Luận án tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu một số tính trạng nông sinh học liên quan đến khả năng chịu hạn của vật liệu nhiệt đới phục vụ chọn tạo giống ngô lai

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
----- -----

ĐỖ VĂN DŨNG

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNH TRẠNG NÔNG SINH HỌC
LIÊN QUAN ĐẾN KHẢ NĂNG CHỊU HẠN CỦA VẬT LIỆU
NHIỆT ĐỚI PHỤC VỤ CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ LAI

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

HÀ NỘI - 2018


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
----- -----

ĐỖ VĂN DŨNG

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNH TRẠNG NÔNG SINH HỌC
LIÊN QUAN ĐẾN KHẢ NĂNG CHỊU HẠN CỦA VẬT LIỆU
NHIỆT ĐỚI PHỤC VỤ CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ LAI

Chuyên ngành: Di truyền và Chọn giống cây trồng
Mã số: 9.62.01.11

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học:
1. TS. Lê Quý Kha
2. TS. Pervez Haider Zaidi

HÀ NỘI - 2018


i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và với sự cộng tác
của các cộng sự khác. Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án này là trung
thực và đã được công bố trên các tạp chí khoa học chuyên ngành với sự đồng ý cho
phép của các đồng tác giả.
Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án này đã được cảm ơn và các thông tin
trích dẫn trong luận án này đã được chỉ rõ nguồn gốc.

Ngày 19 tháng 8 năm 2018
Tác giả luận án

Đỗ Văn Dũng


ii
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện đề tài tôi luôn nhận được sự ủng hộ và giúp đỡ của
các cơ quan, các thầy cô, bạn bè đồng nghiệp và gia đình.
Trước hết tôi bày tỏ biết ơn sâu sắc đối với TS. Lê Quý Kha (Viện Khoa học
Kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam, IAS) và TS. Zaidi P.H. (Trung tâm Nghiên cứu

Lúa mì và Ngô quốc tế, CIMMYT tại Ấn Độ) đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tôi
trong suốt quá trình thực hiện đề tài và hoàn thành luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn tới Ban Lãnh đạo Viện Nghiên cứu Ngô, tập thể
Bộ môn Chọn tạo giống ngô thực phẩm đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và nhiệt tình
giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài và hoàn thành luận án.
Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo, tập thể cán bộ và các thầy cô của Ban
Đào tạo Sau đại học, Ban lãnh đạo Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam đã tạo
điều kiện thuận lợi và quan tâm giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành
luận án.
Tôi xin gửi lời cảm ơn nhóm nghiên cứu CIMMYT tại Ấn Độ và Công ty Cổ
phần Giống Cây trồng Nha Hố, Ninh Thuận đã giúp đỡ, trao đổi thông tin khoa học,
xã hội và kinh nghiệm giúp ích cho tôi rất nhiều.

Và đặc biệt cảm ơn sự giúp đỡ tới Ban quản lý dự án "Chọn tạo giống ngô chịu
bất thuận phi sinh học cho vùng Nam Á và Đông Nam Á- ATMA" và tài trợ của Bộ
Hợp tác Kinh tế và Phát triển Cộng hòa Liên bang Đức (BMZ) .
Nhân dịp này tôi xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đã luôn động
viên, khích lệ và tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Tác giả

Đỗ Văn Dũng


iii

MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN.......................................................................................................... I
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. II
MỤC LỤC...................................................................................................................III
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .................................................................................. VI
DANH MỤC BẢNG .................................................................................................. vii
DANH MỤC HÌNH ......................................................................................................x
MỞ ĐẦU.......................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU ..............................................5
1.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và Việt Nam ................................................5
1.1.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới ..............................................................5

1.1.2. Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam ...............................................................6
1.2. Ảnh hưởng của hạn đối với sản xuất ngô trên thế giới và ở Việt Nam .................8
1.2.1. Ảnh hưởng của hạn đối với sản xuất ngô trên thế giới ..................................8
1.2.2. Ảnh hưởng của hạn đến sản xuất ngô ở Việt Nam ......................................10
1.3. Tình hình nghiên cứu, sử dụng giống ngô chịu hạn trên thế giới và Việt Nam...14
1.3.1. Tình hình nghiên cứu, sử dụng giống ngô chịu hạn trên thế giới ................14
1.3.2. Tình hình nghiên cứu ngô chịu hạn ở Việt Nam ..........................................16
1.4. Khái niệm và cơ sở khoa học về hạn, khả năng chịu hạn ở ngô .......................18
1.4.1. Khái niệm về hạn .........................................................................................18
1.4.2. Cơ chế chịu hạn của cây trồng .....................................................................19
1.4.3. Ảnh hưởng của hạn đối với cây ngô ............................................................21
1.5. Di truyền tính chịu hạn ở cây ngô ........................................................................24

1.6. Một số tính trạng hữu ích dùng trong nghiên cứu khả năng chịu hạn ở ngô .......27
1.7. Ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn lọc vật liệu ngô .........................................30
1.7.1. Sự hỗ trợ của chỉ thị phân tử trong chọn giống ngô .....................................30
1.7.2. Đa hình đơn nucleotide (SNP) .....................................................................33
1.7.3. Lập bản đồ về di truyền tính trạng số lượng ................................................34
1.7.4. Cải tạo giống theo phương pháp truyền thống và ứng dụng bản đồ QTL ...41
1.8. Khả năng kết hợp ..............................................................................................42
CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..........49
2.1. Tạo 8 nhóm dòng Bi-parent (BP) tại Ấn Độ ........................................................49


iv

2.2. Vật liệu nghiên cứu ..............................................................................................50
2.2.1. Vật liệu nghiên cứu đặc điểm nông học và lập bản đồ QTL liên quan đến
chịu hạn của 8 nhóm dòng bp trong điều kiện hạn và tưới đủ tại Ấn Độ .....50
2.2.2. Vật liệu đánh giá tổ hợp lai của 8 nhóm dòng với 2 cây thử (CML451,
CLO2450) trong điều kiện hạn và tưới đủ tại Ninh Thuận ..........................52
2.2.3. Vật liệu nghiên cứu KNKH, ƯTL và khả năng chịu hạn về năng suất của
9 dòng thuần tham gia luân giao ở điều kiện tưới đủ, hạn nặng, hạn vừa tại
Ấn Độ ...........................................................................................................52
2.2.4. Vật liệu khảo nghiệm giống ngô ..................................................................53
2.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................53
2.4. Phương pháp nghiên cứu .....................................................................................53
2.4.1. Phương pháp đánh giá một số đặc điểm nông học ở điều kiện đồng ruộng ...53

2.4.2. Phương pháp lập bản đồ QTL một số đặc điểm nông học của 8
nhóm dòng BP thế hệ F2:3 và các dòng bố mẹ ..............................................55
2.4.3. Phương pháp đánh giá khả năng kết hợp .....................................................56
2.4.4. Phương pháp khảo sát tổ hợp lai ưu tú .........................................................57
2.4.5. Phương pháp theo dõi, đánh giá đặc điểm nông học ...................................57
2.4.6. Phương pháp chăm sóc và quản lý thí nghiệm đồng ruộng .........................59
2.4.7. Xử lý số liệu thí nghiệm ...................................................................................59
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...............................................................62
3.1. Nghiên cứu một số tính trạng nông học và xác định QTL trên các gia đình F2:3 có
khả năng chịu hạn và khả năng kết hợp tốt .......................................................62
3.1.1. Đánh giá đặc điểm nông học liên quan đến khả năng chịu hạn của 8 nhóm
dòng F2:3 và các dòng bố mẹ.........................................................................62

3.1.2. Hệ số tương quan kiểu hình và di truyền của một số đặc điểm nông học
trong điều kiện hạn vơi tưới đủ.....................................................................85
3.1.3. Lập bản đồ qtl liên quan tính chịu hạn của 8 nhóm dòng F2:3 tại Ấn Độ .....89
3.2. Đánh giá sớm khả năng kết hợp của các nhóm dòng ngô F2:3 và chọn lọc các
dòng ưu tú, các tổ hợp lai chịu hạn .................................................................100
3.2.1 Đánh giá sớm khả năng kết hợp về năng suất của các nhóm dòng ngô
F2:3...............................................................................................................100
3.2.2. Chọn lọc dòng ưu tú và tổ hợp lai có triển vọng ........................................110
3.2.3. Năng suất của các dòng và tổ hợp lai luân giao ở các điều kiện nghiên
cứu ..............................................................................................................113
3.2.4. Đánh giá khả năng kết hợp chung, khả năng kết hợp riêng của các dòng .118
3.2.5. Phân tích tương tác kiểu gen với môi trường .............................................127

v
3.3. Kết quả đánh giá các giống ngô lai triển vọng .................................................132
3.3.1. Kết quả khảo nghiệm giống ngô lai triển vọng LVN72 ở một số vùng
sinh thái phía Bắc .....................................................................................132
3.3.2. Kết quả so sánh giống ngô lai triển vọng ĐH17-1 ....................................135
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .......................................................................................137
CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ............................139
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................140
PHẦN PHỤ LỤC ..................................................................................................... - 1 PHỤ LỤC 1. DIỄN BIẾN THỜI TIẾT TẠI ĐIỂM THÍ NGHIỆM ......................... - 1 PHỤ LỤC 2. MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN ............. - 4 PHỤ LỤC 3. KẾT QUẢ XỬ LÝ SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM ................................... - 12 -

vi
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
TT Từ viết tắt
1 ASYCOV
2 CIMMYT
3
4
5
6

CV (%)

ĐC
et al, cs
FAOSTAT,
FAO
7 GMR
8 GSO
9 HAN
10 ICRISAT
11 IFAD
12 IFPRI
13 IGC
14 ISAAA

15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25

KNKHC
KNKHR
KT
LSD 0,05
MRC
NCGA
NDMC
NS
NST
p, Tr
PROC

26 QTL
27 REML
28
29
30
31
32
33

TĐ
THL
TP-PR

UNEP
USDA
USGCRP

34 USTR
35 WMO
36 CGIAR

Giải thích
Phương trình tiệm cận (Asymptotic Covariance)
Trung tâm Nghiên cứu Ngô và Lúa mì Quốc tế (International Maize and Wheat
Improvement Center)

Hệ số biến động (Coefficient of Variation)
Đối chứng
Cộng sự
Tổ chức Nông Lương Liên hợp quốc (Food and Agriculture Organization of the
United Nation)
Báo cáo thị trường ngũ cốc (Grain Market Report)
Tổng cục thống kê Việt Nam
Điều kiện hạn
Viện Nghiên cứu Cây trồng cho vùng Bán khô hạn Nhiệt đới (International Crops
Research Institute for the Semi-Arid Tropics)
Quỹ tài trợ Phát triển Nông nghiệp Quốc tế (International Fund for Agricultural
Development)

Viện Nghiên cứu Chương trình Lương thực Quốc tế (International Food Policy
Research Institute)
Hội đồng Ngũ cốc Quốc tế (International Grains Council)
Dịch vụ Quốc tế Ứng dụng Công nghệ Sinh học Nông nghiệp Quốc tế (The
International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications)
Khả năng kết hợp chung
Khả năng kết hợp riêng
Không tưới
Mức sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa 95%
Hiệp hội Sông Mê Kông
Hiệp hội ngô quốc tế (National Corn Growers Association)
Trung tâm quốc gia giảm nhẹ hạn Mĩ (USA National Drought Mitigation Center)

Năng suất thực thu (tấn/ha)
Nhiễm sắc thể
Số trang tài liệu tham khảo
Mỗi phân tích được thực hiện bằng cách sử dụng chương trình phụ đặc biệt,
được gọi là PROC
Tính trạng số lượng (Quantitative trait locus)
Hạn chế tối đa khả năng đa biến số (Multivariate Restricted Maximum
Likelihood)
Tưới đủ
Tổ hợp lai
Chênh lệch thời gian tung phấn - phun râu (Anthesis-Silking Interval)
Tổ chức Môi trường Thế giới (United Nations Environment Programme)

Bộ Nông nghiệp Mỹ (United States Department of Agriculture)
Chương trình nghiên cứu Biến đổi toàn cầu Mỹ (The United States Global
Change Research Program - USGCRP)
Đại diện Bộ Thương mại Mĩ (United States Trade Representative)
Tổ chức Khí tượng Quốc tế (World Meteorological Organization)
Nhóm tư vấn nghiên cứu nông nghiệp quốc tế (Consultative Group on
International Agricultural Research)


vii
DANH MỤC BẢNG
TT

bảng

Tên bảng

Trang

1.1. Khả năng thời vụ và các giai đoạn sinh trưởng, phát triển của cây ngô
chịu tác động điều kiện bất thuận ở 8 vùng ngô tại Việt Nam ............................. 11
1.2. Các yếu tố bất thuận phổ biến ở từng vùng tại Việt Nam ..................................... 12
1.3. Các vùng sinh thái đặc trưng khô hạn phổ biến tại Việt Nam .............................. 12
1.4. Các phản ứng của cây trồng có liên quan đến chịu hạn khi thử nghiệm trong
điều kiện hạn bất thường hay hạn cuối vụ ............................................................ 20

1.5. Hệ số tương quan hình thái và tương quan di truyền với năng suất trong điều
kiện hạn ................................................................................................................ 27
1.6. Giá trị điểm của các tính trạng gián tiếp dùng để chọn lọc vật liệu ngô
chịu hạn và úng trong điều kiện thí nghiệm đồng ruộng ...................................... 28
1.7. Chỉ thị SSR liên kết với một số gen chịu hạn ....................................................... 31
1.8. Danh sách 49 QTL liên quan đến khả năng chịu hạn ở ngô ................................. 39
2.1. Dòng ngô ưu tú và dòng chịu hạn ......................................................................... 49
2.2. Tên công thức, phả hệ F2:3 của 8 nhóm dòng đánh giá đặc điểm nông học
trong điều kiện hạn và tưới đủ .............................................................................. 51
2.3. Danh sách 9 dòng, ký hiệu 36 tổ hợp lai................................................................ 52
2.4. Các giai đoạn tưới cho 3 điều kiện khác nhau ...................................................... 54
2.5. Chăm sóc và quản lý thí nghiệm ........................................................................... 59

3.1. Thời gian sinh trưởng của 4 nhóm dòng và dòng bố mẹ của nhóm ƯTL A
ở điều kiện hạn và tưới đủ trong năm 2012 -2013 tại Hyderabad, Ấn Độ .......... 63
3.2. Thời gian sinh trưởng của 4 nhóm dòng và dòng bố mẹ nhóm ƯTL B
ở điều kiện hạn và tưới đủ trong năm 2012 -2013 tại Hyderabad, Ấn Độ ........... 64
3.3. Đặc điểm hình thái của 4 nhóm dòng và dòng bố mẹ ƯTL nhóm A
ở điều kiện hạn và tưới đủ trong năm 2012 -2013 tại Hyderabad, Ấn Độ ........... 68
3.4. Đặc điểm hình thái của 4 nhóm dòng và dòng bố mẹ ƯTL nhóm B
ở điều kiện hạn và tưới đủ trong năm 2012 -2013 tại Hyderabad, Ấn Độ ........... 69
3.5. Sự già hoá bộ lá của 4 nhóm dòng F2:3 và dòng bố mẹ ƯTL nhóm A
ở điều kiện hạn và tưới đủ trong năm 2012 -2013, Hyderabad, Ấn Độ ............... 71
3.6. Sự già hoá bộ lá của 4 nhóm dòng F2:3 và dòng bố mẹ ƯTL nhóm B
ở điều kiện hạn và tưới đủ trong năm 2012 -2013, Hyderabad, Ấn Độ ............... 72

viii
3.7. Một số đặc điểm của 4 nhóm dòng và dòng bố mẹ nhóm ƯTL A
ở môi trường hạn, tưới đủ trong năm 2012 -2013, Hyderabad, Ấn Độ ................ 77
3.8. Một số đặc điểm của 4 nhóm dòng và dòng bố mẹ nhóm ƯTL B
ở điều kiện hạn, tưới đủ trong năm 2012 -2013, Hyderabad, Ấn Độ ................... 78
3.9. Một số đặc điểm cấu thành năng suất của 4 nhóm dòng F2:3 và dòng bố mẹ
ƯTL nhóm A ở điều kiện hạn và tưới đủ trong năm 2012 - 2013 tại Ấn Độ ....... 80
3.10. Một số đặc điểm cấu thành năng suất của 4 nhóm dòng F2:3 và dòng bố mẹ
ƯTL nhóm B ở điều kiện hạn và tưới đủ trong năm 2012 - 2013 tại Ấn Độ ....... 81
3.11. Năng suất của các nhóm dòng BP thế hệ F2:3 và dòng bố mẹ trong điều kiện

hạn so với tưới đủ tại Ấn Độ ................................................................................ 84
3.12. Hệ số tương quan kiểu hình một số đặc điểm nông học của 8 nhóm dòng
trong điều kiện hạn và tưới đủ tại Ấn Độ ............................................................. 85
3.13. Tương quan di truyền của các đặc điểm nông học của 8 nhóm dòng BP
giữa điều kiện hạn và tưới đủ tại Ấn Độ .............................................................. 86
3.14. Phân phối marker trên 8 nhóm dòng BP tại Ấn Độ .............................................. 90
3.15. Các QTL về năng suất, chênh lệch tung phấn - phun râu và sự già hóa bộ lá
trong điều kiện hạn và tưới đủ của 7 nhóm dòng F2:3 tại Ấn Độ .......................... 96
3.16. Năng suất trung bình của con lai F1 của [nhóm dòng A × cây thử], trong vụ
Xuân 2014 ở điều kiện hạn, tưới đủ tại Ninh Thuận .......................................... 102
3.17. Năng suất trung bình của con lai F1 của [nhóm dòng B × cây thử], trong vụ
Xuân 2014 ở điều kiện hạn, tưới đủ tại Ninh Thuận .......................................... 103

3.18. Bình phương trung bình về năng suất (NS) của các 8 nhóm dòng ..................... 106
3.19. Biến động của KNKHC và KNKHR về năng suất của 8 nhóm dòng F2:3
và dòng bố mẹ ở điều kiện hạn, tưới đủ trong vụ Xuân 2014 tại Ninh Thuận ... 108
3.21. Giá trị KNKHC về năng suất cây thử với dòng bố mẹ nhóm B ở điều kiện
hạn, tưới đủ trong vụ Xuân 2014 tại Ninh Thuận .............................................. 108
3.22. Khả năng kết hợp chung và năng suất của các gia đình F2:3 được tuyển chọn
trong vụ Xuân 2014 tại Ninh Thuận ................................................................... 111
3.23. Khả năng kết hợp riêng và năng suất của các gia đình F2:3 được tuyển chọn
trong vụ Xuân 2014 tại Ninh Thuận ................................................................... 112
3.24. Đặc điểm 9 dòng được tuyển chọn và duy trì, làm thuần tại Ấn Độ .................. 114
3.25. Phân tích phương sai khả năng kết hợp về năng suất ở các điều kiện tưới đủ,
hạn nặng và hạn vừa ........................................................................................... 115

ix
3.26. Năng suất của 9 dòng thuần ở điều kiện tưới đủ, hạn nặng, hạn vừa
trong năm 2014 tại Hyderabad, Ấn Độ .............................................................. 116
3.27. Năng suất của 36 tổ hợp lai luân giao giữa 9 dòng trong vụ hạn 2014 tại
Hyderabad, Ấn Độ .............................................................................................. 117
3.28. Khả năng kết hợp chung và khả năng kết hợp riêng của 9 dòng thuần
trong vụ hạn 2014 tại Hyderabad, Ấn Độ .......................................................... 120
3.29. Đánh giá ưu thế lai về năng suất của 36 tổ hợp lai trong điều kiện tưới đủ,
hạn nặng, hạn vừa, năm 2014 tại Hyderabad, Ấn Độ......................................... 123
3.30. Một số đặc điểm nông học của giống ngô LVN72 trong năm 2016 tại

các điểm khảo nghiệm phía Bắc ......................................................................... 133
3.31. Năng suất của giống ngô LVN72 triển vọng tại 3 vùng khảo nghiệm phía Bắc
trong vụ Xuân và Thu Đông năm 2016 .............................................................. 134
3.32. Một số đặc điểm nông học chính và năng suất của giống triển vọng ĐH17-1
tại Đan Phượng, Hà Nội trong vụ Xuân 2017 .................................................... 136


x
DANH MỤC HÌNH
TT
Hình

Tên hình

Trang

1.1. Diện tích, năng suất, sản lượng ngô thế giới từ 1960-2012 và dự báo năm 2050 ........ 5
1.2. Diện tích, năng suất, sản lượng ngô Việt Nam (1961-2017) ...................................... 7
1.3. Bản đồ chỉ số rủi ro toàn cầu thế giới 1992 - 2011................................................... 10
1.4. Ảnh hưởng của các mức độ hạn đến năng suất ngô ................................................. 22
1.5. Tương quan di truyền của 9 đặc điểm nông học ...................................................... 26
1.6. Mô hình cải tiến nguồn vật liệu qua từng chu kỳ chọn lọc ....................................... 42
1.7. Phân tích khả năng kết hợp của luân giao 7 giống theo GGEbiplot.......................... 48
2.1. Sơ đồ tạo 8 nhóm dòng gồm 790 gia đình F2:3, chọn dòng và tổ hợp lai................... 50

2.2. Hình ảnh kiểm tra định tính và định lượng DNA của mỗi công thức ....................... 55
2.3. Mô hình tuyến tính ước lượng không chệch ............................................................ 56
3.1. Tỷ lệ suy giảm năng suất của 8 nhóm dòng F2:3 và các dòng bố mẹ giữa
điều kiện hạn với tưới đủ trong vụ hạn so với vụ mưa tại Ấn Độ ............................ 85
3.2. Tương quan kiểu gen một số đặc điểm của 8 nhóm dòng ở điều kiện tưới đủ
theo mô hình Ward (1963) ..................................................................................... 87
3.3. Tương quan kiểu gen một số đặc điểm của 8 nhóm dòng ở điều kiện hạn
theo mô hình Ward (1963) ..................................................................................... 88
3.4. Bản đồ QTL về 3 đặc điểm NS, TP-PR và GHL trên 7 nhóm dòng BP F2:3 ............. 99
3.5. Khả năng kết hợp chung của 9 dòng trong điều kiện tưới đủ, hạn nặng
và hạn vừa trong năm 2014 tại Hyderabad, Ấn Độ ............................................... 118
3.6. Tương quan NS hạt và KNKHR của luân giao giữa 9 dòng thuần trong

điều kiện tưới đủ, hạn nặng và hạn vừa, vụ hạn 2014 tại Hyderabad, Ấn Độ ........ 121
3.7. Tương quan NS hạt và KNKHC của luân giao giữa 9 dòng thuần trong
điều kiện tưới đủ, hạn nặng và hạn vừa tại Hyderabad, Ấn Độ ............................. 121
3.8. Tương quan giữa năng suất hạt và ưu thế lai trung bình đối với 9 dòng
trong điều kiện tưới đủ, hạn nặng và hạn vừa ....................................................... 124
3.9. Tương quan giữa năng suất hạt và ưu thế lai thực đối với 9 dòng trong
điều kiện tưới đủ, hạn nặng và hạn vừa, năm 2014 tại Hyderabad, Ấn Độ ............ 125
3.10. Tương quan KNKHR và ưu thế lai trung bình đối với 9 dòng trong điều kiện
tưới đủ, hạn nặng và hạn vừa, năm 2014 tại Hyderabad, Ấn Độ ........................... 126


xi

3.11. Tương quan KNKHR và ưu thế lai thực đối với 9 dòng trong điều kiện tưới đủ,
hạn nặng và hạn vừa, năm 2014 tại Hyderabad, Ấn Độ ........................................ 126
3.12. Nhóm ưu thế lai và khả năng tạo tổ hợp lai tốt của 9 dòng ngô trong điều kiện
tưới đủ, hạn nặng và hạn vừa, năm 2014 tại Hyderabad, Ấn Độ ........................... 128
3.13. Biểu đồ tương tác kiểu gen với môi trường (GGEbiplot) về NS của 36 tổ hợp lai ở
3 môi trường (tưới đủ, hạn nặng và hạn vừa), năm 2014 tại Hyderabad, Ấn Độ... 131
3.14. Giống LVN72 tại Trạm Khảo nghiệm từ Liêm trong vụ Xuân 2017 ................. 135
3.15. Giống ĐH17-1 trong vụ Xuân 2017 tại Đan Phượng, Hà Nội ........................... 136


xii
DANH MỤC PHỤ LỤC

TT
phục lục

Tên hình

Trang

1.1.1. Thời tiết vụ hạn 2012 tại ICRISAT ................................................................... - 1 1.1.2. Thời tiết vụ Hạn 2013 tại ICRISAT .................................................................. - 1 1.1.3. Thời tiết vụ mưa 2013 tại ICRISAT .................................................................. - 2 1.1.4. Thời tiết vụ nóng 2014 tại ICRISAT ................................................................. - 2 1.1.5. Một số yếu tố khí tượng tại Ninh Thuận, vụ Xuân 2014
(từ tháng I đến tháng IV) .................................................................................... - 3 1.1.6. Một số yếu tố khí tượng phía Bắc trong vụ Xuân 2016 (từ tháng I - IV)
và vụ Thu Đông năm 2016 (từ tháng VIII - XII) ............................................... - 3 1.1.7. Một số yếu tố khí tượng tại Đan Phượng, Hà Nội, vụ Xuân 2017 .................... - 3 2.1. Hình ảnh cây và bắp của 10 dòng bố mẹ tạo thành 8 nhóm dòng F2:3............... - 4 2.2. Chọn bắp F1 của mỗi nhóm dòng BP để tạo các gia đình F2:3 ........................... - 6 2.3. Thử nghiệm nguồn vật liệu CIMMYT và Viện Nghiên cứu Ngô trong
vụ Xuân 2012, Đan Phượng, Hà Nội ................................................................. - 7 2.4. Thí nghiệm [F2:3 x Cây thử], vụ Xuân 2012 - 2013, Ninh Thuận ....................... - 7 2.5. Thí nghiệm [F2:3 x Cây thử], vụ Xuân 2013 - 2014, Ninh Thuận ....................... - 7 2.6. Thí nghiệm [F2:3 x Cây thử], vụ Xuân 2013 - 2014, Ninh Thuận (tiếp) ........... - 8 2.7. Hình ảnh cây và bắp của 9 dòng ngô ưu tú ......................................................... - 8 2.8. Một số hình ảnh khảo sát, đánh giống lai triển vọng ĐH17-1 .......................... - 11 -

1
MỞ ĐẦU
Cây ngô (Zea mays L.) là một trong những cây lương thực quan trọng trong sản
xuất nông nghiệp toàn cầu. Ngô thường được trồng ở điều kiện nhờ nước trời và chịu
nhiều bất thuận của thời tiết khí hậu. Hạn là một trong những bất thuận phi sinh học
chính làm giảm đáng kể sản lượng ngô của thế giới, bình quân thiệt hại khoảng 8,3
%/năm (Tony Fischer et al., 2014). Dự báo ảnh hưởng của hạn đến sản xuất ngô sẽ
trầm trọng hơn do biến đổi khí hậu ngày đang càng diễn ra mạnh mẽ, mang tính toàn
cầu (Integrated Drought Management Programme, 2011) (Osman et al., 2013), khoảng
41% diện tích trên toàn cầu (Climate Reality Project, 2016). Do đó, hạn được xác định
là một trong những bất thuận nghiêm trọng nhất gây ra những thiệt hại cho năng suất

và sản lượng ngô, đặc biệt vùng Nam và Đông Nam Á đã làm năng suất ngô bình quân
ở những vùng này luôn thấp và không ổn định (Zaidi et al., 2014). Ở Việt Nam, có hơn
80% diện tích trồng ngô phụ thuộc nước trời (0,85 triệu ha), trong đó hơn 60% diện
tích trồng ở vùng cao, nơi thường xuyên gặp nhiều bất thuận, đặc biệt là hạn (Trieu
Mai Xuan, 2014). Việt Nam là một trong 5 quốc gia trên thế giới bị ảnh hưởng nhiều
nhất bởi biến đổi khí hậu, biểu hiện ở phân bố lượng mưa không đều, hạn có xu hướng
tăng về quy mô và cường độ (Trần Thục, 2011; World Meteorological Organization,
2015). Với thiệt hại do hạn ước tính khoảng 30%, có những năm diện tích bị hạn lên
đến 70-80% và nhiều vùng không cho thu hoạch ngô (Hao Phan Xuan et al., 2004). Bộ
Tài nguyên và Môi trường Việt Nam (2007) dự báo tổng lượng nước mặt của Việt Nam
vào năm 2025 chỉ bằng khoảng 96% so với hiện nay và 50 năm nữa sẽ bị thiếu nước
trầm trọng (Cục quản lý nước, 2015).

Trong khi đó, ngô được trồng ở những vùng thuận lợi về nước tưới thì không thể
đáp ứng được so với nhu cầu trong những thập kỷ tiếp theo. Dự báo đến năm 2050 tổng
nhu cầu ngô thế giới cần 1.178 triệu tấn, hơn 60% so với năm 2005-2007, cần gấp hai
lần so với năm 2013 (Chaudhary et al., 2014; Tony Fischer et al., 2014), trong đó Việt
Nam nói riêng cần hơn 9,0 triệu tấn (Viện Nghiên cứu Ngô, 2015). Chính vì vậy, chọn
tạo giống ngô chịu hạn là lựa chọn quan trọng nhất cho vùng khó khăn về nước tưới
hay phụ thuộc nước trời, đặc biệt ở các nước đang và kém phát triển có nền canh tác
lạc hậu (Ranum et al., 2014). Những vùng này, sản xuất ngô dễ bị ảnh hưởng bởi hạn
hán, thiệt hại sản lượng ngô hàng năm là rất lớn (Zaidi et al., 2014). Mặc dù Việt Nam
đã có một số nghiên cứu về chịu hạn ở ngô và có những thành công nhất định bằng

2
phương pháp truyền thống, như giống ngô VN8960, LCH9... Tuy vậy các giống này
chưa được phát triển rộng. Để đáp ứng nhu cầu phát triển sản xuất ngô của Việt Nam
trong giai đoạn tới cần có những giải pháp hợp lý, trong đó chọn giống ngô có khả năng
chịu hạn là lựa chọn quan trọng nhất. Trong nghiên cứu chọn tạo giống chịu hạn, việc
cải tiến nguồn gen là vấn đề cần được ưu tiên hàng đầu. Mỗi chương trình chọn tạo
giống và qua mỗi chu kỳ chọn tạo thì khả năng chống chịu, năng suất, cũng như ưu thế
lai được cải thiện (Arnel R. Hallauer et al., 2010; Klaus Koehler, 2014). Công việc này
thường liên quan đến việc mở rộng nền di truyền quần thể, bằng cách lai truyền những
gen chịu hạn từ vật liệu Donor vào các nguồn gen ưu tú khác nhau, để cải thiện những
đặc điểm cụ thể (Hallauer, 1985). Sau đó tiến hành chọn lọc với cường độ cao ở giai
đoạn sớm (F2, F2:3) của mỗi chu kỳ cải tiến vật liệu có ý nghĩa quan trọng, nhằm chọn

ra những vật liệu được cải tiến tốt hơn. Mặc dù phương pháp truyền thống đã có những
thành công nhất định nhưng do tính chất phức tạp của tính chịu hạn nên nghiên cứu
phải mất nhiều thời gian, tiến hành ở nhiều vụ, nhiều điều kiện môi trường, nhiều vùng
sinh thái khác nhau, trên nhiều nguồn vật liệu, khiến chi phí tăng cao. Trong khi đó,
các công cụ hiện đại đang ngày càng cải thiện tính hiệu quả và được sử dụng nhiều
trong các chương trình chọn tạo giống. Ứng dụng chỉ thị phân tử thông qua cách lập
bản đồ những vùng gen quy định tính trạng số lượng (QTL) liên quan đến khả năng
chịu hạn ở các dòng ngô thế hệ sớm, đang trở thành một thành phần quan trọng trong
tạo giống, để đạt được những cải tiến di truyền lớn hơn thông qua chọn lọc giai đoạn
sớm của mỗi chu kỳ cải tạo vật liệu (Klaus Koehler, 2014).
Những tính trạng và QTL liên quan đến chịu hạn ở ngô đã được nhiều nghiên cứu
công bố như bộ lá, kích thước lá, độ cuốn lá, độ già hoá. Tính trạng bộ rễ và cấu trúc

bộ rễ như chiều dài rễ, phân bố rễ, chiều dài rễ, khối lượng rễ khô, khối lượng rễ/cây,
chênh lệch thời gian tung phấn – phun râu (chênh lệch TP – PR), do vậy nhận biết các
tính trạng nông sinh học và QTL liên quan đến khả năng chịu hạn ở ngô rất cần thiết
với chương trình chọn tạo giống ngô chịu hạn (Viktoriya Avramova et al., 2016). Xuất
phát từ những lý do trên, đề tài “Nghiên cứu một số tính trạng nông sinh học liên
quan đến khả năng chịu hạn của vật liệu nhiệt đới phục vụ chọn tạo giống ngô lai”
với mục tiêu nhằm cải thiện khả năng chịu hạn của một số nguồn vật liệu ưu tú về các
đặc điểm nông học khác nhưng chưa biểu hiện rõ khả năng chịu hạn, phục vụ nghiên
cứu, cũng như giới thiệu giống ngô triển vọng phục vụ sản xuất ở vùng nước trời.


3

* Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu đánh giá một số tính trạng nông sinh học, xác định QTL và khả
năng kết hợp của các vật liệu mới, trong điều kiện hạn - tưới đủ, sau khi lai các dòng
ưu tú với các dòng Donor chịu hạn của CIMMYT, nhằm cải thiện khả năng chịu hạn,
năng suất, khả năng kết hợp của các vật liệu ưu tú, phục vụ chọn lọc dòng mới và xác
định một số giống ngô lai chịu hạn triển vọng phục vụ sản xuất ngô ở những vùng
nhờ nước trời.
* Ý nghĩa khoa học
Kết quả đề tài góp phần bổ sung cơ sở dữ liệu khoa học trong việc khai thác tính
trạng chịu hạn, do đa gen quy định, của 2 dòng ngô Donor chịu hạn của CIMMYT. Khi
lai truyền sang 8 dòng ưu tú về nông học và năng suất, sau đánh giá kiểu hình, kiểu gen
và đánh giá sớm khả năng kết hợp 8 nhóm dòng đời thấp, gồm 790 dòng thế hệ F2:3,

qua các trong môi trường hạn - tưới đủ; đồng thời ứng dụng kỹ thuật dùng 1.250 chỉ
thị phân tử (SNP) xác định vùng gen quy định một số tính trạng số lượng (QTL) liên
quan đến khả năng chịu hạn ở 8 nhóm dòng đời thấp (thế hệ F2:3), đã khẳng định các
locut gen chịu hạn đã được lai truyền thành công. Các dòng thuần mới mang gen chịu
hạn có các đặc điểm chênh lệch TP - PR, độ bền lá và khả năng kết hợp vượt trội các
dòng bố mẹ và vượt trội các dòng ưu tú trước khi lai với Donor. Đây là một trong
những giải pháp nhằm cải thiện căn bản kiểu gen, làm mới vật liệu ngô có giá trị sử
dụng trong chọn tạo giống ngô chịu hạn.
* Ý nghĩa thực tiễn
- Một số tính trạng nông học gồm chênh lệch TP - PR, độ bền lá và 27 QTL (11
QTL_năng suất, 6 QTL_chênh lệch TP - PR và 10 QTL_độ già hoá bộ lá) liên quan
đến khả năng chịu hạn, đồng thời khả năng kết hợp của các dòng đời thấp, sau khi lai

các vật liệu Donor chịu hạn với vật liệu ưu tú, đã được xác định ở mức độ khác nhau
của 8 nhóm dòng ở thế hệ F2:3. Từ đó chọn lọc và phát triển được 9 dòng thuần mới
từ các nhóm dòng có khả năng kết hợp cao và chịu hạn tốt, năng suất cao ở điều kiện
hạn, nâng cao hiệu quả chọn tạo giống chịu hạn.
- Xác định được 2 vùng gen chịu hạn, bao gồm cụm thứ nhất trên nhiễm sắc thể
(NST) số 1 (bin 1,05-1,07), trên NST số 7 (bin 7,01-7,03) và cụm thứ 2 trên NST số


4
8 (bin 8,02-8,03) về đặc điểm chênh lệch thời gian tung phấn - phun râu, độ già hoá
bộ lá và năng suất, có liên quan chặt đến khả năng chịu hạn của các dòng đời thấp.
- Giới thiệu được 9 dòng thuần mới (RA1, RA2, RA3, RA4, RA5, RA6, RA7,

RA8, RA9) có khả năng chịu hạn tốt (được chứng tỏ bởi các đặc điểm nông học và
QTL liên quan đến chịu hạn), làm nguồn vật liệu phục vụ chọn tạo giống ngô cho
vùng nước trời.
- Chọn được 2 giống ngô lai triển vọng được đặt tên là LVN72 (RA2/RA8) và
ĐH17-1 (RA4/RA7) phù hợp với điều kiện sản xuất phụ thuộc nước trời ở Việt Nam.
* Một số đóng góp mới
- Bổ sung thông tin khoa học về một số tính trạng kiểu hình, tính trạng số lượng
(QTL) trên một số vùng gen của nhiễm sắc thể số 1; 4; 6; 7 và 8 liên quan đến khả năng
chịu hạn trong quá trình phát triển vật liệu và chọn tạo giống ngô lai cho vùng nước
trời.
- Đã phát triển 9 dòng thuần mới có KNKH tốt, chịu hạn nhờ các đặc điểm nông
học và QTL liên quan đến khả năng chịu hạn, năng suất cao và giới thiệu được 2 giống

ngô lai triển vọng là LVN72 và ĐH17-1 cho sản xuất.
* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu, tại Ấn Độ, trên 8 nhóm dòng gồm 790 gia đình (dòng đời thấp)
ở thế hệ F2:3 được tạo ra bằng cách lai 10 dòng ngô nhiệt đới ưu tú với 2 dòng Donor
chịu hạn của CIMMYT và các tổ hợp lai của lai đỉnh với 2 cây thử (CML451,
CLO2450). Đề tài cũng đánh giá một số đặc điểm nông học của các dòng đời sớm và
xác định QTL liên quan đến khả năng chịu hạn. Từ đó chọn ra 9 dòng thuần từ 9 gia
đình F2:3 tốt nhất và đánh giá 36 tổ hợp luân giao tại Ấn Độ. Khảo nghiệm 2 tổ hợp lai
triển vọng ĐH17-1 và LVN72 tại một số vùng phía Bắc Việt Nam. Các giống đối
chứng: tại Ấn Độ bao gồm PAC754, 30V92, HTMH5401 và 900MG; tại Việt Nam
bao gồm: LVN10, VN8960, LVN61, NK67, C919, DK9901. Các thí nghiệm thực hiện
ở điều kiện đồng ruộng trong điều kiện hạn, tưới đủ tại Hyderabad, Ấn Độ và tại Ninh

Thuận, Việt Nam.


5
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU
1.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và trong nước
1.1.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới
Cây ngô (Zea mays L.) được sản xuất ở nhiều vùng khí hậu trên thế giới, sản
lượng đã vượt qua lúa gạo vào năm 1996, lúa mì vào năm 1997 và đạt sản lượng 988,1
triệu tấn năm 2014 (National Corn Growers Association US, 2015). Trong đó, Châu
Mỹ chiếm 53%, Châu Á chiếm 28% và Châu Âu chiếm 15% sản lượng ngô thế giới
(Ranum et al., 2014). Sự phát triển cây ngô trên toàn thế giới có những thay đổi đáng

chú ý ở 20 năm gần đây: Năm 1995, diện tích 136,2 triệu ha, năng suất 3,80 tấn/ha, sản
lượng đạt 517,3 triệu tấn; So với năm 1995, năm 2000, diện tích tăng 0,62% (137,0
triệu ha), năng suất tăng 13,8% (4,32 tấn/ha), sản lượng tăng 14,53% (592,5 triệu tấn);
So với năm 2000, năm 2005 diện tích tăng 7,64%, năng suất tăng 11,9%, sản lượng
tăng 20,4% (tương ứng 147,5 triệu ha, 4,84 tấn/ha, 713,7 triệu tấn); Đến năm 2010 so
với năm 2005, diện tích tăng 9,8%, năng suất tăng 7,8%, sản lượng tăng 18,3% (tương
ứng 161,9 triệu ha, 5,22 tấn/ha, 844,4 triệu tấn). Đến năm 2015 so với năm 2010, diện
tích tăng 9,5%, năng suất tăng 5,27%, sản lượng tăng 15,3%) (tương ứng 177,3 triệu
ha, 5,49 tấn/ha, 973,9 triệu tấn) (USDA, 1/2016). Đến Niên vụ 2017/1918, sản lượng
ngô dự báo đạt 1.046 triệu tấn, giảm 42 triệu tấn so với năm 2016/2017 (1.088 triệu
tấn) và niên vụ 2018/2019 sản lượng có thể chỉ đạt như năm 2017/2018 (GMR, 2018).

Nguồn: International Grains Council (IGC, 2013)

Hình 1.1. Diện tích, năng suất, sản lượng ngô thế giới từ 1960-2012 và dự báo năm 2050


6
Qua đó cho thấy diện tích, năng suất và sản lượng ngô của thế giới tăng liên tục,
tuy nhiên những năm gần đây sản lượng có xu hướng tăng chậm lại. Song về dài hạn,
nhu cầu ngô ngày một tăng, đặc biệt cần cho phát triển chăn nuôi, đến năm 2050 nhu
cầu ngô sẽ tăng gấp đôi (hơn 60% so với năm 2005/2007), trở thành cây trồng có sản
xuất lớn nhất trên toàn cầu và tập trung chủ yếu ở các nước đang phát triển (National
Corn Growers Association US, 2015). Theo FAO (2012), gần 90% sự gia tăng sản

lượng ngô hàng năm tập trung ở các nước đang phát triển để chủ yếu phục vụ chăn
nuôi khi nhu cầu 55% từ năm 2005 - 2007 tới 68% đến năm 2050. Vùng phụ cận Sahara
(subSaharan) châu Phi và Mỹ La tinh, cũng là vùng có nhiều tiềm năng mở rộng, đóng
góp lớn cho sự phát triển sản xuất ngô, với mức tăng sản lượng 0,65%/năm ở điều kiện
nhờ nước trời, 0,20%/năm ở điều kiện tưới đủ và năng suất bình quân 6,1 tấn/ha (khu
vực nước trời là 5,65 tấn/ha, tưới đủ 7,43 tấn/ha) (FAO, 2012).
Như vậy, cây ngô có một vai trò quan trọng trong sản xuất nông nghiệp trên thế
giới, phục vụ nhu cầu chăn nuôi, công nghiệp, lương thực ... Vì vậy, công tác chọn tạo
giống ngô phục vụ sản xuất phải liên tục cải tiến để nâng cao năng suất, tăng sản lượng.
Điều này đòi hỏi phải sử dụng hiệu quả hơn các nguồn gen, sự hiểu biết sâu sắc và
đánh giá toàn diện hơn về cơ sở di truyền của ngô trong các môi trường, ở những vùng
trồng ngô cụ thể. Từ đó phát triển những giống ngô phù hợp với từng vùng sinh thái là

yếu tố quyết định cho sản xuất nông nghiệp trong giai đoạn tới.
1.1.2. Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam
Ở Việt Nam, ngô là một trong những cây trồng quan trọng, đứng thứ hai sau cây
lúa, được phát triển sâu rộng và liên tục. Giai đoạn từ năm 1961 - 1984, diện tích tăng
2,1%/năm, năng suất tăng 1,7%/năm và sản lượng tăng 3,6 %/năm. Những kết quả tiến
bộ trong sản xuất ngô Việt Nam thể hiện rõ hơn trong thời gian từ năm 1995 đến năm
2004, diện tích tăng 5,3%/năm, năng suất tăng 4,8%/năm và sản lượng tăng 10,7
%/năm (Bùi Mạnh Cường, 2007). Giai đoạn 2005 - 2015, nhìn chung sản xuất ngô vẫn
tăng, song có xu hướng chậm lại, năng suất tăng 2,2%/năm, diện tích tăng 2,0%/năm
và sản lượng tăng 5,0%/năm. Từ năm 2000, ngành chăn nuôi đạt mức tăng trưởng 8 12%/năm và dự báo trong những năm tới sẽ còn tiếp tục tăng, nhu cầu ngô dùng cho
chăn nuôi bò thịt, bò sữa tăng theo (Tổng hội Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Việt
Nam, 2015). Chính vì vậy, mà hàng năm chúng ta phải nhập khẩu ngô với số lượng

lớn, 8,6 triệu tấn năm 2015/2016, 8,5 triệu tấn năm 2016/2017 (USDA, 2017). Theo


7
Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn và Hiệp hội chăn nuôi Việt Nam, năm 2013
Việt Nam đã phải nhập khẩu 2,19 triệu tấn ngô từ Ấn Độ, Brazil, Argentina,
Campuchia, Lào và Thái Lan, tăng 35,6% về lượng và 34,9% về giá trị so với cùng kỳ
năm 2012 (IAS, 2013). Năm 2015, nhập khẩu ngô của Việt Nam tăng lên tới 71,2%
(7,5 triệu tấn) so với năm 2014 (Thông tin chuyên ngành chăn nuôi, 1/2016). Nhập
khẩu ngô tiếp tục tăng, năm 2017 nhập khoảng 8,6 - 9,0 triệu tấn, được dự báo 2018
nhập khoảng 8,5 triệu tấn (USDA, 2017). Lượng ngô nhập khẩu không ngừng tăng với
giá thấp đã khiến giá ngô trong nước giảm mạnh, có những thời điểm giá bắp sau thu

hoạch từ 1.800 - 2.000 đồng/kg bắp. Hậu quả là người trồng ngô, chăn nuôi gặp nhiều
khó khăn hơn trong sản xuất và tiêu thụ (Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp miền
Nam, 2017; Tin tức Nông nghiệp, 2017).

Nguồn: Tổng cục thống kê (2018); USDA (2017)

Hình 1.2. Diện tích, năng suất, sản lượng ngô Việt Nam (1961-2017)

Tính đến năm 2017, diện tích ngô là 1.100 nghìn ha, năng suất 4,6 tấn/ha và sản
lượng đạt 5.100 nghìn tấn (Hình 1.2) (Tổng cục thống kê, 2018). Tuy nhiên, năng suất
ngô của Việt Nam thấp hơn năng suất trung bình ngô thế giới (5,5 tấn/ha) và sản lượng
năm 2015 mới đạt hơn 60% so với mục tiêu đến năm 2020 cần 8,0 - 9,0 triệu tấn/năm

(Viện Nghiên cứu Ngô, 2015) để đáp ứng cho chăn nuôi, chế biến công nghiệp và lương
thực khoảng 13,2 triệu tấn năm 2017 và dự báo năm 2018 cần 13,8 triệu tấn (USDA,
2017).
Như vậy, trong giai đoạn tới, bên cạnh những khó khăn về sản xuất, thị trường
thì những tác động của biến đổi khí hậu cũng đang đe dọa tiến bộ về sản xuất, đặc biệt


8
ở các vùng nhờ nước trời. Trong sự phát triển của nghành nông nghiệp, cây ngô ngày
càng có một vai trò quan trọng, góp phần chuyển đổi nhanh chóng về cơ cấu kinh tế
theo hướng sản xuất hàng hoá, phát triển an toàn, bền vững và đa dạng. Vì vậy, đây là
những thách thức mới, đòi hỏi phải không ngừng nâng cao năng suất, chất lượng và

khả năng chịu bất thuận của giống, để giải quyết một cách hiệu quả các vấn đề trong
nghiên cứu cũng như các ứng dụng trong sản xuất.
1.2. Ảnh hưởng của hạn đối với sản xuất ngô trên thế giới và ở Việt Nam
1.2.1. Ảnh hưởng của hạn đối với sản xuất ngô trên thế giới
Biến đổi khí hậu đã diễn ra trên toàn cầu, ngày càng phức tạp và khó dự đoán hơn
(U.S. Global change research program, 2013). Các hiện tượng thời tiết cực đoan ngày
càng tăng cả về cường độ và quy mô (United States Environmental Protection Agency,
2013; Sven Harmeling et al., 2013), dự báo ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất ngô
trên thế giới. Theo thống kê, thiệt hại sản lượng ngô thế giới hàng năm bởi hạn là lớn,
19,0 triệu tấn (15%) năm 1992, 20,4 triệu tấn (17%) năm 1997, 24,0 triệu tấn năm 2002
(Zaidi et al., 2014) và năm 2012 tổng sản lượng ngô thiệt hại 15%, năng suất giảm 21%
bởi hạn gây ra (Edmeades, 2013). Tony Fischer et al. (2014) tổng kết trong 20 năm từ

năm 1985 - 2005 hạn gây thiệt hại bình quân 8%/năm tổng sản lượng ngô thế giới. Dự

báo đến năm 2025, những vùng bán khô hạn và khô hạn sẽ chịu ảnh hưởng nhiều hơn
của biến đổi khí hậu, cả về thời gian, không gian, sẽ thường xuyên phải đối mặt với
khô hạn trầm trọng hơn; nhiều diện tích đất bị khô hạn mới sẽ xuất hiện, hay mở rộng
thêm trên khắp các châu lục, trong đó phần lớn tập trung ở châu Phi và châu Á (ADB,
2009). Matthew et al. (2014) dự báo đến năm 2050, tình trạng thiếu nước nghiêm trọng
ở ngũ cốc sẽ tăng từ 18 - 25%. Điều này cũng được Ngân hàng Phát triển Châu Á
(ADB) báo cáo, đến năm 2050, hạn ảnh hưởng đến sản lượng của những cây trồng chủ
yếu ở vùng nhiệt đới, đặc biệt ở vùng Nam Á: ngô giảm 17%, lúa mì giảm 12%, gạo
giảm 10% do biến đổi khí hậu gây ra bởi thời tiết cực đoan (ADB, 2009).
Các tác động trước mắt và lâu dài của biến đổi khí hậu đang đe dọa đến hầu hết

160 triệu ha ngô trên toàn cầu (Edmeades, 2013). Ở Mỹ chịu ảnh hưởng nhiều bởi các
đợt hạn nghiêm trọng. Năm 1934 hạn hán xảy ra trên diện rộng bao phủ gần 80% diện
tích. Năm 2012, ảnh hưởng của hạn được cho là cao và tồi tệ nhất trong 50 năm qua,
tác động đến 26 trong 52 tiểu bang, chiếm ít nhất 55% diện tích (ISAAA, 2012). Sản


9
lượng ngô của Mỹ năm 2012 chỉ đạt 273,8 triệu tấn, giảm 13% so với năm 2011 (313,9
triệu tấn) (USDA, 2013). Cũng trong niên vụ năm 2011/2012, sản lượng ngô của
Argentina đạt 21,4 triệu tấn, giảm 1,6 triệu tấn so với năm 2010/2011 (23,0 triệu tấn),
Brazil đạt 59,2 triệu tấn ngô, giảm 4,3% (MercoPress, 2012). Niên vụ 2013/14 hạn xảy
ra trên diện rộng tại Nam Mỹ, gây thiệt hại lên đến 19,8 triệu tấn, đặc biệt Argentina

khoảng 0,7 triệu ha đã bị ảnh hưởng nặng nề (Hugh Bronstein, 2014). Ở nhiều vùng
ngô tại Trung Quốc, 9,3 - 35,1% diện tích bị ảnh hưởng bởi hạn, như năm 2009 mặc
dù diện tích tăng 2,3 triệu ha so với năm 2008, nhưng sản lượng giảm 1,9 triệu tấn, mà
nguyên nhân chính là hạn xảy ra trên 22,7 triệu ha ngô (Wang et al., 2010). Ở Bắc
Triều Tiên, hạn nghiêm trọng đã tác động trên 17% tổng diện tích (USSDO, 2012). Ở
Nam và Đông Nam Á, 80% diện tích bị ảnh hưởng bởi hạn hán do ngô được trồng ở
điều kiện nước trời. Trong báo cáo của Ngân hàng Phát triển Châu Á, vùng Nam Á sẽ
bị hưởng nặng nề bởi các hiệu ứng biến đổi khí hậu, sản lượng ngô có thể giảm 6 - 23%
(CIMMYT, 2012). Hạn ở châu Phi thường diễn biến xấu, ở miền Nam châu Phi và các
vành đai Sahel từ Mauritania Sudan, thiệt hại 15% sản lượng mỗi năm do hạn (CGIAR,
2009), như năm 1992 - 1993 hạn gây thiệt hại 12,5 - 23,5 triệu tấn (Edmeades, 2013).
Tính riêng Nam Phi là vùng sản xuất nhiều ngô song cũng bị thiệt hại lên tới khoảng

14% (tương đương 11,5 triệu tấn) (Edmeades, 2013). Những nước có thu nhập thấp và
trung bình dễ bị ảnh hưởng bởi biến đổi khí hậu, dự đoán hạn làm giảm khoảng 10%
sản lượng ngô đến năm 2050 ở các tiểu vùng Sahara châu Phi và Mỹ La tinh (Thornton
et al., 2009).
Theo Wani et al. (2009) có ba khu vực năng suất ngô phụ thuộc nước trời, bao
gồm cả tiểu vùng Sahara châu Phi, Nam Á và Mỹ La tinh, năng suất chênh lệch đáng
kể giữa các vùng, tương ứng 1,2 tấn/ha, 2,1 tấn/ha và 3,2 tấn/ha. Ở Châu Âu từ năm
2009-2011 năng suất trung bình giảm 12,5% do nhiệt độ tăng cao và hạn (Edmeades,
2013). Theo Ủy ban châu Âu (2007), hạn ở Nam và Đông Âu đã làm suy giảm 1,6%
năng suất ngô trên toàn thế giới trong 5 năm (2001-2006), đặc biệt là sản xuất ngô ở
Bulgaria giảm 40% trong vụ mùa niên vụ 2006/2007, nguyên nhân chính được xác
định là hạn (EurActiv, 2012). Năm 2012, Ủy ban Nghiên cứu chiến lược ngũ cốc báo

cáo, sản lượng ngô hạt đạt 58,1 triệu tấn (giảm 13%) so với năm 2011 (Gus Trompiz
et al., 2012). Sven Harmeling et al. (2013) nhận định, có 10 quốc gia trên thế giới chịu


10
ảnh hưởng biến đổi khí hậu nhiều nhất bao gồm: Honduras, Myanmar, Nicaragoa,
Bangladesh, Haiti, Việt Nam, Triều Tiên, Pakistan, Thái Lan, Cộng hòa Dominica và
nhiều vùng rộng lớn khác thường xuyên bị hạn hoặc ngập úng (Hình 1.3).

Nguồn: Sven Harmeling et al. (2013)
Hình 1.3. Bản đồ chỉ số rủi ro toàn cầu thế giới 1992 - 2011

Như vậy, hạn ảnh hưởng, gây thiệt hại năng suất và sản lượng ngô trên thế giới.
Do đó, nhu cầu giống ngô chịu hạn có tiềm năng năng suất cao cho vùng nước trời và
những vùng không thuận lợi tưới tiêu là một đòi hỏi cấp thiết nhằm nâng cao hiệu quả
sử dụng nước, ổn định sản xuất, tăng sản lượng đáp ứng nhu cầu ngày càng lớn về ngô.
1.2.2. Ảnh hưởng của hạn đến sản xuất ngô ở Việt Nam
Ở Việt Nam có khoảng 0,3 triệu ha ngô dễ có nguy cơ thiếu nước vào thời kỳ
tung phấn-phun râu, gây thiệt hại tới 0,5 - 0,7 triệu tấn ngô hạt. Cơ cấu mùa vụ của mỗi
vùng cũng cho thấy sự khác nhau, đặc biệt là phía Bắc và Bắc Trung Bộ, khoảng 80%
được trồng trong điều kiện phụ thuộc nước trời (Lê Quý Kha, 2005). Hạn là yếu tố
chính ảnh hưởng đến sản xuất ngô ở Việt Nam, hàng năm thiệt hại do hạn khoảng 30%
(Hao Phan Xuan et al., 2004), đặc biệt là những vùng thường xuyên bị hạn nặng như
Bắc Trung Bộ, Duyên Hải Nam Trung Bộ, Tây Nguyên. Các vùng nguy cơ gặp hạn là

ở vùng Tây Bắc, Đông Bắc, Tây Nam Bộ và Đồng bằng Sông Cửu Long (Bảng 1.1).


11
Bảng 1.1. Khả năng thời vụ và các giai đoạn sinh trưởng, phát triển của cây ngô chịu
tác động điều kiện bất thuận ở 8 vùng ngô tại Việt Nam

TT

Vùng

1

Đông Bắc

2

Tây bắc

3

Đồng bằng
sông Hồng

4

Bắc Trung
Bộ

5

Tây Nguyên

6

Duyên Hải

Nam Trung
Bộ
Đông Nam
Bộ

7

8 Đồng bằng
sông Cửu
Long

Thời vụ

(Thời gian
gieo trồng)
Vụ Xuân
(tháng 2 - 3)
Hè (tháng 4 - 5)
Xuân (tháng 2)
Thu, (tháng 8)
Đông (cuối tháng
9, đầu tháng 10)
Xuân
(tháng 1 - 2)
Đông (tháng 10)

Hè Thu
(tháng 4 - 5)
Hè Thu (tháng 4)
Đông Xuân
(tháng 11- 12)
Hè Thu
(cuối tháng 4)
Đông Xuân
(tháng 11– 12)
Đông - Xuân
(tháng 11 - 12)

Tổng cộng

Tác động bất thuận
Giai đoạn
Sau thụ
Giai
trước và
phấn,
đoạn
trong khi
đến thu
cây con

thụ phấn
hoạch
268,1 Hạn-Lạnh Đất quá ẩm Đất quá ẩm

Diện tích
1.000 ha
(năm
2015)

251,2

Hạn

Đất quá ẩm

Đất quá ẩm

91,3

Hạn

Đất quá ẩm

Úng

Úng

Úng

Hạn-Lạnh

Úng

Hạn

Hạn-Lạnh

Hạn

Nóng

Đủ nước

Hạn

Đất
quá ẩm
Hạn

Hạn

Hạn

Đất quá ẩm

134,6

240,9

75,8 Đất quá ẩm Đất quá ẩm

Hạn
Hạn

Đất quá ẩm
Hạn

Hạn

Đất quá ẩm

Đất quá ẩm

Hạn

Hạn

Hạn

Hạn

Hạn

Hạn

79,3

38,1

1.179,3

Nguồn: Tổng Cục thống kê (2017); Viện Khoa học Khí tượng - Thủy văn và Môi trường (2013)

Theo tổng kết của Ngân hàng Thế giới (2010), Việt Nam có 6 bất thuận nghiêm
trọng cần phải đối phó, trong đó hạn là yếu tố cần đặc biệt quan tâm (Bảng 1.2). Khả
năng xảy ra hạn ở cả 8 vùng miền:
+ Hạn nặng và thường xuyên diễn ra ở 3 vùng: Bắc Trung Bộ, Duyên Hải Nam

Trung Bộ, Tây Nguyên;
+ Hạn nhiều ở 4 vùng: Tây Bắc, Đông Bắc, Tây Nam Bộ và Đồng bằng Sông
Cửu Long, hạn nhẹ ở vùng Đồng bằng Sông Hồng (The World Bank Group, 2010).