Nghiên Cứu Khả Năng Sinh Trưởng, Phát Triển Của Một Số Tổ Hợp Và Giống Ngô Lai Trong Điều Kiện Vụ Xuân Tại Thái Nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

BÙI ĐÌNH TRÁNG

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN
CỦA MỘT SỐ TỔ HỢP VÀ GIỐNG NGÔ LAI TRONG
ĐIỀU KIỆN VỤ XUÂN TẠI THÁI NGUYÊN
CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC CÂY TRỒNG
MÃ SỐ: 60.62.02.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học: TS. Lê Sỹ Lợi

Thái Nguyên, 2013


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan kết quả nghiên cứu và những số liệu trình bầy
trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa hề sử dụng để bảo
vệ một học vị nào.
Mọi sự giúp đỡ cho việc hoàn thành luận văn này đều đã được cảm
ơn. Các thông tin, tài liệu trích dẫn trình bày trong luận văn này đều đã
được ghi rõ nguồn gốc.

Thái Nguyên, ngày 28 tháng 9 năm 2013
Tác giả

Bùi Đình Tráng


ii

LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian học tập và thực hiện đề tài này, tôi đã nhận được sự
quan tâm giúp đỡ của cơ sở đào tạo và nơi thực hiện đề tài nghiên cứu, của
các thầy cô giáo, bạn bè đồng nghiệp và gia đình. Nhân dịp này Tôi xin
được gửi lời cảm ơn chân thành tới TS. Lê Sỹ Lợi - Giảng viên khoa Nông
Học - Trường đại học Nông Lâm Thái Nguyên, giảng viên hướng dẫn đã
tận tình giúp đỡ, chỉ bảo cho tôi trong quá trình làm thí nghiệm và hoàn
thành luận văn này.
Xin được cám ơn bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đã tạo điều kiện,
chia sẻ công việc và động viên tôi hoàn thành khoá học.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Tác giả

Bùi Đình Tráng


iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC
CÁC DANH CÁC CỤM, TỪ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

MỞ ĐẦU ...................................................................................................... 1
1. Đặt vấn đề.................................................................................................. 1
2. Mục đích, yêu cầu của đề tài ..................................................................... 3
2.1. Mục đích ................................................................................................. 3
2.2. Yêu cầu ................................................................................................... 3
3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài ..................................... 4
3.1. Ý nghĩa khoa học ................................................................................... 4
3.2. Ý nghĩa thực tiễn .................................................................................... 4
Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................ 5
1.1. Cơ sở khoa học của đề tài ...................................................................... 5
1.2. Tình hình nghiên cứu về giống ngô trên Thế giới và Việt Nam ............ 6
1.2.1. Các loại giống ngô .............................................................................. 6
1.2.2. Tình hình nghiên cứu, chọn tạo giống ngô trên thế giới ..................... 9
1.2.3. Tình hình nghiên cứu, chọn tạo giống ngô tại Việt Nam.................. 16
1.3. Tình hình sản xuất ngô trên Thế giới và ở Việt Nam .......................... 20
1.3.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới ................................................. 20
1.3.2. Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam .................................................. 24
1.3.3. Tình hình sản xuất ngô ở tỉnh Thái Nguyên ..................................... 27
1.4. Định hướng nghiên cứu phát triển sản xuất ngô ở Việt Nam .............. 29


iv
1.4.1. Các cơ quan nghiên cứu và sản xuất giống ngô ở Việt Nam ............ 29
1.4.2. Hạn chế trong nghiên cứu ngô ở Việt Nam ...................................... 30
1.4.3. Thách thức trong nghiên cứu, chọn tạo giống ngô ở Việt Nam ....... 31
1.4.4. Cơ hội đối với ngành sản xuất ngô Việt Nam................................... 32
1.4.6. Định hướng nghiên cứu phát triển ngô trong thời gian tới ............... 32
1.5.7. Giải pháp phát triển nghiên cứu và sản xuất ngô ở Việt Nam .......... 33
Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU ............................................................................................ 35

2.1. Đối tượng nghiên cứu........................................................................... 35
2.2. Địa điểm và thời gian tiến hành nghiên cứu ........................................ 35
2.3. Nội dung và phương pháp nghiên cứu ................................................. 35
2.3.1. Nội dung nghiên cứu ......................................................................... 35
2.3.2. Phương pháp nghiên cứu................................................................... 36
2.4. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SỐ LIỆU ........................................... 42
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 43
3.1. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN CỦA
CÁC GIỐNG NGÔ THÍ NGHIỆM ............................................ 43
3.1.1. Thời gian sinh trưởng và các giai đoạn phát dục của các dòng, giống
ngô lai thí nghiệm vụ Xuân 2012 – 2013 tại Thái Nguyên ........ 43
3.1.1.1. Giai đoạn từ gieo đến trỗ cờ, tung phấn, phun râu......................... 44
3.1.1.2. Giai đoạn từ gieo đến chín sinh lý (Thời gian sinh trưởng)........... 46
3.1.2. Tốc độ tăng trưởng chiều cao cây của các tổ hợp, giống ngô thí
nghiệm ........................................................................................ 47
3.1.3. Tốc độ ra lá của các tổ hợp và giống ngô thí nghiệm ....................... 51
3.1.4. Đặc điểm hình thái, sinh lý của các tổ hợp và giống ngô lai thí nghiệm..... 55
3.1.4.1. Chiều cao cây ................................................................................. 57
3.1.4.2. Chiều cao đóng bắp ........................................................................ 57


v
3.1.4.3. Số lá ................................................................................................ 58
3.1.4.4. Chỉ số diện tích lá (LAI) ................................................................ 60
3.1.5. Tình hình sâu bệnh hại và khả năng chống đổ của các tổ hợp và
giống ngô lai thí nghiệm ............................................................. 61
3.1.5.1. Tình hình sâu bệnh hại ................................................................... 62
3.1.5.2. Khả năng chống đổ của các tổ hợp và giống ngô lai thí nghiệm ... 66
3.1.6. Đánh giá trạng thái cây, trạng thái bắp và độ bao bắp của các tổ hợp
và giống ngô lai thí nghiệm......................................................... 67

3.1.7. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp và giống ngô lai
thí nghiệm ..................................................................................... 69
3.1.7.1. Số bắp trên cây .............................................................................. 71
3.1.7.2. Chiều dài bắp.................................................................................. 72
3.1.7.4. Số hàng hạt trên bắp ....................................................................... 73
3.1.7.5. Số hạt trên hàng .............................................................................. 73
3.1.7.6. Khối lượng 1000 hạt ...................................................................... 74
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ....................................................................... 79
1. Kết luận ................................................................................................... 79
2. Đề nghị .................................................................................................... 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................ 80


vi

DANH MỤC CÁC CỤM, TỪ VIẾT TẮT

CIMMYT

: Trung tâm cải tạo giống ngô và lúa mì
quốc tế

OPV

: Giống ngô thụ phấn tự do

QPM

: Giống ngô có hàm lượng protein cao

Bt

: Cây ngô biến đổi gen

FAO

: Tổ chức nông lương thế giới

Đ/C

: Đối chứng

CC

: Chiều cao cây

CB

: Chiều cao đóng bắp

NSTT

: Năng suất thực thu

NSLT

: Năng suất lý thuyết


vii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Tình hình sản xuất ngô thế giới giai đoạn 2001-2012................. 21
Bảng 1.2: Tình hình sản xuất ngô của một số nước trên thế giới
năm 2012 ................................................................................ 22
Bảng 1.3: Dự báo nhu cầu ngô thế giới đến năm 2020................................ 24
Bảng 1.4: Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam giai đoạn 2001-2012 ............ 25
Bảng 1.5: Diện tích, năng suất và sản lượng ngô ở các vùng ngô chính
của Việt Nam năm 2010 ........................................................... 26
Bảng 1.6: Tình hình sản xuất ngô tại Thái Nguyên năm 2001 - 2011 ......... 28
Bảng 3.1: Các giai đoạn sinh trưởng và phát triển của các tổ hợp và giống
ngô thí nghiệm vụ Xuân 2012 – 2013 tại Thái nguyên ............ 44
Bảng 3.2: Tốc độ tăng trưởng chiều cao cây của các các tổ hợp và giống
ngô lai thí nghiệm vụ Xuân năm 2012 ................................... 48
Bảng 3.3: Tốc độ ra lá của các tổ hợp và giống ngô thí nghiệm vụ Xuân
2012 - 2013 tại Thái Nguyên ................................................. 52
Bảng 3.4: Đặc điểm hình thái của các tổ hợp và giống ngô lai thí
nghiệm vụ Xuân 2012 – 2013 tại Thái Nguyên ..................... 55
Bảng 3.5: Số lá và chỉ số diện tích lá của các tổ hợp và giống ngô lai thí
nghiệm vụ Xuân 2012 – 2013 tại Thái Nguyên ..................... 59
Bảng 3.6: Mức độ nhiễm sâu bệnh hại của các tổ hợp và giống ngô lai
thí nghiệm vụ Xuân 2012 – 2013 tại Thái Nguyên ............... 63
Bảng 3.7: Khả năng chống đổ của các tổ hợp và giống ngô lai
thí nghiệm vụ Xuân 2012 – 2013 tại Thái Nguyên ................. 66
Bảng 3.8: Trạng thái cây, trạng thái bắp, độ bao bắp của các tổ hợp và
giống thí nghiệm vụ Xuân 2012 – 2013 tại Thái Nguyên ..... 68
Bảng 3.9: Các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp và giống ngô
lai vụ Xuân 2012 tại Thái Nguyên ......................................... 70
Bảng 3.10: Các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp và giống ngô
lai vụ Xuân 2013 tại Thái Nguyên ......................................... 71

Bảng 3.11: Năng suất lý thuyết và năng suất thực thu của các tổ hợp và giống ngô
lai thí nghiệm vụ Xuân 2012 – 2013 tại Thái Nguyên ...................... 75


viii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 3.1: Biểu đồ chiều cao cây của các tổ hợp, giống ngô lai thí
nghiệm vụ Xuân 2012 – 2013 tại Thái Nguyên ............................. 56
Hình 3.2: Biểu đồ chiều cao đóng bắp của các tổ hợp, giống ngô lai thí
nghiệm vụ Xuân 2012 – 2013 tại Thái Nguyên ............................. 56
Hình 3.3: Biểu đồ năng suất lí thuyết của các tổ hợp và giống ngô lai thí
nghiệm vụ Xuân 2012 – 2013 tại Thái Nguyên ............................. 76
Hình 3.4: Biểu đồ năng suất thực thu của các tổ hợp và giống ngô lai thí
nghiệm vụ Xuân 2012 – 2013 tại Thái Nguyên ............................. 76
Hình 3.5: Đồ thị tương quan giữa chiều dài bắp và năng suất thực thu ....... 78

Hình 3.6: Đồ thị tương quan giữa khối lượng 1000 hạt và
năng suất thực thu .............................................................................. 78


1

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề

Cây ngô (Zea mays L.) là một trong ba cây quan trọng cung cấp
lương thực cho loài người, đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế nông
nghiệp của nhiều nước trên thế giới. Ngô là nguồn thức ăn cho gia súc, làm
thực phẩm, cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp, làm hàng hóa xuất

khẩu. Trên thế giới sản lượng làm lương thực chiếm 17%, trong đó ở các
nước đang phát triển là 30%, các nước phát triển là 4%. Ngô được sử dụng
để nuôi sống 1/3 dân số toàn cầu, trong đó các nước ở Trung Mỹ, Nam Mỹ
và Châu Phi sử dụng ngô làm lương thực chính. Do có tính đa dạng sinh
học và khả năng thích nghi cao, hiệu suất quang hợp lớn và có tiềm năng
năng suất cao nên ngô là cây trồng được trồng phổ biến ở nhiều quốc gia
trên thế giới.
Ngoài chức năng làm lương thực cho người và thức ăn cho chăn
nuôi thì ngô còn là nguồn nguyên liệu cho các ngành công nghiệp đặc biệt
là công nghiệp chế biến. Một số nước phát triển trên thế giới còn dùng
ngô để điều chế nhiên liệu sinh học (ethanol) thay thế một phần nguồn
năng lượng đang cạn kiệt trong lòng đất. Từ ngô người ta sản xuất ra được
670 mặt hàng khác nhau của các ngành lương thực thực phẩm, công
nghiệp dược và công nghiệp nhẹ. Do ngô có giá trị dinh dưỡng cao (hàm
lượng protein 10%) nên trong ngành chế biến hiện nay người ta đã dùng
ngô để sản xuất bánh kẹo. Mặt khác ngô còn được dùng làm thực phẩm
(ngô bao tử). Nghề trồng ngô rau đang ngày càng phát triển ở nhiều nước
như: Thái Lan, Đài Loan…
Do có vai trò quan trọng trong nền kinh tế nên sản xuất ngô trên thế
giới phát triển cả về diện tích, năng suất và sản lượng. Năm 2012, diện tích


2
ngô là 176,99 triệu ha, năng suất 49,44 tạ/ha, sản lượng đạt 875,10 triệu
tấn. So với năm 2010 thì năm 2012 diện tích tăng 10,9%, năng suất giảm
10,5% nhưng tổng sản lượng lại tăng 10,4% (FAOSTAT, 2013)[25].
Sản xuất ngô trên thế giới có sự phát triển vượt bậc vào đầu thế kỷ
XX là nhờ việc ứng dụng các thành quả nghiên cứu trong chọn tạo giống,
đặc biệt các nhà khoa học đã ứng dụng ưu thế lai để lai tạo ra các giống ngô
lai có năng suất cao, khả năng chống chịu tốt, tạo ra bước nhảy vọt về năng

suất và sản lượng, đáp ứng được nhu cầu lương thực ngày càng tăng của
nhân loại toàn cầu.
Ở Việt Nam, ngô được coi là cây trồng chính đem lại năng suất cao
và ổn định. Cây ngô có tính thích ứng cao, sống được trong nhiều vùng
sinh thái, kể cả trong điều kiện đất đai nghèo dinh dưỡng, khí hậu khắc
nghiệt và trình độ canh tác hạn chế, thích hợp với điều kiện canh tác trên
đất dốc và các vùng đất đồi núi của nước ta hiện nay. Theo số liệu thống kê
của FAO (2013)[25], năm 2012 năng suất ngô của Việt Nam chỉ bằng
86,8% năng suất trung bình của thế giới, bằng 72,1 % năng suất trung bình
của Trung Quốc, bằng 55,4% năng suất trung bình của Mỹ. Năng suất và
sản lượng ngô của nước ta vẫn còn thấp như vậy là bởi rất nhiều nguyên
nhân, trong đó có nguyên nhân ngô chủ yếu được trồng trong các vùng có
điều kiện khó khăn.
Các tỉnh miền núi diện tích ngô tương đối lớn chiếm khoảng 38,8%
diện tích ngô cả nước nhưng lại gặp điều kiện bất thuận của nhiều yếu tố
ngoại cảnh như khí hậu, thời tiết khắc nghiệt, hạn hán, rét kéo dài, không
có hệ thống thủy lợi, còn sử dụng nhiều giống cũ, lẫn tạp, thoái hóa…Vì
vậy, để nâng cao hiệu quả sản xuất ngô ở Việt Nam cần thay đổi cơ cấu
giống và tăng cường thâm canh. Giống là yếu tố hàng đầu trong các yếu tố
để tạo nên năng suất và chất lượng của cây trồng. Với những thành tựu


3
trong nghiên cứu chọn tạo giống, các nhà khoa học nước ta đã chọn tạo ra
rất nhiều loại giống ngô có ưu điểm như: năng suất cao, chất lượng tốt,
chống chịu tốt với những điều kiện bất thuận. Tuy nhiên, giống chỉ phát
huy được hết mọi tiềm năng khi được trồng trong điều kiện sinh thái thích
hợp. Vì vậy, trước khi đưa ra sản xuất chúng cần được đánh giá tính thích
nghi và ổn định về năng suất.
Xuất phát từ thực tế trên, chúng tôi đã tiến hành thực hiện nghiên

cứu đề tài: "Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển của một số tổ
hợp và giống ngô lai trong điều kiện vụ Xuân tại Thái Nguyên”.
2. Mục đích, yêu cầu của đề tài
2.1. Mục đích
Xác định được tổ hợp và giống ngô lai có khả năng sinh trưởng
phát triển, có tiềm năng năng suất cao, chống chịu tốt, thích nghi với
điều kiện sinh thái của tỉnh Thái Nguyên từ đó làm cơ sở cho việc khảo
nghiệm giống.
2.2. Yêu cầu
- Theo dõi tình hình sinh trưởng, phát triển của các tổ hợp và giống
ngô lai trong thí nghiệm.
- Nghiên cứu đặc điểm hình thái, sinh lý và khả năng chống
chịu của các tổ hợp và giống ngô thí nghiệm.
- Nghiên cứu về năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các
tổ hợp và giống ngô lai tham gia thí nghiệm.
- So sánh và sơ bộ kết luận về khả năng thích ứng của các tổ hợp và
giống. Chọn được các tổ hợp và giống tốt có triển vọng để đưa ra sản xuất
trên diện rộng của địa phương.


4
3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài
3.1. Ý nghĩa khoa học
- Đối với học tập:
Giúp các học viên củng cố kiến thức, có điều kiện tiếp cận với
phương pháp nghiên cứu khoa học và áp dụng được những kiến thức lý
thuyết đã học vào trong thực tiễn sản xuất.
- Trong nghiên cứu khoa học:
Kết quả nghiên cứu của đề tài cung cấp những thông tin về khả năng
sinh trưởng, phát triển, khả năng chống chịu, đặc biệt cung cấp những

thông tin về các đặc trưng và đặc tính của các tổ hợp, giống ngô tham gia
thí nghiệm trong điều kiện vụ Xuân tại tỉnh Thái Nguyên. Từ đó làm cơ sở
xây dựng cơ cấu giống ngô mới có hiệu quả kinh tế cao hơn.
3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Chọn được tổ hợp hay giống ngô có năng suất cao, khả năng chống
chịu tốt, phù hợp với điều kiện sinh thái của vùng nhằm phát triển sản xuất
ngô của tỉnh Thái Nguyên.


5
Chương 1

TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Cơ sở khoa học của đề tài
Ngày nay sản xuất nông nghiệp đang phát triển với quy mô lớn nhằm
phục vụ nhu cầu ngày càng tăng của thị trường. Để đáp ứng được yêu cầu
đó chúng ta cần các giống mới ưu việt hơn, thay thế dần các giống cũ. Đặc
biệt ở các tỉnh Trung du miền núi với điều kiện tự nhiên khí hậu khắc
nghiệt, điều kiện kinh tế khó khăn, trình độ thâm canh thấp. Vì vậy rất cần
có các giống năng suất cao, khả năng chống chịu tốt, nhằm mang lại hiệu
quả trong canh tác, góp phần nâng cao thu nhập, đem lại hiệu quả kinh tế
cho người sản xuất.
Với những thành tựu nghiên cứu đạt được trong những năm gần đây
của các nhà khoa học trong nước, chúng ta đã tạo ra nhiều giống ngô lai
năng suất cao, chất lượng phù hợp với các vùng sinh thái. Các giống ngô
lai của Việt Nam có khả năng chống chịu với điều kiện ngoại cảnh bất
thuận tốt hơn và giá thành rẻ hơn so với các giống được sản xuất bởi các
công ty nước ngoài. Tuy có khả năng thích nghi rộng nhưng muốn đưa vào
sản xuất ở một vùng nào đó chúng ta đều phải tiến hành khảo nghiệm đánh
giá khả năng sinh trưởng, phát triển và khả năng thích nghi của giống với

điều kiện sinh thái của vùng để tránh rủi ro trong sản xuất.
Với mục đích chọn ra giống ngô lai mới để bổ sung vào cơ cấu giống
của tỉnh Thái Nguyên, chúng tôi đã tiến hành đề tài này.
Việc đánh giá các đặc tính sinh học, tiềm năng năng suất, khả năng
chống chịu...của giống mới sẽ là cơ sở khoa học xác định được giống phù
hợp với điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của tỉnh Thái Nguyên.


6
1.2. Tình hình nghiên cứu về giống ngô trên Thế giới và Việt Nam
1.2.1. Các loại giống ngô
Theo phương pháp chọn tạo giống ngô được chia làm 2 nhóm chính:
Nhóm ngô thụ phấn tự do và nhóm ngô lai (FAO/UNDF/VIE/80/004,
1998) [26].
1.2.1.1. Giống ngô thụ phấn tự do (TPTD - open pollinated variety)
Giống ngô TPTD là một danh từ chung để chỉ các loại giống mà
trong quá trình sản xuất hạt giống con người không cần can thiệp vào quá
trình thụ phấn, chúng được tự do thụ phấn (thụ phấn mở), đây là những
khái niệm tương đối nhằm phân biệt với giống ngô lai.
Các giống TPTD có đặc điểm sử dụng hiệu ứng gen cộng trong chọn
tạo giống, có nền di truyền và khả năng thích ứng rộng, cho năng suất khá.
Độ đồng đều chấp nhận, dễ sản xuất và thay giống, giống sử dụng 2 đến 3
đời, giá giống rẻ. Giống ngô TPTD bao gồm giống ngô địa phương (Local
Variety), giống ngô tổng hợp (Improvel Variety) và giống ngô hỗn hợp
(Ngô Hữu Tình và cs 1997) [11].
* Giống ngô địa phương (Local Variety)
Giống ngô địa phương là những giống tồn tại trong thời gian dài ở
địa phương, có những đặc trưng đặc tính khác biệt với các giống khác và di
truyền được cho đời sau.
Giống địa phương có đặc điểm như thích ứng với điều kiện khí hậu,

điều kiện canh tác và tập quán sản xuất địa phương, có chất lượng tốt, dễ
bảo quản nhưng năng suất thấp. Giống ngô địa phương là nguồn vật liệu
khởi đầu quan trọng để lai với nguồn nhập nội nhằm tạo ra các giống lai có
năng suất cao và khả năng chống chịu tốt (Trần Như Luyện và Luyện Hữu
Chỉ, 1982) [6].


7
* Giống ngô tổng hợp (Synthetie Variety)
Giống tổng hợp là thế hệ tiến triển của lai nhiều dòng bằng thụ phần
tự do.
Một số nhà chọn tạo giống còn cho rằng ngoài dòng thuần, nguồn vật
liệu tạo giống tổng hợp có thể là giống hay quần thể nhưng phải thử khả
năng kết hợp chung. Chỉ những kiểu gen có khả năng kết hợp chung tốt với
tất cả các nguồn vật liệu khác mới được đưa vào giống tổng hợp (Allard,
1960) [21].
Giống tổng hợp ngoài việc sử dụng trực tiếp trong sản xuất còn được
coi là nguồn vật liệu tốt để rút dòng tạo giống ngô lai (Ngô Hữu Tình,
1997) [12].
Giống tổng hợp được sử dụng đầu tiên trong sản xuất do đề xuất của
Hayse và Garber năm 1919. Hai tác giả này cho rằng sản xuất hạt giống
ngô cải tiến bằng cách tái hợp nhiều dòng tự phối có ưu điểm hơn so với lai
đơn, lai kép vì nông dân có thể tự giữ được giống (Ngô Hữu Tình và cs,
1997) [11].
* Giống ngô hỗn hợp (Composite Variety)
Giống hỗn hợp là thế hệ tiến triển của tổ hợp các nguồn vật liệu ưu
tú có nền di truyền khác nhau. Nguồn vật liệu này bao gồm các giống thụ
phấn tự do, giống tổng hợp… được chọn theo một số chỉ tiêu như năng suất
hạt, thời gian sinh trưởng, dạng và màu hạt, tính chống chịu với điều kiện
ngoại cảnh (Ngô Hữu Tình và cs, 1997) [11].

Các kết quả nghiên cứu ở Ấn Độ và Mexico đã chỉ ra rằng phát triển
với các giống hỗn hợp nếu sử dụng phương pháp chọn lọc hợp lý có thể đạt
được năng suất cao ngang tầm với giống ngô lai mà đầu tư ít hơn (Singh,
1980) [33].


8
Giống hỗn hợp có vai trò đáng kể trong nghề trồng ngô ở các nước
đang phát triển (Ngô Hữu Tình và cs, 1997) [11]. Ở nước ta đã có những
giống ngô hỗn hợp nổi tiếng như: VM1, TSB2, MSB49, TSB1...
1.2.1.2. Giống ngô lai (Hybrid maize)
Ngô lai là kết quả của ứng dụng ưu thế lai trong tạo giống. Giống
ngô lai sử dụng hiệu ứng trội và siêu trội trong quá trình chọn tạo giống nên
có nền di truyền hẹp, thích ứng hẹp, năng suất và độ đồng đều cao, hạt
giống chỉ sử dụng được đời F1, giá thành giống đắt (Ngô Hữu Tình và cs,
1997) [11].
Ngô lai được chia thành hai nhóm: Giống lai không quy ước
(Nonconventional hybrid) và giống lai quy ước (Conventional hybrid)
(Viện nghiên cứu ngô, 1996) [21].
* Giống ngô lai không quy ước (Nonconventional hybrid)
Giống ngô lai không quy ước là giống lai trong đó có ít nhất một bố
mẹ không thuần. Thuận lợi chính của loại giống này sử dụng bố không
thuần nên dễ sản xuất hạt giống và giảm giá thành (Ngô Hữu Tình và cs,
1997) [11].
Các giống lai không quy ước có thể là:
+ Giống x giống: Giống lai giữa các giống thường cho năng suất cao
15-18% so với giống thụ phấn tự do có cùng thời gian sinh trưởng.
+ Dòng x Giống (lai đỉnh): Cho năng suất cao hơn 25 - 30 % so với
giống thụ phấn tự do có cùng thời gian sinh trưởng.
+ Lai đơn x giống (lai đỉnh kép): Cho năng suất cao hơn 20 - 30% so

với giống thụ phấn tự do có cùng thời gian sinh trưởng.
+ Gia đình x gia đình
Hiện nay ở các nước đang phát triển, sử dụng chủ yếu là lai đỉnh kép
và lai đỉnh kép cải tiến. Trong tương lai khi các nước này có đủ điều kiện
về kinh tế và kỹ thuật thì vai trò của các giống ngô lai không quy ước sẽ


9
thu hẹp và thay thế dần bằng các giống lai quy ước (Ngô Hữu Tình và cs,
1997) [11].
Ngô lai không quy ước được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam vào giai
đoan 1990 -1995 vì chương trình ngô lai Việt Nam lúc đó mới bắt đầu. Các
giống ngô lai không quy ước Việt Nam là LS5, LS6, LS8….
* Giống ngô lai quy ước (Conventional hybrid)
Là giống ngô tạo ra bằng cách lai các dòng thuần, có thể chia thành
nhiều loại giống lai quy ước căn cứ vào số dòng thuần tạo nên giống. Đây
là phương thức sử dụng hiệu quả nhất của hiện tượng ưu thế lai, lợi dụng
được hiệu ứng trội và hiệu ứng siêu trội khi lai các dòng tự phối đời cao với
nhau. Các giống lai quy ước có thể là lai đơn, lai đơn cải tiến, lai ba, lai ba
cải tiến, lai kép.
+ Lai đơn: Là giống tạo ra giữa 2 dòng thuần (A x B) trong đó A, B
là dòng thuần. Một số giống ngô lai đơn có năng suất cao, phẩm chất tốt
được sử dụng phổ biến trong sản xuất như LVN 10, LVN4, LVN20,
LVN99…..
+ Lai ba: Lai giữa giống lai đơn và một dòng tự phối [(A x B) x C]
trong đó A, B, C là dòng thuần.
+ Lai kép: Lai giữa hai giống lai đơn [(A x B) x (C x D)] trong đó A,
B, C, D là dòng thuần.
Hiện nay nhiều giống ngô lai quy ước được sử dụng rất rộng rãi
trong sản xuất như: LVN10, DK888, LVN98, LVN4, LVN17, C919,

LVN23 (ngô rau), LVN24….
1.2.2. Tình hình nghiên cứu, chọn tạo giống ngô trên thế giới
Đối với các bộ tộc da đỏ Châu Mỹ, ngô là món ăn vật chất và tinh
thần của người dân nơi đây. Cây ngô gắn bó chặt chẽ với cuộc sống của
người bản xứ Châu Mỹ, được suy tôn như bậc thần thánh, được cúng tế


10
trước lúc gieo trồng và sau khi thu hoạch. Thế kỷ 16 và 17 người da trắng
tiếp nhận cây ngô từ người da đỏ nhưng cũng không phát hiện được gì hơn
so với những gì mà người da đỏ làm được.
Tuy nhiên phải đến thế kỷ XVIII, tức sau khi Columbus mang cây
ngô về châu Âu hơn 2 thế kỷ, loài người mới có những phát hiện khoa học
quan trọng về cây ngô. Phát hiện đầu tiên là phát hiện về giới tính của ngô.
Vào năm 1716, Mather đã quan sát thấy sự thụ phấn chéo ở ngô tại
Massachusetts. Trên ruộng ngô vàng được trồng một hàng bằng giống đỏ
và xanh da trời. Ông nhận thấy giống ngô vàng có sự thay đổi về màu hạt
bởi giống đỏ và xanh.
Tám năm sau công bố của Mather, Paul Dadly đã đưa ra nhận xét về
giới tính của cây ngô và ông cho rằng gió đã mang phấn ngô cho quá trình
thụ tinh (Ngô Hữu Tình, 2009) [14].
Năm 1760, nhà bác học người Nga (Koelreuter) đã quan sát và mô tả
hiện tượng ưu thế lai thông qua việc lai giữa các chi Nicotinana tabacum và
N.robusa. Năm 1766, Koelreuter lần đầu tiên miêu tả hiện tượng tăng sức
sống của con lai ở ngô, khi tiến hành lai các cây trồng thuộc chi Nicotiana,
Dianthus, Verbarcum, Mirabilis và Datura với nhau, đây là cơ sở để
Charles Darwin quan sát thấy hiện tượng ưu thế lai ở ngô vào năm 1871.
Ông nhận thấy những cây giao phối phát triển cao hơn các cây tự phối 20%
(dẫn theo Ngô Hữu Tình, 2009) [14].
Vào nửa cuối thế kỷ 19, các phương pháp cải tạo ngô đã mang tính

chất khoa học chứ không trông chờ vào sự may rủi. Công trình cải tạo
giống ngô đã được Beal thực hiện lần đầu tiên vào năm 1877, ông đã thấy
sự khác biệt về năng suất giống lai so với giống bố mẹ, năng suất của con
lai vượt năng suất của bố mẹ từ 25% (dẫn theo Ngô Hữu Tình, 2009)[14].


11
Năm 1877, Charles Darwin sau khi làm thí nghiệm so sánh hai dạng
ngô tự thụ và giao phối đã đi tới kết luận: “Chiều cao cây ở dạng ngô giao
phối cao hơn 19% và chín sớm hơn 9% so với dạng ngô tự phối” (Hallauer
và Miranda, 1986) [28].
Để tạo ra các dòng thuần, Shull (năm 1904) đã áp dụng tự phối
cưỡng bức ở ngô. Các thí nghiệm được tiến hành tiếp tục đến năm 1912,
ông nhận thấy tự phối dẫn đến sự suy giảm kích thước của cây, giảm sức
sống và năng suất. Ông bắt đầu tiến hành lai đơn giữa một số dòng và thấy
rằng năng suất và sức sống ở giống lai tăng lên đáng kể. Năm 1909,
G.H.Shull đã công bố các giống lai đơn (single cross) cho năng suất cao
hơn hẳn so với các giống ngô khác thời gian đó. Năm 1914, chính Shull đã
đưa vào tài liệu khoa học thuật ngữ “Heterosis” để chỉ ưu thế lai của các giống
lai dị hợp tử, những công trình nghiên cứu về ngô lai của Shull đã đánh dấu
sự bắt đầu của chương trình chọn tạo giống ngô (Hallauer, 1988) [29].
Ưu thế lai là hiện tượng tăng sức sống con lai đã được nghiên cứu
bởi nhiều nhà khoa học trên thế giới. Tuy nhiên, để giải thích cơ sở di
truyền của ưu thế lai ngày nay trên thế giới đang tồn tại nhiều thuyết khác
nhau song các thuyết trội (Bruce, 1910; Collins, 1921; Jones, 1917) và
thuyết siêu trội (East, 1912; Hull, 1945) nhận được sự ủng hộ của nhiều
nhà khoa học. Các nhà khoa học đã nhất quán rằng ưu thế lai là hiện tượng
tổ hợp lai có sức sống mạnh hơn bố mẹ, sinh trưởng và phát triển nhanh hơn,
cho năng suất và phẩm chất cao hơn bố mẹ của chúng (Takjan, 1977) [8].
Trong khi cặp lai giữa hai dòng không họ hàng rất khỏe và năng suất

cao thì bản thân các dòng bố mẹ vừa nhỏ bé, yếu, năng suất thấp. Các dòng
như vậy rất khó sản xuất hạt giống. Vì vậy, Jones đã nghiên cứu và phát
triển kỹ thuật mới để ngô lai có thể áp dụng được vào sản xuất. Sau ba năm
(vào năm 1917) ông đã phát minh ra phương pháp lai kép. Đây là một bước


12
ngoặt quan trọng trong công cuộc cải tạo giống ngô, nhờ phát minh này giá
thành hạt giống giảm, việc áp dụng ưu thế lai vào trồng trọt và chăn nuôi
được phát triển nhanh chóng.
Vào những năm 60 của thế kỷ 20 các nhà khoa học nghiên cứu ngô
trên thế giới đã phát triển được nhiều dòng thuần ưu tú, tạo cơ hội cho việc
sử dụng giống lai đơn vào sản xuất thay thế cho lai kép vì lai đơn đồng đều
hơn và cho năng suất cao hơn lai kép. Chỉ trong vòng 10 năm lai kép đã bị
thay thế gần như hoàn toàn bởi lai đơn và lai đơn cải tiến.
Tiến bộ khoa học về ngô lai được phổ biến và mở rộng nhanh chóng
ở Mỹ và các nước tiên tiến khác. Năm 1993, ngô lai ở vùng vành đai ngô ở
Mỹ chỉ chưa đầy 1% nhưng 10 năm sau đã đạt 78%. Đến năm 1965, 100%
diện tích ngô vùng vành đai và 95% diện tích ngô toàn nước Mỹ đã trồng
ngô lai. Chính nhờ thay thế các giống thụ phấn tự do bằng các giống ngô lai
mà năng suất ngô của Mỹ năm 1981 đã đạt 68,8 tạ/ha, tăng 4,6 lần so với
năm 1933.
Kế tục sự nghiệp vẻ vang và sáng tạo của thế hệ cha anh đi trước, các
nhà khoa học Hoa Kỳ đương đại như Sprague, Duvick, Hallauer đã có
nhiều thành tích được cả thế giới ghi nhận. Hallauer đã tạo và chuyển giao
hơn 30 dòng thuần, dòng thuần của Hallauer được sử dụng nhiều nhất trong
các giống lai thương mại ở phía Bắc vùng vành đai ngô Hoa Kỳ, ở vùng ôn
đới Châu Âu và Trung Quốc.
Năm 1966, Trung tâm cải tạo giống ngô và lúa mì quốc tế
(CIMMYT) được thành lập tại Mexico. Từ khi thành lập đến nay,

CIMMYT đã xây dựng, cải thiện và phát triển khối lượng lớn nguồn
nguyên liệu, vốn gen, các giống thí nghiệm, cung cấp cho khoảng hơn 80
nước trên thế giới thông qua mạng lưới khảo nghiệm giống Quốc tế. Các
nguồn nguyên liệu mà chương trình ngô CIMMYT cung cấp cho các nước


13
là cơ sở cho chương trình tạo dòng và giống lai. Trung tâm này đã nghiên
cứu đưa ra giải pháp tạo giống ngô thụ phấn tự do (OPV) làm bước chuyển
tiếp giữa giống địa phương và ngô lai. Dòng thuần là nguyên liệu được sử
dụng trong chọn tạo giống ngô lai cũng được chú trọng. Theo điều tra của
Bauman năm 1981, ở Mỹ các nhà tạo giống đã sử dụng 15% quần thể có
nguồn di truyền rộng, 16% từ quần thể có nền di truyền hẹp, 14% từ quần
thể của các dòng ưu tú, 39% từ tổ hợp lai của các dòng ưu tú và 17% từ
quần thể hồi giao để tạo dòng (Bauman, 1981) [23].
Bên cạnh đó, các nhà chọn tạo giống ngô tại CIMMYT còn nghiên
cứu phát triển các giống ngô hàm lượng protein cao QPM (Quality Protein
Maize). Cách đây hơn 3 thế kỷ, những nghiên cứu về ngô QPM đã được
tiến hành sau khi khám phá ra đột biến gen lặn Opaque 2 và gen trội không
hoàn toàn Floury 2 ở ngô. Những gen này quy định hàm lượng đạm và đặc
biệt là ngày càng cao theo hướng tăng diện tích ở mức độ nhất định đi đôi
với năng suất và tăng hàm lượng, chất lượng đạm. Lúc đầu, nhiều chương
trình quốc gia với sự tài trợ về tài chính to lớn của nhà nước, các tổ chức
quốc tế và tư nhân đã tập trung nghiên cứu giống ngô giàu đạm nội nhũ
mềm (còn gọi là nội nhũ xốp). Chương trình này đã thất bại vì không nâng
cao được tỷ lệ và chất lượng đạm, sâu bệnh nhiều, bắp dễ bị thối, bảo quản
trong kho dễ bị sâu mọt phá hoại, hạt dễ bị mất sức nảy mầm và lâu khô.
Cuộc cách mạng về ngô QPM nội nhũ cứng chính thức mới được bắt đầu
cách đây 20 năm. Các nhà khoa học ở Trung tâm cải tạo giống ngô và lúa
mì quốc tế (CIMMYT) và một số nhà tạo giống trên thế giới đã phải tìm ra

những hướng đi khác. Các nhà khoa học bằng phương pháp tạo giống đặc
biệt đã khắc phục những nhược điểm của các giống ngô QPM nội nhũ mềm
và xác định được gen sử dụng có hiệu quả nhất Opaque 2. Các giống ngô
QPM có ưu điểm đặc biệt là hàm lượng Triptophan (0,11%), Lysine


14
(0,475%), Protein (11%) cao hơn rất nhiều so với ngô thường (tỷ lệ này ở
ngô thường là 0,05; 0,225 và 9,0%). Từ năm 1997, ngô QPM đã được
chuyển giao đến hàng triệu người nông dân và những người tiêu dùng. Ngô
chất lượng Protein cao đem lại hiệu quả lớn khi sử dụng làm thức ăn cho
chăn nuôi và làm lương thực chống suy sinh dưỡng cho người nghèo, góp
phần tích cực vào việc xóa đói giảm nghèo cho các nước đang phát triển.
Có thể nói, ngô lai là một trong những thành tựu khoa học nông
nghiệp cực kỳ quan trọng trong nền kinh tế thế giới, nó đã làm thay đổi
không những bức tranh về ngô của quá khứ mà làm thay đổi cả quan niệm
của các nhà hoạch định chiến lược, các nhà quản lý kinh tế và với từng
người dân. Ngô lai là “một cuộc cách mạng xanh” của nửa thế kỷ 20, tạo ra
bước nhảy vọt về sản lượng lương thực. Sang thế kỷ 21 ngô sẽ là cây lương
thực đầy triển vọng trong chiến lược sản xuất lương thực và thực phẩm.
Nhờ ứng dụng rộng rãi ưu thế lai trong công tác chọn tạo giống,
đồng thời không ngừng cải thiện các biện pháp kỹ thuật canh tác mà ngành
sản xuất ngô trên thế giới có được những thành tựu đáng ghi nhận. Đặc
biệt. Những năm gần đây với sự phát triển của khoa học công nghệ, công
tác chọn tạo giống cây trồng thế kỷ 21 được trợ giúp bởi nhiều kỹ thuật
mới. Một số lượng lớn các phương pháp công nghệ sinh học hiện đại ra
đời, nhanh chóng trở thành công cụ hữu hiệu để cải tạo năng suất cây trồng.
Những kỹ thuật mới này tập trung vào hai lĩnh vực: nuôi cấy mô tế bào và
tái tổ hợp ADN. Hai kỹ thuật trên đã mở ra tiềm năng ứng dụng rộng lớn
trong cải tạo giống cây trồng.

Vấn đề cải tạo giống cây trồng dựa trên kỹ thuật nuôi cấy các bộ
phận cây đã được đề cập đến cách đây 3 thế kỷ. Công trình nghiên cứu nuôi
cấy mô đầu tiên là của Haberlant (1902), ông cho rằng tế bào là một nhân
tố không thể thiếu của cơ thể, nó có thể cung cấp những thông tin về mối


15
tương tác, quan hệ giữa chúng cũng như bổ sung những nhân tố ảnh hưởng
tới sự hình thành cơ thể đa bào, tuy nhiên nghiên cứu của ông chỉ dừng lại
ở cơ sở lý luận. Đến năm 1922, Kotte và các sinh viên của Haberlant ở Đức
đã công bố những thành công trong nuôi cấy mô đỉnh chồi.
Việc lựa chọn các bộ phận của cây và kỹ thuật nuôi cấy mô phụ
thuộc vào đối tượng, mục đích của các nhà nghiên cứu. Việc ứng dụng
công nghệ sinh học hiện đại vào công tác chọn tạo giống ngô của các nhà
khoa học trên thế giới đã được những thành công lớn đó là tạo dòng thuần
bằng phương pháp nuôi cấy bao phấn. Thụ tinh trong ống nghiệm đã thành
công trong việc khôi phục nguồn gen tự nhiên. Hiện nay kỹ thuật nuôi cấy
bao phấn là một trong những hướng nghiên cứu tạo dòng thuần invitro có
nhiều triển vọng.
Với mục đích chống sâu bệnh, tăng năng suất, các nhà nghiên cứu
chọn tạo giống đã thực hiện quá trình chuyển đổi di truyền. Ví dụ như loại
ngô Novartis, mang thêm gen lấy từ vi khuẩn Bacillus thuringiesis có khả
năng sản sinh một độc tố. Độc tố này là một chất sát trùng sinh hóa học, có
tính chất tiêu diệt bướm ống (pyrale) là một loại sâu cánh phấn
(lepidoptere) mà ấu trùng phá hại bắp. Lợi ích loại này là tự nó chống lại
sâu bọ, không cần dùng thuốc hóa học.
Hiện nay, đã có hơn 29 quốc gia trên thế giới với 14 triệu nông hộ
trồng cây biến đổi gen với diện tích 130 triệu ha. Nhờ sử dụng các cây
trồng biến đổi gen thế giới đã cắt giảm khoảng 0,39 triệu tấn thuốc trừ sâu
và giảm khoảng 17,1% các độc hại ra môi trường liên quan đến sử dụng

thuốc bảo vệ thực vật (Graham Brookes, 2011) [27].
Hiện nay công nghệ sinh học hiện đại được áp dụng và công tác chọn
giống ngô nên các giống ngô mới ngày càng được trồng rộng rãi và phổ
biến. Gần 80% diện tích trồng ngô trên thế giới hiện nay được trồng với
giống ngô cải tiến. Trong đó cây ngô biến đổi gen (Bt) có khả năng phát


16
triển rất mạnh trong khu vực phát triển ngô lai. Ngô Bt được đưa vào canh
tác đại trà từ năm 1996, mang lại lợi ích ổn định, đã đóng góp một sản
lượng ngô đáng kể làm lương thực, nhiên liệu sinh học và thức ăn gia súc ở
Mỹ. Đặc biệt ở giai đoạn hiện nay khi diện tích canh tác bị thu hẹp, việc sử
dụng ngô biến đổi gen sẽ góp phần đáp ứng nhu cầu ngô toàn cầu. Graham
Brookes (2011) [27], cho rằng nếu không sử dụng giống ngô biến đổi gen
thì diện tích trồng ngô trên thế giới phải tăng thêm 5,63 triệu ha mới đáp
ứng được nhu cầu của xã hội, đây là bài toán vô cùng khó khăn đối với các
nhà khoa học cũng như các nhà quản lý.
Năm 2007, diện tích trồng ngô chuyển gen trên thế giới đã đạt 35,2
triệu ha, riêng ở Mỹ đã lên đến 27,4 triệu ha (Phan Xuân Hào, 2008) [20].
Trong những năm gần đây, ngô biến đổi gen có mức tăng đáng kể ở các thị
trường truyền thống như: Mỹ, Canada, Achentina, Nam Phi, Tây Ban Nha,
Philippin và Houduras. Ngoài ra còn thị trường quan trọng khác gồm:
Braxin, Mêxico, Ai Cập, Kenia, Nigeria, Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan.
Ngô là loại cây trồng đầy triển vọng của loài người trong thế kỷ 21.
Hiện nay công tác nghiên cứu và chọn tạo giống ngô lai trên thế giới vẫn
đang được chú ý phát triển để tạo ra những giống ngô có những đặc điểm
mong muốn đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người.
1.2.3. Tình hình nghiên cứu, chọn tạo giống ngô tại Việt Nam
Ở Việt Nam ngô là cây trồng nhập nội nên nguồn gen hạn hẹp, công
tác nghiên cứu về ngô ở nước ta cũng chậm hơn nhiều so với các nước trên

thế giới. Giai đoạn 1955 – 1970 các nhà khoa học cũng đã bước đầu điều
tra về thành phần loài và giống ngô địa phương. Các chuyên gia Việt Nam
trong một thời gian dài đã lỗ lực thu thập nguồn vật liệu khởi đầu trong
nước, hợp tác với trung tâm cải tạo ngô và lúa mỳ quốc tế (CIMMYT)
trong việc thu thập đánh giá, phân loại nguồn nguyên liệu cũng như đào tạo
cán bộ chuyên môn trong lĩnh vực nghiên cứu ngô, đặt nền tảng cho mọi
hoạt động nghiên cứu và chuyển giao tiến bộ sản xuất ngô ở Việt Nam.