Nhìn chung các nhà chọn giống ngô của CIMMYT và thế giới đều cho rằng chọn giống ngô chịu hạn cần chọn các giống có ASI ngắn trong điều kiện hạn và mật độ cao. Đặc biệt là những giống ngô lai tính chịu hạn liên quan với ASI ngắn, những giống này nếu chịu được nhiệt độ cao cũng sẽ chịu hạn tốt hơn (Dow và các cộng sự, 1984) [28]. Ở cây ngô, phấn hoa và nhuỵ hoa của cùng 1 cây có thể cách nhau xa nhất đến 1m và quá trình thụ phấn được thực hiện bởi điều kiện khí hậu mát mẻ và không mưa. Chính đặc điểm này nói lên rằng để hình thành hạt cần thời gian trỗ cờ tung phấn phun râu của cây ngô trùng nhau là lý tưởng nhất. Những kết quả của Moser và cộng sự (1996) cho rằng sự chọn lọc cho một ASI ngắn trong điều kiện hạn hán sẽ dẫn đến ASI âm. Trị số âm của ASI càng lớn sẽ có lợi thế hơn trong điều kiện hạn hán vì nó đã cải thiện tính đồng thời giữa tung phấn và phun râu dẫn đến sự phát triển của hạt một cách ổn định.
Sự sinh trưởng phát triển của bộ rễ cũng liên quan đến khả năng chịu hạn của cây ngô. Tìm hiểu về vùng rễ và khối lượng rễ trên 40 vật liệu ngô (Fischer và cộng sự, 1985) [33], nhận thấy giữa chúng có sự khác nhau rõ rệt. Kết quả đánh giá các giống thí nghiệm ở điều kiện hạn trên đồng ruộng đã chỉ ra rằng chọn lọc khối lượng rễ lớn có thể tăng năng suất hạt ở điều kiện khô hạn. Các đặc tính về thẩm thấu rễ, tính mềm dẻo của cây đều liên quan đến khả năng chịu hạn.
Dựa vào đây các nhà chọn tạo giống đã chọn và tạo ra các giống ngô chịu hạn theo các hướng:
- Chọn lọc giống ngô chịu hạn:
có phương sai di truyền lớn giữa các vật liệu chọn lọc. Chọn lọc ở cường độ cao nghĩa là chỉ một tỷ lệ ít các dạng gen được chọn lọc và tính trạng chọn lọc cho môi trường nào đó phải có độ di truyền cao và dễ phát hiện cũng như có thể truyền lại cho các thế hệ sau (Falconer D. S., 1989) [29].
+ Kinh nghiệm của một số nhà khoa học CIMMYT việc tạo giống ngô năng suất cao thích hợp cho cả môi trường thuận lợi và bất thuận thông qua việc áp dụng thanh lọc tập đoàn nguyên liệu từ giai đoạn đầu trong điều kịên bất thuận phi sinh học. Trong môi trường đó sẽ có nhiều cơ hội chọn được đúng dạng kiểu gen mong muốn. Ngược lại nếu các dạng gen được chọn lọc trong điều kiện thuận lợi, các biến động di truyền đối với các điều kiện bất thuận dễ bị mất. Khi tính trạng đã mất rồi không thể tìm lại ở các chu kỳ đánh giá sau thông qua thử nghiệm ở nhiều địa điểm còn rất ít dạng gen được thử nghiệm.
- Các phương pháp chọn tạo giống tránh hạn, chống chịu hạn hoặc bằng các giải pháp quản lý cây trồng hay chế độ tưới tiêu tốt hơn:
+ Giống chín sớm để tránh hạn: Đối với những vùng có lượng mưa tương đối khá nhưng mùa mưa kết thúc sớm, có thể sử dụng giống chín sớm là giải pháp thích hợp. Giống chín sớm cho phép có thể né tránh hạn cuối vụ. Nó có thể tránh được sự trùng hợp giữa ra hoa và khô hạn giữa vụ, hiện tượng thường thấy ở sản xuất ngô nhiệt đới.
Giới hạn lượng mưa thấp nhất để có một vụ ngô thành công (> 1tấn/ha) ở vùng nhiệt đới thấp là 400 - 500mm, ở vùng trung du là 350 - 450mm và đối với ở vùng cao là 300 - 400mm. Khoảng thời gian từ gieo đến trỗ hoa hoặc chín sinh lý là đặc tính được di truyền cao, vì thế chọn lọc đối với đặc tính chín sớm là một hướng khả thi. Chỉ tiêu này được tiến hành theo dõi thời gian từ gieo - trỗ, từ gieo đến chín sinh lý (chân hạt có mầu đen), từ gieo đến thời gian lá bi có mầu vàng (Banziger M., Edmeades, 2000) [20].
+ Giống chịu hạn được chọn tạo ra để gieo trồng trên những nơi có lượng mưa biến động lớn và khó dự đoán trước. Đây là giống có năng suất hạt tăng trong điều kiện hạn.
+ Chọn giống chống hạn: Là giống có tiềm năng năng suất cao là tính trạng cơ bản thường cho năng suất vượt trội các giống có tiềm năng năng suất thấp trong điều kiện hạn vừa (nghĩa là hạn làm giảm năng suất < 50%). Nhưng khi xẩy ra hạn nặng năng suất không giảm quá 50%. Nhà chọn giống có thể xác định phạm vi thích ứng của giống từ vùng này đối với vùng khác thông qua xác định tương quan di truyền về năng suất của cùng một giống ở 2 môi trường bất thuận và thuận lợi. Nếu giống có giá trị tương quan di truyền dương giữa môi trường bất thuận và thuận lợi thì giống có khả năng thích ứng với cả hai môi trường. Nếu giống có giá trị dương nhỏ hoặc bằng 0 hoặc có giá trị âm thì việc chọn lọc như vậy không có ý nghĩa với môi trường bị hạn.
- Một số chỉ tiêu gián tiếp đánh giá giống ngô chịu hạn: + Chịu hạn giai đoạn cây con
Mật độ gieo trồng đóng vai trò quan trọng đối với sản xuất nông nghiệp. Sản xuất ngô tại vùng nhiệt đới thường gặp tình trạng sau khi gieo, ngô mọc được 1 - 2 lá nhưng sau đó lại không có mưa hoặc mưa muộn, vì vậy sẽ làm ảnh hưởng lớn đến năng suất.
Tốc độ sinh trưởng của bộ rễ tăng: tổng khối lượng chất khô, chiều dài và rộng bộ rễ được coi là chỉ tiêu chọn lọc giống chịu hạn vào giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng . Tính trạng bộ rễ ăn sâu và rộng giúp cây tận dụng nước dưới sâu hay sử dụng nước triệt để theo chiều ngang. Chỉ tiêu này được xác định bằng cách đo đếm bộ rễ theo chiều sâu, chiều rộng, thế nước vào buổi chiều tối, nhiệt độ bề mặt lá, lực nhổ rễ (Banziger M., 2000) [20].
Các vật liệu ngô khác nhau phản ứng khác nhau với điều kiện hạn trong thời kỳ cây con được kết luận như sau:
Khả năng hấp thụ nước ở vùng đất khô hạn phụ thuộc vào kích thước phân bố bộ rễ, các loại rễ khác nhau có phản ứng khác nhau với mức độ thiếu hụt nước (Muthukuda, Robert. Arachchi,2001) [41]. Ví dụ rễ đốt có thể xuyên sâu vào lớp đất cứng nên ít mẫn cảm với hạn hơn các loại rễ khác (Westgate and Boyer, 1986) [50]. Các giống khác nhau có kiểu rễ khác nhau. Một số sinh nhiều rễ đốt, số khác lại sinh nhiều rễ thứ cấp. Chọn lọc ngô có khối lượng rễ lớn là một chỉ tiêu hữu ích dẫn đến tăng năng suất trong điều kiện hạn vừa. Chiều dài rễ đốt sai khác nhau có ý nghĩa giữa các vật liệu ngô trong điều kiện hạn khẳng định rằng nhiều giống ngô nhiệt đới có nhiều rễ đốt hơn, giúp cây hút ẩm ở tầng đất mặt tốt hơn thông qua cơ chế điều chỉnh áp suất thẩm thấu khi gặp hạn tốt hơn với rễ thứ cấp (Muthukuda, Robert. Arachchi,2001) [41].
Tốc độ dài lá có xu hướng mẫn cảm nhiều hơn dài rễ. Tốc độ dài lá tăng trong khi gặp hạn được sử dụng rộng rãi để tạo giống chịu hạn cả ở giai đoạn trỗ lẫn giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng vì nó có tương quan chặt với tốc độ tích luỹ vật chất khô (Bolanos j., Edmeades, 1993) [24]. Góc lá nhỏ giúp giảm cường độ bức xạ trên bề mặt lá, tăng cường ánh sáng xuống phía dưới giúp duy trì trạng thái thoát hơi nước bề mặt lá ở mức độ tối thiểu. Đánh giá chỉ tiêu này dựa theo thang điểm 1 - 5 (từ 1 là góc lá nhỏ đến 5 là góc lá lớn). Độ di truyền của tính trạng này vào loại cao ở ngô và có nhiều triển vọng trong chọn tạo giống ngô.
+ Chịu hạn ở hai thời kỳ (Thời kỳ cây con và thời kỳ trỗ cờ - làm hạt) được nghiên cứu khá cụ thể và có nhiều kết quả đang được ứng dụng trong thực tiễn (Banziger M., Edmeades, 2000) [20]. Tuy nhiên sự liên quan giữa một số tính trạng chịu hạn ở giai đoạn cây con và cùng tính trạng đó ở giai đoạn trỗ cờ trong điều kiện hạn thì chưa được nghiên cứu chi tiết để kết luận
rõ ràng (Lê Quý Kha, 2005) [10]. Dưới đây là một số chỉ tiêu được tổng kết chắc chắn về chịu hạn trong giai đoạn trỗ cờ - làm hạt:
Tính trùng khớp giữa trỗ cờ tung phấn là một trong các chỉ tiêu có độ di truyền trung bình, tương quan chặt với năng suất trong điều kiện hạn, đang được dùng để chọn lọc giống ngô chịu hạn giai đoạn trỗ cờ (Bolanos j., Edmeades, 1993) [24].
Số bắp trên cây tăng cũng chứng tỏ đặc tính sinh lý có tính di truyền, có độ biến động cao giữa các vật liệu và có thể dùng để chọn lọc giống chịu hạn hay chịu mật độ (Banzinger, 2000) [20].
Kích thước cờ giảm đã được xác định là có tương quan và có độ di truyền tương đối cao với chống chịu hạn trong thời kỳ trỗ (Bolanos j., Edmeades, 1993) [24]. Ví dụ sau 8 chu kỳ chọn lọc quần thể Tuxpeno Sequia về tính chịu hạn, số nhánh cờ giảm 2,6% chu kỳ. Vậy các vật liệu có kích thước cờ giảm nên được chọn. Chỉ tiêu này có thể đếm được trong điều kiện thuận lợi nhưng được dùng làm chỉ tiêu chịu hạn.
Tuổi thọ của lá: cũng được dùng làm chỉ tiêu chọn lọc giống chịu hạn vì nó có tương quan chặt với khả năng tích luỹ chất khô ở giai đoạn đẫy hạt đối với cao lương và ngô. Vì vậy cây ngô không thể phục hồi diện tích lá khi bị mất và lá ngô có tương quan với độ lớn của bắp.
Mức độ héo lá: giúp cây tránh bớt được bức xạ mặt trời lên lá, giảm sử dụng nước và tăng nhiệt độ bề mặt lá. Tăng nhiệt độ, giảm thoát hơi nước bề mặt bức xạ nhiều dẫn đến quang oxy hoá khử và mất diệp lục (Banzinger, 2000) [20].
Đánh giá chỉ tiêu này dựa trên thang điểm 1 - 5 (điểm 1 lá không héo, điểm 5 lá héo nặng nhất).
Diện tích lá bắp tăng và chiều cao cây giảm cũng có thể được dùng làm chỉ tiêu chọn lọc giống ngô chịu hạn. Diện tích lá bắp có tương quan chặt với tích luỹ chất khô vào giai đoạn đẫy hạt, còn chiều cao cây lại có tương quan âm với tích luỹ vật chất khô trong điều kiện hạn (Fischer R.A., Johnson, 1983) [32].
Sự thay đổi phân bố chất khô: nhìn chung trong điều kiện hạn nặng tốc độ sinh trưởng bắp ngô bị giảm (Banzinger, 2000) [20]. Vì vậy, rất cần các vật liệu ngô có khả năng cho bắp bình thường, tỷ lệ kết hạt cao, bắp sinh trưởng nhanh. Nghĩa là cây có thể điều chỉnh sự phân bố chất khô về hạt trong điều kiện hạn.
Tỷ lệ hạt/bắp và số hạt trên bắp giảm mạnh nếu hạn xảy ra đúng vào thời kỳ trỗ cờ và làm hạt.
Ngoài ra, một số chỉ tiêu khác cũng được dùng làm chỉ tiêu đánh giá tính chịu hạn, đó là nhiệt độ bề mặt lá giảm khi gặp hạn, tính kháng lại sự đóng khí khổng khi hạn, hay sự thay đổi của Prolin ...
- Vasal và cộng sự đã nghiên cứu và đi đến kết luận giống ngô lai có năng suất cao và ưu thế trội hơn so với giống giao phối tự do ở cả 2 loại môi trường thuận lợi cũng như khó khăn. Ngày càng có nhiều kết quả chứng minh nếu môi trường trong điều kiện hạn thì giống ngô thụ phấn tự do có năng suất là 2,5 tấn/ha và giống ngô lai có thể cho năng suất vượt 70%.
- CIMMYT đã chọn tạo ra nguồn nguyên liệu ngô Tuxpeno chịu hạn tốt và hiện nay diện tích loại ngô này có đến hàng triệu ha ở các nước đang phát triển. Đồng thời CIMMYT đã chọn ra được nguyên liệu ngô có thể mọc tốt khi gieo trên đất hạn, tức là rễ mầm có thể hút ẩm dưới sâu trong lòng đất tới 0,4m. Năm 2004 xác định được thêm một số chỉ thị liên quan đến tính chịu hạn của ngô. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Việt Nam cũng đã xác định được một số chỉ thị SSR liên kết với các gen chịu hạn và một số chỉ thị liên quan đặc tính chịu hạn ở ngô (Bùi Mạnh Cường, 2007) [3].
- Theo báo cáo của Viện nghiên cứu ngô ở Việt Nam từ những năm 1987 các nhà chọn tạo giống ngô cũng đã chọn tạo ra được nhiều giống ngô chịu hạn tốt như: MSB49, TSB2, Q2. Những năm gần đây, nhiều giống ngô lai chịu hạn đã được tạo ra và đưa vào sản xuất như: LVN10, LVN4, ... Chương trình hợp tác nghiên cứu giữa Việt Nam và CIMMYT (Trung tâm cải lương ngô và lúa mỳ quốc tế) về chọn tạo và phát triển các giống ngô chịu hạn trong những năm qua đã thu nhập nhiều nguồn nguyên liệu có khả năng chịu hạn và bước đầu đã tạo ra nhiều tổ hợp lai mới có khả năng chịu hạn.
CHƢƠNG II
VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU