Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai năng suất cao, chịu rét phù hợp với điều kiện sản xuất ở đồng bằng sông Hồng

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:200

Thêm vào BST

Báo xấu

16
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án "Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai năng suất cao, chịu rét phù hợp với điều kiện sản xuất ở đồng bằng sông Hồng" được hoàn thành với mục tiêu nhằm đánh giá được đặc tính sinh trưởng, phát triển và nông học của một số dòng ngô thuần nhằm chọn tạo thành công các dòng ngô nghiên cứu chín sớm, chịu rét, năng suất cao và có khả năng kết hợp cao phục vụ cho công tác chọn tạo giống ngô có khả năng chịu rét, cho năng suất cao;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai năng suất cao, chịu rét phù hợp với điều kiện sản xuất ở đồng bằng sông Hồng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ***************** PHẠM THANH THỦY NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ LAI NĂNG SUẤT CAO, CHỊU RÉT PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN SẢN XUẤT Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - 2021
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ***************** PHẠM THANH THỦY NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ LAI NĂNG SUẤT CAO, CHỊU RÉT PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN SẢN XUẤT Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG Chuyên ngành: Di truyền và Chọn giống cây trồng Mã số: 96 20 111 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: GS.TSKH. TRẦN ĐÌNH LONG HÀ NỘI - 2021
iii MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH vi MỞ ĐẦU 1 1. Tính cấp thiết của đề tài 1 2. Mục tiêu nghiên cứu 3 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4 5. Những đóng góp mới của đề tài 4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC 5 1.1. Vai trò, vị trí của cây ngô 5 1.2. Tình hình tiêu thụ, sản xuất ngô trên thế giới và trong nước 8 1.2.1. Tình hình tiêu thụ và sản xuất ngô trên thế giới 8 1.2.2. Tình hình tiêu thụ và sản xuất ngô trong nước 10 1.3. Khả năng kết hợp, cơ sở di truyền chọn lọc tính trạng 13 và chương trình chọn tạo giống ngô 1.3.1. Đa dạng di truyền và nguồn gen cây ngô 13 1.3.2. Chọn lọc nguồn vật liệu tạo dòng 14 1.3.3. Một số phương pháp tạo dòng thuần 15 1.3.3.1. Phương pháp tự thụ phấn (Self pollination) 16 1.3.3.2. Phương pháp cận phối (Full sib hoặc Half sib) 17 1.3.3.3. Phương pháp lai trở lại (Back cross) 17 1.3.3.4. Phương pháp tạo dòng đơn bội kép (Doubled haploid) 18
iii 1.3.4. Khả năng kết hợp và đánh giá khả năng kết hợp 18 1.3.4.1. Khả năng kết hợp 18 1.3.4.2. Đánh giá khả năng kết hợp 20 1.3.4.3. Đánh giá tương tác kiểu gen với môi trường và KNKH 23 bằng GGE - Biplot 1.3.5. Chọn tạo giống ngô bằng phương pháp chọn lọc truyền thống 25 kết hợp ứng dụng công nghệ sinh học 1.3.5.1. Ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống ngô thích ứng 25 với điều kiện bất thuận 1.3.5.2. Ứng dụng chỉ thị phân tử trong đánh giá đa dạng di truyền 27 và dự đoán nhóm ưu thế lai ở ngô 1.3.6. Chỉ số chọn lọc và ứng dụng trong chọn tạo giống ngô 28 1.4. Nghiên cứu và sử dụng giống ngô lai chín sớm, chịu rét 30 1.4.1. Cơ sở khoa học về tính chín sớm 30 1.4.2. Tình hình nghiên cứu, sử dụng giống ngô lai ngắn ngày 32 trên thế giới và ở Việt Nam 1.4.2.1. Tình hình nghiên cứu, sử dụng giống ngô lai ngắn ngày 32 trên thế giới 1.4.2.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng giống ngô lai ngắn ngày 33 ở Việt Nam 1.4.3. Vai trò của giống chín sớm trong sản xuất nông nghiệp 34 1.4.4. Những nghiên cứu chọn tạo về giống ngô chịu rét 36 1.4.5. Nhu cầu về sử dụng giống ngô chín sớm, chịu rét 38 1.4.6. Những kết quả nghiên cứu về cây ngô Đông ở Việt Nam 38 1.4.7. Tình hình sản xuất ngô ở vùng đồng bằng sông Hồng 43 1.4.8. Những nhận định rút ra từ tổng quan nghiên cứu 44 CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG 46 VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu nghiên cứu 46 2.2. Nội dung nghiên cứu 47
iii 2.3. Phương pháp nghiên cứu 48 2.3.1. Phương pháp thiết kế thí nghiệm đồng ruộng 48 2.3.2. Phương pháp chọn tạo dòng thuần và đánh giá dòng thuần 49 2.3.3. Phương pháp đánh giá khả năng kết hợp 50 2.3.4. Phương pháp khảo sát các tổ hợp lai đỉnh và lai luân phiên 50 2.3.5. Phương pháp chọn lọc dòng bằng chỉ số chọn lọc 51 2.3.6. Phương pháp phân tích đa dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử SSR 51 2.3.7. Phương pháp tách chiết và tinh sạch DNA 52 2.3.8. Phương pháp đánh giá tính thích ứng và ổn định 54 2.3.9. Phương pháp khảo nghiệm 55 2.3.10. Phương pháp thu thập và xử lý số liệu thí nghiệm 55 2.3.11. Các chỉ tiêu theo dõi trong đánh giá dòng và so sánh các THL 56 2.4. Địa điểm và thời gian nghiên cứu 58 2.4.1. Địa điểm nghiên cứu 58 2.4.2. Thời gian nghiên cứu 58 2.5. Sơ đồ quá trình chọn tạo 58 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 60 3.1. Kết quả đánh giá và chọn lọc dòng ngô thuần chịu rét, chín sớm 60 3.1.1. Diễn biến các yếu tố khí hậu vùng đồng bằng sông Hồng 60 3.1.2. Đánh giá đặc điểm nông sinh học của 53 dòng ngô nghiên cứu 61 3.1.2.1. Thời gian sinh trưởng của 53 dòng ngô nghiên cứu 61 3.1.2.2. Đặc điểm hình thái của các dòng ngô nghiên cứu 66 3.1.2.3. Năng suất của các dòng ngô nghiên cứu 71 3.1.3. Kết quả chọn lọc dòng chín sớm, có khả năng chịu rét 75 3.1.3.1. Kết quả chọn lọc dòng chín sớm, có khả năng chịu rét bằng chỉ số 75 chọn lọc 3.1.3.2. Thời gian sinh trưởng của 30 dòng được chọn lọc 78 3.1.3.3. Đặc điểm hình thái của 30 dòng được chọn lọc 80 3.1.3.4. Yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của 30 dòng 83 được chọn lọc
iii 3.1.3.5. Khả năng chống chịu của 30 dòng được chọn lọc 87 3.1.3.6. Khả năng kết hạt của 30 dòng được chọn lọc 90 3.2. Kết quả phân tích và đánh giá đa dạng di truyền của 30 dòng 92 chọn lọc 3.3. Kết quả đánh giá khả năng kết hợp của các dòng nghiên cứu 96 3.3.1. Kết quả đánh giá khả năng kết hợp chung 96 3.3.2. Kết quả đánh giá khả năng kết hợp riêng 98 3.4. Kết quả chọn lọc tổ hợp lai triển vọng 100 3.4.1. Sinh trưởng và năng suất các tổ hợp lai đỉnh 100 3.4.2. Sinh trưởng và năng suất các tổ hợp lai luân phiên 102 3.4.3. Tuyển chọn các tổ hợp lai triển vọng 103 3.5. Kết quả đánh giá tính ổn định về năng suất của một số 106 tổ hợp lai triển vọng 3.5.1. Đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lai triển vọng 107 3.5.2. Đánh giá sự ổn định của các tổ hợp lai triển vọng 111 3.6. Khả năng sinh trưởng, năng suất giống VN158 trong hệ thống 115 khảo nghiệm Quốc gia 3.6.1. Thời gian sinh trưởng của VN158 116 3.6.2. Đặc điểm hình thái của VN158 118 3.6.3. Khả năng chống chịu sâu bệnh và tỷ lệ đổ gãy của VN158 119 trong khảo nghiệm 3.6.4. Yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của VN158 121 3.6.5. Năng suất của giống ngô lai VN158 trong khảo nghiệm cơ bản 122 3.6.6. Năng suất của giống ngô lai VN158 trong khảo nghiệm sản xuất 124 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 127 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC
iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Giải thích ADN Acid Deoxyribonucleic - Axit Deoxyribonucleic BIBD Balanced Incomplete Block Design - Thiết kế thí nghiệm khối ngẫu nhiên không đủ cân đối CIMMYT Tiếng Tây Ban Nha: Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo; Tiếng Anh: International Maize and Wheat Improvement Center: Trung tâm Cải tạo giống ngô và lúa mì Quốc tế cs. Cộng sự CRI Crops Research Institute - Viện Nghiên cứu Cây có hạt CV Coefficient of Variation - Hệ số biến động DH Double Haploid - Đơn bội kép DUS Distinctness Uniformity Stability - Tính khác biệt, tính đồng nhất và tính ổn định FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations - Tổ chức Nông nghiệp và Lương thực Liên Hiệp Quốc GCA General Combining Ability - Khả năng kết hợp chung GE Genotype × Environment - Kiểu gen × Môi trường GEM Germplasm Enhancement of Maize - Tăng cường nguồn gen cây ngô Hbp Heterobeltiosis - Ưu thế lai thực Hmp Midparent Heterosis - Ưu thế lai trung bình Hs Standard Heterosis - Ưu thế lai chuẩn IITA International Institute of Tropical Agriculture - Viện Nghiên cứu Nông nghiệp Nhiệt đới Quốc tế KNKH Khả năng kết hợp KNKHC Khả năng kết hợp chung KNKHR Khả năng kết hợp riêng
iv Viết tắt Giải thích LSD Least Significant Difference - Sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa LVN Lai Việt Nam MAS Marker Assisted Selection - Chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử NST Nhiễm sắc thể PCR Polymerase Chain Reaction - Phản ứng chuỗi Polymerase PTNT Phát triển nông thôn QTLs Quantitative Trait Loci - Những locus tính trạng số lượng RAPD Random Amplified Polymorphic DNA - Đa hình đoạn ADN được nhân ngẫu nhiên RCBD Randomized Complete Block Design - Bố trí thí nghiệm theo khối ngẫu nhiên đầy đủ RFLP Restriction Fragment Length Polymorphism - Đa hình chiều dài đoạn cắt giới hạn SARI Selian Agriculture Research Institute - Viện Nghiên cứu Nông nghiệp Selian SCA Specific Combining Ability - Khả năng kết hợp riêng SNP Single Nucleotide Polymorphism - Đa hình đơn nucleotide SSR Simple Sequence Repeat - Sự lặp lại trình tự đơn giản TGST Thời gian sinh trưởng THL Tổ hợp lai UPGMA Unweighted Pair Group Method with Arthmetical Averages - Phương pháp nhóm cặp không trọng số với giá trị trung bình số học USDA United States Department of Agriculture - Bộ Nông nghiệp Mỹ VCU Value of Cultivation and Use - Giá trị canh tác, giá trị sử dụng
v DANH MỤC BẢNG Thứ tự Tên bảng Trang bảng 1.1 Diện tích, năng suất và sản lượng ngô Việt Nam từ năm 12 2017 - 2019 1.2 Chỉ số đánh giá thời gian sinh trưởng theo thang điểm FAO 31 1.3 Diện tích trồng ngô vụ Đông giai đoạn 1985 - 2019 42 1.4 Diện tích, năng suất, sản lượng ngô ở đồng bằng sông Hồng 44 giai đoạn 2014 - 2017 2.1 Danh sách và nguồn gốc di truyền của các dòng ngô nghiên cứu 46 2.2 Sơ đồ tạo các tổ hợp lai đỉnh (Top cross) 49 2.3 Sơ đồ tạo các tổ hợp lai luân giao (Dialell cross) 49 2.4 Danh sách 22 chỉ thị phân tử SSR sử dụng trong nghiên cứu 51 2.5 Hóa chất tách chiết và tinh sạch DNA 52 2.6 Chu trình nhiệt cho từng mồi phản ứng 53 3.1 Diễn biến các yếu tố khí hậu vùng đồng bằng sông Hồng 60 3.2 Thời gian sinh trưởng của 53 dòng ngô nghiên cứu ở vụ 62 Đông 2012 và vụ Đông 2013 tại Đan Phượng - Hà Nội 3.3 Một số đặc điểm hình thái của 53 dòng ngô nghiên cứu 67 ở vụ Đông 2012 và vụ Đông 2013 tại Đan Phượng - Hà Nội (Thời vụ 25/9) 3.4 Năng suất của 53 dòng ngô thí nghiệm qua hai vụ theo các trà 71 tại Đan Phượng - Hà Nội 3.5 Mục tiêu và cường độ chọn lọc của các dòng ngô thí nghiệm 76 3.6 Số liệu thống kê mô tả 53 dòng nghiên cứu 76 3.7 Chỉ số chọn lọc và các giá trị của 30 dòng được chọn 77 3.8 Đặc điểm sinh trưởng của 30 dòng nghiên cứu trong vụ 78 Đông 2014 và Xuân 2015 tại Đan Phượng - Hà Nội
v Thứ tự Tên bảng Trang bảng 3.9 Đặc điểm hình thái của 30 dòng thuần ở vụ Đông 2014 81 tại Đan Phượng - Hà Nội 3.10 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng 83 nghiên cứu vụ Đông 2014 tại Đan Phượng - Hà Nội 3.11 Khả năng chống chịu một số sâu bệnh phổ biến trên ngô của 88 30 dòng nghiên cứu vụ Đông 2014 tại Đan Phượng - Hà Nội 3.12 Khả năng kết hạt của các dòng nghiên cứu vụ Đông 2014 90 tại Đan Phượng - Hà Nội 3.13 Hệ số tương đồng di truyền (Jardca) của 30 dòng ngô nghiên 93 cứu trên cơ sở phân tích 22 locus SSR 3.14 Giá trị khả năng kết hợp chung (gi) về năng suất của cây thử 96 vụ Đông 2015 tại Hà Nội 3.15 Giá trị khả năng kết hợp chung (gi) về năng suất của các dòng 97 nghiên cứu vụ Đông 2015 tại Hà Nội 3.16 Bảng phân tích phương sai khả năng kết hợp (KNKH) 98 3.17 Giá trị khả năng kết hợp của 11 dòng nghiên cứu, vụ Đông 2015 99 3.18 Thời gian sinh trưởng và năng suất của các tổ hợp lai đỉnh 101 vụ Xuân 2015 3.19 Thời gian sinh trưởng và năng suất của các tổ hợp lai luân 102 phiên trong vụ Đông 2015 3.20 Thời gian sinh trưởng và năng suất của các tổ hợp lai triển 103 vọng vụ Xuân 2016 3.21 Danh sách các tổ hợp lai triển vọng và địa điểm khảo nghiệm 107 3.22 Thời gian sinh trưởng của các tổ hợp khảo nghiệm 107 (Số liệu trung bình các điểm khảo nghiệm, vụ Đông 2016 )
v Thứ tự Tên bảng Trang bảng 3.23 Đặc điểm hình thái của các tổ hợp khảo nghiệm 108 (Số liệu trung bình các điểm khảo nghiệm, vụ Đông 2016) 3.24 Yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp 109 khảo nghiệm (Số liệu trung bình các điểm khảo nghiệm, vụ Đông 2016) 3.25 Khả năng chống chịu của các tổ hợp khảo nghiệm 110 (Số liệu trung bình các điểm khảo nghiệm, vụ Đông 2016) 3.26 Ước lượng năng suất của các tổ hợp lai khảo nghiệm 112 theo hồi quy (vụ Đông 2016) 3.27 Phân tích ổn định theo hệ số hồi quy (b i) và tham số độ 113 lệch (S2di) 3.28 Các giai đoạn sinh trưởng, phát triển của VN158 116 3.29 Đặc điểm hình thái của VN158 trong khảo nghiệm 118 3.30 Khả năng chống chịu sâu bệnh và tỷ lệ đổ gãy của VN158 119 trong khảo nghiệm 3.31 Các yếu tố cấu thành năng suất của VN158 trong khảo nghiệm 121 3.32 Năng suất của VN158 trong khảo nghiệm 123 3.33 Thời gian sinh trưởng và năng suất của giống ngô VN158 125 trong khảo nghiệm sản xuất vụ Đông 2017, Xuân 2018, Hè 2018 tại các địa phương
vi DANH MỤC HÌNH Thứ tự Tên hình Trang hình 1.1 Diện tích, năng suất và sản lượng ngô Việt Nam từ năm 12 2017 - 2019 1.2 Một số hình ảnh về trồng cây ngô vụ Đông ở miền Bắc 43 2.1 Sơ đồ khái quát quá trình thực hiện chọn lọc dòng, lai tạo 59 và khảo nghiệm giống ngô 3.1 Hình ảnh một số dòng tiêu biểu ở thời điểm trỗ cờ 82 (Dòng C571, C475, C282, C541) 3.2 Hình ảnh bắp của một số dòng tiêu biểu (Dòng C855, 87 C50, C28, C475, T5) 3.3 Sơ đồ phả hệ của 30 dòng ngô nghiên cứu trên cơ sở phân 94 tích 22 locus SSR theo phương pháp phân nhóm UPGMA 3.4 Một số hình ảnh về cây, bắp, hạt và hoạt động của 105 thí nghiệm 3.5 Hình ảnh các thí nghiệm những tổ hợp lai triển vọng tại 111 điểm thí nghiệm 3.6 Đồ thị biểu hiện tính thích nghi và ổn định về năng suất 114 của các giống khảo nghiệm vụ Đông 2016 3.7 Tổ hợp lai VN158 125
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Ngô (Zea mays L.) là một trong ba cây cốc quan trọng nhất cung cấp lương thực cho loài người và thức ăn cho gia súc. Bên cạnh đó ngô còn là cây thực phẩm cung cấp bắp ngô bao tử làm rau cao cấp, bắp nếp, bắp đường cho ăn tươi, làm sữa ngô, các loại đồ uống và đồ hộp. Ngoài ra ngô còn cung cấp nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất các mặt hàng của ngành lương thực, thực phẩm, dược phẩm và công nghiệp nhẹ, đặc biệt là nguyên liệu lý tưởng cho năng lượng sinh học. Ngô còn là mặt hàng nông sản xuất khẩu có giá trị, mang lại ngoại tệ cho nhiều quốc gia và vùng lãnh thổ. Cây ngô được đưa vào nước ta cách đây khoảng 300 năm (Ngô Hữu Tình, 2009) và trong số các cây lương thực, ngô được xếp hàng quan trọng thứ hai sau cây lúa bởi có vai trò hết sức quan trọng trong nền kinh tế, cùng với lúa, khoai, sắn, cây ngô đã giúp nước ta đảm bảo an ninh lương thực. Chính vì vậy diện tích trồng ngô ngày càng tăng. Sản xuất ngô Việt Nam thực sự có những bước tiến nhảy vọt từ đầu những năm 1990 đến nay, gắn liền với việc sử dụng các giống ngô lai, đồng thời cải thiện các biện pháp kỹ thuật canh tác theo yêu cầu của giống mới. Nếu như, năm 1991 diện tích trồng giống ngô lai nước ta chưa đến 1% trong tổng khoảng 400 nghìn ha gieo trồng, thì năm 2018 giống lai đã chiếm trên 95% trên diện tích 990 nghìn ha gieo trồng, năng suất trung bình 4,8 tấn/ha, sản lượng 4.756,7 nghìn tấn (Tổng cục Thống kê, 2019). Tuy nhiên, năng suất ngô của nước ta vẫn thấp hơn năng suất trung bình của thế giới, ví dụ như: Năm 2013 đạt trung bình 4,43 tấn/ha so với 5,52 tấn/ha trung bình của thế giới, bằng 80,25% (Tổng cục Thống kê, 2014); Năm 2018 đạt trung bình 4,72 tấn/ha so với 5,92 tấn/ha, bằng 79,7% (Tổng cục Thống kê, 2019; FAO, 2018). Về sản lượng ngô trong nước, tuy tốc độ tăng khá nhanh nhưng vẫn chưa đáp ứng đủ do nhu cầu tiêu dùng tăng cao, ví dụ niên vụ
2 2016/2017 nhu cầu về ngô ở nước ta là 12,9 triệu tấn, chúng ta đã phải nhập khẩu 8,5 triệu tấn; niên vụ 2019/2020, nhu cầu là 15,4 triệu tấn, chúng ta đã phải nhập khẩu 11,5 triệu tấn (USDA, 2020). Nguồn ngô hạt nhập về này chủ yếu sử dụng làm nguyên liệu cho chế biến thức ăn chăn nuôi. Từ đó cho thấy việc tăng sản lượng ngô trồng trong nước để đáp ứng nội tiêu, hạn chế nhập khẩu là một thách thức của ngành nông nghiệp. Tuy nhiên, về diện tích, các vùng trồng ngô có diện tích và sản lượng ngô lớn hiện nay đang bị thu hẹp do một số loại cây trồng khác có giá trị kinh tế cao hơn đã thay thế một phần diện tích ngô (điển hình như ở Sơn La). Muốn vậy, ngoài việc tận dụng triệt để vùng đất có thể trồng ngô cần áp dụng cơ giới hóa hiện đại, đồng bộ, cơ cấu lại mùa vụ, áp dụng tiến bộ kỹ thuật, chọn tạo giống để có những bộ giống mới phù hợp với từng mùa vụ, vùng sinh thái để có năng suất cao, sản lượng ngô lớn. Vụ Đông sau hai vụ lúa ở đồng bằng sông Hồng là một vụ rất đặc thù mà chỉ ở miền Bắc Việt Nam mới có. Sau khi kết thúc vụ lúa Mùa, một phần diện tích chân lúa này được sử dụng để trồng cây rau màu, phần lớn diện tích còn lại thường để trống. Đây là cơ hội để tăng diện tích trồng ngô, tăng sản lượng ngô trên đất hai lúa tại các tỉnh phía Bắc; đặc biệt hiện nay Bộ Nông nghiệp và PTNT đang có chủ trương phát triển trồng ngô sinh khối làm thức ăn xanh cho chăn nuôi trong vụ Đông ở các tỉnh phía Bắc. Tuy nhiên trong quá trình sản xuất ở vụ Đông, nền nhiệt độ giảm dần vào những tháng cuối năm, có những năm các đợt lạnh dưới 15oC kéo dài tới vài tuần làm ảnh hưởng rất lớn đến sản xuất cây trồng nói chung và cây ngô nói riêng. Do vậy, để có thể phát triển mạnh vụ ngô Đông cần cơ giới hóa từ khâu trồng, chăm sóc, thu hoạch đến phơi sấy, bảo quản và yếu tố quan trọng nhất là phải có các giống ngô mới chống chịu rét tốt, cho năng suất cao. Để khai thác hết tiềm năng đất vụ Đông góp phần nâng cao năng suất và tăng sản lượng ngô của vùng đồng bằng sông Hồng, đáp ứng nhu cầu ngô cho thức ăn chăn nuôi, đặc biệt ngô sinh khối làm thức ăn xanh cho đại gia
3 súc trong mùa đông lạnh ở miền Bắc, giải quyết vấn đề về bố trí cơ cấu cây trồng thì việc đẩy mạnh nghiên cứu chọn tạo các giống ngô mới ngắn ngày, chịu rét, có tiềm năng năng suất cao là rất quan trọng. Do vậy, đề tài khoa học “Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai năng suất cao, chịu rét phù hợp với điều kiện sản xuất ở đồng bằng sông Hồng” là cần thiết. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá được đặc tính sinh trưởng, phát triển và nông học của một số dòng ngô thuần nhằm chọn tạo thành công các dòng ngô nghiên cứu chín sớm, chịu rét, năng suất cao và có khả năng kết hợp cao phục vụ cho công tác chọn tạo giống ngô có khả năng chịu rét, cho năng suất cao; - Đánh giá được đặc điểm nông sinh học, đa dạng di truyền giữa các dòng, tạo được tổ hợp lai có khả năng chịu rét, cho năng suất cao; - Tuyển chọn được 1 - 2 tổ hợp ngô lai triển vọng để phát triển thành giống lai có khả năng chịu rét, cho năng suất cao phục vụ sản xuất ngô vụ Đông ở các tỉnh đồng bằng sông Hồng. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: + Các dòng ngô nghiên cứu thuần được tạo ra từ các nguồn vật liệu khác nhau. + Các tổ hợp lai đỉnh, lai luân phiên, các tổ hợp lai triển vọng. - Phạm vi nghiên cứu: + Thí nghiệm đánh giá chọn lọc dòng. + Thí nghiệm phân tích đa dạng di truyền của các dòng bằng chỉ thị SSR. + Thí nghiệm khảo sát tổ hợp lai bằng phương pháp lai đỉnh (Top cross) và lai luân phiên (Diallel cross). + Thí nghiệm khảo nghiệm tác giả (so sánh các tổ hợp lai triển vọng), khảo nghiệm giá trị canh tác và giá trị sử dụng giống ngô (VCU).
4 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Ý nghĩa khoa học của đề tài: Cung cấp thông tin khoa học về các dòng ngô nghiên cứu chín sớm, chịu rét phục vụ công tác chọn tạo giống ngô phù hợp với sản xuất ngô vụ Đông ở đồng bằng sông Hồng. - Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: + Chọn lọc được các dòng ngô nghiên cứu triển vọng phục vụ công tác chọn tạo giống ngô ngắn ngày, chịu rét. + Xác định được tổ hợp lai VN158 chín trung bình sớm, chịu rét khá, năng suất cao, phù hợp với điều kiện sản xuất trong vụ Đông tại đồng bằng sông Hồng. 5. Những đóng góp mới của đề tài - Kết quả đánh giá đặc tính sinh trưởng và phát triển, khả năng chống chịu, khả năng kết hợp và năng suất đã tuyển chọn được 11 dòng, gồm: C352, C16, C431, C838, C769, C608, C801, C855, C628, C783, C252 giới thiệu cho chương trình chọn tạo giống ngô ngắn ngày, chịu rét. - Chọn tạo được tổ hợp lai VN158 (C431 x B67CT) có thời gian sinh trưởng trung bình sớm, chịu rét, năng suất cao phù hợp với sản xuất ngô ở các vùng trồng ngô phía Bắc nói chung và đồng bằng sông Hồng nói riêng. 1.
5 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC Cây ngô có tên khoa học là Zea mays L. thuộc chi Maydeae, họ Hòa thảo Poaceae, bộ nhiễm sắc thể 2n = 20. Ngô là cây hàng năm với hệ thống rễ chùm phát triển, là loài cây giao phấn có hoa đơn tính cùng gốc (Ngô Hữu Tình và cs., 1997). 1.1. Vai trò, vị trí của cây ngô Trải qua hàng ngàn năm tiến hóa và phát triển, thông qua quá trình chọn lọc tự nhiên và nhân tạo, cùng đặc tính đa dạng di truyền rộng, khả năng thích nghi với nhiều loại hình sinh thái, cho đến nay cây ngô được lan truyền và trồng ở hầu khắp các châu lục trên thế giới với vai trò là một trong những cây ngũ cốc quan trọng của loài người. Có thể nói ngô là cây ngũ cốc nuôi sống gần 1/3 dân số toàn cầu. Vai trò đó thể hiện qua các mặt chính sau: Ngô làm lương thực cho người: Ngô là cây lương thực quan trọng trên toàn thế giới bên cạnh lúa mỳ và lúa gạo. Tất cả các nước trồng ngô đều ăn ngô ở mức độ khác nhau. Nếu như ở châu Âu khẩu phần ăn cơ bản là bánh mỳ, khoai tây, sữa; châu Á là cơm (gạo), cá, rau thì ở châu Mỹ La-tinh là bánh ngô, đậu đỗ và ớt. Ngô đã, đang và sẽ vẫn còn là cây lương thực rất quan trọng, là nguồn dinh dưỡng của loài người bởi các chất dinh dưỡng trong ngô rất phong phú. Tại Việt Nam, người dân cũng rất thích ăn ngô dưới dạng quà như ngô luộc, ngô nướng, ngô rang… Trước kia những lúc bị thiên tai gây mất mùa đói kém nông dân vẫn thường ăn ngô dưới dạng độn với cơm hoặc ngô bung. Hiện nay, đồng bào một số dân tộc thiểu số vùng cao như H’mông, Dao… vẫn ăn ngô như nguồn lương thực chính dưới dạng mèn mén. Ngô làm thức ăn chăn nuôi: Có thể nói rằng ngô là cây thức ăn chăn nuôi quan trọng nhất hiện nay, 70% chất tinh trong thức ăn tổng hợp là từ
6 ngô. Ngoài việc cung cấp chất tinh, cây ngô còn là thức ăn xanh và ủ chua lý tưởng cho đại gia súc, đặc biệt là bò sữa trong điều kiện mùa rét khắc nghiệt kéo dài (Ngô Hữu Tình, 2009). Ở Liên Xô cũ, hàng năm trồng khoảng 20 triệu héc-ta ngô trong đó chỉ có khoảng 3 triệu héc-ta lấy hạt, còn lại dùng làm thức ăn ủ chua. Giai đoạn 2000 - 2007 đã sử dụng 400 - 450 triệu tấn ngô hạt (chiếm 65% sản lượng ngô toàn thế giới) làm thức ăn chăn nuôi (Bùi Mạnh Cường, 2007). Các nước phát triển có tỷ lệ dùng ngô làm thức ăn chăn nuôi cao, thường trên 70%. Một số nước có tỷ lệ này rất cao như: Mỹ 76,0%; Bồ Đào Nha 91,0%; Italia 97,5%; Croatia 95,5%; Latvia 97,0%; Trung Quốc 75,5%; Malaysia 91,0%; Thái Lan 96,0%… (FAO, 2012). Hiện nay, Việt Nam cũng dùng ngô làm thức ăn chăn nuôi là chính (khoảng 90%) song tỷ lệ ngô trong tổng số chất tinh chỉ khoảng 50% vì còn dùng thêm gạo gẫy, cám, bột sắn… Nhu cầu thức ăn chăn nuôi ở nước ta sẽ ngày một gia tăng vì ngành chăn nuôi đang phát triển rất mạnh, kết hợp với ngành thủy sản cũng tiêu thụ một lượng ngô rất lớn làm thức ăn cho nuôi tôm, cá [17]. Ngô làm thực phẩm: Ngô hiện còn là cây thực phẩm, người ta dùng bắp ngô bao tử làm rau cao cấp. Nghề này đang phát triển rất mạnh, mang lại hiệu quả cao ở Thái Lan, Đài Loan. Sở dĩ ngô rau được ưa dùng vì nó sạch và có hàm lượng dinh dưỡng cao. Các loại ngô nếp, ngô đường (ngô ngọt) được làm quà ăn tươi (luộc, nướng) hoặc đóng hộp làm thực phẩm xuất khẩu. Ở một số nước châu Mỹ La-tinh và châu Phi người dân còn sử dụng dạng huyền phù của bột ngô làm thức uống hàng ngày trong gia đình (Ngô Hữu Tình, 2009). Ngô cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp: Ngoài việc ngô là nguyên liệu chính cho các nhà máy sản xuất thức ăn chăn nuôi tổng hợp, ngô còn là nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất rượu cồn, tinh bột, dầu, glucoza, bánh kẹo, ethanol (chế biến xăng sinh học)… Người ta đã 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 được chế biến từ ngô (Ngô Hữu Tình, 2009).