Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai phù hợp cho chuyển đổi cơ cấu cây trồng vùng Đông Bắc

Chia sẻ: Chuheodethuong 09 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:188

Thêm vào BST

Báo xấu

28
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là đánh giá, tuyển chọn bộ dòng ngô thuần có đặc điểm nông sinh học tốt, phục vụ công tác chọn tạo giống ngô cho vùng Đông Bắc; Chọn tạo thành công 2-3 tổ hợp lai, xác định được 1 giống ngô lai phù hợp với chuyển đổi cơ cấu cây trồng vùng Đông Bắc.

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 phù hợp cho chuyển đổi cơ cấu cây trồng vùng Đông Bắc

pHƯƠNBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VÀPTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ----- ----- ----- ----- HÀ TẤN THỤ HÀ TẤN THỤ NGHIÊN CỨUCỨU NGHIÊN CHỌN TẠO CHỌN GIỐNG TẠO NGÔ GIỐNG LAI NGÔ PHÙ LAI HỢP PHÙ HỢPCHO VỚI CHUYỂN ĐỔIĐỔI CHUYỂN CƠ CƠ CẤU CÂY CẤU TRỒNG CÂY VÙNG TRỒNG ĐÔNG VÙNG ĐÔNGBẮC BẮC Chuyên ngành: Di truyền và Chọn giống Cây trồng Mã số: 9.62.01.11 LUẬN ÁN TIẾN SỸ NÔNG NGHIỆP LUẬN ÁN TIẾN SỸ NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học 1. PGS.TS. Trịnh Khắc Quang 2. TS. Bùi Mạnh Cường HÀ NỘI, 2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ----- ----- HÀ TẤN THỤ NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ LAI PHÙ HỢP CHO CHUYỂN ĐỔI CƠ CẤU CÂY TRỒNG VÙNG ĐÔNG BẮC 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. PGS.TS. Trịnh Khắc Quang 2. TS. Bùi Mạnh Cường HÀ NỘI, 2020
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 Hà Tấn Thụ
ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện luận án tiến sỹ của mình, 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 PGS.TS. Trịnh Khắc Quang và TS. Bùi Mạnh Cường đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tôi trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận án. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban lãnh đạo Viện Nghiên cứu Ngô, tập thể cán bộ Bộ môn Công nghệ Sinh học đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và nhiệt tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện 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 của mình. Nhân dịp này tôi xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp và đặc biệt là gia đình vợ con đã luôn động viên, khích lệ và tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành luận án. Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Tác giả Hà Tấn Thụ
iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................... 1 LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................... ii MỤC LỤC .......................................................................................................................... iii DANH MỤC BẢNG ........................................................................................................ viii DANH MỤC HÌNH ........................................................................................................... xi DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ..................................................................... xiii PHẦN MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 1 1. Tính cấp thiết của đề tài .................................................................................................. 1 2. Mục tiêu của đề tài .......................................................................................................... 2 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ........................................................................ 2 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài .................................................................. 3 5. Những đóng góp mới của đề tài ...................................................................................... 3 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC .................................... 5 1.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và Việt Nam .................................................... 5 1.1.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới ..........................................................................5 1.1.2. Tình hình sản xuất ngô i t N m ............................................................................6 1.2. Đặc điểm kinh tế, xã hội và tình hình sản xuất ngô tại các tỉnh vùng Đông Bắc ........ 9 1.2.1. i m inh tế, x hội .............................................................................................9 1.2.2. Tình hình sản xuất ngô ...............................................................................................9 1.3. Cơ cấu cây trồng, thời vụ và nhu cầu giống ngô ngắn ngày các tỉnh vùng Đông Bắc ..................................................................................................................................... 10 1.3.1. Cơ ấu ây trồng và thời vụ .....................................................................................10 1.3.2. Công tá huy n ổi ơ ấu ây trồng .....................................................................11 1.3.3. Nhu ầu về sử dụng giống ngô ó thời gi n sinh trư ng ngắn ................................13 1.4. Tình hình nghiên cứu và sử dụng giống ngô lai chín sớm ......................................... 14 1.4.1. Cơ s ho họ về tính hín sớm .............................................................................14 1.4.2. Những nghiên ứu về phân nhóm thời gi n sinh trư ng ngô ...............................15 1.4.3. Tình hình nghiên ứu, sử dụng giống ngô l i ngắn ngày trên thế giới ....................17 1.4.4. Tình hình nghiên ứu và sử dụng giống ngô l i ngắn ngày i t N m .................20 1.4.5. i trò ủ giống hín sớm trong sản xuất nông nghi p .........................................23
iv 1.5. Cơ s di truyền và chương trình chọn tạo giống ngô ................................................. 25 1.5.1. dạng di truyền và nguồn gen ây ngô ................................................................25 1.5.2. Chọn lọ nguồn vật li u tạo dòng ............................................................................26 1.5.3. Một số phương pháp tạo dòng thuần .......................................................................26 1.5.3.1. Phương pháp tự phối (Self-polination) .................................................................27 1.5.3.2. Phương pháp ận phối (Fullsib ho H lfsib) .....................................................27 1.5.3.3. Phương pháp l i tr lại (B ross).....................................................................28 1.5.3.4. Phương pháp tạo dòng ơn bội ép (Doubled H ploid) ......................................29 1.5.4. Khả năng ết hợp và ánh giá hả năng ết hợp .....................................................30 1.5.4.1. Khả năng ết hợp (KNKH) ....................................................................................30 1.5.4.2. ánh giá hả năng ết hợp ...................................................................................32 1.5.4.3. Gi i oạn thử và họn ây thử ..............................................................................32 1.5.4.4. Phương pháp l i ỉnh (Top ross) ..........................................................................33 1.5.4.5. Phương pháp luân gi o (di llel) ............................................................................34 1.5.4.6. ánh giá tương tá i u gen với môi trường và hả năng ết hợp bằng GGE Biplot ..................................................................................................................................35 1.5.5. Chọn tạo giống ngô bằng phương pháp họn lọ truyền thống ết hợp ứng dụng ông ngh sinh họ .............................................................................................................37 1.5.5.1. Ứng dụng hỉ thị phân tử trong họn tạo giống ngô hống hịu với iều i n bất thuận .............................................................................................................................37 1.5.5.2. Ứng dụng hỉ thị phân tử trong ánh giá dạng di truyền và dự oán nhóm ưu thế l i ngô ..................................................................................................................39 CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................ 42 2.1. Vật liệu nghiên cứu .................................................................................................... 42 2.2. Thời gian và địa điểm nghiên cứu ………………………………………………………………………………….42 2.2.1. Thời gi n nghiên ứu ...............................................................................................45 2.2.2. ị i m nghiên ứu ................................................................................................45 2.3. Nội dung nghiên cứu .................................................................................................. 45 2.4. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................ 46 2.4.1. Phương pháp ánh giá tính ủ á dòng ngô thuần .......................................46
v 2.4.1.1. Phương pháp ánh giá tính nông sinh họ , hả năng hống hịu và năng suất ủ á dòng ngô thuần trên ồng ruộng...................................................................46 2.4.1.2. Phương pháp ánh giá hả năng hịu hạn ủ á dòng ngô trong iều i n nhà lưới ..............................................................................................................................47 2.4.2. Phương pháp ánh giá dạng di truyền á dòng thuần ......................................47 2.4.2.1. Phương pháp ánh giá dạng di truyền á dòng thuần bằng hỉ thị phân tử .47 2.4.2.2. Phương pháp ánh giá dạng di truyền á dòng thuần bằng phân nhóm di truyền ..................................................................................................................................47 2.4.3. Phương pháp ánh giá hả năng ết hợp ủ á dòng bằng l i ỉnh ...................47 2.4.4. Phương pháp so sánh, hảo sát á tổ hợp l i tri n vọng tại Hà Nội và một số tỉnh vùng ông Bắc ............................................................................................................48 2.4.4.1. Phương pháp so sánh, hảo sát á tổ hợp l i tri n vọng tại Hà Nội ..................48 2.4.4.2. Phương pháp so sánh, hảo sát á tổ hợp l i tri n vọng tại một số tỉnh vùng ông Bắ ............................................................................................................................48 2.4.4.3. Phương pháp hảo nghi m giống ngô l i N1519 tại một số tỉnh vùng ông Bắ ......................................................................................................................................48 2.4.5. Xá ịnh mật ộ, hoảng á h và liều lượng phân bón thí h hợp ho giống ngô N1519 tại một số tỉnh vùng ông Bắ .............................................................................49 2.4.6. Phương pháp phát tri n giống ngô l i N1519 phù hợp ông tá huy n ổi ơ ấu ấy trồng vùng ông Bắ ............................................................................................50 2.4.6.1. Mô hình trình di n ượ thự hi n tại tỉnh Bắ Cạn trong vụ Xuân và ông 2018 ....................................................................................................................................50 2.4.6.2. Nghiên ứu, ánh giá về tình hình huy n ổi ơ ấu ây trồng á tỉnh vùng ông Bắ ............................................................................................................................51 2.4.6.3. Nghiên ứu ánh giá về ơ ấu ây trồng hi n n y ..............................................51 2.4.6.4. ề xuất ơ ấu mù vụ theo hướng sử dụng giống ngô l i N1519 ho vùng ông Bắ ............................................................................................................................51 2.5. Các chỉ tiêu theo dõi và phương pháp đo đếm ........................................................... 51 2.6. Phương pháp xử lý số liệu thí nghiệm ....................................................................... 54
vi CHƯƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ........................................ 55 3.1. Đánh giá đặc tính của các dòng ngô thuần qua khảo nghiệm .................................... 55 3.1.1. ánh giá i m nông sinh họ , hả năng hống hịu và năng suất ủ á dòng ngô thuần trên ồng ruộng ........................................................................................55 3.1.1.1. Thời gi n sinh trư ng và i m hình thái ủ á dòng .................................55 3.1.1.2. ánh giá, phân loại á dòng thuần dự vào TGST và một số hỉ tiêu hình thái......................................................................................................................................58 3.1.1.3. Tỷ l nhi m sâu b nh và hả năng hống ổ, gẫy ................................................62 3.1.1.4. Các yếu tố ấu thành năng suất và năng suất.......................................................64 3.1.2. Phương pháp ánh giá hả năng hịu hạn ủ á ủ á dòng ngô trong iều i n nhà lưới .......................................................................................................................69 3.2. Kết quả đánh giá đa dạng di truyền các dòng thuần .................................................. 70 3.2.1. ánh giá ộ thuần di truyền ủ á dòng thuần bằng hỉ thị phân tử ................70 3.2.2. Kết quả ánh giá dạng di truyền bằng phân nhóm di truyền .............................73 3.3. Kết quả đánh giá khả năng kết hợp về năng suất của các dòng bằng phương pháp lai đỉnh ............................................................................................................................... 75 3.4. So sánh khảo sát các tổ hợp lai triển vọng tại Hà Nội và vùng Đông Bắc ................ 77 3.4.1. ánh giá so sánh á tổ hợp l i ỉnh tại n Phượng - Hà Nội ............................77 3.4.1.1. ánh giá thời gi n sinh trư ng và một số i m nông sinh họ ủ á tổ hợp l i ỉnh ........................................................................................................................77 3.4.1.2. ánh giá mứ ộ nhi m sâu b nh hại và hả năng hịu hạn ủ á tổ hợp l i ỉnh .....................................................................................................................................81 3.4.1.3. ánh giá á yếu tố ấu thành năng suất và năng suất ủ á tổ hợp l i ỉnh.....................................................................................................................................84 3.4.2. Khảo sát sơ bộ á THL tri n vọng tại á tỉnh vùng ông Bắ ................................87 3.4.2.1. Thời gi n sinh trư ng ủ á THL trong vụ Thu 2015 tại 3 tỉnh vùng ông Bắ . .................................................................................................................................... 88 3.4.2.2. ánh giá một số i m nông họ ủ á THL tri n vọng tại 3 tỉnh vùng ông Bắ ............................................................................................................................90 3.4.2.3. ánh giá mứ ộ nhi m sâu b nh và hả năng hống ổ, g y ủ á THL ......94
vii 3.4.2.4. Cá yếu tố ấu thành năng suất và năng suất ủ á THL .................................98 3.4.2.5. ánh giá ưu thế l i về thời gi n sinh trư ng và năng suất ủ á THL tri n vọng ................................................................................................................................. 102 3.4.2.6. Tổng hợp một số hỉ tiêu theo dõi ủ 3 tổ hợp l i tri n vọng tại vùng ông Bắ ................................................................................................................................... 104 3.5. Khảo nghiệm giống ngô VN1519 ............................................................................ 107 3.5.1. Xá ịnh mật ộ hoảng á h và lượng phân bón thí h hợp ho giống ngô l i N1519 tại vùng ông Bắ ............................................................................................. 107 3.5.1.1. Ảnh hư ng ủ phân bón và mật ộ hoảng á h trồng ến thời gi n sinh trư ng ủ giống ngô l i N1519 ................................................................................... 107 3.5.1.2. Ảnh hư ng ủ phân bón và mật ộ hoảng á h trồng ến hả năng hống hịu ủ giống ngô l i N1519........................................................................................ 107 3.5.1.3. Ảnh hư ng ủ phân bón và mật ộ hoảng á h trồng ến năng suất thự thu ủ giống ngô l i N1519 ............................................................................................... 108 3.5.2. Kết quả hảo nghi m về giá trị nh tá , giá trị sử dụng ủ giống ngô N1519 ......... 109 3.6. Kết quả phát triển giống ngô lai VN1519 phù hợp công tác chuyển đổi cơ cấu cấy trồng vùng Đông Bắc ...................................................................................................... 111 3.6.1. Mô hình trình di n ượ thự hi n tại tỉnh Bắ Cạn trong vụ Xuân và ông 2018 ................................................................................................................................. 111 3.6.2. Nghiên ứu ánh giá về tình hình huy n ổi và ơ ấu thời vụ ho vùng ông Bắ ................................................................................................................................... 114 3.6.3. Nghiên ứu ánh giá về ơ ấu ây trồng tại á tỉnh ông Bắ hi n n y .......... 115 3.6.4. ề xuất ơ ấu mù vụ theo hướng sử dụng giống ngô l i N1519 ho vùng ông Bắ ......................................................................................................................... 116 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ......................................................................................... 117 4.1. Kết luận: ................................................................................................................... 117 4.2. Kiến nghị .................................................................................................................. 118 DANH MỤC CÔNG TRÌNH, BÀI BÁO ....................................................................... 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 120 PHỤ LỤC ........................................................................................................................ 128
viii DANH MỤC BẢNG TT ảng Tên ảng Trang Bảng 1.1. Diện tích, năng suất và sản lượng ngô Việt Nam ................................................7 Bảng 1.2. Diện tích theo vùng trên cả nước từ năm 2014 - 2018 ........................................8 Bảng 1.3. Diễn biến diện tích Ngô của vùng Đông Bắc (2010 - 2018) .............................10 Bảng 1.4. Chỉ số đánh giá thời gian sinh trư ng theo thang điểm FAO ............................15 Bảng 1.5. Phân nhóm giống dựa theo các bộ phận của cây ngô ........................................16 Bảng 1.6. Lượng nhiệt của một số nhóm ngô trên các vĩ độ khác nhau ............................16 Bảng 1.7. Phân nhóm giống ngô lai theo thời gian sinh trư ng ........................................17 Bảng 2.1. Danh sách các dòng ngô tham gia thí nghiệm ...................................................42 Bảng 2.2. Các mồi SSR trong thí nghiệm phân tích đa dạng di truyền .............................43 Bảng 2.3. Mật độ và khoảng cách trồng ............................................................................49 Bảng 3.1. Thời gian sinh trư ng và đặc điểm hình thái của các dòng trong vụ Thu 2014 tại Đan Phượng, Hà Nội .....................................................................................................57 Bảng 3.2. Đánh giá, phân loại dòng thuần theo thời gian sinh trư ng và hình thái vụ Thu năm 2014 tại Đan Phượng, Hà Nội.............................................................................60 Bảng 3.3. Mức độ nhiễm sâu, bệnh hại và khả năng chống chịu của các dòng ngô vụ Thu năm 2014 tại Đan Phượng, Hà Nội ..............................................................................................63 Bảng 3.4 . Yếu tố cấu thành năng suất và năng suất các dòng ..........................................66 Bảng 3.5. Phân loại số dòng và tỷ lệ theo nhóm các yếu tố cấu thành năng suất ngô, vụ Thu năm 2014 tại Đan Phượng, Hà Nội.............................................................................68 Bảng 3.6. Đánh giá khả năng chịu hạn của các dòng ngô thuần ........................................69 Bảng 3.7. Số Alen của 27 mồi SSR sử dụng ......................................................................71 Bảng 3.7. Tỷ lệ khuyết số liệu (%M) và tỷ lệ dị hợp tử (%H) của 28 dòng ngô thuần tham gia thí nghiệm ............................................................................................................71 Bảng 3.9. Khả năng kết hợp về năng suất của các dòng trong vụ Thu 2014 tại Đan Phượng, Hà Nội ..................................................................................................................76 Bảng 3.10. Thời gian sinh trư ng và một số đặc điểm hình thái của các tổ hợp lai đỉnh trong vụ Thu 2015 tại Đan phượng, Hà Nội ......................................................................79
ix Bảng 3.11: Mức độ nhiễm sâu bệnh hại và khả năng chịu hạn của các tổ hợp lai vụ Thu 2015 tại Đan phượng, Hà Nội ............................................................................................81 Bảng 3.12. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của một số tổ hợp lai đỉnh trong vụ Thu 2015 tại Đan phượng, Hà Nội ......................................................................85 Bảng 3.13. Danh sách các THL có triển vọng ...................................................................85 Bảng 3.14. Thời gian sinh trư ng của các THL trong vụ Thu 2015 tại 3 tỉnh Đông Bắc (Bắc Kạn, Bắc Giang, Tuyên Quang)......................................................................................88 Bảng 3.15. Chiều cao cây, chiều cao đóng bắp và tỷ lệ chiều cao đóng bắp/cao cây của các tổ hợp lai vụ Thu 2015 tại 3 tỉnh vùng Đông Bắc .......................................................91 Bảng 3.16: Số lá và tỷ lệ hạt /bắp của các THL trong vụ Thu 2015 tại 3 tỉnh vùng Đông Bắc ............................................................................................................................93 Bảng 3.17. Mức độ nhiễm sâu bệnh hại của các THL trong vụ Thu 2015 tại 3 tỉnh vùng Đông Bắc ............................................................................................................................95 Bảng 3.18. Khả năng chống đổ gẫy của các THL vụ Thu năm 2015 tại 3 tỉnh .................95 Bảng 3.19. Các yếu tố cấu thành năng suất của các THL vụ Thu, năm 2015 tại 3 tỉnh vùng Đông Bắc ...................................................................................................................99 Bảng 3.20. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các THL vụ Thu, năm 2015 tại 3 tỉnh vùng Đông Bắc ...................................................................................... 101 Bảng 3.21. Ưu thế lai chuẩn về TGST vụ Thu, năm 2015 tại 3 tỉnh vùng Đông Bắc .... 103 Bảng 3.22. Ưu thế lai chuẩn về năng suất vụ Thu, năm 2015 tại 3 tỉnh vùng Đông Bắc 104 Bảng 3.23. Tổng hợp trung bình các chỉ tiêu theo dõi của một số THL triển vọng vụ Thu 2015 tại 3 tỉnh vùng Đông Bắc ................................................................................ 105 Bảng 3.24. Xác định mật độ khoảng cách và lượng phân bón thích hợp cho giống ngô lai VN1519 tại Bắc Kạn trong vụ Xuân và Đông 2018 .................................................. 108 Bảng 3.25. Đặc điểm nông sinh học và khả năng chống chịu của VN1519 trong khảo nghiệm cơ bản các tỉnh phía Bắc ................................................................................. 109 Bảng 3.26. Năng suất hạt của giống VN1519 trong các vụ Đông 2016, 2017 và vụ Xuân và Hè thu năm 2017 tại Bắc Giang ........................................................................ 110 Bảng 3.27. Kết quả xây dựng mô hình giống ngô VN1519 tại Bắc Cạn trong vụ Đông 2018 và Xuân 2019 ......................................................................................................... 111
x Bảng 3.28. Hiệu quả kinh tế sản xuất ngô lai VN1519 tại Bắc Kạn ............................... 114 Bảng 3.29. Diện tích chuyển đổi cơ cấu cây trồng trên đất trồng lúa các tỉnh vùng Đông Bắc ......................................................................................................................... 115 .
xi DANH MỤC HÌNH TT hình Tên hình Trang Hình 4.1. Ảnh điện di chỉ thị SSR phi374118 trên gel acrylamide 3% của 28 dòng ..... 743 Hình 4.2. Sơ đồ phả hệ của 28 dòng ngô thuần dựa trên 27 mồi SSR theo phương pháp phân nhóm UPGMA ..........................................................................................................74 Hình 4.3. Đo đếm các chỉ tiêu sinh trư ng, phát triển và tình hình sâu bệnh hại triển khai tại Bắc cạn (Vụ Thu năm 2015). ................................................................................92 Hình 4.4. Đánh giá, thu hoạch ngô triển khai tại Bắc Giang (Vụ Thu năm 2015). ...........92 Hình 4.5. Hình ảnh bắp ngô lai VN1519 thu hoạch tại mô hình trình diễn tại Bắc Cạn Xuân 2018 ....................................................................................................................... 112 Hình 4.6. Mô hình trình diễn giống ngô lai VN1519 tại Bắc Cạn Đông 2018 ............... 113
xii DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Giải thích CIMMYT Centro Intrnacional de Mejoramiento de Maiz y Trigo - Trung tâm cải tiến giống ngô và lúa mì quốc tế CV Coefficient of Variation - Hệ số biến động THL Tổ hợp lai 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 KNKH Khả năng kết hợp KNKHC Khả năng kết hợp chung KNKHR Khả năng kết hợp riêng LSD Least Significant Difference - Sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa TGST Thời gian sinh trư ng NSTT Năng suất thực thu SCA Specific Combining Ability - Khả năng kết hợp riêng SSR Simple Sequence Repeats - Sự lặp lại trình tự đơn giản ƯTL Ưu thế lai MAS Marker Assisted Selection - Chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử P Khối lượng QTL Quantitative Trait Loci - Di truyền tính trạng số lượng ADN Acid Deoxyribonucleic - Axít Deoxyribonucleic
1 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Ngô (Zea mays L.) là cây lương thực quan trọng, góp phần đảm bảo an ninh lương thực, an ninh dinh dưỡng và phát triển kinh tế của Việt Nam trong những thập niên qua. Trên cơ s sử dụng các giống ngô lai mới có năng suất cao, chống chịu tốt và ứng dụng khá đồng bộ các biện pháp canh tác ngô đã giúp phát triển sản xuất ngô của Việt Nam trong gần 30 năm qua có nhiều thành tích đáng kể như tăng về diện tích, năng suất và sản lượng. Đặc biệt, trong giai đoạn từ năm 1995 đến năm 2019 về năng suất đã tăng từ 2,11 tấn/ha lên 4,85 tấn/ha và sản lượng từ 1,17 triệu tấn lên 4,85 triệu tấn trong niên vụ 2019/2020 [59]. Đạt được những thành quả đó do Việt Nam có bước tiến rõ rệt trong lĩnh vực nghiên cứu, chọn tạo ra những giống có nhiều đặc tính tốt (năng suất cao, khả năng chống chịu tốt với sâu bệnh và điều kiện bất thuận) và nghiên cứu quy trình kỹ thuật (trồng và chăm sóc); mặc dù, năng suất có tăng nhưng vẫn còn rất kiêm tốn, mới chỉ đạt khoảng 80% so với năng suất ngô trung bình của thế giới (5,77 tấn/ha). Nguyên nhân chính là do hiện nay chúng ta vẫn chưa có bộ giống ngô phong phú để người sản xuất có nhiều lựa chọn về thời gian sinh trư ng cho phù hợp với cơ cấu cây trồng, khả năng chống chịu với sâu bệnh và điều kiện bất thuận, quy mô sản xuất nhỏ nên không thuận lợi cho áp dụng cơ giới hóa, đất nghèo dinh dưỡng và biến đối khí hậu đã gây bất lợi cho sản xuất). Mặt khác, việc chuyển dịch cơ cấu cây trồng của các địa phương và sự cạnh tranh từ các cây trồng khác cũng là thách thức đối với sản xuất ngô nước ta. Việt Nam là một trong những quốc gia bị ảnh hư ng nặng nề nhất của biến đổi khí hậu [64], hầu hết các giống ngô đang được sử dụng trong sản xuất có thời gian sinh trư ng dài, trồng ngô chủ yếu nhờ nước trời, chăm sóc hạn chế là những nguyên nhân dẫn tới năng suất ngô trung bình thấp hơn khoảng 20% so với năng suất ngô trung bình của thế giới. Với những khó khăn, hạn chế trong sản xuất ngô được nêu trên làm chi phí sản xuất lớn, giá thành sản xuất cao. Giá ngô hạt sản xuất trong nước cao hơn giá ngô hạt nhập khẩu từ Brazil, Achentina, Mỹ, lợi nhuận từ sản xuất ngô thấp nên nên diện tích ngô có xu thế giảm dần. Trong 6 vùng sinh thái trồng ngô của cả nước, thì Đông Bắc (11 tỉnh) là vùng sản xuất ngô lớn nhất với diện tích ngô 263 nghìn ha [19]. Được xác định là cây trồng quan trọng của nền kinh tế, nhưng canh tác ngô chủ yếu vẫn dựa vào giống có thời gian
2 sinh trường dài ngày trong điều kiện nước trời, tỷ lệ áp dụng cơ giới còn hạn chế và nguồn lực đầu tư cho sản xuất ngô thấp dẫn tới năng suất ngô trung bình của cả vùng Đông Bắc chỉ đạt 4,19 tấn/ha, thấp hơn năng suất trung bình của cả nước (4,85 tấn/ha) và sản lượng đạt 1,06 triệu tấn [19]. Để đảm bảo an ninh lương thực, nâng cao năng suất và tăng sản lượng ngô của vùng Đông Bắc, giống ngô chọn tạo cho vùng này cần đáp ứng một hoặc đồng thời các yêu cầu về thời gian sinh trư ng (ngắn hơn giống đang trồng phổ biến tại địa phương) giúp giải quyết vấn đề về bố trí cơ cấu cây trồng, thời vụ hợp lý (sắp xếp lại cơ cấu cây trồng, tăng vụ), chống chịu với điều kiện bất thuận trong vụ Thu Đông (né hạn, sương muối và rét đậm cuối vụ) đồng thời trồng được trong vụ Xuân muộn, tăng diện tích trồng ngô vụ Xuân trên đất bỏ hóa. Để góp phần giải quyết vấn đề nêu trên, góp phần thúc đẩy nghề trồng ngô của vùng Đông Bắc, việc tiến hành đề tài “Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai phù hợp cho chuyển đổi cơ cấu cây trồng vùng Đông Bắc” là rất cần thiết. 2. Mục tiêu của đề tài Đánh giá, tuyển chọn bộ dòng ngô thuần có đặc điểm nông sinh học tốt, phục vụ công tác chọn tạo giống ngô cho vùng Đông Bắc; Chọn tạo thành công 2-3 tổ hợp lai, xác định được 1 giống ngô lai phù hợp với chuyển đổi cơ cấu cây trồng vùng Đông Bắc. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Ý nghĩ ho họ ủ ề tài: + Cung cấp bổ sung thêm các dẫn liệu, thông tin khoa học và khả năng ứng dụng nguồn vật liệu trong công tác chọn tạo giống ngô lai năng suất cao, có khả năng chống chịu với điều kiện bất thuận cho vùng Đông Bắc; + Trên cơ s nghiên cứu đánh giá phân loại dòng thuần đã góp phần làm phong phú thêm nguồn vật liệu ưu tú phục vụ tốt hơn cho công tác chọn tạo giống ngô lai chín sớm, năng suất cao; + Xác định được thời gian chênh lệch giữa tung phấn và phun râu liên quan chặt chẽ đến năng suất trong điều kiện khô hạn là cơ s khoa học quan trọng phục vụ công tác chọn, tạo giống ngô chịu hạn. - Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:
3 + Đã nghiên cứu, đánh giá 31 dòng ngô thuần ưu tú thuộc tập đoàn dòng của Viện Nghiên cứu Ngô có đặc điểm nông sinh học tốt, chín trung bình sớm và có khả năng chịu hạn phục vụ công tác chọn tạo giống ngô phù hợp với chuyển đổi cơ cấu cây trồng vùng Đông Bắc; + Xác định được 3 tổ hợp lai chín trung bình sớm và 1 giống ngô lai, đề xuất được cơ cấu thời vụ hợp lý, phù hợp với chuyển đổi cơ cấu cây trồng cho vùng Đông Bắc. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài - Đối tượng nghiên cứu + 31 dòng ngô thuần ngắn ngày ưu tú trong tập đoàn dòng của Viện Nghiên cứu Ngô có đặc điểm nông học tốt, có năng suất cao và khả năng chịu hạn; + Tổ hợp lai được tạo ra từ các dòng trên theo phương pháp lai đỉnh và 4 giống ngô lai thương mại được dùng làm giống đối chứng trong các thí nghiệm khảo sát tổ hợp lai, khảo nghiệm, sản xuất thử tổ hợp lai với các giống đối chứng LVN99, DK9901, DK8868 và NK4300; + Từ tập quán canh tác của người dân và điều kiện thời tiết, thổ nhưỡng của vùng, đề xuất các công thức luân canh, tăng vụ và chuyển đổi cơ cấu cây trồng phù hợp Đông Bắc. - Phạm vi nghiên cứu + Thí nghiệm đánh giá các dòng thuần và lai tạo giống được thực hiện tại Viện Nghiên cứu Ngô; + Khảo nghiệm, sản xuất thử tổ hợp lai chín sớm tại một số tỉnh vùng Đông Bắc; + Đánh giá điều kiện sinh thái, tập quán canh tác ngô của người dân vùng Đông Bắc, đề xuất các biện pháp kỹ thuật canh tác phù hợp. 5. Những đóng góp mới của đề tài - Về nghiên cứu, chọn tạo giống: + Xác định được 5 dòng có KNKHC cao về năng suất đó là: C649, C194, C252, C175 (C436A) và C91, bổ sung nguồn vật liệu ưu tú phục vụ công tác chọn tạo giống ngô lai; + Xác định được giống VN1519 chín trung bình sớm năng suất cao, ổn định và thích ứng với điều kiện vùng Đông Bắc.
4 - Về quy trình kỹ thuật canh tác, thời vụ và cơ cấu cây trồng: Xác định được mật độ, liều lượng phân bón phù hợp với giống và cơ cấu cây trồng phục vụ chuyển đổi sử dụng giống ngô VN1519 có hiệu quả cho vùng Đông Bắc.
5 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC 1.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và Vi t Nam 1.1.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới Cây ngô (Zea mays. L) là cây trồng đóng vai trò quan trọng trong chiến lược an ninh lương thực, xóa đói, giảm nghèo và phát triển kinh tế toàn cầu, là nguyên liệu chủ yếu của ngành chăn nuôi (618 triệu tấn, chiếm 70% nguyên liệu thức ăn chăn nuôi), chế biến công nghiệp và làm nhiên liệu sinh học (295,7 triệu tấn) [45]. Với sản lượng niên vụ 2017/2018 là 1.075,6 triệu tấn, vượt xa so với sản lượng lúa mỳ (763,18 triệu tấn) và lúa nước (495,07 triệu tấn) [57], sản xuất ngô đã thực sự là một trong những ngành hàng quan trọng của nền kinh tế thế giới với tổng lượng ngô xuất khẩu lên tới 151,8 triệu tấn niên vụ 2017/2018 [45]. Theo dự báo của FAO tới năm 2050 dân số thế giới là 9,73 tỷ người, dân số gia tăng chủ yếu tập trung các nước đang phát triển, sẽ tạo nên áp lực trong sản xuất nông nghiệp nhu cầu về ngô, lúa mỳ và lúa nước hàng năm của thế giới sẽ tăng, dự kiến cần khoảng 3,3 tỷ tấn (trong đó nhu cầu về ngô sẽ tăng lên 50-60%), tăng 800 triệu tấn so với sản lượng (2,5 tỷ tấn năm 2016). Năng suất ngô trung bình của thế giới là 5,7 tấn/ha và sản lượng 1,08 tỷ tấn trong niên vụ 2017/2018 và tốc độ tăng năng suất ngô trung bình chỉ đạt gần 1,5% [38], trong khi nhu cầu sử dụng ngô hạt của thế giới trong thời gian tới cần khoảng 1,65 đến 1,98 tỷ tấn. Có thể thấy tiềm năng trong cải thiện về năng suất cùng với nhu cầu sử dụng ngô hạt của thế giới vẫn rất lớn. Ngô tr thành cây trồng có diện tích sản xuất lớn nhất và tập trung chủ yếu các nước đang phát triển [48]. Theo FAO (2012), gần 90% sự gia tăng sản lượng ngô hàng năm tập trung các nước đang phát triển chủ yếu để làm nguyên liệu sản xuất thức ăn chăn nuôi, khi nhu cầu tăng từ 55% từ năm 2005 - 2007 lên đến 68% năm 2050. Vùng phụ cận Sahara (subSaharan) châu Phi và Mỹ La tinh, cũng là vùng có nhiều tiềm năng m rộng diện tích trồng, đóng góp lớn cho sự phát triển sản xuất ngô, với mức tăng sản lượng 0,65%/năm điều kiện nhờ nước trời, 0,20%/năm điều kiện có tưới và năng suất bình quân 6,1 tấn/ha (khu vực nước
6 trời là 5,65 tấn/ha, tưới đủ 7,43 tấn/ha) [39]. Niên vụ 2018/2019, tổng sản lượng ngô của thế giới đạt 1.076 triệu tấn, cùng với lượng ngô còn dư từ niên vụ trước chuyển sang lên tổng nguồn cung đạt 1.379,6 triệu tấn ngô trong khi đó nhu cầu sử dụng là 1.108,7 triệu tấn, do đó có thể sẽ dẫn tới lượng ngô dư cuối vụ là 270,9 triệu tấn; Theo dự báo tổng lượng ngô của thế giới được thương mại hóa trong niên vụ này 160 triệu tấn [45]. Hoa Kỳ là quốc gia có sản lượng ngô lớn nhất thế giới (371,1 triệu tấn) và cũng là quốc gia tiêu thụ ngô lớn nhất (313,8 triệu tấn), trong đó có 37,6% sử dụng làm thức ăn chăn nuôi và 30,1% sử dụng sản xuất ethanol [57]. Trung Quốc là quốc gia sản xuất và tiêu thụ ngô lớn thứ hai trên thế giới với tổng lượng ngô tiêu thụ trong niên vụ 2017/2018 là 231,7 triệu tấn. Tổng lượng ngô nhập khẩu của toàn thế giới 151,8 triệu tấn, trong đó Achentina và Braxin là hai quốc gia nhập khẩu ngô lớn nhất trên thế giới, trong 10 tháng đầu năm 2018 lần lượt là 50,1% và 15,7% tổng giá trị nhập khẩu, tiếp theo là Nhật Bản nhập khẩu 16,3 triệu tấn. Trong số các nước nhập khẩu ngô lớn, nước nhập khẩu có khối lượng tăng mạnh nhất trong 10 tháng đầu năm 2018 là Ấn Độ (gấp 18,7 lần) và Achentina ( tăng 28,3%). Nước có thị phần nhập khẩu giảm mạnh nhất trong 10 tháng đầu năm 2018 là Campuchia với mức giảm là 89,4% so với cùng kỳ năm 2017; các quốc gia xuất khẩu ngô lớn nhất thế giới như Hoa Kỳ (61,9 triệu tấn), Brazil (31,6 triệu tấn), Argentina (25,9 triệu tấn) niên vụ 2017/2018 [45]. Dự báo từ năm 2011 đến năm 2050, nhu cầu về ngô các nước đang phát triển sẽ tăng gấp đôi và đến năm 2025 ngô sẽ tr thành cây trồng có nhu cầu sản xuất lớn nhất trên toàn cầu và các nước đang phát triển [33]. 1.1. . Tình hình sản xuất ngô i t am Ngô là cây lương thực quan trọng trong nền kinh tế của Việt Nam với diện tích 0,99 triệu ha, năng suất 4,85 tấn/ha và sản lượng đạt 4,85 triệu tấn [58], cây ngô đã góp phần đảm bảo an ninh lương thực quốc gia và nguyên liệu cho ngành công nghiệp chế biến, dược phẩm, công nghiệp nh và thức ăn chăn nuôi.