Luận án tiến sĩ về giống ngô lai ngắn ngày chịu hạn cho các tỉnh miền Trung

Luận án tiến sĩ nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày chịu hạn, phục vụ phát triển nông nghiệp bền vững tại các tỉnh miền Trung.

• Tác giả: Lương Thái Hà
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Xuân Thắng
• 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 Ngắn Ngày Chịu Hạn Cho Miền Trung
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC
• 1.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và trong nước
• 1.1.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới
• 1.1.2. Tình hình sản xuất ngô trong nước
• 1.1.3. Tình hình sản xuất ngô của các tỉnh miền Trung
• 1.1.3.1. Vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên và xã hội
• 1.1.3.2. Cơ cấu thời vụ và nhu cầu giống ngô ngắn ngày, chịu hạn ở các tỉnh miền Trung
• 1.2. Kết quả nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày trên thế giới và Việt Nam
• 1.2.1. Kết quả nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày trên thế giới
• 1.2.2. Kết quả nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày ở Việt Nam
• 1.3. Kết quả nghiên cứu về phân nhóm thời gian sinh trưởng ở cây ngô
• 1.4. Ảnh hưởng của hạn đến sản xuất và kết quả nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai chịu hạn trên thế giới và ở Việt Nam
• 1.4.1. Ảnh hưởng của hạn đến sinh trưởng phát triển cây ngô
• 1.4.2. Ảnh hưởng của hạn đối với sản xuất ngô trên thế giới và Việt Nam
• 1.4.3. Kết quả nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai chịu hạn trên thế giới
• 1.4.4. Kết quả nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai chịu hạn ở Việt Nam
• 1.5. Dòng thuần và phương pháp đánh giá khả năng kết hợp
• 1.5.1. Khái niệm dòng thuần và phát triển dòng thuần
• 1.5.2. Phương pháp đánh giá khả năng kết hợp
• 1.5.2.1. Khái niệm về khả năng kết hợp
• 1.5.2.2. Lai thử và chọn cây thử
• 1.5.2.3. Đánh giá khả năng kết hợp bằng phương pháp lai đỉnh (Topcross)
• 1.5.2.4. Đánh giá khả năng kết hợp bằng phương pháp lai luân phiên (Diallel cross)
• 1.6. Ứng dụng chỉ thị phân tử trong đánh giá đa dạng di truyền và dự đoán nhóm ưu thế lai ở ngô
• 1.7. Nhận xét rút ra từ tổng quan
• 2. CHƯƠNG II: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Vật liệu nghiên cứu
• 2.2. Nội dung nghiên cứu
• 2.3. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Đánh giá đặc điểm nông sinh học và khả năng chịu hạn của các dòng ngô
• 2.4.1.1. Phương pháp đánh giá đặc điểm nông sinh học của các dòng ngô
• 2.4.1.2. Phương pháp đánh giá khả năng chịu hạn của các dòng ngô
• 2.4.2. Phân tích đa dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử SSR và đánh giá khả năng kết hợp của các dòng ngô
• 2.4.2.1. Phương pháp đánh giá đa dạng di truyền của các dòng nghiên cứu
• 2.4.2.2. Phương pháp đánh giá ưu thế lai và khả năng kết hợp của các dòng ngô theo Omarov (1975)
• 2.4.3. Chọn lọc các tổ hợp lai ngắn ngày, chịu hạn cho các tỉnh miền Trung
• 2.4.3.1. Đánh giá đặc điểm nông sinh học, năng suất và khả năng chịu hạn của các tổ hợp lai trong thí nghiệm có tưới và không tưới
• 2.4.3.2. Phương pháp so sánh đánh giá tổ hợp lai
• 2.4.3.3. Đánh giá tính thích ứng và khả năng ổn định của các tổ hợp ngô lai ngắn ngày, chịu hạn triển vọng cho các tỉnh miền Trung
• 3. CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Đánh giá đặc điểm nông sinh học và khả năng chịu hạn của các dòng ngô
• 3.1.1. Đánh giá đặc điểm nông sinh học của các dòng ngô
• 3.1.2. Thời gian sinh trưởng và đặc điểm hình thái của các dòng ngô
• 3.1.3. Khả năng chống chịu của các dòng ngô
• 3.1.4. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất hạt của các dòng ngô
• 3.1.5. Đánh giá khả năng chịu hạn của các dòng ngô trong điều kiện gây hạn nhân tạo
• 3.1.6. Đánh giá khả năng giữ nước và khả năng phục hồi của các dòng ngô ở giai đoạn cây con
• 3.1.7. Đánh giá một số chỉ tiêu chịu hạn của các dòng ngô ở giai đoạn cây con trong điều kiện gây hạn nhân tạo
• 3.1.8. Đánh giá khả năng chịu hạn của các dòng ngô ở các giai đoạn sinh trưởng khác nhau trong điều kiện nhà lưới có mái che
• 3.2. Phân tích đa dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử SSR và đánh giá khả năng kết hợp của các dòng ngô
• 3.2.1. Phân tích đa dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử SSR của các dòng ngô
• 3.2.2. Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng ngô
• 3.2.3. Đánh giá ưu thế lai và khả năng kết hợp chung bằng phương pháp lai đỉnh của các dòng ngô
• 3.2.4. Đánh giá khả năng kết hợp bằng phương pháp lai luân phiên của các dòng ngô
• 3.3. Chọn lọc các tổ hợp lai ngắn ngày và chịu hạn cho miền Trung
• 3.3.1. Đánh giá đặc điểm nông sinh học, năng suất và khả năng chịu hạn của các tổ hợp lai trong thí nghiệm có tưới và không tưới
• 3.3.2. Thời gian sinh trưởng qua các giai đoạn của các tổ hợp lai
• 3.3.3. Kết quả theo dõi một số đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lai
• 3.3.4. So sánh đánh giá tổ hợp lai đỉnh triển vọng và tổ hợp lai luân phiên tại Nghệ An và Bình Định
• 3.3.4.1. So sánh đánh giá tổ hợp lai đỉnh triển vọng và tổ hợp lai luân phiên tại Nghệ An
• 3.3.4.2. So sánh đánh giá tổ hợp lai đỉnh triển vọng và tổ hợp lai luân phiên tại Bình Định
• 3.3.5. Đánh giá tính thích ứng và khả năng ổn định của các tổ hợp ngô lai ngắn ngày, chịu hạn triển vọng cho các tỉnh miền Trung
• KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về giống ngô lai ngắn ngày chịu hạn

Giống ngô lai ngắn ngày chịu hạn là một trong những giải pháp quan trọng nhằm nâng cao năng suất và sản lượng ngô trong điều kiện khí hậu khắc nghiệt của miền Trung. Giống ngô lai này không chỉ giúp nông dân giảm thiểu rủi ro do hạn hán mà còn tối ưu hóa hiệu quả sử dụng đất. Theo nghiên cứu, cây ngô có khả năng thích nghi tốt với nhiều điều kiện khí hậu khác nhau, tuy nhiên, việc phát triển các giống ngô ngắn ngày, chịu hạn là cần thiết để đáp ứng nhu cầu sản xuất trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Việc chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày, chịu hạn sẽ giúp nông dân miền Trung có thêm lựa chọn trong sản xuất nông nghiệp, từ đó nâng cao thu nhập và cải thiện đời sống.

1.1. Tính cấp thiết của nghiên cứu

Nhu cầu sản xuất ngô tại miền Trung ngày càng tăng do sự phát triển của ngành nông nghiệp và nhu cầu tiêu thụ thực phẩm. Tuy nhiên, sản lượng ngô hiện tại chưa đáp ứng đủ nhu cầu, đặc biệt trong bối cảnh hạn hán ngày càng gia tăng. Việc nghiên cứu và phát triển giống ngô lai ngắn ngày chịu hạn không chỉ giúp tăng năng suất mà còn giảm thiểu thiệt hại do thời tiết khắc nghiệt. Theo số liệu thống kê, khoảng 80% diện tích sản xuất ngô tại miền Trung phụ thuộc vào nước trời, điều này làm cho việc phát triển giống ngô chịu hạn trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết.

II. Phương pháp nghiên cứu và đánh giá giống ngô

Nghiên cứu giống ngô lai ngắn ngày chịu hạn được thực hiện thông qua các phương pháp chọn lọc và đánh giá đa dạng di truyền. Các dòng ngô được chọn lọc dựa trên khả năng chịu hạn, thời gian sinh trưởng và năng suất. Phương pháp đánh giá khả năng kết hợp được áp dụng để xác định các tổ hợp lai có tiềm năng cao. Việc sử dụng chỉ thị phân tử trong phân tích đa dạng di truyền giúp xác định các dòng ngô có đặc điểm nông sinh học tốt, từ đó tạo ra các giống ngô lai có khả năng chịu hạn và năng suất cao. Kết quả nghiên cứu cho thấy, các dòng ngô ngắn ngày có khả năng chịu hạn tốt đã được xác định và đưa vào quy trình chọn tạo giống.

2.1. Đánh giá khả năng chịu hạn

Khả năng chịu hạn của các dòng ngô được đánh giá thông qua các thí nghiệm trong điều kiện gây hạn nhân tạo. Các chỉ tiêu như khả năng giữ nước, khả năng phục hồi sau hạn hán và năng suất hạt được ghi nhận. Kết quả cho thấy, một số dòng ngô có khả năng chịu hạn tốt, cho năng suất cao trong điều kiện khô hạn. Điều này chứng tỏ rằng việc chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày chịu hạn là một hướng đi đúng đắn trong việc phát triển nông nghiệp bền vững tại miền Trung.

III. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng giống ngô lai ngắn ngày chịu hạn có thể đạt năng suất cao và khả năng chống chịu tốt trong điều kiện khắc nghiệt. Giống ngô VS6939, phát triển từ tổ hợp lai A17xT693, đã được công nhận và đưa vào sản xuất thử nghiệm tại các tỉnh miền Trung. Việc phát triển giống ngô này không chỉ giúp nâng cao năng suất mà còn góp phần vào việc giảm thiểu rủi ro cho nông dân trong sản xuất nông nghiệp. Các tổ hợp lai ngắn ngày, chịu hạn đã được khảo nghiệm và cho kết quả khả quan, mở ra cơ hội mới cho nông dân trong việc cải thiện thu nhập và phát triển bền vững.

3.1. Ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp

Việc đưa giống ngô lai ngắn ngày chịu hạn vào sản xuất thực tiễn sẽ giúp nông dân miền Trung có thêm lựa chọn trong canh tác. Giống ngô này không chỉ giúp tăng năng suất mà còn giảm thiểu thiệt hại do hạn hán. Các tổ hợp lai đã được thử nghiệm cho thấy khả năng thích ứng tốt với điều kiện khí hậu miền Trung, từ đó góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp. Sự phát triển của giống ngô này sẽ là một bước tiến quan trọng trong việc đảm bảo an ninh lương thực và phát triển kinh tế nông thôn.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Cây ngô (Zea mays L.) là cây ngũ cốc quan trọng trên thế giới, giữ vai trò cung cấp lương thực cho con người, thức ăn cho chăn nuôi, nguyên liệu cho công nghiệp dược phẩm và năng lượng sinh học. Trên phạm vi toàn cầu, niên vụ 2021/2022 ghi nhận diện tích ngô đạt 207,25 triệu ha, năng suất trung bình 5,87 tấn/ha. Tại Việt Nam, ngô là cây lương thực đứng thứ hai sau lúa nước và là cây màu chủ lực tại nhiều vùng sinh thái. Theo niên giám thống kê năm 2021, diện tích gieo trồng ngô cả nước đạt 902,8 nghìn ha, năng suất đạt 49,3 tạ/ha và sản lượng đạt 4.446,4 nghìn tấn. Tuy nhiên, sản lượng nội địa không đáp ứng đủ nhu cầu chế biến thức ăn chăn nuôi. Năm 2022, Việt Nam phải nhập khẩu trên 9,57 triệu tấn ngô với kim ngạch gần 3,33 tỷ USD.

Khoảng trống nghiên cứu và yêu cầu thực tiễn xuất phát từ điều kiện canh tác tại khu vực Bắc Trung Bộ và Duyên hải Nam Trung Bộ. Đây là vùng có điều kiện sinh thái khắc nghiệt với diện tích trồng ngô khoảng 175,9 nghìn ha, sản lượng đạt 856,9 nghìn tấn và năng suất bình quân 48,7 tạ/ha. Khoảng 80% diện tích ngô tại đây phụ thuộc vào nước trời, thường xuyên đối mặt với hạn hán, nắng nóng gay gắt, gió Tây Nam khô nóng hoặc mưa lũ bất thường cuối vụ. Trong khi đó, bộ giống ngô thương phẩm đang lưu hành tại các tỉnh miền Trung chủ yếu thuộc nhóm trung ngày và dài ngày. Việc sử dụng các giống dài ngày khiến thời kỳ trỗ cờ, tung phấn - phun râu dễ gặp thời tiết bất lợi, làm giảm tỷ lệ kết hạt, không đáp ứng được yêu cầu tăng vụ (như vụ Thu Đông ở Bắc Trung Bộ hoặc vụ Xuân Hè tại Duyên hải Nam Trung Bộ) và tiềm ẩn nguy cơ mất trắng khi lũ lụt đến sớm. Do đó, việc nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày, có khả năng chịu hạn và cho năng suất cao là khoảng trống khoa học cần giải quyết nhằm phục vụ cơ cấu luân canh, né tránh thiên tai tại miền Trung.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án được xác định cụ thể gồm hai nội dung:

1. Đánh giá và chọn lọc được các dòng ngô thuần có thời gian sinh trưởng ngắn, khả năng chịu hạn khá, khả năng kết hợp cao phục vụ công tác chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày và chịu hạn.
2. Chọn tạo được 01 giống ngô lai ngắn ngày, có khả năng chịu hạn khá, năng suất cao, chống chịu một số sâu bệnh hại chính thích ứng cho các tỉnh miền Trung.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Đánh giá 30 dòng ngô tự phối (kí hiệu từ A1 đến A30) được tạo ra bằng phương pháp tự phối kết hợp full-sib từ nguồn vật liệu của Viện Nghiên cứu Ngô và một số giống ngô lai thương mại (P4199, CP989, B9698, CP999, QT331, P3012). Các giống đối chứng sử dụng trong khảo nghiệm gồm các giống ngô lai thương phẩm ngắn ngày, chịu hạn khá đang phổ biến tại miền Trung và mạng lưới khảo nghiệm quốc gia: LVN885, NK67 và PC333.
• Phạm vi không gian: Thí nghiệm tạo dòng, đánh giá hình thái, khả năng chịu hạn của dòng, khả năng kết hợp và phân tích đa dạng di truyền SSR được tiến hành tại Khu thí nghiệm Viện Nghiên cứu Ngô (thị trấn Phùng, huyện Đan Phượng, Hà Nội). Các thí nghiệm so sánh, đánh giá khả năng chịu hạn và khảo nghiệm tính thích ứng của các tổ hợp lai triển vọng được triển khai tại 2 tỉnh miền Trung đại diện là Nghệ An (Bắc Trung Bộ) và Bình Định (Duyên hải Nam Trung Bộ).
• Phạm vi thời gian: Các vụ nghiên cứu được thực hiện liên tục trong giai đoạn từ năm 2015 đến năm 2017 (gồm vụ Xuân và vụ Đông các năm 2015, 2016, 2017).

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án đã tổng quan hệ thống tư liệu nghiên cứu về chọn tạo ngô chín sớm và ngô chịu hạn trên thế giới và tại Việt Nam:

Về nghiên cứu giống ngô ngắn ngày:

• Trên thế giới, các tác giả nhấn mạnh vai trò né hạn của giống chín sớm. Oluwaranti và cộng sự (2015) xác định nhiệt độ, thời gian chiếu sáng và tích nhiệt là các yếu tố khí hậu chi phối quá trình tung phấn, phun râu của ngô. Agrawal và cộng sự (1990) chứng minh các quần thể gốc cải tạo duy trì biến động di truyền là nguồn quỹ gen hữu hiệu để rút dòng ngắn ngày. Has (2012) khi đánh giá nguồn gen "Turda" khẳng định tầm quan trọng của nguồn gen chín sớm trong chọn tạo dòng tự phối thích nghi với vùng lạnh. Al-Baidhani và cộng sự (2022) kết luận tác động di truyền cộng gộp và không cộng gộp cùng kiểm soát tính trạng trỗ cờ, chín sinh lý và năng suất. Moosavi và cộng sự (2018) phân lập ba nhóm mô hình di truyền trong điều kiện ẩm độ thấp, trong đó hiệu ứng trội và át chế gen đóng vai trò chính điều khiển thời gian chín sinh lý và chiều cao cây. Amzeri và cộng sự (2019) qua thí nghiệm với các dòng bố mẹ UTM xác định thời gian trỗ cờ, chín sinh lý chịu ảnh hưởng bởi tác động gen cộng và gen trội. Pandit và cộng sự (2019) nghiên cứu các thế hệ F1, F2, BC1, BC2 từ các tổ hợp lai CM-500 x HKI-335 và BAUIM-2 x HKI-577, khẳng định vai trò vượt trội của hoạt động gen trội và tương tác át chế đối với tính trạng ngày phun râu và ngày chín sinh lý.
• Tại Việt Nam, Viện Nghiên cứu Ngô đã phát triển thành công nhiều giống ngô lai quy ước từ năm 1990 đến 2005; trong đó LVN1, LVN2 là giống chín sớm (75 - 80 ngày), LVN6, LVN11, LVN12, LVN20 thuộc nhóm trung ngày (90 ngày) và LVN10, LVN5, LVN19 thuộc nhóm chín muộn (100 - 110 ngày). Bùi Mạnh Cường và cộng sự (2009) chọn tạo giống ngô lai chín sớm LVN885 từ hai giống CP999 và Cargil777. Nguyễn Thị Lưu (1999) ghi nhận các tổ hợp lai có thời gian sinh trưởng chín sớm hơn trung bình bố mẹ từ 7 đến 10 ngày. Mai Xuân Triệu (1998) khẳng định ưu thế lai về tính chín sớm biểu hiện mạnh nhất ở tổ hợp lai đơn, sớm hơn bố mẹ từ 2 đến 4 ngày và cho năng suất vượt trội. Nguyễn Thị Nhài (2012) đánh giá 8 dòng thuần ngô nếp, xác định các tổ hợp lai luân phiên có thời gian sinh trưởng ngắn hơn bố mẹ 3 - 6 ngày, ưu thế lai thực về năng suất đạt 105,7 - 229,1%. Nguyễn Tiến Trường (2017) chỉ ra xác suất thu được dòng ngắn ngày từ nguồn giống địa phương và Trung Quốc cao hơn giống thương mại, nhưng khả năng kết hợp chung về năng suất hạt của dòng từ giống lai thương mại lại cao hơn.

Về nghiên cứu khả năng chịu hạn:

• Trên thế giới, hạn hán làm giảm 15 - 20% sản lượng ngô toàn cầu hàng năm (Hussain và cộng sự, 2019). Ribaut và Ragot (2007) ứng dụng chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (MABC) chuyển 5 locus tính trạng số lượng (QTL) liên quan đến năng suất hạt và rút ngắn khoảng cách tung phấn - phun râu (ASI) vào dòng ngô mẫn cảm hạn. Farhad và cộng sự (2011) đánh giá các giống lai thương mại trong điều kiện hạn chậu vại (ẩm độ 75% và 100%), ghi nhận giống Monsanto 919 duy trì chiều cao và thế nước tốt nhất. Akaogu và cộng sự (2017) khảo sát 120 giống lai đơn tại Nigeria, chọn ra tổ hợp TZEEI 102 x TZEEI 95 vượt đối chứng 43 - 70% năng suất trong điều kiện hạn. Nelimor và cộng sự (2019, 2020) sàng lọc các giống ngô địa phương Tây Phi, xác định các mẫu giống TZm-1162, TZm-1167, TZm-1472 thích ứng đồng thời với hạn và nóng. Iqbal và cộng sự (2021) đánh giá 370 nguồn gen ngô, tuyển chọn được hai dòng 249 và 252 có năng suất ổn định trong môi trường hạn. CIMMYT (2021) sàng lọc 600 giống địa phương, phát hiện 52 quần thể ngô có tính chịu hạn cao. Sang và cộng sự (2022) đánh giá 737 tổ hợp lai từ 41 dòng thuần, chỉ ra vai trò của tác động di truyền không cộng gộp kiểm soát tính trạng năng suất trong điều kiện hạn, đồng thời nhấn mạnh ít nhất một dòng bố mẹ phải có khả năng chịu hạn và khả năng kết hợp chung cao.
• Tại Việt Nam, Viện Nghiên cứu Ngô (2011 - 2015) chọn lọc các dòng chịu hạn và phèn mặn như 103/, LS6/Msto, LS5/NK43, tạo ra các giống khảo nghiệm VS36, H119, VS71. Dương Gia Định và cộng sự (2017) xác định chỉ số chịu hạn giai đoạn cây con của giống DK9901 đạt mức cao nhất (14.247,7). Đoàn Thị Bích Thảo và cộng sự (2019) chứng minh dòng ngô mang gen ZmDREB2A có tỷ lệ sống cao gấp 2,5 lần, rễ dài hơn 21 - 28% và hàm lượng proline tăng 2,5 - 4,5 lần so với đối chứng không chuyển gen dưới điều kiện hạn. Bùi Văn Hiệu và cộng sự (2021) đánh giá 30 dòng ngô thuần, chọn ra 12 dòng chịu hạn tốt (trong đó dòng H29 có khoảng cách ASI ngắn nhất và giảm năng suất ít nhất). Phan Công Kiên và cộng sự (2019) xác định giống ngô sinh khối SSC150354 có chỉ số chịu hạn cao nhất trong nhà lưới (37.439,2) và ngoài đồng (2,02). Phạm Duy Đức và cộng sự (2018) nghiên cứu các dòng mang gen chịu hạn modiCspB.

Vị trí của luận án: Luận án kế thừa các phương pháp chọn giống truyền thống kết hợp công nghệ sinh học hiện đại (chỉ thị SSR). Khác với các công trình trước đây chỉ đánh giá đơn lẻ từng tính trạng hoặc nghiên cứu trên các vùng sinh thái miền Bắc hay Tây Nguyên, luận án giải quyết trọn vẹn chuỗi nghiên cứu: từ đánh giá kiểu hình tập đoàn dòng thuần, sàng lọc khả năng chịu hạn nhân tạo ở các giai đoạn xung yếu, phân nhóm di truyền phân tử, đánh giá khả năng kết hợp, đến khảo nghiệm đồng ruộng thực tế tại vùng hạn Bắc Trung Bộ và Duyên hải Nam Trung Bộ để chọn tạo giống ngô lai thương phẩm ngắn ngày, chịu hạn thích ứng trực tiếp cho miền Trung.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên nền tảng lý thuyết di truyền số lượng, học thuyết về ưu thế lai (heterosis) và cơ chế sinh lý thích ứng của thực vật đối với stress phi sinh học:

• Khung phân tích khả năng kết hợp: Phân tích khả năng kết hợp chung (GCA - phản ánh giá trị hiệu ứng cộng gộp của gen) và khả năng kết hợp riêng (SCA - phản ánh hiệu ứng không cộng gộp, bao gồm tính trội và tương tác át chế gen).
• Cơ chế chống chịu mất nước ở ngô: Dựa trên các chỉ số hình thái - sinh lý tương quan thuận với năng suất dưới điều kiện hạn: khoảng cách tung phấn - phun râu ngắn (ASI), độ cuốn lá thấp, mức độ duy trì diện tích lá xanh (chậm tàn lá), khả năng phục hồi sau hạn ở giai đoạn cây con và khả năng duy trì các yếu tố cấu thành năng suất (chiều dài bắp, đường kính bắp, số hàng hạt, số hạt/hàng, khối lượng 1000 hạt - P1000).
• Cơ sở di truyền học phân tử: Đánh giá sự đa dạng và khoảng cách di truyền thông qua đa hình chiều dài các đoạn lặp lại chuỗi đơn (SSR - Simple Sequence Repeats), từ đó xác định nhóm ưu thế lai.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm bao gồm:

1. Đánh giá đặc điểm nông sinh học và khả năng chịu hạn của 30 dòng ngô thuần (A1 - A30):

• Khảo sát đặc điểm sinh trưởng phát triển, hình thái cây, khả năng chống chịu sâu bệnh hại chính trong điều kiện đồng ruộng vụ Xuân và Đông 2015 tại Đan Phượng.
• Đánh giá khả năng chịu hạn giai đoạn cây con bằng phương pháp gây hạn nhân tạo: ngưng tưới nước trong điều kiện chậu vại/nhà lưới, theo dõi khả năng giữ nước của mô bào lá, tốc độ cuốn lá, khả năng phục hồi sau khi tưới nước trở lại và các chỉ số sinh lý chịu hạn.
• Đánh giá khả năng chịu hạn ở các giai đoạn sinh trưởng khác nhau (giai đoạn cây con, trỗ cờ - phun râu, làm hạt) trong nhà lưới có mái che di động tại Đan Phượng. Đo đạc độ cuốn lá, độ tàn lá, mức độ suy giảm chiều dài bắp, đường kính bắp, số hàng hạt, số hạt/hàng, P1000 hạt và năng suất cá thể.

2. Phân tích đa dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử SSR:

• Tách chiết DNA tổng số của 30 dòng ngô thuần theo quy trình chuẩn.
• Sử dụng 23 cặp mồi SSR đặc hiệu (trong đó có các mồi tiêu biểu như bnlg1520, umc1327). Điện di sản phẩm PCR trên gel agarose/polyacrylamide để phát hiện đa hình.
• Xác định số allele trên mỗi locus, tính toán hệ số đa hình thông tin (Polymorphism Information Content - PIC), xác định hệ số tương đồng di truyền và thiết lập sơ đồ hình cây (dendrogram) phân nhóm di truyền các dòng nghiên cứu.

3. Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng ngô:

• Phương pháp lai đỉnh (Topcross): Sử dụng 12 dòng ngô triển vọng lai với 2 cây thử có nền di truyền khác nhau nhằm đánh giá nhanh khả năng kết hợp chung (GCA) và ưu thế lai (ƯTL) về tính trạng năng suất và thời gian sinh trưởng trong vụ Xuân 2016 tại Đan Phượng theo phương pháp của Omarov (1975).
• Phương pháp lai luân phiên (Diallel cross): Đánh giá các dòng ưu tú nhằm ước tính giá trị KNKH chung ($g_i$), KNKH riêng ($s_{ij}$) và phương sai KNKH riêng ($\sigma^2_{sij}$) đối với tính trạng năng suất và thời gian sinh trưởng trong vụ Xuân 2017 tại Đan Phượng theo mô hình phân tích di truyền Griffing.

4. Khảo nghiệm, so sánh và đánh giá tính ổn định của các tổ hợp lai:

• Thí nghiệm so sánh tổ hợp lai trong điều kiện có tưới và không tưới (gây hạn nhân tạo ngoài đồng) vụ Đông 2017 tại Đan Phượng để đánh giá độ biến thiên kiểu hình, tỷ lệ cuốn lá, tàn lá và độ giảm năng suất.
• Khảo nghiệm đồng ruộng so sánh các tổ hợp lai đỉnh triển vọng và tổ hợp lai luân phiên với các giống đối chứng (LVN885, NK67, PC333) tại hai điểm sinh thái miền Trung: Nghệ An và Bình Định trong vụ Xuân và vụ Đông năm 2017.
• Đánh giá tính thích ứng và độ ổn định của các tổ hợp lai theo mô hình hồi quy tuyến tính (ước lượng hệ số hồi quy $b_i$ và độ lệch phương sai hồi quy $S^2_{di}$ theo Eberhart và Russell).

5. Nguồn tư liệu và công cụ xử lý số liệu:

• Dữ liệu thu thập từ các thí nghiệm đồng ruộng bố trí theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD) có 3 lần nhắc lại.
• Xử lý thống kê sinh học, phân tích phương sai (ANOVA), kiểm định sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa (LSD) ở mức xác suất $P < 0,05$ và hệ số biến động (CV%) bằng phần mềm chuyên dụng IRRISTAT.

Nội dung chính theo từng chương

Chương I. Tổng quan tài liệu và cơ sở khoa học

Chương này tập trung tổng kết các tư liệu lý thuyết và số liệu thực trạng sản xuất, làm cơ sở khoa học định hướng cho việc chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày chịu hạn:

• Thực trạng sản xuất ngô toàn cầu và trong nước: Phân tích số liệu FAOSTAT (2023) cho thấy diện tích ngô thế giới năm 2021 đạt 205,87 triệu ha, năng suất 5,87 tấn/ha, sản lượng 1210,24 triệu tấn; Mỹ dẫn đầu về năng suất (11,11 tấn/ha) và sản lượng (383,94 triệu tấn). Tại Việt Nam, diện tích gieo trồng có xu hướng giảm từ 1.125,7 nghìn ha (năm 2010) xuống còn 902,8 nghìn ha (năm 2021), tuy năng suất tăng lên 49,3 tạ/ha nhưng tổng sản lượng vẫn dao động quanh mức 4,4 - 5,3 triệu tấn, đòi hỏi phải thâm canh tăng vụ.
• Tình hình sản xuất tại miền Trung: Diện tích ngô khu vực Bắc Trung Bộ và Duyên hải miền Trung suy giảm từ 213,2 nghìn ha (năm 2010) xuống còn 173,1 nghìn ha (năm 2020), năng suất bình quân năm 2020 đạt 48,3 tạ/ha. Tác giả phân tích đặc điểm địa hình hẹp, dốc, khí hậu chịu ảnh hưởng của bão lũ, gió Tây Nam khô nóng và hạn hán kéo dài (đặc biệt tại Ninh Thuận, Bình Thuận có 1.306 ha đất nông nghiệp bị khô hạn nặng).
• Tiêu chuẩn phân nhóm thời gian sinh trưởng: Trình bày thang phân nhóm 9 cấp của FAO (Derieux, 1988), phân loại theo hình thái cây (Đinh Thế Lộc và cs, 1997) và quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 01-56: 2011/BNNPTNT:

Vùng sinh thái	Nhóm chín sớm	Nhóm chín trung bình	Nhóm chín muộn
Phía Bắc (vụ Xuân)	Dưới 105 ngày	105 – 120 ngày	Trên 120 ngày
Tây Nguyên (vụ 1)	Dưới 95 ngày	95 – 110 ngày	Trên 110 ngày
Duyên hải miền Trung và Nam Bộ (vụ 1)	Dưới 90 ngày	90 – 100 ngày	Trên 100 ngày

• Phân tích rủi ro hạn hán tại 8 vùng ngô Việt Nam: Tổng kết ma trận ảnh hưởng của hạn ở các thời kỳ sinh trưởng từ Đông Bắc, Tây Bắc, Đồng bằng sông Hồng, Bắc Trung Bộ đến Duyên hải Nam Trung Bộ; nhấn mạnh vùng Bắc Trung Bộ bị hạn và nóng nghiêm trọng trong vụ Xuân (tháng 1 - 2) và hạn cuối vụ Đông; vùng Duyên hải Nam Trung Bộ chịu hạn nặng trong cả vụ Đông Xuân (tháng 11 - 12) ở cả ba giai đoạn: cây con, trước/trong khi thụ phấn và sau thụ phấn.
• Cơ chế tác động của hạn: Hạn làm chậm phun râu, kéo dài khoảng cách ASI, làm tổn thương màng tế bào, giảm tốc độ quang hợp do đóng khí khổng, ức chế tổng hợp carbohydrate, gây thoái hóa bắp non và làm giảm năng suất hạt từ 63% đến 85%.

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

Chương này trình bày chi tiết toàn bộ quy trình bố trí thí nghiệm, hệ thống vật liệu và công cụ thống kê di truyền:

• Vật liệu nghiên cứu: 30 dòng ngô tự phối (A1 - A30) có nguồn gốc vật liệu rút từ Viện Nghiên cứu Ngô kết hợp các giống lai thương mại (P4199, CP989, B9698, CP999, QT331, P3012); 2 cây thử có nguồn gốc di truyền khác biệt phục vụ lai đỉnh; các giống ngô lai đối chứng ngắn ngày gồm LVN885, NK67 và PC333.
• Bố trí thí nghiệm đánh giá đặc điểm nông sinh học và hạn: Khảo nghiệm tập đoàn 30 dòng tại Đan Phượng trong 2 vụ (Xuân 2015 và Đông 2015). Đánh giá tính chịu hạn nhân tạo ở giai đoạn cây con trong chậu vại (đo khả năng giữ nước của lá cắt rời, tỷ lệ héo, tốc độ hồi phục sau tưới) và trong nhà lưới có mái che di động ở các giai đoạn xung yếu (cây con, trỗ cờ - phun râu, vào chắc hạt).
• Phương pháp sinh học phân tử SSR: Sử dụng 23 cặp mồi SSR để khuếch đại DNA của 30 dòng ngô thuần, chạy điện di phân tích băng DNA, tính toán hệ số đa hình thông tin PIC, ma trận khoảng cách di truyền và phân nhóm dendrogram.
• Phương pháp đánh giá khả năng kết hợp: Thực hiện phép lai đỉnh (Topcross) giữa 12 dòng triển vọng với 2 cây thử trong vụ Xuân 2016; thực hiện phép lai luân phiên (Diallel cross) không kể lai thuận nghịch theo phương pháp của Griffing và Omarov (1975) trong vụ Xuân 2017 nhằm xác định hiệu ứng KNKH chung ($g_i$) và riêng ($s_{ij}$).
• Phương pháp khảo nghiệm và đánh giá thích ứng: Khảo nghiệm so sánh các tổ hợp lai triển vọng trong điều kiện tưới bình thường và gây hạn nhân tạo ngoài đồng vụ Đông 2017 tại Đan Phượng. Khảo nghiệm đồng ruộng sinh thái tại Nghệ An và Bình Định trong vụ Xuân và Đông 2017. Xử lý số liệu theo mô hình hồi quy tuyến tính của Eberhart và Russell để xác định hệ số thích ứng ($b_i$) và phương sai độ lệch ($S^2_{di}$) nhằm chọn tổ hợp lai vừa có năng suất cao vừa ổn định.

Chương III. Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Nội dung chương III phản ánh toàn diện các số liệu thu được qua từng công đoạn nghiên cứu thực nghiệm:

• Đánh giá đặc điểm nông sinh học 30 dòng ngô thuần: Xác định thời gian sinh trưởng của các dòng qua 2 vụ tại Đan Phượng. Đa số các dòng thể hiện tính trạng hình thái tốt, khả năng chống chịu sâu đục thân, bệnh đốm lá lớn và bệnh gỉ sắt ở mức điểm 1 - 2. Đánh giá các yếu tố cấu thành năng suất cho thấy các dòng có sự biến động rõ rệt về chiều dài bắp, đường kính bắp, số hàng hạt/bắp và năng suất cá thể.
• Đánh giá khả năng chịu hạn của các dòng ngô: Trong điều kiện gây hạn nhân tạo giai đoạn cây con, các dòng thể hiện sự phân hóa rõ rệt về khả năng giữ nước, tốc độ cuốn lá và tỷ lệ hồi phục sau khi tái cấp nước. Khi gây hạn ở các thời kỳ sinh trưởng khác nhau trong nhà lưới có mái che, hạn tại thời kỳ trỗ cờ - phun râu gây suy giảm năng suất cá thể nghiêm trọng nhất (do kéo dài khoảng cách ASI, làm giảm số hạt/hàng và P1000). Luận án xác định được các chỉ số chịu hạn định lượng, từ đó chọn ra các dòng có độ cuốn lá thấp, độ tàn lá chậm và năng suất ít suy giảm nhất dưới điều kiện hạn.
• Đa dạng di truyền phân tử qua 23 locus SSR: Phân tích điện di sản phẩm PCR với các mồi đặc hiệu (như bnlg1520, umc1327) xác định số allele dao động tùy locus, hệ số PIC thể hiện mức độ đa hình di truyền cao giữa 30 dòng ngô nghiên cứu. Ma trận hệ số tương đồng di truyền làm cơ sở xây dựng sơ đồ hình cây, phân lập 30 dòng thành các nhóm ưu thế lai rõ rệt, hỗ trợ định hướng các cặp lai chéo bổ trợ gen.
• Khả năng kết hợp của các dòng:
  • Kết quả lai đỉnh năm 2016 tại Đan Phượng xác định thời gian sinh trưởng, đặc điểm hình thái và ưu thế lai năng suất của các tổ hợp lai đỉnh, chọn ra 12 dòng có giá trị KNKH chung cao về năng suất hạt.
  • Kết quả lai luân phiên vụ Xuân 2017 tại Đan Phượng đã xác định chính xác giá trị KNKH chung ($g_i$), KNKH riêng ($s_{ij}$) và phương sai KNKH riêng ($\sigma^2_{sij}$) đối với tính trạng năng suất hạt và thời gian sinh trưởng. Trên cơ sở đó, luận án chọn lọc được 7 dòng thuần ưu tú nhất kết hợp hài hòa cả 3 tiêu chí: ngắn ngày, chịu hạn tốt và có khả năng kết hợp cao, gồm các dòng: A2, A6, A13, A17, A19, A24, A26.
• Đánh giá tổ hợp lai trong điều kiện có tưới và không tưới: Thí nghiệm vụ Đông 2017 tại Đan Phượng chỉ ra các tổ hợp lai triển vọng có độ cuốn lá thấp, duy trì màu xanh của lá tốt hơn đối chứng, năng suất trong điều kiện không tưới giảm ít hơn đáng kể so với giống đối chứng.
• Khảo nghiệm tổ hợp lai tại Nghệ An và Bình Định: Kết quả theo dõi nông sinh học, khả năng chống chịu sâu bệnh và năng suất hạt qua hai vụ Xuân và Đông 2017 tại 2 điểm miền Trung khẳng định các tổ hợp lai triển vọng có thời gian sinh trưởng ngắn (thuộc nhóm chín sớm theo quy chuẩn), năng suất hạt vượt hoặc tương đương các giống đối chứng LVN885, NK67.
• Đánh giá tính thích ứng và độ ổn định năng suất: Áp dụng phương trình hồi quy tuyến tính đánh giá các tổ hợp lai qua các môi trường vụ Xuân 2017 và Đông 2017 tại Đan Phượng, Nghệ An và Bình Định. Kết quả phân tích hồi quy đã xác định tổ hợp lai triển vọng nhất là VS6939 (phát triển từ cặp lai A17 x T693), biểu hiện hệ số thích ứng cao ($b_i \approx 1$), phương sai độ lệch hồi quy nhỏ ($S^2_{di} \to 0$), thể hiện năng suất cao, ổn định qua các vụ và thích nghi tốt với các vùng sinh thái thử nghiệm tại miền Trung.

Kết quả và những đóng góp mới

Luận án đã đóng góp các kết quả mới về khoa học và thực tiễn sản xuất:

Về mặt khoa học và vật liệu:

• Xác định được 7 dòng ngô thuần ưu tú ngắn ngày, có khả năng chịu hạn khá và khả năng kết hợp cao: A2, A6, A13, A17, A19, A24, A26. Các dòng này được bổ sung vào nguồn vật liệu di truyền phục vụ công tác chọn tạo giống ngô lai chín sớm, chịu hạn.
• Cung cấp dẫn liệu thực nghiệm về mối tương quan di truyền giữa thời gian sinh trưởng, tính chịu hạn và khả năng kết hợp ở ngô; xác lập dẫn liệu phân nhóm ưu thế lai của 30 dòng ngô tự phối trên cơ sở phân tích 23 cặp chỉ thị SSR.
• Hoàn thiện phương pháp phối hợp giữa đánh giá kiểu hình hạn nhân tạo trong chậu vại/nhà lưới có mái che với phân tích di truyền phân tử và khảo nghiệm thực địa tại vùng sinh thái bất thuận.

Về mặt thực tiễn và phát triển giống:

• Chọn tạo thành công giống ngô lai mới VS6939 (phát triển từ tổ hợp lai A17 x T693). Giống có thời gian sinh trưởng ngắn, khả năng chịu hạn tốt, chống chịu sâu bệnh hại chính, năng suất cao và thích nghi rộng tại các tỉnh miền Trung.
• Giống ngô lai VS6939 đã được Hội đồng khoa học Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn công nhận cho sản xuất thử theo Quyết định số 425/QĐ-TT-CLT ngày 27/12/2018. Tiếp đó, giống được Cục Trồng trọt - Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn cấp Quyết định công nhận chính thức số 5052/QĐ-TT-CLT ngày 30/12/2019 cho các vụ và vùng trồng ngô tại phía Bắc, Duyên hải Nam Trung Bộ và Tây Nguyên.

Kiến nghị từ luận án:

• Tiếp tục mở rộng diện tích sản xuất giống ngô lai VS6939 trong cơ cấu tăng vụ, xen canh gối vụ trên đất 2 vụ lúa hoặc đất màu thiếu nước tại các tỉnh Bắc Trung Bộ và Duyên hải Nam Trung Bộ.
• Khai thác 7 dòng thuần ưu tú đã được tuyển chọn để tiếp tục lai tạo các tổ hợp lai mới có năng suất cao hơn và chống chịu tốt hơn với biến đổi khí hậu.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu:

• Phạm vi khảo nghiệm sinh thái các tổ hợp lai mới chỉ tập trung đại diện tại hai tỉnh Nghệ An (Bắc Trung Bộ) và Bình Định (Duyên hải Nam Trung Bộ); chưa mở rộng khảo nghiệm đồng loạt tại các tiểu vùng khô hạn đặc thù khác như Ninh Thuận, Bình Thuận hoặc vùng đồi núi cao miền Trung.
• Các thí nghiệm sinh học phân tử tập trung vào 23 chỉ thị SSR để phân nhóm ưu thế lai và đánh giá đa dạng di truyền, chưa đi sâu giải trình tự gen chức năng hoặc định vị các locus tính trạng số lượng (QTL) kiểm soát trực tiếp tính chịu hạn trên các dòng tự phối nghiên cứu.

Hướng nghiên cứu tiếp:

• Tiếp tục khảo nghiệm diện rộng giống ngô lai VS6939 tại các chân đất chuyển đổi cơ cấu cây trồng, đất lúa kém hiệu quả tại toàn bộ các tỉnh duyên hải miền Trung nhằm hoàn thiện quy trình kỹ thuật canh tác thâm canh và mật độ gieo trồng tối ưu cho từng tiểu vùng.
• Ứng dụng các công nghệ chọn giống hệ gen (Genomic Selection) hoặc lập bản đồ QTL trên các quần thể phân ly xuất phát từ dòng A17 và các dòng ưu tú khác để giải mã sâu hơn các alen quy định tính chín sớm và tính chịu hạn.

Giá trị tham khảo

Luận án có giá trị tham khảo chuyên môn đối với các nhóm đối tượng:

• Nghiên cứu sinh, học viên cao học và nhà khoa học chuyên ngành Di truyền và Chọn giống Cây trồng, Nông học: Tham khảo phương pháp luận kết hợp giữa lai đỉnh, lai luân phiên theo mô hình Griffing/Omarov với phân tích chỉ thị phân tử SSR; quy trình gây hạn nhân tạo đa giai đoạn để đánh giá kiểu hình chịu hạn.
• Giảng viên và cơ sở đào tạo nông nghiệp: Cung cấp số liệu thực nghiệm, dẫn liệu thống kê về sản xuất ngô, các tiêu chuẩn phân nhóm thời gian sinh trưởng theo FAO và QCVN 01-56: 2011/BNNPTNT làm tài liệu giảng dạy về cây ngũ cốc và chọn giống cây trồng chống chịu stress.
• Cán bộ quản lý nông nghiệp, cơ quan khuyến nông tại miền Trung: Tham khảo căn cứ khoa học để xây dựng kế hoạch chuyển đổi cơ cấu cây trồng, bố trí mùa vụ né hạn và né lũ cho vụ Thu Đông ở Bắc Trung Bộ hoặc vụ Xuân Hè ở Duyên hải Nam Trung Bộ thông qua việc đưa giống ngô lai ngắn ngày VS6939 vào cơ cấu sản xuất đại trà.

Câu hỏi thường gặp

1. Giống ngô lai mới được công nhận chính thức từ kết quả nghiên cứu của luận án là giống nào và có nguồn gốc từ cặp lai nào? Giống ngô lai mới được công nhận là VS6939, được phát triển từ tổ hợp lai giữa dòng A17 và dòng T693 (A17 x T693). Giống đã được Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn công nhận cho sản xuất thử theo Quyết định số 425/QĐ-TT-CLT ngày 27/12/2018 và được Cục Trồng trọt công nhận chính thức theo Quyết định số 5052/QĐ-TT-CLT ngày 30/12/2019 cho các vùng trồng ngô phía Bắc, Duyên hải Nam Trung Bộ và Tây Nguyên.

2. Bảy dòng ngô thuần nào được luận án chọn lọc đáp ứng tiêu chuẩn ngắn ngày, chịu hạn và có khả năng kết hợp cao? Bảy dòng ngô thuần ưu tú được tuyển chọn gồm có: A2, A6, A13, A17, A19, A24 và A26. Các dòng này được xác định thông qua tổ hợp các phương pháp đánh giá đặc điểm nông sinh học, gây hạn nhân tạo ở giai đoạn cây con và các giai đoạn sinh trưởng trong nhà lưới, phân tích đa dạng di truyền SSR và phân tích khả năng kết hợp qua lai đỉnh và lai luân phiên.

3. Theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 01-56: 2011/BNNPTNT nêu trong luận án, thời gian sinh trưởng của giống ngô lai chín sớm tại Duyên hải miền Trung và Nam Bộ được quy định là bao nhiêu ngày? Theo bảng quy chuẩn QCVN 01-56: 2011/BNNPTNT được trích dẫn trong luận án, tại vùng Duyên hải miền Trung và Nam Bộ (tính trong vụ Hè Thu - Vụ 1), nhóm giống ngô lai chín sớm có thời gian sinh trưởng là dưới 90 ngày; nhóm chín trung bình từ 90 đến 100 ngày; và nhóm chín muộn là trên 100 ngày.

4. Luận án đã sử dụng bao nhiêu chỉ thị phân tử SSR để phân tích đa dạng di truyền và có những cặp mồi tiêu biểu nào được công bố hình ảnh điện di? Luận án sử dụng tổng cộng 23 cặp mồi SSR để phân tích đa dạng di truyền và xác định mối quan hệ di truyền của 30 dòng ngô tự phối. Hai cặp mồi SSR tiêu biểu có kết quả điện di được trình bày trong danh mục hình của luận án là bnlg1520 (Hình 3.1) và umc1327 (Hình 3.2).

5. Thí nghiệm khảo nghiệm đồng ruộng so sánh các tổ hợp lai triển vọng ngoài điểm nghiên cứu chính tại Đan Phượng (Hà Nội) đã được thực hiện tại những địa phương nào ở miền Trung? Các thí nghiệm khảo nghiệm so sánh tổ hợp lai đỉnh và tổ hợp lai luân phiên triển vọng ngoài đồng ruộng tại miền Trung được thực hiện tại 2 tỉnh đại diện là Nghệ An (đại diện cho tiểu vùng Bắc Trung Bộ) và Bình Định (đại diện cho tiểu vùng Duyên hải Nam Trung Bộ) trong cả hai vụ Xuân và Đông năm 2017.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Lương Thái Hà đã giải quyết trọn vẹn mục tiêu chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày, chịu hạn thích ứng với điều kiện canh tác khó khăn của các tỉnh miền Trung. Thông qua việc tích hợp các phương pháp chọn giống truyền thống (tự phối, lai đỉnh, lai luân phiên theo mô hình Griffing và Omarov), thử nghiệm hạn nhân tạo và ứng dụng 23 chỉ thị phân tử SSR, công trình đã tuyển chọn được 7 dòng thuần ưu tú (A2, A6, A13, A17, A19, A24, A26). Thành tựu ứng dụng quan trọng nhất của luận án là chọn tạo thành công giống ngô lai VS6939 (A17 x T693), đã được Cục Trồng trọt công nhận chính thức theo Quyết định số 5052/QĐ-TT-CLT ngày 30/12/2019, đóng góp trực tiếp giống cây trồng mới phục vụ tăng vụ và né tránh thiên tai cho sản xuất ngô tại miền Trung và các vùng sinh thái liên quan.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ----- ----- LƯƠNG THÁI HÀ NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ LAI NGẮN NGÀY, CHỊU HẠN CHO CÁC TỈNH MIỀN TRUNG LUẬN ÁN TIẾN SỸ NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ----- ----- LƯƠNG THÁI HÀ “NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ LAI NGẮN NGÀY, CHỊU HẠN CHO CÁC TỈNH MIỀN TRUNG” Chuyên ngành: Di truyền và Chọn giống Cây trồng Mã số: 9.11 LUẬN ÁN TIẾN SỸ NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học 1. Nguyễn Xuân Thắng 2. Vương Huy Minh HÀ NỘI, 2023 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án này là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự chỉ dẫn của các thầy hướng dẫn và sự giúp đỡ của đồng nghiệp. Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án là hoàn toàn trung thực, các thông tin trích dẫn đều được ghi rõ nguồn gốc.

Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về những số liệu đã công bố trong luận án. Tác giả Lương Thái Hà ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện đề tài tôi luôn nhận được sự ủng hộ và giúp đỡ của Cơ quan, quý Thầy Cô, bạn bè, đồng nghiệp và gia đình. Trước tiên, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Ban lãnh đạo Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, Ban Thông tin đào tạo – Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam đã tạo điều kiện thuận lợi và tận tình giúp đỡ trong suốt quá trình học tập cũng như hoàn thành luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Nghiên cứu Ngô, cán bộ Bộ môn Vật liệu Di truyền, Bộ môn tạo giống ngô đã hỗ trợ tạo điều kiện thuận lợi về cơ sở vật chất, tinh thần, thời gian trong suốt quá trình thực hiện luận án.

Đặc biệt, tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới hai thầy hướng dẫn khoa học TS. Nguyễn Xuân Thắng - Viện trưởng Viện Nghiên cứu Ngô TS. Vương Huy Minh – Phó Viện trưởng Viện Nghiên cứu Ngô Hai thầy đã dành thời gian, tận tình hướng dẫn tôi thực hiện đề tài và hoàn thành luận án. Nhân dịp này, tôi xin gửi lời cảm ơn đặc biệt đến gia đình và những người thân đã động viên giúp đỡ về tinh thần để tôi hoàn thành luận án.

Hà Nội, ngày…tháng…năm 2023 Tác giả Lương Thái Hà iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .ii MỤC LỤC. iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .vii DANH MỤC BẢNG. viii MỞ ĐẨU. Tính cấp thiết của đề tài.

Mục tiêu của đề tài. Ý nghĩa khoa học của đề tài. Ý nghĩa khoa học. Ý nghĩa thực tiễn.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Đối tượng nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu. Những đóng góp mới của đề tài.

TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và trong nước. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới. Tình hình sản xuất ngô trong nước.

Tình hình sản xuất ngô của các tỉnh miền Trung .1 Vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên và xã hội. Cơ cấu thời vụ và nhu cầu giống ngô ngắn ngày, chịu hạn ở các tỉnh miền Trung. Kết quả nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày trên thế giới và Việt Nam. Kết quả nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày trên thế giới.

Kết quả nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày ở Việt Nam. Kết quả nghiên cứu về phân nhóm thời gian sinh trưởng ở cây ngô. Ảnh hưởng của hạn đến sản xuất và kết quả nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai chịu hạn trên thế giới và ở Việt Nam .1 Ảnh hưởng của hạn đến sinh trưởng phát triển cây ngô. Ảnh hưởng của hạn đối với sản xuất ngô trên thế giới và Việt Nam.

Kết quả nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai chịu hạn trên thế giới. Kết quả nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai chịu hạn ở Việt Nam. Dòng thuần và phương pháp đánh giá khả năng kết hợp. Khái niệm dòng thuần và phát triển dòng thuần.

Phương pháp đánh giá khả năng kết hợp .1: Khái niệm về khả năng kết hợp:. Lai thử và chọn cây thử:. Đánh giá khả năng kết hợp bằng phương pháp lai đỉnh (Topcross). Đánh giá khả năng kết hợp bằng phương pháp lai luân phiên (Dialell cross).

Ứng dụng chỉ thị phân tử trong đánh giá đa dạng di truyền và dự đoán nhóm ưu thế lai ở ngô. Nhận xét rút ra từ tổng quan. 48 CHƯƠNG II. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.

Vật liệu nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu. Địa điểm và thời gian nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu.

Đánh giá đặc điểm nông sinh học và khả năng chịu hạn của các dòng ngô. Phương pháp đánh giá đặc điểm nông sinh học của các dòng ngô. Phương pháp đánh giá khả năng chịu hạn của các dòng ngô. Phân tích đa dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử SSR và đánh giá khả năng kết hợp của các dòng ngô.

Phương pháp đánh giá đa dạng di truyền của các dòng nghiên cứu. Phương pháp đánh giá ưu thế lai và khả năng kết hợp của các dòng ngô theo Omarov (1975). Chọn lọc các tổ hợp lai ngắn ngày, chịu hạn cho các tỉnh miền Trung. Đánh giá đặc điểm nông sinh học, năng suất và khả năng chịu hạn của các tổ hợp lai trong thí nghiệm có tưới và không tưới.

Phương pháp so sánh đánh giá tổ hợp lai. Đánh giá tính thích ứng và khả năng ổn định của các tổ hợp ngô lai ngắn ngày, chịu hạn triển vọng cho các tỉnh miền Trung. 61 v CHƯƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN.

Đánh giá đặc điểm nông sinh học và khả năng chịu hạn của các dòng ngô. Đánh giá đặc điểm nông sinh học của các dòng ngô. Thời gian sinh trưởng và đặc điểm hình thái của các dòng ngô. Khả năng chống chịu của các dòng ngô.

Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất hạt của các dòng ngô. Đánh giá khả năng chịu hạn của các dòng ngô trong điều kiện gây hạn nhân tạo. Đánh giá khả năng giữ nước và khả năng phục hồi của các dòng ngô ở giai đoạn cây con. Đánh giá một số chỉ tiêu chịu hạn của các dòng ngô ở giai đoạn cây con trong điều kiện gây hạn nhân tạo.

Đánh giá khả năng chịu hạn của các dòng ngô ở các giai đoạn sinh trưởng khác nhau trong điều kiện nhà lưới có mái che. Phân tích đa dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử SSR và đánh giá khả năng kết hợp của các dòng ngô. Phân tích đa dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử SSR của các dòng ngô. Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng ngô.

Đánh giá ưu thế lai và khả năng kết hợp chung bằng phương pháp lai đỉnh của các dòng ngô. Đánh giá khả năng kết hợp bằng phương pháp lai luân phiên của các dòng ngô. Chọn lọc các tổ hợp lai ngắn ngày và chịu hạn cho miền Trung. Đánh giá đặc điểm nông sinh học, năng suất và khả năng chịu hạn của các tổ hợp lai trong thí nghiệm có tưới và không tưới.

Thời gian sinh trưởng qua các giai đoạn của các tổ hợp lai. Kết quả theo dõi một số đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lai. So sánh đánh giá tổ hợp lai đỉnh triển vọng và tổ hợp lai luân phiên tại Nghệ An và Bình Định. So sánh đánh giá tổ hợp lai đỉnh triển vọng và tổ hợp lai luân phiên tại Nghệ An.

So sánh đánh giá tổ hợp lai đỉnh triển vọng và tổ hợp lai luân phiên tại Bình Định. Đánh giá tính thích ứng và khả năng ổn định của các tổ hợp ngô lai ngắn ngày, vi chịu hạn triển vọng cho các tỉnh miền Trung. 135 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ. 144 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN.

145 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 146 vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ CIMMYT Centro Internacional de Mejoramiento de Maiz y Trigo – Trung tâm cải lương giống ngô và lúa mì Quốc tế CV Coefficients of variation – Hệ số biến động CS Cộng sự DH Double haploid – Đơn bội kép ĐVT Đơn vị tính GCA General combining ability – Khả năng kết hợp chung KNKHC Khả năng kết hợp chung KNKHR Khả năng kết hợp riêng LSD Least Signification Difference – Sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa P1000 Khối lượng 1000 hạt IRRISTAT Intenational Rice Research Institute statistical research tool – Phần mềm quản lý nghiên cứu thống kê QTLs Locus tính trạng số lượng (Quantitative trait locus) SCA Specific Combining Ability – Khả năng kết hợp riêng RFLP Restriction Fragment Length Polymorphism – Đa hình chiều dài đoạn cắt giới hạn THL Tổ hợp lai TB Trung bình TGST Thời gian sinh trưởng ƯTL Ưu thế lai viii DANH MỤC BẢNG Số bảng Tên bảng Trang Bảng 1. Tình hình sản xuất ngô của một số vùng trên thế giới năm 2021. Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam giai đoạn 2010 - 2021.

Diện tích, năng suất và sản lượng ngô trồng tại các vùng sinh thái năm 2020. Sản xuất ngô ở các tỉnh Miền Trung giai đoạn 2015 – 2020. Chỉ số đánh giá thời gian sinh trưởng theo thang điểm của FAO. Phân nhóm thời gian sinh trưởng cây ngô dựa trên các chỉ số về chiều cao cây, số đốt (lóng) và số lá.

Phân nhóm giống ngô lai theo thời gian sinh trưởng. Ảnh hưởng của hạn đến sinh trưởng phát triển cây ngô. Khả năng gặp hạn ở 8 vùng ngô tại Việt Nam. Danh sách các dòng ngô tham gia thí nghiệm.

Danh sách các mồi SSR sử dụng cho phân tích đa dạng di truyền 51 Bảng 2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu. Thời gian sinh trưởng và đặc điểm hình thái của các dòng ngô trong vụ Xuân và Đông 2015 tại Đan Phượng. Khả năng chống chịu của các dòng ngô trong vụ Xuân và Đông 2015 tại Đan Phượng.

Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất hạt của các dòng ngô trong vụ Xuân và Đông 2015 tại Đan Phượng. Khả năng chịu hạn và phục hồi của các dòng ngô trong vụ Xuân 2015 tại Đan Phượng. Một số chỉ tiêu đánh giá khả năng chịu hạn của các dòng ngô trong vụ Xuân 2015 tại Đan Phượng. Ảnh hưởng của hạn ở các thời vụ khác nhau đến các giai đoạn sinh trưởng của các dòng ngô tại Đan Phượng .