Luận Văn Khai Thác Nguồn Gen Ngô Địa Phương Và Nhập Nội Phục Vụ Chọn Tạo Giống Ngô Nếp Lai Thích Ứng Với Điều Kiện Canh Tác Tỉnh Lào Cai.doc

Nhận viết đề tài trọn gói – ZL: 0934 573 149 – Luanvantot.com
TẢI TÀI LIỆU KẾT BẠN ZALO : 0934 573 149
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
LÊ THỊ MINH THẢO
KHAI THÁC NGUỒN GEN NGÔ ĐỊA PHƯƠNG VÀ
NHẬP NỘI PHỤC VỤ CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ NẾP LAI
THÍCH ỨNG VỚI ĐIỀU KIỆN CANH TÁC TỈNH LÀO CAI
HÀ NỘI - 2015

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
LÊ THỊ MINH THẢO
KHAI THÁC NGUỒN GEN NGÔ ĐỊA PHƯƠNG VÀ
NHẬP NỘI PHỤC VỤ CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ NẾP LAI
THÍCH ỨNG VỚI ĐIỀU KIỆN CANH TÁC TỈNH LÀO CAI
Chuyên ngành: Di truyền và Chọn giống cây trồng
Mã số: 62.62.01.11
Người hướng dẫn khoa học: 1. GS. TS. Vũ Văn Liết
2. TS. Lê Quý Kha
HÀ NỘI - 2015

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả
nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng
dùng bảo vệ để lấy bất kỳ học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được
cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc.
Hà Nội, ngày tháng năm 2015
Tác giả luận án
Lê Thị Minh Thảo
i

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận án này, tôi đã nhận được sự quan tâm giúp đỡ của các
thầy, cô giáo, các tập thể, cá nhân cùng gia đình, bạn bè đồng nghiệp.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS. Vũ Văn Liết - Học viện
Nông nghiệp Việt Nam, TS. Lê Quý Kha, Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp
miền Nam, người thầy đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình
thực hiện luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Viện Nghiên cứu và Phát triển Cây
trồng, Khoa Nông học, Bộ môn Di truyền giống, Khoa Công nghệ sinh học thuộc
Học Viện Nông nghiệp Việt Nam; Viện Nghiên cứu Ngô; Trường Cao đẳng
Cộng đồng Lào Cai đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành
công trình nghiên cứu này.
Tôi xin chân thành cảm ơn các Anh, Chị em Phòng Cây trồng cạn - Viện
Nghiên cứu và Phát triển Cây trồng, Bộ môn Tạo giống ngô - Viện Nghiên cứu
Ngô, Khoa Nông lâm - Trường Cao đẳng Cộng đồng Lào Cai, các em sinh viên
khóa 58 chuyên ngành Di truyền và Chọn giống cây trồng đã giúp đỡ tôi trong
suốt thời gian học tập và nghiên cứu.
Tôi xin chân thành cảm ơn Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn Lào
Cai, huyện Bảo Thắng, huyện Bát Xát đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn
thành luận án.
Sau cùng tôi xin cảm ơn gia đình đã luôn động viên, khích lệ, tạo mọi điều
kiện thuận lợi để giúp tôi hoàn thành luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng năm 2015
Tác giả
Lê Thị Minh Thảo
ii

MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan .....................................................................................................................i
Lời cảm ơn........................................................................................................................ii
Mục lục ............................................................................................................................iii
Danh mục viết tắt............................................................................................................vii
Danh mục bảng ..............................................................................................................viii
Danh mục biểu đồ ............................................................................................................xi
Danh mục hình................................................................................................................xii
Trích yếu luận án ...........................................................................................................xiii
Thesis abstract................................................................................................................xvi
Phần 1. Mở đầu ............................................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề.............................................................................................................. 1
1.2. Mục tiêu nghiên cứu.............................................................................................. 3
1.3. Những đóng góp mới của luận án ......................................................................... 3
1.4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tàI ................................................. 3
Phần 2. Tổng quan tài liệu ............................................................................................. 5
2.1. Sản xuất ngô trên thế giới và việt nam.................................................................. 5
2.1.1. Sản xuất ngô trên thế giới ..................................................................................... 5
2.1.2. Sản xuất ngô của Việt Nam................................................................................... 7
2.2. Nguồn gốc, phân loại, đặc điểm cây ngô nếp........................................................ 8
2.2.1. Nguồn gốc ............................................................................................................. 8
2.2.2. Phân loại thực vật của ngô nếp............................................................................ 10
2.2.3. Đặc điểm của ngô nếp ......................................................................................... 10
2.3. Đa dạng di truyền nguồn gen ngô nếp................................................................. 11
2.3.1. Nghiên cứu đa dạng di truyền nguồn gen cây ngô.............................................. 11
2.3.2. Đa dạng nguồn gen ngô nếp................................................................................ 15
2.3.3. Nghiên cứu đa dạng nguồn gen ngô ở Việt Nam................................................ 17
2.4. Nghiên cứu di truyền ở ngô nếp.......................................................................... 18
2.5. Nghiên cứu khả năng chịu hạn ở ngô.................................................................. 21
2.6. Nghiên cứu phát triển dòng thuần....................................................................... 24
2.6.1. Phát triển dòng thuần ngô bằng tự phối và chọn lọc........................................... 24
iii

2.6.2. Phát triển dòng đơn bội kép (DH)....................................................................... 25
2.6.3. Thành tựu nghiên cứu phát triển dòng thuần trên thế giới.................................. 27
2.6.4. Nghiên cứu phát triển dòng thuần ở Việt Nam ................................................... 28
2.7. Nghiên cứu khả năng kết hợp chọn tạo ngô nếp ................................................. 29
2.8. Thành tựu chọn giống ngô nếp trên thế giới và Việt Nam.................................. 32
2.8.1 Những thành tựu đạt được trong nghiên cứu ngô trên thế giới........................... 32
2.8.2. Thành tựu đạt được trong nghiên cứu ngô nếp ở Việt Nam................................ 35
Phần 3. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 40
3.1. Vật liệu, thời gian và địa điểm nghiên cứu ......................................................... 40
3.1.1. Vật liệu nghiên cứu ............................................................................................. 40
3.1.2. Thời gian, địa điểm nghiên cứu........................................................................... 42
3.1.3. Đặc điểm của giống đối chứng............................................................................ 43
3.2. Nội dung nghiên cứu........................................................................................... 44
3.3. Phương pháp thí nghiệm ..................................................................................... 44
3.3.1. Nội dung 1........................................................................................................... 44
3.3.2. Nội dung 2........................................................................................................... 45
3.3.3. Nội dung 3........................................................................................................... 45
3.3.4. Nội dung 4........................................................................................................... 48
3.3.5. Nội dung 5........................................................................................................... 50
3.4. Chỉ tiêu theo dõi các thí nghiệm.......................................................................... 51
Phần 4. Kết quả nghiên cứu và thảo luận................................................................... 56
4.1. Kết quả đánh giá đa dạng kiểu hình của 29 mẫu giống ngô nếp địa
phương và nhập nội vụ thu đông 2010 tại Lào Cai............................................. 56
4.1.1. Thời gian sinh trưởng của các giống ngô............................................................ 56
4.1.2. Một số đặc điểm hình thái của các giống ngô nếp .............................................. 58
4.1.3. Khả năng chống chịu trên đồng ruộng và tỷ lệ đổ gãy của các giống ngô.......... 60
4.1.4. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các mẫu giống ngô nếp ........... 62
4.1.5. Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng cảm quan của các mẫu giống ngô.............. 64
4.1.6. Phân tích đa dạng dựa trên kiểu hình 29 mẫu giống ngô nếp ............................. 65
4.2. Đánh giá đặc điểm hình thái, năng suất các dòng ngô nếp đời thấp vụ
xuân 2011 tại Gia Lâm, Hà Nội......................................................................... 66
4.2.1. Thời gian sinh trưởng của các dòng ngô nếp đời thấp ........................................ 66
iv

4.2.2. Một số đặc điểm hình thái của các dòng ngô nếp ............................................... 68
4.2.3. Khả năng chống chịu trên đồng ruộng của các dòng ngô nếp............................. 68
4.2.4. Năng suất và yếu tố cấu thành năng suất của các dòng ngô nếp......................... 69
4.2.5. Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng cảm quan của các dòng ngô nếp................ 72
4.3. Đánh giá knkh chung của các dòng ngô nếp đời thấp trồng vụ thu đông
2011 tại Lào Cai.................................................................................................. 73
4.3.1. Một số đặc điểm hình thái của các tổ hợp lai (THL) .......................................... 73
4.3.2. Khả năng chống chịu sâu bệnh của các THL...................................................... 75
4.3.3. Năng suất và yếu tố cấu thành năng suất của các THL....................................... 75
4.3.4. Năng suất thực thu và chất lượng của các THL.................................................. 78
4.3.5. Khả năng kết hợp của các dòng ngô nếp............................................................. 80
4.4. Đánh giá đa dạng di truyền dựa vào đặc điểm hình thái và chỉ thị phân tử
ssr của 24 dòng thuần vụ thu đông năm 2012 tại Gia Lâm - Hà Nội.................. 82
4.4.1. Thời gian sinh trưởng và hình thái của 24 dòng ngô nếp thuần.......................... 83
4.4.2. Một số đặc điểm hình thái của các dòng ngô nếp ............................................... 84
4.4.3. Năng suất và yếu tố cấu thành năng suất của 24 dòng thuần.............................. 85
4.4.4. Khả năng chống chịu và chất lượng ăn tươi của các dòng thuần........................ 88
4.4.5. Phân tích đa dạng di truyền 24 dòng ngô nếp thuần ........................................... 89
4.5. Đánh giá khả năng chịu hạn của các dòng ngô nếp thuần bằng thí nghiệm
chậu vại vụ thu đông năm 2012 tại Hà Nội ........................................................ 93
4.6. Thí nghiệm đánh giá 6 dòng bố mẹ và 15 thl trên đồng ruộng và trong
chậu vại vụ xuân 2013 tại Hà Nội....................................................................... 95
4.6.1. Kết quả đánh giá khả năng chịu hạn của 6 dòng bố mẹ và 15 THL bằng
gây hạn nhân tạo ................................................................................................. 95
4.6.2. Thí nghiệm so sánh khả năng chịu hạn của 6 dòng bố mẹ và 15 THL trên
đồng ruộng và trong nhà có mái che vụ Xuân 2013 tại Gia Lâm, Hà Nội ....... 100
4.6.3. Đánh giá ưu thế lai trung bình (Hm%) của các tổ hợp ngô nếp lai vụ
Xuân 2013 tại Gia Lâm, Hà Nội ....................................................................... 112
4.6.4. Phân tích chọn lọc dòng và THL có khả năng chịu hạn.................................... 118
4.6.5. Kết quả phân tích khả năng kết hợp của 24 dòng ngô nếp vụ Xuân 2013
tại Gia Lâm, Hà Nội.......................................................................................... 123
v

4.7. Kết quả thí nghiệm so sánh các thl ngô nếp triển vọng vụ thu đông 2013
vụ xuân 2014 tại Lào Cai.................................................................................. 125
4.7.1. Thời gian sinh trưởng và phát triển của các THL ngô nếp triển vọng .............. 125
4.7.2. Một số đặc điểm hình thái của THL ngô nếp triển vọng................................... 126
4.7.3. Khả năng chống chịu của các THL ngô nếp triển vọng.................................... 126
4.7.4. Năng suất và các yếu tố năng suất của một số THL ngô nếp triển vọng .......... 127
4.7.5. Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng cảm quan của tổ hợp lai triển vọng ......... 130
Phần 5. Kết luận và kiến nghị.................................................................................... 132
5.1. Kết luận ............................................................................................................. 132
5.2. Đề nghị.............................................................................................................. 133
Danh mục các công trình đã công bố có liên quan đến luận án.................................... 134
Tài liệu tham khảo ........................................................................................................ 135
Phụ lục .......................................................................................................................... 143
vi

DANH MỤC VIẾT TẮT
Từ viết tắt Nghĩa tiếng Việt
CDR
CHDCND
CYMMYT
DH
DT
DTL
ĐK
ĐR
GN
THL
KLTK
KNKH
NC & PTCT
NS
NSLT
NSBT
NSTT
PIC
PR
SL
STT
TCN
TB
TĐ -13
TGST
TP
TTR
X-14
Chiều dài rễ
Cộng hòa dân chủ nhân dân
International Maize and Wheat Improvement Center
(Trung tâm phát triển ngô và lúa mỳ quốc tế)
Double Haploid (Dòng đơn bội kép)
Diện tích
Diện tích lá
Đường kính
Đồng ruộng
Giống nếp
Tổ hợp lai
Khối lượng thân khô
Khả năng kết hợp
Nghiên cứu và Phát triển cây trồng
Năng suất
Năng suất lý thuyết
Năng suất bắp tươi
Năng suất thực thu
Polymorphic information content (Giá trị thông tin đa hình)
Phun râu
Sản lượng
Số thứ tự
Tiêu chuẩn ngành
Trung bình
Thu Đông 2013
Thời gian sinh trưởng
Tung phấn
Thể tích rễ
Xuân 2014
vii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. So sánh tăng trưởng về diện tích (DT), năng suất (NS) và sản lượng
(SL) của ba cây lương thực chính từ năm 1961 đến 2013 5
Bảng 2.2. Diện tích, năng suất và sản lượng ngô toàn cầu giai đoạn 1990 - 2013.........6
Bảng 2.3. Diện tích, năng suất và sản lượng ngô của các châu lục năm 2013 ...............6
Bảng 2.4. Diện tích, năng suất và sản lượng ngô của Việt Nam từ 1990 đến 2013 .......8
Bảng 2.5. Một số đặc tính chất lượng của ngô nếp so với ngô thường ........................11
Bảng 3.1. Danh sách các mẫu giống ngô nếp do Viện Nghiên cứu và Phát triển
cây trồng, Học Viện Nông nghiệp Việt Nam cung cấp 40
Bảng 4.1. Các giai đoạn sinh trưởng phát triển của các mẫu giống ngô ......................57
Bảng 4.2. Một số đặc điểm hình thái của các giống ngô..............................................59
Bảng 4.3. Khả năng chống chịu sâu bệnh và đổ gãy của các giống ngô ......................61
Bảng 4.4. Các yếu tố cấu thành năng suất của các mẫu giống ngô nếp .......................63
Bảng 4.5. Một số chỉ tiêu chất lượng cảm quan của các mẫu giống ngô nếp...............64
Bảng 4.6. Các giai đoạn sinh trưởng phát triển của các dòng ngô nếp.........................67
Bảng 4.7. Một số yếu tố cấu thành năng suất của các dòng ngô nếp ...........................70
Bảng 4.8. Một số yếu tố cấu thành năng suất và năng suất thực thu của các
dòng ngô nếp 71
Bảng 4.9. Đặc điểm hình thái của các tổ hợp lai ..........................................................74
Bảng 4.10. Một số chỉ tiêu về bắp của các THL.............................................................76
Bảng 4.11. Các yếu tố cấu thành năng suất của các THL...............................................77
Bảng 4.12. Năng suất bắp tươi và năng suất thực thu của các THL...............................79
Bảng 4.13. Khả năng kết hợp chung của các dòng ngô nếp ...........................................80
Bảng 4.14. Một số đặc điểm nông sinh học của 24 dòng ngô nếp thuần........................83
Bảng 4.15. Một số đặc điểm hình thái của các dòng thuần ............................................85
Bảng 4.16. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của 24 dòng ngô nếp.............86
Bảng 4.17. Năng suất, yếu tố cấu thành năng suất của 24 dòng ngô nếp thuần .............87
Bảng 4.18. Khả năng chống chịu và chất lượng cảm quan của các dòng ngô nếp thuần
.........................................................................................................................................88
Bảng 4.19. Số alen và giá trị PIC của các chỉ thị SSR sử dụng trong nghiên cứu
nhận biết trên 24 dòng ngô thuần 90
Bảng 4.20. Một số đặc điểm về bộ rễ khi gây hạn của các dòng thuần..........................94

viii

Bảng 4.21. Đặc điểm về diện tích và khối lượng thân khô của các dòng bố mẹ và
các THL trong thí nghiệm vụ Xuân 2013 tại Hà Nội 96
Bảng 4.22. Thể tích rễ và chiều dài rễ của các dòng bố mẹ và THL trong thí
nghiệm chậu vại vụ Xuân 2013 tại Hà Nội 98
Bảng 4.23. Một số chỉ tiêu về bộ rễ của các dòng thuần và THL trồng vụ Xuân
2013 tại Hà Nội 99
Bảng 4.24. So sánh các giai đoạn sinh trưởng của các vật liệu thí nghiệm trong
nhà có mái che ở 4 thời điểm gây hạn 101
Bảng 4.25. So sánh chiều cao cây của các mẫu giống ngô trong thí nghiệm đồng
ruộng và trong nhà mái che 102
Bảng 4.26. So sánh chiều dài bắp của các dòng bố mẹ và THL ngô nếp trong thí
nghiệm đồng ruộng và trong nhà mái che 104
Bảng 4.27. So sánh khối lượng 1000 hạt của các dòng và THL ngô nếp trong thí
nghiệm đồng ruộng và trong nhà mái che 106
Bảng 4.28. So sánh năng suất thực thu của các dòng và THL ngô nếp trong
thí nghiệm đồng ruộng và trong nhà mái che 108
Bảng 4.29. Ưu thế lai của các THL so với trung bình bố mẹ về năng suất và các
yếu tố cấu thành năng suất trong điều kiện đồng ruộng vụ Xuân 2013
tại Gia Lâm, Hà Nội 113
yếu tố cấu thành năng suất trong nhà mái che thời điểm gây hạn I
(vào chắc) 114
yếu tố cấu thành năng suất trong nhà mái che thời điểm gây hạn II
(trỗ cờ - phun râu) 115
yếu tố cấu thành năng suất trong nhà mái che thời điểm gây hạn III
(xoắn nõn) 116
yếu tố cấu thành năng suất trong nhà mái che thời điểm gây hạn IV
(7 - 9 lá) 117
ix

Bảng 4.34. Ưu thế lai của các THL so với trung bình bố mẹ về chỉ số chịu hạn
vụ Xuân 2013 tại Gia Lâm, Hà Nội 118
Bảng 4.35. Chỉ số chọn lọc và các đặc điểm hình thái của các dòng ngô được
chọn trong thí nghiệm đồng ruộng 119
chọn trong thời điểm gây hạn I (vào chắc) 120
chọn trong thời điểm gây hạn II (trỗ cờ - phun râu) 121
chọn trong thời điểm gây hạn III (xoắn nõn) 122
chọn trong thời điểm gây hạn IV (7 - 9 lá) 123
Bảng 4.40. Khả năng kết hợp chung.............................................................................123
Bảng 4.41. Giá trị KNKH riêng của 6 dòng ngô nếp....................................................124
Bảng 4.42. Thời gian sinh trưởng và phát triển của các THL ngô nếp.........................125
Bảng 4.43. Chiều cao cây, chiều cao đóng bắp của các THL ngô nếp.........................126
Bảng 4.44. Tỷ lệ đổ rễ, đổ thân và nhiễm bệnh của các THL ngô nếp.........................127
Bảng 4.45. Chiều dài, đường kính bắp và số hàng hạt/bắp của các THL ngô nếp .......128
Bảng 4.46. Số hạt/hàng, khối lượng 1000 hạt và năng suất lý thuyết của các THL
ngô nếp 129
Bảng 4.47. Năng suất thực thu của các THL ngô nếp triển vọng.................................130
Bảng 4.48. Một số chỉ tiêu chất lượng của các tổ hợp lai triển vọng ...........................131
x

DANH MỤC BIỂU ĐỒ
Biểu đồ 4.1. Khả năng kết hợp chung về năng suất hạt của 30 dòng tự phối ngô
nếp đời thấp 81
Biểu đồ 4.2. Khả năng kết hợp chung về năng suất bắp tươi của 30 dòng....................81
Biểu đồ 4.3. KNKH chung của sáu dòng ngô nếp vụ Xuân 2013 tại Gia Lâm -
Hà Nội124
xi

DANH MỤC HÌNH
Hình 4.1. Cây phân nhóm cách biệt kiểu hình của 29 giống ngô.................................65
Hình 4.2. Sơ đồ phân nhóm tương đồng của 24 dòng ngô nếp thuần dựa trên
kiểu hình 89
Hình 4.3. Sản phẩm DNA điện di với mồi Phi 053 .....................................................91
Hình 4.4. Sản phẩm DNA điện di với mồi Phi 032 .....................................................91
Hình 4.5. Sơ đồ phân nhóm tương đồng của 24 dòng ngô nếp thuần bằng 19 chỉ
thị SSR 92
Hình 4.6. Tương quan giữa P1000 hạt với năng suất đồng ruộng .............................110
Hình 4.7. Tương quan giữa chiều dài bắp với năng suất đồng ruộng ........................110
Hình 4.8. Tương quan giữa đường kính bắp với năng suất đồng ruộng ....................110
Hình 4.9. Tương quan giữa hàng hạt/bắp với năng suất đồng ruộng.........................110
Hình 4.10. Tương quan giữa hạt/hàng với năng suất đồng ruộng ................................111
Hình 4.11. Tương quan giữa giữa tỷ lệ hạt/bắp với năng suất đồng ruộng ..................111
Hình 4.12. Tương quan giữa chỉ số chịu hạn với năng suất trong nhà có mái che
thời vụ I 111
thời vụ I 111
thời vụ III 112
thời vụ IV 112
xii

TRÍCH YẾU LUẬN ÁN
1. Tóm tắt mở đầu:
- Tên tác giả: Lê Thị Minh Thảo
- Tên luận án: Khai thác nguồn gen ngô địa phương và nhập nội phục vụ
chọn tạo giống ngô nếp lai thích ứng với điều kiện canh tác tỉnh Lào Cai
- Chuyên ngành:Di truyền và chọn giống cây trồng
- Mã số: 62 62 01 11
- Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
2. Nội dung bản trích yếu
2.1. Mục đích và đối tượng nghiên cứu của luận án:
2.1.1. Mục đích của luận án
- Lựa chọn được nguồn gen ngô nếp địa phương chất lượng, có khả năng chịu hạn
làm nguồn vật liệu tạo giống ngô nếp lai năng suất cao, chất lượng.
- Chọn tạo được một số dòng thuần triển vọng làm nguồn vật liệu cho công tác lai tạo
2.1.2. Đối tượng của luận án
Một số dòng ngô nếp địa phương và nhập nội
2.2. Các phương pháp nghiên cứu đã sử dụng:
- Đánh giá đa dạng kiểu hình nguồn gen ngô nếp địa phương. Thí nghiệm đồng
ruộng được bố trí theo phương pháp theo khối ngẫu nhiên (RCBD).
- Phương pháp Phát triển dòng thuần từ vật liệu ưu tú thực hiện bằng phương pháp tự thụ
phấn cưỡng bức theo phương pháp của Shull (1909) có cải tiến theo Ngô Hữu Tình (2009)
- Phương pháp đánh giá đa dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử SSR: Đánh giá đa
dạng và phân nhóm di truyền 24 dòng thuần sử dụng chỉ thị SSR với 19 cặp mồi, các
cặp mồi đã được tác giả Marilyn và cs. (2002) công bố.
Phân tích di truyền bằng sử dụng chỉ thị phân tử ADN: Tách chiết ADN theo
phương pháp CTAB của Doyle and Doyle (1990). Phản ứng PCR theo phương pháp của
Chen et al. (2006) có cải tiến tùy theo chỉ thị. Điện di sản phẩm PCR trên gel
polyacrylamide. Soi và chụp ảnh gel bằng máy chụp ảnh gel DigiDoc-It.
- Phương pháp đánh giá khả năng chịu hạn bằng thí nghiệm chậu vại: Thí nghiệm
đánh giá khả năng chịu hạn trồng trong chậu plastic theo phương pháp của Camacho
and Caraballo (1994).
- Phương pháp đánh giá khả năng chịu hạn của 6 dòng bố mẹ và 15 THL trong
nhà có mái che theo phương pháp của Zaidi, 2002
- Lai tạo: tạo các THL bằng phép lai dialen theo mô hình của griffing 4
- Đánh giá các THL triển vọng thí nghiệm so sánh giống theo RCBD
2.3. Các kết quả, phát hiện chính và kết luận:
2.3.1. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
* Ý nghĩa khoa học
Khai thác nguồn gen ngô nếp địa phương và nhập nội, chất lượng cao, thích nghi
với đều kiện khó khăn về nước tưới để phát triển vật liệu di truyền cho chọn giống ngô
nếp lai năng suất cao, thích ứng với điều kiện canh tác nhờ nước trời miền núi phía Bắc,
Việt Nam.
xiii

Phát triển vật liệu di truyền ngô nếp và tổ hợp ngô nếp lai kết hợp nguồn gen bản
địa và ngoại lai nhằm nâng cao đa dạng di truyền của ngô nếp Việt Nam.
* Ý nghĩa thực tiễn
- Xây dựng cơ sở dữ liệu và thông tin chi tiết của 29 nguồn vật liệu di truyền ngô
nếp có mức đa dạng cao phục vụ cho nghiên cứu chọn tạo giống ngô nếp ở Việt Nam
- Xác định dược sáu dòng thuần có khả năng sử dụng trong chương trình chọn tạo
giống ngô nếp lai có đặc điểm nông sinh học tốt, khả năng chịu hạn phù hợp cho chọn
tạo giống cho các điều kiện canh tác ngô nhờ nước trời.
- Chọn tạo được một tổ hợp ngô nếp lai có triển vọng về năng suất, khả năng chịu
hạn, thích nghi cho điều kiện canh tác khó khăn về nước tưới
2.3.1. Kết luận
1) Kết quả luận án thấy rằng tập đoàn trong nước và nhập nội đủ tính đa dạng có
khả năng thích ứng với điều kiện đồi núi, đáp ứng yêu cầu phát triển dòng thuần, từ đó
phát triển được những dòng thuần triển vọng. Các dòng thuần triển vọng có tính đa dạng
cao đủ để chọn tạo ra tổ hợp ngô nếp lai mới thích ứng cho vùng núi nói chung và Lào
Cai nói riêng.
2) Nghiên cứu đã đánh giá 29 giống ngô nếp địa phương và nhập nội về đặc điểm
nông sinh học và phân tích đa dạng di truyền của các mẫu giống dựa trên một số tính
trạng cho thấy với hệ số tương đồng 0,05 các giống được chia thành 5 nhóm di truyền.
Mức độ đa dạng cao của các mẫu giống có tiềm năng sử dụng cho chương trình tạo
giống ngô nếp lai
3) Đánh giá các dòng tự phối thế hệ S3 đến S5 về các đặc điểm nông sinh học, khả
năng chống chịu đồng ruộng khá, năng suất và yếu tố cấu thành năng suất suy giảm
nhiều so với đối chứng. Hai dòng tự phối có năng suất suy giảm nhỏ hơn GN64.4.2.3.4
phát triển từ Phon sa may II, CHDCND Lào (30,17 tạ/ha) và GN47.2.4.4.3.5 phát triển
từ Nếp hai tháng, Yên Bái (32,44 tạ/ha). Chất lượng cảm quan tốt của các dòng vẫn giữ
được như mẫu giống gốc ban đầu.
4) Đánh giá khả năng kết hợp chung của các dòng thế hệ S3 đến S5 đã xác định
được 11 dòng có khả năng kết hợp tốt với tính trạng năng suất bắp tươi và 12 dòng có
khả năng kết hợp tính trạng năng suất hạt. Những dòng có KNKH chung được sử dụng
để phát triển dòng thuần. Đánh giá 24 dòng thuần phát triển từ các dòng tự phối S3 đến
S5 về đặc điểm nông sinh học đã chọn được 6 dòng ưu tú là I5 , I7 , I8 , I9 , I15 và I23
để thử KNKH riêng tạo giống ngô nếp lai.
5) Đã lựa chọn được 6 THL có khả năng chịu hạn tốt, có khả năng sinh trưởng và
phát triển tốt, có tỷ lệ % về năng suất giảm ít nhất trong cả 4 thời điểm gây hạn là các
THL I5 × I9, I5 × I15, I5 × I23, I7 × I8, I7 × I9 và I15 × I23. Đã lựa chọn được 3 dòng
I5, I7 và I15 là những dòng có KNKH riêng cao.
6) Đánh giá THL triển vọng tại Lào Cai trong 2 vụ, năng suất đạt từ 42,67 đến
53,59 trong vụ Thu Đông 2013 và từ 42,27 đến 54,95 trong vụ Xuân 2014. Tổ hợp lai I5
× I15 có năng suất cao nhất trong cả 2 vụ, Thu Đông đạt 53,69 tạ/ha và vụ Xuân đạt 54,95
tạ/ha. Đây là tổ hợp ngô nếp lai có tiềm năng cho canh tác nhờ nước trời tại Lào Cai.
xiv

THESIS ABSTRACT
1. Information
- PhD student name: Le Thi Minh Thao
- Name of the thesis: Exploitation of local and introduced genetic resource of corn
for breeding hybrid sicky corns adating to condition of cultivation in Laocai Province.
- Major: Plant Genetics and Breeding
- Code: 62 62 01 11
- Training institution: Vietnam National University of Agriculture
2. Dissertation synopis
2.1. Purpose and subject of dissertation
2.1.1. Purpose of dissertation
Developing the local and introduced genetic corn resource for breeding hybrid
sicky corns with high yield and quality
Introducing some prospects of corn lines for using as materials in breedding
hybride corn.
2.1.2. Subject of dissertation
Some lines of local and introduced corn
2.2. Method
- Phenotype analysis of local corn genetic resource: The field experiments were
designed according to Random complete Block Design (RCBD) method.
- Developping pure lines by self pollination as method of Shull (1909) improved
by Ngo Huu Tinh (2009)
- Applicatiom of SSR marker in genetic diversity analysis: genetic diversity
evaluation and genetic claster of 24 corn lines by using 19 primers of SSR markers
published by Marilyn et al. (2002)
- Application of DNA marker in genetic analysis: DNA extraction was as CTAB
method published by Doyle and Doyle (1990). PCR was according to method of Chen
et al. (2006) improved based on each of marker. PCR products were analysed by
electrophoresis on polyacrylamide gel and read by DigiDoc-It.
- Data processing in genetic analysis by SSR markers: Polymorphic Information
Content (PIC) was calculated as formula of Weir et al. (1996). Analysis of genetic
correlation and pedigree tree were as NTSYSpc2.1
- Evaluation of dought and salinity tolerance in pots: experiments were set up in
plastic post as method of Camacho and Caraballo (1994).
- Evaluation of dought tolerance of 6 parent limes and 15 hybrid combination
were set up in green house
- Crossing hybrid combination by using crossing – dialen as griffing 4 model
- Evaluation and comparation of promising hybrid combination according to
RCBD method
2.3. Major Results and conclusion
2.3.1. Scentific and practical signification
* Scentific signification
Exploitation of local and introduced genetic resource of sticky corns with high
quality, adapting to difficult condition of irrigation to develop genetic materials for
breeding sticky corn with high yield, suitable for condition of cultivation depended on
rainfall of the northern mountain of Vietnam.
xv

- Develping the sticky corn materials and hybride sticky corn combination
combined local – introduced genetic resource to aim increasing the genetic divesity of
sticky corn in Vietnam.
* Practical signification
Database and detail genetic information of 29 sticky line corns with high diversity
for breeding sticky corn in Vietnam
Indicated 6 corn lines holding good drought tolerance and higher genetic diversity
for using as parents to create hybrid corn, the results of thesis have showed some
promissing hybide corn combination with high yield, good quality and high capacity of
drought tolerance adating to condition of cultivation depended on rainfall.
Some promising sticky corn combination indicated with higher yield and good
drought tolerance adating to condition of cultivation depended on rainfall.
2.3.1. Conclusion
1) The results of thesis showed that the local and introduced genetic corn resource
is enough diversity to develop promising lines and hybrid combination of cornr
sadapting to condition of the mountain areas of Lao Cai Province in specially and that
of Vietnam in generally.
2) Genotyping and phenotyping 29 local and introduced lines of sticky corn, at
similarity coefficient of 0.5, 29 corn lines were divided in to 5 groups. The high genetic
diversity of corn materials is high potential of oustanding hybrid in breeding sticky
hybrid combination of corn.
3) Evaluation of S3 – S5 self crossedcorn lines in agronomic characteristics, field
resistant capacity, yield component and decline of seed yield compared to controlling. 2
self crossed corn lines showed the lower decline compared to GN64.4.2.3.4 line
developped from Phon sa may II line (seed yield of 3.017 tons/ha), and GN47.2.4.4.3.5
line developped from Nep Hai Thang (3.244 tons/ha). The seed quality of these lines
were maintained as original lines.
4) Evaluation of the pool combination of corn lines from S3 to S5, the results
showed 11 corn lines had got good pool combination of fresh corncob yield, and 12
lines had got good pool combination of seed yield. These lines were used to develop
pure lines. Evaluation of 24 corn lines developed from S3 – S5 self crossed lines from
in agronomic characterictics, 6 oustanding corn lines such as I5 , I7 , I8 , I9 , I15 and
I23 were selected to test the capacity of private conbination for breeding hybrid sticky
corn.
5) 6 hybrid sticky corn combination such as THL I5 × I9, I5 × I15, I5 × I23, I7 ×
I8, I7 × I9 và I15 × I23 were selected with seed yield of 4.267 – 5.359 tons/ha in
autumn – winter season, the lowest decline of seed yield in all of 4 period of drought
treatments. 3 corn lines such as I5, I7 and I15 were selected with higher separate
combination.
6) Evaluation of 6 promising hybrid corn combination in Lao cai provinc, the seed
yield of these showed from 4.267 to 5.359 tons/ha in autumn – winter season and from
4.227 to 5.495 tons/ha in spring season. The combination of I5 × I15 had got highest
seed yield reaching 5.369 tons/ha in autumn – winter season and 5.495 tons/ha in spring
season. These hybrid corn combinations showed the high potential of corn production in
the cultivation condition of Lao Cai province.
xvi

PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngô (Zea mays L., 2n = 2x = 20) đã trở thành cây trồng nông nghiệp dẫn
đầu trong các cây ngũ cốc quan trọng trên thế giới, nó được sử dụng làm lương
thực, thức ăn chăn nuôi, năng lượng và công nghiệp khác (Mandal, 2014). Cây
ngô có vai trò quan trọng trên toàn cầu, vì vậy sản xuất ngô trên thế giới không
ngừng tăng lên cả về diện tích, năng suất và sản lượng. Tính đến năm 2014, tổng
sản lượng ngô toàn cầu đã đạt mức 999,83 triệu tấn vượt qua cả sản lượng lúa mỳ
(726,32 triệu tấn) và lúa nước (476,13 triệu tấn) (FAOSTAT, 2015).
Việt Nam, trong thời gian 15 năm gần đây, tỷ lệ diện tích trồng ngô lai tăng
lên tới 95%, tốc độ phát triển nhanh trong lịch sử ngô lai thế giới đã làm thay đổi
những tập quán canh tác lạc hậu, góp phần đưa nghề trồng ngô nước ta đứng
trong hàng ngũ những nước tiên tiến về ngô lai ở Châu Á. Năm 1996 diện tích
trồng ngô ở nước ta đạt 615.200 ha, năng suất 2,5 tấn/ha và sản lượng 1,54 triệu
tấn, đến năm 2015 diện tích trồng ngô đạt 1,25 triệu ha, năng suất 4,5 tấn/ha, sản
lượng 5,63 triệu tấn (Tổng cục Thống kê, 2015).
Ngô Nếp (Zea mays L.subsp. ceratina) là dạng ngô đặc thù được công bố
lần đầu tiên ở Trung Quốc năm 1909. Sau đó, ngô nếp được phát hiện ở nhiều nơi
khác thuộc Châu Á (Collins, 1920; Kuleshov, 1954). Ngô nếp có nhiều đặc điểm
tuyệt vời về thành phần tinh bột của nó và được sử dụng chủ yếu làm lương thực,
cho thị trường ăn tươi, làm thức ăn chăn nuôi, đặc biệt amyopectin trong ngô nếp
được sử dụng trong ngành công nghiệp dệt may, keo dán giấy công nghiệp. Do
vậy cây ngô nếp ngày càng phát triển mạnh mẽ trên toàn cầu. Nhiều nước Đông
Nam Châu Á như Việt Nam, ngô nếp có vai trò quan trọng sử dụng làm lương
thực, làm thực phẩm và ăn tươi cho người dân, đặc biệt nhân dân vùng núi. Các
giống ngô nếp có thời gian sinh trưởng từ trồng đến thu hoạch bắp tươi ngắn hơn,
do vậy tránh được bất thuận sinh học và phi sinh học tốt hơn, nâng cao hiệu quả
sản xuất trên đơn vị diện tích (Dang, 2010). Ở Việt Nam, diện tích trồng ngô nếp
thời gian qua tăng khá nhanh, hiện chiếm khoảng 10% diện tích trồng ngô của cả
nước, chủ yếu lá giống thụ phấn tự do và một số giống lai không quy ước (Phạm
Đồng Quảng, 2005b).

1

Ngô nếp có một ưu điểm lớn nhất là cấu trúc tinh bột đặc biệt của nó với
hàm lượng amylopectin cao (95 - 98%), có thể sử dụng ngô nếp rộng rãi trong
ngành công nghiệp. Nghiên cứu nguồn gốc, canh tác và sử dụng ngô nếp trên thế
giới có thể đóng góp để phát triển nghiên cứu mới về tạo giống, trồng trọt và
công nghệ chế biến tinh bột.
Sự tăng trưởng sản xuất ngô không đồng đều giữa các nước và các vùng, theo
Zaidi (2002), một tỷ lệ lớn của diện tích ngô thế giới (khoảng 100 triệu hectare)
được trồng ở các nước đang phát triển và một số nước phát triển ở Đông Nam Châu
Á, Mỹ La Tinh và Châu Phi. Trong tổng 100 triệu ha có khoảng 80% diện tích ngô ở
môi trường vùng thấp của Châu Á, độ cao trung bình và Á nhiệt đới. Khoảng 80%
của tổng số diện tích trồng ngô ở các nước đang phát triển là ở Trung Quốc. Vùng
nhiệt đới và á nhiệt đới ngô được trồng chủ yếu ở vùng nghèo và kém thuận lợi và
trên đất dốc, nơi phải đối mặt với rất nhiều biến động của thời tiết, các điều kiện
khắc nghiệt rất khác nhau về áp lực sinh học và phi sinh học. Yếu tố phi sinh học
như hạn, đất nghèo dinh dưỡng, độ ẩm lớn (sũng nước), đất chua, kiềm và đất dốc.
Bất kỳ một yếu tố khó khăn trở ngại nào nêu trên cũng là một tổ hợp tạo ra môi
trường bất thuận cho phát triển ngô. Ngày nay điều kiện bất thuận do biến đổi khí
hậu đang là yếu tố hạn chế đến sản xuất nông nghiệp, trong đó có sản xuất ngô. Hạn
và thiếu nước là yếu tố gây ảnh hưởng nghiêm trọng nhất đến sản xuất ngô, nó ảnh
hưởng đến cây con, sinh trưởng sinh dưỡng. quang hợp, phát triển của rễ, trỗ cờ,
tung phấn, phun râu và kết quả giảm hoặc thiệt hại nghiêm trọng năng suất ngô của
những vùng có điều kiện bất thuận hạn (Aslam et al., 2013).
Tỉnh Lào Cai có địa hình núi cao chiếm trên 84% diện tích đất tự nhiên.
Ngô là cây lương thực chính của nhiều cộng đồng dân tộc ít người, sản xuất ngô
nếp chủ yếu làm thực phẩm như làm bánh, mèn mén, luộc, nướng, ngô bung.
Canh tác ngô chủ yếu dựa vào nước trời, với điều kiện khí hậu, thời tiết khắc
nghiệt, lượng mưa phân bố không đều, hạn hán xảy ra thường xuyên, địa hình
chia cắt mạnh. Năm 2013 tổng diện tích sản xuất ngô toàn tỉnh đạt 34.658 ha,
năng suất còn thấp đạt 33,31 tạ/ha (Sở Nông nghiệp và PTNT Lào Cai, 2014a).
Sản xuất ngô nếp chiếm khoảng 6%, tập trung chủ yếu là giống ngô nếp địa
phương (Sở Nông nghiệp và PTNT Là Cai, 2014b).
Giống ngô nếp địa phương thụ phấn tự do rất đa dạng về độ lớn bắp, dạng
bắp, màu sắc hạt và chất lượng ăn uống. Chính vì thế có thể sử dụng làm vật liệu
phát triển giống ưu thế lai với chất lượng tốt và thích nghi với điều kiện địa

2

phương (Lertrat and Thongnarin, 2006). Nguồn gen ngô nếp địa phương của Việt
Nam cũng có mức đa dạng cao, chất lượng phù hợp với tiêu dùng của địa
phương, thích ứng cao với điều kiện môi trường nghèo dinh dưỡng và canh tác
nhờ nước trời (Vũ Văn Liết và Đồng Huy Giới, 2006) cần thiết được khai thác
phát triển giống ngô nếp lai năng suất cao, chất lượng tốt phục vụ tiêu dùng và
nâng cao hiệu quả sản xuất.
Người dân qua một thời gian dài đã chọn lọc các giống ngô thích nghi với
điều kiện canh tác địa phương, tạo ra sự đa dạng nguồn gen cây ngô. Tuy nhiên
các giống ngô địa phương năng suất thấp, các giống mới và giống ngô nếp lai
năng suất cao nhưng kém thích nghi với điều kiện địa phương. Việc lựa chọn
được giống ngô nếp lai có chất lượng, năng suất và khả năng chống chịu là một
vấn đề vô cùng cần thiết.
1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Khai thác nguồn vật liệu ngô nếp địa phương và nhập nội, chọn giống ngô
nếp lai có năng suất cao, chất lượng tốt và thích ứng với điều kiện canh tác khó khăn
về nước tưới của điều kiện miền núi miền Bắc nói chung và tỉnh Lào Cai nói riêng
1.3. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
- Đánh giá nguồn gen ngô nếp địa phương và nhập nội xác định được 6
giống ngô nếp GN5, GN12, GN19, GN40, GN47, GN64 có chất lượng cao, có
khả năng thích nghi tốt với điều kiện khó khăn về nước tưới ở Lào Cai.
- Đánh giá mức độ đa dạng dựa trên kiểu hình và chỉ thị phân tử SSR đã
nhận biết các dòng thuần có mức độ đa dạng cao, đã phát triển được 6 dòng
thuần có độ đồng đều cao, đặc điểm nông sinh học phù hợp, chất lượng tốt, thích
ứng với điều kiện canh tác nhờ nước trời của Lào Cai đưa vào lai tạo giống ngô
nếp lai mới.
- Chọn tạo được một tổ hợp ngô nếp lai triển vọng từ nguồn ngô nếp địa
phương và nhập nội, có năng suất và chất lượng cao, có khả năng chịu hạn khá,
thích hợp cho điều kiện canh tác nhờ nước trời của tỉnh Lào Cai.
1.4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
* Ý nghĩa khoa học
- Khai thác nguồn gen ngô nếp địa phương và nhập nội, chất lượng cao,
thích nghi với đều kiện khó khăn về nước tưới để phát triển vật liệu di truyền cho

3

chọn giống ngô nếp lai năng suất cao, thích ứng với điều kiện canh tác nhờ nước
trời miền núi phía Bắc Việt Nam.
- Phát triển vật liệu di truyền ngô nếp và tổ hợp ngô nếp lai kết hợp nguồn
gen bản địa và ngoại lai nhằm nâng cao đa dạng di truyền của ngô nếp Việt Nam.
Một hướng nghiên cứu đã được thực hiện rộng rãi đối với ngô thường trên thế
giới và Việt Nam nhưng chưa có nghiên cứu đối với ngô nếp
* Ý nghĩa thực tiễn
- Xây dựng cơ sở dữ liệu và thông tin chi tiết của 29 nguồn vật liệu di
truyền ngô nếp có mức đa dạng cao phục vụ cho nghiên cứu chọn tạo giống ngô
nếp ở Việt Nam
- Xác định dược sáu dòng thuần có khả năng sử dụng trong chương trình
chọn tạo giống ngô nếp lai có đặc điểm nông sinh học tốt, khả năng chịu hạn phù
hợp cho chọn tạo giống cho các điều kiện canh tác ngô nhờ nước trời.
- Chọn tạo được một tổ hợp ngô nếp lai có triển vọng về năng suất, khả
năng chịu hạn, thích nghi cho điều kiện canh tác khó khăn về nước tưới

4

PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. SẢN XUẤT NGÔ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM
2.1.1. Sản xuất ngô trên thế giới
Ngô (Zea mays L.) được trồng trên 184,19 triệu hectare ở 166 quốc gia và
vùng lãnh thổ, trong đó 43,65% (80,4 triệu ha) diện tích ngô trồng ở các nước
nghèo và các nước đang phát triển (FAOSTAT, 2014). Ngô được sử dụng làm
lương thực, thực phẩm, đã cung cấp khoảng 15 - 56% tổng lượng calo cho con
người ở khoảng 25 quốc gia đang phát triển. Sự tiêu thụ ngô bình quân đầu người
cao đặc biệt ở Đông, Nam Phi và Trung Mỹ. Ngô cũng quan trọng đối với một số
nước nghèo ở Tây Phi, châu Á, Nam Mỹ. Theo ước tính của FAO, ở Châu Phi
ngô cung cấp ít nhất 1/5 tổng lượng calo và 17 - 60% protein hàng ngày cho con
người ở 12 quốc gia (Krivanek et al., 2007).
Ngô vừa là cây lương thực vừa là cây thức ăn cho gia súc chính vì thế diện
tích và sản lượng ngô trên thế giới tăng không ngừng trong những thập kỷ qua,
ngô là cây trồng có tốc độ tăng trưởng về diện tích năng suất cao nhất trong các
cây lương thực chủ yếu. Năm 1961, năng suất ngô trung bình của thế giới chưa
đến 19,4 tạ/ha, năm 2013 đạt 55,2 tạ/ha tăng 2,8 lần, trong khi lúa nước tăng 2,4
lần và lúa mỳ tăng 3,0 lần. Sản lượng ngô năm 1961 thấp hơn lúa mỳ và lúa
nước, nhưng năm 2013 đã tăng hơn 4,96 lần so với 1961 vượt qua lúa nước 1,3
lần và vượt lúa mỳ 1,4 lần (FAOSTAT, 2014).
Bảng 2.1. So sánh tăng trưởng về diện tích (DT), năng suất (NS)
và sản lượng (SL) của ba cây lương thực chính từ năm 1961 đến 2013
1961 2013
Cây trồng DT NS SL DT NS SL
(tr.ha) (tạ/ha) (tr.tấn) (tr.ha) (tạ/ha) (tr.tấn)
Ngô 105,55 19,423 205,02 184,19 55,200 1,016,73
Lúa 115,36 18,693 215,64 164,72 45,271 745,70
Lúa mỳ 204,20 10,889 222,35 218,46 32,646 713,18
Nguồn: FAOSTAT (2014)

5

Diện tích ngô toàn cầu năm 2013 so với năm 1961 tăng 1,74 lần, lúa nước
tăng 1,43 lần và lúa mỳ tăng 1,07 lần; sản lượng ngô toàn cầu tăng 4,96 lần, lúa
nước 3,46 lần và lúa mỳ tăng 3,21 lần. Số liệu cho thấy ngô tăng trưởng dẫn đầu
trong ba cây ngũ cốc chính. Giai đoạn 1990 đến nay, diện tích, năng suất và sản
lượng ngô toàn cầu liên tục tăng để đáp ứng nhu cầu của con người.
Bảng 2.2. Diện tích, năng suất và sản lượng ngô toàn cầu
giai đoạn 1990 - 2013
Năm
Diện tích Năng suất Sản lượng
(triệu ha) (tấn/ha) (triệu tấn)
1990 131,30 3,68 483,37
2000 137,00 4,32 592,47
2006 146,94 4,81 706,83
2007 158,22 4,99 789,52
2008 161,16 5,13 826,81
2009 158,81 5,16 819,21
2010 161,76 5,19 840,31
2011 172,20 5,15 887,54
2012 178,50 4,88 872,79
2013 184,19 5,51 1.016,73
Sản xuất ngô ở các châu lục có sự khác nhau về diện tích, năng suất và sản
lượng, diện tích lớn nhất là châu Mỹ tiếp theo là châu Á, nhưng năng suất cao
nhất là châu Mỹ, châu Đại Dương và châu Âu.
Bảng 2.3. Diện tích, năng suất và sản lượng ngô của các châu lục năm 2013
(triệu ha) (tạ/ha) (triệu tấn)
Châu Á 59,39 51,238 304,31
Châu Mỹ 70,70 73,918 522,62
Châu Phi 35,01 20,449 71,61
Châu Âu 18,97 61,902 117,45
Châu Đại Dương 0,10 70,831 0,72
Toàn cầu 184,19 55,200 1.016,73

6

Những nước sản xuất ngô lớn trên thế giới là Mỹ (35,47 triệu ha), Trung
Quốc (35,26), Ấn Độ (9,5 triệu ha). Năng suất ngô cao nhất là Mỹ (9,9 tấn/ha),
các nước châu Á như Trung Quốc (6,1 tấn/ha), Ấn Độ (2,4 tấn/ha). Việt Nam
diện tích ngô là 1,1 triệu ha và năng suất chỉ đạt 4,43 tấn/ha thấp hơn năng suất
trung bình của thế giới và châu Á (FAOSTAT, 2014).
2.1.2. Sản xuất ngô của Việt Nam
Ngô được đưa vào trồng ở nước ta từ cuối thế kỷ 17 (Ngô Hữu Tình,
1997), đã trở thành cây lương thực quan trọng thứ hai sau lúa gạo, là cây trồng
chính để phát triển ngành chăn nuôi và được trồng trên những điều kiện sinh thái
khác nhau trên cả nước. Năng suất ngô nước ta trước đây rất thấp so với năng
suất ngô thế giới, do sử dụng giống ngô địa phương và áp dụng kỹ thuật canh tác
lạc hậu, bên cạnh đó do truyền thống sản xuất lúa nước lâu đời nên cây ngô chưa
được chú trọng phát triển, đến năm 1973 mới có những chính sách phát triển ngô
ở Việt Nam (Trần Hồng Uy, 2001). Từ giữa những năm 1980 trở lại đây, 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 ở nước ta, góp phần đưa năng suất lên gần 1,5
tấn/ha vào đầu những năm 1990. Tuy nhiên, ngành sản xuất ngô ở nước ta đã có
những bước tiến nhảy vọt là từ đầu những năm 1990 đến nay, gắn liền với việc
không ngừng mở rộng giống ngô lai ra sản xuất, đồng thời cải thiện các biện
pháp kỹ thuật canh tác theo đòi hỏi của giống mới. Nhờ việc sản xuất giống dễ
dàng, giá giống rẻ, giống lai có năng suất cao và thích ứng rộng, các giống ngô
lai không quy ước đã được người trồng ngô chấp nhận và nhanh chóng mở rộng
diện tích. Năm 1991, diện tích trồng giống ngô lai chưa đến 1% trên hơn 400
nghìn hecta trồng ngô, năm 2004 diện tích trồng ngô cả nước là hơn 990 nghìn
ha, năng suất đạt 34,9 tạ/ha và sản lượng là 3,454 triệu tấn (Tổng cục Thống kê,
2005), tỷ lệ diện tích trồng giống lai là 84% (Phạm Đồng Quảng, 2005b). Diện
tích, năng suất và sản lượng ngô tăng nhanh từ 1990 đến 2013. Diện tích từ 431,6
nghìn hecta lên 1.172,6 nghìn hecta (tăng 2,7 lần), năng suất từ 1,55 lên 4,42
tấn/ha (tăng 2,8 lần) và sản lượng từ 671 nghìn tấn lên 5.193 nghìn tấn (tăng 7,7
lần).
Ngô nếp (Zea mays L. var. ceratina) là cây trồng cung cấp sản phẩm cho
thị trường ăn tươi và là cây có giá trị kinh tế từ hơn một thế kỷ qua của các nông
hộ nhỏ ở các nước châu Á như Thái Lan, Việt Nam, Lào, Myanmar, Trung Quốc,
Đài loan và Hàn Quốc.

7

Bảng 2.4. Diện tích, năng suất và sản lượng ngô của Việt Nam từ 1990 đến 2013
Năm
(nghìn ha) (tấn/ ha) (nghìn tấn)
1990 431,8 1,55 671,0
2000 730,2 2,74 2005,9
2010 1126,4 4,09 4606,8
2011 1122,1 4,32 4835,7
2012 1182,1 4,29 4803,1
2013 1172,6 4,42 5193,5
Diện tích trồng ngô nếp ở Việt Nam trong thời gian qua cũng tăng khá
nhanh, hiện nay chiếm từ 8 - 12% diện tích trồng ngô của cả nước. Một số giống
ngô nếp hiện đang được sử dụng nhiều trong sản xuất như giống ngô nếp thụ
phấn tự do như VN2, VN6, một số giống ngô nếp lai như MX2, MX4, MX10 chủ
yếu có nguồn gốc từ nước ngoài (Bộ Nông nghiệp & PTNT, 2014).
2.2. NGUỒN GỐC, PHÂN LOẠI, ĐẶC ĐIỂM CÂY NGÔ NẾP
2.2.1. Nguồn gốc
Một số bằng chứng chỉ ra rằng ngô được thuần hóa từ loài cỏ Mexican
hoang dại teosinte (Zea mays ssp. Parviglumis hoặc ssp mexicana). Bằng chứng
khảo cổ học chứng minh rằng thời gian thuần hóa ngô vào khoảng 5.000 đến
10.000 năm trước đây, mặc dù nguồn gốc gần đây của ngô từ teosinte, những cây
này khác biệt sâu sắc về hình thái. Một điểm khác biệt chủ yếu là teosinte điển
hình có nhánh cờ dài trên đỉnh bông cờ trong khi ngô có nhánh đỉnh cờ ngắn
bằng bắp. Phân tích di truyền nhận thấy rằng teosinte branched 1 (tb1) như là
một gen tương hợp rộng điều khiển sự khác biệt này (Wang et al., 1999). Các
nhà thực vật học thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20 bắt đầu nghiên cứu mối quan hệ tiến
hóa của Teosinte đến ngô trồng, nghiên cứu trong nhiều năm từ 1700 đến 1990
và từ 1990 đến nay đã tóm tắt mối quan hệ tiến hóa của ngô từ teosinte.
Nguồn gốc ngô nếp: Nhà thực vật học Collins (1909) trồng một dạng mới
của ngô thu thập từ Trung Quốc và báo cáo mô tả ngô nếp đầu tiên. Báo cáo ghi
rõ dạng ngô có nhiều nội nhũ sáp hơn các giống ngô khác. Sau đó ngô nếp được
phát hiện ở các vùng khác của Châu Á, ngoài ra còn một số tác giả có quan điểm
khác, nhưng cơ bản đều thống nhất rằng ngô nếp có nguồn gốc từ Trung Quốc.

8

Nguồn gốc địa lý: Nhà thực vật học Collins, ngô nếp được phát hiện ở
Trung Quốc vào đầu những năm 1900. Từ khi phát hiện ra ngô nếp ở Trung
Quốc, ngô nếp cũng đã được tìm thấy ở nhiều nơi khác ở Đông Nam Á như Miến
Điện, Philippine (Collins, 1909). Những nghiên cứu gần đây cho thấy các giống
ngô nếp bản địa có ở Trung Quốc, nó phân bố chủ yếu ở vùng Tây Nam, đặc biệt
ở Vân Nam, Quảng Châu và Quảng Tây (Huang and Rong, 1998; Tian et al.,
2009). Tỉnh Vân Nam là nguồn gốc của nhiều loài cây trồng quan trọng với mức
độ đa dạng rất cao. Một vài nghiên cứu gợi ý rằng ngô nếp Trung Quốc có nguồn
gốc từ Vân Nam và Quảng Tây, nó phù hợp với hình thái, kiểu nhân, isozymes và
chỉ thị DNA (Zeng et al., 1981, 1994; Liu et al., 2005). Ngô nếp có mức độ đa
dạng cao về các tính trạng nông học như chiều cao cây, thời gian sinh trưởng, đặc
điểm kinh tế, chống chịu sâu bệnh và năng suất, yếu tố cấu thành năng suất ở
vùng Vân Nam, Quảng Châu và Quảng Tây. Phân tích đa dạng bằng chỉ thị phân
tử SSR, Liu et al. (2005) đã kết luận Vân Nam và Quảng Châu có thể là Trung
tâm đa dạng và nguồn gốc của ngô nếp.
Nguồn gốc tiến hóa của ngô nếp một số nghiên cứu cho rằng ngô nếp là
một đột biến tự nhiên ở ngô rau đã phát hiện ở Trung Quốc năm 1909 (Collins,
1909; Tian et al., 2009). Cây ngô biểu hiện những tính trạng khác thường, các
nhà tạo giống ở Mỹ một thời gian dài sử dụng các tính trạng này là chỉ thị những
gen ẩn trong các chương trình chọn tạo giống ngô. Năm 1922 các nhà nghiên cứu
đã phát hiện nội nhũ của ngô nếp chỉ chứa amylopectin và không có amylose đối
ngược với các giống ngô thường, Đến khi người Nhật cung cấp dòng ngô nếp thì
amylopectin được sử dụng chủ yếu từ ngô nếp. Colins (1909) và một nhà khoa
học đã xác định rằng: ngô nếp bắt nguồn từ ngô tẻ, do một đột biến đơn gen, gen
trội Wx thành gen lặn wx, vì vậy ngô nếp có thể ở nhiều vùng khác nhau trên trái
đất. Gen Waxy mã hóa cho enzyme granule - bound starch synthase (GBSS =
protein waxy) đây là một trong những isoenzyme chính xúc tác sự tổng hợp
amylose từ ADP glucose, được biểu hiện ở nội nhũ và hạt phấn. Ở ngô tẻ,
isoenzyme GBSS có hoạt tính mạnh và sản phẩm của nó chủ yếu là amylose, một
phần ADP glucose không thể được chuyển hóa hoàn toàn thành amylopeptin bởi
enzyme starch branching (SBE), hàm lượng amylopectin được tích lũy trong nội
nhũ tới gần 100% và biểu hiện kiểu hình là ngô nếp.

9

2.2.2. Phân loại thực vật của ngô nếp
Ngô thuộc chi Zea thuộc tộc Andropogoneae trong họ phụ Panicoideae, họ
Poaceae. Hiện nay, có 86 chi trong tộc Andropogoneae (USDA, 2005). Phân loại
theo hệ thống phân loại thực vật của Cơ quan bảo tồn tài nguyên thiên nhiên, Bộ
Nông nghiệp Hoa Kỳ, phân loại ngô thuộc họ Poaceae, chi Zea L., loài ngô Zea
mays L. Sinh học loài Zea mays L. ssp mays (maize or corn) của cơ quan kiểm
soát công nghệ gen của Úc (2008) đưa ra hệ thống phân loại loài và loài phụ, chi
Zea, Loài Zea có số nhiễm sắc thể 2n = 20, ngoại trừ Z. perennis (teosinte lâu
năm 2n = 40). Ngô nếp (Zea mays L.subsp. ceratina Kulesh) là một trong những
loài phụ chính của loài Zea mays L. Hạt ngô nếp nhìn bề ngoài tương tựa như ngô
đá, bề mặt bóng hơn lớp ngoài cùng của mặt cắt nội nhũ không có lớp sừng như ở
ngô tẻ, có tính chất quang học giống như sáp, do vậy còn có tên gọi là ngô sáp.
Khi nấu chín có độ dẻo, mùi vị thơm ngon. Ngô nếp có hạt tròn và ngắn, màu
vàng, trắng đục hoặc tím, màu của mày hạt chủ yếu là trắng. Ba thứ thường gặp
là var.alboceratina với màu hạt trắng, mày trắng; var.lutecoceratina với mày hạt
vàng, mày trắng; var.rubroceratina với màu hạt tím, mày trắng hoặc tím, tiềm
năng năng suất thấp (USDA, 2005; Ngô Hữu Tình, 2009a).
2.2.3. Đặc điểm của ngô nếp
Ngô nếp (Zea mays L.subsp. Ceratina Kulesh). Ba thứ thường gặp chủ
yếu của ngô nếp là: var. Alboceratina với màu hạt trắng, mày trắng; var.
Luteoceratina với màu hạt vàng, mày trắng; var. Rubrocertina với màu hạt tím,
mày trắng hoặc tím. Là dạng ngô tẻ do biến đổi tinh bột mà thành, ở ngô nếp tinh
bột dạng amylopectin trên 99% trong khi ngô khác chỉ chứa 72 - 76%
amylopectin và 24 - 28% amylase. Amylopectin là dạng của tinh bột có cấu trúc
phân tử gluco phân nhánh dựa trên liên kết α.1-4 và α.1-6, ngược lại amyloza
nhỏ hơn có cấu trúc phân tử gluco mạch thẳng khối lượng phân tử của chúng từ 1
đến 3 triệu. Khi cho tinh bột ngô nếp vào dung dịch KI thì nó chuyển thành màu
cà phê đỏ, trong khi tinh bột của ngô thường thì chuyển thành màu xanh tím.
Các nhà khoa học ở Đại học tổng hợp Ohio - Hoa Kỳ đã phân tích và đưa
ra tiêu chuẩn dinh dưỡng của ngô nếp so với một số loại ngô khác, trong đó %
protein cao tương đương với ngô giàu protein. Những giống nếp lai và các giống
nếp thường, với đặc điểm dẻo, thơm ngon rất thông dụng ở châu Á như: Hàn
Quốc, Philippin, Thái Lan, Trung Quốc, Việt Nam và nhiều quốc gia.

10

Bảng 2.5. Một số đặc tính chất lượng của ngô nếp so với ngô thường
Hàm lượng các chất
Loại ngô Dầu Protein Tinh bột Năng lượng
(%) (%) (%) (kcal/kg)
Thường (răng ngựa) 4,2 - 4,8 7,7 - 8,2 71,3 - 73,4 1777 - 1795
Hàm lượng dầu cao 7,2 - 8,2 8,0 - 9,0 66,2 - 67,9 1851 - 1869
Giàu lysine 4,0 - 4,5 7,3 - 8,5 70,5 - 72,2 1770 - 1785
Nếp 3,2 - 3,6 8,9 - 10,1 73,1 - 73,3 1747 - 1758
Trong hàm lượng protein các axit amin có tỷ lệ cao là Albumin, Globulin,
G3-Glutelin và Tryptophan (Zilic et al., 2011) có giá trị cao làm lương thực và
thức ăn chăn nuôi.
2.3. ĐA DẠNG DI TRUYỀN NGUỒN GEN NGÔ NẾP
Đa dạng di truyền là toàn bộ các đặc điểm di truyền của một loài hoặc một
chi (Rauf et al., 2010). Sự mất đa dạng di truyền ở bất kì một quần thể nào có thể
hạn chế cơ hội sống sót của quần thể đó và đòi hỏi con người phải đầu tư nhiều
trong hoạt động sản xuất nông nghiệp để đảm bảo sản xuất có kết quả tốt
(Trethowan and Kazi, 2008). Nhiều nhà nghiên cứu chỉ ra giá trị của đa dạng di
truyền trong việc cung cấp hàng rào di truyền chống chịu bất thuận sinh học và
phi sinh học (Adeyemo et al., 2012). Nghiên cứu đa dạng di truyền là yếu tố
quyết định thành công trong lai giống thực vật. Đa dạng di truyền giúp nhận biết
khả năng kết hợp có ý nghĩa của nguồn vật liệu cây bố mẹ trong lai giống để tạo
ra con lai có tiềm năng di truyền tối đa (Aremu, 2011). Trong nghiên cứu đa
dạng di truyền có thể sử dụng nguồn dữ liệu khác nhau để đánh giá như dữ liệu
về hình thái, dữ liệu hóa sinh và dữ liệu phân tử.
2.3.1. Nghiên cứu đa dạng di truyền nguồn gen cây ngô
Các công cụ sử dụng trong nghiên cứu đa dạng di truyền cây ngô khá phổ
biến gồm chỉ thị hình thái và chỉ thị phân tử DNA.
Nghiên cứu đa dạng di truyền cây ngô sử dụng chỉ thị hình thái
Cây ngô biểu hiện đa dạng rất cao về đặc điểm hình thái và sinh lý. Sự tồn
tại lâu dài của cây ngô được tác động bởi nhiều thế hệ loài người ở các vùng
miền trên trái đất đã làm tăng mức độ khác biệt, thay đổi đặc tính của cây ngô.
Đa dạng di truyền của cây ngô được thể hiện ở tất cả các tính trạng của cây, bông
cờ và bắp, loài phụ (ngô đá, ngô răng ngựa, ngô nếp, ngô thường, ngô nổ, ngô

11

bọc, ngô bột). Đặc biệt sự biến động lớn nhất ở cây ngô thể hiện ở cấu trúc nội
nhũ của hạt, vì vậy việc phân loại thực vật cây trồng một phần dựa vào đặc điểm
của hạt (Ngô Công Tùng, 2014).
Ngày nay cùng với sự ra đời và phát triển của ứng dụng chỉ thị phân tử thì
chỉ thị hình thái vẫn được cho là không thể thiếu trong nghiên cứu đa dạng di
truyền cây ngô, phục vụ công tác lưu giữ, bảo tồn sự đa dạng di truyền nguồn gen
cho các chương trình tạo giống ngô lai.
Ranatunga et al. (2009) đã phân tích đa dạng di tryền của 43 dòng ngô
thông qua 8 tính trạng chất lượng và 10 tính trạng số lượng. Tám tính trạng chất
lượng dùng trong nghiên cứu gồm: màu của mày bao phấn, mày râu, màu lá, lớp
lông bẹ lá, dạng bắp, màu hạt, dạng hạt, dạng đỉnh hạt. Trong 8 tính trạng, tính
trạng lớp lông bẹ lá không cho kết quả đa hình trong số 43 dòng ngô, tính trạng
màu râu, dạng bắp, màu hạt, dạng đỉnh hạt, dạng hạt có mức độ khác nhau về
kiểu hình rất dễ nhận nhận thấy. Kết quả phân tích 43 dòng ngô thông qua các
tính trạng số lượng tạo thành 2 nhóm chính: Nhóm một gồm 19 kiểu gen và
nhóm hai gồm 24 kiểu gen. Hệ số tương đồng di truyền dao động từ 0.22 - 0.78.
Mười tính trạng số lượng dùng đánh giá đa dạng di truyền 43 dòng ngô gồm: số
nhánh cờ, chiều cao cây, chiều cao đóng bắp, ngày trỗ cờ, ngày phun râu, dài
bắp, đường kính bắp, số hàng hạt, số hạt/hàng, khối lượng nghìn hạt. Kết quả 43
nguồn gen ngô phân thành 2 nhóm, nhóm một gồm 39 kiểu gen và nhóm hai gồm
4 kiểu gen.
Khuất Hữu Trung (2009) cũng đã tiến hành nghiên cứu đa dạng di truyền
ở mức hình thái 78 dòng ngô thuần chọn tạo bằng phương pháp nuôi cấy bao
phấn. Kết quả phân tích đã chỉ ra hệ số tương đồng di truyền giữa các cặp dòng
ngô trong cả tập đoàn dao động 0.13 - 0.52. 78 dòng ngô được phân thành 4
nhóm khác nhau.
Nghiên cứu đa dạng di truyền cây ngô sử dụng chỉ thị phân tử
Sử dụng chỉ thị phân tử trong phân tích đa dạng di truyền cây ngô được
thực hiện bởi các kỹ thuật khác nhau, mỗi kỹ thuật có ưu điểm và nhược điểm
riêng. Lựa chọn loại chỉ thị phân tử nào trong đánh giá đa dạng di truyền sẽ phụ
thuộc vào độ chính xác, mức độ phức tạp của từng kỹ thuật, giá thành và điều
kiện trang thiết bị của từng phòng thí nghiệm.

12

Trung tâm cải lương ngô và lúa mỳ Quốc tế (CIMMYT) đang lưu giữ
17.000 mẫu nguồn gen ngô (Zea mays L.) và teosinte (Zea mays, một số loài
phụ), một số họ hàng hoang dại của ngô. 17 quần thể ngô CIMMYT và 57 dòng
tự phối đã được đặc điểm hóa bằng chỉ thị SSR. Các chỉ thị SSR được lựa chọn ra
từ hầu hết các bin trong bản đồ gen ngô đã được kiểm tra lặp đi lặp lại, tự động.
85 SSR đã được tìm để lặp lại và tự động dễ dàng đã được chạy trên tất cả các vật
liệu trong nghiên cứu. 53 trong số 85 SSR này đã được phân biệt hoàn toàn và đã
được sử dụng để mô tả di truyền thông thường. Bảy quần thể tạo giống đã được
dự đoán trên cơ sở phả hệ và nhóm giống ưu thế lai. Đa dạng di truyền trong mỗi
quần thể có sự đa dạng cao hơn giữa các quần thể, cho thấy rằng các quần thể
không đồng nhất tại mức phân tử. Các dòng tự phối cũng thể hiện đa dạng di
truyền ở mức cao, các nhà tạo giống CIMMYT đã thành công trong tổ hợp di
truyền vào trong nguồn vật liệu di truyền ngô CIMMYT. Các dòng có quan hệ
với nhau do phả hệ đã tập hợp cùng với nhau. Nguồn gốc và nhóm di truyền quần
thể không liên kết tạo thành các cluster trên cơ sở chỉ thị SSR. Một kết quả có
mức độ đa dạng cao trong quần thể nguồn của các dòng tự phối (Marilyn et al.,
2002).
Trong chương trình chọn tạo giống ngô, phân tích đa dạng di truyền tập đoàn
dòng thuần, xác định độ thuần về mặt di truyền của các dòng bố mẹ có ý nghĩa
rất quan trọng đối với nhà chọn tạo giống. Những thông tin về di truyền sẽ cung
cấp cho các nhà tạo giống những cơ sở khoa học trong việc dự đoán những tổ
hợp lai có khả năng cho ưu thế lai cao. Trong sinh học phân tử có rất nhiều chỉ
thị phân tử được dùng để phân tích đa dạng di truyền như: RFLP, AFLP, RAPD,
SSR... Tuy nhiên, chỉ thị SSR được các nhà nghiên cứu coi là một trong những
chỉ thị có độ tin cậy cao, đánh giá chính xác và đầy đủ các thông tin phả hệ của
tập đoàn dòng cần nghiên cứu (Phan Xuân Hào và cs., 2004).
Xia et al. (2005) đã sử dụng chỉ thị phân tử SSR để nghiên cứu 73 dòng
ngô Á nhiệt đới, 22 dòng trung du nhiệt đới, 11 dòng đất cao nhiệt đới và 10
dòng đất thấp nhiệt đới của CIMMYT đã được chọn để mô tả. Vật liệu di truyền
vùng ôn đới đại diện bằng 12 dòng của Mỹ, 1 dòng của Canada và 8 dòng của
châu Âu. Tác giả đã có những nhận xét là đặc điểm đa dạng di truyền của nguồn
gen ngô (Zea mays L.) có tầm quan trọng to lớn với chương trình tạo giống ưu
thế lai. Mục đích của nghiên cứu này là i) khám phá đa dạng di truyền của các
dòng ngô vùng cao và trung du nhiệt đới và á nhiệt đới của CIMMYT bằng chỉ

13

thị phân tử SSR, ii) nhận biết các tester phù hợp cho cá dòng ngô tự phối mới, iii)
so sánh các dòng ngô này với các dòng ngô ưu tú của Mỹ và châu Âu, iv) sử
dụng chỉ thị và thông tin phả hệ như một hướng dẫn cho biết về mối quan hệ giữa
ưu thế lai giữa các dòng ngô của CIMMYT (CMLs) và tiềm năng sử dụng chúng
trong chương trình tạo giống toàn cầu. Các dòng tự phối trong nghiên cứu kiểm
tra bằng 79 chỉ thị SSR. Các dòng ngô CIMMYT có nguồn gốc từ 35 quần thể
rộng và vốn gen có hỗn hợp nguồn gốc khác nhau. Tổng số 566 allen đã nhận
biết (trung bình 7,2 trong phạm vi 2 đến 16 alen/locus). Khoảng cách Roger cải
tiến (MRD) giữa các cặp dòng đạt trung bình 0,78 trong phạm vi từ 0,45 đến
0,93. Phương pháp nhóm cặp không trong số sử dụng trung bình số học
(UPGMA) phân tích đám biểu hiện không rõ, điều này phản ánh các quần thể và
vốn gen ngô rất cao, trung du nhiệt đới và Á nhiệt đới của CYMMYT là một tổ
hợp hỗn hợp và cũng chỉ ra rằng một số lượng lớn các biến dị đã hợp thành trong
nguồn gen ngô CYMMYT. Các nhóm ưu thế lai ôn đới phân chia trên cơ sở chỉ
thị và ngô CYMMYT đã có di truyền khác biệt với các dòng ngô ôn đới.
Nguồn gen ngô của Mỹ có nền di truyền hẹp, vì thế khả năng thích nghi
với điều kiện bất thuận sinh học và phi sinh học xuất hiện là rất kém. Để tăng
tiềm năng thích ứng rộng các nhà tạo giống đã sử dụng nguồn gen nhiệt đới để
tăng đa dạng di truyền. Đã có nhiều dòng thuần ngô nhiệt đới ưu tú sử dụng trong
các chương trình tạo giống ngô, nhưng còn thiếu thông tin để lựa chọn chúng làm
bố mẹ cho các tổ hợp lai. Chọn giống với nguồn gen ngoại, trong môi trường ôn
đới là rất khó khăn, do vậy sử dụng nguồn gen ngoại nhiệt đới là rất cần thiết
(Paul and Major, 2008).
Adeyamo et al. (2012) đánh giá đa dạng di truyền của 38 dòng ngô nhiệt
đới sử dụng 85 chỉ thị SSR. 75/85 chỉ thị SSR dùng để đánh giá cho kết quả đa
hình ở 38 dòng ngô và khuyếch đại tổng số 297 allen. Giá trị PIC thu được từ các
mồi cho đa hình dao động từ 0.17 - 0.84 với giá trị trung bình 0.56. Số allen đa
hình trên một locus dao động trong khoảng từ 2 - 11, trung bình là 3.96. Giá trị
khoảng cách di truyền trong tất cả các cặp dòng ngô từ 0.007 - 0.59, với giá trị
trung bình 0.45. Kết quả phân tích đám dựa trên dữ liệu SSR chia 38 dòng ngô
thành 2 nhóm chính phù hợp với nguồn gốc của dòng.
Cây ngô có mức độ đa dạng rất lớn là cơ hội để nâng cao mức độ đa dạng
di truyền của chương trình nghiên cứu chọn tạo giống ngô. Đa dạng nguồn gen
ngô toàn cầu đã đóng góp vào các chương trình cải tiến ngô tạo giống năng suất

14

cao, chống chịu bất thuận, kháng bệnh hoặc cải thiện chất lượng dinh dưỡng
(Prasanna, 2012).
2.3.2. Đa dạng nguồn gen ngô nếp
Đa dạng hình thái theo chỉ số đa dạng của Shannon-Weaver, sử dụng phân
tích đa dạng của 13.500 mẫu nguồn gen ngô bản địa và 3258 dòng tự phối đang
bảo tồn ở Trung Quốc. Trong đó mẫu nguồn gen ngô nếp đa dạng nhất ở Vân
Nam là 315, Quảng Tây là 269 và Quảng Đông là 170, Hắc Long Giang 43, Tứ
Xuyên 43, Hồ Bắc 33. Kết quả chứng minh rằng đa dạng kiểu hình liên quan chặt
chẽ với nguồn địa lý sinh thái. Kết quả nghiên cứu chứng minh các nguồn gen
ngô bản địa đa dạng hơn, điều này chỉ ra rằng bảo tồn nguồn gen bản địa có ý
nghĩa vô cùng quan trọng cho chiến lược tạo giống ngô ở Trung Quốc (Li et al.,
2002).
Đa dạng di truyền nguồn gen ngô nếp cũng đã được nghiên cứu đánh giá
cung cấp thông tin quan trọng cho chương trình tạo mối quan hệ di truyền giữa
các vật liệu chọn giống ưu tú có ý nghĩa quan trọng đối giống ngô nếp lai. Park et
al. (2008) cho rằng hiểu biết về đa dạng và với cải tiến cây trồng. Đối với ngô,
thông tin di truyền đặc biệt có lợi trong lai tạo giống ưu thế lai, phân nhóm di
truyền các dòng thuần và bảo hộ quyền tác giả. Sử dụng kỹ thuật chỉ thị phân tử
SSR để nghiên cứu đa dạng và mối quan hệ di truyền giữa 76 mẫu nguồn gen
ngô nếp của Hàn Quốc, đại diện cho mẫu nguồn gen thu thập ở tất các các vủng
trong cả nước. Nghiên cứu sử dụng 30 chỉ thị SSR đã nhận biết tổng số 127
allele, trung bình 4,2 allele trên một locus. Đa dạng gen của 30 chỉ thị rất biến
động trong phạm vi từ 0,125 đến 0,795 với trung bình là 0,507. Các dòng thuần
phân thành 2 nhóm di truyền gồm nhóm 1 là 63 dòng và nhóm 2 là 13 dòng với
hệ số đồng hình 36,5%. Nghiên cứu chỉ ra rằng chỉ thị phân tử SSR hữu ích trong
nghiên cứu đa dạng di truyền và chương trình chọn giống ngô nếp lai ở Hàn
Quốc.
Thông tin đa dạng di truyền và mối quan hệ di truyền giữa các dòng thuần
ưu tú là rất cần thiết để cải tiến và tạo giống mới trong chương trình tạo giống
ngô. Các nhà nghiên cứu Hàn Quốc đã nghiên cứu mối quan hệ và đa dạng di
truyền của 84 dòng thuần ngô nếp sử dụng 50 chỉ thị phân tử SSR. Tổng số allele
thu được là 269 trên tất cả các locus, phạm vi 2 đến 13 allel trên

15

một locus và trung bình là 5,38 allele. Giá trị đa dạng gen rất biến động từ 0,383
đến 0,923 và trung bình là 0,641. Phân nhóm di truyền cho kết quả nhóm 1 gồm
33 dòng và nhóm 2 là 51 dòng, các dòng thuần ngô nếp không đồng nhất với
nguồn gốc phát triển của chúng về phả hệ và vùng địa lý. Phân tích đa dạng các
dòng thuần thu thập ở Hàn Quốc và Trung Quốc tại 50 locus SSR biểu hiện giá
trị số allele trung bình (4,9) và đa dạng gen (0,638) của các dòng thuần ngô nếp
Hàn Quốc so với các dòng thuần ngô nếp Trung Quốc (3,5 và 0,563). Những
thông tin đa dạng di truyền rất có lợi cho chương trình tạo giống ngô nếp của
Hàn Quốc (Kyu et al., 2010).
Ngô nếp có nhiều đặc điểm thành phần tinh bột tuyệt vời và có giá trị kinh
tế cao, nó đã được trồng rất lâu đời ở Trung Quốc. Sản xuất và tiêu thụ ngô nếp
ngày càng tăng trong những thập kỷ gần đây. Mặc dù vậy, nguồn gốc và tiến hóa
của ngô nếp vẫn còn chưa được hiểu rõ ràng. Zheng et al. (2013) đã nghiên cứu
đa dạng di truyền nguồn gen ngô nếp bao gồm các giống bản địa và các dòng
thuần bằng chỉ thị phân tử SSR, kết quả cho thấy mức đa dạng rất cao của nguồn
gen ngô nếp Trung Quốc. Phân tích nguồn gốc và tiến hoá ngô nếp bằng giải
trình tự 108 mẫu và 52 trình tự từ GenBank của locus waxy trong số nguồn gen
của chi Zea. Sự giảm rõ ràng mức đa dạng nucleotide ở locus waxy trong ngô nếp
Trung Quốc nhưng không giảm trong ngô thường. Di truyền hình thái chỉ ra rằng
ngô nếp Trung Quốc có nguồn gốc từ ngô đá và hầu hết các dòng thuần ngô nếp
hiện đại biểu hiện nguồn gốc và quá trình tiến hóa độc lập so với nguồn gen Tây
Nam Trung Quốc. Kết quả này chỉ ra rằng các tính trạng nông học đã được cải
tiến nhanh chóng do quá trình chọn lọc theo nhu cầu của con người tạo nên sự đa
dạng cao của ngô nếp.
Nhận biết tính trạng chất lượng và đa dạng di truyền nguồn gen ngô nếp
Trung Quốc đã được Wang et al. (2013) phân tích 165 mẫu nguồn gen bao gồm
cả giống bản địa và dòng thuần bằng chỉ thị phân tử SSR. Kết quả cho thấy mức
độ đa dạng di truyền rất rộng về đặc điểm bắp, chất lượng tinh bột ở nguồn gen
ngô nếp Trung Quốc. Tổng số 281 allele đã tìm thấy trong 60 locus SSR, với
phạm vi từ 2 đến 9 allele/chỉ thị, trung bình là 4,68 allele/chỉ thị qua tất cả các
kiểu gen. Giá trị PIC từ 0,332 đến 0,860. Thông tin đa dạng rất có lợi để lựa chọn
các vật liệu có khoảng cách di truyền xa nhất cho nghiên cứu di truyền và lai tạo
giống.

16

2.3.3. Nghiên cứu đa dạng nguồn gen ngô ở Việt Nam
Ở Việt Nam, sử dụng chỉ thị phân tử đặc biệt là chỉ thị SSR trong đánh giá
đa dạng di truyền và dự đoán ưu thế lai đang được Viện Nghiên cứu Ngô tiếp tục
nghiên cứu và phát triển, hỗ trợ phương pháp truyền thống trong công tác chọn
tạo giống ngô lai, góp phần nhanh chóng xác định tổ hợp lai ưu tú phục vụ sản
xuất (Nguyễn Trịnh Hoàng Anh, 2014).
Phan Xuân Hào và Bùi Mạnh Cường (2004) đã sử dụng 41 mồi SSR để
phân tích đa dạng di truyền 88 dòng ngô, bao gồm 51 dòng Việt Nam, 1 dòng Mỹ
(Mo17), 36 dòng từ CYMMYT. Tất cả các dòng đều có tỷ lệ dị hợp tử ở mức cho
phép <20%. Các dòng của Việt Nam có độ thuần di truyền cao (tỷ lệ dị hợp trung
bình 4,48%). Đã xác định được sơ đồ phả hệ giữa các dòng trong tập đoàn nghiên
cứu. Tất cả các dòng được chia thành 2 nhóm lớn, nhóm 1 gồm 4 dòng, 3 dòng
Việt Nam (VNL5, VNL11, VNL71) và nhóm 2 gồm 84 dòng.
Ngô Minh Tâm và Bùi Mạnh Cường (2009) phân tích đa hình di truyền 8
dòng ngô có nguồn gốc khác nhau trong tập đoàn vật liệu của Viện Nghiên cứu
Ngô sử dụng 36 chỉ thị SSR. Kết quả khảo sát đánh giá các tổ hợp lai trên đồng
ruộng chỉ ra mối tương quan giữa khoảng cách di truyền với con lai F1 ở 8 dòng
ngô.
Khuất Hữu Trung và cs. (2009) nghiên cứu đa dạng di truyền của 78 dòng
ngô thuần được tạo ra bằng phương pháp nuôi cấy bao phấn thế hệ F1 của 4
nguồn vật liệu khác nhau bằng 32 mồi SSR. Kết quả cho thấy hệ số PIC của 32
mồi SSR nằm trong khoảng 0.22 đến 0.6, trung bình 0.37. Khoảng cách di truyền
giữa các cặp dao động từ 0 - 0.82. Kết quả phân tích cũng cho thấy trong tổng số
78 dòng, hai dòng có mức độ di hợp tử lớn hơn 15%; 76 dòng còn lại được phân
thành 5 nhóm ưu thế lai khác nhau. Dựa vào khoảng cách di truyền giữa các
dòng thuần và kết quả phân nhóm tác giả đã kết luận sự đa dạng di truyền giữa
các dòng thuần từ nuôi cấy bao phấn phụ thuộc vào nền di truyền của nguồn vật
liệu ban đầu, ít phụ thuộc vào dòng cảm ứng mang gen tạo phôi và tái sinh cây.
Đinh Công Chính và Bùi Mạnh Cường (2010) đã phân tích đa dạng di truyền
và khả năng kết hợp 30 dòng ngô nếp thuần, trong đó có 22 dòng được tạo ra từ nuôi
cấy bao phấn có nguồn gốc Việt Nam, Trung Quốc, Thái Lan. 8 dòng được rút dòng
trực tiếp từ pool1, pool2, pool3, pool4 có nguồn gốc bản địa. Kết quả cho thấy 30
dòng ngô nếp khá đa dạng và phong phú, phân thành 4 nhánh cách biệt với khoảng

17

Luận Văn Khai Thác Nguồn Gen Ngô Địa Phương Và Nhập Nội Phục Vụ Chọn Tạo Giống Ngô Nếp Lai Thích Ứng Với Điều Kiện Canh Tác Tỉnh Lào Cai.doc

Luận Văn Khai Thác Nguồn Gen Ngô Địa Phương Và Nhập Nội Phục Vụ Chọn Tạo Giống Ngô Nếp Lai Thích Ứng Với Điều Kiện Canh Tác Tỉnh Lào Cai.doc

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Luận Văn Khai Thác Nguồn Gen Ngô Địa Phương Và Nhập Nội Phục Vụ Chọn Tạo Giống Ngô Nếp Lai Thích Ứng Với Điều Kiện Canh Tác Tỉnh Lào Cai.doc

Similar to Luận Văn Khai Thác Nguồn Gen Ngô Địa Phương Và Nhập Nội Phục Vụ Chọn Tạo Giống Ngô Nếp Lai Thích Ứng Với Điều Kiện Canh Tác Tỉnh Lào Cai.doc (11)

More from tcoco3199

More from tcoco3199 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (12)

Luận Văn Khai Thác Nguồn Gen Ngô Địa Phương Và Nhập Nội Phục Vụ Chọn Tạo Giống Ngô Nếp Lai Thích Ứng Với Điều Kiện Canh Tác Tỉnh Lào Cai.doc