Chọn tạo giống ngô lai gồm 3 bước cơ bản sau:
- Phát triển dòng thuần
- Thử khả năng kết hợp của các dòng thuần bằng phương pháp lai đỉnh và lai luân giao
- Kết hợp các dòng thuần ưu tú trong con lai ưu thế cao 1.5. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ 1.5.1. Kết quả nghiên cứu chọn tạo giống ngô trên thế giới
Thành công về tăng năng suất và sản lượng ngô trên thế giới trong những năm qua là kết quả của những công trình nghiên cứu trong nhiều năm của các nhà khoa học. Trước tiên phải kể đến những nghiên cứu về nguồn gốc cây ngô. Năm 1493, cây ngô được đưa về Tây Ban Nha và bắt đầu mang lại nền văn minh cho châu Âu. Năm 1926, Vavilov đã phát hiện Mexico và Peru là hai trung tâm phát sinh và đa dạng di truyền của cây ngô. Mexico là trung tâm thứ nhất còn Andet (Peru) là trung tâm thứ hai.
Năm 1716, Cotton Matther là người đầu tiên nghiên cứu thí nghiệm về giới tính của ngô, ông đã quan sát thấy sự thụ phấn chéo ở cây ngô. Tám năm sau Cotton Matther, Paul Dudley đã đưa ra nhận xét về giới tính của ngô và cho rằng gió đã giúp ngô thực hiện quá trình thụ phấn.
Việc phát minh, nghiên cứu, chọn tạo ra các giống ngô lai là một trong những thành tựu cực kỳ quan trọng trong nền kinh tế thế giới. Nhiều giống ngô lai được tạo ra đã ngay lập tức chiếm được vị trí quan trọng và thay thế
dần các giống ngô địa phương có năng suất thấp. Ngô lai đã tạo ra bước nhảy vọt về sản lượng trước lúa mỳ nhiều thập kỷ.
Hiện tượng ưu thế lai ở cây ngô được các nhà khoa học quan tâm từ rất sớm. Thực hành tạp giao đầu tiên ở ngô với mục đích nâng cao năng suất hạt được thực hiện bởi John Lorain, năm 1812 ông đã nhận thấy rằng việc trộn lẫn các loài ngô khác nhau như người da đỏ đã làm sẽ cho năng suất ngô cao.
Tuy nhiên người đầu tiên đưa ra lý thuyết về hiện tượng ưu thế lai là Charles Darwin vào năm 1871. Bằng cách nghiên cứu các cá thể giao phối và tự phối ở nhiều loài khác nhau như đậu đỗ, ngô, ông nhận thấy sự hơn hẳn của các cây giao phấn với các cây tự thụ phấn về chiều cao, tốc độ nẩy mầm của hạt, số quả trên cây, chống chịu với điều kiện bất thuận và năng suất hạt. Sử dụng ưu thế lai trong chọn tạo giống ngô được Wiliam Janes Beal người Mỹ bắt đầu nghiên cứu từ năm 1877, kết quả cho thấy những cặp lai thu được hơn hẳn so với bố mẹ về năng suất bình quân 25%.
George Harrison Shull là nhà khoa học dẫn chứng và nêu khái niệm về ưu thế lai hoàn chỉnh trên ngô, năm 1904 ông đã tiến hành thí nghiệm tự thụ cưỡng bức trên cây ngô để tạo dòng thuần và sử dụng dòng thuần để lai tạo các giống ngô lai mới. Năm 1913, nhà khoa học này đã chính thức đưa ra thuật ngữ “Heterosis” để chỉ ưu thế lai, những công trình nghiên cứu về ngô lai của Shull đã đánh dấu cho chương trình chọn tạo giống ngô trên thế giới (Hallauer, 1988) [31]. Song ảnh hưởng lớn nhất đến các nhà chọn tạo giống ngô sau này phải kể đến Edward Marray East, ông là nhà khoa học đã sử dụng thành công ưu thế lai trong chọn tạo giống ngô và đưa ra phương pháp lai kép vào năm 1917.
Năm 1917, Jones đã đề xuất sử dụng giống ngô lai kép trong sản xuất để hạ giá thành hạt giống, thành công của sử dụng hạt giống ngô lai kép đã tạo điều kiện cho cây ngô lai phát triển mạnh mẽ ở Mỹ và một số nước phát
triển trên thế giới. Năm 1966, Trung tâm Cải tiến ngô và lúa mì Quốc tế (CIMMYT) được thành lập tại Mexico, đây là nơi nghiên cứu về ngô, lúa mì tại các nước đang phát triển. Hơn 30 năm hoạt động Trung tâm đã góp phần đáng kể vào việc xây dựng, phát triển và cải tiến hàng loạt vốn gen, quần thể và giống ngô trên 80 quốc gia trên thế giới.
Dòng thuần là nguyên liệu được sử dụng trong chọn tạo giống ngô lai cũng được chú trọng. Theo điều tra của Bauman năm 1981 [28], ở Mỹ các nhà tạo giống đã sử dụng 15% quần thể có nguồn di truyền rộng, 16% quần thể có nền di truyền hẹp, 14% quần thể của các dòng ưu tú, 39% tổ hợp lai của các dòng ưu tú và 17% quần thể hồi giao để tạo dòng.
Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai là vấn đề quan trọng trong chiến lược phát triển nông nghiệp của mỗi quốc gia. Sản phẩm ngô lai không những phục vụ cho nhu cầu trong nước mà còn được xem là sản phẩm hàng hóa.
Một sự kiện đáng lưu ý trong sản xuất ngô thế giới trong 10 năm qua là việc nghiên cứu và sử dụng ngô chuyển gen trong sản xuất. Với việc ứng dụng công nghệ gen người ta có thể chuyển các gen có lợi sang cây ngô để tạo ra giống ngô như mong muốn như gen chống sâu bệnh, chịu hạn, chịu lạnh, chịu mặn... Năm 1997 ngô được chuyển gen kháng sâu đục thân và thuốc trừ cỏ bắt đầu được trồng ở Mỹ và Canada, đến năm 2007 toàn thế giới đã có 114,3 triệu ha cây trồng chuyển gen được trồng ở 23 nước, trong đó ngô chuyển gen chiếm 25% diện tích.
Hiện nay nghiên cứu chọn tạo giống ngô mới bằng kỹ thuật cao đang phát triển và có nhiều triển vọng trong tương lai như ứng dụng kỹ thuật nuôi cấy bao phấn invitro vào công tác chọn tạo dòng thuần, thụ tinh trong ống nghiệm đã để khôi phục nguồn gen trong tự nhiên, sử dụng súng bắn gen và chuyển gen thông qua vi khuẩn A. tumefaciens, ứng dụng các kỹ thuật RAPD,
SSP để phân tích đa dạng di truyền và phân nhóm ưu thế lai của giống (Trần Thị Thêm, 2006) [16].
Các giống ngô có thời gian sinh trưởng ngắn cũng được nghiên cứu và chọn tạo bằng nhiều phương thức khác nhau vì rút ngắn thời vụ và hạ giá thành sản xuất, trong đó nổi bật là việc chiếu xạ gamma.
Bên cạnh việc chọn tạo giống ngô có năng suất cao, phù hợp với điều kiện sản xuất, các chuyên gia còn chú trọng đến nghiên cứu phát triển các giống ngô chất lượng cao. Vào những thập niên 80, 90 của thế kỷ 20 do có sự cải tiến hệ thống gen opaque-2 đã nâng cao tỷ lệ lyzin và tryptophan cao gấp 2 lần ngô thường đã mở ra triển vọng phát triển giống ngô chất lượng protein cao (QPM). Các nhà nghiên cứu đã và đang sử dụng phương pháp đánh dấu AND giúp việc chuyển gen chất lượng protein cao vào giống ngô thường ưu tú tại địa phương. Cuộc cách mạng về ngô QPM được CIMMYT và một số nước nghiên cứu. Bước đầu tạo thành công ở Mỹ, Nam Phi và Brazil. Ngô QPM được đưa vào sản xuất sẽ đem lại hiệu quả vô cùng to lớn khi dùng làm thức ăn chăn nuôi và làm lương thực cho con người. Ở Châu Á, có ba nước đang có chương trình phát triển ngô QPM là Trung Quốc, Ấn Độ, Việt Nam (Trần Hồng Uy và cộng sự, 2002) [25].
Tóm lại: Các nước sản xuất ngô lớn trên thế giới đã đạt được những thành công lớn trong nghiên cứu tạo giống mới, tăng năng suất, chất lượng ngô. Có được kết quả là do:
- Quy mô sản xuất lớn, trong đó thế mạnh là sự tập trung hóa và chuyên môn hóa trong sản xuất.
- Công tác đầu tư được chú trọng - Cơ giới hoá mạnh trong sản xuất
- Nghiên cứu, chọn tạo giống mới được chú trọng, cán bộ khoa học được đào tạo chuyên môn cao
Đây những nguyên nhân chủ yếu dẫn đến thành công của các nước sản xuất ngô lớn trên thế giới, và cũng là những mặt còn hạn chế đối với quá trình sản xuất nông nghiệp ở nước ta nói chung và sản xuất ngô nói riêng. Vì vậy trong tương lai các mặt trên cần được chú trọng hơn nữa, khi mà Việt Nam bước vào sản xuất ngô thương phẩm năng suất cao với mục tiêu thay thế hàng nhập khẩu và hướng ra thị trường quốc tế.