây bị héo, khi bị hạn không khí cây thường héo từ lá ngọn xuống gốc, tuy nhiên hạn không khí chỉ gây lên hiện tượng héo tạm thời (Trần Kim Đồng và cs, 1991) [8]

Trong thực tế hạn đất và hạn không khí có thể phát sinh ở các thời kỳ sinh trưởng khác nhau của cây nhưng cũng có khi xuất hiện cùng một lúc, nếu hạn đất và hạn không khí cùng xảy ra, khi đó tác hại càng mạnh có thể dẫn đến héo vĩnh viễn, cây không có khả năng phục hồi

- Chịu hạn: Là khả năng của cây có thể sống, phát triển và cho năng suất trong điều kiện cung cấp nước hạn chế hoặc thụ động trải qua các giai đoạn thiếu nước và tiếp tục phát triển khi điều kiện trở lại bình thường

- Chống hạn: Là khả năng của cây trồng chống lại sự thiếu nước bằng cách duy trì nước trong mô tế bào cao Nói cách khác cây trồng vẫn sống và phát triển bình thường trong điều kiện có hạn

Khả năng chịu hạn của cây liên quan tới những thay đổi sinh hoá trong tế bào, sinh tổng hợp ra các chất bảo vệ hoặc nhanh chóng bù lại lượng nước đã mất Nhìn chung cơ chế chống chịu hạn ở thực vật rất phức tạp, có nhiều quan điểm khác nhau về khả năng này Một số tác giả cho rằng tính chịu hạn của thực vật liên quan đến di truyền, một số khác lại thiên về các đặc tính sinh lý Theo Paroda (1989) khả năng chịu hạn của thực vật liên quan đến một số đặc trưng về hình thái như: Chín sớm, màu lá, diện tích lá, sự phát triển của

hệ rễ, số lượng lông hút, màu sắc thân và mật độ lông bao phủ trên thân lá , ngoài ra khả năng chịu hạn còn liên quan đến sinh lý như khả năng đóng mở của khí khổng, quá trình quang hợp, hô hấp, điều chỉnh áp suất thẩm thấu, nhiệt độ tán cây và cũng có thể khả năng chịu hạn của thực vật liên quan đến sự tích luỹ proline, sự tổng hợp protein, nitrat, acid abscisic

1.5 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỊU HẠN CỦA CÂY NGÔ

Một trong những đặc điểm quan trọng nhất của cây ngô chịu hạn là chúng

có khoảng cách tung phấn và phun râu (Anthesis Silking Interval - ASI) ngắn Nhìn chung các nhà chọn giống ngô của CIMMYT và thế giới đều cho rằng chọn giống ngô chịu hạn cần chọn các giống có ASI ngắn trong điều kiện hạn và mật độ cao Đặc biệt là những giống ngô lai tính chịu hạn liên quan với ASI ngắn, những giống này nếu chịu được mật độ cao cũng sẽ chịu hạn tốt hơn (Dow và cs, 1984)[30] Ở cây ngô, phấn hoa và nhuỵ hoa của cùng một cây có thể cách nhau xa nhất đến 1m và quá trình thụ phấn được thực hiện bởi điều kiện khí hậu mát mẻ và không mưa Chính đặc điểm này nói lên rằng để hình thành hạt thời gian trỗ cờ tung phấn phun râu của cây ngô trùng nhau là lý tưởng nhất Những kết quả của Moser và cs (1996)[40] cho rằng sự chọn lọc cho một ASI ngắn trong điều kiện hạn hán sẽ dẫn đến ASI

âm Trị số âm của ASI càng lớn sẽ có lợi thế hơn trong điều kiện hạn hán vì

nó đã cải thiện tính đồng thời giữa tung phấn và phun râu dẫn đến sự phát triển của hạt một cách ổn định Nhận định này được củng cố hơn từ kết quả nghiên cứu tương quan giữa tỷ lệ hạt trên bắp trong thời kỳ hạn của giống La

Posta Sequia C4 với ASI là -2,5 ngày Edmeades và cs, (1994)[33] khi theo dõi các quần thể cải tiến theo phương pháp chọn lọc hồi quy của dòng S1 đã tìm thấy khả năng di truyền của năng suất hạt duy trì từ 0,5 - 0,6 nhưng trong điều kiện hạn năng suất giảm 20% so với tưới nước đầy đủ Trong điều kiện hạn tương quan về gen giữa năng suất hạt và khoảng cách tung phấn phun râu tiến gần tới -0,8, điều đó chứng tỏ ASI là một trong những yếu tố quyết định năng suất hạt sau này

Trong tương lai để ổn định được năng suất ngô trong điều kiện môi trường thường xuyên có hạn cần tập trung nghiên cứu đặc tính của ASI Tuy nhiên sự biến động của ASI chỉ giải thích được 25 - 35% sự biến động về năng suất, ngoài ra cần xem xét những tính trạng thứ cấp khác để giải thích phần còn lại trong biến động của năng suất, chúng bao gồm: Sự tăng chậm của chỉ số diện tích lá, sự phát triển chậm của thân cây, hệ rễ

Sự sinh trưởng phát triển của bộ rễ cũng liên quan đến khả năng chịu hạn của cây ngô Tìm hiểu về vùng rễ và khối lượng rễ trên 40 vật liệu ngô, Fischer và cs (1985)[35] nhận thấy giữa chúng có sự khác nhau rõ rệt Kết quả đánh giá các giống thí nghiệm ở điều kiện hạn trên đồng ruộng đã chỉ ra rằng chọn lọc khối lượng rễ lớn có thể tăng năng suất hạt ở điều kiện khô hạn Các đặc tính về thẩm thấu rễ, tính mềm dẻo của cây đều liên quan đến khả năng chịu hạn

Ở cây ngô, tỷ lệ bắp trên cây phụ thuộc rất nhiều vào lượng nước mà nó được cung cấp, trong điều kiện hạn hoặc mật độ cao tỉ lệ bắp/cây giảm, tăng

số cây không bắp, kích thước bắp giảm (Fischer và cs 1985)[35].Mối quan hệ giữa số bắp/cây và năng suất hạt trên 6 vật liệu ngô nghiên cứu ở điều kiện hạn là mối tương quan chặt với hệ số tương quan biến động từ 0,6 đến 0,8 (Edmeades và cs, 1990)[32]

Kassam (1976) đã so sánh tính chịu hạn của ngô và cao lương thông qua hiệu quả sử dụng nước trong điều kiện hạn ở Nigiêria cho thấy: Hiệu quả sử dụng

nước của ngô là 3,9 và cao lương là 3,7 mg chất khô/g nước Như vậy khả năng chịu hạn ở ngô cao hơn so với cao lương (trích theo Fisher và cs, 1985)[35]

Một chỉ tiêu sinh lý khác có liên quan đến tính chịu hạn ở cây ngô là nhiệt độ tán cây, nhiệt độ này được xác định trong tán cây ngô vào 11 - 13 giờ trong ngày bằng nhiệt kế đặc biệt Fischer và cs (1985) [35] cho rằng giữa nhiệt độ tán cây và năng suất hạt ở điều kiện khô hạn có mối quan hệ tỷ lệ nghịch và thay đổi tuỳ thuộc vào từng giai đoạn sinh trưởng Ở thời kì trỗ cờ

hệ số tương quan này đạt cao nhất (r = - 0,73), ở thời kỳ đẫy hạt (r = - 0,65)

và thời kỳ trước trỗ (r = - 0,56) Do vậy thời kỳ trỗ cờ được coi là thời kỳ khủng hoảng nước của ngô

Acid abscisic (ABA) có vai trò quan trọng trong nghiên cứu tính chịu hạn ở cây trồng Pekic và Zaric, (1985) nghiên cứu vai trò của acid abscisic trong tính chịu hạn của ngô đã cho thấy: Acid abscisic có tác dụng làm cho quá trình trỗ cờ và phun râu diễn ra đồng thời Nhiều kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng ABA tham gia xúc tác cho nhiều quá trình trong 2 nhóm chức năng của tính thích ứng đó là tránh hạn và chịu hạn

ABA tham gia vào qua trình tránh hạn bằng cách làm giảm lượng nước

bị mất qua quá trình thoát hơi nước và tăng khả năng hút nước của hệ rễ ABA tạo ra các tín hiệu trong các tế bào bảo vệ, các tế bào bảo vệ giảm sức trương và các lỗ khí khổng đóng lại ABA còn tạo ra sự cải thiện về vận chuyển nước giữa các bộ phận khác nhau của cây, tăng khả năng dẫn nước từ

rễ lên lá (Ludewig và cs, 1998, Zhang và cs, 1995)[38][43]

Nhóm chức năng thứ 2 của sự thích ứng đó là chịu hạn bao gồm sự thay đổi tế bào sinh ra khả năng duy trì sức căng của tế bào và khả năng chống lại các tác nhân gây hại do hậu quả của sự thiếu nước và đốt cháy ABA giữ vai trò xúc tác nhiều quá trình khác nhau trong cơ chế kháng hạn của cây ngô như xúc tác quá trình điều chỉnh áp suất thẩm thấu bằng việc thay đổi màng bán thấm và tăng cường quá trình tổng hợp các chất tạo ra áp suất thẩm thấu Bằng việc xúc tác để tích tụ các chất thẩm thấu như đường và các ion, ABA cung cấp phương tiện để

cho tiềm năng nước trong mô tế bào giảm trong khi sức trương của tế bào vẫn được duy trì Việc tích tụ một số chất thẩm thấu như đường saccaro, một số đường kép, proline, glycine đã làm tăng khả năng bảo vệ cho protein và màng tế bào khi lượng nước tiềm tàng giảm (Bohner và cs, 1995)[28] Sự tăng nồng độ ABA trong lá trong điều kiện hạn có thể làm tăng sự chịu hạn thông qua việc làm giảm độ dẫn nước của cây, giảm sự mất nước (Landi và cs, 1995)[37] Sự biến động của các kiểu gen về khả năng tích luỹ ABA trong điều kiện hạn đã được phát hiện ở ngô Độ dẫn khí khổng cũng là đặc tính được các nhà chọn giống ngô tập trung nghiên cứu trong những năm qua vì khí khổng có vai trò trong việc hạn chế sự mất nước và hấp thu CO2 Tính trạng này có thể xác định dễ dàng trong quá trình chọn lọc Độ dẫn khí khổng tăng lên sẽ làm tối

đa hoá hiệu suất sử dụng nước, làm tăng tỷ lệ đồng hoá dẫn đến tăng năng suất Tuy nhiên quá trình trao đổi khí của lá là một quá trình phức tạp và được điều khiển một cách chặt chẽ phụ thuộc vào sự tương tác giữa tế bào thịt lá và

tế bào khí khổng Một vài nghiên cứu so sánh các giống ngô khác nhau trong điều kiện hạn đã cho thấy năng suất hạt và năng suất sinh vật học có tương quan với khả năng duy trì nước của lá là do khả năng hút nước của cây hoặc

do cơ chế điều tiết khí khổng (Ackerson, 1983)[25]

Sự phát triển của lá, thân rất mẫn cảm với tình trạng nước của cây và đất Sobrado (1986)[41] đã cho thấy mối liên quan chặt chẽ giữa tỷ lệ phát triển của lá với sức trương của tế bào trước lúc rạng đông trong các giống ngô

ở khu vực nhiệt đới

1.6 CHIẾN LƯỢC CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ CHO MÔI TRƯỜNG HẠN

Bất cứ chương trình chọn tạo giống có khả năng chịu hạn nào cũng phải xác định loại và thời kỳ hạn mà cây trồng có nhiều khả năng gặp phải Sử dụng phương pháp phân tích cụm, tiến sĩ Gracme Wright của Kingaroy Queenland

đã phát hiện ra năm loại hạn phổ biến trong môi trường đó là hạn sớm, hạn giữa vụ, hạn cuối vụ, hạn trung bình luỹ tiến và hạn nghiêm trọng luỹ tiến Ở những vùng có khí hậu ôn đới phần lớn là gặp hạn cuối vụ, còn những khu vực

trồng ngô ở vùng nhiệt đới hạn thường xảy ra nặng ở đầu vụ và cuối vụ, vì vậy trong quá trình chọn tạo giống ngô chịu hạn các nhà tạo giống nên tập trung ở hai thời kỳ chính đó là thời kỳ cây con và thời kỳ ra hoa

Hạn ở thời kỳ cây con thường gặp trong vụ xuân, khi gieo đất đủ ẩm cho hạt nảy mầm nhưng sau đó thường gặp hạn, vì vậy cần chọn cây con có khả năng chịu hạn để gieo trồng trong vụ xuân Các tiêu chí chính để chọn cây con có khả năng chịu hạn là tỷ lệ sống sót, khả năng phục hồi sau tưới, khả năng tạo lớp sáp trên bề mặt lá, khả năng điều chỉnh áp suất thẩm thấu Nhìn chung những đặc tính này không chỉ có giá trị trong giai đoạn đầu mà còn có giá trị trong cả quá trình sống của cây

Các nhà chọn tạo của CIMMYT cho rằng 50% sự suy giảm năng suất của cây ngô là do hạn ở thời kỳ ra hoa và hình thành hạt Một số đặc điểm chọn lọc đã được xác định cho tính chịu hạn của ngô ở giai đoạn này là năng suất hạt trong điều kiện hạn hán và điều kiện tưới, khoảng cách tung phấn phun râu, tốc độ già hoá, góc độ lá, độ cong của lá (Edmeade và cs, 1994)[33]

Để quá trình chọn lọc có hiệu quả các tiêu chí chọn lọc phải có mối tương quan kiểu gen với tính kháng hạn của cây, các tính trạng phải dễ dàng

đo đếm được, nếu các tính trạng đó có khả năng di truyền cao thì quá trình chọn lọc sẽ được rút ngắn

Chiến lược chọn tạo giống ngô cho điều kiện hạn nên tập trung vào ba hướng chính đó là:

- Tạo giống tránh hạn: Mục tiêu là tạo ra các giống ngô có khả năng tránh khỏi thời kỳ hạn hán bằng cách hoàn thành sớm chu kỳ sinh trưởng trong khoảng mùa vụ thích hợp Sự chọn lọc các giống chín sớm phải đảm bảo phù hợp giữa đặc tính thực vật của cây và sự thay đổi lượng nước sẵn có của môi trường Vì thời gian sinh trưởng của cây từ lúc gieo hạt đến lúc ra hoa là tính trạng có tính di truyền cao nên việc chọn giống chín sớm có thể dễ dàng được thực hiện Tuy nhiên giống chín sớm cũng thường có năng suất thấp hơn những giống chín muộn khi điều kiện môi trường thuận lợi

- Chọn giống có khả năng chịu hạn: Lượng mưa hàng năm biến động rất lớn và không thể dự báo trước, nhất là ở các vùng có khí hậu nhiệt đới Vì vậy không thể có các giống ngô có thể loại bỏ được tất cả những biến động về thời tiết, cho nên cần chọn giống chịu hạn, đây là những giống có khả năng sinh trưởng, phát triển và cho sản lượng bình thường trong điều kiện khô hạn, giống có khả năng duy trì sống ở mức tối thiểu trong điều kiện hạn và phục hồi, tăng trưởng nhanh sau hạn

- Chọn giống chống hạn: Giống chống hạn là những giống có tiềm năng năng suất cao trong điều kiện hạn hán trung bình, nhưng khi xảy ra hạn nặng năng suất giảm không quá 50% Chúng ta có thể dự đoán khả năng nhân rộng của giống bằng cách kiểm tra độ tương quan kiểu gen với năng suất của giống

đó ở các vùng sinh thái khác nhau Những giống được chọn là những giống có năng suất trong điều kiện hạn hán và năng suất trong điều kiện tưới đầy đủ là tương quan thuận và ở mức có ý nghĩa

Nhìn chung các cơ sở sinh lý, sinh hoá của tính chịu hạn ở thực vật nói chung và ở cây ngô nói riêng được nghiên cứu rất nhiều nhưng rất ít tài liệu nghiên cứu về sự di truyền tính chịu hạn Tuy bản chất di truyền của tính chống chịu hạn hiện nay chưa được đi sâu nghiên cứu song các nhà khoa học đều thừa nhận rằng cũng như các tính trạng số lượng khác tính chịu hạn bị ảnh hưởng của nhiều gen và chịu sự chi phối rất lớn của môi trường Một số tác giả cho rằng tính chịu hạn ít bị ảnh hưởng của ưu thế lai vì vậy chọn dòng thuần có khả năng chịu hạn là cực kì quan trọng trong quá trình tạo giống lai

có khả năng chịu hạn

Chương 2

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu

- Là 10 giống ngô lai do Viện nghiên cứu ngô cung cấp và 2 giống đối chứng (LVN 99) và C919

* Giống C919

- Giống được nhập nội từ công ty Monsanto của Thái Lan, được công nhận phổ biến tại các tỉnh phía Bắc theo quyết định số 5309/QĐ-BNN-KHCN ngày 29 tháng 11 năm 2002 Giống C919 có thời gian sinh trưởng trung bình, có khả năng chịu rét, chống đổ và nhiễm nhẹ sâu bệnh Năng suất đạt 60 – 70 tạ/ha

* Giống LVN99

- Là giống lai đơn giữa dòng mẹ và dòng bố được rút từ các giống lai

ưu tú nhập nội có nguồn gốc nhiệt đới, được công nhận giống quốc gia năm

2004 theo quyết định số 2182/QĐ-BNN-KHCN ngày 29 tháng 7 năm 2004

- Giống LVN99 thuộc nhóm trung bình sớm, khả năng chống chịu tốt, năng suất trung bình đạt 60 – 70 tạ/ha, thâm canh tốt đạt trên 90 tạ/ha

* Các giống thí nghiệm: Là những giống ngô có thời gian sinh trưởng

trung bình, do Viện nghiên cứu ngô lai tạo

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển và chịu hạn của một số giống ngô lai ở vụ thu – đông năm 2009, vụ xuân và đông 2010

2.2 ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN TIẾN HÀNH NGHIÊN CỨU

- Địa điểm: Thí nghiệm được tiến hành tại Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên

- Thời gian: Thí nghiệm được tiến hành trong 3 vụ

+ Vụ Xuân và Thu - Đông 2009: Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển và khả năng chịu hạn của 10 giống ngô lai trong thời gian từ 23/2/2009 đến 24/12/2009

+ Vụ Xuân 2010: Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển và khả năng chịu hạn của 10 giống ngô lai trong thời gian từ 28/02/2010 đến 29/06/2010

+ Vụ Đông 2010: Xây dựng mô hình trình diễn giống ưu tú

2.3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.3.1 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển của các giống thí nghiệm

- Nghiên cứu kkhả năng chịu hạn của các giống thí nghiệm

- Đánh giá khả năng thích nghi của giống ưu tú trong mô hình trình diễn

2.3.2 Phương pháp nghiên cứu

2.3.2.1 Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển của các giống thí nghiệm

* Quy trình kỹ thuật trồng trọt áp dụng trong thí nghiệm

Quy trình kỹ thuật được áp dụng theo quy trình của Viện nghiên cứu ngô

- Mật độ: 5,7 vạn cây/ha

- Khoảng cách: 70cm x 25cm

- Phân bón:

+ Phân hữu cơ: 2 tấn phân vi sinh/ha

+ Phân vô cơ: bón theo công thức 150N + 90P2O5 + 90K2O tương đương với lượng phân thương phẩm

+ Mọc - 3 lá: Dặm cây thường xuyên, kiểm tra đồng ruộng, gặp mưa xới nhẹ

+ Khi cây được 3 - 5 lá tiến hành tỉa định cây kết hợp xới phá váng, nhổ cỏ đồng thời bón thúc lần một

+ Khi cây được 7 - 9 lá, bón thúc lần 2 kết hợp vun cao gốc chống đổ + Trước trỗ 10 - 15 ngày, bón thúc lần cuối

+ Thu hoạch khi thân, lá và lá bi khô vàng, chân hạt hình thành sẹo đen

* Các chỉ tiêu nghiên cứu và phương pháp theo dõi

Phương pháp nghiên cứu được tiến hành theo Quy phạm khảo nghiệm giống ngô quốc gia 10TCN 341- 2006 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn [3]

- Thời gian sinh trưởng phát triển và các giai đoạn phát dục chính của các giống thí nghiệm

+ Ngày tung phấn: Được tính từ khi gieo đến khi có 50% số cây trong công thức đó tung phấn

+ Ngày phun râu : Được tính từ khi gieo đến khi có 50% số cây trong công thức đó phun râu

+ Ngày chín sinh lý: Được tính từ khi gieo đến khi có 70% số bắp trong công thức thí nghiệm có chấm đen ở chân hạt

- Chỉ tiêu về hình thái

- Chiều cao cây (cm): Được đo sau khi ngô trỗ cờ hai tuần, đo từ mặt đất đến điểm phân nhánh bông cờ đầu tiên

- Chiều cao đóng bắp (cm): Được đo từ mặt đất đến đốt mang bắp trên cùng

- Số lá: Đếm tổng số lá trên cây, để xác định chính xác đánh dấu trên

lá thứ 5, thứ 10

- Chỉ số diện tích lá: Tiến hành đo chiều dài, chiều rộng của toàn bộ lá xanh trên cây vào giai đoạn trỗ cờ sau đó áp dụng công thức tính diện tích lá của Moltgomery, 1960”

DTL (m2) = chiều dài x chiều rộng x 0,75

CSDTL (m2 lá/m2 đất) = DTL 1 cây x số cây/m2

- Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất

+ Chiều dài bắp (cm): Đo ở hàng hạt dài nhất trên bắp

+ Đường kính bắp (cm): Đo ở giữa bắp

+ Số hàng/bắp: Một hàng được tính khi có 50% số hạt so với hàng hạt dài nhất trên bắp

+ Hạt/hàng: Được đếm trên hàng hạt có chiều dài trung bình trên bắp + Khối lượng 1000 hạt (g): Đếm 2 mẫu, mỗi mẫu 500 hạt sau đó cân khối lượng của 2 mẫu, nếu khối lượng của mẫu nặng trừ đi khối lượng của mẫu nhẹ <5% so với khối lượng trung bình của 2 mẫu, ta có khối lượng 1000 hạt bằng tổng khối lượng của 2 mẫu

+ Ẩm độ hạt (%): ẩm độ hạt được đo ngoài đồng khi thu hoạch bằng máy đo độ ẩm KETT- Grainer II- PM - 300 của Nhật Bản

+ Tỷ lệ hạt/bắp khi thu hoạch (%): Mỗi công thức lấy 10 bắp, cân khối lượng của 10 bắp sau đó tẽ hạt, cân khối lượng hạt

NSTT: Năng suất thực thu

A0: Ẩm độ thu hoạch ngoài đồng

S ô: Diện tích ô thí nghiệm ô (m2)

100 - 14: Năng suất tính ở độ ẩm 14%

Pbắp tơi/ô: Khối lượng bắp tươi trên ô (kg)

2.3.3.2 Phương pháp đánh giá khả năng chịu hạn của các giống ngô lai trong thí nghiệm

* Xác định khả năng giữ nước

Khả năng giữ nước của các giống thí nghiệm được xác định theo phương pháp của Zadoks và các cộng sự 1974)[42], sử dụng mô hình cải tiến của Mc Caig và Ramogosa (1989)[39]

- Mỗi mẫu cắt 5 lá cho vào túi nilon buộc kín đem về cân ngay để xác định lượng nước ban đầu, sau đó mẫu lá được đặt trong phòng điều hoà với nhiệt độ 200C, sau 12h, 24h, 36h cân lại mẫu và cân lần cuối khi mẫu được sấy khô đến khối lượng không đổi ở nhiệt độ 650C Thí nghiệm được tiến hành 3 lần lặp lại

Wf - Wt

Wf- Wd

Trong đó: RWL: Tỷ lệ mất nước sau thời gian t

Wf: Khối lượng tươi ban đầu

Wt: Khối lượng sau thời gian t

Wd: Khối lượng khô

* Xác định sự thay đổi một số chỉ tiêu nông học của các giống thí nghiệm trong điều kiện tưới và điều kiện không tưới

Các chỉ tiêu nông học được xem xét cho các tiêu chí chịu hạn là:

- Thời gian sinh trưởng và các giai đoạn phát dục của các giống thí nghiệm

- Một số chỉ tiêu hình thái như chiều cao cây, số lá/cây, chỉ số diện tích lá (CSDTL)

- Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất

Các chỉ tiêu theo dõi được tiến hành theo hướng dẫn của CIMMYT (1985) Chỉ số hạn được tính căn cứ vào năng suất lý thuyết và năng suất

thực thu của các giống trong điều kiện tưới nước và không tưới, theo công thức của Edme và Gallaher (2001)[31]

Trong đó: S: là chỉ số hạn

Y: Năng suất lý thuyết trong điều kiện không tưới

Yp: Năng suất lý thuyết trong điều kiện tưới nước

X: Năng suất thực thu trong điều kiện không tưới

Xp: Năng suất thực thu trong điều kiện tưới nước

2.3.2.3 Xây dựng mô hình trình diễn

* Bố trí thí nghiệm

- Mô hình trình diễn được thực hiện tại huyện Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên

- Mô hình trình diễn được thực hiện với một giống ưu tú và giống đối chứng Mô hình thực hiện trên 3 hộ gia đình, mỗi hộ 500 m2/1 giống Diện tích mô hình 3000 m2

- Thu thập số liệu về thời gian sinh trưởng, trạng thái cây, trạng thái bắp và năng suất thực thu theo Quy phạm khảo nghiệm giống ngô Quốc gia

số 10TCN 341:2006 ngày 12 tháng 06 năm 2010 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn [3]

- Tiến hành thu thập số liệu đánh giá của người dân về thời gian sinh trưởng, màu sắc, độ sâu cay và năng suất của hạt bằng phương pháp cho điểm Điểm 1 tốt, điểm 3 kém (Tổng số nông dân tham gia đánh giá: 30 người)

Chương 3

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN CỦA CÁC GIỐNG THÍ NGHIỆM

3.1.1 Các giai đoạn sinh trưởng và phát triển của các giống ngô thí nghiệm vụ Xuân và Thu Đông năm 2009 tại Thái Nguyên

Sinh trưởng, phát triển là những chức năng sinh lý của cây phản ứng lại với điều kiện môi trường mà nó được nuôi dưỡng Quá trình sinh trưởng, phát triển của cây ngô phụ thuộc vào đặc tính của giống, mùa vụ, đất đai và kỹ thuật chăm sóc

Theo dõi thời gian sinh trưởng và phát triển của các giống ngô là cơ sở

để bố trí thời vụ và lựa chọn các giống ngô phù hợp với điều kiện sinh thái của từng vùng

3.1.1.1 Giai đoạn từ gieo đến trỗ cờ, tung phấn, phun râu

Trỗ cờ, tung phấn, phun râu ở ngô là một quá trình quan trọng, ảnh hưởng rất lớn đến số hạt/bắp Quá trình này diễn ra đồng thời hay không phụ thuộc vào giống và điều kiện môi trường Đối với cây ngô thì khoảng cách giữa tung phấn và phun râu càng ngắn thì càng có lợi cho thụ phấn, thụ tinh

để hình thành hạt Do vậy, chọn tạo các giống có khoảng cách tung phấn và phun râu ngắn sẽ an toàn cho quá trình thụ phấn, thụ tinh

Kết quả theo dõi thí nghiệm ở vụ Xuân năm 2009 cho thấy, thời gian từ gieo đến trỗ cờ của các giống dao động từ 66 ngày đến 72 ngày, trong đó giống KK09-7 trỗ cờ sớm nhất (66 ngày), tương đương đối chứng 1 (LVN99), sớm hơn đối chứng 2 (C919) ở mức tin cậy 95% Giống KK09-13 có thời gian từ gieo đến trỗ cờ muộn nhất (72 ngày), muộn hơn so với đối chứng 2, tương đương so với đối chứng 1 ở mức tin cậy 95% Các giống thí nghiệm

còn lại đều có thời gian trỗ cờ sớm hơn so với đối chứng 1, và tương đương với đối chứng 2 ở mức tin cậy 95%

Bảng 3.1: Các giai đoạn sinh trưởng phát triển của các giống ngô thí

nghiệm vụ Xuân và Thu Đông năm 2009

Đơn vị: Ngày

Giống

Thời gian từ gieo đến

Trỗ cờ Tung phấn Phun râu Chín sinh lý

Xuân Thu

Đông Xuân

Thu Đông Xuân

Thu Đông Xuân

Thu Đông

Thời gian trỗ cờ của các giống ngô thí nghiệm vụ Thu Đông sớm hơn

so với vụ Xuân, dao động từ 49 ngày đến 54 ngày, trong đó giống KK09-3 và