Tài liệu đánh giá một số tổ hợp ngô nếp lai và giống ngô nếp tổng hợp mới chọn tạo trồng tại thái thụy thái bình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ------- ------- NGUYỄN THỊ NGUYỆT ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ TỔ HỢP NGÔ NẾP LAI VÀ GIỐNG NGÔ NẾP TỔNG HỢP MỚI CHỌN TẠO TRỒNG TẠI THÁI THỤY - THÁI BÌNH LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI, NĂM 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ------- ------- NGUYỄN THỊ NGUYỆT ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ TỔ HỢP NGÔ NẾP LAI VÀ GIỐNG NGÔ NẾP TỔNG HỢP MỚI CHỌN TẠO TRỒNG TẠI THÁI THỤY - THÁI BÌNH CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC CÂY TRỒNG MÃ SỐ: 60.62.01.10 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC GS.TS. VŨ VĂN LIẾT HÀ NỘI, NĂM 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài này là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của thầy giáo Vũ Văn Liết, Viện Nghiên cứu và Phát triển Cây trồng – Học viện Nông nghiệp Việt Nam. Các số liệu và kết quả trong nghiên cứu đề tài là hoàn toàn trung thực và chưa được sử dụng trong bất kỳ một công trình nghiên cứu nào khác. Tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc. Học viên Nguyễn Thị Nguyệt ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài này, tôi nhận được nhiều sự quan tâm, giúp đỡ, tạo điều kiện của các cơ quan, quý thầy cô, bạn bè và gia đình. Trước tiên, tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc tới thầy GS.TS. Vũ Văn Liết, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn. Tôi xin trân trọng cảm ơn các anh chị trong Bộ môn cây trồng cạn -Viện Nghiên cứu và Phát triển Cây trồng đã hết lòng giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi về vật chất và tinh thần cho tôi trong quá trình thực hiện đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong khoa Nông học, Học Viện Nông nghiệp Việt Nam, đã có những góp ý quý báu và kịp thời cho tôi trong quá trình thực hiện đề tài này. Tôi xin cảm ơn đến gia đình, người thân, các cán bộ đồng nghiệp và bạn bè đã động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện về mọi mặt cho tôi trong quá trình thực hiện đề tài này. Một lần nữa tôi xin trân trọng cảm ơn ! Thái Bình, ngày 20 tháng 09 năm 2015 Học viên Nguyễn Thị Nguyệt iii MỤC LỤC Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Mục lục iv Danh mục chữ viết tắt vii Danh mục bảng viii Danh mục các hình ix MỞ ĐẦU 1 1. Đặt vấn đề 1 2. Mục đích và yêu cầu 2 2.1. Mục đích 2 2.2. Yêu cầu 3 Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 1.1. Vai trò của ngô nếp 4 1.2. Sản xuất ngô trên Thế giới và ở Việt Nam 5 1.2.1. Sản xuất ngô trên thế giới 5 1.2.2. Sản xuất ngô ở Việt Nam 6 1.3. Những nghiên cứu nguồn gốc, đa dạng di truyền của ngô nếp 7 1.3.1. Nguồn gốc ngô nếp 7 1.3.2. Đa dạng di truyền 8 1.4. Nghiên cứu chọn giống ngô nếp chất lượng 10 1.5. Chọn tạo giống ngô tổng hợp 13 1.6. Kết quả về chọn tạo ngô nếp lai ở Việt Nam 14 1.6.1. Kết quả nghiên cứu nguồn gen 14 1.6.2. Kết quả chọn tạo và sử dụng 15 1.7. Tình hình và định hướng sản xuất ngô tại Thái Bình 18 Chương 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 2.1. Vật liệu và địa điểm thí nghiệm 20 2.1.1. Vật liệu thí nghiệm 20 iv 2.1.2. Địa điểm thực hiện thí nghiệm 20 2.1.3. Thời gian thực hiện thí nghiệm 20 2.2. Nội dung nghiên cứu 20 2.3. Phương pháp nghiên cứu 21 2.3.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm 21 2.3.2. Các chỉ tiêu theo dõi 21 2.4. Phân tích số liệu thí nghiệm 26 2.5. Quy trình kỹ thuật: 27 Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29 3.1. Đặc điểm các giai đoạn sinh trưởng của các giống tham gia thí nghiệm vụ Thu Đông 2014 và vụ Xuân 2015 29 3.2. Đặc điểm hình thái cây của các giống tham gia thí nghiệm vụ Thu Đông 2014 và vụ Xuân 2015 34 3.3. Diện tích lá và chỉ số diện tích lá của các giống tham gia thí nghiệm vụ Thu Đông 2014 và vụ Xuân 2015 38 3.3.1. Diện tích lá và chỉ số diện tích lá của các giống tham gia thí nghiệm vụ Thu Đông 2014 39 3.3.2. Diện tích lá và chỉ số diện tích lá của các giống tham gia thí nghiệm vụ Xuân 2015 41 3.4. Khả năng chống chịu đồng ruộng của các giống tham gia thí nghiệm vụ Thu Đông 2014 và vụ Xuân 2015 43 3.5. Năng suất, các yếu tố cấu thành năng suất của các giống tham gia thí nghiệm vụ Thu Đông 2014 và vụ Xuân 2015 46 3.5.1. Đặc điểm hình thái bắp của các giống thí nghiệm vụ Thu Đông 2014 và vụ Xuân 2015 46 3.5.2. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống tham gia thí nghiệm vụ Thu Đông 2014 và vụ Xuân 2015 50 3.6. Đánh giá chất lượng của các giống tham gia thí nghiệm vụ Thu Đông 2014 và vụ Xuân 2015 56 v 3.7. Ưu thế lai chuẩn về một số tính trạng của các giống lai tham gia thí nghiệm vụ Thu Đông 2014 và vụ Xuân 2015 59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64 1. Kết luận 64 2. Kiến nghị 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 PHỤ LỤC 70 vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT CCC : Chiều cao cây CIMMYT : Trung tâm cải tạo ngô và lúa mỳ quốc tế (Centro International de Mejoramiento de maizy Trigo) CV : Hệ số biến động (Coefficients of variation) CS : Cộng sự DT : Diện tích Đ/C : Đối chứng Hs : Ưu thế lai chuẩn LAI : Chỉ số diện tích lá (Leaf Area Index) LSD0,05 : Sự sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa ở mức 0,05 (Least significant difference) NN&PTNT : Nông nghiệp và phát triển nông thôn NS : Năng suất NSLT : Năng suất lý thuyết NSBT : Năng suất bắp tươi NSTT : Năng suất thực thu TGST : Thời gian sinh trưởng THL : Tổ hợp lai TP : Tung phấn TPTD : Thụ phấn tự do P1000 hạt : Khối lượng 1000 hạt PR : Phun râu vii DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang 2.1. Năng suất, diện tích và sản lượng ngô toàn cầu giai đoạn 1990 – 2013 5 2.2. Diện tích, năng suất và sản lượng ngô của Việt Nam từ 1990 đến 2013 6 3.1a. Các giai đoạn sinh trưởng, phát triển của giống thí nghiệm 30 3.1b. Các giai đoạn sinh trưởng, phát triển của các giống thí 30 3.2a. Đặc điểm hình thái cây của các giống vụ Thu Đông 2014 34 3.2b. Đặc điểm hình thái cây của các giống vụ Xuân 2015 35 3.3a. Diện tích lá và LAI qua các thời kỳ của các giống vụ Thu Đông 2014 39 3.3b. Diện tích lá và LAI qua các thời kỳ của các giống vụ Xuân 42 3.4. 44 Khả năng chống chịu của các giống tham gia thí nghiệm 3.5a. Đặc điểm hình thái bắp của các giống vụ Thu Đông 2014 47 3.5b. Đặc điểm hình thái bắp của các giống vụ Xuân 2015 47 3.6a. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống vụ 51 3.6b. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống vụ 52 3.7. Đánh giá chất lượng của các giống tham gia thí nghiệm qua 2 vụ 56 3.8. Độ dày vỏ của các giống tham gia thí nghiệm vụ Thu 58 3.9. Ưu thế lai chuẩn về thời gian sinh trưởng của các giống lai 59 3.10. Ưu thế lai chuẩn về chiều cao cây của các giống lai trong thí 60 3.11. Ưu thế lai chuẩn về chiều dài bắp của các giống lai trong thí 61 3.12. Ưu thế lai chuẩn về năng suất của các giống lai trong thí 62 viii DANH MỤC CÁC HÌNH STT Tên hình Trang 3.1a. Diện tích lá của các giống vụ Thu Đông 2014 40 3.1b. Chỉ số diện tích lá của các giống vụ Thu Đông 2014 40 3.2a. Diện tích lá của các giống vụ Xuân 2015 42 3.2b. Chỉ số diện tích lá của các giống vụ Xuân 2015 43 3.3. 56 Năng suất thực thu của các giống tham gia thí nghiệm ix MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Ngô (Zea mays L.), lúa mỳ và lúa nước là ba loại cây lương thực quan trọng nhất. Ngô có thể chia thành ba dạng trên cơ sở thành phần tinh bột trong nội nhũ của hạt là ngô thường (normal corn), ngô nếp (waxy corn) và ngô ngọt (sweet corn). Nói chung khác nhau giữa ngô thường và ngô nếp là cấu trúc và hàm lượng tinh bột (amylose và amylopectin) của hạt. Ngô thường trồng rộng rãi cho sử dụng làm lương thực, thức ăn chăn nuôi và năng lượng sinh học, trong khi các dạng ngô đặc thù như ngô nếp và ngô đường chỉ sản xuất làm lương thực, ngô nếp đã trở thành phổ biến và có giá trị ở các nước Đông Nam Á, đặc biệt ở Hàn Quốc. Nhu cầu ngô nếp ăn tươi, làm súp đều tăng lên những năm gần đây (Sa et al., 2010). Gần đây, vai trò của ngô nếp càng được nâng lên nhờ những thành tựu trong việc nghiên cứu chọn tạo và mở rộng những giống lai cho năng suất khá cao mà vẫn giữ được chất lượng đặc biệt của nó. Diện tích trồng ngô nếp ở Việt Nam hiện chiếm từ 8 - 12% diện tích trồng ngô của cả nước. Một số giống ngô nếp hiện đang được sử dụng nhiều trong sản xuất như giống ngô nếp thụ phấn tự do như VN2, VN6, một số giống ngô nếp lai như MX2, MX4, MX10 chủ yếu có nguồn gốc từ nước ngoài (Bộ NN&PTNT, 2014). Sự hạn chế này do, tập quán canh tác truyền thống người dân chỉ quen trồng những giống ngô nếp địa phương, nhóm giống ngô này có nhiều đặc điểm chất lượng tốt nhưng năng suất thấp và thường bị lẫn tạp; mặt khác giá ngô nếp lai giống khá cao do bộ giống ngô nếp lai còn hạn chế nên việc mở rộng diện tích trồng để đáp ứng nhu cầu thị trường gặp nhiều khó khăn. Để chọn tạo ra giống ngô nếp tốt, có năng suất cao, chất lượng tốt, chống chịu sâu bệnh và những điều kiện bất thuận, thích nghi rộng là công việc không dễ dàng và rất tốn kém về trí lực, sức người, sức của và thời gian. Công việc tạo giống phải qua các giai đoạn: rút dòng, chọn lọc dòng, làm thuần dòng từ các nguồn nguyên liệu, các giống ngô lai thương phẩm. Thường thường thời gian để tạo dòng cũng mất 4 - 5 năm (nếu mỗi năm làm 2 vụ). Đồng thời phải tiến hành nghiên cứu khả năng kết hợp của các dòng để tìm 1 kiếm các tổ hợp lai ưu tú, thử nghiệm các tổ hợp lai trên các vùng sinh thái, xây dựng quy trình công nghệ sản xuất hạt giống cho từng giống. Các giống ngô nếp địa phương thụ phấn tự do rất đa dạng về độ lớn bắp, dạng bắp, màu sắc hạt và chất lượng ăn uống. Chính vì thế có thể phát triển giống ưu thế lai với chất lượng tốt và thích nghi với điều kiện địa phương. Nguồn gen ngô nếp địa phương của Việt Nam cũng có mức đa dạng cao, chất lượng phù hợp với tiêu dùng của địa phương, thích ứng cao với điều kiện môi trường nghèo dinh dưỡng và canh tác nhờ nước trời (Vũ Văn Liết và Đồng Huy Giới, 2006) cần được khai thác phát triển giống ngô tổng hợp và giống nếp lai năng suất cao, chất lượng tốt phục vụ tiêu dùng và nâng cao hiệu quả sản xuất. Thái Bình là tỉnh ven biển thuộc khu vực Đồng bằng sông Hồng, đất đai phì nhiêu màu mỡ, nổi tiếng “bờ xôi ruộng mật” do được bồi tụ bởi hệ thống sông Hồng và sông Thái Bình. Hệ thống công trình thuỷ lợi tưới tiêu thuận lợi, góp phần làm nên cánh đồng 14 – 15 tấn/ha và đang thực hiện chuyển đổi cơ cấu nông nghiệp. Tổng diện tích đất tự nhiên của tỉnh là 154.584 ha, trong đó diện tích cây hàng năm có 92.075 ha. Hầu hết đất đai đã được cải tạo hàng năm có thể cấy trồng được 3 – 4 vụ, diện tích có khả năng canh tác vào vụ đông khoảng 40.000 ha. Ngoài diện tích cấy lúa, đất đai Thái Bình rất thích hợp cho các loại cây thực phẩm như ngô, đậu đỗ, khoai tây... (Cục thống kê Thái Bình, 2015). Cây ngô nếp là cây trồng được nông dân Thái Bình nói chung và nông dân Thái Thụy nói riêng chọn trồng ở nhiều địa phương đáp ứng nhu cầu chế biến thực phẩm, ăn tươi... Tuy nhiên, năng suất ngô còn rất thấp, chất lượng chưa đảm bảo do nông dân vẫn sử dụng giống cũ, giống địa phương. Do vậy, những giống cải tiến và giống mới cần được đánh giá khả năng thích ứng ở một số môi trường khác nhau để phục vụ công tác lai tạo giống và đáp ứng nhu cầu sản xuất hiện nay là rất cần thiết. Chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Đánh giá một số tổ hợp ngô nếp lai và giống ngô nếp tổng hợp mới chọn tạo trồng tại Thái Thụy - Thái Bình”. 2. Mục đích và yêu cầu 2.1. Mục đích 2 Đánh giá một số tổ hợp ngô nếp lai và giống ngô nếp tổng hợp mới chọn tạo trồng tại Thái Thụy, Thái Bình nhằm xác định những giống có triển vọng phục vụ sản xuất của đồng bằng sông Hồng. 2.2. Yêu cầu - Đánh giá sinh trưởng, phát triển của một số tổ hợp ngô nếp lai và giống ngô nếp tổng hợp mới chọn tạo trồng tại Thái Thụy, Thái Bình. - Đánh giá đặc tính chống chịu của của một số tổ hợp ngô nếp lai và giống ngô nếp tổng hợp mới chọn tạo trồng tại Thái Thụy, Thái Bình. - Đánh giá năng suất và chất lượng của một số tổ hợp ngô nếp lai và giống ngô nếp tổng hợp mới chọn tạo trồng tại Thái Thụy, Thái Bình. - Xác định giá trị ưu thế lai và lựa chọn giống triển vọng. 3 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Vai trò của ngô nếp Ngô nếp (Zea mays L.subsp. Ceratina Kulesh) là một trong những loài phụ chính của loài Zea mays L. Tinh bột của ngô nếp chứa gần như 100% amylopectin trong khi ngô thường chỉ chứa 75% amylopectin và 25% amyloza. Đặc tính của ngô nếp được quy định bởi đơn gen lặn, đó là gen wx. Gen wx là gen lấn át gen khác để tạo tinh bột dạng nhỏ (Thompson, 2005). Theo Fergason, Gawood, Creech và Hallauer, thì gen wx nằm ở locus 5S-56 có biểu hiện của gen opaque, do vậy hạt ngô nếp cũng giàu lysin, triptophan và protein. Một số thực nghiệm ở Mỹ đã chỉ ra rằng, sử dụng ngô nếp trong chăn nuôi bò sữa thì sản lượng sữa và chất béo tăng gấp 2 lần (Donald, 1973). Nguyên nhân dẫn đến hiệu quả trên là do trong ngô nếp có hàm lượng các axit amin không thay thế như lysin và triptophan cao khi dùng ngô nếp chăn nuôi làm tăng lượng sữa tiết ra. Đối với nuôi cừu vỗ béo tăng gấp 20% trọng lượng trung bình ngày (Donald, 1973). Ngô nếp được dùng vào các mục đích khác nhau như ăn tươi, đóng hộp, chế biến tinh bột v.v... ở Mỹ và các nước đang phát triển, phần lớn sản lượng ngô nếp được sử dụng để chế biến tinh bột. Người ta chế biến tinh bột bằng cách xay xát để dùng trong công nghiệp chế biến thực phẩm, sữa ngô, keo dán, chất hồ dính, công nghiệp dệt, công nghiệp giấy, chế siro v.v... Phạm vi sử dụng tinh bột ngô nếp ngày một phát triển nhờ những tính chất đặc biệt của nó (Brewbaker, 1998). Tại Mỹ ngô nếp ưu thế lai được trồng khoảng 700.000 mẫu Anh (1 mẫu = 0,4 ha) chủ yếu phục vụ cho nhu cầu tinh bột dạng amylopectin thay thế cho sản phẩm này ở sắn, xuất khẩu, làm thuốc, chế biến nước hoa (Waston, 1988). Ở Việt Nam cây ngô nếp đem lại hiệu quả cao cho sản xuất vừa có thể làm lương thực, làm quà do vậy tại nhiều vùng sản xuất ngô nếp được ưu tiên phát triển cùng với ngô ngọt, ngô rau. Thực tế cho thấy các loại ngô nếp, ngô thực phẩm là loại cây trồng mang lại hiệu quả kinh tế cao, có thể trồng gối vụ, rải vụ và không chịu áp lực bởi thời vụ, hiệu quả cao và nhu cầu tiêu dùng xã hội còn 4 nhiều. Diện tích trồng ngô nếp không ngừng tăng nhanh trong thời gian qua đặc biệt là ở vùng đồng bằng ven đô thị. Nguyên nhân chính là do các giống ngô nếp đáp ứng được 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 đối với sản phẩm này. Hiện nay, ngô nếp được trồng tại tất cả các vùng trồng ngô Việt Nam. Diện tích trồng ngô nếp ở Việt Nam trong thời gian qua cũng tăng khá nhanh, hiện chiếm từ 8 - 12% diện tích trồng ngô của cả nước. Một số giống ngô nếp hiện đang được sử dụng nhiều trong sản xuất như giống ngô nếp thụ phấn tự do như VN2, VN6, một số giống ngô nếp lai như MX2, MX4, MX10 chủ yếu có nguồn gốc từ nước ngoài (Bộ NN&PTNT, 2014). 1.2. Sản xuất ngô trên Thế giới và ở Việt Nam 1.2.1. Sản xuất ngô trên thế giới Bảng 2.1. Năng suất, diện tích và sản lượng ngô toàn cầu giai đoạn 1990 – 2013 Diện tích Năng suất Sản lượng (triệu ha) (tấn/ ha) (triệu tấn) 1990 131,30 3,68 483,37 2000 137,00 4,32 592,47 2006 146,94 4,81 706,83 2007 158,22 4,99 789,52 2008 161,16 5,13 826,81 2009 158,81 5,16 819,21 2010 161,76 5,19 840,31 2011 172,2 5,15 887,54 2012 178,5 4,88 872,79 2013 184,2 5,51 1016,44 Năm (Nguồn: FAOSAT, 2014) Ngô (Zea mays L.) là một trong những cây ngũ cốc quan trọng trên thế giới, nó vừa là cây lương thực vừa là cây thức ăn cho gia súc và nguyên liệu cho công nghiệp, chính vì thế diện tích và sản lượng ngô trên thế giới tăng không ngừng, nhất là trong hơn 40 năm gần đây, ngô là cây trồng có tốc độ tăng trưởng 5 về năng suất cao nhất trong các cây lương thực chủ yếu. Những năm 1990, năng suất ngô trung bình của thế giới chỉ xấp xỉ 36,8 tạ/ha, đến năm 2013 tăng gấp hơn 1,5 lần (đạt 55,1 tạ/ha), sản lượng tăng từ 483 triệu tấn lên 1016,44 triệu tấn (gấp 2,1 lần) (FAOSTAT, 2014). 1.2.2. Sản xuất ngô ở Việt Nam Bảng 2.2. Diện tích, năng suất và sản lượng ngô của Việt Nam từ 1990 đến 2013 Năm Diện tích Năng suất Sản lượng (nghìn ha) (tấn/ ha) (nghìn tấn) 1990 431,8 1,55 671 2000 730,2 2,74 2005,9 2010 1126,4 4,09 4606,8 2011 1122,1 4,32 4835,7 2012 1182,1 4,29 4803,1 2013 1172,6 4,42 5193,5 (Nguồn: FAOSTAT, 2014) Ngô được đưa vào trồng ở nước ta từ cuối thế kỷ 17 (Ngô Hữu Tình, 1997), đã trở thành cây lương thực quan trọng thứ hai sau lúa gạo, là cây trồng chính để phát triển ngành chăn nuôi và được trồng trên những điều kiện sinh thái khác nhau của cả nước. Năng suất ngô nước ta trước đây rất thấp so với năng suất ngô thế giới, do sử dụng giống ngô địa phương và áp dụng kỹ thuật canh tác lạc hậu, bên cạnh đó do truyền thống sản xuất lúa nước lâu đời nên những năm trước cây ngô chưa được chú trọng phát triển mà mãi đến năm 1973 mới có những chính sách phát triển ngô ở Việt Nam (Trần Hồng Uy, 2001). Từ giữa những năm 1980 trở lại đây, nhờ hợp tác với Trung tâm Cải tạo Ngô và Lúa mỳ Quốc tế (CIMMYT), nhiều giống ngô cải tiến đã được đưa vào trồng ở nước ta, góp phần đưa năng suất lên gần 1,5 tấn/ha vào đầu những năm 1990. Tuy nhiên, ngành sản xuất ngô ở nước ta thực sự đã có những bước tiến nhảy vọt là từ đầu những năm 1990 đến nay, gắn liền với việc không ngừng mở rộng giống ngô lai ra sản xuất, đồng thời cải thiện các biện pháp kỹ thuật canh tác theo đòi hỏi của giống mới. Nhờ việc 6 sản xuất giống dễ dàng, giá giống rẻ, con lai có năng suất cao và thích ứng rộng, các giống lai không quy ước đã được người trồng ngô chấp nhận và nhanh chóng mở rộng diện tích. Năm 1991, diện tích trồng giống ngô lai chưa đến 1% hơn 400 nghìn hecta trồng ngô, năm 2004 diện tích trồng ngô cả nước là hơn 990 nghìn ha, năng suất đạt 34,9 tạ/ha và sản lượng là 3,454 triệu tấn, tỷ lệ diện tích trồng giống lai là 84% (Phạm Đồng Quảng và cs., 2005). Diện tích, năng suất và sản lượng ngô tăng nhanh từ 1990 đến 2013. Diện tích từ 431,6 nghìn hecta lên 1172,6 nghìn hecta (tăng 2,7 lần), năng suất từ 1,55 lên 4,42 tấn/ha (tăng 2,8 lần) và sản lượng từ 671 nghìn tấn lên 5193 nghìn tấn (tăng 7,7 lần) (FAOSTAT, 2014). 1.3. Những nghiên cứu nguồn gốc, đa dạng di truyền của ngô nếp 1.3.1. Nguồn gốc ngô nếp Ngô nếp được phát hiện đầu tiên ở Trung Quốc, sau đó ngô nếp được phát hiện ở các vùng khác của Châu Á. Mặc dù còn một số tác giả có quan điểm khác, nhưng cơ bản đều thống nhất rằng ngô nếp có nguồn gốc từ Trung Quốc. Ngô nếp là lần đầu tiên báo cáo ở Trung Quốc năm 1909 và chủ yếu sử dụng làm lương thực ở Châu Á. Những chứng minh về chọn lọc thuần hóa sâu sắc ở locus waxy ở lúa và chọn lọc sâu sắc xung quanh vùng genome của nó đã hướng các tác giả suy luận nó tương tự như chọn lọc waxy ở ngô nếp. Trình tự DNA của waxy có các gen và một gen không liên kết (Adh1) của 30 mẫu nguồn gen ngô nếp Trung Quốc đại diện cho gióng bản địa, dòng tự phối đã được sử dụng trong nghiên cứu. Sự giảm đa dạng các nucleotide rõ ràng và có ý nghĩa khi kiểm định độc lập (neutrality tests - Tajima’s D; Fu và Li’s F*) đã nhận thấy ở locus Waxy của ngô nếp Trung Quốc nhưng không thấy ở ngô thường; sự so sánh với gen không liên kết khẳng định đây là phương thức khác biệt của Waxy. Phân tích trình tự qua 143 kb phân đoạn genome trên locus Waxy chứng minh phương thức phù hợp với chọn lọc tràn qua vùng ngược lại của Waxy. Chọn lọc tràn qua đã dò tìm trên cơ sở trình tự genome giới hạn vượt qua 50 kb, chỉ ra rằng chọn lọc cường độ cao ở vùng này hoặc một vùng rộng hơn. Mặc dù vậy chọn lọc tràn qua không ảnh hưởng trong vùng xuôi theo Waxy. Phân tích phát sinh loài chỉ ra rằng 7 ngô nếp Trung Quốc được thuần hóa từ ngô trồng loài phụ ngô đá (Zea mays ssp. mays) được giới thiệu từ thế giới mới (new World). Ít nhất 2 trong 7 exon dò tìm thấy (30 bp) và 10 (15 bp) nhận biết trong mẫu nguồn gen Trung Quốc, những phát hiện này cho thấy thuần hóa ngô nếp và lúa nếp tương tự nhau và phương thức này giống như kiểu hình ở cây ngũ cốc khác (Fan et al., 2008). Từ khoảng 1570, giống ngô đã giới thiệu vào Trung Quốc, một giống ngô đặc thù với biểu hiện sáp (waxy) hình thành đầu tiên ở tỉnh Quảng Tây, Trung Quốc sau đó được giới thiệu vào Mỹ đầu thế kỷ thứ 20. Báo cáo đầu tiên về đột biến gen ở ngô làm thay đổi carbohydrates nội nhũ (gồm cả số lượng và dạng tinh bột) và xác định ngô có nội nhũ sáp sau đó có tên là gen wx như là chỉ thỉ sáp. Do đặc tính đặc thù nội nhũ sáp, các nhà tạo giống đề nghị ngô tìm thấy ở Trung Quốc đầu tiên ở thế kỷ 20 gọi là ngô nếp Trung Quốc (Chinese waxy maize (wx-c) (Xiao-yi et al., 2014). Các tỉnh Yunnan, Guizhou, Sichuan và vùng núi Guangxi khu vực đầu nguồn sông Yangtze River là nơi sinh ra ngô nếp của Trung Quốc và cũng là những nơi tập trung phân bố các giống bản địa. Sau đó ngô nếp được mở rộng dần đến các vùng thấp hơn của sông Yangtze và là nơi tập trung nhiều giống ngô nếp địa phương, muộn hơn là các tỉnh Qidong, Haimen ở tỉnh Jiangshu, Chongming ở Shanghai và đồng bằng Hangjiahu của tỉnh Zhejiang. Các giống ngô nếp ở những vùng này trở thành nguồn gen hạt nhân và đại diện nguồn gen ngô nếp Trung Quốc bởi vì chúng có những tiến bộ hơn như chất lượng cao, chín sớm, rất đa dạng và thích ứng nhiệt độ cao, lượng mưa lớn, thời gian sinh trưởng dài ở các vùng. Nghiên cứu nguồn gen ngô nếp ở những vùng thấp hơn của sông Yangtze đã sử dụng 8 giống ngô nếp thụ phấn tự do gồm Qidong hạt phần răng ngựa lớn, Qidong răng ngựa tím, Qidong đá chín sớm, Haimen răng ngựa lớn, Haimen đá chín sớm, Haimenxuehua nuo, Chongming răng ngựa lớn và Chongming đá chín sớm, sau khi quan sát, nhận biết thời gian dài và so sánh các nhóm ngô tổng hợp đã tạo ra bằng lai diallel hai chu kỳ cách ly cho tự do thụ phấn để áp dụng cải tiến quần thể (Xiao-yi et al., 2014). 1.3.2. Đa dạng di truyền 8 Gần đây sử dụng marker phân tử, cấu trúc của locus waxy (wx+) được xác định bằng phân tích trình tự hai genome và tách cDNA, vùng mã hóa gồm 3,718 bp và tổ hợp của of 14 exons và 13 introns nhỏ. Vùng exons và vùng promoter là giàu G/C (60 - 80%). Hiện nay tất cả ba phân tích sao mã waxy được phát hiện ở các vị trí polyadenylation khác nhau và tương ứng với vết polyadenylation (bổ sung phiên mã ARN). Phân tích nhỏ nhất của những mRNAs này có 2,263 nucleotides. Phân tích Northern blot cho thấy biểu hiện đặc thù của mô của locus do điều khiển sao mã. Vị trí lồng tất cả các yếu tố sao mã tạo ra đột biến waxy đã được phân tích chính xác trong locus. Giải trình tự N-terminal sequencing của đột biến protein wx+ đã nhận biết peptide sao mã đặc thù amyloplast của 72 aminoacid (Klosgen et al., 1986). Bao et al. (2012) đánh giá nhận biết 157 dòng thuần ngô và nhận biết dòng thuần mang gen Wx, wx-D7 và wx-D10 phục vụ chương trình chọn giống ngô nếp lai chất lượng ở Trung Quốc. Thông tin đa dạng di truyền và mối quan hệ giữa các dòng thuần ưu tú rất cần thiết đối với một chương trình cải tiến giống ngô. Sa et al. (2010) đã nghiên cứu đa dạng di truyền của của 84 dòng thuần ngô nếp của Hàn Quốc sử dụng 50 chỉ thị phân tử SSR. Kết quả thu được tổng số 269 allele tại tất cả các locus và trung bình 5,38 allel/locus, giá trị đa dạng gen trong phạm vi 0.383 đến 0.923 và 84 dòng thuần ngô nếp phân thành 2 nhóm di truyền, nhóm 1 là 33 dòng và nhóm 2 là 51 dòng. Hầu hết các dòng này không có mối liên hệ rõ ràng với nguồn, phả hệ và vùng địa lý. Phân tích các dòng thuần ngô nếp thu thập ở Hàn Quốc và Trung Quốc tại 50 locus SSR biểu hiện đa dạng gen cao (0.638). Thông tin thu được từ nghiên cứu rất hữu ích cho chương trình tạo giống ngô nếp lai ở Hàn Quốc (Sa et al., 2012). Bản đồ di truyền liên kết ở ngô sử dụng chỉ thị SSR và SNP xây dựng trên Quần thể dòng thuần tái hợp F7:8 (RIL) bắt nguồn từ tổ hợp lai ngô nếp (KW7) và ngô răng ngựa (Mo17). Tổng số chỉ thị là 465 bao gồm 459 SSR và 6 SNP, các tác giả đã đưa vào 10 nhóm liên kết với mở rộng 2.656,5 cM với khoảng cách trung bình giữa các chỉ thị 5.7 cM, và số locus trên nhóm từ 39 đến 55. Chỉ thị SSR (85.4%) và SNP (83.3%) biểu hiện tỷ lệ phân ly trong quần thể RIL theo định luật 9 Mendel ở mức có ý nghĩa 5%. Phân tích liên kết 6 locus SNP liên kết với gen tổng hợp tinh bột ở hạt (ae1, bt2, sh1, sh2, su1, và wx1). Tất cả 6 locus lập bản đồ di truyền thành công và liên kết chặt với chỉ thị phân tử SSR trên NST số 3 (sh2), 4 (su1 and bt2), 5 (ae1), và 9 (sh1 và wx1). Chỉ thị SSR liên kết với các gen tổng hợp tinh bột có thể sử dụng trong chương trình tạo giống nhờ chỉ thị phân tử. Kết quả xây dựng bản đồ di truyền rất có lợi để dò tìm các tính trạng số lượng và nhận biết các QTL cao của ngô nếp lai. Số liệu hỗ trợ phân tích di truyền tiếp theo và phát triển chương trình tạo giống ngô (Sa et al., 2012). 1.4. Nghiên cứu chọn giống ngô nếp chất lượng Để nhận biết các QTL điều khiển tính trạng chất lượng ở ngô nếp và ngô đường, các nhà tạo giống ngô Hàn Quốc đã sử dụng quần thể F2 lai giữa dòng thuần ngô nếp và dòng thuần ngô đường. 10 QTL về vỏ hạt mỏng (PER), hàm lượng Amylose (AMY) hàm lượng đường Gluco (dextrose content (DEX) và hàm lượng đường (SUC) đã tìm được trên quần thể 158 gia đình F2. Trong đó 4 QTLs, AMY4 (10.43%), qAMY9 (19.33%), qDEX4 (21.31%) và qSUC4 (30.71%), có thể xem là QTLs chính. Ba trong những QTL này, qAMY4, qDEX4 và qSUC4, tìm thấy trong vùng cặp 2 marker SSR trên NST số 4 (umc1088 và bnlg1265), cặp chỉ thị này là công cụ rất có lợi cho sàng lọc nguồn vật liệu ngô nếp có các tính trạng chất lượng ăn uống AMY, DEX và SUC. QTL điều khiển tính trạng hàm lượng mylose đã tìm thấy nằm giữa 2 chỉ thị phi027 và umc1634, tăng khả năng có thể nhận biết gen Wx1, mã hóa tổng hợp amylose mạch nhánh. Những QTL mới nhận biết giúp các nhà tạo giống ngô nếp có chất lượng ăn uống cao (Park et al., 2013). Độ dày vỏ hạt và tính trạng bắp là chỉ tiêu chọn lọc quan trọng trong tạo giống ngô nếp cho thị trường ăn tươi. Nghiên cứu của các tác giả thực hiện để hiểu biết hơn về di truyền điều khiển tính trạng này của quần thể nguồn gen ngô Hàn Quốc. Tính trạng của 5 vùng vỏ hạt và 10 tính trạng cấu trúc bắp được nghiên cứu trên quần thể của 264 gia đình của tổ hợp lai BH20 và BH30. Kết quả cho thấy tất cả các tính trạng vỏ hạt biểu hiện hệ số di truyền và tương quan cao. Phân tích thành phần đa biến (Multivariate principal components analysis - PCA) 10