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, người đã hướng 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 được 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 dưới sự
hướng 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 chưa được 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
Chương 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 HƯỞNG 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
Chương 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG 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. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................................................. 32
2.3.1. Phương pháp sinh lí .............................................................................. 32
2.3.2. Phương pháp sinh học phân tử ............................................................. 32
2.3.3. Phương 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




Chương 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 lượng 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


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Nghĩa tiếng Anh
ABA
bp
cDNA

Abscisic acid
base pair

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

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

(cặp bazơ)

complementary DNA

đtg

kb

Nghĩa tiếng Việt

(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 nước 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 lượng hạt của 10 mẫu ngô nghiên
cứu............................41
Bảng 3.2. Lượng 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 tương đồng nucleotide của gen Cys2 của mẫu ngô TQ1 và trình
tự
có mã D38130..................................................................................................................48
Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




Bảng 3.5. Sự sai khác giữa trình tự amino acid của mẫu ngô TQ1 với
D38130........49
Bảng 3.6. Hệ số tương 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 nước, đứng thứ hai về sản lượng và đứng thứ nhất
về năng suất [12].
Ở Việt Nam, ngô là cây lương thực quan trọng không chỉ cung cấp lương
thực cho người, 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 lương thực được chú
trọng trồng ở nước ta. Và nếu trong tương lai khi đã sản xuất đủ nhu cầu nội địa,
chắc chắn ngô sẽ là mặt hàng xuất kh u của nước ta giống như lúa gạo, vì nhu
cầu lương 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 nước 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 được lưu trữ
trong nông hộ làm thức ăn gia súc và chờ lên giá sau vụ thu hoạch mới bán ra thị
trường. Một lượng lớn lại được một số công ty có năng lực bảo quản lớn, các cơ
sở tư nhân lưu trữ với quy mô vừa và nhỏ thu mua…Các cơ sở này trực tiếp thu
gom ngô hạt tươi từ các hộ nông dân trong và ngoài tỉnh với số lượng lớn, sau
khi tiến hành sấy, ngô sẽ được bảo quản để phân phối dần ra thị trường. Chính vì
vậy ngô bảo quản trong kho khá dài ngày, thành phần sâu mọt hại tương đối đa
dạng làm hao hụt về chất lượng và khối lượng 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 tượng gây hại này của các cơ sở lưu trữ
ngô chưa 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 được các giống ngô


có năng suất cao, chất lượng 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 cường 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 được 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.


Chương 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 lương 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 nước này cũng như 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 người châu Âu với châu Mỹ. Ngô được đưa vào châu Âu đầu
tiên ở Tây Ban Nha trong chuyến thám hiểm thứ hai của Columbus vào khoảng
năm 1494. Người châu Âu đã nhận biết được giá trị của nó và nhanh chóng phổ
biến rộng rãi. Vào những năm đầu của thế kỷ XVI, bằng đường thủy các tầu của

Bồ Đào Nha, Tây Ban Nha, Italia đã đưa 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 được
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 c ấu trúc
nội nhũ của hạt, ngô được phân thành các loài phụ: ngô bọc, ngô đá, ngô răng
ngựa, ngô đường, ngô nổ, ngô bột, ngô nếp, ngô đường 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


còn được phân loại theo sinh thái học, nông học, thời gian sinh trưởng và
thương ph m [12].
1.1.2. Đặc điểm sinh học
Ngô là cây lương 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 nước 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 nước, 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 trưởng phát triển của cây ngô, nó giúp cây hút nước và các
chất dinh dưỡng 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
nước và thức ăn. Số lượng 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, đường kính từ 2 - 4 cm, cao từ 1,8 - 2 m. Thân ngô trưởng
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 được
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 thường biến
động từ 15 - 20 lá. Đặc điểm nổi bật là lá ngô có rất nhiều khí khổng. Trung bình
2

một lá ngô có từ 2 - 6 triệu khí khổng, trên 1mm 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 dưỡng…


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
nhưng 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
dưới vỏ hạt. Nội nhũ là phần chính của hạt chứa 70 - 78% khối lượng hạt với giá
trị dinh dưỡng 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 dưới lá mầm, rễ mầm và chồi
mầm. Trong bốn phần này thì lá mầm thường phát triển rõ rệt nhất. Phôi ngô lớn
chiếm 8 - 15% trọng lượng 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 như: 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 trưởng, phát triển của cây ngô được chia thành hai giai đoạn:

giai đoạn sinh dưỡng và giai đoạn sinh thực. Giai đoạn sinh dưỡng được tính từ
khi gieo đến trỗ cờ. Giai đoạn sinh thực được tính từ trỗ cờ đến chín hoàn toàn.
Căn cứ vào đặc điểm quá trình sinh trưởng phát triển có thể chia ra các giai
đoạn sinh trưởng 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 hưởng khác nhau đến các yếu tố tạo thành năng suất và chất
lượng hạt ngô [13].
1.1.3. Đặc điểm hóa sinh hạt ngô
Hạt ngô có giá trị dinh dưỡng cao, trong hạt ngô có chứa tương đối đầy đủ
các chất dinh dưỡng cần thiết cho người và gia súc. Thành phần sinh hóa


của hạt ngô chịu ảnh hưởng 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 lượng đường
khoảng 3,5%, lượng tro khoảng 1 - 2,4%, chất khoáng chiếm trên 60% khối
lượng của phôi [12].
Tinh bột ngô hình tròn, hình đa diện, góc cạnh rõ rệt, kích thước khoảng 8 35 µm. Tinh bột tập trung chủ yếu ở nội nhũ và được 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 lượng tinh bột ở
ngô tẻ (68%) nhiều hơn ở ngô nếp (65%) [12].
Tỷ lệ chất béo trong hạt ngô tương 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 lượng lipid là một chỉ tiêu
quan trọng để đánh giá chất lượng hạt [7].
Tỷ lệ protein trong hạt ngô 8 - 12%. Protein chính của ngô là zein, một loại
prolamin gần như không có lysine và tryptophan. Protein của ngô được 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 lượng protein cũng như các
thành phần amino acid bị thay đổi bởi những tác động của các yếu tố di truyền
(giống) và môi trường, 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].


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

Gạo

Bắp

Cao
lương

Gạo lứt

lúa Mì

Protein

(%)

12,3

11,4

9,6

8,5

Chất béo

(%)

2,2

5,7

4,5

2,6

Chất đường 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 lượng

(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 lương thực giàu dinh dưỡng. So với lúa mì và
gạo thì ngô có thành phần tinh bột và protein thấp hơn, nhưng năng lượng 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 lương thực quan trọng trong nền kinh tế toàn
cầu. Bên cạnh vai trò cung cấp lương thực cho con người, ngô còn là nguyên liệu
quan trọng của công nghiệp chế biến thức ăn gia súc và công nghệ sinh học.


Nhiều nước đang sử dụng ngô để chế biến ethanol - năng lượng sạch của tương
lai.


Ngô là cây lương thực nuôi sống gần 1/3 dân số trên toàn thế giới, tất cả các
nước trồng ngô nói chung đều ăn ngô ở mức độ khác nhau. Nếu như 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 được sử dụng làm rau cao cấp, lấy hạt làm nguyên liệu chế biến các
mặt hàng có giá trị dinh dưỡng cao như sữa ngô, ngô ngọt đóng hộp, đóng lọ…
Ngô là thức ăn giàu năng lượng, là thành phần quan trọng trong thức ăn hỗn
hợp cho gia súc và gia cầm. Hầu như 70% chất dinh dưỡng trong thức ăn tổng
hợp là từ ngô. Cây ngô còn là thức ăn xanh và ủ chua lý tưởng cho đại gia súc,
đặc biệt là bò sữa.

Ngô cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp. Người ta đã sản xuất khoảng
670 mặt hàng khác nhau của các ngành công nghiệp lương thực - thực ph m,
công nghiệp dược và công nghiệp nhẹ.
Ngoài ra ngô còn là nguồn hàng hóa xuất kh u có giá trị cao. Trên thế giới
hàng năm lượng 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
o

Ngô là cây có địa bàn phân bố rộng nhất thế giới, trải rộng từ 40 N đến gần
o

55 B, từ độ cao 1 - 2 m đến 400 m so với mực nước biển. Do đó ngô được 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 nước và lúa mì cả về diện tích và sản lượng. Nhưng đến năm
2005, sản lượng ngô trên thế giới đạt 713,68 triệu tấn trong khi đó sản lượng lúa
mì là 623 triệu tấn và lúa nước là 618 triệu tấn. Do điều kiện khí hậu, thổ
nhưỡng, tập quán canh tác dẫn đến diện tích, sản lượng và năng suất ngô ở các
khu vực có sự chênh lệch nhau.
Theo số liệu, sản lượng 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, nhưng đến năm 2005 năng
suất đã đạt đến 48,17 tạ/ha. Năm 2011, diện tích ngô được 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 nhưng năng suất trung bình lại giảm còn 49,16 tạ/ha [59].

Số liệu được thể hiện ở bảng 1.2.
Bảng 1.2. Sản xuất ngô trên thế giới giai đoạn 1961 – 2012
Diện tích

Sản lượng

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 lượng. Châu Âu có
diện tích trồng ngô thấp, khoảng 10,33% tổng diện tích gieo trồng (18,3 triệu ha)
nhưng luôn đứng thứ hai về năng suất (51,7 tạ/ha). Châu Á đứng thứ hai về diện
tích (32,47%) và sản lượng (288,8 triệu tấn) nhưng 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 nước có diện tích ngô lớn có thể kể
đến như 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 nước trên thế giới năm 2012

Diện tích

Sản lượng

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

Nước

Nguồn: FAOSTAT 2013 [59].
Trên thế giới, Mỹ là nước có diện tích, năng suất, sản lượng ngô lớn nhất
đạt 35,36 triệu ha, với tổng sản lượng đạt 273,83 triệu tấn, năng suất bình quân
đạt 77,4 tạ/ha [59]. Kết quả trên có được, trước hết là nhờ sự đầu tư 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 đưa năng suất và sản

lượng ngô của nước này cao hơn các nước khác. Các giống cây trồng chuyển
gen được tạo ra nhờ công nghệ sinh học đã được trồng phổ biến, đem lại lợi
nhuận nông nghiệp cao, trong đó nước Mỹ tập trung vào các cây mũi nhọn là
bông, đậu tương và ngô.
Có thể nói Mỹ và Trung Quốc là hai nước 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 nước xuất kh u ngô lớn, các nước 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
Trước 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 lương thực đứng thứ hai sau lúa và được 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 lượng

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 chưa 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 được đưa vào trồng góp phần nâng cao năng suất.
Nếu như năm 1990, năng suất ngô nước 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 bước phát triển đáng kể, diện
tích trồng ngô cả nước đạt 1,033 triệu ha, sản lượng 3,85 triệu tấn. Năm 2011 là
năm tạo dấu ấn ấn tượng của ngô Việt Nam, đạt mức sản lượng cao nhất từ trước
đến nay với 4,84 triệu tấn và năng suất 43,13 tạ/ha.
Thành tựu nhảy vọt này có được là do việc tạo được 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 chưa 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 nước. Việt Nam đã đuổi kịp các nước
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 phương. Năng suất của các giống ngô địa phương thường thấp, tuy nhiên các
giống ngô địa phương vẫn tiếp tục được quan tâm nghiên cứu vì các ưu điểm
như khả năng chịu hạn, kháng sâu bệnh tốt và có thể gieo trồng trên nhiều loại
đất khác nhau.
Tuy nhiên, sản lượng ngô của Việt Nam vẫn thấp hơn so với sản lượng ngô
thế giới. Có nhiều nguyên nhân khiến sản lượng ngô của nước ta chưa cao như: do

chưa 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 nước nên nông dân phải trồng
ngô làm lương thực thay thế gạo, làm thức ăn chăn nuôi. Các giống ngô được
trồng đều là các giống truyền thống của địa phương, giống cũ nên năng suất
rất thấp. Do đó, sản lượng ngô trong nước không đủ phục vụ cho con người cùng
với sự phát triển của ngành chăn nuôi. Hàng năm Việt Nam vẫn phải nhập kh u
một lượng lớn ngô, đậu tương làm thức ăn cho gia súc. Chính vì vậy, cần tiếp tục
nghiên cứu để có biện pháp cải tạo giống ngô theo hướng tăng năng suất và chất
lượng là rất cần thiết.
1.2. MỌT NGÔ VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ TỚI QUÁ TRÌNH BẢO
QUẢN NÔNG SẢN
1.2.1. Thành phần côn trùng hại ngô bảo quản
Hầu như ở đâu có sự tồn trữ và lưu 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