nghiên cứu đặc điểm sinh trưởng, phát triển và khả năng kích tạo đơn bội của dòng uh400 đối với giống ngô tẻ hạt vàng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN THỊ BÌNH

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN
VÀ KHẢ NĂNG KÍCH TẠO ĐƠN BỘI CỦA DÒNG UH400
ĐỐI VỚI GIỐNG NGÔ TẺ HẠT VÀNG

CHUYÊN NGÀNH

: KHOA HỌC CÂY TRỒNG

MÃ SỐ

: 60.62.01.10

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. NGUYỄN VĂN CƯƠNG

HÀ NỘI - 2014


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây 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 được sử dụng trong
bất kỳ công trình nào khác.
Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các

thông tin trích dẫn trong luận văn đã được ghi rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày

tháng

năm 2014

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Bình

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page i


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp, tôi nhận được sự quan tâm, giúp đỡ tận
tình của rất nhiều cá nhân và tập thể.
Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng, sự cảm ơn chân thành và sâu sắc tới
TS. Nguyễn Văn Cương – người thầy đã trực tiếp, tận tình hướng dẫn và chỉ bảo tôi
trong suốt thời gian thực hiện đề tài nghiên cứu và hoàn chỉnh luận văn này;
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới ThS. Phạm Quang Tuân, người đã trực tiếp giúp
đỡ tôi trong quá trình triển khai đề tài và hoàn thiện luận văn;
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới PGS.TS. Vũ Văn Liết, người đã cung cấp tài liệu
giúp tôi hoàn thiện luận văn này;
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy, cô giáo bộ môn Di truyền và Chọn giống
cây trồng, Khoa nông học, Học viện Nông nghiệp Hà Nội, luôn giúp đỡ và có
những góp ý sắt đáng trong thời gian tôi học tập và thực hiện đề tài;

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân và bạn bè đã động
viên, khích lệ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.
Trong quá trình hoàn thành luận văn tốt nghiệp của mình, không tránh khỏi
những thiếu sót. Vì vậy, tôi rất mong nhận được sự góp ý của các thầy, cô để bản
luận văn này được hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2014

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Bình

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page ii


MỤC LỤC
Lời cam đoan

i

Lời cảm ơn

ii

Mục lục

iii

Danh mục chữ viết tắt

vii

Danh mục bảng

viii

Danh mục hình

x

Danh mục đồ thị

xi

PHẦN 1 MỞ ĐẦU

1

1.1

Đặt vấn đề

1

1.2

Mục đích và yêu cầu

2

1.2.1

Mục đích

2

1.2.2

Yêu cầu

2

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

3

2.1

Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và ở Việt Nam

3

2.1.1

Tình hình sản xuất ngô trên thế giới

3

2.1.2

Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam

5

2.2

Nghiên cứu phát triển dòng thuần ở ngô

6

2.2.1

Phát triển dòng thuần bằng phương pháp truyền thống (tự phối cưỡng bức)

7

2.2.2

Phát triển dòng thuần bằng phương pháp cận phối giữa anh em đồng
máu (Fullsib) hoặc cận phối nửa máu (Halfsib)

2.2.3

8

Phát triển dòng thuần bằng công nghệ sinh học: Nuôi cấy bao phấn,
hạt phấn chưa tách rời và noãn chưa thụ tinh

10

Phát triển dòng thuần bằng phương pháp kích tạo đơn bội

11

PHẦN 3 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

22

3.1

Vật liệu nghiên cứu

22

3.2

Nội dung nghiên cứu

22

3.3

Thời gian, địa điểm nghiên cứu

22

3.4

Phương pháp nghiên cứu

22

2.2.4

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page iii


3.4.1

Thí nghiệm 1: Đánh giá đặc điểm nông sinh học và khả năng kích tạo
đơn bội của dòng UH400 đối với giống ngô tẻ hạt vàng vụ Xuân 2013
tại Gia Lâm - Hà Nội

3.4.2

22

Thí nghiệm 2: Lưỡng bội hóa các hạt đơn bội bằng colchicine tạo
dòng đơn bội kép vụ Thu Đông năm 2013 tại Gia Lâm – Hà Nội

27

3.4.3

Kỹ thuật chăm sóc chung

29

3.4.4

Phương pháp xử lý số liệu

31

PHẦN 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
4.1

32

Tình hình thời tiết khí hậu ở vụ xuân và vụ thu đông năm 2013 tại Gia
Lâm – Hà Nội

4.2

32

Tình hình sinh trưởng, phát triển của dòng UH400 và các giống ngô tẻ
hạt vàng tham gia kích tạo hạt đơn bội

33

4.2.1

Giai đoạn từ gieo đến mọc mầm

33

4.2.2

Giai đoạn từ gieo đến trỗ cờ

35

4.2.3

Giai đoạn từ trỗ cờ đến tung phấn, phun râu, thụ tinh.

36

4.2.4

Giai đoạn tích lũy chất vào hạt và chín.

37

4.3

Động thái tăng trưởng chiều cao cây của dòng UH400 và các giống
ngô tẻ hạt vàng tham gia kích tạo đơn bội

4.4

37

Động thái tăng trưởng số lá trên cây của dòng UH400 và các giống
ngô tẻ hạt vàng tham gia kích tạo hạt đơn bội

4.5

40

Hình thái cây của dòng UH400 và các giống ngô tẻ hạt vàng tham gia
kích tạo hạt đơn bội

4.5.1

42

Chiều cao cây cuối cùng của dòng UH400 và các giống ngô tẻ hạt
vàng tham gia kích tạo hạt đơn bội

4.5.2

42

Chiều cao đóng bắp của dòng UH400 và các giống ngô tẻ hạt vàng
tham gia kích tạo hạt đơn bội

4.5.3

44

Hình dạng thân, màu sắc thân non, góc lá của dòng UH400 và các
giống ngô tẻ hạt vàng tham gia kích tạo hạt đơn bội

4.5.4

45

Tổng số lá, diện tích lá và các chỉ số diện tích lá của dòng UH400 và
các giống ngô tẻ hạt vàng tham gia kích tạo hạt đơn bội

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

46
Page iv


4.6

Đặc trưng hình thái bông cờ và bắp của dòng UH400 và các giống ngô
tẻ hạt vàng tham gia kích tạo đơn bội

49

4.6.1

Đặc trưng hình thái bông cờ

49

4.6.2

Đặc trưng hình thái bắp

49

4.7

Khả năng chống chịu của dòng UH400 và các giống ngô tẻ hạt vàng
tham gia kích tạo hạt đơn bội

51

4.7.1

Sâu đục thân (Ostrinia nubilalis)

51

4.7.2

Bệnh khô vằn (Hypochussesdcii shirai)

51

4.7.3

Bệnh đốm lá nhỏ (Helminthosporium maydis )

52

4.7.4

Bệnh đốm lá lớn (Helminthosporium turcicum)

52

4.7.5

Tỉ lệ đổ, gãy thân

53

4.8

Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất

53

4.8.1

Số bắp hữu hiệu trên cây

54

4.8.2

Số hàng hạt trên bắp

55

4.8.3

Số hạt trên hàng

55

4.8.4

Khối lượng 1000 hạt

55

4.8.5

Năng suất lý thuyết

55

4.9

Khả năng kích tạo đơn bội của dòng UH400 đối với giống ngô tẻ hạt vàng

56

4.10

Đánh giá các dòng đơn bội sau khi lưỡng bội hóa bằng dung dịch

4.11

colchicine

57

Một số đặc điểm chính của các dòng đơn bội sau khi được lưỡng bội hóa

59

4.11.1 Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các dòng đơn bội sau khi
được lưỡng bội hóa

59

4.11.2 Động thái tăng trưởng số lá của các dòng đơn bội sau khi được lưỡng
bội hóa

61

4.11.3 Chiều cao cây cuối cùng, chiều cao đóng bắp của các dòng đơn bội
sau khi được lưỡng bội hóa

63

4.11.4 Hình thái bắp của các dòng đơn bội sau khi được lưỡng bội hóa

65

4.11.5 Khả năng chống chịu của các dòng đơn bội sau khi được lưỡng bội hóa

67

4.11.6 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất

68

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page v


PHẦN 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

71

5.1

Kết luận

71

5.2

Đề nghị

71

TÀI LIỆU THAM KHẢO

72

PHỤ LỤC

76

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page vi


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
CCC

Chiều cao cây

CCĐB

Chiều cao đóng bắp

CIMMYT

Trung tâm cải lương giống ngô và lúa mì quốc tế

CV%

Hệ số biến động

ĐB

Đơn bội

DH

Đơn bội kép

DTL

Diện tích lá

H/B

Số hàng hạt/ bắp

H/H

Số hạt/ hàng

NSLT

Năng suất lý thuyết

P1000

Khối lượng 1000 hạt

TGST

Thời gian sinh trưởng

GL – HN

Gia Lâm – Hà Nội

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page vii


DANH MỤC BẢNG
STT

Tên bảng

Trang

2.1

Diện tích, năng suất, sản lượng trồng ngô trên thế giới (1961 - 2013)

3

2.2

Diện tích, năng suất, sản lượng trồng ngô của một số nước trên thế
giới (1961 - 2013)

4

2.3

Diện tích, năng suất, sản lượng trồng ngô ở Việt Nam (1961 - 2013)

6

4.1

Thời gian sinh trưởng của dòng đơn bội UH400 và các giống ngô tẻ
hạt vàng vụ Xuân năm 2013 tại Gia Lâm – Hà Nội

4.2

34

Động thái tăng trưởng chiều cao cây của dòng UH400 và các giống
ngô tẻ hạt vàng tham gia kích tạo đơn bội vụ Xuân năm 2013 tại Gia
Lâm – Hà Nội

4.3

38

Tốc độ tăng trưởng chiều cao cây của dòng ngô UH400 và các giống
ngô tẻ hạt vàng tham gia kích tạo đơn bội vụ Xuân năm 2013 tại Gia
Lâm – Hà Nội

4.4

39

Động thái tăng trưởng số lá trên cây của dòng UH400 và các giống
ngô tẻ hạt vàng tham gia kích tạo đơn bội vụ Xuân năm 2013 tại Gia

Lâm – Hà Nội

4.5

40

Tốc độ tăng trưởng số lá trên cây của dòng UH400 và các giống ngô
tẻ hạt vàng tham gia kích tạo hạt đơn bội vụ Xuân năm 2013 tại Gia
Lâm – Hà Nội

4.6

42

Chiều cao cây cuối cùng và chiều cao đóng bắp của UH400 và các
giống ngô tẻ hạt vàng tham gia kích tạo đơn bội vụ Xuân năm 2013
tại Gia Lâm – Hà Nội

4.7

43

Một số đặc điểm hình thái thân và lá của dòng UH400 và các giống ngô
tẻ hạt vàng tham gia kích tạo đơn bội vụ Xuân tại Gia Lâm –Hà Nội

4.8

45

Tổng số lá trên cây, diện tích lá, chỉ số diện tích lá, chiều dài cờ, số

nhánh cờ của dòng UH400 và các giống ngô tẻ hạt vàng tham gia kích
tạo hạt đơn bội vụ Xuân năm 2013 tại Gia Lâm – Hà Nội

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

46

Page viii


4.9

Đặc trưng hình thái bông cờ dòng UH400 và các giống ngô tẻ hạt
vàng tham gia kích tạo đơn bội vụ Xuân tại Gia Lâm – Hà Nội

4.10

49

Đặc trưng hình thái bắp của dòng UH400 và các giống ngô tẻ hạt vàng
tham gia kích tạo hạt đơn bội vụ Xuân năm 2013 tại Gia Lâm – Hà Nội

4.11

50

Khả năng chống chịu của dòng UH400 và các giống ngô tẻ hạt vàng
tham gia kích tạo đơn bội vụ Xuân năm 2013 tại Gia Lâm – Hà Nội

4.12

52

Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của dòng UH400 và các
giống ngô tẻ hạt vàng tham gia kích tạo hạt đơn bội vụ Xuân tại Gia
Lâm – Hà Nội

4.13

54

Khả năng kích tạo đơn bội của dòng UH400 đối với giống ngô tẻ hạt
vàng vụ Xuân năm 2013 tại Gia Lâm – Hà Nội

4.14

56

Số hạt nảy mầm, số cây sống và số cây kết hạt của dòng đơn bội sau
khi lưỡng bội hóa vụ Thu Đông năm 2013 tại Gia Lâm – Hà Nội

4.15

57

Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các dòng đơn bội sau khi
được lưỡng bội hóa vụ thu đông năm 2013 tại Gia Lâm – Hà Nội

4.16

59

Tốc độ tăng trưởng chiều cao cây của các dòng đơn bội sau khi được
lưỡng bội hóa vụ Thu Đông năm 2013 tại Gia Lâm – Hà Nội

4.17

60

Động thái tăng trưởng số lá trên cây của các dòng đơn bội sau khi
được lưỡng bội hóa vụ thu đông năm 2013 tại Gia Lâm – Hà Nội

4.18

61

Tốc độ tăng trưởng số lá trên cây của các dòng đơn bội sau khi được
lưỡng bội hóa vụ Thu Đông năm 2013 tại Gia Lâm – Hà Nội

4.19

63

Chiều cao cây cuối cùng, chiều cao đóng bắp của các dòng đơn bội sau
khi được lưỡng bội hóa vụ thu đông năm 2013 tại Gia Lâm – Hà Nội

4.20

64

Đặc trưng hình thái bắp của các dòng đơn bội sau khi được lưỡng bội
hóa vụ Thu Đông năm 2013 tại Gia Lâm – Hà Nội

4.21

66

Khả năng chống chịu của các dòng đơn bội sau khi được lưỡng bội
hóa vụ Thu Đông năm 2013 tại Gia Lâm – Hà Nội

4.22

67

Các yếu tố cấu thành năng suất các dòng đơn bội sau khi được lưỡng
bội hóa vụ Thu Đông năm 2013 tại Gia Lâm – Hà Nội

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

69

Page ix


DANH MỤC HÌNH
STT
2.1

Tên hình

Trang

Cây kích tạo ban đầu và PHI. Stock 6, MHI, PHI-1, PHI-2, PHI-3
and PHI-4 (từ trái sang phải)

14

2.2

B73 cho thụ phấn với Stock 6, MHI, PHI-2 and PHI-4

14

2.3

Cây đơn bội (n) và cây lưỡng bội (2n)

15

2.4

Hạt đơn bội sau khi được kích tạo

15

2.5

Tạo đơn bội bằng in vivo ở ngô

19

2.6

Nhận biết hạt đơn bội

20

3.1

Duy trì dòng thuần của dòng UH400

23

3.2

Kích tạo dòng UH400 đối với giống ngô tẻ hạt vàng

26

3.3

Cơ chế thụ tinh của dòng UH400 đối với giống ngô tẻ hạt vàng

27

3.3

Hạt nảy mầm

28

3.4

Cây con ở chiều dài thuận lợi để cắt bao lá mầm khoảng 2cm

28

3.5

Cắt đỉnh mầm

29

3.6

Cây trồng vào khay bầu sau khi xử lý bằng dung dịch colchicine

29

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page x


DANH MỤC ĐỒ THỊ
Tên đồ thị

STT
4.1

Trang

Động thái tăng trưởng chiều cao cây của dòng UH400 và các giống
ngô tẻ hạt vàng tham gia kích tạo đơn bội vụ Xuân năm 2013 tại GL –
HN

4.2

38

Động thái tăng trưởng số lá trên cây của dòng UH400 và các giống
ngô tẻ hạt vàng tham gia kích tạo đơn bội vụ Xuân năm 2013 tại GL –
HN

4.3

41

Chiều cao cây cuối cùng và chiều cao đóng bắp của dòng UH400 và
các giống ngô tẻ hạt vàng hạt vàng vụ Xuân năm 2013 tại GL - HN

4.4

44

Diện tích lá của dòng UH400 và các giống ngô tẻ hạt vàng tham gia
kích tạo đơn bội vụ Xuân năm 2013 tại GL - HN

4.5

48

Chỉ số diện tích lá của dòng UH400 và các giống ngô tẻ hạt vàng tham
gia kích tạo đơn bội vụ Xuân năm 2013 tại GL - HN

4.6

48

Năng suất lý thuyết của dòng UH400 và các giống ngô tẻ hạt vàng hạt
vàng tham gia kích tạo hạt đơn bội vụ Xuân năm 2013 tại GL – HN

4.7

56

Chiều cao cây của các dòng đơn bội sau khi được lưỡng bội hóa vụ
Thu Đông năm 2013 tại GL - HN

4.8

60

Động thái tăng trưởng số lá trên cây của các dòng đơn bội sau khi
được lưỡng bội hóa vụ Thu Đông năm 2013 tại GL - HN

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

62

Page xi


PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Ngô (Zea mays L.) là một loại ngũ cốc quan trọng trong nền kinh tế toàn cầu,
diện tích đứng thứ ba sau lúa mì và lúa nước, sản lượng đứng thứ hai và năng suất
cao nhất trong các loại ngũ cốc (Nguyễn Văn Lộc và cs, 2013). Là cây lương thực
giàu dinh dưỡng, góp phần nuôi sống 1/3 dân số thế giới. Toàn thế giới sử dụng
21% sản lượng ngô làm lương thực cho con người. Các quốc gia Trung Mỹ, Nam Á
và Châu Phi sử dụng ngô làm lương thực chính, giúp giải quyết nạn đói thường
xuyên đe dọa. Bên cạnh giá trị làm lương thực, ngô còn là nguồn thức ăn cho gia
súc, gia cầm; 70% chất tinh trong thức ăn tổng hợp cho gia súc, gia cầm làm từ ngô.
Ở các nước phát triển có nền chăn nuôi công nghiệp đã sử dụng 70 - 90% sản lượng
ngô cho chăn nuôi như Hungari 97%, Pháp 90%, Mỹ 89%.
Những năm gần đây, ngô còn là cây thực phẩm được ưa chuộng (ngô bao tử).
Nhiều khách hàng quốc tế đã quan tâm và đặt mua sản phẩm đồ hộp ngô bao tử từ
những nước sản xuất ngô rau như: Thái Lan, Trung Quốc (Vũ Văn Liết và Phạm
Văn Toán, 2007).
Trong nhiều thập kỉ qua, sự kế thừa và phát huy những tiến bộ khoa học kĩ
thuật trên thế giới, công tác nghiên cứu chọn lọc, lai tạo, khảo nghiệm giống cây
trồng của Việt Nam đã đạt được những thành tựu đáng kể. Các giống ngô (ngô lai)
có năng suất cao, phẩm chất tốt, thời gian sinh trưởng ngắn, chống chịu với điều
kiện bất thuận và sâu bệnh hại dần thay thế cho các giống cũ.
Trong quá trình chọn tạo giống ngô lai, chọn tạo dòng thuần là một bước cơ
bản để phát triển giống ngô lai. Năm 1909, Shull là người đầu tiên tạo dòng thuần
bằng phương pháp tự phối. Ưu điểm của phương pháp này là tạo được dòng thuần
có khả năng kết hợp cao, xác suất tạo được dòng ưu tú lớn. Do đó, đây là phương
pháp chuẩn trong chương trình chọn tạo giống ngô ưu thế lai. Tuy nhiên, việc tạo
dòng thuần bằng tự phối cưỡng bức xảy ra hiện tượng suy giảm sức sống và năng

suất, ngay cả ở thế hệ tự phối thứ ba năng suất trung bình đã giảm đi hai lần (Shull,
G.H., 1909). Mặt khác, nó còn làm mất nhiều thời gian, chi phí và công sức (Lê Thị
Minh Thảo và cs, 2014).
Những năm cuối thế kỷ 20, phương pháp tạo dòng đơn bội, đơn bội kép bằng
nuôi cấy mô như nuôi cấy bao phấn, hạt phấn tách rời, noãn chưa thụ tinh đã được
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 1


nghiên cứu. Phương pháp này giúp các nhà chọn giống tạo ra được dòng thuần chỉ
sau một thế hệ, tiết kiệm ¾ thời gian so với phương pháp truyền thống. Tuy nhiên,
hạn chế của phương pháp này là khả năng tái sinh cây rất thấp và phụ thuộc vào
kiểu gen; tần suất của các cây đơn bội kép thu được rất thấp, khả năng làm nhị bội
hoá các cây đơn bội để thu nhận các dòng nhị bội đồng hợp còn thấp. Cùng thời
điểm đó, việc kích tạo dòng đơn bội ở ngô để tạo dòng thuần bằng phương pháp gây
tạo in vivo đã được các nhà khoa học ở trên thế giới nghiên cứu nhưng tỉ lệ kích tạo
đơn bội thấp, từ 1 – 2% (Coe, 1959). Từ năm 2005 đến nay, việc nghiên cứu khả
năng kích tạo đơn bội đã mang lại thành công đáng kể với tỉ lệ kích tạo đơn bội đạt
từ 8 – 12% (Geiger and Gordillo, G.A., 2010); 10,2 đến 12,3% hạt đơn bội (Ngoc
Chi Dang et al., 2011). Tiến bộ chủ yếu của dòng DH trong chọn tạo giống ngô lai
là: biến dị di truyền tối đa, đồng hợp hoàn, nhanh cho sản phẩm thương mại, đơn
giản, giảm chi phí, tối ưu cho ứng dụng marker (Geiger and Gordillo, G.A., 2010).
Tại Việt Nam, ThS. Nguyễn Đức Thành (2013) đã sử dụng 3 nguồn kích tạo
Tailp1, Tailp2, Tailp1 x 2 trên giống một số giống ngô tẻ và thu được tỉ lệ kích tạo đơn
bội cao nhất là 13-14%. ThS. Nguyễn Văn Hà (2014) cũng đã sử dụng dòng UH400 và
HUA trên một số giống ngô nếp và thu được tỉ lệ kích tạo đạt cao nhất 12,1 – 12,8%.
Do vậy, việc nghiên cứu dòng UH400 trên giống ngô tẻ còn là điều mới mẻ.
Xuất phát từ vấn đề trên, để đánh giá được dòng ngô có khả năng kích tạo đơn
bội phù hợp với điều kiện tự nhiên của Việt Nam chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài:

“Nghiên cứu đặc điểm sinh trưởng, phát triển và khả năng kích tạo đơn bội của
dòng UH400 đối với giống ngô tẻ hạt vàng” nhằm duy trì, lai tạo hạt đơn bội, phục vụ
quá trình lưỡng bội hóa tạo dòng ngô đơn bội kép (dòng thuần).
1.2. Mục đích và yêu cầu
1.2.1. Mục đích
Đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển và tỉ lệ kích tạo hạt đơn bội của
dòng UH400 nhằm duy trì dòng này, đồng thời tạo dòng ngô đơn bội kép.
1.2.2. Yêu cầu
- Đánh giá đặc điểm nông sinh học cùa dòng UH400 vụ Xuân Hè 2013.
- Đánh giá tỉ lệ kích tạo hạt đơn bội của dòng UH400 đối với giống ngô tẻ
hạt vàng vụ Xuân Hè 2013.
- Đánh giá tỉ lệ sống và tỉ lệ tạo hạt đơn bội sau khi sử lý lưỡng bội hóa bằng
colchicine ở vụ Thu Đông 2013.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 2


PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và ở Việt Nam
2.1.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới
Cây ngô được trồng hầu hết các nước trên thế giới. Ngô có vai trò quan trọng
trong nền kinh tế toàn cầu nên ngày càng được quan tâm và phát triển. Theo kết quả
thống kê của FAOSTAT 2014 cho thấy có sự phát triển nhanh chóng về năng suất
và sản lượng trong sản xuất ngô: Năm 1961, diện tích ngô trên toàn thế giới đạt
105,56 triệu ha, năng suất chỉ đạt 1,94 tấn/ha, sản lượng 205,02 triệu tấn nhưng đến
năm 2008, diện tích ngô trên toàn thế giới là 162,69 triệu ha, năng suất đạt tới 5,12
tấn/ha, sản lượng 830,61 triệu tấn. Diện tích, năng suất, sản lượng ngô tiếp tục tăng
đến năm 2010. Năm 2011, diện tích tăng 8,23 triệu ha và sản lượng ngô tăng 36,58

triệu tấn nhưng năng suất giảm 0,04 tấn/ha (so với năm 2010). Sau đó, năm 2012
diện tích tăng 6,29 triệu ha nhưng năng suất và sản lượng ngô giảm (0,26 tấn/ha
(năng suất) và 15,06 triệu tấn sản lượng) so với năm 2011. Nổi bật nhất là năm
2013, diện tích, sản lượng và năng suất tăng vượt trội so với tất cả các thời kỳ trước
đó với diện tích đạt 184,24 triệu ha, năng suất 5,52 tấn/ha, sản lượng đạt tới
1.016,43 triệu tấn (bảng 2.1).
Bảng 2.1: Diện tích, năng suất, sản lượng trồng ngô trên thế giới

(1961 - 2013)
Năm

Diện tích

Năng suất

Sản lượng

(triệu ha)

(tấn/ha)

(triệu tấn)

1961

105,56

1,94

205,02

2008

162,69

5,12

830,61

2009

158,74

5,17

820,20

2010

164,03

5,19

851,27

2011

172,26

5,15

887,85

2012

178,55

4,89

872,79

2013

184,24

5,52

1.016,43
(Nguồn FAOSTAT, 2014)

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 3


Bảng 2.2: Diện tích, năng suất, sản lượng trồng ngô của một số nước
trên thế giới (1961 - 2013)
Tên
nước

Mỹ

Brazil

Trung
Quốc

Indone
sia

Thái
Lan

Việt
Nam

Diện tích,
sản lượng,
năng suất
Diện tích
(tr ha)
Năng suất
(tấn/ha)
Sản lượng
(tr tấn)
Diện tích
(tr ha)
Năng suất
(tấn/ha)
Sản lượng

(tr tấn)
Diện tích
(tr ha)
Năng suất
(tấn/ha)
Sản lượng
(tr tấn)
Diện tích
(tr ha)
Năng suất
(tấn/ha)
Sản lượng
(tr tấn)
Diện tích
(tr ha)
Năng suất
(tấn/ha)
Sản lượng
(tr tấn)
Diện tích
(tr ha)
Năng suất
(tấn/ha)
Sản lượng
(tr tấn)

Năm
1961

2008

2009

2010

2011

2012

2013

23,32

31,80

32,17

32,96

33,99

35,36

35,48

3,92

9,66

10,34

9,59

9,24

7,74

9,97

91,39

307,14

332,55

316,16

313,95

274,82

535,70

6,87

14,45

13,65

12,68

13,22

14,20

15,45

1,31

4,08

3,71

4,37

4,21

5,00

5,21

9,04

58,93

50,72

55,36

55,66

71,07

80,52

15,22

29,88

31,20

32,52

33,56

35,05

35,28

1,18

5,56

5,30

5,46

5,75

5,87

6,17

18,03

166,03

164,17

177,50

192,90

205,72

217,83

2,46

4,00

4,16

4,13

3,86

3,96

3,82

0,92

4,08

4,24

4,44

4,57

4,90

4,84

2,28

16,32

17,63

18,33

17,63

19,39

18,52

0,30

1,04

1,10

1,16

1,15

1,14

1,15

2,00

4,07

4,18

4,18

4,33

4,22

4,41

0,60

4,25

4,62

4,86

4,97

4,95

5,06

0,26

1,44

1,09

1,13

1,12

1,12

1,17

1,12

3,18

4,01

4,09

4,31

4,30

4,43

0,29

4,57

4,37

4,61

4,84

4,80

5,19

(Nguồn FAOSTAT, 2014)

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 4

Kết quả thống kê ở bảng 2.2 cho thấy, nhìn chung diện tích, năng suất, sản
lượng trồng ngô ở một số nước đều tăng qua các năm, biểu hiện rõ rệt nhất là Mỹ
với diện tích (23,32 triệu ha), năng suất (3,92 tấn/ha), sản lượng (91,39 triệu tấn)
vào năm 1961 nhưng đến năm 2013 đạt tới 35,48 triệu ha (diện tích), 9,97 tấn/ha
(năng suất), 535,60 triệu tấn (sản lượng). Sau Mỹ, Trung Quốc là nước sản xuất ngô
lớn thứ 2 trên thế giới cả về diện tích, năng suất và sản lượng. Tiếp đó là tới Brazil,
Indonesia, Việt Nam. Thái Lan là nước có diện tích (1,15 triệu ha), năng suất (4,41
tấn/ha) và sản lượng (5,06 triệu tấn) thấp nhất.
Sự gia tăng mạnh mẽ về diện tích, năng suất, sản lượng ngô trên toàn thế giới
trong những năm gần đây là nhờ ứng dụng nhiều tiến bộ khoa học kỹ thuật: Các
biện pháp canh tác tiên tiến, phân bón và đóng góp lớn nhất là di truyền chọn giống.
2.1.2. Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam
Năng suất ngô Việt Nam những năm 1961 đạt 1,12 tấn/ha với diện tích hơn
260,2 nghìn ha; đến những năm 1980, năng suất cũng chỉ đạt 1,1 tấn/ha và sản
lượng 428,80 nghìn tấn do vẫn trồng các giống ngô địa phương với kỹ thuật canh
tác lạc hậu. Từ giữa những năm 1980, nhờ hợp tác với trung tâm cải tạo ngô và lúa
Mỳ quốc tế (CIMMYT) nhiều giống ngô đã được đưa vào trồng ở nước ta, góp phần
nâng cao năng suất lên gần 1,5 tấn/ha và đầu những năm 1990. Tuy nhiên, ngành
sản xuất ngô ở nước ta thực sự có những bước tiến nhảy vọt, đầu những năm 1990
đến nay, gắn liền với việc không ngừng mở rộng giống ngô lai đưa ra sản xuất,
đồng thời cải thiện các biện pháp kĩ thuật canh tác theo yêu cầu của các giống mới.
Năng suất ngô nước ta tăng nhanh liên tục với tốc độ cao hơn trung bình thế
giới trong suốt 20 năm qua. Năm 1980, năng suất ngô nước ta chỉ đạt 34,92% so với
trung bình thế giới (1,1/3,15 tấn/ha); năm 1990 đạt 41,89% (1,55/3,70 tấn/ha); năm
2000 đạt 63,66% (2,75/4,32 tấn/ha); năm 2005 đạt 74,69% (3,6/4,82 tấn/ha); năm
2007 đạt 78,76% (3,93/ 4,99 tấn/ha); năm 2013 đạt tới 80,25% (4,43/ 5,52 tấn/ha)
so với trung bình thế giới.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 5


Bảng 2.3: Diện tích, năng suất, sản lượng trồng ngô ở Việt Nam (1961 - 2013)
Năm

Diện tích (1000 ha)

Năng suất (tấn/ha)

Sản lượng (1000 tấn)

1961
1980

260,20
389,60

1,12
1,10

292,20
428,80

1990
2000

431,80

1,55

671,00

730,20
991,10

2,75
3,46

2005,70
3430,90

2007

1052,60
1096,10

3,60
3,93

3787,10
4303,20

2008
2009

1440,20
1089,20

3,18

4,01

4573,10
4371,70

2010
2011
2012
2013

1126,39
1121,26
1118,22

4,09
4,31
4,30

4606,80
483572
4803,20

1172,60

4,43

5193,50

2004
2005

(Nguồn FAOSTAT, 2014)

Năm 1995, sản lượng ngô Việt Nam đã vượt ngưỡng 1 triệu tấn, năm 2000
vượt ngưỡng 2 triệu tấn, năm 2005 vượt ngưỡng 3 triệu tấn và năm 2013 chúng ta
đạt diện tích, năng suất, sản lượng cao nhất từ trước tới nay: diện tích 1.172,60 ha,
năng suất 4,43 tấn/ha, sản lượng trên 5 triệu tấn (5.193.500 tấn).
Như vậy, nhờ có những tiến bộ khoa học tiên tiến, quá trình sản xuất ngô ở
Việt Nam cho đến nay phát triển khá nhanh và ổn định. Tuy nhiên, sản lượng ngô
vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng trong nước. Hàng năm nước ta vẫn phải
nhập ngô từ các nước trên thế giới (Nguyễn Thế Hùng, 2003). Do vậy, cần có
nghiên cứu tiếp để góp phần tăng năng suất và sản lượng ngô đáp ứng nhu cầu tiêu
dùng trong nước và suất khẩu.
2.2. Nghiên cứu phát triển dòng thuần ở ngô
Dòng thuần là khái niệm tương đối để chỉ các dòng tự phối đã đạt tới sự đồng
đều và ổn định cao ở nhiều tính trạng. Thông thường sau 7 – 9 đời tự phối dòng sẽ đạt
tới độ đồng đều cao ở các tính trạng như chiều cao cây, chiều cao đóng bắp, năng suất,
hình dạng hạt, màu sắc hạt… (Ngô Hữu Tình, 2008). Như vậy dòng thuần là dòng có
kiểu gen đồng hợp tử với tỉ lệ cao ở nhiều đặc tính di truyền khác nhau.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 6


Sự phát triển dòng thuần có tiềm năng sử dụng làm bố mẹ cho các giống ngô
lai thương mại năng suất cao, ổn định là mục tiêu cơ bản của các chương trình cải
tạo cây ngô. Công tác chọn tạo dòng thuần là công tác thường xuyên của các nhà
tạo giống. Cho tới nay đã có các phương pháp tạo dòng thuần chủ yếu như: Tạo
dòng thuần bằng phương pháp truyền thống (tự phối cưỡng bức), phương pháp cận
phối giữa anh em đồng máu (Fullsib) hoặc cận phối nửa máu (Halfsib), phương

pháp nuôi cấy tế bào sinh dục, phương pháp tạo dòng đơn bội.
2.2.1. Phát triển dòng thuần bằng phương pháp truyền thống (tự phối cưỡng bức)
Dòng thuần được tạo ra bằng phương pháp tự phối cưỡng bức. Darwin
(1856) là người đầu tiên đã nghiên cứu về sự tự thụ phấn ở cây ngô. Trong quá trình
nghiên cứu, ông nhận thấy rằng sự tự phối sẽ làm giảm sức sống của cây. Sau đó,
Georgeo Harroson Shull (1905) đã tiến hành nghiên cứu độc lập hơn về sự tự thụ ở
cây ngô. Ông là người đầu tiên tạo ra dòng thuần bằng tự phối. Tiếp đó, các nghiên
cứu của Shull (1908), Shull (1909) đã cho biết khi tiến hành quá trình tự phối ở ngô
để tạo dòng thuần thì xảy ra hiện tượng suy giảm sức sống và năng suất, ngay cả ở
thế hệ tự phối thứ ba năng suất trung bình đã giảm đi hai lần. Quá trình tự phối liên
tục quần thể sẽ bị phân ly thành nhiều dòng với các kiểu gen và kiểu hình khác
nhau. Tuy nhiên, khi các cây tự phối đạt đến trạng thái đồng hợp tử nhất định thì sự
suy giảm có xu hướng dừng lại không phân ly nữa (Nguyễn Văn Hiển, 2000) và sự
suy giảm này sẽ được phục hồi hoàn toàn khi lai hai dòng thuần với nhau.
Trung tâm cải lương giống ngô và lúa mì quốc tế (1966) thành lập tại Mehico
đã tạo ra một khối lượng lớn về giống nguồn gen, các giống và các dòng đã thí
nghiệm có đặc tính nông sinh học quý để cung cấp cho mạng lưới tạo ra dòng giống
mới của cây ngô lan rộng khắp nơi trên thế giới. Năm 1985, CIMMYT đã đưa ra
được 74 dòng nhiệt đới (CML1 – CML74) và 56 dòng bán nhiệt đới (CML75 –
CML139). Năm 2001, CIMMYT đã công bố một số dòng như: CML476 – CML487
có thời gian sinh trưởng trung bình và chậm thích ứng với điều kiện nhiệt đới hay
bán nhiệt đới. Năm 2005, CIMMYT giới thiệu thêm 14 dòng ngô mới chọn tạo
(CML498 – CML511) có nhiều đặc điểm nông sinh học quý phục vụ cho công tác
chọn tạo giống ngô lai phù hợp với mục đích kinh tế, thị hiếu của người tiêu dùng
và điều kiện sinh thái môi trường cũng như khả năng chống chịu tốt.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 7

Ở Việt Nam, việc nghiên cứu chọn tạo dòng thuần được tiến hành từ những
năm 60 của thế kỷ 20 và cho tới nay các nhà nghiên đã tạo ra được nhiều dòng ngô
ưu tú từ nguồn giống khởi đầu phong phú.
Như vậy, việc tạo dòng thuần bằng phương pháp truyền thống có ưu điểm
lớn là tạo ra được các dòng thuần có khả năng kết hợp cao, xác suất tạo được các
dòng ưu tú cao. Tuy nhiên, tạo dòng thuần bằng tự phối cưỡng bức dẫn tới hiện
tượng suy giảm sức sống nhanh, khả năng chống chịu kém, năng suất giảm mạnh
của các dòng thuần ở các đời sau.
Ngô là cây giao phấn nên cá thể là dị hợp tử và quần thể là dị gen do vậy,
nếu tiến hành chọn lọc cá thể thông qua kiểu hình từ một nguồn giống nào đó, ta
không thể tìm được kiểu gen mong muốn. Để tạo cho giống phân ly giúp quá trình
chọn lọc được dễ dàng và chính xác, cần phải tiến hành đồng huyết hóa mà tự thụ
phấn là dạng đồng huyết hóa mạnh nhất (Ngô Hữu Tình, 2009).
2.2.2. Phát triển dòng thuần bằng phương pháp cận phối giữa anh em đồng máu
(Fullsib) hoặc cận phối nửa máu (Halfsib)
Để tránh giảm sức sống nhanh chóng của các dòng thuần ở các đời sau và
trong trường hợp do hoa đực, hoa cái không nở cùng một thời gian hoặc do sự bất
hợp mà người ta phải sử dụng phương pháp cận phối giữa anh em đồng máu hoặc
cận phối nửa máu. Điểm khác biệt của phương pháp này so với phương pháp truyền
thống đó là thay vì thụ phấn cưỡng bức bằng phấn hoa của chính nó thì người ta thụ
phấn giữa các cây cùng mẹ có quan hệ chị – em. Đây chính là phương pháp tạo
dòng bố mẹ Fullsib (đồng máu), Halfsib (nửa máu) hoặc Sib hỗn dòng (Nguyễn
Văn Hiển, 2000).
Stringfield (1974) đã đưa ra phương pháp tự phối dồng huyết (Fullsib) thay
cho tự thụ để giải quyết một số trường hợp, đặc biệt việc rút dòng bằng tự phối gặp
khó khăn.
Hallaver, A. R. (1973) cho rằng, phương pháp Fullsib có hiệu quả trong sự
phát triển lai đơn cho năng suất cao. Khi so sánh các cặp lai đơn các dòng tự phối
đời cao (SC – A) và các dòng Fullsib đời cao (SC – B) cũng như lai đỉnh kiểu DTC
– A và kiểm DTC – B thấy rằng phần lớn các cặp lai năng suất cao là các nhóm SC

– B và DTC – B. Từ đó, tác giả đi đến kết luận: Sử dụng các dòng Fullsib như các

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 8


dạng bố mẹ trong lai đơn và lai đỉnh là rất hiệu quả vì nó làm giảm chi phí cho quá
trình tự phối và nâng cao mức dị hợp tử các giống lai.
Các nhà nghiên cứu ngô của CIMMYT sử dụng phương pháp Fullsib để tạo
ra các dòng ngô thuần có năng suất và chất lượng protein cao từ các nguồn giống
của CIMMYT có gen Opaque giàu lizin. Có thể do các giống khởi đầu có chứa gen
Opaque yếu, sức sống kém, khả năng chọn lọc bằng con đường tự phối cưỡng bức
thấp nên các nhà nghiên cứu đã sử dụng cách tạo dòng thuần bằng Fullsib và đạt
được kết quả khả quan.
Shivaji Pandey và Gardner, C.O. (1992) đã đưa ra phương pháp chọn lọc cải
tiến quần thể giống và các giống ngô lai nhiệt đới. Theo các tác giả, chọn lọc và
đánh giá các gia đình Fullsib liên quan đến thử nghiệm con cái của lai các cặp cây
trong quần thể. Đánh giá và giao phối được Moll và Robinson mô tả năm 1966. Một
tổ hợp cân bằng của các tổ hợp lai (mỗi cặp đại diện cho cặp bố mẹ chọn để tạo
Fullsib) cung cấp hạt cho chu kỳ chọn lọc tiếp theo, các gia đình Fullsib được chọn
lai thuận nghịch với nhau để tạo ra các gia đình Fullsib mới. Thời gian của một chu
kỳ là 3 vụ, hệ thống này đã được sử dụng ở chương trình cải tiến ngô của CIMMYT
cũng như nhiều nơi trên thế giới.
Ngô Hữu Tình và Nguyễn Thế Hùng (1995) đã sử dụng phương pháp Fullsib
để tạo dòng và đã thành công tạo ra một số dòng từ nguồn nguyên liệu là quần thể
chọn lọc 2649.
Halfsib là gia đình của các cá thể có cùng mẹ nhưng khác cha. Ưu thế của
phương pháp Halfsib là không dùng đến bao cờ và bao bắp mà chỉ cần rút cờ dòng
mẹ. Theo các nhà chọn giống ở CIMMYT thì cứ 5 đời Halfsib mức độ đồng nhất

bằng một đời tự phối. Phương pháp chọn dòng Fullsib là kiểm soát tốt hơn các hiệu
ứng cho ưu thế lai nên có hiệu lực cao hơn so với chọn dòng Halfsib. Chọn dòng
Halfsib làm tăng khả năng phối hợp chung của các dòng, chọn dòng Fullsib làm
tăng khả năng phối hợp riêng của các dòng.
Nhìn chung, tạo dòng thuần bằng phương pháp Fullsib hoặc Halfsib có ưu
điểm hơn phương pháp truyền thống là: Khả năng tạo ra dòng dễ hơn, dòng có sức
sống và năng suất tốt, có thể chọn được với các nguồn giống khởi đầu có đặc điểm
quý. Tuy nhiên, phương pháp Fullsib hoặc Halfsib có cường độ tự phối kém, quá
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 9


trình đạt đến độ đồng hợp chậm hơn và có hệ số biến dị lớn hơn. Để tạo ra được
những dòng thuần có khả năng kết hợp cao thì phương pháp tự phối có ưu thế hơn
về thời gian so với phương pháp cận phối (Good, R.L and Hallauer, A.R., 1977).
Mặt khác tự phối đạt được độ đồng hợp tử nhanh hơn các phương pháp Sib
nên nó là phương pháp được ưa chuộng hơn (Hallaur, A.R., 1990).
2.2.3. Phát triển dòng thuần bằng công nghệ sinh học: Nuôi cấy bao phấn, hạt
phấn chưa tách rời và noãn chưa thụ tinh
Việc phát triển các dòng thuần có tiềm năng sử dụng làm bố mẹ cho các
giống lai có năng suất cao, ổn định và thích nghi với các vùng sinh thái khác nhau là
một trong ba bước quan trọng trong công tác chọn tạo giống ngô lai. Theo phương
pháp truyền thống, việc sản xuất các dòng như vậy thường đòi hỏi 8 – 10 thế hệ tự
thụ phấn để thu được mức đồng hợp tử mong muốn. Trong khi đó, phương pháp
nuôi cấy mô như nuôi cấy bao phấn, hạt phấn tách rời, noãn chưa thụ tinh là phương
tiện giúp các nhà chọn giống có thể tạo được đồng hợp tử chỉ sau một thế hệ.
Phương pháp này cho phép tạo ra các dòng một cách nhanh chóng chỉ mất
một đến hai năm, tiết kiệm được ¾ thời gian so với phương pháp truyền thống. Sự
thành công của kỹ thuật nuôi cấy mô phụ thuộc vào khả năng tạo ra các cá thể đơn

bội và đơn bội kép, các cá thể đơn bội và đơn bội kép lại phụ thuộc vào khả năng
sinh sản đơn tính của các nguồn giống nghiên cứu. Cây ngô, sinh sản đơn tính xuất
hiện trong tự nhiên với tần suất khoảng 1/1.000.000, trong đó sự sinh sản đơn tính
đực khoảng 1/80.000. Do tần suất xuất hiện thấp đã gây khó khăn cho sự nhận dạng
các cơ thể đơn bội trong tự nhiên. Để khắc phục các nhà khoa học đã sử dụng
phương pháp đánh dấu các thể lưỡng bội thông thường.
Trên thế giới, phương pháp tạo dòng đơn bội kép bằng nuôi cấy mô đã
được nghiên cứu từ những năm cuối thế kỷ 20 (Bùi Mạnh Cường và cs, 1996, 1998;
Lê Huy Hàm và cs, 2003, 2005). Ở Việt Nam, việc tạo dòng thuần bằng nuôi cấy
mô đã được được Viện Di truyền Nông nghiệp Việt Nam nghiên cứu từ năm 1995.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, nuôi cấy bao phấn là phương pháp có nhiều triển
vọng, tạo được các dòng đơn bội kép đáp ứng tiêu chuẩn dòng có thể tham gia vào
chương trình chọn tạo giống ngô lai. Phát triển dòng bằng phương pháp nuôi cấy

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 10


bao phấn đã nuôi cấy được 277 nguồn giống, xác định được 66 nguồn có phản ứng
cấu trúc phôi từ 1 – 20%. Tỉ lệ hình thành cấu trúc phôi là 4,4%. Đã xác định được
dòng có khả năng tạo phôi và cây tái sinh cao là dòng C15, C40, C164 và C172. Lai
thử 24 nguồn giống xác định được 9 tổ hợp lai có khả năng tạo cấu trúc phôi cao
(7,8%) và 4 tổ hợp lai có tỉ lệ tái sinh cây cao. Tính đến nay đã tạo được 144 dòng
thuần từ nuôi cấy bao phấn. Có nhiều dòng đã tham gia vào lai thử tạo tổ hợp lai.
Như vậy, phương pháp nuôi cấy bao phấn cho kết quả khá ổn định và có
hiệu quả ở một số giống. Tuy nhiên, phương pháp này còn tồn tại một số hạn chế
như tính phụ thuộc vào giống: Chỉ một số giống có khả năng tái sinh trong nuôi
cấy bao phấn, tần số tái sinh cây và tự lưỡng bội thấp. Sự thành công của một số
phương pháp nuôi cấy phụ thuộc vào phản ứng cấu trúc phôi và khả năng tái sinh

cây của các genotype (Henry et all., 1994; Foronghi – Whehr, 1982, Becker and
Quing, 1984), phụ thuộc vào môi trường nuôi cấy (Miao, 1981; Nitsch, 1982; …),
các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo phôi và tái sinh cây (Nitsch, 1982; Dieu
and Becker, 1986; …).
2.2.4. Phát triển dòng thuần bằng phương pháp kích tạo đơn bội
Phương pháp phát triển dòng thuần truyền thống bằng thụ phấn cưỡng bức
của chính cây đó (tự phối) qua 8 – 10 thế hệ sẽ thu được dòng thuần. Tuy nhiên,
không thể tạo đồng hợp tử hoàn toàn. Tỉ lệ đồng hợp tăng qua các thế hệ tự thụ
phấn. Phát triển dòng thuần bằng tạo đơn bội và lưỡng bội kép nhanh hơn sau thế hệ
thứ hai (Vũ Văn Liết và cs, 2013).
Dòng đơn bội là thực vật có bộ nhiễm sắc thể (n), một giao tử đực là hạt
phấn hoặc giao tử cái là tế bào trứng đều có số NST (n). Còn đơn bội kép có bộ
nhiễm sắc thể (2n) giống hệt nhau do được nhân lên từ một nhiễn sắc thể đơn bội,
dòng đơn bội có thể được hình thành tế bào trứng hoặc hạt phấn.
Han Xueli et al. (2006) đã nghiên cứu xác định được phương pháp nhận biết
ngô đơn bội từ giống tham gia kích tạo đơn bội. Kết quả của tác giả cho thấy rằng,
phương pháp nhận biết dựa trên kiểu hình như chỉ thị về hạt, màu tía của thân cây
và chiều cao cây có thể nhận biết đơn bội. Chiều cao cây và trạng thái cây là

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 11


phương pháp nhận biết cây đơn bội cực kỳ chính xác. Cả hai đặc điểm chỉ thị về hạt
và màu tía của thân có thể loại bỏ một số con lai lưỡng bội thông qua chọn lọc.
Rober et al. (2005) đã cho biết có hai cơ chế dẫn đến đơn bội mẹ được giả
định như sau: (1) một trong hai tế bào tinh tử do cây kích tạo đơn bội tạo ra có
khiếm khuyết nhưng vẫn tiếp xúc với tế bào trứng. Trong thời gian phân chia tế bào,
NST thứ nhất của cây kích tạo suy thoái và bị loại trừ khỏi các tế bào gốc, tế bào

tinh tử thứ hai vẫn tiếp xúc với phôi tâm và đã tạo ra nội nhũ tâm bội. (2) một trong
hai tinh tử không thể tiếp xúc với tế bào trứng nhưng có thể kích tạo phôi đơn bội
và tế bào tinh tử thứ hai vẫn kết hợp với phôi tâm tạo nội nhũ tam bội. Schipprack,
W. (2007) đã đưa ra phương pháp kích tạo và nhận biết hạt đơn bội bằng mắt
thường như sau: Ông tiến hành hỗn phấn của dòng đơn bội làm bố và thụ cho các dòng
mẹ thu được hạt F1. Từ các bắp ngô F1 sẽ cho ba loại kiểu hình: Một là kiểu hình hạt
hoàn toàn giống bố hoặc giống mẹ, hai là phôi có màu giống bố và nội nhũ giống
mẹ, ba là nội nhũ giống bố và phôi không màu. Trong ba trường hợp này ông cho
biết, tỉ lệ của loại hạt thứ ba là tỉ lệ hạt đơn bội được tạo ra. Đây là đặc điểm cơ bản
để nhận biết hạt đơn bội một cách dễ dàng nhất.
Ming – Tang Chang and Edward H. Coe, Jr. (2009) đã cho biết, công nghệ tạo
thể đơn bội kép, cố định dòng thuần từ một bố hoặc mẹ cho phấn. Phạm vi nhân giống
của dòng đơn bội kép dựa trên 250 loài ngô và khoảng trên 300 giống có nguồn gốc từ
thể đơn bội kép đã được chọn tạo thành công ở 12 loài cây trồng trên thế giới (Forster
và Thomas, 2005). Đối với cây ngô, sử dụng phương pháp chọn lọc và tạo đơn bội kép
là một tiến bộ và đã được sử dụng rộng rãi. Cây đơn bội biểu hiện sức sống tốt trong
môi trường tự nhiên như con cái đơn bội kép dưới môi trường bất thuận. Khi lưỡng bội
và mang lại sự cân bằng nguồn gen bình thường, dòng DH có thể chọn lọc các đặc
điểm nông sinh học và những thử nghiệm để ước tính tiềm năng năng suất và sự ổn
định sản lượng dưới những điều kiện môi trường khác nhau.
Rotarenco V et al. (2010) đã đưa ra kích tạo đơn bội mới ở ngô: Trên cơ sở
cây kích tạo đơn bội đầu tiên ở ngô, stock 6 (Coe, 1959), một số dòng kích tạo mới
đã được tạo nên (Tymov et al, Lasharmes et al., 1988; Sarkar et al., 2005). Cây kích

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 12


tạo có gen trội antoxian cho phép thể đơn bội xác định ở các giai đoạn khác nhau

(hạt khô, những cây con, những cây trưởng thành) và tỉ lệ kích tạo đơn bội của
chúng đã tăng đáng kể trong việc so sánh với cây kích tạo ban đầu (Stock 6). Tuy
nhiên, một vài điều bất lợi chủ yếu của sự kích tạo đơn bội hiện nay đang được chú
ý tới là do cây trồng có kích thước nhỏ. Để khắc phục điều đó, những giống lai đơn
sẽ được áp dụng lai với cây kích tạo là thường được áp dụng. Tuy nhiên, những khó
khăn sau đây có thể xuất hiện trong quá trình kích tạo giống lai: (i) giảm tần số xuất
hiện của sự kích tạo đơn bội và (ii) thay đổi sự biểu hiện của gen marker. Nguồn
gen Rl – nj (vảy nhỏ, có màu tím và đỉnh có màu tím ở hạt alơron) là sử dụng rộng
rãi của thể đơn bội trong những hạt khô. Tuy nhiên, sự biểu hiện của gen này có sự
ảnh hưởng mạnh mẽ của dòng mẹ: Thỉnh thoảng việc soi thể đơn bội có thể rất phức
tạp hoặc có thể không làm được.
Mục đích trong công việc của nhà nghiên cứu là chọn tạo ra dòng kích tạo
mới có khả năng: (i) cải thiện được đặc điểm nổi bật của cây, (ii) biểu hiện tốt của
nguồn gen khác sử dụng marker và (iii) tỉ lệ kích tạo dòng đơn bội cao.
Hai dòng kích tạo đã được chọn lọc như là nguồn giống khởi đầu – MHI
(Chalyk, 1999), chúng có nhiều đặc điểm thuận lợi với tần suất kích tạo đơn bội cao, và
stock 6 là nguồn gốc của nguồn gen marker B1 và P11 cho phép thể đơn bội được xác
định bởi sự thiếu của màu sắc anixian trong cây con. Trong các thế hệ F2 – F5, đã được
quan tâm lựa chọn đặc tính mong muốn, cũng như tính kháng của cây. Chỉ có những cây
đó mới có tỉ lệ đơn bội hơn 10% đã được chọn trong mỗi thế hệ. Trong 92 dòng (F5), 9
dòng kích tạo mới đã được lựa chọn theo kiểu hình và đặc điểm khác, chúng được chia
thành 4 nhóm và đặt tên là PHI. Việc đánh giá thường xuyên này, dòng kích tạo đơn bội
cho phép sử dụng cặp bố mẹ (A464 và A619), con lai của chúng (A464/A619) đã cho
thấy rằng cây đơn bội mẹ bởi sự biểu hiện của gen R1- nj có độ chính xác rất cao. Từ 510 cây của dòng mẹ đã được lai với mỗi cây kích tạo. Có khoảng 1000 hạt lai được tạo
ra, trong đó khoảng 400 hạt dòng mẹ là do kết quả kích tạo.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 13