2. Tổng quan tài liệu và cơ sở khoa học
2.3.2. Dòng thuần và ph−ơng pháp tạo dòng thuần
* Khái niệm dòng thuần
Từ một nguồn vật liệu ban đầu, bằng các ph−ơng pháp đồng huyết (tự phối, sib, backcross...) đến một thời điểm ng−ời ta thu đ−ợc nhiều dạng khác nhau với độ đồng đều và ổn định cao ở nhiều tính trạng nh−: cao cây, chiều cao đóng bắp, năng suất và màu hạt. Khởi đầu của một ch−ơng trình tạo giống ngô ƯTL là việc tạo dòng thuần. Dòng thuần đ−ợc tạo ra bằng ph−ơng pháp tự phối c−ỡng bức, theo Charles Darwin, tự phối sẽ làm giảm sức sống của cây. Theo G.Shull [52], khi thụ phấn c−ỡng bức ở ngô để thu dòng thuần, ông đ2 kết luận năng suất ở cây ngô đ2 giảm đi nhanh chóng và ngay ở thế hệ thứ ba của tự phối năng suất trung bình giảm đi hai lần. Quá trình tự phối liên tục quần thể sẽ bị phân ly thành nhiều dòng với các kiểu gen và kiểu hình khác
nhau. Nh− vậy, dòng thuần là dòng có kiểu gen đồng hợp tử với tỷ lệ cao ở nhiều đặc tr−ng di truyền. Qua nghiên cứu cho thấy đến thế hệ thứ năm chiều cao cây sẽ ổn định, còn đến thế hệ hai m−ơi thì năng suất mới ổn định (Trần Tú Ngà, 1990) [7]. Dòng thuần đ−ợc tạo bằng ph−ơng pháp tự phối c−ỡng bức (Shull, 1904), năm 1974 Stringfield đề nghị ph−ơng pháp tạo dòng rộng còn gọi là ph−ơng pháp tạo dòng fullsib, nhằm làm giảm mức độ suy thoái do tự phối gây ra kéo dài thời gian chọn lọc dòng.
Các nghiên cứu của Shull (1908, 1909) [56], [57] đ2 chỉ ra rằng; khi tiến hành quá trình tự thụ ở ngô để tạo dòng thuần thì xảy ra sự suy giảm sức sống và năng suất, nh−ng sự suy giảm này đ−ợc phục hồi hoàn toàn khi lai hai dòng với nhau. Về sau ph−ơng pháp này đ2 trở thành ph−ơng pháp chuẩn trong ch−ơng trình tạo giống ngô lai (Crow, 1998) [35]. Hiện nay ph−ơng pháp tự phối là một trong những ph−ơng pháp chủ yếu đ−ợc rất nhiều n−ớc trên thế giới sử dụng vì các dòng tạo ra đ−ợc lai thành những giống ngô lai cho năng suất cao hơn các giống hiện trồng. Mặt khác các dòng thuần có khả năng kết hợp cao hơn so với các ph−ơng pháp khác, nó đ−ợc thể hiện −u thế lai cao ở các tổ hợp lai.
*Nguyên liệu ban đầu cho tạo dòng
Trong công tác tạo giống cây trồng nói chung và tạo giống ngô nói riêng, việc chọn nguồn nguyên liệu ban đầu có ý nghĩa quyết định đối với sự thành công của ch−ơng trình. Nếu chọn đ−ợc nguồn nguyên liệu tốt, phù hợp thì quá trình tạo giống sẽ nhanh và đạt hiệu quả cao (A.R. Hallauer, 1990) [48]. 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 h−ớng chính hiện nay là sử dụng nguồn nguyên liệu đ2 qua cải tạo chọn lọc, các giống lai th−ơng 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],[61],[12]. Một trong những tiến bộ của ch−ơng
trình phát triển giống ngô lai ở Việt Nam trong thời gian qua chính là việc chọn đ−ợc nguồn nguyên liệu ban đầu phù hợp cho việc tạo dòng thuần là các giống ngô lai −u tú (Ngô Hữu Tình, Phan Xuân Hào, 2005) [14]. Với các giống ngô nếp, cho đến nay các giống TPTD do cải tiến đ−ợc dùng trong sản xuất là ch−a đáng kể, các giống nếp lai lại càng ít hơn. Hiện nay mới chỉ có một ít giống TPTD có nền di truyền rộng và vài giống lai giữa giống đang phổ biến trong sản xuất. Nh− vậy, có thể thấy, nguồn nguyên liệu ban đầu để tạo dòng thuần cho ch−ơng trình tạo giống ngô nếp lai ở Việt Nam là rất hạn chế. Song ta lại có một tập đoàn ngô nếp địa ph−ơng rất phong phú, đa dạng về màu sắc hạt, vùng sinh thái, thời gian sinh tr−ởng, các đặc điểm hình thái rất khác nhau. Có thể đấy là những nguồn nguyên liệu tốt để chúng ta khai thác cho ch−ơng trình tạo giống ngô nếp lai.
* Ph−ơng pháp tạo dòng thuần
Một số ph−ơng pháp tạo dòng thuần đ2 đ−ợc các nhà khoa học (G.F. Sprague và S.A. Eberhart, 1955; CIMMYT, 1990; R.J. Saikumar, 1999) [58], [32], [55] đề xuất sử dụng nh−: Ph−ơng pháp chuẩn (Standard method), ph−ơng pháp Sib (cận phối) hoặc Fullsib (cận phối giữa anh em đồng máu), ph−ơng pháp hồi giao (backcroos-BC), ph−ơng pháp tạo đơn bội (Haploid breeding).
Trong quá trình tạo giống ngô lai việc tạo dòng thuần có ý nghĩa rất quan trọng đối với các nhà chọn tạo giống. Dòng thuần là công việc đầu tiên của quá trình chọn tạo giống ngô phải trải qua 3 giai đoạn: chọn tạo dòng thuần, đánh giá KNKH đồng thời chọn các tổ hợp lai −u tú và thử nghiệm các tổ hợp lai −u tú.
Ngô là cây giao phấn điển hình, bản thân cây ngô là một thể dị hợp tử mang kiểu gen dị hợp, ở kiểu gen dị hợp tử cây ngô đ2 biểu hiện −u thế lai. Mặt khác muốn có −u thế lai cao hơn nữa phải tạo các dòng thuần có kiểu gen đồng hợp tử để tạo con lai mang kiểu gen dị hợp.
P: AABBccDD... x aabbCCdd...
F1: AaBbCcDd..
Có nhiều ph−ơng pháp tạo dòng thuần: tạo dòng thuần bằng ph−ơng pháp truyền thống (tự phối c−ỡng bức - inbreeding), đây là ph−ơng pháp đang đ−ợc áp dụng phổ biến. Ph−ơng pháp cận huyết đồng máu (fullsib), nửa máu (halfsid) hoặc sib hỗn dòng, có thể tạo ra những dòng có sức sống và năng suất tốt hơn dòng rút ra từ con đ−ờng tự phối nh−ng thời gian đạt tới độ đồng hợp tử dài hơn và không tạo ra những dòng có KNKH đột xuất cao hơn, kéo dài thời gian chọn lọc dòng (Ngô Hữu Tình, 2003) [13]. Bên cạnh những ph−ơng pháp trên, còn có một số ph−ơng pháp tạo dòng nhanh nh− nuôi cấy bao phấn hoặc no2n ch−a thụ tinh. Cho tới nay ph−ơng pháp tự phối là ph−ơng pháp chủ yếu vì tự phối tạo ra c−ờng độ phân ly mạnh nên nhanh đạt tới kiểu gen đồng hợp tử ở nhiều tính trạng và cho những dòng thuần có KNKH cao mà các ph−ơng pháp khác không tạo đ−ợc.