1.7.1. Thành tựu chọn tạo giống ngô nếp trên Thế giới
Trên thế giới, ngô nếp cũng đã được nghiên cứu từ lâu, tuy nhiên do năng suất thấp và nhu cầu sử dụng trước đây không cao nên ít được quan tâm đầu tư
nghiên cứu. Những nghiên cứu về ngô nếp tuy có hạn chế so với ngô tẻ, song cũng
đã đạt được một số kết quả nhất định.
Theo các nhà nghiên cứu, để tạo dòng ngô nếp, người ta dùng vật liệu ban
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 21 tự nhiên hay đột biến nhân tạo. Từ nguồn vật liệu chọn lọc ban đầu, thông qua tự
phối và chọn lọc cá thể dựa vào nội nhũ nếp và các đặc điểm nông sinh học khác để
tạo dòng ngô nếp thuần. Còn tạo các đồng đẳng ngô nếp từ nguồn ngô thường thì người ta cho lai ngô nếp với ngô thường, sau đó tiến hành lai lại và kiểm tra bằng phân tích hạt phấn qua phản ứng với dung dịch KI. Bằng cách này, người ta đã tạo ra khá nhiều dòng và giống nếp lai mới, chúng được trồng cách ly với các loại ngô khác (Thongnarin, Lertrat and Techawongstien, 2008; Thoungnarin, Lertrat and Buddsarakul, 2005).
Trong phát triển dòng thuần, Từ năm 1991 đến nay Trung tâm Cải tiến Ngô và Lúa mỳ Quốc tế (CIMMYT ) đã phát triển số lượng dòng thuần lớn 539 dòng, trong đó những thành công nhất là: CML144, CML159, CML161, CML163, CML176, CML197, CML202, CML206, CML216, CML247, CML251, CML254, CML264, CML287, CML311, CML312, CML376, CML387, CML395, and CML444. Những dòng triển vọng trong tương lai là CML421, CML448, CML451, CML456, CML465, CML470, CML488, CML491, CML496, CML504, CML505, CML509, and CML511. Các dòng có KNKH tốt, khả năng chống chịu điều kiện bất thuận, chống bệnh được phát triển thành công (CIMMYT Maize Inbred Lines (CML), 2011).
Các nhà tạo giống ngô Đại học Iowa Mỹ, phát triển 23 dòng thuần những năm gần đây ký hiệu từ B102 đến B125, dòng B102 phát triển bằng lai giữa B85 và H99. Trong đó B85 phát triển từ giống tổng hợp chín sớm là nguồn kháng sâu đục thân và chín sớm. Dòng H99 phát triển từ giống tổng hợp (Oh43) dòng này có chiều dài rễ dài và khả năng kết hợp tốt. Dòng B125 bắt nguồn từ giống tổng hợp nền di truyền hẹp (BSKRL2) tái hợp với 5 dòng thuần B90, B91, B95, B97, và B99. Dòng B125 cũng là dòng thuần tester thương mại tốt của kiểu ưu thế lai stiff stalk và biểu hiện tester rộng hơn B122, B123 và B124. Dòng B125 có ưu điểm nổi bật chống đổ
rễ, đổ thân (Bộ Nông nghiệp Mỹ, 2007).
Dang Ngoc Chi, and Zurich (2010) đã nghiên cứu cải tạo chất lượng protein của ngô nếp bằng dòng kích tạo đơn bội và sử dụng chỉ thị phân tử để
kiểm tra sự có mặt của gen. Ngô QPM (ngô giàu pro tein)cận nhiệt đới được lai với ngô nếp địa phương. Các tổ hợp lai tạo ra mà mang đặc điểm của cả bố và
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 22 mẹ chứa đồng thời 2 gen wx và o2 sẽ được dùng làm vật liệu để lai với dòng kích tạo đơn bội và tạo dòng đơn bội kép. Một dòng ngô mới chứa cả hai gen wx – o2 đã được phát triển để kết hợp với phương pháp chọn giống truyền thống và phương pháp chọn lọc phân tử.
Ngô nếp là dạng đột biến từ ngô tẻ, do đó nó dễ được lai trở lại với ngô tẻ, nhưng năng suất của ngô nếp thấp hơn năng suất của ngô tẻ từ 3- 10%. Thông qua lai trở lại, một phương pháp được áp dụng rộng rãi đểđưa gen đơn như wx, o2, Htl vào ngô tẻ thường làm tăng sức đề kháng bệnh đốm lá nhỏ (Gardner, 1978).
Trung Quốc đã tạo ra khá nhiều giống ngô nếp lai cho năng suất cao và chất lượng ngon. Ví dụ: Giống ngô nếp lai đơn màu trắng JYF 101, cho năng suất trung bình 15 tấn bắp tươi/ha; giống ngô nếp lai đơn màu tím Jingkenou 218, năng suất khoảng 12 tấn bắp tươi/ha; giống ngô nếp trắng Jingkenou 2000 năng suất trung bình trên 13 tấn bắp tươi/ha; giống ngô nếp lai đơn tím trắng Jingtianzihuanuo và giống ngô nếp trắng lai đơn Yahejin 2006, cho năng suất tới 20 tấn bắp tươi/ha. Viện Nghiên cứu Ngô Quảng Tây đã chọn tạo một số giống có năng suất cao và chất lượng ngon như You Mei Tou 601, 606.... (Beijing Maize Reseach Center, Beijing Academy of Agriculture & Foresty Sciences, 2005).
Giống ngô nếp lai đơn ‘Chalok 1’ được tạo ra năm 1989 do lai giữa 2 dòng tự
phối KW1 (seed parent) và KW2 (pollen parent). Hai dòng này tự phối từ giống ngô
địa phương của Hàn Quốc. Giống ngô lai ‘Chalok 1’ phun râu sớm hơn giống ngô nếp địa phương 12 ngày, đồng đều hơn, chất lượng cũng tốt hơn giống ngô nếp địa phương, tuy nhiên chiều dài bắp không phù hợp cho xuất khẩu. Giống ngô ‘chalok 2’ phát triển năm 1994 chiều dài bắp dài hơn ‘Chalok 1’ là 2,5 cm, chín muộn hơn 4 ngày nhưng lại phù hợp xuất khẩu của cơ quan phát triển nông thôn Hàn Quốc.
Nhóm nhà khoa học chọn tạo giống ngô Hàn Quốc năm 2005 (Viện khoa học cây trồng quốc gia Suwon – RDA) đã tạo giống ngô nếp lai đơn Ilmichal hạt trắng có chất lượng ăn uống tốt, năng suất cao và chống đổ tuyệt vời. Giồng này được tạo ra bằng phương pháp lai giữa 2 dòng tự phối KW51 (seed parent) và KW35 (pollen parent), giống này có chiều dài bắp 18,8 cm và đường kính bắp 4,5 cm, tỷ lệ kết hạt trên bắp cao (95%). Khả năng duy trì dòng bố mẹ và sản xuất hạt lai rất thuận lợi và
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 23 Các nhà khoa học Argentina cũng đã có những công bố về chọn tạo giống ngô nếp lai có kiểu gen khác nhau. Vụ ngô 2005/06, thí nghiệm đánh giá 20 tổ hợp lai đơn và bố mẹ của chúng trong thí nghiệm khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh ba lần nhắc lại tại The Instituto Fitotcnico de Santa Catalia, Argentina. Tất cả các tổ hợp lai biểu đều hiện ưu thế lai.
Trên cơ sở các nghiên cứu chọn lọc ngô nếp ăn tươi là có độ mềm cao và các tính trạng bắp tốt như : số hàng hạt trên bắp, số hạt trên hàng, kết hạt cao, chiều rộng hạt, độ
sâu cay, dạng hạt và kích thước bắp (Simonne et al., 1999; Hallauer, 2001). Xác định các vùng NSR độ dày vỏ và các tinh trạng bắp ở nguồn vật liệu di truyền Hàn Quốc có thể
hỗ trợ chuyển những allel phù hợp vào trong nền di truyền ưu tú của Mỹ. Vỏ mỏng là mục tiêu chọn lọc cải tiến hạt mềm ở ngô đường (Ito and Brewbaker, 1981), khả năng nổ
lớn hơn ở đối với ngô nổ (Mohamed et al,. 1993), và tỷ lệ hạt khô (Stroshine et al.. 1987). Vì thế vỏ mỏng cũng là mục tiêu chủ yếu chọn cải tiến ngô nếp ăn tươi mềm hơn. Trên cơ sở những nghiên cứu ở ngô đường lai (Tracy and Galinat, 1987) và xác định độ
dày vỏở ngô nếp lai trong nghiên cứu này đề xuất độ dày vỏ thích hợp cho tiêu dùng ngô nếp ăn tươi từ xấp xỉ 35 µm đến 60 µm. Thành phần chính của là chất xơ ngô, không lên men trong sản xuất ethanol truyền thống. Vì vậy, hiểu biết về môi quan hệ di truyền độ
dày vỏ giữa các vùng khác nhau của hạt và đánh giá di truyền độ dày vỏ có thể giúp chương trình chọn lọc ngô nếp vỏ mỏng thiết kếđể tăng hiệu suất ethanol (Dien et al., 2002; Rausch and Belyea, 2002). Độ dày vỏ biến động rất lớn từ 35 µm ở ngô đường mềm đến 200 µm ở ngô răng ngựa Corn Belt (Brewbaker et al.. 1996). Những nghiên cứu trước cho biết độ dày vỏ hạt ngô đường lai cho thị trường ăn tươi trong phạm vi 50
µm đến 148 µm (Tracy and Galinat, 1987). Có ba thay đổi hình thái đóng góp vào phương sai độ dày vỏ là : số lớp tế bào vỏ, độ dày khác nhau của vỏ hai mặt hạt và độ
dày vách tế bào vỏ (Ito and Brewbaker, 1991).
Môi trường ảnh hưởng rất ít đến độ dày vỏ (Helm and Zuber, 1969). Ba QTL trên NST số 1, 2 và 6 là liên kết với phương sai độ dày vỏở một tổ hợp lai giữa bố mẹ
ngô răng ngựa Hi31 và ngô đá nhiệt đới Ki14 (Wang and Brewbaker, 2001). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Để nhận biết locus tính trạng số lượng (QTL) chất lượng ăn uống của ngô nếp và ngô đường, Phân tích QTL thực hiện ở quần thể F2 từ một THL giữa dòng thuần ngô nếp và dòng thuần ngô đường. mười QTLs của độ mỏng vỏ (PER), hàm
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 24 lượng amylose (AMY), hàm lượng dextrose (DEX) và hàm lượng sucrose (SUC)
đã nhận biết thấy ở 158 gia đình F2. Trong số đó có 4 QTLs là qAMY4 (10.43%), qAMY9 (19.33%), qDEX4 (21.31%) và qSUC4 (30.71%), có thể coi là những QTL chính ( major QTLs). Ba QTL trong số này là qAMY4, qDEX4 và qSUC4
được tìm thấy trong vùng hai chỉ thị phân tử cặp hai phí của NST số 4 (umc1088 và bnlg1265), như vậy chỉ thị SSR rất có lợi trong chọn lọc sàng lọc tính trạng chất lượng AMY, DEX và SUC của nguồn vật liệu di truyền sử dụng tạo giống ngô nếp chất lượng ăn uống. QTL điều khiển hàm lượng amylose nhận biết thấy giữa hai marker là phi027 và umc1634, như thế có thể sử dụng nhận biết gen Wx1, gen mã hóa tổng hợp tính bột mạch nhánh (granule-bound amylose synthase. QTLs mới nhận biết là những chỉ thị phân tử rất hữu ích sử dụng để chọn lọc tính trạng ăn uống quan trọng nhất của ngô nếp cho chọn tạo giống ngô nếp ăn tươi (Ki, Kyu, Hee and Ju, 2013).
Peter et al. (2014) báo cáo cho rằng những dân tộc ít người ở Đông Nam Á sử dụng ngô nếp làm lương thực hàng ngày, nhưng trong ngô nếp thiếu một số
amino axit cần thiết. Gần đây, nghiên cứu phối hợp các alen lặn wx và opaque2để
tăng gấp đôi chất lượng trong hạt ngô (w/o, amylopectin, protein cao), sự kết hợp này cần thực hiện lai chuyển gen vào nguồn vật liệu di truyền ngô nếp địa phương của nhân dân dân tộc ít người. Các tác giả sử dụng hai dòng w/o có nền di truyền của Trung Quốc và Thái Lan lai với hai giống ngô nếp địa phương Việt Nam, hai giống địa phương của dân tộc ít người có chất lượng ăn uống tốt ký hiệu là WVN 3 và WVN 10. Thu hoạch và phân tích tại thời gian thu hoạch cho ăn tươi và giai
đoạn chín sữa các con cái F2 của w/o WVN 3 đồng đều bắp đã bóc lá bi như với ngô nếp lai thương mại và 40% của 10 con cái F2 với giống WVN 10. Trong tổ hợp lai WVN 3 và F2 lai trở lại với WVN 3, tất cả bắp đã bóc lá bi w/o đồng đều về chất lượng ăn uống và hàm lượng protein; nhưng năng suất bắp và hàm lượng tryptophan cao nhất ở tổ hợp lai đỉnh. Các tác giả cho rằng nguồn vật liệu di truyền chất lượng cao hiện có như là một nguồn QPM (ngô giàu protein) của dân tộc ít người. Tổ hợp hai nguồn dòng w/o hướng đến cân bằng chất lượng protein khi lai với giống địa phương, nhưng các tổ hợp lai năng suất cao chỉ ra rằng đây là nguồn tiềm năng cho tạo giống ngô lai QPM thương mại ởĐông Nam Á.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 25 Những năm gần đây, nhu cầu sử dụng ngô nếp tăng lên, vì vậy các nhà khoa học cũng đã quan tâm nhiều hơn đến việc nghiên cứu và chọn tạo các giống ngô nếp lai có năng suất cao và chất lượng ngon đáp ứng đòi hỏi của thực tiễn sản xuất.
1.7.2. Thành tựu chọn tạo giống ngô nếp ở Việt Nam
Ở Việt Nam ngô nếp cùng với ngô đá rắn là hai loài phụ phổ biến nhất. trong thời gian qua, những nghiên cứu về ngô ở Việt Nam chủ yếu tập trung vào ngô tẻ. Công tác nghiên cứu chọn tạo giống ngô nếp và đường đã được tiến hành khá lâu nhưng chủ yếu là thu thập, bảo tồn các giống ngô nếp địa phương và chọn tạo giống thụ phấn tự do (Lê Quý Kha, 2009).
Theo các nghiên cứu phân loại ngô địa phương ở Việt Nam từ những năm 1960 cho thấy, ngô Việt Nam chủ yếu tập trung vào 2 loài phụ chính là đá rắn và nếp (Ngô Hữu Tình, 1997). Ngô nếp được phân bố ở khắp các vùng, miền trong cả nước, vời nhiều dạng màu hạt khác nhau: trắng, vàng, tím, nâu, đỏ,...
Giai đoạn 2001 – 2005, các nhà khoa học của Viện Nghiên cứu Ngô đã tiến hành thu thập được 79 nguồn có nguồn gốc khác nhau, trong đó có 22 nguồn ngô nếp (7 nguồn tím, 15 nguồn trắng) (Phan Xuân Hào, 2006).
Hiện nay, Viên Nghiên cứu Ngô đang lưu giữ 148 mẫu ngô nếp địa phương, trong đó có: 111 nguồn nếp trắng, 15 nguồn nếp vàng và 22 nguồn nếp tím, nâu đỏ. Từ các nguồn có khả năng chống chịu tốt nhất, bằng phương pháp truyền thống đã tạo ra một số dòng ngô nếp có độ thuần cao, trong đó có 30 dòng ngô nếp đã được phân tích đa dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử SSR và phân nhóm ưu thế lai. Một số dòng có khả năng kết hợp tốt và gần chục tổ hợp lai cho năng suất cao, độ đồng
đều khá đang được thử nghiệm, phục vụ cho công tác lai tạo giống ngô nếp mới (Lê Quý Kha, 2009).
Quá trình thu thập, đánh giá và bảo tồn các giống ngô nệp địa phương đã
được các nhà khoa học của Học viện Nông nghiệp Việt Nam thực hiện từ năm 2000 – 2005. Kết quả là, Vũ Văn Liết và cộng sựđã thu thập được 20 giống ngô ở một số
vùng trong đó có 13 mẫu giống ngô nếp.
Năm 2004, Bộ môn Cây Lương Thực, Khoa Nông Học đã thu thập được 10 mẫu giống ngô nếp ở Sơn La, 20 mẫu ngô nếp tại Cộng hoà Dân chủ nhân dân Lào. Trên cơ sở thu thập nguồn gen Nguyễn Thế Hùng cùng cộng sựđã tiến hành phân
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 26 loại, đánh giá và tạo ra các dòng ngô nếp tự phối đời cao phục vụ cho công tác chọn tạo giống ngô nếp.
Với kết quả nghiên cứu của mình, các tác giả Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã đưa ra kết quả bước đầu trong việc tạo dòng ngô nếp thuần, và kết quả
chọn tạo giống ngô nếp lai giai đoạn 2005 - 2010: các nguồn đã được đánh giá đặc
điểm nông sinh học, 22 nguồn vật liệu ưu tú được phân nhóm ưu thế lai qua phân tích đa dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử SSR (Nguyễn Thế Hùng và cs, 2010).
Trước đây nghiên cứu chủ yếu tập trung vào các giống nếp địa phương: phân loài phụ cho các giống ngô nếp địa phương (Nguyễn Thị Lâm, Trần Hồng Uy, 1997); tạo đột biến bằng tia gamma kết hợp xử lý Diethylsunphat ở ngô nếp đã thu
được một số dòng đột biến có các đặc tính nông học quý so với giống ban đầu (Nguyễn Hữu Đống và cs, 1997).
Ngô Hữu Tình và Nguyễn Thị Lưu (1990), đã chọn tạo thành công giống ngô ngô nếp trắng tổng hợp, được công nhận giống quốc gia năm 1989. Từ vốn gen gồm một tổng hợp các dòng thuần nếp trắng (làm nền) được bổ sung thêm 12 nguồn gen của các giống ngô nếp địa phương và chọn lọc bằng phương pháp bắp trên hàng cải tiến.
Viện Khoa học kỹ thuật nông nghiệp Việt Nam dùng phương pháp chọn lọc chu kỳ từ tổ hợp lai giữa giống ngô nếp tổng hợp Glut-22 và Glut-41 nhập nội từ
Philipin để tạo ra giống ngô nếp trắng S-2, giống được công nhận năm 1989 (Ngô Hữu Tình và Nguyễn Thị Lưu, 1990).
Tác giả Phan Xuân Hào và cộng sựđã chọn tạo thành công giống ngô nếp trắng VN2, được công nhận giống quốc gia năm 1997. VN2 được chọn tạo từ các giống ngô nếp ngắn ngày, năng suất khá, chất lượng tốt, có nguồn gốc khác nhau: Nếp Tây Ninh, Nếp Quảng Nam – Đà Nẵng, Nếp Thanh Sơn – Phú Thọ và Nếp S-2 từ Philipin. Đây là giống ngắn ngày, chất lượng dinh dưỡng cao, khả năng thích ứng rộng, năng suất bình quân đạt 30 tạ/ha (Phan Xuân Hào và cs, 1997).
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});