Luận văn Thạc sĩ Nông nghiệp: Đánh giá hiệu quả kích thích sinh trưởng và hạn chế bệnh hại ngô của vi khuẩn Bacillus bản địa

Chia sẻ: Xedapbietbay Xedapbietbay | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:73

Thêm vào BST

Báo xấu

49
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích của đề tài nghiên cứu là xác định được chủng vi khuẩn Bacillus có khả năng kích thích sinh trưởng, hạn chế bệnh hại ngô và làm tăng năng suất ngô làm cơ sở cho nghiên cứu ứng dụng chế phẩm Bacillus trong sản xuất ngô nhằm mang lại hiệu quả kinh tế và môi trường.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Nông nghiệp: Đánh giá hiệu quả kích thích sinh trưởng và hạn chế bệnh hại ngô của vi khuẩn Bacillus bản địa

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TƠ NGOL TỜ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KÍCH THÍCH SINH TRƯỞNG VÀ HẠN CHẾ BỆNH HẠI NGÔ CỦA VI KHUẨN BACILLUS BẢN ĐỊA LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: KHOA HỌC CÂY TRỒNG HUẾ - 2020 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TƠ NGOL TỜ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KÍCH THÍCH SINH TRƯỞNG VÀ HẠN CHẾ BỆNH HẠI NGÔ CỦA VI KHUẨN BACILLUS BẢN ĐỊA LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: KHOA HỌC CÂY TRỒNG Mãsố : 60 620 105 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. LÊ NHƯ CƯƠNG HUẾ - 2020 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, số liệu vàcác kết quả trong luận văn này là trung thực và mới, chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin tài liệu trích dẫn trong luận văn này đều đã được ghi rõnguồn gốc. Tác giả luận văn TƠ NGOL TỜ PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
ii LỜI CẢM ƠN Tác giả luận văn xin trân trọng cảm ơn PGS.TS. Lê Như Cương đã nhiệt tì nh hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài, cũng như trong quá nh hoàn chỉnh luận văn tốt nghiệp. trì Xin chân thành cảm ơn các thầy côgiảng dạy tại trường Đại học Nông Lâm Huế, Khoa Nông học và đã trực tiếp truyền đạt cho tôi những kiến thức quýbáu trong quátrì nh học tập; Chân thành cảm ơn các cán bộ viên chức Phòng Đào tạo vàCông tác sinh viên đã hỗ trợ và hướng dẫn trong suốt quátrì nh học tập và hoàn thành đề tài tốt nghiệp. Trân trọng cảm ơn các đồng nghiệp, thành viên nhóm nghiên cứu mạnh Nông nghiệp công nghệ cao trong trồng trọt, bạn bè, gia đình và người thân đã nhiệt tì nh giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện đề tài vàhoàn chỉnh luận văn tốt nghiệp. Xin chân thành cảm ơn hỗ trợ kinh phíQuỹ Phát triển khoa học vàcông nghệ Quốc gia (NAFOSTED) trong đề tài mãsố 106.03-2019.43; sự hỗ trợ của nhóm nghiên cứu mạnh Nông nghiệp công nghệ cao trong trồng trọt của Đại học Huế. Tác giả luận văn TƠ NGOL TỜ PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
iii TÓM TẮT Ngô (Zea mays L.) được trồng phổ biến trên thế giới vàViệt Nam. Ngô sử dụng nhiều dinh dưỡng và thường xuyên bị sâu bệnh gây hại. Để tăng năng suất, sinh khối ngô, người dân sử dụng một lượng lớn phân bón vàthuốc hóa học. Theo một số kết quả nghiên cứu, một lượng lớn phân bón, thuốc hóa học khi sử dụng cho cây trồng bị rửa trôi, bay hơi làm cho hệ số sử dụng phân bón, hiệu lực sử dụng thuốc bảo vệ thực vật thấp. Vi khuẩn cóí ch vùng rễ cóthể tác động lên cây trồng thông qua cơ chế cố định đạm, phân giải lân khótiêu, hòa tan các chất dinh dưỡng, tăng cường hút dinh dưỡng cho cây, hạn chế tác nhân gây bệnh… từ đó giúp cây trồng sinh trưởng phát triển tốt. Việc sử dụng vi khuẩn có ích đã được nghiên cứu vàứng dụng trên thế giới, tuy nhiên còn nhiều hạn chế các nghiên cứu vi khuẩn cóí ch cho cây ngô. Trên cơ sở đó, chúng tôi thực hiện đề tài: “Đánh giá hiệu quả kí ch thí ch sinh trưởng vàhạn chế bệnh hại ngôcủa vi khuẩn Bacillus bản địa”. Nghiên cứu này nhằm mục đích xác định được chủng vi khuẩn Bacillus cókhả năng kích thích sinh trưởng, hạn chế bệnh hại ngô và làm tăng năng suất ngô làm cơ sở cho nghiên cứu ứng dụng chế phẩm Bacillus trong sản xuất ngônhằm mang lại hiệu quả kinh tế và môi trường. Từ một số kết quả nghiên cứu của nhóm nghiên cứu, chúng tôi thử nghiệm khả năng kích thích sinh trưởng vàhạn chế bệnh hại của một số chủng vi khuẩn Bacillus ở điều kiện đồng ruộng. Nghiên cứu được thực hiện với 6 chủng vi khuẩn Bacillus, gồm: S1A1, S1F3, S13E2, S13E3, S18F11 vàS20D12, trên giống ngônếp HN88, thực hiện tại Hương An, Hương Trà, Thừa Thiên Huế trong vụ Xuân năm 2020. Thínghiệm được bố tríkhối ngẫu nhiên đầy đủ, vi khuẩn được bón vào đất với mật độ bón khoảng 106cfu/cm2vào đất trước gieo hạt. Từ các kết quả nghiên cứu chúng tôi có một số kết luận sau: Các chủng vi khuẩn Bacillus sử dụng bón cho ngôkhông ảnh hưởng đến thời gian hoàn thành các giai đoạn sinh trưởng, cótác dụng kích thích sinh trưởng ngô giai đoạn cây con; tăng diện tích láđóng bắp, tăng đường kí nh gốc; tăng số lượng rễ ngô. Trong các chủng vi khuẩn, chủng S20D12 nhì n chung cócótác dụng tương đối rõnét lên các chỉ tiêu sinh trưởng ngô. Chủng vi khuẩn S20D12 cókhả năng hạn chế bệnh đốm lángô; Các chủng vi khuẩn S1F3, S13E2, S13E3, vàS20D12 cókhả năng hạn chế bệnh khôvằn ngô. Vi khuẩn làm cho số hàng hạt/bắp vàsố hạt/hàng cao hơn so với đối chứng. Trong các chủng vi khuấn thínghiệm, chủng vi khuẩn S1F3, S20D12 cho số hàng/bắp cao hơn đối chứng chủng vi khuẩn S20D12 cũng cho số hạt/hàng cao hơn đối chứng. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
iv MỤC LỤC MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 1. Đặt vấn đề ............................................................................................................... 1 2. Mục tiêu của đề tài ................................................................................................. 2 2.1. Mục tiêu chung .................................................................................................... 2 2.2. Mục tiêu cụ thể .................................................................................................... 2 3. Ý nghĩa khoa học vàthực tiễn ............................................................................... 2 3.1. Ý nghĩa khoa học ................................................................................................. 2 3.2. Ý nghĩa thực tiễn ................................................................................................. 3 Chương 1.TỐNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ........................................ 4 1.1. Tổng quan về cây ngô......................................................................................... 4 1.1.1. Nguồn gốc, phân bố của cây ngô..................................................................... 4 1.1.2. Đặc điểm hì nh thái cây ngô.............................................................................. 6 1.1.3. Giátrị của cây ngô............................................................................................ 9 1.1.4. Tì nh hì nh sản xuất ngôtrên thế giới vàViệt Nam ......................................... 12 1.1.5. Nhu cầu đạm, lân và kali đối với cây ngô...................................................... 13 1.2. Cơ sở khoa học của đề tài.................................................................................. 15 1.2.1. Cơ sở lýluận................................................................................................... 15 1.2.2. Cơ sở thực tiễn................................................................................................ 16 1.3. Nghiên cứu về vi sinh vật cóí ch với cây trồng ................................................. 17 1.4. Vi khuẩn Bacillus .............................................................................................. 32 1.5. Một số nghiên cứu về vi khuẩn cóí ch cho cây ngô.......................................... 33 Chương 2.ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................................................................................................... 35 2.1. Đối tượng vàvật liệu nghiên cứu ...................................................................... 35 2.2. Phạm vi nghiên cứu ........................................................................................... 35 2.3. Nội dung nghiên cứu ......................................................................................... 36 2.4. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................... 36 2.4.1. Phương pháp bố tríthínghiệm ....................................................................... 36 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
v 2.4.2. Công thức thínghiệm ..................................................................................... 36 2.4.3. Các chỉ tiêu nghiên cứu và phương pháp xác định ........................................ 37 2.4.4. Theo dõi, điều tra bệnh hại ............................................................................. 38 2.5. Quy trình kỹ thuật áp dụng ................................................................................ 39 2.5.1. Mật độ khoảng cách ....................................................................................... 39 2.5.2. Phân bón ......................................................................................................... 39 2.5.3. Chăm sóc ........................................................................................................ 40 2.5.4. Tưới nước ....................................................................................................... 40 2.5.5. Thu hoạch ....................................................................................................... 40 2.6. Phương pháp xử lýsố liệu ................................................................................. 40 Chương 3.KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ...................................... 41 3.1. Ảnh hưởng của vi khuẩn Bacillus đến sinh trưởng, phát triển của ngô............ 41 3.1.1. Thời gian hoàn thành các giai đoạn sinh trưởng phát triển ............................ 41 3.1.2. Chiều cao cây ................................................................................................. 42 3.1.3. Ảnh hưởng của vi khuẩn đến một số chỉ tiêu về lángôthínghiệm ............... 43 3.1.4. Ảnh hưởng của vi khuẩn đến một số chỉ tiêu sinh cuối cùng của ngô........... 44 3.1.5. Ảnh hưởng của vi khuẩn đến bắp ngô............................................................ 45 3.1.6. Số lượng vàchiều dài rễ ................................................................................. 47 3.1.7. Sinh khối ngô.................................................................................................. 48 3.2. Ảnh hưởng của vi khuẩn Bacillus đến bệnh chí nh hại ngô............................... 49 3.2.1. Bệnh đốm lálớn ............................................................................................. 49 3.2.2. Bệnh khôvằn .................................................................................................. 51 3.3. Ảnh hưởng của vi khuẩn Bacillus đến năng suất ngô....................................... 53 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ...................................................................................... 55 Kết luận .................................................................................................................... 55 Đề nghị ..................................................................................................................... 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 56 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ACC 1-aminocyclopropane-1-carboxylate BT Bacillus thuringiensis CFU (Colony Forming Unit ) Đơn vị hì nh thành khuẩn lạc DAPG 2,4-Diacetylphloroglucinol HPLC Sắc kýlỏng cao áp IAA Indole-3-acetic acid PGPB (Plant Growth Vi khuẩn kích thích sinh trưởng thực vật Promoting Bacteria) PGPR (Plant Growth Vi khuẩn kích thích sinh trưởng vùng rễ cây Promoting Rhizobacteria) VSV Vi sinh vật VSVVR vi sinh vật vùng rễ PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
vii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Thành phần hóa học của hạt ngô............................................................... 9 Bảng 1.2. Thành phần hóa học ở các phần chí nh của hạt ngô................................... 9 Bảng 1.3. Thành phần hóa học của cây ngôsinh khối ............................................. 10 Bảng 1.4. Sản xuất ngôhạt khôcủa thế giới 2014-2018 ......................................... 12 Bảng 1.5. Tì nh sản xuất ngôở Việt Nam giai đoạn 2014-2018 ...................... 13 nh hì Bảng 1.6. Tỷ lệ dinh dưỡng cây ngôhút trong quá trình sinh trưởng ...................... 15 Bảng 1.7. Tỷ lệ VSV vùng rễ cây trồng khác nhau.................................................. 20 Bảng 1.8 . Thành phần vàsố lượng VSV vùng rễ.................................................... 21 Bảng 2.1. Các công thức thínghiệm ........................................................................ 36 Bảng 3.1. Thời gian sinh trưởng phát triển của ngôở các công thức thínghiệm .... 41 Bảng 3.2. Chiều cao cây qua các giai đoạn sinh trưởng của ngô............................. 42 Bảng 3.3. Số lá qua các giai đoạn sinh trưởng của cây ngô..................................... 43 Bảng 3.4. Diện tích lá toàn cây qua các giai đoạn STPT của cây ngô..................... 44 Bảng 3.5. Ảnh hưởng của chế phẩm sinh học Bacillus đến thân lá......................... 45 Bảng 3.6. Số lượng vàchiều dài rễ qua các giai đoạn STPT của cây ngô............... 48 Bảng 3.8. Diễn biến bệnh đốm lálớn qua các giai đoạn sinh trưởng của cây ......... 51 Bảng 3.9. Diễn biến bệnh khôvằn qua các giai đoạn của cây ................................. 52 Bảng 3.10. Một số yếu tố cấu thành năng suất và năng suất ngô............................. 53 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
viii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Ảnh hưởng của vi khuẩn kích thích sinh trưởng vùng rễ chủng PGLO9 đến cây ngô. .............................................................................................................. 34 nh 3.1. Chiều dài bắp ở các công thức thínghiệm ............................................... 46 Hì Hình 3.2. Đường kí nh bắp ở các công thức thínghiệm ........................................... 46 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
1 MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Cây ngô(Zea mays L.) còn gọi làcây bắp, làcây ngũ cốc quan trọng đối với con người trên thế giới (Chavas and Mitchell, 2018). Ngô được dùng làm thức ăn cho con người, làm thức ăn cho gia súc, làm nguyên liệu trong công nghiệp. Trên thế giới, ngôxếp thứ ba về diện tích vàthứ nhất về năng suất vàsản lượng các cây lấy hạt. Ở các nước thuộc Trung Mỹ, Nam Á và Châu Phi, người ta sử dụng ngô làm lương thực chính với phương thức rất đa dạng theo vùng địa lívàtập quán từng nơi. Ngôlàcây thức ăn quan trọng cho chăn nuôi với 70% chất tinh trong thức ăn tổng hợp của gia súc làtừ ngô(NgôHữu Tì nh, 2003). Ngôcòn làthức ăn xanh ủ chua lý tưởng cho đại gia súc, đặc biệt làbòsữa. Với con người ngôcòn làthực phẩm với bắp ngôbao tử dùng làm rau vìnó cung cấp hàm lượng dinh dưỡng cao. Cây ngô không chỉ cung cấp lương thực cho con người, phát triển chăn nuôi, còn là nguyên liệu cho ngành công nghiệp chế biến trên toàn thế giới (Tomov N, 1984). Hiện nay 66% sản lượng ngô của thế giới được dùng làm thức ăn cho chăn nuôi, trong đó các nước phát triển là 76% và các nước đang phát triển là57%. Tuy chỉ còn 21% sản lượng ngô được dùng làm lương thực cho con người, nhưng nhiều nước vẫn coi ngô là cây lương thực chính, như: Mêxico, Ấn Độ, Philipin. Ở Ấn Độ cótới 90% sản lượng ngô, ở Philippin 66% sản lượng ngôđược dùng làm lương thực cho con người (Dương Văn Sơn và cs, 1997). Trong những năm đầu thập kỷ 80 thế kỷ XX đã có trên 800 sản phẩm được sản xuất từ ngô(Tomov N, 1984). Chí nh nhờ những vai tròquan trọng của cây ngôtrong nền kinh tế thế giới nên diện tích trồng ngô tăng không ngừng. Ở Việt Nam, ngô được đưa vào từ thế kỷ XVII vàtrở thành cây lương thực quan trọng đứng thứ hai sau cây lúa. Trong những năm trở lại đây, sản xuất ngôkhông ngừng tăng lên cả về diện tích và năng suất. Việc sản xuất ngô đã giữ một vị trí đặc biệt quan trọng trong nông nghiệp. Ngôkhông chỉ được sản xuất làm thức ăn cho con người, gia súc mà còn được sử dụng làm nguyên liệu trong công nghiệp cồn, xăng sinh học. Bên cạnh đó, ngô còn đóng vai trò là cây thực phẩm dùng để làm rau, ngôluộc hay chế biến thành các món ăn khác nhau từ ngô tươi. Chính vì vai trò này, ngô ăn tươi ngày càng được quan tâm với quy trình canh tác hạn chế phân bón, thuốc hóa học. Ngô là cây được trồng phổ biến trên nhiều vùng đất khác nhau. Tuy nhiên là cây cần nhiều dinh dưỡng, nên tùy thuộc vào điều kiện ngoại cảnh khác nhau mà năng suất, chất lượng ngô thu được khác nhau. Trong các yếu tố ngoại cảnh ảnh hưởng đến ngôcóthể kể đến như dinh dưỡng, nước vàsự pháhoại của các đối tượng PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
2 sâu bệnh hại. Nhằm cung cấp dinh dưỡng vàhạn chế bệnh hại, người dân cần sử dụng một lượng lớn phân bón hóa học vàthuốc hóa học bảo vệ thực vật. Mặc dùvậy một phần khálớn phân bón hóa học bị rửa trôi, cố định khi bón vào đất làm cây không sử dụng được; cũng tương tự phần lớn thuốc bảo vệ thực vật hóa học khi sử dụng đi ra ngoài môi trường gây ônhiễm môi trường, một phần cóthể tồn dư trong nông sản phẩm làm ảnh hưởng đến chất lượng nông sản. Vi khuẩn có í ch vùng rễ có thể tác động lên cây trồng thông qua cơ chế cố định đạm, phân giải lân khótiêu, hòa tan các chất dinh dưỡng, tăng cường hút dinh dưỡng cho cây,… Bên cạnh đó nócòn hạn chế bệnh hại từ đó giúp cây trồng sinh trưởng phát triển tốt, hạn chế bệnh hại. Việc sử dụng vi khuẩn có ích đã được nghiên cứu vàứng dụng trên thế giới, tuy nhiên còn nhiều hạn chế các nghiên cứu vi khuẩn cóí ch cho cây ngô. Trong những năm vừa qua, nhóm nghiên cứu của chúng tôi đã phân lập và đánh giá tính đa dạng của một số chủng vi khuẩn cóí ch bản địa trên các vùng sinh thái miền Trung. Kết quả nghiên cứu cho thấy một số chủng vi khuẩn Bacillus được phân lập từ các vùng sinh thái cókhả năng hạn chế bệnh hại vàkí ch thích sinh trưởng một số cây trồng như lạc (Lê Như Cương et al., 2018; Le et al., 2018; Le et al., 2019a; Le et al., 2019b). Trên cơ sở đó, chúng tôi thực hiện đề tài: “Đánh giá hiệu quả kích thích sinh trưởng vàhạn chế bệnh hại ngô của vi khuẩn Bacillus bản địa”. 2. Mục tiêu của đề tài 2.1. Mục tiêu chung Xác định được chủng vi khuẩn Bacillus cókhả năng kích thích sinh trưởng, hạn chế bệnh hại ngô và làm tăng năng suất ngô làm cơ sở cho nghiên cứu ứng dụng chế phẩm Bacillus trong sản xuất ngônhằm mang lại hiệu quả kinh tế và môi trường. 2.2. Mục tiêu cụ thể Xác định được ảnh hưởng của vi khuẩn Bacillus đến sinh trưởng phát triển của cây ngô. Xác định được khả năng hạn chế một số bệnh hại chí nh trên cây ngôcủa các chủng vi khuẩn thínghiệm. Đánh giá ảnh hưởng của vi khuẩn đến một số chỉ tiêu về năng suất ngô sử dụng ăn tươi. 3. Ý nghĩa khoa học vàthực tiễn 3.1. Ý nghĩa khoa học Kết quả thu được từ nghiên cứu vi khuẩn Bacillus cókhả năng kích thích sinh PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
3 trưởng vàhạn chế bệnh hại ngôcủa đề tài này là cơ sở khoa học cho các nghiên cứu ứng dụng vi khuẩn cho cây ngôtrong sản xuất nông nghiệp an toàn vàbền vững. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn Xác định được chủng vi khuẩn cókhả năng kích thích sinh trưởng ngônhằm hạn chế sử dụng thuốc vàphân bón hóa học, từ đó hạn chế ônhiễm môi trường và nâng cao hiệu quả kinh tế. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
4 Chương 1. TỐNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan về cây ngô 1.1.1. Nguồn gốc, phân bố của cây ngô Cây Ngô (Zea mays L.) là một loài thuộc thực vật học loại Zea thuộc chi Maydeae, cóbộ nhiễm sắc thể 2n = 20. Ngôthuộc họ hòa thảo, nhưng có hoa đơn tính, hoa đực vàhoa cái ở các phần khác nhau của một cây (Cao Đắc Điểm, 1988). Ngô là cây lương thực quan trọng cho năng suất cao vàgiátrị kinh tế lớn, thuộc nhóm cây trồng cổ nhất thế giới, lịch sử trồng ngô gắn liền với lịch sử của ngành trồng trọt đã trải qua trên 5000 năm, cho nên nguồn gốc phát sinh cây ngô trồng đến nay vẫn còn nhiều ýkiến khác nhau và đang là chủ đề của rất nhiều nghiên cứu trong hơn 50 năm qua. Một số bằng chứng chỉ ra rằng ngô được thuần hóa từ loài cỏ Mexican hoang dại teosinte (Zea mays ssp. parviglumis hoặc ssp. mexicana). Bằng chứng khảo cổ học chứng minh rằng thời gian thuần hóa ngô vào khoảng 5.000 đến 10.000 năm trước đây, mặc dùnguồn gốc gần đây của ngôtừ teosinte, những cây này khác biệt sâu sắc về hì nh thái. Một điểm khác biệt chủ yếu là teosinte điển hì nh cónhánh cờ dài trên đỉnh bông cờ trong khi ngô có nhánh đỉnh cờ ngắn bằng bắp. Phân tí ch di truyền nhận thấy rằng teosinte branched 1 (tb1) như là một gen tương hợp rộng điều khiển sự khác biệt này. Các nhàthực vật học thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20 bắt đầu nghiên cứu mối quan hệ tiến hóa của teosinte đến ngôtrồng, nghiên cứu trong nhiều năm từ 1700 đến 1990 vàtừ 1990 đến nay đã tóm tắt mối quan hệ tiến hóa của ngô từ loàihoang dại teosinte. Hầu hết các nhà nghiên cứu cho rằng cây ngô bắt nguồn từ thung lũng Tehuacán thuộc Mexico. Những nghiên cứu về nguồn gốc cây trồng của Vavilov đã cho rằng Mexico vàPeru lànhững trung tâm phát sinh và đa dạng di truyền của Ngô. Mexico làtrung tâm thứ nhất (trung tâm phát sinh), vùng Andet (Peru) làtrung tâm thứ hai, nơi mà cây Ngô đã trải qua quátrình tiến hóa nhanh chóng. Nhận định này của Vavilov được nhiều nhàkhoa học chia. Đặc biệt Harshberger năm 1893 đã có kết luận ngôbắt nguồn từ một cây hoang dại ở miền Trung Mexico trên độ cao 1500m của vùng bán khô hạn có mưa mùa hè khoảng 350mm. Người ta đã tìm thấy hóa thạch phấn ngô Teosinte vàTripsacum trong khai quật ở Bellas- Artes- thành phố Mexico. Mẫu phấn ngôcổ nhất được tì m thấy ở độ sâu hơn 70m và xác định vào niên đại sông băng, ít nhất cách đây khoảng 60.000 năm; hạt phấn của Tripsacum được PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
5 m thấy ở độ sâu 74m còn của Teosinte ở khoảng 3-6m. Những khai quật ở hang tì động Bat của New Mexico đã cung cấp nhiều thông tin về nguồn gốc của cây ngô. Ở đây, người ta đã tìm thấy cùi ngôdài 2-3 cm và xác định tuổi vào khoảng 3.600 năm trước công nguyên. Sự phân bố các nòi ngôhiện nay làmột bằng chứng khác khẳng định Mexico làtrung tâm phát sinh cây ngô. Dựa trên 2.800 mẫu ngôthu thập được của Vavilov, các nhàkhoa học đã phát hiện các nòi ngô phân bố chủ yếu ở Mexico. Trong số 50 loài tìm thấy ở Mexico thìchỉ có 7 nòi tương tự ở Guatemela, 6 ở Columbia, 5 ở Peru và 2 ở Brazil. Ở Peru được tì m thấy 30 nòi. Tuy nhiên Teosinte chỉ được tìm thấy ở Mexico vàkhông thấy ở Peru. Những bằng chứng đó càng khẳng định Mexico làtrung tâm phát sinh Ngô(Cao Đắc Điểm, 1988). Nguồn gốc ngô nếp: Nhàthực vật học Collins (1909) trồng một dạng mới của ngôthu thập từ Trung Quốc vàbáo cáo môtả ngônếp đầu tiên. Báo cáo ghi rõ dạng ngôcónhiều nội nhũ sáp hơn các giống ngôkhác. Sau đó ngô nếp được phát hiện ở các vùng khác của Châu Á, ngoài ra còn một số tác giả cóquan điểm khác, nhưng cơ bản đều thống nhất rằng ngônếp cónguồn gốc từ Trung Quốc. Nguồn gốc địa lý: Theo nhàthực vật học Collins, ngônếp được phát hiện ở Trung Quốc vào đầu những năm 1900. Từ khi phát hiện ra ngônếp ở Trung Quốc, ngônếp cũng đã được tìm thấy ở nhiều nơi khác ở Đông Nam Á như Miến Điện, Philippine (Collins, 1909). Những nghiên cứu gần đây cho thấy các giống ngônếp bản địa có ở Trung Quốc, nó phân bố chủ yếu ở vùng Tây Nam, đặc biệt ở Vân Nam, Quảng Châu và Quảng Tây (Huang and Rong, 1998). Tỉnh Vân Nam là nguồn gốc của nhiều loài cây trồng quan trọng với mức độ đa dạng rất cao. Một vài nghiên cứu gợi ýrằng ngô nếp Trung Quốc cónguồn gốc từ Vân Nam vàQuảng Tây, nó phù hợp với hình thái, kiểu nhân, isozymes vàchỉ thị DNA. Ngô nếp có mức độ đa dạng cao về các tính trạng nông học như chiều cao cây, thời gian sinh trưởng, đặc điểm kinh tế, chống chịu sâu bệnh vànăng suất, yếu tố cấu thành năng suất ở vùng Vân Nam, Quảng Châu vàQuảng Tây. Phân tích đa dạng bằng chỉ thị phân tử SSR cho thấy Vân Nam vàQuảng Châu có thể làTrung tâm đa dạng và nguồn gốc của ngô nếp. Nguồn gốc tiến hóa của ngônếp: một số nghiên cứu cho rằng ngônếp làmột đột biến tự nhiên ở ngô rau đã phát hiện ở Trung Quốc năm 1909 (Collins, 1909). Cây ngôbiểu hiện những tí nh trạng khác thường, các nhàtạo giống ở Mỹ một thời gian dài sử dụng các tí nh trạng này làchỉ thị những gen ẩn trong các chương trình chọn tạo giống ngô. Năm 1922 các nhà nghiên cứu đã phát hiện nội nhũ của ngônếp chỉ chứa amylopectin và không có amylose đối ngược với các giống ngô thường, Đến khi người Nhật cung cấp dòng ngônếp thì amylopectin được sử dụng chủ yếu từ ngônếp. Collins PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
6 (1920) vàmột nhàkhoa học đã xác định rằng: ngônếp bắt nguồn từ ngôtẻ, do một đột biến đơn gen, gen trội Wx thành gen lặn wx, vìvậy ngônếp cóthể ở nhiều vùng khác nhau trên trái đất. Gen Waxy mãhóa cho enzyme granule - bound starch synthase (GBSS = protein waxy) đây là một trong những isoenzyme chí nh xúc tác sự tổng hợp amylose từ ADP glucose, được biểu hiện ở nội nhũ và hạt phấn. Ở ngôtẻ, isoenzyme GBSS có hoạt tí nh mạnh vàsản phẩm của nó chủ yếu làamylose, một phần ADP glucose không thể được chuyển hóa hoàn toàn thành amylopeptin bởi enzyme starch branching (SBE), hàm lượng amylopectin được tích lũy trong nội nhũ tới gần 100% vàbiểu hiện kiểu hì nh làngônếp. 1.1.2. Đặc điểm hì nh thái cây ngô Ngô(Zea mays L.) làcây một lámầm thuộc chi Zea, họ hòa thảo (Poaceae hay còn gọi làGramineae). Các giống ngôở Việt Nam cónhững đặc điểm như chiều cao cây, thời gian sinh trưởng, chống chịu sâu bệnh vàthí ch ứng với điều kiện ngoại cảnh khác nhau. Song cây ngô đều cónhững đặc điểm chung về hì nh thái, giải phẫu. Các bộ phận của cây ngôbao gồm: rễ, thân, lá, hoa (bông cờ, bắp ngô) vàhạt. 1.1.2.1. Rễ ngô Ngôcóhệ rễ chùm tiêu biểu cho bộ rễ các cây họ hòa thảo. Độ sâu vàsự mở rộng của rễ phụ thuộc vào giống, độ phì nhiêu và độ ẩm của đất. Ngô có3 lọai rễ chính: rễ mầm, rễ đốt vàrễ chân kiềng. - Rễ mầm: Rễ mầm (còn gọi làrễ mộng, rễ tạm thời, rễ hạt) gồm có: rễ mầm sơ sinh và rễ mầm thứ sinh. Rễ mầm sơ sinh (rễ phôi): Rễ mầm sơ sinh (rễ chính) là cơ quan đầu tiên xuất hiện sau khi hạt ngônảy mầm. Ngôcómột rễ mầm sơ sinh duy nhất. Sau một thời gian ngắn xuất hiện, rễ mầm sơ sinh có thể ra nhiều lông hút và nhánh. Thường thì rễ mầm sơ sinh ngừng phát triển, khô đi và biến mất sau một thời gian ngắn (sau khi ngô được 3 lá). Tuy nhiên cũng có khi rễ này tồn tại lâu hơn, đạt tới độ sâu lớn để cung cấp nước cho cây (thường gặp ở những giống chịu hạn). Rễ mầm thứ sinh: Rễ mầm thứ sinh còn được gọi làrễ phụ hoặc rễ mầm phụ. Rễ này xuất hiện từ sau sự xuất hiện của rễ chính vàcósố lượng khoảng từ 3 đến 7. Tuy nhiên, đôi khi ở một số cây không xuất hiện lọai rễ này. Rễ mầm thứ sinh cùng với rễ mầm sơ sinh tạo thành hệ rễ tạm thời cung cấp nước vàcác chất dinh dưỡng cho cây trong khoảng thời gian 2 - 3 tuần đầu. Sau đó vai trò này nhường cho hệ rễ đốt. - Rễ đốt: Rễ đốt (còn gọi làrễ phụ cố định) phát triển từ các đốt thấp của thân, mọc vòng quanh các đốt dưới mặt đất bắt đầu lúc ngô được 3 - 4 lá. Số lượng rễ đốt PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
7 ở mỗi đốt của ngôtừ 8 - 16. Rễ đốt ăn sâu xuống đất vàcóthể đạt tới 2,5m, thậm chí tới 5m, nhưng khối lượng chí nh của rễ đốt vẫn làở lớp đất phía trên. Rễ đốt làm nhiệm vụ cung cấp nước vàcác chất dinh dưỡng suốt thời kỳ sinh trưởng vàphát triển của cây ngô. - Rễ chân kiềng: Rễ chân kiềng (còn gọi làlàrễ neo hay rễ chống) mọc quanh các đốt sát mặt đất. Rễ chân kiềng to, nhẵn, í t phân nhánh, không córễ con vàlông hút ở phần trên mặt đất. Ngoài chức năng chính là bám chặt vào đất giúp cây chống đỡ, rễ chân kiềng cũng tham gia hút nước vàthức ăn. 1.1.2.2. Thân ngô Thân ngô đặc, kháchắc, có đường kí nh từ 2-4 cmtùy thuộc vào giống, điều kiện sinh thái và chăm sóc. Chiều cao của thân ngôkhoảng 1.5 - 4m. Thân chí nh của ngôcónguồn gốc từ chồi mầm, từ các đốt dưới đất của thân chí nh cóthể phát sinh ra từ 1 -10 nhánh với hình dáng tương tự như thân chính. Thân ngô trưởng thành gồm nhiều lóng nằm giữa các đốt vàkết thúc bằng bông cờ. Số lóng vàchiều dài lóng làchỉ tiêu quan trọng phân biệt các giống ngô. Thường các giống ngắn ngày (thân cao từ 1.2-1.5m) có khoảng 14-15 lóng; các giống trung ngày (thân cao 1.8- 2m) cókhoảng 18-20 lóng; các giống dài ngày (thân cao từ 2-2.5m) cókhoảng 20- 22 lóng. Lóng mang bắp cómột rãnh dọc cho phép bắp bám vàphát triển. 1.1.2.3. Lángô Căn cứ vào vị trítrên thân vàhì nh thái cóthể chia lángôlàm 4 loại: - Lámầm: Là lá đầu tiên khi cây còn nhỏ, chưa phân biệt được phiến lávới vỏ bọc lá. - Láthân: Lámọc trên đốt thân, cómầm nách ở kẽ chân lá. - Lángọn: lámọc ở ngọn, không cómầm nách ở kẽ lá. - Lábi: Lànhững lábao bắp. Lá ngô điển hình được cấu tạo bởi bẹ lá, bản lá(phiến lá) và lưỡi lá(thì a lì a, tai lá). Tuy nhiên cómột số loại không cóthì a lìa làm cho lábó, gần như thẳng đứng theo cây. - Bẹ lá(còn gọi làcuống lá): Bao chặt vào thân, trên mặt nócónhiều lông. Khi cây còn non, các bẹ lálồng gối vào nhau tạo thành thân giả bao phủ, bảo vệ thân chính. - Phiến lá: Thường rộng, dài, mép lá lượn sóng, ở một số giống trên phiến lá cónhiều lông tơ. Lá ở gần gốc ngắn hơn, những lámang bắp trên cùng dài nhất và PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
8 sau đó chiều dài của lálại giảm dần. - Thì a lì a: Làphần nằm giữa bẹ lávàphiến lá, gần sát với thân cây. Tuy nhiên, không phải giống ngô nào cũng có thìa lìa; ở những giống không cóthì a lì a, lángô gần như thẳng đứng, ôm lấy thân. Số lượng lá, chiều dài, chiều rộng, độ dày, lông tơ, màu lá, góc lá và gân lá thay đổi tùy theo từng giống khác nhau. Số lá là đặc điểm kháổn định ở ngô, cóquan hệ chặt với số đốt vàthời gian sinh trưởng. Những giống ngôngắn ngày thường có 15 - 16 lá, giống ngôtrung bình: 18 - 20 lá, giống ngô dài ngày thường cótrên 20 lá. 1.1.2.4. Bông cờ vàbắp ngô Ngôlàloài cây cóhoa khác tí nh cùng gốc. Hai cơ quan sinh sản: đực (bông cờ) vàcái (bắp) nằm ở những vị tríkhác nhau trên cùng một cây. - Bông cờ (hoa đực) Hoa đực nằm ở đỉnh cây, xếp theo chùm gồm một trục chí nh vànhiều nhánh. Hoa đực mọc thành bông nhỏ gọi làbông chét, bông con hoặc gié. Các giémọc đối diện nhau trên trục chí nh hay trên các nhánh. Mỗi bông nhỏ cócuống ngắn vàhai vỏ nâu hình bầu dục trên vỏ trấu (mày ngoài và mày trong) có gân và lông tơ. Trong mỗi bông nhỏ cóhai hoa: một hoa cuống dài vàmột hoa cuống ngắn. Một bông nhỏ cóthể cómột hoặc ba hoa. Ở mỗi hoa cóthể thấy dấu vết thoái hoávàvết tí ch của nhụy hoa cái, quanh đó có ba chỉ đực mang ba nhị đực vàhai mày cực nhỏ gọi làvẩy tương ứng với tràng hoa. Bao quanh các bộ phận của một hoa cóhai mày nhỏ - mày ngoài tương ứng với lábắc hoa và mày trong tương ứng với lá đài hoa. - Bắp ngô(hoa cái) Hoa tự cái phát sinh từ chồi nách các lá, song chỉ 1 - 3 chồi khoảng giữa thân mới tạo thành bắp. Hoa cócuống gồm nhiều đốt ngắn, mỗi đốt trên cuống cómột lá bi bao bọc. Trên trục đính hoa cái, hoa mọc từng đôi bông nhỏ. Mỗi bông cóhai hoa, nhưng chỉ có một hoa tạo thành hạt, còn một hoa thoái hóa. Phí a ngoài hoa cóhai mày (mày ngoài vàmày trong). Ngay sau mày ngoài làdấu vết của nhị đực vàhoa cái thứ hai thoái hoá; chính giữa làbầu hoa, trên bầu hoa cónúm vàvòi nhụy vươn dài thành râu. Râu ngôthuôn dài trông giống như một búi tóc, ban đầu màu xanh lục và sau đó chuyển dần sang màu hung đỏ hay hung vàng. Trên râu cónhiều lông tơ vàchất tiết làm cho hạt phấn bám vào vàdễ nảy mầm. 1.1.2.5. Hạt ngô Hạt ngôthuộc loại quả dính gồm 5 phần chính: vỏ hạt, lớp alơron, phôi, nội nhũ và chân hạt. Vỏ hạt làmột màng nhẵn bao xung quanh hạt. Lớp alơron nằm dưới PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
9 vỏ hạt vàbao lấy nội nhũ và phôi. Nội nhũ là phần chí nh của hạt chứa các tế bào dự trữ chất dinh dưỡng. Nội nhũ có 2 phần: nội nhũ bột vànội nhũ sừng. Tỷ lệ giữa nội nhũ bột vànội nhũ sừng tùy vào chủng ngô, giống ngô. Phôi ngôchiếm 1/3 thể tí ch của hạt vàgồm cócác phần: ngù(phần ngăn cách giữa nội nhũ và phôi), lá mầm, trụ dưới lámầm, rễ mầm vàchồi mầm. Các hạt ngô có kích thước cỡ hạt đậu HàLan, vàbám chặt thành các hàng tương đối đều xung quanh một lõi trắng để tạo ra bắp ngô. Mỗi bắp ngôdài khoảng 10 – 25 cm, chứa khoảng 200 - 400 hạt. Các hạt có màu như ánh đen, xám xanh, đỏ, trắng vàvàng. 1.1.3. Giátrị của cây ngô 1.1.3.1. Giátrị dinh dưỡng Thành phần hóa học của hạt ngôcógiátrị đáng kể. Trong hạt ngôcóchứa đầy đủ các chất dinh dưỡng, hàm lượng protein hạt ngôtrung bì nh là8-10% tinh bột là 66-69 %, lipit là5-7% phụ thuộc vào giống, điều kiện thời tiết, thổ nhưỡng (Trần Văn Minh, 2004; Cao Đắc Điểm, 1988). Cứ 100 kg ngôhạt cho khoảng 20-21 kg gluten,73-75 kg bột tách mầm vàép được 1,8 - 2,7 kg dầu ăn và 4 kg khô dầu. Phôi ngôchiếm khoảng 10 % khối lượng hạt, trong phôi cócác loại khoáng, vitamin vàkhoảng 30-45% dầu (Trần Văn Minh, 2004). Những bộ phận chí nh của hạt ngôcóchứa các thành phần hóa học khác nhau. Hàm lượng gluxit vàprotein của hạt ngôphụ thuộc rất lớn vào phôi nhũ, còn chất béo vàprotein cósố lượng ít hơn. Chất xơ thô trong hạt phân bố chủ yếu ở vỏ hạt. Dầu của phôi ngô có lượng axit béo tương đối cao. Bảng 1.1. Thành phần hóa học của hạt ngô (ĐVT: %) Thành phần hóa học Ngônếp Ngôtẻ Nước 14,67 13,63 Chất có đạm 9,19 9,47 Chất béo 5,18 5,18 Tinh bột 65,31 68,02 Chất xơ 3,23 3,61 Chất khoáng 1,32 1,32 Sinh tố 0,08 0,08 Các chất khác 0,40 0,33 Cộng toàn hạt 100,00 100,00 (Nguồn:Cao Đắc Điểm, 1988) Bảng 1.2. Thành phần hóa học ở các phần chí nh của hạt ngô (ĐVT: %) PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
10 Thành phần hóa học Vỏ hạt Nội nhũ Mầm Protein 3,70 8,00 18,40 Chất béo 1,00 0,80 33,20 Chất xơ thô 86,70 2,70 8,80 Tro 0,80 0,30 10,50 Tinh bột 7,30 87,60 8,30 Đường 0,34 0,62 10,80 (Nguồn:Watson,1987) Bảng 1.3. Thành phần hóa học của cây ngôsinh khối (ĐVT: %) Cây ủ Lábi bắp Thành phần Thân Lá Cây không bắp chua xanh Độ ẩm 73,6 68,9 77,3 - 63,5 Protein 1,3 3,2 1,3 1,65 1,8 Lipit thô 0,4 0,7 0,4 0,84 0.4 Xenlululo 0,9 8,6 6,0 5,39 11,9 Tro 1,1 3,2 1,4 1,80 1,5 (Nguồn: Slusanschi,1957) 1.1.3.2. Giátrị kinh tế Ngô được trồng rộng rãi trên thế giới do vai tròquan trọng của nótrong nền kinh tế, điều này được chứng minh bằng 670 mặt hàng khác nhau của các ngành lương thực, công nghiệp, thực phẩm, công nghệ y dược vàcông nghiệp nhẹ (Bộ Nông nghiệp vàPTNT, 2007). (1) Ngô làm lương thực cho con người: Ngô là cây lương thực nuôi sống 1/2 số dân trên toàn thế giới, tất cả các nươc trồng ngô nói chung đều ăn ngô ở mức độ khác nhau. Toàn thế giới sử dụng 21% sản lượng ngô làm lương thực cho con người. Các nước Trung Mỹ, Nam Mỹ, Nam Á vàChâu Phi sử dụng ngô làm lương thực chính. Tây Trung Phi 80 %, Bắc Phi 42 %, Tây Á 27%, Nam Á 75%, Đông Nam Á PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma