Luận án tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày trồng trên đất tăng vụ tại miền núi Đông Bắc Việt Nam

Chia sẻ: Co Ti Thanh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:217

Thêm vào BST

Báo xấu

58
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận án là chọn tạo được một số dòng ngô ngắn ngày, năng suất cao, khả năng kết hợp tốt phục vụ công tác chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày. Chọn tạo được 1 – 2 giống ngô lai triển vọng có thời gian sinh trưởng ngắn năng suất cao thích hợp với điều kiện sinh thái và một số cơ cấu tăng vụ ở vùng miền núi Đông Bắc Việt Nam.

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 trồng trên đất tăng vụ tại miền núi Đông Bắc Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM --------------------------------- NGUYỄN TIẾN TRƯỜNG NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ LAI NGẮN NGÀ Y TRỒNG TRÊN ĐẤT TĂNG VỤ TẠI MIỀN NÚI ĐÔNG BẮC VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI – 2017
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM --------------------------------- NGUYỄN TIẾN TRƯỜNG NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ LAI NGẮN NGÀ Y TRỒNG TRÊN ĐẤT TĂNG VỤ TẠI MIỀN NÚI ĐÔNG BẮC VIỆT NAM Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng Mã số: 62.62.01.11 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: 1. TS. Mai Xuân Triệu 2. TS. Nguyễn Tất Khang HÀ NỘI - 2017
i LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện đề tài tôi luôn nhận được sự ủng hộ và giúp đỡ của các cơ quan, các thầy cô, bạn bè đồng nghiệp và gia đình. Trước tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới TS. Mai Xuân Triệu, TS Nguyễn Tất Khang đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tôi trong quá trình thực hiện đề tài và hoàn thành luận án. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban lãnh đạo Viện Nghiên cứu Ngô và tập thể cán bộ Bộ môn Chọn tạo giống ngô đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và nhiệt tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài và hoàn thành luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo và tập thể cán bộ Ban Đào tạo Sau đại học, Ban lãnh đạo Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam đã tạo điều kiện thuận lợi và quan tâm giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận án. Nhân dịp này tôi xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đã luôn động viên, khích lệ và tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành luận án. Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Tác giả Nguyễn Tiến Trường
ii 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 Nguyễn Tiến Trường
iii MỤC LỤC Nội dung Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ................................................vi DANH MỤC BẢNG ................................................................................................ vii DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐỒ THỊ ........................................................................ xii MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI: ........................................................................................4 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI: .......................................4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU: ..........................................................5 Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ......................................................................... 6 1.1. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ NGÔ TRÊN THẾ GIỚI .....................6 1.1.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới ....................................................................... 6 1.1.2. Tình hình tiêu thụ ngô trên thế giới......................................................................... 8 1.2. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ NGÔ Ở VIỆT NAM .......................9 1.2.1. Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam........................................................................ 9 1.2.2. Tình hình tiêu thụ ngô ở Việt Nam ....................................................................... 12 1.3. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, XÃ HỘI VÀ SẢN XUẤT NGÔ CỦA CÁC TỈNH MIỀN NÚI ĐÔNG BẮC VIỆT NAM .....................................................................13 1.3.1. Điều kiện tự nhiên và xã hội.................................................................................. 13 1.3.3. Vai trò cây ngô trong sản xuất nông nghiệp của vùng miền núi Đông Bắc....... 19 1.3.4. Khả năng mở rộng diện tích trồng ngô vùng miền núi Đông Bắc theo hướng tăng vụ ............................................................................................................................... 20 1.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, SỬ DỤNG GIỐNG NGÔ NGẮN NGÀY TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM .....................................................................................24 1.4.1. Nghiên cứu về phân nhóm thời gian sinh trưởng ở ngô ...................................... 24 1.4.2. Tình hình nghiên cứu, sử dụng giống ngô lai ngắn ngày trên thế giới ............... 27
iv 1.4.3. Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày ở Việt Nam ................................ 32 1.5. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP CHỌN TẠO DÒNG THUẦN NGÔ ....................33 1.5.1. Phương pháp tự phố i ......................................................................................... 33 1.5.2. Phương pháp câ ̣n phố i....................................................................................... 35 1.5.3. Phương pháp lai trở la ̣i........................................................................................... 37 1.5.4. Phương pháp ta ̣o dòng đơn bô ̣i kép ...................................................................... 37 1.6. ƯU THẾ LAI TRONG CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ LAI .................................39 1.7. KHẢ NĂNG KẾT HỢP VÀ ỨNG DỤNG TRONG CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ LAI ..................................................................................................................42 1.8. NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG DI TRUYỀN VÀ ỨNG DỤNG TRONG CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ LAI ..........................................................................................46 1.8.1. Đa da ̣ng di truyề n trong dự đoán ưu thế lai dựa vào nguồ n gố c và phả hê ........ ̣ 46 1.8.2. Đa da ̣ng di truyề n trong dự đoán ưu thế lai dựa vào các chỉ thi di ̣ truyề n.......... 47 Chương 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........... 51 2.1. Vật liệu ..............................................................................................................51 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. Phương pháp chọn tạo dòng thuần........................................................................ 52 2.4.2. Phương pháp đánh giá đa dạng di truyền của các dòng nghiên cứu................... 53 * Điện di sản phẩm PCR: ................................................................................................ 55 2.4.3. Phương pháp đánh giá dòng .................................................................................. 57 2.4.4. Phương pháp nghiên cứu ngoài đồng ruộng ........................................................ 57 Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ...................................... 61 3.1. Kết quả chọn tạo và đánh giá dòng ...................................................................61 3.1.2. Kết quả đánh giá đa dạng di truyền của các dòng nghiên cứu .......................64
v 3.1.3. Đặc điểm hình thái, khả năng chống chịu sâu bệnh hại chính và năng suất hạt của các dòng .............................................................................................................68 3.1.3.1. Thời gian sinh trưởng, đặc điểm hình thái, khả năng chống chịu và năng suất hạt của các dòng nhóm I .................................................................................................. 68 3.1.3.2. Thời gian sinh trưởng, đặc điểm hình thái, khả năng chống chịu và năng suất hạt của các dòng nhóm II ................................................................................................ 75 3.2. Kết quả đánh giá ưu thế lai và khả năng kết hợp của các dòng ........................82 3.2.1. Kết quả đánh giá KNKH chung của các dòng bằng phương pháp lai đỉnh ...... 82 3.2.2. Kết quả đánh giá KNKH chung, KNKH riêng của các dòng và ƯTL của các THL bằng phương pháp luân giao.................................................................................. 96 3.2.3. Kết quả nghiên cứu mối tương quan giữa các tính trạng trong thí nghiệm luân giao .................................................................................................................................. 136 3.3. Kết quả khảo nghiệm sản xuất các tổ hợp lai triển vọng trong cơ cấu tăng vụ ở một số vùng miền núi Đông Bắc ............................................................................139 3.3.1. Kết quả khảo nghiệm các tổ hợp lai triển vọng trong vụ Xuân Hè năm 2012 trước vụ lúa Mùa trên ruộng bậc thang (Đất 1 vụ lúa Mùa/năm bỏ hóa vụ Xuân) tại Phúc Sen – Quảng Uyên – Cao Bằng ........................................................................... 139 3.3.2. Kết quả khảo nghiệm các tổ hợp lai triển vọng trong vụ Thu Đông năm 2012 trên đất gò đồi (tăng vụ ngô Thu Đông) tại Võ Nhai – Thái Nguyên......................... 141 3.3.3. Kết quả xây dựng mô hình trình diễn giống ngô LVN111 và LVN883 trên đất tăng vụ tại Võ Nhai – Thái Nguyên và Quảng Uyên – Cao Bằng.............................. 143 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ..................................................................................... 147 1. Kết luận ............................................................................................................... 147 2. Đề nghị ................................................................................................................ 148 CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN .................. 149 TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................... 150
vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ và nghĩa tiếng Việt 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 DH Double haploid – Đơn bội kép Đ Vụ Đông GCA General combining ability – Khả năng kết hợp chung HMP Midparent heterosis – Ưu thế lai trung bình HBP Heterobeltiosis – Ưu thế lai thực HS Standard heterosis – Ưu thế lai chuẩn 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 International Rice Research Institute statistical research tool – Phần mềm quản lý nghiên cứu thống kê QTLs Quanlititative Trait Loci- Locus tính trạng số lượng SCA Specific Combining Ability – Khả năng kết hợp riêng TB Giá trị trung bình THL Tổ hợp lai ƯTL Ưu thế lai X Vụ Xuân
vii DANH MỤC BẢNG Bảng Tên bảng Trang 1.1 Tình hình sản xuấ t ngô của mô ̣t số vùng ngô lớn năm 2014 7 1.2 Các nước xuất khẩu ngô lớn trên thế giới năm 2013 8 1.3 Các nước nhập khẩu ngô lớn trên năm 2013 9 1.4 Tiǹ h hiǹ h sản xuất ngô ta ̣i mô ̣t số vùng ngô chin ́ h Viê ̣t Nam 11 1.5 Thực trạng xuất nhập khẩu ngô của Việt Nam 12 1.6 Diễn biến thời tiết tại trạm khí tượng Thái Nguyên trong 5 năm qua 14 1.7 Tiǹ h hiǹ h sản xuấ t ngô ở các tin ̉ h miề n núi Đông Bắ c 18 1.8 Cơ cấ u cây ngô trong sản xuấ t nông nghiê ̣p năm 2013 ta ̣i các tỉnh 19 miề n núi Đông Bắ c 1.9 Chỉ số đánh giá thời gian sinh trưởng theo thang điểm FAO 25 1.10 Phân nhóm giống dựa theo các bộ phận của cây ngô 25 1.11 Lượng nhiệt của một số nhóm ngô trên các vĩ độ khác nhau 26 1.12 Phân nhóm giống ngô theo thời gian sinh trưởng và vùng sinh thái 27 2.1 Nội dung, địa điểm và thời gian nghiên cứu 52 2.2 Thành phần phản ứng PCR 54 2.3 Chu trình nhiệt của phản ứng PCR 54 3.1 Nguồn gốc 56 dòng ngô thuần của đề tài 62 3.2 Thời gian sinh trưởng và một số đặc điểm hình thái của các dòng 68 nghiên cứu nhóm I tại Thái Nguyên năm 2010 3.3 Khả năng chống chịu của các dòng nghiên cứu nhóm I tại Thái 70 Nguyên năm 2010
viii 3.4 Hình thái bắp, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất thực thu 73 của các dòng nhóm I tại Thái Nguyên vụ Xuân năm 2010 3.5 Hình thái bắp, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất thực thu 74 của các dòng nhóm I tại Thái Nguyên vụ Đông năm 2010 3.6 Thời gian sinh trưởng và một số đặc điểm hình thái của các dòng 76 nghiên cứu nhóm II tại Thái Nguyên năm 2010 3.7 Khả năng chống chịu của các dòng nghiên cứu nhóm II tại Thái 78 Nguyên năm 2010 3.8 Hình thái bắp, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất thực thu 79 của các dòng nhóm II tại Thái Nguyên vụ Xuân năm 2010 3.9 Hình thái bắp, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất thực thu 80 của các dòng nhóm II tại Thái Nguyên vụ Đông năm 2010 3.10 Thời gian sinh trưởng và ưu thế lai về tính chín sớm của các tổ hợp 83 lai đỉnh I tại Thái Nguyên năm 2010 3.11 Các giá trị trung bình về TGST và ưu thế lai tính chín sớm của các 84 THL có chung nguồn gốc vật liệu 3.12 Năng suất thực thu và ưu thế lai ở tính trạng năng suất hạt của các 86 tổ hợp lai đỉnh I tại Thái Nguyên năm 2010 3.13 Giá trị khả năng kết hợp chung, riêng (KNKHC, KNKHR) và 88 phương sai khả năng kết hợp riêng (σ2si) ở tính trạng năng suất hạt của 14 dòng và 2 cây thử trong lai đỉnh I tại Thái Nguyên năm 2010 3.14 Thời gian sinh trưởng và ưu thế lai về tính chín sớm của các tổ hợp 91 lai đỉnh II tại Thái Nguyên năm 2010 3.15 Năng suất thực thu và ưu thế lai ở tính trạng năng suất hạt của các 92 tổ hợp lai đỉnh II tại Thái Nguyên năm 2010
ix 3.16 Giá trị khả năng kết hợp chung, riêng (KNKHC, KNKHR) và 94 phương sai khả năng kết hợp riêng (σ2si) ở tính trạng năng suất hạt của 14 dòng và 2 cây thử trong lai đỉnh II tại Thái Nguyên năm 2010 3.17 Một số đặc điểm hình thái của các THL luân giao I tại Thái Nguyên 98 năm 2011 3.18 Khả năng chống chịu của các THL luân giao I tại Thái Nguyên năm 100 2011 3.19 Hình thái bắp và các yếu tố cấu thành năng suất của các THL luân 101 nhóm I tại Thái Nguyên năm 2011 3.20 Các yếu tố cấu thành năng suất của các THL luân giao I tại Thái 103 Nguyên năm 2011 3.21 Thời gian sinh trưởng và ưu thế lai về tính chín sớm của các THL 104 luân giao I tại Thái Nguyên năm 2011 3.22 Các giá trị trung bình về TGST và ưu thế lai tính chín sớm của các 106 THL có chung nguồn gốc vật liệu 3.23 Năng suất thực thu và ưu thế lai ở tính trạng năng suất hạt của các 107 THL luân giao I tại Thái Nguyên năm 2011 3.24 Các giá trị trung bình về năng suất thực thu và ưu thế lai ở tính trạng 108 năng suất hạt của các THL có chung nguồn gốc vật liệu 3.25 Giá trị KNKH chung (ĝi), KNKH riêng (ŝij) và phương sai KNKH 110 riêng (2sij) ở tính trạng năng suất hạt của các dòng nhóm I tại Thái Nguyên năm 2011 3.26 Giá trị KNKH chung (ĝi), KNKH riêng (ŝij) và phương sai KNKH 112 riêng (2sij) ở tính trạng TGST của các dòng nhóm I tại Thái Nguyên năm 2011
x 3.27 Giá trị KNKH chung (ĝi) và phương sai KNKH riêng ( 2sij) ở tính 114 trạng TGST và năng suất hạt của các dòng nhóm I tại Thái Nguyên năm 2011 3.28 Một số đặc điểm hình thái của các THL luân giao II tại Thái Nguyên 118 năm 2011 3.29 Khả năng chống chịu của các THL luân giao II tại Thái Nguyên năm 120 2011 3.30 Hình thái bắp và các yếu tố cấu thành năng suất của các THL luân 121 giao II tại Thái Nguyên năm 2011 3.31 Các yếu tố cấu thành năng suất của các THL luân giao II tại Thái 122 Nguyên năm 2011 3.32 Thời gian sinh trưởng và ưu thế lai về tính chín sớm của các THL 125 luân luân giao II tại Thái Nguyên năm 2011 3.33 Các giá trị trung bình về TGST và ưu thế lai tính chín sớm của các 126 THL có chung nguồn gốc vật liệu 3.34 Năng suất thực thu và ưu thế lai ở tính trạng năng suất hạt của các 127 THL luân giao II tại Thái Nguyên năm 2011 3.35 Các giá trị trung bình về năng suất thực thu và ưu thế lai ở tính trạng 128 năng suất hạt của các THL có chung nguồn gốc vật liệu 3.36 Giá trị KNKH chung (ĝi), KNKH riêng (ŝij) và phương sai KNKH 130 riêng (2sij) ở tính trạng năng suất hạt của các dòng nhóm II tại Thái Nguyên năm 2011 3.37 Giá trị KNKH chung (ĝi), KNKH riêng (ŝij) và phương sai KNKH 132 riêng (2sij) ở tính trạng TGST của các dòng nhóm II tại Thái Nguyên năm 2011
xi 3.38 Giá trị KNKH chung (ĝi) và phương sai KNKH riêng ( 2sij) ở tính 133 trạng TGST và năng suất của các dòng nhóm II tại Thái Nguyên năm 2011 3.39 Hệ số tương quan giữa TGST với các tính trạng nông sinh học trong 136 thí nghiệm Luân giao I tại Thái Nguyên năm 2011 3.40 Hệ số tương quan giữa TGST với các tính trạng nông sinh học trong 137 thí nghiệm Luân giao II tại Thái Nguyên năm 2011 3.41 Thời gian sinh trưởng, một số đặc điểm nông sinh học, khả năng 140 chống chịu và năng suất của các tổ hợp lai 3.42 Thời gian sinh trưởng, một số đặc điểm nông sinh học, khả năng 142 chống chịu và năng suất của các tổ hợp lai 3.43 Một số đặc điểm hình thái, chống chịu và năng suất của các giống 143 trong mô hình 3.44 Hiệu quả kinh tế của LVN883, LVN111 trong mô hình 144 3.45 Một số đặc điểm hình thái, chống chịu và năng suất của các giống 145 trong mô hình 3.46 Hiệu quả kinh tế của LVN883, LVN111 trong mô hình 146
xii DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐỒ THỊ Hình Tên hình, đồ thị Trang 1.1 Bản đồ vùng miền núi Đông Bắc Việt Nam 13 1.2 Biểu hiện ưu thế lai của giống ngô lai (giữa) tạo ra từ dòng B73 (trái) 40 và Mo17 (phải) 3.1 Sơ đồ phả hệ của 58 dòng ngô tự phối dựa trên 30 mồi SSR theo 65 phương pháp phân nhóm UPGMA 3.2 Giá trị KNKHC ở chỉ tiêu năng suất hạt của 14 dòng trong thí nghiệm 89 lai đỉnh 1 vụ Xuân và vụ Đông 2010 3.3 Giá trị KNKHC ở chỉ tiêu năng suất hạt của 14 dòng trong thí nghiệm 95 lai đỉnh II vụ Xuân và vụ Đông 2010 3.4 Hình ảnh bắp của 7 dòng tham gia thí nghiệm luân giao I 97 3.5 Giá trị KNKH chung (ĝi) và phương sai KNKH riêng (2sij) ở tính trạng 111 năng suất hạt của các dòng nhóm I tại Thái Nguyên năm 2011 3.6 Giá trị KNKH chung (ĝi) và phương sai KNKH riêng (2sij) ở tính trạng 113 TGST của các dòng nhóm I tại Thái Nguyên năm 2011 3.7 Hình ảnh ưu thế lai, cây và bắp tổ hợp lai LVN883 (D17 x D27) vụ 115 Xuân 2011 tại Thái Nguyên 3.8 Hình ảnh bắp của 7 dòng tham gia thí nghiệm luân giao II 117 3.9 Giá trị KNKH chung (ĝi) và phương sai KNKH riêng (2sij) ở tính trạng 129 năng suất hạt của các dòng nhóm II tại Thái Nguyên năm 2011 3.10 Giá trị KNKH chung (ĝi), KNKH riêng (ŝij) và phương sai KNKH riêng 133 (2sij) ở tính trạng TGST của các dòng nhóm II tại Thái Nguyên năm 2011 3.11 Ưu thế lai, cây và bắp giống ngô lai LVN111 (D30 x D37) vụ Xuân 135 2012 tại Thái Nguyên
1 MỞ ĐẦU Ngô là mô ̣t trong ba cây cố c quan tro ̣ng nhấ t cung cấ p lương thực cho loài người và thức ăn chăn nuôi. Đồ ng thời ngô còn là cây thực phẩ m như bắ p nế p, bắ p đường cho ăn tươi, làm sữa ngô, các loa ̣i đồ uố ng, đồ hô ̣p và bắ p ngô bao tử làm rau cao cấ p. Bên ca ̣nh đó ngô còn cung cấ p nguyên liê ̣u cho các nhà máy sản xuấ t các mă ̣t hàng của ngành công nghiê ̣p lương thực – thực phẩ m – dươ ̣c phẩ m và công nghiê ̣p nhe ̣, đă ̣c biê ̣t là nguyên liê ̣u lý tưởng cho năng lươ ̣ng sinh ho ̣c. Ngô cũng là mă ̣t hàng nông sản xuấ t khẩ u có giá tri,̣ mang la ̣i ngoa ̣i tê ̣ cho nhiề u quố c gia và vùng lañ h thổ . Với những vai trò hế t sức quan tro ̣ng trong nề n kinh tế như đã nêu trên, cùng với tính thích ứng rô ̣ng và khả năng cho năng suấ t cao, cây ngô đã đươ ̣c hầ u hế t các quố c gia và vùng lañ h thổ ở tấ t cả các châu lu ̣c gieo trồ ng và trở thành cây lương thực chính có tố c đô ̣ tăng trưởng cao nhấ t về năng suấ t cũng như sản lươ ̣ng. Năm 2014, diê ̣n tích trồ ng ngô trên toàn thế giới đa ̣t 183,3 triê ̣u ha với năng suấ t 56,6 ta ̣/ha và tổ ng sản lươ ̣ng đa ̣t 1.038,2 triê ̣u tấ n [59]. Nhu cầu về ngô đến năm 2020 được dự báo sẽ tăng 50 % trên toàn cầu so với năm 1995 [81]. Ở Việt Nam, cây ngô giữ một vị trí quan trọng trong hệ thống cây trồng nông nghiệp. Những năm gần đây, sản xuất ngô có tốc độ tăng trưởng mạnh mẽ về diện tích, năng suất và sản lượng. Giai đoạn 2000 - 2010, diện tích tăng trưởng 5,4%/năm, năng suất là 4,8%/năm và sản lượng là 12,9%/năm. Đến năm 2015, với diện tích trồng ngô 1.179.300 ha, trong đó khoảng 90% diện tích là sử dụng các giống ngô lai đã góp phần quan trọng trong việc nâng năng suất ngô trung bình toàn quốc lên 4,48 tấn/ha (tăng khoảng 61 % so với năm 2000), đạt tổng sản lượng 5.281 nghìn tấn [30]. Năm 2013, Việt Nam nhập khẩu tổng cộng 2,26 triệu tấn ngô hạt với kim ngạch đạt 690 triệu USD, tăng 9,7% về lượng và 38% về giá trị so với năm 2012. Năm 2014, Việt Nam phải nhập khẩu 4,61 triệu tấn ngô hạt với giá trị đạt gần 1,2 tỷ USD, tăng gấp 2,11 lần về lượng và 1,78 lần về giá trị so với năm 2013. Năm 2015, Việt Nam nhập khẩu 7,63 triệu tấn ngô hạt với giá trị hơn 1,65 tỷ USD, tăng gấp 1,65
2 lần về lượng và 1,37 lần về giá trị so với năm 2014. Braxin, Ấn Độ và Achentina là các thị trường nhập khẩu chính, chiếm lần lượt 55,3%; 14,8% và 8,4% tổng kim ngạch nhập khẩu ngô. “Chiến lược phát triển nông nghiệp nông thôn giai đoạn 2011 - 2020” định hướng cho ngành trồng trọt đối với cây ngô là duy trì sản lượng tối đa hơn 6,5 triệu tấn ngô hạt năm 2015 và 7,2 triệu tấn năm 2020 [3]. Để tăng sản lượng ngô thì phải tăng năng suất và diện tích. Tuy nhiên, diện tích đất trồng ngô đang bị thu hẹp dần do diện tích một số cây trồng khác đang được mở rộng vào diện tích trồng ngô và bởi sự đô thị hoá, do vậy, để tăng diện tích trồng ngô thì giải pháp đang được ưu tiên là tăng vụ. Diện tích sản xuất ngô ở các tỉnh Trung du miền núi phía Bắc có xu hướng gia tăng trong những năm gần đây, là vùng có khả năng mở rộng diện tích. Tuy nhiên, trong nhiều năm qua, do sức ép của gia tăng dân số, đảm bảo an ninh lương thực tại chỗ của vùng đã trở thành vấn đề tất yếu, để giải quyết vấn đề này người dân đã tự đẩy mạnh việc phá rừng làm nương rẫy trồng cây lương thực ngắn ngày. Việc làm này đã gây nhiều tác động tiêu cực đến môi trường, tài nguyên đất, nước bị suy thoái sau nhiều chu kỳ canh tác. Môi trường bị suy thoái, thiên tai như hạn hán, lũ lụt, nhất là lũ quét càng xảy ra thường xuyên hơn, dẫn đến những thiệt hại to lớn về người và của cho nhân dân và gây nhiều khó khăn cho phát triển sản xuất. Chính vì vậy, để tăng diện tích sản xuất ngô và tránh được hiện tượng phá rừng làm nương rẫy ở các tỉnh trung du và miền núi phía Bắc thì giải pháp tăng vụ là rất cần thiết. Vùng miền núi Đông Bắc bao gồm 8 tỉnh, nơi ngô được coi là cây trồng chính thúc đẩy phát triển ngành chăn nuôi và là cây hàng hóa quan trọng đối với đồng bào các dân tộc thiể u số , với diện tích trồng ngô năm 2015 là 238.200 ha, chiếm 20,2% diện tích ngô toàn quốc và là vùng có diện tích sản xuất ngô lớn nhất của cả nước. Tuy nhiên, đây cũng là vùng có năng suất thấp nhấ t, chỉ đạt 38,6 tạ/ha tương đương 86,2% năng suất trung bình cả nước [30]. Miề n núi Đông Bắ c có địa hình và tiểu khí hậu khác vùng Tây Bắc và đồng bằng sông Hồng ảnh hưởng lớn tới cơ cấu mùa vụ một số cây trồng chính, diện tích
3 ngô vụ Xuân gấp đôi so với vụ Hè Thu và vụ Đông. Vụ Xuân thường trồng trên đất nương rẫy, đất soi bãi, đất 2 vu ̣ trồng màu. Do vậy việc lựa chọn giống cũng là khâu rất quan trọng, nếu lựa chọn được cơ cấu giống thích hợp sẽ thuận lợi cho việc luân canh cây trồng, không ảnh hưởng đến cơ cấu vụ sau và nâng cao hệ số sử dụng đất, nâng cao năng suất, hiệu quả trên đơn vị diện tích. Ở các tỉnh Trung du và miền núi nói chung và miền núi Đông Bắc nói riêng có một diện tích rất lớn đất có thể sử dụng giống ngô ngắn ngày để tăng vụ như: Đất ruộng bậc thang chỉ trồng được một vụ lúa Mùa, bỏ hóa vụ Xuân do hạn hán đầu vụ có thể sử dụng giống ngắn ngày trồng vụ Xuân Hè gieo cuối tháng 2 đầu tháng 3 tránh hạn và rét đầu năm thu hoạch vào cuối tháng 6 đầu tháng 7 sau đó trồng lúa Mùa; Đất đồ i núi, ruộng một vụ, soi bãi dễ ngập úng khi mùa mưa đến sớm vào tháng 6, tháng 7 có thể sử dụng giống ngắn ngày nhằm thu hoạch trước khi mùa lũ đến cuối vụ Hè Thu và tránh hạn, tránh rét cuối vụ để tăng vụ ngô Thu Đông; Đất 2 vụ ngô muốn có năng suất cao nên sử dụng giống ngắn ngày trồng vụ ngô Xuân Hè gieo cuối tháng 2 đầu tháng 3, thu hoạch vào giữa tháng 6 đầu tháng 7 sau đó trồng ngô Thu Đông gieo giữa tháng 7 đầu tháng 8 thu hoạch vào giữa tháng 11; Ngô Xuân (trồng giống ngắn ngày) + Đậu tương + Ngô Hè Thu (trồng giống ngắn ngày); Đối với những vùng cao chỉ trồng 1 vụ ngô Hè Thu/năm có thể sử dụng giống ngắn ngày để tăng thành 2 vụ ngô/năm; Với những diện tích lúa hiệu quả thấp có thể sử dụng ngô thay thế sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn, có thể sử dụng giống ngô ngắn ngày để thay 1 vụ lúa/năm thành 2 vụ ngô/năm… Đến nay, đã có một số mô hình trồng ngô trên đất tăng vụ nhưng chưa thành công do thiếu giống ngắn ngày và một số biện pháp kỹ thuật canh tác chưa phù hợp nên năng suất thấp. Vì vậy, việc nghiên cứu cho ̣n ta ̣o ra những giống ngô lai có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao, có thể trồ ng trên các chân đấ t tăng vu ̣ ta ̣i vùng miề n núi Đông Bắ c là công việc rất cần thiết và cấp bách. Xuất phát từ những lý do trên, đề tài: “Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày trồng trên đất tăng vụ tại miền núi Đông Bắc Việt Nam” đã được thực hiện.
4 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI: - Chọn tạo được một số dòng ngô ngắn ngày, năng suất cao, khả năng kết hợp tốt phục vụ công tác chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày - Chọn tạo được 1 – 2 giống ngô lai triển vọng có thời gian sinh trưởng ngắn (100-110 ngày trong vụ Xuân ở miền núi Đông Bắc), năng suất cao thích hợp với điều kiện sinh thái và một số cơ cấu tăng vụ ở vùng miền núi Đông Bắc Việt Nam (Năng suất đạt 50-60 tạ/ha trong điều kiện tăng vụ). Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI: - Ý nghĩa khoa học của đề tài: Xác định được nguồn vật liệu khởi đầu phù hợp cho việc tạo dòng ngô thuần có khả năng kết hợp chung cao về một số tính trạng như: thời gian sinh trưởng ngắn (nguồn giống Trung Quốc, giống địa phương) hoặc năng suất hạt cao (nguồn giống lai thương mại), góp phần nâng cao hiệu quả chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày, năng suất cao thích hợp cho trồng tăng vụ tại vùng núi Đông Bắc Việt Nam. Các số liệu và kết quả nghiên cứu của đề tài luận án có thể là tài liệu tham khảo có giá trị cho công tác nghiên cứu khoa học về chọn tạo và phát triển giống ngô lai ngắn ngày, năng suất cao ở Việt Nam Cung cấp thông tin, dẫn liệu khoa học về thực trạng khó khăn, thuận lợi và giải pháp mở rộng diện tích trồng ngô tăng vụ ở các tỉnh vùng núi Đông Bắc. Kết quả nghiên cứu của đề tài luận án có thể làm tài liệu tham khảo cho việc chuyển đổi cơ cấu cây trồng, mùa vụ trong tái cơ cấu ngành trồng trọt ở các tỉnh miền núi Đông Bắc. - Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: - Đề tài đã xác định được 2 giống ngô lai triển vọng ngắn ngày, năng suất cao, thích hợp với điều kiện sinh thái của vùng miền núi Đông Bắc Việt Nam là LVN111 và LVN883. Hai giống ngô lai LVN111 và LVN883 đã phù hợp với cơ cấu cây trồng trên đất tăng vụ ngô và đủ điều kiện mở rộng qui mô - Đề tài đã xác định được 2 dòng ngô (D17 và D37) ngắn ngày, năng suất cao, chống chịu tốt, vừa có khả năng kết hợp chung cao về năng suất đồng thời cũng có
5 KNKH chung cao về tính chín sớm phục vụ công tác chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày - Những đóng góp mới của luận án về lý luận và thực tiễn: - Bằng việc đánh giá kiểu hình kết hợp với đánh giá đa dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử và khả năng kết hợp, đã cung cấp cơ sở lý luận để lựa chọn các dòng ngô bố mẹ phục vụ cho chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày, năng suất cao ở Việt Nam. - Chọn tạo được một số dòng ngô thuần thích hợp cho việc chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày (D17 và D37), năng suất cao (D27, D30, D46 và D49) và có thể sử dụng làm cây thử trong chương trình chọn tạo giống ngô lai ở nước ta. - Đã chọn tạo được 01 giống ngô lai mới được công nhận chính thức (LVN111 theo Quyết định số 227/QĐ-TT-CLT ngày 09/6/2015) và được chuyển nhượng quyền phân phối sản phẩm cho Công ty Cổ phần Bảo vệ Thực vật 1 Trung ương với tên thương mại là PSC-747, 01 giống ngô lai triển vọng (LVN883), ngắn ngày, năng suất cao, thích hợp với điều kiện trồng tăng vụ tại vùng núi Đông Bắc Việt Nam. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU: * Đối tượng nghiên cứu: - Một số giống ngô địa phương của vùng núi Đông Bắc: Tẻ vàng Pá Làng (Thôn Pá Làng xã Thanh Tương huyện Nà Hang tỉnh Tuyên Quang), Tẻ Vàng Đồng Văn (Hà Giang), - Một số giống ngô lai Trung Quốc: GuiDan698, YAHANG505, GuiDan699 (Viện Nghiên cứu Ngô Quảng Tây – Trung Quốc), - Một số giống ngô lai thương mại: C919, DK949 (Mosanto), NK4300, NK67, NK66 (Syngenta), PA33, 30Y87 (Pioneer), CP999 (CP), B9698 (Bioseed), - 56 dòng ngô được chọn tạo bằng các phương pháp khác nhau. Dòng đối chứng là T5 và T8 (Bố và Mẹ của giống ngô lai ngắn ngày LVN99), giống đối chứng là LVN99 * Phạm vi nghiên cứu: Đề tài được nghiên cứu trong phạm vi Viện Nghiên cứu Ngô và 2 tỉnh miền núi Đông Bắc: Thái Nguyên và Cao Bằng trong thời gian từ 2006 – 2015
6 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU Cây ngô có tên khoa học là Zea mays L. thuộc chi Maydeae, họ hoà 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. 1.1. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ NGÔ TRÊN THẾ GIỚI 1.1.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới Ngô là cây ngũ cố c có vai trò quan tro ̣ng trong nề n kinh tế nên ngày càng đươ ̣c quan tâm và phát triể n. Trong hơn 50 năm qua, ngô là cây trồng có tốc độ tăng trưởng cao nhất trong ba cây lương thực chủ yếu (lúa mì, lúa nước, ngô), đặc biệt là năng suất. Năm 1961, diê ̣n tić h trồ ng ngô trên thế giới chỉ đa ̣t 105,5 triê ̣u ha, năng suấ t 19,4 ta ̣/ha và tổ ng sản lươ ̣ng là 205,0 triê ̣u tấ n. Đế n năm 2014, diê ̣n tích trồ ng ngô đã lên tới 183,3 triê ̣u ha với năng suấ t 56,64 ta ̣/ha và tổ ng sản lươ ̣ng đa ̣t 1.038,28 triê ̣u tấ n (Bảng 1.1). So với năm 1961, diê ̣n tích trồ ng ngô tăng 74,5%, năng suấ t tăng 184% và tổ ng sản lươ ̣ng vươ ̣t 395%. Mức tăng trưởng bình quân hàng năm trong sản xuất ngô trên toàn thế giới giai đoạn 1961 - 2013 về diện tích là 1,4%, năng suất là 3,5% và sản lượng là 7,4%. Trong những năm gần đây diện tích trồng ngô trên toàn thế giới không tăng mạnh như những năm cuối thế kỷ XX do diện tích đất canh tác có giới hạn, tuy nhiên sản lượng ngô vẫn có xu hướng tăng là do năng suất ngô ngày càng được cải thiện nhờ áp dụng các giống ngô lai vào sản xuất. Mỹ luôn là cường quốc số một về ngô: chiếm vị trí thứ hai về diện tích và đứng đầu về sản lượng ngô, đồng thời cũng là một trong những nước có năng suất ngô cao nhất. Mỹ là nước sử dụng giống ngô lai vào sản xuất đại trà đầu tiên trên thế giới, nhờ đó mà năng suất ngô bình quân từ 15 ta ̣/ha năm 1930 lên 39 ta ̣/ha năm 1961 và 95,9 ta ̣/ha vào năm 2010. Năm 2014, diện tích gieo trồng ngô ở Mỹ là 33.64 triệu ha, năng suất trung bình đạt 107,33 ta ̣/ha và sản lượng đạt 361,09 triệu tấn [59]. Hiện nay 100% diện tích trồng ngô ở Mỹ được sử dụng giống ngô lai trong đó 90% là giống lai đơn.