Phát triển dịng thuần có tiềm năng sử dụng làm bố mẹ cho các giống ngô lai thương mại năng suất cao, ổn ựịnh là mục tiêu cơ bản của các chương trình cải tạo cây ngơ. Và những mục tiêu chọn ựược các nhà chọn tạo giống ưu tiên quan tâm là: Năng suất cao, chống chịu khô hạn, chống ựổ gãy, thời gian sinh trưởng ngắn, chống bệnh (khô vằn, ựốm lá, gỉ sắt, chết héo, bạch tạng...), có trạng thái cây, bắp ựẹp, bao kắn lá bi, đậu kắn hạt, dạng bán ựá màu cam đẹp (Ngơ Hữu Tình, 2009)[25].
* Khái niệm Dòng thuần: Dòng thuần là khái niệm tương ựối ựể chỉ các
dịng ngơ đã ựạt ựộ ựồng ựều và ổn ựịnh cao ở nhiều tắnh trạng. đối với cây ngô, thường sau 7 - 9 ựời tự phối dòng sẽ ựạt tới ựộ ựồng ựều cao ở các tắnh trạng như chiều cao cây, chiều cao đóng bắp, năng suất hạt, mầu sắc và dạng hạtẦ ựược gọi là dịng thuần [24]. Dịng thuần là dịng có kiểu gen ựồng hợp tử với tỷ lệ cao ở nhiều đặc tắnh di truyền khác nhau. Dịng thuần có giá trị khi nó có khả năng kết hợp cao (biểu hiện ƯTL ở các tổ hợp lai) dễ nhân dòng và sản xuất hạt lai (Vasal, 1986)[63].
Các nghiên cứu của Shull (1908, 1909) ựã chỉ ra rằng: Khi tiến hành quá trình tự phối ở ngơ ựể tạo dịng thuần thì xảy ra hiện tượng suy giảm sức sống và năng suất, ngay ở thế hệ tự phối thứ ba năng suất trung bình ựã giảm ựi hai lần [56][57]. Tuy nhiên khi các cây tự phối ựạt ựến trạng thái ựồng hợp
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦ26
tử nhất định thì sự suy giảm có xu hướng dừng lại không phân ly nữa (Nguyễn Văn Hiển, 2000)[6], và sự suy giảm này sẽ ựược phục hồi hoàn toàn khi lai hai dòng thuần với nhau. Qua nghiên cứu cho thấy, ựến thế hệ tự phối thứ 5 chiều cao cây sẽ ổn định, cịn ựến thế hệ tự phối thứ 20 thì năng suất mới ổn ựịnh (Trần Tú Ngà, 1990)[14].
* Các phương pháp tạo dòng thuần
+ Tạo dòng thuần bằng phương pháp truyền thống (tự phối cưỡng bức- Inbreeding): đây là phương pháp ựang ựược áp dụng phổ biến nhất. Từ một
nguồn dị hợp tử ban ựầu do tự phối mà tỉ lệ kiểu gen ựồng hợp tử tăng lên và kiểu gen dị hợp tử giảm đi. Ta có thể tắnh tỉ lệ cây ựồng hợp tử ở các ựời tự phối theo công thức:
X = [1+(2m Ờ 1)]n
X: Số cá thể mang gen quy ựịnh (Tổng số cá thể). m: đời tự phối.
n: Số gen quy định tắnh trạng.
Với phương pháp truyền thống này thì ở một số nước nhiệt ựới ựã gặp phải khó khăn, ựó là khả năng chịu áp lực tự phối của các dòng thuần thường kém, gây nên hiện tượng suy giảm sức sống nhanh, khả năng chống chịu kém, năng suất giảm mạnh và không ựáp ứng các tiêu chuẩn chọn dòng (Trần Hồng Uy, 1997)[27].
+ Tạo dòng thuần theo phương pháp cải biên: để tránh làm giảm sức
sống một cách quá ựáng và trong nhiều trường hợp do hoa ựực, hoa cái không nở cùng lúc hoặc do sự bất hợp mà người ta phải sử dụng phương pháp tạo dòng thuần cải biên. điểm khác biệt cơ bản của phương pháp này so với phương pháp truyền thống đó là thay vì thụ phấn cưỡng bức bằng phấn hoa của chắnh nó thì người ta cho thụ giữa các cây cùng mẹ có quan hệ Ộchị - emỢ, ựây chắnh là các phương pháp tạo dòng bố mẹ Fullsib (ựồng máu), Halfsib (nửa máu), hoặc Sib hỗn dòng (Nguyễn Văn Hiển, 2000)[6]. Với phương
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦ27
pháp này có thể tạo ra những dịng có sức sống và năng suất tốt hơn dịng rút ra từ con ựường tự phối nhưng thời gian ựạt ựến ựộ ựồng hợp tử lâu hơn do đó kéo dài thời gian chọn lọc dịng (Ngơ Hữu Tình, 2003)[22].
+ Tạo dịng thuần bằng phương pháp ni cấy bao phấn invitro
Phương pháp này cho phép tạo ra các dịng một cách nhanh chóng chỉ mất khoảng 1 - 2 năm, tiết kiệm ựược 3/4 thời gian so với phương pháp truyền thống. Phương pháp tạo dòng thuần invitro có thể dựa trên kĩ thuật ni cấy 3 bộ phận sinh sản là bao phấn, hạt phấn tách dời và nỗn chưa thụ tinh. Sự thành cơng của kĩ thuật này phụ thuộc vào khả năng tạo ra các cá thể ựơn bội và ựơn bội kép, các cá thể ựơn bội và ựơn bội kép lại phụ thuộc vào khả năng sinh sản ựơn tắnh của các nguồn nguyên liệu nghiên cứu. Ở ngô, sự sinh sản ựơn tắnh xuất hiện trong tự nhiên với tần suất khoảng 1/1000.000, trong ựó sự sinh sản đơn tắnh ựực khoảng 1/80.000 (Chase, 1969). Do tần suất xuất hiện thấp ựã gây khó khăn cho sự nhận dạng các thể ựơn bội trong tự nhiên. để khắc phục các nhà khoa học ựã sử dụng phương pháp ựánh dấu các thể lưỡng bội thông thường (Chase, 1974). Hiện nay kĩ thuật nuôi cấy bao phấn là một trong những nghiên cứu tạo dịng thuần invitro có triển vọng nhất. Có thể tóm tắt các bước của kĩ thuật này như sau:
- Thu cờ cây ngô ựủ tiêu chuẩn rồi xử lý lạnh - Lựa chọn bào tử để ni cấy bao phấn
- Chuyển vào môi trường nhân callus hoặc tái sinh cây - Xác ựịnh cây ngô ựơn bội kép
- Tiến hành nhân nhanh trên ựồng ruộng, xác ựịnh ựộ thuần di truyền - đánh giá ựặc ựiểm nông học, khả năng kết hợp, và ứng dụng trong tạo giống lai (Ngô Hữu Tình, 2009)[25].
+ Chọn tạo dịng thuần bằng phương pháp ỘThuần hóa tắch hợpỢ
Thuần hóa tắch hợp (Additivo-cumulative Inbreeding) là trong tiến trình làm thuần cố gắng kết hợp ựược các gen ựiều khiển tắnh trạng ở các locus khác
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦ28
nhau và tắch lũy ựược các alen quản lý tắnh trạng trong locus. Về lý thuyết ta chưa ựịnh danh và ựịnh vị ựược các gen quy ựịnh tắnh trạng số lượng quan tâm nào ựó. Song theo lý thuyết của di truyền số lượng bằng pháp này ta có thể nâng cao tần xuất gen quan tâm và như vậy với một giấ trị nào đó của gen, khi tần xuất ựược tăng lên, thì tác ựộng của nó sẽ ựược tăng lên (Ngơ Hữu Tình, 2009)[25].