. Tình hình nghiên cứu và sản xuất ngô trên thế giới và Việt Nam
1.6.Dòng thuần và phương pháp tạo dòng thuần
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ Nông Nghiệp ẦẦẦ. 21
*Khái niệm dòng thuần : Từ một nguồn vật liệu ban ựầu, bằng các phương pháp ựồng huyết ( tự phối, Sib, backcrossẦ) ựến một thời ựiểm người ta thu
ựược nhiều dạng khác nhau với ựộựồng ựều và ổn ựịnh cao ở nhiều tắnh trạng,
ựấy là các dòng thuần. Như vậy, dòng thuần là dòng có kiểu gen ựồng hợp tử
với tỷ lệ cao ở nhiều tắnh trạng di truyền.
Khởi ựầu cho một chương trình tạo giống ngô ƯTL là việc tạo dòng thuần, Cùng với việc ựồng hợp tử cao dần, thì sức sống của dòng và theo ựó là khả năng chống chịu, năng suất giảm và làm muộn quá trình ra hoa. Theo các nhà tạo giống thì tần suất ựạt ựược dòng tốt là rất thấp. Hallauer và Miranda (1981) [46] ựã ựánh giá rằng ở Mỹ chỉ có 0,01% ựến 0,1% dòng tự phối trong số các dòng ựược thửở ựời S2 hoặc ựời S3 ựược dùng vào sản xuất giống lai thương mại. Những nhà tạo giống giàu kinh nghiệm tạo ựược những dòng có
ựặc tắnh nông học mong muốn phải làm việc trong nhiều năm với những giai
ựoạn khác nhau (A.R. Hallauer,1993) [70] nhân tố chắnh hạn chế việc khai thác thương mại giống lai ựơn là do không có ựược những dòng tự phối khoẻ, năng suất cao. Khó khăn lớn nhất trong công việc tạo dòng thuần là không chỉ
do dòng có ựộ thuần cao thì sức sống và năng suất thấp, mà quan trọng hơn là
ở khả năng kết hợp của chúng. Tuy nhiên, từ những năm 80 của thế kỷ trước, các nhà tạo giống ngô trên thế giới chủ yếu dùng phương pháp tái tạo dòng ( recycling ), từ các nguồn vật liệu ưu tú nên xác suất tạo ựược các dòng có ý nghĩa sử dụng là cao hơn cả. Như vậy, ựể có một tập ựoàn dòng cho một chương trình tạo giống lai, thì cùng với phương pháp chọn lọc ựược các nguồn nguyên liệu ban ựầu phù hợp.
*Nguyên liệu ban ựầu cho tạo dòng
Trong công tác tạo giống cây trồng nói chung và tạo giống ngô nói riêng, việc chọn nguồn nguyên liệu ban ựầu có ý nghĩa quyết ựịnh ựối với sự thành công của chương trình . Nếu chọn ựược nguồn nguyên liệu tốt, phù hợp thì quá trình tạo giống sẽ nhanh và ựạt hiệu quả cao ( A.R. Hallauer, 1990) [ 48].
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ Nông Nghiệp ẦẦẦ. 22 Cho ựến nay, các tác giảựều cho rằng nguồn nguyên liệu ựể tạo dòng gồm các giống thụ phấn tụ do ( giống ựịa phương, giống tổng hợp, hỗn hợp, vốn gen, các quần thể và các giống thắ nghiệm) và các giống ngô lai ( lai kép, lai ba, lai
ựơn). Tuy nhiên, việc tạo dòng thuần từ các giống thụ phấn tự do cho kết quả
rất thấp, phần lớn các dòng tạo ra có sức sống suy giảm mạnh, năng suất thấp. Xu hướng chắnh hiện nay là sử dụng nguồn nguyên liệu ựã qua cải tạo chọn lọc, các giống lai thương mại, các quần thể tổng hợp từ các nguồn có khả năng kết hợp cao và ở cùng nhóm ƯTL ( A.R. Hallauer, 1981 ; S.K.Vasal et al,1999 ; Ngô Hữu Tình, 1999) [46], [70], [22].
Với các giống ngô nếp, cho ựến nay các giống TPTD ựược dùng trong sản xuất là chưa ựáng kể, các giống ngô nếp lai lại càng ắt nữa. Hiện nay mới chỉ có một ắt giống TPTD có nền di truyền rộng và vài giống lai giữa giống
ựang phổ biến trong sản xuất ( Nếp trắng tổng hợp, nếp S2, VN2, nếp N1, MX2, MX4, MX10, Bạch Ngọc). Về giống lai thì gần ựây có vài giống nếp của các Công Ty nước ngoài ựược trồng ở cả các tỉnh phắa nam và phắa bắc như giống nếp của Công ty đông Tây ( 2 mũi tên), Công ty Syngenta ( Wax Ờ 44, Wax- 48 ). Như vậy, có thể thấy, nguồn nguyên liệu ban ựầu ựể tạo dòng thuần cho chương trình tạo giống ngô nếp lai ở Việt Nam là rất hạn chế. Song ta lại có một tập ựoàn ngô nếp ựịa phương rất phong phú, ựa dạng về mầu sắc, vùng sinh thái, thời gian sinh trưởng, các ựặc ựiểm hình thái rất khác nhau. Có thể ựấy là những nguồn nguyên liệu tốt ựể chúng ta khai thác cho chương trình tạo giống nếp lai ở Việt Nam trong giai ựoạn hiện nay.
*Phương pháp tạo dòng
Một số phương pháp tạo dòng thuần ựã ựược các nhà khoa học (G.F S prague và S.A. Eberhart, 1955; CMYMYT, 1990; R.J . Saikumar, 1999) [ 64], [35] ,[58] ựề xuất sử dụng như :
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ Nông Nghiệp ẦẦẦ. 23
+ Phương pháp chuẩn (Standard method): do shull ựể sử dụng (1999, 1910 ).
đó phương pháp tự phối ựể tạo dòng thuần ựểựạt ựược ựộựồng hợp tử nhanh và ựây là phương pháp chuẩn ựang ựược các nhà tạo giống sử dụng nhiều. Tự
phối nhằm ựạt ựược ựộựồng hợp tử với tỷ lệ ngày càng cao ở nhiều tắnh trạng, chọn lọc gen tốt và loại bỏ gen xấu. Sau 3 ựến 4 ựời tự phối, những dòng ựược chọn lọc sẽ phân chia thành những dạng khác nhau và ựược ựánh giá về những
ựặc ựiểm nông học, khả năng kết hợp ( dẫn theo Nguyễn Hữu Phúc, 2004) [ 12].
+ Phương pháp Sib ( cận phối ) hoặc Fullsib ( cận phối giữa anh em cận máu ). Năm 1974 Stringfield bổ sung phương pháp Ộ dòng rộng ỖỖ còn gọi là phương pháp tạo dòng fullsib nhằm giảm mức ựộ suy thoái do quá trình tự
phối gây nên. Bằng phương pháp này có thể tạo ựược những dòng có sức sống và năng suất tốt hơn bằng con ựường tự phối. Ở Việt Nam Ngô Hữu Tình và cs ựã tạo ựược một số dòng thuần bằng phương pháp này (Ngô Hữu Tắnh, 1997) [21]. Tuy nhiên, bằng phương pháp fullsib ắt tạo ựược dòng thuần có KNKH ựột xuất cao. Hơn nữa quá trình tạo dòng thuần bằng phương pháp này cũng dài hơn nên phương pháp tự phối truyền thống vẫn ựược các nhà tạo giống sử dụng nhiều nhất ( Hallauer, 1990; Ngô Hữu Tình, 1997) [ 48], [21].
Ở Trung Tâm nghiên cứu ngô Sông Bôi, cả hai phương pháp ựều ựược sử
dụng một cách hài hoà trong việc tạo dòng mới. Nếu sức sống dòng còn tốt,
ựộ ựồng ựều chưa cao thì ưu tiên tự phối, khi sức sống yếu, ựộựồng ựều khá cao thì kết hợp với sib.
+ Phương pháp hồi giao (backcross- BC) ; đây là phương pháp cơ bản ựể cải tạo dòng thuần cả về năng suất, KNKH, khả năng chống chịu, chất lượng ( vắ dụ như chuyển ngô thường thành ngô QPM), thời gian sinh trưởng, ựặc ựiểm hình tháiẦ.Phần lớn các dòng tốt hiện nay ựược sử dụng trên thế giới ựược tạo ra bằng cách này. Tuỳ tình hình thực tế, nhà tạo giống có thể tiến hành 1-2 lần BC sau ựó tự phối ựể tạo dòng mới theo ựặc ựiểm mong muốn.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ Nông Nghiệp ẦẦẦ. 24 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Phương pháp tạo ựơn bội ( Haploid breeding): ứng dụng công nghệ sinh học ựể tạo ra các dòng ựơn bội từ bao phấn, noãn chưa thụ tinh. Phương pháp này ựã giúp các nhà chọn giống rút ngắn thời gian tạo dòng xuống chỉ còn 2 Ờ 3 năm ( Chase, S.S, 1952 ) [33]. Ở nước ta, khoảng 15 năm trở lại ựây, các nhà nghiên cứu ựã ứng dụng công nghệ trên vào việc tạo cây ựơn bội ở ngô như : Phòng công nghệ Viện Nghiên cứu ngô, Viện Di Truyền Nông Nghiệp Việt Nam, bước ựầu ựã có kết quả, ựang ựược thử nghiệm và ựánh giá trên
ựồng ruộng (đỗđăng Vịnh và cs, 2009) [28].
* đánh giá dòng về các ựặc tắnh nông sinh học
Trong quá trình tạo dòng thuần, việc theo dõi và ựánh giá các ựặc ựiểm về
thời gian sinh trưởng, ựặc ựiểm hình thái, khả năng chống chịu sâu bệnh, chống hạn, chống ựổ, khả năng chịu mật ựộ cao, thời gian tung phấn phun râu, góc lá khả năng kết hạt, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của chúng là rất quan trọng. Cùng với việc xác ựịnh khả năng kết hợp ựể từ ựó chọn ra ựược những dòngưu tútham gia vào các tổ hợp lai . Theo S.K. Vasal (1999) [ 69] phải mô tảtất cả các ựặc tắnh quan trọng của chắnh bản thân dòng và trong sự kết hợp với các cây thử khác nhau. Trong thực tế, việc chọn bố mẹ
trong cặp lai phụ thuộc rất nhiều vào các ựặc ựiểm hình thái, sinh lý và năng suất chắnh của dòng ựó (Ngô Hữu Tình và Nguyễn đình Hiền, 1996) [20].
1.7. Khả năng kết hợp (KNKH) và ựánh giá khả năng kết hợp
* Khả năng kết hợp: Một dòng thuần chỉ có ý nghĩa sử dụng khi ựồng thời có các ựặc ựiểm nông sinh học phù hợp và có KNKH cao. KNKH là một thuộc tắnh quan trọng không chỉở ngô mà ở cả các cây trồng khác, nó ựược kiểm soát bởi yếu tố di truyền và có thể truyền lại cho thế hệ sau qua ựời tự phối cũng như
qua lại. Khái niệm KNKH biểu hiện phản ứng của dòng qua lại. Sprague và Tatum (1942) [61] Phân KNKH thành 2 loại: KNKH chung ( KNKHC) và KNKH riêng (KNKHR).
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ Nông Nghiệp ẦẦẦ. 25 KNKHC ựược biểu hiện phản ứng trung bình của một dòng quan sát
ựược ở tất cả các tổ hợp lai mà dòng ựó tham gia KNKHC bị chi phối bởi tác
ựộng gen cộng tắnh.
KNKHR ựược biểu thị bằng ựộ lệch của tổ hợp lai cụ thể nào ựó so với giá trị ưu thế lai trung bình của nó (G.F. Sprague, 1957) [ 65]. KNKHR chủ
yếu do tác ựộng của yếu tố trội, siêu trội, ức chế và ựiều kiện môi trường. Như vậy ựánh giá KNKH thực chất là xác ựịnh tác ựộng gen. Việc giữ
lại hay loại bỏ dòng thuần dựa trên các kết quả ựánh giá KNKH. ( A.R.Hallauer, 1981) [ 46]. Khó khăn nhất trong việc ựánh giá KNKH của một dòng là tắnh không ựo ựếm ựược của nó. Ngoài ra, giữa các tắnh trạng ựo ựếm
ựược của dòng không có sự tương quan hoặc tương quan rất thấp với KNKH : Mặc dầu cho ựến nay người ta ựã nghiên cứu không ắt các chỉ thị gián tiếp ựể
xác ựịnh KNKH của một nguồn, nhưng kết quả không rõ ràng. Như vậy, ựể ựánh giá KNKH của một nguồn thông qua việc lai thử là phương pháp duy nhất và chắc chắn nhất.
Sprague và Tatum ( 1942) [ 61] ựã chứng minh rằng ảnh hưởng của KNKH chung lớn hơn và quan trọng hơn ựối với những dòng không ựược chọn lọc và ảnh hưởng KNKH riêng quan trọng hơn ở tổ hợp lai giữa các dòng mà ựã ựược thử trước. Những dòng không ựược thử trước, sự khác nhau về KNKH chung lớn hơn sự khác nhau về KNKH riêng.
Quan hệ giữa KNKH chung và KNKH riêng thông qua tác ựộng trội và ức chế ựược xác ựịnh bằng việc tắnh toán các phương sai di truyền cộng, di truyền trội và ức chế trội ( R. W. Allard, 1960 ; L.L. Darrah và A.R. Hallauer, 1972 ; Trần đình Long và Hoàng Văn Phần, 1990) [30], [38], [ 10].
Từ ựánh giá KNKH của các dòng tự phối, thông qua các tắnh trạng ở tổ
hợp lai của chúng, chúng ta có quyết ựịnh chắnh xác về việc giữ lại những dòng có KNKH cao, loại bỏ những dòng có KNKH thấp không có tác dụng
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ Nông Nghiệp ẦẦẦ. 26 khi lai, cũng như việc sử dụng các dòng có KNKH chung và riêng cao vào các mục ựắch tạo giống khác Mai Xuân Triệu, 1998) [ 26] .
để ựánh giá KNKH của vật liệu, các nhà tạo giống ngô thường áp dụng hai phương pháp lai thử truyền thống ựó là :
- Phương pháp lai ựỉnh ( Topcross )
- Phương pháp lai luân phiên ( Diallel cross ).
* đánh giá khả năng kết hợp bằng phương pháp lai ựỉnh
Lai ựỉnh là phương pháp lai thử, ựể xác ựịnh KNKH của vật liệu lai tạo giống, ựược Davis ựề xuất năm 1927.Theo ông , KNKH chung của quần thể
gốc và các thế hệ có nguồn gốc từ chúng là cực kỳ quan trọng ựối với quá trình tạo giống ngô lai. Phương pháp lai ựỉnh có thể ựánh giá KNKH chung của các dòng. Phương pháp này ựược Jenkin và Bruce ( 1932) sử dụng và phát triển. Theo Hallauer, A.R (1990) [ 47] dòng tự phối phải ựược ựánh giá qua lai
ựỉnh ựể xác ựịnh ựặc ựiểm tương ựối của chúng.
Theo phương pháp này, các nguồn vật liệu cần xác ựịnh KNKH ựược lai với cùng một dạng chung gọi là cây thử ( tester ) ựể tạo ra các tổ hợp lai thử . Kết quả ựánh giá các tổ hợp lai thử sẽ xác ựịnh ựược KNKH của dòng. Phương pháp này rất có ý nghĩa ở giai ựoạn ựầu của quá trình chọn lọc khi khối lượng dòng quá lớn không thểựánh giá bằng phương pháp lai luân phiên ( Ngô Hữu Tình, 1997 ) [ 21 ]. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Qua ựánh giá KNKH bằng lai ựỉnh thấy rằng chọn dạng khởi thuỷ có KNKH chung cao ựể tạo dòng tự phối có ý nghĩa rất lớn ựối với quá trình tạo giống ngô (Trương đắch,1980 ) [3].
+ Gia ựoạn thử : Giai ựoạn thử các dòng tự phối phụ thuộc vào nhà tạo giống trong quá trình chọn tạo dòng. Nếu nhà tạo giống cho rằng chọn lọc là hiệu quả ựối với các ựặc tắnh mong muốn thì có thể thử muộn. Những người ựề
xuất thử sớm muốn loại bỏ các dòng kém ựể tập chung vào việc chọn lọc ở thế
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ Nông Nghiệp ẦẦẦ. 27 Sprague (1964) [ 62] và Lonnquist (1950) [ 55] ựã cung cấp số liệu về
giá trị thử sớm và chỉ ra khả năng lớn tìm ựược những dòng có KNKH cao. Qua nghiên cứu KNKH của các vật liệu ngô Việt Nam, các tác giả cũng nhận xét rằng các dòng tự phối có KNKH cao ở giai ựoạn sớm vẫn giữ ựược ựặc
ựiểm này ở giai ựoạn sau (Trần Văn Diễn, 1980) [ 2]. Theo Bauman (1981) [ 32] có 60% các nhà tạo giống ựánh giá dòng bằng lai thử ở S3 và S4, 22% ở
S5 hoặc muộn hơn. Theo Hallauer (1991) [ 48] giai ựoạn thử không phải là yếu tố quyết ựịnh trong tạo dòng ưu tú.
+ Chọn cây thử trong lai ựỉnh:
Vấn ựề chọn cây thử trong lai ựỉnh vẫn còn nhiều ý kiến khác nhau, nhưng nhìn chung các nhà nghiên cứu ựã căn cứ vào một số tiêu chuẩn ựể chọn cây thử như : năng suất, quan hệ huyết thống, nền di truyền, quan hệ bản thân dòng và phản ứng trong lai thử. Xuất phát từ mục tiêu kinh doanh, các nhà tạo giống lai thương mại thường sử dụng dòng ưu tú làm cây thử vì họ muốn phát hiện một tổ hợp lai ựỉnh là một lai ựơn phục vụ cho sản xuất giống lai thương mại ( Ngô Hữu Tình, 1997) [21]. Theo Hallauer (1990) [ 48] cây thử nên có sự khác biệt về di truyền và ở các nhóm ưu thế lai ựối lập với dòng ựịnh thử. Theo CYMMYT ( Vasal, 1999) [69] mô hình cây thử phải có khả năng phân biệt ựược sự sai khác giữa các vật liệu ựược thử về KNKH và các tắnh trạng mong muốn, ựồng thời cần có khả năng phát hiện ra các THL hữu ắch ựể sử
dụng ngay, mang tắnh thực dụng ựối với một chương trình phát triển ngô lai. đa số các nhà tạo giống cho rằng cây thử có nền di truyền rộng ựược dùng ựể xác ựịnh KNKH chung còn cây thử có nền di truyền hẹp dùng ựể xác
ựịnh KNKH riêng, Nên sử dụng cây thử không có họ hàng với dòng ựịnh thử ( Ngô Hữu Tình,1997) [21].
Theo TS Mai Xuân Triệu, trong ựiều kiện nước ta nên kết hợp sử dụng