Các nhà tạo giống cây trồng đã cố gắng phát triển các kiểu gen có năng suất tối ưu, chất lượng tốt và có các đặc điểm khác phù hợp thích ứng trong một phạm vi rộng. Nhưng khó khăn thực hiện mục tiêu này là vấn đề tương tác kiểu gen và môi trường (GEI). Tương tác kiểu gen là phạm vi của kiểu gen biểu hiện khác nhau qua các môi trường hoặc các năm. Nó vô cùng quan trọng cần phải xem xét trong các chương trình chọn giống cây trồng, đã có rất nhiều nghiên cứu tương tác kiểu gen
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 21
môi trường được thực hiện để xác định giống ổn định và môi trường phù hợp cho phổ biến giống (Yau 1995; Adu et al., 2013).
Nghiên cứu tương tác kiểu gen - môi trường với những giống ngô lai cực sớm ở Ghana cho thấy tương tác kiểu gen môi trưởng ảnh hưởng có ý nghĩa đến năng suất hạt. Sự hiểu biết về tương tác kiểu gen môi trường khi đánh giá và khuyến cáo giống cho sản xuất là rất cần thiết. Các tác giả đã thực hiện đánh giá 100 giống ngô lai chín cực sớm ở ba địa phương, phân tích GGE để xác định giống có năng suất ổn định qua các môi trường, tuy nhiên tương tác GEI không có ý nghĩa giống nhau ở cùng một tính trạng. Nghiên cứu đã nhận biết các giống TZEEI 8 x TZEEI 51, TZEEI 5 x TZEEI 53, TZEEI 21 x TZEEI 39, TZEEI 27 x TZEEI 36 và TZEEI 4 x TZEEI 6 có năng suất cao và ổn định nhất. Do vậy, các giống này có tiềm năng năng suất ở cả ba địa phương cũng như vùng sinh thái có điều kiện tương tự (Adu et
al., 2013).
Môi trường không những ảnh hưởng đến năng suất ngô mà ảnh hưởng cả đến khả năng kết hợp. Betran et al., (2002) đã đánh giá 17 dòng ngô trắng nhiệt đới thuần có mặt trong lai diallel các dòng và con lai đã được đánh giá ở 12 môi trường bất thuận và không bất thuận. Biểu hiện về ưu thế lai ở môi trường hạn lớn hơn và nhỏ hơn ở điều kiện đạm thấp. Bộ marker DNA nhận biết 81 locus sử dụng làm chỉ thị 17 dòng ngô. Mức độ đa dạng di truyền cao với 4,65 allel/locus và giá trị thông tin đa hình ở phạm vi 0,11 đến 0,82. Vùng genome và các locus tính trạng số lượng (QTL) cho chịu hạn biểu hiện mức độ đa dạng di truyền thấp hơn. Khoảng cách di truyền trên cơ sở số liệu marker RFLP xắp xếp các dòng thuần phù hợp với thế hệ phả hệ của chúng. Tương quan được tìm thấy giữa các khoảng di truyền và khả năng kết hợp riêng, ưu thế lai trung bình (MPH) và ưu thế lai thực (HPH) khả năng phối hợp riêng tương quan chặt với khoảng cách di truyền và tương quan chặt hơn khi điều kiện bất thuận (Lê Qúy Kha, 1997).
Nghiên cứu khả năng kết hợp của nguồn gen nhiệt đới ở các mức bất thuận khác nhau của môi trường. Một nghiên cứu lai diallel thực hiện giữa các giống ngô nhiệt đới với các giống thích nghi rộng, các tổ hợp lai đánh giá tại 2 thời điểm gieo trong 2 năm. Kết quả cho thấy ảnh hưởng của môi trường ở mức có ý nghĩa. Trên
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 22
cơ sở năng suất hạt phân loại môi trường thành 1 môi trường thuận lợi (8,331 tấn/ha), bất thuận nhỏ (6,637 tấn/ha), bất thuận cao (5,495 tấn/ha) và bất thuận gay gắt (2,443 tấn/ha). Không có ảnh hưởng ở mức có ý nghĩa của di truyền trong điều kiện thuận lợi và bất thuận gay gắt chỉ ra rằng biến dị di truyền của nguồn gen thấp trong điều kiện này. Trong điều kiện bất thuận thấp và cao, ảnh hưởng đến khả năng kết hợp riêng ở mức có ý nghĩa cho thấy ảnh hưởng của di truyền không cộng tính là quan trọng nhất đây là cơ sở chọn cặp bố mẹ tiềm năng trong tạo giống ngô lai thích nghi với môi trường (Leandro, 2009).
Hàng năm, công ty Agriseeds phát triển một số giống ngô lai, những giống ngô lai này cần đánh giá về tính ổn định của chúng trước khi phóng thích ra sản xuất. Năm 2013 các tác giả đánh giá 58 giống ngô lai mới chọn tạo tại 5 địa phương về năng suất và các tính trạng khác. Mục đích là đánh giá sự ổn định của giống lai ở các địa phương của Zimbabwe và nhận biết chi phí tối thiểu để đánh giá ổn định của giống. Kết quả thấy rằng có sự sai khác có ý nghĩa (p<0.001) về năng suất hạt, ngày trỗ cờ, ngày phun râu, chênh lệch tung phấn-phun râu của các kiểu gen, môi trường và GEI. Xác định giống ổn định là 10A3WH04 (6,7 tấn/ha) và 10A3WH24 (6,7 tấn/ha), giống lai 10A3WH03 (6,5 tấn/ha) biểu hiện chỉ thích nghi ở môi trường đặc thù (Casper et al., 2013).
Thử nghiệm năng suất đa môi trường đối với ngô có ý nghĩa quan trọng để đánh giá tương tác kiểu gen và môi trường GEI và nhận biết kiểu gen ưu tú ở chu kỳ chọn lọc cuối cùng. Nghiên cứu đã thực hiện đánh giá ổn định và thích nghi về năng suất của các giống ngô lai nhập nội bằng phân tích GGE (Genotype and Genotype by Environment Interaction) biplot. Thí nghiệm thực hiện với 6 giống ba lần lặp lại, bố trí khối ngẫu nhiên hoàn toàn (RCBD) tại 4 địa phương của tỉnh Punjab, Pakistan. Phân tích phương sai chỉ ra rằng ảnh hưởng của kiểu gen, môi trường và tương tác ở mức có ý nghĩa. Trong cùng một thời gian phần trăm phương sai cao nhất giải thích ảnh hưởng của môi trường là 79,22%, kiểu gen và tương tác là <25%. Giống lai NK-8441 biểu hiện ổn định nhất qua các môi trường tiếp sau đó là giống PL-091107. Như vậy phân tích GGE với đồ thị minh họa cung cấp thông tin hiệu quả biểu hiện ổn định rất hữu ích để nhận biết địa phương tối ưu cho phổ biến giống (Muneeb et al., 2013).
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 23
Giống ngô ở Ba Lan năm 2013 công nhận 147 giống, người sản xuất quan tâm giống nào có năng suất cao và ổn định. Các nhà tạo giống năm 2014 nghiên cứu so sánh 4 tham số toán học và 3 tham số khác để đánh giá ổn định các đặc điểm nông sinh học của của 8 giống ngô lai ở 16 địa phương của Ba Lan trong thời gian 3 năm. Tương quan ở mức có ý nghĩa được nhận biết về năng suất trung bình và xác định ở 2 tham số toán học bi và Di, phân tích tham số phí toán học chỉ là đề xuất mới có ý nghĩa liên quan đến năng suất (r=0.86), trong khi, tổng phân tích Kang’s rank sum chỉ lệch có ý nghĩa (r=0.68). Tương quan giữa tham số toán học và phi toán học xác định là có ý nghĩa. Tương quan đầy đủ được nhận biết giữa phương sai ổn định Wricke’s ecovalence và phương sai ổn định Shukla. Xác định ổn định Hühn’s stability measures S1i và S2I cũng có tương quan dương (r=0.92). Như vậy tương quan cao quan sát được giữa ecovalance và S2
di (r=0.98). Kết quả cho thấy các giống có năng suất cao cũng ổn định, các tác giả đề xuất phương pháp mới trên cơ sở phạm vi các nhóm đồng nhất có lợi để thay cho tham số Kang’s rank sum trong nghiên cứu ổn định các đặc điểm nông sinh học của các giống ngô ưu thế lai (Henryk et al., 2014).
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 24
Chương 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU