CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1. Cơ sở khoa học của đề tài Trong sản xuất nông nghiệp, giống là tư liệu để duy trì và phát triển sản xuất nông nghiệp. Giống có vai trò hết sức quan trọng trong việc nâng cao năng suất và sản lượng cây trồng. Muốn có những giống ngô mới năng suất, chất lượng cao, khả năng chống chịu tốt với điều kiện ngoại cảnh cần nghiên cứu lai tạo và chọn lọc một cách kỹ lưỡng, xác định vùng thích nghi của các giống mới trước khi đưa vào sản xuất trên diện rộng.
Vì thế các giống cây trồng nói chung cũng như các giống ngô lai nói riêng cần được đưa vào khảo nghiệm ở các vùng sinh thái khác nhau, để đánh giá đầy đủ, khách quan khả năng thích nghi của giống với vùng sinh thái cũng như khả năng sinh trưởng phát triển, khả năng chống chịu với những điều kiện bất lợi khác. Ngày nay sản xuất ngô muốn phát triển theo hướng hàng hoá với sản lượng cao, quy mô lớn nhằm phục vụ nhu cầu thị trường, cần phải có các biện pháp hữu hiệu như thay thế các giống ngô cũ năng suất thấp bằng các giống ngô mới năng suất cao, chống chịu tốt. Đặc biệt là ở các tỉnh miền núi sử dụng giống có khả năng chịu hạn, chịu rét tốt, năng suất cao vừa phát huy hiệu quả kinh tế của giống vừa góp phần xoá đói giảm nghèo cho đồng bào các dân tộc. Trong quá trình tạo giống, các nhà chọn giống thường loại đi các tổ hợp lai biểu hiện những yếu điểm về các đặc tính nông sinh học như: thời gian sinh trưởng quá dài, cây quá cao, chống đổ kém, dễ nhiễm sâu bệnh và có sức sống kém… Chọn lựa theo kiểu hình đã phần nào loại bỏ được những đặc tính không mong muốn, tuy nhiên phải thực hiện thí nghiệm trên nhiều vùng, trong nhiều thời vụ và điều kiện sinh thái.
Các đặc tính nông sinh học như: thời gian sinh trưởng, đặc điểm hình thái, khả năng chống chịu, năng suất phải được mô tả chi tiết, từ kết quả đánh giá này các nhà chọn tạo giống sẽ đưa ra nhận định về khả năng của từng giống, xác định giống cho các vùng sinh thái và thời vụ cụ thể. Các loại giống ngô Theo phương pháp chọn tạo giống, giống ngô được phân chia thành 2 loại chính: - Giống ngô thụ phấn tự do (TPTD - Open Pollinated Variety) - Giống ngô lai (Maize Hybrid) 1. Giống ngô thụ phấn tự do (TPTD - open pollinated variety) Giống ngô TPTD là một danh từ chung để chỉ các loại giống mà trong quá trình sản xuất hạt giống con người không cần can thiệp vào quá trình thụ phấn, chúng được tự do thụ phấn (thụ phấn mở). Tên gọi này nhằm phân biệt với các loại giống ngô lai.
Các giống TPTD đặc điểm sau: sử dụng hiệu ứng gen cộng, có nền di truyền rộng, khả năng thích ứng rộng và năng suất cao, độ đồng đều chấp nhận, dễ sản xuất và thay giống, giống sử dụng 2 đến 3 đời, giá giống rẻ. Giống ngô TPTD nghĩa rộng bao gồm: giống ngô địa phương, giống ngô tổng hợp, giống ngô hỗn hợp, giống ngô TPTD cải thiện (TPTD nghĩa hẹp). Giống ngô địa phương (local variety) Là giống ngô đã tồn tại trong một thời gian dài ở địa phương, phù hợp với điều kiện khí hậu, tập quán canh tác và khả năng chống chịu tốt với điều kiện bất lợi của vùng. Giống địa phương năng suất thường không cao nhưng chất lượng tốt và là nguồn vật liệu khởi đầu rất quan trọng trong công tác chọn tạo giống mới.
Hiện nay, ở những vùng núi xa xôi hẻo lánh người dân vẫn sử dụng nhiều giống địa phương như: tẻ Mèo, nếp Lù Tây Ninh, gié Bắc Ninh, Xiêm. Giống ngô tổng hợp (synthetic variety) Là thế hệ tiến triển của giống lai nhiều dòng bằng thụ phấn tự do. Giống tổng hợp được sử dụng đầu tiên trong sản xuất do đề xuất của Hayes và Garbes (1919). Ngô Hữu Tình (1997) cho rằng sản xuất giống ngô cải tiến bằng phương pháp tái tổ hợp nhiều dòng tự phối có ưu điểm hơn so với lai đơn, lai kép bởi vì giống này có thể sử dụng 2 đến 3 vụ.
Muốn tạo giống tổng hợp cần tiến hành các bước sau: n 7 Bước 1: Chọn tạo các dòng thuần. Bước 2: Xác định khả năng kết hợp chung của các dòng thuần. Bước 3: Lai giữa các dòng tốt và có khả năng kết hợp chung cao để tạo tổng hợp. Bước 4: Duy trì và cải thiện quần thể (tổng hợp) bằng các phương pháp thanh lọc trong quần thể.
Ngoài việc sử dụng trực tiếp làm giống trong sản xuất, giống tổng hợp còn là nguyên liệu tốt cho công tác rút dòng để tạo giống lai (Ngô Hữu Tình, 1997), ở nước ta đã có một số giống ngô tổng hợp nổi tiếng như giống ngô: TH2A, TH nếp trắng, HSB1…được tao ra bằng phương pháp này. Giống ngô hỗn hợp (composite) Là thế hệ tiến triển của tổ hợp các nguồn vật liệu ưu tú có nền di truyền khác nhau. Nguồn vật liệu di truyền này gồm các giống thụ phấn tự do, tổng hợp, lai kép…được chọn theo một số chỉ tiêu như năng suất, thời gian sinh trưởng, đặc điểm của hạt, tính chống chịu…song chúng phải có đặc tính quí và khả năng kết hợp tốt. Ý tưởng sử dụng giống hỗn hợp đầu tiên thuộc về các nhà khoa học Ấn Độ và Mêhicô.
Quá trình chọn tạo một giống hỗn hợp cần tiến hành các bước: Bước 1: Chọn thành phần bố mẹ. Bước 2: Lai thử, chọn các cặp lai cho năng suất cao ở F1 và ít suy giảm ở F2. Bước 3: Tạo lập hỗn hợp bằng cách thụ phấn dây chuyền hoặc luân giao. Bước 4: Duy trì và cải thiện giống bằng phương pháp chọn lọc quần thể.
Giống hỗn hợp có vai trò đáng kể trong nghề trồng ngô các nước nhiệt đới đang phát triển trong những năm qua (Ngô Hữu Tình, 1997). Ở nước ta đã có những giống ngô hỗn hợp nổi tiếng như: VM1, TSB2, MSB49, TSB1… 1. Giống ngô thụ phấn tự do cải thiện Giống ngô TPTD cải thiện được định nghĩa là: “tập hợp các kiểu hình tương đối đồng đều, đại diện cho phần ưu tú nhất của một quần thể trong một chu kỳ cải thiện nào đó”. Quy trình chọn tạo một giống ngô TPTD bao gồm các bước: Bước 1: Tạo vốn gen n 8 Bước 2: Tạo vốn quần thể Bước 3: Tạo giống thí nghiệm Bước 4: Khảo nghiệm giống thí nghiệm Bước 5: Đưa vào sản xuất 1.
Giống ngô lai (Maize Hybrid) Ngô lai là thành tựu khoa học nông nghiệp nổi bật nhất của thế kỷ XX, đó là kết quả của ứng dụng ưu thế lai trong chọn tạo giống (Ngô Hữu Tình, 1997). Giống ngô lai có những đặc điểm sau: - Hiệu ứng trội và siêu trội được sử dụng trong quá trình tạo giống. - Giống có nền di truyền hẹp, thích ứng hẹp. - Yêu cầu thâm canh cao, năng suất cao và có độ đồng đều tốt.
- Hạt giống chỉ sử dụng được một đời F1. Hiện nay ngô lai được chia thành hai loại: giống ngô lai không quy ước và giống ngô lai quy ước. Ngô lai không quy ước (non-conventional hybrid) Là giống ngô lai mà trong đó ít nhất có một bố hoặc mẹ không phải là dòng thuần. Ngô lai không quy ước là bước chuyển tiếp từ giống TPTD sang giống ngô lai không quy ước.
Thuận lợi chính của giống này là sử dụng bố không thuần nên dễ sản xuất giống và giảm được giá thành (Ngô Hữu Tình, 1997). Khả năng sinh trưởng, phát triển, chống chịu và năng suất của ngô lai không quy ước cao hơn so với ngô TPTD nhưng thấp hơn so với ngô lai quy ước. Đặc điểm này rất phù hợp với điều kiện kinh tế kỹ thuật ở các nước đang phát triển, đặc biệt là các nước đang trong giai đoạn chuyển từ giống TPTD sang giống ngô lai vì quá trình sản xuất hạt giống dễ dàng, giá thành hạt giống rẻ mà năng suất khá cao. Ngô lai không quy ước được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam vào giai đoạn 1990 - 1995, hai giống được trồng phổ biến trong thời kỳ này là LS6 và LS8 với tiềm năng năng suất 5 – 7 tấn/ha.
Có nhiều thể loại giống lai không quy ước, song thường gặp nhất là: n 9 - Giống x giống - Giống x dòng hoặc dòng x giống (lai đỉnh) - Gia đình x gia đình - Lai đơn x giống (lai đỉnh kép) Trong đó lai đỉnh (dòng x giống) và lai đỉnh kép (lai đơn x giống) được ứng dụng rộng rãi nhất. Hiện nay ở các nước đang phát triển, sử dụng chủ yếu là lai đỉnh kép và lai đỉnh kép cải tiến. Trong tương lai khi các nước này có đủ điều kiện về kinh tế và kỹ thuật thì vai trò của các giống ngô lai không qui ước sẽ thu hẹp và thay thế dần bằng các giống lai qui ước (Ngô Hữu Tình, 1997). Ở nước ta, nhóm ngô lai không qui ước được sử dụng chủ yếu trong những năm 1990 vì chương trình ngô lai Việt Nam lúc đó mới bắt đầu.
Giống ngô lai quy ước (conventional hybrid) Là giống ngô lai được tạo ra giữa các dòng thuần. Tuỳ theo số dòng tự phối sử dụng trong chọn giống mà giống ngô lai qui ước được phân chia thành những loại chính sau: * Lai đơn (A x B): Lai đơn là giống tạo ra giữa 2 dòng thuần. Lai đơn có ưu điểm là: năng suất, độ đồng đều cao, yêu cầu thâm canh cao nhưng phạm vi thích ứng hẹp. Ở nước ta trong những năm gần đây nhờ sử dụng giống ngô lai đơn trong sản xuất nên đã nâng cao năng suất và sản lượng ngô.
Một số giống ngô lai đơn có năng suất cao, phẩm chất tốt được sử dụng phổ biến trong sản xuất như: LVN 10, LVN4, LVN20, LVN99. * Lai kép [(A x B) x (C x D)]: Là giống lai tạo ra bằng cách lai giữa hai giống lai đơn. Giống lai kép có những ưu điểm nổi bật như: năng suất hạt giống cao, giá thành hạ. Trong sản xuất hạt giống do cây bố là lai đơn nên cho phấn nhiều hơn dòng tự phối vì vậy tăng được tỷ lệ cây mẹ trong ruộng sản xuất giống.
Hơn nữa lai đơn có khả năng chống chịu môi trường bất thuận tốt hơn dòng tự phối nên làm giảm rủi ro trong sản xuất hạt giống. Bên cạnh đó giống lai kép còn tồn tại những yếu điểm như: độ đồng đều thấp, năng suất kém hơn lai đơn. n 10 * Lai ba [(A x B) x C]: Giống lai ba là giống lai giữa giống lai đơn và một dòng tự phối. Giống lai ba có những ưu điểm là: tiềm năng năng suất cao hơn giống lai không qui ước và lai kép.