Ngô là cây trồng đã xây dựng nên nền văn minh của thổ dân ở châu lục mới. Từ khi Columbus phát hiện ra châu Mỹ cây ngô mới được lan truyền và
phát triển ở các châu lục khác trên thế giới. Tuy nhiên đến tận thế kỷ 18 mới có những phát hiện khoa học quan trọng trong nghiên cứu về cây ngô.
Cottin Matther là người đầu tiên nghiên cứu thí nghiệm về giới tính của ngô vào năm 1716. Ông đã quan sát thấy sự thụ phấn chéo ở cây ngô tại Massachusettes. Tám năm sau Matther, nghiên cứu của Paul Dudly về
giới tính của ngô là những khởi đầu quan trọng cho công tác nghiên cứu chọn tạo giống.
Người đầu tiên quan sát thấy hiện tượng ưu thế lai ở ngô là Charles Darwin vào năm 1871. Ông nhận thấy những cây giao phối phát triển cao hơn các cây tự phối 20%. Năm 1876, Darwin đã công bố những kết quả nghiên cứu về cây ngô trong tác phẩm “Những tác động của giao phối và tự phối trong thế giới thực vật” (Trích theo Ngô Hữu Tình, 1997) [32].
Các công trình cải tạo ngô của Wiliam Janes Beal, tại Đại học Michigan
ở cuối thế kỷ thứ 19 đã mang tính chất khoa học. Năm 1877, lần đầu tiên Ông
đã tiến hành lai có kiểm soát giữa các giống ngô với mục đích là tăng năng suất bởi ưu thế lai. Trong nghiên cứu của Beal, các con lai có năng suất cao hơn giống bố mẹ trung bình là 25% (Trích theo Ngô Hữu Tình, 2009) [37].
Kết quả nghiên cứu của Beal đã chỉ ra hướng ứng dụng thực tế của ưu thế lai mở ra tiếp cận mới trong cải tạo giống ngô.
Với mục đích chứng minh định luật di truyền của Mendel, nhưng những kết quả nghiên cứu của Shull (1904) đã đưa đến một thành tựu nông nghiệp có ý nghĩa rất lớn của thế kỷ 20- đó là phát triển ngô lai.
Những nghiên cứu của Shull từ những năm 1904-1912 đã khẳng định
được tác động của tự phối và giao phối. Ông cho rằng tự phối ở ngô là để phân lập các dòng thuần. Tự phối dẫn đến sự suy giảm kích thước cây, giảm sức sống và năng suất. Tuy nhiên con lai của hai dòng thuần lại biểu hiện sự khôi phục sức sống và năng suất, trong nhiều trường hợp còn vượt cả những giống gốc dùng để rút dòng. Chính vì vậy Shull là người chỉ ra được khái niệm ưu thế lai
và tự phối như một kỹ thuật cải tạo giống ngô. Nhưng nhà khoa học ảnh hưởng rất lớn đến các nhà chọn tạo giống ngô sau này là Edward Murray East, người áp dụng thực tế ưu thế lai trong chọn tạo giống ngô hiện đại. East cũng như Shull nhận thấy rằng tự phối làm suy giảm nhanh chóng sức sống và giao phối thì khôi phục lại. Kết quả nghiên cứu của East khẳng định ý nghĩa to lớn của phương pháp lai giữa các dòng thuần và thúc đẩy các nhà sản xuất giống sản xuất hạt lai F1 (Trích theo Ngô Hữu Tình, 2009) [37].
Phương pháp lai giữa hai dòng thuần có thể tạo ra con lai rất tốt, năng suất cao nhưng các dòng lại rất yếu, khó sản xuất hạt giống. Chính vì vậy, năm 1917 Jones đã nghiên cứu phát minh ra kỹ thuật lai kép, đây là kết quả quan trọng để áp dụng ưu thế lai ở cây ngô vào thực tế sản xuất. Kết quả này được áp dụng rất nhanh ở Mỹ, Canada và châu Âu (Ngô Hữu Tình, 1997) [32].
Để đáp ứng được yêu cầu của sản xuất, vào những năm 1960 của thế kỷ
20, các nhà khoa học đã nghiên cứu phát triển được nhiều dòng thuần khỏe và năng suất cao, tạo điều kiện cho sự phát triển các giống lai đơn thay thế cho lai kép vì lai đơn đồng đều hơn và cho năng suất cao hơn. Chỉ trong vòng 10 năm các giống lai kép đã bị thay thế gần như hoàn toàn bằng giống lai đơn.
Tiến bộ khoa học về ngô lai được phát triển nhanh chóng ở Mỹ sau đó mở rộng sang các nước khác, công lao này thuộc về Wallace. Wallace bắt đầu tạo dòng thuần và giống lai từ năm 1913, giống ngô lai đầu tiên trong chương trình chọn giống của Ông là Copper Cross.
Kế tục và sáng tạo những thành quả của thế hệ đi trước, Hallauer đã nghiên cứu chọn tạo và chuyển giao cho sản xuất 30 dòng thuần, Hallauer có ảnh hưởng rất lớn đến các nhà chọn tạo giống trên thế giới trong đó có Việt Nam.
Cùng với sự phát triển của các giống ngô lai, vật liệu trong chọn tạo dòng cũng có sự thay đổi một cách cơ bản. Trước những năm 60 vật liệu chính để tạo dòng là giống địa phương thì giai đoạn 1960-1980 vật liệu tạo
dòng là các quần thể tự do cải tiến. Thập niên 80 và đầu thập niên 90 vật liệu tạo dòng là quần thể giống thụ phấn tự do cải tiến, giống tổng hợp và lai kép. Nhưng từ cuối thập niên 90 đến nay vật liệu dùng trong tạo dòng chủ yếu là giống tổng hợp, lai kép và lai đơn (Trích theo Bùi Mạnh Cường, 2007) [15].
Khi các vật liệu di truyền được thay đổi, các kỹ thuật cải tiến di truyền cũng được phát triển. Cải tiến di truyền của các vật liệu bằng cách sử dụng kỹ
thuật sinh học phân tử trong phân tích đánh giá mức độ đa dạng di truyền của các vật liệu để phân nhóm ưu thế lai, lập bản đồ di truyền trên cơ sở đó tiến hành phân loại vật liệu và chọn lọc sớm một số tính trạng mong muốn.
Ngoài ra kỹ thuật di truyền còn sử dụng trong công tác đánh giá khả
năng chống chịu sâu bệnh, hạn, đổ... đồng thời tăng cường khả năng chống chịu của vật liệu thông qua chuyển gen kháng sâu, bệnh... Những kỹ thuật mới này tập trung vào hai lĩnh vực nuôi cấy mô tế bào và tái tổ hợp ADN. Hai kỹ thuật này đã mở ra tiềm năng ứng dụng rộng lớn trong cải tạo giống cây trồng. Nhờ công nghệ sinh học, thập kỷ 80 và 90 của thế kỷ 20, các nhà khoa học nghiên cứu ngô đã tạo ra được nhiều giống có những đặc điểm ưu việt hơn so với phương pháp chọn lọc truyền thống.
Năm 1997, ngô chuyển gen kháng sâu đục thân và thuốc trừ cỏ bắt đầu
được trồng ở Mỹ và Canada. Hiện nay, đã có 28 quốc gia trên thế giới trồng cây CNSH và tổng diện tích tăng lên hơn 100 lần, từ 1,7 triệu ha năm 1996 lên 181,5 triệu ha năm 2014. Năm 2014, các giống ngô CNSH mới được đưa vào canh tác là ngô trắng ở Nam Phi, ngô non ở Hoa Kỳ và Canada (CNSH (Clive James, 2015) [50].
Ở Hoa Kỳ, giống ngô chuyển gen chịu hạn DroughtGardTM, đã được trồng 275.000 ha (năm 2014). Ngoài ra Hoa Kỳ còn dự định phân phối giống ngô chịu hạn (DT), kháng sâu và côn trùng (Bt) cho các quốc gia ở khu vực Châu Phi vào năm 2017 thông qua dự án “Sử dụng nước hiệu quả tại Châu Phi (WEMA)” (Clive James, 2015) [50].
Hàng trăm năm qua các nhà khoa học nghiên cứu về ngô trên thế giới
đã luôn tìm kiếm các phương pháp để cải tiến cây trồng với mục tiêu tăng năng suất cũng như chất lượng. Mặc dù các phương pháp chọn tạo truyền thống đã mang lại nhiều thành tựu trong công tác phát triển sản xuất ngô nhưng dường như vẫn chưa thỏa mãn những yêu cầu của thực tế. Công nghệ
gen ra đời được ví như “chìa khóa đa năng” để mở những nút thắt vốn gây rất nhiều khó khăn cho các nhà chọn tạo giống truyền thống nhằm tạo ra các giống ngô “hoàn hảo” hơn khi chúng được kết hợp với nhau. Ngô biến đổi gen mang lại những hiệu quả rõ rệt như tăng năng suất, cải thiện chất lượng, giảm ô nhiễm môi trường, nâng cao thu nhập cho người dân… đang chiếm một diện tích đáng kể trên toàn cầu và hứa hẹn còn tiếp tục phát triển trong những năm tới.
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});