khảo sát và đánh giá khả năng kết hợp của một số dòng ngô đường tự phối tại gia lâm hà nội

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

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

-


 -

BÙI MINH TOÀN

KHẢO SÁT VÀ ðÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KẾT HỢP CỦA MỘT SỐ DÒNG NGÔ ðƯỜNG TỰ PHỐI

TẠI GIA LÂM - HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành : Di truyền và chọn giống cây trồng

Mã số : 60.62.05

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN THẾ HÙNG

HÀ NỘI - 2009

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của tôi Các số liệu kết quả nghiên cứu ñược nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng ñược công

bố trong bất kỳ một công trình khoa học nào khác

Tôi xin cam ñoan mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn sử dụng trong luận văn ñều ñược ghi

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Thế Hùng ñã tận tình hướng dẫn và tạo mọi ñiều kiện ñể tôi hoàn thành công trình nghiên cứu này

Nhân dịp này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô Viện ñào tạo sau ñại học, khoa Nông học, bộ môn Cây lương thực, bộ môn Di truyền và chọn giống cây trồng ñã tận tình giúp ñỡ và tạo ñiều kiện ñể tôi hoàn thành luận văn

Luận văn này ñược hoàn thành còn có sự giúp ñỡ tận tình của nhiều bạn bè, cùng với sự ñộng viên khuyến khích của gia ñình trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà N ội, ngày 9 tháng 9 năm 2009

Tác giả

Bùi Minh Toàn

2.1 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và Việt Nam 4 2.2 Một số nghiên cứu chọn tạo dòng thuần trên thế giới và Việt Nam 6

2.4 Nghiên cứu và sản xuất ngô ựường trên thế giới và Việt Nam 12

3 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28

4.1 Khảo sát một số dòng ngô ựường tự phối vụ Thu đông năm 2008 36 4.1.1 Tỷ lệ nảy mầm và thời gian các giai ựoạn sinh trưởng của các

4.1.2 đặc ựiểm hình thái cây của các dòng ngô tham gia thắ nghiệm 39

4.1.3 Diện tích lá, chỉ số diện tích là và chỉ số SPAD của các dòng ngô

4.1.4 ðặc trưng hình thái bông cờ và bắp của các dòng ngô tham gia

4.1.5 Khả năng chống chịu sâu bệnh và chống ñổ của các dòng ngô

4.1.6 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng tham

4.1.7 Kết quả chọn dòng theo chỉ số chọn lọc (Selindex) 55 4.2 Khảo sát khả năng sinh trưởng, phát triển và năng suất của các tổ

4.2.1 Khả năng nảy mầm và thời gian qua các giai ñoạn sinh trưởng

4.2.5 Chỉ tiêu chất lượng cảm quan và ñộ Brix của các THL tham gia

2.4 Màu sắc hạt và lõi của một số dạng ngô ựường 11 2.5 Diện tắch trồng ngô ựường trên thế giới và một số nước (1961-2006) 13 2.6 Giá trị xuất khẩu ngô ựường ựóng hộp của một số nước 14 3.1 Các dòng ngô ựường tự phối tham gia thắ nghiệm (vụ Thu đông 2008) 28 3.2 Các tổ hợp ngô ựường lai tham gia thắ nghiệm (vụ Xuân 2009) 29 4.1 Tỷ lệ nảy mầm và thời gian qua các giai ựoạn sinh trưởng của các

4.2 Một số ựặc ựiểm hình thái cây của các dòng ngô tham gia thắ nghiệm 40 4.3 Diện tắch lá và chỉ số diện tắch lá của các dòng ngô tham gia

4.4 Chỉ số SPAD của các dòng ngô tham gia thắ nghiệm 45 4.5 Một số chỉ tiêu về bông cờ của các dòng ngô tham gia thắ nghiệm 47 4.6 Một số ựặc trưng hình thái bắp của các dòng ngô tham gia thắ nghiệm 49 4.7 Khả năng chống chịu sâu bệnh và chống ựổ gãy của các dòng

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

4.9 Mối tương quan giữa các chỉ tiêu chọn lọc các dòng ngô ựường

4.11 Chỉ số chọn lọc và một số chỉ tiêu hình thái và năng suất của các

4.12 Tỷ lệ nảy mầm và thời gian qua các giai ñoạn sinh trưởng của các

4.13 Chiều cao cây, chiều cao ñóng bắp và số lá của các THL tham

4.14 Diện tích lá và chỉ số diện tích lá của các THL tham gia thí nghiệm 64 4.15 Chỉ số SPAD của các THL tham gia thí nghiệm 66 4.16 Khả năng chống chịu sâu bệnh và chống ñổ gãy của các THL

4.17 Chỉ tiêu chất lượng cảm quan và ñộ Brix của các THL tham gia

4.18 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các THL tham

4.20 Giá trị khả năng kết hợp chung của các dòng và của cây thử 74 4.21 Giá trị khả năng kết hợp riêng tính trạng NSBT của dòng và cây thử 77

1 MỞ ðẦU

1.1 ðặt vấn ñề

Ngô là nguồn lương thực quan trọng của con người và là nguồn thức ăn chính trong chăn nuôi Ngoài ra ngô còn ñược dùng làm thực phẩm sạch, giàu dinh dưỡng ñáp ứng cho tiêu thụ hàng ngày của con người Ở nước ta những năm gần ñây, diện tích ngô thay ñổi theo chiều hướng tích cực, năng suất ngô liên tục tăng nên sản lượng ngô cũng không ngừng tăng Năm 2000 nước ta

có diện tích trồng ngô là 730,2 ngàn hecta với năng suất trung bình là 27,5 tạ/ha, năm 2004 là 991,1 ngàn hecta với năng suất trung bình là 34,6 tạ/ha, ñến năm 2008, diện tích trồng ngô của nước ta là 1125,9 ngàn hecta với năng suất là 40,2 tạ/ha [20]

Ngày nay công nghiệp hoá ñang phát triển mạnh, quỹ ñất nông nghiệp bị thu hẹp do chuyển ñổi sang làm khu công nghiệp, nhà máy, phân xưởng vì vậy ñể ñảm bảo an ninh lương thực cho quốc gia, ñảm bảo thu nhập và ñời sống cho nông dân thì phải ñi theo hai hướng: thứ nhất, thâm canh ñể tăng năng suất ñối với các giống cây trồng hiện có; thứ hai, tăng hiệu quả kinh tế bằng cách ñưa các loại giống cây trồng mới có giá trị kinh tế cao vào sản xuất

Dưới những yêu cầu như vậy, các nhà khoa học ở Viện nghiên cứu, trường ðại học và các công ty không ngừng ñi sâu nghiên cứu, chọn tạo ra các giống cây trồng mới có năng suất và hiệu quả kinh tế cao Ngô ñường là một trong những giống cây trồng mới ñáp ứng ñược yêu cầu này

Ngô ñường có hàm lượng ñường cao và giàu dinh dưỡng như protein, chất béo, vitamin và các nguyên tố vi lượng nên trở thành một loại thực phẩm phổ biến và có giá trị Sản phẩm chính từ ngô ñường là: bắp tươi ñể luộc, bắp tươi cho chế biến ñông lạnh, bắp tươi chế biến kẹo ngô và làm sữa ngô rất giàu dinh dưỡng Ở nước ta, các giống ngô ñường ñược trồng phổ biến hiện

nay là các giống ngô nhập từ Thái Lan, Trung Quốc, Hàn Quốc và Mỹ, các giống ñược chọn tạo trong nước còn khá khiêm tốn Giá giống ngô ñường cao

và thay ñổi thất thường vì phụ thuộc vào hàng ngoại nhập, trung bình giá từ

350 – 500 ngàn ñồng/kg, nhưng có khi tăng lên tới 700 ngàn ñồng/kg, ñiều này gây trở ngại lớn cho sản xuất [43]

Về mặt nghiên cứu, ngô là một trong những ñối tượng nghiên cứu chính trong khoa học nông nghiệp thế giới Nó là ñối tượng thích hợp cho nghiên cứu di truyền học vì hai bộ phận hoa ñực và hoa cái dễ dàng nhận biết,

dễ cách ly, dễ khử ñực với thao tác bằng tay ñơn giản và nhanh chóng, có thể thực hiện rất nhiều kiểu lai khác nhau Rất nhiều công trình về di truyền học

ñã nghiên cứu thành công trên cây ngô như hiện tượng ña gen, hiện tượng ƯTL, di truyền tế bào chất…

Trong chọn tạo giống ngô lai thì công việc quan trọng và thường xuyên nhất là tạo dòng thuần (VLKð) ðể loại bỏ những dòng không có khả năng cho ƯTL và tìm ra những dòng thuần có KNKH cho ƯTL cao người ta dùng phương pháp thử KNKH thông qua các phép lai ñỉnh và lai luân giao Do thành công ñể tạo ra một tổ hợp lai tốt thường rất thấp, vì thế việc ñánh giá các VLKð (dòng thuần), sử dụng các phương pháp lai và ñánh giá con lai ñể tìm ra tổ hợp lai tốt nhất phục vụ cho nhu cầu sản xuất là hết sức cần thiết

Xuất phát từ những vấn ñề thực tiễn nêu trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu ñề tài:

“Khảo sát và ñánh giá khả năng kết hợp của một số dòng ngô ñường tự phối tại Gia Lâm - Hà Nội”

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

- Chọn ñược một số dòng ngô ñường ưu tú có khả năng kết hợp cao, nhằm phục vụ công tác lai tạo giống ngô mới

- Tạo ra ñược 1 - 2 tổ hợp lai tốt ñể tiếp tục ñánh giá và ñưa vào sản xuất

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài

ðây là công trình nghiên cứu và ứng dụng nhằm chọn lọc và xác ñịnh ñược các dòng ngô ñường ưu tú, có khả năng kết hợp tạo ưu thế lai cao, phục

vụ cho công tác chọn tạo giống ngô ñường lai trong nước

Kết quả nghiên cứu của ñề tài giúp nhà chọn giống ñịnh hướng và khai thác nguồn vật liệu bố mẹ trong phép lai, ñưa ra 1 – 2 tổ hợp ngô ñường lai tốt

và tiến hành khảo nghiệm ñể ñược công nhận giống

2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

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

2.1.1 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới

Ngành sản xuất ngô trên thế giới tăng liên tục từ ñầu thế kỷ XX ñến nay, nhất là trong hơn 40 năm gần ñây, ngô là cây trồng có tốc ñộ tăng trưởng về năng suất cao nhất trong các cây lương thực chủ yếu Vào năm 1961, năng suất ngô trung bình của thế giới chỉ ñạt chưa ñến 20 tạ/ha, năm 2004 ñã ñạt 49,9 tạ/ha Năm 2007, theo USDA, diện tích ngô ñã vượt qua lúa nước, với 157 triệu

ha, năng suất 4,9 tấn/ha và sản lượng ñạt kỷ lục 766,2 triệu tấn Với 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, diện tích là 153,7 triệu ha, năng suất 41 tạ/ha và sản lượng là 626,7 triệu tấn Còn lúa mỳ năm 1961 có diện tích là 200,88 triệu

ha, năng suất là 10,9 tạ/ha và sản lượng là 219,22 triệu tấn, vào năm 2007 các

số liệu tương ứng là 217,2 triệu ha, 28 tạ/ha và 603,6 triệu tấn [8]

Kết quả trên có ñược, trước hết là nhờ ứng dụng rộng rãi lý thuyết ƯTL trong chọn tạo giống, ñồng thời không ngừng cải thiện các biện pháp kỹ thuật canh tác ðặc biệt từ 10 năm trở lại ñây, cùng với những thành tựu mới trong chọn tạo giống lai nhờ kết hợp phương pháp truyền thống với công nghệ sinh học trong canh tác, cây ngô ñã góp phần ñưa sản lượng ngô thế giới vượt lên trên lúa mỳ và lúa nước Với 52% diện tích trồng ngô bằng giống ñược tạo ra nhờ công nghê sinh học, năng suất ngô năm 2005 của Mỹ ñạt hơn 10 tấn/ha trên diện tích 30 triệu ha Năm 2007, diện tích trồng ngô chuyển gen trên thế giới ñã ñạt 35,2 triệu ha, riêng ở Mỹ ñã chiếm 27,4 triệu ha, chiếm 73% trong tổng số hơn 37,5 triệu ha ngô của thế giới [8]

Bảng 2.1: Năng suất, diện tích và sản lượng ngô

trên thế giới giai ñoạn 1960 - 2008

Giai ñoạn Diện tích

(triệu ha)

Năn suất (tấn/ha)

Sản lượng (triệu tấn)

(Ngu ồn: FAOSTAT, USDA 2008)

2.1.2 Tình hình sản xuất ngô trong nước

Năng suất ngô ở Việt Nam những năm 1960 chỉ ñạt khoảng 1 tấn/ha, với diện tích trên 200 ngàn hecta ðến ñầu những năm 1980, năng suất cũng chỉ ñạt 1,1 tấn/ha và sản lượng ñạt hơn 400 ngàn tấn, do vẫn trồng các giống ñịa phương với kỹ thuật canh tác lạc hậu Từ những năm 1980, nhờ hợp tác với trung tâm cải lương ngô và lúa mỳ quốc tế (CIMMYT), nhiều giống ngô cải tiến ñã ñược ñưa vào trồng ở nước ta, góp phần nâng năng suất lên gần 1,5 tấn/ha vào ñầu những năm 1990 Tuy nhiên, ngành sản xuất ngô nước ta thực

sự có những bước tiến nhảy vọt là từ ñầu những năm 1990 ñến nay, gắn liền với việc không ngừng ñưa giống ngô lai mới ra sản xuất, ñồng thời cải thiện các biện pháp kỹ thuật canh tác theo ñòi hỏi của giống mới [8]

Năm 1991, diện tích trồng ngô lai chưa ñến 1% trên hơn 400 ngàn hecta trồng ngô Năm 2007, giống lai ñã chiếm khoảng 95% trong số hơn 1 triệu hecta Năng suất ngô nước ta tăng nhanh liên tục với tốc ñộ cao hơn trung bình thế giới trong suốt 20 năm qua Năm 1980, năng suất ngô nước ta chỉ bằng 34% so với trung bình thế giới (11/32 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) ðến năm 2007

ñã ñạt 81% (39,6/49 tạ/ha) so với năng suất trung bình chung của toàn thế giới

Năm 1994, sản lượng ngô Việt Nam vượt ngưỡng 1 triệu tấn, năm 2000 ñã vượt ngưỡng 2 triệu tấn và năm 2007 chúng ta ñã ñạt diện tích, năng suất và sản lượng cao nhất từ trước ñến nay: diện tích là 1.072.800 hecta, năng suất 39,6 tạ/ha và sản lượng ñạt trên 4 triệu tấn (Phan Xuân Hào, 2008)[8]

Bảng 2.2: Diện tích, năng suất và sản lượng ngô ở Việt Nam giai ñoạn

1960-2008

Năm 1961 1975 1990 1994 2000 2005 2007 2008* Diện tích

(1000ha) 229,2 267,0 432,0 534,6 730,2 1052,6 1072,8 1125,9 Năng suất

(tạ/ha) 11,4 10,5 15,5 21,4 25,1 36,0 39,6 40,2 Sản lượng

(1000tấn) 260,1 280,6 671,0 1143,9 2005,9 3787,1 4250,9 4531,2

(Ngu ồn: Phan Xuân Hào, 2008), * : Niên giám th ống kê

2.2 Một số nghiên cứu chọn tạo dòng thuần trên thế giới và Việt Nam

2.2.1 Nghiên cứu và sử dụng dòng ngô thuần trên thế giới

Trên thế giới có rất nhiều cơ quan, tổ chức nghiên cứu về cây ngô, trong ñó

cơ quan nghiên cứu ñóng vai trò quan trọng nhất trong công tác chọn tạo giống ngô ñó là Trung tâm Cải lương giống Ngô và Lúa mì Quốc tế (CIMMYT – Centro Internacional de Mejoramiento de Maiz Y Trigo) ñược thành lập năm

1966 tại Mexico Từ khi thành lập tới nay, CIMMYT ñã tạo ra một khối lượng lớn các dòng thuần ðây là nguồn vật liệu khởi ñầu cho công tác chọn tạo giống ngô

ñể cung cấp cho các cơ quan nghiên cứu ở các quốc gia trên khắp thế giới Thành công ñầu tiên là vào năm 1985, CIMMYT ñã ñưa ra 74 dòng nhiệt ñới (CML1 - CML74) và 65 dòng á nhiệt ñới (CML75 - CML 139) (CIMMYT, 1985) [51]

Năm 1992, các nhà nghiên cứu của CIMMYT tiếp tục cung cấp thêm tập

đồn gồm 99 dịng (CML140 - CML238), trong đĩ bao gồm 33 dịng QPM nhiệt đới (CML140 - CML172), 22 dịng QMP á nhiệt đới (CML 173 - CML194), 22 dịng cận nhiệt đới thấp (CML217 - CML238) Với mục tiêu phát triển các vật liệu mới phục vụ cho lai tạo giống, năm 2001, CIMMYT cơng bố tiếp một số dịng thuần (CML 476 - CML 487) cĩ thời gian sinh trưởng trung bình và chậm, thích ứng với vùng nhiệt đới, á nhiệt đới đã đáp ứng một phần nhu cầu của các nhà chọn tạo giống Năm 2005, CIMMYT lại giới thiệu thêm 14 dịng ngơ mới chọn tạo (CML498 - CML511) cĩ nhiều đặc điểm nơng sinh học quý phục vụ cho cơng tác chọn tạo giống ngơ lai phù hợp với mục đích kinh tế, thị hiếu của người tiêu dùng và điều kiện sinh thái mơi trường cũng như khả năng chống chịu tốt [51]

Từ các dịng thuần do CIMMYT cung cấp, kết hợp với các nguồn vật liệu sẵn cĩ, các nhà khoa học đã tiến hành lai tạo ra nhiều giống ngơ lai để cung cấp cho sản xuất

Chọn tạo dịng thuần và đánh giá KNKH là cơng việc thường xuyên diễn ra ở bất kỳ cơ sở chọn tạo giống cây trồng nào Từ năm 1985 CIMMYT

đã nghiên cứu KNKH của những nguồn gen và quần thể ngơ nhiệt đới trong

8 bộ lai luân giao Kết quả được cơng bố trong báo cáo tại hội thảo chọn tạo giống ngơ lai năm 1996 Báo cáo chỉ ra rằng các vật liệu được đánh giá cĩ KNKH cao là: Pool 30 và P48, P42 và P47, P43 và P44, P42 và Susan 1, P43, P23, P26, P49 và P20, Pool 21, Pool 22, P6, P69 và P70, PR7737 đây là các vật liệu cĩ KNKH cao về tính trạng năng suất cĩ thể sử dụng trong cơng tác chọn tạo giống ngơ lai mới [39]

Năm 1989, Debraeth S.C và Sarkar R đã tiến hành phân tích 9 dịng ngơ ưu tú khi lai luân giao cĩ KNKH cao đối với tính trạng năng suất, đường kính bắp, số hạt/hàng Ngồi nghiên cứu về khả năng kết hợp trên các tính

trạng năng suất và hình thái các tác giả còn ựánh giá mối quan hệ khả năng kết hợp với môi trường và khả năng chống chịu

Năm 1998, Prasad, Singhs và Paroda RS ựã khảo sát và ựánh giá các THL của 8 dòng ngô khi lai luân giao, kết quả là dòng CM500 có KNKH chung cao nhất ựối với hầu hết các tắnh trạng tham gia phân tắch, sau ựó ựến dòng CM105 và CM110 [40]

2.2.2 Nghiên cứu và sử dụng dòng ngô trong nước

Nhờ những tiến bộ trong kỹ thuật rút dòng kết hợp với nguồn vật liệu phong phú mà các nhà nghiên cứu ựã tạo ra ựược nhiều dòng ngô ưu tú Từ các dòng này, Viện nghiên cứu Ngô Việt Nam ựã tạo ra ựược hàng loạt các giống ngô lai phục vụ cho sản xuất như: LVN4, LVN10, LVN20Ầ Nguồn gen chắnh ựể tạo ra các giống ngô lai ựược nhập nội chủ yếu từ CIMMYT, các nước châu Á và đông Âu Hiện nay, Viện nghiên cứu Ngô Việt Nam ựã ựiều tra, thu thập, bảo tồn và phân loại 584 nguồn nguyên liệu, làm mới khoảng

180 nguồn, duy trì và nghiên cứu khoảng 6000 dòng/năm từ 584 nguồn dòng hiện có (Ngô Hữu Tình, 2006) [32]

Ở nước ta, các tác giả Nguyễn Hữu Phúc, Phan Xuân Hào ựã dùng phương pháp lai ựỉnh ựể ựánh giá KHKH của 7 dòng ngô thuần có cùng nguồn gốc (kắ hiệu từ K1 - K7) Kết quả cho thấy, các dòng có KNKH chung cao là K1,

K2, K7 Các THL giữa chúng có KNKH cao là: K1.2, K2.7, K1.7 và ngược lại Sáu THL ựỉnh giữa dòng chị em với cây thử cho năng suất cao là: K2.4 x T1 (72,72 tạ/ha); K1.2 x T1 (70,36 tạ/ha); K2.7 x T2 (73,57 tạ/ha); K1.6 x T2 (74,57 tạ/ha);

K1.7 x T2 (73,52 tạ/ha) và K4.7 x T2 (72,77 tạ/ha) Sáu THL dòng chị em K2.4,

K1.2, K2.7, K1.6, K4.7, K1.7 do có ựặc ựiểm hình thái mong muốn, năng suất cao và KNKH tốt nên có thể sử dụng thay thế dòng thuần trong sản xuất hạt giống mà vẫn ựảm bảo năng suất của con lai F1 cao Các tác giả Trần Hồng Uy, Trần Văn

Diễn, Mai Xuân Triệu cũng ựã dùng phương pháp lai ựỉnh ựể ựánh giá KNKH của các dòng thuần có nguồn gốc ựịa lắ khác nhau, có TGST trung bình và sớm

ựã chọn lọc ựược một số THL ựỉnh có triển vọng, có TGST tương ựương nhưng có năng suất cao hơn hẳn dòng ựối chứng, ựó là: IL90 x TSB2 (65,32 tạ/ha); ILTQ2 x 246/2649 (62,61 tạ/ha) Các dòng có KNKH chung cao như

IL90, ILBIG, ILTQ2 có thể sử dụng ngay vào việc tạo các giống tổng hợp, giống hỗn hợp Trong ựó, ựáng chú ý là ILTQ2 vừa có KHKH chung cao vừa có KNKH riêng với hai cây thử (Phan Xuân Hào, 2006) [7]

Theo báo cáo của Viện Nghiên cứu ngô, một số thành tựu về công tác nghiên cứu chọn tạo các dòng thuần là:

Duy trì và tiếp tục làm thuần, ựánh giá các tập ựoàn dòng hiện có Có khoảng trên 3000 dòng ựược phát triển từ trên 500 nguồn vật liệu khác nhau Các dòng ựược ựánh giá về các ựặc ựiểm nông sinh học, phân loại theo ựịnh hướng phục vụ cho công tác lai tạo

Phát triển dòng thuần bằng các phương pháp truyền thống song song với việc duy trì các dòng hiện có từ các vật liệu ưu tú, rút dòng từ các giống ngô thương mại, hàng năm trung bình có khoảng 30 vật liệu ựược rút dòng ựể tạo dòng thuần

Phát triển dòng bằng phương pháp nuôi cấy bao phấn, ựã nuôi cấy ựược

277 nguồn vật liệu, xác ựịnh ựược 66 nguồn có phản ứng cấu trúc phôi từ 1 Ờ 20% Tỷ lệ hình thành cấu trúc phôi là 4,4% Tỷ lệ cây tái sinh là 33% đã xác ựịnh ựược các dòng có khả năng tạo phôi và cây tái sinh cao là dòng C15, C40, C164 và C172 Lai thử 24 nguồn vật liệu xác ựịnh ựược 9 tổ hợp lai có khả năng tạo cấu trúc phôi cao (7,8%) và 4 tổ hợp lai có tỷ lệ tái sinh cây cao Tắnh ựến nay ựã tạo ựược 144 dòng thuần từ nuôi cấy bao phấn Có nhiều dòng ựã tham gia vào lai thử tạo tổ hợp lai [11]

Tại Trường đHNN Hà Nội, trong những năm vừa qua ựã tiến hành chọn tạo và tiếp tục làm thuần tập ựoàn dòng ngô: ngô tẻ, ngô nếp, ngô ựường và ngô

rau Thành quả đạt được cĩ 10/56 dịng ưu tú của Việt Nam trong 5 năm 2005) đã được cơng nhận (VN1, VN4, VN5, VN6, AV2, AV6, AV110, AV20, CLT2, CLT3, CLT4) Trong những năm tới, cơng tác chọn tạo, đánh giá và tiếp tục làm thuần các dịng ngơ vẫn được thực hiện nhằm cung cấp thêm cho tập đồn dịng ưu tú của Việt Nam phục vụ cho cơng tác tạo giống ngơ lai

(2001-2.3 ðặc điểm và phân loại ngơ đường

Ngơ thuộc họ hồ thảo Poacea, tộc Tripsaceae, chi Zea, cĩ tên khoa học là Zea mays (L.), bộ nhiễm sắc thể 2n = 20 Ngơ được chia thành 7 lồi

phụ là: ngơ bọc, ngơ nổ, ngơ bột, ngơ đường, ngơ răng ngựa, ngơ bán răng ngựa, ngơ đá rắn, ngơ nếp và ngơ đường bột Trong đĩ lồi phụ ngơ đường cĩ

tên khoa học là: Zea mays saccharata (Sturt.) [16]

Ngơ đường cĩ đặc điểm: mặt hạt hơi nhăn nheo, hơi đục, phơi tương đối lớn, nội nhũ sừng, trong cĩ nhiều hydratcarbon dễ tan (dextrin) Khi chín sữa hàm lượng đường trong hạt khoảng 10-20%, khi chín hồn tồn thì hàm lượng đường giảm dần [16]

Ngơ được trồng ở Bắc Mỹ từ năm 200 trước cơng nguyên Ngơ được sản xuất chủ yếu là làm thức ăn cho gia súc và được sử dụng vào mục đích cơng nghiệp như: ethanol, dầu ăn Ngược lại, ngơ đường được sản xuất cho

sự tiêu thụ của con người thơng qua các sản phẩm ăn tươi hoặc chế biến Thời gian chính xác mà ngơ đường xuất hiện thì khơng rõ ràng, tuy nhiên, ngơ đường được trồng bởi người da đỏ Mỹ và lần đầu tiên được thu thập bởi người Châu Âu vào những năm 1770 Giống đầu tiên là Papoon, giống này cĩ được do người Anh ðiêng Ironquois vào năm 1779 (website) [53]

Ngơ đường cĩ độ ngọt cao hơn ngơ bình thường, đây là loại đột biến lặn tại locus quy định tính ngọt của ngơ (su1: sugaru1, gen ngọt bình thường) ðột biến tính ngọt của ngơ tạo cho nội nhũ của hạt tích luỹ lượng đường gấp khoảng hai lần so với ngơ thường Gần đây, nhiều đột biến đã được ứng dụng

để nâng chất lượng ngọt của ngơ đường, đặc biệt là gen nhăn nheo (sh2:

shrunken2, gen siêu ngọt) và tăng cường ñộ ngọt (se: sugary enhanced) [58]

Dựa vào gen quy ñịnh tính ngọt của ngô ñường, người ta chia ra 3 nhóm chính:

Bảng 2.3: Phân nhóm ngô theo gen quy ñịnh tính ngọt

Tên loại ngô Hàm lượng ñường Cặp gen Nằm trên NST Ngô ngọt thông thường

(normal sugary) 5 – 10% gen lặn susu NST số 4 Ngô ngọt tăng cường

(sugary enhanced) 12 – 20% gen lặn sese NST số 4 Ngô siêu ngọt

(super/extra sweet) 20 – 30%

gen lặn sh2sh2 NST số 3

(Oregon State University) [58]

Dựa vào màu sắc người ta chia ngô ñường thành các nhóm [6]:

Bảng 2.4: Màu sắc hạt và lõi của một số dạng ngô ñường

Màu sắc

Hồng (ñỏ nhạt) Trắng var flavoduleis Korn

Hồng (ñỏ nhạt) Trắng var rubentiduleis Kiorn

Hạt trong với vạch ñỏ - var atratoduleis Kulesh et Kozhuh Hạt trên bắp có nhiều màu - var varioduleiss Korn

Ngu ồn: Cây ngô, Cao ðắc ðiểm [6]

Màu sắc của hạt ngô ñường khá ña dạng, tuy nhiên thị hiếu của người tiêu dùng thiên về hạt có màu vàng, vàng nhạt

Khi trồng ngô ñường ta phải trồng cách ly với các loại ngô khác vì một

lý do tính ngọt của ngô là do gen lặn quy ñịnh, vì thế cho nên tính ngọt chỉ biểu hiện khi cặp gen su, se hoặc sh2 ở dạng ñồng hợp tử Khi một giống ngô ñường nào ñó mà nhận phấn từ giống ngô khác không có gen se, su hoặc sh2 thì cặp alen tại locus ñột biến ở dạng dị hợp tử, như thế ngô sẽ không có tính ngọt Ta thấy alen se và su ñột biến tại cùng 1 locus trên NST số 4, vì thế hai giống ngô có gen se và su có thể trồng gần nhau mà ngô vẫn có tính ngọt Riêng giống ngô có gen sh2 thì tuyệt ñối phải trồng cách ly với bất cứ loại ngô nào khác mới duy trì ñược tính ngọt [53]

2.4 Nghiên cứu và sản xuất ngô ñường trên thế giới và Việt Nam

Diện tích trồng ngô ñường trên thế giới ngày càng ñược mở rộng do nhu cầu về ngô ñường tăng theo thống kê từ năm 1995 ñến năm 2003 diện tích ñã biến ñộng gần 1 triệu ha, trong ñó Hoa Kỳ là nước có diện tích trồng ngô ñường lớn nhất trên thế giới (0,28 triệu ha) (FAOSTAT database, Food and Agriculture, Organization, United Nations) Thái Lan cũng là nước sản xuất ngô ñường lớn trong những năm gần ñây, năm 2004, diện tích trồng ngô ñường của nước này ñã

Bảng 2.5: Diện tích trồng ngô ñường trên thế giới và một số nước (1961-2006)

ðơn vị: ha

Năm Nước

Hoa Kỳ 697.750 253.500 276.590 286.960 285.630 260.140 Indonêxia 224.941 42.000 77.000 91.000 87.000 85.000 Thái Lan 80.000 7.057 11.500 20.495 22.946 38.720

Ngu ồn:United Nations, Food and Agriculture Organization, FAOStat (11/07)

Theo thống kê của FAO, tổng sản lượng ngô ñường ñóng hộp ñông lạnh trên thế giới vào năm 1992 ñạt khoảng 7 triệu tấn, ñến năm 2005 tăng lên

9 triệu tấn (FAO, 2006) [55]

Năm 1985, thị trường xuất khẩu ngô ñường hầu như chưa hình thành ðến năm 1990 xuất khẩu ngô ñường ñóng hộp toàn thế giới ñạt 133.981,35 triệu ñô la, trong ñó Mỹ là nước ñứng ñầu ñạt: 47.641,0 triệu ñô la; các nước phát triển: 109.865,07 triệu ñô la; Thái Lan: 898,36 triệu ñô la .v.v ðến năm

2005 toàn thế giới xuất khẩu ngô ñường tăng lên gấp 2 lần và ñạt: 231.784,47 triệu ñô la Mỹ vẫn là nước thu nhập từ xuất khẩu nhiều nhất: 59.452,0 triệu

ñô la, các nước phát triển: 201.491,04 triệu ñô la, Thái Lan: 4.196 triệu ñô la, Trung Quốc: 5823 triệu ñô la ðặc biệt, Việt Nam ñã xuất khẩu ngô ñường ñóng hộp ñạt 1083,93 triệu ñô la (FAOSTAT, 2008) [56]

Bảng 2.6: Giá trị xuất khẩu ngô ựường ựóng hộp của một số nước

đ/v: 1000 đô la

Năm Nước

Các nước ựang phát triển 0 22.757,35 23.673,9 16.822,35 30.287,18 Các nước phát triển 0 109.865,07 133.776,13 153.151,44 201.491,04

Ngu ồn: FAOSTAT / FAO Statistics Division 2008

Ngô ựường ựược chế biến ựa dạng, ngoài việc ựể luộc ăn tươi, xu hướng chế biến ựóng hộp rất phong phú Trong ựó sản phẩm chắnh là ựóng hộp và chế biến thành kẹo Mỹ cũng là nước tiên phong trong khâu chế biến

2.4.2 Tại Việt Nam

Ở Việt Nam, công tác nghiên cứu chọn tạo các giống ngô thực phẩm ựã

và ựang ựược ựẩy mạnh, tuy nhiên chưa ựáp ứng ựược nhu cầu Viện nghiên cứu ngô TW là cơ quan nghiên cứu và chọn tạo các giống ngô lớn nhất Việt Nam, Viện ựã tiến hành chọn lọc dòng thuần và bằng các phương pháp tạo giống Viện ựã tạo ựược một giống ngô ngọt thụ phấn tự do (OPVs) là TSB3, năng suất 10 tấn/ha Hiện nay, Viện ựang phát triển tổ hợp đường lai 10, ựây

là tổ hợp ưu tú, năng suất cao, chất lượng tốt, chống chịu khá với sâu bệnh và ựiều kiện ngoại cảnh, Viện ựang khảo nghiệm trên diện tắch trồng trọt rộng ựể tiến tới công nhận giống quốc gia

Theo Nguyễn Văn Thu [25], trong số 48 dòng ngô ựường tự phối nhập nội từ Thái Lan từ năm 2005, có 21 dòng tốt ựã ựược chọn lọc và ựánh giá thông qua sự biểu hiện kiểu hình trền ựồng ruộng ở vụ Xuân 2008 tại đan Phượng - Hà Nội Kết quả cho thấy, có 5 dòng ưu tú cho năng suất cao là TD191 (1,90 tấn/ha), TD194 (1,86 tấn/ha), TD1 và TD185 (1,82 tấn/ha), HD4 (1,73 tấn/ha) Những dòng này có ựộ Brix từ 14,3 ựến 16,1%, có khả năng chống chịu với sâu ựục thân, không gẫy thân và ựổ rễ Áp dụng chỉ số chọn lọc, 8 dòng ựã ựược chọn là: TD191, TD1, TD194, TD185, TD4, TD5, TD79 và TD38 với chỉ số chọn lọc từ 11,7 ựến 14,3 và năng suất hạt từ 1,46 Ờ 1,94 tấn/ha

đồng thời các cán bộ Viện ngô ựã tiến hành lai ựỉnh 8 dòng ngô ưu tú với 3 cây thử ựể thử khả năng kết hợp 4 dòng có khả năng kết hợp chung cao là: TD1, TD4, TD5 và TD6 (khả năng kết hợp chung tương ứng là: 0,415 - 0,418 - 0,418 và 1,100) Cây thử cho khả năng kết hợp cao là HD4 (0,802) và TD106 (2,484) Dựa trên Marker phân tử SSR ựã xác ựịnh ựược sự khác biệt

về di truyền của TD1 và HD4 là 69%, sự khác biệt này ựã tạo ra một giống ngô ựường lai, ựược ựặt tên là đường lai 10 Qua ba vụ thử nghiệm ở vùng đồng bằng sông Hồng (vụ Xuân và Thu năm 2007, vụ Xuân 2008), giống đường lai 10 có năng suất và chất lượng tương ựương với giống ựối chứng Sugar 75 với năng suất bắp tươi khoảng 19,23 tấn/ha, ựộ Brix 15,9%, chất lượng ăn ngon [25]

Vụ Xuân 2008, giống đường lai 10 ựược trình diễn tại Hà Nội (từ

500-2000 m2) gồm các hợp tác xã tại huyện đông Anh: Nguyên Khê, Bắc Hồng, Tàm

Xá, huyện đan Phượng: Song phượng, đan Phương, huyện Mỹ đức: Bột Xuyên, huyện Ứng Hoà và một số ựiểm ở các vùng khác: Tuần Giáo - điện Biên, Thái Nguyên, Hải Dương, đồng Giao - Ninh Bình, xã Tự động - Bình Lục Ờ Hà Nam Kết quả cho thấy giống ngô đường lai 10 cho năng suất cao tương ựương Sugar

75, hàm lượng ựường cao, mỏng vỏ, hương thơm, vị ựậm và các ựịa phương ựều

có nhu cầu mở rộng diện tắch đường lai 10 ở các vụ tiếp theo [25]

Tuy vậy, nhu cầu giống ngô ngọt của bà con nông dân là rất lớn, các công ty giống cây trồng như Trang Nông, Nông Hữu, Syngenta ñã nhập giống vào Việt Nam rất nhiều ðây là một ñòi hỏi thực tiễn rất lớn cho các nhà khoa học nghiên cứu ngô Việt Nam

Công tác chọn tạo các giống ngô thực phẩm ñã và ñang ñược ñẩy mạnh Chúng ta ñã thu ñược những kết quả nhất ñịnh: giống ngô ñường thụ phấn tự do TSB3 của Viện Nghiên Cứu Ngô; 15 dòng ngô ñường S3 - S6 có khả năng kết hợp cao phục vụ công tác chọn tạo giống ngô ñường lai năng suất cao và chọn tạo ñược 2 tổ hợp lai có triển vọng: CLT-ð2xCLT-ð5, TN115xð7, chuẩn bị ñưa ñi khảo nghiệm và chuyển giao ra ngoài sản xuất của Bộ môn Cây lương thực, Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội…

2.4.3 Kết quả khảo nghiệm giống ngô ñường tại Việt Nam

Trong vụ Xuân 2007, Trung tâm khảo kiểm nghiệm giống, sản phẩm cây trồng và phân bón Quốc gia ñã tiến hành khảo nghiệm cơ bản các giống ngô ñường và ngô nếp mới ñược lai tạo trong nước và nhập nội trong mạng lưới khảo nghiệm ngô Quốc gia ở phía Bắc Nhóm ngô ñường gồm 4 giống: Sugar 77, Ngọc nếp 888, Golden Sweeter 93 và Honey Sweeter 27 với giống ñối chứng là Hoa Trân 1357 Kết quả khảo nghiệm cho thấy, giống ngô ngọt Sugar 77 có thời gian sinh trưởng dài hơn ñối chứng (ñ/c) Hoa Trân 1357 khoảng 2 ngày, cây sinh trưởng phát triển khoẻ, ñóng bắp thấp, che kín bắp (ñiểm 2,0), nhiễm sâu bệnh nhẹ, bắp to ñều, hạt tươi mầu vàng nhạt Năng suất bắp thu ăn tươi cao hơn ñ/c có ý nghĩa tại 4/5 ñiểm Tại Hà Nội ñạt cao nhất 168,57 tạ/ha, trung bình tại các ñiểm ñạt 131,75 tạ/ha Chất lượng ăn tươi ngọt và vị ñậm hơn Hoa Trân 1357 (Phạm Xuân Liêm, 2007 [15])

Vụ Xuân 2008, Trung tâm Khảo kiểm nghiệm giống, sản phẩm cây trồng và phân bón Quốc gia ñã tiến hành khảo nghiệm cơ bản 2 giống ngô ñường Starbrix 07 và Golden Sweeter 93 với giống ñối chứng là Sugar 75 Kết quả khảo nghiệm cho thấy: giống Starbirx 07 có thời gian sinh trưởng

che kín bắp (ñiểm 1,3), nhiễm nhẹ sâu bệnh, bắp to ñều, hạt tươi mầu vàng nhạt Năng suất bắp thu ăn tươi cao hơn ñ/c có ý nghĩa tại 2/4 ñiểm, tại Hà Nội ñạt cao nhất (122,26 tạ/ha) Chất luợng ăn tươi như hương thơm và vị ngọt kém Sugar 75, vị ñậm tương ñương với ñ/c Sugar 75 (Giống Starbrix 07

do công ty cổ phần tiếp thị Hoàn Hảo gửi khảo nghiệm) [5]

Giống Golden Sweeter 93 có thời gian sinh trưởng ngắn hơn ñ/c Sugar

75 khoảng 6 ngày, cây sinh trưởng phát triển khoẻ, ñộ ñồng ñều khá, cây nhỏ, thấp cây, ít nhiễm sâu bệnh, bắp nhỏ, ñộ che kín bắp (ñiểm 1,5) Năng suất trung bình bắp thu ăn tươi ñạt 110,47 tạ/ha Chất lượng ăn tươi như ñộ ngọt

và vị ñậm tương ñương Sugar 75, hương thơm kém Sugar 75 (Giống Golden Sweeter 93 do công ty TNHH Monsanto Việt Nam gửi khảo nghiệm) [5]

Tuy các giống ngô ñường mới ñược nhập nội vào nước ta khoảng 10 năm trở lại ñây nhưng trong thời gian qua diện tích ngô ñường ñã ngày càng ñược mở rộng với các giống có năng suất cao và phẩm chất tốt như: Sugar 75 (Syngenta), Hoa Trân (Trung Quốc), Arizona (Hoa Kỳ) v.v Bắt ñầu từ năm 2000 thì Việt Nam ñã xuất khẩu ngô ñường, thị trường chủ yếu của chúng ta là EU, ñem lại nguồn ngoại tệ lớn cho ñất nước, doanh thu từ xuất khẩu ngô ñường ñạt 270.400USD (2000), 930.000USD (2005) tăng 4 lần Nhiều nhà máy chế biến

ngô ñường ñược xây dựng ở Nam ðịnh, Nam Hà, Hưng Yên v.v [52]

2.5 Cơ sở khoa học của ñề tài

2.5.1 Khái niệm về dòng thuần và các phương pháp chọn tạo dòng thuần

Khái niệm về dòng thuần

Dòng thuần là khái niệm tương ñối ñể chỉ các dòng ngô ñã ñạt ñộ ñồng ñều

và ổn ñịnh cao ở nhiều tính trạng ðối với cây ngô, thường sau 7 - 9 ñời tự phối dòng sẽ ñạt tới ñộ ñồng ñều cao ở các tính trạng như chiều cao cây, chiều cao ñóng bắp, năng suất hạt, mầu sắc và dạng hạt… và ñược gọi là "dòng thuần" [34]

Dòng thuần là dòng có kiểu gen ñồng hợp tử với tỷ lệ cao ở nhiều ñặc tính

di truyền khác nhau Dòng thuần có giá trị khi nó có khả năng kết hợp cao (biểu

hiện ƯTL ở các tổ hợp lai) dễ nhân dòng và sản xuất hạt lai (Vasal) [51]

Giả sử quần thể xuất phát ban ñầu bao gồm các kiểu gen ñồng hợp tử

và dị hợp tử mà tương quan của chúng ñược quy theo tỷ lệ hoặc hệ số, ta có

sự biến thiên về tần số các kiểu gen ñồng hợp tử, dị hợp tử qua n ñời tự phối diễn ra theo mô hình tổng quát sau [17]:

Như vậy, quá trình tự phối nhanh chóng cho ra các kiểu gen ñồng hợp

tử Nếu kiểu gen không thích ứng (giả sử aa) chúng sẽ bị loại khỏi quần thể với tốc ñộ rất nhanh ðặc trưng cơ bản nhất của quần thể tự thụ phấn là tính chất ñồng hợp tử Một tập hợp bao gồm những cá thể ñồng nhất về kiểu gen ñồng hợp tử, tái sản theo phương thức tự thụ phấn ñược gọi là một dòng thuần [17]

Tạo dòng thuần là công việc ñầu tiên trong công tác chọn giống ngô lai Ngô là cây giao phấn do ñó bản thân các hạt lai mang kiểu gen di hợp (AABbCcddEE…) ở kiểu gen này cây ngô ñã biểu hiện ƯTL ðể cây ngô có ƯTL cao hơn nữa chúng ta phải tạo ra các dòng thuần có kiểu gen ñồng hợp

tử ñể khi lai với nhau có con lai mang kiểu gen di hợp tử nhiều hơn (biểu hiện ƯTL cao hơn)

P: AABBCCDDEE × aabbccddee

F1: AaBbCcDdEe

Nguyên li ệu dùng ñể chọn tạo dòng thuần:

Các nhà chọn giống thường tạo dòng thuần từ các nguồn vật liệu như:

* Các giống OPVs, bao gồm các giống ñịa phương, các giống tổng hợp, các giống hỗn hợp từ các vùng sinh thái khác nhau, có thể là ở vùng nhiệt ñới, vùng ôn ñới hay vùng cận nhiệt ñới

* Các gia ñình của các giống ñang chọn lọc

* Các giống lai ñang thương mại - các giống này thường có nền di truyền ñã qua quá trình tạo dòng, thử khả năng kết hợp, khả năng thích ứng và tính thích ứng ổn ñịnh của năng suất, khi rút ñược dòng thì nhanh có giá trị sử dụng Tuy nhiên, nhiều giống ñược tạo ra thường thích ứng với một loại ñiều kiện ñất ñai hay thời tiết nhất ñịnh nào ñó, cho nên khi dòng rút ñược sẽ chỉ phát huy ưu ñiểm trong ñiều kiện thuận lợi

Các phương pháp chọn tạo dòng thuần ở ngô

- Phương pháp tự thụ cưỡng bức (phương pháp chuẩn):

Cho ñến nay phương pháp tự phối cưỡng bức (hoa cái bắt buộc nhận phấn của chính hoa ñực cùng cây) vẫn là phương pháp chủ yếu và phổ biến ñể tạo ra dòng thuần ở ngô

Phương pháp tạo dòng thuần tự phối thường dẫn tới hiện tượng suy giảm sức sống nhanh của các dòng thuần ở các ñời sau Nhưng nó tạo ra ñược các dòng thuần có khả năng kết hợp cao, xác suất tạo ñược các dòng ưu tú cao

- Phương pháp hốc: Phương pháp này do Jones và Singleton ñề xuất năm 1934

Sơ lược nội dung: Năm thứ nhất, từ quần thể khởi ñầu chọn cây tốt rồi tiến hành tự phối Năm thứ hai, từ mỗi bắp thu ñược do tự phối chọn 3 hạt gieo thành hốc, trong 3 cây chọn cây tốt nhất rồi tự phối, rồi tiến hành lai với vật liệu thử Vụ thứ 3, lặp lại các khâu trên và tiến hành thử nghiệm các F1 do lai với vật liệu thử, loại bỏ những hệ kém Vụ thứ 6-7 gieo các dòng thu ñược trên ô và tiến hành lai luân giao [9]

Phương pháp này có ưu ñiểm là tăng khả năng chọn giữa các dòng, nhưng lại có nhược ñiểm là làm giảm khả năng chọn trong một dòng

Các dòng thuần ñược tạo ra bằng phương pháp tự thụ cưỡng bức hoặc phương pháp gieo hốc, do tự phối liên tục qua nhiều ñời nên các dòng có sức sống yếu, năng suất hạt thấp ðể khắc phục nhược ñiểm ñó các nhà chọn tạo giống ngô ñã ñề xuất phương pháp tạo dòng thuần trong ñó có yếu tố lai như: Full-sibs, Half-sibs…

- Phương pháp cận phối Full-sibs, half-sibs:

Cận phối ñược áp dụng cho các ñối tượng giao phấn ngẫu nhiên nhưng

sự ngẫu nhiên này không xảy ra mà xảy ra giao phối giữa các cá thể gần nhau

về mặt di truyền

Cận phối làm giảm dị hợp tử, tăng ñồng hợp tử Tốc ñộ tăng ñồng hợp

tử phụ thuộc vào ñộ gần di truyền, ñộ gần di truyền càng gần thì càng nhanh tăng tỷ lệ ñồng hợp tử ðể ñánh giá mức ñộ này người ta ñưa ra hệ số cận thân (Fx: chính là xác suất ñể các gen trở thành ñồng hợp tử):

=

+ +

1

Trong ñó:

n: số tổ tiên chung ns: số thế hệ từ mẹ ñến tổ tiên nd: số thế hệ từ bố ñến tổ tiên

FA: hệ số cận thân của tổ tiên

Tổ tiên ở ñây là kết quả của cận phối nào ñó, còn nếu tổ tiên hình thành

do giao phối ngẫu nhiên tạo ra thì FA = 0 (Nguyễn Hồng Minh, 1999) [17]

Full-Sibs là một gia ñình của các cá thể có cùng mẹ cùng cha trên hai cây Phương pháp Full-Sibs ñược thực hiện bằng cách lai từng cặp các cây ñược chọn trong quần thể cơ bản, con lai của cặp lai ñược thử nghiệm năng suất và chọn cặp lai tốt cho tái tổ hợp quần thể mới Ưu thế của chọn dòng

Full-Sibs là kiểm soát tốt hơn các hiệu ứng cho ƯTL nên có hiệu lực cao hơn

so với chọn dòng Half-Sibs Theo các nhà chọn giống ở CIMMYT thì cứ ba ñời Full-Sibs mức ñộ ñồng hợp nhất bằng một ñời tự phối

Năm 1974, Stringfield ñưa ra phương pháp tự phối ñồng huyết sibs) thay cho tự thụ ñể giải quyết một số trường hợp ñặc biệt việc rút dòng bằng tự phối khó khăn Tạo dòng Full-sibs có cường ñộ ñồng huyết thấp Con ñường Full-sibs có thể tạo ra các dòng có sức sống và năng suất tốt hơn rút dòng qua tự phối Tuy nhiên xác suất ñể tạo ra các dòng có khả năng kết hợp không cao bằng con ñường tự phối

(Full-Half-sibs là một gia ñình của các cá thế có cùng mẹ nhưng khác cha

Ưu thế của phương pháp Half-sibs là không dùng ñến bao cờ và bao bắp mà chỉ cần rút cờ dòng mẹ Theo các nhà chọn giống ở CIMMYT thì cứ năm ñời Half-sibs mức ñộ ñồng nhất bằng một ñời tự phối

Tự phối là phá vỡ cân bằng gen nhanh và làm mất những tổ hợp gen tốt, ngược lại, tạo dòng Full-sibs hoặc tạo dòng Half-sibs thì sự phá vỡ cân bằng chậm hơn, chậm làm mất những tổ hợp gen tốt Người ta cũng nhận thấy rằng chọn dòng Half-sibs làm tăng khả năng phối hợp chung của các dòng, chọn dòng Full-sibs sẽ làm tăng khả năng phối hợp riêng Tạo dòng Full-sibs, Half-sibs nhằm khắc phục hiện tượng sức sống giảm của phương pháp tạo dòng bằng tự phối cưỡng bức hoặc phương pháp gieo hốc

- Phương pháp nuôi cấy tế bào sinh dục (tế bào ñơn bội 1n): nuôi cấy bao

phấn, hạt phấn tách rời và noãn chưa thụ tinh (công nghệ sinh học):

Việc phát triển các dòng thuần có tiềm năng sử dụng làm bố mẹ cho các giống lai có năng suất cao, ổn ñịnh và thích nghi với các vùng sinh thái khác nhau

là một trong ba bước quan trọng trong công tác chọn tạo giống ngô lai Theo phương pháp truyền thống việc sản xuất các dòng như vậy thường ñòi hỏi 5 - 7 thế

hệ tự thụ phấn ñể thu ñược mức ñồng hợp tử mong muốn Trong khi ñó phương pháp nuôi cấy tế bào sinh dục (tế bào ñơn bội 1n) trong ñiều kiện in-vitro như nuôi

cấy bao phấn, hạt phấn tách rời, noãn chưa thụ tinh là phương tiện giúp các nhà chọn giống có thể tạo ñược dòng ñồng hợp tử chỉ sau một thế hệ [11]

Phương pháp nuôi cấy bao phấn cho kết quả khá ổn ñịnh và có hiệu quả

ở một số giống, tuy nhiên, phương pháp nuôi cấy bao phấn còn tồn tại một số hạn chế như tính phụ thuộc vào giống: chỉ một số giống có khả năng tái sinh trong nuôi cấy bao phấn, tần số tái sinh cây và tự lưỡng bội thấp Sự thành công của phương pháp nuôi cấy bao phấn phụ thuộc vào các yếu tố sau:

i, Phụ thuộc vào phản ứng tạo cấu trúc phôi và khả năng tái sinh cây của các genotype (Henry & et 1994, Foronghi-Wehr 1982, Becker & Quing 1984…)

ii, Phụ thuộc vào môi trường nuôi cấy (Miao 1981, Nitsch 1982, Ku 1981…)

iii, Các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình tạo phôi và tái sinh cây (Nitsch

1982, Dieu & Baker 1986, Saisingtong 1986…) [11]

- Phương pháp backcross (phương pháp lai lại)

Là phương pháp trước ñây ñược sử dụng trong lai phân tích và tích luỹ các tính trạng hữu ích Những nghiên cứu gần ñây cho thấy sử dụng phương pháp backcross trong tạo dòng thuần có thể nâng cao năng suất dòng nhờ chọn lọc ñược gen quy ñịnh hiệu ứng cộng và khả năng chống chịu Tuy nhiên, ưu thế lai không tăng sau mỗi chu kỳ chọn lọc Hạn chế này có thể ñược khắc phục bằng cách phối hợp với phương pháp tự thụ nhằm tích luỹ cả hiệu ứng gen cộng, trội và siêu trội

2.5.2 Chỉ số chọn lọc trong chọn dòng

Trong phần lớn các chương trình chọn giống thực vật, nhiều tính trạng cần phải cải tiến ñồng thời Cải tiến một tính trạng này có thể cải thiện theo chiều hướng tốt hoặc xấu ñi của những tính trạng khác có liên quan, vì trong một dòng tính trạng này biểu hiện tốt nhưng tính trạng kia lại biểu hiện bình thường hoặc kém, ñôi khi hai tính trạng mong muốn lại có quan hệ nghịch ñảo với nhau Ngoài ra, ngay trong một loại tính trạng số lượng chẳng hạn, chúng lại có những ñơn vị ño lường khác nhau, ví dụ như: năng suất tính bằng tạ/ha, khối lượng

1000 hạt tính bằng gam, chiều cao cây tính bằng cm Do ñó khi tiến hành chọn lọc cần phải xem xét ñồng thời nhiều tính trạng Chỉ số chọn lọc là cơ sở cho việc chọn lọc ñồng thời nhiều tính trạng thông qua sự nhận biết và phân biệt các kiểu gen mong muốn với các kiểu gen không mong muốn dựa vào kiểu hình (Nguyễn Văn Hiển (2000) [9], Nguyễn Thế Hùng (1995)[12],[33])

Chỉ số chọn lọc là một thamsố thống kê di truyền ñược xác ñịnh bằng công thức:

n i

i i

Xi: Giá trị quan sát của các dòng ở tính trạng thứ i

Mi: Giá trị mong muốn (mục tiêu chọn lọc)

Ai: Cường ñộ chọn lọc (áp lực chọn lọc ở tính trạng

thứ i trên tất cả các dòng)

Vì tính trạng chọn lọc có ñơn vị ño không giống nhau nên các tính trạng của từng dòng khi xác ñịnh chỉ số chọn lọc phải ñược biến ñổi theo công thức sau:

s

X X

=

Trong ñó:

Z: Biến chuẩn tắc có phân phối N(0,1)

Xi: Giá trị trung bình của các dòng ở tính trạng thứ i

X Giá trị trung bình của tất cả các dòng ở tính trạng thứ i

s ðộ lệch chuẩn của các quần thể chọn ở tính trạng thứ i

Khi ựược chuẩn hoá bằng biến z, các tắnh trạng chọn lọc sẽ có cùng phân bố chuẩn với kỳ vọng M(z) = 0, phương sai D(z) = 1

để giúp cho việc tắnh toán nhanh, chắnh xác và chọn ra ựược các dòng, giống phù hợp với yêu cầu chọn tạo, các nhà khoa học ựã thiết lập nên phần mềm máy tắnh ựể ứng dụng tắnh toán như: MSTATC, SELINDEX

Chỉ số chọn lọc SI là chỉ số tổng hợp, chỉ số này càng nhỏ thì kiểu gen càng gần với kiểu hình lý tưởng mà nhà chọn giống ựịnh trước và hy vọng sẽ ựạt ựược qua chọn lọc để ựảm bảo ựiều này cần xác ựịnh mục tiêu và cường

ựộ chọn lọc cho từng tình trạng Mục tiêu mà nhà chọn giống hy vọng ựạt ựược qua chọn lọc, nó ựược tắnh bằng ựơn vị biến sai chuẩn, và có giá trị từ -3 ựến 3 Cường ựộ chọn lọc phản ánh tầm quan trọng tương ựối của các tắnh trạng khác nhau sử dụng cho chọn lọc Vì vậy nó thay ựổi theo từng tắnh trạng, phụ thuộc vào yêu cầu chọn giống, giá trị cường ựộ chọn lọc mà chương trình Selindex chấp nhận từ 0 ựến 10 ([12], [33])

2.5.3 Khả năng kết hợp và phương pháp ựánh giá khả năng kết hợp

Khái niệm về khả năng kết hợp

Khả năng kết hợp là khả năng cho ƯTL của các dòng tự phối trong các

tổ hợp lai, hay nói cách khác ựó là khả năng các bố mẹ có thể truyền lại cho con cái các ựặc tắnh của mình khi phối hợp chúng trong các tổ hợp lai

Người ta phân biệt khả năng phối hợp chung (GCA) và khả năng phối hợp riêng (SCA) Khả năng phối hợp chung là khả năng cho ƯTL của dòng tự phối khi lai với các dòng khác đó là ựại lượng trung bình về ƯTL của tất cả các THL mà dòng ựó tham gia đứng ở góc ựộ di truyền học thì khả năng kết hợp chung phản ánh phần ựóng góp của từng bố mẹ theo hiệu quả tắnh cộng vào ựộ lớn tắnh trạng của con lai F1 và không mất ựi qua các thế hệ, khá ổn ựịnh dưới tác ựộng của các yếu tố môi trường

Khả năng phối hợp riêng là khả năng cho ƯTL của một dòng khi ựem lai với một dòng cụ thể khác Nó phản ánh phần cùng ựóng góp của bố mẹ

theo hiệu ứng tương tác giữa các gen khác locus, hiệu ứng trội, siêu trội, yếu

tố ức chế của các gen và chịu tác động rõ rệt của điều kiện mơi trường Các cặp cĩ khả năng kết hợp riêng cao nếu đạt các yêu cầu trong các giai đoạn thử nghiệm sau sẽ được dùng để sản xuất hạt giống cung cấp cho sản xuất hoặc để tạo các lai kép khi cần thiết (Nguyễn Văn Hiển, [9])

Các nhà khoa học cho rằng đánh giá khả năng kết hợp thực chất là xác định tác động của gen và chia tác động của gen liên quan đến khả năng kết hợp thành hai loại: Khả năng kết hợp chung được kiểm sốt bởi yếu tố di truyền cộng của các gen trội, đặc trưng cho hiệu quả tính trội, cịn khả năng kết hợp riêng được xác định bởi yếu tố ức chế, tính trội, siêu trội của gen và điều kiện mơi trường (Lê Duy Thành, [22])

Kiểu gen F1 được hình thành do kết hợp giao tử đực và giao tử cái của các bố mẹ, vì vậy đánh giá khả năng kết hợp của các dịng bố mẹ chính là xác định hiệu quả tác động của các gen thu được ở F1 trong sự thể hiện tính trạng

Cho tới nay, trong chọn tạo giống ƯTL, những thực nghiệm phổ biến thường áp dụng là xác định khả năng kết hợp của các bố mẹ bằng một số phương pháp truyền thống như lai Diallen, lai đỉnh Các thực nghiệm này địi hỏi tốn nhiều cơng sức

Hiện nay nhờ sự phát triển của cơng nghệ sinh học cĩ thể dự đốn chính xác hơn ƯTL của con lai F1 cĩ thể sử dụng phương pháp Marker phân

tử (chỉ thị phân tử) để dự đốn thể hiện tính trạng ở con lai F1

Phương pháp xác định khả năng kết hợp bằng phương pháp lai đỉnh

Lai đỉnh (Topcross) là phương pháp lai thử để xác định khả năng kết hợp chung do Davis đề xuất vào năm 1927, Jenkins và Bruce phát triển năm 1932 [27]

Trong lai đỉnh, giai đoạn thử cũng cĩ nhiều ý kiến khác nhau, một số nhà khoa học tiến hành lai thử sớm, một số khác lại lại thử muộn, song nhìn chung người ta thường tiến hành lai thử sớm, bởi vì trong quá trình thu thập

và chọn tạo dòng thuần (VLKð) thì số lượng dòng rất nhiều nên công tác chọn tạo rất vất vả và tốn kém Trong khi ñó, chỉ có một số ít các dòng có khả năng cho ƯTL Do vậy thử khả năng kết hợp chung bằng phương pháp lai ñỉnh cho phép ta sơ bộ lựa chọn ñược các dòng triển vọng, loại bỏ các dòng không có khả năng cho ƯTL ngay từ thế hệ tự thụ I3, I4 và I5 [27]

Cây thử (Tester) thường ñược dùng làm mẹ và ñược thụ phấn của các dòng ñịnh thử Cây thử thường có cơ sở di truyền rộng (thường là các giống tổng hợp, các giống ñịa phương tốt hoặc con lai kép ) ðể tăng ñộ chính xác cần tăng số cây trong một tổ hợp lai lên, sao cho ñủ hạt ñể bố trí thí nghiệm 3 lần nhắc lại, mỗi lần nhắc lại ít nhất là 20 cây [9]

Những cặp lai thu ñược qua lai ñỉnh ñược so sánh theo phương pháp thí nghiệm ñồng ruộng và số liệu ñược xử lý thống kê theo phương pháp phân tích phương sai ANOVA (Analysis Of Variance) Thường các thí nghiệm ñược bố trí theo kiểu khối ngẫu nhiên hoặc mạng lưới cân bằng

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

Yijk = µ+di+cj+sij+eijk

Trong ñó:

Yijk ðộ lớn tính trạng con lai của cặp i×j ở lần lặp thứ k

Μ Tính trạng trung bình trong thí nghiệm

di Khả năng kết hợp chung của dòng i

cj Khả năng kết hợp chung của cây thử thứ j

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

eijk Sai số ngẫu nhiên

(Nguyễn Văn Hiển, 2000) [9]

Trong thực tế không phải bất kỳ một dòng ngô thuần nào khi quan sát thấy tốt ñều cho KNKH cao vì năng suất giữa con lai F1 và các dòng tự phối không có mối tương quan chặt và ñáng tin cậy (Trần Hồng Uy, 1985) [36]

Trong suốt quá trình chọn tạo dòng thuần, cần loại bỏ những dòng có sức sống kém, dị dạng, khó duy trì, dễ nhiễm sâu bệnh, chống ñổ kém những tính trạng này ñều có thể chọn lọc bằng mắt thường Nhưng ñối với KNKH của các dòng thì phương pháp này không có hiệu quả mà phải dùng phương pháp lai thử Vì vậy một trong những khâu quan trọng ñể tạo giống ngô lai là phải ñánh giá KNKH của các dòng (Nguyễn Văn Cương, 2004) [2]

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: 27 dòng ngô ựường tự phối có nguồn gốc khác nhau (bảng 3.1), 12 tổ hợp lai F1 và giống ựối chứng Sugar 75 (bảng 3.2)

Bảng 3.1: Các dòng ngô ựường tự phối tham gia thắ nghiệm

(vụ Thu đông 2008)

Bảng 3.2: Các tổ hợp ngô ựường lai tham gia thắ nghiệm (vụ Xuân 2009)

3.1.2 Thời gian và ựịa ựiểm nghiên cứu

Thời gian: Vụ Thu đông 2008 - khảo sát tập ựoàn 27 dòng ngô ựường

tự phối

Vụ Xuân 2009 - khảo sát 12 tổ hợp lai và 1 giống ựối chứng

địa ựiểm: Thắ nghiệm ựược bố trắ tại khu ruộng thắ nghiệm của Bộ môn Cây lương thực, trường đH Nông Nghiệp Hà Nội

3.2 Nội dung nghiên cứu

- Khảo sát, ựánh giá một số dòng ngô ựường về các chỉ tiêu nông sinh học trong ựiều kiện vụ Thu đông năm 2008

- đánh giá con lai F1 về các ựặc ựiểm hình thái, năng suất, khả năng kết hợp, và các chỉ tiêu về tắnh chống chịu trong ựiều kiện vụ Xuân 2009

3.3 Phương pháp nghiên cứu

Sơ ựồ bố trắ thắ nghiệm 1:

27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 Thắ nghiệm 2: đánh giá con lai F1 về các ựặc ựiểm hình thái, năng suất, khả năng kết hợp và một số chỉ tiêu về tắnh chống chịu trong ựiều kiện vụ Xuân 2009

Thắ nghiệm ựược bố trắ theo kiểu RCBD (khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh) với 3 lần nhắc lại, diện tắch ô thắ nghiệm là 10,5 m2, tổng diện tắch thắ nghiệm

Thắ nghiệm ựược tiến hành theo quy phạm khảo nghiệm giá trị canh tác

và giá trị sử dụng Ờ tiêu chuẩn ngành 10TCN 341:2006

* Phân bón:

+ Lượng phân bón cho 1 héc-ta: 7-10 tấn phân chuồng + 120kgN + 90kgP O + 60kgK O

+Thời ñiểm và phương pháp bón:

Bón lót: toàn bộ phân chuồng và phân lân

Bón thúc l ần 1: Khi ngô ñược 3-4 lá, bón 1/3 lượng N + 1/3 lượng

Kali Kết hợp làm cỏ, vun nhẹ ñể lấp phân

Bón thúc l ần 2: Khi ngô ñược 7-9 lá, bón bón 1/3 lượng N + 1/3

lượng Kali Làm cỏ, vun lấp phân và vun cao luống

Bón thúc l ần 3: Khi ngô xoắn nõn, bón hết lượng phân còn lại, vun

cao lần cuối

* Mật ñộ và khoảng cách:

Khoảng cách: Cây cách cây 25 cm, hàng cách hàng 70 cm

Mật ñộ: 5,7 vạn cây/héc-ta

* Tưới nước, làm cỏ, xới xáo (kết hợp với các ñợt bón phân)

Các chỉ tiêu theo dõi:

* Thời gian sinh trưởng và thời gian các giai ñoạn sinh trưởng phát triển:

- Thời gian từ gieo ñến mọc (50% số cây mọc):

- Thời gian từ gieo ñến trổ cờ (50% số cây trỗ cờ/ô thí nghiệm):

- Thời gian từ gieo ñến tung phấn (50% số cây tung phấn/ô thí nghiệm):

- Thời gian từ gieo ñến phun râu (50% số cây phun râu/ô thí nghiệm):

- Thời gian từ gieo ñến thu hoạch (cuối chín sữa - ñầu chín sáp ñối với THL ñể tính NS bắp tươi):

- Thời gian từ gieo ñến chín (TGST) (80% lá bi khô, ñối với các dòng):

* Một số chỉ tiêu về hình thái cây, bông cờ, bắp và số lá:

- Chiều cao cây cuối cùng (cm), ño từ mặt ñất ñến ñốt cờ ñầu tiên, ño vào lúc chín sữa (theo dõi ở cả 2 thí nghiệm)

- Chiều cao ñóng bắp (cm), ño từ mặt ñất ñến ñốt mang bắp hữu hiệu trên cùng, ño vào lúc chín sữa

- Tổng số lá/cây: ñếm số lá trên cây lúc chín sữa

- Chiều dài bông cờ (cm): ño từ ñiểm phân nhánh ñầu tiên ñến ñỉnh bông