Đánh giá dặt điểm nông sinh hoc và khả năng kết hợp chung của một số dòng ngô tẻ tại đông phương hà nội

Luận văn

BỘ GIÁO DỤC VÀO ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

THIPPHAVONG OUNLA

ðÁNH GIÁ ðẶC ðIỂM NÔNG SINH HỌC

VÀ KHẢ NĂNG KẾT HỢP CHUNG CỦA MỘT SỐ DÒNG NGÔ TẺ TẠI ðAN PHƯỢNG - HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành : Trồng trọt

Mã số : 60 62 01

Người hướng dẫn khoa học: TS BÙI MẠNH CƯỜNG

Viện Nghiên cứu Ngô

HÀ NỘI - 2009

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng ñược ai công bố trong bất kì công trình nào khác

Tôi xin cam ñoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả luận văn

Thipphavong Ounla

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các Thầy, Cô giáo khoa nông học, khoa sau ñại học- Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã tạo ñiều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện và hoàn thành ñề tài

Cảm ơn ban lãnh ñạo cùng cán bộ công nhân viên của Viện nghiên cứu Ngô-ðan Phượng-Hà Nội ñặc biệt là Bộ môn Công nghệ sinh học ñã tạo ñiều kiện tốt nhất ñể tôi hoàn thành ñề tài thực tập tốt nghiệp tại Viện

Cảm ơn gia ñình, người thân, các cán bộ ñồng nghiệp và bạn bè ñã ñộng viên và giúp ñỡ rất nhiều trong quá trình học tập và nghiên cứu của tôi

Một lần nữa tôi xin trân trọng cảm ơn !

Hà Nội, ngày tháng năm 2009

Thipphavong Ounla

1.3 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của ñề tài 2

2.1 Tình hình nghiên cứu, sử dụng ngô trên thế giới và ở Việt Nam 4 2.2 Vai trò của giống lai trong sản xuất ngô trên thế giới và Việt Nam 7 2.3 Những vấn ñề ñặt ra cho ngành sản xuất ngô ở Việt Nam 11

2.5 Khả năng kết hợp và phương pháp ñánh giá khả năng kết hợp

2.6 Khảo nghiệm và ñánh giá một số giống ngô lai mới 24

3 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 3.1 Vật liệu, ñịa ñiểm và thời gian nghiên cứu 26

3.6 Các phương pháp tính toán và xử lý số liệu 32

4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 35 4.1 đặc ựiểm nông sinh học của dòng ngô tham gia thắ nghiệm vụ

4.1.1 Các giai ựoạn sinh trưởng và phát triển của các dòng tham gia thắ

nghiệm vụ Thu ựông 2008 và vụ Xuân 2009 35 4.1.2 Các ựặc ựiểm hình thái cây của các dòng tham gia thắ nghiệm 38 4.1.3 Các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng ngô thắ nghiệm

trong vụ Thu ựông 2008 và vụ Xuân 2009 44

4.2 Khả năng kết hợp (KNKH) chung của các dòng ngô thắ nghiệm

4.4.1 đánh giá ưu thế lai về năng suất của các tổ hợp lai vụ Xuân 2009 68 4.5 đặc ựiểm nông sinh học của tổ hợp lai triển vọng 70

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT

USDA Bộ Nông nghiệp Mỹ

ƯTL Ưu thế lai

DANH MỤC BẢNG

2.1 Diện tich, năng suất, sản lượng ngô, lúa nước, lúa mỳ thế giới từ

3.1 Những ñặc ñiểm dòng ngô thí nghiệm vụ thu ñông 2008 264.1 Thời gian sinh trưởng của các dòng ngô trong vụ Thu ñông 2008 374.2 Thời gian sinh trưởng của các dòng ngô trong vụ Xuân 2009 374.3 Chiều cao cây và chiều cao ñóng bắp của các dòng ngô trong vụ

4.7 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng ngô

4.8 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng ngô

4.9 Khả năng chống chịu bệnh khô vằn của các dòng ngô thí nghiệm 514.10 Giá trị khả năng kết hợp chung về năng suất hạt của các dòng

4.11 Phương sai khả năng kết hợp riêng về năng suất hạt của các

4.12 ðặc ñiểm nông sinh học và khả năng kết hợp chung của một số

4.13 Các giai ñoạn sinh trưởng phát triển của các tổ hợp lai ñỉnh trong

4.14 Chiều cao cây và chiều cao ñóng bắp của tổ hợp lai ñỉnh trong

DANH MỤC ðỒ THỊ

4.1 ðồ thị năng suất thực thu của các dòng ngô vụ Thu ñông 2008 49 4.2 ðồ thị năng suất thực thu của các dòng ngô vụ Xuân 2009 50 4.3 ðồ thị giá trị khả năng kết hợp chung của các dòng ngô vụ

4.4 ðồ thị năng suất thực thu của các tổ hợp lai vụ Xuân 2009 67

1 MỞ ðẦU

1.1 Tính cấp thiết của ñề tài

Ngô (Zea mays L.) là cây lương thực quan trọng, so với lúa mì và lúa nước,

ñứng hàng thứ ba về diện tích và ñứng ñầu về năng suất và sản lượng (CIMMYT, 1999/2000)[18] Ngô không chỉ là cây cung cấp lương thực cho con người mà còn cung cấp thức ăn cho chăn nuôi và là một trong những nguyên vật liệu cho nền công nghiệp chế biến Ngô còn là nguyên liệu phục vụ cho các ngành khác như: Y học, công nghiệp nhẹ, công nghiệp thực phẩm… Trong những thập kỷ gần ñây ngô là nguồn thu ngoại tệ lớn thông qua xuất khẩu của một số nước trên thế giới

Năm 2007, sản lượng ngô thế giới ñạt 791,8 triệu tấn tăng 87,6 triệu tấn so với năm 2006 (FAOSTAT, USDA, 2008)[26] Một số nước có diện tích trồng ngô nhiều là: Mỹ, Trung Quốc, Brazil, Mexico trong ñó Mỹ là nước ñứng ñầu về diện tích và sản lượng ngô trên thế giới

Ở Việt Nam, ngô là cây màu quan trọng ñứng thứ hai sau cây lúa Ngô ñược trồng ở nhiều vùng sinh thái khác nhau và có thể trồng 2 - 3 vụ trong năm Năm 2008 diện tích ngô cả nước là 1125,9 nghìn ha, năng suất ñạt 40 tạ/ha, sản lượng ước ñạt 4,5 triệu tấn (Tổng cục Thống kê, 2008)[13] Năng suất và diện tích ngô của Việt Nam hiện nay ñã tăng lên, nhưng so với thế giới vẫn còn thấp do chưa có bộ giống thật thích hợp cho từng vùng sinh thái Trong những năm qua các nhà tạo giống ngô Việt Nam ñã nghiên cứu lai tạo

và mở rộng giống ngô lai vào ñiều kiện Việt Nam Sự ñóng góp ñó có ý nghĩa

to lớn, góp phần ñưa năng suất ngô bình quân cả nước không ngừng tăng lên

Từ trước năm 2000, công tác nghiên cứu chọn tạo giống ngô ở Lào chưa ñược ñầu tư và chưa phát triển Từ năm 2001 ñến nay, công tác ñó mới ñược khôi phục Hiện nay, Ngô ñã trở thành mặt hàng xuất khẩu quan trọng, ñem về nguồn thu lớn nhất cho nuớc Lào và người trồng ngô Diện tích trồng

ngô của Lào năm nay sẽ tăng 10-15%[30] Tuy nhiên, ựể có ựủ lượng ngô và ngô chất lượng ựáp ứng nhu cầu thị trường thì ngoài việc thu thập bảo tồn nguồn nguyên liệu, chọn lọc một số giống ngô nếp ựịa phương có chất lượng ngon mà nông dân yêu thắch, chọn lọc giống ngô thụ phấn tự do và khảo nghiệm tập ựoàn giống ngô lai của Việt NamẦ đảng và Nhà nước Lào cũng rất quan tâm ựến việc ựào tạo ựội ngũ cán bộ nghiên cứu cả về số lượng và chất lượng nhằm ựáp ứng ựược những ựòi hỏi của thực tiễn ựặt ra

Xuất phát từ những lý do trên, ựược sự giúp ựỡ của các nhà chọn lọc giống ngô của Viện Nghiên cứu nông-lâm nghiệp Lào nói chung Do vậy tôi

tiến hành ựề tài: Ộđánh giá ựặc ựiểm nông học và khả năng kết hợp chung của một số dòng ngô tẻ tại đan Phượng Ờ Hà NộiỢ

1.3 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của ựề tài

1.3.1 Ý nghĩa khoa học

Việc nghiên cứu ựánh giá ựặc ựiểm nông sinh học của các dòng tự phối

sẽ ựặt nền móng và là tiền ựề cho chương trình nghiên cứu tạo giống ngô lai ở Lào trong thời gian tới, qua ựó các nhà kỹ thuật, cán bộ nghiên cứu của Lào

có ựiều kiện ựể học hỏi, vận dụng kiến thức về chọn tạo giống ngô, cao hơn

nữa có thể tạo ra ñược những giống ngô lai tốt phục vu sản xuất ngô ở Lào

2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC

2.1 Tình hình nghiên cứu, sử dụng ngô trên thế giới và ở Việt Nam

2.1.1 Tình hình nghiên cứu và sản xuất ngô trên thế giới

Ngành sản xuất ngô thế giới tăng liên tục từ ựầu thế kỷ 20 ựến nay, nhất là trong hơn 40 năm gần ựây, ngô là cây trồng có tốc ựộ tăng trưởng về năng suất cao nhất trong các cây lương thực chủ yếu so với các cây làm lương thực khác Sản lượng ngô trên thế giới ựược sử dụng làm lương thực cho con

người chiếm khoảng 17% (CIMMYT, 2001)[19] Ngoài các chất cơ bản như

tinh bột, protein và lipit, hạt ngô còn chứa các axit amine không thể thay thế như Lyzine, Tritophan và Metinonin Vì vậy các nước ở trung Mỹ, Nam Á và châu Phi sử dụng ngô làm lương thực chắnh cho con người, Tây trung Phi sử dụng 80%, Bắc : 42%, Tây Á: 27%, Nam Á: 75%, đông Nam Á và Thái Bình Dương: 39%, đông Á: 30%, trung Mỹ và Caribe: 61%, Nam Mỹ: 12%, đông

Âu và Liên xô cũ: 4% (Ngô Hữu tình và CS, 1997)[11]

Ngoài việc sử dụng làm lương thực cho con người, ngô còn là nguyên liệu

lý tưởng sử dụng rộng rãi làm thức ăn cho chăn nuôi Trong giai ựoạn

1995-1997 sản lượng ngô trên thế giới ựược sử dụng làm thức ăn cho chăn nuôi chiếm 60% (CIMMYT, 2001)[20] ựặc biệt các nước phát triển như: Pháp: 9%, Mỹ: 89% (Cao đắc điểm, 1998)[3], trong những năm gần ựây ngô là một trong những cây thực phẩm mang lại hiệu quả kinh tế cho môt số nước: Trung Quốc, đài Loan, Thái Lan, ngoài ra hạt ngô, cây ngô cũng ựược sử dụng ựể làm thức

ăn cho gia súc, ựặc biệt là bò sữa và nguyên liệu cho công nghiệp chế biến khác

Ngành sản xuất ngô thế giới tăng liên tục từ ựầu thế kỷ 20 ựến nay, nhất là trong hơn 40 năm gần ựây, ngô là cây trồng có tốc ựộ tăng trưởng về năng suất cao nhất trong các cây lương thực chủ yếu so với các cây làm lương thực khác Năm 1961, năng suất ngô trung bình của thế giới chỉ chưa ựến 20 tạ/ha, năm 2004

ñã ñạt 49,9 tạ/ha Năm 2007 theo USDA diện tích ngô ñã vượt qua lúa nước, với

158 triệu ha, năng suất 5,0 tấn/ha và sản lượng ñạt kỷ lục với 791,8 triệu tấn Lúa nước năm 1961 có diện tích là 115,26 triệu ha, năng suất 18,7 tạ/ha và sản lượng

là 215,27 triệu tấn, năm 2007 có diện tích tăng lên là 153,7 triệu ha, năng suất và sản lượng cũng tăng (41 tạ/ha và 626,7 triệu tấn) Còn lúa mỳ trong năm 1961 có diện tích là 200,88 triệu ha, năng suất 10,9 tạ/ha và sản lượng 219,22 triệu tấn, năm 2007 các số liệu tương ứng là 217,2 triệu ha, năng suất 28 tạ/ha vẩn lượng 603,6 triệu tấn (FAOSTAT, USDA 2008) (Phan Xuân Hào, 2008)[6]

Các kết quả trên là nhờ ứng dụng rộng rãi lý thuyết ưu thế lai trong chọn tạo giống, ñồng thời không ngừng cải thiện các biện pháp kỹ thuật canh tác ðặc biệt là từ 10 năm nay cùng với những thành tựu mới trong chọn tạo giống lai nhờ kết hợp với phương pháp truyền thống với công nghệ sinh học thì việc ứng dụng công nghệ cao trong canh tác cây ngô ñã góp phần ñưa sản lượng ngô thế giới vượt lên trên lúa nước và lúa mỳ, với 52 % diện tích trồng ngô bằng giống ñược tạo ra bằng công nghệ sinh học Năm 2005 tại Mỹ năng suất ñạt hơn 10 tấn/ha trên diện tích 30 triệu ha, năm 2007 diện tích trông ngô chuyển gen trên thế giới

ñã ñạt 35,2 triệu ha, riêng ở Mỹ ñã lên ñến 27,4 triệu ha, do chiếm 73 % trong tổng số hơn 37,5 triệu ha ngô (GMO.COMPASS) [6]

Bảng 2.1 Diện tich, năng suất, sản lượng ngô, lúa nước,

Sản

lượng (1000 tấn)

Diện tích (1000 ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản

lượng (1000 tấn)

Diện tích (1000 ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản

lượng (1000 tấn)

2.1.2 Tình hình nghiên cứu và sản xuất ngô ở Việt Nam

Ngô ñược ñưa vào Việt Nam từ cuối thế kỷ 17 (Ngô Hữu Tình, 1997)[11], ñược sử dụng làm cây lương thực cho người và thức ăn cho chăn nuôi Qua hơn 3 thế kỷ, ngô ñã trở thành cây lương thực quan trọng thứ hai sau lúa ở Việt Nam Nhưng cũng như lúa và các cây trồng khác, cho ñến giữa thế kỷ 20 người nông dân trồng ngô bằng kinh nghiệm là chính, người nông dân tự trồng ngô và ñến khi thu hoạch thì chọn những bắp to, hạt chắc ñể làm giống cho vụ sau

Năng suất ngô Việt Nam những năm 1960 chỉ ñạt trên 1 tấn/ha, với diện tích hơn 200 nghìn ha; ñến ñầu năm 1980 năng suất cũng chỉ ñạt 1,1 tấn/ha và sản lượng hơn 400.000 tấn do vẫn trồng các giống ngô ñịa phương với kỹ thuật canh tác lạc hậu Từ giữa những năm 1980, nhờ Trung tâm Cải tạo Ngô và Lúa mỳ Quốc tế (CIMMYT), nhiều giống ngô cải tiến ñã ñưa vào trồng ở Việt Nam, ñã góp phần nâng năng suất ngô lên gần 1.5 tấn/ha , tiếp tục ngành sản xuất ngô của Việt Nam thực sự có những bước tiến nhảy vọt là

từ ñầu những năm 1990 ñến nay cùng với việc mở rộng giống ngô lai ra sản xuất, ñồng thời cải tiến các biện pháp kỹ thuật canh tác theo ñòi hỏi của giống mới (Phan Xuân Hào, 2008)[6]

Năm 1991, diện tích trồng giống ngô lai chưa ñến 1% trên hơn 400 nghìn ha trồng ngô, năm 2007 giống ngô lai ñã chiếm khoảng 95% trong số hơn 1 triệu ha, năng suất ngô của Việt Nam tăng nhanh liên tục với tốc ñộ cao hơn trung bình thế giới trong suốt hơn 20 năm qua Năm 1980, năng suất ngô Việt Nam chỉ bằng 34% so với trung bình thế giới (11/31 tạ/ha); năm 1990 bằng 42 % (15,5/37 tạ/ha), năm 2000 bằng 60% (25/42 tạ/ha), năm 2005 bằng 73% (36/49 tạ/ha) và năm 2007 ñã ñạt 81.0% (39,6/49 tạ/ha) Năm 1994 sản lượng ngô của Việt Nam vượt ngưỡng 1 triệu tấn, năm 2000 cũng tăng lên tục vượt ngưỡng 2 triệu tấn và năm 2007 Việt Nam ñã ñạt diện tích, năng suất và

sản lượng cao nhất từ trước ñến nay: diện tích là 1,125,800 ha, năng suất 40,2 tấn/ha, sản lượng vượt ngưỡng 4,5 triệu tấn (Phan Xuân Hào, 2008)[6]

Bảng 2.2 Sản xuất ngô của Việt Nam 1961-2007

Ngu ồn: Phan Xuân Hào, 2008 [6]

2.2 Vai trò của giống lai trong sản xuất ngô trên thế giới và Việt Nam

2.2.1 Vai trò của giống ngô lai trong sản xuất ngô trên thế giới

Có thể nói việc chọn tạo và ñưa vào sản xuất các loại giống ngô lai là một thành tựu khoa học quan trọng ñối với nền nông nghiệp thế giới Những giống ngô lai ñầu tiên xuất hiện vào những thập niên 80 thế kỳ 20 (1980) và trở thành mặt hàng thương mại hóa mạnh Sau 80 năm phát triển, ngô lai ngày một trở nên phổ biến trên toàn thế giới (ðặng Ngọc Hạ, 2007) [4]

Ở Mỹ ñược bắt ñầu từ năm 1925, năm 1934 ngô lai trở thành mặt hàng thương mại, công ty ñầu tiên thành lập ñể thương mại hóa giống ngô lai là “ Hi-Bred corn company” (năm 1926) do Mr Wallace thành lập, sau vài năm ñổi tên thành Pioneer Một công ty khác ñược thành lập vào năm 1927 do E.D Funk “Funk Brothers Seed company” Năm 1934 tiến hành sản xuất 34

ha hạt ngô lai kép, cùng năm chỉ có 0,4% diện tích trồng giống ngô lai, năm

1944 ñã tăng lên 59% ở vùng Corn Belt, ngoài vùng Corn Belt diện tích trồng ngô ñược mở rộng ra phía Tây và phía Nam nước Mỹ Phía Tây Bắc các giống sử dụng vẫn là giống thụ phấn tự do Song tất cả nhà nghiên cứu

tư nhân cũng như nhà nước ñều hướng tới phát triển giống ngô lai ñặc biệt là

giống lai kép đến năm 1956 có 90% diện tắch ựược sử dụng trồng giống lai

Do nông dân sử dụng phân bón nhiều do vậy trong canh tác cây ngô ựặt ra các yêu cầu về giống, trên cơ sở ựó các ựặc tắnh ựược quan tâm nghiên cứu:

Ớ Từ cao cây ựến thấp cây, muốn có năng suất cao tăng mật ựộ

Ớ Từ mật ựộ thấp ựến mật ựộ cao dẫn ựến ựòi hỏi khả năng chống chịu bệnh, ựổ, phân bón tốt

Từ OPV lai tổng hợp lai kép lai ựơn

Vấn ựề ựặt ra làm thế nào ựể tăng năng suất ngô, tắnh thắch ứng chiều cao cây và chịu phân bón ở mức ựộ cao hơn đến năm 1965 mới xuất hiện các giống lai mới có thể ựáp ứng ựược các yêu cầu trên nhưng những ý tưởng này ựược bắt ựầu từ thập kỷ 50 với một loạt cải tiến ựầu vào: giống tốt, tăng mật

ựộ, chịu phân bón, tăng sử dụng thuốc trừ sâu, trừ cỏ, quản lý của nông dân (kỹ thuật), năng suất ngô bắt ựầu tăng, năm 1955 ựạt 2,5 tấn/ha, năm 1960 ựạt 3,3 tấn/ha ựến năm 1972 ựạt cao nhất 6 tấn/ha, còn năm 1973 và năm 1974 năng suất bị suy giảm do nguyên nhân là phát triển không bền vững (Bùi Mạnh Cường, 2007)[2]

Trong năm cuối thập kỷ 80 khi tổng kết quá trình phát triển cây ngô ở

Mỹ cho thấy sự tăng năng suất trong 4 thập kỷ (1950-1990) là do các yếu tố:

Ớ Chuyển ựổi giống

Ớ đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng

Ớ Kỹ thuật canh tác

Trong ba yếu tố trên thì giống là yếu tố quan trọng nhất, chiếm trên 50% ựóng góp cho tăng năng suất đối với giống thì cải tiến di truyền (genetic improvement) là quan trọng nhất Vì cải tiến cho phép tạo ra giống ngô lai năng suất cao, chống chịu tốt, ựặc biệt tăng mật ựộ cây trên hecta Khi so sánh mô hình giống lai cũ (1934) với giống lai mới (1991) cho thấy sự khác biệt:

Ớ Sự sai khác năng suất cá thể (năng suất/cây) là không có ý nghĩa

• Các giống lai mới chịu ñược mật ñộ cao

• Tăng khả năng chống chịu

• Cải tiến ưu thế lai không có ý nghĩa ñóng góp cho năng suất và ưu thế lai không tăng kể từ thập kỷ 50 ñến nay

• Cải tiến năng suất dòng bố mẹ

• Các giống ngô lai thế hệ mới có ñộ ổn ñịnh cao về năng suất ở các vùng sinh thái

• Cải tiến năng suất dòng bố mẹ, tăng khả năng chống chịu, tăng tính

ổn ñịnh của con lai F1 là mục tiêu của chọn giống hiện nay

Ở Châu Âu giống lai ñược chú ý rất sớm, các ý tưởng về giống lai giữa giống có từ thời Darwin, song cuộc cách mạng về giống lai thực sự ñược chú

ý từ sau thế chiến thứ 2 Một số giống lai ñược tiếp cận và sử dụng trong sản xuất, tuy nhiên những chương trình này bị hạn chế bởi:

• Việc tạo ra các dòng bố mẹ có nhiều khó khăn

• Các giống lai thời ñó có năng suất không hơn giống thụ phấn tự do

• Phần lớn các giống lai ñược nhập khẩu từ Mỹ

Việc nghiên cứu tạo giống ngô lai ở Châu Âu bắt ñầu muộn hơn ở Mỹ trong khoảng 20 năm tuy nhiên quá trình phát triển các giống lai thì tương tự như ở Mỹ Mặc dù năng suất ngô hiện nay của châu Âu chỉ bằng 2/3 so với

Mỹ, song so với trước chiến tranh thế giới II ñã tăng khoảng 3 lần mà nguyên nhân quan trọng nhất là giống, tính chống chịu của giống, ñó cũng là con ñường duy nhất tăng năng suất cây ngô (Bùi Mạnh Cường, 2007) [2]

Trải qua 50 năm (1955-2005) các nguồn vật liệu sử dụng trong tạo giống lai ñược phát triển ña dạng về chủng loại, tăng khả năng chống chịu, nhiều thế hệ dòng mới năng suất cao ñóng góp to lớn cho sản xuất song về cơ bản chúng vẫn thuộc hai nhóm ưu thế lai răng ngựa của Mỹ và ñá của châu

Âu (Rebourg, 2003) Ngay cả việc ña dạng nhóm ưu thế lai ñược sử dụng ở

trung tâm châu Âu cũng xuất phát từ Mỹ (Duvick, 2004), tuy nhiên những kết quả phân tích ña dạng di truyền gần ñây cho thấy sự suy giảm rõ rệt về tính ña hình của các vật liệu tạo giống lai, ñó là ñiều cần phải quan tâm Vì vậy vấn

ñề của châu Âu hiện nay là (Bùi Mạnh Cường, 2007)[2]:

• Tăng cường sự ña dạng của các nguồn vật liệu

• Tạo dòng thế hệ mới với các ñặc tính ưu việt

Việc nghiên cứu tạo giống lai ở một số nước ñang phát triển bắt ñầu từ những năm 1960 như Archentina, Braxin, Colombia, Mêhicô, Ấn ðộ, Pakistan, Zimbabwe, Kenya….Trong thời kỳ 1966-1990 có khoảng 852 giống ngô ñược tạo ra, trong ñó có 59% là giống thụ phấn tự do, 27% là giống lai qui ước, 10% là giống lai không qui ước và 4% là các loại giống khác (ðặng Ngọc Hạ, 2007)[4] Có nhiều nguyên nhân dẫn ñến ngô lai phát triển chậm ở các nước ñang phát triển là do ñiều kiện kinh tế-xã hội và yếu tố môi trường

Ở các nước ñang phát triển, một mặt là do ñầu tư thấp, mặt khác do phần lớn diện tích ngô trồng nhờ vào nước trời, ñất nghèo dinh dưỡng, hiện tượng rửa trôi, xói mòn thường xuyên, không khống chế sâu, bệnh hại…Do vậy ở các nước này mặc dù diện tích chiếm 68% diện tích ngô toàn cầu nhưng chỉ ñạt 46% tổng sản lượng ngô thế giới (CIMMYT, 2001)[19]

Ngô lai ñang tiến triển tốt ñẹp ở Trung Quốc, có thể nói là một cường quốc ngô lai ở châu Á Trước năm 1960, Trung Quốc sử dụng chủ yếu là giống OPV, 1961 ñến 1970 các cặp lai kép xuất hiện, ñược gieo trồng trong khoảng 15 triệu ha, sản lượng tăng 18 triệu tấn, năng suất tăng lên 2,1 tấn/ha Sau những năm 70 xuất hiện các giống lai ñơn Từ thập kỷ 80 ñến nay, diện tích gieo trồng các giống lai ñơn trên 80% diện tích, năng suất tăng từ 2,1 ñến 5,2 tấn/ha (Bùi Mạnh Cường, 2007)[2]

2.2.2 Vai trò của giống ngô lai trong sản xuất ngô ở Việt Nam

Ở Việt Nam ngô ñược ñưa vào từ cuối thế kỷ 17 (Ngô Hữu Tình, 1997)[11] ñược sử dụng làm cây lương thực cho người và thức ăn cho chăn nuôi Qua hơn 3 thế kỷ, ngô ñã trở thành cây lương thực quan trọng thứ hai sau lúa Giai ñoạn từ 1975-1980 là giai ñoạn gặp nhiều khó khăn sau cuộc chiến tranh, ảnh hưởng ñến ñời sống kinh tế-xã hội và vì vậy ñầu tư cho phát triển ngô vẫn còn hạn chế Năm 1980 năng suất bình quân chỉ ñạt 1,1 tấn/ha

Từ giữa những năm 1980, nhờ Trung tâm Cải tạo Ngô và Lúa mỳ Quốc tế (CIMMYT), nhiều giống ngô cải tiến ñã ñưa vào trồng ở Việt Nam, ñã góp phần nâng năng suất ngô lên gần 1.5 tấn/ha Theo Mai Xuân Triệu (1998) [14] thì quá trình nghiên cứu ngô Việt Nam ñã trải qua 3 giai ñoạn:

Giai ñoạn chọn tạo giống thụ phấn tự do trải qua 15-20 năm Việt Nam

ñã chọn tạo và ñưa ra sản xuất một loạt các giống thụ phấn tự do như: TH2A, TH2B, VM1, HSB1…

Giai ñoạn chọn tạo giống lai không qui ước: giai ñoạn này kéo dài khoảng 5 năm Một loạt các giống lai không qui ước như LS3, LS5, LS6…ñã ñóng góp quan trọng vào việc tăng năng suất và sản lượng ngô của Việt Nam

Giai ñoạn chọn tạo giống lai qui ước: ñây thực sự là một thành công lớn trong lĩnh vực nghiên cứu nông nghiệp của Việt Nam, chương trình ngô của Việt Nam ñã thực sự phát huy ñược nội lực, tranh thủ sự hợp tác Quốc tế rất hiệu quả, tạo ra nhiều giống lai qui ước có năng suất cao như LVN4, LVN5, LVN12, LVN23,….ñã góp phần quyết ñịnh năng suất ngô của Việt Nam trong những năm gần ñây (ðặng Ngọc Hạ, 2007)[4] Tỷ lệ diện tích trồng giống lai ở Việt Nam tăng từ 0,1% (năm 1990) tăng lên 65% (năm 2000)

2.3 Những vấn ñề ñặt ra cho ngành sản xuất ngô ở Việt Nam

2.3.1 Những thách thức ñối với sản xuất ngô Việt Nam

Mặc dầu ñã ñạt ñược những kết quả rất quan trọng, nhưng sản xuất ngô

ở Việt Nam vẫn còn nhiều vấn ñề ñặt ra:

• Năng suất vẫn thấp so với trung bình thế giới (khoảng 82%), và rất

thấp so với năng suất thắ nghiệm

Ớ Giá thành sản xuất còn cao

Ớ Sản lượng chưa ựáp ứng ựủ nhu cầu trong nước ựang tăng lên rất nhanh, những năm gần ựây phải nhập khẩu từ 500-700 nghìn tấn ngô hạt ựể làm thực ăn chăn nuôi (theo số liệu của Cục Chăn nuôi, năm 2006)

Ớ Sản phẩm từ ngô còn ựơn ựiệu

Ớ Công nghệ sau thu hoạch chưa ựược chú ý ựúng mức

Nhiều vấn ựề ựặt ra cho ngành sản xuất ngô thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng là khắ hậu toàn cầu ựang biến ựổi phức tạp, ựặc biệt là hạn hán,

lũ lụt ngày càng nặng nề hơn, nhiều sâu bệnh hại mới xuất hiện, nhiều nơi sản xuất ngô ựang gây nên tình trạng xói mòn, rửa trôi ựấtẦ.Với công tác tạo giống các bộ giống ngô thực sự chịu hạn, kháng sâu bệnh và các ựiều kiện bất thuận khác như: ựất xấu, chua phèn, thời gian sinh trưởng ngắn ựồng thời năng suất cao ổn ựịnh nhằm nâng cao năng suất và hiệu quả ựể phục vụ cho người sản xuất vẫn chưa nhiều, ựặc biệt là các biện pháp kỹ thuật canh tác vẫn chưa ựáp ứng ựòi hỏi của giống mới Còn một số vấn ựề khác thì phải chú ý như: khoảng cách, mật ựộ, phân bón, thời vụ, phòng trừ sâu bệnh và cỏ dại, bảo quản sau thu hoạch chưa ựược quan tâm ựúng mức với công nghệ chọn tạo giống (Phan Xuân Hào, 2008)[6]

2.3.2 đánh giá dòng về các ựặc ựiểm nông sinh học

Cùng với việc xác ựịnh KNKH, các dòng triển vọng ựược ựánh giá xác ựịnh một số ựặc tắnh nông sinh học như: thời gian sinh trưởng, ựặc ựiểm hình thái, khả năng chống chịu sâu bệnh, chống hạn, chống ựổ, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất đặc biệt phải mô tả tất cả các ựặc tắnh quan trọng của dòng có liên quan ựến việc sản xuất hạt giống trong tương lai, nếu như dòng ựược sử dụng làm bố mẹ Theo S K Vasal (1999) phải mô tả tất cả các ựặc tắnh quan trọng của chắnh bản thân dòng và sự kết hợp với các cây thử khác nhau Trong thực tế việc chọn bố mẹ

trong cặp lai phụ thuộc rất nhiều vào ựặc ựiểm hình thái, sinh lý và năng suất của chắnh dòng ựó (Ngô Hữu Tình và Nguyễn đình Hiền, 1996)[10]

đối với dòng mẹ, các ựặc tắnh quan trọng là: năng suất hạt cao, bắp to dài nhiều hạt, kắch thước hạt vừa phải, chống ựổ tốt, phun râu ựều, ựồng ựều khi ra hoa, trỗ cờ trước khi tung phấn, chống chịu bệnh lá, bệnh bắp, chống chịu cỏ dại đối với dòng bố: bông cờ có nhiều nhánh, phấn nhiều, thời gian tung phấn dài, trỗ cờ tập trung, phát tán phấn tốt, cao cây, chống ựổ tốt, chống chịu bệnh và các ựiều kiện bất thuận khác

Theo Hallauer (1990)[25]: Tạo dòng và ựánh giá dòng nên thực hiện bằng cách chia ô: một phần hàng dùng ựể tạo dòng và nâng cao ựời dòng, nửa kia ựể quan sát ựánh giá Những chỉ tiêu quan trọng là: Năng suất hạt, cấu trúc cây, thời gian sinh trưởng, kắch thước cờ, ựặc ựiểm về hạt và bắp, khả năng chống chịu ựiều kiện bất thuận Những dòng triển vọng nhất ựược ựánh giá về các yếu tố nông học khác như: tỷ lệ hạt giống, sử dụng phân bón, khoảng cách gieo trồng, ựiều này giúp cho hoàn thành quy trình sản suất hạt giống

Hallauer (1990) [25] ựã tóm tắt ựiều tra ựối với các nhà tạo giống ở vùng vành ựai ngô Mỹ về các ựặc tắnh quan trọng Năng suất hạt của các dòng là quan trọng nhất Một số ựặc tắnh khác như: thời gian sinh trưởng, khả năng chống chịu dịch hại, hiệu quả sử dụng phân ựạm sẽ ựược chú trọng trong tương lai

2.4 Khái niệm về dòng tự phối, dòng thuần

2.4.1 Khái niệm về dòng tự phối

Dòng tự phối là khái niệm tương ựối ựể chỉ những dòng ngô ựược tạo ra bằng phương pháp tự phối đây là phương pháp tạo dòng do Shull ựề xuất năm

1908 -1909 [33][35] Vì ngô là cây thụ phấn chéo có kiểu gen dị hợp tử nên dòng thuần ựược tạo ra bằng cách tự phối cưỡng bức từng cây một Quá trình này ựược thực hiện liên tục qua nhiều ựời Khái niệm này còn dùng ựể phân

biệt dòng tự phối và dòng ñược tạo ra bằng phương pháp fullsib (nội phối theo từng cặp) hoặc phân biệt với dòng ñược tạo bằng phương pháp ñơn bội (phương pháp nuôi cấy bao phấn hoặc noãn chưa thụ tinh)

2.4.2 Khái niệm về dòng thuần

Dòng thuần là khái niệm tương ñối ñể chỉ các dòng tự phối ñã ñạt ñến

ñộ ñồng hợp tử cao và ổn ñịnh ở nhiều tính trạng ðối với ngô, thường sau 7–

8 ñời tự phối, dòng ñạt ñến ñộ ñồng ñều cao ở các tính trạng như chiều cao cây, chiều cao ñóng bắp, năng suất, màu và dạng hạt v.v và ñược gọi là

‘’dòng thuần” Như vậy, dòng thuần có kiểu gen ñồng hợp tử với tỷ lệ cao ở nhiều ñặc trưng di truyền Dòng thuần là ñối tượng quan trọng của chương trình tạo giống lai, nó ñược sử dụng làm bố mẹ của giống lai quy ước Dòng thuần ñược tạo ra bằng phương pháp tự phối cưỡng bức, theo Charles Darwin

tự phối sẽ làm giảm sức sống của cây, theo G Shull khi thụ phấn cưỡng bức ở ngô ñể thu dòng thuần ông ñã kết luận năng suất ở cây ngô ñã giảm ñi nhanh chóng và ngay ở thế hệ thứ ba của tự phối năng suất trung bình giảm ñi hai lần Quá trình tự phối liên tục quần thể sẽ bị phân ly thành nhiều dòng với các kiểu gen và kiểu hình khác nhau

Như vậy, dòng thuần là dòng có kiểu gen ñồng hợp tử với tỷ lệ ở nhiều ñặc trưng di truyền, qua nghiên cứu cho thấy ñến thế hệ thứ 5 chiều cao cây

sẽ ổn ñịnh, còn ñến thế hệ thứ 20 thì năng suất mới ổn ñịnh (Trần Tú Ngà, 1990)[8] Dòng thuần ñược tạo bằng phương pháp tự phối cưỡng bức (Shull, 1909)[34], năm 1974 Stringfield ñề nghị phương pháp tạo dòng rộng còn gọi

là phương pháp fullsib… , nhằm làm giảm mức ñộ suy thoái do tự phối gây ra

và kéo dài thời gian chọn lọc dòng

Các nghiên cứu của Shull năm 1908, 1909 ñã chỉ ra rằng: tiến hành tự thụ ở ngô ñể tạo dòng thuần thì xảy ra sự suy giảm sức sống và năng suất, nhưng sự suy giảm này ñược phục hồi hoàn toàn khi lai hai dòng với nhau, về

sau phương pháp này ñã trở thành phương pháp chuẩn trong chương trình tạo giống ngô lai (Crow, 1998)[20] Hiện nay phương pháp tự phối là một trong những phương pháp chủ yếu ñược rất nhiều nước trên thế giới sử dụng vì các dòng tạo ra ñược lai thành những giống ngô lai cho năng suất cao hơn các giống hiện trồng, mặt khác dòng thuần ñược tạo ra bằng phương pháp tự phối

có khả năng kết hợp cao hơn so với các phương pháp khác và ñược thể hiện ở

ưu thế lai cao ở các tổ hợp lai

• Phương pháp tạo dòng thuần

Trong quá trình tạo giống ngô lai việc tạo dòng thuần có ý nghĩa rất quan trọng ñối với các nhà chọn tạo giống Dòng thuần là công việc ñầu tiên của quá trình chọn tạo giống ngô phải trải qua 3 giai ñoạn: chọn tạo dòng thuần, ñánh giá KNKH ñồng chọn các tổ hợp lai ưu tú và thứ nghiệm các tổ hợp lai ưu tú

Ngô là cây giao phấn ñiển hình, bản thân cây ngô là một thể dị hợp tử mang kiểu gen dị hợp, ở kiểu gen dị hợp tử cây ngô ñã biểu hiện ưu thế lai Mặt khác muốn ưu thế lai cao hơn nữa, phải tạo các dòng thuần có kiểu gen ñồng hợp tử tạo con lai mang kiểu gen dị hợp

P: AABBccDD… x aabbCCdd

F1: AaBbCcDd

Có nhiều phương pháp tạo dòng thuần: tạo dòng thuần bằng phương pháp truyền thống (tự phối cưỡng bức-inbreeding), ñây là phương pháp ñang ñược áp dụng phổ biến, phương pháp cận huyết dòng máu (fullsib), nửa máu (halfsib) hoặc sib hỗn dòng, có thế tạo ra những dòng có sức sống và năng suất tốt hơn dòng rút ra từ con ñường tự phối nhưng thời gian ñạt ñộ ñồng hợp

tử dài hơn và không tạo ra những dòng có KNKH ñột xuất cao hơn , kéo dài thời gian chọn lọc dòng (Ngô Hữu Tình, 2003)[12] Bên cạnh những phương pháp trên còn có một số phương pháp tạo dòng nhanh như: nuôi cấy bao phấn

hoặc noãn chưa thụ tinh, cho tới nay phương pháp tự phối là phương pháp chủ yếu vì tự phối tạo ra cường ñộ phân ly mạnh nên nhanh ñạt tới kiểu gen ñồng hợp tử ở nhiều tính trạng và có những dòng thuần có KNKH cao mà các phương pháp khác không tạo ñược

Ngày nay do kỹ thuật tế bào ñược hoàn chỉnh và những phương pháp này ñang ñược sử dụng rộng rãi và bước ñầu có những kết quả khả quan, nhưng khả năng phát triển dòng thuần ñến nay gặp một số khó khăn như sau:

• Rất khó khăn tạo ra dòng thuần theo con ñường tự phối truyền thống

ở các nước nhiệt ñới, khả năng chịu áp lực tự phối của các dòng kém gây giảm sức sống nhanh, khả năng chống chịu kém, các ñặc trưng hình thái và năng suất giảm mạnh không ñáp ứng ñược nhu cầu chọn dòng Ngoài ra hiệu quả sử dụng các dòng thuần kém do khả năng kết hợp thấp vì chưa xác ñịnh ñược các nhóm có ƯTL cao (Trần Hồng Uy, 1997)[16]

• Việc nhập các dòng ưu tú vào các nước nhiệt ñới gặp nhiều trở ngại

do ñiểu kiện sinh thái không phù hợp, trước những khó khăn trên các nhà chọn giống ñã và ñang tìm kiếm nguyên liệu và các phương pháp khắc phục Việt Nam là một nước nông nghiệp nhiệt ñới nên không nằm ngoại khó khăn

ñó, các nhà chọn giống ngô lai của Việt Nam ñã ñưa ra những cách khắc phục khó khăn về ñiều kiện sinh thái và ñiều kiện kinh tế kỹ thuật của mình bằng cách tìm nguồn vật liệu khởi ñầu nhiệt ñới, phù hợp với việc chọn tạo và sử dụng chúng với mục ñích chọn tạo giống

2.4.3 Khái niệm về ưu thế lai

Ưu thế lai là hiện tượng con lai có sức sống mạnh hơn bố mẹ, sinh trưởng phát triển nhanh hơn, cho năng suất cao hơn bố mẹ của chúng, các ñặc tính vượt trội của con lai F1 có thể là năng suất, chất lượng, thời gian sinh trưởng, sinh khối, tính thích ứng, khả năng chống chịu sâu bệnh…là lợi thế ñược khai thác ñể nâng cao hiệu quả kinh tế, hiện tượng này ñã ñược khai thác sử dụng nhiều trong việc lai tạo các giống cây trồng, vật nuôi ñặc biệt là cây ngô

Hiện tượng ưu thế lai tăng sức sống ở con lai ñã ñược Koelreuter miêu tả ñầu tiên vào năm 1776, khi tiến hành lai các cây trồng thuộc chi Nicotiana, Dianthus, Verbascum, Mirabilis và Datura với nhau (Stuber, 1994)[38], năm

1876 Charles Darwin người ñầu tiên ñã ñưa ra lý thuyết ñầu tiên về ưu thế lai sau ñó vào năm 1877 Charles Darwin sau khi làm thí nghiệm so sánh hai dạng ngô tự thụ và giao phối ñã ñi tới kết luận: chiều cao cây ở dạng ngô giao phối cao hơn 19% và chín sớm hơn 9% so với dạng ngô tự phối (Hallauer và Maranda, 1998)[24] Trong khi ñó William James Beal ñã thực hiện lai có kiểm soát giữa các giống ngô, ông thu ñược năng suất cao vượt so với bố mẹ 15%

Nhà khoa học ñi ñầu tiên trong lĩnh vực tạo giống ngô lai quy ước là G

H Shull Năm 1904, Shull tiến hành tự phối cưỡng bức ở ngô ñể thu ñược các dòng thuần và ñã tạo ra những giống ngô lai ñơn từ những dòng thuần này Thuật ngữ “Heterosis“ ñể chỉ ưu thế lai ñược Shull sử dụng lần ñầu tiên vào năm 1914 trong các tài liệu khoa học Ngày nay, ưu thế lai ñã ñược nghiên cứu khá chi tiết từ khái niệm ñến giả thuyết giải thích hiện tượng, ñánh giá và duy trì ưu thế lai cũng như việc ứng dụng ưu thế lai trong sản xuất

Ưu thế lai biểu hiện ở tổ hợp lai trên các tính trạng có thể chia thành các dạng biểu hiện chính sau:

• Ưu thế lai về hình thái: biểu hiện qua sức mạnh phát triển trong thời gian sinh trưởng như tầm vóc của cây, theo tác giả Kiesselback, 1992 con lai F1 của ngô có ñộ lớn hạt tăng hơn bố mẹ 11.1%, ñường kính thân tăng 48%, chiều cao cây tăng 30-50% Ngoài ra diện tích lá , chiều dài cờ, số nhánh cờ

ở tổ hợp lai thường lớn hơn bố mẹ

• Ưu thế lai về năng suất: ñược biểu hiện thông qua các yếu tố cấu thành năng suất như khối lượng hạt, số hạt trên bắp, tỷ lệ hạt trên bắp, ưu thế lai về năng suất ở các giống lai ñơn giữa dòng có thể ñạt 193%-263% so với năng suất trung bình của bố mẹ (Trần Hồng Uy 1985)[15]

• Ưu thế lai về tính thích ứng: biểu hiện qua khả năng chống chịu với ñiều kiện môi trường bất thuận như: sâu, bệnh, khả năng chịu hạn…

• Ưu thế lai về tính chín sớm: thể hiện thông qua con lai chín sớm hơn

bố mẹ do sự biến ñổi quá trình sinh lý, sinh hóa trao ñổi trong cơ thể

2.5 Khả năng kết hợp và phương pháp ñánh giá khả năng kết hợp bằng phương pháp lai ñỉnh

2.5.1 Khái niệm khả năng kết hợp

Khả năng kết hợp (KNKH) là một thuộc tính quan trọng không chỉ ở ngô mà ở cả cây trồng khác, nó ñược kiểm soát di truyền và có thể truyền lại qua tự phối cũng như qua lai Thuật ngữ này lần ñầu tiên ñược Sprague và Tatum (1942)[36] ñưa ra và sử dụng Khả năng kết hợp là thuật ngữ chung ñể chỉ khả năng của một dòng hay một kiểu gen có thể tạo ra thế hệ tốt nhờ vào việc lai tạo với các dòng giống khác Khả năng kết hợp phụ thuộc vào kiểu gen và tương tác giữa chúng (B Griffing, 1956)[23] Sprague và Tatum cũng ñưa ra hai thuật ngữ quan trọng khác là khả năng kết hợp chung và khả năng kết hợp riêng

• Khả năng kết hợp chung ñược biểu thị bằng giá trị ưu thế lai trung bình của bố mẹ ở tất cả các tổ hợp lai Khả năng kết hợp chung bị chi phối bởi tác ñộng gen cộng tính

• Khả năng kết hợp riêng ñược biểu thị bằng ñộ lệch của tổ hợp lai cụ thể nào ñó so với giá trị ưu thế lai trung bình của nó (G F Sprague, 1952)[37] Khả năng kết hợp riêng chủ yếu do tác ñộng của tính trội, siêu trội

và ñiều kiện môi trường

Trong công tác chọn giống cây trồng nói chung và cây ngô nói riêng, con người luôn mong muốn tìm ñược những nguồn gen có giá trị ñể tạo ra những giống ngô và nguồn tự phối tốt phục vụ cho quá trình phát triển giống ngô lai Vì vậy phương pháp ñánh giá KNKH của các dòng là khâu quan

trọng ựể tạo các giống ngô lai từ những dòng tự phối Một số nhà nghiên cứu (Jensen và CS, 1983; Richey và Mayer, 1925; Smith, 1986)[38][31][35] cho rằng không có mối tương quan chặt chẽ nào giữa năng suất của những dòng thuần ngô và năng suất của những giống ngô lai ựơn từ những dòng này Trong thực tế không phải bất kỳ một dòng thuần nào khi quan sát thấy tốt cũng cho rằng KNKH cao vì giữa năng suất của con lai F1 và các dòng tự phối là không tồn tại một mối tương quan chặt và ựáng tin cậy (Trần Hồng

Uy, 1985)[15], mối tương quan của tắnh trạng giữa dòng thuần ngô và con lai F1 ựã ựược nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu (Gama và Hallauer, 1977; Jenkins, 1929)[21][28] Họ ựã nhận thấy tắnh trạng khác nhau thì mối tương quan của chúng giữa dòng thuần và con lai F1 cũng khác nhau

Russell, (1992) cho rằng ựể cải thiện mối tương quan của dòng và con lai ựối với các tắnh trạng quy ựịnh bởi nhiều gen như năng suất thì các dòng phải ựược chọn lọc trong ựiều kiện mật ựộ cao, dưới tác ựộng stress của môi trường (Russell, W.A, 1992) [31]

Theo Nguyễn Văn Cương, 2004 [1] cho rằng trong suốt quá trình tạo dòng, cần loại bỏ những dòng có sức sống kém, dị dạng, khó duy trì (khả năng cho phấn của cờ ngô hay sự phát triển của bắp kém), dễ nhiễm sâu bệnh, chống ựổ kém , những tắnh trạng này có thể chọn lọc bằng mắt Nhưng ựối với KNKH của dòng thì phương pháp này không có hiệu quả mà phải dùng phương pháp lai thử (Sprague và Miller, 1952) [37], vì vậy một trong những khâu quan trọng ựể tạo giống ngô lai là phải ựánh giá KNKH của dòng

KNKH là sự biểu hiện những ựặc ựiểm tốt của dòng trong tổ hợp lai ựược Sprague và Tatum, 1942; Griffing, 1956; Ngô Hữu Tình và Nguyễn đình Hiền, 1996 chia thành hai loại: KNKH chung và riêng ựã nói trên Dưới tác ựộng của ựiều kiện môi trường sự biểu hiện KNKH chung ổn ựịnh hơn

còn sự biểu hiện của KNKH riêng biến ựộng hơn (Sprague và Tatum, 1942)[36], ựể ựánh giá chắnh xác KNKH riêng thì thắ nghiệm ựược tiến hành trong thời gian dài để ựánh giá KNKH của dòng hoặc giống các nhà nghiên cứu thường sử dụng hai phương pháp chắnh: lai ựỉnh (Topcross) và lai luân giao (Diallen Cross)

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

Lai ựỉnh là phương pháp lai thử chủ yếu ựể xác ựịnh KNKH của vật liệu giống do Devis ựề xuất năm 1927 Theo ông KNKH chung của quần thể gốc và các thế hệ có nguồn gốc từ chúng là cực kỳ quan trọng ựối với quá trình tạo giống ngô lai Phương pháp lai ựỉnh có thể ựánh giá KNKH chung của các dòng, phương pháp này ựược Jenkin và Bruce (1932) ựã sử dụng và phát triển Hallauer và Miranda (1988) ựã khẳng ựịnh rằng dòng tự phối phải ựược ựánh giá qua lai ựỉnh ựể xác ựịnh ựặc ựiểm tương ựối của chúng (Hallauer, A.R and Miranda, J.B, 1998) [24]

Theo phương pháp này các dòng giống cần xác ựịnh KNKH ựược lai với cùng một dạng chung gọi là cây thử (Tester) ựể tạo ra các tổ hợp lai thử Qua ựánh giá tổ hợp lai sẽ xác ựịnh ựược KNKH của dòng Phương pháp này rất có ý nghĩa ở giai ựoạn ựầu của quá trình chọn lọc khi khối lượng dòng quá lớn không thể ựánh giá bằng phương pháp luân giao (Ngô Hữu Tình, 1997)[11] Phương pháp lai ựỉnh ựã trở thành kỹ thuật chuẩn, ựược sử dụng rộng rãi ựể ựánh giá KNKH chung của vật liệu giống, ựặc biệt rất có hiệu quả trong công tác ựánh giá dòng

 Chọn cây thử trong lai ựỉnh

Việc chọn ựược những cây thử thắch hợp trong tạo giống lai là rất quan trọng, có ảnh hưởng lớn ựến kết quả ựánh giá KNKH của các vật liệu trong lai ựỉnh Trong những năm gần ựây, sự nhận thức về cây thử ựược tăng lên và nó ựược sử dụng ựể phát triển quần thể và giống lai Một số nhà nghiên cứu ựã

ñưa ra những ñịnh nghĩa khác nhau, trong ñó một ñịnh nghĩa về Tester ñược nhiều người chấp nhận, ñó là: "Một Tester thích hợp có thể là một giống thụ phấn tự do, giống tổng hợp, giống lai ñơn hoặc dòng tự phối mà dễ dàng phân biệt trong số con cháu dòng về giá trị di truyền và KNKH của chúng, làm giảm bớt giai ñoạn thử trong quá trình tạo giống lai và cho phép xác ñịnh ñược những giống lai ưu tú"

Vấn ñề chọn cây thử trong lai ñỉnh vẫn còn nhiều ý kiến khác nhau, nhưng nhìn chung các nhà nghiên cứu ñã căn cứ vào một số tiêu chuẩn ñể chọn cây thử như: năng suất cao hay thấp, có họ hàng hay không họ hàng, có nền di truyền rộng hay hẹp và quan hệ giữa bản thân dòng và phản ứng trong lai thử

Theo Phan Xuân Hào (1997)[5] nên chọn cây thử theo nguyên tắc: Mỗi nhóm ưu thế lai hiện có chọn ít nhất một cây thử, và tuỳ vào giai ñoạn của chương trình mà chọn các cây thử có nền di truyền rộng (giống tổng hợp, giống hỗn hợp, giống lai kép) hay hẹp (dòng thuần, lai ñơn)

Tác giả Nguyễn Thế Hùng (1995)[7] ñã sử dụng 4 cây thử là dòng thuần ñể ñánh giá KNKH của 14 dòng Fullsib rút ra từ quần thể MSB49 vàng Mai Xuân Triệu (1998)[14] ñã sử dụng 3 cây thử khác nhau giống thụ phấn tự

do, dòng thuần và giống lai kép ñể xác ñịnh KNKH của 3 nhóm dòng trung ngày, dài và ngắn ngày có nguồn gốc ñịa lý khác nhau

Trong ñiều kiện Việt Nam 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 (Mai Xuân Triệu, 1998)[14] Tóm lại việc lựa chọn cây thử còn ñang ñược bàn luận, có một số cây thử ñược sử dùng với nhà chọn giống này, nhưng với nhà

chọn tạo giống khác thì họ lại dụng cây khác không phải cây thử ựó, mặt khác trên thực tế cây thử có nguồn gốc xa với dòng ựem thử thì ưu thế lai ở con lai F1 ựược thể hiện mạnh hơn so với cây thử có nguồn gốc họ hàng gần với dòng ựem thử (Hallauer, 1990)[25] Ngày nay, các nhà nghiên cứu ựã thống nhất rằng cây thử không nên ở cùng nhóm ưu thế lai với các nguyên liệu ựem thử, theo Vasal và CS (1995)[39] cây thử là có thể giống thụ phấn tự do, giống tổng hợp, giống lai hay là dòng thuần

 Giai ựoạn thử

Giai ựoạn thử KNKH các dòng phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm và nghệ thuật của nhà tạo giống, nếu các nhà chọn giống thấy rằng chọn lọc bằng mắt là hiệu quả ựối với các ựặc tắnh mong muốn thì có thể thử muộn, còn việc thử sớm

ựã ựược Jenkin (1935) [27], và Green (1948)[22] ựề xuất nhằm mục ựắch loại bớt những dòng không có giá trị sau này khi khối lượng dòng quá lớn Do ựó, khả năng nhìn nhận về dòng của nhà chọn tạo giống rất có ý nghĩa quan trọng

Hallauer và Mirinda (1998) nhận thấy nếu năng suất của tổ hợp lai ựỉnh của các dòng tự thụ S1 với 5 cây thử cao thì sang ựời S8 các dòng này cũng cho các tổ hợp lai ựỉnh năng suất cao Qua ựó ta càng củng cố thêm quan ựiểm thử sớm của các nhà tạo giống ngô lai Ngày nay, lai thử ựã ựược ứng dụng rộng rãi trong các chương trình tạo giống (Hallauer, A.R and Miranda, J.B, 1998) [24]

2.5.3 đánh giá KNKH bằng phương pháp luân giao

Phương pháp ựánh giá KNKH bằng phương pháp lai luân giao ựược sử dụng rộng rãi trên nhiều loại cây trồng ựặc biệt là cây ngô đánh giá bằng phương pháp lai luân giao ựược ựề xuất bởi Spraque và Tatum (1942) và ựược Griffing (1956) hoàn chỉnh [36][23]

Luân giao là ựem các dòng ựịnh thử KNKH lai luân phiên trực tiếp với

nhau, trong lai luân giao các dòng vừa là cây thử của các dòng khác vừa là cây thử của chính nó Phương pháp lai luân giao xác ñịnh bản chất và giá trị di truyền của các tính trạng cũng như KNKH chung và riêng của các vật liệu tham gia

Phân tích luân giao ñược thể hiện theo hai phương pháp chính: phương pháp phân tích Hayman và phương pháp Griffing

Phương pháp phân tích: giúp xác ñịnh ñược tham số di truyền của bố

mẹ cũng như ở các tổ hợp lai, tuy nhiên việc xác ñịnh các thông số chính xác khi bố, mẹ thỏa mãn ñiều kiện của Hayman nêu ra Qua phân tích lai luân giao, phương pháp Hayman ñược tiến hành theo 2 bước:

• Phân tích phương sai

• Ước lượng các thành phần biến dị

Phương pháp phân tích Griffing: phương pháp cho biết thành phần biến ñộng KNKH chung, riêng ñược quy ñổi sang các thành phần biến ñộng do hiệu quả cộng tính, trội và siêu trội của gen trong lai luân giao dựa trên chiều hướng bố mẹ và con lai thuận hay nghịch mà Griffing chia 4 phương pháp cơ bản sau:

Phương pháp 1: bao gồm tất cả các dòng ñịnh thử ñem lại với nhau theo 2 hướng thuận và nghịch, số tổ hợp lai cần phải tiến hành phân tích là P2.

Phương pháp 2: tất cả các dòng ñịnh thử ñem lại với nhau theo hướng lai thuận, bao gồm cả bố mẹ trong phân tích phương sai KNKH số tổ hợp lai cần tiến hành là P (P+1)/2

Phương pháp 3: các dòng khác nhau ñược lai luân giao với nhau theo

áp dụng rộng rãi trong công tác tạo giống ngô Hiện nay phương pháp 4 ñược

sử dụng rộng rãi nhất trong quá trình phân tích KNKH và chọn tạo giống ngô bởi sự tiện lợi, không tốn nhiều công sức, ñạt kết quả nhanh và chính xác

2.6 Khảo nghiệm và ñánh giá một số giống ngô lai mới

Việt Nam trong những năm gần ñây ñã có những thành tựu ñáng kể về ngô lai, năng suất chất lượng các giống ngô lai không thua kém các giống của các công ty nước ngoài Mặt khác chúng ta có lợi thế hơn khi các giống ngô lai quy ước không thua kém về năng suất cũng như phẩm chất hạt giống của

họ mà giá thành hạt giống của Việt Nam thấp hơn so với các công ty nước ngoài, ñể ngày càng ñáp ứng ñược nhu cầu trong nước và xuất khẩu ngô giống cũng như ngô thương phẩm thì công tác chọn tạo giống, khảo nghiệm, ñánh giá giống rất quan trọng và ñược tiến hành thường xuyên nhằm mục ñích chọn ra những giống phù hợp vời nhiều vùng sinh thái khác nhau

Tác giả Bùi Phúc Khánh và CS (1993)[17], tiến hành khảo nghiệm các giống ngô trong vụ ñông ở Vĩnh Phúc ñã kết luận: nên ñưa các giống ngô lai ñại trà như giống P11 vừa có năng suất cao ổn ñịnh, trung ngày, phạm vi thích ứng rộng, tiến hành thử nghiệm sản xuất với các giống LVN-12, LVN-11, LVN-6, VN-1 ðể ngô ñông có năng suất cao thì nhóm giống chín muộn nên trồng trước 15/9, nhóm chín trung bình nên trồng trước 20/9

Phùng Quốc Tuấn và Nguyễn Thế Hùng (1995)[17], tiến hành khảo nghiệm các giống ngô trong vụ xuân vùng Gia Lâm- Hà Nội, các giống sinh trưởng phát triển tốt ñạt năng suất khá cao, ổn ñịnh Các giống LVN-10, LVN-20, LVN-18 và ðK888 có thời gian sinh trưởng thuộc nhóm trung bình

từ 120-130 ngày, năng suất cao thích hợp cho cơ cấu luân canh vụ xuân vùng ñồng bằng Bắc Bộ

Kết quả khảo nghiệm giống quốc gia năm 1996-1997 theo Nguyễn Tiên

Phong và CS (1997) [9] kết luận: tại các ựiểm trong mạng lưới khảo nghiệm ngô ở phắa Bắc ựã xác ựịnh ựược hai giống ngô lai chắn sớm số 2 và LVN-25, giống ngô lai chắn trung bình VN2151, LVB-4, LVN-17, B9681 và số 10, một giống ngô lai chắn muộn LVN-9 đây là những giống có triển vọng, năng suất cao ổn ựịnh, ắt sâu bệnh, cần ựược mở rộng sản xuất trong các vùng sinh thái khác nhau

Trong tập ựoạn giống ngô lai mang khảo nghiệm trên nhiều vùng sinh thái khác nhau, ựã hình thành nhiều giống ngô tốt phục vụ sản xuất ựem lai năng suất chất lượng cao: LVN-4, LVN-23, LVN-24, LVN-10, LVN-9,LVN-

99, VN-98, LVN-20,LVN-25, T9,2599, B-9999, CPDK888, HQ2000Ầ

Giống ngô lai LVN-4 là giống ngô lai ựơn do tác giả Trần Hồng Uy, Phan Xuân Hào và CS tạo ra và ựược khu vực hóa 1/1998, giống LVN-4 thuộc nhóm chắn trung bình ở phắa Bắc, năng suất ựạt 5-7 tấn/ha, chịu hạn khá, chịu rét tốt, nhiễm sâu bệnh nhẹ Có trồng ở các vụ Miền Bắc và Miền Trung, ựặc biệt là vụ đông trên ựất 2 lúa ở Miền Bắc

Giống ngô lai LVN-22 do Viện nghiên cứu ngô tạo ra và ựược khu vực hóa năm 2002, giống LVN-22 là giống ngô lai ựơn thuộc nhóm trung ngày, năng suất trung bình 5-5.5 tấn/ha thâm canh tốt có thể ựạt 8 tấn/ha, khả năng chống ựổ khá, ắt nhiễm sâu ựục thân và ựốm lá, nhiễm khô vằn, thắch ứng rộng có thể trồng các vùng các vụ trong cả nước

3 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Vật liệu, ựịa ựiểm và thời gian nghiên cứu

3.1.1 Vật liệu nghiên cứu

Vật liệu nghiên cứu gồm 12 dòng ngô có nguồn gốc từ các giống lai thương mại LVN10, ựược ký hiệu D1 ựến D11 và D14 Dòng C3 (Pacific747)

và T5 (Cargill777) ựược sử dụng làm cây thử D13 (DF2) ựược chọn làm ựối chứng và 26 THL ựược tạo ra từ 13 dòng trên với 2 cây thử

Bảng 3.1 Những ựặc ựiểm dòng ngô thắ nghiệm vụ thu ựông 2008

TT Tên

dòng Nguồn gốc

đời

tự phối

3.1.2 địa ựiểm nghiên cứu

Thắ nghiệm ựược tiến hành tại Viện Nghiên cứu Ngô, đan Phượng-Hà Nội

3.1.3 Thời gian nghiên cứu: được tiến hành trong hai vụ

Vụ Thu đông năm 2008 (8-12/2008): Khảo sát các ựặc ựiểm nông sinh học, phát triển của các dòng ngô thắ nghiệm kết hợp với việc tạo các tổ hợp lai bằng phương pháp lai ựỉnh (Topcross)

Vụ Xuân năm 2009 (1-6/2009): Khảo nghiệm các tổ hợp lai, so sánh chọn ra các tổ hợp lai ưu tú và xác ựịnh khả năng kết hợp của các dòng

3.2 Nội dung nghiên cứu

3.2.1 Khảo sát các dòng ngô thuần

Ớ đánh giá ựặc ựiểm nông sinh học của các dòng ngô

Ớ Xác ựịnh khả năng kết hợp các dòng bằng phương pháp lai ựỉnh

Ớ Lai các dòng với cây thử ựể tạo ra tổ hợp lai

3.2.2 đánh giá các tổ hợp lai thu ựược

3.3 Phương pháp nghiên cứu

Ớ đánh giá ựặc ựiểm nông sinh học và năng suất của các dòng và các THL ựược tiến hành qua các thắ nghiệm so sánh theo khối ngẫu nhiên RCB 3 lần nhắc lại

Ớ Khả năng kết hợp về năng suất hạt của các dòng ựược xác ựịnh qua thắ nghiệm lai ựỉnh (Theo Ngô Hữu Tình và Nguyễn đình Hiền, 1996) và phần mềm của Nguyễn đình Hiền, 1995 Version 2.0

Ớ Các số liệu ựược thu thập và xử lý thống kê theo chương trình Mstastc trên máy vi tắnh

3.3.1 Bố trắ thắ nghiệm

Tất cả các thắ nghiệm ựược bố trắ theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh mỗi công thức gieo 4 hàng dài 5m, khoảng cách gieo là:

Ớ 70 cm x 22 cm x 1 cây/hốc ựối với thắ nghiệm khảo sát dòng;

Ớ 70 cm x 25 cm x 1 cây/hốc ựối với thắ nghiệm so sánh THL

Ớ Các công việc chăm sóc thắ nghiệm ựược tiến hành theo quy trình

kỹ thuật của Viện nghiên cứu ngô

Sơ ựồ bố trắ thắ nghiệm so sánh dòng vụ thu đông 2008

Sơ ñồ bố trí thí nghiệm so sánh dòng vụ Xuân 2009

• Bón lót toàn bộ phân vi sinh và phân lân

• Bón thúc lần 1: Khi ngô ñược 3 – 4 lá thật (Bón 1/3 lượng N + 1/3 lượng K2O), kết hợp làm cỏ vun gốc cho cây

• Bón thúc lần 2: Khi ngô ñược 7 – 9 lá (Bón 1/3 lượng N + 1/3 lượng

K2O), kết hợp làm cỏ vun gốc cho cây

• Bón thúc lần 3: Trước khi ngô trỗ khoảng 15 ngày (Bón 1/3 lượng N 1/3 lượng K2O còn lại), kết hợp làm cỏ vun cao chống ñổ cho cây

3.5 Các chỉ tiêu theo dõi

Các chỉ tiêu theo dõi ñược thực hiện theo hướng dẫn ñánh giá và thu thập số liệu ở các thí nghiệm so sánh giống ngô của CIMMYT (CIMMYT, 1985) như sau:

 Thời gian sinh trưởng: Theo dõi ngày gieo ñến:

• Ngày mọc: từ khi gieo hạt ñến khi cây nhú lên khỏi mặt ñất (50% cây mọc)

Ớ Ngày tung phấn: là ngày khi có 70 % số cây tung phấn trong công thức

Ớ Ngày phun râu: là ngày khi có 70 % số cây phun râu trong công thức

Ớ Ngày chắn sinh lý: là ngày khi toàn bộ chân hạt có ựiểm ựen ở 100% số bắp

 đặc ựiểm hình thái cây:

Ớ Chiều cao cây (cm): Chọn 10 cây ngẫu nhiên, ựo từ mặt ựất ựến ựốt mang nhánh cờ ựầu tiên

Ớ Chiều cao ựóng bắp (cm): Trên 10 cây ựã ựược ựo chiều cao cây, chiều cao ựóng bắp ựược ựo từ mặt ựất ựến ựốt mang bắp trên cùng

Ớ Số lá thật: Lá thứ 5 và lá thứ 10 ựược cắt ựánh dấu ựể tiện cho việc ựếm

số lá cuối cùng

Ớ Chiều dài bông cờ (chiều dài trục chắnh) (cm): được ựo từ ựốt có nhánh cờ ựầu tiên ựến hết bông cờ

Ớ Cổ cờ (cm): đo từ sát bẹ lá trên cùng ựến ựốt có nhánh cờ ựầu tiên

Ớ Khối lượng bắp (g): Lấy mẫu 5 bắp ựại diện và cân khối lượng

Ớ Chiều dài bắp (cm): đo phần bắp có hàng hạt dài nhất

Ớ đường kắnh bắp (cm): được ựo ở giữa bắp

Ớ Kắch thước hạt khô (mm): đo 3 chiều của hạt: sâu, ngang, dày

Ớ Màu cờ: Xác ựịnh màu sắc của mày hoa lúc ựang tung phấn

Ớ Màu râu: Xác ựịnh màu sắc của râu lúc râu dài 3 cm

Ớ Màu dạng của hạt và lõi: Xác ựịnh màu và dạng của hạt và lõi lúc khô

Ớ độ hở bắp: đánh giá ựộ kắn của lá bi, cho ựiểm từ 1 Ờ 5 Trong ựó: điểm 1 là tốt và 5 là xấu

 Khả năng chống chịu sâu bệnh, chống ựổ

Ớ Sâu ựục thân và sâu cắn lá: được ựánh giá bằng phần trăm số cây bị nhiễm sâu trên tổng số cây trong ô

Ớ Bệnh ựốm lá và bệnh gỉ sắt ựược tắnh theo thang ựiểm từ 1 Ờ5, trong ựó 1 là nhẹ và 5 là bị nhiễm nặng Bệnh khô vằn ựược ựánh giá bằng phần trăm