Đánh giá đặc điểm nông sinh học và khả năng chịu hạn của một số mẫu vật phục vụ cho chọn tạo giống ngô
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.61 MB, 102 trang )
Bộ giáo dục và đào tạo
trờng đại học nông nghiệp hà nội
------------------
Phan đức thịnh
NH GI C IM NễNG SINH HC
V KH NNG CHU HN CA MT S MU VT
PHC V CHO CHN TO GING NGễ
luận văn thạc sĩ nông nghiệp
Hà Nội - 2012
Bộ giáo dục và đào tạo
trờng đại học nông nghiệp hà nội
------------------
Phan đức thịnh
NH GI C IM NễNG SINH HC
V KH NNG CHU HN CA MT S MU VT
PHC V CHO CHN TO GING NGễ
luận văn thạc sĩ nông nghiệp
Chuyên ngành
: Trồng trọt
Mã số
: 60.62.01
Ngời hớng dẫn khoa học
: pgs.ts. vũ văn liết
Hà Nội - 2012
LỜI CAM ðOAN
Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và
kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề sử dụng trong
bất kỳ công trình nào khác. Mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã
ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này ñược ghi rõ nguồn
gốc
Ngày 26 tháng 09 năm 2012
Tác giả luận văn
Phan ðức Thịnh
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………
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 lúa, Phòng
Cây trồng cạn, ñã tạo ñiều kiện thuận lợi và giúp ñỡ nhiệt tình trong quá trình
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.
Hà Nội, ngày 20 tháng 9 năm 2012
Học viên
Phan ðức Thịnh
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………
ii
MỤC LỤC
I. ðẶT VẤN ðỀ ................................................................................................ 1
II. MỤC ðÍCH VÀ YÊU CẦU .......................................................................... 3
1. Mục ñích ..................................................................................................... 3
2. Yêu cầu .......................................................................................................... 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 trên thế giới ......................................................... 4
2.1.2 Tình hình sản xuất ngô 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........................................ 8
2.3 Di truyền khả năng chịu hạn ở Ngô ............................................................ 10
2.4 Tình hình nghiên cứu, sử dụng giống ngô chịu hạn trên thế giới và việt nam . 11
2.4.1 Tình hình nghiên cứu, sử dụng giống ngô chịu hạn trên thế giới.............. 11
2.4.2 Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống ngô chịu hạn ở Việt Nam .............. 13
2.5. Cơ sở khoa học của ñề tài.......................................................................... 14
2.5.1. Khái niệm về hạn.................................................................................... 14
2.5.2. Cơ chế chống chịu hạn ........................................................................... 15
2.5.3. Ảnh hưởng của hạn ñối với cây ngô ....................................................... 17
2.5.4 Một số tính trạng hữu ích trong nghiên cứu khả năng chịu hạn ở ngô...... 22
2.5.5 ðánh giá khả năng chịu hạn ở ngô bằng công nghệ sinh học phân tử ...... 23
PHẦN III: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .... 27
I. Vật liệu, ñịa ñiểm và thời gian nghiên cứu .................................................... 27
II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ........................................................................ 28
III. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................................................. 28
IV. Thu thập và phương pháp xử lý số liệu...................................................... 33
PHẦN IV: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN............................... 34
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………
iii
4.1. ðặc ñiểm ñất và khí hậu trong giai ñoạn gây hạn nhân tạo trong nhà có mái che.. 34
4.2. Kết quả ñánh giá về khả năng chịu hạn của các mẫu giống ở thời kỳ cây con
trong chậu vại................................................................................................... 35
4.3. Kết quả ñánh giá một số chỉ tiêu liên quan ñến khả năng chịu hạn của các
mẫu giống trong thời kỳ cây con ...................................................................... 38
4.4. So sánh thời gian sinh trưởng và các thời kỳ phát dục của các mẫu giống
ngô tham gia thí nghiệm trong ñiều kiện ñồng ruộng và trong nhà mái che ..... 41
4.5 So sánh một số ñặc ñiểm hình thái của các mẫu giống ngô trong thí nghiệm
ñồng ruộng và trong nhà mái che ..................................................................... 44
4.6 Khả năng chống chịu của của các mẫu giống ngô thí nghiệm ñồng ruộng và
nhà mái che vụ Xuân 2012 ............................................................................... 50
4.6.1 Khả năng chống chịu sâu bệnh ................................................................ 50
4.6.2. Khả năng chống ñổ gãy của các giống.................................................... 52
4.7. ðánh giá ñiểm cuốn lá, ñộ tàn lá của các mẫu giống ngô thí nghiệm ñồng
ruộng và nhà mái che vụ Xuân 2012 ................................................................ 53
4.8. Các yếu tố cấu thành năng suất của các mẫu giống ngô trong thí nghiệm
ñồng ruộng và nhà mái che............................................................................... 55
4.9 Năng suất của các mẫu giống trong thí nghiệm ñông ruộng và nhà mái che
vụ xuân năm 2012 ............................................................................................ 61
4.10. 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 .............................. 64
4.11 Phân tích chọn lọc giống có khả năng chịu hạn ........................................ 68
4.10.1 Phân tích chọn lọc các mẫu giống trong nhà có mái che ........................ 70
PHẦN V: KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ.............................................................. 72
5.1. Kết luận..................................................................................................... 72
5.2 ðề nghị....................................................................................................... 73
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………
iv
DANH MỤC NHỮNG CHỮ VIẾT TĂT
ASI
: Chênh lệch thời gian phun râu và tung phấn
CDB
: Chiều dài bắp
CCCC
: Chiều cao cuối cùng
ðKB
: ðường kính bắp
CV
: Hệ số biến ñộng
ðC
: ðối chứng
HH
: Hàng hạt
H/H
: Hạt/hàng
NSTT
: Năng suất thực thu
LAI
: Chỉ số diện tích lá
LRL
: Chiều dài nhất của rễ
LSD0,05
: Sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa ở mức 0,5
RV
: Thể tích rễ
RFW
: Khối lượng rễ tươi
RDW
: Khối lượng rễ khô
SDW
: Khối lượng thân khô
PH
: Chiều cao
P1000
: Khối lượng 1000 hạt
TGST
: Thời gian sinh trưởng
TB
: Trung bình
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………
v
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Năng suất ngô các vùng phía Bắc giai ñoạn 2005-2010...................... 6
Bảng 2.2. Các nhóm khu vực về ñặc trưng khô hạn phổ biến tại Việt Nam ........ 9
Bảng 2.3.Giá trị ñiểm các tính trạng gián tiếp dùng ñể chọn lọc vật liệu ngô chịu
hạn trong ñiều kiện thí nghiệm ñồng ruộng ...................................................... 22
Bảng 4.1. Một số chỉ tiêu về ñiều kiện khí hậu trong vụ Xuân 2012................. 34
Bảng 4.2. Kết quả ñánh giá khả năng chịu hạn của các mẫu giống ngô thí nghiệm
thời kỳ cây con ................................................................................................. 37
Bảng 4.3 Chỉ tiêu ñánh giá khả năng chịu hạn của các mẫu giống ngô thí
nghiệm trong thí nghiệm chậu vại trong vụ Xuân 2012 .................................... 39
Bảng 4.4.Các giai ñoạn sinh trưởng của các mẫu giống ngô thí nghiệm ñồng
ruộng và nhà mái che vụ Xuân 2012 ................................................................ 42
Bảng 4.5. Chiều cao cây cuối cùng của các mẫu giống ngô thí nghiệm ñồng
ruộng và nhà mái che vụ Xuân 2012 ................................................................ 46
Bảng 4.6 ðặc ñiểm hình thái của của các mẫu giống ngô thí nghiệm ñồng ruộng
và nhà mái che vụ Xuân 2012 .......................................................................... 48
Bảng 4.7. ðặc tính chống chịu sâu bệnh và ñổ gãy của của các mẫu giống ngô
thí nghiệm ñồng ruộng và nhà mái che vụ Xuân 2012...................................... 52
Bảng 4.8: ðiểm cuốn lá, ñộ tàn lá của các mẫu giống ngô thí nghiệm ñồng ruộng
và nhà mái che vụ Xuân 2012 .......................................................................... 54
Bảng 4.9 Các yếu tố cấu thành năng suất các mẫu giống trên ñồng ruộng ........ 56
Bảng 4.10 Các yếu tố cấu thành năng suất các mẫu giống trong thí nghiệm nhà
mái che............................................................................................................. 57
Bảng 4.11. Năng suất của các mẫu giống ngô thí nghiệm trong ñiều kiện ñồng
ruộng và nhà mái che vụ xuân 2012 ................................................................. 63
Bảng 4.12. Các ñặc ñiểm và tính trạng ñưa vào chọn lọc các mẫu giống trong
thí nghiệm ñồng ruộng ..................................................................................... 68
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………
vi
Bảng 4.13: Chỉ số chọn lọc và các ñặc ñiểm hình thái của các mẫu giống ngô
ñược chọn trên ñồng ruộng............................................................................... 69
Bảng 4.14 Các ñặc ñiểm và tính trạng ñưa vào chọn lọc các mẫu giống trong
thí nghiệm nhà mái che .................................................................................... 70
Bảng 4.15: Chỉ số chọn lọc và các ñặc ñiểm hình thái của các mẫu giống ngô
ñược chọn trong thí nghiệm nhà mái che.......................................................... 71
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………
vii
DANH MỤC ðỒ THỊ
Hình 2.1. Biểu ñồ sản lượng ngô của thế giới và dự báo ñến năm 2030 ............. 4
Hình 2.2 ðồ thị diện tích, năng suất và sản lượng ngô của Việt Nam ................. 5
Hình 2.3 ðồ thị diện tích ngô các vùng phía Bắc giai ñoạn 2005-2010 ..... Error!
Bookmark not defined.
ðồ thị 4.1: Chiều cao cây cùng của của các mẫu giống ngô thí nghiệm ñồng
ruộng và nhà mái che vụ Xuân 2012 ................................................................ 47
Hình 4.2 ðồ thị năng suất các mẫu giống ngô trong ñiều kiện ñồng ruộng và nhà
mái che............................................................................................................. 64
ðồ thị 4.3:Tương quan giữa P1000 hạt với năng suất ñồng ruộng .................... 65
ðồ thị 4.4: Tương quan giữa P1000 hạt với năng suất trong nhà mái che ........ 65
ðồ thị 4.5: Tương quan giữa hạt/hàng với năng suất ñồng ruộng ..................... 65
ðồ thị 4.6: Tương quan giữa hạt/hàngvới năng suất trong nhà mái che ........... 65
ðồ thị 4.7:Tương quan giữa hàng/bắp với năng suất ñồng ruộng...................... 66
ðồ thị 4.8: Tương quan giữa hàng/bắp với năng suất trong nhà mái che ......... 66
ðồ thị 4.9: Tương quan giữa dài bắp với năng suất ñồng ruộng ...................... 66
ðồ thị 4.10: Tương quan giữa dài bắp với năng suất trong nhà mái che .......... 66
ðồ thị 4.11: Tương quan giữa dài bắp với năng suất ñồng ruộng..................... 67
ðồ thị 4.12: Tương quan giữa dài bắp với năng suất trong nhà mái che .......... 67
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………
viii
I.
ðẶT VẤN ðỀ
Ngô (Zea mays 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. (Yunbi Xu và cộng sự,
2009). Các nhà khoa học của ðại học Oregon ñánh giá trong các cây trồng lấy hạt chủ
yếu trên trái ñất, ngô là cây có tiềm năng năng suất cao nhất 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 người, thức ăn gia súc và cho công nghiệp chế biến. Cây ngô ñặc biệt
quan trọng với những nông dân nghèo, vùng có ñiều kiện khó khăn và nguồn tài
nguyên hạn chế.
Hạn là một trong ba yếu tố phi sinh học gây ra hạn chế nhất ñối với sản xuất và
sản lượng ngô toàn cầu, ñặc biệt ở các nước ñang phát triển. Theo Greg O. Edmeades
năm 2008. Thiệt hại năng suất ngô hàng năm khoảng 15% so với tiềm năng năng suất
và sản lượng ngô toàn cầu do hạn và thiếu nước tưới. Sản xuất ngô của Mỹ thiệt hại
năng suất khoảng 20% nếu thời gian thiếu hụt nước ngắn, thiệt hại năng suất cao hơn ở
các nước phát triển vùng Nhiệt ñới khi lượng mưa và tần suất mưa không dự ñoán
ñược. Báo cáo của Pervez H. Zaidi và cộng sự năm 2002 cho biết một tỷ lệ lớn của
diện tích ngô thế giới (khoảng 100 triệu hectare) ñược trồng ở các nước ñang phát triển
và một số nước phát triển ở ðông Nam Châu Á, Mỹ La Tinh và Châu Phi. Trong tổng
100 triệu ha có khoảng 80% diện tích ngô ở môi trường vùng thấp của Châu Á, ñộ cao
trung bình và Á nhiệt ñới. Khoảng 80% của tổng số diện tích trồng ngô ở các nước
ñang phát triển là ở Trung Quốc. Vùng nhiệt ñới và á nhiệt ñới ngô ñược trồng chủ yếu
ở vùng nghèo và kém thuận lợi và trên ñất dốc, nơi phải ñối mặt với rất nhiều biến
ñộng của thời tiết, các ñiều kiện khắc nghiệt và rất khác nhau về áp lực sinh học và phi
sinh học. Yếu tố phi sinh học như hạn, ñất nghèo dinh dưỡng, ñộ ẩm lớn ( sũng nước),
ñất chua, kiềm, cỏ dại ( như Striga spp.) và ñất dốc. Bất kỳ một yếu tố khó khăn trở
ngại nào nêu trên cũng là một tổ hợp tạo ra môi trường bất thuận cho phát triển ngô.
Những nghiên cứu của Hesham A. S. Agrama và cộng sự năm 1998 ñã kết luận năng
suất hạt của ngô bị ảnh hưởng nghiêm trọng nhất vào thời gian trước khi trỗ cờ - phun
râu ba tuần.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………
1
Những giải pháp nâng cao năng suất, sản lượng ngô bằng chọn tạo giống chống
chịu, tránh hạn, quản lý sản xuất và kỹ thuật canh tác. Trong các giải pháp ñó, giải
pháp chọn tạo giống chống chịu hiệu quả hơn cả vì ñảm bảo sản xuất ổn ñịnh và bền
vững, tiết kiệm nguồn nước, bảo vệ môi trường. Nguồn vật liệu di truyền cho các
chương trình chọn tạo giống ngô chịu hạn ñược nhiều nhà chọn giống quan tâm là
nguồn gen ngô ñịa phương và giống bản ñịa. Hayano-Kanashiro C và cộng sự năm
2009 ñánh giá khả năng chịu hạn của ba giống ngô bản ñịa Mexico và giống ñối chứng
mẫn cảm hạn của CIMMYT ñã xác ñịnh các giống ngô bản ñịa biểu hiện khả năng
chịu hạn tốt hơn và những gen và allel ñặc thù chịu hạn. Các tác giả cho rằng ñây là
một cơ sở cải tiến khả năng chịu hạn thành công của các chương trình chọn tạo giống
ngô. Qilun Yao và cộng sự năm 2007 ñánh giá nguồn gen ngô bản ñịa cũng ñã nhận
xét kỹ thuật các cải tiến ñã góp phần tăng năng suất và sản lượng cây trồng nhưng
cũng dẫn ñến hậu quả ñồng nhất di truyền cao hơn. Nông dân sử dụng giống cải tiến
và giống lai thay thế giống bản ñịa và các giống bản ñịa có những tính trạng tốt như
chống chịu bất thuận dẫn biến mất. ða dạng di truyền nguồn gen ngô ñóng vai trò chìa
khóa của quá trình tạo giống trong tương lai. Nhiều nghiên cứu khác về di truyền và di
truyền phân tử ñã chứng minh rằng nguồn gen ngô, giống bản ñịa vùng nhiệt ñới rất ña
dạng có phạm vi biến dị di truyền rộng là nguồn vật liệu quý cho các chương trình
chọn tạo giống ngô (Yunbi Xu và cộng sự, 2009).
ðánh giá nhận biết nguồn gen ngô có khả năng chịu hạn có ý nghĩa quan trọng
trong phát triển nguồn vật liệu di truyền và chọn tạo giống ngô cho ñiều kiện bất thuận
về nước tưới. Vì vậy, chúng tôi tiến hành thực hiện ñề tài: : “ðánh giá ñặc ñiểm
nông sinh học và khả năng chịu hạn của một số mẫu vật liệu phục vụ cho
chọn tạo giống ngô”
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………
2
II. MỤC ðÍCH VÀ YÊU CẦU
1. Mục ñích
ðánh giá khả năng chịu hạn của một số mẫu giống, dòng tự phối ngô ñịa
phương nhằm nhận biết nguồn gen có khả năng chịu phạn phục vụ công tác phát triển
vật liệu di truyền và chọn tạo giống ngô cho vùng khó khăn về nước tưới.
2. Yêu cầu
+
ðánh giá ñặc ñiểm nông sinh học của các giống, ngô trong ñiều kiện Gia Lâm, Hà
Nội
+ ðánh giá sinh trưởng, phát triển của các giống ngô
+ ðánh giá khả năng chịu hạn của các giống ngô
+ Chọn lọc các mẫu giống ngô có ñặc ñiểm nông sinh học phù hợp 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
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………
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 trên thế giới
Năm 2001, diện tích trồng ngô trên toàn thế giới là 140,2 triệu hecta với năng
suất bình quân là 4,3 tấn/ha ñạt tổng sản lượng trên 600 triệu tấn; Năm 2008, diện tích
161 triệu ha, năng suất trung bình là 5,11 tấn/ha và sản lượng ñạt trên 822,7 triệu tấn;
Năm 2009, diện tích 159,53 triệu ha, năng suất 5,12 tấn/ha và sản lượng ñạt 817,11
triệu tấn.
Hình 2.1. Biểu ñồ sản lượng ngô của thế giới và dự báo ñến năm 2030 (Nguồn:
Mosanto, 6/2011)
Mức tăng trưởng bình quân hàng năm trong sản xuất ngô trên toàn thế giới giai
ñoạn 2000 - 2008 về diện tích là 2,2%, năng suất là 2,3% và sản lượng là 4,9%
(Mosanto, 6/2011) . 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
trồng ngô trên thế giới và có năng suất ngô bình quân cao hơn năng suất bình quân thế
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………
4
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.
2.1.2 Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam
Năm 1991, diện tích trồng ngô lai toàn quốc mới chỉ là 500 ha chiếm 0,1% tổng
diện tích trồng ngô. Năm 1996 diện tích ngô lai ñã lên tới 230 ngàn ha chiếm 40% diện
tích và 74% về sản lượng. Năm 2000, diện tích trồng ngô lai chiếm 65% góp phần ñưa
năng suất ngô bình quân cả nước ñạt 2,75 tấn/ha. ðến năm 2009, với diện tích trồng
ngô là 1086,8 nghìn ha, năng suất ngô trung bình toàn quốc lên 4,08 tấn/ha (tăng
khoảng 48,4 % so với năm 2000), ñạt tổng sản lượng 4.431,8 nghìn tấn. Năm 2010 sản
xuất ngô của Việt Nam ước ñạt 1,112 triệu ha, năng suất ñạt 41,03 tạ/ha và sản lượng
4,620 triệu tấn (Hội nghị về ngô chống chịu với bất thuận phi sinh học, BMZ CIMMYT, 5/2011).
Hình 2.2 ðồ thị diện tích, năng suất và sản lượng ngô của Việt Nam (Nguồn: BMZ
- CIMMYT, 5/2011)
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.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………
5
Diện tích: diện tích ngô các tỉnh phía Bắc tăng liên tục trong thời gian qua,
vùng TDMNPB có diện tích tăng liên tục trong giai ñoạn 2005-2010; vùng Bắc Trung
bộ, diện tích ñang có xu hướng giảm dần; vùng ñồng bằng sông Hồng, diện tích tương
ñối ổn ñịnh
- Năng suất: NSTB ngô toàn miền tăng liên tục trong giai ñoạn 2005-2010, tốc
ñộ tăng tăng bình quân toàn miền 0,82 tạ/ha/năm, vùng TDMNPB tăng mạnh nhất ñạt
1tạ/ha/năm, vùng BTB là 0,8 tạ/ha/năm, vùng ðBSH là 0,19 tạ/ha/năm. (số liệu bảng
2.1). (Cục Trồng Trọt,Bộ NN & PTNT).
Bảng 2.1. Năng suất ngô các vùng phía Bắc giai ñoạn 2005-2010
Toàn miền
Năng suất ngô giai ñoạn 2005-2010 (tạ/ha)
Năm
(tạ/ha)
ðBSH
TDMNPB
BTB
2005
40,4
28,1
34,8
36,0
2006
40.2
28,6
36,0
37,3
2007
41,2
32,9
36,3
39,3
2008
43,6
33,6
36,1
40,1
2009
42,4
34,2
39,6
40,1
2010
45,2
33,2
37,9
40,9
Tăng TB/năm (tạ/ha)
0,19
1,0
0,8
0,82
Ghi chú: ðBSH: ðồng bằng sông Hồng; TDMNPB: Trung du miền núi phía Bắc; BTB: Bắc trung
Bộ.(Nguồn: Bộ Nông Nghiệp và phát triển nông thôn)
2.2 Ảnh hưởng của hạn ñối với sản suất ngô 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 2 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 vùng ở ðông Nam
Á ñược báo cáo là bị giảm ñáng kể trong sản lượng ngô vì khô hạn (CIMMYT, 2005).
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………
6
Theo báo cáo của CIMMYT thì bất thuận phi sinh học là nguyên nhân quan trọng
chính của suy giảm năng suất, trong ñó hạn là một trong những nguyên nhân chính
(Edmeades và Deutsch, 1994, Zaidi, 2000; Welcker, 2006; IFAD, 2002). Năm 1992
thiệt hại do hạn khoảng 19 triệu tấn chiếm 15% tổng sản lượng 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;
NDMC, 2003; 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).
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………
7
Trong khi ñó, nhu cầu nhập khẩu ngô làm thức ăn chăn nuôi tăng nhanh ở nhiều
nước châu Á và luôn vượt 30 triệu tấn mỗi năm, chủ yếu là Nhật Bản, Hàn Quốc và
ðài Loan. Uỷ ban châu Âu (EC, 25/7/2007) của 27 nước thành viên Liên minh châu
Âu (EU) báo cáo sản lượng ngô năm 2007 thấp hơn 1,6 % mức trung bình trong 5 năm
trước, ñặc biệt sản lượng ngô ở Bungari giảm tới 40% trong niên vụ 2006/07, nguyên
nhân chính xác ñịnh là hạn. Ở Trung Quốc năng suất ngô bình quân năm 2006/07 ñạt
5,32 tấn/ha, giảm nhẹ so với 5,37 tấn/ha của năm trước, dự tính sản lượng ñạt 149 triệu
tấn, giảm 3,48 triệu tấn so với năm 2006, năm 2009 diện tích ngô trồng ngô tăng 2,3
triệu ha so với năm 2008, nhưng sản lượng lại sụt giảm 1,9 triệu tấn, mà nguyên nhân
là hạn hán ñã diễn ra trên 22,7 triệu ha ngô vào năm 2009 (công ty Shanghai JC
Intelligence Co, 2009 và Công ty Jilin Grain Group Co, 2009).
2.2.2. Bất thuận hạn ñối với sản xuất ngô ở Việt Nam
Ở Việt Nam, hạn hán xảy ra ở vùng này hay vùng khác với mức ñộ và thời gian
khác nhau, gây ra những thiệt hại to lớn ñối với kinh tế-xã hội, ñặc biệt là nguồn nước
và sản xuất nông nghiệp. Việt Nam là một trong 5 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 ñông xuân 13 năm, vụ mùa 11 năm, vụ hè thu 12 năm). Trong khi ñó, lũ
lụt xảy ra ngày càng nghiêm trọng và bất thường 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 và
Phạm Thị Thanh Hương, 2006; Nguyễn Trọng Hiệu, 2006); Lê Thị Nguyên, 2005).
Theo Nguyễn ðình Ninh (2007), từ năm 1960 ñến 2006, có tới 34/46 năm bị hạn
(chiếm 74%), ñặc biệt những năm gần ñây tình hình hạn hán ngày càng trầm trọng
hơn. Bộ Tài Nguyên & Môi Trường (2007), cho biết tổng lượng nước mặt của nước ta
vào năm 2025 chỉ bằng khoảng 96% so với hiện nay, 50 năm nữa sẽ bị thiếu nước trầm
trọng.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………
8
Tùy từng vùng, miền ngô ñược trồng ở các mùa vụ theo sự phân bố của lượng
mưa, nhưng hạn diễn ra khá thường xuyên do tính thất thường của chế ñộ mưa (Trần
Thục và Lê Nguyên Thục, 2006). Trong 55 năm qua, hạn trên diện rộng vào vụ ðông
Xuân chiếm 22 %; vụ Hè Thu chiếm 12%, trong ñó trên 60 % hạn ðông Xuân và trên
80% hạn Hè Thu có liên quan ñến El-nino, ñặc biệt các vụ ðông Xuân 1962-1963,
1976-1977, 1982-1983, 1997-1998 và các vụ Hè Thu 1963, 1977, 1983, và 1998 là các
năm có El-nino gây hạn nặng (Nguyễn Trọng Hiệu và Phạm Thị Thanh Hương, 2007;
Trần Thục và Lê Nguyên Thục, 2006). Tổng kết của Trung tâm Dự báo Khí tượng
Trung ương kết luận về các vùng, khu vực và mùa khô hạn phổ biến theo ( Bảng 2.2)
Ở Việt Nam có khoảng 0,3 triệu ha ngô dễ có nguy cơ thiếu nước vào thời kỳ
tung phấn phun râu, có thể bị thiệt hại tới 0,5 - 0,7 triệu tấn ngô hạt (Lê Quý Kha và
Trần Hồng Uy, 2005)[10]. Mức ñộ nghiêm trọng hơn nếu hạn kết hợp với nhiệt ñộ môi
trường vượt quá 38°C thì xảy ra hiện tượng “cháy” bông cờ. Hiện tượng này thường
xảy ra ở Việt Nam (Trần Hồng Uy, 1998).
Bảng 2.2. Các nhóm khu vực về ñặc trưng khô hạn phổ biến tại Việt Nam
Nhóm khu vực
Khu vực
Mùa khô hạn phổ biến (tháng)
Tây Bắc
XI – IV
Việt Bắc
XI – III
ðồng bằng Bắc Bộ
XI – III
Bắc Trung Bộ
IV – VIII
Nam Trung Bộ
II – VIII
Tây Nguyên
Tây Nguyên
XI – IV
Nam Bộ
Nam Bộ
XII – IV
Bắc bộ
Trung Bộ
Nguồn: Trung tâm Dự báo Khí tượng Trung ương (2010)
Từ ñó ñặt ra những vấn ñề cần thiết phải giải quyết là tạo ra ñược những giống
ngô lai có khả năng chịu hạn, năng suất cao và ổn ñịnh là một trong những vấn ñề có
tính quyết ñịnh
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………
9
2.3 Di truyền khả năng chịu hạn ở Ngô
Những tiến bộ hiện nay trong chọn tạo giống ngô chịu hạn và chịu mặn. Các
tác giả cho rằng sản lượng ngô bị mất do hạn và mặn ảnh hưởng ñến kinh tế và sinh kế
của hàng triệu người trên thế giới, tất cả các vùng trồng ngô trên thế giới ñều chịu bất
thuận này. Biến ñổi khí hậu sẽ làm nghiêm trọng thêm các bất thuận hạn và mặn, cạnh
tranh nước tưới, do vậy cần có chiến lược thích nghi trong tương lai. ðã có những
chứng minh hiển nhiên và to lớn là tiếp cận di truyền có thể cải thiện ngô chống chịu
mặn và hạn có ý nghĩa. Kết quả chọn giống thực nghiệm ñã nâng năng suất ngô trong
bình lên 100 kg/năm dưới ñiều kiện hạn. Hiện ñã có những kết quả nghiên cứu ñầu
tiên chuyển gen chịu hạn và chịu mặn ở ngô và tăng năng suất hạt dưới ñiều kiện thí
nghiệm và ñồng ruộng. Chịu hạn và mặn trên cơ sở hệ thống di truyền phức tạp và
chương trình chọn giống di truyền ñược nâng cao trên cơ sở gen – gen, gen – môi
trường và gen tương tác ở các giai ñoạn sinh trưởng phát triển. Trong trường hợp chọn
giống ngô chịu hạn, chuyển gen ñã có những kết quả cải thiện chống chịu tăng năng
suất, ổn ñịnh (Marianne Bänziger và cộng sự năm 2007).
Hầu hết các vùng trồng ngô năng suất giảm do hạn. Hạn thời kỳ ra hoa là ảnh
hưởng nghiêm trọng nhất. Các tác giả nghiên cứu ñánh giá các quần thể phân ly gia
ñình F2 và F3 trên ñồng ruộng trong ñiều kiện ñủ nước (WW) và hai ñiều kiện hạn
trung bình ( IS) và hạn nghiêm trọng (SS) thời kỳ trỗ cờ phun râu. Một số yếu tố tạo
thành năng suất ñánh giá trên số cây ngang bằng nhau / mỗi gia ñình: năng suất hạt
(GY), số bắp (ENO), số hạt (KNO), khối lượng 100 hạt (HKWT). Phân tích tương
quan cho thấy các tính trạng này quan hệ với nhau. Năng suất ngô giảm 60% dưới ñiều
kiện hạn nghiêm trọng so với ñủ nước. Tuy nhiên không có tương quan dương giữa chỉ
số hạn (drought-tolerance index -DTI) và năng suất ngô dưới ñiều kiện ñủ nước. Do
vậy, qua kết quả thí nghiệm các tác giả khuyến cáo chọn lọc cải thiện năng suất ngô
chỉ dưới ñiều kiện ñủ nước, chọn lọc cải thiện năng suất không hiệu quả nếu chọn lọc
trong ñiều kiện bất thuận ( J.-M. Ribautas và cộng sự 1997) [33]. Các tác giả ñã xác
ñịnh vị trí QTL trên nhiễm sắc thể liên quan ñến tính chịu hạn ví dụ tính trạng ASI
như sau:
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………
10
Hình 2.5 . Vị trí QTL trên NST ngô của tính trạng chênh lệch trỗ cờ - phun râu
(ASI) và năng suất hạt (GY) :ñã dò tìm bằng CIM trên cơ sở bộ số liệu tổ hợp hai
ñiều kiện bất thuận trung bình và nghiêm trọng trên ñồng ruộng.Vùng Genomic phù
hợp cho biểu hiện ASI (trái) và GY (phải) biểu hiện bằng hình elip của ñiểm LOD >
2.0. ðộ rộng của hình elip là tỷ lệ phần trăm phương sai kiểu hình giải thích QTL ñó.
Allele dòng bố mẹ ñóng góp vào chênh lệch trỗ cờ phun râu ngăn hơn ASI hoặc năng
suất cao hơn của mỗi QTL
Majid Khayatnezad và cộng sự năm 2010 nghiên cứu khả năng chịu hạn ở ngô
với mục ñích nghiên cứu ñánh giá khả năng của của một số chỉ số chọn lọc ñể nhận
biết các giống ngô chịu hạn dưới ñiều kiện môi trường. 14 kiểu gen ñã ñược ñánh giá
dưới 2 mức : bất thuận hạn ( EI) và không hạn (E2) trên ñồng ruộng. Thí nghiệm bố trí
RCB ở mỗi môi trường. Tính 7 chỉ số chịu hạn gồm chỉ số mẫn cảm hạn, chịu, chỉ số
năng suất, chỉ số ổn ñịnh năng suất, trung bình sản lượng và sản lượng trung bình cấp
số. Các chỉ số ñiều chỉnh trên cơ sở năng suất dưới ñiều kiện bất thuận hạn và ñiều
kiện bình thường. Tương quan dương ở mức có ý nghĩa của Yp và MP, GMP và STI
biểu hiện rằng các chỉ số này hiệu quả hơn trong nhận biết các giống năng suất cao
dưới các ñiều kiện ñộ ẩm khác nhau. Kết quả chỉ ra rằng chọn lọc ở môi trường bất
thuận ẩm sẽ cải thiện năng suất tốt hơn ở môi trường bất thuận chọn lọc ở môi trường
không bất thuận.
2.4 Tình hình nghiên cứu, sử dụng giống ngô chịu hạn trên thế giới và việt nam
2.4.1 Tình hình nghiên cứu, sử dụng giống ngô chịu hạn trên thế giới
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………
11
Khả năng chịu hạn ñặc tính quan trọng và ñược quy ñịnh bởi nhiều gene
(Bernardo et al., 2006 & 2007; Nicholas ei al., 2008; Xiling Zou et al., 2010; Rahman
et al., 2011). Một số kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng có một số tính trạng liên quan ñến
khả năng chịu hạn như cấu tạo bộ rễ, ñặc biệt là rễ chân kiềng (Staniłsaw Grzesiak et
al., 1999), chênh lệch thời gian tung phấn – phun râu, mức ñộ già hoá của thân lá giai
ñoạn trỗ và sau trỗ, nồng ñộ diệp lục ... (Zaidi và cộng sự, 2008; Zou XiLing và cộng
sự, 2011 ). Tuy nhiên, ñể ñánh giá ñược những ñặc ñiểm ñó là khá phức tạp, cùng với
việc ñánh giá lặp lại của nguồn vật liệu và ñiều khiển chế ñộ tưới cho thí nghiệm mất
nhiều công sức và chi phí cao. Do vậy, mà cần cải tiến và phát triển phương pháp
tuyển chọn vật liệu phù hợp với ñiều kiện bất thuận.
Hiện nay, công tác nghiên cứu khoa học và ứng dụng sản xuất ngô ñang bước
sang giai ñoạn mới, ñó là ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn tạo giống ngô lai
chịu hạn và ñã có những thành công nhất ñịnh. Năm 2004, các nhà khoa học của
CIMMYT ñã xác ñịnh thêm một số chỉ thị liên quan ñến tính trạng chịu hạn của ngô,
ñồng thời cũng xác ñịnh ñược một số chỉ thị SSR liên kết với các gen chịu hạn (Xie
Chuan - Xiao, 2004; Phan Xuân Hào, Bùi Mạnh Cường và cộng sự, 2004; George Luz,
2004; Pichet Grudloyma và Surapong Prasitwattanaseree, 2004). Công ty Monsanto
(2007) công bố, qua chuyển gen ERA1 có gắn với hệ gen khởi ñộng (gene's action)
quy ñịnh tổng hợp hoócmôn axit abscisic (ABA) vào vật liệu và ñã tạo ra ñược giống
ngô lai chịu hạn ZM521, cho năng suất vượt 50% so với giống ñịa phương ở ñiều kiện
hạn; ñã chuyển ñược một số gen chịu hạn vào các nguồn ngô như ZM_M39872,
ZM_M38714, ZM_M38721, ZM_M38835 nhờ véctơ PV-ZMAP595 ñể tạo vật liệu
ngô chịu hạn phục vụ nghiên cứu.
Với tiến bộ của công nghệ sinh học, các nhà khoa học ñã xác ñịnh ñược những
locut gen ñối với từng ñặc tính chống chịu của cây trồng. Ví dụ ñể tăng tính chịu hạn ở
ngô, Monsanto ñang thử nghiệm loại ngô chuyển gen mtID sản sinh manitol, một loại
protein giúp ngô chịu hạn (Monsanto, 2004). Trong thập kỷ gần ñây, bên cạnh thành tựu
công nghệ thông tin, hiểu biết cơ chế sinh lí- di truyền, chọn giống cây trồng còn ứng
dụng công nghệ sinh học, ñó là công nghệ chuyển gen, công nghệ chỉ thị phân tử và
thành tựu giải mã hệ gen, có thể nghiên cứu và tác ñộng ñến tứng locus gene của ngô.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………
12
Theo các nhà khoa học, mặc dù mức ña dạng di truyền về tính chịu hạn của cây
ngô là khá ổn ñịnh nhưng ở góc ñộ chọn tạo giống (Carena và cs, 2009) và phân tích
QTL (Ribaut và cs, 2008) thì tính trạng chịu hạn là tính trạng ña gen. Có rất ít QTL
kiểm soát chính tới tính trạng ñược phát hiện. Do ñó, chọn lọc genome (GS), là
phương pháp dựa trên hiệu ứng tích hợp của nhiều marker liên kết chặt, ñược xem là
phương pháp hiệu quả nhất hiện nay ñể cải tiến tính trạng ña gen như tính chịu hạn và
úng, bởi vì tất cả các markers ñược gộp vào trong một mô hình và do ñó các ñánh giá
hiệu ứng ñược chính xác và các QTL có hiệu ứng nhỏ cũng ñược sử dụng trong chỉ số
chọn lọc phân tử hoặc giá trị kiểu gen .
Các nghiên cứu về di truyền cho thấy, sự biểu hiện về ưu thế lai liên quan chặt
tới mức biểu hiện trung bình của các dòng thuần bố mẹ (Zaidi và cộng sự), nhưng cả
hiệu ứng cộng và không cộng ñều ảnh hưởng tới biểu hiện tính chịu úng (Zaidi và cs,
2010) . Theo Subbaiah và Sachs (2003) cho rằng sự khác nhau về sức sống của thế hệ
con của một tổ hợp lai giữa dòng có khả năng chống chịu và dòng không có khả năng
chống chịu là ñược kiểm soát bởi 1 hoặc 2 gen trội. Mano và cs (2006) ñã xác ñịnh
ñược một QTL kiểm soát 10 – 15% mức ñộ ña dạng kiểu hình về sinh khối cây con,
tuy nhiên cần tiếp tục nghiên cứu ñể xác ñịnh xem liệu phương pháp chọn lọc chỉ thị
phân tử có hiệu quả trong việc cải tiến tính trạng chịu úng hay không. Zaidi và cộng sự
(2004) ñã xây dựng quy trình ñánh giá kiểu hình, ñiều ñó có thể làm giảm thời gian
chọn tạo và lập bản ñồ gen QTL.
Mục tiêu là ñưa ra thị trường những sản phẩm có nhiều ñặc tính chống chịu một
cách chắc chắn, ổn ñịnh, ít bị ảnh hưởng bởi tác ñộng của môi trường.
2.4.2 Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống ngô chịu hạn ở Việt Nam
ðến những năm thập niên 1990 tình hình nghiên cứu ở Việt Nam có những
chuyển biến thực sự có hiệu quả. Thời gian ñầu, một số tác giả (ðào Việt Bắc, 1996;
Dương Văn Sơn và Nguyễn ðức Lương, 1996; Dương Văn Sơn, 1996)[1] tập trung
nghiên cứu tính chịu hạn vào một số khía cạnh của các vật liệu giống ngô thụ phấn tự
do và nhận ñịnh: Có sự biến ñộng về tính chịu hạn giữa các vật liệu giống thụ phấn tự
do. Một số phương pháp xác ñịnh tính chịu hạn ñã ñược tiến hành trong phòng thí
nghiệm (nồng ñộ diệp lục, hàm lượng nước trong lá, khả năng phục hồi thân lá và bộ
rễ); chỉ số tương ñối về chịu hạn ñã ñược trình bày trên ñồ thị hình lá.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………
13
Một số nghiên cứu về tính chịu hạn ñược nghiên cứu toàn diện hơn từ giai ñoạn
cây con cho ñến sau trỗ, ñã ñánh giá tình hình diễn biến hạn từ năm 1988 – 1998, ñánh
giá dòng ở mật ñộ cao, chênh lệch thời gian tung phấn – phun râu (ASI), số lá xanh
.Blum (1988).
Hiện nay, công tác chọn tạo giống ñược trợ giúp hiệu quả của công nghệ sinh
học, trong ñó tập chung chủ yếu vào 2 lĩnh vực: nuôi cấy mô tế bào và kỹ thuật tái tổ
hợp ADN ñể cải tạo năng suất ngô (Bùi Mạnh Cuờng, 2007). Gần ñây, ứng dụng thành
công xác ñịnh ñược một số chỉ thị di truyền ñặc trưng cho tính chịu hạn, trên cơ sở ñó
xác ñịnh chính xác nguồn nguyên liệu chịu hạn. Ví dụ ở ñiều kiện hạn toàn phần bằng
phương pháp RFLP xác ñịnh tính trạng chênh lệch thời gian tung phấn - phun râu, trên
nhiễm sắc thể 1 ñược chỉ thị bằng marker Csu20, trên nhiễm sắc thể 2 chỉ thị bằng
bằng marker Bnl 6,29c, hoặc tính trạng chiều dài bắp, trên nhiễm sắc thể 1 chỉ thị bằng
marker M16, trên nhiễm sắc thể 2 bằng marker M28 ... hay phương pháp chỉ thị SSR
liên kết với các gen chịu hạn. Ở Việt Nam ñã có một số công trình nghiên cứu gen
dehydrin (Dhn) ở ngô, ñã phân lập, xác ñịnh trình tự của 2 gen Dhn (Bùi Mạnh Cường,
2007). Hiện nay, nhờ ứng dụng của công nghệ sinh học ñã xác ñựơc một số marker
phân tử ñặc trưng cho tính chịu hạn như marker Csu20 trên nhiễm sắc thể (NST) số 1
và marker Bnl 6,29c trên NST số 2 1iên kết với gen quy ñịnh tính trạng chênh lệch
thời gian tung phấn – phun râu. Tính trạng chiều dài bắp ñã ñược xác ñịnh bởi Marker
M16 trên NST số 1 và marker M28 trên NST số 2.
2.5. Cơ sở khoa học của ñề tài
2.5.1. Khái niệm về hạn
Theo khái niệm của CIMMYT (Zaidi, 2000) , thực vật bị hạn khi nhu cầu nước
ñối với các bộ phận trên mặt ñất lớn hơn khả năng cung cấp nước của bộ rễ. Cây hút
ñược nước dựa trên nguyên tắc bình thông nhau giữa ñất – cây – khí quyển (SPAC),
khi tồn tại ñược gradien giữa 3 thành phần trên. Vì vậy khi một trong 3 thành phần
trên mất cân ñối, hạn có thể sảy ra ở mức ñộ khác nhau ñối với các bộ phận khác nhau
của cây.
Hạn là một hiện tượng tự nhiên ñược coi là thiên tai, bởi nó gây thoát hơi nước
mặt lá và bốc hơi mặt ñất mạnh, phá vỡ cân bằng nước trong cây, ảnh hưởng nghiêm
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………
14
trọng ñến sinh trưởng, phát triển của cây trồng (NDMC, 2003; Xiu Sheng Yang, 2003;
Nguyễn Trọng Hiệu, 2006; Trần ðức Hạnh, ðoàn Văn ðiếm và cộng sự, 2006). Phân
ñịnh vùng hạn ñược một số nhà khoa học CIMMYT (Heisey và Edmeades, 1999;
Edmeades, 1999) nêu như sau:
- Ở vùng nhiệt ñới thấp thiếu nước nếu lượng mưa cả vụ < 500 mm và ở vùng cao là từ
300 – 350 mm.
- Khoảng 4 tuần trong thời gian ngô trỗ cờ kết hạt, nếu vùng nào có lượng mưa <100
mm là hạn, > 200 mm ñược coi là phù hợp và trong khoảng 100 – 200 mm ñược coi là
vùng thiếu nước ñối với sản xuất ngô (Chapman, Barreto, 1996).
Hạn có thể làm giảm tới 65-87% năng suất cây trồng tuỳ theo loại cây, mức ñộ
hại của nó phụ thuộc vào thời gian kéo dài và cường ñộ của hạn (McLaughlin và
Boyer, 2004). Hạn trong nông nghiệp còn liên quan ñến tính mẫn cảm của cây trồng
trong các giai ñoạn phát triển khác nhau (Lê Quý Kha, 2005). Trong ñiều kiện hạn so
với bình thường, giống ngô chịu hạn có thể khắc phục ñược 15 - 25% năng suất chênh
lệch, biện pháp kỹ thuật canh tác ñóng góp 15-25%, 50-70% năng suất giảm còn lại
chỉ có thể vượt qua ñược nhờ nước tưới (Banziger và Lafitte, 1997; Zaidi, 2000).
Nắm vững cơ sở phân bố lượng mưa theo vùng, theo vụ và sinh lý ñối với tính
chịu hạn ở ngô có vai trò quan trọng ñối với các nhà chọn giống ngô chịu hạn.
2.5.2. Cơ chế chống chịu hạn
Những ñiều kiện bất thuận ñối với thực vật là những ñiều kiện ngoại cảnh có
ảnh hưởng xấu ñến sinh trưởng, phát triển và năng suất thực vật. ðiều kiện bất thuận
sinh học và phi sinh học có thể làm giảm tới 65-87% năng suất cây trồng tuỳ theo loại
cây (Mc Laughlin, 2004). Khi gặp ñiều kiện bất thuận cây có nhiều cách phản ứng
khác nhau từ biến ñổi kiểu biểu hiện gen ñến những sai khác trao ñổi chất ở trong tế
bào, ñến thay ñổi tốc ñộ sinh trưởng và cuối cùng ñến năng suất cây trồng.
Quá trình cải tiến và cải thiện tính ổn ñịnh năng suất trong sản xuất ñã có nhiều
thành tựu bằng việc ñưa ra những giống có khả năng né tránh hay chống chịu những
ñiều kiện bất lợi sinh học (sâu, bệnh, cỏ dại) và phi sinh học (hạn hán, úng, ñất chua,
phèn, ñất nghèo dinh dưỡng) (Hash, 2006).
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………
15
