Nghiên Cứu Giống Ngô Lai Năng Suất Cao Chịu Rét Phù Hợp Với Điều Kiện Sản Xuất Ở Đồng Bằng Sông Hồng

• Tác giả: Phạm Thanh Thủy
• Người hướng dẫn: GS. Trần Đình Long
• Trường học: Viện Khoa Học Nông Nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Di Truyền Và Chọn Giống Cây Trồng
• Đề tài: Nghiên Cứu Giống Ngô Lai Năng Suất Cao Chịu Rét Tại Đồng Bằng Sông Hồng
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ nông nghiệp
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• MỞ ĐẦU
• 1. Tính cấp thiết của đề tài
• 2. Mục tiêu nghiên cứu
• 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 5. Những đóng góp mới của đề tài
• 1. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC
• 1.1. Vai trò, vị trí của cây ngô
• 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
• 1.2.2. Tình hình tiêu thụ và sản xuất ngô trong nước
• 1.3. Khả năng kết hợp, cơ sở di truyền chọn lọc tính trạng và chương trình chọn tạo giống ngô
• 1.4. Đa dạng di truyền và nguồn gen cây ngô
• 1.5. Chọn lọc nguồn vật liệu tạo dòng
• 1.6. Một số phương pháp tạo dòng thuần
• 1.6.1. Phương pháp tự thụ phấn (Self pollination)
• 1.6.2. Phương pháp cận phối (Full sib hoặc Half sib)
• 1.6.3. Phương pháp lai trở lại (Back cross)
• 1.6.4. Phương pháp tạo dòng đơn bội kép (Doubled haploid)
• 1.7. Khả năng kết hợp và đánh giá khả năng kết hợp
• 1.7.1. Khả năng kết hợp
• 1.7.2. Đánh giá khả năng kết hợp
• 1.8. Đánh giá tương tác kiểu gen với môi trường và KNKH bằng GGE - Biplot
• 1.9. Chọn tạo giống ngô bằng phương pháp chọn lọc truyền thống kết hợp ứng dụng công nghệ sinh học
• 1.10. Ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống ngô thích ứng với điều kiện bất thuận
• 1.11. Ứng dụng chỉ thị phân tử trong đánh giá đa dạng di truyền và dự đoán nhóm ưu thế lai ở ngô
• 1.12. Chỉ số chọn lọc và ứng dụng trong chọn tạo giống ngô
• 1.13. Nghiên cứu và sử dụng giống ngô lai chín sớm, chịu rét
• 1.13.1. Cơ sở khoa học về tính chín sớm
• 1.14. Tình hình nghiên cứu, sử dụng giống ngô lai ngắn ngày trên thế giới và ở Việt Nam
• 1.14.1. Tình hình nghiên cứu, sử dụng giống ngô lai ngắn ngày trên thế giới
• 1.14.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng giống ngô lai ngắn ngày ở Việt Nam
• 1.15. Vai trò của giống chín sớm trong sản xuất nông nghiệp
• 1.16. Những nghiên cứu chọn tạo về giống ngô chịu rét
• 1.17. Nhu cầu về sử dụng giống ngô chín sớm, chịu rét
• 1.18. Những kết quả nghiên cứu về cây ngô Đông ở Việt Nam
• 1.19. Tình hình sản xuất ngô ở vùng đồng bằng sông Hồng
• 1.20. Những nhận định rút ra từ tổng quan nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Vật liệu nghiên cứu
• 2.2. Nội dung nghiên cứu
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Phương pháp thiết kế thí nghiệm đồng ruộng
• 2.3.2. Phương pháp chọn tạo dòng thuần và đánh giá dòng thuần
• 2.3.3. Phương pháp đánh giá khả năng kết hợp
• 2.3.4. Phương pháp khảo sát các tổ hợp lai đỉnh và lai luân phiên
• 2.3.5. Phương pháp chọn lọc dòng bằng chỉ số chọn lọc
• 2.3.6. Phương pháp phân tích đa dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử SSR
• 2.3.7. Phương pháp tách chiết và tinh sạch DNA
• 2.3.8. Phương pháp đánh giá tính thích ứng và ổn định
• 2.3.9. Phương pháp khảo nghiệm
• 2.3.10. Phương pháp thu thập và xử lý số liệu thí nghiệm
• 2.4. Các chỉ tiêu theo dõi trong đánh giá dòng và so sánh các THL
• 2.5. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 2.5.1. Địa điểm nghiên cứu
• 2.5.2. Thời gian nghiên cứu
• 2.6. Sơ đồ quá trình chọn tạo
• 3. CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 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
• 3.1.2. Đánh giá đặc điểm nông sinh học của 53 dòng ngô nghiên cứu
• 3.1.3. Thời gian sinh trưởng của 53 dòng ngô nghiên cứu
• 3.1.4. Đặc điểm hình thái của các dòng ngô nghiên cứu
• 3.1.5. Năng suất của các dòng ngô nghiên cứu
• 3.2. Kết quả chọn lọc dòng chín sớm, có khả năng chịu rét
• 3.2.1. Kết quả chọn lọc dòng chín sớm, có khả năng chịu rét bằng chỉ số chọn lọc
• 3.2.2. Thời gian sinh trưởng của 30 dòng được chọn lọc
• 3.2.3. Đặc điểm hình thái của 30 dòng được chọn lọc
• 3.2.4. Yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của 30 dòng được chọn lọc
• 3.2.5. Khả năng chống chịu của 30 dòng được chọn lọc
• 3.2.6. Khả năng kết hạt của 30 dòng được chọn lọc
• 3.2.7. Kết quả phân tích và đánh giá đa dạng di truyền của 30 dòng chọn lọc
• 3.3. Kết quả đánh giá khả năng kết hợp của các dòng nghiên cứu
• 3.3.1. Kết quả đánh giá khả năng kết hợp chung
• 3.3.2. Kết quả đánh giá khả năng kết hợp riêng
• 3.4. Kết quả chọn lọc tổ hợp lai triển vọng
• 3.4.1. Sinh trưởng và năng suất các tổ hợp lai đỉnh
• 3.4.2. Sinh trưởng và năng suất các tổ hợp lai luân phiên
• 3.4.3. Tuyển chọn các tổ hợp lai triển vọng
• 3.5. Kết quả đánh giá tính ổn định về năng suất của một số tổ hợp lai triển vọng
• 3.5.1. Đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lai triển vọng
• 3.5.2. Đánh giá sự ổn định của các tổ hợp lai triển vọng
• 3.6. Khả năng sinh trưởng, năng suất giống VN158 trong hệ thống khảo nghiệm Quốc gia
• 3.6.1. Thời gian sinh trưởng của VN158
• 3.6.2. Đặc điểm hình thái của VN158
• 3.6.3. Khả năng chống chịu sâu bệnh và tỷ lệ đổ gãy của VN158 trong khảo nghiệm
• 3.6.4. Yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của VN158
• 3.6.5. Năng suất của giống ngô lai VN158 trong khảo nghiệm cơ bản
• 3.6.6. Năng suất của giống ngô lai VN158 trong khảo nghiệm sản xuất
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

I. Giới Thiệu Tổng Quan Nghiên Cứu Giống Ngô Lai Chịu Rét

Ngô (Zea mays L.) là một trong ba cây lương thực quan trọng nhất thế giới, cung cấp lương thực, thức ăn chăn nuôi và nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp. Tại Việt Nam, ngô đứng thứ hai sau lúa về tầm quan trọng, góp phần đảm bảo an ninh lương thực. Sản xuất ngô ở Việt Nam đã có những bước tiến vượt bậc nhờ sử dụng các giống ngô lai và cải tiến kỹ thuật canh tác. Tuy nhiên, năng suất ngô của Việt Nam vẫn còn thấp so với thế giới, và sản lượng chưa đáp ứng đủ nhu cầu trong nước. Việc tăng năng suất và sản lượng ngô nội địa là một thách thức lớn, đặc biệt trong bối cảnh diện tích trồng ngô đang bị thu hẹp. Nghiên cứu và phát triển các giống ngô năng suất cao phù hợp với từng mùa vụ và vùng sinh thái là vô cùng quan trọng, nhằm khai thác tối đa tiềm năng sản xuất.

1.1. Tầm Quan Trọng Của Cây Ngô Trong Nền Kinh Tế Việt Nam

Cây ngô đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế Việt Nam, không chỉ là nguồn lương thực quan trọng mà còn là nguyên liệu đầu vào cho ngành chăn nuôi và công nghiệp chế biến. Ngô giúp đảm bảo an ninh lương thực, cung cấp thức ăn cho gia súc và nguyên liệu cho sản xuất thực phẩm, dược phẩm và năng lượng sinh học. Sự phát triển của ngành trồng ngô góp phần vào tăng trưởng kinh tế nông thôn và tạo việc làm cho người dân. Tuy nhiên, để phát huy tối đa tiềm năng của cây ngô, cần tiếp tục đầu tư vào nghiên cứu và phát triển các giống mới có năng suất cao và khả năng thích ứng tốt với điều kiện khí hậu và thổ nhưỡng của Việt Nam.

1.2. Vai Trò Của Nghiên Cứu Giống Ngô Lai Năng Suất Cao

Nghiên cứu và phát triển các giống ngô lai năng suất cao đóng vai trò then chốt trong việc nâng cao sản lượng và chất lượng ngô ở Việt Nam. Các giống ngô lai có ưu thế vượt trội về năng suất, khả năng chống chịu sâu bệnh và thích ứng với điều kiện môi trường khác nhau. Việc sử dụng các giống ngô lai chất lượng cao giúp tăng hiệu quả sản xuất, giảm chi phí đầu tư và cải thiện thu nhập cho người nông dân. Đồng thời, việc nghiên cứu và phát triển các giống ngô lai còn góp phần vào bảo tồn đa dạng sinh học và nâng cao tính bền vững của hệ thống nông nghiệp.

II. Thách Thức Năng Suất Ngô Vụ Đông ở Đồng Bằng Sông Hồng

Vụ Đông sau hai vụ lúa ở Đồng Bằng Sông Hồng là một vụ đặc thù, mang đến cơ hội tăng diện tích và sản lượng ngô. Tuy nhiên, vụ Đông đối mặt với thách thức lớn từ nhiệt độ giảm sâu, có những đợt rét kéo dài ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự sinh trưởng và phát triển của cây ngô. Để phát triển mạnh vụ ngô vụ đông, cần cơ giới hóa đồng bộ và quan trọng nhất là phải có các giống ngô chịu rét tốt, cho năng suất cao. 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.

2.1. Ảnh Hưởng Của Khí Hậu Lạnh Đến Năng Suất Ngô Vụ Đông

Khí hậu lạnh là một trong những yếu tố chính hạn chế năng suất ngô vụ Đông ở Đồng Bằng Sông Hồng. Nhiệt độ thấp ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và phát triển của cây ngô, làm chậm quá trình nảy mầm, giảm khả năng hấp thụ dinh dưỡng và tăng nguy cơ mắc bệnh. Các đợt rét kéo dài có thể gây chết cây non và ảnh hưởng đến quá trình thụ phấn, dẫn đến giảm năng suất và chất lượng ngô. Để giảm thiểu tác động của khí hậu lạnh, cần lựa chọn các giống ngô chịu rét tốt và áp dụng các biện pháp kỹ thuật canh tác phù hợp.

2.2. Tìm Kiếm Giải Pháp Giống Ngô Chịu Rét Năng Suất Cao Cho Vụ Đông

Việc tìm kiếm và phát triển các giống ngô chịu rét năng suất cao là giải pháp quan trọng để nâng cao hiệu quả sản xuất ngô vụ Đông ở Đồng Bằng Sông Hồng. Các giống ngô chịu rét có khả năng sinh trưởng và phát triển tốt trong điều kiện nhiệt độ thấp, đảm bảo năng suất ổn định và giảm thiểu rủi ro do thời tiết bất lợi. Ngoài ra, cần kết hợp việc sử dụng các giống ngô chịu rét với các biện pháp kỹ thuật canh tác tiên tiến như che phủ đất, bón phân cân đối và phòng trừ sâu bệnh hiệu quả để đạt được năng suất cao nhất.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Chọn Tạo Giống Ngô Lai Chịu Rét

Để giải quyết bài toán về giống ngô chịu rét và năng suất cao, cần áp dụng các phương pháp nghiên cứu chọn tạo giống tiên tiến. Đầu tiên, cần đánh giá đặc tính sinh trưởng, phát triển và nông học của các dòng ngô thuần để chọn ra các dòng chín sớm, chịu rét, năng suất cao và có khả năng kết hợp tốt. Tiếp theo, cần đánh giá đặc điểm nông sinh học, đa dạng di truyền giữa các dòng để tạo ra các tổ hợp lai có khả năng chịu rét và cho năng suất cao. Cuối cùng, cần tuyển chọn và khảo nghiệm các tổ hợp ngô lai triển vọng để phát triển thành giống lai thương phẩm.

3.1. Đánh Giá Đặc Tính Sinh Trưởng Nông Học Dòng Ngô Thuần

Việc đánh giá đặc tính sinh trưởng và nông học của các dòng ngô thuần là bước quan trọng trong quy trình chọn tạo giống ngô. Các đặc tính cần được đánh giá bao gồm thời gian sinh trưởng, chiều cao cây, số lượng lá, kích thước bắp, khả năng chống chịu sâu bệnh và năng suất. Việc thu thập và phân tích dữ liệu về các đặc tính này giúp xác định các dòng ngô thuần có tiềm năng sử dụng trong lai tạo và phát triển các giống ngô mới.

3.2. Phân Tích Đa Dạng Di Truyền Tạo Tổ Hợp Lai Triển Vọng

Phân tích đa dạng di truyền giữa các dòng ngô thuần giúp xác định các dòng có nguồn gen quý hiếm và khả năng kết hợp tốt. Các kỹ thuật phân tử như SSR (Simple Sequence Repeat) được sử dụng để đánh giá sự khác biệt di truyền giữa các dòng. Dựa trên kết quả phân tích đa dạng di truyền, các nhà khoa học có thể tạo ra các tổ hợp lai triển vọng, kết hợp các đặc tính ưu việt của các dòng khác nhau để tạo ra các giống ngô lai có năng suất cao, khả năng chống chịu sâu bệnh tốt và thích ứng với điều kiện môi trường khắc nghiệt.

IV. Ứng Dụng Giống Ngô Lai VN158 Giải Pháp Cho Vụ Đông

Kết quả nghiên cứu đã chọn tạo được tổ hợp ngô lai VN158 (C431 x B67CT) có thời gian sinh trưởng trung bình sớm, chịu rét khá, năng suất cao phù hợp với sản xuất ngô ở các vùng trồng ngô phía Bắc nói chung và Đồng Bằng Sông Hồng nói riêng. VN158 là một giải pháp tiềm năng cho vụ ngô Đông, giúp tăng năng suất và sản lượng ngô trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt.

4.1. Đặc Điểm Nổi Bật Của Giống Ngô Lai VN158 Chịu Rét

Giống ngô lai VN158 có nhiều đặc điểm nổi bật phù hợp với điều kiện sản xuất ngô vụ Đông ở Đồng Bằng Sông Hồng. Thời gian sinh trưởng ngắn giúp VN158 có thể thu hoạch trước khi các đợt rét đậm kéo dài. Khả năng chịu rét tốt giúp cây ngô sinh trưởng và phát triển ổn định trong điều kiện nhiệt độ thấp. Năng suất cao giúp tăng hiệu quả sản xuất và cải thiện thu nhập cho người nông dân. Ngoài ra, VN158 còn có khả năng chống chịu sâu bệnh khá tốt, giảm chi phí đầu tư cho phòng trừ sâu bệnh.

4.2. Khảo Nghiệm Triển Vọng Phát Triển Giống Ngô VN158

Giống ngô lai VN158 đã được khảo nghiệm tại nhiều địa điểm khác nhau ở Đồng Bằng Sông Hồng và cho thấy kết quả khả quan về năng suất và khả năng chống chịu rét. Các kết quả khảo nghiệm cho thấy VN158 có tiềm năng phát triển thành giống ngô thương phẩm phổ biến cho vụ Đông ở khu vực này. Để phát triển giống ngô VN158, cần tiếp tục nghiên cứu và đánh giá các đặc tính của giống, đồng thời xây dựng quy trình canh tác phù hợp để đạt được năng suất cao nhất.

V. Kết Luận Giống Ngô Lai Chịu Rét Tương Lai Ngô Vụ Đông

Nghiên cứu và phát triển các giống ngô lai chịu rét là hướng đi tất yếu để đảm bảo năng suất và sản lượng ngô vụ Đông ở Đồng Bằng Sông Hồng. Giống VN158 là một minh chứng cho tiềm năng của việc chọn tạo giống ngô phù hợp với điều kiện khí hậu khắc nghiệt. Cần tiếp tục đầu tư vào nghiên cứu và phát triển các giống ngô mới, kết hợp với các biện pháp kỹ thuật canh tác tiên tiến để nâng cao hiệu quả sản xuất ngô và đảm bảo an ninh lương thực.

5.1. Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Giống Ngô Chịu Rét Năng Suất

Các hướng nghiên cứu tiếp theo về giống ngô chịu rét năng suất cao cần tập trung vào việc cải thiện khả năng chống chịu sâu bệnh, tăng cường khả năng hấp thụ dinh dưỡng và nâng cao chất lượng hạt. Các kỹ thuật chọn giống tiên tiến như chọn giống bằng chỉ thị phân tử (MAS) và chỉnh sửa gen (CRISPR) có thể được sử dụng để đẩy nhanh quá trình chọn tạo giống và tạo ra các giống ngô vượt trội.

5.2. Chính Sách Hỗ Trợ Phát Triển Giống Ngô Chịu Rét

Để thúc đẩy phát triển giống ngô chịu rét, cần có các chính sách hỗ trợ từ nhà nước và các tổ chức liên quan. Các chính sách này có thể bao gồm hỗ trợ kinh phí cho nghiên cứu và phát triển giống, xây dựng hệ thống khảo nghiệm và kiểm định giống, hỗ trợ người nông dân tiếp cận với các giống mới và công nghệ canh tác tiên tiến. Ngoài ra, cần tăng cường hợp tác quốc tế trong lĩnh vực nghiên cứu và phát triển giống ngô để tiếp thu các tiến bộ khoa học kỹ thuật trên thế giới.