Tính chông đổ của cây trồng là do nhiều loại gen quy định với nhiều yếu tô' tác động khác nhau như: tương tác gen với môi trường, tương quan giữa các dòng bô' mẹ và tổ hợp [r]
(1)Nguyên Hữu Hoàng - Lương Xuân Lầm
s
3
i
|p{rííưgp
tĩonqlnqo
icaoisanl
(2)(3)(4)NGUYÊN HỬU HOÀNG - LƯƠNG XUÂN LÂM
K Ỹ T H U Ậ T T R Ồ N G NGÔ CAO SẢN
(5)(6)Ẩ lờ i n ói ctau
Nông nghiệp ngành sản xuất vật chất của xã hội, sử dụng đất đai để trồng trọt, chăn nuôi, khai thác trồng vật nuôi làm tư liệu nguyên liệu lao động chủ yếu nhằm tạo lương thực thực phẩm cùng một số nguyên liệu cho công nghiệp Đây ngành sản xuất lớn, bao gồm nhiều chuyên ngành: trồng trọt, chăn nuôi, sơ chế nơng sản; theo nghĩa rộng, cịn bao gồm lâm nghiệp, thuỷ sản.
Trong đó, trồng trọt tảng sản xuất nông nghiệp, cung cấp lương thực, thực phẩm cho dân cư, nguyên liệu cho ngành công nghiệp chế biến, sở đ ể phát triển chăn ni nguồn xuất có giá trị lớn Cây trồng phân thành nhóm: lương thực, công nghiệp, thực phẩm Cây lương thực là nguồn chủ yếu cung cấp tinh bột, chất dinh dưỡng quan trọng sống, cung cấp nguyên liệu cho ngành công nghiệp chế biến lương thực, thực phẩm , đồng thời cịn hàng hố xuất có giá trị Ngơ củng một trong lương thực chủ đạo, không nguồn thực phẩm bổ dưỡng cho người, mà thức ăn tốt cho gia súc, gia cầm Khơng thế, là nguồn nguyên liệu quan trọng đ ể sản xuất xăng th ế giới Năng suất ngô nước ta nâng lên rất đáng k ể so với nhiều năm trước (chủ yếu nhờ áp dụng giống mới) Tuy nhiên, cịn thấp so với tiềm giống điều kiện đất đai.
(7)vấn đề trách nhiệm tất Trong đó, địi hỏi cán nông nghiệp địa phương cần phải ln ln nghĩ tìm câu trả lời làm th ế đê nâng cao suất, hiệu sản xuất ngơ nói riêng phát triển nơng nghiệp nơng thơn nói chung Với mục đích trên, trân trọng giới thiệu đến quý độc giả
cuốn sách: Kỹ th u ậ t trồ n g ngô cao sản Qua đẫy, bà
con nông dân tìm hiểu kỹ giống ngơ cao sản, đặc biệt kỹ thuật chăm sóc sản xuất nhiều giống ngơ lai Bà biết đâu giống ngô phù hợp với điều kiện khu vực mình, để có sự lựa chọn thích hợp, việc áp dụng số biện pháp chăm sóc, ni trồng cần thiết nhằm mang lại hiệu quả kinh tế cao Hy vọng cẩm nang về nông nghiệp cần thiết cho bà nơng dân q trình lựa chọn sản xuất giống ngô phù hợp.
Trong trình biên soạn ch sách, khó tránh khỏi thiếu sót định, mong bạn đọc đóng góp ý kiến đ ể sách hoàn thiện lần tái sau.
(8)Chương m ột
Đ Ặ C Đ I Ể M V À P H Â N L O Ạ I C Á C G I Ố N G N G Ô
1 Khái niệm cách chọn giống chăm sóc
cây ngơ
Cây ngơ có tên Latinh zea mays L tiếng Anh zeamay, thuộc họ hòa thảo (poacea), tộc maydeace (tripsaceae), chi (zea), lồi zea mays Nó trồng quan trọng năm loại lương thực th ế giới: ngơ (zea mays L), lúa rníóc (oryza sativa L), lúa mỳ (triticum sp, tên khác tiểu mạch), sắn (manihot esculenta crantz tên khác khoai mỳ) khoai tây (solanum tuberosum L) Ngô, gạo lúa mỳ chiếm khoảng 87% sản lượng lương thực toàn cầu khoảng 43% calori từ tấ t lương thực, thực phẩm Cây ngô đời sống người ngày trỏ nên quan trọng Nhờ công tác chọn tạo giống, mà suất ngô tăng lên rấ t nhanh năm vừa qua Tuy nhiên, chưa đủ để đáp ứng cho nhu cầu người Dân số th ế giói tăng lên tỷ người dự kiến vượt 12 tỷ ngưòi sau 50 năm tối Vì vậy, việc cung cấp đủ lương thực, thực phẩm cho nhân loại vấn đề lố n ,trong tại, tương lai
(9)tựu vĩ đại kỹ thuật di truyền (genetic engineering) Như biết, gen đoạn phân tử ADN mang thông tin mã hóa cho sản phẩm xác định (sản phẩm chuỗi polipeptit hay ARN) Nó đơn vị cấu trúc chức di truyền, gen mã hóa protein có cấu trúc điển hình gồm vùng:
- Vùng điều hồ: Mang tín hiệu khởi động kiểm sốt q trình phiên mã
- Vùng mã hóa: Bao gồm exon intron Exon mang thơng tin mã hóa acid amin (a.a), intron khơng mang thơng tin mã hóa a.a Gen có exon intron gọi gen phân mảnh; gen có exon gen khơng phân mảnh Gen khơng phân mảnh có nhân sơ; gen phân mảnh có nhân thực vi khuẩn cổ (ít đề cập đến) Các đoạn exon mở đầu kết thúc cho gen
(10)bởi gen nhóm gen Ví dụ như, gen Bt giúp ngơ có khả chống sâu hại Tính trạng chống chịu hạn quy định nhiều gen như: nhóm 11 QTL quy định tính trạng rễ suất; nhóm QLT quy định tính trạng suất; nhóm 17 QLT quy định nồng độ ABA suất ngô điều kiện hạn
- Các vấn đề cải thiện giống ngô lai theo hướng chống chịu:
Ngô kháng sâu hại
Sâu hại hàng năm làm thiệt hại tới hàng tỷ đô la cho nông nghiệp tồn th ế giới Việc tìm chọn, tạo giống ngơ có khả kháng sâu hại yêu cầu quan trọng nhằm giảm thiệt hại mặt kinh tế hạn chế việc sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật gây hại cho môi trường Thế hệ giống ngơ Bt có chứa gen lấy từ Bacillus thuringiensis (Bt) Đây loại vi khuẩn sống dưối đất, sản xuất loại protein tiêu diệt trùng có hại ngơ Gen từ vi khuẩn Bt làm cho mô ngô Bt giảm tác động xấu số lồi trùng Ví dụ như, sâu bore (một lồi sâu hại thường trốn cuống ngơ, khiến nơng dân khó kiểm sốt chúng hoá chất) châu Âu sâu bore vùng Tây Nam Tuy nhiên, Bt không làm hại đến lồi trùng hay nhiều lồi khác Việc áp dụng kỹ th u ật cho phép nông dân hạn chê sử dụng hình thức diệt trùng, từ góp phần bảo vệ mơi trường
Giống ngô Bt đã hạn chế được những tổn hại lồi
(11)và trùng tạo đỉều kiện cho nấm sản xuất độc tô" mycotoxin gây hại đến ngô Hiện nay, giống ngô Bt giúp tăng sản lượng ngô Mỹ năm lên 55 - 60% Nhiều nghiên cứu rằng: Lợi ích giống ngơ Bt là, bắp ngơ bị gây hại hơn, ngơ Bt bị nhiễm nấm hơn, đó, tỷ lệ sô" chất độc mycotoxin thấp
Hiện nay, nhà nghiên cứu Monsanto hướng đến mục tiêu tăng khả kháng cự với côn trùng ỏ thê" hệ thứ hai giông ngô Bt Trong chờ đợi để xác nhận, giông ngô tiếp tục cấy ghép thêm gen nhằm tăng sức chơng chịu đơi vói nhiều loại trùng có hại lồi sâu mùa thu - mối đe dọa đặc biệt miền Nam nước Mỹ, có liên quan đến độc tô" aAatoxin
Tại địa điểm khác thuộc Mỹ Achentina cho thấy, mức độ ảnh hưởng trùng có hại khác đơi với ngô thấp Kết ban đầu rấ t đáng khích lệ Trong tương lai, nhà nghiên cứu dự kiến tìm kiếm phương pháp làm giảm ảnh hưdng tác nhân môi trưòng, thúc đẩy tốc độ phát triển nấm thực vật
Tuy nhiên, ngơ Bt nói chung trồng biến đổi gen đề tài nhiều tranh cãi việc sử dụng hay không sử dụng chúng sản xuất Bởi, chúng nguyên nhân dẫn đến cân môi trường làm thay đổi tự nhiên
Ngô chịu hạn
(12)nhiệt đới thấp, khoảng 7,7 triệu ỏ vùng cận nhiệt đới khoảng 3,9 triệu ỏ vùng núi cao Như vậy, th ế giới bị tổn th ấ t khoảng 20,4 triệu ngô gặp hạn, chiếm tới 17% tổng sản lượng
Cây ngơ có nhu cầu nưốc rấ t lớn Nhu cầu nước ngô tính tốn dựa theo loại đất khả giữ nưóc đất Độ ẩm đất yêu cầu qua giai đoạn sinh trưỏng, phát triển ngô 60 - 85% Cây ngô cần tưới nước độ ẩm xuống đến 30% vào thòi kỳ sinh trưởng, 70% vào thời kỳ kết h ạt đạt suất cực đại
Theo nhiều kết nghiên cứu, vào giai đoạn trước sau trổ tuần, ngô không héo Cây ngô mẫn cảm với hạn: Khoảng tuần thịi gian ngơ trổ cờ, kết hạt, vùng có lượng mưa <100mm coi vùng không phù hợp với sản xuất ngô, >200mm coi phù hợp cho hầu hết giống ngô, từ 100 - 200m coi thiếu nưốc đôi vối sản xuất ngô
Đôi với ngô, gặp hạn, lượng acid ABA giới hạn, gây tượng héo lá, đóng khí khổng đẩy nhanh tốc độ già hóa Nếu hàm lượng ABA truyền tới h ạt trình đẩy hạt, làm h ạt dễ bị lép
(13)không phun râu được Nếu hạn xảy thòi kỳ trước trổ, tỷ lệ rễ/thân tăng lên, hạn nặng tỷ lệ giảm giảm mạnh hấp thu dinh dưỡng từ đất Hạn từ ngày trước trổ 15 ngày sau thụ phấn làm giảm suất gấp - lần so với hạn thòi kỳ sinh trưởng khác Thời kỳ ngô mẫn cảm đốỉ với hạn từ - 22 ngày sau phun râu, đỉnh cao ngày sau phun râu Khi đó, sơ" lượng hạt giảm tới 45% so với tưói đầy đủ Một sơ" người cịn theo dõi thiệt hại tới 90% suất sô" ngô giảm tói 77% ngơ gặp hạn vào thời kỳ từ chuẩn bị trổ cờ đến bắt đầu đẫy hạt
Cơ sở di truyền tính chịu hạn ngơ sơ" tính trạng gián tiếp sử dụng nghiên cứu giơng ngơ chịu hạn: Có nhiều tính trạng gián tiếp nên sử dụng trình chọn lọc ngơ chịu hạn Trong đó, sơ" tính trạng coi có tương quan chặt chẽ mặt di truyền cao sô" ngô/cây, sô" hạt/bắp, khoảng cách chênh lệch tung phấn phun râu, sơ" hạt/cây, sơ" tiêu có độ tương quan vừa phải độ bó tán lá, sơ" nhánh cò, chiều cao cây, tỷ lệ bị chết, tốc độ già độ héo
Theo nhà di truyền, tính chơng chịu hạn quy định nhiều gen họ tìm lượng lớn locut gen (QTL) Ví dụ: 11QTL quy định tính trạng rễ suất ngơ điều kiện hạn thơng
qua thí nghiệm tổ hợp lai Lo964 X Lol016F3
(14)suất diện tích lá, sơ" lá, tốc độ dài gọi tính trạng gián tiếp Tính trạng gián tiếp cải thiện độ xác việc xác định vật liệu cho môi trường cần chọn; thể mức độ không thuận lợi mà trồng gặp phải Tùy vào giai đoạn sinh trưởng ảnh hưỏng nó, mức độ chống chịu hạn khác nhau, mà tiến hành nghiên cứu tính trạng khác giai đoạn trước trổ; m ật độ gieo trồng; tốc độ tăng trưởng rễ (tổng lượng chất khô, chiều dài rộng rễ); tốc độ dài lá; khả điều chỉnh áp suất thẩm thấu Giai đoạn trổ cờ - kết hạt, tiêu nghiên cứu như: trùng khốp tung phấn phun râu; sô" ngô/cây; tuổi thọ lá; mức độ héo lá; diện tích đốt mang ngơ; tỷ lệ hạt/bắp Ngồi ra, sơ" tiêu khác dùng để đánh giá tính chịu hạn nhiệt độ bề m ặt giảm hạn, tính kháng lại đóng khí khổng, hay hàm lượng ABA gặp hạn
Hiện nay, nhà khoa học chọn tạo sô" giông ngô chịu hạn cho suất tương đôi cao C919, DK414, DK171, C919 Tuy nhiên, suất chúng chưa thực cao ổn định, chưa tìm cụ thể gen chịu hạn ngô
Ngô chống đổ
(15)bừa nông, đất chua, mặn làm rễ phát triển, mật độ trồng cao, cỏ dại phát triển mạnh, dẫn đến thiếu dinh dưõng, dễ gẫy đổ, bón thừa đạm, thiếu kali, sâu bệnh
- Theo nhà nghiên cứu, tượng đổ ngô gồm loại:
+ Đổ học: Là tác động gió lên thân, Đây loại đổ phổ biến nhà chọn giông quan tâm
+ Đổ sinh lý: Do áp lực tế bào yếu, cấu trúc thân, rễ phát triển
+ Đổ di truyền: Là đổ tác động gây nên đổ
Với phản ứng chịu hạn, chua, mặn, chống rét, chống nóng trồng có thịi gian để thích nghi Ngược lại, chống đổ chúng khơng có thời gian để kịp hình thành tính thích nghi Tính vững
của đặc tính cố hữu, chịu điều kiện mơi
trường khơng thuận lợi chế: Một là, kìm hãm hay ngừng sinh trưởng có yếu tố bất lợi tác động cách thụ động Hai là, tính bền vững đảm bảo có máy hố sinh chủ động, điều hồ điều kiện bất thuận
+ Mục tiêu việc chọn giông ngô chông đổ:
(16)khốỉ lượng th ân thấp, có sức sinh sản cao, kháng sâu
bệnh, sống lâu, tỷ lệ chết thấp, khả trì được
nòi giống cao
+ Khả phục hồi sau đổ: Cây trồng có khả phục hồi sau bị đổ, gẫy, ỏ giai đoạn Vấn đề giải thích quan điểm sinh lý học Tính dẻo phục hồi cịn giải thích khái niệm tái sinh tế bào Sự tái sinh chia làm loại: tái sinh sinh lý tái sinh bệnh lý Ngồi ra, trồng cịn tự vận động, định hướng tính hướng quang
- Cơ sở di truyền tính chơng ỏ trồng:
Tính chơng đổ trồng nhiều loại gen quy định với nhiều yếu tô' tác động khác như: tương tác gen với mơi trường, tương quan dịng bơ' mẹ tổ hợp lai Trong chọn giông, việc lựa chọn vật liệu ban đầu, điều kiện bất thuận phi sinh học tạo giơng ngơ có suất cao, thích hợp cho mơi trường thuận lợi b ất thuận Nếu chọn lọc điều kiện thuận lợi, biến động di truyền đơi với điều kiện b ất thuận rấ t dễ bị
+ Phương pháp chọn lọc dịng chơng đổ dựa vào sô' chọn lọc: Chỉ sô' chọn lọc (I) phương tiện nâng cao khả chọn lọc kiểu gen ưu tú ngưịi chọn giơng, dựa sở nhiều tính trạng
Cơng thức: 1= b l p l + +bipi+bnpn
Trong đó, pi đích, bi cường độ tính trạng thứ i cần chọn
(17)+ Phương pháp đánh giá khả kết hợp tính chống đổ:
Khái niệm: Là thuộc tính chế định di truyền, truyền lại cho th ế hệ sau qua tự phôi qua lai Có giá trị khả kết hợp chung khả kết hợp riêng, quan hệ giá trị thông qua tác động trội ức chế
Có hệ thống lai thử để đánh giá khả kết hợp lai đỉnh lai diallel
+ Phương pháp xác định khả kết hợp tính chơng đổ:
+ Phương pháp lai đỉnh để đánh giá khả kết hợp chung: Là cho phép loại bỏ dòng có khơi lượng q lốn
+ Phương pháp lai luân phiên để đánh giá khả kết hợp riêng Có kiểu lai diallel:
+ Kiểu 1: Sơ" tổ hợp lai N = n2, theo hướng lai thuận, lai nghịch tự phôi
+ Kiểu 2: Sô" tổ hợp lai N =, lai theo chiều thuận tự phôi
+ Kiểu 3: Sô" tổ hợp lai N = n (n - 1), lai theo chiều thuận nghịch
+ Kiểu 4: Sô" tổ hợp lai N =, lai theo chiều thuận không tự phôi
Phương pháp chọn thử để đánh giá khả kết hợp Nó giúp nhà nghiên cứu nhanh chóng thu thành cơng nghiên cứu khả kết hợp
- Nghiên cứu tính chơng đổ ngô:
(18)+ Một sơ' đặc tính được sử dụng nghiên cứu
chọn v ật liệu chống đổ:
• Lực bẻ gẫy: Là sơ' lực bẻ gẫy/khơì lượng ngơ • Chơng chịu lực nhổ: Là đánh giá tồn hệ thông rễ kéo lên khỏi m ặt đất
• Sức chơng chịu với lực 'n cong: Là sô' lực bẻ gẫy/chiều cao sơ' tỷ lệ tính trạng, sơ' khác nghiên cứu bó mạch, bề rộng bó mạch, hàm lượng silic, tro, hàm lượng celllulose
+ Tình hình nghiên cứu chơng đổ ngơ:
• Hiện nay, có sơ' dòng DF1, cmL 161, cmL 165 tham gia vào tổ hợp lai khả chơng đổ tốt Có thể sử dụng nguồn gen chông đổ làm truyền gen, qua lai DF1, DF10, - 13 Nên trồng dày m ật độ cao từ - 10 vạn cây/ha để làm sở chọn lọc dịng chơng đổ nguồn chịu đổ chọn tạo giơng ngơ lai
Hiện nay, cơng trình nghiên cứu sâu tính chơng đổ cịn rấ t hạn chế Tuy nhiên, với phương pháp trực quan, nhà chọn giông chọn lọc kết tính chơng đổ cao giơng đưa vào sản xuất cho suất cao, chông đổ tơ't, tính thích ứng rộng
2 Những đặc tính thích hợp với ngơ s ố
điều cần lưu ý
(19)khác biệt: hình mũi mác rộng bản, dài 50 - lOOcm rộng - lOcm; thân thẳng, thông thường cao - 3m, với nhiều mấu, tỏa từ mấu bẹ nhẵn dưói ơm sát thân ngơ Khi cịn non, chúng dài khoảng 3cm ngày Từ đốt phía sinh sô" rễ
Những bắp ngô (bẹ ngô) cụm hoa hình bơng, bao bọc sô" lớp lá, bao chặt vào thân đến mức chúng không lộ ra, xuất râu ngô màu vàng từ vịng vào cuốỉ bắp ngơ Râu ngơ núm nhụy thuôn dài, trông giông búi tóc, ban đầu màu xanh lục sau chuyển dần sang màu đỏ, hay vàng Khi gieo trồng để làm cỏ ủ chua cho gia súc, người ta gieo hạt dầy đặc hơn, thu hoạch ngô bắt đầu xuất ngô non Do vậy, tỷ lệ ngô thấp Một vài giông ngô tạo với tỷ lệ ngơ non cao hơn, nhằm mục đích tạo nguồn cung cấp loại ngô bao tử, sử dụng ẩm thực sô" quốc gia châu Á
Ngô loại thực vật cần thời gian ban đêm dài,
hoa, nhiệt độ tăng trưởng định > 10 °c (50°F),
(20)Tuy nhiên, đặc tính hữu ích sử dụng ngô làm nguồn cung cấp nhiên liệu sinh học
Trên đỉnh thân cụm hoa sóc hình chùy, chứa hoa đực, gọi cị ngơ Mỗi râu ngơ thụ phấn để tạo h ạt ngô ngô Các bắp ngơ non dùng làm rau ản với tồn lõi râu, ngơ già (thường vài tháng sau trổ hoa) lõi ngơ trỏ nên cứng râu khơ đi, nên không ăn Vào cuối vụ mùa, h ạt ngơ khơ cứng, rấ t khó ăn, không làm mềm cách luộc Các kỹ thuật đại trồng trọt nước phát triển, thông thường dựa việc gieo h ạt dày
H ạt ngô dạng thóc vói vỏ hợp với lớp áo hạt, kiểu thơng thường họ hịa thảo (poaceae) Nó gần giống loại phức cấu trúc, ngoại trừ điều riêng biệt (hạt ngô), không hợp thành khối Các hạt ngơ có kích thước cỡ h ạt đậu Hà Lan, bám chặt thành nhiều hàng tương đốỉ đều, xung quanh lõi trắng để tạo bắp ngô Mỗi bắp ngô dài khoảng 10 - 25cm, chứa khoảng 200 - 400 hạt Hạt ngơ có màu ánh đen, xám xanh, đỏ, trắng vàng Khi nghiền thành bột, ngô tạo nhiều bột cám so vói lúa mỳ Tuy nhiên, khơng có gluten ỏ lúa mỳ thế, làm cho thức ăn dạng nướng có độ trương nỏ nhỏ
3 Các giống tổng hợp lại trồng liên tục?