Tổng quan luận án

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Ngô (Zea mays L.) giữ vị trí thiết yếu trong cơ cấu cây lương thực, phục vụ chiến lược an ninh lương thực và cung cấp nguyên liệu cho ngành sản xuất thức ăn chăn nuôi tại Việt Nam. Giai đoạn 1995–2019 ghi nhận sự tăng trưởng về năng suất ngô từ 2,11 tấn/ha lên 4,85 tấn/ha, và sản lượng niên vụ 2019/2020 đạt 4,85 triệu tấn. Tuy vậy, năng suất bình quân này mới chỉ đạt khoảng 80% so với mức trung bình của thế giới (5,77 tấn/ha).

Vùng Đông Bắc (gồm 11 tỉnh) là vùng sản xuất ngô lớn nhất cả nước với diện tích 263 nghìn ha, nhưng năng suất trung bình chỉ đạt 4,16–4,19 tấn/ha, sản lượng đạt 1,06 triệu tấn. Nguyên nhân chính bắt nguồn từ việc canh tác chủ yếu phụ thuộc vào nước trời trên địa hình đất dốc, tỷ lệ cơ giới hóa và mức đầu tư thấp, đồng thời cơ cấu giống chủ yếu là các giống ngô có thời gian sinh trưởng dài (khoảng 130 ngày). Thời gian sinh trưởng dài khiến cây ngô thường xuyên gặp phải các điều kiện bất thuận như hạn hán đầu vụ hoặc sương muối và rét đậm cuối vụ Đông, đồng thời gây khó khăn cho việc bố trí luân canh tăng vụ (buộc phải bỏ hóa một vụ trong năm).

Khoảng trống nghiên cứu đặt ra là sự thiếu hụt các giống ngô lai chín trung bình sớm (thời gian sinh trưởng 105–115 ngày) có tiềm năng năng suất cao, ổn định, khả năng chống chịu tốt với điều kiện bất thuận (hạn, rét, sương muối) và đi kèm quy trình canh tác phù hợp để phục vụ chủ trương chuyển đổi cơ cấu cây trồng tại các tỉnh vùng Đông Bắc.

Mục tiêu nghiên cứu

Luận án xác định 2 mục tiêu cụ thể:

  1. Đánh giá, tuyển chọn bộ dòng ngô thuần có đặc điểm nông sinh học tốt, phục vụ công tác chọn tạo giống ngô cho vùng Đông Bắc.
  2. Chọn tạo thành công 2–3 tổ hợp lai, xác định được 1 giống ngô lai phù hợp với chuyển đổi cơ cấu cây trồng vùng Đông Bắc.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu:
    • 31 dòng ngô thuần ngắn ngày ưu tú thuộc tập đoàn dòng của Viện Nghiên cứu Ngô có đặc điểm nông học tốt, tiềm năng năng suất và khả năng chịu hạn.
    • Các tổ hợp lai được tạo ra từ các dòng trên theo phương pháp lai đỉnh (topcross) và 4 giống ngô lai thương mại làm đối chứng: LVN99, DK9901, DK8868, NK4300.
    • Các công thức luân canh, tăng vụ và mô hình chuyển đổi cơ cấu cây trồng dựa trên điều kiện thổ nhưỡng, thời tiết vùng Đông Bắc.
  • Phạm vi nghiên cứu:
    • Không gian: Thí nghiệm đánh giá dòng thuần và lai tạo thực hiện tại Viện Nghiên cứu Ngô (Đan Phượng, Hà Nội); khảo nghiệm tổ hợp lai, thí nghiệm mật độ - phân bón và mô hình trình diễn triển khai tại một số tỉnh vùng Đông Bắc (Bắc Kạn, Bắc Giang, Tuyên Quang).
    • Thời gian: Các vụ nghiên cứu được tiến hành trong giai đoạn 2014–2019 (đánh giá dòng Thu 2014; khảo sát tổ hợp lai Thu 2015; khảo nghiệm cơ bản và sản xuất thử các vụ Đông 2016–2018, Xuân 2017–2019).

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Bối cảnh sản xuất ngô thế giới và Việt Nam

  • Thế giới: Sản lượng ngô toàn cầu niên vụ 2017/2018 đạt 1.075,6 triệu tấn, vượt qua lúa mì (763,18 triệu tấn) và lúa nước (495,07 triệu tấn). Hoa Kỳ dẫn đầu về sản lượng (371,1 triệu tấn) và tiêu thụ (313,8 triệu tấn), tiếp theo là Trung Quốc (tiêu thụ 231,7 triệu tấn). Các quốc gia xuất khẩu lớn gồm Hoa Kỳ (61,9 triệu tấn), Brazil (31,6 triệu tấn), Argentina (25,9 triệu tấn). Theo dự báo của FAO, đến năm 2050 dân số thế giới đạt 9,73 tỷ người, nhu cầu ngũ cốc cần 3,3 tỷ tấn, trong đó nhu cầu về ngô tăng 50–60%.
  • Việt Nam: Giai đoạn 1990–2018 ghi nhận diện tích và năng suất tăng trưởng đáng kể (Bảng 1.1). Tuy nhiên, diện tích gieo trồng có xu hướng giảm trong giai đoạn 2014–2018 (Bảng 1.2). Nhu cầu ngô phục vụ chế biến thức ăn chăn nuôi trong nước tăng cao dẫn đến việc nhập khẩu 8,5 triệu tấn (niên vụ 2016/2017) và 11,5 triệu tấn (niên vụ 2019/2020).

Bảng 1.1: Diễn biến diện tích, năng suất và sản lượng ngô Việt Nam

Năm Diện tích (nghìn ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lượng (nghìn tấn)
1990 432,0 15,5 671,0
2011 1.121,3 43,1 4.835,6
2018 1.039,0 47,0 4.883,6
2019 990,0 48,5 4.850,0

Bảng 1.2: Diện tích ngô phân theo vùng sinh thái tại Việt Nam (2014–2018) (Đơn vị: Nghìn ha)

Vùng sinh thái 2014 2015 2016 2017 2018
Cả nước 1.179,0 1.164,8 1.152,7 1.099,5 1.039,0
Trung du và miền núi phía Bắc 515,3 519,3 509,5 490,1 455,9
Tây Nguyên 249,6 240,9 235,3 216,4 215,3
Bắc Trung Bộ và Duyên hải miền Trung 208,0 210,4 207,6 200,2 187,4
Đồng bằng sông Hồng 88,1 91,3 89,8 87,5 78,1
Đông Nam Bộ 80,0 79,3 75,5 70,2 69,3
Đồng bằng sông Cửu Long 38,0 38,1 34,7 35,1 33,0

Đặc điểm kinh tế - xã hội và cơ cấu cây trồng vùng Đông Bắc

Vùng Đông Bắc gồm 11 tỉnh (Phú Thọ, Bắc Giang, Quảng Ninh, Bắc Kạn, Thái Nguyên, Lạng Sơn, Cao Bằng, Hà Giang, Tuyên Quang, Lào Cai, Yên Bái), diện tích tự nhiên 64.056 km² (chiếm 19,34% cả nước), dân số 15,1 triệu người (16,2% cả nước), tỷ lệ biết chữ từ 15 tuổi trở lên đạt 92%. Diện tích ngô của vùng duy trì khoảng 263 nghìn ha.

Bảng 1.3: Diễn biến diện tích ngô các tỉnh vùng Đông Bắc (2010–2018) (Đơn vị: Nghìn ha)

Tỉnh 2010 2013 2014 2015 2016 2017 2018
Hà Giang 47,6 52,6 54,2 54,8 53,5 53,7 53,9
Cao Bằng 38,5 38,8 39,0 39,9 40,1 40,2 39,9
Lào Cai 31,1 34,7 39,1 36,8 37,6 38,1 37,8
Yên Bái 22,6 26,7 28,5 28,2 28,6 28,2 28,5
Lạng Sơn 20,2 22,0 21,6 22,1 22,2 21,3 21,0
Tuyên Quang 16,7 16,2 15,9 18,6 18,4 18,6 17,5
Thái Nguyên 17,9 19,0 19,5 21,0 20,1 17,8 17,2
Phú Thọ 20,7 18,6 18,7 19,2 18,7 18,2 16,7
Bắc Kạn 15,9 16,4 16,6 16,4 16,4 15,8 15,0
Bắc Giang 12,3 9,3 10,1 10,7 10,7 10,7 10,2
Quảng Ninh 6,6 5,8 5,9 5,9 5,8 5,7 5,3

Cơ cấu thời vụ truyền thống tại vùng thường gặp bất cập:

  • Công thức 1: Vụ Xuân (Lúa) – Mùa (Lúa) – Đông (Ngô).
  • Công thức 2: Vụ Xuân (Ngô/Đậu tương) – Hè Thu (Ngô/Đậu tương) – Đông (Bỏ hóa).
  • Công thức 3: Vụ Xuân (Ngô/Đậu tương) – Hè Thu (Bỏ hóa) – Thu Đông (Ngô/Đậu tương).
  • Công thức 4: Vụ Xuân (Bỏ hóa) – Mùa (Lúa) – Đông (Ngô/Đậu tương).

Do tổng thời gian của 3 vụ dài ngày vượt quá 365 ngày, nông dân thường phải bỏ hóa một vụ. Triển khai Nghị định số 35/2015/NĐ-CP và Nghị định số 62/2019/NĐ-CP của Chính phủ về chuyển đổi cơ cấu cây trồng trên đất trồng lúa, các tỉnh như Bắc Kạn (chuyển đổi 1.386 ha đất một vụ sang cây màu năm 2018) và Bắc Giang (chuyển đổi 2.144 ha đất lúa sang cây hàng năm giai đoạn 2015–2018) đang có nhu cầu lớn về giống ngô ngắn ngày.

Cơ sở khoa học và phân nhóm thời gian sinh trưởng

  • Cơ sở sinh lý, di truyền: Olsen và cs. (1993) chỉ ra nhiệt độ là nhân tố chính chi phối tốc độ phát triển của ngô. Ngô Hữu Tình và cs. (1997) xác định tổng tích nhiệt của cây ngô dao động từ 1.700°C đến 3.700°C: nhóm chín sớm cần 2.000–2.200°C, nhóm chín trung bình cần 2.300–2.500°C, nhóm chín muộn cần 2.600–2.800°C. Văn Tất Tuyên (1995) ghi nhận nhiệt độ trung bình ngày tương quan thuận với các chỉ tiêu sinh trưởng. Derieux (1979) định nghĩa tính chín sớm là khả năng tích nhiệt cao và giảm ẩm độ hạt nhanh. Galeev (1979) phân lập 3 giai đoạn: gieo–mọc, mọc–ra hoa, ra hoa–chín.
  • Hệ thống phân nhóm:
    • Thang điểm FAO (Duvick, 2001): 9 nhóm từ 100–199 (Wisconsin 1600, TGST <81 ngày) đến 900–999 (US 523W, TGST >130 ngày).
    • Chỉ số hình thái (Đinh Thế Lộc và cs., 1997): Phân loại theo chiều cao, số lóng và số lá (Bảng 1.5).
    • Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 01-56: 2011/BNNPTNT: Phía Bắc quy định chín sớm (<105 ngày), chín trung bình (105–120 ngày), chín muộn (>120 ngày).

Bảng 1.5: Phân nhóm giống ngô dựa theo các bộ phận hình thái (Đinh Thế Lộc và cs., 1997)

TT Bộ phận cây Đơn vị Ngắn ngày Trung ngày Dài ngày
1 Chiều cao cây m 1,2–1,5 1,8–2,0 2,0–2,5
2 Số lóng (đốt) Lóng 14–15 18–20 20–22
3 Số lá/cây Lá 15–16 18–20 >20

Tổng quan các công trình chọn tạo giống trong và ngoài nước

  • Quốc tế: Dự án ngô chịu hạn cho châu Phi (DTMA, 2007–2012) tại Ghana chọn tạo 12 giống ngô chống chịu, trong đó có 5 giống thụ phấn tự do chín sớm/rất sớm năng suất 4,6–5,0 tấn/ha. Banzinger và cs. (2000) khẳng định vai trò tránh hạn của giống ngắn ngày tại Indonesia, Kenya, Mexico, Colombia. Baffour và cs. (2011) khảo sát 90 dòng và 36 giống lai chín sớm tại Nigeria. Has (2012) nghiên cứu nguồn gen "Turda" cho vùng lạnh. Nghiên cứu di truyền xác định khoảng cách tung phấn – phun râu (ASI) chịu tác động cộng tính của gen (Hallauer và cs.).
  • Trong nước: Quần thể TSB2 chọn tạo từ Suwan 2; giống ngô lai LVN20 (MSB-2649 × TF, TGST 106–108 ngày) của Ngô Hữu Tình và cs.; giống LVN99; giống LVN885 (từ CP999 và Cargill 777) của Bùi Mạnh Cường và cs.; giống VN636 (H18 × H29, TGST 95–105 ngày); giống VN667 (TC67 × PC665, TGST 96–106 ngày vụ Thu Đông); nghiên cứu dòng ngô đường (HD07, HD10, HD15, HD19, HD52) và dòng ngô ngắn ngày (D4, D7, D8) bằng phương pháp lai đỉnh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và các mô hình phân tích di truyền

  1. Phương pháp tạo dòng thuần:

    • Tự phối (Self-pollination): Đồng huyết hóa qua ~7 thế hệ đạt độ thuần >99%, làm giảm sức sống, phân ly kiểu gen và tăng độ thuần.
    • Cận phối (Sib-mating: Full-sib/Half-sib): Làm giảm áp lực suy thoái đồng huyết so với tự phối.
    • Lai trở lại (Backcross): Tích lũy tính trạng mong muốn từ dòng cho vào dòng nhận.
    • Tạo dòng đơn bội kép (Doubled Haploid - DH): Sử dụng nuôi cấy bao phấn (in-vitro) hoặc dòng kích tạo đơn bội (in-vivo, ví dụ dòng Stock 6) để đạt dòng đồng hợp tử 100% trong 2 vụ.

  2. Khả năng kết hợp (KNKH):

    • Khả năng kết hợp chung (KNKHC - GCA): Do hiệu ứng cộng tính của gen quy định, tương đối ổn định.
    • Khả năng kết hợp riêng (KNKHR - SCA): Do hiệu ứng trội, siêu trội và tương tác gen quy định, phụ thuộc điều kiện môi trường.

  3. Mô hình toán học đánh giá KNKH:

    • Phương pháp lai đỉnh (Topcross):
      • Lai đỉnh toàn phần: $$X_{ijk} = \mu + g_i + g_j + s_{ij} + e_{ijk}$$ Trong đó: $X_{ijk}$ là giá trị quan sát của tổ hợp lai ($i \times j$) tại lần nhắc lại $k$; $\mu$ là trung bình chung; $g_i$ là KNKHC của dòng $i$; $g_j$ là KNKHC của cây thử $j$; $s_{ij}$ là KNKHR giữa dòng $i$ và cây thử $j$; $e_{ijk}$ là sai số ngẫu nhiên.
      • Lai đỉnh từng phần: Mô hình A ($X_{ij} = g_i + b + s_{ij}$) và Mô hình B ($X_{ij} = a + g_j + s_{ij}$).
    • Phương pháp luân giao (Diallel - Griffing, 1956): 4 sơ đồ (Sơ đồ 1: $p^2$; Sơ đồ 2: $p(p+1)/2$; Sơ đồ 3: $p(p-1)$; Sơ đồ 4: $p(p-1)/2$). Mô hình: $$X_{ij} = \mu + g_i + g_j + s_{ij} + r_{ij} + \frac{1}{b}\sum_{k=1}^b e_{ijk}$$
    • Mô hình GGE Biplot (Yan và cs., 2000, 2001): Phân tích thành phần chính (PC1 và PC2) để đánh giá tương tác kiểu gen × môi trường ($G \times E$) và phân tích KNKH.

Phương pháp nghiên cứu cụ thể

  • Đánh giá dòng thuần:
    • Đánh giá nông sinh học, sâu bệnh hại (sâu đục thân, rệp cờ, bệnh khô vằn, đốm lá nhỏ, gỉ sắt), khả năng chống đổ gẫy, năng suất hạt tại Đan Phượng, Hà Nội.
    • Đánh giá khả năng chịu hạn trong điều kiện nhà lưới: theo dõi khoảng cách thời gian giữa tung phấn và phun râu (ASI).
  • Đánh giá đa dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử:
    • Sử dụng 27 cặp mồi SSR (Simple Sequence Repeats), trong đó có chỉ thị phi374118.
    • Điện di trên gel acrylamide 3%, nhuộm bạc.
    • Tính toán tỷ lệ khuyết số liệu (%M), tỷ lệ dị hợp tử (%H) của 28 dòng thuần.
    • Phân nhóm di truyền theo thuật toán UPGMA (Unweighted Pair Group Method with Arithmetic Mean).
  • Khảo nghiệm và tuyển chọn tổ hợp lai:
    • Khảo sát các tổ hợp lai đỉnh tại Đan Phượng (Hà Nội) vụ Thu 2015.
    • Khảo sát đa điểm tại 3 tỉnh vùng Đông Bắc (Bắc Kạn, Bắc Giang, Tuyên Quang) trong vụ Thu 2015.
    • Đánh giá ưu thế lai chuẩn ($H_s$) về thời gian sinh trưởng và năng suất hạt so với giống đối chứng.
  • Nghiên cứu biện pháp kỹ thuật canh tác cho giống VN1519:
    • Thí nghiệm 2 nhân tố: mật độ/khoảng cách trồng và liều lượng phân bón tại Bắc Kạn trong vụ Xuân và vụ Đông 2018.
    • Khảo nghiệm giá trị canh tác và sử dụng (VCU), khảo nghiệm sản xuất trong các vụ Đông 2016, 2017 và Xuân, Hè Thu 2017 tại Bắc Giang.
    • Xây dựng mô hình trình diễn tại Bắc Kạn (vụ Đông 2018 và Xuân 2019), hạch toán hiệu quả kinh tế.
  • Xử lý số liệu: Phân tích phương sai (ANOVA), kiểm định sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa (LSD), hệ số biến động (CV%), phân tích tương tác $G \times E$ bằng phần mềm GGE Biplot.

Nội dung chính theo từng chương

Mở đầu và Tổng quan tài liệu và cơ sở khoa học (Chương I)

Chương này tổng hợp cơ sở lý luận về sinh lý tính chín sớm, nhu cầu tích nhiệt của cây ngô (2.000–2.200°C cho nhóm chín sớm theo Ngô Hữu Tình; 1.800–2.000°C cho vụ Đông Xuân miền Bắc). Chương I phân tích hiện trạng sản xuất ngô tại 11 tỉnh Đông Bắc, chỉ rõ các hạn chế về thời gian sinh trưởng dài ngày của bộ giống hiện hành dẫn đến xung đột mùa vụ. Đồng thời, hệ thống hóa các phương pháp tạo dòng thuần (tự phối, sib-mating, lai trở lại, doubled haploid) và các công cụ đánh giá di truyền (lai đỉnh, luân giao Griffing, chỉ thị phân tử SSR, mô hình GGE Biplot).

Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu (Chương II)

Chương II mô tả chi tiết vật liệu gồm 31 dòng thuần ngắn ngày ưu tú của Viện Nghiên cứu Ngô, 4 giống đối chứng thương mại (LVN99, DK9901, DK8868, NK4300) và 2 cây thử phục vụ lai đỉnh. Thiết kế các khối thí nghiệm ngẫu nhiên hoàn lại (RCBD), quy trình điện di 27 mồi SSR trên gel acrylamide 3% phân tích 28 dòng thuần. Thiết lập hệ thống công thức thí nghiệm mật độ và phân bón tại Bắc Kạn, quy trình khảo nghiệm cơ bản tại các tỉnh phía Bắc và khảo nghiệm sản xuất tại Bắc Giang, Bắc Kạn.

+-----------------------------------------------------------------------------+
| TẬP ĐOÀN VẬT LIỆU BAN ĐẦU: 31 dòng ngô thuần ưu tú (Viện Nghiên cứu Ngô)   |
+-----------------------------------------------------------------------------+
+------------------------------------+  +-------------------------------------+
| ĐÁNH GIÁ NÔNG SINH HỌC & CHỊU HẠN  |  | ĐÁNH GIÁ ĐA DẠNG DI TRUYỀN PHÂN TỬ |
| - Sinh trưởng, sâu bệnh, năng suất |  | - 27 mồi SSR (phi374118...)         |
| - Đánh giá chỉ số ASI trong nhà lưới|  | - Gel acrylamide 3%, phân nhóm UPGMA|
+------------------------------------+  +-------------------------------------+
+-----------------------------------------------------------------------------+
| ĐÁNH GIÁ KNKH QUA PHƯƠNG PHÁP LAI ĐỈNH (TOPCROSS) VỚI CÂY THỬ               |
| - Xác định 5 dòng có KNKHC cao về năng suất: C649, C194, C252, C175, C91    |
+-----------------------------------------------------------------------------+
+-----------------------------------------------------------------------------+
| KHẢO SÁT CÁC TỔ HỢP LAI ĐA ĐIỂM TẠI HÀ NỘI VÀ ĐÔNG BẮC (Bắc Kạn, Bắc Giang,  |
| Tuyên Quang vụ Thu 2015) -> Tuyển chọn 3 tổ hợp lai triển vọng              |
+-----------------------------------------------------------------------------+
+-----------------------------------------------------------------------------+
| TUYỂN CHỌN VÀ HOÀN THIỆN QUY TRÌNH CANH TÁC CHO GIỐNG VN1519                |
| - Khảo nghiệm VCU, khảo nghiệm sản xuất (Bắc Giang, Bắc Kạn)                |
| - Xác định mật độ, phân bón; Xây dựng mô hình trình diễn (Đông 2018, Xuân 19)|
| - Đề xuất công thức chuyển đổi cơ cấu cây trồng phù hợp vùng Đông Bắc       |
+-----------------------------------------------------------------------------+

Kết quả nghiên cứu và thảo luận (Chương III)

Chương III trình bày kết quả thực nghiệm qua các nội dung:

  1. Đánh giá đặc tính nông sinh học và khả năng chịu hạn của các dòng thuần:

    • Đánh giá thời gian sinh trưởng, đặc điểm hình thái, tỷ lệ nhiễm sâu bệnh (sâu đục thân, rệp cờ, đốm lá, khô vằn, gỉ sắt) và khả năng chống đổ gãy của các dòng thuần trong vụ Thu 2014 tại Đan Phượng.
    • Đánh giá các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất hạt của các dòng.
    • Thử nghiệm chịu hạn trong nhà lưới xác định khoảng cách tung phấn – phun râu (ASI) của các dòng có tương quan chặt chẽ đến năng suất hạt trong điều kiện khô hạn.

  2. Kết quả đánh giá đa dạng di truyền các dòng thuần bằng chỉ thị SSR:

    • Phân tích 28 dòng thuần bằng 27 mồi SSR (ghi nhận hình ảnh điện di mồi phi374118 trên gel acrylamide 3%).
    • Xác định số alen/locus, tính toán tỷ lệ khuyết số liệu (%M) và tỷ lệ dị hợp tử (%H) của 28 dòng.
    • Xây dựng sơ đồ phả hệ theo thuật toán UPGMA, phân chia các dòng thành các nhóm ưu thế lai phục vụ công tác phối mã di truyền.

  3. Khả năng kết hợp về năng suất của các dòng qua lai đỉnh:

    • Đánh giá các tổ hợp lai đỉnh tại Đan Phượng vụ Thu 2014 và Thu 2015.
    • Xác định được 5 dòng có giá trị KNKHC cao về năng suất: C649, C194, C252, C175 (C436A) và C91.

  4. Khảo sát các tổ hợp lai triển vọng tại Hà Nội và 3 tỉnh Đông Bắc (Thu 2015):

    • Đánh giá so sánh thời gian sinh trưởng, chiều cao cây, chiều cao đóng bắp, tỷ lệ cao đóng bắp/cao cây, số lá, tỷ lệ hạt/bắp tại Bắc Kạn, Bắc Giang và Tuyên Quang.
    • Đánh giá mức độ nhiễm sâu bệnh, khả năng chống đổ gãy và ưu thế lai chuẩn ($H_s$) về thời gian sinh trưởng và năng suất hạt.
    • Tuyển chọn được 3 tổ hợp lai triển vọng có năng suất cao, TGST ngắn phù hợp với vùng Đông Bắc.

  5. Khảo nghiệm và hoàn thiện quy trình kỹ thuật cho giống ngô lai VN1519:

    • Xác định tổ hợp lai ưu tú phát triển thành giống VN1519 (chín trung bình sớm, năng suất cao, ổn định, chống chịu tốt).
    • Xác định mật độ, khoảng cách trồng và lượng phân bón tối ưu cho giống VN1519 tại Bắc Kạn (vụ Xuân và Đông 2018).
    • Khảo nghiệm cơ bản và khảo nghiệm sản xuất tại Bắc Giang trong các vụ Đông 2016, Đông 2017, Xuân và Hè Thu 2017.
    • Xây dựng mô hình trình diễn tại Bắc Kạn (vụ Đông 2018 và Xuân 2019), chứng minh hiệu quả kinh tế vượt trội so với giống sản xuất đại trà.
    • Đề xuất các công thức luân canh mùa vụ ứng dụng giống VN1519 phục vụ chuyển đổi diện tích đất lúa kém hiệu quả và đất bỏ hóa tại các tỉnh vùng Đông Bắc.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về mặt khoa học

  • Bổ sung dẫn liệu khoa học về đặc tính nông sinh học, khả năng chịu hạn và đặc điểm di truyền của tập đoàn 31 dòng ngô thuần ưu tú tại Viện Nghiên cứu Ngô.
  • Xác định được 5 dòng ngô thuần có khả năng kết hợp chung (KNKHC) cao về năng suất gồm: C649, C194, C252, C175 (C436A) và C91.
  • Ứng dụng thành công 27 chỉ thị phân tử SSR để đánh giá độ thuần, xác định tỷ lệ dị hợp tử (%H), tỷ lệ khuyết số liệu (%M) và phân nhóm di truyền 28 dòng ngô thuần theo phương pháp UPGMA, làm cơ sở khoa học định hướng ghép cặp lai.
  • Khẳng định khoảng cách thời gian giữa tung phấn và phun râu (ASI) là chỉ tiêu tin cậy liên quan chặt chẽ đến năng suất ngô trong điều kiện khô hạn, phục vụ chọn tạo giống ngô chịu hạn.

Đóng góp mới về mặt thực tiễn

  • Chọn tạo thành công giống ngô lai VN1519 thuộc nhóm chín trung bình sớm, có tiềm năng năng suất cao, ổn định, khả năng chống chịu sâu bệnh và điều kiện thời tiết bất thuận, thích ứng tốt với điều kiện sinh thái vùng Đông Bắc.
  • Xác định được quy trình kỹ thuật canh tác (mật độ khoảng cách gieo trồng và liều lượng phân bón thích hợp) cho giống ngô lai VN1519 tại vùng Đông Bắc.
  • Đề xuất cơ cấu mùa vụ và công thức luân canh hợp lý đưa giống VN1519 vào sản xuất:
    • Bố trí ngô vụ Đông trên đất 2 vụ lúa nhằm thu hoạch trước khi xuất hiện rét đậm, sương muối.
    • Bố trí ngô vụ Xuân trên chân đất bỏ hóa hoặc đất lúa 1 vụ thiếu nước, góp phần thực hiện hiệu quả chủ trương chuyển đổi cơ cấu cây trồng theo Nghị định 62/2019/NĐ-CP.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:
    • Phạm vi khảo nghiệm tổ hợp lai và mô hình canh tác tập trung chủ yếu tại 3 tỉnh đại diện vùng Đông Bắc (Bắc Kạn, Bắc Giang, Tuyên Quang), chưa mở rộng khảo nghiệm đồng loạt trên tất cả 11 tỉnh trong vùng.
    • Các đánh giá chịu hạn mới được thực hiện tập trung trong điều kiện nhà lưới và trên các điểm khảo nghiệm đồng ruộng theo thời vụ nhất định, cần tiếp tục theo dõi diễn biến bất thường của biến đổi khí hậu trong các năm tiếp theo.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Tiếp tục mở rộng khảo nghiệm sản xuất và hoàn thiện quy trình thâm canh giống ngô lai VN1519 tại các tiểu vùng sinh thái khác nhau của 11 tỉnh vùng Đông Bắc.
    • Khai thác 5 dòng thuần có KNKHC cao (C649, C194, C252, C175, C91) để lai phối tử với các nguồn vật liệu mới nhằm tạo ra thêm các tổ hợp lai chín sớm có năng suất cao hơn.
    • Ứng dụng chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử (MAS) và phân tích các locus tính trạng số lượng (QTL) kiểm soát tính chịu hạn và tính chín sớm trên tập đoàn dòng thuần.

Giá trị tham khảo

  • Đối với các nhà khoa học, nghiên cứu sinh và học viên chuyên ngành Di truyền và Chọn giống Cây trồng: Cung cấp phương pháp luận chọn tạo giống kết hợp giữa đánh giá kiểu hình truyền thống (lai đỉnh, luân giao) và công nghệ sinh học (chỉ thị phân tử SSR, phân nhóm UPGMA, phân tích GGE Biplot).
  • Đối với các đơn vị sản xuất, kinh doanh hạt giống: Cung cấp thông tin về 5 dòng thuần ưu tú có KNKHC cao và bản quyền/tiềm năng phát triển giống ngô lai VN1519 phục vụ thị trường ngô ngắn ngày phía Bắc.
  • Đối với cơ quan quản lý nông nghiệp, khuyến nông các tỉnh miền núi phía Bắc: Cung cấp cơ sở khoa học và giải pháp thực tiễn để quy hoạch lại cơ cấu mùa vụ, chuyển đổi linh hoạt đất trồng lúa kém hiệu quả sang trồng ngô vụ Đông và vụ Xuân, né tránh rủi ro thiên tai (hạn đầu vụ, rét đậm và sương muối cuối vụ).

Câu hỏi thường gặp

1. Vì sao vùng Đông Bắc cần bộ giống ngô có thời gian sinh trưởng ngắn (chín trung bình sớm)?

Vùng Đông Bắc có diện tích ngô lớn (263 nghìn ha) nhưng năng suất bình quân thấp (4,16–4,19 tấn/ha) do địa hình đất dốc, phụ thuộc nước trời và sử dụng giống dài ngày (~130 ngày). Thời gian sinh trưởng dài khiến tổng thời gian các vụ trong năm vượt quá 365 ngày, buộc nông dân phải bỏ hóa một vụ, đồng thời cây ngô thường gặp hạn đầu vụ hoặc rét đậm, sương muối cuối vụ Thu Đông. Giống chín trung bình sớm (105–115 ngày) giúp né tránh bất thuận thời tiết, giải phóng đất sớm và cho phép tăng vụ (vụ Đông trên đất 2 lúa, vụ Xuân trên đất bỏ hóa).

2. Luận án đã xác định được những dòng ngô thuần nào có khả năng kết hợp chung (KNKHC) cao nhất về năng suất?

Qua phương pháp lai đỉnh (topcross) và phân tích thống kê, luận án đã xác định được 5 dòng ngô thuần có KNKHC cao về năng suất: C649, C194, C252, C175 (C436A) và C91.

3. Phương pháp công nghệ sinh học nào đã được sử dụng để phân tích đa dạng di truyền của các dòng thuần?

Luận án sử dụng kỹ thuật chỉ thị phân tử SSR (Simple Sequence Repeats) với 27 cặp mồi (ví dụ: mồi phi374118), điện di trên gel acrylamide 3% nhuộm bạc để phân tích 28 dòng thuần. Dữ liệu được tính toán tỷ lệ khuyết số liệu (%M), tỷ lệ dị hợp tử (%H) và phân nhóm di truyền theo thuật toán UPGMA để thiết lập sơ đồ phả hệ và xác định nhóm ưu thế lai.

4. Giống ngô lai nào là kết quả chọn tạo chính của luận án và có ưu điểm gì?

Giống ngô lai VN1519 là sản phẩm chính được tuyển chọn. Giống thuộc nhóm chín trung bình sớm, có năng suất cao, ổn định qua các vụ khảo nghiệm (Đông 2016, 2017; Xuân và Hè Thu 2017 tại Bắc Giang và các mô hình tại Bắc Kạn), chống chịu tốt với điều kiện bất thuận và sâu bệnh hại chính, phù hợp cho chuyển đổi cơ cấu cây trồng tại Đông Bắc.

5. Các giống đối chứng được sử dụng trong các thí nghiệm khảo nghiệm của luận án là gì?

Luận án sử dụng 4 giống ngô lai thương mại phổ biến làm đối chứng trong các thí nghiệm khảo sát tổ hợp lai và khảo nghiệm gồm: LVN99, DK9901, DK8868 và NK4300.

Kết luận

Luận án của tác giả Hà Tấn Thụ đã giải quyết vấn đề cấp thiết trong sản xuất nông nghiệp vùng Đông Bắc thông qua việc đánh giá toàn diện tập đoàn 31 dòng ngô thuần ưu tú và xác định được 5 dòng có KNKHC cao về năng suất (C649, C194, C252, C175, C91). Đề tài đã chọn tạo thành công giống ngô lai VN1519 chín trung bình sớm, có khả năng thích ứng cao, cho năng suất ổn định và chống chịu tốt với sâu bệnh cũng như điều kiện bất thuận. Kết quả nghiên cứu đồng thời hoàn thiện gói kỹ thuật canh tác và đề xuất các công thức luân canh mùa vụ hợp lý, đóng góp cơ sở khoa học và thực tiễn phục vụ chuyển đổi cơ cấu cây trồng trên đất lúa kém hiệu quả và đất bỏ hóa tại các tỉnh vùng Đông Bắc.