Sự phát triển của ngành di truyền phân tử đã cung cấp cho nhà chọn giống công cụ hữu ích để nhận dạng và chọn lọc những tính trạng cần thiết, bao gồm những tính trạng nông học phức tạp lẫn đơn giản (Ribaut và Hoisington, 1998)[146]. Nhiều nghiên cứu cho thấy ưu thế rõ rệt của việc chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử (MAS: Maker – Assisted Selection ). Ứng dụng MAS được xem như một chiến lược để cải tiến những tính trạng khó chọn lọc trực tiếp thông qua đánh giá kiểu hình. MAS đặc biệt có hiệu quả khi những tính trạng được chọn lọc có tính di truyền thấp, những tính trạng khó đo đếm và tốn nhiều thời gian (Muhammad Aslam, 2007) [131].
Marker-assisted backcrossing (MAB) là phương pháp ứng dụng marker phân tử vào phép lai hồi giao. Phương pháp này rất hữu ích cho những tính trạng cần nhiều thời gian trong quá trình sàng lọc kiểu hình bằng cách sử dụng marker phân tử vào việc kết hợp, thay thế hoặc sàng lọc những gen mục tiêu hoặc QTL (quantitative trait loci). Phương pháp này cho phép chọn lọc tính trạng trong giai đoạn cây con, hỗ trợ cho quá trình chọn lựa những cây tốt nhất để lai hồi giao. Đặc biệt, có thể chọn được những tính trạng do alen lặn quy định giúp gia tăng hiệu quả chọn lọc lên rất nhiều lần (Collard và Mackill, 2008)[62]. Đối với những trường hợp như biểu hiện của một tính trạng được quy định bởi một gen, hoặc một gen điều khiển chính về việc biến thiên kiểu hình của tính trạng mục tiêu, quá trình chuyển đoạn nhiễm sắc thể từ thể cho sang thể nhận để cải thiện tính trạng mong muốn sẽ đạt hiệu quả cao nếu kết hợp giữa chọn giống truyền thống và marker phân tử (Francia và ctv, 2005)[85].
Chọn lọc tái tổ hợp liên quan tới việc lựa chọn con lai của quần thể hồi giao có những tính trạng mục tiêu bằng marker phân tử nằm kế cận locus mục tiêu. Mục đích của việc chọn lọc tái tổ hợp là chọn được những con lai mang những đoạn gen nhận được từ giống cho. Marker phân tử có thể xác định các dạng tái tổ hợp từ quần thể phân ly. Phương pháp h
2 3
10 phướng
pháp chọn lọc con lai của quần thể lai hồi giao
[53].
CIMMYT là nơi đầu tiên áp dụng MAS để cải thiện các dòng lai và các quần thể ngô thụ phấn tự do. MAS được sử dụng để đưa các alen QTLs ưa thích vào nhằm làm giảm ASI. Sự hữu dụng của các chỉ thị phân tử liên quan đến QTLs quy định ASI cho phép chọn lọc hiệu quả hơn trong điều kiện khô hạn (Ribaut và cộng sự, 2002a)[147]. Kết quả đánh giá một số dòng được chọn lọc (có mang alen ASI ngắn) từ BC-MAS cho thấy, dưới điều kiện thiếu nước nghiêm trọng, những dòng được chọn lọc bằng BC-MAS có khả năng chống chịu vượt trội so với những với những dòng không được chọn lọc.