Nghiên cứu chọn tạo giống ngô năng suất cao chống chịu bệnh gỉ sắt pucciniasp cho vùng Tây Nguyên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM




TRẦN THỊ PHƯƠNG HẠNH




NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ
NĂNG SUẤT CAO CHỐNG CHỊU BỆNH GỈ SẮT
(Puccinia sp.) CHO VÙNG TÂY NGUYÊN





LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP









Hà Nội - 2015

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM



TRẦN THỊ PHƯƠNG HẠNH



NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ
NĂNG SUẤT CAO CHỐNG CHỊU BỆNH GỈ SẮT
(Puccinia sp.) CHO VÙNG TÂY NGUYÊN


Chuyên ngành: Di truyền và Chọn giống cây trồng
Mã số: 62620111



LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP



Người hướng dẫn khoa học:
1: TS. Bùi Mạnh Cường
2: TS. Trần Quang Tấn

Hà Nội - 2015
i
LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện đề tài, tôi luôn nhận được sự ủng hộ và giúp đỡ của
các cơ quan, thầy cô, bạn bè, đồng nghiệp và gia đình.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy TS. Bùi Mạnh Cường, thầy
TS. Trần Quang Tấn đã tận tình giúp đỡ, động viên trong lúc khó khăn, truyền đạt
những kiến thức, những kinh nghiệm quí báu trong quá trình tôi làm đề tài và học tập.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban Lãnh đạo Viện Khoa học Nông
nghiệp Việt Nam, Ban Lãnh đạo và tập thể cán bộ Ban Đào tạo sau đại học đã nhiệt
tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi trong thời gian tôi học tập.
Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Nghiên cứu Ngô, Phòng Khoa
học và Hợp tác Quốc tế, tập thể cán bộ Bộ môn Công nghệ Sinh học cùng toàn thể
công nhân viên Viện Nghiên cứu Ngô đã tận tình giúp đỡ tôi trong thời gian qua.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh đạo Trường Đại học Tây Nguyên,
Khoa KHTN&CN, quý thầy cô trong Bộ môn SHTN và tập thể quý thầy cô Trường
Đại học Tây Nguyên đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi trong thời gian
tôi học tập và công tác.
Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy, quý cô đã đọc, nhận xét và đưa ra
những ý kiến đóng góp quí báu cho luận án.
Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình và người thân luôn ở
bên chia sẻ, động viên giúp đỡ tôi.
Hà Nội, ngày 9 tháng 4 năm 2015
Tác giả

Trần Thị Phương Hạnh
ii
LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự chỉ dẫn của
các thầy hướng dẫn và sự giúp đỡ của đồng nghiệp. Các số liệu, kết quả nêu trong
luận án là trung thực, các thông tin trích dẫn đều được ghi rõ nguồn gốc.
Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về những số liệu đã công bố trong luận án.

Người cam đoan

Trần Thị Phương Hạnh
iii
MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN i
LỜI CAM ĐOAN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC CC K HIỆU VÀ CH VIT TT vii
DANH MỤC BẢNG ix
DANH MỤC HÌNH xi
MỞ ĐẦU 1
1. TÍNH CẤP THIT CỦA ĐỀ TÀI 1
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2
3.  NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 3
4. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4
1.1 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 4
1.2 NHNG NGHIÊN CỨU NGOÀI NƯỚC LIÊN QUAN ĐN ĐỀ TÀI 7
1.2.1 Tình hình sản xuất và sử dụng ngô trên thế giới 7
1.2.2 Ưu thế lai và ứng dụng ưu thế lai trong chọn tạo giống ngô 8
1.2.3 Dòng thuần, các phương pháp chọn tạo và đánh giá dòng 10
1.2.3.1 Khái niệm dòng thuần 10

1.2.3.2 Các phương pháp chọn tạo dòng thuần 10
1.2.3.3 Khả năng kết hợp 13
1.2.3.4 Phương pháp đánh giá khả năng kết hợp 14
1.2.4 Đa dạng di truyền và ứng dụng trong chọn tạo giống ngô lai 15
1.2.4.1 Chỉ thị hình thái 16
1.2.4.2 Chỉ thị hoá sinh 17
1.2.4.3 Chỉ thị phân tử ADN 18
1.2.5 Bệnh gỉ sắt trên cây ngô 20
1.2.5.1 Tác nhân gây bệnh 21
iv
1.2.5.2 Ảnh hưởng của môi trường đến sự lây nhiễm và phát triển bệnh 24
1.2.5.3 Ảnh hưởng của bệnh gỉ sắt đến cây ngô 26
1.2.5.4 Sự thay đổi của tác nhân gây bệnh 27
1.2.5.5 Tính kháng bệnh gỉ sắt của cây ngô 27
1.2.5.6 Kiểm soát bệnh gỉ sắt ở ngô 33
1.2.5.7 Những nghiên cứu chọn tạo giống ngô năng suất cao chống chịu
bệnh gỉ sắt. 34
1.3 NHNG NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC LIÊN QUAN ĐN ĐỀ TÀI 37
1.3.1 Tình hình sản xuất và sử dụng ngô ở Việt Nam 37
1.3.2 Tình hình sản xuất và sử dụng ngô ở Tây nguyên 39
1.3.3 Dòng thuần và đánh giá dòng 42
1.3.4 Đa dạng di truyền và ứng dụng trong chọn tạo giống ngô lai 44
1.3.4.1 Chỉ thị hình thái 44
1.3.4.2 Chỉ thị phân tử ADN 44
1.3.5 Những nghiên cứu về bệnh gỉ sắt và chọn tạo giống ngô chống chịu
bệnh gỉ sắt 45
CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU 46
2.1 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 46
2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 48

2.3 PHƯƠNG PHP NGHIÊN CỨU 48
2.3.1 Phương pháp điều tra tình hình sản xuất và bệnh hại trên ngô 48
2.3.2 Phương pháp lây nhiễm bệnh nhân tạo 49
2.3.3 Phương pháp đánh giá dòng, tổ hợp lai đỉnh, lai luân phiên 51
2.3.4 Phương pháp đánh giá đa dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử SSR 54
2.3.5 Phương pháp khảo nghiệm 57
2.3.6 Các phương pháp phân tích và sử lý số liệu 57
2.4 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU 57
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 59
v
3.1 TÁC HẠI CỦA BỆNH GỈ ST TRÊN NGÔ Ở TÂY NGUYÊN 59
3.1.1 Tình hình các bệnh hại ngô ở Tây Nguyên 59
3.1.2 Tình hình bệnh gỉ sắt trên ngô ở Tây Nguyên 60
3.2 ĐẶC ĐIỂM NÔNG SINH HỌC, KHẢ NĂNG CHỐNG CHỊU CỦA
TẬP ĐOÀN DÒNG CHỐNG CHỊU BỆNH GỈ ST 63
3.2.1 Kết quả tuyển chọn tập đoàn dòng chống chịu bệnh gỉ sắt cho vùng
Tây Nguyên 63
3.2.1.1 Khả năng chống chịu bệnh gỉ sắt của các dòng ngô nghiên cứu
bằng phương pháp lây nhiễm nhân tạo 64
3.2.1.2 Khả năng chống chịu bệnh gỉ sắt của dòng ngô ngoài đồng
ruộng 68
3.2.2 Đặc điểm nông sinh học và khả năng chống chịu của tập đoàn dòng
chống chịu bệnh gỉ sắt 71
3.3 ĐA DẠNG DI TRUYỀN, ĐỘ THUẦN DI TRUYỀN VÀ KHẢ NĂNG
KT HỢP CỦA TẬP ĐOÀN DÒNG CHỐNG CHỊU BỆNH GỈ ST 84
3.3.1 Đa dạng di truyền của tập đoàn dòng chống chịu bệnh gỉ sắt 84
3.3.2 Khả năng kết hợp về năng suất của tập đoàn dòng chống chịu bệnh
gỉ sắt 91
3.3.2.1 Đánh giá khả năng kết hợp về năng suất của tập đoàn dòng bằng
phương pháp lai đỉnh 92

3.3.2.2 Đánh giá khả năng kết hợp về năng suất bằng phương pháp lai
luân phiên 93
3.4 ĐẶC ĐIỂM NÔNG SINH HỌC, KHẢ NĂNG CHỐNG CHỊU, ƯU
TH LAI CỦA CÁC TỔ HỢP LAI ĐỈNH, LAI LUÂN PHIÊN VÀ CHỌN
LỌC CÁC TỔ HỢP LAI TRIỂN VỌNG 94
3.4.1 Đánh giá đặc điểm nông sinh học, khả năng chống chịu, ưu thế lai
của các tổ hợp lai đỉnh 94
3.4.2 Đánh giá đặc điểm nông sinh học, khả năng chống chịu, ưu thế lai
của các tổ hợp lai luân phiên 102
vi
3.5 KT QUẢ KHẢO NGHIỆM MỘT SỐ TỔ HỢP LAI CHỐNG CHỊU
BỆNH GỈ ST TRIỂN VỌNG 110
3.5.1 Kết quả khảo nghiệm cơ sở 110
3.5.2 Kết quả khảo nghiệm trong hệ thống khảo nghiệm quốc gia 114
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 119
CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN
LUẬN ÁN 120
TÀI LIỆU THAM KHẢO 121


vii
DANH MỤC CÁC K HIỆU VÀ CH VIẾT TẮT

Vit tt Vit đầy đ
ADN Acide Désoxyribo Nucléique
AFLP Amplified Fragment Length Polymorphism - Đa hình chiều dài
đoạn nhân bản
AMBIONET Asian Maize Biotechnology Network - Mạng lưới công nghệ
sinh học cây ngô châu 
AUDPC Area Under Disease Progress Curve- chỉ số tích lũy bệnh

bp base pair - cặp bazơ
CIMMYT Centro Internacional de Mejoramiento de Maiz y Trigo - Trung
tâm cải lương giống ngô và lúa mì quốc tế
CV Coefficient of Variation - Hệ số biến động
DH Double Haploid - Đơn bội kép
GCA General Combining Ability - Khả năng kết hợp chung
GD Genetic Distance - Khoảng cách di truyền
Hbp Heterobeltiosis - Ưu thế lai thực
Hmp Midparent Heterosis - Ưu thế lai trung bình
Hs Standard Heterosis - Ưu thế lai chun
KNKHC Khả năng kết hợp chung
KNKHR Khả năng kết hợp riêng
LSD Least Significant Defference - Sai khác nhỏ rất có ý ngha
MSTATC Management and Statistical Research Tool - Phần mềm xử lý
thống kê của Đại học Michigan, Mỹ.
NST Nhiễm sắc thể
NSTT Năng suất thực thu
NTSYS Numerical Taxonomy System - Hệ thống phân loại số
PCR Polymerase Chain Reaction - Phản ứng chui trng hợp
viii
QTLs Quantitative Trait Loci - Locus gen quy định tính trạng số
lượng
RAPD Random Amplified Polymorphic DNA - Đa hình đoạn ADN
được nhận ngẫu nhiên
RFLP Restriction Fragment Length Polymorphism - Đa hình chiều
dài đoạn cắt giới hạn
SAS Statistical Analysis Systems
SCA Specific Combining Ability - Khả năng kết hợp riêng
SSR Simple Sequence Repeats
TB Giá trị trung bình

THL Tổ hợp lai
UPGMA Unweighted Pair Group Method with Arithmetic Averages
ƯTL Ưu thế lai

ix
DANH MỤC BẢNG

Bảng
Tên bảng
Trang
1.1. Diện tích, năng suất, sản lượng ngô ở Tây Nguyên giai đoạn 2010 - 2013 39
2.1. Danh sách các dòng ngô nghiên cứu 46
2.2. Danh sách 29 mồi SSR 47
2.3. Mức độ nhiễm bệnh của các dòng nghiên cứu 50
2.4. Mức độ hình thành bào tử 51
2.5. Thành phần của một phản ứng PCR 55
2.6. Chu trình nhiệt của phản ứng PCR 56
3.1. Thành phần bệnh hại và mức độ phổ biến trên ngô ở Tây Nguyên 59
3.2. Điều tra mức độ phổ biến của bệnh gỉ sắt (Puccina sp.) trên ngô tại
Tây Nguyên 60
3.3. Điều tra tác hại của bệnh gỉ sắt (Puccina sp.) đến năng suất ngô ở Tây
Nguyên (tạ/ha) 62
3.4. Phản ứng của các dòng ngô đối với bệnh gỉ sắt khi lây nhiễm nhân tạo 65
3.5. Khả năng chống chịu bệnh gỉ sắt của các dòng nghiên cứu ngoài đồng ruộng 69
3.6. Thời gian sinh trưởng của các dòng nghiên cứu 72
3.7. Khả năng chống chịu của các dòng nghiên cứu 74
3.8. Một số đặc điểm hình thái của các dòng nghiên cứu tại Đan Phượng 76
3.9. Một số đặc điểm hình thái của các dòng nghiên cứu tại Buôn Ma Thuột 77
3.10. Yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng nghiên cứu tại
Đan Phượng 79

3.11. Yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng nghiên cứu tại
Buôn Ma Thuột 80
3.12. Tỷ lệ khuyết số liệu và tỷ lệ dị hợp tử của các dòng nghiên cứu 85
3.13. Hệ số PIC, số băng ADN và số alen xuất hiện trên 29 cặp mồi SSR 87
3.14. Khả năng kết hợp về năng suất của 20 dòng thí nghiệm nghiên cứu 92
3.15. Khả năng kết hợp về năng suất của 8 dòng thí nghiệm 93
3.16. Thời gian sinh trưởng và đặc điểm hình thái của các tổ hợp lai đỉnh 95
x
3.17. Khả năng chống chịu của các tổ hợp lai đỉnh 97
3.18. Yếu tố cấu thành năng suất các tổ hợp lai đỉnh 99
3.19. Năng suất và ưu thế lai của các tổ hợp lai đỉnh 101
3.20. Thời gian sinh trưởng và đặc điểm hình thái của các tổ hợp lai luân phiên 103
3.21. Khả năng chống chịu của các tổ hợp lai luân phiên 105
3.22. Yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lai luân phiên 107
3.23. Năng suất và ưu thế lai của các tổ hợp lai luân phiên 109
3.24. Thời gian sinh trưởng và năng suất của VN5885, VN665 và VN667
tại Đan Phượng - Hà Nội 111
3.25. Thời gian sinh trưởng (ngày) của VN5885, VN665 và VN667 112
3.26. Khả năng chống chịu của VN5885, VN665 và VN667 ở các tỉnh
Tây Nguyên 112
3.27. Năng suất của VN5885, VN665 và VN667 ở các tỉnh Tây Nguyên (tạ/ha) 113
3.28. Một số đặc điểm nông sinh học của VN5885 ở Tây Nguyên 114
3.29. Năng suất của VN5885 tại các điểm khảo nghiệm sản xuất (tạ/ha) 115
3.30. Một số đặc điểm nông sinh học của VN665 và VN667 ở Tây Nguyên 116


xi
DANH MỤC HÌNH

Hình

Tên hình
Trang
1.1. Mặt trước lá ngô bị nhiễm bệnh gỉ sắt do Puccinia sorghi 22
1.2. Mặt sau lá me đất (Oxalis) bị nhiễm bệnh gỉ sắt do Puccinia sorghi
(Ổ bào tử xuân -aecial) . 22
1.3. Mặt trước lá ngô bị nhiễm bệnh gỉ sắt do Puccinia polysora 23
1.4. Mặt trước lá ngô bị nhiễm bệnh gỉ sắt do Physopella zeae 24
3.1. Hình ảnh thí nghiệm nhiễm bệnh nhân tạo. 64
3.2. Lá của các dòng ngô ở 3 mức độ phản ứng với bệnh gỉ sắt sau 30 ngày
lây nhiễm. 66
3.3. Khả năng chống chịu bệnh gỉ sắt của các dòng nghiên cứu sau 50 ngày
lây nhiễm. 67
3.4. Khả năng chống chịu bệnh gỉ sắt của các dòng nghiên cứu sau 80 ngày
gieo trồng ngoài đồng ruộng 70
3.5. Sự biểu hiện tính chống chịu bệnh gỉ sắt của các dòng nghiên cứu 71
3.6. Ảnh cây và bắp của một số dòng nghiên cứu vụ Thu Đông 2009 83
3.7. Điện di sản phm SSR-PCR với mồi umc1153 và phi109188 88
3.8. Sơ đồ hình cây về mối quan hệ di truyền của 30 dòng trên cơ sở phân
tích 29 locus SSR. 91
3.9. Ảnh bắp của một số tổ hợp lai đỉnh và đối chứng 102
3.10. Tổ hợp lai C10N x C4N giai đoạn chín sinh lý 110
3.11. Ảnh của 2 tổ hợp lai triển vọng VN665 và VN667 117
1
MỞ ĐẦU

1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Ngô (Zea may L.) được xem là một trong những cây ngũ cốc quan trọng gắn
liền với đời sống và nền văn minh của nhiều dân tộc trên thế giới. Cây ngô nằm
trong nhóm các cây lương thực chính có tốc độ tăng trưởng cao nhất về năng suất
cũng như sản lượng. Năm 2013, diện tích trồng ngô trên thế giới lên đến 184,2 triệu

ha, năng suất bình quân đạt 5,52 tấn/ha, sản lượng đạt 1016,74 triệu tấn, so với năm
1995, diện tích trồng ngô tăng 13,38%, năng suất tăng 55,09% góp phần làm tăng
sản lượng lên 101,67% [138].
Ở Việt Nam, ngô là loại cây lương thực quan trọng chỉ đứng thứ hai sau cây
lúa. Ngô là thức ăn chính đối với các loại gia cầm, vật nuôi và là nguồn thu nhập
quan trọng của nhiều nông dân. Cây ngô không chỉ biết đến bởi giá trị kinh tế và giá
trị dinh dưỡng cao mà còn là một cây trồng quan trọng, có khả năng khai thác tốt
trên các loại đất khó khăn, trên các vng đồi núi, vùng khô hạn. Trong những năm
gần đây, diện tích, năng suất và sản lượng của cây ngô không ngừng gia tăng. Giai
đoạn 1985 - 2004, diện tích, năng suất và sản lượng ngô tăng liên tục với tốc độ cao,
tỷ lệ tăng trưởng bình quân hàng năm trong suốt giai đoạn về diện tích là 7,5%/năm,
năng suất 6,7%/năm và sản lượng là 24,5%/ năm. Năm 2006, Việt Nam đã trở thành
một trong 20 nước có sản lượng ngô hạt cao nhất thế giới [139]. Năm 2013, diện
tích trồng ngô cả nước đạt 1,17 triệu ha với năng suất trung bình 4,44 tấn/ha, cao
hơn năng suất trung bình khu vực Đông Nam  (4,14 tấn/ha) và một số nước trong
khu vực như Phillipines (2,56 tấn/ha) nhưng vẫn còn thấp hơn năng suất ngô trung
bình Châu Á (5,12 tấn/ha), thế giới (5,52 tấn/ha) và Mỹ (9,97 tấn/ha) [138]. Chiến
lược phát triển khoa học và công nghệ của Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam
đến năm 2015 và định hướng đến năm 2020 đối với cây ngô là phấn đấu đạt sản
lượng 7,15 triệu tấn ngô hạt vào năm 2015 và 9 triệu tấn năm 2020, nhằm cung cấp
đủ nguyên liệu cho chế biến thức ăn chăn nuôi và các nhu cầu khác trong nước,
từng bước tham gia xuất khu [2]. Để thực hiện được định hướng trên và đáp ứng
2
nhu cầu ngô ngày càng tăng trong khi diện tích trồng ngô chỉ có thể tăng lên tới 1,4
triệu ha thì việc chọn tạo ra những giống ngô lai mới có năng suất cao, chống chịu
tốt trên quy mô lớn sẽ là giải pháp có nhiều khả thi [2].
Vng Tây Nguyên có điều kiện đất đai, khí hậu và thổ nhưỡng rất thích hợp
cho cây ngô. Năm 2013, với diện tích trồng ngô lớn chiếm 22% diện tích ngô của cả
nước, năng suất đạt 5,17 tấn/ha, tương đương với năng suất ngô của khu vực Đông
Nam Á và thế giới, là một trong những vng có năng suất đứng thứ hai trong cả

nước sau đồng bằng sông Cửu Long (5,61 tấn/ha) [20], [138]. Ngô trồng ở Tây
Nguyên, ngoài việc cung cấp nguyên liệu cho thức ăn chăn nuôi, một phần còn đáp
ứng được nhu cầu lương thực cho đồng bào dân tộc.
Tuy nhiên, các giống ngô ở Tây Nguyên vẫn chưa phát huy được hết tiềm
năng. Các lý do hạn chế tới năng suất như khả năng đầu tư của bà con nông dân
thấp, cơ giới hóa trong sản xuất cũng như công nghệ chế biến còn lạc hậu và quan
trọng nhất là yếu tố chống chịu của các giống ngô. Ngoài yếu tố hạn, yếu tố hạn chế
lớn nhất là khả năng chống chịu bệnh. Trong những năm gần đây, nổi bật nhất là
bệnh gỉ sắt. Khả năng chống chịu bệnh của các giống ngô ở Tây Nguyên còn rất ít,
đặc biệt là bệnh gỉ sắt.
Đã có nhiều công trình nghiên cứu về bệnh gỉ sắt trên thế giới cho thấy, bệnh
gỉ sắt gây thiệt hại đáng kể đến cây ngô và làm giảm từ 10 - 70% năng suất và chất
lượng ngô ở nhiều nước trên thế giới [28], [84], [104], [109], [124]. Ở Tây Nguyên,
từ năm 2007 - 2010, Viện Nghiên cứu Ngô đã thống kê sự thất thoát về sản lượng do
bệnh gỉ sắt gây ra hàng năm là từ 15 - 20% ở vụ Hè Thu, 25 - 40% thậm chí có những
vng đến 60% ở vụ Thu Đông [5]. Chính vì vậy, để khai thác hết những tiềm năng,
lợi thế ở Tây Nguyên, cần phải bổ sung thêm những giống ngô có năng suất cao,
chống chịu bệnh gỉ sắt để nâng cao năng suất và sản lượng ngô ở vùng Tây Nguyên.
Xuất phát từ những lý do trên, đề tài: “Nghiên cứu chọn tạo giống ngô
năng suất cao chống chịu bệnh gỉ sắt (Puccinia sp.) cho vùng Tây Nguyên” được
thực hiện.
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Xây dựng tập đoàn dòng thuần và chọn tạo được một số tổ hợp lai triển vọng
3
năng suất cao, chống chịu bệnh gỉ sắt, thích hợp với điều kiện sinh thái, tập quán
canh tác ở Tây Nguyên.
3.  NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
 Ý nghĩa khoa học
Cung cấp thêm các dẫn liệu, thông tin khoa học và khả năng ứng dụng tập
đoàn vật liệu trong công tác chọn tạo giống ngô lai năng suất cao, chống chịu

bệnh gỉ sắt cho vùng Tây Nguyên.
 Ý nghĩa thực tiễn
- Tuyển chọn được một tập đoàn vật liệu bao gồm 28 dòng có năng suất cao,
chống chịu bệnh gỉ sắt trên ngô ở Tây Nguyên;
- Giới thiệu một số tổ hợp lai triển vọng: VN5885 đã được công nhận sản
xuất thử, hai tổ hợp lai VN665 và VN667 đang được khảo nghiệm trong hệ thống
khảo nghiệm quốc gia có năng suất cao, chống chịu bệnh gỉ sắt cho sản xuất ngô ở
Tây Nguyên, góp phần nâng cao năng suất, sản lượng ngô của vùng này.
4. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
 Đối tượng nghiên cứu
Bao gồm các dòng ngô thuần được rút dòng từ các giống ngô lai thương mại
NK67, NK66, C919, CP888, CP999, P4097, DeKalbgold, Pacific 747, LVN10 và
LVN4; Các tổ hợp lai đỉnh, lai luân phiên, một số tổ hợp lai triển vọng; Các giống
đối chứng: LVN4, LVN99, LVN885, C919, DK9901, CP888, NK67.
Bệnh gỉ sắt trên ngô.
 Phạm vi nghiên cứu
- Các thí nghiệm đánh giá dòng, tổ hợp lai, độ thuần di truyền, đa dạng di
truyền, phân nhóm cách biệt di truyền thông qua chỉ thị SSR;
- Đánh giá khả năng kết hợp, ưu thế lai, khả năng thích ứng, tính ổn định của
các tổ hợp lai tại Tây Nguyên. Đánh giá khả năng chống chịu bệnh gỉ sắt của các
dòng và các giống triển vọng ở Tây Nguyên và các vùng sinh thái khác.
4
CHƯƠNG 1
CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI
Cây ngô có tên khoa học là Zea mays L. thuộc chi Maydeae, họ hòa thảo
Poaceae, bộ nhiễm sắc thể 2n = 20. Ngô là cây hàng năm với hệ thống rễ chùm phát
triển, là loài cây giao phấn có hoa đơn tính cng gốc [18].
Trải qua hàng ngàn năm tiến hóa và phát triển, thông qua quá trình chọn lọc tự

nhiên và nhân tạo, với đặc tính đa dạng di truyền rộng và khả năng thích nghi với
nhiều loại hình sinh thái, cho đến nay cây ngô được lan truyền và trồng ở hầu khắp
các châu lục trên thế giới với vai trò là một trong những cây ngũ cốc quan trọng của
loài người. Có thể nói ngô là cây ngũ cốc nuôi sống gần 1/3 dân số toàn cầu.
Một vai trò khó thay thế nhất của cây ngô đối với thế giới hiện nay là sử
dụng ngô làm thức ăn chăn nuôi. Giai đoạn 2000 - 2007 đã sử dụng 400 - 450 triệu
tấn chiếm 65% sản lượng ngô toàn thế giới làm thức ăn chăn nuôi [4]. Tỷ lệ dùng
ngô làm thức ăn chăn nuôi ở các nước thuộc châu Âu lên tới 82%, Italia 97,5%,
Croatia 95,5%; Trung Quốc 75,5%, Thái Lan 78% [137]. Ngoài ra, một số nước còn
sử dụng ngô như là một loại thức ăn xanh và ủ chua lý tưởng cho gia súc, đặc biệt là
cho bò sữa trong điều kiện mùa rét khắc nghiệt kéo dài [19].
Những năm gần đây, ngô còn là cây thực phm. Bắp ngô bao tử làm rau cao
cấp. Các loại ngô nếp, ngô đường được làm quà ăn tươi hoặc đóng hộp làm thực
phm xuất khu. Ở một số nước Mỹ La Tinh và châu Phi còn sử dụng dạng huyền
phù của bột ngô làm thức uống hàng ngày trong gia đình [19].
Ngô còn là nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất rượu, cồn, tinh bột, bánh
kẹo, ethanol để chế biến xăng sinh học. Có khoảng 670 mặt hàng khác nhau của các
ngành lương thực, thực phm, công nghiệp dược và công nghiệp nhẹ được chế biến
từ ngô [19]. Ngô đang là nguồn nguyên liệu chính để sản xuất ethanol thay thế
nguồn năng lượng hóa thạch đang cạn kiệt dần. Năm 2011, nước Mỹ đã sử dụng 45
% sản lượng ngô để sản xuất ethanol [140].
5
Ngô là một loại hàng hóa xuất khu của ngành nông nghiệp. Trên thế giới
hàng năm, lượng xuất nhập khu ngô khoảng 95 - 100 triệu tấn. Đây là một nguồn
lợi lớn của các nước xuất khu. Các nước xuất khu chính là Mỹ, Argentina, Trung
Quốc trong đó ở Mỹ, ngô là nông sản xuất khu hàng đầu. Năm 2012, lượng ngô
xuất khu của Mỹ là gần 45,8 triệu tấn, Argentina 15,8 triệu tấn, Brazil 9,4 triệu tấn,
Ukraina 7,8 triệu tấn, Pháp 6,2 triệu tấn [138].
Mặc dù sản xuất ngô trong nước liên tục tăng trưởng về năng suất và sản
lượng nhưng hàng năm Việt Nam vẫn phải nhập khu một lượng ngô khá lớn nhằm

đáp ứng cho nhu cầu ngành công nghiệp thức ăn gia súc. Ước tính khối lượng ngô
nhập khu trong tháng 8 năm 2014 đạt 171 nghìn tấn với giá trị đạt 45 triệu USD, đưa
khối lượng nhập khu mặt hàng này đạt 2,83 triệu tấn, giá trị nhập khu đạt 734 triệu
USD, tăng gấp 2,3 lần về lượng và 1,8 lần về giá trị so với cùng kỳ năm 2013. Do vậy,
việc tăng sản lượng ngô rất cần thiết và cấp bách hiện nay, nó phải nằm trong chiến
lược thay thế hàng nhập khu của Việt Nam [3]. Cây ngô giúp sử dụng đất đai có
hiệu quả, phá thế độc canh cây lúa. Với yêu cầu chuyển đổi, đa dạng hóa cây trồng,
việc phát triển cây ngô là phù hợp. Đi đôi với việc tăng năng suất, chất lượng của
cây ngô là việc chuyển đổi những vng đất không thích hợp đối với trồng lúa sang
cây trồng có hiệu quả hơn là ngô.
Vng Tây Nguyên (gồm 5 tỉnh: Đắk Lắk, Đắk Nông, Lâm Đồng, Gia Lai và
Kon Tum) là vng đất giàu tiềm năng để phát triển nông nghiệp. Tây Nguyên đã trở
thành một trong những vng trồng ngô lớn đứng thứ hai trong nước [20]. Ngô được
trồng ở đây chủ yếu được dng cho chăn nuôi và quan trọng ngô còn là thức ăn chính
cho đồng bào dân tộc. Với diện tích gieo trồng lớn, đất đai màu mỡ, thích hợp cho
cây ngô phát triển nên năng suất và sản lượng ngô cao cng với giá trị sử dụng và giá
trị kinh tế lớn đã góp phần nâng cao kinh tế cho địa phương đặc biệt là đồng bào dân
tộc nơi đây, không những giúp xóa đói giảm nghèo mà có thể làm giàu từ cây ngô.
Tuy nhiên, sản xuất ngô của vùng này còn nhiều bất cập, chưa mang tính bền
vững. Phần lớn diện tích trồng ngô của vùng Tây Nguyên chủ yếu gieo trồng tại các
vùng miền núi có độ dốc cao, nhờ nước trời, không chủ động được nước tưới, ít
6
thâm canh. Hơn nữa, do điều kiện tự nhiên ấm áp quanh năm, nhiệt độ ở mức trung
bình (khoảng 22
0
C), mưa nhiều, m độ cao (83%) (phụ lục 13) là điều kiện thuận
lợi cho nhiều bệnh hại ngô phát triển, trong đó bệnh gỉ sắt gây thiệt hại lớn trên ngô
ở Tây Nguyên. Theo số liệu điều tra của Viện Nghiên cứu Ngô, thất thoát về sản
lượng hàng năm do bệnh gỉ sắt gây ra từ 15 - 20% ở vụ Hè Thu, 25 - 40%, thậm chí
có những vng đến 60% ở vụ Thu Đông [5]. Ngoài ra, khả năng chống chịu của

các giống ngô hiện đang trồng đáp ứng được yêu cầu phát triển ngô của địa
phương còn rất ít. Một số giống ngô chủ lực được phát triển diện rộng bao gồm:
LVN10, CP888, DK999, G49, C919 Đây là những giống dài ngày và trung ngày,
tồn tại lâu trong sản xuất nên đã biểu hiện giảm năng suất do nhiễm bệnh, nhất là
bệnh gỉ sắt. Kết quả điều tra tác hại bệnh gỉ sắt trên các giống ngô trồng phổ biến ở
Tây Nguyên năm 2009 cho thấy, năng suất giảm khoảng từ 10 -20% vụ Hè Thu, 20
- 40%, vụ Thu Đông. Như vậy, bệnh gỉ sắt làm giảm đáng kể năng suất và sản
lượng ngô của vùng Tây Nguyên.
Bệnh gỉ sắt trên ngô cũng rất phổ biến trên thế giới, gây thiệt hại nghiêm
trọng đến cây ngô và làm giảm đáng kể năng xuất ngô (từ 10 - 70%) [28], [30],
[84], [104], [109], [124]. Để hạn chế bệnh gỉ sắt, giảm thiệt hại về năng suất, sản
lượng ngô, biện pháp chọn tạo giống ngô chống chịu bệnh gỉ sắt mang lại hiệu quả và
có nhiều nghiên cứu chọn tạo giống ngô năng suất cao, chống chịu bệnh gỉ sắt đã được
thực hiện chủ yếu theo phương pháp truyền thống [48], [91], [110], [113], [114],
[134], [135]. Những năm gần đây, bằng phương pháp truyền thống kết hợp với công
nghệ sinh học cũng đã xác định được một số giống năng suất cao, chống chịu bệnh
gỉ sắt [71]. Ở Việt Nam, những nghiên cứu về vấn đề này vẫn còn hạn chế.
Như vậy, những đóng góp của cây ngô trong nền kinh tế thế giới nói chung,
trong nước cũng như vng Tây Nguyên nói riêng là rất lớn. Tuy nhiên, yếu tố hạn
và bệnh, nhất là bệnh gỉ sắt là yếu tố chính làm giảm năng suất, sản lượng ngô ở các
tỉnh Tây Nguyên. Do đó, rất cần một bộ giống ngô chín sớm, năng suất cao chống
chịu bệnh gỉ sắt để giảm sự thất thoát về mặt sản lượng cho vùng Tây Nguyên.
7
1.2 NHNG NGHIÊN CỨU NGOÀI NƯỚC LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI
1.2.1 Tình hình sản xuất và sử dụng ngô trên th giới
Trên thế giới, ngô là một trong những cây ngũ cốc quan trọng, diện tích sản
lượng đứng thứ hai và năng suất cao nhất trong các cây ngũ cốc. Năm 2013, diện
tích trồng ngô thế giới đạt khoảng 184,19 triệu ha, năng suất bình quân 5,52 tấn/ha,
sản lượng 1.016,74 triệu tấn. Với lúa mỳ, diện tích 218,46 triệu ha, năng suất bình
quân 3,26 tấn/ha, sản lượng 713,18 triệu tấn. Còn lúa nước, các số liệu tương ứng

164,72 triệu ha, 4,53 tấn/ha, 745,71 triệu tấn. Mức tăng trưởng bình quân hàng năm
của cây ngô trên toàn thế giới giai đoạn 2000 - 2010 về diện tích là 1,8%, năng suất
là 2,1% và sản lượng là 4,3% [138].
Nước Mỹ đứng hàng đầu về diện tích và sản lượng ngô, là nước sử dụng
giống ngô lai vào sản xuất đại trà lần đầu tiên trên thế giới, nhờ đó năng suất ngô
bình quân từ 1,5 tấn/ha năm 1930 tăng lên hơn 7 tấn/ha và đến nay xấp xỉ 10 tấn/ha.
Năm 2013, với diện tích 35,48 triệu ha, năng suất bình quân 9,97 tấn/ha và tổng sản
lượng 353,70 triệu tấn chiếm 34,79% sản lượng ngô của thế giới. Hiện nay 100%
diện tích trồng ngô ở đây được sử dụng giống ngô lai trong đó 90% là giống lai đơn
[16], [138].
Trung Quốc có một nền sản xuất ngô phát triển, hiện là nước có diện tích và
sản lượng ngô đứng thứ 2 trên thế giới. Năm 2013, Trung Quốc sản xuất 35,28 triệu
ha ngô với năng suất bình quân là 6,17 tấn/ha và tổng sản lượng là 217,83 triệu tấn
chiếm 21,42% sản lượng ngô của thế giới. Từ những năm 1960, các giống ngô lai
đã được Trung Quốc đưa vào sử dụng và đến nay tỷ lệ trồng ngô lai là 84% tổng
diện tích gieo trồng. Đứng thứ 3 về diện tích trồng ngô trên thế giới là Brazil đạt
15,32 triệu ha, thứ tư là Ấn Độ (9,50 triệu ha), tiếp theo là Mexico (7,10 triệu ha),
Indonesia (3,82 triệu ha). Ngoài ra, nhiều nước có diện tích ngô trên 1 triệu ha là
Canada, Hungary, Rumani, Thái Lan, Việt Nam…[138].
Năm 2013, trên toàn thế giới có 14 nước có năng suất ngô trung bình trên 10
tấn/ha là Saint Vincent và the Grenadines 24,86 tấn/ha, Israel 22,56 tấn/ha, Jordan
20,10 tấn/ha, Kuwait 20,00 tấn/ha, Ả Rập 20,00 tấn/ha, Tajikistan 15,08 tấn/ha,
8
QaTar 12,00 tấn/ha, Hà Lan11,52 tấn/ha, tiếp đến là các nước Hy Lap, Bỉ, Tây Ban
Nha, New Zealand, Luxembourg và Chilê [138].
Kết quả trên có được trước hết nhờ ứng dụng rộng rãi ưu thế lai trong chọn
tạo giống, đồng thời không ngừng cải thiện các biện pháp kỹ thuật canh tác. Những
năm gần đây, những thành tựu mới trong chọn tạo giống lai có sự kết hợp giữa
phương pháp truyền thống và công nghệ sinh học cùng với việc ứng dụng công
nghệ cao trong canh tác cây ngô đã góp phần đưa sản lượng ngô trên thế giới vượt

lên trên lúa mỳ và lúa nước.
1.2.2 Ưu th lai và ứng dụng ưu th lai trong chọn tạo giống ngô
Ưu thế lai là hiện tượng sinh học trong đó con lai của hai bố mẹ khác nhau
về di truyền, có sức sống mạnh hơn, sinh trưởng và phát triển nhanh hơn, cho năng
suất và chất lượng cao hơn so với bố mẹ [13].
Ưu thế lai - hiện tượng di truyền mà các nhà nghiên cứu đã lưu ý từ lâu.
Hiện tượng này đầu tiên được nhà thực vật học người Nga gốc Đức I. Koelreuler
(1733 - 1806) mô tả vào năm 1760, khi ông quan sát thấy hiện tượng tăng sức sống
của con lai giữa Nicotinana tabaccum và Nicotinana robusta so với các dạng bố mẹ
của chúng. Sau này, nhiều nhà khoa học khác cũng đề cập đến hiện tượng này. Tuy
nhiên, những vấn đề đầu tiên về ưu thế lai chỉ được Darwin nêu ra sau những
nghiên cứu của ông. Darwin trong tác phm “Tác động của giao phối và tự phối
trong thế giới thực vật” xuất bản năm 1876 (Darwin, 1939), khi nghiên cứu hàng
loạt những cá thể giao phấn và tự phối ở các loài khác nhau, Charles Darwin nhận
thấy các đặc điểm về chiều cao cây, tốc độ nảy mầm của hạt, số quả, sức chống chịu
với những điều kiện bất lợi và năng suất ở các cây giao phấn hơn hẳn so với cây tự
phối. Ông đã giải thích ưu thế lai là do sự khác biệt di truyền của tế bào sinh dục bố
và mẹ [19].
Darwin là người đầu tiên quan sát thấy hiện tượng ưu thế lai ở ngô vào năm
1871 khi ông thấy những cây giao phấn phát triển cao hơn các cây tự phối 20%. Sau
nhiều thí nghiệm ông tổng kết: Sự tự phối thường làm giảm sức sống (có hại) và
9
quá trình giao phấn thường có lợi. Darwin được coi là người đầu tiên đưa ra lý
thuyết về ưu thế lai.
Năm 1880, nhà nghiên cứu người Mỹ, Beal đã áp dụng thực tế ưu thế lai
trong việc tạo ra những giống ngô lai giữa giống. Ông đã thu được những cặp lai
hơn hẳn các giống bố mẹ về năng suất từ 10 - 15% [19].
Nhà khoa học tiên phong trong lnh vực chọn tạo giống ngô lai qui ước là
George Herrison Shull. Năm 1904, Shull tiến hành tự phối cưỡng bức ở ngô để thu
được các dòng thuần. Sau đó ông lai giữa các dòng thuần để tạo ra các giống lai

đơn. Vào các năm 1908, 1909 ông đã công bố những công trình nghiên cứu về ngô
lai, đánh dấu mốc đầu tiên của chương trình tạo giống ngô lai. Thuật ngữ
“Heterosis” chỉ ưu thế lai được Shull sử dụng lần đầu tiên vào năm 1913. Ngoài ra,
các nhà di truyền học người Mỹ như East, Hayes H.K (1912) cũng nghiên cứu về ưu
thế lai ở ngô. Jones D.F (1917) đã đề ra giải pháp lai kép để khắc phục nhược điểm
của các dòng tự phối thường rất yếu trong sản xuất hạt giống. Phát kiến này của
Jones rất quan trọng và nhanh chóng được áp dụng. Từ đó chương trình ngô lai thực
sự phát triển mạnh trong sản xuất.
Cho đến nay, ưu thế lai đã được nghiên cứu chi tiết. Ưu thế lai biểu hiện hầu
hết các tính trạng và được các nhà di truyền chọn giống cây trồng chia thành 5
dạng: Ưu thế lai về hình thái, ưu thế lai về năng suất, ưu thế lai về thích ứng, ưu thế
lai về chín sớm, ưu thế lai về sinh lý, sinh hóa [127].
Sự thể hiện ưu việt của tính trạng ở con lai đã đem lại lợi ích cho tiến hóa và
chọn tạo giống ở những điều kiện sinh thái và canh tác nhất định. Vì thế, tạo giống
ưu thế lai là con đường có hiệu quả cao nhằm tập hợp nhiều tính trạng mong muốn
vào một genotype. Đối với ngô lai, ưu thế lai về năng suất có vai trò quan trọng
nhất, thể hiện qua sự tăng các yếu tố cấu thành năng suất như chiều dài bắp, số hàng
hạt, số hạt/hàng…Theo Richey (1927) ưu thế lai về năng suất ở ngô với các giống
lai đơn có thể đạt từ 193% đến 263% so với trung bình của bố mẹ [22].
Thông thường, ưu thế lai được xem như sự tăng hay giảm có ý ngha về giá
trị một chỉ tiêu nào đó của con lai so với giá trị trung bình bố mẹ. Tuy nhiên, trên
10
quan điểm của các nhà chọn giống, việc tăng hơn bố mẹ tốt nhất ở giống thương
mại đại trà mới thực sự có ý ngha thực tế.
1.2.3 Dòng thuần, các phương pháp chọn tạo và đánh giá dòng
1.2.3.1 Khái niệm dòng thuần
Dòng thuần (inbred line) là khái niệm để chỉ các dòng tự phối đạt tới độ
đồng đều và ổn định cao ở nhiều tính trạng (chiều cao cây, chiều cao đóng bắp,
dạng hạt và năng suất). Dòng thuần thường đạt được sau 7 đến 9 đời phối. Ngoài
ra còn nhiều phương pháp khác để tạo dòng thuần nên có thể khái quát dòng thuần

như sau: Dòng thuần là dòng có kiểu gen đồng hợp tử, có đặc tính di truyền ổn
định qua nhiều thế hệ [37].
Tạo dòng thuần là khâu rất quan trọng của quá trình tạo giống lai. Tổng kết
quá trình phát triển cây ngô ở Mỹ cho thấy sự tăng năng suất ngô trong giai đoạn
1950 - 1990 là do các yếu tố: Chuyển đổi giống, nhu cầu dinh dưỡng đáp ứng tốt
hơn và kỹ thuật canh tác tiến bộ [106]. Trong đó giống là yếu tố đóng góp cho năng
suất quan trọng nhất. Khi so sánh mô hình giống lai cũ với giống lai thế hệ mới
nhiều nghiên cứu thấy rằng, sự sai khác năng suất cá thể là không có ý ngha, các
giống lai mới chịu được mật độ cao, khả năng chống chịu tốt hơn, năng suất ổn định
và đặc biệt là các dòng bố mẹ phải được cải tiến nâng cao năng suất dòng [54].
1.2.3.2 Các phương pháp chọn tạo dòng thuần
Tự thụ phấn cưỡng bức- tự phối: Shull (1909,1910) đã đưa ra việc tự phối để
tạo dòng thuần. Ngô là cây giao phấn, vì vậy cá thể dị hợp và quần thể là dị gen, do
đó nếu tiến hành chọn lọc cá thể thông qua kiểu hình nguồn vật liệu nào đó, không
thể tìm được kiểu gen mong muốn. Để tạo cho vật liệu phân ly giúp quá trình chọn
lọc dễ dàng và chun xác, cần phải tiến hành đồng huyết hóa mà tự thụ phấn là dạng
đồng huyết hóa mạnh nhất. Tự phối gây ra 3 hiện tượng điển hình là: 1) làm giảm sức
sống và năng suất, 2) gây ra sự phân ly kiểu gen, 3) làm tăng độ thuần, trong đó 2 hiện
tượng sau giúp chọn được kiểu gen và làm thuần nó để thu được dòng thuần. Sự chọn
lọc trong quá trình tự phối là khâu quan trọng để có được những dòng ưu tú. Công việc
chọn lọc thường được tiến hành theo mục tiêu tạo giống nhưng có đặc điểm chung bao
11
gồm: Khả năng sinh trưởng và phát triển; khả năng chống chịu các điều kiện bất thuận
(chịu hạn, chống đổ gẫy…), khả năng chống chịu sâu bệnh hại; Trạng thái cây, tán lá;
Trạng thái bắp và các chỉ tiêu cấu thành năng suất. Trong quá trình tạo dòng, chọn lọc
được tiến hành ít nhất vào 3 thời kỳ: Khi ngô mọc, trước và trong thời kỳ ra hoa, khi
thu hoạch. Chọn lọc được tiến hành theo 2 bước: Chọn lọc giữa các gia đình trong một
nguồn vật liệu và chọn lọc cá thể trong gia đình đã chọn [62].
Thụ phấn chị em - cận phối (fullsib, halfsibs): Năm 1974, Stringfield đã đưa ra
phương pháp này thay cho sự thụ phấn để tạo “dòng rộng” nhằm làm giảm mức độ suy

thoái do tự phối kéo dài gây ra. Tạo dòng thuần bằng phương pháp này, quá trình đạt
đến độ đồng hợp tử chậm hơn phương pháp tự phối nhưng có thể tạo ra những dòng
thuần có sức sống cao hơn nên được nhiều nhà tạo giống quan tâm và sử dụng [9].
Ngoài ra, còn một số phương pháp cải tiến của phương pháp chun được đề
xuất và sử dụng như: Phương pháp một hốc (single hill method), phương pháp hn
hợp (bulk method).
Phương pháp tạo dòng đơn bội kép sử dụng các dòng mang gen cảm ứng
tạo đơn bội
Dòng mang gen cảm ứng tạo đơn bội (haploid inducer) là những dòng có khả
năng tham gia vào quá trình thụ phấn nhưng không đóng góp bộ nhiễm sắc thể vào
việc hình thành hạt. Do đó đã tạo thành hạt đơn bội một cách tự nhiên [19].
Những cơ chế dẫn đến việc gây tạo cây đơn bội cho đến nay vẫn chưa được
làm rõ. Theo Lashermes, Becker (1988); Rober và cộng sự (2005), quá trình tạo cây
đơn bội ở ngô in vitro được kiểm soát bởi nhiều gen nằm trên các locus khác nhau.
Wedzony và cộng sự (2004) [129], khi nghiên cứu những noãn của dòng cảm ứng
RWS trong 20 ngày đầu sau khi thụ phấn đã tìm thấy 10% phôi có nhân sinh sản và
các kích cỡ khác nhau trong tế bào chất và tế bào chồi mầm. Rotarenco và Eder
(2003) [105] cũng đã xác định tỷ lệ thụ phấn khác gốc cao hơn 3 lần khi sử dụng
dòng cảm ứng đơn bội MHI so sánh với các dòng nội phối khác.
Ưu thế của phương pháp này ít bị phụ thuộc vào kiểu gen, có thể áp dụng
trong điều kiện không có phòng thí nghiệm, nhưng vẫn còn hạn chế vì tần suất
12
lưỡng bội rất thấp (0 - 10%). Ngoài ra việc tách hạt đơn bội và hạt lưỡng bội rất khó
khăn. Phương pháp sử dụng các dòng mang gen cảm ứng tạo đơn bội để tạo dòng
đơn bội kép (double haploid - DH) đòi hỏi nhiều công lao động và tốn nhiều thời
gian. Các dòng cảm ứng có khả năng tạo hạt đơn bội chủ yếu có nguồn gốc ôn đới,
nên rất khó thích nghi với điều kiện nhiệt đới như ở Việt Nam [7], [75].
Phương pháp tạo dòng đơn bội kép bằng nuôi cấy noãn ngô
Phương pháp tạo dòng đơn bội kép bằng nuôi cấy noãn ngô in vitro đã được
đề cập và nghiên cứu từ đầu những năm 80 của thế kỷ 20. Các nhà nghiên cứu đã

tạo mô sẹo từ noãn ngô chưa thụ tinh, sau đó tái sinh cây từ mô sẹo đã thu được. Ở
mức độ phân tử cho thấy, cây ngô được tái sinh là do tế bào noãn chưa thụ tinh tự
lưỡng bội hóa tạo thành. Sự thành công của kỹ thuật nuôi cấy noãn chưa thụ tinh
phụ thuộc rất lớn vào khả năng sản sinh đơn tính cái đại bào tử (megaspore -
gynogenesis) của các nguồn vật liệu nuôi cấy. Sự phản ứng tạo mô sẹo và khả năng
tái sinh cây phụ thuộc vào kiểu gen (genotypes), điều kiện sinh trưởng, chất liệu của
vật liệu cho noãn và kỹ thuật nuôi cấy nên hiệu quả của quá trình nuôi cấy còn thấp.
Vì vậy, phương pháp này chưa được ứng dụng rộng rãi [4], [90].
Phương pháp tạo dòng đơn bội kép bằng nuôi cấy bao phấn hoặc hạt phấn
tách rời
Phương pháp nuôi cấy bao phấn ngô được thực hiện từ năm 1975 [79]. Cấu
trúc dạng phôi được hình thành từ nuôi cấy hạt phấn tách rời được nghiên cứu vào
cuối những năm 80 đầu năm những năm 90 của thế kỷ 20. Những nghiên cứu hoàn
thiện kỹ thuật nuôi cấy bao phấn và hạt phấn tách rời có vai trò rất lớn trong việc
tạo ra các dòng ngô thuần để tạo giống ngô lai [90]. Sự thành công của kỹ thuật
nuôi cấy bao phấn và hạt phấn tách rời phụ thuộc rất lớn vào khả năng sản sinh đơn
tính đực (androgenesis) của các nguồn vật liệu nuôi cấy. Trong tự nhiên, tần suất
sinh sản đơn tính ở ngô khoảng 1/1.000.000, trong đó sự sinh sản đơn tính đực
1/80.000 [39]. Ngoài ra, tương tự nuôi cấy noãn ngô, sự thành công của kỹ thuật
nuôi cấy bao phấn và hạt phấn tách rời cũng phụ thuộc vào kiểu gen (genotypes),
điều kiện sinh trưởng, chất liệu của vật liệu và kỹ thuật nuôi cấy. Nhiều công trình