Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Cơ sở khoa học của đề tài Ngày nay sản xuất nông nghiệp đang phát triển với quy mô lớn nhằm phục vụ nhu cầu ngày càng tăng của thị trường. Để đáp ứng được yêu cầu đó chúng ta cần các giống mới ưu việt hơn, thay thế dần các giống cũ. Đặc biệt ở các tỉnh Trung du miền núi với điều kiện tự nhiên khí hậu khắc nghiệt, điều kiện kinh tế khó khăn, trình độ thâm canh thấp.
Vì vậy rất cần có các giống năng suất cao, khả năng chống chịu tốt, nhằm mang lại hiệu quả trong canh tác, góp phần nâng cao thu nhập, đem lại hiệu quả kinh tế cho người sản xuất. Với những thành tựu nghiên cứu đạt được trong những năm gần đây của các nhà khoa học trong nước, chúng ta đã tạo ra nhiều giống ngô lai năng suất cao, chất lượng phù hợp với các vùng sinh thái. Các giống ngô lai của Việt Nam có khả năng chống chịu với điều kiện ngoại cảnh bất thuận tốt hơn và giá thành rẻ hơn so với các giống được sản xuất bởi các công ty nước ngoài. Tuy có khả năng thích nghi rộng nhưng muốn đưa vào sản xuất ở một vùng nào đó chúng ta đều phải tiến hành khảo nghiệm đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển và khả năng thích nghi của giống với điều kiện sinh thái của vùng để tránh rủi ro trong sản xuất.
Với mục đích chọn ra giống ngô lai mới để bổ sung vào cơ cấu giống của tỉnh Thái Nguyên, chúng tôi đã tiến hành đề tài này. Việc đánh giá các đặc tính sinh học, tiềm năng năng suất, khả năng chống chịu.của giống mới sẽ là cơ sở khoa học xác định được giống phù hợp với điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của tỉnh Thái Nguyên. Tình hình nghiên cứu về giống ngô trên Thế giới và Việt Nam 1. Các loại giống ngô Theo phương pháp chọn tạo giống ngô được chia làm 2 nhóm chính: Nhóm ngô thụ phấn tự do và nhóm ngô lai (FAO/UNDF/VIE/80/004, 1998) [26].
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), đây là những khái niệm tương đối nhằm phân biệt với giống ngô lai. Các giống TPTD có đặc điểm sử dụng hiệu ứng gen cộng trong chọn tạo giống, có nền di truyền và khả năng thích ứng rộng, cho năng suất khá. Độ đồng đều chấp nhận, dễ sản xuất và thay giống, giống sử dụng 2 đến 3 đời, giá giống rẻ. Giống ngô TPTD bao gồm giống ngô địa phương (Local Variety), giống ngô tổng hợp (Improvel Variety) và giống ngô hỗn hợp (Ngô Hữu Tình và cs 1997) [11].
* Giống ngô địa phương (Local Variety) Giống ngô địa phương là những giống tồn tại trong thời gian dài ở địa phương, có những đặc trưng đặc tính khác biệt với các giống khác và di truyền được cho đời sau. Giống địa phương có đặc điểm như thích ứng với điều kiện khí hậu, điều kiện canh tác và tập quán sản xuất địa phương, có chất lượng tốt, dễ bảo quản nhưng năng suất thấp. Giống ngô địa phương là nguồn vật liệu khởi đầu quan trọng để lai với nguồn nhập nội nhằm tạo ra các giống lai có năng suất cao và khả năng chống chịu tốt (Trần Như Luyện và Luyện Hữu Chỉ, 1982) [6]. n 7 * Giống ngô tổng hợp (Synthetie Variety) Giống tổng hợp là thế hệ tiến triển của lai nhiều dòng bằng thụ phần tự do.
Một số nhà chọn tạo giống còn cho rằng ngoài dòng thuần, nguồn vật liệu tạo giống tổng hợp có thể là giống hay quần thể nhưng phải thử khả năng kết hợp chung. Chỉ những kiểu gen có khả năng kết hợp chung tốt với tất cả các nguồn vật liệu khác mới được đưa vào giống tổng hợp (Allard, 1960) [21]. Giống tổng hợp ngoài việc sử dụng trực tiếp trong sản xuất còn được coi là nguồn vật liệu tốt để rút dòng tạo giống ngô lai (Ngô Hữu Tình, 1997) [12]. Giống tổng hợp được sử dụng đầu tiên trong sản xuất do đề xuất của Hayse và Garber năm 1919.
Hai tác giả này cho rằng sản xuất hạt giống ngô cải tiến bằng cách tái hợp nhiều dòng tự phối có ưu điểm hơn so với lai đơn, lai kép vì nông dân có thể tự giữ được giống (Ngô Hữu Tình và cs, 1997) [11]. * Giống ngô hỗn hợp (Composite Variety) Giống hỗn hợp là thế hệ tiến triển của tổ hợp các nguồn vật liệu ưu tú có nền di truyền khác nhau. Nguồn vật liệu này bao gồm các giống thụ phấn tự do, giống tổng hợp… được chọn theo một số chỉ tiêu như năng suất hạt, thời gian sinh trưởng, dạng và màu hạt, tính chống chịu với điều kiện ngoại cảnh (Ngô Hữu Tình và cs, 1997) [11]. Các kết quả nghiên cứu ở Ấn Độ và Mexico đã chỉ ra rằng phát triển với các giống hỗn hợp nếu sử dụng phương pháp chọn lọc hợp lý có thể đạt được năng suất cao ngang tầm với giống ngô lai mà đầu tư ít hơn (Singh, 1980) [33].
n 8 Giống hỗn hợp có vai trò đáng kể trong nghề trồng ngô ở các nước đang phát triển (Ngô Hữu Tình và cs, 1997) [11]. Ở nước ta đã có những giống ngô hỗn hợp nổi tiếng như: VM1, TSB2, MSB49, TSB1. Giống ngô lai (Hybrid maize) Ngô lai là kết quả của ứng dụng ưu thế lai trong tạo giống. Giống ngô lai sử dụng hiệu ứng trội và siêu trội trong quá trình chọn tạo giống nên có nền di truyền hẹp, thích ứng hẹp, năng suất và độ đồng đều cao, hạt giống chỉ sử dụng được đời F1, giá thành giống đắt (Ngô Hữu Tình và cs, 1997) [11].
Ngô lai được chia thành hai nhóm: Giống lai không quy ước (Nonconventional hybrid) và giống lai quy ước (Conventional hybrid) (Viện nghiên cứu ngô, 1996) [21]. * Giống ngô lai không quy ước (Nonconventional hybrid) Giống ngô lai không quy ước là giống lai trong đó có ít nhất một bố mẹ không thuần. Thuận lợi chính của loại giống này sử dụng bố không thuần nên dễ sản xuất hạt giống và giảm giá thành (Ngô Hữu Tình và cs, 1997) [11]. Các giống lai không quy ước có thể là: + Giống x giống: Giống lai giữa các giống thường cho năng suất cao 15-18% so với giống thụ phấn tự do có cùng thời gian sinh trưởng.
+ Dòng x Giống (lai đỉnh): Cho năng suất cao hơn 25 - 30 % so với giống thụ phấn tự do có cùng thời gian sinh trưởng. + Lai đơn x giống (lai đỉnh kép): Cho năng suất cao hơn 20 - 30% so với giống thụ phấn tự do có cùng thời gian sinh trưởng. + Gia đình x gia đình 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 quy ước sẽ n 9 thu hẹp và thay thế dần bằng các giống lai quy ước (Ngô Hữu Tình và cs, 1997) [11].
Ngô lai không quy ước được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam vào giai đoan 1990 -1995 vì chương trình ngô lai Việt Nam lúc đó mới bắt đầu. Các giống ngô lai không quy ước Việt Nam là LS5, LS6, LS8…. * Giống ngô lai quy ước (Conventional hybrid) Là giống ngô tạo ra bằng cách lai các dòng thuần, có thể chia thành nhiều loại giống lai quy ước căn cứ vào số dòng thuần tạo nên giống. Đây là phương thức sử dụng hiệu quả nhất của hiện tượng ưu thế lai, lợi dụng được hiệu ứng trội và hiệu ứng siêu trội khi lai các dòng tự phối đời cao với nhau.
Các giống lai quy ước có thể là lai đơn, lai đơn cải tiến, lai ba, lai ba cải tiến, lai kép. + Lai đơn: Là giống tạo ra giữa 2 dòng thuần (A x B) trong đó A, B là dòng thuần. 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 ba: Lai giữa giống lai đơn và một dòng tự phối [(A x B) x C] trong đó A, B, C là dòng thuần.
+ Lai kép: Lai giữa hai giống lai đơn [(A x B) x (C x D)] trong đó A, B, C, D là dòng thuần. Hiện nay nhiều giống ngô lai quy ước được sử dụng rất rộng rãi trong sản xuất như: LVN10, DK888, LVN98, LVN4, LVN17, C919, LVN23 (ngô rau), LVN24…. Tình hình nghiên cứu, chọn tạo giống ngô trên thế giới Đối với các bộ tộc da đỏ Châu Mỹ, ngô là món ăn vật chất và tinh thần của người dân nơi đây. Cây ngô gắn bó chặt chẽ với cuộc sống của người bản xứ Châu Mỹ, được suy tôn như bậc thần thánh, được cúng tế n 10 trước lúc gieo trồng và sau khi thu hoạch.
Thế kỷ 16 và 17 người da trắng tiếp nhận cây ngô từ người da đỏ nhưng cũng không phát hiện được gì hơn so với những gì mà người da đỏ làm được. Tuy nhiên phải đến thế kỷ XVIII, tức sau khi Columbus mang cây ngô về châu Âu hơn 2 thế kỷ, loài người mới có những phát hiện khoa học quan trọng về cây ngô. Phát hiện đầu tiên là phát hiện về giới tính của ngô. Vào năm 1716, Mather đã quan sát thấy sự thụ phấn chéo ở ngô tại Massachusetts.
Trên ruộng ngô vàng được trồng một hàng bằng giống đỏ và xanh da trời. Ông nhận thấy giống ngô vàng có sự thay đổi về màu hạt bởi giống đỏ và xanh. Tám năm sau công bố của Mather, Paul Dadly đã đưa ra nhận xét về giới tính của cây ngô và ông cho rằng gió đã mang phấn ngô cho quá trình thụ tinh (Ngô Hữu Tình, 2009) [14]. Năm 1760, nhà bác học người Nga (Koelreuter) đã quan sát và mô tả hiện tượng ưu thế lai thông qua việc lai giữa các chi Nicotinana tabacum và N.
Năm 1766, Koelreuter lần đầu tiên miêu tả hiện tượng tăng sức sống của con lai ở ngô, khi tiến hành lai các cây trồng thuộc chi Nicotiana, Dianthus, Verbarcum, Mirabilis và Datura với nhau, đây là cơ sở để Charles Darwin quan sát thấy hiện tượng ưu thế lai ở ngô vào năm 1871. Ông nhận thấy những cây giao phối phát triển cao hơn các cây tự phối 20% (dẫn theo Ngô Hữu Tình, 2009) [14]. Vào nửa cuối thế kỷ 19, các phương pháp cải tạo ngô đã mang tính chất khoa học chứ không trông chờ vào sự may rủi.