Chương 4
CÔNG TÁC CHỌN GIỐNG VÀ CẢI TIẾN GIỐNG NGÔ

4.1 Giống ngô và cải tiến  giống .

4.3 Giống ngô tốt hiện nay ở Việt Nam

4.3 Quy phạm khảo nghiệm DUS và VCU giống ngô .

4.1. Giống ngô tuyển chọn và lai giống

(Kiều Thị Ngọc 2009)

4.1.1 Phương hướng chọn giống

Cải thiện dạng hình cây và năng suất:

Thường được xây dựng trên kiếu hình "cây ngô lý tưởng" có thể tăng năng suất ngô đến mức tối đa, được thực hiện bằng hai cách:

-    Gia tăng nguồn cung cấp (sources) bằng các kiếu hình cây, lá để sự quang họp được hữu hiệu, sự sinh trưởng của cây được phát triển với vận tốc tối đa.

-    Gia tăng khả năng tích lũy (sink) bằng cách tăng hệ số kinh tế của cây nhờ kỹ thuật canh tác và con đường chọn giống.

Theo Tanaka, A. (1972) thì khả năng tích lũy là yếu tố giới hạn chính đến năng suất. Việc cải thiện khả năng tích lũy chất khô ở hạt là 1 trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến năng suất ngô vìtrong giai đoạn tạo hạt phần lớn chất khô được chuyển về hạt để nuôi hạt. Do đó, công tác cải thiện giống đế tăng phần kinh tế (hạt) của cây cần thiết hon là phần sản lưọng sinh vật. Hệ số kinh tế (sản lượng kinh tế/sản lượng sinh vật) là yếu tố bị chi phối bởi phân bón, thời gian tạo hạt và chiều cao cây. Các giống có hệ số kinh tế cao thường có chiều cao cây thấp. Các kết quả nghiên cứu tại Đồng Bằng Sông Cửu Long cho thấy hệ số kinh tế ngô thường chỉ đạt 0,2 - 0,4 và có tương quan thuận rất chặt chẽ với năng suất.

Việc cải thiện dạng hình cây ngô để tăng nguồn cung cấp thường được thực hiện bằng cách:

-    Tăng diện tích lá, tăng khả năng đồng hoá của lá để làm tăng vận tốc tăng trưởng.

-    Kéo dài tuồi thọ lá, nhất là giai đoạn tạo hạt.

Sự tăng diện tích lá tùy thuộc vào mật độ và phân bón. Tuy nhiên, các thí nghiệm ngô của trường Đại học cần Thơ cho thấy diện tích lá và năng suất lại ít tương quan nhau khi LAI >3,5. Nguyên nhân một phần vì lá ngô bị rũ, dễ bị che rợp làm hiệu suất quang hợp thuần giảm nhiều đã làm cây tăng trưởng chậm vì sự tích lũy chất khô nhỏ.

Để cải thiện dạng hình lá nhằm tăng khả năng đồng hóa chất khô và kha năng sử dụng ánh sáng ở những lá bên dưới, các nhà chọn giống đã tạo ra những giống ngô mang gen lặn liguleless (lg) và brachytic (br).

Dạng hình của ngô mang đồng họp tử gen lặn liguleless (lg) sẽ không có tai lá đã làm lá đứng thẳng, nhờ đó đã giảm góc độ của lá so với thân và ánh sáng có thể di chuyển xuống các tầng lá bên dưới dễ dàng. Pendleton (1968) cho biết nhờ sự hiện diện của gen này sẽ giúp năng suất ngô có mật độ 59.000 cây/ha tăng thêm 40% so với những giống bình thường.

Đối với gen brachytic (br), sự hiện diện của đồng họp tử lặn br sẽ làm những lóng thân bên dưới trái ngắn lại so với bình thường, những lóng trên thưa hơn, nhỏ do cây ngô tương đối lùn, ít đố ngã, có thể chịu được nhiệt độ cao và giúp ánh sáng dễ xuyên qua hơn.

Một bộ lá lý tưởng, theo Dhawan (1970) là các lá phải hẹp, ngắn, góc lá họp với thân nhỏ, xếp xen kẽ hoặc theo xoắn ốc trên thân để có 1 diện tích lá lớn được phơi ra dưới ánh sáng. Như vậy sẽ có khả năng quang họp quần thể tốt nhất. Ngoài ra, nếu điều kiện canh tác ở mức tốt nhất, sự quang hợp của lá dày sẽ hiệu quả hơn. Lá dày sẽ chứa nhiều đạm (N) giúp quang họp mạnh hơn, từ đó tăng khả năng đồng hóa.

Việc kéo dài tuồi thọ lá, nhất là trong thời kỳ tạo hạt là điều cần thiết cho sự quang họp hữu hiệu đe tăng nguồn cung cấp trong thời kỳ hạt phát triển. Theo Tanaka.A. (1972), tăng thời kỳ tạo hạt và kéo dài tuổi thọ của lá trong thời kỳ này là 2 yếu tố đưa đến năng suất cao của ngô. Việc tăng thời kỳ tạo hạt là yếu tố quan trọng đế tăng nguồn tích lũy, thời kỳ tạo hạt dài so với thời kỳ tăng trưởng khả năng hấp thụ chất đồng hóa của hạt từ những bộ phận không kinh tế (thân, lá, rễ) sang những phần kinh tế (hạt) sẽ được nhiều hơn.

Mặt khác, phải bảo đảm vai trò của lá trong việc quang hợp, đây là nguồn cung cấp chất khô quan trọng. Muốn thế lá phải có tuổi thọ dài, quang hợp hữu hiệu (nhờ cấu trúc tầng lá). Các thí nghiệm về phân bón của đại học Cần Thơ cho thấy phân N và p đều có tác dụng kéo dài thời kỳ tạo hạt và tuổi thọ của lá trong giai đoạn phát triển hạt và làm tăng năng suất. Cả 2 yếu tố N và p này được tính chung bằng LAD (leaf area duration: thế năng quang hợp hay thời gian duy tri diện tích lá xanh của cây) trong thời kỳ tạo hạt và cũng tương quan rất chặt với năng suất ngô.

Tại các vùng nhiệt đới như Đồng Bằng Sông Cửu Long nước ta, ánh sáng không là yếu tố giới hạn. Ở cường độ sáng 500 calories/cm²/ngày (đã loại đi 33% năng lượng dành cho hô hấp), sự quang họp phải cung cấp một lượng chất khô là 71 -ỉ- 77g/m²/ngày trong giai đoạn trước trỗ (Loomis, 1971). Neu thời gian tạo hạt là 35 ngày thì năng suất ngô lý thuyết phải là 27tấn/ha và ở thời gian tạo hạt là 50 ngày thì năng suất lý thuyết là 38,5 tấn/ha. Trên thực tế hiệu suất quang họp thuần trước khi trỗ của ngô chỉ là 52g/m²/ngày và thường chỉ có 32g/m²/ngày là cho năng suất 12 14tấn/ha là cao nhất hiện nay. Nguyên nhân vì cây đã không tận dụng được lượng năng lượng thấp thụ do cấu trúc bộ lá và nguồn tích lũy kém.

Cải thiện chất lượng hạt

Ngoài hướng chọn giống ngô có dạng hình lý tưởng và năng suất cao, các nhà chọn giống cũng không ngừng tuyển chọn những giống ngô có phấm chất hạt tốt, nhất là đối với protein ngày càng cao đế nâng thêm giá trị dinh dưỡng của ngô.

Để chọn những giống ăn tươi, người ta thường truyền gen waxy (ngô nếp) và sugary (ngô ngọt) bằng phương pháp hồi giao 4 - 6 đời sang ngô thường. Để chọn giống có thân mềm, người ta truyền gene brown midrid (bml, bm2, bm3, bm4) sang đế thân chứa ít lignin.

Để tăng hàm lượng lysine, Tryptophane và Methionin trong hạt, người ta truyền gene O₂ và bt2 cho thấy có khả năng làm tăng Lysine và Tryptophane lên 50% so với ngô sữa O₂, những công tác này vẫn còn đang được nghiên cứu.

Gene O₂ là gene lặn hoàn toàn có ở nhiễm thể 7 và chỉ tăng Lysine, Tryptophane, Methionin khi mang đồng họp tử liệt gen fl2/fl2 có đặc tính nửa trôi nên có thế làm tăng các amino acid không thay thế lên một phần khi nó là cây có phôi nhũ 3n = fl2/fl2/+. Gene ae cũng làm tăng hàm lượng Lysine lên 50%. Kiếu cây lai O₂ X HP (giàu Protein = 20,4%) cũng làm tăng tỷ lệ % Lysine/Protein bằng opaque-2, nhưng nhờ lượng protein trong cây lai bằng 17,4% nhiều hơn opaque-2 (8 - 9%) nên đã làm tăng Lysine trong hạt khá nhiều. Những nghiên cứu này đã mở ra một triển vọng quan trọng về cải thiện phẩm chất protein của ngô bằng con đường chọn giống từ đó làm tăng hiệu quả của ngô về phương diện lương thực và thức ăn gia súc.

4.1.2. Các phương pháp chọn giống

²  Chọn lọc quần thể

         Là phương pháp đơn giản và xưa nhất, đã được người da đỏ áp dụng, từ đó đã có các nhóm ngô Đá, ngô Răng Ngựa, ngô Ngọt, ... nhưng chỉ bắt đầu tuyển lựa do Robert và James Reld từ 1847 tại Illinois để tạo giống ngô răng ngựa cải thiện hình dạng, tuy nhiên về năng suất, công tác này không cải thiện được bao nhiêu.

         Trong phương pháp này, chọn những cây tốt dựa theo hình dạng bên ngoài (thân, chu kỳ sinh trưởng, chiều cao đóng trái, trái, hạt, ...) và trộn chung hạt giống để trồng đời sau. Tiếp tục như vậy trong nhiều đời (4 thế hệ). Đây cũng là phương pháp được nhiều nông dân áp dụng.

         Ưu điểm của phương pháp này là: Cải thiện được hình dạng, chu kỳ sinh trưởng của giống, màu sắc, đặc tính hạt, % protein, ... nhưng lại không làm tăng năng suất.

         Khuyết điểm của phương pháp: Chỉ đế ý đến cây mẹ mà không ngăn chặn được phấn của những cây đực khác tạp giao sang. Ngoài ra, phương pháp này cũng không chú ý đến các yếu tố môi trường tác động như độ phì nhiêu đất, nước, ... làm sai lệch kết quả, nên đã không làm tăng năng suất.

         Phương pháp chọn lọc quần thể đã được Gardner cải tiến từ năm 1961 bằng cách trồng cách ly ruộng ngô muốn tuyển lựa, chia khu ruộng tuyến thành nhiều ô nhỏ và chọn lọc với tỷ lệ ngang nhau trong mỗi ô (để loại yếu tố ngoại cảnh) và nhổ bỏ cờ những cây đực xấu trước khi trỗ. Tuy nhiên, vì không chú ý đến yếu tố di truyền của giống nên phương pháp này cũng chỉ làm tăng năng suất 20 -30% sau 3 - 4 đời tuyển chọn.

²  Chọn lọc trái trên hàng

         Phương pháp này rất hữu hiệu để tuyển chọn những yếu tố ít bị chi phối như phẩm chất hạt (hàm lượng dầu và protein), nhưng không cải thiện được năng suất vì khó đánh giá sự tác động của di truyền. Phương pháp chọn trái trên hàng đã được áp dụng từ năm 1899 tại Illinois do Hopkin, G.E. thực hiện nhằm cải thiện lượng dầu và protein trong hạt ngô. Nguyên tắc: Mỗi chu kỳ thực hiện hai thế hệ

-    Thế hệ thứ I: Trên mỗi trái tuyển lựa, người ta chọn 1/2 số hạt và trồng thành 1 hàng với tổng số phải đạt từ 50 - 100 hàng. Sau đó quan sát, phân tích và đánh giá để tuyển 20% số hàng tốt nhất.

-    Thế hệ thứ II: Chọn những hạt giống trên 1/2 trái của các hàng tốt đó (20%) trộn chung với nhau và trồng thành một quần thể mới. Tuyển chọn những trái tốt trong quần thể và tiếp tục thực hiện tương tụ ở chu kỳ kế tiếp.

Phương pháp này đã được Lonquist (Nebraska) cải tiến từ năm 1964 để làm giảm ảnh hưởng của môi trường bằng cách

-    Đầu tiên phải chọn 200 -  300 trái tốt để trắc nghiệm.

-    Trên mỗi trái tốt, lấy một phần hạt trồng thành hàng, mỗi hàng chỉ trồng khoảng 30 cây. Dùng giống đối chứng là giống nguyên thủy để trắc nghiệm sở khởi, lập lại tại 3 địa điểm khác nhau theo khối tuần tự hay khối ba lần lặp lại.

-    Tại riêng một địa điểm khảo sát, các hàng trái tuyển lựa sẽ được trồng (theo ô hay hàng)

xen cho lai (theo tỷ lệ 3/1 hay 4/3) với một giống hỗn hợp. Giống hỗn hợp này được tạo thảnh từ 200 - 300 trái giống nguyên chủng đã tuyển. Sau đó, chọn 20% số hàng cây cái tốt nhất trong lô, mỗi hàng tốt đó lại chỉ lấy 20% trái tốt nhất, giữ riêng các trái cây và tiếp tục tuyển chọn ở các chu kỳ kế tiếp.

²  Phương pháp lai giữa hai giống (varietal hybridizatỉon)

         Trồng lai giữa hai giống thụ phấn tự do với nhau. Phương pháp này cũng làm tăng năng suất nếu hai giống gốc có nguồn gốc địa lý xa nhau. Richey, F.D. (1992) nhận thấy với 244 cặp giống lai thì có trên 50% cặp là cho năng suất lớn hơn giống cha mẹ chúng. Tạp giao ngô đá với ngô răng ngựa cũng tạo thành giống có ưu thế lai so với giống cha mẹ của chúng (Beal, w.s, 1880).

         Phương pháp lai giữa hai giống tương đối phức tạp trong khâu cung cấp giống vì phải thực hiện lượng giống F1 thường xuyên đề không làm giảm năng suất. Nhưng nó cũng là bước sơ khởi đế khảo sát tính ưu thế lai ở ngô, từ đó tạo cơ sở nghiên cứu đế lai giữa các dòng thuần, tạo ngô lai đơn và lai kép sau này.

²  Chọn lọc dòng thuần và tạo ngô lai

         Vì các phương pháp trên không chú ý đến yếu tố bị che lấp của các gen lặn trong di truyền những tính xấu không bị loại bỏ nên ưu thế lai không biểu hiện được rõ rệt. Do đó một số nhà chọn giống đồng ý là công tác chọn giống nên dựa vào những dòng thuần đã được cho tự thụ và tuyển chọn qua nhiều thế hệ đề cho kết quả tin cậy hơn bằng các cách như sau:

        Tạo dòng thuần: Dòng thuần được tạo do quá trình cho tự thụ liên tục qua nhiều thế hệ của các cá thể dị hợp thể. Nguồn gốc cung cấp ban đầu có thể là một giống thụ phấn tự do hay là một giống lai có những đặc tính tốt mong muốn (Shull G.G, 1909).

        Càng tăng số đời tự thụ phấn, sức sống của cây ngô càng giảm (Darwin, 1877) tuy nhiên mức độ đồng họp tử về dạng hình (genotype) càng tăng (đồng nhất về dạng hình, màu sắc, thời gian sinh trưởng). Sau 7 đời cho tự thụ, chiều cao cây bị giảm và năng suất vẫn còn giảm tiếp tục trong các đời sau. Trên thực tế sản suất, người ta thường chỉ cho tự thụ khoảng 7 đời.

        Phương pháp này thực hiện bằng cách cho tự thụ những cây đã chọn lựa theo ý muốn, sau đó đem trồng mỗi trái thành một hàng và cho tự thụ những trái tốt trên hàng tốt theo mong muổn. Phương pháp này cần nhiều diện tích (do có nhiều dòng tự thụ) nên Jones, D.F. và Singleton, W.R. (1934) đã đề nghị mỗi trái tự thụ chỉ trồng thành một hốc có 3 cây. Nhờ tốn ít đất nên có thể trồng nhiều trái tự thụ hơn, giúp tăng khả năng tuyển chọn giữa các dòng, nhưng lại giảm khả năng chọn lựa trên trái. Nên áp dụng phối họp để phương pháp đạt hiệu quả hơn.

Hiện nay, người ta có thế tạo dòng thuần bằng cách tạo những cây ngô đơn bội nhỏ bằng phương pháp cấy mô các hạt phấn hoa. Sau đó dùng colchichine đế gây đa bội hay lưỡng bội. Những cây lưỡng bội này sẽ hoàn toàn đồng hợp tử.

-    Tạo giống ngô lai đơn (simple cross=SC): Giống lai đơn là giống được tạo nên do việc lai giữa hai dòng thuần có khả năng phối họp cao. Nhờ thể hiện tính ưu thế lai toàn diện, giống lai đơn thường cho năng suất cao và dạng cây đồng đều. Tuy nhiên qua các đời sau (từ F2), năng suất sẽ bị giảm dần, trung bình khoảng 15 - 30% sau mỗi đời nên không thế đế giống được. Ngoài ra, vì năng suất của các dòng thuần thường rất thấp nên việc sản xuất hạt giống lai đơn F1 có giá thành rất cao (ví dụ như hạt giống ngô nếp F1 của Thái Lan nhập vào Việt Nam có giá trên thị trường là 190 000 đ/kg (năm 2009)), do đó các dòng lai đơn ít được dùng trong sản xuất, ngoại trừ những giống lai đơn được tạo thành từ những dòng thuần có năng suất khá.

-    Tạo ngô lai ba (three way cross) (TC): Là giống được tạo thành bằng cách lai giữa một giống lai đơn và một dòng thuần [(AxB)xC], trong đó giống lai đơn thường được chọn làm cây mẹ (thường cho năng suất hạt giống cao).

-   Lai kép (Double cross = DC) : Là giống lai giữa hai giống lai đơn có khả năng phối họp cao với nhau [(AxB) X (CxD)]. Vì vậy, giống lai kép thường có dạng hình không đồng nhất như giống lai đơn về phương diện di truyền, nhưng nhờ hạt giống được tạo từ các giống lai đơn nên cho năng suất cao, do đó giá thường hạ.

Trong các phưong pháp tạo ngô lai, giống lai đơn thường cho năng suất cao nhất. Hiệu quả ưu thế lai sẽ giảm dần khi dòng thuần có thể làm tăng trên 4 dòng (Galeev, G.X., 1968). Hiệu quả lai giữa các dòng thuần có thể làm tăng năng suất gấp đôi so với phương pháp lai giữa giống với dòng và gấp ba lần so với lai giống với giống. Tuy nhiên, hiệu quả ưu thế lai chỉ biểu hiện rõ khi đã được xét khả năng phối họp giữa các dòng thuần tuyển chọn trước đó.

²  Phương pháp xét khả năng phối hợp giữa các dòng thuần

Các dòng thuần chỉ được chọn làm cha mẹ của các giống lai đơn, kép và ba khi có khả năng phối hợp cao. Đó là khả năng tạo ưu thế lai cho năng suất cao hơn hắn các dòng khi được lai với nhau, nhờ tác động của những gen trội thuận lợi. Thực tế, không phải tất cả những nguồn giống ban đầu đều cho những dòng thuần có khả năng phối họp cao. Theo Wellhausen, trong số 250 giống ngô có nhiều nguồn gốc khác nhau mà ông tuyển lựa, chỉ có 5 giống có giá trị để tạo những dòng thuần có khả năng phối họp cao. Theo Darwin, sự khác biệt này dễ tạo ra sự khác biệt sinh lý của các tế bào gian tư tham gia vào sự thu phấn. Việc xét đoán khả năng phối họp thường thực hiện trên rất nhiều dòng thuần thường trên 100 dòng để có hiệu quả cao. Như vậy, để tạo ngô lai đoư, phải thử tất cả [n(n-l)/2] tổ hợp lai (chưa kể đảo giao = lai ngược) và [n(n-l)(n-2)(n-3)/8] tổ hợp lai kép. Vì số phối hợp quá lớn nên người ta thường xét khả năng phối hợp qua haigiai đoạn

-    Xét khả năng phối hợp chung: Để xét khả năng cho ưu thế lai tổng quát của các dòng, những dòng có gen tội tốt sẽ hiện ra. Phương pháp này thực hiện bằng cách cho lai đỉnh (top cross = đầu giao) giữa các dòng thuần (trồng làm cây mẹ) với một giống thông dụng làm giống thử (làm cây cha). Giống thử thường là những giống có cơ sở di truyền rộng và thường chọn từ một giống hay dòng có năng suất thấp, có khả năng năng phối họp kém đe không làm che khuất sự bộc lộ tính ưu thế lai của các dòng thuần đang đánh giá. Tỷ lệ trồng thường là 3/1, 4/1, 6/2 hay 8/2 cho cây mẹ/cha và phải rút cờ cây mẹ (các dòng thuần) trước khi trổ. Cuối cùng, người ta chỉ tuyến chọn vào khoảng 10 dòng tốt nhất sau khi trắc nghiệm các hạt F1 (lấy từ trái của các dòng thuần làm cây cái ở trên).

-    Xét khả năng phối hợp riêng: Là giai đoạn xét đoán mức độ biểu hiện ưu thế lai của từng tổ họp các cặp dòng thuần đã được tuyển từ giai đoạn trên (khoảng 10 dòng). Dùng phương pháp luân giao (diallel cross) để xét nghiệm, tức là lai lần lượt từng cặp tổ họp với nhau (với n(n-l)/2 tổ họp; tức 10x9/2 = 45 tổ hợp, nếu có 10 dòng thuần). Sau khi trắc nghiệm năng suất, cặp tổ họp nào có năng suất cao nhất sẽ được chọn để sản xuất giống lai đơn.

Đối với giống lai kép, vì số tố họp càng nhiều hơn [3n(n-l)(n-2)(n-3)/24 cặp lai đơn tố họp với nhau). Do đó, người ta thường chọn 4 dòng thuần có khả năng phối họp riêng cao nhất. Sauđó xét khả năng phối hợp của những dòng này để phỏng đoán tố hợp lai kép tốt nhất dựa vào năng suất tổ họp lai đơn.

Ví dụ có 4 dòng thuần: A, B, C, D, năng suất của n(n-l)(n-2)(n-3)(n-4) = 3 cặp lai kép được tính bởi :

(A X B) X (C X D) = [(A X D) + (B X C) + (B X D)]/4

(A X C) X (B X D) = [(A X B) + (A X D) + (C X D)]/4

(A X D) X (B X C) = [(A X B) + (A X C) + (D X C)]/4

Phối hợp nào cho năng suất cao nhất sẽ được chọn làm công thức của giống lai kép tuyến lựa

Sản xuất ngô lai cần cách li các dòng thuần và các giống lai (lai kép, lai ba). Có hai cách ly:

-    Cách ly thời gian: Trồng với thời gian chênh lệch với những giống lạ khác, cần ấn định ngày gieo để thời gian trổ của các giống, dòng trong cùng khu ruộng sản xuất giống cách tối thiểu 15 - 20 ngày.

Cách ly khoảng cách: Vì hạt phấn ngô có thể nhờ gió khuyếch tán rất xa, nên lô sản xuất phải xa các ruộng khác. Khoảng cách này tùy thuộc vào: tốc độ, hướng gió, số hàng trồng bảo vệ (không sử dụng hạt làm giống) và chiều cao cây ngô. Thường khoảng cách > 200m được coi là an toàn. Nhưng nếu có thể trồng được đến 13 hàng để bảo vệ, chỉ cần 50m là có thể bảo đảm được sự không tạp phấn. Tuy nhiên, khi thấy trong ruộng có những cây con bị nghi là lai tạp (ở những dòng thuần) thì cần phải loại bỏ ngay. Mặc dù cho năng suất cao, độ đồng đều tốt, nhưng phương pháp lai giữa các dòng thuần cũng gặp một vài khuyết điếm.

-    Giá hạt giống F1 cao và phải thay hạt giống hàng vụ vì năng suất ngô nếu trồng từ hạt đời F₂ sẽ bị giảm (từ 15 - 30%).

-    Các giống có cơ sở di truyền hẹp (tính thích nghi hẹp), nên cần phải có điều kiện môi trường và kỹ thuật trồng tương đối hoàn hảo.

Vì vậy, các giống ngô lai thường chỉ trồng trong điều kiện có trình độ canh tác cao.

²  Các phương pháp lai tạo khác

        Lai giữa giống và dòng: Là phương pháp nhằm cải thiện năng suất của giống địa phương (giống địa phương có khả năng thích nghi rộng trong vùng). Thường sử dụng giống địa phương làm cây mẹ.

        Giống tổng hợp (synthetics): Được tạo thành do sự tạp giao của nhiều dòng thuần với nhau (thường > 5) bằng cách trộn hạt giống Fi của những giống lai đơn với nhau hay những dòng thuần có khả năng phối hợp cao với nhau. Giống tổng họp mới có thể được tạo từ một giống tống họp khác lai với một giống hay dòng tuyên chọn.

        Giống hỗn hợp (composites): Do tạp giao của nhiều giống hay dòng (>10) có khả năng phối hợp cao hay có năng suất và đặc điểm tốt. Nó cũng có thể được tạo thành từ một giống hồn hợp khác có trước đó. Thường được tạo thành bằng cách chọn những giống tốt từ nhiều địa phương và trộn chung hạt giống để trồng sau khi đã xét khả năng phối hợp chung. Sau đó, tuyển chọn các thế hệ con bằng một trong những phương pháp thông thường.

        Giống tổng hợp và hỗn hợp có những ưu khuyết điểm

        Có tính thích nghi rộng nhò' có cơ sở di truyền rộng.

        Năng suất ít bị giảm ở các thế hệ sau, do đó cơ sở sản xuất không phải lệ thuộc nguồn hạt giống cung cấp. Vì vậy, hai loại tạo giống này thích hợp với các xứ đang phát triển, thiếu chuyên viên và có mạng luới cung cấp giống chưa tốt.

        Thích hợp điều kiện canh tác nhỏ, cần cơ giới, có khả năng phổ biến nhanh hơn những giống lai đơn, lai kép. Các giống ngô hỗn hợp và tống họp cho năng suất thấp hơn giống lai đơn, lai ba, lai kép, cây lại thường không đồng đều nên khó cơ giới hóa khâu thu hoạch.

        Giống phức hợp (complex):Lai giữa giống địa phương và một giống lai đơn hay lai kép có nguồn gốc xa (ôn đới) để cải thiện năng suất giống địa phương (thường là ở nhiệt đới). Trong việc tạo những giống hỗn hợp hay tổng hợp, người ta cũng có thể dùng phương pháp hồi giao (back cross) để truyền những gen lặn mong muốn (y) vào giống tốt. Phương pháp tiến hành thường cần 4 - 6 lần hồi giao và 8 - 9 đời trồng như sau:

1     A x y

2      (A x y)xA

3      (A2 X y) tự thụ

4      Chọn những cây mang gen lặn y: (A2 x y) x A

5      (A3 x y) x A

6      (A4 x y) tự thụ

7      Chọn (A4 x y) x A

8      (A5 X y) tự thụ

Chọn những cây mang gen lặn A, nhân giống phố biến (trong trường hợp y là waxy, thay vì cho tự thụ, có thể thử wx.wx bằng dung dịch Iode 0,5%)

       Tuyển lựa tự thụ phấn (self selection): Phương pháp lai dính (top cross) không hữu hiệu lắm vì có những đặc tính có thể bị giống thứ (tester) che lấp. Do đó cũng cần tuyển lựa cây tự thụ. Phương pháp gồm 3 thế hệ/chu kỳ:

+ Thế hệ 1: Cho tự thụ một phần hạt dùng đế trắc nghiệm (S1).

+ Thế hệ 2: Trắc nghiệm giữa những dòng con tự thụ, chọn những dòng tốt.

+ Thế hệ 3: Trồng chung (tạp giao) những dòng SI tốt (phần hạt còn lại). Tiếp tục qua chu kỳ khác.

* Ưu điểm: Loại được những gen xấu khi lai tạo. Chọn và giữ được những gen tốt. Phân biệt được các dòng dễ dàng. Hũu hiệu khi có hiệu ứng cộng (Additive genetic varience)

* Khuyết điểm: Tốn thời gian (3 thế hệ/chu kỳ). Dòng SI dễ bị môi trường ảnh hưỏng, làm lệch hiệu quả.

-     Tuyển lựa đầu giao (tái tục) (top cross progeny test, half-sib progeny test, Recurrcnt selection). Còn gọi là tuyến lựa dòng con bán cận giao. Mỗi chu kỳ có 3 thế hệ

+ Thế hệ 1: Tự thụ và tạp giao: Trồng tập đoàn. Chọn những cây tốt cho lai và tạp giao (cây cha) mỗi cây tốt này với 5 - 10 cây tester (cây mẹ). Giống tester là 1 giống thụ phấn tự do, giống tổng họp hay giống nguyên thủy, cất giữ những trái lai để tuyển chọn.

+ Thế hệ 2: Trắc nghiệm năng suất những dòng con đầu giao đế xét khả năng phối hợp chung, chọn 10 - 15% dòng tốt nhất.

+ Thế hệ 3: Trồng tạp giao những dòng con lai, trái lai của những dòng tốt nhất được trộn chung, trồng tạp giao tạo giống tong họp (synthetics). Kết thúc chu kỳ 1, tiếp tục qua chu kỳ 2.

-     Tuyển lựa cặp giao (Pair cross selection), Full sib selection, Full sib progeny test, parental selection). Mồi chu kỳ có 2 đến 3 thế hệ.

+ Thế hệ 1: Cặp giao, chọn hai cây tốt để thụ phấn chéo nhau, khoảng 300 cặp. Hạt trên trái đế riêng, 1/2 hạt trên trái được trồng trắc nghiệm năng suất.

+ Thế hệ 2: Trắc nghiệm năng suất và những đặc tính khác của những dòng con cặp giao, chọn lọc khoảng 15% số dòng. Lấy hạt của những cặp tốt nhất để tiếp tục sang chu kỳ khác (cặp giao giữa các hàng khác). Cũng có thể sang thế hệ F3.

+ Thế hệ 3: Tạp giao tập đoàn mới.

4.2.Cải tiến giống ngô

4.2.1.      Trên thế giới

4.2.1.2 Cây ngô biến đổi gen trên Thế giới

 

Trên thế giới thì diện tích cây ngô biến đổi gen là lớn thứ 2 sau đậu tương với diện tích 25,2 triệu ha chiếm 25% diện tích cây trồng biến đổi gen trên thế giới. Cây ngô biến đổi gen được trồng nhiều nhất ở Mỹ, Achentina, Brazin, Canada, China, Nam Phi, Uruguay, Philippin...Cây ngô chủ yếu được nghiên cứu, sản xuất và sử dụng giống có tính trạng chống chịu thuốc trừ cỏ, kháng sâu, chịu hạn.

Ngô là cây trồng được các quốc gia trên thề giới cấp phép sử dụng làm thực phẩm và thức ăn chăn nuôi nhiều nhất với tổng số 35 giống khác nhau, vượt hẳn cây trồng đứng thứ 2 là bông (với 19 giống khác nhau). Giống ngô được cấp phép nhiều nhất là ngô kháng sâu bệnh (MON 810) và ngô kháng thuốc trừ cỏ (NK603), cả hai giống ngô được 18 nước cấp phép.

Do đặc tính sinh lý của cây ngô nên tỷ lệ đạt kết quả nghiên cứu chuyển gen trong cây ngô trên thế giới là rất cao và đạt độ an toàn cao nhất so với các loại cây trồng biến đổi gen trên thế giới. Như vậy, với việc đưa cây ngô biến đổi gen vào sản xuất đã góp phần ổn định lương thực trên thế giới trong hiện tại và trong tương lai.

Tính tới hết năm 2017, thế giới có khoảng 190 triệu ha đất trồng các loại cây trồng biến đổi gene (GMO), tăng 3% so với năm 2016 , tương đương diện tích 4,7 triệu ha. Trong số 22 loại cây trồng biến đổi gene được trồng trên thế giới, có 4 loại cây trồng chính chiếm tới trên 90% diện tích cây trồng GMO trên toàn cầu gồm đậu nành (50%), ngô (31%), bông (13%), cải canola (3%). 5 nước dẫn đầu thế giới về diện tích trồng cây GMO là Mỹ, Brazil, Argentina, Canada và Ấn Độ. Tại các quốc gia này, tỉ lệ cây trồng biến đổi gene đã chiếm tới gần 100% tổng diện tích cây trồng cùng loại. Tính từ năm 2016 đã có 67 quốc gia chấp nhận trồng hoặc sử dụng thực phẩm GMO, trong đó có 24 nước cho phép trồng GMO và 43 nước cho nhập khẩu loại thực phẩm này. Source: https://www.organica.vn/news/4/hien-trang-cay-trong-bien-doi-gene-2018

 

4.2.1.3 Cây ngô biến đổi gen ở Việt Nam

 

Việt Nam là một quốc gia với nền kinh tế nông nghiệp chủ yếu. Ngô là một trong những cây lương thực đóng vai trò quan trọng. Vì vậy, việc nghiên cứu cây ngô biến đổi gen đang được đầu tư mạnh mẽ. Việc trồng thử nghiệm ngô chuyển gen sẽ được so sánh với các giống ngô thông thường hiện đang được thực hiện. Hiện có 22 giống cây trồng GMO được thương mại hóa tại Việt Nam, với 14 giống ngô và 8 giống đậu nành. Năm 2017 có trên 45.000 ha trồng ngô GMO ở các tỉnh thành khắp cả nước, tăng 13 lần so với năm 2015. Ước tính có khoảng 37.500 hộ nông dân tham gia trồng loại cây này.

Source: https://www.organica.vn/news/4/hien-trang-cay-trong-bien-doi-gene-2018

 

4.2.2 Ở Việt Nam

Năm 1991, diện tích trồng giống lai chưa đến 1% trên 430 nghìn ha trồng ngô; năm 2006, giống lai đã chiếm khoảng 90% diện tích trong hơn 1 triệu ha ngô cả nước, trong đó giống do các cơ quan nghiên cứu trong nước chọn tạo và sản xuất chiếm từ 58-60% thị phần trong nước, số còn lại là của các công ty liên doanh với nước ngoài. Trong đó,  giống ngô lai do Viện nghiên cứu ngô (Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam) tạo ra chiếm tới 90% lượng giống lai của Việt Nam. Một số giống khá nổi bật như: LVN10, LVN99, LVN4, LVN9, VN8960, LVN885, LVN66… Các giống ngô này có năng suất và chất lượng tương đương các giống ngô của các công ty liên doanh với nước ngoài nhưng giá bán chỉ bằng 65-70%, góp phần tiết kiệm chi phí cho người trồng 80-90 tỷ đồng/năm. Nhờ vậy, người trồng cũng đã chủ động được hạt giống cho sản xuất, không lệ thuộc vào giống nhập khẩu của nước ngoài như những năm trước.

Trong những năm gần đây, nhiều công ty nước ngoài như công ty CP (Thái Lan), Syngenta (Thụy sỹ), Bioseed (Ấn độ), Monsanto (Mỹ) đã đưa vào Việt Nam thử nghiệm một số giống ngô lai ưu tú, kết hợp các Viện và công ty giống trong nước cũng tạo thành công một số giống ngô lai có năng suất cao đưa vào sản xuất đã góp phần nâng cao sản lượng ngô nước ta.

Chương trình chọn tạo giống ngô lai ở nước ta đã được bắt đầu từ những năm 60 của thế kỷ 20, nhưng quá trình nghiên cứu và thử nghiệm không đạt kết quả như mong muốn. Do nguồn vật liệu ban đầu và các giống ngô lai có nguồn gốc ôn đới dài ngày không thích hợp với điều kiện nhiệt đới, ngắn ngày ở nước ta.

Từ năm 1973, với những định hướng đúng đắn mà Viện Nghiên cứu Ngô Quốc gia đã đưa ra, chỉ sau 15 - 20 năm, một loạt các giống ngô thụ phấn tự do ra đời và được trồng rộng rãi sản xuất như: TSB1, TSB2, LS, HL-36, Q-2. Sự ra đời của các giống ngô thụ phấn tự do như là một bước đệm, tạo tiền đề cho sự phát triển chương trình giống ngô lai. Chương trình chọn tạo giống thụ phấn tự do ngoài tác dụng trực tiếp là phục vụ sản xuất thì các giống này còn là nguồn vật liệu quý giá phục vụ cho chương trình chọn tạo giống ngô lai.

Năm 1992 - 1993, Sự ra đời của các giống ngô lai không quy ước do Viện nghiên cứu ngô Quốc gia lai tạo, đã đánh dấu quá trình chuyển tiếp từ giống thụ phấn tự do sang giống lai. Giá thành của các giống này rẻ, thích nghi với điều kiện khó khăn và đầu tư thấp, cho năng suất 4 - 8 tấn/ha như các giống: LS-4, LS-5 (chín sớm), LS-6 (chín trung bình) và LS-7, LS-8 (chín muộn).

Giai đoạn 1993 – 1995 là giai đoạn quan trọng nhất được đánh dấu bằng sự ra đời của các giống ngô lai quy ước mang tên LVN (lai Việt Nam) của Viện Nghiên cứu Ngô chọn tạo và một số các giống ngô lai của các cơ quan khác. Trong đó LVN 10 đã đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao năng suất và sản lượng ngô của cả nước.

Giai đoạn gần đây nhất, Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam đã chọn tạo ra một số giống ngô lai đơn và đã được chấp nhận trong sản xuất: Giống VN25-29 (La Đức Vực và ctv, 2002), giống lai đơn ngắn ngày V98-1 và trung ngày V2002 (Phạm Thị Rịnh và ctv, 2003 – 2004), giống ngô lai đơn VN112 (La Đức Vực và ctv, 2007).

Hiện nay, Viện nghiên cứu ngô lai tạo chủ yếu định hướng vào việc lai tạo ra các giống ngô chín sớm và chín trung bình có tiềm năng năng suất cao phù hợp với trình độ thâm canh tăng vụ, chuyển đổi cơ cấu cây trồng. Đồng thời áp dụng phương pháp tạo dòng đơn bội kép bằng phương pháp nuôi cấy bao phấn hoặc noãn chưa thụ tinh để tạo dòng thuần rút ngắn thời gian. Họ đã thu được kết quả hết sức khả quan là tạo thành công 9 dòng đơn bội kép có thể tham gia vào quá trình lai thử tiếp theo.

Trong những năm gần đây, ở nước ta có những bước tiến đáng kể trong công tác chọn tạo các giống ngô lai. Những giống lai quy ước của chúng ta đang có sức cạnh tranh, giá hạt giống rẻ chỉ bằng một nửa giá giống nhập khẩu. Năng suất và chất lượng ngô của chúng ta không thua kém các giống ngô lai của các công ty nước ngoài.

Trong định hướng tăng năng suất có những biện pháp thực hiện như sau: tăng tỷ lệ sử dụng giống lai; tạo ra những giống lai ưu việt (ngắn ngày, chống chịu tốt với điều kiện bất thuận, năng suất cao, phẩm chất tốt); đầu tư cho một số khâu trong biện pháp kỹ thuật. Từ mục tiêu trên, Viện Nghiên cứu Ngô đưa ra kế hoạch, trong đó tiếp tục nghiên cứu chọn tạo các giống ngô lai cho các vùng sinh thái, đặc biệt đa dạng hóa cho Tây Nguyên và Đông Nam Bộ theo hướng ưu tiên sau:

• Giống ngắn ngày.
• Giống có đặc tính chống chịu tốt (chống hạn, chống đổ ngã, chống sâu đục thân và khô vằn).
• Giống có năng suất cao và phẩm chất tốt (đạt 10 – 12 tấn/ha, hàm lượng protein cao).

4.3.Phương pháp cải tiến giống

4.3.1.Tiến trình cải tiến giống

4.4.Giống ngô tốt hiện nay

4.5.Quy phạm khảo nghiệm DUS giống ngô

4.6.Quy phạm khảo nghiệm VCU giống ngô

CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM

TÀI LIỆU THAM KHẢO