2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC
2.3.2 Giống ngụ lai (Hybrid maize)
Ngụ lai là kết quả của việc ứng dụng ưu thế lai trong cụng tỏc tạo giống ngụ. Cú thể núi ngụ lai là thành tựu khoa học nụng nghiệp nổi bật của thế kỷ XX (Ngụ Hữu Tỡnh, 2003) [8]. Trong sản xuất hiện nay, giống ngụ lai cú thể tạo ra là giống ngụ lai quy ước (trờn cơ sở cỏc dũng tự phối) và giống lai khụng quy ước (cú ớt nhất một bố mẹ khụng phải là dũng tự phối thuần):
- Giống lai khụng quy ước (Non-Conventional hybrid) là giống ngụ lai ủược tạo ra trong ủú ớt nhất một thành phần bố mẹ khụng phải là dũng thuần. Cỏc giống ngụ lai khụng quy ước thường gặp là:
Giống x giống: Khả năng lai giữa cỏc thường cho năng suất cao hơn từ 15 ủến 18% so với cỏc giống thụ phấn tự do cú cựng thời gian sinh trưởng.
Dũng x giống hoặc giống nhõn dũng (lai ủỉnh): Cỏc tổ hợp lai ủỉnh cú khả năng cho năng suất cao hơn 25 Ờ 30% so với giống thụ phấn tự do cú cựng thời gian sinh trưởng.
Lai ủơn x giống (lai ủỉnh kộp): Tổ hợp lai ủỉnh kộp cho năng suất cao hơn 20 Ờ 30% so với giống thụ phấn tự do cú cựng thời gian sinh trưởng.
Gia ủỡnh x gia ủỡnh
Ưu ủiểm của giống lai khụng quy ước là cú nền di truyền rộng, cú khả năng chống chịu tốt, năng suất, ủặc ủiểm nụng sinh học cao hơn cỏc giống thụ phấn tự do, giỏ hạt giống thấp. Ở mức ủộ thõm canh vừa phải cỏc giống ngụ loại này cho năng suất cao, hiệu quả kinh tế khỏ nhưng tiềm năng năng suất khụng cao bằng giống lai quy ước.
- Giống ngụ lai quy ước (Conventional hybrid): là giống ngụ lai giữa cỏc dũng thuần với nhau. Việc tạo cỏc giống ngụ lai quy ước ủược coi là thành tựu lớn nhất của khoa học nụng nghiệp thế giới mấy chục năm qua [7]. đõy là phương thức sử dụng cú hiệu quả của hiện tượng ưu thế lai do ủú lợi dụng hiệu ứng trội và siờu trội khi lai giữa cỏc dũng tự phối ủời cao với nhau. Dựa vào số dũng thuần tham gia tạo giống, giống ngụ lai quy ước ủược phõn thành: Lai ủơn: là phộp lai dựa trờn cơ sở hai dũng bố mệ tự phối. Lai ba: là lai giữa một lai ủơn và một dũng tự phối. Lai kộp: Là lai giữa hai lai ủơn. Lai ủơn thường ủược phỏt triển nhiều trờn thế giới vỡ nú cho năng suất cao và ủồng ủều nhưng rất khú nhõn dũng và sản xuất hạt lai (David L. Beck, CIMMYT, 2002)[26].
Cỏc giống ngụ lai quy ước cho năng suất cao từ 8 -14 tấn/ha, ủộ ủồng ủều cao, cõy sinh trưởng mạnh, cú ưu thế lai cao, phẩm chất hạt ủỏp ứng yờu
cầu thị trường. Giống ngụ lai quy ước yờu cầu thõm canh cao mới phỏt huy hết ưu thế lai và cho năng suất cao.
- Giống ngụ lai quy ước gồm:
+ Nhúm giống chớn sớm: LVN1, LVN5, LVN20, LVN25, G49, G45, T1, LVN24, LVN9, LVN99,Ầcú tiềm năng năng suất từ 5 -7 tấn/ha.
+ Nhúm giống chớn trung bỡnh: LVN4, LVN17, LVN12, P11, P60, T3, T9, LVN22, VN8960,Ầcú tiềm năng năng suất từ 5 Ờ 8 tấn/ha.
+ Nhúm giống chớn muộn: LVN10, CPDK888, HQ2000, LVN98, T6,Ầcú tiềm năng năng suất từ 5 Ờ 9 tấn/ha.
- Giống lai khụng quy ước: LS3, LS4, LS5, LS6, LS7, LS8,Ầ cú tiềm năng năng suất từ 3 Ờ 7 tấn/ha.
Thành cụng ủem lại hiệu quả cao trong chương trỡnh phỏt triển ngụ lai ở Việt Nam, chỳng ta ủĩ xõy dựng một quy trỡnh sản xuất chế biến hạt giống ngụ lai khỏ hồn chỉnh. Với quy trỡnh này chỳng ta ủĩ hồn tồn chủ ủộng ủược việc sản xuất và cung ứng hạt giống ủồng thời dành lại thị trường mà những năm trước ủõy cỏc cụng ty nước ngồi ủĩ chiếm giữ.
2.4. Khả năng kết hợp và phương phỏp ủỏnh giỏ khả năng kết hợp
2.4.1. Khỏi niệm về khả năng kết hợp
Khả năng kết hợp là khả năng của một dũng (giống) khi lai với dũng hoặc giống khỏc cho con lai cú ưu thế lai cao.
Trong cụng tỏc chọn tạo giống cõy trồng núi chung và cõy ngụ núi riờng, con người luụn mong muốn tỡm ủược những nguồn gen cú giỏ trị ủể tạo ra những giống ngụ và nguồn tự phối tốt phục vụ cho quỏ trỡnh phỏt triển giống ngụ lai. Vỡ vậy phương phỏp ủỏnh giỏ khả năng kết hợp của dũng là khõu quan trọng ủể tạo cỏc giống ngụ lai từ những dũng tự phối. Một số nhà nghiờn cứu (Jensen và CS, 1983; Richey và Mayer, 1925; Smith, 1986) [34], [36], [40] cho rằng khụng cú một mối tương quan chặt chẽ nào giữa năng suất của
những dũng thuần ngụ và năng suất của những giống lai ủơn từ những dũng này. Trong thực tế khụng phải bất kỳ một dũng thuần nào khi quan sỏt thấy tốt cũng cho rằng khả năng kết hợp cao vỡ giữa năng suất của con lai F1 và cỏc dũng tự phối là khụng tồn tại một mối tương quan chặt và ủỏng tin cậy (Trần Hồng Uy, 1985) [19]. Mối tương quan của cỏc tớnh trạng giữa dũng thuần ngụ và con lai F1 ủĩ ủược nhiều nhà khoa học quan tõm nghiờn cứu [29], [33]. Họ ủĩ nhận thấy tỡnh trạng khỏc nhau thỡ mối tương quan giữa dũng thuần và con lai F1 cũng khỏc nhau.
Russell (1992) [37] cho rằng ủể cải thiện mối tương quan của dũng và con lai ủối với cỏc tớnh trạng quy ủịnh bởi nhiều gen như năng suất thỡ cỏc dũng phải ủược chọn lọc trong ủiều kiện mật ủộ cao, dưới tỏc ủộng stress của mụi trường.
Theo Nguyễn Văn Cương (2004) [12], cho rằng trong suốt quỏ trỡnh tạo dũng cần loại bỏ những dũng cú sức sống kộm, dị dạng, khú duy trỡ (khả năng cho phấn của cờ ngụ hay sự phỏt triển của bắp kộm), dễ nhiễm sõu bệnh, chống ủổ kộmẦ, những tớnh trạng nay ủều cú thể chọn lọc bằng mắt. Nhưng ủối với khả năng kết hợp của dũng thỡ phương phỏp này khụng cú hiệu quả mà phải dựng phương phỏp lai thử [42]. Vỡ vậy một trong những khõu quan trọng ủể tạo giống ngụ lai là phải ủỏnh giỏ khả năng kết hợp của dũng.
Khả năng kết hợp là sự biểu hiện những ủặc ủiểm tốt của dũng trong tổ hợp lai và ủược cỏc nhà nghiờn cứu chia thành hai loại là: Khả năng kết hợp chung (General Combining Ability-GCA) và khả năng kết hợp riờng (Special Combining Ability-SCA) [43], [30], [8].
- Khả năng kết hợp chung (GCA) là biểu hiện giỏ trị trung bỡnh của tất cả cỏc cặp lai và ủược xỏc ủịnh bởi yếu tố di truyền cộng nờn chỳng ổn ủịnh hơn dưới tỏc ủộng của mụi trường.
- Khả năng kết hợp riờng (SCA) thể hiện ủộ lệch so với giỏ trị trung bỡnh của một cặp lai cụ thể, ủược xỏc ủịnh bởi yếu tố ức chế, yếu tố tớnh trội, siờu trội và ủiều kiện mụi trường.
Dưới tỏc ủộng của ủiều kiện mụi trường sự biểu hiện của khả năng kết hợp chung ổn ủịnh hơn cũn sự biểu hiện của khả năng kết hợp riờng biến ủộng hơn. để ủỏnh giỏ chớnh xỏc khả năng kết hợp riờng thỡ thớ nghiệm ủược tiến hành trong thời gian dài. để ủỏnh giỏ khả năng kết hợp của dũng hoặc giống cỏc nhà nghiờn cứu thường sử dụng hai phương phỏp chớnh là: lai lũn giao (Diallen cross) và lai ủỉnh (Topcross).
2.4.2 đỏnh giỏ khả năng kết hợp bằng phương phỏp lai ủỉnh
Lai ủỉnh là phương phỏp lai thử chủ yếu ủể xỏc ủịnh khả năng kết hợp chung (GCA) do Devis ủề xuất năm 1927, Jenkin và Bruce phỏt triển năm 1932 [31]. Trong phương phỏp này, cỏc dũng hoặc cỏc giống cần xỏc ủịnh khả năng kết hợp ủược lai cựng với một dạng chung gọi là cõu thử (Tester), lai ủỉnh rất cú ý nghĩa trong giai ủoạn ủầu của quỏ trỡnh chọn lọc, ủặc biệt cú hiệu quả ủối với cõy ngụ. Khi số lượng dũng cũn quỏ lớn ủể ủỏnh giỏ chọn cỏc dũng tốt, loại bỏ cỏc dũng xấu nhằm tiết kiệm thời gian và chi phớ. Vỡ vậy lai ủỉnh ủĩ trở thành kỹ thuật chuẩn trong tất cả cỏc chương trỡnh cải tạo giống ngụ [32].
Tuy nhiờn, yếu tố thành cụng của lai ủỉnh là chọn ủỳng cõy thử, việc chọn cõy thử như thế nào ủể ủỏnh giỏ dũng luụn là vấn ủề tranh luận. Dựng dạng cõy thử cú khả năng kết hợp cao thỡ khả năng tạo ra giống tốt sẽ lớn hơn so với trường hợp khả năng kết hợp trung bỡnh và thấp [32]. Cõy thử cú thể cú nền di truyền rộng (giống thụ phấn tự do, giống tổng hợp, giống lai kộp) hoặc cú nền di truyền hẹp (dũng thuần, giống lai ủơn), một số tac giả cho rằng cõy thử tốt nhất là dũng thuần cú lượng alen trội và lặn bằng nhau (Ngụ Hữu Tỡnh, 1997)[7], Vasal, 1992 cho rằng dựng cỏc dũng thuần làm cõy thử cú thể phõn biệt dũng theo khả năng kết hợp một cỏch cú hiệu quả, ủể tăng ủộ chớnh
xỏc thường dựng hai cõy thử. Trong ủiều kiện Việt Nam nờn sử dụng hai cõy thử, một cú nền di truyền rộng (cú thể là giống thụ phấn tự do hoặc giống lai trong sản xuất) và một la dũng thuần tốt ủể vừa xỏc ủịnh khả năng kết hợp của dũng thuần cần nghiờn cứu vừa cú khả năng ra giống nhanh phục vụ sản xuất (Ngụ Hữu Tỡnh và Nguyễn đỡnh Hiền, 1990)[6].
2.4.3. đỏnh giỏ khả năng kết hợp bằng phng phỏp lai lũn giao
Phương phỏp ủỏnh giỏ khả năng kết hợp bằng phương phỏp lai lũn giao ủược sử dụng rộng rĩi trờn nhiều loại cõy trồng ủặc biệt là cõy ngụ. đỏnh giỏ khả năng kết hợp bằng lai lũn giao ủược ủố xuất bởi Spague và Tatum (1942) [43], và ủược Griffing hồn chỉnh (1956) [30].
Lũn giao là ủem cỏc dũng ủịnh thử khả năng kết hợp lai lũn phiờn trực tiếp với nhau. Trong lai lũn giao cỏc dũng vừa là cõy thử của dũng khỏc vừa là cõy thử của chớnh nú. Phương phỏp lai lũn giao xỏc ủịnh ủược bản chất và giỏ trị di truyền của tớnh trạng cũng như khả năng kết hợp chung và riờng của cỏc vật liệu tham gia. Phõn tớch lũn giao ủược thể hiện theo hai phương phỏp chớnh: Phương phỏp phõn tớch Hayman và phương phỏp Griffing.
Phương phỏp phõn tớch Hayman: Giỳp xỏc ủịnh ủược tham số di truyền của bố mẹ cũng như ở cỏc tổ hợp lai.Tuy nhiờn việc xỏc ủịnh cỏc thụng số chỉ chớnh xỏc khi bố, mẹ thoả mĩn ủiều kiện của Hayman nờu ra. Phương phỏp lai lũn giao của Hayman ủược tiến hành theo hai bước:
- Phõn tớch phương sai.
- Ước lượng cỏc thành phần biến dị.
Phương phỏp phõn tớch Griffing: Phương phỏp này cho biết thành phần biến ủộng khả năng kết hợp chung, riờng ủược quy ủổi sang cỏc thành phần biến ủộng do hiệu quả cộng tớnh trội và siờu trội của gen. Trong lai lũn giao dựa trờn chiều hướng bố mẹ và con lai thuận hay nghịch mà Griffing chia ra bốn phương phỏp cơ bản sau:
- Phương phỏp 1: Bao gồm tất cả cỏc dũng ủịnh thử ủem lai với nhau theo mọi tổ hợp lai theo hai hướng thuận nghịch. Số tổ hợp lai cần phõn tớch la P2.
- Phương phỏp 2: Tất cả cỏc dũng ủịnh thử ủem lai với nhau theo mọi tổ hợp lai theo hướng thuận, bao gồm cả bố mẹ trong phõn tớch phương sai khả năng kết hợp, số tổ hợp lai cần tiến hành là P(P+1)/2.
- Phương phỏp 3: Cỏc dũng khỏc nhau ủươc lai lũn giao với nhau theo cả hai hướng thuận và nghịch, số tổ hợp lai cần phõn tớch là P(P-1).
- Phương phỏp 4: Cỏc dũng khỏc nhau ủươc lai lũn giao với nhau nhưng chỉ theo hướng thuận, số tổ hợp lai cần phõn tớch là P(P-1)/2.
Trong bốn phương phỏp phõn tớch của Griffing, phương phỏp 1 và 4 ủược ỏp dụng rộng rĩi nhất trong cụng tỏc chọn tạo giống ngụ. HIện nay phương phỏp 4 ủược sử dụng rộng rĩi nhất trong quỏ trỡnh phõn tớch khả năng kết hợp trong quỏ trỡnh chọn tạo giống ngụ bởi sự tiện lợi khụng tốn nhiều cụng sức, ủạt kết quả nhanh và chớnh xỏc.
3. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIấN CỨU
3.1. Vật liờu, ủịa ủiểm và ủiều kiện nghiờn cứu
3.1.1. Vật liệu nghiờn cứu
Vật liệu nghiờn cứu gồm 14 dũng ngụ rau.
Bảng 3.1. Cỏc dũng ngụ rau thuần tham gia thớ nghiệm
STT Tờn dũng đời tự
phối Nguồn gốc đặc ủiểm
1 R-VN-162 S11 Viện nghiờn cứu ngụ Ngắn ngày 2 R-VN-Thailan S11 Viện nghiờn cứu ngụ Ngắn ngày 3 R-VN-LV2D S11 Viện nghiờn cứu ngụ Ngắn ngày 4 R-VN-833 S11 Viện nghiờn cứu ngụ Trung ngày-110 5 CLT-T1 S11 Bộ mụn cõy lương thực Trung ngày 6 VN2 S12 Bộ mụn cõy lương thực Trung ngày 7 CLT-T3 S17 Bộ mụn cõy lương thực Trung ngày 8 IL19 S11 Bộ mụn cõy lương thực Trung ngày 9 VN7 S13 Bộ mụn cõy lương thực Trung ngày 10 CLT-T7 S11 Bộ mụn cõy lương thực Trung ngày 11 CLT-T8 S9 Bộ mụn cõy lương thực Trung ngày
12 CLT-T13 S9 Bộ mụn cõy lương thực Thấp cõy, nhiều bắp 13 CLT-T21 S9 Bộ mụn cõy lương thực Trung ngày
Bảng 3.2 Ký hiệu cỏc dũng ngụ rau Tờn dũng Ký hiệu Tờn dũng Ký hiệu R-VN-162 R1 IL19 R8 R-VN-Thailan R2 VN7 R9 R-VN-LV2D R3 CLT-T7 R10 R-VN-833 R4 CLT-T8 R11 CLT-T1 R5 CLT-T13 R12 VN2 R6 CLT-T21 R13 CLT-T3 R7 CLT-T22 R14
3.1.2. địa ủiểm thực hiện thớ nghiệm
Thớ nghiệm ủược tiến hành tại khu ruộng thớ nghiệm cõy trồng cạn Bộ mụn cõy lương thực Trường đHNN1 Ờ Hà Nội.
3.1.3. điều kiện ủất làm thớ nghiệm
- Thớ nghiệm ủược bố trớ trờn ủất thuộc phu sa đồng bằng sụng Hồng khụng ủược bồi hàng năm.
- Làm ủất ủủ tiờu chuẩn gieo hạt.
3.1.4. Thời gian tiến hành
- Vụ thu đụng 2006: Tạo cỏc tổ hợp lai bằng phương phỏp lai lũn giao - Vụ Xũn 2007: Khảo nghiệm cỏc tổ hợp lai, so sỏnh chọn ra cỏc tổ hợp lai ưu tỳ và xỏc ủịnh khả năng kết hợp của cỏc dũng.
3.2. Nội dung nghiờn cứu
- Xỏc ủịnh thời gian sinh trưởng, cỏc ủặc ủiểm sinh trưởng phỏt triển, khả năng chống chịu, khả năng thụ phấn thụ tinh và năng suất của cỏc dũng thuần.
- Lai cỏc dũng với cõy thử ủể tạo ra cỏc tổ hợp lai - đỏnh giỏ cỏc tổ hợp lai thu ủược.
3.3. Phương phỏp thớ nghiệm
3.3.1. Sơ ủồ thớ nghiệm và phương phỏp bố trớ thớ nghiệm.
3.3.1.1. Thớ nghiệm 1: Khảo sỏt dũng
Thớ nghiệm ủược bố trớ tuần tự khụng nhắc lại, 14 dũng ngụ tương ứng với 14 cụng thức thớ nghiệm, mỗi cụng thức trồng 2 hàng.
Hàng cỏch hàng : 0,7 (m). Cõy cỏch cõy : 0,25 (m). Mỗi hàng dài : 5 (m). Mật ủộ trồng : 57.000 cõy/ha Dải bảo vệ 1 2 3 4 5 6 7 14 13 12 11 10 9 8 Dải bảo vệ 3.3.1.2. Thớ nghiệm 2: Khảo sỏt cỏc tổ hợp lai
Bao gồm 26 tổ hợp lai ủược tạo ra từ vụ thu đụng 2006 (bị thiếu 2 tổ hợp lai do lai khụng thành) và giống ủối chứng Pacific 421 nhập nội. Thớ nghiệm ủược bố trớ theo khối ngẫu nhiờn ủầy ủủ (RCB), gồm 3 lần nhắc lại, mỗi cụng thức gieo hai hàng.
- Hàng cỏch hàng: 0,7 (m).
- Cõy cỏch cõy : 0,25 (m). Mỗi hốc gieo 2 Ờ 3 hạt, khi cõy ngụ cú 3 Ờ 4 lỏ thật thỡ tỉa ủể lại 2 cõy/hốc, ứng với mật ủộ 114.000 cõy/ha
Bảng 3.3. Bảng kớ hiệu cỏc tổ hợp lai STT Tổ hợp Nguồn gốc 1 R1 x R2 Bộ mụn CLT - Trường đH nụng nghiệp 1 2 R1 x R3 Bộ mụn CLT - Trường đH nụng nghiệp 1 3 R1 x R4 Bộ mụn CLT - Trường đH nụng nghiệp 1 4 R1 x R5 Bộ mụn CLT - Trường đH nụng nghiệp 1 5 R1 x R6 Bộ mụn CLT - Trường đH nụng nghiệp 1 6 R1 x R8 Bộ mụn CLT - Trường đH nụng nghiệp 1 7 R2 x R3 Bộ mụn CLT - Trường đH nụng nghiệp 1 8 R2 x R4 Bộ mụn CLT - Trường đH nụng nghiệp 1 9 R2 x R5 Bộ mụn CLT - Trường đH nụng nghiệp 1 10 R2 x R7 Bộ mụn CLT - Trường đH nụng nghiệp 1 11 R2 x R8 Bộ mụn CLT - Trường đH nụng nghiệp 1 12 R3 x R4 Bộ mụn CLT - Trường đH nụng nghiệp 1 13 R3 x R5 Bộ mụn CLT - Trường đH nụng nghiệp 1 14 R3 x R6 Bộ mụn CLT - Trường đH nụng nghiệp 1 15 R3 x R7 Bộ mụn CLT - Trường đH nụng nghiệp 1 16 R3 x R8 Bộ mụn CLT - Trường đH nụng nghiệp 1