Tài liệu Luận án tiến sĩ Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai cho vùng Tây Bắc Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ------------------------------------------------- ĐÀO NGỌC ÁNH NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ LAI CHO VÙNG TÂY BẮC VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ------------------------------------------------- ĐÀO NGỌC ÁNH NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ LAI CHO VÙNG TÂY BẮC VIỆT NAM Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng Mã số: 62.62.01.11 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: 1. TS. Mai Xuân Triệu 2. TS. Phan Xuân Hào HÀ NỘI - 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận án này là trung thực và chưa sử dụng bảo vệ trong một học vị nào.Các thông tin trích dẫn trong luận án đều đã được chỉ rõ nguồn gốc. Ngày tháng năm 2014 Tác giả luận án Đào Ngọc Ánh LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện luận án, tôi luôn nhận được sự quan tâm giúp đỡ của cơ quan, các thầy cô, gia đình cùng bạn bè đồng nghiệp. Trước tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban lãnh đạo Viện Nghiên cứu Ngô đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập, thực hiện đề tài nghiên cứu và hoàn thành luận án. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc TS. Mai Xuân Triệu, TS. Phan Xuân Hào đã tận tình hướng dẫn và đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho tôi trong quá trình thực hiện đề tài và hoàn thành luận án. Tôi xin được cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của anh chị em đồng nghiệp, cán bộ công nhân viên Viện Nghiên cứu Ngô, Bộ môn Tạo giống ngô đã chia sẻ kinh nghiệm, công việc và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi suốt quá trình thực hiện luận án. Tôi xin chân thành cám ơn, Ban lãnh đạo và tập thể cán bộ Ban Đào tạo Sau đại học, các Ban của Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam và quý thầy cô đã quan tâm giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận án. Đan Phượng, ngày tháng năm 2014 Học viên Đào Ngọc Ánh MỤC LỤC Trang Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục các chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC .......................5 1.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ ngô thế giới .............................................5 1.1.1. Tình hình sản xuất ngô thế giới ............................................................5 1.1.2. Tiêu thụ ngô trên thế giới ......................................................................7 1.2. Tình hình sản xuất, tiêu thụ ngô tại Việt Nam ........................................8 1.2.1. Sản xuất ngô Việt Nam ........................................................................8 1.2.2. Tiêu thụ ngô tại Việt Nam ..................................................................10 1.3. Điều kiện tự nhiên, xã hội và sản xuất, tiêu thụ ngô Tây Bắc ..............10 1.3.1. Điều kiện tự nhiên và xã hội Tây Bắc.................................................10 1.3.2. Tình hình sản xuất ngô tại Tây Bắc ....................................................13 1.3.3. Tình hình tiêu thụ ngô Tây Bắc ..........................................................17 1.4. Đa dạng di truyền và vai trò trong chọn tạo giống ngô .............................19 1.4.1. Đa dạng di truyền: ...............................................................................19 1.4.2. Ý nghĩa của sự đa dạng di truyền trong chọn tạo giống ngô ..............19 1.5. Nguồn vật liệu tạo dòng (nguồn gen) ......................................................21 1.5.1. Khái niệm ............................................................................................21 1.5.2. Những đặc tính cơ bản của nguồn vật liệu..........................................22 1.5.3. Vai trò của nguồn vật liệu trong tạo dòng thuần.................................23 1.5.4. Các nguồn vật liệu để tạo dòng ...........................................................23 1.6. Nghiên cứu vật liệu tạo dòng thuần ngô trên thế giới và Việt Nam ....27 1.6.1. Nghiên cứu nguồn vật liệu tạo dòng thuần ở Mỹ ...............................28 1.6.2. Nghiên cứu nguồn vật liệu tạo dòng thuần ở Trung Quốc .................28 1.6.3. Nghiên cứu vật liệu tạo dòng thuần ở Thái Lan .................................29 1.6.4. Nghiên cứu nguồn vật liệu cho tạo dòng ở Việt Nam ........................29 1.7. Những đặc tính nông sinh học cần quan tâm trong chọn tạo dòng thuần ngô…………………………………………………….………………….30 1.8. Một số phương pháp tạo dòng.................................................................32 1.8.1. Phương pháp tự phối (Standard method) ............................................32 1.8.2. 1.8.3. Phương pháp Sib (cận phối) hoặc Fullsib (cận phối giữa chị em)......33 Phương pháp chọn lọc phả hệ (Pedigree selection) ............................33 1.8.4. Tạo dòng đơn bội kép (Double haploid - DH) ....................................34 1.9. Đánh giá các đặc tính nông sinh học của dòng ......................................38 1.10. Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng ..............................................39 1.10.1. Đánh giá khả năng kết hợp bằng phương pháp lai đỉnh .....................40 1.10.2. Đánh giá khả năng kết hợp bằng phương pháp lai luân phiên ............42 CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..44 2.1. Vật liệu nghiên cứu .......................................................................................44 2.1.1. Vật liệu để chọn tạo dòng thuần ..............................................................44 2.1.2. Các dòng thuần được tạo ra từ các nguồn vật liệu khác nhau .................45 2.1.3. Các dòng triển vọng được lựa chọn đánh giá tại Tây Bắc .......................45 2.1.4. Các tổ hợp lai đỉnh giữa các dòng triển vọng và cây thử ........................46 2.1.5. Các tổ hợp lai luân phiên (Dialen) ...........................................................46 2.1.6. Các tổ hợp lai triển vọng..........................................................................46 2.1.7. Các mồi sử dụng trong phân tích đa dạng di truyền ................................46 2.2. Nội dung nghiên cứu ....................................................................................47 2.3. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................48 2.3.1. Phương pháp phân tích đa dạng di truyền bằng chỉ thị SSR ...................48 2.3.2. Bố trí thí nghiệm đồng ruộng...................................................................49 2.3.3. Chỉ tiêu theo dõi.......................................................................................49 2.3.4. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu...................................................51 2.4. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ...............................................................52 2.4.1. Địa điểm nghiên cứu ................................................................................52 2.4.2. Thời gian nghiên cứu ...............................................................................52 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ...............................53 3.1. Một số đặc tính nông sinh học chính của các nguồn vật liệu tạo dòng....53 3.2. Kết quả chọn tạo, đánh giá và chọn lọc tập đoàn dòng được tạo từ các nguồn vật liệu khác nhau .....................................................................................60 3.3. Đánh giá đặc điểm nông sinh học của các dòng triển vọng tại Tây Bắc ........70 3.3.1. Thời gian sinh trưởng của các dòng tham gia thí nghiệm .......................71 3.3.2. Đặc điểm hình thái của các dòng .............................................................72 3.3.3.Khả năng chống chịu của các dòng ..........................................................82 3.3.4. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất ..........................................85 3.4. Đánh giá đa dạng di truyền của các dòng bằng chỉ thị phân tử SSR ......94 3.4.1. Kết quả khảo sát các mồi trên các dòng nghiên cứu ...............................94 3.4.2. Kết quả đánh giá độ thuần di truyền của các dòng nghiên cứu ...............95 3.4.3. Đa dạng di truyền của các dòng nghiên cứu ............................................97 3.5. Kết quả đánh giá KNKH của các dòng thông qua lai đỉnh ......................99 3.5.1. Thời gian sinh trưởng qua các giai đoạn của các tổ hợp lai ..................100 3.5.2. Đặc tính hình thái của các tổ hợp lai .....................................................102 3.5.3. Đặc tính chống chịu của các tổ hợp lai ..................................................104 3.5.4. Yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lai ..................106 3.5.5.Đánh giá khả năng kết hợp về năng suất qua lai đỉnh ............................108 3.6. Kết quả đánh giá KNKH của các dòng thông qua lai luân phiên..........112 3.6.1. Thời gian sinh trưởng và đặc điểm hình thái của THL luân phiên........112 3.6.2. Khả năng chống chịu của các tổ hợp lai luân phiên ..............................114 3.6.3. Yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của tổ hợp lai luân phiên ......116 3.6.4. Kết quả đánh giá ưu thế lai thông qua các tổ hợp lai luân phiên ...........120 3.6.5. Đánh giá KNKH về năng suất qua lai luânphiên...................................126 3.7. Kết qủa thí nghiệm so sánh các tổ hợp lai triển vọng .............................127 3.8. Khảo nghiệm sản xuất, khảo nghiệm VCU giống ngô lai LVN 26 ........133 3.8.1. . Kết quả khảo nghiệm Quốc gia ...........................................................138 3.8.2. Kết quản khảo nghiệm sản xuất giống ngô lai LVN 26 ........................133 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ...................................................................................142 DANH MỤC CÔNG TRÌNH TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN Từ viết tắt CIMMYT Từ gốc International Maize and Wheat Improvement Center (Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo – Trung tâm cải tạo ngô và lúa mì quốc tế) GEM Germplasm enhancement of maize (Tăng cường nguồn gen cây ngô) TPTD Thụ phấn tự do THL Tổ hợp lai DT Diện tích NS Năng suất KNKH Khả năng kết hợp SSR Simple sequence repeat (Trình tự lặp lại đơn giản – Vi vệ tinh) TGST Thời gian sinh trưởng SĐT Sâu đục thân ĐKB Đường kính bắp RCK Rễ chân kiềng KV Khô vằn ĐL Đốm lá DB Dài bắp HH/B Số hàng hạt/bắp H/H Số hạt/hàng % H/B Tỷ lệ hạt/bắp SĐT Sâu đục thân X Xuân DANH MỤC BẢNG TT Tên bảng bảng Trang 1.1 Sản xuất ngô, lúa mì, lúa nước thế giới, 1961 - 2013 6 1.2 Sản xuất ngô Việt Nam giai đoạn năm 1975 - 2013 9 1.3 1.4 1.5 1.6 Diện tích, năng suất, sản lượng lúa và ngô của vùng Tây Bắc so với cả nước năm 2013 Diễn biến năng suất sản lượng ngô của tỉnh Sơn La và vùng Tây Bắc (1995 - 2013) Phần trăm (%) nỗ lực phát triển dòng thuần từ các nguồn vật liệu khác nhau Tầm quan trọng của các đặc điểm quan tâm trong tạo dòng thuần tương lai cho vùng Vành đai ngô 14 16 23 30 1.7 Tầm quan trọng và tính hiệu quả của chọn lọc bằng mắt đối với các tính trạng trong tạo dòng thuần ở vùng Vành Đai Ngô 31 1.8 Một số chỉ tiêu cần quan tâm trong quá trình tạo dòng thuần 38 2.1 Nguồn vật liệu chọn tạo dòng thuần 44 2.2 Các dòng được tạo ra từ nguồn vật liệu khác nhau 45 2.3 Các dòng triển vọng được chọn để tiếp tục đánh giá tại Tây Bắc 46 2.4 Danh sách 17 mồi SSR được sử dụng trong nghiên cứu(*) 47 2.5 Thành phần của một phản ứng PCR 48 2.6 Chu trình nhiệt của phản ứng PCR 49 3.1 Đặc điểm nông sinh học của các nguồn vật liệu tạo dòng 55 3.2 Khả năng chống chịu của các nguồn vật liệu tạo dòng 56 3.3 3.4 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các nguồn vật liệu tạo Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các nguồn vật liệu tạo 57 58 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 Thời gian sinh trưởng của tập đoàn dòng trong vụ Chiều cao cây, cao đóng bắp của tập đoàn dòng vụ Thu Đông năm 2008 Khả năng chống chịu sâu bện hại chính của các dòng trong vụ Thu Đông năm 2008 Yếu tố cấu thành năng suất của các dòng trong vụ Thu Đông năm 2008 Khối lượng 1000 hạt và năng suất của tập đoàn dòng trong vụ Thu Đông năm 2008 Thời gian sinh trưởng của các dòng triển vọng vụ Hè Thu 2009 & Hè Thu 2010 Bảng 3.11. Chiều cao cây, chiều cao đóng bắp của các dòng triển vọng vụ Hè Thu 2009 & Hè Thu 2010 61 62 64 67 68 71 73 3.12 Số lá sau trỗ và chỉ số diện tích lá của các dòng triển vọng vụ Hè Thu 2009 & Hè Thu 2010 75 3.13 Một số đặc điểm hình thái của các dòng triển vọng vụ Hè Thu 2009 & Hè Thu 2010 77 3.14 Các đặc điểm về thân, cờ của các dòng triển vọng vụ Hè Thu 2009 & Hè Thu 2010 80 3.15 Thời gian cho phấn của các dòng triển vọng vụ Hè Thu 2009 & Hè Thu 2010 81 3.16 Đặc tính chống chịu của các dòng triển vọng vụ Hè Thu 2009 & Hè Thu 2010 84 3.17 Chỉ tiêu về số bắp/cây chiều dài và đường kính bắp của các dòng triển vong vụ Hè Thu 2009 & Hè Thu 2010 87 3.18 Chỉ tiêu về số hàng hạt và số hạt/hàng của các dòng triển vọng vụ Hè Thu 2009 & Hè Thu 2010 89 3.19 Tỷ lệ hạt/bắp, P.1000 hạt và năng suất của các dòng triển vọng 90 3.20 Hệ số PIC, tỷ lệ khuyết số liệu & số alen xuất hiện ở 17 mồi nghiên cứu 94 3.21 Tỷ lệ dị hợp tử và tỷ lệ khuyết số liệu của 22 dòng với 17 mồi SSR 96 3.22 Thời gian sinh trưởng từ gieo đến chín của các THL đỉnh vụ Hè Thu 2009 101 3.23 Đặc tính hình thái của các THL đỉnh vụ Hè Thu 2009 103 3.24 Các đặc tính chống chịu của THL đỉnh vụ Hè Thu 2009 105 3.25 Yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của THL đỉnh vụ Hè Thu 2009 107 3.26 Khả năng kết hợp chung về năng suất của các dòng với cây thử 110 3.27 Khả năng kết hợp riêng về năng suất của các dòng với cây thử 111 3.28 TGST và đặc điểm hình thái của các THL luân phiên 113 3.29 Khả năng chống chịu của các tổ hợp lailuân phiên 115 3.30 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lai 117 3.31 ƯTL về thời gian sinh trưởng và chiều cao cây 121 3.32 ƯTL về chiều dài bắp và đường kính bắp của THL luân phiên 122 3.33 ƯTL về hàng hạt/bắp và số hạt/hàng của các THL luân phiên 124 3.34 Ưu thế lai về P.1000 hạt và năng suất của các THL luân phiên 125 3.35 Năng suất các tổ hợp lai luân giao (tạ/ha) 126 Một số đặc trưng, đặc tính chống chịu, TGST và năng suất của 3.36 một số tổ hợp lai triển vọng tại Lạc Thủy - Hòa Bình (Xuân Hè & 128 Thu Đông 2011) Một số đặc trưng, đặc tính chống chịu, TGST và năng suất của 3.37 một số sổ hợp lai triển vọngtại Sơn La (Xuân Hè & Thu Đông 129 2011) Một số đặc trưng, đặc tính chống chịu, TGST và năng suất của 3.38 một số tổ hợp lai triển vọng tại Lai Châu (Xuân Hè & Thu Đông 130 2011) Một số đặc trưng, đặc tính chống chịu, TGST và năng suất của 3.39 một số tổ hợp lai triển vọngtại Điện Biên (Xuân Hè & Thu Đông 2011) 131 3.40 Đặc điểm sinh trưởng và phát triển của giống ngô LVN 26 (Vụ Xuân 2013) 134 3.41 Mức độ nhiễm sâu bệnh và khả năng chống chịu điều kiện bất thuận của giống ngô lai LVN 26 (Vụ Xuân 2012) 135 3.42 Các yếu tố cấu thành năng suất của LVN 26 năm 2012 136 3.43 Kết quả khảo nghiệm cơ sở tại 4 vùng sinh thái phái Bắc 137 2.44 Một số đặc điểm chính của giống LVN26 139 3.45 Các yếu tố cấu thành năng suất, màu dạng hạt LVN26 140 3.46 Năng suất hạt khô các giống ngô lai(tạ/ha) 142 DANH MỤC HÌNH TT Tên hình hình Trang 1.1 Thị trường tiêu thụ hạt giống ngô lai tại Sơn La năm 2013 18 3.1 Ảnh một số dòng triển vọng vụ Thu Đông 2013 93 3.2 Sơ đồ phả hệ của 22 dòng ngô thuần dựa trên 17 mồi SSR 98 3.3 Khả năng kết hợp chung về năng suất của 15 dòng 109 3.4 Ảnh các tổ hợp lai luân phiên tại Mai Sơn - Sơn La năm 2010 119 3.5 Một số hình ảnh thí nghiệm so sánh các tổ hợp lai triển vọng 133 3.6 Ảnh khảo nghiệm sản xuất LVN 26 tại các địa phương 138 3.7 Giống ngô lai LVN 26 tại Đan Phượng- Hà Nội(Thu Đông 2013) 141 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Ở Việt Nam, ngô tuy chỉ chiếm gần 13% diện tích cây lương thực có hạt, nhưng có tầm quan trọng thứ hai sau cây lúa. Năng suất ngô đến cuối những năm 1970 chỉ đạt 10 tạ/ha do vẫn trồng các giống ngô địa phương với kỹ thuật canh tác lạc hậu. Từ những năm 1980, nhờ hợp tác với Trung tâm Cải tạo Ngô và Lúa mỳ Quốc tế (CIMMYT) nhiều giống ngô cải tiến đã được trồng ở nước ta, góp phần đưa năng suất lên gần 15 tạ/ha. Ngành sản xuất ngô thực sự có những bước tiến nhảy vọt từ đầu những năm 1990 đến nay, gắn liền với việc không ngừng mở rộng diện tích trồng ngô lai, đồng thời cải thiện các biện pháp kỹ thuật canh tác theo yêu cầu của giống mới. Năm 1991, diện tích trồng giống lai nước ta chưa đến 1% trên hơn 400 nghìn ha trồng ngô đến năm 2013 giống lai đã chiếm khoảng 95 % trên diện tích 1.172,6 nghìn ha, năng suất 44,30 tạ/ha, sản lượng 5.193 nghìn tấn [22]. Tuy nhiên, năng suất ngô của nước ta vẫn thấp hơn trung bình thế giới, năm 2013 đạt 80,25% (44,30/55,20 tạ/ha) [22], [ 82]. Về sản lượng, mặc dù tốc độ tăng khá nhanh nhưng vẫn chưa đáp ứng đủ do nhu cầu tiêu dùng trong nước còn tăng với tốc độ cao hơn nhiều. Năm 1996, sản lượng ngô chưa đến 1,6 triệu tấn, nhưng nước ta đã xuất khẩu trên 300 nghìn tấn, thì những năm qua, mặc dầu sản lượng đã đạt hơn 5 triệu tấn/năm nhưng nước ta vẫn phải nhập từ 1 đến 2 triệu tấn ngô mỗi năm. Theo tổng cục Hải quan, năm 2013 kim ngạch nhập khẩu ngô về Việt Nam từ các thị trường đạt 2.188.979 tấn và chỉ 6 tháng đầu năm 2014, cả nước đã nhập đến 2.394.081 tấn[ 81]. Công tác nghiên cứu và chọn tạo giống ngô của Việt Nam trong những năm qua đã thu được những thành công đáng nghi nhận. Nhiều giống ngô lai mới được lai tạo ra đáp ứng nhu cầu sản xuất như LVN 10, LVN 4, LVN 99, VN 8960, LVN 145, LVN 61, LVN 885, LVN 14, LVN 146, LVN 66, VS 2 36,..., có năng suất cao, chất lượng tốt, cạnh tranh ngang ngửa với các giống ngô lai nhập ngoại như C919, CP 888, NK 4300, NK 66, NK 67, DK 9901, DK 9955,... Hiện nay, thị phần hạt giống ngô lai có nguồn gốc lai tạo trong nước chiếm khoảng 40 %, góp phần giảm nhập khẩu hạt giống ngô từ nước ngoài, tiết kiệm nguồn ngoại tệ, giảm chi phí và tăng thu nhập cho người sản xuất. Vùng Tây Bắc bao gồm 4 tỉnh: Lai Châu, Điện Biên, Sơn La và Hoà Bình. Địa hình, điều kiện đất đai, khí hậu của Tây Bắc rất đa dạng nên phù hợp với nhiều loại cây trồng. Cây ngô với những đặc tính thích nghi rộng, dễ chăm sóc, chịu hạn tốt, ít sâu bệnh, chi phí đầu tư thấp, hiệu quả kinh tế cao đã giữ vị thế số một cả về diện tích, sản lượng tại Tây Bắc, đồng thời là vùng sản xuất hạt lai F1 lớn ở nước ta. Hàng năm, tại Lạc Thủy (Hòa Bình) và Mai Sơn, Mộc Châu (Sơn La), còn sản xuất ra từ 1.200 - 1.500 tấn hạt giống ngô lai F1 các loại (LVN 10, VN 8960, LVN 61, LVN 885,...), trong đó tiêu thụ trong nước từ 800 - 1.000 tấn chiếm 4 - 5 % lượng giống ngô lai của cả nước. Còn lại là xuất khẩu sang Lào, Campuchia, Myanma, Trung Quốc. Mặc dù vậy, năng suất ngô bình quân của toàn vùng Tây Bắc lại thấp hơn nhiều so với bình quân của cả nước, hạn hán thường xuyên xảy ra ở đầu vụ và mưa nhiều lúc thu hoạch tạo điều kiện cho các loại sâu, bệnh hại phát triển, nhất là các bệnh về thân, lá, bắp (đốm lá, rỉ sắt, khô vằn và thối bắp) đã làm ảnh hưởng không nhỏ đến năng suất, chất lượng ngô được sản xuất tại đây. Năm 2013, so với cả nước, diện tích toàn vùng là 250,9 nghìn ha (chiếm 21,39 %), sản lượng ngô đạt 942,9 nghìn tấn (chiếm 18,15 %), nhưng năng suất ngô bình quân của toàn vùng Tây Bắc chỉ đạt 76,18 % ( 33,75/44,30 tạ/ha), nguyên nhân dẫn đến năng suất, sản lượng ngô của Tây Bắc còn thấp so với tiềm năng, do diện tích trồng ngô tại đây phần lớn không chủ động tưới tiêu và điều kiện sống của người dân ở Tây Bắc còn khó khăn, nên đầu tư 3 chăm bón hạn chế, chủ yếu dựa vào độ phì nhiêu tự nhiên, dẫn tới đất đai ngày càng bị thoái hoá nghiêm trọng nhất là khu vực có độ dốc lớn. Để bổ sung thêm các giống mới, phù hợp với điều kiện sản xuất ngô tại Tây Bắc cho năng suất cao phục vụ sản xuất, chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai cho vùng Tây Bắc Việt Nam”. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Lựa chọn được nguồn vật liệu phù hợp trong chương trình chọn giống ngô lai cho vùng Tây Bắc Việt Nam. - Xác định được 1 - 2 tổ hợp lai triển vọng cho vùng Tây Bắc. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn * Ý nghĩa khoa học: - Bước đầu xác định được các vật liệu có khả năng ứng dụng trong tạo giống ngô lai năng suất cao cho riêng Tây Bắc và các vùng khác trên cả nước. - Kết quả của đề tài là các dữ liệu khoa học cho các nghiên cứu sau này. * Ý nghĩa thực tiễn: - Đề tài đã xác định được 08 dòng với nhiều đặc tính nổi trội về khả năng chống chịu, năng suất và có khả năng kết hợp cao là D4, D8, D10, D11, D12, D13, D14, D15. - Đề tài đã xác định được 02 giống ngô lai LVN 255 và LVN 2 đã được gửi khảo nghiệm VCU. Trong đó, LVN 26 đã được Hội đồng khoa học Bộ Nông nghiệp & PTNT thông qua (ngày 30/12/2014), cho phép sản xuất thử nghiệm. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài 4.1. Đối tượng nghiên cứu: - Giống ngô thụ phấn tự do và giống ngô lai thương mại được nhập nội. - Dòng thuần được tạo ra từ các nguồn vật liệu khác nhau. - Các tổ hợp lai đỉnh, lai luân phiên từ các dòng triển vọng. 4 4.2. Phạm vi nghiên cứu: - Thí nghiệm đánh giá vật liệu tạo dòng. - Thí nghiệm chọn lọc đánh giá dòng. - Thí nghiệm khảo sát THL đỉnh (Topcross), lai luân phiên (Diallel cross). - Thí nghiệm khảo nghiệm tác giả (so sánh các THL triển vọng), khảo nghiệm giá trị canh tác và giá trị sử dụng giống ngô (VCU). 5 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC 1.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ ngô thế giới 1.1.1. Tình hình sản xuất ngô thế giới Mỹ là nước đi đầu trong việc sử dụng giống ngô lai vào sản xuất. Tại Iowa diện tích trồng giống ngô lai đã tăng từ 10 % năm 1935 lên 90% sau bốn năm, sau đó giống ngô lai cũng nhanh chóng được phát triển tại các quốc gia khác trên thế giới. Đến năm 1950, phần lớn diện tích trồng ngô của Mỹ đã sử dụng giống ngô lai. Sự phát triển nhanh chóng của ngô lai chủ yếu là do: + Sự vượt trội về năng suất, + Dễ dàng trong thực hiện cơ giới hóa sản xuất, + Sự đồng đều các cá thể trong quần thể. Ngoài ra, các giống lai cũng có thể kết hợp được các đặc điểm tốt về chất lượng, thích nghi rộng, đa dạng về thời gian sinh trưởng. Tuy nhiên, một lý do để ngô lai phát triển nhanh chóng có thể quan trọng nhất đó là vào những năm 1934 - 1936 xảy ra hạn hán nhiều và các giống lai đã thể hiện sự vượt trội trong khả năng chịu hạn so với các giống thụ phấn tự do [49]. Chọn tạo các giống lai liên quan đến một số lượng lớn các thử nghiệm và thử nghiệm các lai kép là một khối lượng công việc rất lớn, Jenkins [49] đã gợi ý về việc dự đoán năng suất của lai kép thông qua năng suất trung bình của các lai đơn tạo nên nó. Gợi ý này đã tiết kiệm rất nhiều thời gian và công sức trong việc thử nghiệm các cặp lai phù hợp. Những thay đổi quan trọng tiếp theo là việc gia tăng sử dụng các giống lai đơn. Các nhà tạo giống đã sử dụng các dòng thuần để tạo ra các lai đơn. Cuối cùng, vào những năm 1960, lai đơn đã bắt đầu thay thế lai kép, do các dòng bố mẹ cho năng suất cao hơn, dễ dàng trong sản xuất hạt giống với hiệu quả kinh tế cao. Thực tế, thời điểm này các dòng bố mẹ đã cho năng suất cao như các giống lai ở giai đoạn trước. 6 Ngô cùng với lúa mỳ và lúa nước là ba cây lương thực chính của loài người đã có sự tăng trưởng liên tục về năng suất và sản lượng trong suốt gần 50 năm qua. Đặc biệt, trong khoảng thời gian gần đây, ngô là cây trồng có tốc độ tăng cao nhất về hai chỉ tiêu trên. Theo thống kê của Faostat năm 2013, diện tích ngô toàn thế giới đạt 184,3 triệu ha, năng suất bình quân 55,2 tạ/ha và sản lượng 1.016,4 triệu tấn [85]. Đây là năm có diện tích, năng suất và sản lượng cao nhất từ trước tới nay. So với năm 1961, năm 2013 diện tích của ngô tăng 74,69 %, lúa nước 44,54 %, còn lúa mỳ chỉ tăng 6,95 % và năng suất cũng tăng lên liên tục ngô tăng thêm 184,54 % (từ gần 19,4 tạ/ha lên 55,2 tạ/ha), lúa nước là 138,50 % (từ 18,7 lên 44,6 tạ/ha), lúa mỳ là 199,08 % (từ 10,09 lên 32,6 tạ/ha). Dẫn đến sản lượng cả ba cây đều tăng rất cao, ngô tăng lên 395,32 %, lúa nước 245,64 % và lúa mỳ tăng lên 220,68 % [85]. Bảng 1.1. Sản xuất ngô, lúa mì, lúa nước thế giới, 1961 - 2013 Năm 1961 Ngô Lúa nước Lúa Mỳ 2000 Ngô Lúa nước Lúa Mỳ 2013 Ngô Lúa nước Lúa Mỳ Diện tích (Triệu ha) % so với 1961 Năng suất (tạ/ha) % so với 1961 Sản lượng (triệu tấn) % so với 1961 105,50 115,40 204,20 - 19,40 18,70 10,90 - 205,20 215,60 222,40 - 137,00 154,40 215,40 29,86 33,80 5,48 43,20 38,90 27,20 122,68 108,02 149,54 592,50 599,30 585,70 188,74 177,97 163,35 184,30 166,80 218,40 74,69 44,54 6,95 55,20 44,60 32,60 184,54 1.016,40 395,32 138,50 745,20 245,64 199,08 713,20 220,68 (Nguồn: FAOSTAT, 2014) [85] 7 Năm 2013 là năm có điều kiện thời tiết thuận lợi nên diện tích, năng suất và sản lượng ngô của một số nước có diện tích trồng ngô lớn đều tăng ở mức rất cao. Mỹ vẫn là cường quốc số một về ngô, năm 2013 diện tích đạt 35,47 triệu ha, năng suất đạt 99,69 tạ/ha và tổng sản lượng là 353,69 triệu tấn (sản lượng tăng trên 80,17 triệu tấn so với 2012, chiếm 34,82 % sản lượng ngô thế giới). Trung Quốc là nước có diện tích và sản lượng ngô đứng thứ 2 thế giới, năm 2013 có diện tích là 35,27 triệu ha với năng suất trung bình 61,74 tấn/ha và sản lượng là 217,83 triệu tấn (chiếm 21,43 % sản lượng ngô thế giới). Một số nước có năng suất ngô cao trên 10 tấn/ha trong những năm qua gồm: Israel, Jordan, Qatar, Kuwait, UAE,... Đặc biệt, Israel đạt kỷ lục thế giới về năng suất, với 225,5 tạ/ha vào năm 2013. Tuy nhiên, diện tích ngô của nước này chỉ có 4.880 ha/năm (FAOSTAT, 2014)[85]. 1.1.2. Tiêu thụ ngô trên thế giới Về tỷ lệ sử dụng ngô, theo thống kê của Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA), niên vụ 2013 - 2014 nguồn cung ngô thế giới có sản lượng là 956,67 triệu tấn. Ngô được sản xuất và tiêu thụ nhiều nhất ở Mỹ (30,7 %), Trung Quốc (24,25 %) và Brazil (21,2 %), chủ yếu làm thức ăn gia súc và dùng trong công nghiệp. Mỹ và Brazil cũng là hai nước dẫn đầu về xuất khẩu ngô trên thế giới, trong khi đó dẫn đầu trong các nước nhập khẩu là Nhật và Mexico [84]. Quốc gia có sản lượng nhập khẩu cao nhất thế giới là Nhật Bản với khối lượng nhập khẩu là 16,1 triệu tấn, tăng 445 nghìn tấn so với niên vụ trước. Đứng thứ 2 là Mexico với lượng nhập khẩu đạt 10,5 triệu tấn, tăng 2,24 triệu tấn so với năm trước. Tiếp đến là Hàn Quốc với sản lượng nhập khẩu là 8 triệu tấn, giảm 107 nghìn tấn. Đặc biệt đáng chú ý hiện nay ngô được coi là nguồn nguyên liệu quan trọng để sản xuất xăng sinh học (ethanol). Tuy vấn đề hiệu quả khi sử dụng