Nghiên cứu phân lập gen liên quan đến khả năng kháng mọt của một số giống ngô

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

ĐẶNG THỊ HOA

NGHIÊN CỨU PHÂN LẬP GEN LIÊN QUAN
ĐẾN KHẢ NĂNG KHÁNG MỌT
CỦA MỘT SỐ GIỐNG NGÔ

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

THÁI NGUYÊN - 2015

Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

ĐẶNG THỊ HOA

NGHIÊN CỨU PHÂN LẬP GEN LIÊN QUAN ĐẾN
KHẢ NĂNG KHÁNG MỌTCỦA MỘT SỐ GIỐNG NGÔ

Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
Mã số: 60.42.02.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Vũ Thanh Thanh

Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




THÁI NGUYÊN - 2015

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Nguyễn Vũ Thanh
Thanh, ngƣời đã hƣớng dẫn, chỉ bảo tận tình và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình
thực hiện đề tài và hoàn chỉnh luận văn của mình.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Khoa Khoa học sự sống Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và có
những góp ý sâu sắc cho tôi trong thời gian học tập và thực hiện đề tài này.
Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Lê Văn Sơn và các cán bộ, kỹ thuật viên
phòng Công nghệ DNA ứng dụng - Viện Công nghệ Sinh học - Viện Hàn lâm
Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện giúp đỡ tốt nhất để tôi có
thể hoàn thành đề tài nghiên cứu này.
Cuối cùng, tôi xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới gia đình, đồng
nghiệp và bạn bè đã luôn động viên, khích lệ, chia sẻ những khó khăn cùng tôi
trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.
Thái Nguyên, ngày 1 tháng 05 năm 2015
Tác giả luận văn

Đặng Thị Hoa

Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan bản luận văn là công trình nghiên cứu của tôi dƣới sự
hƣớng dẫn của PGS.TS. Nguyễn Vũ Thanh Thanh, sự giúp đỡ của các cán bộ
Khoa Khoa học sự sống - Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên, Viện
Công nghệ Sinh học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Các số
liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chƣa đƣợc ai công bố trong bất kỳ
công trình nào khác.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những số liệu trong luận văn này.
Thái Nguyên, ngày 1 tháng 05 năm 2015
Tác giả luận văn

Đặng Thị Hoa

Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU ........................................................................................................................... 1
Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................................. 3
1.1. CÂY NGÔ .................................................................................................... 3
1.1.1. Nguồn gốc và phân loại .......................................................................... 3
1.1.2. Đặc điểm sinh học .................................................................................. 4
1.1.3. Đặc điểm hóa sinh hạt ngô ..................................................................... 5
1.1.4. Giá trị kinh tế của cây ngô...................................................................... 7
1.1.5. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới....................................................... 8

1.2. MỌT NGÔ VÀ ẢNH HƢỞNG CỦA NÓ TỚI QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN
NÔNG SẢN ....................................................................................................... 14
1.2.1. Thành phần côn trùng hại ngô bảo quản .............................................. 14
1.2.2. Mọt ngô ................................................................................................ 16
1.2.3. Sự thiệt hại do mọt ngô gây ra ............................................................. 18
1.3. CƠ SỞ DI TRUYỀN CỦA TÍNH KHÁNG MỌT..................................... 19
1.3.1. Defensin thực vật.................................................................................. 20
1.3.2. Proteinases và cystatin......................................................................... 22
Chƣơng 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................. 29
2.1. VẬT LIỆU .................................................................................................. 29
2.2. HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ ....................................................................... 30
2.2.1. Hóa chất ................................................................................................ 30
2.2.2. Thiết bị.................................................................................................. 31
2.3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................................................. 32
2.3.1. Phƣơng pháp sinh lí .............................................................................. 32
2.3.2. Phƣơng pháp sinh học phân tử ............................................................. 32
2.3.3. Phƣơng pháp xử lý kết quả và tính toán số liệu ................................... 40
2.4. ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU ........................................................................ 40

Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.................................................................... 41
3.1. KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHÁNG MỌT .............................. 41
3.1.1. Đặc điểm hình thái, khối lƣợng của các giống ngô nghiên cứu ........... 41
3.1.2. Kết quả đánh giá khả năng kháng mọt ................................................. 42
3.2. KẾT QUẢ PHÂN LẬP GEN CYSTATIN ................................................ 43
3.2.1. Nhân bản gen Cystatin2 (Cys2) từ mRNA bằng kỹ thuật RT - PCR và

tinh sạch sản ph m RT – PCR ........................................................................ 43
3.2.2. Tách dòng đoạn mã hoá của gen Cys2 ................................................. 45
3.3. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH TRÌNH TỰ GEN CYSTATIN ............................ 47
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ............................................................................................ 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................. 54

Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Nghĩa tiếng Anh
ABA
bp
cDNA

Nghĩa tiếng Việt

Abscisic acid
(cặp bazơ)

base pair
complementary DNA

đtg

đồng tác giả

DEPC

diethyl pyrocarbonate

DNA

Deoxyribose nucleic acid

dNTP

deoxynucleoside triphosphate

EDTA

Ethylene diamine tetraacetic acid

E. coli

Escherichia coli

IPTG

Isopropyl β -D-1-thiogalactopyranoside

kb
kDa
mRNA

kilo base
kilo Dalton

messenger ribonucleic acid

OD

Optical density

PCR

Polymerase chain reaction

RNA

Ribonucleic acid

SDS

Sodium dodecyl sulfate

TAE

Tris-acetate-EDTA

X-gal

(Phản ứng chuỗi
trùng hợp)

5- bromo-4-chloro-3-indolyl-β-Dgalacto-pyranoside

Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN

DANH MỤC CÁC HÌNH TRONG LUẬN VĂN
Hình 1.1. Mọt gạo S. oryzae L. ...................................................................................... 17
Hình 1.2. Mọt ngô S. zeamay ........................................................................................ 17
Hình 1.3. Hai lớp defensin thực vật ............................................................................... 21
Hình 2.1. Hình thái hạt của 10 mẫu ngô nghiên cứu..................................................... 29
Hình 3.1. Hình ảnh điện di sản ph m PCR nhân đoạn mã hóa gen Cys2 ................... 44
Hình 3.2. Hình ảnh điện di sản ph m tinh sạch đoạn mã hoá của gen Cys2 ............... 45
Hình 3.3. Hình ảnh khu n lạc mang gen Cys2 .............................................................. 46
Hình 3.4. Hình ảnh điện di tách plasmid tái tổ hợp mang gen Cys2............................ 47
Hình 3.5. So sánh trình tự nucleotide của gen Cys2 của mẫu ngô TQ1 với trình tự có
mã D38130....................................................................................................................... 48
Hình 3.6. So sánh trình tự amino acid suy diễn của mẫu ngô TQ1 với D38130 trên
NCBI ................................................................................................................................ 49

Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG LUẬN VĂN
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của ngô so với 3 loại hạt ngũ cốc khác [12] ................ 7
Bảng 1.2. Sản xuất ngô trên thế giới giai đoạn 1961 - 2012........................................... 9
Bảng 1.3. Tình hình sản xuất ngô của một số nƣớc trên thế giới năm 2012 ............... 11
Bảng 1.4. Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam từ 1975 – 2012.................................... 13
Bảng 2.1. Danh sách 10 mẫu ngô làm vật liệu nghiên cứu .......................................... 29
Bảng 2.2. Cặp mồi nhân gen cystatin2........................................................................... 30

Bảng 2.3. Danh mục các thiết bị sử dụng ...................................................................... 31
Bảng 2.4. Thành phần hóa chất cho phản ứng tổng hợp cDNA .................................. 33
Bảng 2.5. Thành phần hóa chất của phản ứng PCR nhân gen Cystatin2 .................... 34
Bảng 2.6. Thành phần hóa chất gắn gen Cystatin2 vào vector tách dòng pBT .......... 35
Bảng 2.7. Thành phần hóa chất tách chiết plasmid ....................................................... 37
Bảng 3.1. Hình thái và khối lƣợng hạt của 10 mẫu ngô nghiên cứu............................ 41
Bảng 3.2. Lƣợng ngô hao hụt theo thời gian của 10 mẫu ngô nghiên cứu.................. 43
Bảng 3.3. Sự sai khác về trình tự nucleotide của gen Cys2 của mẫu ngô TQ1 và trình
tự có mã số D38130 ........................................................................................................ 48
Bảng 3.4. Hệ số tƣơng đồng nucleotide của gen Cys2 của mẫu ngô TQ1 và trình tự
có mã D38130.................................................................................................................. 48
Bảng 3.5. Sự sai khác giữa trình tự amino acid của mẫu ngô TQ1 với D38130........ 49
Bảng 3.6. Hệ số tƣơng đồng amino acid suy diễn của protein Cys2 của mẫu ngô TQ1
với D38130 ...................................................................................................................... 50

Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trên thế giới, ngô là một trong những cây ngũ cốc quan trọng, đứng thứ ba
về diện tích sau lúa mì và lúa nƣớc, đứng thứ hai về sản lƣợng và đứng thứ nhất
về năng suất [12].
Ở Việt Nam, ngô là cây lƣơng thực quan trọng không chỉ cung cấp lƣơng
thực cho ngƣời, vật nuôi mà còn là cây trồng xóa đói giảm nghèo tại các tỉnh có
điều kiện kinh tế khó khăn. Do đó, cây ngô cũng là cây lƣơng thực đƣợc chú
trọng trồng ở nƣớc ta. Và nếu trong tƣơng lai khi đã sản xuất đủ nhu cầu nội địa,
chắc chắn ngô sẽ là mặt hàng xuất kh u của nƣớc ta giống nhƣ lúa gạo, vì nhu

cầu lƣơng thực và chế biến của thế giới cũng ngày một tăng [13].
Cùng với sự phát triển của việc sản xuất ngô, công tác bảo quản ngô cũng
là khâu quan trọng. Đặc biệt, với đặc điểm khí hậu nƣớc ta nóng m quanh năm,
nấm mốc, mối mọt, côn trùng, động vật gây hại phát triển mạnh nên công tác
bảo quản lại càng quan trọng. Tuy nhiên, việc bảo quản ngô sau thu hoạch ở
Việt Nam hiện đang là khâu yếu. Ngô sau khi thu hoạch có thể đƣợc lƣu trữ
trong nông hộ làm thức ăn gia súc và chờ lên giá sau vụ thu hoạch mới bán ra thị
trƣờng. Một lƣợng lớn lại đƣợc một số công ty có năng lực bảo quản lớn, các cơ
sở tƣ nhân lƣu trữ với quy mô vừa và nhỏ thu mua…Các cơ sở này trực tiếp thu
gom ngô hạt tƣơi từ các hộ nông dân trong và ngoài tỉnh với số lƣợng lớn, sau
khi tiến hành sấy, ngô sẽ đƣợc bảo quản để phân phối dần ra thị trƣờng. Chính vì
vậy ngô bảo quản trong kho khá dài ngày, thành phần sâu mọt hại tƣơng đối đa
dạng làm hao hụt về chất lƣợng và khối lƣợng sản ph m. Trong đó thì sự gây hại
của loài mọt ngô (Sitophilus zeamais Motsch) là khá nghiêm trọng [3]. Mặt
khác, các biện pháp phòng chống đối tƣợng gây hại này của các cơ sở lƣu trữ
ngô chƣa thực sự hiệu quả. Ngày nay, sự phát triển của sinh học hiện đại với
nhiều kĩ thuật mới ra đời đặt ra vấn đề ngoài việc phải tạo ra đƣợc các giống ngô
Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




có năng suất cao, chất lƣợng tốt, có khả năng chống chịu với điều kiện ngoại
cảnh, thì khả năng kháng mọt cũng là quan trọng. Có nhiều công trình nghiên
cứu đến khả năng kháng mọt của ngô, đó là kết quả nghiên cứu thành phần sâu
mọt hại ngô bảo quản, đặc điểm sinh thái học của loài mọt ngô, đánh giá giống
ngô nhiệt đới kháng mọt Sitophilus zeamais [41]; nghiên cứu đánh giá cải thiện
giống ngô lai với mức độ kháng khác nhau với mọt ngô [49]; đánh giá biểu hiện
của một gen cystatin lúa mạch trong ngô tăng cƣờng sức đề kháng [25]. Các
nghiên cứu đều thống nhất rằng có nhiều chất có vai trò quan trọng trong bảo vệ

cây trồng chống lại các tác nhân gây bệnh và côn trùng. Theo những nghiên cứu
đã đƣợc công bố, đặc tính kháng mọt của hạt có liên quan đến gen Cystatin.
Xuất phát từ vấn đề này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài
“Nghiên cứu phân lập gen liên quan đến khả năng kháng mọt của một số
giống ngô”.
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Phân lập gen cystatin2 ở một số giống ngô có khả năng kháng mọt khác nhau.
3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
- Đánh giá khả năng kháng mọt của các giống ngô nghiên cứu.
- Tách dòng gen cystatin2 ở giống ngô có khả năng kháng mọt tốt.
- Xác định trình tự gen cystatin2 ở giống ngô có khả năng kháng mọt tốt.

Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. CÂY NGÔ
1.1.1. Nguồn gốc và phân loại
Cây ngô có tên khoa học là Zea mays L., là một loại cây lƣơng thực thuộc
chi Maydeae, họ hòa thảo (Gramineae), bộ hòa thảo (Graminales) [60].
Có nhiều giả thuyết khác nhau về nguồn gốc cây ngô dựa trên những căn
cứ vào kết quả nghiên cứu khảo cổ học, tế bào học, di truyền học…Những
nghiên cứu di truyền học gần đây cho thấy cây ngô có nguồn gốc ở miền trung
Mexico. Việc gieo trồng ngô đã lan rộng từ Mexico vào tây nam Hoa Kỳ, sau đó
vào đông bắc nƣớc này cũng nhƣ đông nam Canada, làm biến đổi cảnh quan các
vùng đất này do thổ dân châu Mỹ đã dọn sạch nhiều diện tích rừng và đồng cỏ
để trồng ngô. Ngô lan truyền sang châu Âu và phần còn lại của thế giới sau khi

có tiếp xúc của ngƣời châu Âu với châu Mỹ. Ngô đƣợc đƣa vào châu Âu đầu
tiên ở Tây Ban Nha trong chuyến thám hiểm thứ hai của Columbus vào khoảng
năm 1494. Ngƣời châu Âu đã nhận biết đƣợc giá trị của nó và nhanh chóng phổ
biến rộng rãi. Vào những năm đầu của thế kỷ XVI, bằng đƣờng thủy các tầu của
Bồ Đào Nha, Tây Ban Nha, Italia đã đƣa cây ngô ra hầu hết các lục địa của thế
giới cũ. Năm 1517 ngô xuất hiện ở Ai Cập, Thổ Nhĩ Kỳ, Pháp, Đức, sau đó là
nam châu Âu và Bắc Phi. Năm 1521 ngô đến Đông Ấn Độ và quần đảo
Indonesia. Vào khoảng năm 1575 ngô đến Trung Quốc. Ở Việt Nam, ngô đƣợc
trồng vào thế kỷ thứ XVII (theo “Vân Đài loại ngữ” của Lê Quý Đôn) [60].
Dựa vào hạt có mày hay không có mày, hình thái bên ngoài và cấu trúc
nội nhũ của hạt, ngô đƣợc phân thành các loài phụ: ngô bọc, ngô đá, ngô răng
ngựa, ngô đƣờng, ngô nổ, ngô bột, ngô nếp, ngô đƣờng bột, ngô bán răng
ngựa. Từ các loài phụ căn cứ vào màu sắc hạt và màu sắc lõi ngô để phân
thành các thứ. Đây là cách phân loại theo đặc điểm thực vật học, ngoài ra ngô

Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




còn đƣợc phân loại theo sinh thái học, nông học, thời gian sinh trƣởng và
thƣơng ph m [12].
1.1.2. Đặc điểm sinh học
Ngô là cây lƣơng thực chỉ thấy ở dạng cây trồng bao gồm các bộ phận: rễ,
thân, lá, hoa (bông cờ, bắp ngô) và hạt.
Ngô có hệ rễ tiêu biểu cho bộ rễ cây hòa thảo. Tuy nhiên ngô có bộ rễ phát
triển rất mạnh, nên có khả năng hút nƣớc rất khỏe, hơn nhiều loài cây trồng khác.
Hệ rễ của cây ngô hoàn chỉnh chia thành 3 nhóm: rễ mầm, rễ đốt, rễ chân kiềng.
Rễ mầm mọc từ trụ lá mầm, chức năng chính của rễ này là hút nƣớc, thức ăn khi
cây còn non. Rễ đốt mọc vòng quanh các đốt thấp của thân. Đây là loại rễ quyết

định quá trình sinh trƣởng phát triển của cây ngô, nó giúp cây hút nƣớc và các
chất dinh dƣỡng suốt đời sống của cây. Rễ chân kiềng mọc quanh các đốt thấp sát
mặt đất. Rễ này giúp cây chống đỡ và bám chặt vào đất, chúng cũng tham gia hút
nƣớc và thức ăn. Số lƣợng rễ, số lông rễ và độ dài rễ khác nhau ở mỗi giống. Đây
là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá khả năng chịu hạn của cây.
Thân ngô đặc, đƣờng kính từ 2 - 4 cm, cao từ 1,8 - 2 m. Thân ngô trƣởng
thành bao gồm nhiều lóng nằm giữa các đốt và kết thúc bằng bông cờ. Thân ngô
ngoài nhiệm vụ giúp cây đứng vững, là bộ phận dự trữ và vận chuyển chất hữu
cơ, ngoài ra còn có khả năng quang hợp để tổng hợp chất hữu cơ.
Lá ngô mọc từ mắt trên đốt và mọc đối xứng xen kẽ nhau. Các bộ phận của
lá bao gồm: bẹ lá, phiến lá, thìa lá. Theo hình thái và vị trí trên thân, lá ngô đƣợc
chia thành các nhóm: lá mầm, lá thân, lá bẹ, lá bi. Số lá, độ lớn của lá phụ thuộc
vào giống, điều kiện thời tiết, kỹ thuật canh tác, mùa vụ, số lá ngô thƣờng biến
động từ 15 - 20 lá. Đặc điểm nổi bật là lá ngô có rất nhiều khí khổng. Trung bình
một lá ngô có từ 2 - 6 triệu khí khổng, trên 1mm2 lá có từ 500 - 900 khí khổng.
Cơ chế đóng mở của lỗ khí khổng liên quan chặt chẽ tới điều kiện hạn hán. Lá
ngô là cơ quan làm nhiệm vụ quang hợp, đồng thời làm nhiệm vụ trao đổi khí,
hô hấp, dự trữ dinh dƣỡng…
Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




Ngô là loại cây có hoa khác tính cùng gốc. Cơ quan sinh sản đực (bông cờ)
và cái (bắp) tuy cùng nằm trên một cây song ở những vị trí khác nhau. Hoa đực
nằm ở đỉnh cây. Hoa cái phát sinh từ mầm nách lá trên thân, số mầm nách nhiều
nhƣng chỉ có từ 1 - 3 mầm nách trên cùng phát triển thành bắp. Số bắp trên cây
phụ thuộc vào giống, vùng sinh thái, mật độ và phân bón.
Hạt ngô thuộc loại quả dĩnh gồm 5 phần chính: vỏ hạt, lớp alơrôn, phôi, nội
nhũ và chân hạt. Vỏ hạt bao xung quanh hạt là một màng nhẵn. Lớp alơrôn nằm

dƣới vỏ hạt. Nội nhũ là phần chính của hạt chứa 70 - 78% khối lƣợng hạt với giá
trị dinh dƣỡng khá cao so với các loại hạt ngũ cốc khác. Phôi ngô có: ngù (phần
ngăn cách giữa nội nhũ và phôi), lá mầm, trụ dƣới lá mầm, rễ mầm và chồi
mầm. Trong bốn phần này thì lá mầm thƣờng phát triển rõ rệt nhất. Phôi ngô lớn
chiếm 8 - 15% trọng lƣợng hạt. Màu sắc hạt phụ thuộc đặc tính di truyền của
giống và chủng loại, vì vậy hạt ngô có nhiều màu sắc khác nhau nhƣ: trắng,
vàng, tím, da cam, đỏ…Mỗi bắp ngô có từ 200 - 1000 hạt phụ thuộc vào giống,
điều kiện ngoại cảnh, sinh thái, trung bình mỗi bắp có từ 500 - 600 hạt.
Quá trình sinh trƣởng, phát triển của cây ngô đƣợc chia thành hai giai đoạn:
giai đoạn sinh dƣỡng và giai đoạn sinh thực. Giai đoạn sinh dƣỡng đƣợc tính từ
khi gieo đến trỗ cờ. Giai đoạn sinh thực đƣợc tính từ trỗ cờ đến chín hoàn toàn.
Căn cứ vào đặc điểm quá trình sinh trƣởng phát triển có thể chia ra các giai
đoạn sinh trƣởng phát triển quan trọng sau đây: giai đoạn hạt nảy mầm và mọc;
giai đoạn từ mọc đến 3 lá; giai đoạn từ 3 lá đến 7 lá; giai đoạn từ 7 lá đến trổ
cờ; giai đoạn từ trỗ cờ đến tung phấn, phun râu; giai đoạn từ thụ phấn đến chín.
Trong từng giai đoạn cây ngô yêu cầu các điều kiện khác nhau và mỗi giai
đoạn đều có ảnh hƣởng khác nhau đến các yếu tố tạo thành năng suất và chất
lƣợng hạt ngô [13].
1.1.3. Đặc điểm hóa sinh hạt ngô
Hạt ngô có giá trị dinh dƣỡng cao, trong hạt ngô có chứa tƣơng đối đầy đủ
các chất dinh dƣỡng cần thiết cho ngƣời và gia súc. Thành phần sinh hóa
Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




của hạt ngô chịu ảnh hƣởng nhiều của đặc điểm giống, điều kiện khí hậu, đất đai
và kỹ thuật canh tác.
Thành phần hydratcacbon ở ngô chủ yếu là tinh bột (60 - 70%), lipid
chủ yếu là acid béo, protein ở dạng zein chiếm đa số, hàm lƣợng đƣờng

khoảng 3,5%, lƣợng tro khoảng 1 - 2,4%, chất khoáng chiếm trên 60% khối
lƣợng của phôi [12].
Tinh bột ngô hình tròn, hình đa diện, góc cạnh rõ rệt, kích thƣớc khoảng 8 35 µm. Tinh bột tập trung chủ yếu ở nội nhũ và đƣợc chia thành hai dạng là tinh
bột mềm (tinh bột bột) và tinh bột cứng (tinh bột sừng). Đặc điểm tinh bột của
nội nhũ hạt là một tiêu chu n để phân loại loài ngô phụ. Hàm lƣợng tinh bột ở
ngô tẻ (68%) nhiều hơn ở ngô nếp (65%) [12].
Tỷ lệ chất béo trong hạt ngô tƣơng đối cao (3 - 6%), chủ yếu tập trung
trong mầm ngô. Trong chất béo của ngô có 50% là acid linoleic, 31% là acid
oleic, 13% là acid panmitic và 3% là stearic. Hàm lƣợng lipid là một chỉ tiêu
quan trọng để đánh giá chất lƣợng hạt [7].
Tỷ lệ protein trong hạt ngô 8 - 12%. Protein chính của ngô là zein, một loại
prolamin gần nhƣ không có lysine và tryptophan. Protein của ngô đƣợc chia
thành 3 loại chính: protein hoạt tính (enzyme), protein cấu tạo và protein dự trữ,
trong đó protein dự trữ chiếm tỷ lệ cao nhất. Hàm lƣợng protein cũng nhƣ các
thành phần amino acid bị thay đổi bởi những tác động của các yếu tố di truyền
(giống) và môi trƣờng, kỹ thuật canh tác.
Vitamin của ngô tập trung ở lớp ngoài hạt ngô và ở mầm. Ngô cũng có
nhiều vitamin C, vitamin B (B1, B2, B6..). Vitamin PP hơi thấp, cộng với thiếu
tryptophan, một amino acid có thể tạo vitamin PP. Riêng ngô vàng chứa nhiều
carotene (tiền vitamin A) [12].

Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




Bảng 1.1. Thành phần hóa học của ngô so với 3 loại hạt ngũ cốc khác [12]
Chỉ tiêu (Tính trên trọng lƣợng
khô)

Gạo

Bắp

Cao
lƣơng

Gạo lứt

lúa Mì

Protein

(%)

12,3

11,4

9,6

8,5

Chất béo

(%)

2,2

5,7

4,5

2,6

Chất đƣờng bột

(%)

81,1

74,0

67,4

74,8

Chất xơ

(%)

1,2

2,3

4,8

0,9

Tro

(%)

1,6

1,6

3,0

1,6

Năng lƣợng

(cal/100g)

436

461

447

447

Thiamin (B1)

(mg/100g)

0,52

0,37

0,38

0,34

Riboflavin (B2)

(mg/100g)

0,12

0,12

0,15

0,05

Niacin (B3)

(mg/100g)

4,3

2,2

3,9

4,7

Fe

(mg/100g)

5,0

4,0

10

3,0

Zn

(mg/100g)

3,0

3,0

2,0

2,0

Từ bảng trên ta thấy, ngô là lƣơng thực giàu dinh dƣỡng. So với lúa mì và
gạo thì ngô có thành phần tinh bột và protein thấp hơn, nhƣng năng lƣợng tạo ra
cao hơn do chứa nhiều chất béo hơn [12].
1.1.4. Giá trị kinh tế của cây ngô
Ngô là một trong những cây lƣơng thực quan trọng trong nền kinh tế toàn cầu.
Bên cạnh vai trò cung cấp lƣơng thực cho con ngƣời, ngô còn là nguyên liệu quan
trọng của công nghiệp chế biến thức ăn gia súc và công nghệ sinh học. Nhiều nƣớc

đang sử dụng ngô để chế biến ethanol - năng lƣợng sạch của tƣơng lai.
Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




Ngô là cây lƣơng thực nuôi sống gần 1/3 dân số trên toàn thế giới, tất cả các
nƣớc trồng ngô nói chung đều ăn ngô ở mức độ khác nhau. Nếu nhƣ ở châu Âu
kh u phần ăn cơ bản là: bánh mỳ, khoai tây, sữa; châu Á là cơm (gạo), cá, rau
xanh (canh) thì châu Mỹ La Tinh là bánh ngô, đậu đỗ và ớt. Ngoài ra, bắp ngô
bao tử còn đƣợc sử dụng làm rau cao cấp, lấy hạt làm nguyên liệu chế biến các
mặt hàng có giá trị dinh dƣỡng cao nhƣ sữa ngô, ngô ngọt đóng hộp, đóng lọ…
Ngô là thức ăn giàu năng lƣợng, là thành phần quan trọng trong thức ăn hỗn
hợp cho gia súc và gia cầm. Hầu nhƣ 70% chất dinh dƣỡng trong thức ăn tổng
hợp là từ ngô. Cây ngô còn là thức ăn xanh và ủ chua lý tƣởng cho đại gia súc,
đặc biệt là bò sữa.
Ngô cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp. Ngƣời ta đã sản xuất khoảng
670 mặt hàng khác nhau của các ngành công nghiệp lƣơng thực - thực ph m,
công nghiệp dƣợc và công nghiệp nhẹ.
Ngoài ra ngô còn là nguồn hàng hóa xuất kh u có giá trị cao. Trên thế giới
hàng năm lƣợng ngô xuất nhập kh u khoảng 70 triệu tấn đem lại nguồn lợi
nhuận kinh tế lớn [12].
1.1.5. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới
Ngô là cây có địa bàn phân bố rộng nhất thế giới, trải rộng từ 40o N đến gần
55o B, từ độ cao 1 - 2 m đến 400 m so với mực nƣớc biển. Do đó ngô đƣợc trồng
ở hầu hết các nơi trên thế giới [4]. Cho đến cuối thế kỷ XX, ngô vẫn còn kém
hai cây trồng là lúa nƣớc và lúa mì cả về diện tích và sản lƣợng. Nhƣng đến năm
2005, sản lƣợng ngô trên thế giới đạt 713,68 triệu tấn trong khi đó sản lƣợng lúa
mì là 623 triệu tấn và lúa nƣớc là 618 triệu tấn. Do điều kiện khí hậu, thổ
nhƣỡng, tập quán canh tác dẫn đến diện tích, sản lƣợng và năng suất ngô ở các

khu vực có sự chênh lệch nhau.
Theo số liệu, sản lƣợng toàn thế giới năm 2012 là trên 872 triệu tấn - hơn
cả lúa gạo (719,74 triệu tấn) và lúa mì (670,88 triệu tấn). Năm 1961, năng
Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




suất ngô trung bình của thế giới chỉ đạt gần 20 tạ/ha, nhƣng đến năm 2005 năng
suất đã đạt đến 48,17 tạ/ha. Năm 2011, diện tích ngô đƣợc gieo trồng là 172,05
triệu ha, năng suất đạt 51,61 tạ/ha. Năm 2012 diện tích ngô là 177,38 triệu ha,
tăng so với năm 2011 nhƣng năng suất trung bình lại giảm còn 49,16 tạ/ha [59].
Số liệu đƣợc thể hiện ở bảng 1.2.
Bảng 1.2. Sản xuất ngô trên thế giới giai đoạn 1961 – 2012
Diện tích

Sản lƣợng

Năng suất

(triệu ha)

(triệu tấn)

(tạ/ha)

1961

105,56

205,03

19,42

1962

103,50

204,88

19,80

2005

148,16

713,68

48,17

2006

146,96

706,84

48,10

2007

158,53

789,88

49,82

2008

162,87

830,34

50,98

2009

158,85

820,00

51,62

2010

164,31

851,17

51,80

2011

172,05

888,01

51,61

2012

177,38

872,07

49,16

Năm

Nguồn: FAOSTAT 2013 [59].
Diện tích trồng ngô giữa các châu lục có sự chênh lệch nhau, trong đó châu
Mỹ là khu vực có diện tích trồng ngô lớn nhất (67,66 triệu ha - 2012), chiếm gần
38,14% diện tích ngô trên toàn thế giới và 47,96% về sản lƣợng. Châu Âu có
diện tích trồng ngô thấp, khoảng 10,33% tổng diện tích gieo trồng (18,3 triệu ha)
nhƣng luôn đứng thứ hai về năng suất (51,7 tạ/ha). Châu Á đứng thứ hai về diện
tích (32,47%) và sản lƣợng (288,8 triệu tấn) nhƣng năng suất thấp hơn một chút
(50,2 tạ/ha) [59].
Do có nhiều giá trị sử dụng và giá trị kinh tế nên ngô trở thành cây trồng
Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN

phổ biến ở nhiều quốc gia trên thế giới. Các nƣớc có diện tích ngô lớn có thể kể
đến nhƣ Mỹ (35,36 triệu ha), Trung Quốc (34,97 triệu ha), Braxin (14,32 triệu
ha), Mexico (6,92 triệu ha) [59]...

Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




Bảng 1.3. Tình hình sản xuất ngô của một số nƣớc trên thế giới năm 2012
Diện tích

Sản lƣợng

Năng suất

(triệu ha)

(triệu tấn)

(tạ/ha)

Mỹ

35,36

273,83

77,44

Trung Quốc

34,97

208,23

59,55

Ấn Độ

8,40

21,06

25,07

Ý

0,98

8,19

83,58

Hy Lạp

0,18

2,01

109,23

Nƣớc

Nguồn: FAOSTAT 2013 [59].
Trên thế giới, Mỹ là nƣớc có diện tích, năng suất, sản lƣợng ngô lớn nhất
đạt 35,36 triệu ha, với tổng sản lƣợng đạt 273,83 triệu tấn, năng suất bình quân
đạt 77,4 tạ/ha [59]. Kết quả trên có đƣợc, trƣớc hết là nhờ sự đầu tƣ cho nghành
nông nghiệp, không ngừng cải thiện các kỹ thuật canh tác, đồng thời ứng dụng
công nghệ sinh học vào việc chọn tạo giống đã góp phần đƣa năng suất và sản
lƣợng ngô của nƣớc này cao hơn các nƣớc khác. Các giống cây trồng chuyển
gen đƣợc tạo ra nhờ công nghệ sinh học đã đƣợc trồng phổ biến, đem lại lợi
nhuận nông nghiệp cao, trong đó nƣớc Mỹ tập trung vào các cây mũi nhọn là
bông, đậu tƣơng và ngô.
Có thể nói Mỹ và Trung Quốc là hai nƣớc có diện tích trồng ngô lớn nhất
và cao gấp nhiều lần so với các quốc gia khác. Mỹ và Trung Quốc, cùng với Ấn
Độ là những nƣớc xuất kh u ngô lớn, các nƣớc nhập kh u ngô chính là Nhật
Bản, Nam Triều Tiên, Malaysia, Mexico, châu Phi…[12].
1.1.6. Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam
Trƣớc đây, sản xuất ngô ở Việt Nam còn nhỏ lẻ và phân tán, chủ yếu là
tự cung tự cấp theo nhu cầu của hộ nông dân. Trong những năm gần đây, ngô
là cây lƣơng thực đứng thứ hai sau lúa và đƣợc trồng ở nhiều vùng sinh thái
khác nhau [4], [5].
Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN

Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




Bảng 1.4. Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam từ 1975 – 2012
Diện tích

Sản lƣợng

Năng suất

(triệu ha)

(triệu tấn)

(tạ/ha)

1975

0,267

0,28

10,51

1990

0,432

0,67

15,54

2000

0,730

2,01

27,47

2006

1,033

3,85

37,31

2007

1,096

4,30

39,26

2008

1,440

4,57

31,75

2009

1,089

4,37

40,14

2010

1,126

4,61

40,90

2011

1,121

4,84

43,13

2012

1,118

4,80

42,95

Năm

Nguồn: FAOSTAT 2013 [59].
Qua bảng 1.4 ta thấy, năm 1975 diện tích ngô ở Việt Nam chƣa đến 300
nghìn ha, năng suất chỉ khoảng 10 tạ/ha. Từ những giữa năm 1980, nhờ hợp tác
với Trung tâm Cải tạo ngô và lúa mỳ quốc tế (CIMMYT), nhiều giống ngô cải
tiến đã đƣợc đƣa vào trồng góp phần nâng cao năng suất.
Nếu nhƣ năm 1990, năng suất ngô nƣớc ta mới chỉ bằng 34% so với trung
bình thế giới, năm 2000 bằng 59,8% thì đến năm 2012 đã đạt 86,9%. Từ 2006,
ngành sản xuất ngô của Việt Nam đã có những bƣớc phát triển đáng kể, diện
tích trồng ngô cả nƣớc đạt 1,033 triệu ha, sản lƣợng 3,85 triệu tấn. Năm 2011 là
năm tạo dấu ấn ấn tƣợng của ngô Việt Nam, đạt mức sản lƣợng cao nhất từ trƣớc
đến nay với 4,84 triệu tấn và năng suất 43,13 tạ/ha.
Thành tựu nhảy vọt này có đƣợc là do việc tạo đƣợc các giống ngô lai và
mở rộng diện tích trồng ngô lai trong sản xuất, kết hợp áp dụng các biện pháp kỹ
thuật canh tác hiện đại. Năm 1991, diện tích trồng ngô lai chƣa đến 1%.
Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




Đến năm 2000, tỷ lệ này đã là 63% với diện tích 450 nghìn ha. Năm 2006, giống

lai đã chiếm khoảng 90% diện tích ngô cả nƣớc. Việt Nam đã đuổi kịp các nƣớc
trong khu vực về trình độ nghiên cứu tạo giống ngô lai và đang ở giai đoạn đầu
đi vào công nghệ cao (công nghệ gen, nuôi cấy bao phấn và noãn) [4], [19].
Những vùng trồng ngô lớn ở Việt Nam là khu vực Đông Nam Bộ, Tây
Nguyên, trung du miền núi phía Bắc, đồng bằng sông Hồng và duyên hải miền
Trung [5]. Trong đó, khu vực miền núi phía Bắc trồng chủ yếu là các giống ngô
địa phƣơng. Năng suất của các giống ngô địa phƣơng thƣờng thấp, tuy nhiên các
giống ngô địa phƣơng vẫn tiếp tục đƣợc quan tâm nghiên cứu vì các ƣu điểm
nhƣ khả năng chịu hạn, kháng sâu bệnh tốt và có thể gieo trồng trên nhiều loại
đất khác nhau.
Tuy nhiên, sản lƣợng ngô của Việt Nam vẫn thấp hơn so với sản lƣợng ngô
thế giới. Có nhiều nguyên nhân khiến sản lƣợng ngô của nƣớc ta chƣa cao nhƣ:
do chƣa tập trung sản xuất ngô, do điều kiện khí hậu, tập quán canh tác,…Ngoài
ra, tại một số vùng miền núi khó khăn về sản xuất lúa nƣớc nên nông dân phải
trồng ngô làm lƣơng thực thay thế gạo, làm thức ăn chăn nuôi. Các giống ngô
đƣợc trồng đều là các giống truyền thống của địa phƣơng, giống cũ nên năng
suất rất thấp. Do đó, sản lƣợng ngô trong nƣớc không đủ phục vụ cho con ngƣời
cùng với sự phát triển của ngành chăn nuôi. Hàng năm Việt Nam vẫn phải nhập
kh u một lƣợng lớn ngô, đậu tƣơng làm thức ăn cho gia súc. Chính vì vậy, cần
tiếp tục nghiên cứu để có biện pháp cải tạo giống ngô theo hƣớng tăng năng suất
và chất lƣợng là rất cần thiết.
1.2. MỌT NGÔ VÀ ẢNH HƢỞNG CỦA NÓ TỚI QUÁ TRÌNH BẢO
QUẢN NÔNG SẢN
1.2.1. Thành phần côn trùng hại ngô bảo quản
Hầu nhƣ ở đâu có sự tồn trữ và lƣu giữ thì ở đó xuất hiện các loài sinh vật gây
hại. Nhiều khi chỉ cần sau vài tuần sinh vật đã phát triển thành quần thể lớn và gây
ra những vụ “cháy ngầm”, tiêu hủy một phần hoặc toàn bộ hàng hóa bảo quản.
Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN

Ngô là loại nông sản đƣợc bảo quản để sử dụng làm lƣơng thực, thực ph m,
thức ăn chăn nuôi và nhiều mục đích khác nhau. Do vậy, bảo quản đúng kỹ thuật
sẽ góp phần giảm tỷ lệ hao hụt, thối, hỏng ở mức thấp nhất. Có nhiều loại côn
trùng hại ngô, chúng có khả năng thích ứng rộng với điều kiện ngoại cảnh và có
sức sinh sản nhanh.
Tại Mexico, Rojas (1998) đã tiến hành nghiên cứu xác định đƣợc 17 loài,
thuộc 9 hộ và 2 bộ gây hại cho ngô bảo quản. Trong đó các loài chính gây hại là
mọt ngô (Sitophilus zeamays), ngài mạch (Sitotroga cerealella) và mọt đục hạt
(Rhyzopertha dominica) [43].
Snelson J.T (1987) phát hiện ở Australia những côn trùng gây hại chính
trên ngô, lúa, lúa mì gồm: mọt đục hạt (Rhyzopertha dominica), mọt bột đỏ
(Tribolium castaneum), mọt gạo (Sitophilus oryzae), mọt ngô (Sitophilus
zeamays), mọt răng cƣa (Oryzaephilus surinamensis) [43].
Theo Arbogast R.T và Throne J.E (1997) có 43 loài côn trùng thuộc 26 họ
và 4 bộ gây hại trong kho ngô ở Nam Carolina [23].
Olsson C. (1999) đã thống kê đƣợc côn trùng chính gây hại trên ngô chủ
yếu là mọt ngô (Sitophilus zeamays), mọt thóc đỏ (Tribolium castaneum), mọt
tre (Dinoderus minutus), ngài mạch (Sitotroga cerealella) [38].
Kết quả nghiên cứu về các loài côn trùng gây hại trong kho ở Việt Nam
năm 2001 - 2002 của Hà Thanh Hƣơng ở 3 vùng sinh thái Đồng bằng sông
Hồng, Trung du và miền núi cho thấy: ở miền bắc có 57 loài côn trùng gây hại
đƣợc tìm thấy trên thóc, gạo, ngô, thức ăn chăn nuôi. Chúng thuộc 4 bộ với 28
họ khác nhau và 3 lớp, trong đó có 39 loài gây hại nguyên phát. Mọt cà phê (A.
fasciculatus), mọt ngô (Sitophilus zeamais) đƣợc tìm thấy trong ngô và thức ăn
chăn nuôi [11] [16].
Theo điều tra của Trần Văn Chƣơng (2003) tiến hành điều tra hệ côn trùng
hại kho tại 10 cơ sở sản xuất, kinh doanh thức ăn chăn nuôi thì thấy mọt ngô
(Sitophilus

zeamays),

mọt

gạo (Sitophilus oryzae) và mọt bột đỏ

Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




(Tribolium castaneum) là loài có mật độ xuất hiện lớn [2].
Nguyễn Kim Hoa và đtg (2008), thành phần mọt hại ngô bảo quản tại hộ gia
đình ở vùng Bắc Hà - Lào Cai gồm 10 loài thuộc 9 họ của 2 bộ côn trùng
(Coleoptera và Lepidoptera) và 1 họ thuộc bộ nhện Acarina. Mọt ngô S. zeamais là
loài gây hại nguy hiểm nhất, tiếp đó là mọt bột sừng G. cornutus [8], [9].
1.2.2. Mọt ngô
1.2.2.1. Vị trí phân loại, phân bố
- Vị trí phân loại:
+ Giới (Kingdom): Animalia
+ Ngành (Phylum): Arthropoda
+ Lớp (Class): Insecta
+ Bộ (Order): Coleoptera
+ Họ (Family): Curculionidae
+ Tên khoa học: Sitophilus zeamais Motschulsky
Mọt ngô phân bố phổ biến ở nhiều nƣớc trên thế giới, gây hại đáng kể ở
những vùng ấm áp trên thế giới, nhất là ở châu Á, vùng Địa Trung Hải và Bắc
Mỹ. Ở nƣớc ta có thể gặp ở tất cả các địa phƣơng. Chúng có thể đẻ trứng ở
ngoài đồng và cả trong kho.

Loài mọt Sitophilus zeamais Motsch là loài gây hại phổ biến và là dịch hại
nguyên phát. Tính ăn hại của loài mọt này khá phức tạp vì mọt ngô thuộc loại đa
thực, nó có thể ăn hầu hết các loại ngũ cốc thô hoặc chế biến nhƣ lúa mì, yến
mạch, lúa mạch, các loại đậu, hạt có dầu, hạt bông và nhiều sản ph m thực ph m
khác. Nhƣng thức ăn thích hợp nhất với nó là ngô hạt.
Mọt ngô S. zeamais hoạt động nhanh nhẹn, hay bò và có tính giả chết, xuất
hiện ngoài đồng trƣớc thu hoạch và trong kho bảo quản, thiệt hại kinh tế do
chúng gây ra rất nghiêm trọng. Chúng là đối tƣợng gây hại nghiêm trọng nhất
tấn công hạt ngô trong quá trình bảo quản ở nhiều nƣớc Đông Nam Á [6].
Đối với Việt Nam, mọt ngô S. zeamais là một đối tƣợng nguy hiểm, có khả
Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN