+ Khái niệm về ưu thế lai
Ưu thế lai là hiện tượng di truyền, trong đó con lai biểu hiện sức sống, các đặc tính hình thái, sinh lý, khả năng thích nghi, khả năng chống chịu và năng suất cao hơn hẳn bố mẹ của chúng. Hiện tượng ưu thế lai tăng sức sống đã được Koelreuter miêu tả đầu tiên vào năm 1776, khi tiến hành lai các cây trồng thuộc chi Nicotiana, Dianthus, Verbascum, Mirabilic và Datura với nhau (Stuber, 1994) [56]. Năm 1876, Chales Darwin người đầu tiên đã đưa ra lý thuyết về ưu thế lai. Sau đó năm 1877, Charles Darwin sau khi làm thí nghiệm sức sống hai dạng ngô tự thụ và giao phấn đã đi tới kết luận: chiều cao cây ở dạng giao phối cao hơn 19% và chín sớm hơn 9% so với dạng ngô tự phối (Hallawer và Miranda,1988) [44]. Sau Darwin, năm 1877 William James Beal lần đầu tiên tiến hành lai có kiểm soát giữa các giống ngô với mục đích tăng năng suất bởi ưu thế lai. Mặc dù ông chưa dùng thuật ngữ ưu thế lai song kết quả ông thu được đã chứng minh sự tồn tại và tầm quan trọng của nó.
Ưu thế lai biểu hiện ở tổ hợp lai trên các tính trạng có thể chia thành các dạng biểu hiện chính sau:
+ Ưu thế lai về hình thái: Biểu hiện qua sức mạnh tăng trong thời gian phát triển như tầm vóc của cây, diện tích lá, chiều dài và số lượng rễ v.v...
+ Ưu thế lai về năng suất: Được biểu hiện thông qua các yếu tố cấu thành năng suất như khối lượng hạt, số hạt/bắp, tỷ lệ hạt/bắp. Ưu thế lai về năng suất ở các giống lai đơn giữa dòng có thể đạt 193%-263% so với năng suất trung bình của bố mẹ (Trần Hồng Uy,1985) [30]
+ Ưu thế lai về thế lai về tính thích ứng: Biểu hiện qua khả năng chống chịu với điều kiện môi trường bất thuận như: sâu, bệnh, khả năng hạn hán... Khả năng chống chịu của những giống lai giữa dòng, đối với điều kiện
môi trường bất thuận, cũng như đối với sâu bệnh hại, chịu ảnh hưởng bởi những đặc điểm di truyền (kiểu gen) kế thừa từ bố mẹ.
+ Ưu thế lai về tính chín sớm: thực hiện thông qua con lai chín sớm hơn do sự biến đổi trong quá trình sinh lý, sinh hóa và trao đổi trong cơ thể.
+ Ứng dụng ưu thế lai trong sản xuất nông nghiệp
Ưu thế lai đóng vai trò to lớn trong sản xuất nói chung và sản xuất nông nghiệp nói riêng. Năm 1876, Charles Darwin là người đầu tiên đưa ra lý thuyết về ưu thế lai nhưng đến năm 1909, H Shull mới bắt đầu công tác chọn tạo giống ngô lai. Ưu thế lai thể hiện qua con lai F1 và biểu hiện ưu thế lai này phụ thuộc vào các dạng bố mẹ, vì vậy cần có những giải pháp cụ thể cho từng giai đoạn. Các năm tiếp theo các nhà chọn giống ở nhiều nước khác đã thu được hiệu ứng ƯTL ở các cây trồng khác như lúa (J. W. Jones – 1926), ở cà chua (H.Daxcalov – 1961) và ở hầu hết các cây thụ phấn chéo khác (Nguyễn Văn Hiển, 2000)[15].
Các giống lai đơn được thử nghiệm năm 1960 đã chinh phục loài người bởi năng suất cao và độ đồng đều mặc dù giá thành hạt giống đắt. Việc nghiên cứu tạo giống ngô lai ở một số nước phát triển bắt đầu từ năm 1960 như Braxin, Colombia, Mehico, Ấn Độ, Pakistan....Trong thời gian từ 1966-1990 có khoảng 852 giống ngô được tạo ra, trong đó 59% là giống thụ phấn tự do, 27% là giống lai quy ước, 10% là giống lai không quy ước và 4% là các loại giống khác (Đặng Ngọc Hạ 2007) [3].
Ngô lai đang được phát triển tốt đẹp ở Trung Quốc, có thể nói là một cường quốc ngô lai ở Châu Á. Từ thập kỷ 80 đến nay, diện tích gieo trồng các giống ngô lai đơn là 80% diện tích, năng suất tăng từ 2,1-5,2 tấn/ha (Bùi Mạnh Cường 2007) [1]
Theo đánh giá của CIMMYT, Việt Nam là nước trồng ngô kém phát triển đầu tiên trên thế giới sản xuất thành công giống ngô lai chất lượng cao (Viện nghiên cứu ngô, 2005) [34]
Việt Nam tuy bắt đầu nghiên cứu và sử dụng ngô lai muộn nhưng tốc độ sử dụng ngô lai tăng lên nhanh chóng, từ năm 1995 diện tích sử dụng ngô lai chỉ chiếm 28% nhưng đến năm 2005 đã lên tới 83% (Niên giám thống kê) [28]
Theo dự kiến nhu cầu hạt giống ngô lai giai đoạn 2002-2005 trong những năm 2002-2004 tỷ lệ sử dụng ngô lai từ 80-87% và dự kiến đến năm 2005 tỷ lệ này đạt 90%, nhiều tỉnh ngô lai đạt gần 100% diện tích như An Giang, Trà Vinh, Đồng Nai, Bà Rịa- Vũng Tàu, Sơn La, Hà Tây, Vĩnh Phúc...(Ngô Hữu Tình, 2003)[8]. Nhờ phát triển ngô lai mà năng suất ngô lai trong cả nước bình quân đạt 5-6 tấn/ha(Trần Hồng Uy, 2001)[31].
Trong những năm qua diện tích trồng ngô của Việt Nam có sự thay đổi nhanh về diện tích, năng suất và cơ cấu bộ giống, tuy nhiên diện tích trồng nhóm ngô thực phẩm chất lượng cao nói chung và ngô nếp nói riêng còn hạn chế.