Tài liệu Nghiên cứu kỹ thuật nhân dòng bố mẹ tổ hợp ngô lai lá đứng vnua36 tại gia lâm, hà nội

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHAMPHANH XAYYALAT NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT NHÂN DÒNG BỐ MẸ TỔ HỢP NGÔ LAI LÁ ĐỨNG VNUA36 TẠI GIA LÂM, HÀ NỘI Nghành: Khoa học cây trồng Mã số: 60 62 01 10 Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. Vũ Văn Liết NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo vệ lấy bất kỳ học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày 01 tháng 11 năm 2017 Tác giả luận văn KHAMPHANH XAYYALAT i LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình. Nhân dịp hoàn thành luận văn, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới GS.TS. Vũ Văn Liết đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ môn Di truyền và chọn giống cây trồng, Khoa Nông học - Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức Viện Nghiên cứu và phát triển Cây trồng đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận văn. Hà Nội, ngày 01 tháng 11 năm 2017 Tác giả luận văn KHAMPHANH XAYYALAT ii MỤC LỤC Lời cam đoan .................................................................................................................... i Lời cảm ơn ....................................................................................................................... ii Mục lục ......................................................................................................................... iii Danh mục chữ viết tắt .......................................................................................................v Danh mục bảng ............................................................................................................... vi Danh mục biểu đồ, hình, đồ thị ..................................................................................... viii Trích yếu luận văn .......................................................................................................... ix Thesis abstract................................................................................................................. xi Phần 1. Mở đầu ..............................................................................................................1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài .....................................................................................1 1.2. Mục đích nghiên cứu, yêu cầu ...........................................................................2 1.2.1. Mục đích ............................................................................................................2 1.2.2. Yêu cầu ..............................................................................................................2 1.3. Ý nghĩa của đề tài ..............................................................................................3 1.3.1. Ý nghĩa khoa học ...............................................................................................3 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn................................................................................................3 Phần 2. Tổng quan tài liệu ............................................................................................4 2.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và Việt Nam .............................................4 2.1.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới ..................................................................4 2.1.2. Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam ...................................................................5 2.2. Nghiên cứu dòng thuần và phương pháp phát triển dòng thuần ........................6 2.3. Ưu thế lai và ứng dụng trong chọn tạo giống ngô lai ........................................7 2.4. Nghiên cứu di truyền và chọn tạo giống ngô lai lá đứng ..................................8 2.4.1. Nghiên cứu tính trạng lá đứng ở ngô .................................................................8 2.4.2. Nghiên cứu cấu trúc ngô lá đứng .....................................................................13 2.4.3. Góc lá và hướng lá ...........................................................................................14 2.5. Nghiên cứu bón phân cho ngô trên thế giới và Việt Nam ...............................15 2.5.1. Nghiên cứu bón phân cho ngô trên thế giới .....................................................15 2.5.2. Nghiên cứu bón phân cho ngô ở Việt Nam .....................................................17 2.6. Nghiên cứu về mật độ và khoảng cách trồng ngô trên thế giới và Việt Nam ..................................................................................................................17 iii 2.6.1. Nghiên cứu về mật độ và khoảng cách trồng ngô trên thế giới .......................17 2.6.2. Nghiên cứu về mật độ và khoảng cách trồng ngô ở Việt Nam ........................22 2.6.3. Mối quan hệ giữa giống, mật độ và sử dụng phân bón trong trồng ngô ..........23 2.7. Kỹ thuật nhân dòng và sản xuất hạt lai F1 .......................................................24 Phần 3. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu ...........................................................26 3.1. Địa điểm, thời gian và vật liệu nghiên cứu ......................................................26 3.1.1. Địa điểm nghiên cứu ........................................................................................26 3.1.2. Thời gian nghiên cứu .......................................................................................26 3.1.3. Vật liệu nghiên cứu ..........................................................................................26 3.2. Nội dung nghiên cứu........................................................................................27 3.3. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................27 3.3.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm ........................................................................27 3.4. Các chỉ tiêu theo dõi các thí nghiệm ................................................................30 3.5. Phương pháp kỹ thuật áp dụng ........................................................................34 3.6. Phương pháp sử lý số liệu ................................................................................35 Phần 4. Kết quả và thảo luận ......................................................................................36 4.1. Điều kiện thời tiết khí hậu trong các vụ thí nghiệm ........................................36 4.2. Kết quả nghiên cứu xác định thời vụ trồng thích hợp đối với dòng bố D6 và mẹ D3 tại Gia Lâm, Hà Nội trong vụ thu đông 2016 và vụ xuân 2017 .....36 4.2.1. Sinh trưởng, phát triển, năng suất và khả năng chống chịu của dòng bố D6 và dòng mẹ D3 trong thí nghiệm nhà lưới vụ Thu Đông 2016 và vụ Xuân 2017 tại Gia Lâm, Hà Nội ......................................................................36 4.3. Thí nghiệm 2: nghiên cứu ảnh hưởng của các mức phân bón và mật độ khác nhau đến sinh trưởng phát triển và năng suất của dòng bố D6 và dòng mẹ D3 thu đông 2016 và vụ xuân 2017 tại Gia Lâm, Hà Nội ................56 4.4. Thí nghiệm 3: Đánh giá con lai để đánh giá chất lượng nhân dòng ................69 Phần 5. Kết luận và kiến nghị .....................................................................................81 5.1. Kết luận ............................................................................................................81 5.2. Kiến nghị..........................................................................................................79 Tài liệu tham khảo ..........................................................................................................80 Phụ lục .........................................................................................................................86 iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt ASI Chênh lệch tung phấn-phun râu B/C Số bắp/cây CCCC Chiều cao cây cuối cùng CCĐB Chiều cao đóng bắp CDB Chiều dài bắp CDĐC Chiều dài đuôi chuột DH Dòng đơn bội kép ĐKB Đường kính bắp ĐKG Đường kính gốc ĐKT Đường kính thân FAO Tổ chức Nông nghiệp và lương thực Liên hợp quốc GEI Tương tác giữa kiểu gen và môi trường H/H Số hạt/hàng Inbred line Dòng tự phối LA Diện tích lá LAI Chỉ số diện tích lá MARKER Chỉ thị phân tử MĐC Mật độ cao NSLT Năng suất lý thuyết NSTT Năng suất thực thu PR Phun râu P1000 Khối lượng 1000 hạt QTL Locus tính trạng số lượng SHH Số hàng hạt SLCC Số lá cuối cùng TGST Thời gian sinh trưởng TP Tung phấn THL Tổ hợp lai v DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới giai đoạn 2009 – 2014 .........................4 Bảng 2.2. Tình hình sản xuất ngô của Việt Nam giai đoạn 2010 – 2015 ......................5 Bảng 4.1. Các giai đoạn sinh trưởng, phát triển của dòng bố D6 và dòng mẹ D3 qua các trà gieo khác nhau trong vụ Thu Đông 2016 và vụ Xuân 2017tại Gia Lâm, Hà Nội ................................................................................................37 Bảng 4.2. Ảnh hưởng của các thời vụ trồng khác nhau đến đặc điểm hình thái thân của dòng bố D6 và dòng mẹ D3 qua các trà gieo khác nhau trong vụ Thu Đông 2016 và vụ Xuân 2017tại Gia Lâm, Hà Nội ......................................42 Bảng 4.3. Một số đặc điểm bộ lá của dòng D6 và D3 qua các trà gieo khác nhau trong vụ Thu Đông 2016 và vụ Xuân 2017 tại Gia Lâm, Hà Nội .........................................................................................................44 Bảng 4.4. Khả năng chống chịu một số sâu bệnh của dòng bố D6 và dòng mẹ D3 qua các trà gieo khác nhau trong vụ Thu Đông 2016 và vụ Xuân 2017 tại Gia Lâm, Hà Nội ................................................................................................47 Bảng 4.5. Một số yếu tố cấu thành năng suất của dòng D6 và D3 qua các trà gieo khác nhau vụ Thu Đông 2016 và vụ Xuân 2017 tại Gia Lâm, Hà Nội .......49 Bảng 4.6. Năng suất của dòng D6 và D3 qua các trà gieo khác nhau vụ Thu Đông 2016 và vụ Xuân 2017 tại Gia Lâm, Hà Nội ................................................................53 Bảng 4.7. Một số chỉ tiêu chất lượng hạt sau thu hoạch của các trà gieo khác nhau trong vụ Thu Đông 2016 và vụ Xuân 2017 tại Gia Lâm, Hà Nội ..................................55 Bảng 4.8. Ảnh hưởng của phân bón và mật độ khác nhau đến sinh trưởng phát triển của dòng D6 và D3 vụ Thu Đông 2016 và vụ Xuân 2017 tại Gia Lâm, Hà Nội ...............................................................................................................56 Bảng 4.9. Ảnh hưởng của mật độ trồng và phân bón khác nhau đến đặc điểm hình thái thân của dòng bố D6 trong vụ Thu Đông 2016 và vụ Xuân 2017 tại Gia Lâm, Hà Nội .........................................................................................58 Bảng 4.10. Ảnh hưởng của mật độ trồng và phân bón khác nhau đến đặc điểm hình thái thân của dòng mẹ D3 trong vụ Thu Đông 2016 và vụ Xuân 2017 tại Gia Lâm, Hà Nội ................................................................................................59 Bảng 4.11. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón khác nhau đến đặc điểm bộ lá của dòng bố D6 trong vụ Thu Đông 2016 và vụ Xuân 2017 tại Gia Lâm, Hà Nội ...60 vi Bảng 4.12. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến đặc điểm bộ lá của dòng mẹ D3 trong vụ Thu Đông 2016 và vụ Xuân 2017 tại Gia Lâm, Hà Nội ..............61 Bảng 4.13. Ảnh hưởng của mật độ trồng và phân bón khác nhau đến khả năng chống chịu một số sâu bệnh của dòng bố D6 và dòng mẹ D3 trong vụ Thu Đông 2016 và vụ Xuân 2017 tại Gia Lâm, Hà Nội ...............................................62 Bảng 4.14. Ảnh hưởng của mật độ phân bón khác nhau đến một số yếu tố cấu thành năng suất của dòng bố D6 trong vụ Thu Đông 2016 và vụ Xuân 2017 tại Gia Lâm, Hà Nội .........................................................................................63 Bảng 4.15. Ảnh hưởng của mật độ phân bón khác nhau đến một số yếu tố cấu thành năng suất của dòng mẹ D3 trong vụ Thu Đông 2016 và vụ Xuân 2017 tại Gia Lâm, Hà Nội .........................................................................................64 Bảng 4.16. Ảnh hưởng của mật độ, phân bón khác nhau đến năng suất của dòng bố D6 trong vụ Thu Đông 2016 và Vụ Xuân 2017 tai Gia Lâm, Hà Nội ....................65 Bảng 4.17. Ảnh hưởng của mật độ, phân bón khác nhau đến năng suất của dòng mẹ D3 trong vụ Thu Đông 2016 và Vụ Xuân 2017 tai Gia Lâm, Hà Nội ....................67 Bảng 4.18. Ảnh hưởng của mật độ trồng tới thời gian sinh trưởng của THL VNUA36 và giống LVN14 trong vụ Xuân 2017 tại Gia Lâm, Hà Nội. ................................69 Bảng 4.19. Ảnh hưởng của mật độ tới một số đặc điểm hình thái cây của THL VNUA36, giống LVN14 trong vụ Xuân 2017 tại Gia Lâm, Hà Nội. .........71 Bảng 4.20. Ảnh hưởng của mật độ tới diện tích lá và chỉ số diện tích lá LAI của hai THL VNUA36, giống LVN14 trong vụ Xuân 2017 tại Gia Lâm, Hà Nội.73 Bảng 4.21. Ảnh hưởng của mật độ tới khả năng chống chịu sâu bệnh và gẫy đổ của hai THL VNUA36, giống LVN14 trong vụ Xuân 2017 tại Gia Lâm, Hà Nội.74 Bảng 4.22. Ảnh hưởng của mật độ tới các yếu tố cấu thành năng suất hai THL VNUA36, giống LVN14 trong vụ Xuân 2017 tại Gia Lâm, Hà Nội. .........76 Bảng 4.23. Ảnh hưởng của mật độ tới năng suất của THL VNUA36 và giống LVN14 đối chứng .....................................................................................................78 vii DANH MỤC BIỂU ĐỒ, HÌNH, ĐỒ THỊ Biểu đồ 4.1. Biểu đồ năng suất lý thuyết và năng suất thực thu của hai dòng bố D6 và dòng mẹ D3 qua 3 trà gieo khác nhau vụ Thu Đông 2016 và vụ Xuân 2017 tại Gia Lâm, Hà Nội .......................................................... 55 Biểu đồ 4.2. Biểu đồ năng suất lý thuyết và năng suất thực thu của dòng bố D6 ở 3 mức phân bón và 3 mật độ trong vụ Thu Đông 2016 và vụ Xuân 2017 tạ Gia Lâm, Hà Nội .......................................................................... 66 Biểu đồ 4.4. Biểu đồ năng suất lý thuyết và năng suất thực thu của THL VNUA36 và LVN14 trong vụ Xuân 2017 tại Gia Lâm, Hà Nội .............. 79 Hình 2.1. Xu hướng mật độ trồng ngô ở Mỹ từ 1985 đến 2015 ............................... 11 Hình 2.2. Mô hình kiểu cây ngô lý tưởng của Mock và Pearce (1975) .................... 13 Hình 4.3. Biểu đồ năng suất lý thuyết và năng suất thực thu của dòng mẹ D3 ở 3 mức phân bón và 3 mật độ trong vụ Thu Đông 2016 và vụ Xuân 2017 tạ Gia Lâm, Hà Nội .......................................................................... 68 Đồ thị 4.5. Đồ thị tương quan giữa mật độ và năng suất của VNUA36 và LVN14 .......... 80 viii TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên tác giả: Khamphanh Xayyalat Tên luận văn: “Nghiên cứu kỹ thuật nhân dòng bố mẹ tổ hợp ngô lai lá đứng VNUA36 tại Gia Lâm, Hà Nội”. Chuyên ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 60 62 01 10 Cơ sở đào tạo: Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam Mục đích nghiên cứu và yêu cầu nghiên cứu Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu kỹ thuật nhân dòng bố mẹ tự phối của tổ hợp VNUA36 đạt năng suất cao, chất lượng hạt giống tốt cung cấp cho sản xuất hạt lai F1 phục vụ sản xuất giống ngô lai lá đứng trồng mật độ cao. Yêu cầu nghiên cứu: Nghiên cứu thời vụ nhân dòng phù hợp nhất đối với hai dòng bố mẹ lá đứng D6 và D3 trong điều kiện Gia Lâm, Hà Nội. Nghiên cứu mật độ và phân bón trong nhân dòng phù hợp cho năng suất cao và chất lượng hạt giống tốt tại Gia Lâm, Hà Nội. Đánh giá con lai F1 để xác định chất lượng nhân dòng. Phương pháp nghiên cứu Thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của các trà gieo khác nhau ở vụ Thu Đông 2016 và vụ Xuân 2017 đến khả năng nhân dòng bố D6 và dòng mẹ D3. Thí nghiệm nghiên cứu mật độ và phân bón thích hợp cho nhân dòng bố, mẹ của tổ hợp lai VNUA36 ở vụ Thu Đông 2016 và vụ Xuân 2017. Thí nghiệm đánh giá con lai để xác định chất lượng hạt nhân dòng trong vụ Xuân 2017. Kết quả thí nghiệm được xử lý bằng phương pháp phân tích phương sai, hệ số biến động (CV%) và sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa (LSD05) sử dụng chương trình IRRISTAT ver.5.0. Kết quả nghiên cứu chính Thời vụ trồng thích hợp đối với dòng bố D6 và dòng mẹ D3 tại Hà Nội từ 12/8 22/8 trong vụ Thu Đông và từ 25/1-5/2 trong vụ Xuân. Dòng có thời gian sinh trưởng lần lượt từ 102-104 ngày; 106 – 109 ngày trong vụ Thu Đông và từ 109-114 ngày; 110 120 ngày trong vụ Xuân cần thiết kế gieo bố mẹ để tung phấn của dòng bố D6 trùng với dòng mẹ D3 phun râu trong sản xuất hạt lai F1. Các mức bón phân và mật độ khác nhau dẫn đến sự sai khác về thời gian sinh trưởng, các tính trạng số lượng cũng như năng suất và yếu tố cấu thành năng suất của ix dòng bố D6 và dòng mẹ D3. Các tính trạng số lượng tăng dần khi tăng lượng phân bón và giảm dần khi trồng với mật độ dày. Mật độ trồng phù hợp đối với dòng bố D6 và dòng mẹ D3 tại Gia Lâm, Hà Nội trong vụ Thu Đông và vụ Xuân là M2 (8,3 vạn cây/ha) tương ứng với khoảng cách trồng 60x20cm. Mức phân bón phù hợp là P3 (2 tấn phân hữu cơ vi sinh + 170 kg N + 110 kg P2O5 + 110 kg K2O). Mật độ trồng tăng góp phần tăng năng suất nhưng ở mức tăng vừa phải từ 5,7 vạn/ha- 8,3 vạn cây/ha. Nếu tăng quá dày đến M5: 11 vạn cây/ha năng suất lại có xu hướng giảm xuống. Như vậy trong nhân dòng bố mẹ THL VNUA36 nên trồng mật độ 8,3 vạn cây/ha. x THESIS ABSTRACT Author: KHAMPHANH XAYYALAT Thesis title: “Research on technology for maintain multiplication parental lines D6 , D3 of hybrid combination erect leaf maize VNUA36 at Gia Lam, Ha Noi”. Specialized: Crop science Code: 60 62 01 10 Training facility: Vietnam National University of Agriculture Research purpose and request: Research purpose: Research on technical for multiplication parental inbred lines of hybrid combination erect leaf maize VNUA36 as high yield and seed standard for F1 production. Research request: Research on affect of different cultivation times to multiplication of the both parental lines with erect leaf are D6, D3 in autumn-winter 2016 and spring 2017 season under Gia Lam, Ha Noi. Research on affect of different fertilizer quantity applied and plant density to multiplication of the both parental lines with elect leaf are D6, D3 in autumn-winter 2016 and spring 2017 season under Gia Lam, Ha Noi. Evaluation hybrid F1 for determined quality of parental line multiplication in spring 2017 season under Gia Lam, Ha Noi. Research method The experiment for research on affect of different sowing times to multiplication of the both parental with erect leaf maize are D6, D3 in autumn-winter 2016 and spring 2017 season under Gia Lam, Ha Noi includes 3 difference cultivations times are: V1, V2, V3; the experiment 1 factor is arranged as the type of completely randomized block design (RCBD) with 3 replicates, the area of each plot is 15 m2. The experiment for research on affect of difference fertilizer quantity applied and plant density to multiplication of the both parental lines with erect leaf are D6 and D3 in autumn-winter 2016 and spring 2017 season under Gia Lam, Ha Noi includes 3 different nitrogen fomula: P1(150 Kg N/ha), P2(160 KgN/ha), P3(170 KgN/ha) and 3 plant density: M1(50cmx20cm-100.000 plants/ha), M2(60cmx20cm-83.000 plants/ha), M3(70cmx20cm-71.000 plant/ha). The experiment of two factor are arranged as the design of split-plot, three replications, the subplot area is 15 m2 (3m x 5m); the area main plot is 45 m2 (5m x 9m), the treatments of fertilizer : 2 tons organic /ha; phosphorus is 110 Kg P2O5/ha and potassium 110 Kg K2O /ha. xi The experiment for evaluation of the VNUA36 ( G2) F1 hybrid with LVN14( G1) is check at the 5 treatments of plant density: M1(70cmx25cm-57.000 plants/ha), M2(60cmx25cm-66.000plants/ha), M3(70cmx20cm-71.000plants/ha), M4(60cmx20cm83.000plants/ha), M5(60cmx15cm-110.000plants/ha); The experiment of 2 factors are arranged as the design of split-plot, three replicationss , the area of subplot is 14 m2 ; mainplot area is 70 m2 and used 2 tons of the organic fertilizer +100 N+70 P2O5+90 K2O Kg/ha of the chemical fertilizer. Experimental results were statistical analisis ANOVA, cv% and LSD used Excel 2010 and IRRISTAT 5.0. sofware Main results The suitable season to sowing 2 parental lines are D6 and D3 under Gia Lam, Ha Noi condition from 12/8 to 22/8 in autumn-winter season and from 25/1 t0 5/2 in spring season. The D6 and D3 line have growth duration from 102 – 104 days; 106 – 109 days in autumn-winter season and from 109 – 114 days; 110 – 120 days in spring season. The different levels of fertilizer and plant density treatments gave different in growth time, agronomical characteristics and grian yield and component yield of the both parental lines are D6 and D3. The agronomical characteristics increase when increased fertilizer levels and decrease when plant density is over 83.000 plants/ha. The suitable planting density for parental line D6, D3 in autumn-winter and spring season under Gia Lam, Ha Noi are 83.000 plants/ha with row and plant space 60cmx20cm. The suitable fertilizer levels is P3 (2 tons organic fertilizer + 170 Kg N + 110 Kg P2O5 + 110 Kg K2O per hectare. Increase plants density have to contribute increase real yield but in optimal from 57.000 to 83.000 plants/ha. If increase more to 110.000 plants/ha, the real yield have to decrease. So in multiplication parental lines of VNUA36 shouls plant with 83.000 plants/ha. xii PHẦN 1. MỞ ĐẦU 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Ưu thế lai hay sức sống ưu thế lai là hiện tượng con cái của hai dòng thuần (inbred lines) biểu hiện nông học cao hơn như năng suất sinh học, tỷ lệ sinh trưởng độ hữu dục và kháng bệnh hơn cả hai bố mẹ (Shull,1908). Ưu thế lai đã được sử dụng mạnh mẽ trong nông nghiệp, đặc biệt trong chọn tạo giống ưu thế lai ở lúa và ngô (Haiping Ding et al., 2014). Những nghiên cứu của Anderson and Brown (1952); Troyer (2000), đều đã khẳng định các dòng thuần là nguồn vật liệu nền tảng cho nghiên cứu di truyền và chọn giống, các dòng ngô thuần được sử dụng mạnh mẽ trong chọn giống và sản xuất hạt giống ngô ưu thế lai (Troyer, 2000). Các nhà chọn giống cũng cho rằng các dòng thuần ngô đặc thù đã đóng vai trò nền tảng trong di truyền và chọn giống ở ngô. Nghiên cứu đặc điểm biến dị của các gen đặc thù của các dòng ngô đặc thù này và nguồn gốc của các dòng có ý nghĩa quan trọng để đánh giá sớm và nhận biết những tính trạng quan trọng của các dòng thuần ngô (Zhang et al., 2010). Giống ngô có cấu trúc lá đứng thích nghi với trồng mật độ cao. Công bố của Zhang et al. (2014), cho rằng cấu trúc cây ngô là một yếu tố chính đóng góp đối với năng suất cao của chúng. Các giống ngô kiểu hình lá đứng (erect-leafangle -LA) giúp tăng khả năng thu nhận ánh sáng để quang hợp và chắc hạt, cho năng suất hạt cao hơn. Cấu trúc cây là yếu tố chìa khóa cho năng suất cao ở ngô bởi vì cấu trúc cây với góc lá và hướng lá thẳng giúp thu nhận ánh sáng cho quang hợp hiệu quả hơn, lưu thông gió không khí tốt hơn trong điều kiện mật độ cao (Chun Li et al., 2015). Bất kỳ giống ngô lai nào thương mại thành công đều phụ thuộc vào nhiều yếu tố gồm: đặc điểm của dòng bố mẹ, khả năng nhân dòng và sản xuất hạt lại F1 cho năng suất cao, chất lượng hạt giống đạt tiêu chuẩn. Năng suất và yếu tố tạo thành năng suất của các dòng bố mẹ là bản chất di truyền của dòng, là cơ sở đánh giá khả năng sản xuất hạt lai cho thương mại, nhưng cũng có ảnh hưởng rất lớn của kỹ thuật và môi trường (Russel Pinnisch et al., 2012). Hạt bố mẹ tự phối thuần là nền tảng cho sản xuất hạt giống của tất cả các giống lai quy ước và một số giống lai không quy ước. Phát triển các dòng tự phối tốt rất quan trọng nhưng là một quá trình tốn kém, điều này được chứng minh 1 bằng bài báo của nhà chọn giống ngô tiến sỹ Halluauer, ông nói chỉ một dòng trong 10.000 dòng S2 hoặc S3 đánh giá là được sử dụng thành công trong tạo giống lai thương mại” (Hallauer, 1997). Dòng tự phối điển hình có tương tác mạnh giữa kiểu gen môi trường (GEI) so với các cây trồng khác, rất cần thiết có những thông tin đầy đủ của dòng tự phối và môi trường sản xuất dòng. Trong đó đặc biệt quan trọng thông tin về nở hoa trùng khớp, năng suất hạt của các dòng mẹ, khả năng tạo phấn của dòng bố và phản ứng của dòng với dinh dưỡng, sâu bệnh và thuốc trừ sâu bệnh (Luna et al., 2001). Mục tiêu của duy trì và nhân dòng tự phối là duy trì biểu hiện, ưu thế lai và tính toàn vẹn di truyền của dòng gốc hạn chế chi phí khử lẫn. Nó cần thiết duy trì mức cao nhất yêu cầu của ruộng sản xuất gồm cách ly, hạn chế thấp nhất cây khác dạng, phương pháp thụ phấn rất cẩn thận, sử dụng ghi nhận phả hệ chính xác và gắn nhãn đánh dấu (Vasal and Gonzalez, 1999; David, 2002; John MacRobert et al., 2014). Để đáp ứng được nhu cầu sử dụng ngô lai ngày càng cao cùng với việc giải quyết vấn đề diện tích đất nông nghiệp ngày càng bị thu hẹp như hiện nay thì một trong những hướng phát triển ngô ở Việt Nam hiện nay là tạo các dòng tự phối có kiểu cây mới, lá đứng thích hợp trồng mật độ cao nhằm nâng cao năng suất ngô trên một đơn vị diện tích là rất cần thiết. Xuất phát từ những thực tế trên, chúng tôi nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu kỹ thuật nhân dòng bố mẹ tổ hợp ngô lai lá đứng VNUA36 tại Gia Lâm, Hà Nội”. 1.2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU, YÊU CẦU 1.2.1. Mục đích Nghiên cứu kỹ thuật nhân dòng bố mẹ tự phối của tổ hợp VNUA36 đạt năng suất cao, chất lượng hạt giống tốt cung cấp cho sản xuất hạt lai F1 phục vụ sản xuất giống ngô lai lá đứng trồng mật độ cao. 1.2.2. Yêu cầu + Nghiên cứu thời vụ nhân dòng phù hợp nhất đối với hai dòng bố mẹ lá đứng D6 và D3 trong điều kiện Gia Lâm, Hà Nội. + Nghiên cứu mật độ và phân bón trong nhân dòng phù hợp cho năng suất cao và chất lượng hạt giống tốt tại Gia Lâm, Hà Nội. + Đánh giá con lai F1 để xác định chất lượng nhân dòng. 2 1.3. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 1.3.1. Ý nghĩa khoa học - Xác định kỹ thuật nhân dòng đối với các dòng tự phối ngô có đặc điểm khác biệt là lá đứng D6 và D3 đảm bảo chất lượng hạt dòng cho sản xuất hạt lai F1. - Hoàn thiện quy trình kỹ thuật nhân dòng bố mẹ, phục vụ sản xuất tổ hợp ngô lai có triển vọng VNUA36 để đưa vào sản xuất và phục vụ công tác nghiên cứu. - Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ giúp học viên hoàn thành luận văn tốt nghiệp, góp phần làm tài liệu giảng dạy, học tập, nghiên cứu khoa học, tập huấn và chỉ đạo sản xuất về giống ngô lai. 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn - Xác định một số kỹ thuật về thời vụ, mật độ trồng và mức phân bón hợp lý nhằm hoàn thiện quy trình nhân dòng bố, dòng mẹ của tổ hợp ngô lai VNUA 36 để đạt năng suất cao nhất. - Đóng góp một giống ngô lai mới VNUA36 cho sản xuất ngô tại Việt Nam. 3 PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT NGÔ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 2.1.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới Ngô là cây lương thực quan trọng trong nền kinh tế toàn cầu, mặc dù chỉ đứng thứ ba về diện tích sau lúa nước và lúa mì, nhưng ngô lại dẫn đầu về năng suất và sản lượng, là cây trồng có tốc độ tăng trưởng về năng suất cao nhất trong các cây lương thực chủ yếu. Năm 2009, theo FAO sản lượng ngô đạt 820,02 triệu tấn, giảm 10,24 triệu tấn so với năm 2008 mà nguyên nhân chính ở đây là do diện tích ngô giảm 1,46% và năm 2012 sản lượng ngô đạt 875,10 triệu tấn, giảm 10,19 triệu tấn so với năm 2011 nguyên nhân là do năng suất ngô giảm 4,08% (năng suất bị ảnh hưởng của việc biến đổi khí hậu trên toàn cầu đã tác động không nhỏ tới năng suất của cây trồng) (FAOSTAT, 2013). Năm 1961, năng suất ngô trung bình của thế giới chưa đến 19,4 tạ/ha, năm 2013 đạt 55,2 tạ/ha tăng 2,8 lần, trong khi lúa nước tăng 2,4 lần và lúa mỳ tăng 3,0 lần. Sản lượng ngô năm 1961 thấp hơn lúa mỳ và lúa nước, nhưng năm 2013 đã tăng hơn 4,96 lần so với 1961 vượt qua lúa nước 1,3 lần và vượt lúa mỳ 1,4 lần (FAOSTAT, 2014). Bảng 2.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới giai đoạn 2009 – 2014 2009 Diện tích (triệu ha) 158,7 Năng suất (tấn/ha) 5,2 Sản lượng (triệu tấn) 820,2 2010 164,0 5,3 851,3 2011 172,3 5,2 887,9 2012 178,6 4,9 872,8 2013 184,2 5,5 1.016,0 2014 184,8 5,6 1.037,7 Năm Nguồn: FAOSTAT (2016) Năng suất ngô tăng nhanh trong những năm qua là thành quả của việc phát hiện ưu thế lai trong chọn tạo giống cây trồng mà ngô là đối tượng thành công điển hình trong số các cây trồng lương thực, đồng thời không ngừng cải tiến kỹ thuật canh tác (Phan Xuân Hào, 2008). Có thể nói việc chọn tạo ra các giống ngô mới và những tiến bộ cao về kỹ thuật canh tác của nửa cuối thế kỷ trước đến nay đã làm thay đổi căn bản ngành sản xuất ngô trên thế giới. 4 Diện tích, năng suất, sản lượng ngô trên thế giới có xu hướng tăng qua các năm từ 2009 – 2014. Trong khoảng thời gian này, diện tích tăng gần 1,1 lần từ 158,7 triệu ha lên 184,8 triệu ha, sản lượng tăng 1,26 lần từ 820,2 triệu tấn lên 1.037,7 triệu tấn, năng suất tăng nhẹ ở mức 1,1 lần từ 5,2 tạ/ha lên 5,6 tạ/ha. Mỹ là nước dẫn đầu thế giới về sản lượng ngô, đạt 361 triệu tấn trong năm 2014; kế đến là Trung Quốc đạt trên 215,8 triệu tấn. Đứng hàng thứ 3 là Brazil với sản lượng 79,8 triệu tấn, khối EU-27 đứng thứ tư với sản lượng 77,4 triệu tấn. Các quốc gia khác như: Ukraina, Ấn Độ, Argentina có sản lượng từ 23 – 33 triệu tấn trong năm 2014. Tổng sản lượng ngô của các nước này chiếm khoảng 79% sản lượng ngô toàn thế giới (FAOSTAT, 2016). 2.1.2. Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam Những năm gần đây, sản xuất ngô của Việt Nam đã có sự phát triển mạnh mẽ về diện tích, năng suất và sản lượng. Tỷ lệ tăng trưởng bình quân trong 20 năm qua về diện tích là 7,5%, năng suất là 6,7% và sản lượng là 24,5% (Bùi Mạnh Cường, 2007). Năm 2015 diện tích trồng ngô đạt 1.179 nghìn ha; năng suất đạt 44,8 tạ/ha; sản lượng đạt trên 5,2 triệu tấn (Bộ NN&PTNT, 2016). Bảng 2.2. Tình hình sản xuất ngô của Việt Nam giai đoạn 2010 – 2015 Năm Diện tích (1000ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lượng (1000 tấn) 2010 1.125,7 41,1 4.625,7 2011 1.121,3 43,1 4.835,6 2012 1.156,6 43,0 4.973,6 2013 1.172,5 43,3 5.193,5 2014 1.177,5 44,1 5.191,7 2015 1.179 44,8 5.218 Dự tính 2016 1.300 46,0 5.980 Dự báo 2017 1.300 48,0 6.240 Nguồn: Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn (2016) Sản xuất ngô ở Việt Nam trong giai đoạn 2010 - 2015 có sự chuyển biến rõ rệt, có sự tăng trưởng cả về năng suất và diện tích. Năm 2015, diện tích ngô tăng đáng kể, đạt khoảng 1.179 triệu ha, tăng hơn 1% so với năm 2010. Về năng suất, sau 5 năm kể từ năm 2010 đã tăng từ 41,1 tạ/ha lên 44,8 tạ/ha (tăng 10,9% so với năm 2010). Tổng sản lượng ngô của cả nước năm 2015 đạt hơn 5,2 triệu tấn, (tăng 11,3% so với năm 2010). 5 2.2. NGHIÊN CỨU DÒNG THUẦN VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÁT TRIỂN DÒNG THUẦN Nghiên cứu và công bố của George (1909), về phương pháp phát triển dòng thuần trong tạo giống ngô đã trở thành phương pháp tiêu chuẩn phát triển dòng thuần và thúc đẩy tạo giống ngô ưu thế lai. Ông viết, trong những năm qua tôi đã mô tả một loạt các thí nghiệm với ngô Ấn Độ và đi đến kết luận (i) thông thường một ruộng ngô thế hệ các cá thể nói chung tạo ra từ một sự lai rất phức tạp; (ii) sự suy thoái là do kết quả của tự thụ phấn. Ông đưa ra phương pháp phát triển dòng thuần trong tạo giống ngô (A pure-line method in corn breeding). Diện tích, năng suất và sản lượng ngô ưu thế lai tăng nhanh sau khi George Harrison Shull công bố một công trình với tiêu đề “Sự tổ hợp của một ruộng ngô”. Những nghiên cứu của ông đã tạo ra sự khởi đầu khai thác ưu thế lai ở cây trồng. Thực sự đây là một bước nhảy vĩ đại của di truyền học (James, 1998). Nghiên cứu của Shull (1909), đã chỉ ra rằng những dòng ngô thuần suy giảm năng suất và sức sống nhưng khi lai hai dòng thuần đã tạo ra ưu thế lai có năng suất cao và quần thể lai rất đồng nhất. Phương pháp của ông đưa ra đã trở thành phương pháp tiêu chuẩn của chương trình chọn tạo giống ngô ưu thế lai. Những nghiên cứu của Anderson and Brown (1952); Troyer (2001), đều đã khẳng định các dòng thuần là nguồn vật liệu nền tảng cho nghiên cứu di truyền và chọn giống. Các dòng thuần ngô đặc thù đã đóng vai trò nền tảng trong di truyền và chọn giống ngô. Các tác giả khi nghiên cứu đặc điểm biến dị của các gen đặc thù của các dòng ngô và nguồn gốc của các dòng có ý nghĩa quan trọng để đánh giá sớm và nhận biết những tính trạng quan trọng của các dòng thuần ngô (Zhang et al., 2010). Các phương pháp tạo dòng thuần ở ngô như tự phối cưỡng bức, phương pháp cận huyết đồng máu (Fullsib), nửa máu (Halfsib), sib hỗn dòng có thể tạo ra những dòng có năng suất và sức sống tốt hơn dòng rút ra bằng con đường tự phối nhưng thời gian đạt tới đồng hợp tử dài hơn và không tạo ra những dòng có KNKH cao, kéo dài thời gian chọn lọc dòng (Ngô Hữu Tình, 2003). Chọn tạo giống ngô ưu thế lai của ZP (Maize Research Institute “Zemun Polje”, Republic of Serbia) có nội nhũ tiêu chuẩn. Thời kỳ đầu chọn tạo giống ngô và chọn lọc các giống địa phương thụ phấn tự do và phân thành 6 nhóm di truyền cơ bản sử dụng làm nguồn vật liệu. Đầu tiên phát triển dòng thuần từ nguồn là 3 giống địa phương thụ phấn tự do là Vukovarski răng ngựa, Rumski 6 Golden răng ngựa và Sidski răng ngựa tại Viện nghiên cứu Ngô năm 1953. Sau khi chọn lọc kiểu hình mỗi giống chọn được hàng trăm bắp. Chọn lọc bắp trên hàng và đánh giá khả năng kết hợp ở các thế hệ tự thụ phấn. Các bố mẹ của lai kép của Mỹ như WF9 x N6, WF9 x 38-11 đã được sử dụng làm các cây thử. Những tổ hợp ngô lai kép đầu tiên của ZP được phát triển như ZP 755, ZP 488, ZP 370 có dạng ngô răng ngựa, các tổ hợp lai này từ bố mẹ là các dòng thuần là V312, V390, V395, V158, V144, R59. Tiềm năng năng suất của các dòng thuần chỉ ra rằng có thể sử dụng chúng làm mẹ của các tổ hợp lai đơn. Bắt đầu từ những năm 1960 và 1970 các tổ hợp lai đơn đầu tiên như ZPSC 1, ZPSC 4, ZPSC 6, ZPSC 3, ZPSC 58c đã được chọn tạo thành công, chứng tỏ rằng nguồn giống ngô địa phương thụ phấn tự do rất có giá trị để phát triển dòng thuần trong chương trình tạo giống ngô ưu thế lai (Drinic et al., 2007). Phát triển dòng thuần đơn bội và đơn bội kép (doubled haploid - DH) bằng nuôi cấy bao phấn hoặc kích tạo đơn bội. Trong 3 đến 5 năm qua, gây tạo đơn bội in vivo đã trở thành công cụ phổ biến trong nghiên cứu và chọn tạo giống ngô. Trong nghiên cứu có thể sử dụng để phát triển bản đồ di truyền quần thể hoặc để phân tích liên kết không cân bằng và liên kết tính trạng/mẫu chuẩn. Chọn tạo dòng DH tăng hiệu quả phát triển dòng và chọn lọc chu kỳ và giảm bớt khó khăn trong duy trì dòng (Röber et al., 2005). Sử dụng dòng đơn bội kép bằng phương pháp gây tạo in vivo tạo đơn bội mẹ là một hướng sử dụng trong chọn tạo giống ngô (Zea mays L.). Tiến bộ chủ yếu của dòng DH trong chọn tạo giống ngô lai là (i) biến dị di truyền tối đa, (ii) đồng hợp hoàn toàn, (iii) nhanh thương mại, (iv) đơn giản, (v) giảm chi phí (vi) tối ưu cho ứng dụng chỉ thị phân tử (Gordillo and Geiger, 2010). 2.3. ƯU THẾ LAİ VÀ ỨNG DỤNG TRONG CHỌN TẠO GİỐNG NGÔ LAİ Năm 1878 nhà nghiên cứu người Mỹ tên Beal đã áp dụng thực tế ưu thế lai trong việc tạo giống ngô lai giữa giống. Ông thu được những cặp lai hơn hẳn các giống bố mẹ về năng suất từ 10-15%. Năm 1904, Shull lần đầu tiên tiến hành tự thụ cưỡng bức ở ngô để thu được các dòng chuẩn và đã tạo ra những giống lai từ các dòng chuẩn này. Năm 1913 chính Shull đã đưa vào tài liệu khoa học thuật ngữ “Hetetosis” để chỉ ưu thế lai (Hetetosis là từ rút gọn của Stimulus of heetrozygosis). Từ năm 1918 Jones đề xuất sử dụng lai kéo trong sản xuất để giảm giá thành hạt giống thì việc áp dụng ưu thế lai vào trồng trọt, chăn nuôi được phát triển nhanh chóng. 7