Tài liệu đánh giá đặc điểm nông sinh học và khả năng kết hợp của một số dòng ngô nếp tự phố

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Tr−êng ®¹i häc n«ng nghiÖp hµ néi -------------***------------- Ph¹m quang tu©n ®¸nh gi¸ ®Æc ®iÓm n«ng sinh häc vµ kh¶ n¨ng kÕt hîp cña mét sè dßng ng« nÕp tù phèi LuËn v¨n th¹c sÜ n«ng nghiÖp Chuyªn ngµnh : Di truyÒn - Chän gièng c©y trång M· sè: 60.62.05 Ng−êi h−íng dÉn khoa häc: 1. PGS.TS. nguyÔn thÕ hïng 2. ts. NguyÔn v¨n c−¬ng hµ néi - 2011 LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng ñược ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam ñoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả luận văn Phạm Quang Tuân Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… i LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện ñề tài, cùng với sự nỗ lực của bản thân, tôi còn nhận ñược sự quan tâm, giúp ñỡ, ñộng viên của các thầy cô giáo, gia ñình và các bạn bè cùng các em sinh viên ñể tôi có thể hoàn thành tốt ñề tài tốt nghiệp này Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Thế Hùng bộ môn Cây lương thực, TS. Nguyễn Văn Cương bộ môn Di truyền – Chọn giống, ñã hướng dẫn, chỉ bảo, giúp ñỡ tận tình, chu ñáo trong suốt thời gian thực tập ñề tài tốt nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn các anh chị em Phòng cây trồng cạn, cán bộ Viện Nghiên cứu Lúa - Trường ñại học Nông nghiệp Hà Nội ñã tạo ñiều kiện thuận lợi và giúp ñỡ nhiệt tình trong quá trình thực tập ñề tài tốt nghiệp. Tôi xin trân trọng cảm ơn sự góp ý kiến chân thành của các thầy cô giáo trong bộ môn Cây lương thực, Khoa Nông học, Viện ñào tạo sau ñại học trường ðHNN-HN. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 09/2011 Học viên Phạm Quang Tuân Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… ii MỤC LỤC Lời cam ñoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục bảng vi Danh mục ñồ thị Danh mục các chữ viết tắt viii ix 1. MỞ ðẦU 1 1.1 Tính cấp thiết 1 1.2. Mục tiêu của ñề tài 3 1.2.1. Mục ñích 3 1.2.2. Yêu cầu 3 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC 4 2.1. Giá trị của cây ngô nếp 4 2.2. Nghiên cứu, sản xuất ngô nếp trên thế giới và ở Việt Nam 7 2.2.1. Nghiên cứu, sản xuất ngô nếp trên thế giới 7 2.2.2. Nghiên cứu, sản xuất ngô nếp ở Việt Nam 7 2.3. Nghiên cứu nguồn vật liệu di truyền ngô nếp 9 2.3.1. Nguồn gen Ngô nếp 9 2.3.2. Một số kết quả về thu thập ñánh giá nguồn gen ngô nếp ở Việt Nam 10 2.4. Cơ sở khoa học của ñề tài 11 2.4.1. Nghiên cứu phát triển dòng thuần 11 2.4.2. Nghiên cứu KNKH và ƯTL 12 2.5 Thành tựu chọn tạo giống ngô nếp trong nước và trên thế giới 18 2.5.1 Thành tựu chọn giống ngô nếp trên thế giới 18 2.5.2 Thành tựu chọn giống ngô nếp ở Việt Nam 20 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… iii 3. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 3.1. Vật liệu nghiên cứu 22 3.2. ðịa ñiểm và thời gian nghiên cứu 23 3.3. Nội dung nghiên cứu 23 3.4. Phương pháp nghiên cứu 23 3.4.2. Các biện pháp kỹ thuật áp dụng 24 3.4.4. Các chỉ tiêu theo dõi 24 3.5. Phương pháp xử lý số liệu 29 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 30 4.1. Kết quả nghiên cứu các dòng ngô bố mẹ trong vụ Thu ðông 2010 tại Gia Lâm Hà Nội 30 4.1.1. ðặc ñiểm sinh trưởng, phát triển của các dòng ngô bố mẹ 30 4.1.2. Một số ñặc ñiểm hình thái của các dòng ngô 32 4.1.3. Các ñặc trưng hình thái bắp 34 4.1.4. Khả năng tung phấn và phun râu 35 4.1.5. ðặc tính chống chịu của các dòng ngô thí nghiệm 36 4.1.6. Các yếu tố cấu thành năng suất 38 4.2 ðánh giá các ñặc ñiểm nông sinh học của các tổ hợp lai vụ Xuân 2011 tại Gia Lâm – Hà Nội. 40 4.2.1. Các giai ñoạn sinh trưởng, phát triển của các tổ hợp lai (THL) 40 4.2.2. ðộng thái tăng trưởng chiều cao cây, số lá của các THL vụ Xuân 2011 tại Gia Lâm - Hà Nội. 4.3. 43 Một số ñặc ñiểm hình thái của các THL ngô nếp vụ Xuân 2011 tại Gia Lâm, Hà Nội. 46 4.3.1. Chiều cao cây cuối cùng 46 4.3.2. Chiều cao ñóng bắp, tỷ lệ chiều cao ñóng bắp và chiều cao cây. 46 4.3.3. Tổng số lá trên cây 46 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… iv 4.2.5. ðặc ñiểm hình thái về màu sắc của các THL vụ Xuân 2011 tại Gia Lâm Hà Nội 47 4.2.6. Diện tích lá và chỉ số diện tích lá 49 4.2.7. Khả năng chống chịu của các THL và ðC 51 4.2.8. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các THL trong vụ Xuân 2011 tại Gia Lâm, Hà Nội 53 4.5.10. Năng suất của các THL vụ Xuân 2011 tại Gia Lâm- Hà Nội. 55 4.5.11. Một số chỉ tiêu chất lượng của các tổ hợp lai 58 4.7 ðánh giá khả năng kết hợp tính trạng năng suất hạt của 6 dòng ngô nếp vụ xuân 2011 tại Gia Lâm, Hà Nội. 60 4.7.1. Phân tích khả năng kết hợp chung của sáu dòng ngô bố mẹ 61 4.7.2. Khả năng kết hợp riêng của sáu dòng ngô bố mẹ 62 5. KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 65 5.1. Kết luận 65 5.2. ðề nghị 66 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… v DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Một số ñặc tính chất lượng của một số loại ngô 4 Bảng 4.1: Thời gian sinh trưởng của các dòng ngô bố mẹ vụ Thu ðông 2010 tại Gia Lâm, Hà Nội 30 Bảng 4.2: Một số ñặc ñiểm hình thái của các dòng bố mẹ vụ Thu ðông 2010 tại Gia Lâm, Hà Nội 33 Bảng 4.3: Một số ñặc ñiểm hình thái bắp của các dòng bố mẹ vụ Thu ðông 2010 tại Gia Lâm, Hà Nội 34 Bảng 4.4: Một số chỉ tiêu về bông cờ và khả năng phun râu của các dòng ngô vụ Thu ðông năm 2010 tại Gia Lâm, Hà Nội 36 Bảng 4.5 : Mức ñộ nhiễm sâu bệnh hại chính và khả năng chống ñổ của các dòng ngô vụ Thu ðông 2010 tại Gia Lâm, Hà Nội 37 Bảng 4.6: Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất lý thuyết của các dòng bố mẹ vụ Thu ðông 2010 tại Gia Lâm, Hà Nội 39 Bảng 4.7: Các giai ñoạn sinh trưởng phát triển của các THL vụ Xuân 2011 tại Gia Lâm, Hà Nội. 41 Bảng 4.8 : ðộng thái tăng trưởng chiều cao cây của các THL vụ Xuân 2011 tại Gia Lâm, Hà Nội 44 Bảng 4.9: ðộng thái tăng trưởng số lá của các THL vụ Xuân 2011 tại Gia Lâm, Hà Nội 45 Bảng 4.10: ðặc ñiểm hình thái của các THL vụ Xuân 2011 tại Gia Lâm, Hà Nội 47 Bảng 4.11: ðặc ñiểm hình thái về màu sắc của các THL vụ Xuân 2011 tại Gia Lâm, Hà Nội 48 Bảng 4.12: Diện tích lá và chỉ số diện tích lá của các THL vụ Xuân 2011 tại Gia Lâm, Hà Nội 50 Bảng 4.13: ðặc tính chống chịu sâu bệnh, ñổ gãy của các THL vụ Xuân 2011 tại Gia Lâm, Hà Nội Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… 51 vi Bảng 4.14: Các yếu tố cấu thành năng suất của các THL vụ Xuân 2011 tại Gia Lâm, Hà Nội Bảng 4.15: Năng suất của các THL vụ Xuân 2011 tại Gia Lâm, Hà Nội 55 57 Bảng 4.16: Một số chỉ tiêu chất lượng của các THL vụ Xuân 2011 tại Gia Lâm, Hà Nội 58 Bảng 4.17 : Bảng phân tích phương sai I 60 Bảng 4.18 : Bảng phân tích phương sai II 60 Bảng 4.19: Gía trị các tổ hợp chung 61 Bảng 4.20: Biến ñộng của tổ hợp chung 61 Bảng 4.21: Giá trị KNKH riêng của 6 dòng ngô bố mẹ 62 Bảng 4.22: Kiểm ñịnh các giá trị KNKH của 6 dòng ngô nếp tự phối 64 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… vii DANH MỤC ðỒ THỊ ðồ thị 1: Năng suất lý thuyết của các dòng bố mẹ vụ Thu ñông 2010 tại Gia Lâm Hà Nội 39 ðồ thị 2: ðộng thái tăng trưởng chiều cao cây của một số tổ hợp lai và ðC 44 ðồ thị 3: Chỉ số diện tích lá của các THL ở giai ñoạn trỗ và chín sữa vụ Xuân 2011 tại Gia Lâm- Hà Nội. 50 ðồ thị 4: Năng suất của các THL và ðC vụ Xuân 2011 tại Gia Lâm- Hà Nội. 57 ðồ thị 5: Khả năng kết hợp chung của 6 dòng ngô 61 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… viii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Tên ñầy ñủ CIMMYT Trung tâm cải lương giống ngô và lúa mì quốc tế CCCC Chiều cao cây cuối cùng CDB Chiều cao ñóng bắp CS Cộng sự CV% Hệ số biến ñộng ðC ðối chứng P1000 Trọng lượng 1000 hạt NSLT Năng suất lý thuyết NSTT Năng suất thực thu THL Tổ hợp lai TB Trung bình TGST Thời gian sinh trưởng TP – PR Tung phấn - phun râu ñb/cc Chiều cao ñóng bắp/chiều cao cây G-M Gieo – mọc G-TC Gieo – trỗ cờ G-TP Gieo – tung phấn G-PR Gieo – Phun râu NSBT Năng suất bắp tươi TP Tung phấn PR Phun râu ðK ðường kính LAI Chỉ số diện tích lá (m2 lá/ m2 ñất) TK Thời kỳ KNKH Khả năng kết hợp Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… ix 1. MỞ ðẦU 1.1 Tính cấp thiết Ngô nếp (Zea mays L. var. ceratina ) ăn tươi phổ biến ở các nước châu Á như Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc, Philippines, Thái Lan và Việt Nam. Thị trường tiêu thụ ngô nếp ăn tươi ở ñây gần như ngô ñường (Eunsoo Choe, 2010)[42]. Người tiêu dùng ðông Nam Á thích ăn các loại lương thực dẻo như gạo dẻo ở các giống lúa japonica, vì vậy ngô nếp cũng là sản phẩm phù hợp với sở thích tiêu dùng của người dân khu vực này với ñặc ñiểm mềm và dính (Kim và cộng sự, 1994). Do nhu cầu tiêu dùng ngô nếp tăng, sản xuất ngô làm thức ăn ở một số nước tăng nhanh trong những năm gần ñây. Ví dụ như Hàn Quốc, sản xuất ngô nếp tăng từ 2.000 ha năm 1986 lên 15.000 ha năm 2003 (Gares, 2005). Ngô nếp không chỉ phát triển ở thị trường Châu Á mà còn có tiềm năng phát triển ở thị trường Mỹ, do số người dân Mỹ gốc Châu Á tăng lên, ñặc biệt ở Los Angeles và Chicago [22]. Ngô nếp có giá trị dinh dưỡng và là nguyên liệu cho công nghiệp chế biến. Hạt ngô nếp giàu dinh dưỡng hơn ngô tẻ thường, ngô ñường hoặc ngô rau, ñặc biệt là hàm lượng lizin, tryptophan và protein. Nội nhũ chứa gần 100% amilopectin là dạng tinh bột có cấu trúc mạch nhánh có giá trị sử dụng cao trong công nghiệp chế biến [1]. Vì vậy nó là một trong những nguồn lương thực quý của người tiêu dùng. Chính vì giá trị và hiệu quả cao của cây ngô nếp, những năm gần ñây chọn tạo giống ngô nếp ñược nhiều nước quan tâm. Các nhà khoa học Hàn Quốc năm 2005 (Viện khoa học cây trồng quốc gia Suwon – RDA) ñã tạo ra giống ngô nếp lai ñơn Ilmichal hạt trắng có chất lượng ăn ngon, năng suất cao và chống ñổ tốt (Jung TaeWook và cộng sự 2006). Tại Hội thảo làm vườn quốc tế lần thứ 27 năm 2006, các nhà khoa học K. Lertrat, N. Thongnarin ñã công bố một phương pháp tiếp cận mới cải thiện chất lượng, sử dụng của các Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… 1 giống ngô nếp ñịa phương (K. Lertrat và cộng sự 2006)[45]. Các nhà khoa học Trung Quốc ñã nghiên cứu nguồn vật liệu di truyền ngô nếp với 767 mẫu gen của Trung Quốc phục vụ chọn tạo giống ngô nếp chất lượng cao (Longjiang Fan và cộng sự, 2008). Theo Eunsoo Choe, 2010, phát triển giống ngô nếp lai phù hợp với thị trường ăn tươi ở Mỹ cần chuyển gen tính trạng chất lượng, sử dụng của các giống ngô nếp của Châu Á, như giống Yeonnong1 của Hàn Quốc vào nền di truyền ngô của Mỹ [41]. Ở Việt Nam, ngô nếp ñem lại giá trị kinh tế cao vì sản phẩm ngô nếp có thể sử dụng vào nhiều mục ñích như làm lương thực, làm ngô quà (ăn tươi luộc, nướng), hay dùng ñể chế biến các loại thức ăn khác như, snack ngô, súp ngô, chế biến tinh bột ngô...Hơn nữa ngô nếp có thời gian sinh trưởng ngắn, có thể trồng gối vụ, rải vụ mà không chịu áp lực của thời vụ. Tuy nhiên, phát triển sản xuất ngô nếp ở nước ta còn hạn chế do số lượng giống ngô nếp năng suất và chất lượng cao còn ít, những giống ngô nếp lai có trong sản xuất chủ yếu là giống nhập nội hoặc của các công ty giống nước ngoài như HN88 (ðài Loan), MX2, MX4 (Cty CP giống cây trồng Miền Nam), các giống ngô thụ phấn tự do, các giống ngô lai không quy ước và các giống VN2, VN6 (Viện nghiên cứu ngô), các giống ngô lai không quy ước. Mặt khác, giá hạt giống ngô nếp lai cao ñã góp phần làm giảm hiệu quả sản xuất. Do vậy, chọn tạo giống ngô nếp năng suất cao, chất lượng tốt ñang là yêu cầu cấp thiết. Xuất phát từ yêu cầu ñó chúng tôi tiến hành thực hiện ñề tài: “ðánh giá các ñặc ñiểm nông sinh học và khả năng kết hợp của một số dòng ngô nếp tự phối”. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… 2 1.2. Mục tiêu của ñề tài 1.2.1. Mục ñích ðánh giá khả năng kết hợp của các dòng ngô nếp tự phối có nguồn gốc khác nhau nhằm xác ñịnh những dòng có khả năng kết hợp và những tổ hợp lai triển vọng, phục vụ chương trình tạo giống ngô nếp lai năng suất cao, chất lượng tốt. 1.2.2. Yêu cầu + ðánh giá ñặc ñiểm nông sinh học của các dòng bố mẹ. + ðánh giá ñặc ñiểm nông sinh học của các tổ hợp lai. + ðánh giá khả năng kết hợp của các dòng ngô nếp thí nghiệm và xác ñịnh các tổ hợp lai triển vọng. 1.2.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài ðề tài góp phần cung cấp các dẫn liệu về: Các ñặc ñiểm nông sinh học của các dòng, tổ hợp ngô nếp lai cũng như việc xác ñịnh khả năng kết hợp của các dòng ngô nếp có triển vọng theo phương pháp lai luân giao tại Gia Lâm Hà Nội. Kết quả thí nghiệm sẽ xác ñịnh ñược các dòng có khả năng kết hợp chung và khả năng kết hợp riêng cao và các tổ hợp lai ưu tú làm nguồn vật liệu phục vụ công tác chọn tạo giống ngô nếp lai ở Việt Nam. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… 3 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC 2.1. Giá trị của cây ngô nếp Ngô nếp và các sản phẩm của nó có mặt ở hầu hết các quốc gia. Là một trong những cây trồng mang lại hiệu quả kinh tế cao. Khác với ngô tẻ và các loại ngô khác, ngô nếp là nhóm có sáp khi cắt và tinh bột mạch nhánh, nó có nguồn gốc Trung Quốc và lần ñầu tiên Collins phát hiện năm 1909. Tinh bột chủ yếu là amylopectin (gần 100%), trong khi ngô thường chỉ 70% amylopectin và 30% amylose. Amylopectin có cấu tạo mạch nhánh gồm chuỗi polygluco (Porcher Michel H và công sự)[18]. Các nhà khoa học ở ðại học Tổng hợp Ohio – Hoa Kỳ ñánh giá tiêu chuẩn dinh dưỡng của ngô nếp so với một số loại ngô khác (Bảng 1), trong ñó phần trăm protein cao tương ñương với ngô giàu protein (QPM). Bảng 1: Một số ñặc tính chất lượng của một số loại ngô Loại ngô % dầu Ngô răng ngựa 4,2 - 4,8 7,7 - 8,2 71,3 - 73,4 1777 - 1795 7,2 - 8,2 8,0 - 9,0 66,2 - 67,9 1851 - 1869 Ngô Giàu Lysine 4,0 - 4,5 7,3 - 8,5 70,5 - 72,2 1770 - 1785 Ngô nếp 3,2 - 3,6 8,9 - 10,1 73,1 - 73,3 1747 - 1758 Ngô có hàm lượng dầu cao % Protein % tinh bột Năng lượng (Kcal/kg) Ngô nếp ñược sử dụng làm lương thực: Ngô nêp là một trong các loại cây trống sử dụng làm lương thực. Ở một số nước phát triển như Mỹ, Trung Quốc, … ngô cũng ñược coi là loại lương thực ñược ưa chuộng góp phần vào nuôi sống con người. Ở Việt Nam ngô là sản phẩm không thể thiếu ñối với các dân tộc miền núi từ xưa tới nay. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… 4 Ngô nếp ñược sử dụng làm thức ăn chăn nuôi: Ở những nước ñang phát triển hay những nước phát triển, ngô và các sản phẩm phụ từ cây ngô ñược tận dụng triệt ñể, là nguồn thức ăn gia súc quan trọng góp phần giảm chi phí chăn nuôi, nâng cao hiệu quả kinh tế. Ngô là loại hạt có hàm lượng tinh bột cao, ngô hạt có thể chế biến trực tiếp hoặc sử dụng ñể chế biến thức ăn tổng hợp, cung cấp nguồn năng lượng lớn cho gia súc, ngô còn bổ sung lượng ñạm cần thiết cho vật nuôi. Ngoài ra thân, lá ngô còn làm thức ăn xanh hoặc ủ chua lý tưởng cho gia súc, ñặc biệt là bò sữa, nó cung cấp chất xơ, ñường, một số loại vitamin cần thiết cho vật nuôi. Khi ñời sống của người dân càng phát triển thì nhu cầu thịt, trứng, sữa và các sản phẩm chăn nuôi khác ngày càng tăng, do ñó ñòi hỏi sản lượng ngô ngày càng lớn ñáp ứng nhu cầu thức ăn cho vật nuôi [20]. Khi nấu chín ngô nếp có ñộ dẻo, mùi vị thơm ngon. Nó có giá trị dinh dưỡng cao, bởi tinh bột có cấu trúc ñặc biệt, dễ hấp thu hơn so với tinh bột của ngô tẻ. Có khá nhiều báo cáo về kết quả ñạt ñược trong chăn nuôi cho cả ñộng vật thường và ñộng vật nhai lại (Fergason, 1994)[19]. Một số thí nghiệm ñã chỉ ra rằng bò ñực lớn nhanh hơn khi ñược nuôi bằng ngô nếp (US. Grains Council) [20]. Một trong những nguyên nhân dẫn ñến hiệu quả trên là do trong ngô nếp có hàm lượng acid amin không thay thế cao như triptophan, lyzin (Grawood, 1992; Jemes L, Brewbaker, 1998) [21]. Ngô làm thực phẩm và thuốc chữa bệnh: ngày nay, khi ñời sống của người dân ñược nâng cao thì các sản phẩm ngô nếp ñược sử dụng ngày càng ña dạng. Các loại ngô non, ngô bao tử có hàm lượng dinh dưỡng cao ñược sử dụng như những loại rau cao cấp. Các loại ngô nếp, ngô nù, ngô ñường với tính dẻo, hàm lượng ñường cao thường ñược dùng trực tiếp ñể ăn tươi (luộc, nướng) hay dùng ñể chế biến các loại thức ăn khác như ngô chiên, snack ngô, súp ngô, chế biến tinh bột ngô,…. Ngô nếp có thể chế biến thành các bài thuốc có tác dụng tốt cho sức khỏe, chống suy dinh dưỡng và trị bệnh. Nhiều Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… 5 tài liệu cho thấy sử dụng ngô có lợi cho tiêu hóa, tim mạch, sinh dục, chống oxy hóa, lão hóa, ung thư (Phó ðức Thuần, 2002)[3]. Ngô nếp xuất khẩu ñêm lại giá trị cao: trên thế giới một số nước thu ñược giá trị kinh tế cao nhờ xuất khẩu các sản phẩm từ ngô nếp nhất là bán giống như các công ty giống của Mỹ, Trung Quốc, Nhật Bản. Ở Việt Nam ngô nếp ñã và ñang nghiên cứu, phát triển mạnh cung cấp giống, các sản phẩm từ ngô nếp phục vụ nhu cầu trong nước và bước ñầu xuất khẩu sang các nước như Lào, Cam-pu-chia, hướng tới xuất khẩu sang nhiều nước khác. Ngô nếp cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp: ngô nếp có nội nhũ chứa gần 100% amilopectin là dạng tinh bột có cấu trúc mạch nhánh có giá trị sử dụng cao trong công nghiệp chế biến. Thành phần của ngô bao gồm tinh bột, ñường, … sản phẩm có mùi thơm nên ngô ñược sử dụng nhiều làm nguyên liệu cho công nghiệp chế biến thực phẩm như bánh kẹo, glucoza, các loại thực phẩm ñồ hộp tiện dụng, ngoài ra còn ñể sản xuất cồn tinh bột, dầu và ñặc biệt ngô còn ñể chế biến nhiên liệu sinh học (Bio Fuel). Nhiên liệu sinh học là loại nhiên liệu ñược hình thành từ các hợp chất có nguồn gốc ñộng, thực vật (sinh học). Loại nhiên liệu này có nhiều ưu ñiểm so với loại nhiên liệu truyền thống nhờ tính chất thân thiện với môi trường. Ngoài ra các nhiên liệu này lấy từ hoạt ñộng sản xuất nông nghiệp và có thể tái sinh, chúng giúp giảm sự lệ thuộc vào nguồn tài nguyên nhiên liệu không tái sinh truyền thống[27]. Ở Mỹ và các nước phát triển, phần lớn sản lượng ngô nếp ñược dùng ñể chế biến tinh bột. Người ta chế biến tinh bột nếp ñó bằng cách xay ướt ñể dùng trong công nghiệp chế biến thực phẩm, keo dán, chất hồ dính, công nghiệp dệt, công nghiệp giấy, lên men sản xuất cồn và chuyển thành ñường fuctozo, chế sizo… Phạm vi sử dụng của ngô nếp ngày càng phát triển nhờ những ñặc ñiểm ñặc biệt của nó (James L, Brewbaker, 1998)[33]. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… 6 2.2. Nghiên cứu, sản xuất ngô nếp trên thế giới và ở Việt Nam Do ñặc tính ưu việt của cây ngô nếp ngày càng ñem lai giá trị kinh tế cao nhờ xuất khẩu hạt giống và các sản phẩm của nó. Trên thế giới hiện nay ñã có rất nhiều nghiên cứu chọn tạo, sản xuất ngô nếp. 2.2.1. Nghiên cứu, sản xuất ngô nếp trên thế giới Ở các nước phát triển như Mỹ việc chọn tạo giống ngô nếp tập trung chọn tạo giống ngô nếp ưu thế lai, năm 2003 có 12 công ty hạt giống chào bán các tổ hợp ngô nếp ưu thế lai ñược kinh doanh trên thị trường, bình quân mỗi công ty 5 tổ hợp và có 20 tổ hợp thời gian sinh trưởng ngắn từ 83 ñến 122 ngày)[24]. Với ngô nếp về năng suất, sản lượng chưa tương xứng với tiềm năng của nó. Diện tích trồng ngô trắng và ngô nếp trên thế giới là 32 triệu hécta và Châu Á là 6,9 triệu hécta, năng suất trung bình mới chỉ ñạt 1,7 tấn/ha. Phần trăm diện tích trồng giống ngô ưu thế lai, trong ñó có ngô nếp ở Mỹ là 100%, ðông Phi 24% còn các quốc gia khác [4]. Về sản lượng, theo thống kê của FAO, năm 2006 các nước trên thế giới ñã xuất khẩu 36,2 nghìn tấn ngô nếp, thu khoảng 82,4 triệu USD (FAO, 2009) [28]. Ngô nếp ñược trồng nhiều nhất ở Mỹ, tại Mỹ ngô nếp ưu thế lai ñược trồng khoảng 280.000ha. Năng suất ngô nếp ở Mỹ cũng biến ñộng tùy thuộc vào từng loại giống, ñất trồng và ñiều kiện khí hậu... Một số giống nếp lai ñiển hình cho năng suất cao hơn những giống ngô tẻ lai, nhưng năng suất của ngô nếp thông thường ñạt khoảng 6575% so với ngô tẻ. Các nước châu á như: Hàn Quốc, Philippines, Thái Lan, Trung Quốc, Việt Nam, Lào... lại trồng phổ biến các giống ngô nếp có ñặc ñiểm dẻo, thơm ngon (Lê Quý Kha, 2009)[6]. 2.2.2. Nghiên cứu, sản xuất ngô nếp ở Việt Nam Theo các nghiên cứu phân loại ngô ñịa phương ở Việt Nam từ những năm 1960 cho thấy, ngô ở Việt Nam tập trung chủ yếu vào 2 loại phụ chính là ñá rắn và nếp (Ngô Hữu Tình, 1997) [24]. Ngô nếp ñược phân bố ở khắp các Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… 7 vùng, miền trong cả nước, với nhiều dạng mày hạt khác nhau : Trắng, vàng, tím, nâu, ñỏ… Hiện nay ở Viện nghiên cứu Ngô, ñã thu thập và lưu giữ 148 mẫu ngô nếp ñịa phương, trong ñó có: 111 nguồn nếp trắng, 15 nguồn nếp vàng và 22 nguồn nếp tím, nâu ñỏ. Nghiên cứu về ngô nếp ở Việt Nam trước ñây còn chưa ñược chú trọng như ngô tẻ. Công tác nghiên cứu chọn tạo các giống ngô nếp và ñường ñã ñược tiến hành khá lâu nhưng chủ yếu là thu thập, bảo tồn các giống nếp ñịa phương và chọn tạo giống thụ phấn tự do (Lê Quý Kha, 2009)[6]. Tuy nhiên những năm gần ñây ngô nếp cũng ñược chú ý và ñạt ñược những thành tựu ñáng kể. Kết quả nghiên cứu ngô nếp trong những năm qua cũng ñạt ñược những thành công nhất ñịnh trong việc tạo dòng, lai tạo thử nghiệm các giống ngô nếp lai. Kết quả này ñược thực hiện chủ yếu tại các trường ðại học, các Viện nghiên cứu. Cụ thể giai ñoạn 2003 – 2005 nhóm nghiên cứu thuộc trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã lai thử khả năng kết hợp của 50 tổ hợp lai, kết quả ñã chọn ñược các tổ hợp ngô nếp lai ưu tú: N8 x N11; N4 x N8; N11 x N14 và N2 x N12. Các tổ hợp lai có các ñặc ñiểm tốt như: Thời gian sinh trưởng ngắn, từ khi gieo ñến khi thu bắp luộc khoảng 75 – 80 ngày, từ gieo ñến chín sinh lý khoảng 95 – 105 ngày. Các tổ hợp ngô nếp lai có hạt màu trắng, dẻo, thơm, năng suất hạt ñạt khoảng 40 – 45 tạ/ha (Nguyễn Thế Hùng, 2006)[4]. Cùng với các nghiên cứu chọn tạo giống, ở Việt Nam ñang phát triển mạnh diện tích trồng ngô nếp thương phẩm do nhu cầu sử dụng và hiệu quả kinh tế của ngô nếp ñem lại. Theo ñiều tra của Trung tâm Khảo kiểm nghiệm giống cây trồng Trung ương trong 2 năm 2003 và 2004 thì diện tích ngô nếp ở nước ta chiếm gần 10% diện tích trồng ngô (Phạm ðồng Quảng và cs, 2005) [12]. Diện tích trồng ngô nếp không ngừng tăng nhanh trong thời gian qua, ñặc biệt là ở vùng ñồng bằng ven ñô thị. Nguyên nhân chính trước hết do các Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… 8 giống ngô nếp ñáp ứng ñược nhu cầu luân canh tăng vụ trong cơ cấu nông nghiệp hiện nay, nhưng quan trọng hơn là do nhu cầu của xã hội ngày một tăng ñối với sản phẩm này. 2.3. Nghiên cứu nguồn vật liệu di truyền ngô nếp 2.3.1. Nguồn gen Ngô nếp Có giả thuyết cho rằng, ngô nếp có nguồn gốc ở ðông Nam Á mà Trung Quốc, Miến ðiện, Philippin là quê hương ñầu tiên của nó. Nhưng sau ñó người ta thấy rằng ñó là kết quả của một ñột biến thông thường của các giống ngô răng ngựa biểu hiện gen Wx và gắn liền với các ñiều kiện trồng trọt không bình thường ñột biến thành gen lặn wx, chúng có thể xuất hiện ở các vùng khác nhau của trái ñất (Grebensc 1954, dẫn theo Nguyễn Thị Lâm, 1997) [14]. Ngô nếp (Zea mays L.subsp. Ceratina Kulesh), là một trong những loài phụ chính của loài Zea mays L. Hạt ngô nếp nhìn bề ngoài tương tự với ngô ñá, nhưng bề mặt bóng hơn. Lớp ngoài cùng của mặt cắt nội nhũ không có lớp sừng như ở ngô tẻ, có tính chất quang học giống như lớp sáp. Do vậy, ngô nếp còn có tên gọi khác là ngô sáp (Tomob, 1984) [29]. Ngô nếp là dạng ngô tẻ do biến ñổi tinh bột mà thành. Tinh bột của ngô nếp chứa gần như 100% amylopectin, trong khi ngô thường chỉ chứa 75% amylopectin và 25% amyloza. Amylopectin là dạng của tinh bột có cấu trúc phân tử gluco phân nhánh dựa trên liên kết α.1-4 và α.1-6, ngược lại amyloza có cấu trúc phân tử gluco không phân nhánh, trọng lượng phân tử của chúng từ 1 ñến 3 triệu. Khi cho tinh bột ngô nếp vào dung dịch KI thì nó chuyển thành màu cà phê ñỏ, trong khi tinh bột của ngô thường thì chuyển thành màu xanh tím. ðặc tính của ngô nếp ñược quy ñịnh bởi ñơn gen lặn ñó là gen wx. Gen wx là gen lấn át gen khác ñể tạo tinh bột dạng nhỏ (Peter Thompson, 2005) [30]. Theo Fergason, 1994 ; Garwood và Creech, 1972 ; Hallauer, 1994 [31], [32], [33], thì gen wx nằm ở locus 5S-56 có biểu hiện của gen opaque, do vậy hạt ngô nếp cũng giàu lisine, triptophan và protein. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… 9 James L. Brewbaker (Brewbaker, 1998) [34], cho rằng quá trình chọn lọc tự nhiên ñã tạo ra những ñột biến như Sugaryl (với phytoglycogen cao) ở dãy núi Andes và ở ñông bắc nước Mỹ, ñột biến 2 là waxyl (tinh bột của hạt có cấu tạo bởi amylopectin) ở châu Á với các giống ñược chọn lọc có vỏ mềm. Những giống nếp lai và các giống nếp thường, với ñặc ñiểm dẻo, thơm ngon rất thông dụng ở châu Á như : Hàn Quốc, Philippin, Thái Lan, Trung Quốc, Việt Nam và nhiều quốc gia khác (US. Grains Council, 2001) [35]. 2.3.2. Một số kết quả về thu thập ñánh giá nguồn gen ngô nếp ở Việt Nam Thu thập, ñánh giá và bảo tồn giống ngô nếp ñịa phương các tỉnh miền núi Tây Bắc ñã ñược các nhà khoa học Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội thực hiện từ năm 2000 ñến tháng 1 năm 2009. Kết quả ñiều tra thu thập của Vũ Văn Liết và cộng sự ñược 166 mẫu giống ngô là ngô nếp, các giống thu về một phần bảo tồn, một phần làm thuần và hiện nay có khoảng 2500 mẫu giống tự phối từ S1- S5 [15]. ðiều này cho thấy nguồn gen cây ngô ở huyện ðiện Biên nói riêng và vùng miền núi phía Bắc Việt Nam nói chung là rất ña dạng và phong phú. Năm 2004, bộ môn Cây lương thực, khoa Nông học – trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã thu thập ñược 10 mẫu giống ngô nếp ở Sơn La, 20 mẫu ngô nếp từ Cộng hòa Dân chủ nhân dân Lào. Trên cơ sở thu thập nguồn gen Nguyễn Thế Hùng cùng cộng sự ñã tiến hành phân loại, ñánh giá và tạo ra các dòng ngô nếp tự phối ñời cao phục vụ cho công tác chọn tạo giống ngô nếp. Duy trì bảo tồn những giống ngô nếp ñịa phương chất lượng cao ñược nhiều cơ quan nghiên cứu trong nước và các nhà khoa học quan tâm (Trần Văn Minh, 2006) ñã phục tráng và bảo tồn thành công giống ngô nếp Cồn Hến của Thừa Thiên Huế nhằm bảo vệ giống ngô nếp quý hiếm của miền Trung nước ta, sau 5 năm nghiên cứu, tác giả và các ñồng nghiệp ñã phục tráng ñược giống ngô nếp Cồn Hến, giữ lại ñặc ñiểm bản chất quý hiếm của nó. Giai ñoạn 2001 - 2005, các nhà khoa học Viện NC Ngô ñã tiến hành thu Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… 10