Khảo sát một số dòng ngô nếp tự phối và tổ hợp lai f1 tại xuân quan hưng yên

luận văn thạc sĩ, tiến sĩ, cao học, luận văn

Bộ giáo dục và đào tạo Trường đại học nông nghiệp I

Người hướng dẫn khoa học: pgs.tS Nguyễn Thế Hùng

Hà nội - 2007

Lời cam đoan

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

Tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đ2

được chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Phương Lan

Tôi xin trân trọng cảm ơn sự góp ý chân thành của các Thầy, Cô giáo Khoa Nông học, Khoa Sau đại học - Trường Đại học Nông nghiệp I Hà Nội đ2 tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện và hoàn thành đề tài

Tôi xin cảm ơn đến gia đình, người thân, các cán bộ đồng nghiệp và bạn

bè đ2 động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện về mọi mặt cho tôi trong quá trình thực hiện đề tài này

Một lần nữa tôi xin trân trọng cảm ơn !

Hà Nội - 2006

Nguyễn Thị Phương Lan

Mục Lục

1 Mở đầu i

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục tiêu của đề tài: 3

2 Tổng quan tài liệu và cơ sở khoa học 4

2.1 Những nghiên cứu về sản xuất ngô trên thế giới và ở Việt Nam 4

2.1.1 Tình hình nghiên cứu và sản xuất ngô trên thế giới 4

2.1.2 Tình hình nghiên cứu và sản xuất ngô ở Việt Nam 8

2.2 Vai trò và giá trị sử dụng của cây ngô 13

2.2.1 Chất lượng dinh dưỡng của hạt ngô 13

2.2.2 Giá trị sử dụng của cây ngô 14

2.3 Cơ sở khoa học của đề tài .17

2.3.1 Ưu thế lai (ƯTL) và ứng dụng trong chọn tạo giống ngô 17

2.3.2 Dòng thuần và phương pháp tạo dòng thuần 19

2.4 Các kết quả về chọn tạo ngô nếp 22

2.4.1 Kết quả nghiên cứu nguồn gen 24

2.4.2 Kết quả chọn tạo và sử dụng ngô nếp 25

2.5 Sử dụng chương trình Selindex (Chỉ số chọn lọc) trong quá trình đánh giá và chọn dòng ngô 27

3 Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu 29

3.1 Vật liệu, địa điểm, điều kiện nghiên cứu 29

3.1.1 Vật liệu nghiên cứu 29

3.2 Địa điểm và thời gian tiến hành thí nghiệm 30

3.3 Quy trình thí nghiệm 30

3.3.1 Làm đất 30

3.4 Bố trí thí nghiệm 31

3.5 Chỉ tiêu và phương pháp theo dõi .32

3.5.1 Các chỉ tiêu theo dõi 32

3.5.2 Phương pháp theo dõi thí nghiệm 35

3.6 Phương pháp xử lý số liệu 35

4 Kết quả nghiên cứu 36

4.1 Kết quả nghiên cứu các dòng ngô tham gia thí nghiệm .36

4.1.1 Đặc điểm sinh trưởng của các dòng ngô trong thí nghiệm 36

4.1.2 Đặc trưng hình thái cây của các dòng ngô tham gia thí nghiệm 39

4.1.3 Các đặc trưng hình thái bắp 41

4.1.4 Các đặc trưng sinh lý của cây ngô 43

4.1.5 Mức độ nhiễm sâu bệnh hại của các dòng ngô tham gia thí nghiệm 45

4.1.6 Các yếu tố cấu thành năng suất các dòng ngô thí nghiệm 48

4.1.7 Chỉ số chọn lọc và các đặc trưng chính của một số dòng ngô 51

4.2 Kết quả nghiên cứu các tổ hợp lai tham gia thí nghiệm 54

4.2.1 Giai đoạn sinh trưởng phát triển của các tổ hợp lai 54

4.2.2 Động thái tăng trưởng của các tổ hợp lai 56

4.2.3 Các đặc trưng về hình thái cây của các tổ hợp lai 60

4.2.3.1 Tổng số lá 60

4.2.4 Các đặc trưng về hình thái bắp 62

4.2.5 Chỉ số diện tích lá 64

4.2.6 Khả năng chống chịu sâu bệnh 66

4.2.7 Các yếu tố cấu thành năng suất 70

4.2.8 Đánh giá cảm quan về một số chỉ tiêu chất lượng của các THL 72

5 Kết luận và đề nghị 76

5.1 Kết luận 76

5.1.1 Kết quả khảo sát dòng ngô nếp vụ Thu Đông 2006 .76

5.1.2 Kết quả so sánh các tổ hợp lai trong vụ Xuân 2007 .76

5.1.3 Kết quả đánh giá chất lượng của các tổ hợp lai 77

5.2 Đề nghị 77

Tài liệu tham khảo 78

Danh môc c¸c ch÷ viÕt t¾t

Danh mục các bảng

Bảng 2.1 Diện tích, năng suất và sản lượng ngô thế giới 4

Bảng 2.2 Sản xuất ngô ở Việt Nam từ 1985- 2005 9

Bảng 2.3 Giá trị dinh dưỡng của ngô rau và một số rau khác 16

Bảng 3.1 Các dòng ngô nếp tham gia thí nghiệm 29

Bảng 3.2 Các tổ hợp lai (THL) tham gia thí nghiệm: 30

Bảng 4.1: Thời gian sinh trưởng các giai đoạn của các dòng ngô thí nghiệm vụ Thu Đông năm 2006 37

Bảng 4.2: Các đặc trưng về hình thái cây của các dòng ngô thí nghiệmvụ thu đông năm 2006 40

Bảng 4.3: Các đặc trưng hình thái bắp của các dòng ngô thí nghiệm

vụ thu đông năm 2006 .42

Bảng 4.4: Các đặc trưng sinh lý của các dòng ngô thí nghiệm vụ thu đông năm 2006 .44

Bảng 4.5 Một số đặc điểm hình thái bông cờ của các dòng ngô thí nghiệm vụ Thu Đông 2006 45

Bảng 4.6: Khả năng chống chịu của các dòng ngô thí nghiệm vụ thu đông năm 2006 .48

Bảng 4.7: Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất lý thuyết của các dòng ngô thí nghiệm vụ thu đông năm 2006 49

Bảng 4.8 Chỉ số chọn lọc và các chỉ tiêu về hình thái, năng suất của 5 dòng ngô tự phối tốt nhất vụ Đông năm 2006……… 53

Bảng 4.9 Thời gian sinh trưởng của các tổ hợp lai vụ Xuân 2007 55

Bảng 4.10 Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các tổ hợp lai vụ Xuân 2007 .57

Bảng 4.11: Động thái tăng trưởng số lá của các tổ hợp lai vụ Xuân .58

Bảng 4.12 Các đặc trưng về hình thái cây của các tổ hợp lai vụ Xuân 61

Bảng 4.13: Các đặc tr−ng hình thái bắp của các tổ hợp lai vụ Xuân .63Bảng 4.14 Chỉ số diện tích lá của các tổ hợp lai vụ Xuân 2007 .65Bảng 4.15 Khả năng chống chịu của các tổ hợp lai vụ Xuân 2007 67Bảng 4.16: Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lai vụ Xuân 2007 71Bảng 4.17 : Bảng đánh giá chất l−ợng của các tổ hợp ngô nếp lai vụ Xuân

2007 .74

DANH MụC CáC HìNH

Hình 4.1: Năng suất lý thuyết của một số dòng ngô thí nghiệm vụ thu đông

năm 2006 .50

Hình 4.2: Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các tổ hợp ngô nếp lai vụ Xuân 2007 57

Hình 4.3: Động thái tăng trưởng số lá của các tổ hợp lai vụ Xuân 2007 59

Hình 4.4 Chỉ số diện tích lá của các tổ hợp ngô nếp lai vụ Xuân 2007 66

Hình 4.5: Năng suất thực thu của các tổ hợp lai vụ Xuân 2007 .72

1 Mở đầu

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Ngô là cây lương thực quan trọng trên thế giới, ngô không chỉ cung cấp lương thực cho con người mà còn cung cấp thức ăn cho chăn nuôi và là nguyên liệu phục vụ cho các ngành khác như y học, công nghiệp nhẹ, công nghiệp thực phẩm…Ngoài ra, ngô còn là nguyên liệu cho nhà máy sản xuất rượu cồn, tinh bột, dầu, glucoza, bánh kẹo Người ta đ2 sản xuất ra khoảng

670 mặt hàng khác nhau của các ngành công nghiệp lương thực - thực phẩm, công nghiệp dược và công nghiệp nhẹ [13] Do dân số thế giới tăng nhanh, thêm vào đó là sự phát triển cao của nền chăn nuôi đại công nghiệp đòi hỏi một khối lượng lớn ngô trong thời gian tới Ước tính nhân loại phải sản xuất thêm 266 triệu tấn ngô để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ khoảng 850 triệu tấn trên toàn thế giới vào năm 2020 [34]

Những năm gần đây ngô còn là cây thực phẩm có giá trị cao và ngô còn

là nguồn hàng xuất khẩu mang lại hiệu quả kinh tế cao Ngô được coi là một cây ngũ cốc báo hiệu sự ấm no của loài người và nuôi sống 1/3 dân số thế giới

ở Việt Nam ngô là cây lương thực có vị trí quan trọng được trồng ở nhiều vùng sinh thái khác nhau Những năm gần đây, do đổi mới các chính sách của Đảng và Nhà nước, đồng thời với sự nỗ lực nghiên cứu của các nhà khoa học, cùng với sự phát triển khoa học công nghệ về giống và kỹ thuật nên cây ngô đ2 có những bước tiến đáng kể trong tăng trưởng cả về diện tích, năng suất và sản lượng Trong thời gian qua, chương trình phát triển ngô lai ở Việt Nam đ2 đạt được những kết quả quan trọng Năm 2006, diện tích trồng ngô cả nước là 1033,0 nghìn ha, năng suất là 36,9 tạ/ha và sản lượng là 3,81 triệu tấn (Tổng cục thống kê, 2006) [19], diện tích trồng bằng các giống ngô lai khoảng trên 84% (Phạm Đồng Quảng và cs, 2005; Trung tâm khuyến nông Quốc gia

2005) [8], [20] Trong việc tạo giống ngô tẻ, tuy còn nhiều vấn đề cần được tiếp tục nghiên cứu nhưng cơ bản là chúng ta đ2 định được hướng đúng Tuy nhiên, mảng ngô thực phẩm – ngô nếp (Zeamays L.subsp Ceratina Kulesh), ngô đường (Zeamays L.subsp Saccharata sturt) chúng ta chưa đạt được kết quả gì đáng kể Trước đây, nước ta chỉ có truyền thống trồng ngô nếp địa phương, hoàn toàn không có tập quán trồng ngô rau, ngô đường và ngô nếp lai, cho nên đến nay diện tích trồng ngô thực phẩm mới chỉ chiếm khoảng 2 - 3% diện tích trồng ngô của cả nước [5] Trong khi đó, nhu cầu về các giống ngô trên tăng khá nhanh trong thời gian qua Mặt khác, các nhà chọn tạo giống trong nước chỉ tập trung chọn tạo và đưa ra trồng ngoài sản xuất các giống ngô tẻ lai năng suất cao, chưa chú trọng chọn tạo các giống ngô thực phẩm lai Vì vậy, người sản xuất phải mua hạt giống ngô đường, ngô nếp từ các công ty liên doanh như CP - Group, công ty Nông Hữu với giá hạt giống rất cao Đứng trước nhu cầu của thị trường trong nước và xuất khẩu, công tác nghiên cứu và chọn tạo ngô thực phẩm là nhiệm vụ cấp bách của các nhà chọn tạo giống Đây cũng là một trong những hướng phát triển quan trọng của sản xuất ngô nước ta hiện nay, đặc biệt là các vùng ven đô, ven thị và vùng đồng bằng kể cả vùng hiện nay đang trồng ngô Đông trên đất hai lúa ở miền Bắc Tình hình đó đặt ra cho các nhà tạo giống ngô Việt Nam phải nhanh chóng tạo

ra các dòng ngô đường, ngô nếp lai đáp ứng nhu cầu của sản xuất

Tuy nhiên, việc nghiên cứu chọn tạo ra được giống ngô nếp lai gặp rất nhiều khó khăn Một loạt vấn đề đặt ra đối với tạo giống ngô nếp lai hiện nay: Trước tiên là nguồn nguyên liệu ban đầu để tạo dòng là gì? Liệu từ các giống ngô nếp địa phương có tạo được dòng có ý nghĩa hay không? Trong khi đó, các nguồn nếp lai tốt được trồng ở nước ta là rất hạn chế Tiếp theo là phương pháp tạo dòng sao cho có hiệu quả, liệu các dòng tạo ra có chịu được áp lực tự phối để đạt được độ đồng hợp tử cao, có khả năng sinh trưởng phát triển tốt và chống chịu được hay không? Và sau nữa là tạo giống ngô nếp lai với phương

pháp lai nào là thích hợp nhất? Đó là những vấn đề không thể giải quyết đ−ợc trong một thời gian ngắn và cần đ−ợc đầu t− đúng mức

Để góp phần giải quyết những vấn đề trên chúng tôi tiến hành đề tài:

“Khảo sát một số dòng ngô nếp tự phối và tổ hợp lai F1 tại Xuân Quan – H−ng Yên”

1.2 Mục tiêu của đề tài:

- Chọn ra một số dòng có triển vọng phục vụ công tác chọn tạo giống ngô nếp

- Chọn ra một số tổ hợp lai −u tú, góp phần phục vụ cho công tác chọn tạo giống ngô nếp lai

2 TổNG QUAN TàI LIệU Và CƠ Sở KHOA HọC

2.1 Những nghiên cứu về sản xuất ngô trên thế giới và ở Việt Nam

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

Ngô (Zeamays L.) cùng với lúa mỳ và lúa nước là ba cây lương thực quan trọng nhất trên thế giới Cho đến cuối thế kỷ XX, ngô vẫn còn kém hai cây trồng kia về diện tích và tổng sản lượng Bước sang thế kỷ XXI, ưu thế về năng suất của ngô được khẳng định, tuy kém lúa mỳ và lúa nước về diện tích song sản lượng ngô đ2 vươn lên đứng đầu một cách vững chắc Năm 2005, sản lượng ngô trên thế giới đạt 701 triệu tấn trong khi sản lượng lúa mỳ là 623 triệu tấn và lúa nước là 618 triệu tấn Điều này thật kỳ diệu khi vào năm 2000 sản lượng ngô mới đạt 592 triệu tấn so với 599 triệu tấn lúa nước và 586 triệu tấn lúa mỳ (Faostat Database, 2006) [42]

Bảng 2.1 Diện tích, năng suất và sản lượng ngô thế giới

và một số khu vực năm 2005

Khu vực

Diện tích (triệu ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (triệu tấn)

các nước có nền công nghiệp phát triển Đối với các nước đang phát triển, ngô lai mới chỉ bắt đầu từ những năm 80 của thế kỷ trước

Thành tựu khoa học phát triển nông nghiệp lớn nhất của các nhà chọn giống cây trồng trong thế kỷ 20 là việc ứng dụng ưu thế lai vào sản xuất hạt giống ngô lai (Trần Việt Chi, 1993) [2] Vai trò của giống lai được đánh giá là có tính chất quyết định trong việc tăng năng suất ngô Tình hình sản xuất ngô trên thế giới năm 2005 được tổng hợp qua bảng 2.1 Năm 2005, toàn thế giới có 147,577 triệu ha ngô, năng suất trung bình 47,55 tạ/ha, đạt sản lượng 701,666 triệu tấn Riêng ở Mỹ, năm 2005 trên diện tích 30,395 triệu ha đ2 cho năng suất trung bình 92,86 tạ/ha và sản lượng đạt 282,260 triệu tấn (FAOSTAT, 2006) [42], là nước đứng đầu trong sản xuất ngô trên thế giới Hiện nay, Mỹ là nước có diện tích trồng ngô lớn nhất thế giới và hầu hết diện tích này được trồng bằng giống lai ở Mỹ chỉ còn 48% giống ngô được sử dụng là được chọn tạo theo công nghệ truyền thống, còn lại 52% là bằng công nghệ sinh học (nhiều hơn năm 2004 là 5%)(Ming-Tang Chang et al, 2005) [52] Theo tính toán của Duvick (1990) [39], mức tăng năng suất ngô của Mỹ trong giai

đoạn 1930-1986 là 103kg/ha/năm, trong đó đóng góp do cải tiến di truyền là 63kg/ha/năm

Theo số liệu của Đại học Tổng hợp Nebraska (2005) lý do năng suất ngô

ở Mỹ tăng lên trong 50 năm qua là:

- 50% do cải tạo nền di truyền của các giống lai;

- Khoảng 50% do cải thiện canh tác bao gồm:

+ Bón N hợp lý (tăng hiệu quả sử dụng đạm, giảm bốc bay đạm, không làm ô nhiễm đạm vào nguồn nước) và cân bằng dinh dưỡng với P và K;

+ Mật độ gieo trồng cao hơn;

+ Làm đất tối thiểu (cải thiện khả năng giữ ẩm của đất);

+ Giảm mức độ rửa trôi đất canh tác ngô;

+ Mở rộng diện tích ngô có tưới và cải thiện phương pháp tưới

Việc nghiên cứu và sử dụng giống ngô lai ở Châu Âu bắt đầu muộn hơn

Mỹ khoảng 20 năm nhưng cũng đạt được những thành tựu quan trọng Nước

có năng suất ngô cao nhất thế giới hiện nay là Israel với 16tấn/ha, sau đó là Bỉ 12,2tấn/ha, Chilê 11 tấn/ha, Tây Ban Nha 9,9tấn/ha, …(Faostat Database, 2005) [41] Tương tự như ở Mỹ và Châu Âu, tuy có xuất phát điểm muộn hơn trong việc nghiên cứu và sử dụng giống ngô lai nhưng Trung Quốc là nước có diện tích ngô thứ 2 trên thế giới và là cường quốc ngô lai số một Châu á với diện tích năm 2004 là 25,6 triệu ha trong đó tới 90% diện tích được trồng bằng giống lai (Chang Shi Huang, 2005) [30] Năng suất ngô bình quân của Trung Quốc đ2 tăng từ 1,5tấn/ha năm 1950 lên 5,15tấn/ha năm 2005 (Faostat Database, 2006) [42] Năm 2000, Thái Lan xuất khẩu 5.853,6 tấn ngô rau, thu

được 69,28 triệu USD, đứng đầu thế giới về sản xuất ngô thực phẩm Năm

2001, theo Bộ Nông nghiệp Thái Lan, Thái Lan đ2 xuất khẩu được 466.457 tấn ngô đường, thu l2i 64.432 nghìn USD [5] Năng suất ngô của Việt Nam bằng khoảng 2/3 năng suất ngô bình quân của thế giới, là nước có năng suất khá trong khu vực và trên mức trung bình của các nước đang phát triển

Ngô nếp hiện nay được trồng rộng r2i ở Mỹ, phần lớn diện tích nằm chủ yếu ở giữa các bang Illinois và Indiana, phía Bắc Iowa, nam Minnesota và Nebraska Diện tích trồng ngô nếp hiện tại đang ổn định vào khoảng 500 nghìn ha, nhưng trong vài năm tới có thể tăng lên khoảng 700 nghìn ha [5]

Có nhiều nguyên nhân dẫn đến ngô lai phát triển chậm ở các nước đang phát triển là do điều kiện kinh tế x2 hội và yếu tố môi trường ở các nước

đang phát triển, một mặt là do đầu tư thấp, mặt khác do phần lớn diện tích ngô trồng nhờ vào nước trời, đất nghèo dinh dưỡng, hiện tượng rửa trôi, xói mòn thường xuyên, không khống chế được sâu bệnh hại, … Do vậy ở các nước này mặc dù diện tích chiếm 68% diện tích ngô toàn cầu nhưng chỉ đạt 46% tổng sản lượng ngô thế giới (CIMMYT, 2001) [33], (Lê Quí Kha, 2006) [6]

Năm 1985, chương trình ngô lai của CIMMYT được tiến hành với mục tiêu phát triển các vật liệu mới phục vụ cho chọn tạo giống lai, tích luỹ và công bố KNKH và các nhóm ƯTL của các vật liệu nhiệt đới và cận nhiệt đới

mà CIMMYT đang có, đồng thơi tiến hành tạo dòng thuần Những nghiên cứu của Beck và CS (1990, 1991) [27] [28], Crossa và CS (1990a, 1990b) [36][37], Vasal và CS (1986, 1995a, 1992a, 1992b) [62] [63][64][65] đ2 xác định được những nhóm ƯTL của các quần thể và những cặp lai có ƯTL tốt giúp cho các nhà tạo giống định hướng trong công tác của mình

Nghiên cứu lai tạo giống ngô hiện nay đang bước sang một giai đoạn phát triển mới nhờ vào sự hỗ trợ của khoa học công nghệ tiên tiến giúp cho việc tạo ra giống mới nhanh chóng hơn, chất lượng tốt hơn và đóng góp vào việc tăng sản lượng giải quyết nạn đói ở các nước đang phát triển vùng Châu

á, Châu Phi, Châu Mỹ La Tinh (Nguyễn Thế Hùng, 1995) [4] Với việc ứng dụng công nghệ gen người ta có thể chuyển các gen ngoại lai để cho các sản phẩm đa dạng, có gen kháng sâu bệnh, kháng hạn, kháng lạnh, kháng mặn… như giống ngô Bt kháng sâu đục thân của công ty Monsanto Kỹ thuật nuôi cấy bao phấn, hạt phấn tách rời và no2n chưa thụ tinh được ứng dụng trong việc tạo dòng thuần nhanh chóng Kỹ thuật nuôi cấy phôi non sử dụng nhằm tạo ra nguyên liệu ban đầu phục vụ kỹ thuật chuyển gen và thiết lập gen Trong cải tạo cây ngô, các nhà khoa học cũng đ2 thành công trong việc tạo dòng từ đơn bội, chọn lọc dòng vô tính, chuyển nạp AND ngoại lai… Có tới 52% diện tích ngô ở Mỹ được trồng bằng giống chọn tạo bằng phương pháp công nghệ sinh học (Ming Tang Chang, 2005) [52] Năm 2005, ngô chuyển gen đ2 chiếm tới 14% diện tích trồng ngô trên toàn thế giới (Gregory Conko, 2006) [45] Mặc dù ngô biến đổi gen và sản phẩm của chúng đang còn nhiều ý kiến trái ngược nhau song kỹ thuật này được dự báo là sẽ có vai trò rất to lớn trong tương lai Hiện nay kỹ thuật nuôi cấy bao phấn là một trong những hướng nghiên cứu tạo dòng thuần invitro có nhiều triển vọng nhất

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

ở Việt Nam, ngô là cây lương thực đứng thứ hai sau cây lúa nước Cây ngô được đưa vào Việt Nam từ cuối thế kỷ 17 (Ngô Hữu Tình, 1999) [12], qua hơn 3 thế kỷ, ngô đ2 trở thành cây lương thực quan trọng thứ hai sau cây lúa Ngô có nhiều đặc điểm nông sinh học quý, tiềm năng năng suất cao, có khả năng thích nghi rộng với điều kiện sinh thái đa dạng của Việt Nam Do điều kiện chiến tranh kéo dài nên những nghiên cứu về cây ngô cũng bắt đầu rất muộn so với các nước trong khu vực Cho đến giữa thế kỷ 20, ông cha ta trồng ngô bằng kinh nghiệm là chính Người nông dân tự trồng ngô và đến khi thu hoạch thì chọn những bắp to, hạt chắc để làm giống cho vụ sau

ở miền Bắc, giai đoạn 1955-1974 ngô được trồng với diện tích trung bình hàng năm là 209,2 ha với năng suất 10,75tạ/ha và sản lượng là 224,6 tấn/năm (Cao Đắc Điểm, 1998) [3] Trong các giai đoạn phát triển ngô ở Việt Nam, năm 1973 mới có những định hướng phát triển ngô ở Việt Nam (Trần Hồng Uy, 2001) [24] Năm 1975 đất nước mới giải phóng, khó khăn chồng chất nên cây ngô chưa được chú trọng [22]

Từ năm 1985 trở lại đây, số liệu bảng 2.2 cho thấy trong 20 năm qua, diện tích, năng suất và sản lượng ngô Việt Nam tăng liên tục với tốc độ cao

Tỷ lệ tăng trưởng bình quân hàng năm về diện tích là 7,9%/năm, và năng suất

là 6,7%/năm và sản lượng là 25,8%/năm, cao hơn nhiều giai đoạn 1975-1985 (4,2%, 3,9% và 10,0%) Số liệu tuyệt đối của 2 năm đầu và cuối giai đoạn, về diện tích năm 2005 cao hơn năm 1985 là 2,7 lần, năng suất 2,4 lần và sản lượng 6,4 lần Tuy nhiên đến giai đoạn hiện nay diện tích ngô khó tăng tiếp trong khi đó năng suất ngô của Việt Nam tăng chậm Năm 2005 chúng ta đạt bình quân 36,0 tạ/ha, vẫn còn thấp hơn năng suất trung bình thế giới (48,5 tạ/ha), thấp hơn nhiều so với Mỹ (100,0 tạ/ha) và Trung Quốc (51,5 tạ/ha) tuy

đ2 vượt được năng suất bình quân khối các nước đang phát triển (31,3 tạ/ha)

(gi¶m 0,96% so víi 2005) nh−ng s¶n l−îng vÉn v−ît 1,4% (3.810 ngh×n tÊn)

Lý do năng suất ngô của Việt Nam còn thấp so với năng suất bình quân thế giới đ2 được nêu trong nhiều hội nghị trong nước và quốc tế là:

Được nhà nước đặc biệt quan tâm về phát triển nông nghiệp nói chung

và cây ngô nói riêng đến nay, diện tích trồng ngô cả nước đạt 990,4 nghìn ha, năng suất 3,49 tấn /ha và sản lượng đạt 3453,6 nghìn tấn (Tổng cục thống kê, 2004) [17] Trong quá trình phát triển cây ngô giai đoạn này phải kể đến hai

sự kiện tạo sự chuyển biến quan trọng, đó là “ Ngô Đông trên đất hai lúa ở

Đồng bằng Bắc Bộ” và “ Sự bùng nổ ngô lai ở các vùng trồng ngô trong cả nước” (Ngô Hữu Tình, 2003) [13] Để đạt được năng suất và sản lượng trên thì không thể không nói đến ngô lai Quá trình chọn tạo giống ngô được tiến hành với hai quá trình song song

- Quá trình chọn tạo giống ngô thụ phấn tự do là chương trình được ưu tiên trong vòng 10 - 15 năm đầu khi điều kiện kinh tế, dân trí thấp Quá trình

này sẽ là bước đệm nhằm tạo tiền đề phát triển chương trình ngô lai

- Quá trình tạo giống ngô lai

Song song quá trình phát triển ngô trên thế giới và các nước trong khu vực, ngô lai ở Việt Nam trong nhưng năm gần đây đ2 phát triển không ngừng Giai đoạn 1990 ban đầu với diện tích 5ha trồng ngô lai, sau đó diện tích đ2 mở rộng nhanh chóng Năm 1991, diện tích đạt 500 ha đến năm 1996 diện tích trồng ngô lai là 230 nghìn ha, chiếm 40% diện tích và 74% sản lượng (Quách Ngọc Ân, 1997) [1], đến năm 2000 diện tích ngô lai trong cả nước đ2 đạt tới

500 nghìn ha chiếm 65% diện tích ngô cả nước Theo dự kiến nhu cầu hạt giống ngô lai giai đoạn 2002 - 2005, trong những năm từ 2002 - 2004 tỷ lệ sử dụng ngô lai từ 80 - 87% và dự kiến đến năm 2005 tỷ lệ này đạt 90%, nhiều tỉnh ngô lai đạt gần 100% diện tích như An Giang, Trà Vinh, Đồng Nai, Bà Rịa - Vũng Tàu, Sơn La, Hà Tây, Vĩnh Phúc (Ngô Hữu Tình, 2003) [13] Nhờ phát triển ngô lai mà năng suất ngô lai trong cả nước bình quân đạt 5 - 6 tấn /ha (Trần Hồng Uy, 2001) [24] Điển hình một số tỉnh năng suất cao trong một số năm như ĐakLăc: 5,37 tấn/ha Bà Rịa - Vũng Tàu: 6,22 tấn/ha và An Giang: 7,82 tấn/ha (Ngô Hữu Tình và CS, 1997) [11]

Những thành tựu mà ngô lai mang lại đ2 phần nào đánh giá tốc độ phát triển ngô lai Việt Nam so với thế giới Mười năm trở lại đây, tăng trưởng ngô bình quân hàng năm ở Việt Nam đạt 3,7% diện tích, 5,5% năng suất, 9,2% sản lượng trong khi tỷ lệ tương ứng trên thế giới là: 0,7% diện tích, 2,4% năng suất và 3,1% sản lượng (Lê Thành ý, 2000) [26]

ở Việt Nam, cuộc cách mạng về ngô lai đ2 và đang làm thay đổi tận gốc rễ những tập quán canh tác lạc hậu trước đây góp phần tích cực vào việc giải quyết nhu cầu về ngô (Viện Nghiên cứu ngô, 1996) [25]

Hiện nay, diện tích trồng ngô trên cả nước đạt 1 triệu ha, năng suất bình quân 3 tấn/ha, nhưng hàng năm Việt Nam vẫn phải nhập hàng triệu USD ngô

để sản xuất thức ăn chăn nuôi Để phát triển diện tích ở các vùng miền và tăng

năng suất cho cây ngô, các nhà nghiên cứu cũng đ2 áp dụng công nghệ sinh học trong chọn tạo giống ngô Theo Tiến sĩ Phan Xuân Hào - Phó viện trưởng Viện nghiên cứu ngô cho biết: “Bằng công nghệ truyền thống kết hợp với công nghệ hiện đại, chúng tôi đ2 tạo được 200 dòng sản phẩm Những năm tới các giống này sẽ được đưa vào sản xuất Đặc điểm quý của giống mới không chỉ là chất lượng prôtêin cao mà năng suất rất cao, khả năng chống chịu sâu bệnh và hạn tốt”

Hiện nay ở Việt Nam đang tiếp tục nghiên cứu và thử nghiệm một số giống ngô lai có năng suất và chất lượng tốt phục vụ nhu cầu sản xuất như giống: LVN-35, DP-5, SC16161, SC184, LVN98, SX2010 Dự kiến Việt Nam sẽ đưa diện tích ngô lai từ 70% (năm 2000) lên 90% (năm 2005), đạt 4 triệu tấn ngô trên diện tích 1triệu ha (Trần Hồng Uy, 2000) [23], đến năm

2010 đạt 6 triệu tấn ngô trên diện tích 1,2 triệu ha và đưa tỷ lệ sử dụng giống ngô lai lên 96% (Trần Hồng Uy, 2001) [24]

Trường Đại học Nông nghiệp I - Hà Nội cũng tham gia vào công tác khảo nghiệm các giống ngô thực phẩm Vụ đông năm 1998, bộ môn Cây lương thực đ2 khảo sát tập đoàn gồm 105 giống ngô đường nhập nội và đ2 đưa

ra 27 giống có triển vọng tiếp tục khảo nghiệm Vụ đông năm 1999, khảo nghiệm 27 giống trên và đưa ra 5 giống có triển vọng là 9710 - 493, 9710 -

567, 9710 - 688, 9710 - 719, 9710 - 729 [12] Bộ môn Cây lương thực có một tập đoàn các giống ngô nếp địa phương và rút dòng được 26 dòng ngô nếp tự phối đời S7 Đây là nguồn vật liệu khởi đầu quý giá phục vụ công tác chọn tạo giống ngô nếp lai sau này [5]

Có thể nhận thấy trong vòng 20 năm qua diện tích trồng ngô của Việt Nam có sự thay đổi nhanh về diện tích, năng suất và cơ cấu bộ giống, tuy nhiên diện tích trồng nhóm ngô thực phẩn chất lượng cao nói chung và ngô nếp nói riêng còn hạn chế

2.2 Vai trò và giá trị sử dụng của cây ngô

2.2.1 Chất lượng dinh dưỡng của hạt ngô

Ngô có thành phần hoá học, về cơ bản giống các loại hạt ngũ cốc khác

Cụ thể là hạt ngô chứa nhiều tinh bột (trên 70%) và khoảng trên dưới 10% protein Do vậy, khi phân tích chi tiết sẽ thấy ngô có những đặc tính riêng 2.2.1.1 Protein

Hàm lượng protein trong ngô thay đổi theo giống và điều kiện trồng trọt Trong số 4 loài phụ của ngô, ngô răng ngựa, ngô đá, ngô bột và ngô nổ thì ngô nổ và ngô đá thuộc loài giàu protein nhất Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy nhiều biện pháp trồng trọt có thể làm tăng lượng chứa protein trong hạt ngô, đặc biệt là phun đạm vào thời kỳ sau trỗ cờ, có mối tương quan nghịch giữa kích thước hạt ngô và hàm lượng protein trong hạt

Các nhóm protein khác nhau trong hạt ngô là vấn đề được nhiều nhà canh tác, di truyền, chọn giống quan tâm vì chất lượng protein dự trữ trong hạt ngô được chia thành 3 nhóm theo tính tan Protein tan trong nước gọi là albumin, tan trong NaCl 10% gọi là globulin, tan trong ethanol 70% gọi là prolamin (zein), tan trong kiềm 0,2% gọi là glutelin [59]

2.2.1.2 Glucid

Tinh bột chiếm 70% trong hạt ngô, thông thường thành phần chủ yếu là amylose amylopectin giống như các loại tinh bột khác So với các loại ngũ cốc khác thành phần glucid ngô có nhiều thay đổi hơn Glucid chủ yếu trong hạt ngô là tinh bột Trong tinh bột amylose chiếm 25 - 28%, có khi tới 50 - 80% ở ngô giàu amylose Ngô nếp hầu như không có amylose Ngô đường chứa ít tinh bột nhưng nhiều saccarose và phytoglucogen [54]

2.2.1.3 Lipid

Ngô là một trong những loại hạt cốc chứa nhiều Lipid, khoảng 3-7% tính theo chất khô Hàm lượng Lipid thay đổi theo giống và điều kiện ngoại cảnh lúc làm hạt Khoảng 50-80% Lipid của hạt ngô nằm ở phôi Vì thế phôi

là nguyên liệu để ép dầu [38]

Lipid ngô chứa nhiều linoleic acid (59%) cho nên dầu ngô có giá trị dinh dưỡng cao Chỉ số iod của Lipid ngô vào khoảng 111-151mg/100g [50]

Trong Lipid ngô chứa một ít chất sáp Hàm lượng Tocophenol (Vitamin E) trong ngô khoảng 0,03-0,33% Tỷ lệ caroten trong dầu ngô khoảng 1-4ppm, còn Xantophill chiếm 10-30ppm Các chất màu này liên kết với protein nội nhũ ở vùng sừng, chất màu cơ bản của ngô vàng là β-caroten là tiền thân của Vitamin A và là nguồn gốc gây màu vàng ở bò sữa hay ở cơ thể gia súc Lutein và Zeaxanthin tham gia tạo màu lòng đỏ trứng gà và màu của da gà Carotenoid ngô vàng bị mất dần trong quá trình bảo quản Nhiệt độ và ẩm độ làm tăng nhanh quá trình này [29]

Vitamin hào tan trong nước chủ yếu là Thiamin, Riboflavin, Niacin Niacin trong hạt cốc thường ở dạng liên kết Để thoả m2n nhu cầu những Vitamin này người ta thường bổ sung niacin, pentotenic acid, riboflavin và B12 vào thức ăn giàu ngô

Ngô chứa khoảng 1,3% chất khoáng, trong đó 80% chất khoáng nằm ở phôi Ngô chứa ít canxi nhưng nhiều Kali và Phospho Ngoài ra còn có một ít các nguyên tố sắt, đồng, magie và kẽm Ngô là thức ăn cho nhiều loại gia súc, gia cầm cho nên cần kiểm tra để bổ sung

2.2.2 Giá trị sử dụng của cây ngô

Ngô cùng với lúa mì và lúa nước là 3 cây lương thực quan trọng nhất trên thế giới Cho đến giữa những năm 90 của thế kỷ 20, ngô còn xếp thứ 3 về

năng suất và sản lượng, những năm gần đây cây ngô vượt lên đứng đầu về năng suất và sản lượng Nguyên nhân chính dẫn đến việc tăng nhanh năng suất và sản lượng ngô trên thế giới trong thời gian qua trước hết là do đời sống kinh tế toàn cầu có sự tăng trưởng mạnh mẽ, từ đó nhu cầu các sản phẩm từ ngô cũng tăng lên theo Nhưng quan trọng hơn là những năm gần đây khoa học công nghệ trong nghiên cứu chọn tạo giống và phát triển sản xuất ngô đ2

đạt được những thành tựu đáng ghi nhận

Cây ngô được trồng trên khắp thế giới và có vai trò quan trọng trong nền kinh tế

* Ngô làm lương thực cho con người

Ngô là cây lương thực nuôi sống gần 1/3 dân số thế giới, tất cả các nước nói chung đều dùng ngô làm lương thực ở mức độ khác nhau, toàn thế giới sử dụng 21% sản lượng ngô làm lương thực cho con người Các nước Đông Nam Phi 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 ctv, 1997) [11]

* Ngô làm thức ăn trong chăn nuôi

Ngô là nguồn thức ăn cho gia súc quan trọng nhất hiện nay, chiếm hầu như 70% chất tinh trong thức ăn tổng hợp Ngoài ra cây ngô còn dùng làm thức ăn xanh hoặc ủ chua lý tưởng cho đại gia súc, đặc biệt cho bò sữa Khi

đời sống của người dân phát triển thì nhu cầu thịt, trứng, sữa và các sản phẩm chăn nuôi khác ngày càng tăng do đó đòi hỏi sản lượng ngô ngày càng lớn

* Ngô được dùng làm thực phẩm và thuốc chữa bệnh

Dùng ngô bao tử làm rau cao cấp vì có hàm lượng dinh dưỡng cao (Bảng 2.3) Các loại ngô nếp, ngô nù, ngô đường dùng để ăn tươi (luộc, nướng) hoặc đóng hộp xuất khẩu Ngô có thể chế biến các món ăn và các bài thuốc có tác dụng tốt cho sức khoẻ chống suy dinh dưỡng và trị bệnh Nhiều tài liệu cho thấy ngô có lợi cho hệ tiêu hoá, tim mạch, sinh dục, chống oxy

hoá, l2o hoá, ung thư (Phó Đức Thuần, 2002) [9]

Bảng 2.3 Giá trị dinh dưỡng của ngô rau và một số rau khác

Với ngô nếp, nhờ tinh bột có tính chất đặc biệt, chủ yếu là aminopectin,

đồng thời có giá trị dinh dưỡng cao, giàu lizin và triptophan, từ lâu nó đ2 là nguồn lương thực quý của đồng bào nhiều vùng dân tộc ở vùng Đông Nam á

và là nguyên liệu quí cho công nghiệp đặc biệt là công nghiệp dệt và công nghiệp thực phẩm Gần đây, vai trò của ngô nếp càng được nâng lên nhờ những thành tựu trong việc nghiên cứu chọn tạo và mở rộng những giống lai

cho năng suất khá cao mà vẫn giữ được chất lượng đặc biệt của nó

2.3 Cơ sở khoa học của đề tài

2.3.1 Ưu thế lai (ƯTL) và ứng dụng trong chọn tạo giống ngô

2.3.1.1 Khái niệm về ưu thế lai

Ưu thế lai là hiện tượng di truyền, trong đó con lai biểu hiện tăng sức sống mạnh hơn, sinh trưởng phát triển nhanh, tăng năng suất chất lượng và khả năng chống chịu cao hơn hẳn so với bố mẹ Hiện tượng ưu thế lai tăng sức sống ở con lai đ2 được Koelreuter miêu tả đầu tiên vào năm 1776, khi tiến hành lai các cây trồng thuộc chi Nicotiana, Dianthus, Verbascum, Mirabilis và Datura với nhau (Stuber, 1994) [59] Năm 1876, Charles Darwin người đầu tiên đ2 đưa ra lý thuyết đầu tiên về ưu thế lai Sau đó vào năm 1877, Charles Darwin sau khi làm thí nghiệm so sánh hai dạng ngô tự thụ và giao phối đ2 đi 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 Miranda, 1988) [47], trong khi

đó William James Beal đ2 thực hiện lai có kiểm soát giữa các giống ngô, ông thu được năng suất cao vượt so với bố mẹ 15%

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, 1922 con lai F1 của ngô có độ lớn hạt tăng hơn bố mẹ 11,1%, đường kính thân tăng 48%, chiều cao cây tăng 30 - 50% ngoài ra diện tích lá, chiều dài cờ ở tổ hợp lai thường lớn hơn bố mẹ

- Ưu thế lai về năng suất: Được 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 đơn giữa dòng có thể đạt 193% - 263% so với năng suất trung bình của bố mẹ (Trần Hồng Uy, 1985) [21]

- Ưu thế lai về tính thích ứng: Biểu hiện qua khả năng chống chịu với

điều 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 đổi quá trình sinh lý, sinh hoá, trao đổi trong cơ thể

Mặc dầu cho đến nay, có khá nhiều giả thuyết đưa ra nhằm giải thích hiện tượng ƯTL, song chưa có giả thuyết nào giải thích được toàn diện các mặt của hiện tượng này Hai giả thuyết được chấp nhận rộng nhất là thuyết trội và thuyết siêu trội

+ Giả thuyết về tính trội: Các tính trạng trội hình thành trong quá trình tiến hoá của sinh vật để phù hợp với điều kiện ngoại cảnh Những gen tác động có lợi cho quá trình phát triển có thể trở thành gen trội hoặc bán trội, còn những gen gây tác động bất lợi có thể trở thành các gen lặn Các gen trội có thể kìm h2m tác động gây hại của các alen tương ứng cùng locus trên nhiễm sắc thể tương đồng hoặc tương tác bổ trợ giữa các gen trội để hình thành tính trạng biểu hiện ƯTL

+ Thuyết siêu trội: Giải thích hiện tượng ƯTL bằng tương tác của các alen cùng một locus trong trạng thái dị hợp tử Trong trạng thái dị hợp tử, con lai

có sức sống mạnh và năng suất cao hơn các dạng đồng hợp tử trội và lặn của

2.3.1.2 Phương pháp xác định ưu thế lai

Để xác định ƯTL ở con lai F1, người ta căn cứ vào số liệu đo đếm được

từ thí nghiệm của con lai và bố mẹ của chúng ƯTL của con lai F1 được tính dựa trên cơ sở so sánh giá trị trung bình của bố mẹ hoặc với bố mẹ cao nhất, hoặc với giống đối chứng

2.3.1.3 ứng dụng ưu thế lai trong sản xuất ngô

Ưu thế lai đóng vai trò to lớn trong sản xuất nói chung và sản xuất nông nghiệp nói riêng Năm 1876, Charles Darwin là người đầu tiên đưa ra lý thuyết về ưu thế lai nhưng đến năm 1909, H Shull mới bắt đầu công tác chọn tạo giống ngô lai Ưu thế lai thể hiện qua con lai F1 và biểu hiện ưu thế lai

này phụ thuộc vào các dạng bố mẹ, vì vậy cần những giải pháp cụ thể cho từng giai đoạn Năm 1917 khi Jones đ2 đưa ra phương pháp sản xuất hạt lai kép nhằm hạ giá thành sản phẩm và ngay năm thử nghiệm đầu tiên (năm 1920) đ2 được nhanh chóng chấp nhận Mặt khác trong các loại giống cây trồng của con người ngô là cây cho ưu thế lai cao nhất Các giống lai đơn đầu tiên được thử nghiệm năm 1960 đ2 chinh phục loài người bởi năng suất cao và

độ đồng đều mặc dù giá thành hạt giống đắt

Việt Nam có định hướng phát triển ngô lai tương đối sớm và bước đầu mang lại thành công Năm 1990 diện tích trồng ngô lai ban đầu chỉ chiếm 5

ha nhưng đến năm 2003 là 909,80 ha (Tổng cục thống kê, 2003) [16] Ngoài việc tăng về diện tích thì ngô lai ngày càng phát triển mạnh mẽ và ưu thế lai

đ2 thể hiện hầu hết các tính trạng của tổ hợp lai trong đó tính trạng năng suất thể hiện rõ rệt, quan trọng nhất ban đầu năng suất chỉ 0,1% năm 1990 tăng lên 40% vào năm 1996 và 73% năm 2002 (Niên giám thống kê, 2002) [15], vì thế Việt Nam trở thành nước có tốc độ phát triển rất nhanh trong lịch sử ngô lai thế giới

2.3.2 Dòng thuần và phương pháp tạo dòng thuần

* Khái niệm dòng 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 như: cao cây, chiều cao đóng bắp, năng suất và màu hạt Khởi đầu của một chương trình tạo giống ngô ƯTL là việc tạo dòng thuần Dòng thuần được tạo ra bằng phương pháp tự phối cưỡng bức, theo Charles Darwin, tự phối sẽ làm giảm sức sống của cây Theo G.Shull [52], khi thụ phấn cưỡng bức ở ngô để thu dòng thuần, ông đ2 kết luận năng suất ở cây ngô đ2 giảm đi nhanh chóng và ngay ở thế hệ thứ ba của tự phối năng suất trung bình giảm đi 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 đồng hợp tử với tỷ lệ cao ở nhiều đặc trưng di truyền Qua nghiên cứu cho thấy đến thế hệ thứ năm chiều cao cây sẽ ổn định, còn đến thế hệ hai mươi thì năng suất mới ổn định (Trần

Tú Ngà, 1990) [7] Dòng thuần được tạo bằng phương pháp tự phối cưỡng bức (Shull, 1904), năm 1974 Stringfield đề nghị phương pháp tạo dòng rộng còn gọi là phương pháp tạo dòng fullsib, nhằm làm giảm mức độ suy thoái do tự phối gây ra kéo dài thời gian chọn lọc dòng

Các nghiên cứu của Shull (1908, 1909) [56], [57] đ2 chỉ ra rằng; khi tiến hành quá trình tự thụ ở ngô để tạo dòng thuần thì xảy ra sự suy giảm sức sống và năng suất, nhưng sự suy giảm này được phục hồi hoàn toàn khi lai hai dòng với nhau Về sau phương pháp này đ2 trở thành phương pháp chuẩn trong chương trình tạo giống ngô lai (Crow, 1998) [35] Hiện nay phương pháp tự phối là một trong những phương pháp chủ yếu được rất nhiều nước trên thế giới sử dụng vì các dòng tạo ra được lai thành những giống ngô lai cho năng suất cao hơn các giống hiện trồng Mặt khác các dòng thuần có khả năng kết hợp cao hơn so với các phương pháp khác, nó được thể hiện ưu thế lai cao ở các tổ hợp lai

*Nguyên liệu ban đầu cho tạo dòng

Trong công tác tạo giống cây trồng nói chung và tạo giống ngô nói riêng, việc chọn nguồn nguyên liệu ban đầu có ý nghĩa quyết định đối với sự thành công của chương trình Nếu chọn được nguồn nguyên liệu tốt, phù hợp thì quá trình tạo giống sẽ nhanh và đạt hiệu quả cao (A.R Hallauer, 1990) [48] Tuy nhiên, việc tạo dòng thuần từ các giống thụ phấn tự do cho kết quả rất thấp, phần lớn các dòng tạo ra có sức sống suy giảm mạnh, năng suất thấp Xu hướng chính hiện nay là sử dụng nguồn nguyên liệu đ2 qua cải tạo chọn lọc, các giống lai thương mại, các quần thể tổng hợp từ các nguồn có khả năng kết hợp cao và ở cùng nhóm ƯTL (A.R Hallauer, 1981; S.K Vasal et al., 1999; Ngô Hữu Tình, 1999) [46],[61],[12] Một trong những tiến bộ của chương

trình phát triển giống ngô lai ở Việt Nam trong thời gian qua chính là việc chọn được nguồn nguyên liệu ban đầu phù hợp cho việc tạo dòng thuần là các giống ngô lai ưu tú (Ngô Hữu Tình, Phan Xuân Hào, 2005) [14] Với các giống ngô nếp, cho đến nay các giống TPTD do cải tiến được dùng trong sản xuất là chưa đáng kể, các giống nếp lai lại càng ít hơn Hiện nay mới chỉ có một ít giống TPTD có nền di truyền rộng và vài giống lai giữa giống đang phổ biến trong sản xuất Như vậy, có thể thấy, nguồn nguyên liệu ban đầu để tạo dòng thuần cho chương trình tạo giống ngô nếp lai ở Việt Nam là rất hạn chế Song ta lại có một tập đoàn ngô nếp địa phương rất phong phú, đa dạng về màu sắc hạt, vùng sinh thái, thời gian sinh trưởng, các đặc điểm hình thái rất khác nhau Có thể đấy là những nguồn nguyên liệu tốt để chúng ta khai thác cho chương trình tạo giống ngô nếp lai

* Phương pháp tạo dòng thuần

Một số phương pháp tạo dòng thuần đ2 được các nhà khoa học (G.F Sprague và S.A Eberhart, 1955; CIMMYT, 1990; R.J Saikumar, 1999) [58], [32], [55] đề xuất sử dụng như: Phương pháp chuẩn (Standard method), phương pháp Sib (cận phối) hoặc Fullsib (cận phối giữa anh em đồng máu), phương pháp hồi giao (backcroos-BC), phương pháp tạo đơn bội (Haploid breeding)

Trong quá trình tạo giống ngô lai việc tạo dòng thuần có ý nghĩa rất quan trọng đối với các nhà chọn tạo giống Dòng thuần là công việc đầu tiên của quá trình chọn tạo giống ngô phải trải qua 3 giai đoạn: chọn tạo dòng thuần, đánh giá KNKH đồng thời chọn các tổ hợp lai ưu tú và thử nghiệm các tổ hợp lai ưu tú

Ngô là cây giao phấn điển hình, bản thân cây ngô là một thể dị hợp tử mang kiểu gen dị hợp, ở kiểu gen dị hợp tử cây ngô đ2 biểu hiện ưu thế lai Mặt khác muốn có ưu thế lai cao hơn nữa phải tạo các dòng thuần có kiểu gen

đồng hợp tử để tạo con lai mang kiểu gen dị hợp

mà các phương pháp khác không tạo được

2.4 Các kết quả về chọn tạo ngô nếp

Ngô nếp (Zeamays L.subsp Ceratina Kulesh), là một trong những loài phụ chính của loài Zeamays L Tinh bột của ngô nếp chứa gần như 100% amylopectin trong khi ngô thường chỉ chứa 75% amylopectin và 25% amylosa Đặc tính của ngô nếp được qui định bởi đơn gen lặn, đó là gen wx Gen wx là gen lấn át gen khác để tạo tinh bột dạng nhỏ (Peter Thompson, 2005) [53] Theo Fergason, Garwood, Creech và Hallauer [43], [44], [49], thì gen wx nằm ở locus 5S-56 có biểu hiện của gen opaque, do vậy hạt ngô nếp cũng giàu lysin, triptophan và protein Một số thực nghiệm ở Mỹ đ2 chỉ ra rằng, bò đực non lớn nhanh hơn khi được nuôi bằng ngô nếp [60] Nguyên nhân dẫn đến hiệu quả trên là do trong ngô nếp có hàm lượng các axit amin

không thay thế như lysin và triptophan cao (Grawood, 1972 ; James L Brewbaker, 1998) [44], [51]

Ngô nếp được dùng vào các mục đích khác nhau như ăn tươi, đóng hộp, chế biến tinh bột v.v ở Mỹ và các nước đang phát triển, phần lớn sản lượng ngô nếp được sử dụng để chế biến tinh bột Người ta chế biến tinh bột bằng cách xay ướt để dùng trong công nghiệp chế biến thực phẩm, sữa ngô, keo dán, chất hồ dính, công nghiệp dệt, công nghiệp giấy, chế siro v.v Phạm vi

sử dụng tinh bột ngô nếp ngày một phát triển nhờ những tính chất đặc biệt của

nó (James L Brewbaker, 1998) [51]

Cây ngô nếp đem lại hiệu quả cao cho sản suất vừa có thể làm lương thực, làm ngô quà do vậy tại nhiều vùng sản xuất ngô nếp được ưu tiên phát triển với ngô ngọt, ngô rau Thực tế cho thấy các loại ngô nếp, ngô thực phẩm

là loại cây trồng mang lại hiệu quả kinh tế cao, có thể trồng gối vụ, rải vụ và không chịu áp lực bởi thời vụ, hiệu quả cao và nhu cầu tiêu dùng x2 hội còn nhiều Diện tích trồng ngô nếp không ngừng tăng nhanh trong thời gian qua

đặc biệt là ở vùng đồng bằng ven đô thị Nguyên nhân chính là do các giống ngô nếp đáp ứng được nhu cầu luân canh tăng vụ trong cơ cấu nông nghiệp hiện nay, nhưng quan trọng hơn là do nhu cầu của x2 hội ngày một tăng đối với sản phẩm này Hiện nay, ngô nếp được trồng tại tất cả các vùng trồng ngô Việt Nam và được phân làm hai nhóm :

+ Nhóm ngô nếp địa phương : Đây là những giống ngô được các hộ nông dân trồng từ rất lâu, nhiều giống trở thành sản phẩm đặc biệt của địa phương như giống ngô nếp Cồn Hến (Huế), ngô tím của người Thái (Sơn La)… nhóm giống này được các hộ nông dân tự để giống, chất lượng cao, thơm ngon nhưng thường bị lẫn tạp, có xu hướng mất dần khi các giống ngô mới có năng suất cao được đưa vào trồng thay thế

+ Nhóm ngô nếp mới : Là những giống được chọn tạo phục tráng hiện

được các công ty giống sản xuất và cung cấp, đây là những giống ngắn ngày,

thời gian sinh trưởng từ 70 - 80 ngày, bao gồm : VN2 (Viện nghiên cứu ngô), MX2, MX4 (Cty CP giống cây trồng miền Nam) và nếp Nự (N1 - Viện KHNN miền Nam - Cty Lương Nông) các giống này cho năng suất khá cao,

có thể đạt từ 30 - 45 tạ/ha, thu bắp tươi từ 7 - 8 tấn/ha ; khả năng chống chịu khá (hạn, chua phèn, đổ), ít nhiễm sâu bệnh Nhu cầu về giống ngô nếp lai còn rất lớn, rất cần có bộ giống ngô nếp mới để đáp ứng đòi hỏi của các hộ nông dân trồng ngô

2.4.1 Kết quả nghiên cứu nguồn gen

+ Thu thập, đánh giá và bảo tồn giống ngô nếp địa phương tại các tỉnh miền núi Tây Bắc đ2 được các nhà nghiên cứu Trường Đại học Nông Nghiệp I thực hiện từ năm 2000 đến 2005 Kết quả điều tra thu thập các giống ngô ở một số vùng tại khu vực Điện Biên do Vũ Văn Liết và cộng sự đ2 thu nhập

được 20 giống ngô trong đó có 13 mẫu giống ngô nếp Năm 2004, Bộ môn Cây lương thực khoa Nông học đ2 thu thập được 10 mẫu ngô nếp tại Sơn La

và 20 mẫu ngô nếp tại Cộng hoà dân chủ nhân dân Lào Kết quả của hai đợt khảo sát cho thấy nguồn gen (giống) cây ngô tại các vùng miền núi huyện

Điện Biên nói riêng, vùng miền núi phía Bắc và miền Trung Việt Nam còn nhiều, đa dạng và phong phú Vì vậy chúng ta cần thiết phải tiến hành thu thập, bảo tồn, phân loại, đánh giá chúng để phục vụ cho công tác chọn tạo giống mới, đặc biệt là chọn tạo các giống ngô nếp lai cho các vùng trồng ngô hàng hoá, vùng đồng bằng và các giống ngô canh tác nhờ nước trời tại các tỉnh miền núi phía Bắc và miền Trung Việt Nam

+ Duy trì bảo tồn những giống ngô nếp địa phương chất lượng cao được nhiều cơ quan nghiên cứu trong nước và các nhà khoa học quan tâm PGS.TS Trần Văn Minh, 2006, đ2 cùng các cộng sự tiến hành phục tráng và bảo tồn thành công giống ngô nếp Cồn Hến của Thừa Thiên Huế Sau 5 năm nghiên cứu, nhóm tác giả đ2 phục tráng thành công giống ngô nếp Cồn Hến, giữ được

đặc điểm bản chất quý hiếm của giống và bảo vệ giống ngô nếp quý hiếm

trồng tại miền Trung Việt Nam

2.4.2 Kết quả chọn tạo và sử dụng ngô nếp

+ Kết quả chọn tạo ngô nếp : Do nhu cầu giống ngô nếp cần nhiều, hiện nay tại các viện nghiên cứu, trường Đại học, nhiều nhà nghiên cứu đ2 tập trung vào việc tạo dòng, lai tạo thử nghiệm các giống ngô nếp lai

- Nhóm nghiên cứu trường Đại học Nông nghiệp I trong giai đoạn 2003-2005, được sự hỗ trợ của đề tài chọn tạo các giống ngô đường, ngô nếp phục vụ sản xuất (Đề tài cấp bộ, m2 số B- 2004 - 32 - 89) Nhóm nghiên cứu

đ2 lai thử khả năng kết hợp của 50 tổ hợp lai, từ kết quả lai tạo đ2 chọn được các tổ hợp ngô nếp lai ưu tú : N8 x N11, N4 x N8, N11 x N14 và N2 x N12 Các tổ hợp lai có các đặc điểm tốt như : Thời gian sinh trưởng ngắn, trồng thu lấy bắp luộc khoảng 75 - 80 ngày, thu lấy hạt từ 95 - 105 ngày Các tổ hợp ngô nếp lai có màu hạt trắng, dẻo, ăn ngon, năng suất hạt đạt 40 - 45 tạ/ha cao hơn giống ngô nếp tổng hợp VN2 một cách chắc chắn

- Tại viện nghiên cứu ngô các nhà chọn tạo giống đ2 chọn được một số

tổ hợp ngô nếp lai ưu tú làm nguyên liệu chọn tạo giống ngô nếp lai trong thời gian tới

+ Nhu cầu về ngô nếp ngoài sản xuất còn rất lớn Theo tác giả Phan Xuân Hào (Viện nghiên cứu ngô) hàng năm các công ty sản xuất hạt giống lớn như công ty cổ phần giống cây trồng miền Nam, công ty Lương nông, công ty Nông tín, công ty cổ phần giống cây trồng Trung ương cung cấp cho thị trường khoảng 1500 tấn giống, trong đó chủ yếu là các giống thụ phấn tự

do, một số giống ngô nếp lai nhập vào Việt Nam giá bán rất cao Chẳng hạn, ngô nếp Wax 44 của công ty Syngenta và giống 286 của công ty Đông Tây giá bán tới 140.000 đến 160.000 đ/kg hạt giống Tuy nhiên do hiệu quả kinh tế cao nên vẫn được người sản xuất chấp nhận

Năm 2002 và 2003, công ty Cổ phần Giống cây trồng miền Nam đ2 tiến hành khảo nghiệm giống MX2 và MX4 khắp toàn quốc Đây là 2 giống bắp

nếp có thời gian sinh trưởng ngắn, chống sâu bệnh tốt, có bộ rễ chân kiềng khoẻ, thân đứng, chống đổ ng2 tốt, có thể trồng quanh năm và thích hợp với nhiều vùng sinh thái trên toàn quốc Qua các điểm trình diễn bà con nông dân

đánh giá cao phẩm chất của 2 giống này như: Dẻo, ngọt, thơm đặc trưng, năng suất bắp tươi cao (trung bình 8,86 tấn/ha đ2 lột vỏ), bắp loại 1 cao (85%), bắp

được đánh giá hơn hẳn các giống địa phương

Giống ngô nếp VN6 do tác giả Phan Xuân Hào và cộng tác viên- Viện nghiên cứu Ngô Quốc gia chọn từ tập đoàn ngô nếp của CIMMYT, được đưa vào khảo nghiệm và sản xuất thử tại duyên hải miền Trung từ vụ Đông Xuân

2003 Là giống ngô nếp tổng hợp có triển vọng cho sản xuất trong vùng VN6

có thời gian sinh trưởng từ 92-95 ngày (vụ Đông Xuân), 85-88 ngày (vụ Hè Thu), nếu ăn tươi chỉ sau gieo 62-65 ngày, năng suất từ 45-49 tạ/ha, thâm canh đạt 58 tạ/ha, phẩm chất tốt, bắp dài, ít nhiễm bệnh khô vằn, ít nhiễm bệnh thối thân, chống đổ khá tốt, chịu hạn khá, thích hợp trên đất nhẹ, dễ thoát nước, gieo trồng trong vụ Đông Xuân, Hè, Hè Thu

Theo số liệu của Viện nghiên cứu Ngô, vụ Xuân 2006 đ2 tiến hành khảo sát 101 tổ hợp ngô nếp lai Trong 101 tổ hợp lai có 6 tổ hợp lai có triển vọng nhất là: HN1 x HN6, HN15 x HN5, HN6 x HN8 (NL2), HN10 x HN2, HN1 x HN6 (NL1), HN6 x HN17, các tổ hợp lai này có thời gian sinh trưởng ngắn 93- 98 ngày tương đương với đối chứng VN2 và VN6, dài hơn đối chứng WAX-44 từ 1- 6 ngày, chiều cao cây và chiều cao đóng bắp thấp (cây cao từ 149,5- 179,2 cm; 63,1- 95,1 cm), ít nhiễm sâu bệnh, năng suất bắp tươi và bắp khô đều vượt đối chứng một cách rõ rệt, 6 tổ hợp lai trên đều có năng suất đạt trên 60 tạ/ha khô và 130 tạ/ha bắp tươi Hiện nay, có 2 tổ hợp lai HN6 x HN8 (NL2) và HN1 x HN6 (NL1) đang được sản xuất giống để đưa đi thử nghiệm rộng

Có thể nhận thấy một xu hướng mới trong chọn giống ngô của Việt Nam là mở rộng phạm vi chọn giống, tập trung vào chọn tạo một số giống ngô

thực phẩm như ngô đường, ngô nếp, ngô rau làm đa dạng thị trường giống,

điều này giúp tăng hiệu quả sản xuất ngô và đáp ứng được các đòi hỏi của nền kinh tế Bên cạnh việc chọn giống mới, nghiên cứu quy trình sản xuất hạt giống, giảm giá bán giống ngô, tăng tỉ trọng ngô lai Việt Nam là một trong các nghiên cứu cần được ưu tiên

2.5 Sử dụng chỉ số chọn lọc trong quá trình đánh giá và chọn dòng ngô

Chỉ số chọn lọc (Selection Index - SELINDEX) là phương tiện nâng cao khả năng chọn những kiểu gen ưu tú của nhà tạo giống dựa trên cơ sở nhiều tính trạng Nó là một hàm số các giá trị kiểu hình của các tính trạng nghiên cứu: I = f (P1, P2,…, Pn) Vì các tính trạng có các đơn vị đo khác nhau nên cần chuẩn hóa chúng bằng công thức sau:

Giá trị kiểu hình – Giá trị chung

Biến sai chuẩn Nhiều nhà khoa học đ2 thiết lập chương trình máy tính để giúp các nhà tạo giống xác định được nhanh và chính xác chỉ số chọn lọc SELINDEX là một trong những chương trình đó Qua quá trình tính toán theo mục tiêu và cường độ của nhà chọn giống đối với từng tính trạng, SELINDEX sẽ cho ta chỉ số duy nhất tổng hợp các chỉ tiêu mong muốn gọi là chỉ số chọn lọc Chỉ

số càng nhỏ chứng tỏ kiểu gen càng gần với mẫu hình lý tưởng mà nhà chọn giống định trước và hy vọng sẽ đạt được qua chọn lọc Để làm được việc này, cần xác định mục tiêu và cường độ cho từng tính trạng Mục tiêu mà nhà chọn giống hy vọng đạt được qua chọn lọc, nó được tính bằng đơn vị biến sai chuẩn, và có giá trị từ -3 đến +3 Cường độ phản ánh tầm quan trọng tương đối của các tính trạng khác nhau sử dụng cho chọn lọc Vì vậy, nó thay đổi đối với từng tính trạng, phụ thuộc vào yêu cầu chọn giống Giá trị cường độ mà chương trình SELINDEX chấp nhận từ 0 đến 10

SELINDEX đ2 được sử dụng có hiệu quả trong việc chọn lọc giống cây trồng, đặc biệt trong các phương pháp chọn lọc gia đình ở ngô SELINDEX sẽ giúp chúng ta chọn được các kiểu gen và kiểu hình mong muốn một cách nhanh chóng và chính xác, loại trừ bớt những tiền kiến chủ quan của các nhà chọn lọc giống

3 Vật liệu, nội dung

và phương pháp nghiên cứu

3.1 Vật liệu, địa điểm và điều kiện nghiên cứu

3.1.1 Vật liệu nghiên cứu

Vật liệu thí nghiệm gồm 26 dòng ngô nếp tự phối đời cao và 12 tổ hợp lai:

Bảng 3.1 Các dòng ngô nếp tham gia thí nghiệm 1

Bảng 3.2 Các tổ hợp lai (THL) tham gia thí nghiệm 2

Vụ Xuân Hè: Khảo sát dòng được tiến hành tại khu đất thí nghiệm của

bộ môn Cây lương thực - khoa Nông học - Trường Đại học Nông nghiêp I -

đảm bảo độ ẩm đất là 70 - 80% Mỗi hàng gieo 21 hốc, mỗi hốc gieo 1 hạt sau

đó lấp đất 3 - 5 cm cho kín hạt ngô

Khoảng cách trồng: Hàng x Hàng: 70cm, Cây x Cây: 25cm

Mật độ 57.000 cây/ha

Sơ đồ thí nghiệm Dải bảo vệ

N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N10 N11 N12 N13 N14 N15 N16 N17 N18 N19 N20 N21 N22 N23 N24 N25 N26

Dải bảo vệ

Thí nghiệm 2: So sánh các tổ hợp lai

toàn ngẫu nhiên (CRD) với 3 lần nhắc lại Mỗi lần nhắc lại đ−ợc bố trí trên ô

có diện tích 10 m2