Tài liệu đánh giá và chọn lọc các tổ hợp ngô lai từ hệ thống lai diallel phục vụ chọn tạo giống ngô nếp chịu hạn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI DƯƠNG THỊ LOAN ðÁNH GIÁ VÀ CHỌN LỌC CÁC TỔ HỢP NGÔ LAI TỪ HỆ THỐNG LAI DIALLEL PHỤC VỤ CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ NẾP CHỊU HẠN LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI DƯƠNG THỊ LOAN ðÁNH GIÁ VÀ CHỌN LỌC CÁC TỔ HỢP NGÔ LAI TỪ HỆ THỐNG LAI DIALLEL PHỤC VỤ CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ NẾP CHỊU HẠN CHUYÊN NGÀNH : KHOA HỌC CÂY TRỒNG Mà SỐ : 60.62.01.10 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS. VŨ VĂN LIẾT HÀ NỘI - 2014 LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan rằng: Số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa từng ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào khác. Mọi sự giúp ñỡ cho công việc thực hiện luận văn này ñã ñược cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñược chỉ rõ nguồn gốc Hà Nôi, ngày 15 tháng 4 năm 2014 Tác giả luận văn Dương Thị Loan Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page i LỜI CẢM ƠN Trong quá trình học tập, rèn luyện và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp, ngoài sự nỗ lức của bản thân mình, tôi còn nhận ñược sự quan tâm giúp ñỡ chỉ bảo tận tình của các thầy, cô giáo trong khoa Nông học Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội, cùng các phòng, ban của nhà trường ñã tạo ñiều kiện thuận lợi nhất ñể tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này. Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS. Vũ Văn Liết bộ môn Di Truyền – Chọn giống ñã hướng dẫn, chỉ bảo, giúp ñỡ tận tình, chu ñáo trong suốt thời gian qua. Tôi xin chân thành cảm ơn các anh chị em Viện nghiên cứu vàPhát triển cây trồng, Phòng Cây trồng cạn, ñã tạo ñiều kiện thuận lợi và giúp ñỡ nhiệt tình trong quá trình tôi làm luận văn. Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn tới gia ñình, bạn bè và người thân ñã giúp ñỡ, ñộng viên tôi trong trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Một lần nữa, tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 15 tháng 4 năm 2014 Học viên Dương Thị Loan Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page ii MỤC LỤC Lời cam ñoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục bảng vii Danh mục ñồ thị x Danh mục hình xi Danh mục các chữ viết tắt xii PHẦN I MỞ ðẦU 1 1.1 ðặt vấn ñề 1 1.2 Mục ñích và yêu cầu 2 1.3 Ý nghĩa của ñề tài 3 PHẦN II 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 và ngô nếp trên thế giới 4 2.1.2 Tình hình sản xuất ngô và ngô nếp ở Việt Nam 5 2.2 Tình hình hạn hán ñối với sản xuất ngô trên thế giới và Việt Nam 6 2.2.1 Tình hình hạn hán ñối với sản xuất ngô trên thế giới 6 2.2.2 Bất thuận hạn ñối với sản xuất ngô ở Việt Nam 6 2.3 Phân loại hạn và các cơ chế chống chịu hạn ñối với cây ngô 7 2.3.1 Khái niệm về hạn 7 2.3.2 Cơ sở sinh lý của tính chịu hạn ở cây ngô 9 2.3.3 Ảnh hưởng của hạn ñối với cây ngô 10 2.4 Di truyền khả năng chịu hạn ở ngô và ngô nếp 14 2.4.1 Nghiên cứu di truyền khả năng chịu hạn ở ngô và ngô nếp dựa trên kiểu hình 2.4.2 2.5 14 Nghiên cứu di truyền khả năng chịu hạn ở ngô và ngô nếp dựa trên chỉ thị phân tử 16 Chọn tạo giống ngô nếp ưu thế lai 18 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page iii 2.5.1 Nghiên cứu chọn tạo giống ngô 18 2.5.2 Nghiên cứu chọn tạo giống ngô ưu thế lai 19 2.5.3 Nghiên cứu ñánh giá khả năng kết hợp 20 2.6 Chọn tạo giống ngô và ngô nếp chống chịu ñiều kiện bất thuận 23 2.6.1 Phát triển dòng thuần phục vụ chọn tạo giống ngô chịu hạn 23 2.6.2 Chọn tạo giống ngô ưu thế lai chịu hạn 28 2.6.3 Chọn giống ngô chịu hạn nhờ chỉ thị phân tử 31 2.7 Tình hình nghiên cứu, sử dụng giống ngô chịu hạn trên thế giới và Việt Nam 34 2.7.1 Tình hình nghiên cứu, sử dụng giống ngô chịu hạn trên thế giới 34 2.7.2 Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống ngô chịu hạn ở Việt Nam 35 PHẦN III VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37 3.1 Vật liệu, ñịa ñiểm và thời gian nghiên cứu 37 3.1.1 Vật liệu nghiên cứu 37 3.1.2 ðịa ñiểm và thời gian nghiên cứu 37 3.2 Nội dung nghiên cứu 37 3.3 Phương pháp nghiên cứu 38 3.4 Phương pháp xử lý số liệu: 45 PHẦN IV KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 4.1 46 ðánh giá dòng bố mẹ tự phối và lai tạo con lai F1 trong vụ Xuân 2013 tại Gia Lâm, Hà Nội 46 4.1.1 Các giai ñoạn sinh trưởng, phát triển của các dòng bố mẹ tự phối 46 4.1.2 Một số ñặc tính nông sinh học của 6 dòng bố mẹ trong vụ Xuân 2013 tại Gia Lâm – Hà Nội 4.1.3 47 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng bố mẹ trong vụ Xuân 2013 4.1.4 47 Kết quả ñánh giá chất lượng của các dòng trong thí nghiệm vụ Xuân 2013 4.2 48 ðặc ñiểm ñất và khí hậu trong giai ñoạn gây hạn nhân tạo trong nhà có mái che vụ Thu ðông 2013 tại Gia Lâm, Hà Nội Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp 49 Page iv 4.3 Kết quả ñánh giá một số chỉ tiêu liên quan ñến khả năng chịu hạn trong chậu vại của các THL và dòng bố mẹ thời kỳ cây con, vụ Thu ðông 2013 4.4 49 So sánh các giai ñoạn sinh trưởng phát triển của các mẫu THL và dòng ngô nếp tham gia thí nghiệm trong ñiều kiện ñồng ruộng và nhà có mái che 4.5 52 Khả năng chống chịu của của các mẫu giống ngô thí nghiệm ñồng ruộng vụ Thu ðông 2013 4.6 56 Một số ñặc ñiểm hình thái của các vật liệu trong thí nghiệm ñồng ruộng vụ Thu ðông 2013 4.7 58 ðánh giá ñiểm cuốn lá, ñộ tàn lá của các mẫu giống ngô thí nghiệm ñồng ruộng và nhà mái che vụ Thu ðông 2013 4.8 60 So sánh chiều cao cây của các mẫu giống ngô trong thí nghiệm ñồng ruộng và trong nhà mái che 4.9 62 So sánh các yếu tố cấu thành năng suất của các mẫu giống ngô trong thí nghiệm ñồng ruộng và nhà mái che 4.9.1 63 So sánh chiều dài bắp của các mẫu giống ngô trong thí nghiệm ñồng ruộng và trong nhà mái che 4.9.2 64 So sánh ñường kính bắp của các mẫu giống ngô trong thí nghiệm ñồng ruộng và trong nhà mái che 4.9.3 65 So sánh số hàng hạt/bắp của các mẫu giống ngô trong thí nghiệm ñồng ruộng và trong nhà mái che 4.9.4 66 So sánh số hạt/hàng của các mẫu giống ngô trong thí nghiệm ñồng ruộng và trong nhà mái che 4.9.5 68 So sánh số bắp/cây của các mẫu giống ngô trong thí nghiệm ñồng ruộng và trong nhà mái che 4.9.6 69 So sánh tỷ lệ hạt/bắp của các mẫu giống ngô trong thí nghiệm ñồng ruộng và trong nhà mái che 4.9.7 71 So sánh khối lượng 1000 hạt của các mẫu giống ngô trong thí nghiệm ñồng ruộng và trong nhà mái che Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp 72 Page v 4.9.8 So sánh năng suất và khả năng chịu hạn của các mẫu giống ngô trong thí nghiệm ñồng ruộng và trong nhà mái che 4.10 75 ðồ thị sự tương quan giữa năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các mẫu giống trong ñiều kiện ñồng ruộng và nhà mái che 78 4.11 ðánh giá ưu thế lai của các tổ hợp ngô nếp lai so với bố mẹ 82 4.12 Phân tích chọn lọc dòng và THL có khả năng chịu hạn 86 4.12.1 Phân tích chọn lọc các chỉ tiêu trên ñồng ruộng 86 4.12.2 Phân tích chọn lọc các chỉ tiêu trong nhà có mái che 87 4.13 92 Kết quả phân tích khả năng kết hợp của các dòng ngô nếp 4.13.1 Phân tích KNKH chung của sáu dòng ngô nếp 93 4.13.2 Khả năng kết hợp riêng của sáu dòng ngô nếp 94 4.14 95 Phân tích marker một số tính trạng quan trọng liên quan ñến chịu hạn PHẦN V KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 99 5.1 Kết luận 99 5.2 ðề nghị 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp 100 Page vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Diện tích, năng suất và sản lượng ngô thế giới............................................ 4 Bảng 2: Diện tích, năng suất và sản lượng ngô ở Việt Nam ..................................... 5 Bảng 4.1: Thời gian sinh trưởng của 6 dòng bố mẹ trong thí nghiệm vụ Xuân 2013.......................................................................................................... 46 Bảng 4.2: ðặc ñiểm nông sinh học của 6 dòng ngô bố mẹ trong vụ Xuân 2013 ..... 47 Bảng 4.3: Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng bố mẹ trong vụ Xuân 2013 .................................................................................. 48 Bảng 4.4: Chất lượng ăn tươi của 6 dòng bố mẹ .................................................... 49 Bảng 4.5: Chỉ tiêu ñánh giá khả năng chịu hạn của các mẫu vật liệu ngô nếp thí nghiệm trong thí nghiệm chậu vại trong vụ Thu ðông 2013 ................ 50 Bảng 4.6: So sánh các giai ñoạn sinh trưởng của các vật liệu thí nghiệm trong nhà có mái che ở 4 thời vụ ........................................................................ 53 Bảng 4.7: ðặc tính chống chịu sâu bệnh của các mẫu vật liệu thí nghiệm trong vụ Thu ðông 2013 .................................................................................... 58 Bảng 4.8: Một số ñặc ñiểm hình thái của các vật liệu trong thí nghiệm ñồng ruộng vụ Thu ðông 2013 ......................................................................... 59 Bảng 4.9: ðiểm cuốn lá, ñộ tàn lá của các mẫu giống ngô thí nghiệm ñồng ruộng và nhà mái che vụ Xuân 2013 ......................................................... 61 Bảng 4.10: So sánh chiều cao cây của các mẫu giống ngô trong thí nghiệm ñồng ruộng và trong nhà mái che .............................................................. 63 Bảng 4.11: So sánh chiều dài bắp của các mẫu giống ngô trong thí nghiệm ñồng ruộng và trong nhà mái che .............................................................. 64 Bảng 4.12: So sánh ñường kính bắp của các mẫu giống ngô trong thí nghiệm ñồng ruộng và trong nhà mái che .............................................................. 66 Bảng 4.13: So sánh số hàng hạt/bắp của các mẫu giống ngô trong thí nghiệm ñồng ruộng và trong nhà mái che .............................................................. 67 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page vii Bảng 4.14: So sánh số hạt/hàng của các mẫu giống ngô trong thí nghiệm ñồng ruộng và trong nhà mái che ....................................................................... 69 Bảng 4.15: So sánh số bắp/cây của các mẫu giống ngô trong thí nghiệm ñồng ruộng và trong nhà mái che ....................................................................... 70 Bảng 4.16: So sánh tỷ lệ hạt/bắp của các mẫu giống ngô trong thí nghiệm ñồng ruộng và trong nhà mái che ....................................................................... 72 Bảng 4.17: So sánh khối lượng 1000 hạt của các mẫu giống ngô trong thí nghiệm ñồng ruộng và trong nhà mái che.................................................. 74 Bảng 4.18: So sánh năng suất và chỉ số chịu hạn của các mẫu giống ngô trong thí nghiệm ñồng ruộng và trong nhà mái che............................................. 77 Bảng 4.19: Ưu thế lai của các THL so với trung bình bố mẹ về năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất, thí nghiệm trong ñiều kiện ñồng ruộng .... 82 Bảng4.20: Ưu thế lai của các THL so với trung bình bố mẹ về năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất, thí nghiệm trong nhà mái che thời vụ 1 .... 83 Bảng 4.21 :Ưu thế lai của các THL so với trung bình bố mẹ về năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất, thí nghiệm trong nhà mái che thời vụ 2 .... 84 Bảng 4.22 :Ưu thế lai của các THL so với trung bình bố mẹ về năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất, thí nghiệm trong nhà mái che thời vụ 3 .... 84 Bảng 4.23:Ưu thế lai của các THL so với trung bình bố mẹ về năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất, thí nghiệm trong nhà mái che thời vụ 4 .... 85 Bảng 4.24 :Ưu thế lai của các THL so với trung bình bố mẹ về chỉ số chịu hạn ..... 85 Bảng 4.25: Các ñặc ñiểm và tính trạng ñưa vào chọn lọc các dòng trong thí nghiệm ñồng ruộng ................................................................................... 86 Bảng 4.26: Chỉ số chọn lọc và các ñặc ñiểm hình thái của các dòng ngô ñược chọn trong thí nghiệm ñồng ruộng ............................................................ 87 Bảng 4.27: Các ñặc ñiểm và tính trạng ñưa vào chọn lọc các dòng trong thí nghiệm trong nhà lưới thời vụ 1 ................................................................ 88 Bảng 4.28: Chỉ số chọn lọc và các ñặc ñiểm hình thái của các dòng ngô ñược chọn trong thời vụ 1 .................................................................................. 88 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page viii Bảng 4.29: Các ñặc ñiểm và tính trạng ñưa vào chọn lọc các dòng trong thí nghiệm trong nhà lưới thời vụ 2 ................................................................ 89 Bảng 4.30: Chỉ số chọn lọc và các ñặc ñiểm hình thái của các dòng ngô ñược chọn trong thời vụ 2 .................................................................................. 89 Bảng 4.31: Các ñặc ñiểm và tính trạng ñưa vào chọn lọc các dòng trong thí nghiệm trong nhà lưới thời vụ 3 ................................................................ 90 Bảng 4.32: Chỉ số chọn lọc và các ñặc ñiểm hình thái của các dòng ngô ñược chọn trong thời vụ 3 .................................................................................. 90 Bảng 4.33: Các ñặc ñiểm và tính trạng ñưa vào chọn lọc các dòng trong thí nghiệm trong nhà lưới thời vụ 4 ................................................................ 91 Bảng 4.34: Chỉ số chọn lọc và các ñặc ñiểm hình thái của các dòng ngô ñược chọn trong thời vụ 4 .................................................................................. 91 Bảng 4.35 : Bảng phân tích phương sai I ............................................................... 92 Bảng 4.36 : Bảng phân tích phương sai II .............................................................. 92 Bảng 4.37 a: Gía trị các tổ hợp chung .................................................................... 93 Bảng 4.37 b: Biến ñộng của tổ hợp chung ............................................................. 93 Bảng 4.38: Giá trị KNKH riêng của 6 dòng ngô nếp .............................................. 94 Bảng 4.39: Sự có mặt của các QTL liên quan ñến khả năng chịu hạn trong các dòng nghiên cứu thông qua kết quả PCR sử dụng 3mồi SSR .................... 96 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page ix DANH MỤC ðỒ THỊ ðồ thị 1: ðồ thị biểu diễn năng suất thực thu của các THL và bố mẹ trong thí nghiệm ñồng ruộng và nhà có mái che ...................................................... 76 ðồ thị 2: ðồ thị biểu diễn chỉ số chịu hạn của các THL và bố mẹ trong thí nghiệm ñồng ruộng và nhà có mái che ...................................................... 78 ðồ thị 3: Tương quan giữa P1000 hạt với năng suất ñồng ruộng........................... 79 ðồ thị 4: Tương quan giữa chiều dài bắp với năng suất ñồng ruộng ...................... 79 ðồ thị 5: Tương quan giữa chiều dài bắp với năng suất ñồng ruộng....................... 79 ðồ thị 6: Tương quan giữa hàng hạt/bắp với năng suất ñồng ruộng ...................... 79 ðồ thị 7: Tương quan giữa số hat/hàngvới năng suất ñồng ruộng .......................... 80 ðồ thị 8: Tương quan giữa giữa tỷ lệ hạt/bắp với năng suất ñồng ruộng ............... 80 ðồ thị 9: Tương quan giữa chỉ số chịu hạn với năng suất trong nhà lưới thời vụ I ........ 80 ðồ thị 10: Tương quan giữa chỉ số chịu hạn với năng suất trong nhà lưới thời vụ II .......................................................................................................... 80 ðồ thị 11: Tương quan giữa chỉ số chịu hạn với năng suất trong nhà lưới thời vụ III......................................................................................................... 81 ðồ thị 12: Tương quan giữa chỉ số chịu hạn với năng suất trong nhà lưới thời vụ IV ........................................................................................................ 81 ðồ thị 13: Tương quan giữa chênh lệch tung phấn-phun râu (ASI) với năng suất trong nhà lưới thời vụ III ................................................................... 81 ðồ thị 14: Tương quan giữa chênh lệch tung phấn-phun râu (ASI) với năng suất trong nhà lưới thời vụ IV ................................................................... 81 ðồ thị 4.13: KNKH chung của sáu dòng ngô nếp trong thí nghiệm vụ Thu ðông 2013 tại Gia Lâm- Hà Nội ............................................................... 94 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page x DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Ảnh hưởng của các mức ñộ hạn ñến năng suất ngô ................................ 14 Hình 4.1: Sản phẩm PCR với mồi nc133 của 21 mẫu vật liệu và 2 ñối chứng trên gel Agarose 2%.................................................................................. 96 Hình 4.2: Sản phẩm PCR với mồi umc2359 của 21 mẫu vật liệu và 2 ñối chứng trên gel Agarose 2%. ...................................................................... 97 Hình 4.3: Sản phẩm PCR với mồi umc1862 của 21 mẫu vật liệu và 2 ñối chứng trên gel Agarose 2%. ...................................................................... 98 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page xi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT THL Tổ hợp lai STT Số thứ tự TB Trung bình ðR ðồng ruộng ƯTL Ưu thế lai ASI Chênh lệch tung phấn – phun râu TGST Thời gian sinh trưởng CC Chiều cao cây CDB Chiều dài bắp ðKB ðường kính bắp HH/B Hàng hạt/bắp H/H Hạt/hàng P1000 Khối lượng nghìn hạt NSTT Năng suất thực thu DI Chỉ số chịu hạn KNKH Khả năng kết hợp GCA Khả năng kết hợp chung SCA Khả năng kết hợp riêng Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page xii PHẦN I MỞ ðẦU 1.1. ðặt vấn ñề Ngô (Zea may L.) là một cây lương thực, cây thức ăn gia súc và nhiên liệu sinh học quan trọng của vùng nhiệt ñới và ôn ñới của thế giới. Các nhà khoa học của ðại học Oregon ñánh giá rằng trong các cây trồng lấy hạt chủ yếu trên trái ñất, cây ngô là cây có tiềm năng năng suất cao nhất và là cây trồng phổ biến rộng có thể trồng trong nhiều ñiều kiện môi trường khác nhau, sản phẩm ñược sử dụng làm lương thực cho con người, thức ăn gia súc và cho công nghiệp chế biến. Cây ngô ñặc biệt quan trọng với những nông dân nghèo, vùng có nhiều khó khăn và nguồn tài nguyên hạn chế. Theo dự ñoán của Viện Nghiên cứu Chương trình Lương thực Thế giới (IFPRI, 2003) nhu cầu ngô toàn cầu vào năm 2020 sẽ là 852 triệu tấn, tăng 45% so với năm 1997, riêng ðông Nam Á nhu cầu tăng 70% so với năm 1997 (CIMMYT, 2008). Hơn 80% nhu cầu ngô thế giới tập trung ở các nước ñang phát triển và chỉ khoảng 10% từ các nước công nghiệp (FAOSTAT, 2007). Các nước ñang phát triển sẽ phải ñáp ứng nhu cầu cho mình trên diện tích ngô hầu như không tăng (James, 2010). Nhu cầu ngô của thế giới ngày càng tăng, nhưng tổn thất hạn hán ñang trở nên nghiêm trọng hơn ở các nước ñang phát triển. Theo Nathinee Ruta (2008) ñể tăng năng suất, chất lượng ngô, thách thức lớn nhất là các yếu tố bất thuận, trong ñó hạn là yếu tố quan trọng thứ hai sau ñất nghèo dinh dưỡng làm giảm năng suất ngô, ảnh hưởng của hạn nghiêm trọng hơn khi tổ hợp với yếu tố bất thuận khác như hạn năm 2003 tổ hợp với nhiệt ñộ cao ñã làm giảm năng suất ngô của Châu Âu khoảng 20%. Dự báo ñiều kiện thời tiết và bất thuận như vậy sẽ xảy ra thường xuyên hàng năm trong thế kỷ này. Hạn hán xảy ra nghiêm trọng trong những thập kỷ qua ñã ảnh hưởng nặng nề ñến năng suất và sản lượng của các vùng trồng ngô trên thế giới. Các phương pháp nhận biết và phát triển ngô lai chịu hạn là mục tiêu quan trọng của các nhà nghiên cứu. Những cố gắng của các nhà tạo giống cơ bản tập trung tạo giống có năng suất ổn ñịnh khi gặp ñiều kiện bất thuận hạn, Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 1 nhận biết ñể cải tiến khả năng chịu hạn thông qua các tính trạng gián tiếp. Các tính trạng gián tiếp có thể nhận biết ở các dòng thuần bố mẹ và khả năng di truyền của chúng cho con cái là tổ hợp lai giữa các bố mẹ chịu hạn (Meghyn Brianne Meeks, 2010). Mở rộng nền di truyền bằng tạo ra nguồn vật liệu di truyền chịu hạn là tiềm năng to lớn ñể tạo ra giống ngô chịu hạn, ñặc biệt quan trọng với ñiều kiện môi trường khắc nghiệt ở các nước ñang phát triển (Weiwei Wen, 2011). Diện tích trồng ngô ở Việt Nam chủ yếu trên ñất dốc của vùng núi, nơi không có hệ thống tưới tiêu do vậy canh tác ngô chủ yếu là canh tác nhờ nước trời. Những ñiều kiện canh tác này cần thiết có giống ngô lai năng suất cao và có khả năng chịu hạn. Mặt khác, hiện nay, nước ta mới chỉ tập trung vào hướng nghiên cứu chọn tạo giống ngô tẻ chịu hạn, và ñối với ngô nếp chủ yếu tập trung vào hướng chọn tạo giống ngô nếp lai năng suất, chất lượng mà chưa chú trọng ñến mục tiêu chịu hạn ở ngô nếp.Từ thực tiễn ñó tôi tiến hành nghiên cứu ñề tài “ðánh giá và chọn lọc các tổ hợp ngô lai từ hệ thống lai diallel phục vụ chọn tạo giống ngô nếp chịu hạn”. 1.2. Mục ñích và yêu cầu 1.2.1 Mục ñích ðánh giá khả năng chịu hạn của các dòng bố mẹ và con lai F1 nhằm xác ñịnh khả năng chịu hạn của bố mẹ và con lai F1 ñịnh hướng cho công tác chọn tạo giống ngô nếp lai có khả năng chịu hạn. 1.2.2. Yêu cầu + ðánh giá dòng bố mẹ và lai tạo ra các tổ hợp lai (THL) ngô nếp từ 6 dòng bố mẹ khác nhau có nguồn gốc ñịa phương và nhập nội trong vụ Xuân 2013 + ðánh giá ñặc ñiểm nông sinh học, sinh trưởng, phát triển và năng suất của bố mẹ và tổ hợp lai trong vụ Thu ðông 2013 + ðánh giá khả năng chịu hạn của các THL và các dòng bố mẹ dựa trên kiểu hình và marker phân tử bằng gây hạn nhân tạo vụ Thu ðông 2013 + Chọn lọc những THL và dòng có ñặc ñiểm nông sinh học phù hợp, năng suất cao và có khả năng chịu hạn khuyến cáo cho các chương trình chọn tạo giống ngô thích ứng với những vùng khó khăn về nước tưới. Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 2 1.3. Ý nghĩa của ñề tài 1.3.1. Ý nghĩa khoa học - Xác ñịnh ñược di truyền khả năng chịu hạn từ dòng bố mẹ ngô nếp cho con lai F1 làm cơ sở khoa học ñịnh hướng phát triển dòng thuần cho chọn tạo giống ngô nếp lai chịu hạn. -Nghiên cứu bước ñầu ñóng góp cơ sở lý luận cho chọn tạo giống ngô nếp lai chịu hạn ở nước ta 1.3.2. Ý nghĩa thực tiến -Xác ñịnh và chọn lọc nguồn vật liệu có ñặc ñiểm nông sinh học phù hợp, có khả năng chịu hạn khá góp phần tạo nguồn vật liệu có khả năng chịu hạn phục vụ sản xuất tại những vùng canh tác nhờ nước trời. - Tạo ra nền di truyền ña dạng trong công tác chọn tạo giống ngô nếp ưu thế lai Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 3 PHẦN II 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 và ngô nếp trên thế giới Ngành sản xuất ngô trên thế giới tăng liên tục từ ñầu thế kỷ XX ñến nay, nhất là trong hơn 10 năm gần ñây, ngô là cây trồng có tốc ñộ tăng trưởng về năng suất cao nhất trong các cây lương thực chủ yếu. Năm 1961, diện tích trồng ngô trên toàn thế giới là 105,6 triệu hecta với năng suất bình quân là 1,9 tấn/ha ñạt tổng sản lượng 205 triệu tấn. ðến năm 2000, diện tích trồng ngô tăng 1,3 lần so với năm 1961 và lên ñến 137,0 triệu ha, năng suất bình quân 4,3 tấn/ha ñạt tổng sản lượng 592,5 triệu tấn. Diện tích trồng ngô trên thế giới dần ñược mở rộng qua các năm kéo theo năng suất và tổng sản lượng cũng tăng theo. ðến năm 2011, diện tích trồng ngô trên thế giới là 172,1 triệu ha (tăng 1,25 lần so với năm 2000), năng suất bình quân là 5,2 tấn/ha ñạt tổng sản lượng 888 triệu tấn. Năm 2012, diện tích trồng ngô tăng lên 177,4 triệu ha nhưng năng suất trung bình và tổng sản lượng lại giảm so với năm 2011. Bảng 1: Diện tích, năng suất và sản lượng ngô thế giới Nãm Diện tích (triệu ha) Năng suất (tấn/ha) Sản lượng (triệu tấn) 1961 2000 2005 2010 2011 2012 105,6 137,0 149,0 164,3 172,1 177,4 1,9 4,3 4,8 5,2 5,2 4,9 205,0 592,5 713,7 851,2 888,0 872,1 Nguồn: FAOSTAT, 2012 Trong các nước trồng ngô, Mỹ luôn chiếm vị trí hàng ñầu về diện tích và sản lượng ngô, ñồng thời cũng là một trong những nước có năng suất ngô cao nhất, năm 2009, diện tích là 32,2 triệu ha, năng suất trung bình ñạt 10,34 tấn/ha và sản lượng ñạt 307,4 triệu tấn (USDA, 2010). Trung Quốc là nước ñứng thứ hai về diện tích Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 4 trồng ngô trên thế giới và có năng suất ngô bình quân cao hơn năng suất bình quân thế giới.Năm 2009, diện tích trồng ngô ở Trung Quốc là 31,2 triệu ha với năng suất 5,26 tấn/ha và sản lượng là 164,1 triệu tấn. Theo Cục xúc tiến thương mại, 2013, sản lượng ngô thế giới năm 2013 ñược dự báo ñạt khoảng 936 triệu tấn, tăng 10% so với năm 2012. 2.1.2. Tình hình sản xuất ngô và ngô nếp ở Việt Nam Năm 1961, diện tích ngô toàn Việt Nam chỉ có 260,2 nghìn ha, sản lượng ñạt 292,2 nghìn tấn. Từ năm 2000 trở ñi, tình hình sản xuất ngô của Việt Nam có những bước tăng trưởng ñáng kể, năm 2000 diện tích gieo trồng là 730,2 nghìn ha, sản lượng 2.005,9 nghìn tấn; năm 2005 diện tích là 1.050,6 nghìn ha, sản lượng 3.787,1 nghìn tấn; ñến năm 2010 diện tích là 1.126,4 nghìn ha với sản lượng là 4.606,8 nghìn tấn. Như vậy, giai ñoạn 2000-2010, diện tích gieo trồng ngô ñã tăng lên 396,2 nghìn ha, sản lượng tăng 2600,9 nghìn tấn. Sự tăng trưởng cả về diện tích và năng suất dẫn ñến việc tăng trưởng mạnh mẽ về sản lượng ngô, tốc ñộ tăng trưởng sản lượng ñạt 9,08%/năm. ðến năm 2011, 2012, diện tích ngô trên cả nước có giảm nhẹ so với năm 2010, tuy vậy năng suất và sản lượng bình quân trên cả nước vẫn tăng. Trong giai ñoạn phát triển mới của nền nông nghiệp, cây ngô ngày càng giữ một vị trí quan trọng, góp phần trong công cuộc chuyển ñổi nhanh cơ cấu kinh tế theo hướng sản xuất nông nghiệp hàng hoá, an toàn, bền vững và ña dạng hoá. Bảng 2: Diện tích, năng suất và sản lượng ngô ở Việt Nam Diện tích Năng suất Sản lượng (nghìn ha) (tạ/ha) (nghìn tấn) 1961 260,2 11,2 292,2 2000 730,2 27,5 2.005,9 2005 1.052,6 36,0 3.787,1 2010 1.126,4 40,9 4.606,8 2011 1.121,3 43,1 4.835,7 2012 1.118,2 43,0 4.803,2 Nãm Nguồn: FAOSTAT, 2012 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 5 2.2. Tình hình hạn hán ñối với sản xuất ngô trên thế giới và Việt Nam 2.2.1. Tình hình hạn hán ñối với sản xuất ngô trên thế giới Ngô ñược xem như là cây trồng xóa ñói giảm nghèo và ñảm bảo an ninh lương thực ở Nam và ðông Nam Á, dự ñoán nhu cầu lương thực này sẽ tăng gấp hai lần vào năm 2020 (IFPRI, 2003). Tuy nhiên, ngô ở vùng này thường ñược trồng ở các khu vực khô hạn, vùng khó khăn về nước tưới…, Khoảng 50% diện tích ngô ở vùng ðông Nam Á ñược báo cáo là có sản lượng ngô bị giảm ñáng kể vì khô hạn (CIMMYT, 2005). Theo báo cáo của CIMMYT thì bất thuận phi sinh học là nguyên nhân chính của suy giảm năng suất, trong ñó hạn là một trong những nguyên nhân chính (Zaidi, 2000; Welcker, 2006). Năm 1992, thiệt hại do hạn gây ra khoảng 19 triệu tấn chiếm 15% tổng sản lượng ngô của thế giới (Edmeades, 1992), năm 1997 khoảng 20,4 triệu tấn ngô hạt (17% tổng sản lượng) (Edmeades và Banziger, 1997), năm 2002 khoảng 24 triệu tấn (ICRISAT, 2002; CIMMYT, 2005). Trong 3 vùng thường bị hạn, bao gồm Châu Phi cận Saharan, Nam Á và Châu Mĩ thì năng suất ngô bị hạn khác nhau ñáng kể giữa các vùng này, tương ứng 1,2 tấn/ha; 2,1 tấn/ha và 3,2 tấn/ha (S.P. Wani, T.K. Sreedevi và cộng sự, 2009). 2.2.2. Bất thuận hạn ñối với sản xuất ngô ở Việt Nam Ở Việt Nam, hạn hán xảy ra ở các vùng khác nhau với mức ñộ và thời gian khác nhau, gây ra những thiệt hại ñáng kể ñối với kinh tế - xã hội, ñặc biệt là nguồn nước và sản xuất nông nghiệp. Việt Nam là một trong năm quốc gia trên thế giới chịu ảnh hưởng nặng nề nhất do biến ñổi khí hậu. Theo số liệu thống kê, trong giai ñoạn từ 1960 ñến nay, số năm bị hạn hán là 36 năm, chiếm 75% với mức ñộ hạn hán khác nhau (hạn vụ ðông Xuân 13 năm, vụ mùa 11 năm, vụ hè thu 12 năm). Trong khi ñó, lũ lụt xảy ra ngày càng nghiêm trọng như trận lũ ñầu tháng 11 năm 2008 ở miền Bắc và các tỉnh Bắc Trung Bộ, tháng 10 năm 2010 ở các tỉnh Bắc Trung Bộ. (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2007). Tuy nước ta có nguồn tài nguyên nước phong phú, nhưng 62-63% nguồn nước lại bắt nguồn từ ngoài lãnh thổ và mùa khô kéo dài 6 – 7 tháng, làm nhiều vùng thiếu nước nghiêm trọng (Bộ Tài Nguyên và Môi Trường, 2007; Nguyễn Trọng Hiệu, 2006). Theo Nguyễn ðình Ninh (2007), từ năm 1960 ñến 2006, có tới Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 6