đánh giá khả năng kết hợp của các dòng ngô nếp tím có nguồn gốc khác nhau

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên tác giả: Vũ Văn Cấp Tên Luận văn: Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng ngô nếp tím có nguồn gốc khác nhau Ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 60.62.01.10 Tên cơ

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

Người hướng dẫn khoa học: TS Lê Thị Tuye#t Châm

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo

vệ lấy bất kỳ học vị nào

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cám

ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều được chỉ rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày tháng năm 2016

Tác giả luận văn

Vũ Văn Cấp

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận được

sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình

Nhân dịp hoàn thành luận văn, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết

ơn sâu sắc TS Lê Thị Tuyết Châm đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài

Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến ThS Phạm Quang Tuân và toàn thể nhân viên Phòng Nghiên cứu và Phát triển công nghệ cây trồng – Viện NC và PT cây trồng đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc Học viện, Ban Quản lý đào tạo, Bộ môn Di truyền – Chọn giống cây trồng, Khoa Nông học - Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn

Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận văn./

Hà Nội, ngày tháng năm 2016

Tác giả luận văn

Vũ Văn Cấp

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục chữ viết tắt v

Danh mục bảng vi

Danh mục sơ đồ, đồ thị, ảnh viii

Trích yếu luận văn ix

Thesis abstract xi

Phần 1 Mở đầu 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục tiêu và yêu cầu nghiên cứu 2

1.2.1 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.3 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn 3

1.3.1 Ý nghĩa khoa học 3

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn 3

Phần 2 Tổng quan tài liệu 4

2.1 Tinh hinh sản xuât ngô trên thê giới và Viêt Nam 4

2.1.1 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới 4

2.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ ngô ở Việt Nam 6

2.2 Nguồn gốc, đặc tính và vai trò cây ngô nếp 8

2.2.1 Nguồn gốc cây ngô nếp 8

2.2.2 Đặc tính và vai trò của cây ngô nếp 10

2.3 Đa dạng di truyền ngô nếp 12

2.4 Nghiên cứu chọn tạo giống ngô nếp, ngô nếp tím 14

2.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 14

2.4.2 Tình hình nghiên cứu ngô nếp ở Việt Nam 18

Phần 3 Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 22

3.1 Địa điểm nghiên cứu 22

3.2 Thời gian nghiên cứu 22

3.3 Vật liệu nghiên cứu 22

3.4 Nôi dung nghiên cứu 23

3.4.1 Nội dung 1: Khảo sát các dòng ngô nếp tím vụ Thu Đông 2015 23

3.4.2 Nội dung 2: Đánh giá các tổ hợp lai và xác định khả năng kết hợp của các dòng ngô nếp tím vụ Xuân 2016 23

3.5 Phương pháp nghiên cứu 23

3.5.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát các dòng ngô nếp tím và lai tạo tổ hợp lai vụ Thu Đông 2015 23

3.5.2 Thí nghiệm 2: Đánh giá các tổ hợp lai luân phiên, xác định khả năng kết hợp của các dòng bố mẹ 25

3.5.3 Một số biệp pháp canh tác áp dụng 30

3.5.4 Phương pháp xử lý số liệu 30

Phần 4 Kết quả và thảo luận 31

4.1 Kết quả nghiên cứu 31

4.1.1 Kết quả khảo sát các dòng ngô nếp tím và lai tạo tổ hợp lai vụ Thu Đông 2015 31

4.1.2 Kết quả đánh giá các tổ hợp lai và xác định khả năng kết hợp của các dòng ngô nếp tím vụ Xuân 2016 38

4.2 Thảo luận 56

Phần 5 Kết luận và đề nghị 58

5.1 Kết luận 58

5.2 Đề nghị 58

Tài liệu tham khảo 59

Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc Thời gian sinh trưởng

Trỗ cờ, và phun râu Chiều cao cây Cao đóng bắp Chiều dài bắp Chiều dài đuôi chuột

Số hàng hạt trên bắp

Số hạt trên hàng Khối lượng 1000 hạt

Hệ số biến động Năng suất thực thu

Tổ hợp lai

Số bắp hữu hiệu/cây Khả năng kết hợp

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Phân bố diện tích, năng suất và sản lượng ngô theo vùng năm 2013 4

Bảng 2.2 Sản xuất ngô ở một số nước trên thế giới 5

Bảng 2.3 Diện tích, năng suất và sản lượng ngô của Việt Nam giai đoạn 2003 – 2013 7

Bảng 3.1 Danh sách các dòng ngô nếp tím đánh giá và lai luân phiên vụ Thu Đông 2015 22

Bảng 3.2: Mô hình Griffing 4 24

Bảng 3.3 Ký hiệu 15 tổ hợp lai tạo ra theo mô hình Griffing 4 24

Bảng 3.4 Thang cho điểm một số chỉ tiêu chất lượng nếm thử ngô nếp 27

Bảng 3.5 Xác định các tính trạng vỏ hạt và cấu trúc hạt 28

Bảng 4.1 Các giai đoạn sinh trưởng của các dòng ngô nếp tím vụ Thu Đông 2015 tại Gia Lâm, Hà Nội 31

Bảng 4.2 Một số đặc điểm hình thái của các dòng ngô nếp tím vụ Thu Đông 2015 tại Gia Lâm, Hà Nội 32

Bảng 4.3 Một số chỉ tiêu về bông cờ của các dòng ngô nếp tím vụ Thu Đông 2015 tại Gia Lâm, Hà Nội 33

Bảng 4.4 Diện tích lá và chỉ số diện tích lá của các dòng ngô nếp tím vụ Thu Đông 2015 tại Gia Lâm, Hà Nội 34

Bảng 4.5 Mức độ nhiễm sâu bệnh hại của các dòng ngô nếp tím vụ Thu Đông 2015 tại Gia Lâm, Hà Nội 35

Bảng 4.6 Một số chỉ tiêu hình thái bắp của các dòng ngô nếp tím vụ Thu Đông 2015 tại Gia Lâm, Hà Nội 35

Bảng 4.7 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng ngô nếp tím vụ Thu Đông 2015 tại Gia Lâm, Hà Nội 43

Bảng 4.8 Thời gian sinh trưởng của các tổ hợp lai ngô nếp tím vụ Xuân 2016 tại Gia Lâm, Hà Nội 40

Bảng 4.9 Một số đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lai ngô nếp tím vụ Xuân 2016 tại Gia Lâm, Hà Nội 41

Bảng 4.11 Một số đặc tính chống chịu của các tổ hợp lai ngô nếp tím vụ Xuân 2016 tại Gia Lâm, Hà Nội 45

Bảng 4.12 Một số chỉ tiêu hình thái bắp của các tổ hợp lai ngô nếp tím vụ Xuân

2016 tại Gia Lâm, Hà Nội 52 Bảng 4.13 Yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lai ngô nếp tím

vụ Xuân 2016 tại Gia Lâm, Hà Nội 48 Bảng 4.14 Một số chỉ tiêu chất lượng ăn tươi của các tổ hợp lai ngô nếp tím vụ

Xuân 2016 tại Gia Lâm, Hà Nội 50 Bảng 4.15 Một số chỉ tiêu chất lượng khác của các tổ hợp lai ngô nếp tím vụ Xuân

2016 tại Gia Lâm, Hà Nội 51 Bảng 4.16 Giá trị về khả năng kết hợp chung về một số tính trạng của các dòng

ngô nếp tím vụ Xuân 2016 tại Gia Lâm, Hà Nội 52 Bảng 4.17 Khả năng kết hợp riêng về chiều dài bắp của 6 dòng ngô nếp tím vụ

Xuân 2016 tại Gia Lâm, Hà Nội (LSD 0,05 = 1,204; LSD 0,01 = 1,670) 53 Bảng 4.18 Khả năng kết hợp riêng về đường kính bắp của 6 dòng ngô nếp tím vụ

Xuân 2016 tại Gia Lâm, Hà Nội (LSD0,05 = 2,664; LSD0,01= 3,697) 54 Bảng 4.19 Khả năng kết hợp riêng về số hàng hạt trên bắp của 6 dòng ngô nếp tím

vụ Xuân 2016 tại Gia Lâm, Hà Nội (LSD 0,05 = 1,082; LSD 0,01 = 1,501) 54 Bảng 4.20 Khả năng kết hợp riêng về số hạt trên hàng của 6 dòng ngô nếp tím vụ

Xuân 2016 tại Gia Lâm, Hà Nội (LSD0,05 =5,924; LSD0,01= 8,222) 54 Bảng 4.21 Khả năng kết hợp riêng về khối lượng 1000 hạt của 6 dòng ngô nếp tím

vụ Xuân 2016 tại Gia Lâm, Hà Nội (LSD 0,05 = 6,306; LSD 0,01 = 8,752) 55 Bảng 4.22 Khả năng kết hợp riêng về năng suất bắp tươi của 6 dòng ngô nếp tím

vụ Xuân 2016 tại Gia Lâm, Hà Nội (LSD 0,05 = 2,283; LSD 0,01 = 3,169) 55 Bảng 4.23 Khả năng kết hợp riêng về hàm lượng anthocyanin của 6 dòng ngô nếp

tím vụ Xuân 2016 tại Gia Lâm, Hà Nội (LSD 0,05 = 0,058; LSD 0,01 = 0,080) 56

DANH MỤC SƠ ĐỒ, ĐỒ THỊ

Sơ đồ 3.1 Bố trí thí nghiệm 6 dòng ngô nếp tím vụ Thu Đông năm 2015: 23

Sơ đồ 3.2 Bố trí thí nghiệm 15 tổ hợp lai ngô nếp tím và giống đối chứng

Fancy111 vụ Xuân 2016: 25 Hình 3.1 Sơ đồ hạt và phương pháp bóc vỏ hạt 27

Đồ thị 4.1 Khả năng kết hợp chung về một số tính trạng của 6 dòng ngô nếp tím

vụ Xuân 2016 tại Gia Lâm, Hà Nội 53

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN

Tên tác giả: Vũ Văn Cấp

Tên Luận văn: Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng ngô nếp tím có nguồn gốc

khác nhau

Ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 60.62.01.10

Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam

Mục đích nghiên cứu Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng ngô nếp tím nhằm

xác định những dòng có khả năng kết hợp phục vụ chương trình chọn tạo giống ngô nếp tím ưu thế lai Xác định những tổ hợp lai có nhiều ưu điểm cho đánh giá tiếp theo phục vụ phát triển giống ngô nếp tím lai thích ứng với điều kiện đồng bằng Sông Hồng

Phương pháp nghiên cứu

Vật liệu nghiên cứu: Vật liệu nghiên cứu gồm 6 dòng ngô nếp tím tự phối đời cao

S4-S6, có nguồn gốc rút dòng từ các giống địa phương trong nước và các giống lai đơn nhập nội Đánh giá khả năng kết hợp bằng lai luân phiên theo mô hình Griffing 4 tạo 15

tổ hợp lai Thí nghiệm đánh giá tổ hợp lai so sánh với đối chứng là giống ngô nếp tím Fancy111 nguồn gốc nhập nội từ Thái Lan

Nội dung nghiên cứu:

Nội dung 1: Khảo sát các dòng ngô nếp tím vụ Thu Đông 2015

Nội dung 2: Đánh giá các tổ hợp lai và xác định khả năng kết hợp của các dòng ngô nếp tím vụ Xuân 2016

Phương pháp nghiên cứu

Thí nghiệm 1: Khảo sát các dòng ngô nếp tím và lai tạo tổ hợp lai vụ Thu Đông 2015: Thí nghiệm được bố trí khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD) hai lần nhắc lại trong vụ Thu Đông 2015 Mỗi dòng gieo 2 hàng trên ô, diện tích ô thí nghiệm 14 m 2

(10m x 1,4 m), khoảng cách gieo trồng: hàng cách hàng 70 cm, cây cách cây 20 cm Gieo 6 dòng bố mẹ thành 2 đợt, mỗi đợt cách nhau 5 ngày Phương pháp lai luân giao theo mô hình Griffing 4, cách ly sử dụng bao cách ly và thụ phấn bằng tay Theo dõi các chỉ tiêu theo Quy chuẩn Việt Nam VCU QCVN01-56-011/BNNPTNT

Thí nghiệm 2: Đánh giá các tổ hợp lai luân phiên, xác định khả năng kết hợp của các dòng bố mẹ: Thí nghiệm được bố trí khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD) hai lần nhắc lại trong vụ Xuân 2016 Mỗi tổ hợp lai gieo 2 hàng trên ô, diện tích ô thí nghiệm

14 m2 (10m x 1,4 m), khoảng cách gieo trồng: hàng cách hàng 70 cm, cây cách cây 25

cm Theo dõi các chỉ tiêu theo Quy chuẩn Việt Nam VCU 011/BNNPTNT Các số liệu được phân tích phương sai ANOVA (CV%, LSD 0.05 ) sử dụng phần mềm IRRISTAT ver 5.0 Xác định khả năng kết hợp sử dụng phần mềm Thống kê sinh học cuả Nguyễn Đình Hiền, 1995

QCVN01-56-Kết quả chính và kết luận

Nghiên cứu này đánh giá khả năng kết hợp của 6 dòng ngô nếp tím tự phối đời S4 đến S6 phát triển từ các nguồn gen trong nước và nhập nội Đánh giá các dòng bố mẹ và lai dialen tạo tổ hợp lai theo mô hình Griffing 4 trong vụ Thu Đông 2015; đánh giá 15 tổ hợp lai, xác định khả năng kết hợp trong vụ Xuân 2016 Các thí nghiệm bố trí khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh, theo dõi các chỉ tiêu về thời gian sinh trưởng, đặc điểm nông sinh học, khả năng chống chịu, năng suất và chất lượng đối với ngô nếp Kết quả cho thấy các dòng ngô nếp nếp tím có đặc điểm nông sinh học và năng suất phù hợp với đặc điểm của dòng tự phối thuần có thể đưa vào lai luân phiên đánh giá khả năng kết hợp Các tổ hợp luân phiên sinh trưởng ngắn ngày (91-96 ngày), 8 tổ hợp lai có năng suất bắp tươi cao hơn (106 – 118 tạ/ha) và chất lượng ăn tươi tương đương đối chứng Fancy111 Xác định khả năng kết hợp về yếu tố cấu thành năng suất, năng suất bắp tươi

và hàm lượng anthocyanin xác định được 4 dòng ưu tú là TI1, TI2, TI3 và TI6 Kết quả nghiên cứu cho thấy cần quan tâm phát triển các dòng thuần bố mẹ có khả năng kết hợp

về năng suất và tính trạng chất lượng để phát triển giống ngô nếp lai có năng suất và chất lượng cao

Từ khóa: ngô nếp tím, khả năng kết hợp, anthocyanin

THESIS ABSTRACT

Master candidate: Vu Van Cap

Thesis title: combining ability analysis of purple waxy maize lines from different origins

Major:Plant science Code: 60.62.01.10

Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA) Research Objectives: The objective of the present study was to determine (1)

high combining ability lines using in breeding programs for hybrid purpe waxy maize (2) the promising purple corn hybrids for subsequent evaluation of adaptability in the Red River Delta

Materials and Methods:

Plant materials: A diallel cross study (Griffing 4) of six inbred lines of waxy corn

was carried out with parents and F1 progeny, to determine the combining ability in

Gialam, Hanoi The control variety is Fancy 111

Contents:

(1)Assessment agronomic traits of purple waxy corn lines in Autumn-Winter

2015

(2) combining ability analysis of purple waxy corn lines was carried out with

parents and F1 progeny in Spring 2016

Method: All generations were planted in the randomized complete block design

(RCBD) with 2 replications at the Vietnam National University of Agriculture Each plot has 14m2 For dialen cross, parents were planted 2 times at 5 day intervals 10 random plants of each plot were recorded and analysed by using ANOVA and IRRISTAT ver.5.0 Analysis of combining ability followed the model 4 of Griffing using software of agricultural statistics (Nguyen Dinh Hien, 1995)

Main findings and conclusions:

Most hybrids with the growth duration from sowing to physiological ripening ranged from 91 to 96 days 8 hybrids have higher fresh grain yield than the check variety (106-118 quintal/ha) and as good quality as the control variety (Fancy 111) Combining ability about yield components, fresh grain yield and anthocyanin content identified 4 promising lines as TI1, TI2, TI3 and TI6 Accordingly, the paprents used in this study appear to be suitable parents for use in breeding programs where improved yield and quality traits are desired

Keywords: combining ability analysis, purple waxy maize

PHẦN 1 MỞ ĐẦU

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Ngô nếp (Zea mays L var ceratina Kulesh) là một đột biến tự nhiên đã phát hiện ở Trung Quốc năm 1909 (Collins, 1909; Tian et al., 2009), có nội nhũ

chứa gần 100% amylopectin là dạng tinh bột có cấu trúc mạch nhánh, ngô thường chỉ chứa 75% amylopectin số còn lại là amilosa Hạt ngô nếp khi nấu chín có độ dẻo, mùi vị thơm ngon Ngoài nhu cầu sử dụng ăn tươi thì tinh bột ngô nếp còn là nguồn cung cấp nguyên liệu cho ngành công nghiệp thực phẩm Trong ngô nếp có hàm lượng tinh bột cao hơn so với các giống khác nên được sử dụng trong hỗn hợp làm bánh kẹo, hồ, phục vụ cho một số ngành công nghiệp khác Hạt ngô nếp rất dễ tiêu hóa, nó có chứa một số acid amin quan trọng như: Triptophan, Lysin, Leusin, Tyrosin, vì vậy, ngô nếp thích hợp cho việc chế biến thức ăn dinh dưỡng, bột ngũ cốc

Ở nước ta ngô nếp hiện nay được trồng khá rộng rãi, diện tích trồng không ngừng tăng lên, chiếm khoảng gần 15% diện tích trồng ngô cả nước do các giống ngô nếp đáp ứng được nhu cầu luân canh, tăng vụ, đặc biệt là nhu cầu

sử dụng của xã hội ngày càng tăng Giai đoạn vừa qua các nhà chọn tạo giống ngô của Việt Nam đã có nhiều cố gắng trong công tác nghiên cứu và lai tạo, song

số lượng giống ngô nếp lai còn hạn chế, mới chọn tạo được một số giống ngô nếp thụ phấn tự do như VN2, VN6, nếp tổng hợp…một số giống ngô nếp lai không quy ước như: MX2, MX4, MX6, Bạch Ngọc, LSB4…chưa đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng trong nước Gần đây một số giống của các công ty nước ngoài đã được đưa vào trồng ở nước ta như: Wax - 44 của công ty Sygenta, nếp 268 của công ty Đông Tây, giống nếp tím dẻo 926, Fancy 111 của công ty Advanta Việt Nam…với giá giống rất cao

Nhận biết nguồn gen ngô nếp (Zea mays L var ceratina Kulesh) có biến

dị cao thành phần anthocyanins, phenonic và chất kháng oxy hóa antioxidant là giai đoạn quan trọng trong chọn giống ngô nếp cải tiến thành phần hóa sinh có lợi cho sức khỏe con người Có cùng đặc điểm với dòng bắp nếp dẻo, thơm ngọt, bắp tím có thành phần và giá trị dinh dưỡng cao: chứa nhiều beta caroten, vitamin A, sinh tố B (thiamin, riboflavin, niacin), C, hợp chất phenonic và nhiều khoáng vi lượng Ca, P, Fe, Na, K, proterin, chất xơ, dầu, đường Bên cạnh đó,

màu tím hạt bắp được quy định bởi sắc tố anthocyanin có lợi cho sức khỏe Đã có nhiều báo cáo màu sẫm ở ngô có hàm lượng các chất hoạt tính sinh học và chất kháng oxy hóa có lợi cho sức khỏe con người Chất kháng oxy hóa anthocyanins đặc biệt rất giàu ở ngô có mầu sẫm Chất kháng oxy hóa anthocyanins có lợi cho sức khỏe là thuộc tính kháng oxy cao của chúng và có tiềm năng hoạt động kháng ung thư, ngăn chặn bệnh tim mạch, chống béo phì, bệnh tiểu đường và khả năng kháng viêm nhiễm (Jones, 2005; He and Giusti, 2010) Vì vậy, người tiêu dùng ở nước ta đã biết đến giá trị sử dụng và khi dùng phải trả với giá thành cao cho ngô nếp tím ăn tươi, thu hoạch xấp xỉ 25 ngày sau thụ phấn

Chọn tạo giống ngô nếp tím đã được thực hiện nhiều ở các nước Châu Á như Thái Lan, Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật Bản Các nhà chọn tạo giống của Việt Nam đã chọn tạo các giống ngô nếp thành công và cung cấp cho sản xuất, nhưng nghiên cứu và chọn tạo giống ngô nếp tím chưa có những nghiên cứu đầy

đủ, các giống ngô nếp tím hiện nay trong sản xuất chủ yếu là giống địa phương

và giống nhập nội Mặt khác, nguồn gen ngô nếp Việt Nam rất phong phú (Vũ Văn Liết và cs., 2009; 2011), do vậy chọn tạo giống ngô nếp tím có ý nghĩa khoa học và là một yêu cầu cấp thiết hiện nay của thực tế sản xuất

Xuất phát từ cơ sở khoa học và thực tế trên, để đánh giá các vật liệu di truyền và phát triển dòng thuần tạo ra các giống ngô nếp tím có năng suất cao, phẩm chất tốt, khả năng thích ứng rộng góp phần làm phong phú thêm bộ giống

ngô nếp lai Chúng tôi thực hiện đề tài “Đánh giá khả năng kết hợp của các

1.2 MỤC TIÊU VÀ YÊU CẦU NGHIÊN CỨU

1.2.1 Mục tiêu nghiên cứu

Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng ngô nếp tím nhằm xác định những dòng có khả năng kết hợp phục vụ chương trình chọn tạo giống ngô nếp tím ưu thế lai Xác định những tổ hợp lai có nhiều ưu điểm cho đánh giá tiếp theo phục vụ phát triển giống ngô nếp tím lai thích ứng với điều kiện đồng bằng Sông Hồng

1.2.2 Yêu cầu nghiên cứu

+ Đánh giá một số đặc điểm nông sinh học của các dòng bố mẹ vụ Thu Đông 2015 tại Gia Lâm, Hà Nội Lai tạo tổ hợp lai bằng luân giao để đánh giá khả năng kết hợp

+ Đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển của các dòng bố mẹ và tổ hợp lai vụ Xuân 2016 tại Gia Lâm, Hà Nội

+ Đánh giá khả năng chống chịu đồng ruộng của các dòng bố mẹ và tổ hợp lai vụ Xuân 2016 tại Gia Lâm, Hà Nội

+ Đánh giá năng suất và yếu tố cấu thành năng suất của các dòng bố mẹ và

tổ hợp lai vụ Xuân 2016 tại Gia Lâm, Hà Nội

+ Đánh giá một số chỉ tiêu chất lượng của các dòng bố mẹ và tổ hợp lai vụ Xuân 2016 tại Gia Lâm, Hà Nội

+ Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng ngô bố mẹ vụ Xuân năm 2016

1.3.Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN

1.3.1.Ý nghĩa khoa học

Trong quá trình chọn tạo giống ngô lai nói riêng và cũng như chọn giống cây trồng nói chung phụ thuộc rất nhiều vào nguồn vật liệu khởi đầu và quá trình thử khả năng kết hợp của các dòng thuần Do vậy, công tác thu thập và đánh giá vật liệu là hết sức quan trọng

Đánh giá được khả năng kết hợp của các dòng, giống ngô thực chất là xác định ưu thế lai Ưu thế lai chịu sự chi phối mạnh mẽ bởi sự khác biệt di truyền giữa hai dạng bố mẹ Do vậy, đánh giá khả năng kết hợp là công việc quan trọng trong công tác chọn tạo giống nhằm loại bỏ những dòng không có khả năng cho

ưu thế lai sớm để vừa giảm bớt công sức vừa nâng cao hiệu quả của công tác chọn tạo giống

Khai thác nguồn gen ngô nếp tím trong nước và nhập nội cho chọn giống thích ứng với điều kiện ở Việt Nam, mở rộng nền di truyền của các giống ngô ưu thế lai

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn

Từ những kết quả đạt được đề tài đưa ra một số tổ hợp lai ngô nếp tím triển vọng phù hợp, góp phần làm phong phú thêm cho bộ giống ngô nếp

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT NGÔ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

2.1.1 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới

Ngành sản xuất ngô thế giới tăng liên tục từ đầu thế kỷ 20 đến nay, nhất là trong hơn 40 năm gần đây Ngô là cây trồng có tốc độ tăng trưởng về năng suất cao nhất trong các cây lương thực chủ yếu Vào năm 2004, năng suất ngô trung bình thế giới chỉ đạt khoảng 46,9 tạ/ha, đến năm 2009 năng suất đã đạt 51,2 tạ/ha trên diện tích 156 triệu ha với sản lượng 808,8 triệu tấn và năm 2013 diện tích tăng lên đến 184,192 triệu ha với sản lượng đạt kỷ lục 1.016,736 triệu tấn (theo báo cáo của Bộ Nông nghiệp Mỹ - USDA) Phân bố ngô theo vùng được thể hiện

Sản lượng (triệu tấn)

Hiện nay, trên toàn thế giới có 140 nước trồng ngô Trong đó, Mỹ là nước

dẫn đầu về diện tích, năng suất và sản lượng với các con số tương ứng là 35,478 triệu ha; năng suất 99,695 tạ/ha; sản lượng đạt 353,699 triệu tấn (năm 2013) Đứng thứ hai là Trung Quốc, sau đó là Braxin, Ấn Độ Diện tích ngô của Pháp chỉ bằng 1/5 diện tích của Ấn Độ nhưng sản lượng ngô của Pháp gần bằng sản lượng ngô của Ấn Độ, năng suất ngô của Pháp gấp 4 lần Ấn Độ Điều đó cho thấy, sản lượng chủ yếu dựa vào năng suất Vì thế, chúng ta cần phải tập trung sản xuất nâng cao năng suất bằng cách cải thiện kỹ thuật, áp dụng các giống tốt

Cụ thể được sự phát triển nhanh chóng của cây ngô ở một số nước được phản ánh qua Bảng 2.1.2

Bảng 2.2 Sản xuất ngô ở một số nước trên thế giới

2.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ ngô ở Việt Nam

Cây ngô được đưa vào Việt Nam cách đây khoảng 300 năm, mặc dù là cây lương thực đứng thứ hai nhưng do truyền thống trồng lúa nước nên ngô vẫn chưa được chú trọng, không phát huy được tiềm năng của nó (Ngô Hữu Tình, 2003) Ngày nay, sản xuất ngô đã được phổ biến rộng khắp cả nước từ vùng núi cao đến đồng bằng, trung du, đa dạng về mùa vụ gieo trồng và hệ thống canh tác

Trong quá trình phát triển của cây ngô ở nước ta phải kể đến 2 sự kiện có tính chất quyết định đến năng suất ngô là “Ngô Đông trên đất hai lúa ở Đồng bằng Bắc Bộ” và “Sự bùng nổ ngô lai ở các vùng trồng ngô trong cả nước” (Ngô Hữu Tình, 2003) Nhờ những thành tựu của ngô lai mà 20 năm trở lại đây, tốc độ tăng trưởng bình quân ở Việt Nam đạt 7,5% diện tích, 6,7% năng suất, 24,5% sản lượng (Bùi Mạnh Cường, 2007)

Những nghiên cứu về ngô lai của Việt Nam đã được khởi động từ những năm 1970 của thế kỷ trước nhưng chỉ thực sự bắt đầu có hiệu quả vào đầu thập niên 90 bằng việc tạo ra hàng loạt các giống lai không quy ước, rồi một loạt các giống lai quy ước (Trần Hồng Uy, 1997) Giai đoạn chọn tạo các giống lai không quy ước diễn ra vào đầu những năm 90 thông qua Chương trình ngô Việt Nam và kết quả đã tạo ra một loạt giống lai không quy ước như LS3, LS5, LS6, LS7 đã góp phần làm thay đổi một bước về năng suất và sản lượng ngô của nước ta ở thời điểm đó Quá trình này giống như cuộc diễn tập cho các nhà tạo giống và nông dân sản xuất ngô làm quen với công tác chọn tạo và sản xuất giống lai quy ước đáp ứng cao hơn đòi hỏi của sản xuất Tiếp tục Chương trình ngô Việt Nam

về nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai, cùng với sự hợp tác quốc tế chúng ta đã tạo ra nhiều giống lai quy ước đạt năng suất, chất lượng không thua kém các giống lai nhập nội như: LVN4, LVN5, LVN12, LVN23

Ở Việt Nam, nhiều cơ quan, tổ chức tham gia nghiên cứu chọn tạo giống ngô, gồm các Viện (Viện Nghiên cứu Ngô, Viện KHKT Nông nghiệp miền Nam), Trung tâm nghiên cứu, Trường đại học (Học viện Nông nghiệp), nhiều công ty (Công ty CPGCT miền Bắc, Công ty CPGCT miền Nam, Công ty CPGCT Trung ương) Hiện nay thị phần giống ngô lai của Việt Nam chiếm khoảng 60%, chủ yếu là các giống ngô lai đơn, áp dụng vào các sản xuất ở tất cả các vùng sinh thái trong cả nước Các giống dài ngày như: LVN10, HQ2000, LVN 98; Các giống trung ngày: LVN4, LVN12, LVN17; Các giống ngắn ngày: LVN19, LVN0, LVN99, VN98-1, LVN885, Một số giống ngô lai có năng suất

và chất lượng tốt phục vụ cho nhu cầu sản xuất như giống: LVN-35, DP-5, SC16161, SC184, LVN98, SX2010 (Nguyễn Thị Nhài, 2005)

Diện tích trồng ngô nếp ở Việt Nam trong thời gian qua tăng khá nhanh, hiện chiếm từ 10 -15% diện tích trồng ngô của cả nước Một số giống ngô nếp hiện đang được sử dụng nhiều trong sản xuất như giống ngô nếp thụ phấn tự do S2, VN2, VN6 (Viện NC Ngô) NN1 (Viện KHKT NN miền Nam); Các giống nếp lai MX2, MX4, MX10 (Công ty Giống Cây trồng miền Nam); Bạch Ngọc, NL2, nếp Nù (Công ty Nông Lương) Giống ngô nếp ăn tươi của nước ngoài được ưa chuộng trong sản xuất nhưng giá giống khá cao như công ty Syngenta có ngô nếp Wax (Nguyễn Thị Nhài, 2013)

Bảng 2.3 Diện tích, năng suất và sản lượng ngô của Việt Nam

giai đoạn 2003 – 2013 Năm Diện tích (ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lượng (tấn)

Theo chiến lược nghiên cứu và phát triển cây ngô của Việt Nam đến năm

2020 đã xác định cần đẩy mạnh nghiên cứu về cây ngô góp phần đưa diện tích ngô của cả nước đến năm 2015, phấn đấu đạt 1,3 triệu ha ngô; năng suất đạt trên

50 tạ/ha; sản lượng đạt 6,5 triệu tấn, đến năm 2020 đạt 1.500,000 ha với năng suất bình quân 60 tạ/ha và sản lượng 9,0 triệu tấn, nhằm đảm bảo cung cấp nguyên liệu cho chế biến thức ăn chăn nuôi và các nhu cầu khác trong nước, từng bước tham gia xuất khẩu

2.2 NGUỒN GỐC, ĐẶC TÍNH VÀ VAI TRÒ CÂY NGÔ NẾP

2.2.1 Nguồn gốc cây ngô nếp

Một số bằng chứng chỉ ra rằng ngô được thuần hóa từ loài cỏ Mexican

hoang dại teosinte (Zea mays ssp Parviglumis hoặc ssp mexicana) Những bằng

chứng khảo cổ học chứng minh rằng thời gian thuần hóa ngô vào khoảng 5.000 đến 10.000 năm trước đây, mặc dù nguồn gốc gần đây của ngô từ teosinte, những cây này khác biệt sâu sắc về hình thái Một điểm khác biệt chủ yếu là teosinte điển hình có nhánh cờ dài trên đỉnh bông cờ trong khi ngô có nhánh đỉnh cờ

ngắn bằng bắp Phân tích di truyền nhận thấy rằng teosinte branched 1 (tb1) như

là một gen tương hợp rộng điều khiển sự khác biệt này (Wang et al., 1999) Các

nhà thực vật học thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20 bắt đầu nghiên cứu mối quan hệ tiến hóa của Teosinte đến ngô trồng, nghiên cứu trong nhiều năm từ 1700 đến 1990

và từ 1990 đến nay đã tóm tắt mối quan hệ tiến hóa của ngô từ teosinte (Hernansdez, 2009)

Nhà thực vật học Collins (1909) trồng một dạng mới của ngô thu thập từ Trung Quốc và báo cáo mô tả ngô nếp đầu tiên Báo cáo ghi rõ dạng ngô có nhiều nội nhũ sáp hơn các giống ngô khác Sau đó ngô nếp được phát hiện ở các vùng khác của Châu Á (Collins, 1920; Kuleshov, 1954) mặc dù còn một số tác giả có quan điểm khác, nhưng cơ bản đều thống nhất rằng ngô nếp có nguồn gốc từ

Trung Quốc (Longjiang Fan et al., 2008) Báo cáo ghi rõ dạng ngô có nhiều nội

nhũ sáp hơn các giống ngô khác Sau đó ngô nếp được phát hiện ở các vùng khác của Châu Á, mặc dù còn một số tác giả có quan điểm khác, nhưng cơ bản đều

thống nhất rằng ngô nếp có nguồn gốc từ Trung Quốc Zheng et al (2013) cho rằng ngô nếp (Zea mays L var certain Kulesh) là một dạng đặc biệt của ngô trồng

được phát hiện lần đầu tiên ở Trung Quốc năm 1908 và sau đó ở các nước châu Á khác Ngô nếp nội nhũ gần 100% là amylopectin được sử dụng chủ yếu làm lương thực ở châu Á, mặc dù được phát hiện đầu tiên ở Trung Quốc, nhưng nguồn gốc và

tiến hóa của ngô nếp vẫn còn chưa rõ (Hongjian Zheng et al., 2013)

Những nghiên cứu gần đây cho thấy các giống ngô nếp bản địa rất giàu có ở Trung Quốc, nó phân bố chủ yếu ở vùng Tây Nam, đặc biệt ở Vân Nam, Quảng

Châu và Quảng Tây (Huang and Rong, 1998; Tian et al., 2009) Tỉnh Vân Nam

là nguồn gốc của nhiều loài cây trồng quan trọng với mức độ đa dạng rất cao Một vài nghiên cứu gợi ý rằng ngô nếp Trung Quốc có nguồn gốc từ Vân Nam

và Quảng Tây, nó phù hợp với hình thái, kiểu nhân, isozymes và chỉ thị DNA

(Zeng et al., 1981, 1994; Liu et al., 2005) Ngô nếp có mức độ đa dạng cao về

các tính trạng nông học như chiều cao cây, thời gian sinh trưởng, đặc điểm kính

tế, chống chịu sâu bệnh và năng suất, yếu tố cấu thành năng suất ở vùng Vân Nam, Quảng Châu và Quảng Tây Phân tích đa dạng bằng chỉ thị phân tử SSR,

Liu et al (2005) đã kết luận Vân Nam và Quảng Châu có thể là Trung tâm đa

dạng và nguồn gốc của ngô nếp

Nguồn gốc tiến hóa của ngô nếp một số nghiên cứu cho rằng ngô nếp là một đột biến tự nhiên ở ngô rau đã phát hiện ở Trung Quốc năm 1909 (Collins,

1909; Tian et al., 2009) Cây ngô biểu hiện những tính trạng khác thường các nhà

tạo giống ở Mỹ một thời gian dài sử dụng các tính trạng này là chỉ thị những gen lặn trong các chương trình chọn tạo giống ngô Năm 1922 các nhà nghiên cứu đã phát hiện nội nhũ của ngô nếp chỉ chứa amylopectin và không có amylose đối ngược với các giống ngô thường Đến tận đại chiến thế giới thứ II nguồn amylopectin chính là từ sắn nhưng khi người Nhật cung cấp dòng ngô nếp thì amylopectin được sử dụng chủ yếu từ ngô nếp Colins (1909) và các nhà khoa học khác đã xác định rằng: ngô nếp bắt nguồn từ ngô tẻ, do một đột biến đơn

gen, gen trội Wx thành gen lặn wx, vì vậy ngô nếp có thể ở nhiều vùng khác nhau

trên trái đất Gen Waxy mã hóa cho enzyme granule - bound starch synthase (GBSS = protein waxy) đây là một trong những isoenzyme chính xúc tác sự tổng hợp amylose từ ADP glucose, được biểu hiện ở nội nhũ và hạt phấn Ở ngô tẻ, isoenzyme GBSS có hoạt tính mạnh và sản phẩm của nó chủ yếu là amylose, một phần ADP glucose không thể được chuyển hóa hoàn toàn thành amylopeptin bởi enzyme starch branching (SBE), hàm lượng amylopectin được tích lũy trong nội

nhũ tới gần 100% và biểu hiện kiểu hình là ngô nếp (Fan et al., 2008)

Trên cơ sở hình thái cây, phân bố địa lý và đặc điểm sinh học kết hợp với số liệu lịch sử, văn hóa cho thấy ngô nếp có nguồn là một đột biến gen đơn lặn từ

ngô đá (Tian et al., 2009) Mặc dù vậy năm 1970, một giống bản địa thu thập ở

Menghai, Vân Nam chỉ có 4 hàng hạt và có nhiều đặc điểm tương tự như loài

hoang dại (Zhang et al., 2007) Kiểu C – b và nhân của ngô nếp tương tự như ngô

nổ và sau đó được coi như là dạng ngô cổ xưa nhất (Zhang và Li, 1990), kiểu isozyme của enzyme khử nước, ngô nếp có 6 bvà đồng đẳng Những nghiên cứu

di truyền đã cho thấy nguồn gốc di truyền của ngô nếp còn là một bí ẩn đối với khoa học hiện nay (Zeng, 1992)

Ngô nếp (Zea mays L var certaina Kulesh) có nhiều đặc điểm tốt về

thành phần tinh bột và giá trị kinh tế và có lịch sử trồng ở Trung Quốc lâu đời

và sản xuất tăng nhanh trong những thập kỷ qua Mặc dù vậy nguồn gốc và tiến

hóa của ngô nếp vẫn chưa được rõ (Mengliang Tian et al., 2009) Các tác giả

nghiên cứu đa dạng di truyền ngô nếp trung Quốc gồm giống bản địa, dòng thuần bằng phân tích SSR và kết quả cho thấy nguồn gen ngô nếp Trung Quốc

có mức đa dạng cao Phân tích nguồn gốc và tiến hóa qua trình tự 108 mẫu và

52 mẫu từ GenBank của locus nếp trong một số mẫu từ chi Zea Một mức giảm sâu sắc đa dạng nucleotide và test có ý nghĩa (Tajima’s D and Fu and Li’s F*)

đã nhận thấy tại locus nếp ở ngô nếp Trung Quốc nhưng không thấy ở ngô không nếp Phân tích phát sinh loài chỉ ra rằng ngô nếp Trung Quốc có nguồn gốc ngô trồng ngô đá và hầu hết các dòng ngô nếp hiện đại cho thấy nguồn gốc

và tiến hóa độc lập với nguồn gen từ Tây Nam Trung Quốc Kết quả chỉ ra rằng tính trạng nông học có thể cải tiến nhanh đáp ứng nhu cầu thị trường bằng chọn

lọc (Zheng et al., 2013)

2.2.2 Đặc tính và vai trò của cây ngô nếp

Sản phẩm nông nghiệp và diện tích canh tác ngô nếp và ngô đường gần đây tăng lên sử dụng làm lương thực ưa thích và ngày càng nhiều bởi vì người tiêu dùng nhận biết những sản phẩm lương thực và dược phẩm rất có lợi cho sức khỏe Do vậy xu hướng này, quan trọng nhất để chúng ta xem xét phần chất lượng hơn là số lượng giữa các rau và thực phẩm có màu như đậu tương, ngô và

rau có màu sắc (Kim et al., 1994; 2000)

Ngô nếp là dạng ngô hình thành từ ngô tẻ do đột biến gen lặn phát sinh từ locus Waxy gây ra biến đổi tinh bột mà thành Tinh bột của ngô nếp chứa gần như 100% amylopectin trong khi tỷ lệ này ở ngô thường chỉ là 75%, còn lại là 25% amyloza Amylopectin là dạng của tinh bột có cấu trúc phân tử gluco phân nhánh Collins (1909) và Kempton (1919) là những người đầu tiên phát hiện ra ở ngô nếp một đơn gen lặn nằm trên vai ngắn của nhiễm sắc thể số 9, mã hóa kiểu

hình nội nhũ nếp của hạt (Wx mã hóa cho kểu hình của ngô tẻ)

Các nhà di truyền học đã phát hiện ra rằng: Trong quá trình tổng hợp tinh bột, ngô nếp có một lỗi trong quá trình tổng hợp amylose trong nội nhũ Nó là biểu hiện kiểu hình của một loại đột biến với tần số thấp ở hầu hết các loại ngô

và đột biến này được giữ lại thông qua chọn lọc tự nhiên (Oliver E Nelson,

1968) Theo Fergason (1994), Hallauer (1994), thì gen wx nằm ở locus 5S-56 có

biểu hiện của gen opaque, do vậy hạt ngô nếp cũng giàu lyzin, triptophan và protein Ngô nếp có tính dẻo và thơm, được sử dụng chính dưới dạng ngô luộc, nướng hoặc đồ xôi Trường Đại học Tổng hợp Ohio (Hoa Kỳ) đã đưa ra tiêu chuẩn dinh dưỡng của ngô nếp so với một số loại ngô khác (bảng 2.2), trong đó hàm lượng protein tương đương với ngô giàu protein

Bảng 2.2 Một số đặc tính chất lượng của ngô nếp so với các loại ngô khác

Loại ngô Tỷ lệ dầu

(%)

Tỷ lệ protein (%)

Tỷ lệ tinh bột (%)

Năng lượng (kcal/kg)

Ngô có hàm lượng dầu cao 7,2-8,2 8,0-9,0 66,2-67,9 1851-1869

Theo các nhà nghiên cứu, có thể sử dụng dung dịch Ioduakali (KI) nhuộm

hạt phấn để xác định hiệu quả của việc chuyển gen wx vào ngô thường Khi cho

tinh bột ngô nếp vào dung dịch KI thì nó chuyển thành màu nâu đỏ, trong khi tinh bột của ngô thường thì chuyển màu xanh tím Cây dị hợp tử gen nếp (Wx:wx) thì có một nửa hạt phấn hóa xanh và một nửa còn lại hóa nâu trong khi tất cả các tinh bột đều hóa xanh Nếu cây đồng hợp tử lặn (wx:wx) thì cả hạt phấn và tinh bột hóa nâu Đồng hợp tử trội (Wx:Wx) cả hạt phấn và tinh bột đều hóa xanh (Peter and Thomison, 2001) Đột biến wx là một trong những đột biến khó xác định nhất Rất nhiều đột biến khác nhau của ngô nếp đã được xác định Đột biến nếp của ngô ở Trung Quốc được cho là đột biến mất một vài nucleotid ở locus Waxy của ngô nếp hoang dại trong quá trình canh tác ngô thường Những đột biến này là đột biến điểm nên việc tìm những marker để chọn lọc ngô nếp là rất phức tạp và không thể dùng bất cứ một marker phân tử nào để có thể phân biệt được tất cả các gen nếp từ kiểu gen ngô thường Vì vậy, cách hiệu quả nhất

để chọn lọc hạt nếp đó là phản ứng màu của hạt phấn hoặc tinh bột

Như vậy, đặc tính của ngô nếp là tinh bột dạng nhỏ được quy định bởi đơn gen lặn (wx) Tinh bột và hạt phấn chứa chủ yếu là amylopectin và có thể nhận biết qua phản ứng màu với iod

2.3 ĐA DẠNG DI TRUYỀN CÂY NGÔ NẾP

Đa dạng di truyền ngô (Zea mays L.) bao gồm biểu hiện của màu sắc hạt

(đỏ, xanh, tím), nhưng dạng ngô đặc thù sử dụng ít hơn so với ngô vàng và ngô trắng thông thường Sắc tố ở thực vật là các chất hóa học có nguồn gốc thực vật kháng oxy hóa tạo ra chuyển hóa thứ cấp, các chất kháng oxy hóa liên kết với nhiều kháng ung thư và kháng viêm nhiễm khác có lợi cho sức khỏe Thay đổi màu sắc đã được nghiên cứu trong tạo giống, bao gồm tiềm năng năng suất và hàm lượng phenolic cao trong cùng một giống lai Các tác giả đánh giá 84 tổ hợp ngô lai từ lai diallel của 11 bố mẹ, nhiều số đó do Texas phát triển nhưng không có đủ thông tin về đặc điểm Hệ số di truyền theo nghĩa hẹp là 0.80 cũng như phương sai tương tác kiểu gen môi trường (G×E) nhỏ (4%) về tổng hàm lượng phenolics Sai số thấp, chứng tỏ phương pháp phân tích các tính trạng của các tác giả đảm bảo độ chính xác để dò tìm và phân chia kiểu gen qua các môi trường Các tổ hợp lai đỉnh về hàm lượng phenolics là tím‘Maiz Morado’

có mức hàm lượng gần gấp 2 lần dòng ngô đỏ, sau đó là các dòng ngô đỏ Kiểu hình Morado tím đậm trội lần át tất cả các màu khác, nhưng tổng số phenolic là được bổ sung của các bố mẹ antioxidants trong hạt cao (như xác định phenolics) Nghiên cứu hiện nay, các tổ hợp lai có màu ở đỉnh hạt năng suất phenolic cao hơn hai lần hạt vàng

Những nghiên cứu về gen điều khiển nội nhũ nếp đã được nhiều nghiên cứu

đề cập và chứng minh Từ những năm 1960 các nhà nghiên cứu Ấn Độ đã có

những nghiên cứu tóm tắt số liệu thu được qua 5 năm với những allel wx mới

nhất Người ta đặc biệt quan tâm tới yếu tố chuyển gen yếu tố điều khiển vào

locus có chức năng của allel Wx Nghiên cứu sự tổ hợp tương ứng với các allel ở vùng do locus gen điều khiển Hai đột biến wxm-1 và wxm-6 của hệ thống Ac-Ds

và wxm-8 của hệ thống Spm đã được McClintock khám phá tìm thấy chức năng

gen Những đột biến này được xem là đột biến yếu tố điều khiển Các allel đột

biến wx được khám phá là gen lặn, phân lập các allel wx trong một thí nghiệm có lẫn tạp các allel wx tiêu chuẩn nhưng không giải thích được kiểu hình hạt ngô nếp Allel wx C của Đại học Cornell là allel wx lặn tiêu chuẩn được sử dụng trong

thí nghiệm Trên cơ sở phân và phân tích di truyền truyền thống có xấp xỉ 24

allel, với ba allel là yếu tố điều khiển, m-1 và m-6 của hệ thống Ac-Ds và m-8 của

hệ thống Spm tổ hợp với mỗi allel khác và hầu hết các allel wx Ba allel wx ổn định trên ở gần đầu và ngoại biên các allel yếu tố điều khiển Hai allel B7 và C34 không tổ hợp với bất kỳ allel wx nào (Oliver E Nelson, 1968)

Nguồn gen ngô bản địa của tỉnh Vân Nam, Trung Quốc đã được phối hợp phân tích dạng di truyền, giống và màu sắc hạt Kết quả chỉ ra rằng nguồn gen ngô bản địa tại Vân Nam có 7 dạng khác nhau, chúng rất đa dạng và phân bố

rộng, các mẫu nguồn gen đa dạng về màu sắc hạt; Zea mays L indurate Sturt

phân bố rộng nhất, chỉ số đa dạng và màu sắc hạt cũng đa dạng nhất khoảng

58.2%, tiếp theo là Zea mays L.semindentata Kulesh và Zea mays L.ceratina

Kulesh; hạt của chúng màu vàng và màu trắng là chủ yếu chiếm khoảng 43.3%

và 42.8% trong tổng số nguồn gen nghiên cứu (Wu Shao-yun et al., 2004).

Jian-dong Bao et al., 2012 đánh giá nhận biết 157 dòng thuần ngô nhận biết dòng thuần mang gen Wx, wx-D7 và wx-D10 phục vụ chương trình chọn giống

ngô nếp lai chất lượng ở Trung Quốc Thông tin đa dạng di truyền và mối quan

hệ giữa các dòng thuần ưu tú rất cần thiết đối với một chương trình cải tiến giống ngô Kyu Jin Sa và cs, 2010 đã nghiên cứu đa dạng di truyền của của 84 dòng thuần ngô nếp của Hàn Quốc sử dụng 50 chỉ thị phân tử SSR Kết quả thu được tổng số 269 allele tại tất cả các locus và trung bình 5,38 allel/locus, giá trị đa dạng gen trong phạm vi 0.383 đến 0.923 và 84 dòng thuần ngô nếp phân thành 2 nhóm di truyền, nhóm 1: 33 dòng và nhóm 2 là 51 dòng Hầu hết các dòng này không có mối liên hệ rõ ràng với nguồn, phả hệ và vùng địa lý Phân tích các dòng thuần ngô nếp thu thập ở Hàn Quốc và Trung Quốc tại 50 locus SSR biểu hiện đa dạng gen cao (0.638) Thông tin thu được từ nghiên cứu rất hữu ích cho

chương trình tạo giống ngô nếp lai ở Hàn Quốc (Kyu Jin Sa et al., 2012)

Nhận biết nguồn gen ngô nếp (Zea mays L var ceratina) có biến động cao

về thành phần anthocyanins, phenolic, và chất hoạt tính kháng ôxy hóa là giai đoạn quan trọng trong chọn giống ngô nếp cải tiến các chất sinh hóa có lợi Các tác giả nghiên cứu đánh giá 49 kiểu gen ngô nếp có các tham số màu, hàm lượng antocyanin và tổng số phenol Thí nghiệm trong điều kiện đồng ruộng khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh ba lần lặp lại trong hai mùa khô và mùa mưa năm 2010 Tất cả

các tính trạng sai khác ở mức có ý nghiã giữa các kiểu gen và mùa vụ (P ≤ 0.01)

trừ tổng hàm lương phenol (TPC) Biến động giữa các kiểu gen lớn với tổng biến động từ 74,43 – 95,70 % Tương tác kiểu gen và môi trường có ý nghĩa với tất cả

các đặc điểm Bốn mươi chín kiểu gen phân thành 4 nhóm di truyền trên cơ sở

antioxidants và hoạt chất của chúng (Bhornchai Harakotr et al., 2014)

Ngô nếp ăn tươi một chỉ tiêu chất lượng quan trọng là vỏ hạt mỏng, Eunsoo Choe (2010) nghiên cứu nhận biết các gen và QTL điều khiển tính trạng vỏ hạt mỏng ở ngô nếp ở các vùng vỏ hạt khác nhau tổng số 33 QTL nhận biết của 5 tính trạng vỏ mỏng (UG,LG, UA,LA và đầu hạt, số QTL điều khiển độ dày vỏ phạm vi từ 5 đến 9 của các vùng khác nhau ở mô hình QTL cuối cùng, hầu hết hiệu quả cộng tính có ý nghĩa cho vỏ mỏng

Đánh giá đa dạng và phân nhóm di truyền của 24 dòng ngô nếp tự phối đời S8 đến S10 sử dụng chỉ thị hình thái và chỉ thị phân tử SSR Thí nghiệm đồng ruộng đánh giá kiểu hình nhận thấy các dòng có đặc điểm nông sinh học như thời gian sinh trưởng, thời gian chênh lệch trỗ cờ-phun râu, chiều cao cây, năng suất

và yếu tố cấu thành năng suất phù hợp với dòng thuần cho tạo ngô nếp giống lai Năng suất của các dòng đạt từ 24,43-39,86 tạ/ha cho thấy tiềm năng của năng suất hạt trong sản xuất lai Phân nhóm di truyền dựa tên kiểu hình với 11 tính trạng 24 dòng tự phối được chia thành 6 nhóm khác biệt nếu hệ số tương đồng là 0,25 Sử dụng chỉ thị phân tử SSR với 19 cặp mồi đã dò thấy 75 alen trên 19 locus, trung bình 4 alen trên một marker và số alen/locus khá biến động từ 2 đến

8 alen Giá trị thông tin đa hình PIC trong phạm vi từ 0,36 đến 0,81, có 5 chỉ thị phân tử SSR giá trị PIC > 0,7 Nếu mức tương đồng là 0,83 các dòng thuần được phân thành 5 nhóm di truyền Kết quả làm cơ sở lựa chọn các dòng bố mẹ tạo tổ hợp lai có ưu thế lai và cho năng suất cao Đánh giá khả năng chịu hạn bằng thí nghiệm chậu vại về các đặc điểm của bộ rễ, thân lá và đặc điểm hình thái khác nhận biết 5 dòng có khả năng chịu hạn tốt là I5, I9, I8, I23, I15 Những dòng này đồng thời thuộc các nhóm di truyền khác nhau nên có thể sử dụng cho chương trình tạo giống ngô nếp lai chịu hạn thích ứng với điều kiện canh tác nhờ nước trời cho các tỉnh miền núi phía Bắc (Vũ Văn Liết và cs., 2014)

2.4 NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ NẾP, NGÔ NẾP TÍM

2.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Theo thông tin từ hội nghị ngô châu Á lần thứ 9 tại Bắc Kinh – T9/2005, Trung Quốc đã tạo ra khá nhiều giống ngô nếp lai cho năng suất cao và chất lượng tốt Ví dụ: Giống nếp lai đơn màu trắng JYF 101 cho năng suất trung bình

150 tạ bắp tươi/ha; giống nếp lai đơn màu tím Jingkenou 218 năng suất khoảng

120 tạ bắp tươi/ha; giống ngô nếp trắng Jingkenou 2000 năng suất trung bình trên

130 tạ bắp tươi/ha; giống ngô nếp lai đơn tím trắng Jingtianzihuanuo và giống ngô nếp trắng lai đơn Yahejin 2006 cho năng suất tới 200 tạ bắp tươi/ha (Beijing Maize Reseach Center, 2005)

Các giống ngô nếp địa phương của Thái Lan và Trung Quốc cùng với các giống ngô siêu ngọt của Thái Lan và Mỹ đã được sử dụng để phát triển quần thể

Đã tạo dòng tự phối và thử khả năng kết hợp nhằm tạo giống ngô lai đơn Hai tổ hợp ngô nếp lai đơn hạt trắng và hạt hai màu (trắng và vàng) đã phát triển thành giống Đây là những giống ngô nếp lai đầu tên của kiểu glutinous corn có 75% là ngô nếp và 25% là ngô siêu ngọt có chất lượng ăn uống tuyệt vời Cả hai giống khả năng kết hạt tốt 12 – 16 hàng hạt/bắp, thời gian sinh trưởng ngắn 60 ngày, chiều dài bắp là 17 cm, đường kính 4,2 cm , khối luợng bắp từ 137 đến 139g/bắp Các giống lai này được đưa vào thương mại năm 2007

Ngô có sự đa dạng rất cao về màu sắc hạt như trắng, vàng, đen, tím Một số giống mang sắc tố anthoxianin đặc thù tạo ra các giống ngô hạt có màu đen và màu tím có ý nghĩa rất lớn Nghiên cứu đặc tính kháng oxy hóa và chống ung thư của anthocyanin được thực hiện chủ yếu ở ngô nếp thường, tạo ra sự thu hút của thị trường thực phẩm dinh dưỡng và thực phẩm chức năng (Cevallos-Casals và Cisneros-Zevallos, 2003; 2004) Các hạt và lõi ngô tím được sử dụng chế biến chất kháng oxy hóa và phẩm màu (Yang and Zhai 2010) Yang and Zhai (2010)

đã báo cáo lõi ngô tím có hàm lượng anthocyanin hai vòng các bon cao hơn trong hạt Tiềm năng để các nhà tạo giống ngô thành công cải tiến giống có hàm lượng anthocyanin cao hơn lựa chọn chiến lược tạo giống hiệu quả cho mục tiêu này tuy nhiên cần có những hiểu biết di truyền tính trạng hỗ trợ, khả năng di truyền của tính trạng và các thành phần phương sai Trong các cây ngũ cốc di truyền màu tía ở ngô là nghiên cứu dễ dàng bằng di truyền phân tử Kiểu hình này do ảnh hưởng bởi nhiều gen theo “genetic background” (Ford, 2011) Do vậy nghiên cứu của các tác giả nhằm khám phá di truyền hàm lượng anthocyanin trong hạt

và lõi ngô nếp thông qua phân tích trung bình ở các thế hệ (generation mean analysis -GMA)

Chọn tạo giống ngô nếp có hàm lượng anthocyanin vô cùng quan trọng nhưng năng suất cao vẫn là mục tiêu cơ bản của hầu hết các chương trình tạo giống ngô (Ferh, 1987) Kháng côn trùng, cứng cây, đồng đều, chất lượng hạt và

chín sớm cũng là mục tiêu cơ bản của các chương trình chọn tạo giống ngô nếp Ngày nay hầu hết các giống ngô là giống lai, nhưng những giống ngô nếp ở châu

Á vẫn là giống ngô thụ phấn tự do (OPVs) Do vậy chọn lọc cải tiến giống thụ phấn tự do là một tiềm năng lớn như là nguồn vật liệu di truyền cho phát triển giống lai Giống OPVs có năng suất cao hoặc thích nghi tốt là nguồn

Wang Yi Fa et al., 2009 đã chọn tạo thành công giống ngô nếp đen tím

"Huziheinuo 1" đã được chọn tạo bằng lai giữa "SW74" và "SW71", cả hai dòng thuần có chất lượng tốt và khả năng kết hợp cao Đánh giá sinh thái cho thấy giống chín sơm hơn 2 ngày so với giống "Suyunuo 1", năng suất cao hơn 26,8%

và nội nhũ sáp tốt hơn, chống chịu với điều kiện bất thận và thích nghi rộng Nghiên cứu thay đổi màu sắc hạt biểu hiện thay đổi màu hạt nhanh và có thời gian thu hoạch dài Khi tất cả các hạt màu đen tía, bắp vẫn giữ được chất lượng

ổn định về cảm quan, nội nhũ sáp và hương vị (Wang Yi Fa et al., 2009)

Năng suất cao vẫn là mục tiêu căn bản của các nhà chọn giống (Fehr, 1987) Kèm theo là các đặc tính quan trọng khác như chất lượng, khả năng kháng sâu bệnh, kiểu cây, độ đồng đều và thời gian sinh trưởng ngắn Ngô nếp tím là nguồn chính của chất anthocyanin với chi phí thấp so sánh với các hoạt chất sinh học chiết suất thực vật khác (Abdel-Aal and Hucl, 1999) Do đó, sự phát triển của các sản phẩm từ ngô nếp tím cho lối sống của người tiêu dùng hiện đại, những người mong đợi những lợi ích về sức khỏe và các sản phẩm hiện đại, có thể

nhanh chóng tăng nhanh về thị phần (Amnueysit et al., 2010)

Một giống ngô nếp lai đơn là Heukjinjuchal là giống ngô nếp có màu đen

(Zea mays L.) được nhóm các nhà tạo giống tại NICS chọn tạo thành công 2008

Heukjinjuchal chọn tạo bằng lai giữa 2 dòng thuần KBW24 làm mẹ và KBW2 là

bố Chiều dài bắp và đường kính bắp của Heukjinjuchal là 16,0 cm và 4,4 cm, Tỷ

lệ kết hạt trên chiều dài bắp 89%, tương đương với giống đối chứng Chalok1 Giống kháng bệnh đốm lá và chống chịu để tốt Năng suất bắp tươi tương đương đối chứng Chalok1 trong thí nghiệm vùng qua ba năm Sản xuất hạt lai F1 của giống này dễ dàng vì trùng giữa tung phán và phun râu của bố mẹ tốt Giống phù hợp phổ biến ra sản xuất ở Hàn Quốc

Nghiên cứu cơ bản về các chất carotenoids, anthocyanins, phenolics, và chất kháng oxy hóa antioxidant của 3 dạng ngô nếp có màu hạt hạt khác nhau (trắng, vàng và đen) trong thời gian chín, cũng như ngô vàng thường làm đối

chứng Kết quả cho thấy ngô nếp đen có chất lượng anthocyanins, phenolics và chất kháng oxy hóa antioxidant cao nhất, ngô nếp vàng liên quan đến số lượng carotenoids lớn nhất, ngô trắng có hàm lượng carotenoids, anthocyanins, phenolics, và chất kháng poxy hóa thấp nhất nhất Để mỗi loại ngô có hàm lượng carotenoids cao hơn nên tìm ở giai đoạn M2 (không có sai khác lớn giữa giai đoạn M1 và M2 ở ngô vàng) Hàm lượng anthocyanin và phenolics giảm ở ngô trắng và ngô vàng, trái ngược với ngô nếp đen trong thời gian chín Hàm lượng chất kháng oxy hóa antioxidant xác định bằng máy quét scavenging 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH), máy giảm năng lượng oxy hóa sắt (the ferric reducing antioxidant power (FRAP), và máy Trolox equivalent antioxidant capacity (TEAC) đánh giá tăng lên với quá trình chín, nhưng không nhận biết sự khác nhau giưa M2 và các giai đoạn chín của ngô vàng và ngô nếp đen Ngô trắng DPPH đàu tiên tăng sau đó giảm, trong khi xác định antioxidant bằng TEAC FRAP giảm trong quá trình chín Sự khác nhau của các thông số chỉ ra rằng các dạng ngô và thời gian thu hoạch ảnh hưởng có ý nghĩa đến đặc tính chức năng của ngô nếp (Qing-ping Hu and Jian-guo Xu, 2011)

Nghiên cứu này thực hiện để phát triển giống ngô nếp lai có màu mới có năng suất cao và đặc điểm chức năng, nghiên cứu sử dụng nguồn gen thu thập trong nước Đặc điểm thực vật học và chất hoạt động kháng oxy hóa của giống ngô nếp lai do Đại học Quốc gia Chungnam (CNU) phát triển đã được phân tích

và đánh giá để chọn lọc giống lai ưu tú có năng suất cao và chất lượng cao ổn định Chiều cao thân của giống lai CNU19 cao hơn các giống đã phát là 242 cm

và chiều cao đóng bắp của nó 52 cm cũng cao hơn đối chứng giống Chalok 1 Số nhánh/cây của giống CNU19 cao là 1,5 so với đối chứng là 0.8 Ngày trỗ cờ sau trồng 74 chiều dài bắp của giống CNU19 dài hơn đối chứng Chalok 1 Chống

đổ và chống sâu của giống ở mức điểm 2 và 3, khỏe hơn các giống lai khác Vỏ hạt của giống CNU19 mỏng hơn giống lai hạt màu vàng 40 µm đây là tiêu chí chọn lọc giống ngô nếp lai cho ăn tươi Hàm lượng đường (Brix) của giống ngô nếp lai đã phát triển CNU19 thấp hơn so với đối chứng Chất lượng của giống lai CNU12 và CNU19 tốt hơn đối chứng về hàm lượng đường và độ mềm Phân tích 1,1–diphenyl–2–picryhydrazyl (DPPH) hiệu quả lọc bức xạ, chất kháng oxy hóa xanthine oxidase (XO) và catalas bằng tách chiết methanol để so sánh giống lai CNU19 có hàm lượng cao Giống lai CNU19 vàCNU 153 có hàm lượng chất kháng oxy hóa cao hơn (Hee Chung JI and Hee Bong Lee, 2010)

Bên cạnh đó cũng có rất nhiều những nghiên cứu đánh giá đa dạng di truyền của các dòng ngô nếp như: Yu và cs, 2012 đã đánh giá đa dạng di truyền của 80 dòng tự phối ngô nếp sử dụng 22 chỉ thị phân tử SSR có thể nghiên cứu

để nhận biết ưu thế lai ở ngô nếp và kết luận có di truyền khác nhau giữa các dòng tự phối ngô nếp có màu sắc khác nhau Khoảng cách di truyền giữa các dòng có cùng màu nhỏ hơn những dòng có màu khác Các tác giả cũng cho rằng xác định chính xác sự khác nhau giữa các quần thể nên sử dụng chỉ thị di truyền

DNA ổn định (Yu et al., 2012)

Nghiên cứu về nguồn gen ngô bản địa của tỉnh Vân Nam Trung Quốc đã được phối hợp phân tích dạng di truyền, giống và màu sắc hạt Kết quả chỉ ra rằng nguồn gen ngô bản địa tại Vân Nam có 7 dạng khác nhau, chúng rất đa

dạng và phân bố rộng, các mẫu nguồn gen đa dạng về màu sắc hạt; Zea mays L

indurate Sturt phân bố rộng nhất, chỉ số đa dạng và màu sắc hạt cũng đa dạng

nhất khoảng 58,2%, tiếp theo là Zea mays L semindentata Kulesh và Zea mays

L.ceratina Kulesh; hạt của chúng màu vàng và màu trắng là chủ yếu chiếm

khoảng 43.3% và 42.8% trong tổng số nguồn gen nghiên cứu(Wu Shao-yun et al., 2004)

2.4.2 Tình hình nghiên cứu ngô nếp ở Việt Nam

Trong giai đoạn 2003 – 2005, Nguyễn Thế Hùng và các cộng sự đã tiến hành lai thử khả năng kết hợp của 50 tổ hợp lai, từ đó đã chọn được các tổ hợp ngô nếp lai ưu tú: N8 x N11; N4 x N8; N11 x N14; N2 x N12 Các tổ hợp lai có những đặc điểm tốt như: Thời gian sinh trưởng ngắn, từ khi gieo đến khi thu bắp luộc khoảng 75 – 80 ngày, từ gieo đến chín sinh lý khoảng 95 – 105 ngày Các tổ hợp ngô nếp lai có hạt màu trắng, dẻo, thơm, năng suất hạt đạt khoảng 40 – 45 tạ/ha (Nguyễn Thế Hùng, 2006)

Nghiên cứu chọn tạo và phát triển giống ngô nếp lai phục vụ cho sản xuất năm 2009 - 2011 của Nguyễn Thị Nhài (2010) Với nguồn vật liệu gồm các dòng được tạo ra từ 32 nguồn nếp địa phương và 22 giống nếp nhập nội từ Thái Lan, Trung Quốc, Lào… với đối chứng lá Wax44, MX10, VN2, VN6 Tạo dòng theo phương pháp tự phối, đánh giá đa dạng di truyền bằng phương pháp cặp đôi UPGMA (Unweighted Pair Group Method Using Arithmetical Average), khảo sát các tổ hợp lai và đánh giá khả năng kết hợp bằng phương pháp lai đỉnh và lai luân phiên Kết quả đã khảo sát được 968 THL, ngô Nếp lai số 1 được công nhận cho sản xuất thử năm 2009, đã khảo nghiệm cơ bản qua 3 vụ và đã tạo được 2 giống ngô nếp lai triển vọng NL5 và NL9

Dựa trên các đặc điểm nông sinh học và năng suất của 64 nguồn vật liệu ngô nếp có nguồn gốc từ các vùng địa lý khác nhau (miền Bắc Việt Nam, Lào) từ năm 2005 - 2008, 22 nguồn vật liệu ưu tú được tuyển chọn để đánh giá đa dạng

di truyền phân nhóm ưu thế lai phục vụ cho công tác chọn tạo giống Kết quả phân tích đa dạng di truyền phân nhóm ưu thế lai cho thấy, ở hệ số tương đồng di truyền là 0,38, các nguồn vật liệu ngô nếp chia làm 6 nhóm chính: nhóm I chỉ có một nguồn vật liệu duy nhất là W10; nhóm II chỉ có một nguồn vật liệu là W16, nhóm III gồm 8 nguồn vật liệu: W3, W5, W22, W21, W8, W9, W12, W18; nhóm

IV gồm 4 nguồn vật liệu: W2, W15, W20, W17; nhóm V gồm 5 nguồn vật liệu: W4, W6, W7, W11, W13; nhóm VI gồm 3 nguồn vật liệu: W1, W14, W19 Kết quả đánh giá các tổ hợp lai đã kết luận được các cặp lai W1 × W16, W1 × W9, W1 × W2 có các đặc điểm hình thái đẹp, năng suất, chất lượng cao Tổ hợp lai W1 × W16 có năng suất cao nhất đạt 53,33 tạ/ha, cao hơn so với giống đối chứng MX4 và hai tổ hợp lai W1 × W9 (41,0tạ/ha), W1 × W2 (39,1 tạ/ha) có năng suất tương đương với đối chứng (41,9) (Nguyễn Thế Hùng và cs., 2010)

Hàng năm, Trung tâm khảo kiểm nghiệm giống, sản phẩm cây trồng và phân bón Quốc gia đều tiền hành khảo kiểm nghiệm giống ngô nếp ở các tỉnh phiến Bắc Từ kết quả khảo nghiệm, Trung tâm đã đề nghị công nhận cho sản xuất thử một số giống ngô nếp lai có triển vọng như MX6 (2006), MX10, LBS10, LBS4, NL1, NL2 (2007), Milky 36, NL6 (2008) Đây là các giống có năng suất cao, khả năng chống chịu tốt, thích ứng rộng, chất lượng tốt (Trung tâm Khảo nghiệm giống, sản phẩm cây trồng và phân bón quốc gia, 2009) Gần đây trung tâm Khảo nghiệm giống tiếp tục khảo nghiệm nhiều tổ hợp lai ngô nếp (AT01, SSC 828, FWT 212, HN91, AT0911, TH2597, HN90, AT0970, 628, F172, HN92, FP111, ADI603) do các công ty, các Viện nghiên cứu ngô trong nước tạo ra (Cục trồng trọt, 2012)

Đánh giá khả năng kết hợp của 8 dòng ngô nếp tự phối chọn tạo từ các quần thể ngô nếp thuộc các nhóm dân tộc khác nhau (Thái, Mông và Vân Kiều) thông qua mô hình luân giao Griffing 4 Các dòng bố mẹ được đánh giá trong vụ thu đông 2009 và 28 tổ hợp lai giữa chúng trong vụ xuân 2010 Phân tích đa dạng và khoảng cách di truyền giữa các dòng bố mẹ dựa trên 11 tính trạng kiểu hình, cho kết quả thành 3 nhóm cách biệt di truyền Các tính trạng nông học của các dòng

bố mẹ được kết luận là phù hợp trong luân giao 3 dòng có khả năng kết hợp chung (GCA) cao là D2, D4 và D5, có thể sử dụng cho các chương trình lai tạo giống ngô nếp lai đơn Kết quả đánh giá 28 tổ hợp lai cho thấy D2 x D4 đạt năng

suất 30,6 tạ/ha, cao hơn đối chứng MX4 ở mức có ý nghĩa và tương đương đối chứng VN2, nhưng tổ hợp lai này có ưu điểm thời gian sinh trưởng ngắn (từ gieo

- thu bắp tươi ngắn hơn đối chứng từ 10 - 14 ngày), rất phù hợp cho trồng ngô nếp ăn tươi trong vụ đông tại đồng bằng sông Hồng Kết quả cũng cho thấy các dòng thuộc các nhóm cách biệt di truyền xa nhau có khả năng kết hợp cao hơn các dòng có cách biệt di truyền gần nhau, điều này gợi ý rằng khả năng kết hợp riêng (SCA) có tương quan với xa cách di truyền của các dòng (Lê Thị Minh Thảo và cs, 2011)

Chọn lọc vỏ hạt để nâng cao độ mềm trong chọn tạo giống ngô nếp ăn tươi đang được các nhà tạo giống quan tâm Nghiên cứu của Trần Thị Thanh Hà và

cs (2013) đã đánh giá 48 dòng giống ngô nếp địa phương để nhận biết nguồn vật liệu di truyền có tính trạng vỏ hạt mỏng để phục vụ chọn tạo giống ngô nếp chất lượng cao Thí nghiệm đồng ruộng thực hiện tại vụ Thu đông 2012 tại Gia Lâm -

Hà Nội, đánh giá các đặc điểm nông sinh học Độ dày vỏ hạt được đo bằng máy trắc kế, đã xác định được các dòng, giống có độ dày vỏ hạt biến động từ 51-111µM Trong đó có 6 dòng, giống có độ dày vỏ hạt phù hợp theo nghiên cứu của Choe (2010) là D14, D22, D27, D34, D35 và D36 Và sử dụng marker phân

tử SSR nhận biết được 28 mẫu có chứa QTL điều khiển tính trạng vỏ hạt mỏng Trên cơ sở đánh giá kiểu hình và marker phân tử, đã chọn ra được 6 dòng, giống

ưu tú là D14, D22, D27, D36, D44 và D47 có đặc điểm nông sinh học và vỏ hạt mỏng phù hợp để khuyến cáo cho chương trình chọn tạo giống ngô nếp ăn tươi chất lượng cao ở Việt Nam

Nghiên cứu đánh giá và chọn lọc các dòng ngô nếp tím tự phối đời S3 đến S6 tốt nhất có năng suất hạt, năng suất bắp tươi thương phẩm, hàm lượng anthocyanin cao, chất lượng ăn uống tốt và đặc điểm nông sinh học phù hợp Những dòng nghiên cứu phát triển từ nguồn gen trong nước và nhập nội Số liệu kiểu hình thu thập trong thí nghiệm đồng ruộng gồm các đặc điểm sinh trưởng phát triển, năng suất, yếu tố cấu thành năng suất, năng suất bắp tươi thương phẩm Phân tích hàm lượng anthocyanin bằng phương pháp pH vi sai, độ dày vỏ hạt đo bằng vi trắc kế, hàm lượng đường bằng máy đo độ brix, đánh giá chất lượng ăn uống độ mềm, độ đậm bằng thử nếm Chọn lọc dòng ưu tú dựa trên chỉ

số chọn lọc mô hình cây lý tưởng với 12 tính trạng Kết quả đã chọn được 18 dòng ưu tú nhất cho nghiên cứu tiếp theo Các dòng này có hàm lượng anthocyanin cao từ 22,4 đến 260,10 µg/L, năng suất hạt từ 2,0 đến 3,5 tấn/ha và năng suất bắp tươi thương phẩm từ 3,8 đến 6,4 tấn/ha, chất lượng ăn uống tốt và

đặc điểm nông sinh học phù hợp để tiếp tục tự phối phát triển dòng thuần cho tạo giống ngô nếp tím ưu thế lai Nghiên cứu cũng cung cấp thông tin đầu tiên về hàm lượng anthocyanin trong nguồn gen ngô nếp tím ở Việt Nam (Tuan Quang

Pham et al., 2016)

Nghiên cứu đánh giá khả năng kết hợp của các dòng ngô nếp tự phối đời S6 – S8 rút dòng từ các giống ngô địa phương và nhập nội có tính trạng vỏ hạt mỏng về các tính trạng chất lượng về độ dẻo, độ ngọt, hàm lượng protein, hàm lượng amylose thông qua lai luân phiên 6 dòng ngô bố mẹ và 15 tổ hợp lai(THL) cùng với đối chứng HN88 được đánh giá trong thí nghiệm bố trí khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh, hai lần lặp lại trong vụ xuân năm 2014 Kết quả cho thấy các dòng ngô bố mẹ đều thuộc nhóm ngắn ngày, có đặc điểm nông sinh học phù hợp và năng suất khá đạt từ 24,48-29,61 tạ/ha có thể sử dụng cho chọn giống ngô nếp lai, các tổ hợp lai có thời gian sinh trưởng từ 98-104 ngày, đều thuộc nhóm chín sớm THL2 có năng suất bắp tươi đạt 125,2 tạ/ha cao hơn đối chứng ở mức xác suất 95%; Khả năng kết hợp về năng suất bắp tươi, tính trạng vỏ hạt mỏng, tính trạng chất lượng (ăn uống và dinh dưỡng) xác định được 4 dòng ưu tú là D1, D2, D5 và D6 Qua nghiên cứu cho thấy sự cần thiết phải phát triển các dòng thuần bố mẹ có khả năng kết hợp về năng suất và tính trạng chất lượng để phát triển giống ngô nếp lai có năng suất và chất lượng cao (Vũ Văn Liết và cs., 2016)

Các nghiên cứu về ngô nếp tím trong nước hiện đang là một hướng đi mới mang tính đột phá trong nghiên cứu nâng cao cải thiện chất lượng ngô nếp phục

vụ nhu cầu của thị trường

PHẦN 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU

Khu thí nghiệm đồng ruộng Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng – Học viện Nông nghiệp Việt Nam

3.2 THỜI GIAN NGHIÊN CỨU

Thời gian: Từ tháng 7/2015 đến tháng 6/2016

Thời vụ: đề tài thực hiện trong 2 vụ

+ Vụ Thu Đông 2015: Khảo sát các dòng ngô nếp tím, lai luân phiên tạo tổ hợp lai theo mô hình Griffing 4

+ Vụ Xuân 2016: Đánh giá các tổ hợp lai luân phiên, xác định khả năng kết hợp của các dòng bố mẹ và chọn tổ hợp lai triển vọng

3.3 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU

Vật liệu nghiên cứu gồm 6 dòng ngô nếp tím tự phối đời cao S4-S6 (Ký hiệu từ TI1 đến TI6), có nguồn gốc rút dòng từ các giống địa phương trong nước

và các giống lai đơn nhập nội Đánh giá khả năng kết hợp bằng lai luân phiên theo mô hình Griffing 4 tạo 15 tổ hợp lai Thí nghiệm đánh giá tổ hợp lai so sánh với đối chứng là giống ngô nếp tím Fancy111 nguồn gốc nhập nội từ Thái Lan

Bảng 3.1 Danh sách các dòng ngô nếp tím đánh giá và lai luân phiên

vụ Thu Đông 2015 STT Tên dòng Kí hiệu dòng Nguồn gốc Đời tự phối

3.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

3.4.1 Nội dung 1: Khảo sát các dòng ngô nếp tím vụ Thu Đông 2015

Đánh giá thời gian sinh trưởng, một số đặc điểm nông sinh học, khả năng chống chịu đồng ruộng, yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng ngô nếp tím Lai luân phiên tạo tổ hợp lai theo mô hình Griffing 4

3.4.2 Nội dung 2: Đánh giá các tổ hợp lai và xác định khả năng kết hợp của các dòng ngô nếp tím vụ Xuân 2016

+ Đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển của các tổ hợp lai vụ Xuân 2016 tại Gia Lâm, Hà Nội

+ Đánh giá khả năng chống chịu đồng ruộng của các tổ hợp lai vụ Xuân

2016 tại Gia Lâm, Hà Nội

+ Đánh giá năng suất và yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lai vụ Xuân 2016 tại Gia Lâm, Hà Nội

+ Đánh giá một số chỉ tiêu chất lượng của các tổ hợp lai vụ Xuân 2016 tại Gia Lâm, Hà Nội

+ Đánh giá khả năng kết hợp riêng của các dòng ngô bố mẹ vụ Xuân năm 2016

3.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.5.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát các dòng ngô nếp tím và lai tạo tổ hợp lai vụ Thu Đông 2015

hoàn chỉnh (RCBD) hai lần nhắc lại trong vụ Thu Đông 2015 Mỗi dòng gieo 2 hàng trên ô, diện tích ô thí nghiệm 14 m2 (10m x 1,4 m), khoảng cách gieo trồng: hàng cách hàng 70 cm, cây cách cây 20 cm

Dải bảo vệ

Dải bảo vệ

Sơ đồ 3.1 Bố trí thí nghiệm 6 dòng ngô nếp tím vụ Thu Đông năm 2015:

Phương pháp lai: Phương pháp lai luân phiên theo mô hình Griffing 4 (lai

một chiều không tự phối) Số THL thu được: N= p(p-1)/2 = 15 THL

Bảng 3.2: Mô hình 4 của Griffing

Phương pháp cách ly bằng bao cách ly, lai thụ phấn bằng tay

Kết quả: Sau vụ lai tạo ra 15 tổ hợp lai ký hiệu từ THL1 đến THL15, mỗi tổ hợp lai được 5 bắp thu lấy hạt đánh giá ở vụ 2 (Vụ Xuân 2016)

Duy trì dòng bố mẹ bằng phương pháp thụ phấn của các cây trong cùng một dòng thụ phấn cho từng cây, mỗi dòng thu được 5 – 7 bắp cho các thí nghiệm tiếp theo

Bảng 3.3 Ký hiệu 15 tổ hợp lai tạo ra theo mô hình Griffing 4

3.5.2 Thí nghiệm 2: Đánh giá các tổ hợp lai luân phiên, xác định khả năng kết hợp của các dòng bố mẹ

hoàn chỉnh (RCBD) hai lần nhắc lại trong vụ Xuân 2016 Mỗi tổ hợp lai gieo 2 hàng trên ô, diện tích ô thí nghiệm 14 m2 (10m x 1,4 m), khoảng cách gieo trồng: hàng cách hàng 70 cm, cây cách cây 25 cm

trưởng phát triển, đánh giá khả năng chống chịu, năng suất và yếu tố cấu thành năng suất theo Quy chuẩn Việt Nam VCU QCVN01-56-011/BNNPTNT

+ Các giai đoạn sinh trưởng phát triển

Gieo đến mọc

Gieo đến trỗ cờ

Gieo đến phun râu

Gieo đến chín sinh lý

+ Một số đặc điểm hình thái và nông sinh học

Động thái tăng trưởng chiều cao cây và số lá (đo định kì 7 ngày/lần từ khi cây có 3-4 lá đến khi cây trỗ cờ)

Số lá cuối cùng (theo dõi khi trỗ cờ hoàn toàn)

Chiều cao cây cuối cùng (theo dõi khi trỗ cờ hoàn toàn)

Chiều cao đóng bắp (đo từ mặt đất đến đột ra bắp)

Chiều dài bông cờ

+ Năng suất và yếu tố cấu thành năng suất

Số bắp hữu hiệu /cây

Năng suất thực thu (cân cả bắp khô của ô quy ra ha)

+ Một số chỉ tiêu chất lượng ngô nếp

+ Chất lượng nếm thử:

Bảng 3.4 Thang cho điểm một số chỉ tiêu chất lượng nếm thử ngô nếp

Hương thơm Rất thơm Thơm vừa Thơm Ít thơm Không thơm

+ Hàm lượng đường (độ brix): Đo bằng máy đo độ brix cầm tay

+ Đánh giá độ dày vỏ hạt bằng vi trắc kế (micrometer):

Độ dày vỏ hạt được đo bằng vi trắc kế tại 3 vùng khác nhau của hạt: Mặt trước hạt (mặt có phôi), mặt sau hạt (mặt không có phôi) và đỉnh hạt theo phương

pháp của Wolf et al., 1969) Eunsoo Choe (2010) nghiên cứu về ngô nếp đã đề

xuất độ dày vỏ hạt thích hợp cho tiêu dùng ăn tươi từ 35 µm đến 60µm

Hạt được ngâm trong nước 3 – 4 giờ tại nhiệt độ phòng

Phần đầu hạt và chân hạt cắt bỏ đi, vỏ hạt bị bóc như minh họa ở hình sau:

Hình 3.1 Sơ đồ hạt và phương pháp bóc vỏ hạt

Mảnh vỏ hạt cắt được đặt trong dung dịch nước: glycerol tỷ lệ 1:3 và gạn bớt nước

Mảnh vỏ ngâm 24 giờ ở nhiệt độ phòng

Mảnh vỏ đưa ra khỏi dung dịch thấm khô, đặt trong môi trường 25o C, độ

ẩm 50% trong 24 giờ

Độ dày vỏ đo bằng vi trắc kế (Model Ames No 240) máy so độ dày No 416 chỉ số đồng hồ ngược, đường kính ống 1,66mm cho 1 g khối lượng

Bảng 3.5 Xác định các tính trạng vỏ hạt và cấu trúc hạt

Tính trạng Ký hiệu Phương pháp đo và tính

Mặt trước hạt MT Đo vỏ ở mặt bên hạt có phôi lõm µm

Mặt sau hạt MS Đo vỏ ở mặt bên hạt không có phôi µm

+ Hàm lượng Anthocyanin trong hạt

Phương pháp xác định hàm lượng Anthocyanin theo phương pháp pH vi sai của Ronald E Wrolstada và cs, 2005, các bước thực hiện như sau

Bước 1: Chuẩn bị các hóa chất và dụng cụ:

Hóa chất : + Dung dịch đệm pH 1.0 (KCl 0.025 M)

+ Dung dịch đệm pH 4.5 (CH 3 COONa 0.4M)

+ Dung môi chiết : hỗn hợp Methanol:H2O: HCl = 70:29.5:0.5

tâm 3500 V/P; Máy quang phổ; Máy khuấy từ; Vortex (khuấy trộn); Ống chiết hoặc ống tube

Bước 2 : Chiết xuất anthocyanin

- Cân chính xác 0,5 ± 0,001 g hạt ngô nếp tím đã sấy đông khô (trộn đều lấy đại diện) cho vào ống falcon tube Sau đó cho tiếp 10 mL dung môi chiết vào

- Đặt ống tube chứa mẫu và dung môi vào bể ổn nhiệt ở 350C trong 1 giờ Trong quá trình chiết, lấy ống ra và khuấy trộn trên Vortex mỗi 15 phút (mỗi lần khuấy trong 10 giây)

- Sau khi chiết, dịch chiết được hạ xuống nhiệt độ phòng bằng phương pháp

tự nhiên và được ly tâm lạnh 4oC, tốc độ 6500 vòng/phút trong 10 phút

Dịch sau ly tâm được dùng để pha loãng trong hai dung dịch đệm để xác định anthocyanin

Bước 3: Chuẩn bị dung dịch đo

Luôn luôn phải chuẩn bị mẫu đo với dung dịch pha loãng là dung dịch đệm

pH 1.0 và pH 4,5