Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày, chịu hạn cho các tỉnh Miền Trung

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:244

Thêm vào BST

Báo xấu

11
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài "Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày, chịu hạn cho các tỉnh Miền Trung" nhằm đánh giá và chọn lọc được các dòng ngô thuần có thời gian sinh trưởng ngắn, khả năng chịu hạn khá, khả năng kết hợp cao phục vụ công tác chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày và chịu hạn.

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 ngắn ngày, chịu hạn cho các tỉnh Miền Trung

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ----- ----- LƯƠNG THÁI HÀ NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ LAI NGẮN NGÀY, CHỊU HẠN CHO CÁC TỈNH MIỀN TRUNG LUẬN ÁN TIẾN SỸ NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI 2023
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ----- ----- LƯƠNG THÁI HÀ “NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ LAI NGẮN NGÀY, CHỊU HẠN CHO CÁC TỈNH MIỀN TRUNG” Chuyên ngành: Di truyền và Chọn giống Cây trồng Mã số: 9.62.01.11 LUẬN ÁN TIẾN SỸ NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học 1. TS. Nguyễn Xuân Thắng 2. TS. Vương Huy Minh HÀ NỘI, 2023
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án này là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự chỉ dẫn của các thầy hướng dẫn và sự giúp đỡ của đồng nghiệp. Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án là hoàn toàn trung thực, các thông tin trích dẫn đều được ghi rõ nguồn gốc. Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về những số liệu đã công bố trong luận án. Tác giả Lương Thái Hà
ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện đề tài tôi luôn nhận được sự ủng hộ và giúp đỡ của Cơ quan, quý Thầy Cô, bạn bè, đồng nghiệp và gia đình. Trước tiên, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Ban lãnh đạo Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, Ban Thông tin đào tạo – Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam đã tạo điều kiện thuận lợi và tận tình giúp đỡ trong suốt quá trình học tập cũng như hoàn thành luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Nghiên cứu Ngô, cán bộ Bộ môn Vật liệu Di truyền, Bộ môn tạo giống ngô đã hỗ trợ tạo điều kiện thuận lợi về cơ sở vật chất, tinh thần, thời gian trong suốt quá trình thực hiện luận án. Đặc biệt, tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới hai thầy hướng dẫn khoa học TS. Nguyễn Xuân Thắng - Viện trưởng Viện Nghiên cứu Ngô TS. Vương Huy Minh – Phó Viện trưởng Viện Nghiên cứu Ngô Hai thầy đã dành thời gian, tận tình hướng dẫn tôi thực hiện đề tài và hoàn thành luận án. Nhân dịp này, tôi xin gửi lời cảm ơn đặc biệt đến gia đình và những người thân đã động viên giúp đỡ về tinh thần để tôi hoàn thành luận án. Hà Nội, ngày…tháng…năm 2023 Tác giả Lương Thái Hà
iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ii MỤC LỤC ................................................................................................................ iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ..............................................................................vii DANH MỤC BẢNG .............................................................................................. viii MỞ ĐẨU .................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................................... 1 2. Mục tiêu của đề tài .................................................................................................. 2 3. Ý nghĩa khoa học của đề tài .................................................................................... 3 3.1. Ý nghĩa khoa học ................................................................................................. 3 3.2. Ý nghĩa thực tiễn .................................................................................................. 3 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................... 3 4.1. Đối tượng nghiên cứu........................................................................................... 3 4.2. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................................. 4 5. Những đóng góp mới của đề tài .............................................................................. 4 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC ....................... 5 1.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và trong nước ............................................. 5 1.1.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới ................................................................. 5 1.1.2. Tình hình sản xuất ngô trong nước ................................................................... 7 1.1.3. Tình hình sản xuất ngô của các tỉnh miền Trung ............................................ 10 1.1.3.1 Vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên và xã hội...................................................... 10 1.1.3.2. Cơ cấu thời vụ và nhu cầu giống ngô ngắn ngày, chịu hạn ở các tỉnh miền Trung ......................................................................................................................... 11 1.2. Kết quả nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày trên thế giới và Việt Nam ........................................................................................................................... 14 1.2.1. Kết quả nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày trên thế giới .............. 14 1.2.2. Kết quả nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày ở Việt Nam ............... 18 1.2.3. Kết quả nghiên cứu về phân nhóm thời gian sinh trưởng ở cây ngô .............. 20 1.3. Ảnh hưởng của hạn đến sản xuất và kết quả nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai chịu hạn trên thế giới và ở Việt Nam ........................................................................ 22 1.3.1 Ảnh hưởng của hạn đến sinh trưởng phát triển cây ngô .................................. 22 1.3.2. Ảnh hưởng của hạn đối với sản xuất ngô trên thế giới và Việt Nam.............. 26
iv 1.3.3. Kết quả nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai chịu hạn trên thế giới ................. 31 1.3.4. Kết quả nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai chịu hạn ở Việt Nam .................. 36 1.4. Dòng thuần và phương pháp đánh giá khả năng kết hợp ................................... 40 1.4.1. Khái niệm dòng thuần và phát triển dòng thuần ............................................. 40 1.4.2. Phương pháp đánh giá khả năng kết hợp ........................................................ 41 1.4.2.1: Khái niệm về khả năng kết hợp: .................................................................. 41 1.4.2.2. Lai thử và chọn cây thử: ............................................................................... 42 1.4.2.3. Đánh giá khả năng kết hợp bằng phương pháp lai đỉnh (Topcross) ............ 43 1.4.2.4. Đánh giá khả năng kết hợp bằng phương pháp lai luân phiên (Dialell cross) ............................................................................................................... 43 1.5. Ứng dụng chỉ thị phân tử trong đánh giá đa dạng di truyền và dự đoán nhóm ưu thế lai ở ngô ............................................................................................................... 45 1.6. Nhận xét rút ra từ tổng quan .............................................................................. 48 CHƯƠNG II . VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...... 50 2.1. Vật liệu nghiên cứu ............................................................................................ 50 2.2. Nội dung nghiên cứu .......................................................................................... 51 2.3. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ...................................................................... 52 2.4. Phương pháp nghiên cứu.................................................................................... 52 2.4.1. Nội dung 1. Đánh giá đặc điểm nông sinh học và khả năng chịu hạn của các dòng ngô. ................................................................................................................... 52 2.4.1.1. Phương pháp đánh giá đặc điểm nông sinh học của các dòng ngô .............. 52 2.4.1.2. Phương pháp đánh giá khả năng chịu hạn của các dòng ngô ...................... 53 2.4.2. Nội dung 2. Phân tích đa dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử SSR và đánh giá khả năng kết hợp của các dòng ngô. ......................................................................... 56 2.4.2.1. Phương pháp đánh giá đa dạng di truyền của các dòng nghiên cứu ............ 56 2.4.2.2. Phương pháp đánh giá ưu thế lai và khả năng kết hợp của các dòng ngô theo Omarov (1975) .......................................................................................................... 57 2.4.3. Nội dung 3. Chọn lọc các tổ hợp lai ngắn ngày, chịu hạn cho các tỉnh miền Trung. ........................................................................................................................ 58 2.4.3.1. Đánh giá đặc điểm nông sinh học, năng suất và khả năng chịu hạn của các tổ hợp lai trong thí nghiệm có tưới và không tưới .................................................... 58 2.4.3.2. Phương pháp so sánh đánh giá tổ hợp lai..................................................... 60 2.4.4. Nội dung 4. Đánh giá tính thích ứng và khả năng ổn định của các tổ hợp ngô lai ngắn ngày, chịu hạn triển vọng cho các tỉnh miền Trung. ................................... 61
v CHƯƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ........................... 62 3.1. Đánh giá đặc điểm nông sinh học và khả năng chịu hạn của các dòng ngô ............. 62 3.1.1. Đánh giá đặc điểm nông sinh học của các dòng ngô ...................................... 62 3.1.1.1. Thời gian sinh trưởng và đặc điểm hình thái của các dòng ngô .................. 62 3.1.1.2. Khả năng chống chịu của các dòng ngô ....................................................... 64 3.1.1.3. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất hạt của các dòng ngô ............ 66 3.1.2. Đánh giá khả năng chịu hạn của các dòng ngô trong điều kiện gây hạn nhân tạo .............................................................................................................................. 68 3.1.2.1. Đánh giá khả năng giữ nước và khả năng phục hồi của các dòng ngô ở giai đoạn cây con .............................................................................................................. 69 3.1.2.2. Đánh giá một số chỉ tiêu chịu hạn của các dòng ngô ở giai đoạn cây con trong điều kiện gây hạn nhân tạo .............................................................................. 71 3.1.2.3. Đánh giá khả năng chịu hạn của các dòng ngô ở các giai đoạn sinh trưởng khác nhau trong điều kiện nhà lưới có mái che......................................................... 74 3.2. Phân tích đa dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử SSR và đánh giá khả năng kết hợp của các dòng ngô ................................................................................................ 86 3.2.1. Phân tích đa dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử SSR của các dòng ngô ................ 86 3.2.2. Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng ngô ................................................. 92 3.2.2.1. Đánh giá ưu thế lai và khả năng kết hợp chung bằng phương pháp lai đỉnh của các dòng ngô ....................................................................................................... 92 3.2.2.2. Đánh giá khả năng kết hợp bằng phương pháp lai luân phiên của các dòng ngô ........................................................................................................................... 101 3.3. Chọn lọc các tổ hợp lai ngắn ngày và chịu hạn cho miền Trung ..................... 109 3.3.1. Đánh giá đặc điểm nông sinh học, năng suất và khả năng chịu hạn của các tổ hợp lai trong thí nghiệm có tưới và không tưới. ..................................................... 109 3.3.1.1. Thời gian sinh trưởng qua các giai đoạn của các tổ hợp lai ....................... 109 3.3.1.2. Kết quả theo dõi một số đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lai ......... 111 3.3.2. So sánh đánh giá tổ hợp lai đỉnh triển vọng và tổ hợp lai luân phiên tại Nghệ An và Bình Định. .................................................................................................... 123 3.3.2.1. So sánh đánh giá tổ hợp lai đỉnh triển vọng và tổ hợp lai luân phiên tại Nghệ An .................................................................................................................. 123 3.3.2.2. So sánh đánh giá tổ hợp lai đỉnh triển vọng và tổ hợp lai luân phiên tại Bình Định ......................................................................................................................... 129 3.4. Đánh giá tính thích ứng và khả năng ổn định của các tổ hợp ngô lai ngắn ngày,
vi chịu hạn triển vọng cho các tỉnh miền Trung.......................................................... 135 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ................................................................................... 143 1. Kết luận ............................................................................................................... 143 2. Kiến nghị ............................................................................................................. 144 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ..... 145 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 146
vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ CIMMYT Centro Internacional de Mejoramiento de Maiz y Trigo – Trung tâm cải lương giống ngô và lúa mì Quốc tế CV Coefficients of variation – Hệ số biến động CS Cộng sự DH Double haploid – Đơn bội kép ĐVT Đơn vị tính GCA General combining ability – Khả năng kết hợp chung KNKHC Khả năng kết hợp chung KNKHR Khả năng kết hợp riêng LSD Least Signification Difference – Sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa P1000 Khối lượng 1000 hạt IRRISTAT Intenational Rice Research Institute statistical research tool – Phần mềm quản lý nghiên cứu thống kê QTLs Locus tính trạng số lượng (Quantitative trait locus) SCA Specific Combining Ability – Khả năng kết hợp riêng RFLP Restriction Fragment Length Polymorphism – Đa hình chiều dài đoạn cắt giới hạn THL Tổ hợp lai TB Trung bình TGST Thời gian sinh trưởng ƯTL Ưu thế lai
viii DANH MỤC BẢNG Số bảng Tên bảng Trang Bảng 1.1. Tình hình sản xuất ngô của một số vùng trên thế giới năm 2021 .... 5 Bảng 1.2. Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam giai đoạn 2010 - 2021 ............. 8 Bảng 1.3. Diện tích, năng suất và sản lượng ngô trồng tại các vùng sinh thái năm 2020 .................................................................................................... 9 Bảng 1.4. Sản xuất ngô ở các tỉnh Miền Trung giai đoạn 2015 – 2020 ......... 12 Bảng 1.5. Chỉ số đánh giá thời gian sinh trưởng theo thang điểm của FAO .. 20 Bảng 1.6. Phân nhóm thời gian sinh trưởng cây ngô dựa trên các chỉ số về chiều cao cây, số đốt (lóng) và số lá ............................................................... 21 Bảng 1.7. Phân nhóm giống ngô lai theo thời gian sinh trưởng ..................... 22 Bảng 1.8. Ảnh hưởng của hạn đến sinh trưởng phát triển cây ngô................. 24 Bảng 1.9. Khả năng gặp hạn ở 8 vùng ngô tại Việt Nam ............................... 29 Bảng 2.1. Danh sách các dòng ngô tham gia thí nghiệm ................................ 50 Bảng 2.2. Danh sách các mồi SSR sử dụng cho phân tích đa dạng di truyền 51 Bảng 2.3. Địa điểm và thời gian nghiên cứu................................................... 52 Bảng 3.1. Thời gian sinh trưởng và đặc điểm hình thái của các dòng ngô trong vụ Xuân và Đông 2015 tại Đan Phượng ......................................................... 63 Bảng 3.2. Khả năng chống chịu của các dòng ngô trong vụ Xuân và Đông 2015 tại Đan Phượng....................................................................................... 65 Bảng 3.3. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất hạt của các dòng ngô trong vụ Xuân và Đông 2015 tại Đan Phượng................................................ 67 Bảng 3.4. Khả năng chịu hạn và phục hồi của các dòng ngô trong vụ Xuân 2015 tại Đan Phượng....................................................................................... 70 Bảng 3.5. Một số chỉ tiêu đánh giá khả năng chịu hạn của các dòng ngô trong vụ Xuân 2015 tại Đan Phượng ........................................................................ 72 Bảng 3.6. Ảnh hưởng của hạn ở các thời vụ khác nhau đến các giai đoạn sinh trưởng của các dòng ngô tại Đan Phượng ....................................................... 75 Bảng 3.7. Ảnh hưởng của hạn ở các thời vụ khác nhau đến độ cuốn lá, độ tàn lá của các dòng ngô tại Đan Phượng ............................................................... 77 Bảng 3.8. Ảnh hưởng của hạn ở các thời vụ khác nhau đến chiều dài bắp và
ix đường kính bắp của các dòng ngô tại Đan Phượng ........................................ 79 Bảng 3.9. Ảnh hưởng của hạn ở các thời vụ khác nhau đến số hàng hạt và số hạt/hàng của các dòng ngô tại Đan Phượng .................................................... 81 Bảng 3.10. Ảnh hưởng của hạn ở các thời vụ khác nhau đến khối lượng 1000 hạt và năng suất của các dòng ngô tại Đan Phượng........................................ 83 Bảng 3.11. Các chỉ số chịu hạn của các dòng ngô tại Đan Phượng................ 85 Bảng 3.12. Số allele thể hiện và hệ số PIC của 23 cặp mồi SSR................... 87 Bảng 3.13. Hệ số tương đồng di truyền của 30 dòng trên sơ sở phân tích 23 locus SSR ........................................................................................................ 90 Bảng 3.14. Thời gian sinh trưởng của các tổ hợp lai đỉnh năm 2016 tại Đan Phượng ............................................................................................................ 93 Bảng 3.15. Đặc điểm hình thái của các tổ hợp lai đỉnh năm 2016 tại Đan Phượng ............................................................................................................ 95 Bảng 3.16. Khả năng chống chịu của các THL đỉnh năm 2016 tại Đan Phượng ............................................................................................................ 96 Bảng 3.17. Năng suất và ưu thế lai của các tổ hợp lai đỉnh năm 2016 tại Đan Phượng ............................................................................................................ 98 Bảng 3.18. Giá trị khả năng kết hợp chung ở tính trạng năng suất hạt của 12 dòng và 2 cây thử trong thí nghiệm lai đỉnh năm 2016 tại Đan Phượng ...... 100 Bảng 3.19. Một số đặc điểm hình thái của các THL luân phiên vụ Xuân 2017 tại Đan Phượng .............................................................................................. 102 Bảng 3.20. Khả năng chống chịu của các THL luân phiên vụ Xuân 2017 tại Đan Phượng ................................................................................................... 103 Bảng 3.21. Các yếu tố cấu thành năng suất của các THL luân phiên vụ Xuân 2017 tại Đan Phượng..................................................................................... 104 Bảng 3.22. P1000 hạt, tỷ lệ hạt/bắp và năng suất của các THL luân phiên vụ Xuân 2017 tại Đan Phượng ........................................................................... 106 Bảng 3.23. Giá trị KNKH chung (ĝi), KNKH riêng (ŝij) và phương sai KNKH riêng (2sij) ở tính trạng năng suất hạt của các dòng tham gia thí nghiệm lai luân phiên vụ Xuân 2017 tại Đan Phượng .................................................... 107 Bảng 3.24. Giá trị KNKH chung (ĝi), KNKH riêng (ŝij) và phương sai KNKH
x riêng (2sij) ở tính trạng thời gian sinh trưởng của các dòng tham gia thí nghiệm lai luân phiên vụ Xuân 2017 tại Đan Phượng .................................. 108 Bảng 3.25. Thời gian sinh trưởng của các tổ hợp lai trong thí nghiệm có tưới và không tưới vụ Đông 2017 tại Đan Phượng .............................................. 110 Bảng 3.26. Chiều cao cây của các tổ hợp lai trong thí nghiệm có tưới và không tưới vụ Đông 2017 tại Đan Phượng ................................................... 112 Bảng 3.27. Đặc điểm hình thái của các tổ hợp lai trong thí nghiệm có tưới và không tưới vụ Đông 2017 tại Đan Phượng ................................................... 114 Bảng 3.28. Độ cuốn lá, độ tàn lá của các tổ hợp lai trong thí nghiệm có tưới và không tưới vụ Đông 2017 tại Đan Phượng .............................................. 116 Bảng 3.29. Các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lai trong thí nghiệm có tưới và không tưới vụ Đông 2017 tại Đan Phượng .................................. 119 Bảng 3.30. Năng suất của các dòng trong thí nghiệm có tưới và không tưới vụ Đông 2017 tại Đan Phượng. .......................................................................... 122 Bảng 3.31. Thời gian sinh trưởng và đặc điểm hình thái của các tổ hợp lai năm 2017 tại Nghệ An .................................................................................. 124 Bảng 3.32. Khả năng chống chịu của các tổ hợp lai năm 2017 tại Nghệ An 126 Bảng 3.33. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất hạt của các tổ hợp lai năm 2017 tại Nghệ An .................................................................................. 128 Bảng 3.34. Thời gian sinh trưởng và đặc điểm hình thái của các tổ hợp lai 130 năm 2017 tại Bình Định ................................................................................ 130 Bảng 3.35. Khả năng chống chịu của các tổ hợp lai Năm 2017 tại Bình Định ............................................................................................................... 132 Bảng 3.36. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất hạt của các tổ hợp lai năm 2017 tại Bình Định ................................................................................ 134 Bảng 3.37. Ước lượng năng suất theo hồi quy vụ Xuân 2017 ...................... 136 Bảng 3.38. Bảng tóm tắt để lựa chọn tính ổn định vụ Xuân 2017 ................ 138 Bảng 3.39. Ước lượng năng suất theo hồi quy vụ Đông 2017 ..................... 139 Bảng 3.40. Bảng tóm tắt để lựa chọn tính ổn định Đông 2017 .................... 140
xi DANH MỤC HÌNH Số hình Tên hình Trang Hình 3.1. Kết quả điện di 30 dòng ngô với mồi bnlg1520 ............................. 88 Hình 3.2. Kết quả điện di 30 dòng ngô với mồi umc1327.............................. 88 Hình 3.3. Sơ đồ hình cây về mối quan hệ di truyền của 30 dòng ngô nghiên cứu dựa trên 23 mồi SSR ................................................................................ 91 Hình 3.4. Tính thích ứng và khả năng ổn định của các tổ hợp lai ................ 138 vụ Xuân 2017 tại Đan Phượng, Nghệ An và Bình Định............................... 138 Hình 3.5. Tính thích ứng và kh năng ổn định của các tổ hợp lai .................. 141 vụ Đông 2017 tại Đan Phượng, Nghệ An và Bình Định .............................. 141 Hình 3.6. Hình ảnh Cây và bắp tổ hợp lai VS6939 (A17 x T693) Vụ Xuân năm 2016 tại Đan Phượng ............................................................................. 142
1 MỞ ĐẨU 1. Tính cấp thiết của đề tài Cây ngô (Zea mays L.) là một trong những cây ngũ cốc có vai trò quan trọng trên thế giới và là nguồn cung cấp lương thực, thực phẩm cho con người, thức ăn cho gia súc. Bên cạnh đó, ngô còn là nguồn nguyên liệu phục vụ cho sản xuất công nghiệp dược phẩm và năng lượng sinh học. Cây ngô được trồng ở hầu hết các vùng trên thế giới nhờ khả năng thích nghi rộng, cho giá trị kinh tế cao và là mặt hàng xuất khẩu quan trọng của nhiều quốc gia và vùng lãnh thổ. Niên vụ 2021/2022 diện tích ngô trên thế giới đạt 207,25 triệu ha, năng suất trung bình đạt 5,87 tấn/ha và sản lượng đạt 1.217,3 triệu tấn. Với sản lượng đạt 382,89 triệu tấn, Mỹ là quốc gia đứng đầu trong nhóm các nước có sản lượng ngô cao nhất thế giới [132]. Ở Việt Nam, ngô là cây lương thực quan trọng thứ hai sau cây lúa và là cây màu quan trọng nhất được trồng ở nhiều vùng sinh thái khác nhau, đa dạng về mùa vụ gieo trồng và hệ thống canh tác. Những năm gần đây, cây ngô ngày càng có vai trò quan trọng đối với đời sống người dân đặc biệt nông dân miền núi, bởi ngô trở thành cây hàng hóa cho giá trị kinh tế cao, đem lại thu nhập đáng kể và góp phần xóa đói giảm nghèo cho người dân. Theo niên giám thống kê năm 2021, diện tích trồng ngô cả nước là 902,8 nghìn ha, năng suất 49,3 tạ/ha và sản lượng đạt 4446,4 nghìn tấn [22]. Tuy nhiên, sản lượng ngô hiện nay chỉ đáp ứng được một phần nhu cầu ngô nội địa chủ yếu sử dụng làm nguyên liệu chế biến thức ăn chăn nuôi. Theo Báo cáo xuất nhập khẩu Việt Nam 2022 [2], nhập khẩu ngô các loại trong năm 2022 đạt trên 9,57 triệu tấn, trị giá gần 3,33 tỷ USD, giá trung bình 347,8 USD/tấn, giảm 4,5% về lượng nhưng tăng 15,6% kim ngạch và tăng 21% về giá so với năm 2021. Do vậy, đẩy mạnh sản xuất ngô là yêu cầu cấp
2 bách hiện nay nhằm nâng cao sản lượng ngô trong nước và giảm nhập khẩu. Dự báo nhu cầu tiêu thụ ngô ở nước ta tiếp tục tăng lên trong những năm tới trong khi diện tích trồng và sản lượng ngô ở Việt nam đang có xu hướng giảm dần. Hơn nữa, khoảng 80% diện tích sản xuất ngô hiện nay được trồng ở những vùng không có tưới tiêu chủ động phụ thuộc vào nước trời, cũng như do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đã tác động không nhỏ đến năng suất và sản lượng ngô trong nước. Bắc Trung Bộ và Duyên hải Nam Trung Bộ là vùng có điều kiện khí hậu khắc nghiệt nhất trong cả nước với diện tích trồng ngô khoảng 175,9 nghìn ha, sản lượng 856,9 nghìn tấn và năng suất trung bình đạt 48,7 tạ/ha [22]. Nhằm tăng sản lượng, mở rộng diện tích đất canh tác, việc chuyển đổi cơ cấu cây trồng là nhu cầu tất yếu. Trong đó tăng vụ là một trong những biện pháp hiệu quả nhất, đòi hỏi những người làm công tác khoa học phải nhanh chóng chọn tạo và đưa ra những bộ giống ngô chín sớm chịu hạn năng suất cao để đáp ứng nhu cầu sản xuất ngô. Hiện nay, bộ giống ngô thương mại đang sử dụng ở các tỉnh miền Trung chủ yếu là các giống ngô trung và dài ngày, khả năng chống chịu với điều kiện ngoại cảnh đặc biệt là chịu hạn chưa phù hợp với nhu cầu tăng vụ, hiệu quả sử dụng đất và trong điều kiện biến đổi khí hậu hiện nay. Xuất phát từ những thực tế trên chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày, chịu hạn cho các tỉnh Miền Trung” 2. Mục tiêu của đề tài - Đánh giá và chọn lọc được các dòng ngô thuần có thời gian sinh trưởng ngắn, khả năng chịu hạn khá, khả năng kết hợp cao phục vụ công tác chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày và chịu hạn. - Chọn tạo được 01 giống ngô lai ngắn ngày, có khả năng chịu hạn khá, năng suất cao, chống chịu một số sâu bệnh hại chính thích ứng cho các tỉnh miền Trung.
3 3. Ý nghĩa khoa học của đề tài 3.1. Ý nghĩa khoa học - Luận án bổ sung cơ sở khoa học về phương pháp đánh giá, chọn lọc các dòng ngô thuần, các tổ hợp lai theo hướng ngắn ngày, chịu hạn. - Kết quả nghiên cứu của luận án cung cấp thêm nhiều dẫn liệu, thông tin khoa học về di truyền tính chín sớm, tính chịu hạn, khả năng kết hợp và mối tương quan giữa thời gian sinh trưởng, khả năng chịu hạn với đặc điểm nông sinh học trong chọn giống ngô lai chín sớm, chịu hạn. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn - Tuyển chọn được tập đoàn dòng thuần có thời gian sinh trưởng ngắn, đặc điểm nông sinh học tốt, khả năng chịu hạn khá, nhiễm nhẹ 1 số sâu bệnh hại chính, năng suất cao và khả năng kết hợp tốt bổ sung nguồn dòng cho chương trình chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày, chịu hạn. - Chọn tạo được một số tổ hợp ngô lai triển vọng ngắn ngày, chịu hạn năng suất cao trên cơ sở tiếp tục khảo nghiệm tuyển chọn để bổ sung vào bộ giống ngô lai ngắn ngày, chịu hạn thích hợp với điều kiện sinh thái các tỉnh miền Trung. - Phát triển và đưa vào sản xuất diện rộng 1 giống ngô lai mới VS6939 (phát triển từ tổ hợp lai A17xT693) ngắn ngày, chịu hạn và năng suất cao phục vụ trực tiếp cho sản xuất ngô tại các tỉnh miền Trung, góp phần nâng cao năng suất, sản lượng ngô vùng này. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4.1. Đối tượng nghiên cứu - Nghiên cứu, đánh giá 30 dòng ngô tự phối (từ A1 – A30) được chọn tạo ra bằng phương pháp tự phối kết hợp fullsib từ các nguồn vật liệu của Viện Nghiên cứu Ngô và một số giống ngô thương mại như P4199, CP989, B9698, CP999, QT331, P3012.
4 - Các giống đối chứng là những giống ngô lai thương mại có TGST ngắn, khả năng chịu hạn khá hiện đang được trồng phổ biến ở các tỉnh miền Trung và trong mạng lưới khảo nghiệm quốc gia như LVN885, NK67, PC333. 4.2. Phạm vi nghiên cứu - Các thí nghiệm đánh giá chọn tạo dòng; đánh giá khả năng chịu hạn các dòng, đánh giá khả năng kết hợp của các dòng thuần; thí nghiệm phân tích đa dạng di truyền sử dụng chỉ thị phân tử SSR trong phân nhóm ưu thế lai được thực hiện tại Khu thí nghiệm Viện Nghiên cứu Ngô, Thị trấn Phùng, Đan Phượng, Hà Nội. - Các thí nghiệm so sánh đánh giá tổ hợp lai; đánh giá khả năng chịu hạn các tổ hợp lai triển vọng; khảo sát đánh giá các tổ hợp lai ngắn ngày, chịu hạn tại 2 tỉnh miền Trung là Nghệ An và Bình Định. 5. Những đóng góp mới của đề tài - Xác định được 7 dòng ngô ngắn ngày, có khả năng chịu hạn và KNKH cao: A2, A6, A13, A17, A19, A24, A26, bổ sung vào tập đoàn dòng ngô thuần ưu tú phục vụ công tác chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày và chịu hạn. - Xác định được một số tổ hợp ngô lai ưu tú có thời gian sinh trưởng ngắn, khả năng chịu hạn khá tiếp tục khảo nghiệm tuyển chọn giống ngô lai ngắn ngày chịu hạn. - Phát triển và đưa vào sản xuất giống ngô lai với tên gọi VS6939 (phát triển từ tổ hợp lai A17xT693) tại các tỉnh miền Trung cho kết quả tốt. iống ngô lai VS6939 được Hội đồng khoa học Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn công nhận cho sản xuất thử theo Quyết định số 425/QĐ-TT-CLT ngày 27/12/2018 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn và đã được Cục Trồng trọt, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn công nhận chính thức với tên là VS6939 theo Quyết định số 5052/QĐ-TT-CLT ngày 30/12/2019 tại các vụ, vùng trồng ngô phía Bắc, Duyên hải Nam Trung bộ và Tây Nguyên.
5 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC 1.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và trong nước 1.1.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới Trong nhiều thập kỷ qua, các nhà khoa học trên thế giới đã thành công trong việc nghiên cứu, khai thác tiềm năng của cây ngô. Ngô không những là cây lương thực quan trọng mà còn là cây điển hình được ứng dụng nhiều thành tựu khoa học về các lĩnh vực di truyền, chọn giống, công nghệ sinh học hay cơ giới, điện khí hoá. Chính nhờ vậy, cây ngô không ngừng tăng trưởng về diện tích, sản lượng và năng suất. Theo Prasanna và cộng sự (2018) [111], sản lượng ngô chiếm khoảng 50% sản lượng cây có hạt trên toàn cầu. Bảng 1.1. Tình hình sản xuất ngô của một số vùng trên thế giới năm 2021 Diện tích Năng suất Sản lượng Khu vực (triệu ha) (tấn/ha) (triệu tấn) Thế giới 205,87 5,87 1210,24 Châu Phi 42,46 2,28 96,64 Châu Mỹ 75,86 7,81 592,36 Châu Á 67,79 5,59 378,86 Châu Âu 19,70 7,20 141,85 Châu Đại Dương 0,07 7,76 0,54 Đông Nam Á 9,17 4,63 42,46 Mỹ 34,56 11,11 383,94 Argentina 8,15 7,43 60,53 Canada 1,40 10,06 13,98 Trung Quốc 43,36 6,29 272,76 Brasil 19,02 4,65 88,46 Ấn Độ 9,86 3,21 31,65 Thái Lan 1,20 4,42 5,30 Nguồn: FAOSTAT, 2023 [61]
6 Theo số liệu bảng 1.1, tình hình sản xuất ngô ở các Châu lục có sự chênh lệch rất lớn. So với tổng diện tích toàn thế giới thì diện tích sản xuất ngô ở Châu Mỹ cao nhất 75,86 triệu ha nên sản lượng ngô ở Châu Mỹ cũng cao nhất 592,36 triệu tấn. Diện tích trồng ngô ít nhất là Châu Đại Dương chỉ 0,07 triệu ha nhưng năng suất đứng thứ hai so với các châu lục khác (7,76 tấn/ha). Châu Á đứng thứ hai thế giới về diện tích, sản lượng (67,79 triệu ha và 378,86 triện tấn), tuy nhiên năng suất vẫn thấp so với mức bình quân thế giới chỉ đạt 5,59 tấn/ha. Nguyên nhân của sự phát triển không đồng đều giữa các châu lục trên thế giới là do sự khác nhau rất lớn về trình độ khoa học kỹ thuật, điều kiện tự nhiên, điều kiện kinh tế chính trị,… Ở châu Mỹ có tình độ khoa học phát triển cao trong khi Châu Phi có nền kinh tế kém phát triển cộng thêm tình hình chính trị an ninh không đảm bảo, trình độ dân trí thấp làm cho sản xuất nông nghiệp ở khu vực này tụt hậu so với nhiều khu vực trên thế giới. Nếu tính trên từng quốc gia thì Trung Quốc dẫn đầu về diện tích sản xuất với 43,36 triệu ha, tiếp đó là Mỹ 34,56 triệu ha. Tuy nhiên do năng suất cao nên sản lượng ngô ở Mỹ cao nhất đạt 11,11 tấn/ha. Năng suất bình quân trên thế giới đạt 5,87 tấn/ha (năm 2021). Trong đó Saint Vincent and the Grenadines là nước có năng suất cao nhất đạt 30,31 tấn/ha gấp 5,2 lần so với năng suất bình quân thế giới, tiếp đến là Jordan đạt 28,6 tấn/ha gấp 4,9 lần mức trung bình. Mỹ là nước dẫn đầu về sản lượng ngô, đạt 383,94 triệu tấn trong niên vụ 2021, kế đến là Trung Quốc đạt 272,76 triệu tấn. Đứng thứ ba là Brazil với sản lượng 88,46 triệu tấn. Mỹ cũng là nước đưa vào sử dụng sản xuất đại trà giống ngô lai đầu tiên và hiện nay 100% diện tích sử dụng giống ngô lai trong đó 90% là giống lai đơn.
7 Hiện nay, Trung Quốc là nước đứng đầu về diện tích trồng ngô và sản lượng đứng thứ hai thế giới tương ứng 43,36 triệu ha và 272,76 triệu tấn. Brazil là nước đứng thứ 3 về diện tích với 19,02 triệu ha, năng suất 4,65 tấn/ha và sản lượng 88,46 triệu tấn. Tiếp đến là Ấn Độ với 9,86 triệu ha, năng suất 3,21 tấn/ha và sản lượng 31,65 triệu tấn. Như vậy, công tác chọn tạo giống ngô phục vụ sản xuất phải liên tục cải tiến để nâng cao năng suất, tăng sản lượng. Đòi hỏi phải sử dụng hiệu quả hơn các nguồn gen, sự hiểu biết về cơ sở di truyền của cây ngô trong các điều kiện trồng ngô cụ thể. Từ đó, phát triển những giống ngô phù hợp với từng vùng sinh thái. Đây là yếu tố quyết định cho sản xuất nông nghiệp trong giai đoạn tới. 1.1.2. Tình hình sản xuất ngô trong nước Ở nước ta ngô là cây lương thực quan trọng sau cây lúa, những năm gần đây sản xuất ngô đang được chú ý hơn bởi ngô không những là lương thực mà còn là cây sử dụng làm thức ăn cho gia súc, gia cầm và là cây kinh tế cho các vùng khó khăn. Trong khi cơ cấu nông nghiệp đã chuyển dịch theo hướng giảm dần tỷ trọng ngành trồng trọt và tăng tỷ trọng ngành chăn nuôi do đó nhu cầu về ngô là khá lớn. Mục tiêu của ngành nông nghiệp trong những năm tới sẽ phấn đấu xây dựng vùng trồng ngô hàng hóa ở các khu vực Trung du miền núi, Duyên hải miền Trung, Đông Nam Bộ,… Thập kỷ những năm 60 của thế kỷ trước, diện tích ngô Việt Nam đạt gần 300 nghìn ha, năng suất chỉ đạt trên 1 tấn/ha, đến đầu những năm 1980 năng suất chỉ ở mức 1,1 tấn/ha, sản lượng đạt khoảng hơn 400.000 tấn do sử dụng các giống ngô địa phương với kỹ thuật canh tác lạc hậu. Từ giữa những năm 1980, nhờ hợp tác với Trung tâm Cải tạo Ngô và Lúa mỳ Quốc tế (CIMMYT), nhiều giống ngô cải tiến đã được đưa vào trồng góp phần nâng năng suất ngô lên gần 1,5 tấn/ha. Ngành sản xuất ngô nước ta thực sự có