Tóm tắt luận án Tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai năng suất cao, chịu rét phù hợp với điều kiện sản xuất ở đồng bằng sông Hồng

Chia sẻ: Cẩn Ngữ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

18
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu nhằm chọn lọc được các dòng ngô nghiên cứu triển vọng phục vụ công tác chọn tạo giống ngô ngắn ngày, chịu rét; xác định được tổ hợp lai VN158 chín trung bình sớm, chịu rét khá, năng suất cao, phù hợp với điều kiện sản xuất trong vụ Đông tại ĐBSH. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt luận án Tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai năng suất cao, chịu rét phù hợp với điều kiện sản xuất ở đồng bằng sông Hồng

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ***************** PHẠM THANH THỦY NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ LAI NĂNG SUẤT CAO, CHỊU RÉT PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN SẢN XUẤT Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG Chuyên ngành: Di truyền và Chọn giống cây trồng Mã số: 96 20 111 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Hà Nội - 2021
2 Công trình được hoàn thành tại: Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam Người hướng dẫn khoa học: GS.TSKH. Trần Đình Long Phản biện 1:.............................................................................................................. Phản biện 2: .............................................................................................................. Luận án tiến sĩ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận án cấp Viện họp tại Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam Vào hồi……..giờ………. phút ngày …… tháng ….. năm 2021 Có thể tìm hiểu Luận án tại thư viện: 1. Thư viện Quốc gia Việt Nam 2. Thư viện Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam 3. Thư viện Viện Nghiên cứu Ngô
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Ngô (Zea mays L.) là một trong ba cây cốc quan trọng nhất cung cấp lương thực cho loài người và thức ăn cho gia súc. Bên cạnh đó ngô còn là cây thực phẩm cung cấp bắp ngô bao tử làm rau cao cấp, bắp nếp, bắp đường cho ăn tươi, làm sữa ngô, các loại đồ uống và đồ hộp. Ngoài ra ngô còn cung cấp nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất các mặt hàng của ngành lương thực, thực phẩm, dược phẩm và công nghiệp nhẹ, đặc biệt là nguyên liệu lý tưởng cho năng lượng sinh học. Ngô còn là mặt hàng nông sản xuất khẩu có giá trị, mang lại ngoại tệ cho nhiều quốc gia và vùng lãnh thổ. Cây ngô được đưa vào nước ta cách đây khoảng 300 năm (Ngô Hữu Tình, 2009) và trong số các cây lương thực, ngô được xếp hàng quan trọng thứ hai sau cây lúa. Tuy nhiên, năng suất ngô của nước ta vẫn thấp hơn năng suất trung bình của thế giới, ví dụ như: Năm 2013 đạt trung bình 4,43 tấn/ha so với 5,52 tấn/ha trung bình của thế giới, bằng 80,25% (Tổng cục Thống kê, 2014); Năm 2018 đạt trung bình 4,72 tấn/ha so với 5,92 tấn/ha, bằng 79,7% (Tổng cục Thống kê, 2019; FAO, 2018). Về sản lượng ngô trong nước, tuy tốc độ tăng khá nhanh nhưng vẫn chưa đáp ứng đủ do nhu cầu tiêu dùng tăng cao, ví dụ niên vụ 2016/2017 nhu cầu về ngô ở nước ta là 12,9 triệu tấn, chúng ta đã phải nhập khẩu 8,5 triệu tấn; niên vụ 2019/2020, nhu cầu là 15,4 triệu tấn, chúng ta đã phải nhập khẩu 11,5 triệu tấn (USDA, 2020). Từ đó cho thấy việc tăng sản lượng ngô trồng trong nước để đáp ứng nội tiêu, hạn chế nhập khẩu là một thách thức của ngành nông nghiệp. Tuy nhiên, về diện tích, các vùng trồng ngô có diện tích và sản lượng ngô lớn hiện nay đang bị thu hẹp do một số loại cây trồng khác có giá trị kinh tế cao hơn đã thay thế một phần diện tích ngô (điển hình như ở Sơn La). Muốn vậy, ngoài việc tận dụng triệt để vùng đất có thể trồng ngô cần áp dụng cơ giới hóa hiện đại, đồng bộ, cơ cấu lại mùa vụ, áp dụng tiến bộ kỹ thuật, chọn tạo giống để có những bộ giống mới phù hợp với từng mùa vụ, vùng sinh thái để có năng suất cao, sản lượng ngô lớn. Vụ Đông sau hai vụ lúa ở đồng bằng sông Hồng là một vụ rất đặc thù. Sau khi kết thúc vụ lúa Mùa, một phần diện tích chân lúa này được sử dụng để trồng cây rau màu, phần lớn diện tích còn lại thường để trống. Đây là cơ hội để tăng diện tích trồng ngô, tăng sản lượng ngô trên đất hai lúa tại các tỉnh phía Bắc; đặc biệt hiện nay Bộ Nông nghiệp và PTNT đang có chủ trương phát triển trồng ngô sinh khối làm thức ăn xanh cho chăn nuôi trong vụ Đông ở các tỉnh phía Bắc. Tuy nhiên trong quá trình sản xuất ở vụ Đông, nền nhiệt độ giảm dần vào những tháng cuối năm, có những năm các đợt lạnh dưới 15oC kéo dài tới vài tuần làm ảnh hưởng rất lớn đến sản xuất cây trồng nói chung và cây ngô nói riêng. Do vậy, để có thể phát triển mạnh vụ ngô Đông cần cơ giới hóa từ khâu trồng, chăm sóc, thu hoạch đến phơi sấy, bảo quản và yếu tố quan trọng nhất là phải có các giống ngô mới chống chịu rét tốt, cho năng suất cao. Để khai thác hết tiềm năng đất vụ Đông góp phần nâng cao năng suất và tăng sản lượng ngô của vùng đồng bằng sông Hồng, đáp ứng nhu cầu ngô cho thức ăn chăn nuôi, đặc biệt ngô sinh khối làm thức ăn xanh cho đại gia súc trong mùa đông lạnh ở miền Bắc, giải quyết vấn đề về bố trí cơ cấu cây trồng
2 thì việc đẩy mạnh nghiên cứu chọn tạo các giống ngô mới ngắn ngày, chịu rét, có tiềm năng năng suất cao là rất quan trọng. Do vậy, đề tài khoa học “Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai năng suất cao, chịu rét phù hợp với điều kiện sản xuất ở đồng bằng sông Hồng” là cần thiết. 2. Mục tiêu, yêu cầu của đề tài 2.1. Mục tiêu Tuyển chọn được 1 - 2 tổ hợp ngô lai triển vọng để phát triển thành giống lai năng suất cao, chịu rét, bổ sung vào bộ giống phục vụ sản xuất ngô ở ĐBSH. 2.2. Yêu cầu - Đánh giá được đặc tính sinh trưởng, phát triển và nông học của một số dòng ngô thuần nhằm chọn tạo thành công các dòng ngô nghiên cứu chín sớm, chịu rét, năng suất cao và có khả năng kết hợp cao phục vụ cho công tác chọn tạo giống ngô có khả năng chịu rét, cho năng suất cao; - Đánh giá được đặc điểm nông sinh học, đa dạng di truyền giữa các dòng, tạo được tổ hợp lai có khả năng chịu rét, cho năng suất cao; - Tuyển chọn được 1 - 2 tổ hợp ngô lai triển vọng để phát triển thành giống lai có khả năng chịu rét, cho năng suất cao phục vụ sản xuất ngô vụ Đông ở các tỉnh ĐBSH. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3.1. Ý nghĩa khoa học Cung cấp thông tin khoa học về các dòng ngô nghiên cứu chín sớm, chịu rét phục vụ công tác chọn tạo giống ngô phù hợp với sản xuất ngô vụ Đông ở ĐBSH. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn - Chọn lọc được các dòng ngô nghiên cứu triển vọng phục vụ công tác chọn tạo giống ngô ngắn ngày, chịu rét. - Xác định được tổ hợp lai VN158 chín trung bình sớm, chịu rét khá, năng suất cao, phù hợp với điều kiện sản xuất trong vụ Đông tại ĐBSH. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4.1. Đối tượng nghiên cứu - Các dòng ngô nghiên cứu thuần được tạo ra từ các nguồn vật liệu khác nhau. - Các tổ hợp lai đỉnh, lai luân phiên, các tổ hợp lai triển vọng. 4.2. Phạm vi nghiên cứu - Thí nghiệm đánh giá chọn lọc dòng. - Thí nghiệm phân tích đa dạng di truyền của các dòng bằng chỉ thị SSR. - Thí nghiệm khảo sát tổ hợp lai bằng phương pháp lai đỉnh (Top cross) và lai luân phiên (Diallel cross). - Thí nghiệm khảo nghiệm tác giả (so sánh các tổ hợp lai triển vọng), khảo nghiệm giá trị canh tác và giá trị sử dụng giống ngô (VCU).
3 5. Những đóng góp mới của luận án - Kết quả đánh giá đặc tính sinh trưởng và phát triển, khả năng chống chịu, khả năng kết hợp và năng suất đã tuyển chọn được 11 dòng, gồm: C352, C16, C431, C838, C769, C608, C801, C855, C628, C783, C252 giới thiệu cho chương trình chọn tạo giống ngô ngắn ngày, chịu rét. - Chọn tạo được tổ hợp lai VN158 (C431 x B67CT) có thời gian sinh trưởng trung bình sớm, chịu rét, năng suất cao phù hợp với sản xuất ngô ở các vùng trồng ngô phía Bắc nói chung và ĐBSH nói riêng. 6. Cấu trúc luận án Luận án có 127 trang, gồm: mở đầu (4 trang); 3 chương nội dung: Chương 1. Tổng quan tài liệu và cơ sở khoa học (41 trang), Chương 2. Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu (14 trang), Chương 3. Kết quả và thảo luận (67 trang); Kết luận và đề nghị (1 trang); Tài liệu tham khảo 13 trang, với 41 bảng (33 bảng số liệu), 10 hình, ảnh minh họa. Tham khảo 119 tài liệu, trong đó có 31 tài liệu tiếng Việt, 88 tài liệu tiếng nước ngoài và website. CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC 1.1. Vai trò, vị trí của cây ngô Cây ngô được lan truyền và trồng ở hầu khắp các châu lục trên thế giới với vai trò là một trong những cây ngũ cốc quan trọng của loài người. Có thể nói ngô là cây ngũ cốc nuôi sống gần 1/3 dân số toàn cầu. Vai trò đó thể hiện qua các mặt chính: Làm lương thực cho người; Làm thức ăn chăn nuôi; Làm thực phẩm; Cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp; Là nguồn hàng hóa xuất khẩu; Ngoài ra, trong điều kiện nước ta cây ngô còn giúp sử dụng đất đai có hiệu quả, phá thế độc canh cây lúa. Bên cạnh những giá trị về vật chất cây ngô còn có ý nghĩa trong đời sống tâm linh, truyện cổ dân gian, nghệ thuật trang trí, trong văn hóa ẩm thực ở cả Việt Nam và trên thế giới. Những dẫn liệu trên cho thấy ngô có vai trò và vị trí quan trọng đối với kinh tế, xã hội, văn hóa thế giới cũng như ở nước ta, là cây cho sự sống của loài người cả với nghĩa vật chất lẫn tinh thần. 1.2. Tình hình tiêu thụ, sản xuất ngô trên thế giới và trong nước 1.2.1. Tình hình tiêu thụ và sản xuất ngô trên thế giới Dự báo tới năm 2050 dân số thế giới là 9,73 tỷ người, với dân số ở khu vực thành thị sẽ trên 75% (FAO, 2017) do đó nhu cầu về ngô, lúa mỳ và lúa nước hàng năm của thế giới sẽ cần khoảng 3,3 tỷ tấn, tăng 800 triệu tấn so với nhu cầu hiện nay (khoảng 2,5 tỷ tấn), nhu cầu về ngô sẽ tăng 50 - 60% (FAO, 2016). Sản lượng ngô niên vụ 2017/2018 trên thế giới đạt 1.375,50 triệu tấn, vượt xa so với sản lượng lúa mỳ (763,18 triệu tấn) và lúa nước (495,07 triệu tấn) (USDA, 2019).
4 Cho đến nay, sản xuất ngô trên toàn thế giới ngày càng phát triển mạnh mẽ và toàn diện, ngô đã thực sự là một trong những ngành hàng quan trọng của nền kinh tế thế giới. Kết quả trên có được trước hết nhờ ứng dụng rộng rãi ƯTL trong chọn tạo giống, đồng thời không ngừng cải thiện các biện pháp kỹ thuật canh tác. 1.2.2. Tình hình tiêu thụ và sản xuất ngô trong nước Về tiêu thụ, nhu cầu ngô trong nước tăng mạnh. Hàng năm nước ta vẫn phải nhập khẩu một lượng ngô lớn, lượng nhập năm sau luôn cao hơn năm trước, ví dụ như: Niên vụ 2016/2017 nhu cầu ngô trong nước là 12,9 triệu tấn và chúng ta đã phải nhập khẩu 8,5 triệu tấn; Niên vụ 2019/2020 nhu cầu ngô trong nước là 15,4 triệu tấn và chúng ta đã phải nhập khẩu 11,5 triệu tấn (USDA, 2020). 80% lượng ngô nhập về chủ yếu sử dụng làm nguyên liệu chế biến thức ăn chăn nuôi, còn lại làm bột ngô dùng trong thực phẩm và số ít sử dụng trong công nghiệp như sản xuất bia, phụ gia trong dược phẩm. Về sản xuất, diện tích trồng ngô vài năm trở lại đây có xu hướng giảm nhưng những thành tựu về giống, các tiến bộ kỹ thuật về canh tác và áp dụng công nghệ sinh học hiện đại đã đưa năng suất ngô nước ta ngày một tăng và tiệm cận dần với năng suất bình quân của thế giới [31]. 1.3. Khả năng kết hợp, cơ sở di truyền chọn lọc tính trạng và chương trình chọn tạo giống ngô 1.3.1. Đa dạng di truyền và nguồn gen cây ngô Ngô là cây giao phấn, thông qua các tác động của quá trình chọn lọc tự nhiên và nhân tạo đã giúp cho ngô có sự đa dạng di truyền rất rộng, trở thành một trong những cây trồng phổ biến nhất trên thế giới (Zhang et al., 2015). Cây ngô hiện được trồng ở tất cả các châu lục và thích ứng với hầu hết các loại hình sinh thái khí hậu, từ ôn đới, cận nhiệt đới đến nhiệt đới cao và nhiệt đới thấp. 1.3.2. Chọn lọc nguồn vật liệu tạo dòng Hiệu quả của quá trình chọn lọc và lai tạo phụ thuộc vào nguồn vật liệu khởi đầu (Vasal và Srinivasan, 1999). Theo Ngô Hữu Tình và Phan Xuân Hào (2005), một trong những tiến bộ của chương trình phát triển giống ngô lai ở Việt Nam trong thời gian qua là chọn lọc được nguồn vật liệu ban đầu phù hợp, từ đó tạo ra các giống lai thương mại phục vụ sản xuất. Trong nghiên cứu chọn tạo giống ngô thích ứng với BĐKH, đặc biệt có thể trồng trong điều kiện vụ Đông tại ĐBSH thì việc đánh giá, sàng lọc nguồn vật liệu khởi đầu càng không thể thiếu, nó là tiền đề, là cơ sở cho việc lai tạo thành công các giống ngô lai có thể thích ứng được với điều kiện khí hậu vụ Đông của vùng. 1.3.3. Một số phương pháp tạo dòng thuần Từ nguồn vật liệu khởi đầu, có nhiều phương pháp khác nhau để tạo và phát triển dòng thuần, đó là: Tự phối (Self pollination); Cận phối (Full sib/Half sib); lai trở lại (Back cross); Tạo dòng đơn bội kép (Doubled haploid)...
5 1.3.4. Khả năng kết hợp và đánh giá khả năng kết hợp 1.3.4.1. Khả năng kết hợp Giữ lại hay loại bỏ dòng thuần dựa trên các kết quả đánh giá KNKH. Đánh giá KNKH có thể tiến hành thử ngay với nguồn nguyên liệu ban đầu tự phối và đặc điểm của dòng về KNKH được hình thành sớm trong quá trình tạo dòng, được truyền lại thế hệ sau tương đối ổn định (đời S2 và S3, S4 là như nhau) (Ngô Hữu Tình, 2009). Vì vậy, KNKH thường được thử ở đời S2 hoặc trước S4. KNKH được xác định thông qua đánh giá KNKHC và KNKHR. Trong chọn tạo giống ngô lai, việc tạo dòng thuần và đánh giá dòng được tiến hành sớm, thường xuyên sẽ tránh được việc loại mất những dòng triển vọng. 1.3.4.2. Đánh giá khả năng kết hợp Dòng thuần chỉ có giá trị khi có KNKH cao và một số đặc điểm nông sinh học tốt, đáp ứng được yêu cầu của nhà tạo giống. Để đánh giá KNKH của các dòng thuần, phương pháp thường dùng nhất là lai thử bằng lai đỉnh và luân giao cộng với phân tích con lai (Zaidi và cs., 2005; Ngô Hữu Tình và cs, 1996). a. Giai đoạn lai thử và cây thử: Theo Bauman, các nhà chọn giống đánh giá dòng bằng phương pháp lai thử sớm ở thế hệ S3, S4 khoảng 60%; ở thế hệ S5 hoặc muộn hơn khoảng 22% (Bauman, 1981). Các nhà tạo giống thường chấp nhận chọn cây thử không có quan hệ họ hàng với các vật liệu đem thử và tốt nhất là thuộc nhóm ưu thế lai đối ứng. Để tăng mức độ tin cậy thường sử dụng hai hoặc nhiều cây thử có nền di truyền khác nhau. b. Phương pháp lai đỉnh (Top cross), gồm: (1) Lai đỉnh toàn phần; (2) Lai đỉnh từng phần. c. Phương pháp lai luân giao (Diallel): Để KNKHC, KNKHR của dòng bố mẹ đồng thời thu được các thông tin về bản chất và ước lượng các chỉ số di truyền thường dùng phương pháp phân tích luân giao của Griffing (1956). Phương pháp này giúp xác định các thành phần phương sai KNKH chung và riêng. Từ đó có thể ước lượng các thành phần biến động do hiệu quả cộng tính, trội và siêu trội của các gen (Alvarado et al., 2014). 1.3.4.3. Đánh giá tương tác kiểu gen với môi trường và KNKH bằng GGE-Biplot Sử dụng GGE-Biplot giúp chọn được dòng bố mẹ có KNKHC, KNKHR cao nhất hay giống tốt nhất phù hợp ở môi trường cụ thể. 1.3.5. Chọn tạo giống ngô bằng phương pháp chọn lọc truyền thống kết hợp ứng dụng công nghệ sinh học Ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống ngô thích ứng với điều kiện bất thuận; đánh giá đa dạng di truyền và dự đoán nhóm ưu thế lai ở ngô. Trong đó, chỉ thị hình thái được sử dụng sớm nhất và là cơ sở ban đầu trong đánh giá phân loại thực vật, còn chỉ thị ADN hiện nay được sử dụng rộng rãi trong đánh giá đa dạng di truyền, là công cụ hữu hiệu trong công tác chọn tạo giống cây
6 trồng. Các chỉ thị phân tử như Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP), Random Amplified Polymorphism DNA (RAPD), Amplified Fragment Length polymorphism (AFLP), Simple Sequence Repeat (SSR)... đã được ứng dụng nhiều trong chọn giống phân tử. Trong đó, chỉ thị SSR tỏ ra hiệu quả và đã được sử dụng ở nhiều nghiên cứu khoa học trong việc xác định giống, kiểu di truyền, sự phát sinh loài, đa dạng di truyền, tính khoảng cách di truyền để tiên đoán ưu thế lai, xác định độ thuần di truyền của các dòng… 1.3.6. Chỉ số chọn lọc và ứng dụng trong chọn tạo giống ngô Kết quả tích số giữa đích chọn lọc với cường độ chọn lọc cho biết mức độ chọn lọc cần chú ý chọn lọc. Ngày càng nhiều nhà chọn giống áp dụng chỉ số chọn lọc trong chọn dòng và giống ngô lai (Ribaut et al., 1997; Zaidi, 2000). Một số đặc tính đã được CIMMYT tổng kết từ kinh nghiệm của các nhà chọn giống ngô với các giá trị cường độ chọn lọc, đó là: Năng suất hạt có cường độ: +5; số bắp trên cây: +3; chênh lệch TP-PR: -2; số lá xanh: -2; kích thước bông cờ: -2; mức độ héo lá: -1 (Ribaut et al., 1997; Zaidi, 2000). 1.4. Nghiên cứu và sử dụng giống ngô lai chín sớm, chịu rét 1.4.1. Cơ sở khoa học về tính chín sớm Quá trình sinh trưởng, phát triển của cây ngô liên quan đến nhiệt độ trung bình ngày, chu kỳ chiếu sáng và nhiệt độ là nhân tố chính (Olsen và cs., 1993). Tổng nhiệt độ mà cây ngô cần trong suốt chu trình sống từ gieo đến chín cao hơn nhiều so với các cây trồng khác, từ 1.700oC đến 3.700oC tùy thuộc vào giống (Velican, 1956). Theo Derieux (1979), sự can thiệp của nhà tạo giống vào thời điểm phân hóa đỉnh sinh trưởng để chọn tính chín sớm ở ngô thường nhanh đạt hiệu quả hơn. Vì trong cùng điều kiện gieo trồng với một số lá nhất định, đỉnh sinh trưởng của ngô chín sớm thường có số lá phân hóa ít hơn sẽ thúc đẩy nhanh quá trình phát triển sớm của cây để chuyển tiếp sang giai đoạn sinh thực. 1.4.2. Tình hình nghiên cứu, sử dụng giống ngô lai ngắn ngày trên thế giới và ở Việt Nam 1.4.2.1. Tình hình nghiên cứu, sử dụng giống ngô lai ngắn ngày trên thế giới Tính chín sớm ở ngô đã được nhiều nhà khoa học và nhà tạo giống quan tâm, trong đó hướng nghiên cứu để chọn tạo các giống ngô lai chín sớm phục vụ sản xuất đặc biệt được chú trọng. Bởi những giống ngô lai chín sớm thường cho năng suất cao, ổn định hơn các giống ngô chín muộn ở những năm bất chợt xảy ra những điều kiện bất thuận (Kato A., 2002). Đặc biệt ở những vùng hay xảy ra các hiện tượng thời tiết, khí hậu cực đoan và những vùng có thời vụ gieo trồng ngắn, các giống ngắn ngày được trồng để né tránh với điều kiện bất thuận tốt hơn so với giống dài ngày. Mặt khác, những giống ngô ngắn ngày trồng ở mùa vụ gieo trồng ngắn sẽ cho năng suất cao, ổn định hơn giống dài ngày (Troyer và Brown, 1976).
7 Has I. (2012) khi đánh giá nguồn gen “Turda” phục vụ cho chương trình nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai chín sớm đã kết luận, việc đánh giá các nguồn gen ngô chín sớm là rất quan trọng trong chọn tạo các dòng tự phối và các giống ngô lai thương mại mới thích ứng với các vùng lạnh hơn. Việc lựa chọn các giống ngô ngắn ngày rất cần thiết cho người trồng ngô ở những vùng nhiệt độ thấp nhưng không làm giảm năng suất. 1.4.2.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng giống ngô lai ngắn ngày ở Việt Nam Giống ngô thụ phấn tự do chín sớm TSB2 đã được chọn tạo từ quần thể chín sớm Suwan 2 lai với 6 quần thể chín sớm khác theo phương pháp: Các cá thể tốt được chọn từ 6 quần thể gieo thành hàng mẹ và hàng bố là hạt trộn của các cá thể tốt chọn từ Suwan 2. Sau đó quần thể TSB2 được tiếp tục chọn lọc theo phương pháp bắp/hàng cải tiến để tạo ra giống ngô thụ phấn tự do chín sớm TSB2 (Trần Hồng Uy và cs., 2012). Bằng phương pháp nội phối và tự phối truyền thống với vật liệu là giống ngô lai thương mại CP999 và Cargil777, Bùi Mạnh Cường và cs. Đã chọn tạo ra giống ngô lai chín sớm LVN885 đang được sử dụng rộng rãi trong sản xuất (Bùi Văn Hiệu, 2019). 1.4.3. Vai trò của giống chín sớm trong sản xuất nông nghiệp Giống chín sớm có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong sản xuất nông nghiệp. Đó là giải quyết vấn đề tăng vụ hoặc sắp xếp lại cơ cấu mùa vụ hợp lý. Mặt khác, giống chín sớm còn có thể né tránh được những rủi ro, thiên tai, bất lợi của điều kiện thời tiết. Giống ngô cho năng suất cao với thời gian sinh trưởng ngắn có ý nghĩa rất lớn vì gieo trồng được nhiều vụ trong năm và làm tăng hiệu quả kinh tế trên một đơn vị diện tích đất canh tác. Theo Pswarayi và Vivek (2007), nông dân trồng giống ngô lai chín sớm là để tăng thêm thu hoạch trước khi trồng vụ chính và điều này đặc biệt quan trọng ở các vùng có hai vụ trong năm. Ở Việt Nam với những vùng trồng lúa nước 2 vụ/năm có thể chuyển đổi và đưa vào sản xuất những giống ngô chín sớm 3 vụ ngô/năm sẽ góp phần không nhỏ trong việc nâng cao sản lượng. Mặt khác, vụ Đông là một vụ rất đặc thù ở miền Bắc nước ta. Sau khi kết thúc vụ lúa Mùa, một phần diện tích chân lúa này được sử dụng để trồng cây rau màu, phần lớn diện tích còn lại thường để trống. Đây là cơ hội để tăng diện tích, tăng sản lượng ngô và một trong những cách hiệu quả, thiết thực nhất là tạo ra giống ngô ngắn ngày, năng suất và khả năng thích ứng cao phù hợp cho vùng. 1.4.4. Những nghiên cứu chọn tạo về giống ngô chịu rét Khó khăn chính mà các nhà tạo giống ngô phải đối mặt là sự phức tạp của phản ứng với nhiệt độ thấp ở cây. Ngô và một số cây trồng họ Hòa thảo khác nếu gặp lạnh vào thời điểm thụ phấn thụ tinh sẽ kết hạt kém, thậm chí không kết được hạt làm giảm năng suất nghiêm trọng. Ngoài ra, nhiệt độ thấp làm kéo dài thời gian sinh trưởng, làm giảm tốc độ tăng trưởng của cây. Ngô có
8 thể nảy mầm ở nhiệt độ dưới 10oC do vậy cần đảm bảo các điều kiện tối ưu cho sự nảy mầm để giảm bớt tác động của nhiệt độ thấp. 1.4.5. Nhu cầu về sử dụng giống ngô chín sớm, chịu rét Miền Bắc nói chung và ĐBSH nói riêng thường gặp hiện tượng thời tiết rét đậm kéo dài, nhiệt độ trung bình thấp hơn 15oC vào đầu vụ Xuân, cuối vụ Đông. Điều này ảnh hưởng rất lớn đến sản xuất ngô trong vùng do ngô là một loại cây trồng nhiệt đới, rất nhạy cảm với thời tiết lạnh. Điều kiện nhiệt độ thấp ảnh hưởng mạnh đến giai đoạn nảy mầm và sinh trưởng sinh dưỡng ở giai đoạn cây con trong vụ ngô Xuân. Ngoài ra, nhiệt độ thấp kéo dài còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự sinh trưởng sinh thực và tích lũy chất dinh dưỡng vào hạt trong vụ ngô Đông, do đó làm giảm đáng kể năng suất thu hoạch và chất lượng sản phẩm. Do vậy đối với vùng này, cần thiết phải nghiên cứu, chọn tạo theo hướng có bộ giống chín sớm hoặc trung bình sớm, năng suất cao, ổn định, có khả năng chống chịu sâu bệnh và thích ứng với điều kiện bất thuận đặc biệt là hạn, rét và sương muối. 1.4.6. Những kết quả nghiên cứu về cây ngô Đông ở Việt Nam “Ngô Đông trên đất hai lúa ở đồng bằng Bắc Bộ” là một trong hai sự kiện tạo sự chuyển biến trong quá trình phát triển cây ngô ở nước ta. Từ những năm đầu của thập kỷ 80 thế kỷ 20 đã có nhiều nghiên cứu và thử nghiệm về giống, về kỹ thuật nhằm đưa cây ngô vào vụ Đông trên đất ướt sau hai vụ lúa. Với những tiến bộ về giống (ngắn ngày, năng suất cao, chịu lạnh, chịu úng…) và kỹ thuật đặc sắc (làm ngô bầu, kỹ thuật gieo trồng và chăm sóc trên đất ướt, phòng trừ sâu bệnh…) cùng với các chính sách khuyến khích nông dân làm vụ Đông của Chính phủ và các địa phương, cây ngô Đông đã được khẳng định và phát triển nhanh chóng. Đặc biệt, vụ Đông năm 2020, Bộ Nông nghiệp và PTNT chủ trương sớm chuẩn bị kỹ lưỡng các giải pháp, chính sách nhằm tạo sự bứt phá cho phát triển ngô sinh khối tại các tỉnh phía Bắc do nhu cầu về ngô sinh khối nhằm phục vụ cho chăn nuôi đại gia súc ngày càng lớn, qua đó vực dậy phong trào sản xuất vụ Đông vốn còn gặp nhiều khó khăn trong những năm qua. Ngô Đông là một giải pháp kinh tế có tầm quan trọng to lớn, phù hợp và đáp ứng hoàn toàn chương trình lương thực, thực phẩm, hàng tiêu dùng và xuất khẩu của Việt Nam vì ngô Đông đã tạo ra thêm một vụ cây lương thực ổn định, năng suất cao, cung cấp thức ăn cho người và ngành chăn nuôi, nguyên liệu cho nghề phụ sản xuất hàng xuất khẩu. 1.4.7. Tình hình sản xuất ngô ở vùng đồng bằng sông Hồng Vùng ĐBSH tương đối đa dạng về thời vụ, tuỳ từng chân đất để bố trí mùa vụ cho thích hợp. Tuy nhiên đối với ngô Đông cần chú ý chống hạn cuối vụ và sử dụng bộ giống chín sớm. Hiện năng suất ngô của vùng là 49,1 tấn/ha, cao hơn so với năng suất trung bình của cả nước (46,7 tấn/ha) (Niên giám Thống kê, 2017) (Bảng 1.4).
9 ĐBSH là vùng đất giàu tiềm năng để phát triển nông nghiệp, có vụ Đông rất đặc thù với quỹ đất khoảng 200 ngàn héc-ta hàng năm (Cục Trồng trọt, 2018). Sau khi kết thúc vụ lúa Mùa, một phần diện tích chân lúa này được sử dụng để trồng cây rau màu, phần lớn diện tích còn lại thường để trống, đây là cơ hội để tăng diện tích trồng ngô để tăng sản lượng ngô trong nước, giảm lượng ngô nhập khẩu và tạo công ăn việc làm cho người dân, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế - xã hội cho toàn vùng. 1.4.8. Những nhận định rút ra từ tổng quan nghiên cứu Ngô là một trong những cây lương thực chính, có vị trí đặc biệt quan trọng trong cơ cấu sản xuất nông nghiệp toàn cầu và có tốc độ tăng trưởng cao nhất về năng suất cũng như sản lượng. Ở Việt Nam, cây ngô có vị trí quan trọng thứ 2 sau cây lúa, những thành tựu đạt được trong nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai, các biện pháp kỹ thuật canh tác, phân bón và thị trường tiêu thụ,... sản xuất ngô thời gian qua đã làm thay đổi căn bản nghề trồng ngô ở nước ta và là động lực quan trọng thúc đẩy diện tích, năng suất và sản lượng ngô của Việt Nam tăng liên tục với tốc độ cao trong suốt những năm gần đây. Việc kết hợp giữa những phương pháp truyền thống và ứng dụng công nghệ sinh học để chọn tạo ra những giống ngô lai phù hợp với từng vùng sinh thái, có khả năng chống chịu với một số điều kiện bất thuận và gắn với chuyển đổi cơ cấu cây trồng nhằm sử dụng hiệu quả nhất tài nguyên thiên nhiên (đất, khí hậu, nguồn nước) hạn chế dần nhập khẩu, tiến tới tự đáp ứng được nhu cầu ngô trong nước, góp phần nâng cao giá trị thu nhập cho nông dân và phát triển ổn định mà ngô vụ Đông sau đất lúa ở vùng đồng bằng sông Hồng là một ví dụ điển hình (cần có bộ giống thích hợp, cho năng suất cao và chịu rét). CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu nghiên cứu - Gồm 53 dòng tự phối ngô tẻ đời tự phối từ S8 – S12, trong đó có 49 dòng nghiên cứu và 4 dòng đối chứng là C88N, T8, T5, DF5. - Hai cây thử T5 và B67CT. - Các giống đối chứng là những giống ngô lai thương mại đang được trồng rộng rãi ở những vùng sản xuất ngô trong vụ Đông tại ĐBSH gồm LVN4, LVN99, DK9901, DK6919. - Các vật tư thí nghiệm và hóa chất: Đệm chiết: (1M Tris-HCl, pH 8.0; 0.5M EDTA pH 8.0; 2.5N NaCl; 10% SDS), 5M Potassium acetate, Isopropanol, 70% ethanol, TE 0.1X (10mM Tris, pH8.0; 1mM EDTA, pH8.0). 2.2. Nội dung nghiên cứu (1) Đánh giá và chọn lọc dòng ngô thuần chịu rét, chín sớm: - Đánh giá đặc điểm nông sinh học về thời gian sinh trưởng, đặc điểm hình thái, khả năng chống chịu, yếu tố cấu thành năng suất và năng suất. - Sàng lọc dòng có khả năng chịu rét, chín sớm bằng chỉ số chọn lọc.
10 - Phân tích đa dạng di truyền của các dòng được chọn lọc bằng chỉ thị phân tử SSR. (2) Đánh giá KNKH của các dòng ngô và tuyển chọn tổ hợp lai triển vọng: - Đánh giá KNKH về năng suất của các dòng chín sớm, chịu rét. - Khảo sát tuyển chọn các tổ hợp lai triển vọng (lai đỉnh, diallel). (3) Khảo nghiệm đánh giá các THL triển vọng tại các tỉnh ĐBSH: - Đánh giá đặc điểm nông sinh học của các THL triển vọng tại ĐBSH. - Đánh giá tính ổn định về năng suất của các THL triển vọng tại ĐBSH. (4) Khảo nghiệm và phát triển giống mới: Khảo nghiệm cơ bản; Khảo nghiệm sản xuất. 2.3. Phương pháp nghiên cứu 2.3.1. Phương pháp thiết kế thí nghiệm đồng ruộng - Gồm thí nghiệm đánh giá dòng, tự phối phát triển dòng thuần, thí nghiệm đánh giá và so sánh tổ hợp lai áp dụng theo PP của Gomez and Gomez (1984). - Thí nghiệm đánh giá tổ hợp lai ở một số điều kiện môi trường theo phương pháp của Ketthaisong et al. (2015) và Khampas et al. (2015). - Giống ngô đối chứng trong các thí nghiệm đánh giá và so sánh tổ hợp lai là LVN4, LVN99 có nguồn gốc của Viện Nghiên cứu Ngô và giống DK9901, DK6919 có nguồn gốc của Công ty Monsanto. 2.3.2. Phương pháp chọn tạo dòng thuần và đánh giá dòng thuần - Chọn tạo dòng thuần sử dụng phương pháp tự phối cưỡng bức. - Phương pháp đánh giá dòng thuần: Các dòng được duy trì 2 vụ/năm trong tập đoàn vật liệu nghiên cứu, bố trí liên tiếp 15 - 20 hàng/dòng phục vụ công tác lai tạo. Đánh giá dòng được bố trí theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD), 3 lần nhắc lại. Mỗi công thức được gieo 2 hàng, mỗi hàng 5 m, khoảng cách 70 x 25 cm, 1 cây/ hốc và theo dõi các chỉ tiêu theo hướng dẫn của QCVN 01-56: 2011/BNNPTNT. 2.3.3. Phương pháp đánh giá khả năng kết hợp Phương pháp đánh giá KNKH về năng suất hạt: Áp dụng phương pháp lai đỉnh (topcross). Các tổ hợp lai đỉnh (công thức) giữa 26 dòng và 2 cây thử được so sánh giá theo sơ đồ khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh, 3 lần nhắc lại, mật độ 5,7 vạn cây/ha, khoảng cách gieo 70 x 25 cm, 1 cây/hốc. 2.3.4. Phương pháp khảo sát các tổ hợp lai đỉnh và lai luân phiên Các THL đỉnh và lai luân phiên được đánh giá theo sơ đồ khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD), 3 lần nhắc lại, mật độ 5,7 vạn cây/ha, khoảng cách gieo 70 × 25cm, 1 cây/hốc. 2.3.5. Phương pháp chọn lọc dòng bằng chỉ số chọn lọc Sử dụng Chương trình “Chondong” trong bộ Di truyền số lượng của Nguyễn Đình Hiền và đồng tác giả (2007). Trên cơ sở số liệu thu thập được đối với các tính trạng quan tâm trong quá trình đánh giá dòng.
11 2.3.6. Phương pháp phân tích đa dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử SSR - Đánh giá đa dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử với 22 chỉ thị SSR đã được phân loại và lựa chọn dựa trên tính đa hình trong thí nghiệm đánh giá đa dạng di truyền (Bảng 2.2). Các thông tin về mồi SSR sử dụng trình bày ở Phụ lục 2 của luận án. - Đọc số liệu và xác định hệ số tương đồng di truyền, phân nhóm cách biệt di truyền bằng phương pháp UPGMA, được thực hiện theo quy trình phân tích kiểu gen ngô bằng chỉ thị SSR và phân tích dữ liệu của Luz và Ellen (2004) bằng phần mềm NTSYSpc 2.1 (Rohlf, 2000). 2.3.7. Phương pháp tách chiết và tinh sạch DNA Phương pháp PCR; Phương pháp điện di trên gel Agarose. 2.3.8. Phương pháp đánh giá tính thích ứng và ổn định Đánh giá tính thích ứng và ổn định theo phương pháp phân tích hồi quy tuyến tính của Eberhart S.A. và Russel W. (1966), bằng Chương trình Di truyền số lượng của Nguyễn Đình Hiền và đồng tác giả (2007): Xác định độ ổn định của năng suất (S2di ); Tính thích ứng (Chỉ số hồi quy (bi ). - Chỉ số môi trường Ij: Ij = Li – Grand mean (L: Location), trong đó: Nếu Ij > 0: môi trường thuận lợi; Nếu Ij < 0: môi trường bất thuận. ∑I2j = Sum(i12 + …. + in2). - Chỉ số hồi quy bi: bi = adaptibility index – chỉ số hồi quy, trong đó: Nếu bi > 1: thuận lợi; Nếu bi = 1: rộng; Nếu bi < 1: bất thuận. ∑ Yij Ij = [Y] x   Ij1  ∑Yij.Ij  bi =  Ijy.... ∑I j 2 - Chỉ số ổn định S2di: S2di = stability index – chỉ số ổn định. Nếu S2di → 0: tính ổn định; S2di ≈ 0: ổn định.  D   EMS  S2d =   -   L −2  r  Trong đó: L: Location; D: Diff. Nếu S2d → 0: năng suất ổn định tương quan G × E tuyến tính. 2.3.9. Phương pháp khảo nghiệm - Khảo nghiệm cơ sở. - Khảo nghiệm giá trị canh tác và sử dụng của giống ngô (VCU). 2.3.10. Phương pháp thu thập và xử lý số liệu thí nghiệm - Phương pháp thu thập và xử lý số liệu: Theo CIMMYT (1985) và Quy chuẩn QCVN 01-56: 2011/BNNPTNT. Số liệu xử lý thống kê bằng các chương trình Excel và IRRISTAT 5.0. - Đánh giá KNKH của các dòng được tính toán và xử lý bằng phần mềm chương trình Di truyền số lượng của Ngô Hữu Tình, Nguyễn Đình Hiền (1996).
12 2.3.11. Các chỉ tiêu theo dõi trong đánh giá dòng và so sánh các tổ hợp lai Gồm: Thời gian sinh trưởng; Các chỉ tiêu hình thái cây, bông cờ, bắp; Các yếu tố cấu thành năng suất; Đánh giá năng suất; Khả năng chống chịu: Bệnh khô vằn, sâu đục thân, chống đổ, tỷ lệ thối bắp, chịu rét... 2.4. Địa điểm và thời gian nghiên cứu 2.4.1. Địa điểm nghiên cứu - Đánh giá vật liệu, chọn lọc các dòng triển vọng tại Viện Nghiên cứu Ngô (Đan Phượng - Hà Nội). - Thí nghiệm đánh giá các THL triển vọng tại các tỉnh thuộc vùng ĐBSH. - Khảo nghiệm giống trong mạng lưới KNQG ở một số tỉnh phía Bắc. 2.4.2. Thời gian nghiên cứu - Năm 2012 - 2014: Đánh giá dòng, chọn lọc dòng. - Năm 2015 - 2016: Tuyển chọn, khảo nghiệm cơ sở các tổ hợp lai. - Năm 2017 - 2018: Đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển của tổ hợp lai triển vọng trong hệ thống khảo nghiệm Quốc gia. 2.5. Sơ đồ quá trình chọn tạo Sơ đồ khái quát quá trình chọn lọc dòng, lai tạo, khảo nghiệm giống ngô được trình bày ở Hình 2.1. Hình 2.1. Sơ đồ khái quát quá trình chọn lọc dòng, lai tạo, khảo nghiệm giống ngô CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả đánh giá và chọn lọc dòng ngô thuần chịu rét, chín sớm 3.1.1. Diễn biến các yếu tố khí hậu vùng đồng bằng sông Hồng Đi sâu phân tích ảnh hưởng của các yếu tố khí hậu của vùng ĐBSH tới khả năng sinh trưởng phát triển của cây ngô trong vụ Đông (Bảng 3.1) cho thấy: Cả 3 yếu tố (lượng mưa, nhiệt độ và độ ẩm không khí) biến động mạnh. Lượng
13 mưa phân bố không đồng đều giữa các tháng trong năm, thấp nhất là tháng 1 (15,1 mm/tháng), cao nhất là tháng 7 đạt 311,4 mm/tháng; Độ ẩm không khí thấp nhất 26%, cao nhất 88%; Nhiệt độ thấp nhất là 16,9oC (tháng 1) và cao nhất là 40,7oC (tháng 6). Xét tổng thể cho thấy tháng 12 và tháng 1 là hai tháng trong vụ Đông có điều kiện khí hậu không thích hợp cho sự sinh trưởng phát triển của cây ngô bởi tháng 1 và 2 là hai tháng có nhiệt độ và lượng mưa thấp nhất trong năm do vậy thời vụ cho cây ngô trong vụ Đông cần gieo trước và trong thời điểm 25/9 để ngô trỗ cờ trước 20/11, chín trước 20/1 đồng thời cần chú ý chống hạn cuối vụ. Trong chọn tạo giống ngô khi tạo được dòng/giống chín sớm, có tiềm năng năng suất cao trong vụ Đông mặc dù điều kiện thời tiết không thuận lợi, nhiệt độ xuống thấp đó là thành công và những dòng/giống này góp phần phát triển vụ Đông ở miền Bắc nói chung và vùng ĐBSH nói riêng. Chính vì vậy để tuyển chọn được các dòng ngô có khả năng chịu rét chúng tôi tiến hành đánh giá đặc điểm nông sinh học của các dòng ngô nghiên cứu ở các thời vụ khác nhau trong vụ Đông. 3.1.2. Đánh giá đặc điểm nông sinh học của 53 dòng ngô nghiên cứu 3.1.2.1. Thời gian sinh trưởng của 53 dòng ngô nghiên cứu Bảng 3.2 trình bày kết quả nghiên cứu về TGST của 53 dòng ngô thí nghiệm cho thấy: Các dòng ngô thí nghiệm có TGST tương đối khác nhau, trung bình dao động từ 99,7 ngày (C59) đến 129,2 ngày (C649, C258) và các vật liệu sinh trưởng ổn định qua các trà gieo cho thấy khả năng thích ứng tốt trong điều kiện bất thuận và chia thành: Nhóm chín sớm (TGST < 105 ngày) chỉ có 1 dòng C59 (99,7 ngày); Nhóm chín trung bình (TGST 105 – 120 ngày) gồm 40 dòng; Nhóm chín muộn (TGST > 120 ngày) gồm 12 dòng. Như vậy, có tới 77% số dòng đang nghiên cứu có thể sử dụng làm bố hoặc mẹ trong công tác chọn tạo giống ngô lai chín sớm hoặc trung bình sớm (ngắn ngày) phù hợp trong điều kiện vụ Đông vùng ĐBSH. 3.1.2.2. Đặc điểm hình thái của các dòng ngô nghiên cứu Bảng 3.3 đánh giá một số chỉ tiêu hình thái 53 dòng ngô nghiên cứu. Gồm: - Chiều cao cây: Biến động khá lớn, từ 96,2 - 170,8 cm, thấp nhất là dòng C847 (96,2 cm) và cao nhất là dòng C491 (170,8 cm). - Chiều cao đóng bắp: Tỷ lệ đóng bắp của các dòng ngô nghiên cứu dao động từ 36 - 94%, trong đó chỉ có 2 vật liệu có tỷ lệ đóng bắp < 40% là C28 và C524, có 15 vật liệu có tỷ lệ đóng bắp > 60% gồm C63, C124, C252, C269, C282, C318, C409, C491, C571, C608, C649, C691, C722, C777 và dòng đối chứng T5. Như vậy 36/53 dòng nghiên cứu có chiều cao đóng bắp phù hợp cho công tác chọn tạo tiếp theo trong đó có 3 dòng đối chứng. - Tỷ lệ gãy đổ: Đường kính gốc của các dòng ngô nghiên cứu được đánh giá cùng giai đoạn với chiều cao cây, dao động từ 1,3 (C28) - 2,2 cm (C354). - Số lá: Các vật liệu nghiên cứu đều có số lá cuối cùng tương đối cao, trung bình từ 16,8 (C352, C491) - 19,4 lá/cây (C282) và đều là các vật liệu giữ được bộ lá xanh bền với số lá xanh còn lại trên cây dao động từ 9,8 - 12 lá.
14 Như vậy, đa số các dòng nghiên cứu có chiều cao cây, chiều cao đóng bắp ở mức trung bình và khá đồng đều, thể hiện ở hệ số biến động CV (%) nhỏ hơn 15%, bộ lá tương đối rậm (16,8 - 19,4 lá/cây) và ổn định trong cả hai vụ thí nghiệm. Có thể khẳng định các dòng nghiên cứu là các dòng thuần và đủ điều kiện để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo (Bảng 3.3). 3.1.2.3. Năng suất của các dòng ngô nghiên cứu Năng suất dòng luôn là mục tiêu được các nhà chọn tạo giống ngô quan tâm bởi lợi ích nhiều mặt. Năng suất thực thu của 53 dòng ngô thí nghiệm được tổng hợp tại Bảng 3.4 cho thấy hầu hết các dòng không có sự biến động đáng kể, hệ số biến động CV (%) từ 5,90 - 8,10% thể hiện sự ổn định di truyền của các dòng ngô nghiên cứu. Dòng có năng suất thực thu thấp nhất là C539 (1,430 tấn/ha), thấp hơn hầu hết các vật liệu còn lại ở mức có ý nghĩa. Các dòng đối chứng có năng suất trung bình đạt 2,184 - 2,311 tấn/ha, thuộc nhóm trung bình trong số các vật liệu nghiên cứu. Dòng có năng suất cao nhất là C805, đạt 2,655 tấn/ha, cao hơn cả 4 giống đối chứng ở mức có ý nghĩa, các dòng C608, C777, C855 có năng suất trung bình cao hơn 2 dòng đối chứng C88N và T8 ở mức có ý nghĩa. Nhận thấy các dòng ngô thí nghiệm có năng suất tương đối cao và ổn định qua hai vụ thí nghiệm, đây là các vật liệu tốt có thể khai thác trong công tác chọn tạo giống ngô lai năng suất cao. Kết quả đánh giá TGST, đặc điểm hình thái và năng suất của các dòng ngô nghiên cứu nghiên cứu kết hợp với kết quả sàng lọc kiểu gen mong muốn bằng Chương trình Chỉ số chọn lọc để lựa chọn những dòng triển vọng nhất trong tập đoàn 53 dòng ngô ở trên. 3.1.3. Kết quả chọn lọc dòng chín sớm, có khả năng chịu rét 3.1.3.1. Kết quả chọn lọc dòng chín sớm, có khả năng chịu rét bằng chỉ số chọn lọc Trên cơ sở số liệu của bẩy chỉ tiêu theo dõi là: thời gian sinh trưởng, năng suất, chiều cao cây, chiều cao đóng bắp, đường kính thân, số lá và số lá xanh giai đoạn ngô có bắp chín sữa để lựa chọn những dòng triển vọng nhất phục vụ cho công tác lai tạo giống ngô có khả năng chín sớm, thích ứng với điều kiện lạnh. Đối với nội dung nghiên cứu của đề tài, chúng tôi đặc biệt quan tâm đến thời gian sinh trưởng, tiếp đến là năng suất hạt và độ bền xanh lá (số lá xanh giai đoạn ngô có bắp chín sữa) của các dòng nghiên cứu. Bảng 3.5. Mục tiêu và cường độ chọn lọc của các dòng ngô thí nghiệm Chỉ tiêu Mục tiêu Cường độ Giá trị mục tiêu mong muốn Thời gian sinh trưởng -1,5 9,0 108,4 Năng suất 2,0 8,0 26,3 Số lá xanh GĐ ngô bắp chín sữa 2,0 6,0 12,0 Khái quát các dòng ngô nghiên cứu nghiên cứu thông qua kết quả thống kê cơ bản mô tả dòng được trình bày ở Bảng 3.6.
15 Bảng 3.6. Số liệu thống kê mô tả 53 dòng nghiên cứu Trung Độ lệch Hệ số Giá trị Giá trị Chỉ tiêu bình chuẩn biến động nhỏ nhất lớn nhất Thời gian sinh trưởng 117,296 5,938 0,051 99,7 129,2 Năng suất 20,328 2,971 0,146 14,3 26,6 Chiều cao cây 132,751 19,271 0,145 96,2 170,8 Đường kính thân 1,790 0,220 0,123 1,3 2,2 Số lá 17,834 0,718 0,040 16,8 19,4 Số lá xanh GĐ ngô bắp CSữa 10,808 0,608 0,056 9,8 12,0 Kết quả chọn lọc dòng triển vọng thông qua chỉ số chọn lọc trình bày ở Bảng 3.7 với 30 dòng được chọn, trong đó xác định được 26 dòng phù hợp với định hướng nghiên cứu và 4 dòng đối chứng. 30 dòng được chọn với chỉ số chọn lọc biến thiên từ 3,84 - 10,56. Những dòng có giá trị chỉ số chọn lọc càng nhỏ biểu hiện dòng đó càng gần với tiêu chí chọn lọc và ngược lại. Trong số các dòng được chọn cho thấy 6 dòng có chỉ số chọn lọc thấp hơn cả 4 dòng đối chứng là C777, C608, C783, C801, C571 và C855 với chỉ số chọn lọc dao động từ 3,84 - 6,67 (Bảng 3.7). Bảng 3.7. Chỉ số chọn lọc và các giá trị của 30 dòng được chọn T Chỉ số Chiều Đường Số Số lá xanh Dòng TGST NS T chọn lọc cao cây kính thân lá GĐCS 41 C777 3,84 107,8 25,9 142,0 2,04 18,2 11,2 34 C608 4,04 111,5 25,9 157,6 2,06 18,8 11,2 42 C783 4,53 115,3 23,8 120,2 1,84 17,2 11,8 44 C801 5,99 115,5 25,0 106,8 1,82 19,0 11,0 33 C571 6,56 115,7 23,6 116,0 2,12 17,8 11,0 49 C855 6,67 111,5 25,6 116,0 1,90 17,4 10,6 51 T8(đ/c) 7,14 117,2 21,8 130,2 1,82 18,2 11,4 46 C833 7,65 114,5 23,7 111,4 1,76 17,2 10,6 6 C50 8,04 111,3 20,0 109,4 1,38 16,8 11,2 53 DF5(đ/c) 8,39 116,7 23,1 122,4 1,60 17,6 10,6 4 C28 8,47 111,3 18,9 119,4 1,30 17,6 11,6 28 C475 8,53 120,7 24,6 168,0 1,66 18,6 10,8 22 C373 8,84 116,8 19,6 150,2 1,78 17,4 11,4 35 C628 9,04 115,2 21,4 148,2 2,16 18,0 10,6 50 C88N(đ/c) 9,17 114,7 22,2 97,6 1,72 17,4 10,4 40 C769 9,32 112,0 20,5 117,0 1,80 17,8 10,6 26 C431 9,49 112,0 19,0 138,6 1,74 17,6 11,0 21 C354 9,51 114,5 18,2 165,0 2,20 19,0 11,6
16 10 C124 9,66 122,0 20,1 135,2 1,84 18,2 11,8 16 C282 9,70 117,8 18,5 138,6 2,00 19,4 11,8 32 C541 9,85 118,2 24,1 106,4 1,98 17,2 10,2 13 C252 9,87 113,5 18,3 125,0 1,84 18,2 11,2 43 C795 9,89 119,7 20,8 147,4 2,10 18,0 10,8 3 C18 10,20 114,8 17,8 151,2 1,74 18,8 11,4 2 C16 10,30 110,0 17,4 116,6 1,32 17,4 11,4 20 C352 10,30 115,2 19,0 144,2 1,84 16,8 10,8 47 C838 10,42 119,2 23,1 113,2 1,80 17,0 10,2 52 T5(đ/c) 10,49 119,0 22,8 107,2 1,91 18,4 10,2 17 C290 10,55 116,0 17,2 147,6 1,98 18,6 12,0 8 C63 10,56 108,5 19,0 129,4 1,66 17,2 10,6 Với kết quả thu được chúng tôi tiếp tục đánh giá phản ứng của 26 dòng được chọn cùng với 4 dòng đối chứng ở các vụ tiếp theo. 3.1.3.2. Thời gian sinh trưởng của 30 dòng được chọn lọc Sau chọn lọc, 30 dòng ngô thí nghiệm (dòng tự phối thế hệ S8-S12) được tiếp tục được đánh giá kiểu hình. Kết quả đánh giá TGST của các dòng nghiên cứu được thể hiện tại Bảng 3.8. Ở vụ Xuân, 2 dòng có TGST là 113 ngày tương đương dòng đ/c chín sớm nhất (C88N), 11 dòng có TGST > 120 ngày tương đương 3 dòng đ/c còn lại, 13 dòng có TGST dao động từ 115 - 119 ngày. Ở vụ Đông, 12 dòng có TGST từ 108 - 113 ngày, ngắn hơn 4 dòng đ/c từ 3 - 11 ngày; 11 dòng có TGST từ 115 - 119 ngày tương đương 4 dòng đ/c; 3 dòng TGST từ 120 - 121 ngày dài hơn các dòng đ/c từ 1 - 6 ngày (C475, C124, C795). Có thể thấy, 30 dòng thuần ngô tương đối đa dạng về mặt di truyền, có thời gian G-TP cũng như TGST thuộc nhóm trung đến dài ngày nên tiềm năng năng suất tốt. 3.1.3.3. Đặc điểm hình thái của 30 dòng được chọn lọc Đặc điểm hình thái của 30 dòng được chọn lọc thể hiện ở chiều cao cây; Tỷ lệ đóng bắp; Chiều dài bông cờ; Số nhánh cờ; Số lá cuối cùng. Nhìn chung, 30 dòng thuần trong thí nghiệm có các tính trạng hình thái rất tốt, đáp ứng nhu cầu chọn tạo giống ngô lai mới. 3.1.3.4. Yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của 30 dòng được chọn lọc Các dòng ngô trong thí nghiệm có năng suất trung bình đạt 2,167 tấn/ha (C777) -3,433 tấn/ha (C373, C628), trong đó 13 dòng có năng suất cao, đạt > 3,0 tấn/ha tương đương 3 dòng đối chứng C88N, T8, T5; 8 dòng có năng suất thấp hơn mức 3,0 tấn/ha ở mức có ý nghĩa. Dòng có năng suất thực thu đạt cao nhất là các dòng C373, C628 (3,433 tấn/ha), C28 (3,366 tấn/ha), C354, C252 (3,333 tấn/ha)... Các dòng này không có các yếu tố cấu thành năng suất vượt trội nhưng vẫn đạt năng suất cao, cho thấy mức độ thích nghi, thích ứng
17 với điều kiện canh tác và môi trường rất tốt, từ đó phát huy được hết tiềm năng năng suất của giống. 3.1.3.5. Khả năng chống chịu của 30 dòng được chọn lọc Đánh giá sơ bộ khả năng chống chịu một số loại sâu bệnh hại chính trên cây ngô của 30 dòng thuần ngô, kết quả thể hiện tại Bảng 3.11 cho thấy, các dòng đều chống chịu khá tốt với các tác nhân gây hại nên ít ảnh hưởng đến sinh trưởng và năng suất, chất lượng hạt. 3.1.3.6. Khả năng kết hạt của 30 dòng được chọn lọc Đánh giá khả năng kết hạt dựa trên 2 chỉ tiêu chính: tỷ lệ bắp không kết hạt (đuôi chuột) và tỷ lệ hạt lép, số liệu được trình bày tại Bảng 3.12. Tỷ lệ bắp không kết hạt của các vật liệu nghiên cứu dao động từ 1,00 – 5,34%. Dòng C541 có tỷ lệ bắp không kết hạt cao nhất (5,34%), cao hơn đáng kể so với hầu hết các vật liệu còn lại ở độ tin cậy 95%. Bên cạnh đó, có 8 dòng có tỷ lệ bắp không kết hạt >3% gồm: C855 (3,21%), C475, C124, C838 (3,33%), C783, C373 (3,38%), C63 (4,21%) và C282 (4,26%). Tỷ lệ hạt lép dao động từ 0 - 5,33%. Đáng chú ý là dòng vật liệu C431 không có hạt lép (0%), tương đương hai dòng đối chứng T8, C88N. Ngoài ra dòng C801 có tỷ lệ hạt lép 0,08%; dòng C769, C50, C541 có tỷ lệ hạt lép 1,00%. Chỉ có duy nhất dòng C16 có tỷ lệ hạt lép cao >5% (5,33%). Nghiên cứu chọn tạo giống ngô chín sớm, thích ứng với điều kiện lạnh là một trong những giải pháp nhằm giảm thiểu tác hại của điều kiện nhiệt độ thấp đến sản xuất ngô. Nhận thấy, các vật liệu trong nghiên cứu này có tỷ lệ hạt lép và tỷ lệ bắp không kết hạt nhìn chung được đánh giá là tương đối thấp, ít gây ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng hạt thu được, kết hợp với các kết quả đánh giá đặc điểm nông sinh học, yếu tố cấu thành năng suất và năng suất sự kết hạt của các bắp ngô giai đoạn thu hoạch nên chúng được sử dụng như một chỉ tiêu trong công tác chọn tạo giống ngô lai, thích ứng với điều kiện rét. Kết thúc thí nghiệm đánh giá dòng, chúng tôi chọn lọc được 30 dòng ngô triển vọng, các dòng có các đặc điểm như sinh trưởng, phát triển, năng suất và khả năng chống chịu điều kiện bất thuận khá tốt; các dòng này sẽ được đưa vào thí nghiệm đánh giá khả năng kết hợp chung để tìm ra các dòng có KNKH cao. 3.2. Kết quả phân tích và đánh giá đa dạng di truyền của 30 dòng chọn lọc Sử dụng 22 locus SSR bằng CT NTSYS được trình bày ở Bảng 3.13 và Hình 3.4. cho thấy: Hệ số tương đồng di truyền của các dòng biến thiên từ 0,54 - 0,94 chứng tỏ các dòng tương đối khác biệt nhau về vật chất di truyền, là cơ sở để có được những THL có KNKH cao hay nói cách khác là có biểu hiện ƯTL cao.
18 Nhận thấy: Ở hệ số tương đồng di truyền là 0,75, tập đoàn các dòng ngô nghiên cứu được phân thành 5 nhóm: Nhóm I 2 dòng: C18 và C608; Nhóm II 12 dòng: C475, C777, C16, C282, C354, C252, C28, C795, C855, C838, C373, C541; Nhóm III 6 dòng: C124, C783, C571, C352, C88N, T8; Nhóm IV 9 dòng: C628, C63, C833, C50, C769, C801, C290, DF5, C431; và một dòng đơn lẻ T5. Như vậy có thể dự đoán một số cặp lai có khả năng cho ƯTL cao đó là: Nhóm I có thể lai với nhóm II, III, IV; Nhóm II có thể Hình 3.4. Sơ đồ phả hệ của 30 lai với nhóm I, III, IV; Nhóm III có dòng ngô nghiên cứu trên cơ sở thể lai với nhóm I, II, IV và nhóm IV phân tích 22 locus SSR theo PP có thể lai với nhóm I, II, III. Đặc biệt, phân nhóm UPGMA dòng T5 có thể cho ƯTL cao với các dòng ở 4 nhóm còn lại. 3.3. Kết quả đánh giá KNKH của các dòng nghiên cứu 3.3.1. Kết quả đánh giá khả năng kết hợp chung 26 dòng được chọn lọc tiến hành đánh giá KNKH về chỉ tiêu năng suất hạt qua PP lai đỉnh với 2 CT là dòng T5 và B67CT cho kết quả: CT1(T5) có KNKHC về năng suất, cao hơn có ý nghĩa so với CT2 (Bảng 3.14), trong khi dòng C352 có giá trị KNKHC cao nhất (gi = 13,807), tiếp đến là các dòng C16 (gi = 8,827), C431 (gi = 8,533), C838 (gi = 7,972), C801 (gi = 6,788), C769 (gi = 6,335) (Bảng 3.15). Ngoài ra, 5 dòng gồm C608, C783, C855, C628, C252 cũng có giá trị gi cao dao động từ 3,595 – 4,780 (Bảng 3.15). Bên cạnh đó, các dòng có phương sai KNKHR cao là C18 (σ2si = 70,193), C373 (σ2si = 64,432), C475 (σ2si = 54,794). Các dòng C18, C373, C475, C855 có KNKHR Dòng * cây thử cao với CT1(T5), trong khi các dòng C63, C431, C769, C571 và C50 đạt được giá trị này cao với CT2(B67CT) (Bảng 3.15). Giá trị KNKHC (GCA) cao của các dòng bao gồm cả cây thử có đóng góp lớn vào sự biểu hiện kiểu hình của con lai F1, điều này phù hợp với kết quả nghiên cứu của một số tác giả (Cesar và cs., 2014). Bảng 3.14. Giá trị KNKHC (gi) về năng suất của CT vụ Đ15 tại Hà Nội TT Cây thử Giá trị khả năng kết hợp chung (gi) 1 T5 (Cây thử 1) 1,989 2 B67CT (Cây thử 2) -1,989 Edgi (Sai số của KNKHC của cây thử) 0,373 LSD0.05 0,740