Nghiên cứu 13 khả năng sinh trưởng phát triển và năng suất của một số giống ngô lai tại tỉnh thái nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
..............YZ ................
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HẠNH

TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN VÀ NĂNG
SUẤT CỦA MỘT SỐ GIỐNG NGÔ LAI TẠI THÁI NGUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

THÁI NGUYÊN – 2009


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
..............YZ ................
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HẠNH

TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN VÀ NĂNG
SUẤT CỦA MỘT SỐ GIỐNG NGÔ LAI TẠI THÁI NGUYÊN

Chuyên ngành: Trồng trọt
Mã số: 60.62.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. PHAN THỊ VÂN

THÁI NGUYÊN – 2009

2


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong
bất kỳ cơng trình nghiên cứu nào khác từ trước tới nay.
Các thông tin, tài liệu tham khảo sử dụng trong luận văn này đều đã
được chỉ rõ nguồn gốc.

Tác giả
Nguyễn Thị Phương Hạnh

3


LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành luận văn này, tơi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của
cô giáo hướng dẫn, cơ quan chủ quản, các cá nhân trong và ngồi nước. Tơi xin
chân thành cảm ơn:
Tiến sỹ Phan Thị Vân, Trưởng Bộ môn Cây Lương thực, trường Đại học
Nông Lâm, Thái Nguyên là người đã tận tâm hướng dẫn tôi trong suốt thời gian
tôi thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Khoa Đào tạo Sau Đại
học, khoa Nông học, trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, những người đã
truyền thụ cho tôi những kiến thức và phương pháp nghiên cứu quý báu trong
suốt thời gian tôi học tập tại trường.
Và cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới gia đình, bạn bè và

đồng nghiệp, những người ln quan tâm giúp đỡ trong suốt thời gian tôi học
tập và nghiên cứu vừa qua.
Xin chân thành cảm ơn!

4


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
1

FAO

Tổ chức Nông Lương Liên Hiệp Quốc

2

CIMMYT

Trung tâm cải tạo Ngô và lúa mì Quốc tế

3

LAI

Chỉ số diện tích lá

4

NSLT

Năng suất lý thuyết

5

NSTT

Năng suất thực thu

6

CC đóng bắp Chiều cao đóng bắp

7

CC cây

Chiều cao cây

8

ĐHNLTN

Đại học Nông Lâm Thái Nguyên

9

CV

Hệ số biến động

10

LSD0,05

Sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa 95%

11

LSD0,01

Sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa 99%

5


DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ ĐỒ THỊ
Trang

A. DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Tình hình sản xuất ngơ tại Thái Ngun từ 1996 - 2007

8

Bảng 2.1

Nguồn gốc và dạng hạt của các giống tham gia thí nghiệm

15

Bảng 3.1

Diễn biến thời tiết khí hậu vụ Thu Đông 2007 và vụ Xuân
2008 tại Thái Nguyên

24

Bảng 3.2

Các giai đoạn sinh trưởng và phát triển của các giống ngô
lai vụ Thu Đông năm 2007 và vụ Xuân 2008 tại
ĐHNLTN.

29

Bảng 3.3

Một số chỉ tiêu về hình thái và sinh lý của các giống ngơ
lai tham gia thí nghiệm trong vụ Thu Đông 2007 và vụ
Xuân 2008

34

Bảng 3.4

Số lá và chỉ số diện tích lá của các giống ngô lai tham gia
thí nghiệm trong vụ Thu Đông 2007 và vụ Xuân 2008 tại
Trường ĐHNLTN

36

Bảng 3.5

Tốc độ tăng trưởng chiều cao cây của các giống ngơ lai
trong thí nghiệm vụ Thu Đông 2007 và vụ Xuân 2008 tại
ĐHNLTN

39

Bảng 3.6

Mức độ nhiễm sâu bệnh của các giống ngô lai trong thí
nghiệm vụ Thu Đơng 2007 và vụ Xn 2008 tại ĐHNLTN

42

Bảng 3.7

Tỷ lệ gẫy thân, đổ rễ của các giống ngơ lai trong thí
nghiệm vụ Thu Đơng 2007 và vụ Xuân 2008 tại ĐH NLTN

46

Bảng 3.8

Trạng thái cây, trạng thái bắp, độ bao bắp của các giống
ngơ lai trong thí nghiệm vụ Thu Đông 2007 và vụ Xuân
2008 tại ĐHNLTN

48

Bảng 3.9

Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các giống
ngơ lai trong thí nghiệm vụ Thu Đơng 2007 tại ĐHNLTN

51

Bảng 3.10 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các giống
ngơ lai trong thí nghiệm vụ Xuân 2008 tại ĐHNLTN

52

6


Bảng 3.11 Kết quả đánh giá của nông dân đối với giống ngơ lai

58

có triển vọng TX 2003
Bảng 3.12 Năng suất thực thu của giống TX 2003 tại các điểm khảo
nghiệm trong vụ Thu Đông 2008

59

Bảng 3.13 Tương quan giữa các chỉ tiêu nông học với năng suất của
giống ngô lai có triển vọng TX-2003

61

B. DANH MỤC BIỂU ĐỒ
Biểu đồ 3.1 Năng suất thực thu của các giống ngơ thí nghiệm
vụ Thu Đông 2007 và vụ Xuân 2008 tại ĐH NLTN

7

57


MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU

1

1.

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

1

2.

MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI

2

2.1.

Mục đích

2

2.2.

Yêu cầu

2

3.

Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

2

4.

GIẢ THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC

3

CỦA ĐỀ TÀI
1.1.

NGUỒN GỐC VÀ SỰ LAN TRUYỀN CỦA CÂY NGƠ

3

1.2.

TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SỬ DỤNG NGƠ LAI

4

TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM
1.2.1.

Tình hình nghiên cứu và sử dụng ngơ lai trên thế giới

4

1.2.2.

Tình hình nghiên cứu và sử dụng giống ngơ lai ở Việt

6

Nam
1.2.3.

Tình hình sản xuất ngơ tại Thái Ngun

8

1.3.

ƯU THẾ VÀ ỨNG DỤNG CỦA ƯU THẾ LAI

9

TRONG CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ

8


1.3.1.

Khái niệm ưu thế lai

9

1.3.2.

Các học thuyết về ưu thế lai

11

1.3.3.

Thành tựu của việc ứng dụng ưu thế lai trong sản xuất

14

nông nghiệp
CHƯƠNG II: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

15

NGHIÊN CỨU
2.1.

VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU

15

2.2.

THỜI GIAN, ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU

15

2.3.

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

16

2.3.1.

Nội dung nghiên cứu

16

2.3.2.

Phương pháp nghiên cứu

16

2.3.2.1 Đối với thí nghiệm khảo nghiệm giống

16

.
2.3.2.2 Xây dựng mơ hình trình diễn

21

.
2.4.

THU THẬP SỐ LIỆU KHÍ TƯỢNG

22

2.5.

PHÂN TÍCH XỬ LÝ SỐ LIỆU

22

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

23

3.1.

23

DIỄN BIẾN THỜI TIẾT KHÍ HẬU CỦA THÁI
NGUYÊN VỤ THU ĐÔNG 2007 VÀ VỤ XUÂN 2008

9


3.1.1.

Nhiệt độ

23

3.1.2.

Ẩm độ

25

3.1.3.

Lượng mưa

25

3.2.

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG VÀ

27

PHÁT TRIỂN CỦA CÁC GIỐNG THÍ NGHIỆM
3.2.1.

Các giai đoạn sinh trưởng và phát triển của các giống

27

ngơ trong thí nghiệm vụ Thu Đông 2007 và vụ Xuân
2008 tại Đại học Nông Lâm, Thái Nguyên.
3.2.2.

Một số chỉ tiêu hình thái, sinh lý của các giống ngơ lai

32

tham gia thí nghiệm vụ Thu Đông năm 2007 và vụ Xuân
2008 tại ĐHNLTN
3.2.2.1 Chiều cao cây (cm).

32

.
3.2.2.2 Chiều cao đóng bắp (cm)

33

.

3.2.2.3 Số lá trên cây

35

.
3.2.2.4 Chỉ số diện tích lá (CSDTL): m2 lá/m2 đất

37

.
3.2.3.

Tốc độ tăng trưởng chiều cao cây của các giống ngô lai
trong thí nghiệm vụ Thu Đơng năm 2007 và vụ Xuân
2008 tại Trường ĐHNLTN

10

38


3.2.4.

Khả năng chống chịu của các giống ngô lai trong thí

41

nghiệm vụ Thu Đơng 2007 và Vụ Xn 2008 tại Trường
ĐHLNTN.
3.2.4.1 Khả năng chống chịu sâu bệnh của các giống ngơ lai

.

41

trong thí nghiệm

3.2.4.2 Khả năng chống đổ của các giống trong thí nghiệm

46

.
3.2.5.

Trạng thái cây, trạng thái bắp, độ bao bắp của các

47

giống ngơ lai trong thí nghiệm vụ Thu Đông 2007 và vụ
Xuân 2008
3.2.5.1 Trạng thái cây

47

.
3.2.5.2 Trạng thái bắp

48

.
3.2.5.3 Độ bao bắp

49

.
3.2.6.

Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất

3.2.6.1 Số bắp trên cây

49
50

.
3.2.6.2 Chiều dài bắp

53

.
3.2.6.3 Đường kính bắp

53

11


.
3.2.6.4 Số hàng hạt trên bắp

53

.
3.2.6.5 Số hạt trên hàng

54

.
3.2.6.6 Khối lượng 1000 hạt

55

.
3.2.6.7 Năng suất lý thuyết (NSLT)

55

.
3.2.6.8

Năng suất thực thu (NSTT)

56

3.3.

KẾT QUẢ TRÌNH DIỄN GIỐNG NGƠ ƯU TÚ

57

3.4.

XÁC ĐỊNH TƯƠNG QUAN GIỮA CÁC CHỈ TIÊU

60

.

NÔNG HỌC VỚI NĂNG SUẤT CỦA GIỐNG NGƠ CĨ
TRIỂN VỌNG TX- 2003
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

65

1.

KẾT LUẬN

65

2.

ĐỀ NGHỊ

66

12


MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỂ TÀI

Cây ngơ (Zea mays L.) là cây lương thực quan trọng trong nền kinh tế tồn cầu,
góp phần ni sống 1/3 dân số trên thế giới. Ngày nay ngô đứng thứ 3 sau lúa
mỳ và lúa nước về diện tích, đứng đầu về năng suất và sản lượng (FAO,
1995) [7]. Ngô là cây trồng đã giúp lồi người giải quyết nạn đói thường xuyên
bị đe doạ (Nguyễn Hữu Lộc, 1969) [9].
Vào cuối thế kỷ XX, cuộc cách mạng về ngô lai đã tạo nên các thành tựu kỳ diệu
ở các châu lục, đặc biệt là các nước phát triển như Mỹ, Pháp, Ý... Đi đôi với việc áp
dụng ưu thế lai trong quá trình chọn tạo giống, những tiến bộ về kỹ thuật canh tác tiên
tiến như cơ giới hoá, thuỷ lợi hoá, bảo vệ thực vật ... cũng được áp dụng kịp thời để
khai thác tối đa ưu thế của giống ngô lai. Ngô lai đã được coi là một trong những thành
tựu có ý nghĩa nhất trong việc phát triển nơng nghiệp thế giới của thế kỷ XX.
Từ những nhận thức về vai trị của cây ngơ trong nền kinh tế thế giới nói chung
và nền nơng nghiệp Việt Nam nói riêng, Đảng và Nhà nước ta đã có những chính
sách và phương hướng đúng đắn cho công tác nghiên cứu khoa học, tiếp thu những
thành tựu của thế giới với mục đích duy trì diện tích, đột phá về năng suất và tăng
nhanh sản lượng.
Tuy nhiên, năng suất ngô ở nước ta vẫn chưa thật ổn định ở các vùng sinh thái,
năng suất bình qn cịn thấp so với khu vực, giá thành ngô ở nước ta cao hơn nhiều
so với các nước trên thế giới, nhu cầu ngô cho thức ăn chăn ni vẫn chưa đáp ứng
đủ. Để góp phần làm giảm những hạn chế trên cần xác định đúng những giống ngơ
lai mới có năng suất cao, thích nghi tốt với điều kiện sinh thái của từng vùng, cần
hiểu rõ mối quan hệ giữa các yếu tố sinh trưởng, phát triển, các yếu tố cấu thành
năng suất với năng suất để có những hướng cụ thể từ khi chọn vật liệu lai tạo giống
đến sử dụng các biện pháp canh tác phù hợp, phát huy tối đa tiềm năng của từng
giống, tại mỗi vùng sinh thái. Chính vì vậy, chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu

13


khả năng sinh trưởng, phát triển và năng suất của một số giống ngơ lai tại tỉnh

Thái Ngun”
2. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI.
2.1. Mục đích
Chọn được những giống ngô năng suất cao, phù hợp với điều kiện thời
tiết, khí hậu tại tỉnh Thái Nguyên.
2.2. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu các đặc điểm nông học của các giống.
- Đánh giá khả năng chống chịu điều kiện bất thuận và sâu bệnh của các giống.
- Theo dõi các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống.
- Xác định mối tương quan giữa thời gian sinh trưởng, phát triển và các
yếu tố cấu thành năng suất với năng suất của giống tham gia thí nghiệm có
triển vọng.
3. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI
Đề tài đánh giá được đặc điểm sinh trưởng, phát triển của các giống ngô
trong điều kiện vụ Thu Đông năm 2007 và vụ Xuân 2008, để làm cơ sở cho việc
lựa chọn những giống ngô lai mới cho năng suất cao, chống chịu tốt phục vụ sản
xuất trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên.
4. GIẢ THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Sau 2 vụ nghiên cứu và đánh giá, có thể tìm ra được một số giống ngơ lai
sinh trưởng, phát triển và có khả năng chống chịu sâu bệnh tốt, năng suất cao
hơn đối chứng 10 - 15%.

14


CHƯƠNG I
TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI
1.1. NGUỒN GỐC VÀ SỰ LAN TRUYỀN CỦA CÂY NGÔ
Với những nghiên cứu về nguồn gốc cây trồng Vavilov (1926) [35] đã
chứng minh miền Trung Nam Mehico là Trung tâm phát sinh thứ nhất và vùng

núi Andet thuộc Peru là Trung tâm phát sinh thứ hai của cây ngô (Vavilov,
1926) [35]. Nhận định này của ông đã được nhiều nhà khoa học chia sẻ (Galinat,
1977; Kato, 1988) [30], [31]. Đặc biệt Harsberger (1893) đã kết luận ngô bắt
nguồn từ một cây hoang dại từ miền Trung Mehico trên độ cao 1500 m của
vùng bán hạn có lượng mưa mùa hè khoảng 350 mm (Wilkes, 1988) [36]. Vào
năm 1948 người ta đã tìm thấy hố thạch của phấn ngơ được khai quật ở Bellar
Arter - Mehicô, điều này đã khẳng định những nhận định của Vavilov là đúng đắn.
Từ đây, bằng nhiều con đường ngô đã lan truyền ra hầu hết các nước
thuộc Châu Mỹ, lên phía Bắc, sang phía Tây của Hoa Kỳ và vượt đại dương đến
các đảo thuộc Vịnh Caribe. Dưới sự tác động mạnh mẽ của con người trong
công tác cải tạo giống, cây ngô đã nhanh chóng thích nghi với nhiều vùng sinh
thái khác nhau và đã hình thành một vùng “vành đai ngơ’’ nổi tiếng của Mỹ với
các giống ngô lai đầu tiên.
Từ Peru cây ngơ lan truyền xuống phía Nam Chile, đến Ecuador,
Columbia và nhiều vùng thuộc đất nước Brazin. Cây ngô được đưa vào Châu Âu
từ sau chuyến thám hiểm của Colombus năm 1493. Ở đây người ta đã nhanh
chóng nhận ra giá trị lương thực của nó, nên cây ngơ đã được trồng rộng rãi và
nhanh chóng lan truyền ra các nước trong Châu lục. Vào khoảng năm 1521 cây
ngô được đưa vào trồng ở Ấn Độ, Indonesia và năm 1575 ngô được nhập vào
Trung Quốc.

15


Theo nhà bác học Lê Quý Đôn, cây ngô được đưa vào Việt Nam cuối thế
kỷ 17 (thời Khang Hy) do ông Trần Thế Vinh đi sứ Trung Quốc về và được
trồng đầu tiên ở Sơn Tây và gọi là “ngơ”. Ơng cũng trích dẫn Lý Thời Trân gọi
cây trồng này là “Ngọc thử”. Nhờ những đặc điểm quý, cây ngô sớm được
người Việt Nam chấp nhận và mở rộng sản xuất, coi như là một trong các cây
lương thực chính chỉ sau cây lúa nước về mặt diện tích nhưng lại là cây màu số

một cho năng suất và giá trị kinh tế cao nhất. Cây ngơ có khả năng thích ứng
rộng, có thể trồng được nhiều vụ trong năm và trồng được hầu hết các vùng sinh
thái khác nhau trong nước, đặc biệt là vùng đất cao không có khả năng tưới nước.
Đối với vùng núi Phía Bắc và Tây Ngun ngơ là cây lương thực chính của đồng
bào các dân tộc. Trải qua các giai đoạn phát triển, cây ngơ ở Việt Nam ngày càng
được hồn thiện và tăng mạnh về diện tích cũng như năng suất. Việc mở rộng diện
tích trồng ngơ, cùng với sử dụng những giống cho năng suất cao đã góp phần to lớn
trong giải quyết nhu cầu lượng thực, thực phẩm, làm thức ăn gia súc và sử dụng
trong các ngành công nghiệp.
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SỬ DỤNG NGƠ LAI TRÊN THẾ
GIỚI VÀ VIỆT NAM
1.2.1. Tình hình nghiên cứu và sử dụng ngơ lai trên thế giới
Có thể nói ngơ lai đã thành công rực rỡ ở Mỹ. Các nhà di truyền, cải
lương giống ngô Mỹ đã sớm thành công trong việc chọn lọc và lai tạo giống cây
trồng này. Vào cuối thế kỷ 19, Mỹ đã có 770 giống ngô chọn lọc cải lương.
Theo E.Rinke (1979) việc sử dụng giống ngô lai ở Mỹ bắt đầu từ năm 1930,
giống lai ba và lai kép được sử dụng cho đến năm 1957, sau đó giống lai đơn cải
tiến và lai đơn đã được tạo ra và sử dụng, chiếm 80 – 85% tổng số giống lai
(Trần Hồng Uy, 1985)[21]. Hiện nay, Mỹ là nước có diện tích trồng ngơ lớn
nhất thế giới và 100% diện tích được trồng bằng ngơ lai, trong đó hơn 90% là
giống lai đơn. Năng suất ngô tăng từ 1,5 tấn/ha năm 1930 đến 7 tấn/ha vào

16


những năm 90 (S.K.Vasal, et al., 1990)[33]. Theo tính tốn của Duvick (1990)[28]
mức tăng năng suất ngô của Mỹ trong giao đoạn 1930 – 1986 là 103 kg/ha/năm,
trong đó đóng góp do cải tiến di truyền là 63 kg/ha/năm. Năm 1997 – 1999, năng
suất ngơ trung bình của Mỹ là 8,3 tấn/ha trên diện tích là 29,1 triệu ha
(CIMMYT, 1999/2000)[27], đứng vào hàng ngũ các nước có năng suất ngơ cao

nhất trên thế giới.
Việc nghiên cứu tạo giống ngô lai ở Châu Âu bắt đầu muộn hơn ở Mỹ 20
năm và đã đạt được thành công rực rỡ. Tỷ lệ sử dụng giống ngô lai ở Châu Âu
rất lớn và nó đã góp phần tạo nên năng suất cao ở nhiều nước (S.K.Vasal, et al.,
1999)[34]. Theo N.Tomov (1979)[32]: Công tác tạo dòng thuần và giống lai ở
Bungaria được bắt đầu từ năm 1951. Năm 1956 – 1958 những giống lai kép đầu
tiên là VIR-42, Wiscosin – 641 và Ohio-92 đã được thử nghiệm và khu vực hoá.
Giống lai đơn đầu tiên được đưa vào sản xuất năm 1956 là SK-4, và sau đó một
số lượng lớn giống lai giữa các dòng thuần được tạo ra và đưa thử nghiệm. Theo
CIMMYT (1999/2000)[27], năm 1997-1999, một số nước có năng suất ngơ bình
quân cao là Italia (9,6 tấn/ha), Bỉ (9,5 tấn/ha), Tây Ban Nha (9,3 tấn/ha), Hylap
(9,2 tấn/ha), Pháp (8,8 tấn/ha).
Việc nghiên cứu tạo giống ngô lai ở một số nước đang phát triển bắt đầu
từ những năm đầu thập kỷ 60 như Achentina, Braxin, Colombia, Chile, Mehico,
Ấn Độ, Pakistan, Hylạp, Zimbabwe, Kenya, Tanzania và một vài nước ở Trung
Mỹ. Trong thời kỳ 1966-1990 có xấp xỉ 852 giống ngơ được tạo ra, trong đó 59%
là giống thụ phấn tự do, 27% là giống lai quy ước, 10% là giống ngô lai không quy
ước và 4% là các giống khác (S.K.Vasal, el al., 1999) [34]. Từ con số trên cho thấy
số giống lai ít hơn giống thụ phấn tự do. Nhìn chung, ở các nước đang phát triển,
tác dụng của giống lai chậm và không rõ lắm (trừ một số nước như Achentina,
Braxin, Chilê, Thổ Nhĩ Kỳ, Zimbabwe, Kenya, Hylạp, Mehicô và Ấn Độ).

17


Ngô lai đang tiến triển tốt đẹp ở Trung Quốc. Có thể nói Trung Quốc là
một cường quốc ngơ lai Châu Á, với diện tích 25 triệu ha, năng suất 4,9 tấn/ha,
sản lượng ngô hàng năm trên 120 triệu tấn, đứng thứ hai trên thế giới sau Mỹ.
Giống ngô lai được đưa vào Trung Quốc từ những năm 60, giống lai đơn đưa
vào từ những năm cuối của thập kỷ này (S.K. Vasla, el al., 1999)[34]. Năm

1992, có 27 giống ngơ lai được gieo trồng trên diện tích 100.000 ha (CIMMYT,
1993)[37]. Hiện nay giống lai đơn chiếm trên 90% diện tích ngơ (Zhang S.per
Commun). Năng suất ngơ bình qn của Trung Quốc đã tăng từ 1,5 tấn/ha
những năm 50 đến 4,9 tấn/ha năm 1999 (CIMMYT, 1999/2000)[27].
Theo báo cáo của P.Trakoontiwakorn (1998) (FAO, UNDP, VIE/80/004,
1988) [29], trong sản xuất ngô của Thái Lan từ những năm 1991 đến nay có 70% là
giống lai đơn, giống lai đơn cải tiến và lai ba. Năm 1999, năng suất ngơ bình qn
là 3,6 tấn/ha. Trong một vài năm tới Thái Lan sẽ trồng giống lai đơn ở diện rộng.
1.2.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng giống ngô lai ở Việt Nam
Ngay từ những năm 1972 – 1973, các nhà nghiên cứu ngô Việt Nam đã
bắt đầu chuẩn bị cho chương trình tạo giống ngô lai và được tập trung cao độ từ
năm 1990 đến nay. Năm 1992 – 1994, Viện Nghiên cứu Ngô đã lai tạo ra 5
giống ngô lai không quy ước là: LS-3, LS-5, LS-6, LS-7, LS-8. Bộ giống ngô lai
này gồm giống chín sớm, chín trung bình và chín muộn, có năng suất từ 3-7
tấn/ha đã được mở rộng nhanh chóng trên phạm vi tồn quốc, mỗi năm diện tích
gieo trồng trên 80.000 ha, tăng năng suất 1tấn/ha so với giống thụ phấn tự do
(Trần Hồng Uy, 1997) [22].
Từ những năm đầu thập kỷ 90, cơng tác tạo dịng thuần và giống lai được
chú trọng. Tuy nhiên trong tập đoàn dòng, phần lớn dòng thuần được tạo ra từ
giống địa phương, giống thụ phấn tự do và quần thể, tuy có độ đồng đều cao
nhưng sức sống yếu, năng suất thấp, một số giống lai được tạo ra nhưng khó có
thể sản xuất hạt giống lai thương mại. Những năm gần đây, có sự đổi mới trong

18


việc sử dụng nguồn nguyên liệu. Việc sử dụng nguồn nguyên liệu là giống lai, dạng
F2 và Backcross để rút dòng đã đạt hiệu quả cao hơn, tạo ra nhiều dịng ưu tú cho
cơng tác tạo giống lai. Hàng loạt giống lai quy ước đã được tạo ra và đưa vào
sản xuất như: LVN10, LVN5, LVN 12, LVN4 (giống lai đơn cải tiến), LVN 20,

LVN 17, LVN 23 (ngô rau). Những giống lai này có tiềm năng năng suất từ
5-12 tấn/ha, không thua kém các giống ngô lai của các cơng ty nước ngồi và
của Trung Quốc. Đặc biệt, giống lai LVN10 đã được trồng hàng trăm nghìn
hecta mỗi năm trên khắp cả nước. Năm 1999, bốn giống ngô lai chín sớm và
chín trung bình là LVN24, LVN25, LVN32, LVN33 được cho phép khu vực hố
rộng (trong đó LVN33 là giống lai ba cải tiến). Như vậy chương trình tạo giống
ngô lai của Việt Nam đã từng bước từ giống lai không quy ước đến lai kép, lai
ba, lai đơn cải tiến và lai đơn. Những thành tích đó đã đưa chương trình ngơ lai
của Việt Nam đứng trong hàng ngũ các nước tiên tiến ở Châu Á. Tỷ lệ diện tích
trồng giống lai ở Việt Nam tăng từ 0,1% (1990) lên gần 82% (2008); đưa năng suất
bình quân từ 1,5 tấn/ha (năm 1990) lên 3,98 tấn/ha (năm 2008); tổng sản lượng ngô
từ trên 700.000 tấn (1990) lên 4.530.900 tấn (năm 2008) (FAO 2008) [14].
Hiện nay, những giống ngô lai Việt Nam chiếm trên 50% thị phần ngơ lai
trên tồn quốc (khoảng gần 200.000 ha) làm tăng năng suất ngô rõ rệt. Mỗi năm
Việt Nam có khả năng sản xuất 4000 - 5000 tấn hạt giống lai chất lượng cao,
đáp ứng đủ cho nhu cầu sản xuất trong nước (Trần Hồng Uy, 1999) [23].
Để đưa ngành sản xuất ngô của Việt Nam theo kịp các nước tiên tiến và đạt
năng suất trung bình của thế giới cần phải đẩy mạnh công tác tạo giống ngô lai,
không ngừng mở rộng diện tích trồng giống ngơ lai và tăng cường đầu tư thâm canh.
Đến năm 2020, phấn đấu đưa diện tích trồng ngơ lên 1,3-1,4 triệu ha, đạt năng suất
bình qn 60-65 tạ/ha để đáp ứng nhu cầu 7-8 triệu tấn ngô vào năm 2020.

19


1.2.3. Tình hình sản xuất ngơ tại Thái Ngun
Thái Ngun là một tỉnh miền núi Trung du Bắc Bộ, có diện tích tự nhiên
3.562.82 km2, dân số hiện nay khoảng 1.046.000 người, chiếm 1,13% diện tích
và 1,41% dân số so với cả nước [6].
Với địa hình đồi núi phức tạp, diện tích canh tác nhỏ hẹp, đất bạc màu,

điều kiện tưới tiêu cịn nhiều khó khăn, diện tích trồng ngơ chủ yếu trên đất hai
lúa ở vụ Đông và trên đất đồi dốc ở vụ Xuân Hè.
Từ 1995 trở về trước, sản xuất ngô ở Thái Nguyên chủ yếu dùng các giống cũ,
giống địa phương có thời gian sinh trưởng dài, năng suất thấp. Sau một thời gian với
sự nỗ lực của Đảng bộ, chính quyền và nhân dân địa phương, có sự tham gia tích cực
của đội ngũ các nhà khoa học, diện tích trồng ngơ lai ngày càng tăng, thay thế dần
các giống ngô địa phương. Đến nay, diện tích trồng ngơ lai tăng mạnh, chiếm trên
90% diện tích mang lại năng suất, sản lượng vượt trội trong sản xuất.
Bảng 1.1: Tình hình sản xuất ngơ tại Thái Nguyên từ 1996 - 2007

1996

Diện tích
(1000 ha )
7,3

Năng suất
(Tạ /ha )
25,6

Sản lượng
(1000 tấn)
18,7

1998

10,7

28,8

30,8

2000

10,7

28,8

30,8

2002

11,6

32,8

30,0

2004

15,9

34,3

54,6

2006

15,3

35,2

53,8

2007

17,8

42,1

74,9

Năm

Nguồn: Tổng cục thống kê 2008

20


Qua số liệu bảng 1.1 cho thấy: Diện tích trồng ngô trên địa bàn tỉnh Thái
Nguyên sau 11 năm tăng hơn hai lần, năng suất tăng trên 60,81% và sản lượng
tăng gần gấp 2,5 lần. Có được kết quả này là nhờ áp dụng các tiến bộ khoa học
mới vào sản xuất, đặc biệt là việc sử dụng các giống ngơ lai có thời gian sinh
trưởng ngắn, chống chịu tốt, năng suất cao ngày càng phổ biến ở tất cả các địa
phương trong tỉnh.
Để không ngừng nâng cao năng suất và sản lượng ngơ, chúng ta cần phải
có các giống ngô lai mới, phù hợp với điều kiện mỗi địa phương.
1.3. ƯU THẾ VÀ ỨNG DỤNG CỦA ƯU THẾ LAI TRONG CHỌN TẠO
GIỐNG NGÔ
1.3.1. Khái niệm ưu thế lai

Charles Darwin trong tác phẩm “Tác động của giao phối và tự giao phối
trong thế giới thực vật” lần đầu tiên (1876) đã đưa ra lý thuyết về ưu thế lai. Qua
nghiên cứu những cá thể giao phối và tự giao phối ở các lồi khác nhau như ngơ
và đậu đỗ, ơng nhận thấy sự hơn hẳn của cây giao phối so với cây tự phối về
chiều cao cây, tốc độ nảy mầm của hạt, số quả, sức chịu đựng và năng suất. Qua
kiểm chứng, các nhà khoa học đều nhất quán rằng ưu thế lai là hiện tượng tổ hợp
lai có sức sống mạnh hơn bố mẹ, sinh trưởng và phát triển nhanh hơn, cho năng
suất và phẩm chất cao hơn bố mẹ của chúng (Taktajan, 1977) [15].
Ưu thế lai là khái niệm chỉ một quá trình từ khi bắt đầu đến khi kết thúc
một chu kỳ sống. Thực chất ưu thế lai (biểu hiện qua sự khác biệt giữa tổ hợp lai
và bố mẹ) về kiểu hình là do sự khác biệt về kiểu gen (dị hợp tử) quy định. Vì
vậy sức sống tổ hợp lai là biểu hiện nhìn thấy của ưu thế lai, do đó là một thành
phần của ưu thế lai. Sức mạnh của những cơ thể dị hợp tử, biểu hiện ở tổ hợp lai
trên các tính trạng đã được các nhà di truyền chọn giống cây trồng (Trần Hồng
Uy, 1972, 1985) [20] [21] chia làm các dạng biểu hiện chính như sau:

21


1. Ưu thế về hình thái: Biểu hiện qua sức mạnh phát triển trong thời gian
sinh trưởng như tầm vóc của cây, diện tích lá, chiều dài và số lượng rễ v.v...
2. Ưu thế lai về năng suất: Là hiện tượng quan trọng nhất đối với nông
nghiệp, biểu hiện qua sự tăng hơn của các yếu tố cấu thành năng suất như tỉ lệ
hạt trên cây (hệ số kinh tế), khối lượng hạt, số hạt trên bông (bắp), số hàng hạt
trên bắp, chiều dài bắp, số bắp trên cây. Ưu thế lai về năng suất (đối với cây
ngô) ở các giống lai đơn giữa dịng có thể đạt 193 - 263% so với năng suất trung
bình của bố mẹ (Trần Hồng Uy,1985) [21].
3. Ưu thế lai về tính thích ứng: Được biểu hiện qua khả năng chống chịu
với điều kiện bất thuận của môi trường như: hạn, rét, sâu và bệnh. Khả năng
chống chịu của những giống lai giữa dòng, đối với điều kiện môi trường bất

thuận, cũng như đối với sâu bệnh hại, chịu ảnh hưởng bởi những đặc điểm di
truyền (kiểu gen) kế thừa từ bố mẹ.
4. Ưu thế lai về tính chín sớm: Biểu hiện tổ hợp lai chín sớm hơn so với
bố mẹ, nguyên nhân là do sự tăng cường hoạt động của quá trình sinh lý, sinh
hoá, trao đổi chất trong cơ thể tổ hợp mạnh hơn bố mẹ.
5. Ưu thế lai về sinh lý sinh hoá: Là sự tăng cường biểu hiện ở quá trình
trao đổi chất. Ví dụ những cây ngơ là tổ hợp lai giữa dịng tự phối có kích thước
lớn hơn bố mẹ nguyên nhân là do sự tăng lên về kích thước tế bào (10,6%), về
số lượng tế bào (84%). Ví dụ khác là chất kích thích sinh trưởng nhóm A (Auxin
và Heteroauxin) ở tổ hợp lai và bố mẹ là ngang nhau; các chất kích thích sinh
trưởng thuộc nhóm B (Biotin, Tiamin, Rhbophlavin ...) ở cây lai thường cao hơn
bố mẹ (Matkov và Manziuk, 1961). Ví dụ khác về ưu thế lai năng suất có quan
hệ đến hoạt tính men, khi nghiên cứu quan hệ của hàm lượng isozyme estelaza
và isozyme peroxydaza ở tổ hợp lai F1 so với bố mẹ ở một số dòng tự phối. Kết
quả nhận thấy rằng tổ hợp lai F1 (tổ hợp lai Bi/34) có hàm lượng isozyme

22


peroxydaza cao hơn bố mẹ và cho ưu thế lai cao về năng suất và cao cây hơn các
tổ hợp lai khác (Nguyễn Văn Cương, 1995) [2].
1.3.2. Các học thuyết về ưu thế lai
Từ lâu nhiều nhà nghiên cứu đã tìm hiểu cơ chế của hiện tượng ưu thế lai,
song cho đến nay chưa có một giả thuyết nào đưa ra có thể giải thích được đầy đủ
về cơ chế của hiện tượng di truyền này. Darwin đã giải thích ưu thế lai là do sự
khác biệt di truyền của tế bào sinh dục bố và mẹ. Shull và East năm 1908 đã cho
rằng ưu thế lai gắn liền với trạng thái dị hợp của các gen, tính dị hợp tử có tác dụng
kích thích sinh lý bên trong cơ thể và bản thân nó, là nguồn gốc sức mạnh của tổ
hợp lai, cịn tính đồng hợp thể thì kìm hãm sự phát triển của cơ thể (Nguyễn Lộc và
Trịnh Bá Hữu, 1975)[10]. Tiếp theo Shull và East một số nhà khoa học đã nghiên

cứu và đưa ra một số giả thuyết để giải thích hiện tượng ưu thế lai sau:
• Giả thuyết tính trội:
Học thuyết tính trội được đề xướng bởi Bruce (1908), tiếp theo là Jones
(1917) và được bổ xung bởi Collins (CIMMYT, 1990) [25]. Thuyết tính trội cho
rằng các đặc điểm tính trạng trội hình thành trong q trình tiến hố của sinh vật
để phù hợp với điều kiện ngoại cảnh. Những gen tác động có lợi cho q trình
phát triển, có thể trở thành gen trội hoặc bán trội, còn những gen gây tác động
bất lợi có thể trở thành gen lặn. Sự tích luỹ và hoạt động của gen trội có lợi lấn
át ảnh hưởng của các gen lặn gây hại.
Giả thuyết tính trội khẳng định hiện tượng ưu thế lai có liên quan đến bởi
hiệu quả của gen trội dưới đây:
+ Các alen trội kìm chế tác động gây hại của các gen lặn tương ứng
cùng locut trên nhiễm sắc thể tương đồng.

23


Kiểu gen ở tổ hợp lai F1 là dị hợp thể AaBbCcDdEe, các gen trội ABCDE
ức chế gen lặn abcde, vì vậy vai trị của các gen lặn bị lấn át và các yếu tố gây
hại bị kìm chế.
Ví dụ: Lai giữa dịng thuần có kiểu gen khác nhau
P: AAbbCCddEE x aaBBccDDee

F1: AaBbCcDdEe
Trong đó P là bố mẹ ; F1 là tổ hợp lai đời thứ nhất
+ Hiệu quả cộng gộp của các gen trội để hình thành tính trạng biểu
hiện ưu thế lai
Thực tế phần lớn các tính trạng chịu sự chi phối của nhiều gen. Keeple
(1910) đã lai hai dạng đậu thấp cây cho tổ hợp lai F1 cao cây:
P: Aabb (thấp cây) x aaBB (thấp cây)

F1: AaBb (cao cây)
Ơng giải thích rằng gen A quyết định độ dài lóng, gen B quyết định số
lóng, gen A và B đều có mặt ở thế hệ F1, nên tổ hợp lai tăng về chiều dài lóng
và tăng về số lượng lóng, dẫn đến tăng về chiều cao cây.
+ Tác động bổ xung tương hỗ giữa các gen trội nằm trên các locut
khác nhau
Tác động này dẫn đến sự xuất hiện ưu thế lai ở thế hệ F1, tác động này có
thể gây ảnh hưởng mạnh hơn hiện tượng cộng gộp đơn thuần.

24


Hạn chế của giả thuyết này là khơng giải thích được tại sao ưu thế lai chỉ có
ở đời F1 khơng duy trì được đến các thế hệ sau (nếu khơng có sự can thiệp của con
người). Thường năng suất ở F2 giảm từ 30 – 35%, F3 giảm 45-50% so với F1.
Giả thuyết này cũng khơng giải thích được khi các dòng thuần ở trạng thái
đồng hợp thể, các gen trội đã đạt mức cao nhưng lại không cho ưu thế lai. Ví dụ
một dịng tự phối có kiểu gen AABBCCDD nhưng sức sống và năng suất lại
thấp hơn nhiều so với quần thể gốc hoặc các giống bình thường.
• Thuyết siêu trội:
Thuyết này giải thích hiện tượng ưu thế lai bằng tương tác của các alen
thuộc cùng một gen trong tình trạng dị hợp đặc biệt. Ở trạng thái dị hợp, tổ hợp
lai có sức sống mạnh và năng suất cao hơn các dạng đồng hợp tử trội và lặn của
nó, được biểu thị ở một tính trạng: AA<Aa>aa
Thuyết siêu trội giải thích ưu thế lai là do sự tích luỹ các gen ở trạng thái
dị hợp thể và cũng giải thích được sự giảm sức sống và năng suất của các thế hệ
sau F1 là do sự tăng dần của trạng thái đồng hợp tử (Ngô Hữu Tình, 1990) [16].
Tuy vậy thuyết siêu trội khơng giải thích được trong các lai 3 và lai kép thường
có năng suất thấp hơn, độ đồng đều kém hơn so với các giống lai đơn là bố mẹ

của nó, mặc dù trong nó ln biểu hiện các kiểu gen dị hợp.
Một số tác giả đề xuất thêm cách giải thích hiện tượng ưu thế lai đó là sau
khi lai giữa các nguồn có nguồn gốc khác nhau nên giữa các alen nảy sinh mâu
thuẫn nội tại (Luxenco) và giả thuyết về tính đồng nhất tế bào (Nilsson), đến nay cả
hai giả thuyết này đều bị lu mờ vì khơng đi sâu giải thích được cơ chế của hiện
tượng do tác động của gen, là vật chất quan trọng nhất điều khiển hoạt động sống của
cơ thể sinh vật. Các đặc điểm sinh lý, sinh hố, tổng hợp protein, chất kích thích sinh
trưởng, thực chất chỉ là biểu hiện hoạt động của các gen trong cơ thể sinh vật.

25