Đặt vấn đề Cây ngô là một trong những cây ngũ cốc quan trọng trên thế giới. Ngô cung cấp năng lượng hàng ngày cho 1/3 dân số thế giới, và được sử dụng như là cây lượng thực chính ở khu vực Đông Nam Phi, Tây Phi, Nam Á. Nó cũng có ý nghĩa to lớn đối với ngành chăn nuôi, hơn 71% sản lượng ngô trên thế giới được dùng cho chăn nuôi. Nhu cầu hạt ngô không ngừng gia tăng, năm 2006,với nhu cầu là 517 triệu tấn, đến năm 2008 là 766 triệu tấn (FAO, 2008).
Mỗi năm có hàng trăm giống ngô lai được đưa vào sản xuất ở các quốc gia có nền nông nghiệp đang phát triển mạnh nhưng sự gia tăng năng suất lại không đáng kể. Một trong các nguyên nhân chủ yếu là thiếu ngân hàng gen phong phú, đây là cở sở quan trọng trong chọn giống ngô lai (Li, 1998). Đa dạng hóa ngồn vật liệu chọn giống bằng cách nhập nội các giống ngô có sự di truyền đặc trưng có vai trò quan trọng trong cải thiện năng suất ngô (Li, 2003). Việt Nam là một trong các quốc gia có nguồn vật liệu ngô phong phú, bao gồm các giống ngô nhập nội, giống lai tạo, giống tổng hợp, giống đột biến và các giống ngô địa phương.
Mặc dù, sản lượng ngô ở Việt Nam đã cải thiện đáng kể từ 2 triệu tấn, năm 2000, lên 4 triệu tấn, năm 2007(Cục chăn nuôi, 2008). Nhưng sự gia tăng năng suất chưa theo kịp nhu cầu sử dụng. Có nhiều yếu tố làm ảnh hưởng năng suất và sản lượng ngô Việt Nam như thu hẹp diện tích canh tác do phát triền đô thị, kỹ thuật canh tác, biển đổi khí hậu, gia tăng nhiệt độ, và khô hạn ở các vùng trồng ngô trọng điểm như Đông Nam Bộ. Bên cạnh đó, một yếu tố không nhỏ là công tác giống (Ngô Hữu Tình, 1997).
Hiểu rõ mối quan hệ di truyền bên trong các nguồn vật liệu thu thập bằng phân tích đa dạng di truyền rất cần thiết, giúp các nhà chọn giống làm cơ sở hoạch định trong chọn giống ngô (Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang, 2007). 1 Có nhiều giải pháp khác nhau để thực hiện đánh giá đa dạng di truyền trong số các dòng (accession). Trong số này, các chỉ thị phân tử cho phép so sánh trực tiếp mức tương đồng kiểu gen (genotype) ở mức DNA. SSR (Simple sequence repeat) có trình tự lặp lại đơn giản bao phủ toàn bộ bộ gen sinh vật, có tính đa hình cao được sử dụng rộng rãi trong phân tích di truyền trên cây ngô và các cây lương thực khác.
Do đó, đề tài “Phân tích đa dạng di truyền các giống ngô chọn lọc bằng chỉ thị phân tử SSR” được thực hiện để hiều biết thông tin di truyền từ các dòng ngô này hơn, từ đó làm cơ sở ban đầu trong chương trình chọn giống ngô phục vụ sản xuất. Nội dung thực hiện Ly trích DNA của 36 giống ngô chọn lọc. Thực hiện phản ứng PCR với các cặp mồi SSR, điện di sản phẩm PCR Chuyển đổi số liệu từ kết quả điện di sang thuật toán nhị phân, xử lý số liệu bằng phần mềm NTSYCpc version 2.11X, đánh giá đa dạng di truyền của 36 giống ngô. Yêu cầu Thực hiện tốt các thao tác phòng thí nghiệm.
Ly trích được sản phẩm DNA ngô. Biết cách thực hiện phản ứng PCR. 2 Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Cơ sở khoa học cây ngô 2.
Nguồn gốc Ngô( Zea mays L.) thuộc họ Gramineae, tông Maydeae. Tông Maydeae khác với các tông khác trong họ Gramineae nhờ có hoa đơn tính. Tông này gồm có 8 giống (genus), trong đó: Năm giống có nguồn gốc ở Á châu là: Polytoca: phân bố ở Ấn Độ, Indonesia, Philipines và New Guinea Chionachne: phân bố từ Ấn Độ đến Úc Trilobachne: phân bố ở Ấn Độ Sclerachne: phân bố ở Java và Timore Coix: phân bố ở Á châu nhiệt đới và Polynesia Ba giống có nguồn gốc từ Châu Mỹ nhiệt đới là: Tripsacum: phân bố ở Mexico, Brazil. Giống này có số nhiễm sắc thể n= 18 hay 36.
Mọc hoang dại hoặc trồng làm đồng cỏ Euchlaena: phân bố ở Nam Mexico và Guatemala, số nhiễm sắc thể n=10 hay 20 Zea: chỉ một loài duy nhất là Zea mays (Dương Minh, 1999) 2. Phân loại thực vật cây ngô Giới (Kingdom): Plantae Không phân hạng (unranked): Commelinids Bộ (ordo): Poales Họ (familia): Poaceae Chi (genus): Zea Loài (species): Z.mays 3 Ngô có tên khoa học là Zea mays L. do nhà thực vật học Thụy Điển Linnaeus đặt tên vào năm 1737, là loài duy nhất của giống Zea.1: Cây Ngô (http://species.org/wiki/Zea_mays) Tại Hoa Kỳ có một kho trung tâm các đột biến ở ngô, The Maize Genetics Cooperation — Stock Center, do Cục Nghiên cứu Nông nghiệp của Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA) thành lập và nằm tại Khoa các khoa học cây trồng của Đại học Illinois tại Urbana-Champaign. Tổng cộng bộ sưu tập có gần 80.
Bộ sưu tập này bao gồm vài trăm gen đã đặt tên, cộng với các tổ hợp gen bổ sung và các biến thể có thể di truyền khác.000 sai lệch nhiễm sắc thể (chẳng hạn các hoán vị hay nghịch đảo) và các nguồn với số nhiễm sắc thể bất thường (như các dạng tứ bội). Dữ liệu di truyền miêu tả các nguồn đột biến ở ngô cũng như vô số các dữ liệu 4 khác về di truyền học của ngô có thể truy cập tại MaizeGDB (Maize Genetics and Genomics Database: Cơ sở dữ liệu di truyền học và bộ gen ngô). Năm 2005, Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ (NSF), Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ và Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE) đã xác định trình tự chuỗi bộ gen của ngô. Dữ liệu về chuỗi DNA trong kết quả đã được đưa ngay vào Ngân hàng gen, kho chứa công cộng của các dữ liệu chuỗi gen.
Việc thiết lập trình tự chuỗi cho bộ gen ngô là khá khó khăn do kích thước lớn và các sắp xếp phức tạp. Bộ gen ngô có 50,000-60,000 gen nằm rải rác trong 2.5 tỷ bazơ - các phân tử tạo ra ADN - mỗi gen lại có 10 nhiễm sắc thể. Từ loài Zea mays L., dựa vào cấu trúc nội nhũ của hạt được phân thành các loài phụ. Những loài phụ chính bao gồm: Zea mays subsp.indurata sturt - ngô đá.
Zea mays subsp.indentata sturt - ngô răng ngựa. Zea mays subsp.ceratina kulesh - ngô nếp. Zea mays subsp.saccharata sturt - ngô đường. Zea mays subsp.everta sturt - ngô nổ.
Zea mays subsp.amylacea sturt - ngô bột. Zea mays subsp.tunecata sturt - ngô bọc. Sau đó dựa vào màu hạt và màu lõi để phân thành các thứ (varieta). Đặc điểm hình thái 2.
Thân Cao từ 0.0m), tiết diện hình bầu dục, đường kính trung bình ở lóng thứ ba là 3-4cm. Ở gần gốc, lóng ngắn và có tác động đến mức độ đổ ngã của cây. Lóng ngọn nhỏ, dài và ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ ánh sáng. Trong giai đoạn tăng trưởng, thân mọc thêm 2-5cm mỗi ngày.
5 Thân ngô non xốp, có nhiều nước và chứa khoảng 5% đường. Sau khi trổ, lượng đường trong thân giảm nhanh và được chuyển về dự trữ ở hột. Các giống ngô thường ít nảy chồi, nhưng có một số giống có thể cho 1-3 chồi trong điều kiện bình thường hoặc khi gặp môi trường thuận tiện như đất tốt, đủ nước và trồng thưa. Rễ Thuộc loại rễ chùm.
Tùy hình dạng, vị trí, thời gian phát sinh và vai trò, người ta chia làm: Rễ mầm: Xuất hiện khi hột nảy mầm (2-3 ngày sau khi gieo), gồm một rễ chính (có thể phân nhánh) có thể mọc sâu đến 20- 30 cm, nếu đất tốt. Rễ thứ cấp: Mọc từ mắt của diệp tiêu, ở đầu trục thượng diệp. Rễ này thường không phân nhánh, mọc nghiêng một góc 25-300 so với mặt đất, sâu 30- 40 cm. Rễ chùm (rễ thật sự): mọc từ 3-5 đốt thân đầu tiên, thường là dưới mặt đất.
Nhờ sự thay đổi của chiều dài trục thượng diệp, vị trí phát sinh của rễ chùm và rễ thứ cấp hầu như không cách biệt lắm so với mặt đất. Rễ khí sinh: mọc từ các đốt thân trên không (nơi gần mặt đất) từ 30 ngày sau khi gieo trở đi. Các giống ngô ngắn ngày thường cho rễ ít hơn giống dài ngày. Mật số và sự phân bố bộ rễ ảnh hưởng đến tính chống chịu hạn và đỗ ngã của cây.
Bộ rễ yếu và mọc cạn thường làm cây dễ đổ ngã và chịu hạn kém. Tình hình sản xuất và tiêu thụ ngô trong nước và thế giới 2. Thế giới Ngô là loại cây lương thực chính được trồng rộng rãi trên thế giới. Về diện tích, nó đứng hàng thứ 3 sau lúa mì và lúa nhưng về sản lượng, nó đứng hàng thứ 2 sau lúa mì và chiếm khoảng ¼ tổng sản lượng mễ cốc của thế giới, trong đó khoảng 70% sản lượng ngô được dùng cho chăn nuôi.1: Sản lượng ngô sản xuất trên thế giới năm 2005- 2007 ĐVT: triệu tấn Năm TT Sản lượng Trung bình 2005/2006 2006/2007 2007/2008 1 Sản xuất 696.5 2 Tiêu thụ nội địa 702.1 Nguồn: Cục chăn nuôi, 2008 Nhờ khả năng sử dụng đa dạng và việc áp dụng những kĩ thuật canh tác tiến bộ kết hợp với các giống cải thiện, diện tích và sản lượng ngô trên thế giới đã gia tăng nhanh chóng.
Ngành sản xuất ngô trên thế giới tăng liên tục từ thế kỷ 20 đến nay, nhất là trong 40 năm gần đây, ngô là loại cây trồng có tốc độ tăng trưởng về năng suất cao nhất trong các cây lương thực chủ yếu. Vào năm 1961, năng suất ngô trung bình của thế giới chỉ chưa đến 2 tạ/ha, năm 2004 đã đạt 49. Năm 2007, theo USDA, diện tích ngô đã vượt qua lúa nước với 157 ha, năng suất 4.9 tấn/ha và sản lượng đạt kỉ lục với 766.2 triệu tấn ( FAOSTAT, USDA 2008), nhờ ứng dụng rộng rãi lí thuyết ưu thế lai trong chọn tạo giống, đồng thời không ngừng cải tiến các biện pháp kỹ thuật canh tác. Nhu cầu tiêu thụ nội địa ngô trên thế giới rất lớn, trung bình hằng năm từ 702.
Trong đó nước Mỹ tiêu thụ 33.52% tổng sản lượng ngô tiêu thụ và các nước khác chiếm 66. 7 Sản lượng ngô xuất khẩu trên thế giới trung bình hằng năm từ 82. Trong đó, Mỹ xuất khẩu 64.41 % tổng sản lượng chung của thế giới và các nước khác chiếm 35.59% như Trung Quốc, Brazil, Mexico, Argentina, Ấn Độ, Pháp, Indonesia, Nam Phi và Italia.