VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM<br />
<br />
NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ CHO VÙNG KHÓ KHĂN<br />
TS. Lương Văn Vàng<br />
Viện Nghiên cứu Ngô<br />
SUMMARY<br />
Research on maize breeding for abiotic stress region<br />
The title “Research on maize breeding for abiotic stress region” was carried out by Maize Research<br />
Institute for the period 2011 - 2015. After more than two years of implementation based on the<br />
traditional method of breeding combining with marker assisted selection, the results was achieved in<br />
accordance with the objectives as: 1) a single drought tolerant hybrid VS36 was temporarily released to<br />
production by Ministry of Agriculture and Rural Development; 2) some potential inbred lines such as<br />
103/, LS6/Msto, LS5/NK43, VHK4, VHA5, VHA1, G5011, VHB3, VHB6 were developed 3) Some promising<br />
crosses of CN 11-2, VS 71, H11-9, VS101, VS104, VS106, H08-7, VS90, VS686, VS89, VS90, VS8N,<br />
VS80 were also developed and; 4) 5 national papers/reports were published on Vietnam Agricultural<br />
Science and Technology magazine<br />
Keywords: Drought tolerance, abiotic stress.<br />
<br />
I. ĐẶT VẤN ĐỀ *<br />
Ngô, lúa mỳ, lúa nước là ba cây lương thực<br />
hàng đầu trên thế giới và là cây thức ăn chăn nuôi<br />
quan trọng nhất hiện nay. Ngành sản xuất ngô thế<br />
giới tăng liên tục từ đầu thế kỷ 20 đến nay, nhất<br />
là trong gần 50 năm qua, ngô là cây trồng có tốc<br />
độ tăng trưởng cao nhất trong các cây lương thực<br />
chủ yếu về cả ba chỉ tiêu chính là năng suất, diện<br />
tích và sản lượng.<br />
Tuy nhiên, hiện nay việc phát triển ngô trên<br />
thế giới đang gặp phải khó khăn do sự biển đổi khí<br />
hậu, trái đất nóng lên làm thay đổi các vùng đất<br />
trồng trọt. Đất đai bị hạn hán, nhiễm chua phèn,<br />
nhiễm mặn, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất<br />
nông nghiệp nói chung và sản xuất ngô nói riêng.<br />
Do vậy, các nhà khoa học trên thế giới đã tập<br />
trung nghiên cứu chọn tạo các giống mới và các<br />
biện pháp kỹ thuật nhằm tăng cường hiệu quả của<br />
sản xuất ngô trên các vùng đất khó khăn.<br />
Ở Việt Nam, việc chọn tạo các giống ngô<br />
cho vùng khó khăn (hạn, nhiễm phèn, mặn)<br />
chưa được đầu tư nghiên cứu và các sản phẩm<br />
chưa phong phú để người sản xuất có thể lựa<br />
chọn áp dụng. Để đảm bảo lương thực cho nhu<br />
cầu con người thì việc khai thác các vùng đất có<br />
điều kiện canh tác khó khăn là rất cần thiết. Đối<br />
với ngành sản xuất ngô thì mục tiêu nghiên cứu<br />
chọn tạo các giống có khả năng chống chịu với<br />
điều kiện bất thuận được các chương trình chọn<br />
giống quan tâm.<br />
Với mục tiêu: Sử dụng phương pháp tiên tiến<br />
kết hợp với truyền thống để chọn tạo và phát<br />
<br />
Người phản biện: TS. Mai Xuân Triệu.<br />
<br />
348<br />
<br />
triển được bộ giống ngô lai chịu hạn, chua phèn<br />
cho năng suất cao (7 - 8 tấn/ha), thích hợp cho<br />
các vùng khó khăn, cụ thể:<br />
- Chọn lọc được 3 - 5 dòng thuần có đặc<br />
điểm nông sinh học tốt, chịu hạn, chịu chua phèn,<br />
có khả năng kết hợp cao phục vụ lai tạo giống<br />
ngô cho vùng khó khăn<br />
- Tạo được 2 giống ngô chịu hạn cho vùng<br />
miền núi phía Bắc và Tây Nguyên, 1 giống ngô<br />
chịu phèn cho vùng duyên hải Nam Trung Bộ và<br />
đồng bằng sông Cửu Long, năng suất đạt 7 - 8<br />
tấn/ha.<br />
II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU<br />
2.1. Vật liệu<br />
- Tập đoàn dòng thuần có đời tự phối từ S2<br />
đến S10 của Viện Nghiên cứu Ngô.<br />
- Các tổ hợp lai (THL) từ kết quả lai thử<br />
các dòng triển vọng.<br />
- Các THL triển vọng được xác định qua<br />
thử nghiệm.<br />
- Các giống triển vọng trong so sánh và<br />
khảo nghiệm.<br />
- Hệ thống dung dịch dưỡng (thí nghiệm<br />
chịu phèn mặn): Yoshida (IRRI, 1997).<br />
- Các hóa chất và vật tư cần thiết cho thí<br />
nghiệm Marker phân tử.<br />
2.2. Phương pháp<br />
2.2.1. Thu thập vật liệu, chọn tạo và duy trì các<br />
dòng bằng phương pháp tự phối, sib.<br />
<br />
Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ nhất<br />
<br />
2.2.4. Ứng dụng chỉ thị phân tử (MAS) trong<br />
chọn tạo dòng chịu hạn, phèn - mặn<br />
<br />
2.2.2. Đánh giá khả năng chịu hạn và phèn - mặn<br />
của các dòng trong nhà lưới, ngoài đồng ruộng<br />
thông qua một số chỉ tiêu sinh lý, sinh hoá.<br />
* Đánh giá khả năng chịu hạn của các dòng<br />
ở giai đoạn cây con: Theo dõi mức độ héo của<br />
cây sau 1 3, 5 7 ngày gây hạn; theo dõi mức độ<br />
phục hồi của cây sau 1, 3, 5, 7 ngày tưới đủ ẩm<br />
trở lại (Thang điểm của CIMMYT).<br />
* Đánh giá khả năng chịu phèn, mặn của các<br />
dòng trong chậu và nhà lưới: Ngô được gieo nẩy<br />
mầm trong khay, 5 ngày sau mọc bổ sung 50mM<br />
NaCl, 2 ngày tiếp theo bổ sung đủ lượng muối<br />
cho từng công thức; dung dịch dưỡng được thay<br />
4 ngày/lần; Đo đếm chiều dài thân lá/rễ ở 17<br />
ngày sau cấy và khối lượng khô thân lá/rễ khi sấy<br />
khô tuyệt đối (Sấy khô tuyệt đối ở nhiệt độ 75oC<br />
cho đến khi trọng lượng không thay đổi,)<br />
Cấp<br />
1<br />
3<br />
5<br />
9<br />
10<br />
<br />
Triệu chứng<br />
Cây phát triển bình thường<br />
Chóp lá hoặc phân nửa của lá có<br />
vết trắng, lá cuốn lại<br />
Phát triển chậm lại, hầu hết lá<br />
bị cuốn<br />
Ngừng phát triển, hầu hết lá bị khô,<br />
nõn bị chết<br />
100% cây chết hoặc khô<br />
<br />
- Tách chiết ADN theo phương pháp của<br />
Saghai - Maroof (1984).<br />
- Xác định đoạn gen mang gen chịu hạn,<br />
phèn - mặn bằng trình tự các mồi theo phương<br />
pháp PCR của Matsuoka và cộng sự (2000).<br />
2.2.5. Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng<br />
bằng phương pháp lai đỉnh (Top Cross) và lai<br />
luân phiên (Diallen Cross).<br />
2.2.6. Thí nghiệm khảo sát và so sánh các THL<br />
bố trí theo sơ đồ Alpha lattice và RCBD; theo dõi<br />
theo hướng dẫn của CIMMYT và Viện Nghiên<br />
cứu Ngô.<br />
2.2.7. Khảo nghiệm giống mới: Theo tiêu chuẩn<br />
ngành 10 TCN 314 - 2006.<br />
<br />
Đánh giá<br />
Chống chịu tốt<br />
Chống chịu<br />
<br />
III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN<br />
<br />
Chống chịu<br />
trung bình<br />
Chống chịu<br />
kém<br />
Chống chịu<br />
rất kém<br />
<br />
3.1. Thu thập vật liệu, thanh lọc, tạo mới và<br />
duy trì các dòng<br />
Năm 2011, gieo 250 nguồn vật liệu, xác định<br />
được các dòng 103/, LS6/Msto, LS5/NK43,<br />
AT4.2, AT5 - 2, 30Y87 - 1, NOV517, AT4.3, L<br />
Đ 22, SR1, SR2, V67.4, VHK4, VHA5, Thịnh<br />
ngô số 8, VHA1, G5011, VHB3, VHB6 chịu hạn<br />
tốt, chống đổ khá. Năm 2012, qua đánh giá các<br />
dòng lựa chọn trong năm 2011 đã khẳng định lại<br />
được các dòng 103/, LS6/Msto, LS5/NK43,<br />
VHA5, VHB3, G5011 có nhiều đặc điểm quí,<br />
phù hợp với mục tiêu của đề tài.<br />
<br />
2.2.3. Đánh giá khả năng chịu hạn của các vật<br />
liệu qua thí nghiệm đồng ruộng, điều khiển tưới ở<br />
giai đoạn 7 - 9 lá - chín sữa; theo dõi hình thái<br />
cây, mức độ héo của lá, chênh lệch tung phấn phun râu, khả năng chống chịu sâu bệnh chính,<br />
tổng số lá xanh còn lại, tỷ lệ bắp trên cây, chiều<br />
dài bắp hữu hiệu, tỷ lệ đuôi chuột, năng suất và<br />
các yếu tố cấu thành năng suất.<br />
<br />
Bảng 1. Đặc điểm nông sinh học chính của các dòng triển vọng nhất<br />
Chiều cao (cm)<br />
<br />
Số<br />
nhánh<br />
cờ<br />
<br />
Dài bắp<br />
(cm)<br />
<br />
ĐK bắp<br />
(cm)<br />
<br />
Số hàng<br />
hạt<br />
<br />
Số hạt<br />
<br />
NSLT<br />
(tạ/ha)<br />
<br />
13,6<br />
<br />
13,9<br />
<br />
36,6<br />
<br />
Cây<br />
<br />
Bắp<br />
<br />
Chiều dài<br />
cờ (cm)<br />
<br />
VHK4.4<br />
<br />
156,0<br />
<br />
76,0<br />
<br />
33,0<br />
<br />
12,0<br />
<br />
12,3<br />
<br />
4,0<br />
<br />
2<br />
<br />
SV3.1<br />
<br />
202,2<br />
<br />
116,0<br />
<br />
25,0<br />
<br />
16,0<br />
<br />
14,5<br />
<br />
4,1<br />
<br />
13,7<br />
<br />
16,8<br />
<br />
34,5<br />
<br />
3<br />
<br />
SA501<br />
<br />
141,0<br />
<br />
63,0<br />
<br />
26,0<br />
<br />
8,0<br />
<br />
12,8<br />
<br />
3,8<br />
<br />
11,8<br />
<br />
18,0<br />
<br />
36,3<br />
<br />
4<br />
<br />
NOVBO<br />
<br />
142,0<br />
<br />
66,0<br />
<br />
33,0<br />
<br />
9,4<br />
<br />
9,5<br />
<br />
3,9<br />
<br />
12,1<br />
<br />
16,4<br />
<br />
30,5<br />
<br />
TT<br />
<br />
Dòng<br />
<br />
1<br />
<br />
5<br />
<br />
VHB3<br />
<br />
177,0<br />
<br />
88,0<br />
<br />
34,0<br />
<br />
15,8<br />
<br />
12,7<br />
<br />
4,2<br />
<br />
12,7<br />
<br />
17,7<br />
<br />
45,8<br />
<br />
6<br />
<br />
LS5/NK43<br />
<br />
142,0<br />
<br />
64,0<br />
<br />
34,0<br />
<br />
14,4<br />
<br />
12,9<br />
<br />
4,1<br />
<br />
12,6<br />
<br />
18,6<br />
<br />
40,8<br />
<br />
7<br />
<br />
LS6/Msto<br />
<br />
155,0<br />
<br />
72,0<br />
<br />
28,0<br />
<br />
16,4<br />
<br />
11,8<br />
<br />
4,0<br />
<br />
12,7<br />
<br />
16,5<br />
<br />
42,0<br />
<br />
8<br />
<br />
TL160.1<br />
<br />
142,0<br />
<br />
56,0<br />
<br />
35,0<br />
<br />
16,4<br />
<br />
10,9<br />
<br />
3,8<br />
<br />
11,9<br />
<br />
18,4<br />
<br />
36,1<br />
<br />
9<br />
<br />
VHA5<br />
<br />
142,0<br />
<br />
84,0<br />
<br />
31,0<br />
<br />
15,8<br />
<br />
9,8<br />
<br />
3,7<br />
<br />
11,7<br />
<br />
17,0<br />
<br />
44.6<br />
<br />
10<br />
<br />
TL160.2<br />
<br />
169,0<br />
<br />
78,0<br />
<br />
32,0<br />
<br />
19,4<br />
<br />
9,7<br />
<br />
4,1<br />
<br />
12,2<br />
<br />
16,5<br />
<br />
32.3<br />
<br />
11<br />
<br />
VHA1<br />
<br />
161,0<br />
<br />
92,0<br />
<br />
32,0<br />
<br />
8,0<br />
<br />
11,4<br />
<br />
3,9<br />
<br />
12,3<br />
<br />
18,3<br />
<br />
37,5<br />
<br />
12<br />
<br />
G5011<br />
<br />
167,0<br />
<br />
94,0<br />
<br />
30,0<br />
<br />
10,6<br />
<br />
11,7<br />
<br />
3,9<br />
<br />
12,3<br />
<br />
15,4<br />
<br />
40.2<br />
<br />
13<br />
<br />
103/<br />
<br />
152,0<br />
<br />
62,0<br />
<br />
34,0<br />
<br />
10,8<br />
<br />
12,5<br />
<br />
4,1<br />
<br />
12,4<br />
<br />
18,2<br />
<br />
41,1<br />
<br />
349<br />
<br />
VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM<br />
<br />
Dòng LS5/NK43<br />
<br />
Dòng LS6/Msto<br />
<br />
Dòng VHA5<br />
<br />
Hình 1. Hình ảnh một số dòng triển vọng<br />
Qua theo dõi, đánh giá và chọn lọc trên đồng<br />
ruộng cho thấy, các dòng được đánh giá tốt trong<br />
các vụ của năm 2011 và 2012 đều cho kết quả tốt<br />
<br />
trong vụ Xuân 2013. Hầu hết các dòng này đều<br />
biểu hiện chịu nắng nóng, ít đổ, gãy, ít nhiễm sâu<br />
bệnh, kết hạt tốt, năng suất dòng khá.<br />
<br />
3.2. Kết quả thí nghiệm đánh giá khả năng chịu phèn mặn trong chậu và nhà lưới<br />
3.2.1. Kết quả đánh giá khả năng chịu mặn<br />
Năm 2011, đánh giá 32 tổ hợp lai và 48 dòng, kết quả trong bảng 2 và 3.<br />
Bảng 2. Thống kê một số chỉ tiêu theo dõi của 32 tổ hợp lai<br />
TT<br />
<br />
Chỉ tiêu<br />
<br />
1<br />
<br />
Dài thân lá<br />
<br />
2<br />
<br />
3<br />
<br />
4<br />
<br />
Số THL<br />
<br />
Giá trị thấp nhất/cao nhất<br />
<br />
< 30cm<br />
<br />
4<br />
<br />
STM12<br />
<br />
30≤ (cm) < 40<br />
<br />
25<br />
<br />
40cm<br />
<br />
3<br />
<br />
STM28<br />
<br />
< 15cm<br />
<br />
1<br />
<br />
STM32<br />
<br />
15≤ (cm) < 20<br />
<br />
12<br />
<br />
20cm<br />
<br />
19<br />
<br />
STM6<br />
<br />
< 0,3g<br />
<br />
5<br />
<br />
STM8<br />
<br />
0,3 ≤ (g) < 0,4<br />
<br />
13<br />
<br />
0,4 ≤ (g) < 0,5<br />
<br />
13<br />
<br />
0,5 g<br />
<br />
1<br />
<br />
STM28<br />
<br />
< 0,2g<br />
<br />
3<br />
<br />
STM4<br />
<br />
0,2 ≤ (g) < 0,3<br />
<br />
25<br />
<br />
0,3 g<br />
<br />
4<br />
<br />
Dài rễ<br />
<br />
Khối lượng khô thân lá<br />
<br />
Khối lượng khô rễ<br />
<br />
Kết quả bảng 2 cho thấy: Sau 17 ngày nuôi<br />
cấy trong dung dịch dưỡng có bổ sung NaCl theo<br />
các công thức thì giữa các giống khác nhau có sự<br />
350<br />
<br />
STM28<br />
<br />
sai khác chắc chắn về 4 chỉ tiêu theo dõi. Đối với<br />
các dòng nghiên cứu cũng có kết luận tương tự<br />
(bảng 3).<br />
<br />
Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ nhất<br />
<br />
Bảng 3. Thống kê một số chỉ tiêu theo dõi của 48 dòng<br />
TT<br />
<br />
Chỉ tiêu<br />
<br />
1<br />
<br />
Dài thân lá<br />
<br />
2<br />
<br />
3<br />
<br />
4<br />
<br />
Số dòng<br />
<br />
Giá trị thấp nhất/cao nhất<br />
<br />
< 20cm<br />
<br />
10<br />
<br />
STM84<br />
<br />
20≤ (cm) < 30<br />
<br />
32<br />
<br />
30cm<br />
<br />
6<br />
<br />
STM46<br />
<br />
< 10cm<br />
<br />
11<br />
<br />
STM59<br />
<br />
10≤ (cm) < 15<br />
<br />
31<br />
<br />
15cm<br />
<br />
6<br />
<br />
STM46<br />
<br />
STM84<br />
<br />
Dài rễ<br />
<br />
Khối lượng khô thân lá<br />
< 0,1g<br />
<br />
9<br />
<br />
0,1 ≤ (g) < 0,2<br />
<br />
34<br />
<br />
0,2 g<br />
<br />
5<br />
<br />
STM35, 38<br />
<br />
STM49, 70<br />
<br />
Khối lượng khô rễ<br />
< 0,1g<br />
<br />
17<br />
<br />
0,1 ≤ (g) < 0,2<br />
<br />
31<br />
<br />
0,2 g<br />
<br />
0<br />
<br />
Xác định sơ bộ được các tổ hợp có khả năng<br />
chống chịu mặn khá là STM14, STM15, STM25.<br />
Kết hợp đánh giá cảm quan xác định được một số<br />
dòng có lá còn xanh ở CT4 là STM38, 46, 52, 58,<br />
60, 65, 66, 69, 71,77, 79.<br />
<br />
- Nồng độ muối thấp ảnh hưởng không<br />
nhiều, trong một số trường hợp còn kích thích<br />
sinh trưởng thân lá và rễ của các tổ hợp lai. Tuy<br />
nhiên, khi tăng độ mặn thì hầu hết các chỉ tiêu<br />
sinh trưởng đều có hướng giảm.<br />
<br />
Thí nghiệm đánh giá khả năng chịu phèn<br />
mặn của một số THL trong năm 2012 với phương<br />
pháp tương tự đã đưa ra một số nhận định sau:<br />
<br />
- Xác định được một số THL chịu tốt trong<br />
môi trường mặn ở giai đoạn cây con là CN12 - 2,<br />
VS91, VS93, H12 - 2, H11 - 8 và SB12 - 24.<br />
<br />
Hình 2. Thí nghiệm chịu phèn - mặn trong chậu và nhà lưới<br />
3.2.2. Đánh giá khả năng chịu hạn trong dung<br />
dịch polyetylen glycol 20%<br />
Kết quả sau khi xử lý bằng dung dịch PEG<br />
20% cho thấy:<br />
- Các THL có khả năng chịu hạn là VS71,<br />
KH11 - 1, CN11 - 2 và VS36.<br />
<br />
- Các dòng mẹ CN11 - 3, TBD2, VHB6, mẹ<br />
CN09 - 4, mẹ CN11 - 2 có khả năng chịu hạn tốt<br />
nhất.<br />
Năm 2012, thí nghiệm được thực hiện với 43<br />
THL. Kết quả theo dõi cho thấy có 5 THL có khả<br />
năng chịu hạn cao nhất là H11 - 8, VS2An, SB12<br />
- 8,TB4,VS80 (đều có chiều dài rễ trên 4cm)<br />
351<br />
<br />
VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM<br />
<br />
3.2.3. Đánh giá khả năng chịu hạn của một số<br />
dòng và THL trong chậu<br />
Đánh giá khả năng chịu hạn ở giai đoạn cây<br />
con của một số tổ hợp lai và dòng trong năm 2011<br />
cho thấy: Trong 26 tổ hợp lai, các THL VS36,<br />
VS71, CN11 - 2 và H3 chịu hạn tương đương đối<br />
chứng C919 và VN8960; trong 46 dòng sau khi gây<br />
hạn và tưới lại 7 ngày, không có dòng nào phục hồi<br />
<br />
100%, chỉ có 5/46 dòng có khả năng phục hồi<br />
>75% là mẹ CN11 - 2 (82,1%), bố CN11 - 3<br />
(81,3%), CN11 - 1 (81,1%), cặp bố, mẹ CN09 - 4<br />
(78,2%; 79,2%) và dòng HD5.<br />
Năm 2012, theo dõi, đánh giá 43 tổ hợp lai<br />
cho thấy có 6 THL có khả năng chịu hạn cao, có<br />
tỷ lệ phục hồi trên 70% là SB12 - 2, H11 - 8,<br />
SB12 - 6, SB12 - 26,TB4,VS89.<br />
<br />
Hình 3. Hình ảnh thí nghiệm đánh giá chịu hạn trong phòng<br />
3.2.4. Kết quả đánh giá khả năng chịu hạn của<br />
các THL ngoài đồng ruộng<br />
Theo dõi mức độ héo lá của 18 dòng tham<br />
gia các thí nghiệm ở giai đoạn trỗ cờ, tung phấn,<br />
phun râu bộ lá lúc thu hoạch cho thấy, phản ứng<br />
của các THL với điều kiện hạn hoàn toàn khác<br />
biệt, các THL VS71, H11 - 7, VS91 và VS103<br />
không bị héo ở giai đoạn tung phấn phun râu mà<br />
còn giữ được bộ lá xanh bền khi thu hoạch.<br />
Kết quả theo dõi năng suất cho thấy, các<br />
THL ở thí nghiệm gây hạn đều thấp hơn so với<br />
các thí nghiệm tưới đủ ẩm từ 0,47 đến 9.91 tạ/ha,<br />
các THL có chênh lệch thấp là VS71, H11 - 7,<br />
VS91 và VS103 dưới 2,0 tạ/ha.<br />
<br />
3.3. Đánh giá khả năng chịu hạn, phèn - mặn<br />
của một số dòng bằng marker phân tử:<br />
Kết quả tách chiết và đánh giá nồng độ ADN<br />
tổng số<br />
Kết quả tách chiết ADN cho thấy, các mẫu<br />
DNA có giá trị OD260/OD280 biến thiên từ 1.8 đến<br />
2.0. Kiểm tra sản phẩm tách chiết ADN bằng<br />
phương pháp điện di trên gel agarose 1% (hình 4)<br />
cho thấy, các mẫu tách chiết được có nồng độ<br />
DNA tổng số cao; băng điện di DNA gọn, sáng<br />
nét thể hiện độ tinh sạch cao.<br />
<br />
Hình 4. Kết quả điện di kiểm tra sản phẩm ADN tổng số<br />
<br />
352<br />
<br />