Nghien cuu kha nang sinh truong phat trien va 219972

MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỂ TÀI Cây ngô (Zea mays L.) lương thực quan trọng kinh tế tồn cầu, góp phần ni sống 1/3 dân số giới Ngày ngô đứng thứ sau lúa mỳ lúa nước diện tích, đứng đầu suất sản lượng (FAO, 1995) [7] Ngơ trồng giúp lồi người giải nạn đói thường xuyên bị đe doạ (Nguyễn Hữu Lộc, 1969) [9] Vào cuối kỷ XX, cách mạng ngô lai tạo nên thành tựu kỳ diệu châu lục, đặc biệt nước phát triển Mỹ, Pháp, Italia Đi đôi với việc áp dụng ưu lai trình chọn tạo giống, tiến kỹ thuật canh tác tiên tiến giới hoá, thuỷ lợi hoá, bảo vệ thực vật áp dụng kịp thời để khai thác tối đa ưu giống ngô lai Ngô lai coi thành tựu có ý nghĩa việc phát triển nông nghiệp giới kỷ XX Từ nhận thức vai trị ngơ kinh tế giới nói chung nơng nghiệp Việt Nam nói riêng, Đảng Nhà nước ta có sách phương hướng đắn cho công tác nghiên cứu khoa học, tiếp thu thành tựu giới với mục đích trì diện tích, đột phá suất tăng nhanh sản lượng Tuy nhiên, suất ngô nước ta chưa thật ổn định vùng sinh thái, suất bình qn cịn thấp so với khu vực, giá thành ngô nước ta cao nhiều so với nước giới, nhu cầu ngô cho thức ăn chăn nuôi chưa đáp ứng đủ Để góp phần làm giảm hạn chế cần xác định giống ngơ lai có suất cao, thích nghi tốt với điều kiện sinh thái vùng, cần hiểu rõ mối quan hệ yếu tố sinh trưởng, phát triển, yếu tố cấu thành suất với suất để có hướng cụ thể từ chọn vật liệu lai tạo giống đến sử dụng biện pháp canh tác phù hợp, phát huy tối đa tiềm giống, vùng sinh thái Chính vậy, chúng tơi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu khả sinh trưởng, phát triển suất số giống ngơ lai tỉnh Thái Ngun” MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI 2.1 Mục đích Chọn giống ngô suất cao, phù hợp với điều kiện thời tiết, khí hậu tỉnh Thái Nguyên 2.2 Yêu cầu - Nghiên cứu đặc điểm nông, sinh học giống - Đánh giá khả chống chịu điều kiện bất thuận sâu bệnh giống - Theo dõi yếu tố cấu thành suất suất giống - Xác định mối tương quan thời gian sinh trưởng, phát triển yếu tố cấu thành suất với suất giống tham gia thí nghiệm có triển vọng Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI Đề tài đánh giá đặc điểm sinh trưởng, phát triển giống ngô điều kiện vụ Thu Đông năm 2007 vụ Xuân 2008, để làm sở cho việc lựa chọn giống ngô lai cho suất cao, chống chịu tốt phục vụ sản xuất địa bàn tỉnh Thái Nguyên GIẢ THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Sau vụ nghiên cứu đánh giá, tìm số giống ngô lai sinh trưởng, phát triển có khả chống chịu sâu bệnh tốt, suất cao đối chứng 10 - 15% CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 1.1 NGUỒN GỐC VÀ SỰ LAN TRUYỀN CỦA CÂY NGÔ Với nghiên cứu nguồn gốc trồng Vavilov (1926) [35] chứng minh miền Trung Nam Mehico Trung tâm phát sinh thứ vùng núi Andet thuộc Peru Trung tâm phát sinh thứ hai ngô (Vavilov, 1926) [35] Nhận định ông nhiều nhà khoa học chia sẻ (Galinat, 1977; Kato, 1988) [30], [31] Đặc biệt Harsberger (1893) kết luận ngô bắt nguồn từ hoang dại từ miền Trung Mehico độ cao 1500 m vùng bán hạn có lượng mưa mùa hè khoảng 350 mm (Wilkes, 1988) [36] Vào năm 1948 người ta tìm thấy hố thạch phấn ngơ khai quật Bellar Arter - Mehicô, điều khẳng định nhận định Vavilov đắn Từ đây, nhiều đường ngô lan truyền hầu thuộc Châu Mỹ, lên phía Bắc, sang phía Tây Hoa Kỳ vượt đại dương đến đảo thuộc Vịnh Caribe Dưới tác động mạnh mẽ người công tác cải tạo giống, ngơ nhanh chóng thích nghi với nhiều vùng sinh thái khác hình thành vùng “vành đai ngô’’ tiếng Mỹ với giống ngô lai Từ Peru ngơ lan truyền xuống phía Nam Chile, đến Ecuador, Columbia nhiều vùng thuộc đất nước Brazin Cây ngô đưa vào Châu Âu từ sau chuyến thám hiểm Colombus năm 1493 Ở người ta nhanh chóng nhận giá trị lương thực nó, nên ngơ trồng rộng rãi nhanh chóng lan truyền nước Châu lục Vào khoảng năm 1521 ngô đưa vào trồng Ấn Độ, Indonesia năm 1575 ngô nhập vào Trung Quốc Theo nhà bác học Lê Quý Đôn, ngô đưa vào Việt Nam cuối kỷ 17 (thời Khang Hy) ông Trần Thế Vinh sứ Trung Quốc trồng Sơn Tây gọi “ngơ” Ơng trích dẫn Lý Thời Trân gọi trồng “Ngọc thử” Nhờ đặc điểm quý, ngô sớm người Việt Nam chấp nhận mở rộng sản xuất, coi lương thực sau lúa nước mặt diện tích lại màu số cho suất giá trị kinh tế cao Cây ngơ có khả thích ứng rộng, trồng nhiều vụ năm trồng hầu hết vùng sinh thái khác nước, đặc biệt vùng đất cao khơng có khả tưới nước Đối với vùng núi Phía Bắc Tây Ngun ngơ lương thực đồng bào dân tộc Trải qua giai đoạn phát triển, ngô Việt Nam ngày hồn thiện tăng mạnh diện tích suất Việc mở rộng diện tích trồng ngơ, với sử dụng giống cho suất cao góp phần to lớn giải nhu cầu lượng thực, thực phẩm, làm thức ăn gia súc sử dụng ngành cơng nghiệp 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SỬ DỤNG NGÔ LAI TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 1.2.1 Tình hình nghiên cứu sử dụng ngơ lai giới Có thể nói ngơ lai thành công rực rỡ Mỹ Các nhà di truyền, cải lương giống ngô Mỹ sớm thành công việc chọn lọc lai tạo giống trồng Vào cuối kỷ 19, Mỹ có 770 giống ngô chọn lọc cải lương Theo E.Rinke (1979) việc sử dụng giống ngô lai Mỹ năm 1930, giống lai ba lai kép sử dụng năm 1957, sau giống lai đơn cải tiến lai đơn tạo sử dụng, chiếm 80 – 85% tổng số giống lai (Trần Hồng Uy, 1985)[21] Hiện nay, Mỹ nước có diện tích trồng ngơ lớn giới 100% diện tích trồng ngơ lai, 90% giống lai đơn Năng suất ngô tăng từ 1,5 tấn/ha năm 1930 đến tấn/ha vào năm 90 (S.K.Vasal, et al., 1990)[33] Theo tính tốn Duvick (1990)[28] mức tăng suất ngô Mỹ giao đoạn 1930 – 1986 103 kg/ha/năm, đóng góp cải tiến di truyền 63 kg/ha/năm Năm 1997 – 1999, suất ngơ trung bình Mỹ 8,3 tấn/ha diện tích 29,1 triệu (CIMMYT, 1999/2000)[27], đứng vào hàng ngũ nước có suất ngô cao giới Việc nghiên cứu tạo giống ngô lai Châu Âu bắt đầu muộn Mỹ 20 năm đạt thành công rực rỡ Tỷ lệ sử dụng giống ngô lai Châu Âu lớn góp phần tạo nên suất cao nhiều nước (S.K.Vasal, et al., 1999)[34] Theo N.Tomov (1979)[32]: Cơng tác tạo dịng giống lai Bungaria năm 1951 Năm 1956 – 1958 giống lai kép VIR-42, Wiscosin – 641 Ohio-92 thử nghiệm khu vực hoá Giống lai đơn đưa vào sản xuất năm 1956 SK-4, sau số lượng lớn giống lai dòng tạo đưa thử nghiệm Theo CIMMYT (1999/2000)[27], năm 1997-1999, số nước có suất ngơ bình qn cao 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 số nước phát triển năm đầu thập kỷ 60 Achentina, Braxin, Colombia, Chile, Mehico, Ấn Độ, Pakistan, Hylạp, Zimbabwe, Kenya, Tanzania vài nước Trung Mỹ Trong thời kỳ 1966-1990 có xấp xỉ 852 giống ngơ tạo ra, 59% giống thụ phấn tự do, 27% giống lai quy ước, 10% giống ngô lai không quy ước 4% giống khác (S.K.Vasal, el al., 1999) [34] Từ số cho thấy số giống lai giống thụ phấn tự Nhìn chung, nước phát triển, tác dụng giống lai chậm không rõ (trừ số nước Achentina, Braxin, Chilê, Thổ Nhĩ Kỳ, Zimbabwe, Kenya, Hylạp, Mehicô Ấn Độ) Ngô lai tiến triển tốt đẹp Trung Quốc Có thể nói Trung Quốc cường quốc ngô lai Châu Á, với diện tích 25 triệu ha, suất 4,9 tấn/ha, sản lượng ngô hàng năm 120 triệu tấn, đướng thứ hai giới sau Mỹ Giống ngô lai đưa vào Trung Quốc từ năm 60, giống lai đơn đưa vào từ năm cuối thập kỷ (S.K Vasla, el al., 1999)[34] Năm 1992, có 27 giống ngơ lai gieo trồng diện tích 100.000 (CIMMYT, 1993)[37] Hiện giống lai đơn chiếm 90% diện tích ngơ (Zhang S.per Commun) Năng suất ngơ bình qn Trung Quốc tăng từ 1,5 tấn/ha năm 50 đến 4,9 tấn/ha năm 1999 (CIMMYT, 1999/2000)[27] Theo báo cáo P.Trakoontiwakorn (1998) (FAO, UNDP, VIE/80/004, 1988) [29], sản xuất ngô Thái Lan từ năm 1991 đến có 70% giống lai đơn, giống lai đơn cải tiến lai ba Năm 1999, suất ngơ bình qn 3,6 tấn/ha Trong vài năm tới Thái Lan trồng giống lai đơn diện rộng 1.2.2 Tình hình nghiên cứu sử dụng giống ngô lai Việt Nam Ngay từ năm 1972 – 1973, nhà nghiên cứu ngô Việt Nam bắt đầu chuẩn bị cho chương trình tạo giống ngô lai tập trung cao độ từ năm 1990 đến Năm 1992 – 1994, Viện Nghiên cứu Ngô lai tạo giống ngô lai không quy ước là: LS-3, LS-5, LS-6, LS-7, LS-8 Bộ giống ngơ lai gồm giống chín sớm, chín trung bình chín muộn, có suất từ 3-7 tấn/ mở rộng nhanh chóng phạm vi tồn quốc, năm diện tích gieo trồng 80.000 ha, tăng suất 1tấn/ha so với giống thụ phấn tự (Trần Hồng Uy, 1997) [22] Từ năm đầu thập kỷ 90, cơng tác tạo dịng giống lai trọng Tuy nhiên tập đồn dịng, phần lớn dịng tạo từ giống địa phương, giống thụ phấn tự quần thể, có độ đồng cao sức sống yếu, suất thấp, số giống lai tạo khó sản xuất hạt giống lai thương mại Những năm gần đây, có đổi việc sử dụng nguồn nguyên liệu Việc sử dụng nguồn nguyên liệu giống lai, dạng F2 Backcross để rút dòng đạt hiệu cao hơn, tạo nhiều dịng ưu tú cho cơng tác tạo giống lai Hàng loạt giống lai quy ước tạo 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 có tiềm năng suất từ 5-12 tấn/ha, khơng thua giống ngô lai công ty nước Trung Quốc Đặc biệt, giống lai LVN10 trồng hàng trăm nghìn hecta năm khắp nước Năm 1999, bốn giống ngơ lai chín sớm chín trung bình LVN24, LVN25, LVN32, LVN33 cho phép khu vực hố rộng (trong LVN33 giống lai ba cải tiến) Như chương trình tạo giống ngô lai Việt Nam bước từ giống lai không quy ước đến lai kép, lai ba, lai đơn cải tiến lai đơn Những thành tích đưa chương trình ngơ lai Việt Nam đứng hàng ngũ nước tiên tiến Châu Á Tỷ lệ diện tích trồng giống lai Việt Nam tăng từ 0,1% (1990) lên gần 82% (2008); đưa suất bình quân từ 1,5 tấn/ha (năm 1990) lên 3,98 tấn/ha (năm 2008); tổng sản lượng ngô từ 700.000 (1990) lên 4.530.900 (năm 2008) (FAO 2008) [14] Hiện nay, giống ngô lai Việt Nam chiếm 50% thị phần ngơ lai tồn quốc (khoảng gần 200.000 ha) làm tăng suất ngô rõ rệt Mỗi năm Việt Nam có khả sản xuất 4000 - 5000 hạt giống lai chất lượng cao, đáp ứng đủ cho nhu cầu sản xuất nước (Trần Hồng Uy, 1999) [23] Để đưa ngành sản xuất ngô Việt Nam theo kịp nước tiên tiến đạt suất trung bình giới cần phải đẩy mạnh công tác tạo giống ngô lai, không ngừng mở rộng diện tích trồng giống ngơ lai tăng cường đầu tư thâm canh Đến năm 2020, phấn đấu đưa diện tích trồng ngơ lên 1,3-1,4 triệu ha, đạt suất bình quân 60-65 tạ/ha để đáp ứng nhu cầu 7-8 triệu ngô vào năm 2020 1.2.3 Tình hình sản xuất ngơ Thái Ngun Thái nguyên tỉnh miền núi Trung du Bắc Bộ, có diện tích tự nhiên 3.562.82 km2, dân số khoảng 1.046.000 người, chiếm 1,13% diện tích 1,41% dân số so với 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 đất hai lúa vụ Đông đất đồi dốc vụ Xuân Hè Từ 1995 trở trước, sản xuất ngô Thái Nguyên chủ yếu dùng giống cũ, giống địa phương có thời gian sinh trưởng dài, suất thấp Sau thời gian với nỗ lực Đảng bộ, quyền nhân dân địa phương, có tham gia tích cực đội ngũ nhà khoa học, diện tích trồng ngơ lai ngày tăng, thay dần giống ngô địa phương Đến nay, diện tích trồng ngơ lai tăng mạnh, chiếm 90% diện tích mang lại suất, sản lượng vượt trội sản xuất Bảng 1.1: Tình hình sản xuất ngô Thái Nguyên từ 1996 - 2007 Năm Diện tích (1000 ) Năng suất (Tạ /ha ) Sản lượng (1000 tấn) 1996 7,3 25,6 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 Qua số liệu bảng 1.1 cho thấy: Diện tích trồng ngơ địa bàn tỉnh Thái Ngun sau 11 năm tăng hai lần, suất tăng 60,81% sản lượng tăng gần gấp 2,5 lần Có kết nhờ áp dụng tiến khoa học vào sản xuất, đặc biệt việc sử dụng giống ngơ lai có thời gian sinh trưởng ngắn, chống chịu tốt, suất cao ngày phổ biến tất địa phương tỉnh Để không ngừng nâng cao suất sản lượng ngơ, cần phải có giống ngơ lai mới, phù hợp với điều kiện địa phương 1.3 ƯU THẾ VÀ ỨNG DỤNG CỦA ƯU THẾ LAI TRONG CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ 1.3.1 Khái niệm ưu lai Charles Darwin tác phẩm “Tác động giao phối tự giao phối giới thực vật” lần (1876) đưa lý thuyết ưu lai Qua nghiên cứu cá thể giao phối tự giao phối loài khác ngô đậu đỗ, ông nhận thấy hẳn giao phối so với tự phối chiều cao cây, tốc độ nảy mần hạt, số quả, sức chịu đựng suất Qua kiểm chứng, nhà khoa học quán ưu lai tượng tổ hợp lai có sức sống mạnh bố mẹ, sinh trưởng phát triển nhanh hơn, cho suất phẩm chất cao bố mẹ chúng (Taktajan, 1977) [15] Ưu lai khái niệm trình từ bắt đầu đến kết thúc chu kỳ sống Thực chất ưu lai (biểu qua khác biệt tổ hợp lai bố mẹ) kiểu hình khác biệt kiểu gen (dị hợp tử) quy định Vì sức sống tổ hợp lai biểu nhìn thấy ưu lai, thành phần ưu lai Sức mạnh thể dị hợp tử, biểu tổ hợp lai tính trạng nhà di truyền chọn giống trồng (Trần Hồng Uy, 1972, 1985) [20] [21] chia làm dạng biểu sau: Ưu hình thái: Biểu qua sức mạnh phát triển thời gian sinh trưởng tầm vóc cây, diện tích lá, chiều dài số lượng rễ v.v Ưu lai suất: Là tượng quan trọng nông nghiệp, biểu qua tăng yếu tố cấu thành suất tỉ lệ hạt (hệ số kinh tế), khối lượng hạt, số hạt (bắp), số hàng hạt bắp, chiều dài bắp, số bắp Ưu lai suất(đối với ngô) giống lai đơn dịng đạt 193 - 263% so với suất trung bình bố mẹ (Trần Hồng Uy,1985) [21] Ưu lai tính thích ứng: Được biểu qua khả chống chịu với điều kiện bất thuận môi trường như: hạn, rét, sâu bệnh Khả chống chịu giống lai dịng, điều kiện mơi trường bất thuận, sâu bệnh hại, chịu ảnh hưởng đặc điểm di truyền (kiểu gen) kế thừa từ bố mẹ Ưu lai tính chín sớm: Biểu tổ hợp lai chín sớm so với bố mẹ, nguyên nhân tăng cường hoạt động trình sinh lý, sinh hoá, trao đổi chất thể tổ hợp mạnh bố mẹ Ưu lai sinh lý sinh hoá: Là tăng cường biểu q trình trao đổi chất Ví dụ ngơ tổ hợp lai dịng tự phối có kích thước lớn bố mẹ nguyên nhân tăng lên kích thước tế bào (10,6%), số lượng tế bào (84%) Ví dụ khác chất kích thích sinh trưởng nhóm A (Auxin Heteroauxin) tổ hợp lai bố mẹ ngang nhau; chất kích thích sinh trưởng thuộc nhóm B (Biotin, Tiamin, Rhbophlavin ) lai thường cao bố mẹ (Matkov Manziuk, 1961) Ví dụ khác ưu lai suất có quan hệ đến hoạt tính men, nghiên cứu quan hệ hàm lượng isozyme estelaza isozyme peroxydaza tổ hợp lai F1 so với bố mẹ số dòng tự phối Kết nhận thấy tổ hợp lai F1 (tổ hợp lai Bi/34) có hàm lượng isozyme