Đánh giá khả năng kết hợp của một số dòng ngô thuần có nguồn gốc địa lý khác nhau được tạo ra tại việt nam

luận văn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

-* -

LƯU CAO SƠN

ðÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KẾT HỢP CỦA MỘT

SỐ DÒNG NGÔ THUẦN CÓ NGUỒN GỐC ðỊA

LÝ KHÁC NHAU ðƯỢC TẠO RA TẠI VIỆT

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu

và kết quả nghiên cứu trong luận án này là trung thực và chưa hề ñược sử dụng trong bất kỳ công trình nào khác Mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận án này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận án này ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả luận văn

Lưu Cao Sơn

Tôi xin chân thành cám ơn:

TS Mai Xuân Triệu- Viện trưởng, cùng Ban lãnh ñạo Viện Nghiên cứu Ngô ñã quan tâm, tạo mọi ñiều kiện thuận lợi cho tôi học tập và nghiên cứu

ñể hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Tôi nhận ñược sự chỉ dẫn tận tình của thầy hướng dẫn khoa học, TS Lê Quý Kha – Trưởng Bộ môn Chọn tạo giống Ngô, ñã quan tâm, giúp ñỡ và ân cần chỉ bảo về phương pháp nghiên cứu, phân tích kết quả nghiên cứu và tạo ñiều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành học tập và nghiên cứu

TS Bùi Mạnh Cường Trưởng Bộ môn CNSH ñã tạo ñiều kiện giúp ñỡ cho tôi về việc phân tích ña dạng di truyền

Nhân dịp này tôi xin chân thành cám ơn sự giúp ñỡ quý báu của các anh, chị và các bạn bè ñồng nghiệp ðặc biệt là TS Nguyễn Thị Lưu – người

ñã cung cấp nguyên liệu và tổ Tạo giống 3 ñã ñộng viên, tạo mọi ñiều kiện thuận lợi, giúp ñỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Cuối cùng, tôi rất biết ơn bố, mẹ và các em của tôi ñã giúp ñỡ tôi hoàn thành công việc học tập, nghiên cứu trong suốt những năm qua

Học viên

Lưu Cao Sơn

MỤC LỤC

MỞ đẦU 0

1 Tắnh cấp thiết của ựề tài 0

2 Mục tiêu của ựề tài 2

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ựề tài 3

3.1 Ý nghĩa khoa học 3

3.2 Ý nghĩa thực tiễn 3

CHƯƠNG 1 4

CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA đỀ TÀI VÀ TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1 Cơ sở khoa học của ựề tài 4

1.1 Cơ sở của cải tạo nguồn nguyên liệu ngô trên thế giới 4

1.2 Một số chương trình cải tạo nguồn nguyên liệu phục vụ chương trình ngô lai trên thế giới 5

1.3 Khái niệm liên quan ựến nguồn nguyên liệu và ựa dạng di truyền cây ngô 6

1.3.1 Nguồn gốc ựịa lý 6

1.3.2 Nguồn gốc di truyền 8

1.3.3 đa dạng di truyền ở cây ngô 8

1.4 Dòng thuần và phương pháp tạo dòng thuần 9

1.4.1 Khái niệm dòng thuần 9

1.4.2 Nguồn nguyên liệu tạo dòng 10

1.5 Khả năng kết hợp và ựánh giá khả năng kết hợp 12

1.5.1 Khả năng kết hợp 12

1.5.2 đánh giá khả năng kết hợp bằng phương pháp lai ựỉnh 13

1.5.3 đánh giá khả năng kết hợp bằng phương pháp lai luân phiên 16

1.6 Nghiên cứu sử dụng nguyên liệu trên thế giới và trong nước 16

1.6.1 Một số kết quả nghiên cứu nguồn nguyên liệu ngô trên thế giới 16

1.6.2 Một số kết quả nghiên cứu sử dụng nguyên liệu ngô khác vùng ựịa lý 18

1.6.3 Một số kết quả nghiên cứu trong nước về sử dụng nguồn nguyên liệu ngô 20

2 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và Việt Nam 22

2.1 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới 22

2.2 Thực trạng và mục tiêu sản xuất ngô trong nước ựến 2020 23

2.3 Mục tiêu chiến lược sản xuất ngô của Việt Nam 25

CHƯƠNG 2 27

VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27

2.1 Vật liệu nghiên cứu 27

2.2 Nội dung nghiên cứu 28

2.3 địa ựiểm, thời gian thực hiện 28

2.3.1 địa ựiểm: 28

2.3.2 Thời gian: 28

2.4 Phương pháp nghiên cứu 28

2.4.1 Phương pháp nghiên cứu trên ựồng ruộng 28

2.4.2 Các chỉ tiêu theo dõi 29

2.3.3 Các phương pháp tắnh toán và xử lý số liệu 30

CHƯƠNG 3 31

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 31

3.1 đánh giá ựặc ựiểm nông sinh học của 26 dòng 31

3.1.1 Thời gian sinh trưởng và ựặc ựiểm hình thái của các dòng 31

3.1.2 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất 35

3.1.3 Khả năng chống chịu với một số sâu bệnh chắnh và khả năng chống ựổ của các dòng 39

3.1.4 Kết quả phân tắch ựa dạng di truyền của 26 dòng 42

3.1.5 Kết quả chọn lọc dòng thông qua chỉ số chọn lọcẦ 45

3.2 đánh giá khả năng kết hợp thông qua lai ựỉnh 45

3.2.1 đặc ựiểm hình thái và thời gian sinh trưởng của các tổ hợp lai ựỉnh ở 2 vụ: X.09 và T.09 45

3.2.2 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các THL ựỉnh 49

3.2.2 Khả năng kết hợp về năng suất 55

KẾT LUẬN VÀ đỀ NGHỊẦẦẦ62

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 PHỤ LỤC

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Nhu cầu thế giới ñối với 3 cây trồng chủ yếu (triệu tấn) 22

Bảng 1.2 Diện tích, năng suất, sản lượng ngô ở Việt Nam (2000 – 2008) 23

Bảng 1.3 Dự kiến diện tích, năng suất và sản lượng ngô cả nước ñến 2020 26

Bảng 2.1 Nguồn gốc và ñặc ñiểm của 26 dòng 27

Bảng 3.1 Thời gian sinh trưởng và số lá của các dòng ở vụ T.08 và X.09 tại ðan Phượng – Hà Nội 32

Bảng 3.2 Chiều cao cây, cao ñóng bắp và số nhánh cờ của 26 dòng ở 2 vụ T.08 và X.09 tại ðan Phượng – Hà Nội 34

Bảng 3.3 Dài bắp và ñường kính bắp của các dòng ở vụ T.08 và X.09 tại ðan Phượng – Hà Nội 36

Bảng 3.4 Số hàng hạt, số hạt/hàng, P1000 hạt và năng suất của các dòng vụ T.08 và X.09 tại ðan Phượng – Hà Nội 38

Bảng 3.5 Khả năng chống chịu của các dòng ở vụ Xuân 2009 tại ðan Phượng – Hà Nội 40

Bảng 3.6 Chỉ số chọn lọc và ñặc ñiểm các tính trạng của 5 dòng ngô ñược chọn vụ Thu 2008 44

Bảng 3.7 Chỉ số chọn lọc và ñặc ñiểm các tính trạng của 5 dòng ngô ñược chọn vụ Xuân 2009 45

Bảng 3.8 ðặc ñiểm hình thái và thời gian sinh trưởng của các THL ñỉnh vụ X.09 tại ðan Pượng – Hà Nội 47

Bảng 3.9 ðặc ñiểm hình thái và thời gian sinh trưởng của các THL ñỉnh vụ T.09 tại ðan Phượng – Hà Nội 49

Bảng 3.10 Các yếu tố cấu thành năng suất của các THL ñỉnh, X.09 tại ðan Phượng – Hà Nội 51

Bảng 3.11 Các yếu tố cấu thành năng suất của các THL ñỉnh vụ T.09 tại ðan Phượng – Hà Nội 52

Bảng 3.12 Phân tích phương sai của 24 dòng vụ X.09 55

Bảng 3.13 Phân tích phương sai của 22 dòng vụ T.09 56

Bảng 3.14 Giá trị KNKH chung của các dòng với cây thử trong lai ñỉnh vụ X.09 và T.09………58

Bảng 3.15 Giá trị KNKH riêng về năng suất của các dòng với cây thử trong lai ñỉnh vụ X.09 và T.09 61

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 3.1 Năng suất các dòng nhóm 1 ở vụ: T.08 và X.09 40

Hình 3.2 Năng suất các dòng nhóm 2 ở vụ: T.08 và X.09 40

Hình 3.3 Sơ ñồ ña dạng di truyền của 28 dòng ngô dựa trên chỉ thị SSR 43

Hình 3.4 Năng suất các THL ñỉnh với cây thử CMYT.18’ (S1) vụ X.09 53

Hình 3.5 Năng suất các THL ñỉnh với cây thử MSTo.919 (S2) vụ X.09 54

Hình 3.6 Năng suất các THL ñỉnh với cây thử CMYT.18' (S1) vụ T.09… .55

Hình 3.7 Năng suất các THL ñỉnh với cây thử MSTo.919 (S2) vụ T.09 55

Hình 3.8 Giá trị KNKH chung của dòng vụ X.09 59

Hình 3.9 Giá trị KNKH chung của dòng vụ T.09 59

PHỤ LỤC

Phụ lục 1 Kết quả xử lý ANOVA năng suất của 26 dòng vụ T.08

Phụ lục 2 Kết quả xử lý ANOVA năng suất của 26 dòng vụ X.09

Phụ lục 3 Kết quả xử lý ANOVA năng suất của các tổ hợp lai ñỉnh vụ X.09

Phụ lục 4 Kết quả xử lý ANOVA năng suất của các tổ hợp lai ñỉnh vụ T.09

Phụ lục 5 Phân tích chọn dòng vụ T.08

Phụ lục 6 Phân tích chọn dòng vụ X.09

Phụ lục 7 Kết quả phân tích KNKH của 24 dòng vụ X.09

Phụ lục 8 Kết quả phân tích KNKH của 22 dòng vụ T.09

Phụ lục 9 Ảnh một số dòng có triển vọng

Phụ lục 10 Ảnh một số tổ hợp lai ñỉnh năng suất cao tại

ðan Phượng – Hà Nội vụ Xuân 2009

Phụ lục 11 Ảnh một số tổ hợp lai ñỉnh năng suất cao tại

ðan Phượng – Hà Nội vụ Thu 2009

NHỮNG TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

MỞ ðẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Chương trình giống ngô lai ở Việt Nam ñược bắt ñầu từ những năm 1970 với

sự giúp ñỡ của nhiều chuyên gia từ Châu Âu Tuy nhiên, do nguồn nguyên liệu ñể tạo dòng ñược nhập từ vùng ôn ñới và từ giống ñịa phương của Việt Nam, nên ñến gần cuối những năm 1980 hầu như chúng ta chưa ñạt ñược một kết quả nào ñáng kể

Từ những năm 1990, chương trình ngô lai ở Việt Nam thực sự khởi sắc, khi các giống ngô lai nhiệt ñới và cận nhiệt ñới ñược ñưa vào trồng ở nước ta Giai ñoạn ñầu (1991 – 1995) là các giống lai không quy ước, tiếp là các giống lai quy ước từ lai kép, lai ba và hiện nay là lai ñơn Năm 2008, diện tích ngô Việt Nam là 1.125,9 nghìn ha, năng suất ñạt 40,2 tạ/ha và sản lượng 4,5 triệu tấn [13] Mặc dù ñã ñạt ñược nhiều kết quả, nhưng ngành sản xuất ngô ở nước ta vẫn còn nhiều vấn ñề ñặt ra: Năng suất ngô của nước ta mặc dù cao hơn năng suất trung bình của các nước ñang phát triển nhưng vẫn còn thấp so với trung bình của thế giới (50 tạ/ha trên diện tích 156 triệu ha), khá thấp so với Trung Quốc (55,1 tạ/ha trên diện tích > 29,5 triệu ha), rất thấp so với Hoa Kỳ (>96,3 tạ/ha ở diện tích 31,49 triệu ha); Giá thành sản xuất vẫn còn cao; Chênh lệch lớn về năng suất giữa các vùng và mùa vụ; ðồng thời ñang thiếu bộ giống ngắn ngày, chống chịu với các ñiều kiện bất thuận như hạn, ñổ, các loại sâu bệnh hại chính

Hiệu quả của công việc tạo dòng ngô thuần ñược quyết ñịnh bởi nguồn nguyên liệu ban ñầu Nếu chọn ñược nguồn nguyên liệu phù hợp thì quá trình tạo dòng sẽ nhanh và ñạt hiệu quả cao [28]

Nguồn nguyên liệu tạo dòng rất ña dạng về mặt di truyền, có thể là giống tổng hợp, hỗn hợp, các giống lai ñơn, lai kép, lai ba hoặc giống ñịa phương Mỗi dạng nguyên liệu ñều sử dụng thành công, nhưng giống và các quần thể có nền di truyền hẹp là nguồn nguyên liệu ñược sử dụng phổ biến và hiệu quả hơn [28] Vùng xuất xứ ñịa lý của nguồn nguyên liệu tạo dòng cũng có ý nghĩa rất quan trọng ñến thành công của chương trình phát triển giống ngô lai

Ở cây ngơ, quỹ gen đang bị đe dọa trong điều kiện tự nhiên nhưng trái lại những nguyên liệu đã thu thập đang được bảo quản và phân loại chưa được sử dụng triệt để trong chươg trình tạo giống (W, Salhuana, 1988) Các nước Mỹ La Tinh đã thu thập nguồn gen ngơ từ những trung tâm đa dạng chính, tạo cơ sở cho các tập đồn ngơ ở Mêhicơ, Cơlơmbia và Braxin, từ đĩ mà cơng việc thu thập đã được mở rộng sang các nước Trung – Nam Mỹ và các đảo vùng Caribê

Qua hơn 70 năm sử dụng giống ngơ lai ở Hoa Kỳ, các nhà khoa học nhận thấy nền di truyền của những dịng bố mẹ sử dụng được là rất hạn hẹp (chủ yếu Mo17, A632, C103 và OH43), tình trạng này kéo dài sẽ gây rủi ro nhiễm sâu bệnh, kém chống chịu bất thuận thời tiết khí hậu Một số nước lớn (Hoa Kỳ, Trung Quốc), nhiều cơng ty đa quốc gia ở khắp các châu lục và châu Mỹ La Tinh đều lo ngại tình trạng sử dụng giống ngơ lai đã và đang thu hẹp nền di truyền và cĩ những

dự án cải tạo, mở rộng nền di truyền Vì vậy vào năm 1994, Bộ Nơng nghiệp Hoa

Kỳ đã phê duyệt dự án GEM (tăng cường nguồn nguyên liệu ngơ) Phương pháp

cơ bản là lai giữa các dịng cơ bản ơn đới, cận nhiệt đới với các nguồn nguyên liệu nhiệt đới nhập nội để đa dạng hố nguồn gen Năm 1995, Trung Quốc cũng phê duyệt Dự án “Tăng cường, cải tạo và phát triển nguyên liệu ngơ”

Ở Viêt Nam ngơ là cây nhập nội do vậy khơng phong phú đa dạng nguồn gen Theo nghiên cứu phân loại ngơ địa phương Việt Nam [9] từ những năm 60 của thế kỷ 20 cho đến nay cho thấy ngơ Việt Nam tập trung chủ yếu vào hai loại phụ chính là đá rắn và nếp

Ngày nay để đánh giá sự đa dạng di truyền của một lồi, người ta khơng chỉ dựa vào các đặc điểm thực vật học dễ nhận biết và riêng rẽ mà cần phân tích trên

cơ sở nhiều tính trạng để phân biệt các nhĩm cách biệt di truyền Mặc dầu nguồn gen ngơ đã được thu thập và bảo tồn khá phong phú và an tồn, song ta bỏ qua khá nhiều nguồn gen quý Các nhà tạo giống ngơ ở Hoa Kỳ chỉ sử dụng 2% số nguồn nguyên liệu ngơ hiện cĩ Nguyên do được nêu là: khơng đủ số lượng và chất lượng hạt giống nguyên liệu để nghiên cứu, thiếu các thơng tin về nguồn gốc và các đặc

tắnh của nguyên liệu, công tác ựánh giá vật liệu khởi ựầu chưa ựáp ứng ựược yêu cầu của các nhà nghiên cứu tạo giống và thiếu các phương pháp sử dụng vật liệu khởi ựầu trong các chương trình tạo giống [9]

Viện Nghiên cứu Ngô ựã có một số lượng khá lớn dòng tự thụ (khoảng 3,000 dòng), một phần các dòng ựược tạo ra bởi các nhà tạo giống Việt Nam, phần khác ựược nhập nội từ các nước khác nhau, trong ựó một số từ Trung tâm Nghiên cứu Ngô và Lúa mì Quốc tế (CIMMYT) để có thể tạo ra những cặp lai tốt, các dòng phải ựồng thời có những ựặc tắnh nông học tốt như sinh trưởng khá, có khả năng chống chịu tốt với các ựiều kiện bất thuận của môi trường và sâu bệnh, có năng suất khá ổn ựịnh và một ựặc tắnh hết sức quan trọng là phải có khả năng kết hợp cao và

ựa dạng di truyền Hiện nay các nhà chọn giống ngô tại Viện Nghiên cứu Ngô nhận

ra rằng ựa dạng di truyền tập ựoàn dòng nhiệt ựới khá hạn hẹp

Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu ựề tài:

Ộđánh giá khả năng kết hợp của một số dòng ngô thuần có nguồn gốc ựịa lý

khác nhau ựược tạo ra tại Việt NamỢ đây là một trong những nội dung của ựề tài chọn tạo giống ngô lai thắch hợp cho các vùng sinh thái (đề tài cấp Bộ Nông nghiệp và PTNT từ 2005 Ờ 2010)

2 Mục tiêu của đề tài

đa dạng hoá nguồn nguyên liệu chọn tạo giống ngô, khai thác ựược những

ưu ựiểm của các dòng có nguồn gốc từ các vị trị ựịa lý khác nhau

đánh giá và tìm hiểu một số tắnh trạng của các dòng có nguồn gốc ựịa lý khác nhau, ựể có hướng sử dụng các dòng thuần này

Giới thiệu các dòng có khả năng kết hợp (KNKH) cao và một số tắnh trạng nông học tốt cho chương trình tạo giống ngô lai

Xác ựịnh một số tổ hợp lai có năng suất cao và khả năng chống chịu khá

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài

Từ kết quả nghiên cứu của ñề tài ñưa ra những nhận xét về khả năng sử dụng nguồn nguyên liệu ngô Trung Quốc, mở rộng ña dạng di truyền nguồn nguyên liệu tạo giống ngô ở Việt Nam

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ðỀ TÀI VÀ TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1 Cơ sở khoa học của ñề tài

1.1 Cơ sở của cải tạo nguồn nguyên liệu ngô trên thế giới

Nguồn gen sử dụng ñể tạo dòng thuần ñã thay ñổi rất lớn trong 60 năm qua Các giống thụ phấn tự do là nguồn nguyên liệu khởi thủy của các dòng thuần ñầu tiên, nay ñã không ñược các nhà tạo giống ưa chuộng vì ít xác suất thu ñược dòng tốt Các quần thể phân ly từ các cặp lai tốt ñược sử dụng phổ biến hơn ñể rút dòng trong những năm gần ñây [12] Các cuộc ñiều tra của các nhà chọn giống vùng vành ñai ngô ở Hoa Kỳ cho rằng chọn lọc gia hệ ñối với các cặp lai ưu tú là rất quan trọng và sẽ ñược chú trọng trong tương lai Gần ñây các nhà khoa học ñưa ra phương pháp tạo các nhóm ưu thế lai và rút dòng từ các nhóm này

Nguồn nguyên liệu ñã ñược cải tạo cũng như chưa ñược cải tạo ñều có thể ñược sử dụng ñể tạo dòng Tuy nhiên quần thể qua cải tạo có thể có khả năng chịu

áp lực tự phối tốt hơn và khả năng rút ñược dòng tốt cao hơn [44][11] Cải thiện nguồn nguyên liệu là một phương pháp hiệu quả làm tăng tần số alen thích hợp mà chính alen này làm giảm ảnh hưởng bất lợi của áp lực tự phối Vì thế những dòng

tự phối ñược tái tạo ra từ những quần thể ñã ñược cải tạo sẽ có sức sống và năng suất cao hơn những dòng ñược tạo ra từ những quần thể chưa ñược cải thiện [29][42] Quần thể cải tiến là nguồn nguyên liệu tốt ñể rút dòng Xu hướng chính là

sử dụng nguồn nguyên liệu ñã qua cải tạo chọn lọc

Giống tổng hợp ñược tạo thành từ 4 – 16 dòng ưu tú ñược coi là một trong những nguồn nguyên liệu ñể tạo dòng thuần Các giống lai thương mại nhất là lai ñơn là nguồn nguyên liệu ñược quan tâm hơn vì cho hiệu quả cao, và về mặt di truyền giống lai ñơn ñược tạo nên từ các dòng thuần tốt, có KNKH cao, ñã qua cải tạo và chọn lọc

Năm 1985, chương trình ngô lai của Trung tâm Nghiên cứu Ngô và Lúa mì Quốc tế (CIMMYT) ñược tiến hành với mục tiêu phát triển các vật liệu mới phục

vụ chọn tạo giống lai, tắch lũy và công bố KNKH và các nhóm ưu thế lai của các vật liệu nhiệt ựới và cận nhiệt ựới mà CIMMYT ựang có, ựồng thời tiến hành tạo dòng thuần

1.2 Một số chương trình cải tạo nguồn nguyên liệu phục vụ chương trình ngô lai trên thế giới

Nguồn nguyên liệu ựược ựưa vào chương trình chọn tạo giống từ vùng sinh thái khác hoặc nguồn nguyên liệu chưa qua cải tạo ựể thắch nghi với vùng sinh thái riêng biệt ựược gọi là nguồn nguyên liệu nhập nội Qua chọn lọc tự nhiên nguồn nguyên liệu này khác nhiều nguồn nguyên liệu ựịa phương Nguồn nguyên liệu nhập nội bao gồm các giống thụ phấn tự do cải tiến, giống lai, dòng thuần và các nguồn có ựặc tắnh khác biệt Nguồn nguyên liệu này có vai trò quan trọng trong chương trình tạo dòng và giống lai đây là nguồn biến dị di truyền phong phú, cung cấp bổ sung nguồn gen mới cho chương trình tạo giống Sự tăng thêm nguồn nguyên liệu có thể cung cấp những vật liệu có những ựặc tắnh mong muốn ựể có thể sử dụng vào tạo dòng và giống lai [20]

Các giống ngô thương mại của Hoa Kỳ từ nguồn gen nhập nội nhiệt ựới chỉ chiếm phần nhỏ, khoảng dưới 1% đã có rất nhiều nghiên cứu ựánh giá và sử dụng nguồn gen nhập nội ựể chuyển gen vào giống thương mại và chuyển vào mẫu giống thuần ưu tú của chương trình cải tiến ngô của các quốc gia trên thế giới, nhưng các alen có lợi từ nguồn gen nhập nội rất khó thành công vì nguồn gen nhập nội như vậy rất khó thắch nghi

Tuy vậy các quốc gia và tổ chức quốc tế vẫn kiên trì sử dụng nguồn nhập nội Năm 1994, quỹ gen ngô của CIMMYT bảo tồn 11.000 mẫu giống, sau gần hai thập kỷ mẫu giống ựã ựạt ựến mức 30.000 ựến 35.000 mẫu nguồn gen [21] Mục ựắch của các ngân hàng gen là sử dụng chúng cho cải tiến nền di truyền trong tương lai

Hiện nay Hoa Kỳ ựang lưu giữ tập ựoàn 20.000 nguồn nguyên liệu ngô ở IOWA và một tập ựoàn các thể di truyền ựột biến ngô ở Urbana Họ ựang ựặt mục

tiêu phấn ñấu ñến năm 2030, năng suất ngô sẽ tăng gấp ñôi hiện nay, lên >18 tấn/ha nhưng chi phí sản xuất vẫn như hiện nay và không ảnh hưởng ñến môi trường, dựa trên 3 cơ sở: Kỹ thuật nông học (trồng ngô dày hơn hiện nay), tạo giống cổ truyền và ứng dụng tiến bộ CNSH (tạo giống kháng sâu, bệnh, năng suất cao, chống chịu bất thuận phi sinh vật tốt hơn, chất lượng cao hơn hiện nay, chịu ñất nghèo ñạm) Qua hơn 70 năm sử dụng giống ngô lai, các nhà khoa học Hoa Kỳ nhận thấy nền di truyền của những dòng bố mẹ sử dụng ñược là rất hạn hẹp, tình trạng này kéo dài sẽ gây rủi ro nhiễm sâu bệnh, kém chống chịu bất thuận thời tiết khí hậu Do ñó năm 1994, Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ ñã phê duyệt một dự án GEM gọi là Dự án tăng cường nguồn nguyên liệu ngô (Germplasm Enhancement Maize) Phương pháp cơ bản là lai giữa các dòng cơ bản ôn ñới, cận nhiệt ñới với các nguồn nguyên liệu nhiệt ñới nhập nội ñể ña dạng hoá nguồn gen Hiện nay kết quả của Dự án ñã công bố 105 dòng ngô thuần, ñược công nhận quốc gia, có các ñặc tính mong muốn, ña dạng di truyền hơn, chống chịu tốt hơn với sâu, bệnh, thời tiết bất thuận, năng suất và chất lượng cao Các dòng này ñang tham gia trong các chương trình nghiên cứu chọn tạo giống ngô trên thế giới và Hoa Kỳ

Năm 1995, Trung Quốc cũng phê duyệt một Dự án tăng cường, cải tạo và phát triển nguyên liệu ngô (Maize Germplasm Enhancement, Improvement and Development), do TS Zhang Shiuang chủ trì

Tóm lại một số nước lớn (Hoa Kỳ, Trung Quốc) và nhiều công ty ña quốc gia ở châu Âu, Á và châu Mỹ La tinh ñều lo ngại tình trạng sử dụng giống ngô lai

ñã và ñang thu hẹp nền di truyền và có những dự án cải tạo, mở rộng nền di truyền Hiện các dự án ñã và ñang có hiệu quả thiết thực cho các chương trình chon tạo giống của họ

1.3 Khái niệm liên quan ñến nguồn nguyên liệu và ña dạng di truyền cây ngô

1.3.1 Nguồn gốc ñịa lý

Hiện nay ngô ựược trồng rộng khắp các châu lục Cây ngô bắt nguồn từ miền Trung Nam Mêhicô Ờ trung tâm phát sinh thứ nhất Từ ựây cây ngô ựã lan truyền về phắa Nam và ựịnh vị ở vùng núi Andet thuộc Pêru, xác lập thành trung tâm phát sinh thứ cấp, vì mặc dầu với ựiều kiện ựịa lý và khắ hậu tương tự nhau

nhưng Teosinte (một cây cỏ hoang dại có họ hàng với ngô) chỉ ựược tìm thấy ở

Mêhicô mà không thấy ở Pêru Từ hai trung tâm này cây ngô ựã lan truyền ra tất cả các nước ở châu Mỹ Cây ngô nhanh chóng thắch nghi với các vùng sinh thái khác nhau của Hoa Kỳ và ựặc biệt là sự tác ựộng mạnh mẽ của con người trong công tác cải tạo giống ngô ựã hình thành một Ộvành ựai ngôỢ ở Hoa Kỳ nổi tiếng với các giống ngô lai ựầu tiên [11]

Nhiều tài liệu cho rằng, cây ngô ựược ựưa ựến châu Âu từ sau các chuyến thám hiểm của Colombus và nó ựã ựược lan truyền rất nhanh giữa các nước trong châu lục Vào khoảng năm 1521 cây ngô ựược ựưa ựến trồng ở đông Ấn độ và quần ựảo Indônêxia và năm 1575 cây ngô ựược du nhập vào Trung Quốc Ở Việt Nam, cây ngô ựược ựưa vào từ Trung Quốc Trong cuốn ỘVân ựài loại ngữỢ của nhà bác học Lê Quý đôn thì vào thời Khang Hi, Trần Thế Vinh Ờ người ở Phủ Tiên Phong thuộc Tỉnh Sơn Tây, ựi sứ nhà Thanh thấy loại cây mới này và ựem về trồng ở hạt Sơn Tây và gọi tên là ỘngôỢ Ngày nay, cây ngô ựược trồng khắp các vùng trong cả nước với nguồn gen hiện ựang ựược bảo tồn khá phong phú và ựa dạng [11]

Sự xa cách ựịa lý của các dòng bố mẹ ựược kết luận khá tương ựồng với sự cách biệt di truyền của các dòng, là nguyên nhân tạo nên giá trị tổ hợp riêng cũng như ưu thế lai ở các tổ hợp mà các dòng tham gia [14] Sự xa cách về ựịa lý giữa các vật liệu nhập nội rất có ý nghĩa trong việc lựa chọn bố mẹ cho lai tạo giống ngô

ở nước ta để sử dụng có hiệu quả vật liệu nhập nội trong chương trình tạo giống, nên tiến hành phân loại chúng theo nguồn gốc xuất xứ, theo các ựặc ựiểm thực vật học hoặc phân nhóm theo sự cách biệt về di truyền Các dòng có nguồn gốc ôn ựới

và cận nhiệt ñới gieo trồng trong ñiều kiện nhiệt ñới thường có thời gian sinh trưởng ngắn, nên sử dụng ñể tạo các tổ hợp lai chín sớm Nhưng giữa các dòng ôn ñới, nhập nội trước năm 2000, trong ñiều kiện nhiệt ñới Việt Nam có giá trị tổ hợp riêng không cao [14] Tuy nhiên trong những năm gần ñây một số nguồn nguyên liệu cận nhiệt ñới ñã tham gia tích cực vào các giống lai thương mại của một số công ty như Bioseed Genetics – Việt Nam

1.3.2 Nguồn gốc di truyền

Nguồn gốc di truyền cây ngô là một ñề tài ñược tranh luận sôi nổi trong

nhiều năm qua Cho ñến nay có nhiều giả thuyết, trong ñó thuyết Teosinte là ngô

ñược bắt nguồn sau một hoặc nhiều ñột biến ñược chú ý nhiều hơn cả Thuyết này

lập luận rằng Teosinte, một loài cỏ hoang dại vẫn còn ñang sinh trưởng tốt ở Mêhicô và Guatemala là tổ tiên tiền khởi của ngô hiện ñại Teosinte dễ dàng lai với

ngô thường trong ñiều kiện bình thường và con cháu của chúng hoàn toàn hữu thụ ðiều này chứng tỏ giao phối giữa ngô thường với Teosinte và với con cháu của

ngô lai Teosinte ñã, ñang và có thể tạo ra ñược sự ña dạng di truyền [9]

1.3.3 ða dạng di truyền ở cây ngô

Những dòng, giống có cùng nguồn gốc có sự giống nhau về di truyền hơn những dòng, giống khác nguồn gốc ñó là khái niệm về ña dạng di truyền Sự khác nhau về di truyền có thể biểu thị bằng mối quan hệ tổ tiên (kiểu gen), sự xa cách ñịa lý và sự khác nhau về ñặc ñiểm hình thái [9]

Từ trung tâm phát sinh ñầu tiên (Mêhicô), ngày nay cây ngô ñã có mặt hầu như ở tất cả các nước trên thế giới Cây ngô là cây giao phấn, kết hợp với những tác ñộng của ñiều kiện sinh thái, thông qua quá trình chọn lọc tự nhiên và nhân tạo, cây ngô ñã có sự ña dạng di truyền rất rộng, trở thành một trong những cây trồng phổ biến nhất thế giới và thích nghi với tất cả các loại hình sinh thái khí hậu từ ôn ñới, cận nhiệt ñới ñến nhiệt ñới cao và nhiệt ñới thấp Muresan (1972)[35] cho rằng, sự phân hoá di truyền của ngô theo các nòi sinh thái xảy ra theo hai hướng chính sau: Thứ nhất là quá trình chọn lọc thường xuyên và từ các gen ñột biến và

biến đổi cĩ lợi trong các quần thể cách ly, tạo thành nền rộng lớn nhất của sự biến động Thứ hai là sự chọn lọc các dạng tương đồng trong các thế hệ phân ly, xuất hiện qua việc lai với các nguồn nhập nội từ các vùng khác nhau và qua việc tạo lập các tổng hợp từ các nịi tham gia với các đặc tính kiểu gen khác nhau

Hiện tại CIMMYT đã thu thập và đang lưu giữ trên 15.000 mẫu giống ngơ – một minh chứng cho tính đa dạng di truyền của cây trồng này Mêhicơ là trung tâm xuất xứ của ngơ cĩ sự đa dạng tối đa [12]

Các nhà chọn tạo giống ngơ đều nhấn mạnh rằng cần mở rộng nền di truyền nguồn gen ngơ để đảm bảo nhận được nhiều dạng di truyền mong muốn và hạn chế rủi ro của tình trạng nền di truyền đang thu hẹp

Cơng việc thu thập và đánh giá đa dạng di truyền của các mẫu giống ngơ nếp

và ngơ tẻ địa phương ở Việt Nam đang được trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội tiến hành [5] Tập đồn gồm 59 mẫu giống ngơ địa phương trong đĩ cĩ 27 giống ngơ tẻ, 32 giống ngơ nếp thu thập được từ các vùng miền núi phía Bắc Kết quả đã phân loại được theo địa danh, dân tộc và phân loại thực vật học Bằng phương pháp phân tích đa dạng di truyền, cho thấy các mẫu giống ngơ trong tập đồn nghiên cứu cĩ độ đa dạng khá cao Kết quả phân tích đa dạng di truyền của 20 mẫu giống ngơ tẻ và 32 mẫu giống ngơ nếp bằng cả hai phương pháp (dựa trên chỉ thị hình thái và chỉ thị phân tử SSR) đều cho thấy chúng cĩ khác biệt về bản chất di truyền [5]

1.4 Dịng thuần và phương pháp tạo dịng thuần

1.4.1 Khái niệm dịng thuần

Từ một nguồn vật liệu ban đầu, bằng các phương pháp đồng huyết (tự phối, sib, backcross…) đến một thời điểm người ta thu được nhiều dạng khác nhau với

độ đồng đều và ổn định cao ở nhiều tính trạng, đấy là các dịng thuần Tức dịng thuần là dịng cĩ kiểu gen đồng hợp tử với tỷ lệ cao ở nhiều tính trạng di truyền Phát triển dịng thuần cĩ tiềm năng sử dụng làm bố mẹ cho các giống ngơ lai thương mại năng suất cao, ổn định là mục tiêu cơ bản của các chương trình cải tạo cây ngơ Tỷ lệ dịng thuần tạo ra được sử dụng trong giống lai cho sản xuất là rất nhỏ Theo Hallauer (1988)[27] cho biết khoảng 72.000 dịng đã được tạo ra và thử nghiệm từ năm 1939, số dịng được sử dụng chỉ khoảng từ 0,01 đến 0,1% Theo Vasal and De Leon (1999)[43]; Vasal, Dhillon and Srinivasan (1999)[45]; Vasal and Srinivasan (1999)[46] nhân tố chính hạn chế việc khai thác thương mại giống lai đơn là do khơng cĩ được những dịng tự phối khoẻ, năng suất cao Khĩ khăn lớn nhất trong cơng việc tạo dịng thuần là khơng chỉ do dịng cĩ độ thuần cao thì sức sống và năng suất thấp, mà quan trọng hơn là KNKH của chúng

1.4.2 Nguồn nguyên liệu tạo dịng

Trong cơng tác tạo giống cây trồng nĩi chung và tạo giống ngơ nĩi riêng việc chọn nguồn nguyên liệu ban đầu cĩ ý nghĩa quyết định đối với sự thành cơng của chương trình tạo giống Nếu chọn được nguồn nguyên liệu tốt phù hợp thì quá trình tạo giống sẽ nhanh và đạt hiệu quả cao Ở cây ngơ cĩ nhiều dạng nguyên liệu hơn so với loại cây trồng khác và độ biến động di truyền cũng lớn hơn

Nguồn gen – vật liệu khởi thuỷ cho tạo dịng ngơ là rất đa dạng, bao gồm các giống địa phương, các giống tổng hợp, hỗn hợp, các vốn gen, các quần thể, các giống thí nghiệm, các gia đình và các thể loại giống lai ðể cơng tác tạo dịng đạt hiệu quả cao, đối với từng loại vật liệu ta phải áp dụng những phương pháp và độ lớn mẫu khác nhau và từng loại cũng cho những kết quả tạo dịng khác nhau

Những nghiên cứu rút dịng đầu tiên thường phải tiến hành với các giống thụ phấn tự do (TPTD) Thường người ta sử dụng các giống cĩ năng suất cao và cĩ độ thích nghi tốt với điều kiện trong vùng Tần suất các dịng sử dụng được từ tập đồn nguồn gen gốc là 0,13% [28], cao hơn tần suất do Hallauer (1988)[27], ước lượng từ những chương trình cải tạo giống ngơ gần đây (0,01%)

Nguồn nguyên liệu ñược ñưa vào chương trình chọn tạo giống từ vùng sinh thái khác hoặc nguồn nguyên liệu chưa qua cải tạo ñể thích nghi với vùng sinh thái riêng biệt ñược gọi là nguồn nguyên liệu nhập nội Nguồn nguyên liệu này có vai trò quan trọng trong chương trình tạo dòng và tạo giống ðây là nguồn biến dị di truyền phong phú, cung cấp bổ sung nguồn gen mới và nững ñặc tính mong muốn cho chương trình tạo giống [20]

Nguồn nguyên liệu nhiệt ñới và á nhiệt ñới ñược cải tạo và chưa cải tạo ñều chịu áp lực tự phối không tốt lắm Tần số rút ñược dòng tốt từ nguồn nguyên liệu này cũng thấp [7]

Mục tiêu thay ñổi giữa các chương trình cải tạo, vì vậy những ñặc tính liên quan ñến tạo dòng cũng thay ñổi như thời gian sinh trưởng, chống chịu, thích nghi Nguồn nguyên liệu cho tạo dòng và giống lai phải ñạt những ñặc tính nhất ñịnh [46] như:

– Có khả năng kết hợp tốt

– Chịu ñược áp lực tự phối

– Có ưu thế lai cao

– Có khả năng tạo ra nhiều dòng tốt

– Có nhiều ñặc tính nông học mong muốn

Theo Forrest Troyer (2004)[23], nguồn nguyên liệu ngô ở vành ñai ngô của Hoa Kỳ có rất nhiều, nhưng có 2 nguồn nguyên liệu ñược quan tâm và sử dụng nhiều hơn cả là Iowa Stiff Stalk Synthetic (ISSS) và Lancaster Sure Crop Nhiều giống lai ñơn có nguồn gốc từ 2 nguồn này ñược trồng gần 100% diện tích ở vành ñai ngô của Hoa Kỳ

Sử dụng nguồn nguyên liệu ngô nhiều bắp ñể cải tạo tính chống chịu với ñiều kiện môi trường khó khăn, cho hiệu quả cao và cũng ñược nhiều nhà khoa học quan tâm, nhất là khả năng chống chịu tốt với khô hạn, mật ñộ dày và ñất nghèo ñạm Trong những ñiều kiện như vậy ngô nhiều bắp có khả năng giảm ñược tỷ lệ cây vô hiệu nên ñảm bảo ñược năng suất ổn ñịnh [31][30][6]

Vốn gen ñược tái hợp và cải tạo liên tục, ñược mở rộng nền di truyền bằng việc ñưa thêm những vật liệu mới từ ngân hàng gen hoặc từ các chương trình quốc gia Hiện nay CIMMYT ñang bảo tồn và cải tạo 29 vốn gen, trong ñó 9 vốn gen vùng nhiệt ñới cao, 12 – nhiệt ñới thấp, 8 – cận nhiệt ñới và 4 vốn gen mới cho vùng ôn ñới và một số vốn gen ngô có chất lượng protein cao [11]

Tiềm năng nguồn gen cho tạo dòng không phải là vô hạn, do vậy người ta ñã tạo và cải tạo các nguồn gen bằng các phương pháp chọn lọc chu kỳ, vì phương pháp chọn lọc này làm tăng tần suất các alen có lợi ñối với các tính trạng quan trọng trong ngô Vì vậy, chọn lọc chu kỳ là một phần không thể thiếu trong chương trình tạo dòng và tạo giống ngô lai

1.5 Khả năng kết hợp và ñánh giá khả năng kết hợp

và ñã thu ñược kết quả cao hơn, ñặc biệt giữa KNKH năng suất với chiều dài bắp dòng (r= 0,47) và tỷ lệ hạt/bắp (r=0,63) Song, cho ñến nay, con ñường chắc chắn nhất ñể ñánh giá KNKH của các dòng thuần vẫn là lai thử và thử nghiệm các thế hệ con lai Jenkin (1935)[33]; Sprague (1946)[38]; Bernardo (1991)[19] và thử sớm

ựược ựề xuất nhằm giảm bớt số cặp lai cần thử và số dòng cần ựược tiếp tục trong tập ựoàn chọn lọc

Khả năng kết hợp là phản ứng của dòng thuần trong tổ hợp lai Khả năng kết hợp ở các tắnh trạng của các dòng ựược chia làm hai loại: KNKH chung và KNKH riêng: KNKH chung ựược biểu thị bằng giá trị ưu thế lai trung bình của bố

mẹ ở tất cả các tổ hợp lai, còn KNKH riêng là ựộ lệch của tổ hợp lai cụ thể nào ựó với giá trị ưu thế lai trung bình của nó [39] Kết quả ựánh giá KNKH của các dòng

bố mẹ, thông qua các tắnh trạng trên tổ hợp lai của chúng, giúp chúng ta quyết ựịnh chắnh xác về việc giữ lại dòng có KNKH cao, loại bỏ các dòng có KNKH kém, không có tác dụng khi lai, cũng như sử dụng các dòng có KNKH chung và KNKH riêng cao vào các mục tiêu tạo giống khác nhau [15]

Lai ựỉnh (Top cross) ựã trở thành kỹ thuật chuẩn trong tất cả các chương trình cải tạo [28] Hai phương pháp ựánh giá KNKH của dòng thuần ựược áp dụng rộng khắp ựến nay là lai ựỉnh và luân phiên

1.5.2 đánh giá khả năng kết hợp bằng phương pháp lai ựỉnh

Devis (1927) ựã ựề xướng phương pháp này, Jenkin và Bruson (1932)[34]

sử dụng và phát triển vào năm 1932 Các dòng hoặc giống cần xác ựịnh KNKH ựược lai với cùng một dạng chung gọi là cây thử (Tester) Ngoài ra, Hinkelman (1966) ựề nghị sử dụng phương pháp lai ựỉnh từng phần nhằm tăng số cây thử mà không làm tăng số tổ hợp lai

Lai ựỉnh ựược sử dụng rộng rãi ựể ựánh giá KNKH chung của vật liệu tạo giống, ựặc biệt có hiệu quả với cây ngô, vì trong quá trình tạo dòng do số lượng dòng phát sinh nhiều cần phải ựánh giá sớm ựể chọn các dòng tốt, loại bỏ các dòng xấu nhằm tiết kiệm thời gian, nhân lực và phương tiện thắ nghiệm Vì vậy lai ựỉnh

ựã trở thành kỹ thuật chuẩn trong tất cả các chương trình cải tạo giống ngô [28]

Trong nghiên cứu KNKH bằng lai ñỉnh thấy rằng, chọn các dạng khởi thuỷ

có KNKH chung cao ñể tạo dòng tự phối có ý nghĩa rất lớn ñối với quá trình tạo giống ngô [2]

Giai ñoạn thử KNKH của các dòng phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm của các nhà cải tạo, liên quan ñến nghệ thuật người chọn trong quá trình tạo dòng Nhiều nhà chọn tạo giống ngô cho rằng chọn lọc là hiệu quả ñối với ñặc tính mong muốn thì có thể thử muộn Còn những người ñề xuất thử sớm muốn loại bỏ các dòng kém về KNKH ñể tập trung việc chọn lọc ở các thế hệ sau, chỉ tiếp tục làm việc với các dòng có KNKH trên trung bình [8] Do ñó nghệ thuật của nhà cải tạo ñược coi là thành phần có ý nghĩa trong tạo dòng Theo Bauman Loyal (1981)[18] thì có 60% các nhà cải tạo ñánh giá dòng bằng lai thử ở S3 (33%), S4 (27%) và 22% ñánh giá ở S5 hoặc muộn hơn Tuy nhiên theo Hallauer (1990)[28] giai ñoạn thử không phải là yếu tố quyết ñịnh trong tạo dòng ưu tú

Việc chọn ñược những cây thử thích hợp trong tạo giống lai là rất quan trọng, có ảnh hưởng lớn ñến kết quả ñánh giá KNKH của các vật liệu trong lai ñỉnh

Theo Hallauer (1990)[28] cây thử nên có sự khác biệt về di truyền và ở các nhóm ưu thế lai ñối lập với dòng ñịnh thử Vasal và De Leon (1999)[43] ñịnh nghĩa cây thử là một kiểu gen (giống thụ phấn tự do, giống tổng hợp, dòng thuần hay giống lai): 1) Giúp dễ dàng phân biệt các dòng về giá trị di truyền và KNKH; 2) Giảm ñược các giai ñoạn thử trong quá trình chọn tạo giống lai; và 3) Giúp nhận biết các cặp lai triển vọng có thể sử dụng ngay

CIMMYT ñã cố gắng xác ñịnh cây thử ñối với các nguồn nguyên liệu khác nhau Những dòng này ñã ñược sử dụng thành công ñể tạo tổ hợp lai và phân nhóm

ưu thế lai ñối với các dòng Các nhà khoa học CIMMYT ñã giới thiệu một số cây thử cho vùng nhiệt ñới thấp (trong ñó có Việt Nam), ñó là:

+ ðối với ngô hạt trắng: dòng CML247 và CML254

+ ðối với ngô hạt vàng: dòng CML287 và CL00331

Trong ñiều kiện Việt Nam theo Ngô Hữu Tình nên sử dụng hai cây thử – một có nền di truyền rộng, cụ thể là giống thụ phấn tự do trong sản xuất và một số dòng thuần tốt ñể vừa xác ñịnh ñược KNKH giữa các dòng thuần nghiên cứu vừa

có khả năng ra giống nhanh phục vụ cho yêu cầu sản xuất [12]

Nhóm ưu thế lai (ƯTL) của ngô ở vùng nhiệt ñới là rất ña dạng, không phải chỉ có 2 nhóm chính (ISSS và Lancaster) như ở vành ñai ngô của Hoa Kỳ Hơn nữa, ở Việt Nam các nguồn ñược dùng ñể rút dòng thường không biết rõ nguồn gốc Cho nên cây thử có nguồn gốc di truyền khác với các nguồn ñem thử hay không cũng không rõ Do vậy, nên chọn cây thử theo nguyên tắc: Nên chọn nhiều cây thử; Việc chọn cây thử không phụ thuộc vào nền di truyền rộng hay hẹp mà phụ thuộc vào nhóm ƯTL; Mỗi nhóm ưu thế lai chọn ít nhất một cây thử, và tuỳ vào giai ñoạn của chương trình tạo giống mà chọn các cây thử có nền di truyền rộng hay hẹp Khi ñã có các giống lai ñơn tốt, thì nên chọn cây thử là các bố mẹ của các giống lai này Như vậy, vừa ñánh giá ñược KNKH của các dòng khá chuẩn xác, ñồng thời có thể xác ñịnh ñược một số tổ hợp lai triển vọng cho sản xuất [3] Nghiên cứu về quan hệ cây thử với dòng thuần, một số tác giả ñã kết luận: phản ứng của các dòng với cây thử biểu hiện ở tính trạng năng suất thì cũng biểu hiện ở các tính trạng khác, nhưng mức ñộ biểu hiện có thể khác nhau Ngoài ra còn thấy sử dụng cây thử có cơ sở di truyền rộng hoặc có một khả năng mạnh trong việc truyền một số ñặc ñiểm nào ñó là không nên vì nó không cho phép biểu hiện một cách rõ ràng sự khác nhau của các dòng ñược thử [16]

Trong ñiều kiện nước ta nên sử dụng hai loại cây thử: Một là cây thử có nền

di truyền rộng (một quần thể cải tiến hay một giống thụ phấn tự do), hai là cây thử

có nền di truyền hẹp (một dòng thuần) ñể vừa xác ñịnh KNKH của dòng nghiên cứu vừa tìm ra một giống lai ưu tú phục vụ sản xuất Tác giả cho rằng việc chọn cây thử là dòng thuần, giống thụ phấn tự do hay giống lai kép không ảnh hưởng ñến biểu thị KNKH của các dòng ñịnh thử [15]

Mô hình toán học chung của các cặp lai ñỉnh là:

Y ijk = ộ + d i + c j + s ij + eijk

Trong ựó

Yijk Ờ độ lớn tắnh trạng con lai của cặp lai (i x j) ở lần lặp k

ộ Ờ Tắnh trạng trung bình trong thắ nghiệm

di Ờ Khả năng kết hợp chung của dòng i

cj Ờ Khả năng kết hợp chung của cây thử j

sij Ờ Khả năng kết hợp riêng giữa dòng i và cây thử j

eijk Ờ Sai số ngẫu nhiên

1.5.3 đánh giá khả năng kết hợp bằng phương pháp lai luân phiên

Lai luân phiên (diallel cross) là hệ thống lai thử mà các dòng hoặc giống ựược lai với nhau theo tất cả các tổ hợp lai Griffing (1956)[25] có thể và việc phân tắch các tổ hợp lai ựược gọi là phân tắch lai luân phiên (diallel analysis) Các dòng vừa là cây ựược thử vừa là cây thử Qua việc phân tắch lai luân phiên sẽ cho ta một

số thông tin về: 1) Bản chất và giá trị thực của tham số di truyền; 2) Khả năng kết hợp chung và riêng của các bố, mẹ biểu hiện ở các con lai Có 2 phương pháp phân tắch quan trọng là phương pháp Hayman và phương pháp Griffing

+ Phương pháp Hayman: Giúp chúng ta xác ựịnh một số tham số di truyền của

vật liệu bố, mẹ cũng như ước ựoán giá trị các tham số này ở các tổ hợp lai

+ Phương pháp Griffing (1956): Ở phương pháp này các thành phần phương

sai sinh ra do KNKH chung và riêng ựược ước lượng, sau ựó trên cơ sở một số thừa nhận nào ựó các phương sai ựó tương ứng với các thành phần di truyền Griffing (1956) ựã ựề xuất 4 phương pháp phân tắch luân giao và tuỳ theo từng phương pháp cụ thể mà các nguyên liệu (bố mẹ con lai thuận và con lai nghịch) ựược ựưa vào phân tắch Qua phân tắch sẽ giúp chúng ta biết ựược thành phần biến ựộng do KNKH (chung và riêng) ựược qui ựổi sang thành phần biến ựộng do hiệu quả cộng tắnh, hiệu quả trội và siêu trội của các gen

1.6 Nghiên cứu sử dụng nguyên liệu trên thế giới và trong nước

1.6.1 Một số kết quả nghiên cứu nguồn nguyên liệu ngô trên thế giới

Cải tạo vật liệu ngô ở những vùng nhiệt ñới thấp ñược bắt ñầu từ thập kỷ

40, với việc chọn lọc, ñánh giá, phân loại các vật liệu của châu Mỹ La Tinh Trên

300 nòi ñã ñược mô tả, phân loại và xác ñịnh mối quan hệ, xuất xứ ðến năm 1960, xác ñịnh ñược 20 mẫu có hạt dạng ñá rắn và răng ngựa ở Mêhicô và trung tâm châu Mỹ Những mẫu này ñược tiến hành lai thử với các giống ñịa phương, ñó là kết quả ñầu tiên ñánh dấu sự thành công trong tạo giống ở vùng nhiệt ñới [47] CIMMYT ñã xây dựng, cải thiện và phát triển khối lượng lớn nguyên liệu, vốn gen, các quần thể và giống thí nghiệm, cung cấp cho khoảng hơn 80 nước trên thế giới thông qua mạng lưới khảo nghiệm giống quốc tế Các nguồn nguyên liệu

mà chương trình ngô CIMMYT cung cấp cho các nước là cơ sở cho chương trình tạo dòng và giống lai [10]

Nhiều tổng kết cho thấy hầu hết các dòng thế hệ mới ñược rút dòng từ những tổ hợp lai ñơn hay lai kép ñều có KNKH cao về năng suất, chống chịu tốt Vấn ñề tái tạo dòng từ những tổ hợp lai ñơn, kép ưu tú ñược Hayes và Jonson (1939); Wu (1939) ñặt ra [32] Sử dụng các phương pháp tự phối và chọn lọc phả

hệ sau backcross (1946), Hayes và Rinke ñã tạo ra các dòng ñược cải tiến về năng suất, ñộ ẩm hạt thu hoạch và KNKH Trước ñó Murphy (1942) ñã có báo cáo về tái tạo dòng bố mẹ trên cơ sở backcross F1, tạo ra các dòng có năng suất cao hơn và chống ñổ tốt hơn

Trước ñây ở Hoa Kỳ, tự phối ñược tạo ra từ các giống ñịa phương Sau này dòng tự phối ñược tạo ra từ các cặp lai và quần thể cải tiến nhờ phương pháp chọn lọc phả hệ Phương pháp này làm nền di truyền bị hẹp hơn và những giống lai ít dòng ñược tạo ra và sử dụng trong sản xuất Năm 1975 có 25 dòng tự phối ñược sử dụng ở Hoa Kỳ, trong ñó có 19 dòng ñược tạo ra từ các giống lai và cặp lai ưu tú

và 6 dòng ñược tạo ra từ quần thể Mặc dù có nhiều nguồn nguyên liệu ngô ở vành ñai ngô của Hoa Kỳ, nhưng những nguồn nguyên liệu ñược quan tâm hơn là ISSS

và Lancaster Sure Crop Nhiều giống lai ñơn có nguồn gốc từ 2 nguồn này ñược trồng gần 100% diện tích gieo trồng ở vành ñai ngô của Hoa Kỳ [40]

ðiều tra về nguồn nguyên liệu cho tạo dòng ở Trung Quốc Peng Zebin và Chen Zehui (1993)[36] cho thấy: Năm 1992 có 51,21% số dòng ñược tạo ra từ lai

ñơn, thành tích này ở các nguồn khác như: lai kép, giống thụ phấn tự do mỗi loại dưới 3%, giống tổng hợp, giống hỗn hợp và quần thể cải tiến ñóng góp 15%, lai ba ñóng góp 10,44% So sánh cho thấy chứng tỏ thành tích tạo dòng của nguồn lai ñơn và lai ba tăng rất lớn, còn các nguồn khác là rất ít

Công tác nghiên cứu lai tạo giống ngô hiện nay ñang có bước chuyển biến mới, ñó là ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn tạo dòng thuần Trong những năm gần ñây, việc nghiên cứu tạo ra những dòng ñơn bội kép, dòng thuần về mặt

di truyền bằng nuôi cấy invitro ñã giúp cho công việc tạo ra dòng thuần một cách nhanh chóng, tiết kiệm ñược hơn nửa thời gian so với việc tạo dòng bằng phương pháp thông thường (phương pháp này ñược sử dụng tương ñối có hiệu quả cho chọn tạo giống ngô ở một số nước như Trung Quốc và Tây Âu)

Thành quả nổi bật nhất trong chương trình ngô thụ phấn tự do (TPTD) của CIMMYT trong hai mươi năm sau ngày thành lập là những thành công trong chọn tạo các giống từ nòi Tuxpeno Tuxpeno là một trong 250 nòi ñịa phương ở châu lục mới, mà số lượng nguồn của nó ñã ñược thu thập và bảo tồn tại ngân hàng gen CIMMYT Theo ñánh giá gần ñây của Trung tâm thì vật liệu này là “một kho vàng ñích thực cho chương trình cải tạo cây ngô vùng nhiệt ñới” Theo Wellhausen E J

và cộng tác viên mô tả thì Tuxpeno là loại ngô có cây cao (3 – 4m), tồn tại dọc theo bờ biển phía ñông của Mêhicô, có bắp trụ dài với hạt răng ngựa màu trắng và

có tiềm năng nắng suất cao Các nhà khoa học thuộc chương trình ngô CIMMYT

ñã thấy ñược lợi thế ñó của Tuxpeno qua việc phân tích hàng loạt nguồn nguyên liệu thu thập ñược và xác ñịnh một chương trình cải tạo nhiều mặt ñể Tuxpeno có thể sử dụng ở nhiều nơi trên thế giới [12]

1.6.2 Một số kết quả nghiên cứu sử dụng nguyên liệu ngô khác vùng ñịa lý

Cải tạo hiệu quả ñộ biến ñộng di truyền của các dòng ngô lai hồi giao tổ hợp R08 x SSRs ñược nghiên cứu bằng cách nhập nguyên liệu khác vùng ñịa lý vào những dòng thích ứng với ñiều kiện ñịa phương có thể tăng cường ñộ biến ñộng di truyền và cho hiệu quả chọn lọc cao [37] 18 dòng ưu tú chống bệnh ñốm lá lớn ñược sử dụng rộng rãi ở phía Bắc Trung Quốc, dùng làm cây cho gen (Donor) ñể

cải tạo dòng 08Ờ641 (R08), dòng chủ lực của các giống ngô lai ở Nam Trung Quốc Kết quả ựã thu ựược 36 dòng lai hồi giao kể cả 18BC1F3 và 18BC2F2 để ựánh giá hiệu quả cải tạo và biến ựộng di truyền của các dòng BC, sử dụng chỉ thị phân tử SSR ựể ựánh giá R08 và 18 dòng Donor Mỗi genotype cho một vạch riêng, hệ số tương ựồng từ 0,398 Ờ 0,981 Trung bình ựa dạng di truyền (He) và chỉ

số thông tin Shamón là 0,344 (trong phạm vi 0,036Ờ0,774) và 0,629 (trong phạm vi 0,092Ờ1,542) [37]

Xác ựịnh ưu thế lai giữa nguồn nguyên liệu ngô ôn ựới, cận nhiệt ựới và nhiệt ựới ựược nghiên cứu bởi Javed (2004)[26] Mục tiêu là ựánh giá mối quan hệ

ưu thế lai giữa 9 dòng ngô ôn ựới, cận nhiệt ựới và nhiệt ựới 9 dòng và các THL dialen (một chiều) ựược ựánh giá về 9 tắnh trạng: ngày tung phấn, cao cây, số lá/cây, diện tắch lá, số bắp/cây, ựộ ẩm hạt, số hàng hạt/bắp, khối lượng 100 hạt, năng suất hạt Ưu thế lai ựược xác ựịnh có hiệu quả cao ựối với chiều cao cây, số bắp/cây, khối lượng bắp, số hàng hạt, khối lượng 100 hạt và năng suất Ưu thế lai trung bình và ƯTL thực tốt nhất là 17,2 và 28% ựối với năng suất Giống lai NCMLỜ1082 x NCMLỜ1083 cho năng suất cao nhất, với ưu thế lai 82,6% và 74,5% ựối với ưu thế lai trung bình và ƯTL thực Nhóm ưu thế lai cận nhiệt ựới và nhiệt ựới rất khác biệt về năng suất hạt Dòng nhiệt ựới cũng cho ưu thế lai tốt với dòng cận nhiệt ựới ựối với các tắnh trạng khác

Nhập nội nguồn nguyên liệu khác vùng ựịa lý có thể tăng cường ưu thế lai giữa các quần thể ngô đã rất nhiều nghiên cứu ựược tiến hành ựể khai thác hiệu quả ưu thế lai với cùng mục tiêu là tìm ra những tổ hợp ưu tú về năng suất và phù hợp với vùng sinh thái Soengas và cộng sự ựã xác ựịnh ựược một số kiểu ưu thế lai với nguyên liệu ựá rắn phù hợp cho vùng ôn ựới, và thấy năng suất vượt 30% so với các quần thể bố mẹ Vacaro và cộng sự thấy rằng hiệu ứng trội là mạnh hơn, và thấy môi trường cũng ảnh hưởng ựến sự biểu hiện ưu thế lai giữa các nguồn nguyên liệu này Saleh và cộng sự ựánh giá một loạt các giống lai nhiệt ựới thấy

rằng các giống lai biến ựộng mạnh về năng suất và hầu hết các tắnh trạng khác [26]

Dialen ựược ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu di truyền ựể khai thác di truyền của một số tắnh trạng Nghiên cứu này ựược thiết kế ựể khai thác KNKH của các dòng bố mẹ với mục tiêu nhận dạng những THL ưu tú, nhằm khai thác ưu thế lai giữa các nguồn cận nhiệt ựới, ôn ựới, và nhiệt ựới và chọn tạo giống cho các môi trường cần thiết [26]

Bộ gien ngô ựã ựược giải mã hoàn toàn, công bố bởi đại học Tổng hợp Washington vào tháng 2/2008, cho phép các nhà khoa học tìm kiếm chắnh xác, hiệu quả những gien có ắch trong bộ genome ngô ựể cải thiện, chọn tạo giống năng suất cao, chống chịu tốt với ngoại cảnh bất thuận và sâu bệnh

1.6.3 Một số kết quả nghiên cứu trong nước về sử dụng nguồn nguyên liệu ngô

Những năm cuối của thập kỷ 60 và ựầu những năm 70 của thế kỷ 20, công tác nghiên cứu chọn tạo giống ngô ựược tiến hành tại Trường đại học Nông nghiệp

Hà Nội, Viện Khoa học Nông nghiệp, Trường đại học Nông nghiệp II và Viện Cây Lương thực và Thực phẩm Các cơ quan này chủ yếu tập trung vào công tác chọn lọc dòng thuần và tạo giống ngô lai, cũng như khảo sát các giống ngô lai nhập nội từ các nước đông Âu và Ấn độ Kết quả thời kỳ này ựã xác ựịnh ựược một số giống tốt ựưa ra sản xuất như Ganga 5 của Ấn độ, giống lai NL 2 của Viện Cây Lương thực và Cây Thực phẩm [12]

Từ những năm 80 và nhất là những năm ựầu thập kỷ 90, các nhà tạo giống ngô lai Việt Nam ựã nghiên cứu tạo dòng từ những giống tổng hợp, giống hỗn hợp cải tiến, từ những cặp lai tự tạo và những giống lai nhập nội đặc biệt là các nguồn gen từ đông Âu, Trung Quốc, Ấn độ và các quần thể nhập nội từ CIMMYT, tức là những quần thể thắch ứng với ựiều kiện Việt Nam Bên cạnh ựó chúng ta cũng ựã tập trung vào việc tạo dòng từ các giống lai ựơn nhập nội tốt như: DK888, DK999, CargillỜ117, DKỜ9901, NK.4300, NK66Ầ.Kết quả cho thấy, rút dòng từ các giống ựịa phương, các quần thể còn rất hạn chế, do phần lớn các giống ựịa phương

và quần thể có năng suất thấp, suy giảm do tự phối rất mạnh, KNKH thấp Trong

khi đĩ rút dịng từ nguồn nguyên liệu là giống lai nhập nội và từ các tổ hợp lai đạt kết quả cao hơn [12] Nghiên cứu các giống ngơ lai nhập nội để tạo dịng thuần

và sử dụng dịng chị em cho cơng tác tạo giống, đặc biệt một giống lai K19394 nhập từ VIR (Viện nghiên cứu cây trồng Liên Xơ), bằng quá trình tự phối và sib Kết quả nghiên cứu tại Viện Nghiên cứu Ngơ đã tạo ra 7 dịng thuần Các dịng cĩ

sự khác nhau về thời gian sinh trưởng, đặc điểm hình thái, khả năng chống chịu và năng suất Mỗi dịng cĩ những ưu, nhược điểm riêng, cĩ thể sử dụng chúng trong tạo giống lai cải tiến [7]

Nghiên cứu KNKH của các dịng của Viện Nghiên cứu Ngơ với các dịng của CIMMYT, cho thấy các dịng cho năng suất tương đối cao, ổn định qua các vụ,

cĩ khả năng chống đổ, chống chịu một số sâu bệnh chính tương đối tốt 4 dịng DF–2, DF–5, DF–7 và DF–9 của Viện Nghiên cứu Ngơ, 4 dịng G21MH169, G21MH52, CML41 và CML285 của CIMMYT được xác định cĩ KNKH riêng cao với cây thử Các dịng này cĩ thể kết hợp với cây thử để tạo nhanh một số giống ngơ lai tốt [1]

Ngồi các cơng trình nghiên cứu trên thì việc sử dụng các kỹ thuật cơng nghệ sinh học, để nghiên cứu đa dạng di truyền và dự đốn ưu thế lai ở cây ngơ mới đang trong giai đoạn tiệp cận ban đầu Tuy là hướng nghiên cứu mới nhưng với những ưu điểm vượt trội, việc ứng dụng này là cần thiết để hỗ trợ cho phương pháp truyền thống trong cơng tác tạo giống ngơ lai, gĩp phần nhanh chĩng xác định được các tổ hợp ngơ lai cĩ ưu thế lai cao phục vụ sản xuất

Hiện nay kỹ thuật nuơi cấy bao phấn là một trong những hướng nghiên cứu tạo dịng thuần cĩ nhiều triển vọng, phương pháp này cho kết quả khá ổn định và hiệu quả Tuy nhiên cịn phụ thuộc vào từng giống ðồng thời với phương pháp nuơi cấy bao phấn, Viện Di Truyền Nơng Nghiệp đã phát triển các phương pháp khác để tạo dịng thuần, như phương pháp nuơi cấy nỗn chưa thụ tinh và dùng dịng kích tạo đơn bội [4]

Cơng nghệ sinh học mới được áp dụng ở Việt Nam tuy bước đầu đã đạt được những thành cơng Từ năm 1995, Viện Di truyền Nơng nghiệp đã nghiên cứu

về ñơn bội ngô, tiếp ñó là kỹ thuật nuôi cấy bao phấn ở Viện Nghiên cứu Ngô ngày càng hoàn thiện hơn và bước ñầu ñánh giá những mẫu giống có triển vọng Phần lớn các mẫu giống thuần ở Viện Nghiên cứu Ngô ñã ñược phân nhóm ưu thế lai, giúp ñịnh hướng chọn tạo giống lai có hiệu quả nhanh [5]

2 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và Việt Nam

2.1 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới

Ngô, lúa mỳ và lúa nước là ba cây lương thực quan trọng nhất trên thế giới Mặc dù ñứng thứ ba về diện tích (sau lúa mỳ và lúa nước) ngô ñã có năng suất và sản lượng cao nhất Tháng 6 năm 2009, diện tích ngô thế giới là 156,44 triệu ha, năng suất 5 tấn/ha và tổng sản lượng là 781,46 triệu tấn USDA (Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ) (2009)[41]

Theo dự báo của công ty Monsanto thì nhu cầu ngô, ñậu tương và bông của thế giới vào 2030 sẽ vượt so với 2000 tương ứng là 81%, 130% và 100% (Bảng 1.1)

Bảng 1.1 Nhu cầu thế giới ñối với 3 cây trồng chủ yếu (triệu tấn)

Cây ngô biến ñổi gien ở Hoa Kỳ hiện ñang chiếm 85% tổng diện tích gieo trồng, bằng những giống kháng thuốc trừ cỏ, kháng sâu ñục thân (ngô BT) hoặc chuyển cả 2 gien vào trong một giống Hiện giống ngô chuyển gien chịu hạn ñã hoàn tất các công ñoạn cần thiết ñể thương mại hoá Hoa Kỳ luôn là cường quốc số

một về ngô Theo Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA), năm 2008 sản xuất ngô ở Hoa

Kỳ ñạt năng suất 9,46 tấn/ha trên diện tích 35,01 triệu ha (tương ñương 21,89% diện tích ngô thế giới là 159,89 triệu ha), với tổng sản lượng 331,88 triệu tấn (tương ñương 41,82% tổng sản lượng ngô thế giới là 791,88 triệu tấn) Lượng ngô xuất khẩu của Hoa Kỳ dự báo trong năm 2009 là 53 triệu tấn, tương ñương 62,73% trên tổng số 84,48 triệu tấn ngô xuất khẩu toàn thế giới [41]

Trung Quốc là một nước có nền sản xuất ngô phát triển và tăng trưởng rất nhanh, hiện là nước có diện tích và sản lượng ñứng thứ 2 thế giới Vào tháng 6/2009, Trung Quốc sản xuất 29,5 triệu ha ngô với năng suất bình quân 5,51 tấn/ha

và tổng sản lượng ñạt 162,5 triệu tấn [41]

2.2 Thực trạng và mục tiêu sản xuất ngô trong nước ñến 2020

So với năm 1990, khi ñó ngô lai vào Việt Nam với diện tích khoảng 5ha, tổng diện tích ngô toàn quốc ñạt 431,8 ngàn ha, năng suất bình quân ñạt 15,5 tạ/ha

và sản lượng 671 ngàn tấn ðến năm 2008, diện tích ñạt 1.125,9 ngàn ha (so với

1990 vượt 2,6 lần), năng suất 40,2 tạ/ha (vượt 2,59 lần), sản lượng 4.531,2 ngàn tấn (vượt 6,7 lần) (Bảng 1.2) Nhưng 9 tháng ñầu năm 2009, Việt Nam ñã nhập hơn 0,8 triệu tấn ngô, do nhu cầu dùng ngô làm thức ăn chăn nuôi tăng mạnh [22]

Hiện nay thị phần giống ngô lai của Việt Nam chiếm khoảng 60%, chủ yếu

là giống lai ñơn ñược áp dụng vào sản xuất ở tất cả các vùng sinh thái trong cả nước Trong những năm gần ñây Viện Nghiên cứu Ngô ñã liên kết với các Viện thành viên trong VAAS và các công ty trong nước và ñã nâng cao hiệu quả trong nghiên cứu và chuyển giao nhanh các kết quả nghiên cứu phục vụ sản xuất, như các giống ngô LVN4, LVN9, LVN14, LVN99, VN8960, LVN98, LCH9, LVN45, LVN145, nếp VN6, V2002…

Bảng 1.2 Diện tích, năng suất, sản lượng ngô ở Việt Nam (2000 – 2008)

Năm Diện tích (1000ha) Năng suất (ta/ha) Sản lượng

2006 1.033,0 36,9 3.810,0

Nguồn: Tổng cục thống kê (2008)[13]; FAO (2009)[22]

Việc ñáp ứng nhu cầu ngô ñang gặp phải khó khăn như diện tích ñất trồng ngô luôn bị cạnh tranh với các cây trồng khác nên khó mở rộng, năng suất tuy tăng 2,59 lần so với 1990 (Bảng 1.2) nhưng vẫn thấp so với trung bình năng suất ngô thế giới như sau:

+ 1980 bằng 34% trung bình Thế giới (11/32 tạ/ha);

+ Vấn ñề kỹ thuật canh tác:

Từ khi tỷ lệ diện tích ngô lai tăng mạnh ngoài sản xuất, chúng ta chưa ñầu tư thích ñáng vào nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật canh tác như: mật ñộ, liều lượng NPK, ảnh hưởng của nước tưới, sử dụng thuốc trừ cỏ v.v

Vì vậy ñể ñạt ñược những mục tiêu trên, việc quan trọng nhất là tăng cường thu thập các nguồn nguyên liệu phù hợp, chọn tạo các giống chống chịu phục vụ cho các vùng khó khăn, chọn tạo các giống ngô thực phẩm có năng suất và chất lượng cao, kết hợp chọn tạo bằng các phương pháp hiện ñại và truyền thống, ñẩy mạnh việc nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật canh tác ñể phát huy tối ña tiềm năng của giống và bảo vệ môi trường sinh thái

2.3 Mục tiêu và kế hoạch sản xuất ngô của Việt Nam ñến 2020

Chiến lược nghiên cứu và phát triển cây ngô của Việt Nam ñến năm 2020 (Bảng 1.3)[17], ñã xác ñịnh:

• ðẩy mạnh nghiên cứu về cây ngô góp phần ñưa diện tích ngô của cả nước ñến 2015, phấn ñấu ñạt 1,3 triệu ha ngô; năng suất ñạt 50 tạ/ha; sản lượng ñạt 6,5 triệu tấn, ñến năm 2020 ñạt 1.500.000 ha với năng suất bình quân 60 tạ/ha và sản lượng 9,0 triệu tấn (Bảng 1.3), nhằm ñảm bảo cung cấp ñủ nguyên liệu cho chế biến thức ăn chăn nuôi và các nhu cầu khác trong nước, từng bước tham gia xuất khẩu

• Cải thiện thu nhập và ñời sống cho người sản xuất ngô, nâng cao hiệu quả sử dụng ñất, lao ñộng và vốn ñầu tư

• ðẩy mạnh nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai ñảm bảo ñủ sức cạnh tranh trên thị trường trong nước và xuất khẩu giống cho một số nước trong khu vực

• ðảm bảo cung cấp giống ngô lai Việt Nam chiếm 51–55% thị phần ngô lai của cả nước nhằm chủ ñộng hạt giống với giá bán phù hợp với khả năng ñầu

tư giống của nông dân

• Nghiên cứu các giải pháp về khoa học kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất ngô, tăng thu nhập cho người trồng ngô, bảo vệ môi trường sinh thái, góp phần xây dựng nền nông nghiệp bền vững

ðây là mục tiêu hết sức khó khăn nhưng phải phấn ñấu vì nhu cầu ngô dùng làm thức ăn chăn nuôi ở nước ta là rất lớn

Bảng 1.3 Dự kiến diện tích, năng suất và sản lượng ngô cả nước ñến 2020

(ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (triệu tấn)

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

2.1 Vật liệu nghiên cứu

Gồm 24 dòng và 2 cây thử (cây thử 1– S1 là dòng CMY.T18’; cây thử 2 –S2

là dòng MSTo.919), trong ñó dòng ñược rút từ các nguồn của Trung Quốc: CMY.T18’, AG.73, DQ.3, DQ.2, YAO.601, YAO.603, YAO.609, còn lại ñược rút

từ các tổ hợp lai có nguồn gốc ở các vùng nhiệt ñới khác nhau Các dòng có ñời tự phối S5 – S6 ở thời ñiểm thí nghiệm Nguồn gốc và ñặc ñiểm chính ñược trình bày

ở Bảng 2.1

Bảng 2.1 Nguồn gốc và ñặc ñiểm của 26 dòng

TT Ký hiệu dòng Nguồn gốc Gia hệ ðặc ñiểm

Nhóm 1 Rút từ các THL có nguồn gốc Cận nhiệt ñới, ôn ñới

1 CMY.T18’

(Cây thử 1)

Rút từ THL của Trung Quốc (Cận nhiệt ñới) S14 Cây thấp, bắp dài, ít bệnh lá

2 DQ.3 Như trên S14 Cây cao, khỏe, lá thoáng, bắp dài, hạt vàng, bị bênh lá nhẹ, cờ tím

8 DF5 (ñ/c2) Rút từ nguồn của VIR, (Ôn ñới) LVN4 Mẹ Cây cao trung bình, hạt màu vàng

Nhóm 2 Rút từ THL của các Công ty ña quốc gia tại Việt Nam (Nhiệt ñới)

9 MSTo.919

(Cây thử 2) (Monsanto) S12 Cây khỏe, thấp, chống ñổ tốt,

10 Casgill.919v (Monsanto) S21 Cây khỏe, thân tím, bắp ngắn, cờ tím

11 Pacific.423 (Pacific) S12 Chống ñổ kém, bắp ngắn

12 Pacific.1127 (Pacific) S19 Cây khỏe, thấp, lá thoáng, màu kém

18 NK.43 (Syngenta) S8 Cây cao khỏe thân tím, bắp to, chống ñổ khá, ít sâu bệnh

19 T49/G49 (Novatis – Thuỵ Sĩ) S6 Cây mảnh, chín sớm, bị bệnh vàng lá

21 T5 (Dekalb) S28 Cây thấp cứng, lá thoáng, bắp nhỏ, ít hàng, chịu hạn, chống ñổ tốt, ít sâu bệnh

25 DF7 (ñ/c1) (Bioseed) LVN4 Bố Thấp cây, bắp to, màu khá ñẹp

26 CML.287 CIMMYT S28 Cây cao, bắp ngắn, màu vàng nhạt

Ờ đối chứng trong thắ nghiệm khảo sát tổ hợp lai là 2 giống LVN99 và LVN4

2.2 Nội dung nghiên cứu

2.2.1 đánh giá ựặc ựiểm nông học và ựa dạng di truyền của 26 dòng, theo các chỉ tiêu:

+ Một số ựặc ựiểm hình thái, sinh trưởng phát triển

+ Khả năng chống chịu với sâu bệnh hại chắnh

+ Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất

+ đánh giá ựa dạng di truyền của những dòng có nguồn gốc ựịa lý khác nhau + Ứng dụng chỉ số chọn lọc ựể chọn dòng

2.2.2 Khảo sát tổ hợp lai giữa các dòng và khả năng kết hợp của 26 dòng

Ờ Khảo sát các tổ hợp lai ựỉnh giữa các dòng

Ờ đánh giá khả năng kết hợp bằng phương pháp lai ựỉnh

2.3 địa ựiểm và thời gian thực hiện

2.3.1 địa ựiểm

Thắ nghiệm ựồng ruộng và phân tắch ựa dạng di truyền ở trong phòng, tiến hành tại: Viện Nghiên cứu Ngô Ờ đan Phượng Ờ Hà Nội

2.3.2 Thời gian

Ờ đánh giá dòng trong 2 vụ: Thu 2008, Xuân 2009

Ờ Khảo sát tổ hợp lai ở 2 vụ: Xuân và Thu 2009

2.4 Phương pháp nghiên cứu

2.4.1 Phương pháp nghiên cứu trên ựồng ruộng

đánh giá dòng:

Ờ Bao gồm 24 nguồn dòng và 2 ựối chứng ựược thiết kế theo khối không hoàn chỉnh (Alpha Lattice) với 3 lần nhắc, hàng dài 3,6m, gieo 60 x 22 cm, 1cây/hốc, 1hàng/công thức

Lai ựỉnh: 24 dòng lai với 2 cây thử, mỗi dòng lai từ 5Ờ7 bắp với mỗi cây thử, bên cạnh ựó còn sib giữ lấy hạt cho vụ tiếp theo mỗi nguồn dòng từ 5Ờ10 bắp Khảo sát tổ hợp lai: ựược bố trắ theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh, 3 lần nhắc lại, hàng dài 3,6m, mỗi ô 4 hàng, gieo 60 x 22cm, 1 cây/hốc

Ờ Chăm sóc ựược tiến hành theo quy trình của Viện Nghiên cứu Ngô

2.4.2 Các chỉ tiêu theo dõi

Các chỉ tiêu theo dõi ở các thí nghiệm ñánh giá dòng và so sánh THL ñược thực hiện theo hướng dẫn ñánh giá và thu thập số liệu của CIMMYT (CIMMYT, 1985) và Viện Nghiên cứu Ngô

+ Thời gian sinh trưởng (ngày): Từ gieo ñến

– Tung phấn: Khi có 75% số cây tung phấn

– Phun râu: Khi có 75% số cây có râu dài 2 – 3cm

– Chín sinh lý: Khi có 75% số bắp có vết sẹo ñen ở chân hạt

+ Các chỉ tiêu về hình thái

– Chiều cao cây (cm): ðo từ mặt ñất ñến ñiểm phân nhánh cờ ñầu tiên – Chiều cao ñóng bắp (cm): ðo từ mặt ñất ñến ñốt mang bắp trên cùng – Số lá thật: Cắt ñánh dấu lá thứ 5 và lá thứ 10 ñể tiện cho việc ñếm số lá cuối cùng

– Chiều dài bắp (cm): ðo khoảng cách giữa hai ñầu mút của hàng hạt dài nhất – ðường kính bắp (cm): ðo ở giữa bắp

– ðộ kín lá bi: Cho ñiểm từ 1– 5 (1 là rất kín, 5 là hở nhiều nhất)

+ Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất

– Số hàng hạt/bắp: ðếm số hàng có trên một bắp (một hàng ñược tính khi có 50% số hạt so với hàng dài nhất)

– Số hạt trên hàng có ñộ dài trung bình

14) - (100

* S

100

* MC) - (100

* HS

2.3.3 Các phương pháp tắnh toán và xử lý số liệu

Ờ Kết quả thắ nghiệm ựược xử lý ANOVA theo chương trình phần mềm Ờ Viện ngô (Ver 3.0 Nguyễn đình Hiền, 1996) và IRRISTAT 4.1

Ờ Phân nhóm dòng bằng phương pháp UPGMA, ựược xử lý trên chương trình phần mềm NTSYS 2.02

Ờ Chọn lọc dòng nhờ chỉ số chọn lọc ứng dụng phần mềm Seletion Assistant trong chương trình Alpha của CIMMYT (Program, 1999)[46]

Ờ Xác ựịnh khả năng kết hợp (KNKH) ở chỉ tiêu năng suất của các dòng trong thắ nghiệm lai ựỉnh và lai luân giao theo ỘCác phương pháp lai thử và phân tắch KNKH trong các thắ nghiệm về ưu thế laiỢ (Ngô Hữu Tình Ờ Nguyễn đình Hiền, 1996)[10] và phần mềm di truyền số lượng (Nguyễn đình Hiền, 1996)

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1 đánh giá ựặc ựiểm nông sinh học của 26 dòng

Một số ựặc ựiểm nông sinh học chắnh: thời gian sinh trưởng, ựặc ựiểm hình thái, khả năng chống chịu ựổ, gãy và sâu bệnh hại chắnh, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của 26 dòng, trong ựó 2 dòng DF7 và DF5 (bố mẹ LVN4) là ựối chứng, ựược theo dõi ựánh giá trong 2 vụ Thu 2008 (T.08) và Xuân 2009 (X.09)

3.1.1 Thời gian sinh trưởng và ựặc ựiểm hình thái của các dòng

Trung bình số ngày từ gieo Ờ tung phấn, từ gieo Ờ phun râu và gieo Ờ chắn sinh lý của các dòng nhóm 1 (Cận nhiệt ựới, ôn ựới) ắt hơn trung bình của các dòng nhóm 2 (Nhiệt ựới) (Bảng 3.1) Trong từng vụ trung bình từ gieo Ờ tung phấn, phun râu và chắn sinh lý của các dòng nhóm 1 (T.08) tương tự (52,1Ờ54,8Ờ100,6 ngày) ở nhóm 2 (53,4Ờ56,3Ờ103,3 ngày) và vụ X.09, ở nhóm 1 (72Ờ74,6Ờ114,8 ngày), nhóm 2 (74,5Ờ77,1Ờ116,1 ngày) Trong nhóm 1, số ngày chắn sinh lý của dòng DQ.3 từ 92 ngày (T.08) Ờ 112 ngày (X.09) và DQ.2 là 95 ngày (T.08) Ờ 112 ngày (X.09) là ắt nhất Ở nhóm 2, dòng L.4 (119 ngày Ờ vụ X.09) có thời gian chắn sinh lý dài nhất, nhưng ở vụ X.09 dòng Pacific.1127 và T8NN cũng có thời gian chắn sinh lý tương ựương với DQ.3 và DQ.2 ở nhóm 1 là 112 ngày

Trung bình số lá của nhóm 1 (18,5 lá vụ T.08; 17,6 lá vụ X.09) ắt hơn nhóm

2 (19,3 lá vụ T.08; 18,2 lá vụ X.09) Số lá của các dòng khá ổn ựịnh, thể hiện ở CV% nhỏ (1,6 Ờ 7,3%), trung bình ở nhóm 1 là 4,9% vụ (T.08) Ờ 4,5% vụ (X.09)

và trung bình ở nhóm 2 là 4,5% vụ (T.08) Ờ 3,8% vụ (X.09) Như vậy, số lá của các dòng là phù hợp với thời gian sinh trưởng của chúng và khá ổn ựịnh qua các

vụ Kết quả này phù hợp với nhận ựịnh của các tác giả ựã nghiên cứu trước Ộnhững dòng có thời gian sinh trưởng dài thường có số lá nhiềuỢ [1][7]

Như vậy, các dòng thuộc nhóm 1 (Cận nhiệt ựới và ôn ựới) có thời gian sinh trưởng ngắn khi gieo trồng trong ựiều kiện nhiệt ựới (Mai Xuân Triệu, 1998)[12]

và số lá ắt hơn nhóm 2 (Nhiệt ựới), trong ựó dòng DQ.3 và DQ.2 có thời gian sinh trưởng ngắn hơn so với các dòng khác